JP2003163417A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JP2003163417A JP2003163417A JP2002262712A JP2002262712A JP2003163417A JP 2003163417 A JP2003163417 A JP 2003163417A JP 2002262712 A JP2002262712 A JP 2002262712A JP 2002262712 A JP2002262712 A JP 2002262712A JP 2003163417 A JP2003163417 A JP 2003163417A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 III-Ｖ族窒化物半導体からなる半導体発光素
子に設ける電流ブロック層の密着性を向上し且つピンホ
ール密度を小さくできるようにする。 【解決手段】 サファイアからなる基板１０の上には、
ｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎからなるｎ型クラッド層１２、ｎ型ＧａＮからなるｎ
型光ガイド層１３、アンドープＧａＩｎＮからなる単一
量子井戸型活性層１４、ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイ
ド層１５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１
６、及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７が形
成されている。ｐ型クラッド層１６の上部及びｐ型コン
タクト層１７にリッジ部を形成する電流ブロック層１８
は、III-Ｖ族窒化物半導体を構成する窒素原子の一部を
酸素原子で置換した誘電体により形成されている。
子に設ける電流ブロック層の密着性を向上し且つピンホ
ール密度を小さくできるようにする。 【解決手段】 サファイアからなる基板１０の上には、
ｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎからなるｎ型クラッド層１２、ｎ型ＧａＮからなるｎ
型光ガイド層１３、アンドープＧａＩｎＮからなる単一
量子井戸型活性層１４、ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイ
ド層１５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１
６、及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７が形
成されている。ｐ型クラッド層１６の上部及びｐ型コン
タクト層１７にリッジ部を形成する電流ブロック層１８
は、III-Ｖ族窒化物半導体を構成する窒素原子の一部を
酸素原子で置換した誘電体により形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色光から紫外光
を出力可能なIII-Ｖ族窒化物半導体からなる半導体発光
素子及びその製造方法に関する。
を出力可能なIII-Ｖ族窒化物半導体からなる半導体発光
素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、一般式がＢxＡｌyＧａ1-x-y-zＩ
ｎzＮ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である）で表わされる
III-Ｖ族窒化物半導体を用いた半導体発光素子、すなわ
ち発光ダイオード素子及び半導体レーザ素子が、青色か
ら紫外に及ぶ波長領域を有する光源として盛んに開発さ
れている。
ｎzＮ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である）で表わされる
III-Ｖ族窒化物半導体を用いた半導体発光素子、すなわ
ち発光ダイオード素子及び半導体レーザ素子が、青色か
ら紫外に及ぶ波長領域を有する光源として盛んに開発さ
れている。
【０００３】以下、従来のIII-Ｖ族窒化物半導体からな
る半導体発光素子について図面を参照しながら説明す
る。
る半導体発光素子について図面を参照しながら説明す
る。
【０００４】図１３に示すように、例えばサファイアか
らなる基板１０１の上に、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コン
タクト層１０２、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド
層１０３、ＧａＩｎＮからなる活性層１０４、ｐ型Ａｌ
ＧａＮからなるｐ型クラッド層１０５、ｐ型ＧａＮから
なるｐ型コンタクト層１０６が順次エピタキシャル成長
により形成されている。
らなる基板１０１の上に、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コン
タクト層１０２、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド
層１０３、ＧａＩｎＮからなる活性層１０４、ｐ型Ａｌ
ＧａＮからなるｐ型クラッド層１０５、ｐ型ＧａＮから
なるｐ型コンタクト層１０６が順次エピタキシャル成長
により形成されている。
【０００５】ｐ型コンタクト層１０６の上には、酸化シ
リコン又は窒化シリコンからなり、電流狭窄用の開口部
１０７ａを有する電流ブロック層１０７が形成されてお
り、ｐ型コンタクト層１０６における電流ブロック層１
０７の開口部１０７ａからの露出部分上には、ｐ側電極
１０８が形成されている。
リコン又は窒化シリコンからなり、電流狭窄用の開口部
１０７ａを有する電流ブロック層１０７が形成されてお
り、ｐ型コンタクト層１０６における電流ブロック層１
０７の開口部１０７ａからの露出部分上には、ｐ側電極
１０８が形成されている。
【０００６】また、電流狭窄構造を設ける他の方法とし
て、レーザ素子構造の少なくともｐ型クラッド層１０５
の両側部をエッチングにより除去して電流経路を狭窄す
る方法が知られている。
て、レーザ素子構造の少なくともｐ型クラッド層１０５
の両側部をエッチングにより除去して電流経路を狭窄す
る方法が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６０６５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体発光素子は、電流ブロック層１０７を構成す
る酸化シリコン又は窒化シリコンは、化学的気相成長
（Chemical Vapor Deposition)法等により、ｐ型コンタ
クト層１０６の上に堆積して形成している。酸化シリコ
ン及び窒化シリコンは、III-Ｖ族窒化物半導体との密着
性が低く、その上、細孔の密度、すなわちピンホール密
度が高くなる等の問題がある。
来の半導体発光素子は、電流ブロック層１０７を構成す
る酸化シリコン又は窒化シリコンは、化学的気相成長
（Chemical Vapor Deposition)法等により、ｐ型コンタ
クト層１０６の上に堆積して形成している。酸化シリコ
ン及び窒化シリコンは、III-Ｖ族窒化物半導体との密着
性が低く、その上、細孔の密度、すなわちピンホール密
度が高くなる等の問題がある。
【０００９】また、クラッド層の両側部をエッチングに
より除去して電流狭窄構造を形成する場合には、エッチ
ング工程により形成されたリッジ領域（メサ領域）の上
に電極を形成しなければならず、電極の面積がより小さ
くなるため、電流経路における直列抵抗成分を大きくし
てしまうという問題がある。
より除去して電流狭窄構造を形成する場合には、エッチ
ング工程により形成されたリッジ領域（メサ領域）の上
に電極を形成しなければならず、電極の面積がより小さ
くなるため、電流経路における直列抵抗成分を大きくし
てしまうという問題がある。
【００１０】さらに、半導体レーザ素子の場合には、誘
電体からなる電流ブロック層１０７によって、活性層１
０４で生成される再結合光は、III-Ｖ族窒化物半導体と
の屈折率差により該半導体の内部に閉じこめられる。こ
の屈折率差は比較的に大きく、不連続（ステップ状）に
変化するため、再結合光を例えば単一横モードで閉じ込
めようとすると、電流ブロック層１０７の開口部１０７
ａの開口幅（ストライプ幅）が小さくなり過ぎるので、
レーザ構造を最適化することが困難となる。また、スト
ライプ幅が小さくなり過ぎると、前述したように直列抵
抗成分が大きくなる。
電体からなる電流ブロック層１０７によって、活性層１
０４で生成される再結合光は、III-Ｖ族窒化物半導体と
の屈折率差により該半導体の内部に閉じこめられる。こ
の屈折率差は比較的に大きく、不連続（ステップ状）に
変化するため、再結合光を例えば単一横モードで閉じ込
めようとすると、電流ブロック層１０７の開口部１０７
ａの開口幅（ストライプ幅）が小さくなり過ぎるので、
レーザ構造を最適化することが困難となる。また、スト
ライプ幅が小さくなり過ぎると、前述したように直列抵
抗成分が大きくなる。
【００１１】さらに、図示はしていないが、従来の半導
体レーザ素子は、共振器にリッジ構造を用いる場合が多
い。リッジ構造の場合には、再結合光の閉じ込め効率
は、リッジ構造の内部における第１屈折率と、リッジ構
造の外部における第２屈折率との差によって決定され
る。より詳細には、第１屈折率とは、活性層を構成する
半導体層とクラッド層を構成する半導体層との各屈折率
及び各半導体層の厚さにより決定される第１実効屈折率
であり、第２屈折率とは、活性層を構成する半導体層
と、クラッド層を構成する半導体層と、リッジ構造の側
部を構成する、例えば酸化シリコン層又は窒化シリコン
層との各屈折率及び各層の厚さにより決定される第２実
効屈折率である。従来のリッジ構造は、第１屈折率と第
２屈折率との差がステップ状に変化し且つその差が極め
て大きい。この状態で再結合光が共振器に閉じ込められ
ると、閉じ込め効率が大き過ぎることにより、高出力時
にレーザ光の発光点位置が移動したり、そのスポット形
状が変化しやすい。このため、例えば光ディスク装置の
ように精密な発光点位置及びスポット形状の制御が必要
な機器に対しては、レーザ構造の最適設計が極めて困難
となる。
体レーザ素子は、共振器にリッジ構造を用いる場合が多
い。リッジ構造の場合には、再結合光の閉じ込め効率
は、リッジ構造の内部における第１屈折率と、リッジ構
造の外部における第２屈折率との差によって決定され
る。より詳細には、第１屈折率とは、活性層を構成する
半導体層とクラッド層を構成する半導体層との各屈折率
及び各半導体層の厚さにより決定される第１実効屈折率
であり、第２屈折率とは、活性層を構成する半導体層
と、クラッド層を構成する半導体層と、リッジ構造の側
部を構成する、例えば酸化シリコン層又は窒化シリコン
層との各屈折率及び各層の厚さにより決定される第２実
効屈折率である。従来のリッジ構造は、第１屈折率と第
２屈折率との差がステップ状に変化し且つその差が極め
て大きい。この状態で再結合光が共振器に閉じ込められ
ると、閉じ込め効率が大き過ぎることにより、高出力時
にレーザ光の発光点位置が移動したり、そのスポット形
状が変化しやすい。このため、例えば光ディスク装置の
ように精密な発光点位置及びスポット形状の制御が必要
な機器に対しては、レーザ構造の最適設計が極めて困難
となる。
【００１２】本発明は、前記従来の問題を解決し、III-
Ｖ族窒化物半導体からなる半導体発光素子に設ける電流
ブロック層の密着性を向上し且つピンホール密度を小さ
くできるようにすることを目的とする。
Ｖ族窒化物半導体からなる半導体発光素子に設ける電流
ブロック層の密着性を向上し且つピンホール密度を小さ
くできるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体発光素子は、基板の上に形成さ
れた活性層と、活性層の上に形成され、III-Ｖ族窒化物
からなる半導体層と、半導体層に、該半導体層を露出す
る開口部を有するように形成され、半導体層を構成する
窒素原子の一部が酸素原子に置換された誘電体からなる
電流ブロック層とを備えている。
め、本発明に係る半導体発光素子は、基板の上に形成さ
れた活性層と、活性層の上に形成され、III-Ｖ族窒化物
からなる半導体層と、半導体層に、該半導体層を露出す
る開口部を有するように形成され、半導体層を構成する
窒素原子の一部が酸素原子に置換された誘電体からなる
電流ブロック層とを備えている。
【００１４】本発明の半導体発光素子によると、電流ブ
ロック層にIII-Ｖ族窒化物からなる半導体層を構成する
窒素原子の一部が酸素原子に置換されてなる誘電体を用
いているため、電流ブロック層は半導体層と一体化され
て形成されている。このため、電流ブロック層は半導体
層との間の密着性に関する問題が生じなくなり、さらに
は、ピンホール密度が格段に低減する。
ロック層にIII-Ｖ族窒化物からなる半導体層を構成する
窒素原子の一部が酸素原子に置換されてなる誘電体を用
いているため、電流ブロック層は半導体層と一体化され
て形成されている。このため、電流ブロック層は半導体
層との間の密着性に関する問題が生じなくなり、さらに
は、ピンホール密度が格段に低減する。
【００１５】本発明の半導体発光素子において、電流ブ
ロック層における酸素の組成が、活性層に近づくにつれ
て減少していることが好ましい。
ロック層における酸素の組成が、活性層に近づくにつれ
て減少していることが好ましい。
【００１６】このようにすると、半導体層の内部から外
部に向けて、半導体層における酸素の組成が増大するた
め、半導体層と電流ブロック層との屈折率差が連続的に
変化する。その結果、例えばレーザ素子の場合に、単一
横モードの閉じ込めを行なうための電流ブロック層にお
ける開口部の開口幅を大きくすることができるので、レ
ーザ構造を最適化することが容易となる。
部に向けて、半導体層における酸素の組成が増大するた
め、半導体層と電流ブロック層との屈折率差が連続的に
変化する。その結果、例えばレーザ素子の場合に、単一
横モードの閉じ込めを行なうための電流ブロック層にお
ける開口部の開口幅を大きくすることができるので、レ
ーザ構造を最適化することが容易となる。
【００１７】本発明の半導体発光素子において、電流ブ
ロック層の開口部の平面形状がストライプ状であること
が好ましい。
ロック層の開口部の平面形状がストライプ状であること
が好ましい。
【００１８】この場合に、半導体層が共振器を構成する
リッジ部を有し、電流ブロック層が半導体層の側部にも
形成されていることが好ましい。
リッジ部を有し、電流ブロック層が半導体層の側部にも
形成されていることが好ましい。
【００１９】また、本発明の半導体発光素子において、
電流ブロック層の開口部の平面形状がドット状であるこ
とが好ましい。
電流ブロック層の開口部の平面形状がドット状であるこ
とが好ましい。
【００２０】本発明の半導体発光素子の製造方法は、基
板の上に活性層を形成する第１の工程と、活性層の上
に、III-Ｖ族窒化物からなる半導体層を形成する第２の
工程と、半導体層の上にその一部をマスクするマスク膜
を選択的に形成する第３の工程と、マスク膜が形成され
た半導体層を酸化性雰囲気で酸化することにより、半導
体層に、半導体層を構成する窒素原子の一部が酸素原子
に置換された誘電体からなる電流ブロック層を形成する
第４の工程と、マスク膜を除去する第５の工程とを備え
ている。
板の上に活性層を形成する第１の工程と、活性層の上
に、III-Ｖ族窒化物からなる半導体層を形成する第２の
工程と、半導体層の上にその一部をマスクするマスク膜
を選択的に形成する第３の工程と、マスク膜が形成され
た半導体層を酸化性雰囲気で酸化することにより、半導
体層に、半導体層を構成する窒素原子の一部が酸素原子
に置換された誘電体からなる電流ブロック層を形成する
第４の工程と、マスク膜を除去する第５の工程とを備え
ている。
【００２１】本発明の半導体発光素子の製造方法による
と、活性層の上にIII-Ｖ族窒化物からなる半導体層を形
成し、その上にマスク膜を選択的に形成する。その後、
形成したマスク膜を用いて半導体層を酸化することによ
り、半導体層に該半導体層を構成する窒素原子の一部が
酸素原子に置換された誘電体からなる電流ブロック層を
形成するため、電流ブロック層の半導体層との間の密着
性に関する問題が生じなくなる。その上、半導体層を構
成する窒素原子の一部が、窒素よりも原子半径が大きい
酸素原子に置換することにより、半導体層の体積が膨張
するため、電流ブロック層のピンホール密度を格段に低
減することができる。
と、活性層の上にIII-Ｖ族窒化物からなる半導体層を形
成し、その上にマスク膜を選択的に形成する。その後、
形成したマスク膜を用いて半導体層を酸化することによ
り、半導体層に該半導体層を構成する窒素原子の一部が
酸素原子に置換された誘電体からなる電流ブロック層を
形成するため、電流ブロック層の半導体層との間の密着
性に関する問題が生じなくなる。その上、半導体層を構
成する窒素原子の一部が、窒素よりも原子半径が大きい
酸素原子に置換することにより、半導体層の体積が膨張
するため、電流ブロック層のピンホール密度を格段に低
減することができる。
【００２２】本発明の半導体発光素子の製造方法は、第
３の工程と第４の工程との間に、マスク膜を用いて、半
導体層をリッジ状にパターニングする第６の工程をさら
に備えていることが好ましい。
３の工程と第４の工程との間に、マスク膜を用いて、半
導体層をリッジ状にパターニングする第６の工程をさら
に備えていることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導
体レーザ素子の断面構成を示している。
体レーザ素子の断面構成を示している。
【００２５】図１に示す半導体レーザ素子は、バンドギ
ャップが比較的に大きい窒化アルミニウムガリウム（Ａ
ｌＧａＮ）をクラッド層とし、該クラッド層よりもバン
ドギャップが小さい窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくは窒
化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）又はこれらを組み
合わせてなる量子井戸層等を挟んでなるダブルヘテロ構
造を有している。ここでは、単一量子井戸分離光閉じ込
め構造（Single Quantum Well Separate Confinement H
eterostructure，SQW-SCHという)を用いる場合を説明す
る。
ャップが比較的に大きい窒化アルミニウムガリウム（Ａ
ｌＧａＮ）をクラッド層とし、該クラッド層よりもバン
ドギャップが小さい窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくは窒
化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）又はこれらを組み
合わせてなる量子井戸層等を挟んでなるダブルヘテロ構
造を有している。ここでは、単一量子井戸分離光閉じ込
め構造（Single Quantum Well Separate Confinement H
eterostructure，SQW-SCHという)を用いる場合を説明す
る。
【００２６】図１に示すように、サファイア（単結晶Ａ
ｌ2Ｏ3）からなる基板１０の上に、厚さが約２μｍのｎ
型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１と、厚さが約１μ
ｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型クラッド層
１２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮからなるｎ
型光ガイド層１３と、厚さが約５ｎｍのアンドープのＧ
ａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性層１４と、
厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型光ガイ
ド層１５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎからなるｐ型クラッド層１６と、厚さが約０．５μｍ
のｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７とが結晶
成長により順次形成されている。
ｌ2Ｏ3）からなる基板１０の上に、厚さが約２μｍのｎ
型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１と、厚さが約１μ
ｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型クラッド層
１２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮからなるｎ
型光ガイド層１３と、厚さが約５ｎｍのアンドープのＧ
ａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性層１４と、
厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型光ガイ
ド層１５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎからなるｐ型クラッド層１６と、厚さが約０．５μｍ
のｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７とが結晶
成長により順次形成されている。
【００２７】ここで、ｎ型バッファ層１１は、基板１０
を構成するサファイアと、基板１０上にエピタキシャル
成長する各半導体層１２〜１７との格子不整合を緩和す
ると共に、ｎ側電極２０のコンタクト層として機能す
る。
を構成するサファイアと、基板１０上にエピタキシャル
成長する各半導体層１２〜１７との格子不整合を緩和す
ると共に、ｎ側電極２０のコンタクト層として機能す
る。
【００２８】ｎ型クラッド層１２及びｐ型クラッド層１
６は、ｎ側電極２０及びｐ側電極１９からそれぞれ注入
されるキャリアを閉じ込めると共に、該キャリアの再結
合光を閉じ込める。また、ｎ型光ガイド層１３及びｐ型
光ガイド層１５は、再結合光の閉じ込め効率を向上する
ように設けられている。
６は、ｎ側電極２０及びｐ側電極１９からそれぞれ注入
されるキャリアを閉じ込めると共に、該キャリアの再結
合光を閉じ込める。また、ｎ型光ガイド層１３及びｐ型
光ガイド層１５は、再結合光の閉じ込め効率を向上する
ように設けられている。
【００２９】第１の実施形態の特徴として、ｐ型クラッ
ド層１６の上部に互いに間隔をおくと共に、ｐ型コンタ
クト層１７の両側部には、ｐ型クラッド層１６及びｐ型
コンタクト層１７を構成する窒素原子の一部が酸素原子
で置換された誘電体からなる電流ブロック層１８が形成
されている。該電流ブロック層１８は、ｐ型クラッド層
１６及びｐ型コンタクト層１７が、メサ状で且つ平面ス
トライプ状のリッジ構造となるように形成されている。
ここで、メサ幅は上部が約２μｍで、下部が約３μｍで
ある。
ド層１６の上部に互いに間隔をおくと共に、ｐ型コンタ
クト層１７の両側部には、ｐ型クラッド層１６及びｐ型
コンタクト層１７を構成する窒素原子の一部が酸素原子
で置換された誘電体からなる電流ブロック層１８が形成
されている。該電流ブロック層１８は、ｐ型クラッド層
１６及びｐ型コンタクト層１７が、メサ状で且つ平面ス
トライプ状のリッジ構造となるように形成されている。
ここで、メサ幅は上部が約２μｍで、下部が約３μｍで
ある。
【００３０】ｐ型コンタクト層１７の上には、ニッケル
（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積層体からな
り、ｐ型コンタクト層１７とオーミック接触するｐ側電
極１９が形成されている。また、ｎ型バッファ層１１が
露出された領域の上には、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐ
ｔ）及び金（Ａｕ）の積層体からなり、ｎ型バッファ層
１１とオーミック接触するｎ側電極２０が形成されてい
る。
（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積層体からな
り、ｐ型コンタクト層１７とオーミック接触するｐ側電
極１９が形成されている。また、ｎ型バッファ層１１が
露出された領域の上には、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐ
ｔ）及び金（Ａｕ）の積層体からなり、ｎ型バッファ層
１１とオーミック接触するｎ側電極２０が形成されてい
る。
【００３１】このように、第１の実施形態に係る半導体
レーザ素子は、リッジ構造の両端面を劈開されたミラー
面とする共振器を有する、いわゆる端面発光型レーザで
ある。なお、共振器のストライプ方向は、図１における
半導体層の断面に対して垂直な方向（手前から後方）で
ある。
レーザ素子は、リッジ構造の両端面を劈開されたミラー
面とする共振器を有する、いわゆる端面発光型レーザで
ある。なお、共振器のストライプ方向は、図１における
半導体層の断面に対して垂直な方向（手前から後方）で
ある。
【００３２】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
【００３３】図２（ａ）〜図２（ｄ）は本発明の第１の
実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の
断面構成を示している。ここで、図２において、図１に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付す。
実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の
断面構成を示している。ここで、図２において、図１に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付す。
【００３４】まず、図２（ａ）に示すように、例えば有
機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法によ
り、サファイアからなる基板１０の上に、ｎ型バッファ
層１１、ｎ型クラッド層１２、ｎ型光ガイド層１３、単
一量子井戸型活性層１４（以下、活性層１４と呼
ぶ。）、ｐ型光ガイド層１５、ｐ型クラッド層１６、及
びｐ型コンタクト層１７を順次成長してエピタキシャル
層を形成する。ここでは、ｎ型ドーパントにシリコン
（Ｓｉ）を用い、ｐ型ドーパントにマグネシウムを用い
る。
機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法によ
り、サファイアからなる基板１０の上に、ｎ型バッファ
層１１、ｎ型クラッド層１２、ｎ型光ガイド層１３、単
一量子井戸型活性層１４（以下、活性層１４と呼
ぶ。）、ｐ型光ガイド層１５、ｐ型クラッド層１６、及
びｐ型コンタクト層１７を順次成長してエピタキシャル
層を形成する。ここでは、ｎ型ドーパントにシリコン
（Ｓｉ）を用い、ｐ型ドーパントにマグネシウムを用い
る。
【００３５】次に、図２（ｂ）に示すように、例えばＣ
ＶＤ法により、ｐ型コンタクト層１７の上に、厚さが約
５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続いて、リソ
グラフィ法により、ｐ型コンタクト層１７の上に共振器
形成領域を覆うように、幅が約３μｍのストライプ状の
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜に対して
テトラフルオロカーボン（ＣＦ4 ）をエッチングガスと
するドライエッチングを行なうことにより、ポリシリコ
ン膜から酸化防止膜９０を形成する。続いて、形成した
酸化防止膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧
力が約１ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２
４時間程度さらすことにより、ｐ型クラッド層１６の上
部及びｐ型コンタクト１７における酸化防止膜９０の両
側方部分を酸化する。これにより、ｐ型クラッド層１６
及びｐ型コンタクト層１７をそれぞれ構成する窒素原子
の一部が酸素原子で置換された電流ブロック層１８が、
ｐ型クラッド層１６の上部及びｐ型コンタクト１７にお
ける酸化防止膜９０の両側方部分に形成される。
ＶＤ法により、ｐ型コンタクト層１７の上に、厚さが約
５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続いて、リソ
グラフィ法により、ｐ型コンタクト層１７の上に共振器
形成領域を覆うように、幅が約３μｍのストライプ状の
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜に対して
テトラフルオロカーボン（ＣＦ4 ）をエッチングガスと
するドライエッチングを行なうことにより、ポリシリコ
ン膜から酸化防止膜９０を形成する。続いて、形成した
酸化防止膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧
力が約１ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２
４時間程度さらすことにより、ｐ型クラッド層１６の上
部及びｐ型コンタクト１７における酸化防止膜９０の両
側方部分を酸化する。これにより、ｐ型クラッド層１６
及びｐ型コンタクト層１７をそれぞれ構成する窒素原子
の一部が酸素原子で置換された電流ブロック層１８が、
ｐ型クラッド層１６の上部及びｐ型コンタクト１７にお
ける酸化防止膜９０の両側方部分に形成される。
【００３６】第１の実施形態の特徴として、電流ブロッ
ク層１８における酸素の濃度分布は、該電流ブロック層
１８の表面から内部に向けて徐々に低下するプロファイ
ルを有している。
ク層１８における酸素の濃度分布は、該電流ブロック層
１８の表面から内部に向けて徐々に低下するプロファイ
ルを有している。
【００３７】次に、図２（ｃ）に示すように、エピタキ
シャル層をフッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム
(ＮＨ4Ｆ）との混合溶液であるバッファードフッ酸に浸
して酸化防止膜９０を除去し、さらに、残存した酸化防
止膜９０はテトラフルオロカーボンを用いたドライエッ
チングにより除去する。このとき、形成された電流ブロ
ック層１８はバッファードフッ酸によってはエッチング
されない。その後、リソグラフィ法により、エピタキシ
ャル層における共振器形成領域を含む部分をマスクする
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、エピタキシャル層に対し
て塩素（Ｃｌ2 ）を用いたドライエッチングを行なっ
て、ｎ型バッファ層１１を露出する。
シャル層をフッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム
(ＮＨ4Ｆ）との混合溶液であるバッファードフッ酸に浸
して酸化防止膜９０を除去し、さらに、残存した酸化防
止膜９０はテトラフルオロカーボンを用いたドライエッ
チングにより除去する。このとき、形成された電流ブロ
ック層１８はバッファードフッ酸によってはエッチング
されない。その後、リソグラフィ法により、エピタキシ
ャル層における共振器形成領域を含む部分をマスクする
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、エピタキシャル層に対し
て塩素（Ｃｌ2 ）を用いたドライエッチングを行なっ
て、ｎ型バッファ層１１を露出する。
【００３８】次に、図２（ｄ）に示すように、例えば蒸
着法により、ｐ型コンタクト層１７の上に、ニッケル、
白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からなるｐ
側電極１９を選択的に形成する。続いて、ｎ型バッファ
層１１の露出部分の上に、チタン、白金及び金を順次堆
積して、これらの積層体からなるｎ側電極２０を選択的
に形成する。ここで、ｐ側電極１９とｎ側電極２０との
形成順序は問われない。
着法により、ｐ型コンタクト層１７の上に、ニッケル、
白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からなるｐ
側電極１９を選択的に形成する。続いて、ｎ型バッファ
層１１の露出部分の上に、チタン、白金及び金を順次堆
積して、これらの積層体からなるｎ側電極２０を選択的
に形成する。ここで、ｐ側電極１９とｎ側電極２０との
形成順序は問われない。
【００３９】その後、図示はしていないが、基板１０を
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
【００４０】第１の実施形態に係る製造方法によると、
電流ブロック層１８を、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コ
ンタクト層１７を構成する窒素原子の一部を酸素原子で
置換した誘電体により形成する。このため、従来のよう
な酸化シリコン又は窒化シリコンからなる別体の電流ブ
ロック層とは異なり、電流ブロック層１８のｐ型クラッ
ド層１６及びｐ型コンタクト層１７に対する密着性が格
段に向上する。その上、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）又は
窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）を用いないため、電流ブロッ
ク層１８に発生するピンホールの密度も大幅に低減す
る。
電流ブロック層１８を、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コ
ンタクト層１７を構成する窒素原子の一部を酸素原子で
置換した誘電体により形成する。このため、従来のよう
な酸化シリコン又は窒化シリコンからなる別体の電流ブ
ロック層とは異なり、電流ブロック層１８のｐ型クラッ
ド層１６及びｐ型コンタクト層１７に対する密着性が格
段に向上する。その上、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）又は
窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）を用いないため、電流ブロッ
ク層１８に発生するピンホールの密度も大幅に低減す
る。
【００４１】また、電流ブロック層１８の酸素含有量
（酸素組成）は、活性層１４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層１８の屈折率を連続的に変
化させることができ、例えば単一横モード閉じ込めを実
現するためのストライプ幅（メサ幅）を広くできる等
の、レーザ構造を容易に最適化を図ることができる。
（酸素組成）は、活性層１４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層１８の屈折率を連続的に変
化させることができ、例えば単一横モード閉じ込めを実
現するためのストライプ幅（メサ幅）を広くできる等
の、レーザ構造を容易に最適化を図ることができる。
【００４２】また、第１の実施形態に係る製造方法によ
ると、電流ブロック層１８に、光閉じ込め機能と電流狭
窄機能とを自己整合的に持たせることができる。
ると、電流ブロック層１８に、光閉じ込め機能と電流狭
窄機能とを自己整合的に持たせることができる。
【００４３】電流ブロック層１８は、以下に示す２つの
機能を有している。
機能を有している。
【００４４】第１は電流狭窄機能である。誘電体層は絶
縁性を有するため電流をほとんど流さない。このため、
半導体レーザ素子に注入された電流はメサ部（リッジ
部）を流れるので、活性層１４の発光部分にのみ流れこ
む。その結果、無効電流が少なくなり、レーザ発振のし
きい値電流の値を小さくすることができる。
縁性を有するため電流をほとんど流さない。このため、
半導体レーザ素子に注入された電流はメサ部（リッジ
部）を流れるので、活性層１４の発光部分にのみ流れこ
む。その結果、無効電流が少なくなり、レーザ発振のし
きい値電流の値を小さくすることができる。
【００４５】第２は光の閉じ込めである。ｐ型クラッド
層１６と電流ブロック層１８には屈折率差が存在する。
この屈折率差によって、半導体レーザ素子内の再結合光
はメサ部に閉じ込められるため、活性層１４における誘
導放出と効率的に結合することができる。
層１６と電流ブロック層１８には屈折率差が存在する。
この屈折率差によって、半導体レーザ素子内の再結合光
はメサ部に閉じ込められるため、活性層１４における誘
導放出と効率的に結合することができる。
【００４６】ところで、前述したように、従来の電流ブ
ロック層は、窒化シリコン又は酸化シリコンにより形成
されていため、エピタキシャル層との屈折率差が０．５
〜１程度と大きく且つ不連続に変化する。このため、半
導体レーザ素子の横モード制御に用いるにはエピタキシ
ャル層との屈折率差が大き過ぎ、例えば、わずかなメサ
形状のばらつきにより遠視野像が高次横モードとなって
しまうので、光装置の光源としての利用が困難となる。
ロック層は、窒化シリコン又は酸化シリコンにより形成
されていため、エピタキシャル層との屈折率差が０．５
〜１程度と大きく且つ不連続に変化する。このため、半
導体レーザ素子の横モード制御に用いるにはエピタキシ
ャル層との屈折率差が大き過ぎ、例えば、わずかなメサ
形状のばらつきにより遠視野像が高次横モードとなって
しまうので、光装置の光源としての利用が困難となる。
【００４７】これに対し、第１の実施形態に係る電流ブ
ロック層（誘電体層）１８は、エピタキシャル層の表面
から酸素を熱拡散させ、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コ
ンタクト層１７を構成する窒素原子を酸素原子に置き換
えることにより形成されている。このようにして形成さ
れた電流ブロック層１８は、ｐ型クラッド層１６と電流
ブロック層１８との間の屈折率差が小さく且つ緩やかに
変化するため、半導体レーザ素子の横モード制御が容易
となる。
ロック層（誘電体層）１８は、エピタキシャル層の表面
から酸素を熱拡散させ、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コ
ンタクト層１７を構成する窒素原子を酸素原子に置き換
えることにより形成されている。このようにして形成さ
れた電流ブロック層１８は、ｐ型クラッド層１６と電流
ブロック層１８との間の屈折率差が小さく且つ緩やかに
変化するため、半導体レーザ素子の横モード制御が容易
となる。
【００４８】本願発明者らは、電流ブロック層１８に含
まれる酸素の組成を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
法により測定し、酸素の組成が２次曲線的に変化するこ
とを確認している。具体的には、電流ブロック層１８の
表面の酸素濃度は、約１×１０20ｃｍ-3であり、表面か
ら深さが約１μｍの領域の酸素濃度は、約１×１０18ｃ
ｍ-3である。このように、電流ブロック層１８の酸素の
組成が２次曲線的に変化することにより、その屈折率も
メサ部の約２．１から電流ブロック層１８の表面近傍の
約１．６と、その差は約０．５と小さく、且つ外側に向
かって２次曲線的に緩やかに減少することを確認してい
る。これにより、再結合光のメサ部への閉じ込めが緩や
かとなるため、安定した横モード発振が可能となる。
まれる酸素の組成を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
法により測定し、酸素の組成が２次曲線的に変化するこ
とを確認している。具体的には、電流ブロック層１８の
表面の酸素濃度は、約１×１０20ｃｍ-3であり、表面か
ら深さが約１μｍの領域の酸素濃度は、約１×１０18ｃ
ｍ-3である。このように、電流ブロック層１８の酸素の
組成が２次曲線的に変化することにより、その屈折率も
メサ部の約２．１から電流ブロック層１８の表面近傍の
約１．６と、その差は約０．５と小さく、且つ外側に向
かって２次曲線的に緩やかに減少することを確認してい
る。これにより、再結合光のメサ部への閉じ込めが緩や
かとなるため、安定した横モード発振が可能となる。
【００４９】図３は第１の実施形態に係る半導体レーザ
素子の注入電流と光出力との関係を示している。発振波
長は４１０ｎｍで、しきい値電流は４０ｍＡ、しきい値
電圧は４．２Ｖである。また、最大光出力は６０ｍＷで
ある。このように、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コンタ
クト層１７を構成する窒素原子の一部が酸素原子で置換
された誘電体からなる電流ブロック層１８によって、電
流閉じ込め効率及び光閉じ込め効率が向上するため、し
きい値電流値の低減と高出力動作とを実現している。
素子の注入電流と光出力との関係を示している。発振波
長は４１０ｎｍで、しきい値電流は４０ｍＡ、しきい値
電圧は４．２Ｖである。また、最大光出力は６０ｍＷで
ある。このように、ｐ型クラッド層１６及びｐ型コンタ
クト層１７を構成する窒素原子の一部が酸素原子で置換
された誘電体からなる電流ブロック層１８によって、電
流閉じ込め効率及び光閉じ込め効率が向上するため、し
きい値電流値の低減と高出力動作とを実現している。
【００５０】また、図４に示すように、出力が２０ｍＷ
の場合における遠視野像の半値幅は、接合面（基板面）
に対して平行な方向が８°であり、接合面に対して垂直
な方向が２５°である。
の場合における遠視野像の半値幅は、接合面（基板面）
に対して平行な方向が８°であり、接合面に対して垂直
な方向が２５°である。
【００５１】図５は第１の実施形態に係る電流ブロック
層１８を有する半導体レーザ素子の接合面に対して平行
な方向における遠視野像の光出力依存性を示している。
図６は比較用であって、従来例に係る窒化シリコンから
なる電流ブロック層を有する半導体レーザ素子の接合面
に対して平行な方向における遠視野像の光出力特性を示
している。光出力は共に２０ｍＷと５０ｍＷとの場合を
示す。
層１８を有する半導体レーザ素子の接合面に対して平行
な方向における遠視野像の光出力依存性を示している。
図６は比較用であって、従来例に係る窒化シリコンから
なる電流ブロック層を有する半導体レーザ素子の接合面
に対して平行な方向における遠視野像の光出力特性を示
している。光出力は共に２０ｍＷと５０ｍＷとの場合を
示す。
【００５２】従来例に係るレーザ素子の場合は、メサ部
と電流ブロック層との界面における屈折率差が約０．９
であり、さらに、屈折率自体が界面において不連続に変
化している。従って、接合面に対して垂直な方向で基本
横モード発振を得るように、メサ部下部と活性層との距
離を離すことにより実効的な屈折率差を小さくしてい
る。しかしながら、このような構造では、活性層の近傍
で注入電流が広がってしまい、しきい値電流の値が上昇
するだけでなく、再結合光の閉じ込めが不安定となるの
で、図６に示すように光出力値を５０ｍＷに増大する
と、相対強度のピークが２つとなって、いわゆる双峰性
の遠視野像を示すようになる。
と電流ブロック層との界面における屈折率差が約０．９
であり、さらに、屈折率自体が界面において不連続に変
化している。従って、接合面に対して垂直な方向で基本
横モード発振を得るように、メサ部下部と活性層との距
離を離すことにより実効的な屈折率差を小さくしてい
る。しかしながら、このような構造では、活性層の近傍
で注入電流が広がってしまい、しきい値電流の値が上昇
するだけでなく、再結合光の閉じ込めが不安定となるの
で、図６に示すように光出力値を５０ｍＷに増大する
と、相対強度のピークが２つとなって、いわゆる双峰性
の遠視野像を示すようになる。
【００５３】これに対し、図５に示す第１の実施形態に
係るレーザ素子の場合は、出力値が２０ｍＷ及び５０ｍ
Ｗのいずれの場合でも、相対強度のピークは１つであ
り、単峰性の遠視野像を示すことが分かる。
係るレーザ素子の場合は、出力値が２０ｍＷ及び５０ｍ
Ｗのいずれの場合でも、相対強度のピークは１つであ
り、単峰性の遠視野像を示すことが分かる。
【００５４】図７は第１の実施形態に係る半導体レーザ
素子に対する高温高湿寿命試験の結果を示す。寿命試験
の各条件は、出力を３０ｍＷとし、温度を６０℃とし、
湿度を８５％としている。図７において、横軸は動作時
間を表わし、縦軸は動作開始直後の動作電流を１として
規格化して表わしている。また、曲線群Ａは本発明の場
合を示し、曲線群Ｂは従来例の場合を示している。図７
に示すように、従来例の場合は、窒化シリコンからなる
電流ブロック層のメサ部との密着性が弱いため、電流ブ
ロック層に膜剥がれが進行する。その結果、屈折率分布
が変化して高次横モード発振となるため、レーザ光は活
性層内の誘導放出との結合が弱まり、しきい値電流の値
が増加して急激な劣化が発生する。
素子に対する高温高湿寿命試験の結果を示す。寿命試験
の各条件は、出力を３０ｍＷとし、温度を６０℃とし、
湿度を８５％としている。図７において、横軸は動作時
間を表わし、縦軸は動作開始直後の動作電流を１として
規格化して表わしている。また、曲線群Ａは本発明の場
合を示し、曲線群Ｂは従来例の場合を示している。図７
に示すように、従来例の場合は、窒化シリコンからなる
電流ブロック層のメサ部との密着性が弱いため、電流ブ
ロック層に膜剥がれが進行する。その結果、屈折率分布
が変化して高次横モード発振となるため、レーザ光は活
性層内の誘導放出との結合が弱まり、しきい値電流の値
が増加して急激な劣化が発生する。
【００５５】これに対し、本発明の場合は、従来例のよ
うに、電流ブロック層にメサ部と別体の誘電体を用いる
代わりに、メサ部を構成するｐ型クラッド層１６及びｐ
型コンタクト層１７の一部を酸化して形成しており、メ
サ部との密着性が極めて強いため、膜剥がれはほとんど
生じることがなく、長期間にわたって安定した動作を行
なうことができる。
うに、電流ブロック層にメサ部と別体の誘電体を用いる
代わりに、メサ部を構成するｐ型クラッド層１６及びｐ
型コンタクト層１７の一部を酸化して形成しており、メ
サ部との密着性が極めて強いため、膜剥がれはほとんど
生じることがなく、長期間にわたって安定した動作を行
なうことができる。
【００５６】なお、半導体発光素子として半導体レーザ
素子の場合を説明したが、発光ダイオード素子であって
も半導体レーザ素子と同様に、電流狭窄機能及び光閉じ
込め機能の観点から本発明の電流ブロック層を適用する
ことができる。
素子の場合を説明したが、発光ダイオード素子であって
も半導体レーザ素子と同様に、電流狭窄機能及び光閉じ
込め機能の観点から本発明の電流ブロック層を適用する
ことができる。
【００５７】また、半導体レーザ素子として端面発光型
レーザ素子を例に挙げたが、本発明は面発光型レーザ素
子にも適用可能である。
レーザ素子を例に挙げたが、本発明は面発光型レーザ素
子にも適用可能である。
【００５８】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５９】図８は本発明の第２の実施形態に係る半導
体レーザ素子の断面構成を示している。
体レーザ素子の断面構成を示している。
【００６０】第１の実施形態においては、エピタキシャ
ル層を成長する基板１０に絶縁性のサファイアを用いた
が、第２の実施形態においては、図８に示すように、基
板３０として、導電性を有し且つIII 族窒化物半導体と
格子定数が近い、ｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）、ｎ型
の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）又はｎ型の
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いている。
ル層を成長する基板１０に絶縁性のサファイアを用いた
が、第２の実施形態においては、図８に示すように、基
板３０として、導電性を有し且つIII 族窒化物半導体と
格子定数が近い、ｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）、ｎ型
の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）又はｎ型の
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いている。
【００６１】図８に示すように、例えばｎ型の窒化ガリ
ウム（ＧａＮ）からなる基板３０の上には、厚さが約２
μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層３１と、厚さ
が約１μｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型ク
ラッド層３２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮか
らなるｎ型光ガイド層３３と、厚さが約５ｎｍのアンド
ープのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性層
３４と、厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ
型光ガイド層３５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型クラッド層３６と、厚さが約
０．５μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層３
７とが結晶成長により順次形成されている。
ウム（ＧａＮ）からなる基板３０の上には、厚さが約２
μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層３１と、厚さ
が約１μｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型ク
ラッド層３２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮか
らなるｎ型光ガイド層３３と、厚さが約５ｎｍのアンド
ープのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性層
３４と、厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ
型光ガイド層３５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型クラッド層３６と、厚さが約
０．５μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層３
７とが結晶成長により順次形成されている。
【００６２】第２の実施形態においても、ｐ型クラッド
層３６の上部に互いに間隔をおくと共に、ｐ型コンタク
ト層３７の両側部に、ｐ型クラッド層３６及びｐ型コン
タクト層３７を構成する窒素原子の一部が酸素原子で置
換された誘電体からなる電流ブロック層３８が形成され
ている。該電流ブロック層３８は、ｐ型クラッド層３６
及びｐ型コンタクト層３７が、メサ状で且つ平面ストラ
イプ状のリッジ構造となるように形成されている。ここ
で、メサ幅は上部が約２μｍで、下部が約３μｍであ
る。
層３６の上部に互いに間隔をおくと共に、ｐ型コンタク
ト層３７の両側部に、ｐ型クラッド層３６及びｐ型コン
タクト層３７を構成する窒素原子の一部が酸素原子で置
換された誘電体からなる電流ブロック層３８が形成され
ている。該電流ブロック層３８は、ｐ型クラッド層３６
及びｐ型コンタクト層３７が、メサ状で且つ平面ストラ
イプ状のリッジ構造となるように形成されている。ここ
で、メサ幅は上部が約２μｍで、下部が約３μｍであ
る。
【００６３】ｐ型コンタクト層３７の上には、ニッケ
ル、白金及び金の積層体からなり、ｐ型コンタクト層３
７とオーミック接触するｐ側電極３９が形成されてい
る。また、基板３０におけるｎ型バッファ層３１の反対
側の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ
側電極４０が形成されている。
ル、白金及び金の積層体からなり、ｐ型コンタクト層３
７とオーミック接触するｐ側電極３９が形成されてい
る。また、基板３０におけるｎ型バッファ層３１の反対
側の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ
側電極４０が形成されている。
【００６４】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
【００６５】図９（ａ）〜図９（ｅ）は本発明の第２の
実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の
断面構成を示している。ここで、図９において、図８に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付す。
実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の
断面構成を示している。ここで、図９において、図８に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付す。
【００６６】まず、図９（ａ）に示すように、例えばＭ
ＯＶＰＥ法により、窒化ガリウムからなる基板３０の上
に、ｎ型バッファ層３１、ｎ型クラッド層３２、ｎ型光
ガイド層３３、単一量子井戸型活性層３４（以下、活性
層３４と呼ぶ。）、ｐ型光ガイド層３５、ｐ型クラッド
層３６、及びｐ型コンタクト層３７を順次成長してエピ
タキシャル層を形成する。
ＯＶＰＥ法により、窒化ガリウムからなる基板３０の上
に、ｎ型バッファ層３１、ｎ型クラッド層３２、ｎ型光
ガイド層３３、単一量子井戸型活性層３４（以下、活性
層３４と呼ぶ。）、ｐ型光ガイド層３５、ｐ型クラッド
層３６、及びｐ型コンタクト層３７を順次成長してエピ
タキシャル層を形成する。
【００６７】次に、図９（ｂ）に示すように、例えばＣ
ＶＤ法により、ｐ型コンタクト層３７の上に、厚さが約
５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続いて、リソ
グラフィ法により、ｐ型コンタクト層３７の上に共振器
形成領域を覆うように、幅が約３μｍのストライプ状の
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜に対して
テトラフルオロカーボンをエッチングガスとするドライ
エッチングを行なうことにより、ポリシリコン膜から酸
化防止膜９０を形成する。
ＶＤ法により、ｐ型コンタクト層３７の上に、厚さが約
５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続いて、リソ
グラフィ法により、ｐ型コンタクト層３７の上に共振器
形成領域を覆うように、幅が約３μｍのストライプ状の
レジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジ
ストパターンをマスクとして、ポリシリコン膜に対して
テトラフルオロカーボンをエッチングガスとするドライ
エッチングを行なうことにより、ポリシリコン膜から酸
化防止膜９０を形成する。
【００６８】次に、図９（ｃ）に示すように、酸化防止
膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧力が約１
ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２４時間程
度さらすことにより、ｐ型クラッド層３６の上部及びｐ
型コンタクト３７における酸化防止膜９０の両側方部分
を酸化する。これにより、ｐ型クラッド層３６及びｐ型
コンタクト層３７をそれぞれ構成する窒素原子の一部が
酸素原子で置換された電流ブロック層３８が、ｐ型クラ
ッド層３６の上部及びｐ型コンタクト３７における酸化
防止膜９０の両側方部分に形成される。ここでも、電流
ブロック層３８における酸素の濃度分布は、該電流ブロ
ック層３８の表面から内部に向けて徐々に低下するプロ
ファイルを有している。
膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧力が約１
ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２４時間程
度さらすことにより、ｐ型クラッド層３６の上部及びｐ
型コンタクト３７における酸化防止膜９０の両側方部分
を酸化する。これにより、ｐ型クラッド層３６及びｐ型
コンタクト層３７をそれぞれ構成する窒素原子の一部が
酸素原子で置換された電流ブロック層３８が、ｐ型クラ
ッド層３６の上部及びｐ型コンタクト３７における酸化
防止膜９０の両側方部分に形成される。ここでも、電流
ブロック層３８における酸素の濃度分布は、該電流ブロ
ック層３８の表面から内部に向けて徐々に低下するプロ
ファイルを有している。
【００６９】次に、図９（ｄ）に示すように、エピタキ
シャル層をバッファードフッ酸に浸して酸化防止膜９０
を除去し、さらに、残存した酸化防止膜９０はテトラフ
ルオロカーボンを用いたドライエッチングにより除去す
る。このとき、形成された電流ブロック層３８はバッフ
ァードフッ酸によってはエッチングされない。
シャル層をバッファードフッ酸に浸して酸化防止膜９０
を除去し、さらに、残存した酸化防止膜９０はテトラフ
ルオロカーボンを用いたドライエッチングにより除去す
る。このとき、形成された電流ブロック層３８はバッフ
ァードフッ酸によってはエッチングされない。
【００７０】次に、図９（ｅ）に示すように、例えば蒸
着法によりｐ型コンタクト層３７を覆うように、ニッケ
ル、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｐ側電極３９を選択的に形成する。続いて、基板３０
におけるｎ型バッファ層３１の反対側の面上に、チタ
ン、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｎ側電極４０を選択的に形成する。ここでも、ｐ側電
極３９とｎ側電極４０との形成順序は問われない。
着法によりｐ型コンタクト層３７を覆うように、ニッケ
ル、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｐ側電極３９を選択的に形成する。続いて、基板３０
におけるｎ型バッファ層３１の反対側の面上に、チタ
ン、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｎ側電極４０を選択的に形成する。ここでも、ｐ側電
極３９とｎ側電極４０との形成順序は問われない。
【００７１】その後、図示はしていないが、基板３０を
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
【００７２】このように、第２の実施形態に係る半導体
レーザ素子及びその製造方法によると、第１の実施形態
と同様に、電流ブロック層３８は、ｐ型クラッド層３６
及びｐ型コンタクト層３７を構成する窒素原子の一部が
酸素原子で置換した誘電体により形成されるため、該電
流ブロック層３８のｐ型クラッド層３６及びｐ型コンタ
クト層３９に対する密着性が格段に向上する。
レーザ素子及びその製造方法によると、第１の実施形態
と同様に、電流ブロック層３８は、ｐ型クラッド層３６
及びｐ型コンタクト層３７を構成する窒素原子の一部が
酸素原子で置換した誘電体により形成されるため、該電
流ブロック層３８のｐ型クラッド層３６及びｐ型コンタ
クト層３９に対する密着性が格段に向上する。
【００７３】また、電流ブロック層３８の酸素含有量
（酸素組成）は、活性層３４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層３８の屈折率差を連続的に
変化させることができるので、レーザ構造を容易に最適
化することができる。
（酸素組成）は、活性層３４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層３８の屈折率差を連続的に
変化させることができるので、レーザ構造を容易に最適
化することができる。
【００７４】その上、基板３０におけるｎ型バッファ層
３１の反対側の面上にｎ側電極４０をｐ側電極３９と対
向するように設けるため、第１の実施形態のように、エ
ピタキシャル層に対してｎ型バッファ層３１を露出する
エッチング工程が不要となるので、第１の実施形態と比
べて、歩留まりがさらに向上する。
３１の反対側の面上にｎ側電極４０をｐ側電極３９と対
向するように設けるため、第１の実施形態のように、エ
ピタキシャル層に対してｎ型バッファ層３１を露出する
エッチング工程が不要となるので、第１の実施形態と比
べて、歩留まりがさらに向上する。
【００７５】なお、第１の実施形態と同様に、第２の実
施形態に係る半導体レーザ素子は、端面発光型レーザ素
子に限らず、面発光型レーザ素子にも適用可能である。
施形態に係る半導体レーザ素子は、端面発光型レーザ素
子に限らず、面発光型レーザ素子にも適用可能である。
【００７６】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００７７】図１０は本発明の第３の実施形態に係る半
導体レーザ素子の断面構成を示している。
導体レーザ素子の断面構成を示している。
【００７８】第３の実施形態においては、第２の実施形
態に示した半導体レーザ素子におけるメサ構造を光の閉
じ込め率がさらに向上する構成とする。
態に示した半導体レーザ素子におけるメサ構造を光の閉
じ込め率がさらに向上する構成とする。
【００７９】図１０に示すように、例えばｎ型の窒化ガ
リウム（ＧａＮ）からなる基板５０の上には、厚さが約
２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層５１と、厚
さが約１μｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型
クラッド層５２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮ
からなるｎ型光ガイド層５３と、厚さが約５ｎｍのアン
ドープのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性
層５４と、厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなる
ｐ型光ガイド層５５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型クラッド層５６と、厚さが
約０．５μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層
５７とが結晶成長により順次形成されている。ここで、
基板５０は、窒化ガリウムに限らず、ｎ型のＡｌＧａＮ
又はＳｉＣであっても良い。
リウム（ＧａＮ）からなる基板５０の上には、厚さが約
２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層５１と、厚
さが約１μｍのｎ型のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型
クラッド層５２と、厚さが約０．１μｍのｎ型のＧａＮ
からなるｎ型光ガイド層５３と、厚さが約５ｎｍのアン
ドープのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎからなる単一量子井戸型活性
層５４と、厚さが約０．１μｍのｐ型のＧａＮからなる
ｐ型光ガイド層５５と、厚さが約１μｍのｐ型のＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型クラッド層５６と、厚さが
約０．５μｍのｐ型のＧａＮからなるｐ型コンタクト層
５７とが結晶成長により順次形成されている。ここで、
基板５０は、窒化ガリウムに限らず、ｎ型のＡｌＧａＮ
又はＳｉＣであっても良い。
【００８０】第３の実施形態の特徴として、ｐ型コンタ
クト層５７からｎ型クラッド層５２の上部には、それら
の両側部が約２μｍの幅となるようにエッチングされて
メサ部（リッジ部）が形成され、該メサ部の両側部に
は、ｐ型コンタクト層５７からｎ型クラッド層５２をそ
れぞれ構成する窒素原子の一部が酸素原子で置換された
誘電体からなる電流ブロック層５８が形成されている。
クト層５７からｎ型クラッド層５２の上部には、それら
の両側部が約２μｍの幅となるようにエッチングされて
メサ部（リッジ部）が形成され、該メサ部の両側部に
は、ｐ型コンタクト層５７からｎ型クラッド層５２をそ
れぞれ構成する窒素原子の一部が酸素原子で置換された
誘電体からなる電流ブロック層５８が形成されている。
【００８１】ｐ型コンタクト層５７の上には、ニッケ
ル、白金及び金の積層体からなり、ｐ型コンタクト層５
７とオーミック接触するｐ側電極５９が形成されてい
る。また、基板５０におけるｎ型バッファ層５１の反対
側の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ
側電極６０が形成されている。
ル、白金及び金の積層体からなり、ｐ型コンタクト層５
７とオーミック接触するｐ側電極５９が形成されてい
る。また、基板５０におけるｎ型バッファ層５１の反対
側の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ
側電極６０が形成されている。
【００８２】ここで、ｐ側電極５９は、ｐ型コンタクト
層５７の上面にのみ形成されているが、電流ブロック層
５８の上部を覆うように設けることも可能である。
層５７の上面にのみ形成されているが、電流ブロック層
５８の上部を覆うように設けることも可能である。
【００８３】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
【００８４】図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は本発明の第
３の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程
順の断面構成を示している。ここで、図１１において、
図１０に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号
を付す。
３の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程
順の断面構成を示している。ここで、図１１において、
図１０に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号
を付す。
【００８５】まず、図１１（ａ）に示すように、例えば
ＭＯＶＰＥ法により、窒化ガリウムからなる基板５０の
上に、ｎ型バッファ層５１、ｎ型クラッド層５２、ｎ型
光ガイド層５３、単一量子井戸型活性層５４（以下、活
性層５４と呼ぶ。）、ｐ型光ガイド層５５、ｐ型クラッ
ド層５６、及びｐ型コンタクト下部層５７ａを順次成長
してエピタキシャル層を形成する。ここでは、ｐ型コン
タクト下部層５７ａは、後工程で再成長するため、その
厚さを０．３μｍ程度に留めておく。
ＭＯＶＰＥ法により、窒化ガリウムからなる基板５０の
上に、ｎ型バッファ層５１、ｎ型クラッド層５２、ｎ型
光ガイド層５３、単一量子井戸型活性層５４（以下、活
性層５４と呼ぶ。）、ｐ型光ガイド層５５、ｐ型クラッ
ド層５６、及びｐ型コンタクト下部層５７ａを順次成長
してエピタキシャル層を形成する。ここでは、ｐ型コン
タクト下部層５７ａは、後工程で再成長するため、その
厚さを０．３μｍ程度に留めておく。
【００８６】次に、図１１（ｂ）に示すように、例えば
ＣＶＤ法により、ｐ型コンタクト下部層５７ａの上に、
厚さが約５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続い
て、リソグラフィ法により、ｐ型コンタクト下部層５７
ａの上に共振器形成領域を覆うように、幅が約３μｍの
ストライプ状のレジストパターン（図示せず）を形成
し、形成したレジストパターンをマスクとして、ポリシ
リコン膜に対してテトラフルオロカーボンをエッチング
ガスとするドライエッチングを行なうことにより、ポリ
シリコン膜から酸化防止膜９０を形成する。続いて、レ
ジストパターン及び酸化防止膜９０をマスクとして、エ
ピタキシャル層に対してｎ型クラッド層５２を露出する
まで、塩素（Ｃｌ2 ）を用いたドライエッチングを行な
って、メサ部を形成する。
ＣＶＤ法により、ｐ型コンタクト下部層５７ａの上に、
厚さが約５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積する。続い
て、リソグラフィ法により、ｐ型コンタクト下部層５７
ａの上に共振器形成領域を覆うように、幅が約３μｍの
ストライプ状のレジストパターン（図示せず）を形成
し、形成したレジストパターンをマスクとして、ポリシ
リコン膜に対してテトラフルオロカーボンをエッチング
ガスとするドライエッチングを行なうことにより、ポリ
シリコン膜から酸化防止膜９０を形成する。続いて、レ
ジストパターン及び酸化防止膜９０をマスクとして、エ
ピタキシャル層に対してｎ型クラッド層５２を露出する
まで、塩素（Ｃｌ2 ）を用いたドライエッチングを行な
って、メサ部を形成する。
【００８７】次に、図１１（ｃ）に示すように、酸化防
止膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧力が約
１ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２４時間
程度さらすことにより、ｎ型クラッド層５２の上部、ｎ
型光ガイド層５３、活性層５４、ｐ型光ガイド層５５、
ｐ型クラッド層５６及びｐ型コンタクト下部層５７ａに
おけるメサ部の両側方部分を酸化する。これにより、ｎ
型クラッド層５２の上部からｐ型コンタクト下部層５７
ａをそれぞれ構成する窒素原子の一部を酸素原子で置換
した電流ブロック層５８が、ｎ型クラッド層５２の上部
からｐ型コンタクト下部層５７ａにわたる両側方部分に
形成される。
止膜９０をマスクとして、温度が約９００℃で圧力が約
１ａｔｍの酸素雰囲気中にエピタキシャル層を２４時間
程度さらすことにより、ｎ型クラッド層５２の上部、ｎ
型光ガイド層５３、活性層５４、ｐ型光ガイド層５５、
ｐ型クラッド層５６及びｐ型コンタクト下部層５７ａに
おけるメサ部の両側方部分を酸化する。これにより、ｎ
型クラッド層５２の上部からｐ型コンタクト下部層５７
ａをそれぞれ構成する窒素原子の一部を酸素原子で置換
した電流ブロック層５８が、ｎ型クラッド層５２の上部
からｐ型コンタクト下部層５７ａにわたる両側方部分に
形成される。
【００８８】次に、図１１（ｄ）に示すように、エピタ
キシャル層をバッファードフッ酸に浸して酸化防止膜９
０を除去し、さらに、残存した酸化防止膜９０はテトラ
フルオロカーボンを用いたドライエッチングにより除去
する。このとき、形成された電流ブロック層５８はバッ
ファードフッ酸によってはエッチングされない。続い
て、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型コンタクト下部層５７ａ
を再成長して、厚さが０．５μｍ程度のｐ型コンタクト
層５７を形成する。このとき、ｐ型コンタクト層５７
は、電流ブロック層５８の上端面を覆うように成長す
る。
キシャル層をバッファードフッ酸に浸して酸化防止膜９
０を除去し、さらに、残存した酸化防止膜９０はテトラ
フルオロカーボンを用いたドライエッチングにより除去
する。このとき、形成された電流ブロック層５８はバッ
ファードフッ酸によってはエッチングされない。続い
て、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ型コンタクト下部層５７ａ
を再成長して、厚さが０．５μｍ程度のｐ型コンタクト
層５７を形成する。このとき、ｐ型コンタクト層５７
は、電流ブロック層５８の上端面を覆うように成長す
る。
【００８９】次に、図１１（ｅ）に示すように、例えば
蒸着法によりｐ型コンタクト層５７を覆うように、ニッ
ケル、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体から
なるｐ側電極５９を選択的に形成する。続いて、基板５
０におけるｎ型バッファ層５１の反対側の面上に、チタ
ン、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｎ側電極６０を選択的に形成する。ここでも、ｐ側電
極５９とｎ側電極６０との形成順序は問われない。
蒸着法によりｐ型コンタクト層５７を覆うように、ニッ
ケル、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体から
なるｐ側電極５９を選択的に形成する。続いて、基板５
０におけるｎ型バッファ層５１の反対側の面上に、チタ
ン、白金及び金を順次堆積して、これらの積層体からな
るｎ側電極６０を選択的に形成する。ここでも、ｐ側電
極５９とｎ側電極６０との形成順序は問われない。
【００９０】その後、図示はしていないが、基板５０を
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
共振器長が約５００μｍとなるように劈開し、共振器の
出射端面には、反射率が約１０％となるように低反射コ
ーティングを施し、反射端面には反射率が約８０％とな
るように高反射コーティングを施す。
【００９１】このように、第３の実施形態に係る半導体
レーザ素子及びその製造方法によると、第１及び第２の
実施形態と同様に、電流ブロック層５８は、ｎ型クラッ
ド層５２からｐ型コンタクト層５７をそれぞれ構成する
窒素原子の一部が酸素原子で置換した誘電体により形成
されるため、該電流ブロック層５８のメサ部に対する密
着性が格段に向上する。
レーザ素子及びその製造方法によると、第１及び第２の
実施形態と同様に、電流ブロック層５８は、ｎ型クラッ
ド層５２からｐ型コンタクト層５７をそれぞれ構成する
窒素原子の一部が酸素原子で置換した誘電体により形成
されるため、該電流ブロック層５８のメサ部に対する密
着性が格段に向上する。
【００９２】また、電流ブロック層５８の酸素含有量
（酸素組成）は、活性層５４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層５８の屈折率差を連続的に
変化させることができるので、レーザ構造を容易に最適
化することができる。
（酸素組成）は、活性層５４に近づくにつれて徐々に減
少しており、電流ブロック層５８の屈折率差を連続的に
変化させることができるので、レーザ構造を容易に最適
化することができる。
【００９３】その上、基板５０におけるｎ型バッファ層
５１の反対側の面上にｎ側電極６０をｐ側電極５９と対
向するように設けるため、直列抵抗成分が減少する。
５１の反対側の面上にｎ側電極６０をｐ側電極５９と対
向するように設けるため、直列抵抗成分が減少する。
【００９４】また、ｐ側電極５９を電流ブロック層５８
の上側に設けることができるため、電極形成時の位置合
わせ工程を不要にできる。
の上側に設けることができるため、電極形成時の位置合
わせ工程を不要にできる。
【００９５】なお、第１及び第２の実施の形態と同様
に、本発明は端面発光型レーザ素子に限らず、面発光型
レーザ素子にも適用可能である。
に、本発明は端面発光型レーザ素子に限らず、面発光型
レーザ素子にも適用可能である。
【００９６】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００９７】図１２は本発明の第４の実施形態に係る青
色発光ダイオード素子アレイを模式的に示している。
色発光ダイオード素子アレイを模式的に示している。
【００９８】図１２に示すように、ｎ型の導電性を有す
る窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム
（ＡｌＧａＮ）又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から
なる基板７０の上には、第２の実施形態と同等の構成を
持つダブルヘテロ構造からなるエピタキシャル層７１が
形成されている。
る窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム
（ＡｌＧａＮ）又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から
なる基板７０の上には、第２の実施形態と同等の構成を
持つダブルヘテロ構造からなるエピタキシャル層７１が
形成されている。
【００９９】エピタキシャル層７１の上面には、行列状
に配置された４つのドット状の開口部７２ａからそれぞ
れｐ型コンタクト層７１ａを露出するように電流ブロッ
ク層７２が形成されている。
に配置された４つのドット状の開口部７２ａからそれぞ
れｐ型コンタクト層７１ａを露出するように電流ブロッ
ク層７２が形成されている。
【０１００】第４の実施形態の特徴として、電流ブロッ
ク層７２は、少なくともｐ型コンタクト層７１ａを構成
する窒素原子の一部が酸素原子で置換された誘電体によ
り形成されている。
ク層７２は、少なくともｐ型コンタクト層７１ａを構成
する窒素原子の一部が酸素原子で置換された誘電体によ
り形成されている。
【０１０１】電流ブロック層７２の上には、各開口部７
２ａから露出するｐ型コンタクト層７１ａとオーミック
接触し、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のように再
結合光を透過して、エピタキシャル層の上方に出力光を
取り出すことができる透明電極７３が形成されている。
また、基板７０におけるエピタキシャル層７１の反対側
の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ側
電極７４が形成されている。
２ａから露出するｐ型コンタクト層７１ａとオーミック
接触し、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のように再
結合光を透過して、エピタキシャル層の上方に出力光を
取り出すことができる透明電極７３が形成されている。
また、基板７０におけるエピタキシャル層７１の反対側
の面上には、チタン、白金及び金の積層体からなるｎ側
電極７４が形成されている。
【０１０２】ここで、各ダイオード素子同士の電気的な
素子分離は電流ブロック層７２によりなされている。
素子分離は電流ブロック層７２によりなされている。
【０１０３】第４の実施形態によると、電流ブロック層
７２はエピタキシャル層７１と比べて屈折率が小さいた
め、再結合光をエピタキシャル層７１の内部に光学的に
閉じ込めることができる。
７２はエピタキシャル層７１と比べて屈折率が小さいた
め、再結合光をエピタキシャル層７１の内部に光学的に
閉じ込めることができる。
【０１０４】なお、透明電極７３の上に発光波長を透過
する多層の誘電体膜を設けてもよい。この場合、エピタ
キシャル層７１におけるダブルヘテロ構造の下層に、発
光波長に対して反射性を有する周期構造を設けることに
よりレーザ発振させる、いわゆる面発光レーザ構造とし
てもよい。
する多層の誘電体膜を設けてもよい。この場合、エピタ
キシャル層７１におけるダブルヘテロ構造の下層に、発
光波長に対して反射性を有する周期構造を設けることに
よりレーザ発振させる、いわゆる面発光レーザ構造とし
てもよい。
【０１０５】第４の実施形態によると、第１の実施形態
と同様に、、III-Ｖ族窒化物半導体における窒素原子の
一部を酸素原子で置換した電流ブロック層７２を有して
いるため、従来の窒化シリコン用いた電流ブロック層と
比較して、素子分離領域の信頼性が極めて高くなる。
と同様に、、III-Ｖ族窒化物半導体における窒素原子の
一部を酸素原子で置換した電流ブロック層７２を有して
いるため、従来の窒化シリコン用いた電流ブロック層と
比較して、素子分離領域の信頼性が極めて高くなる。
【０１０６】従って、第４の実施形態に係る青色発光ダ
イオード素子アレイは、屋外の厳しい環境下で使用され
る際にも高い信頼性を得ることができる。
イオード素子アレイは、屋外の厳しい環境下で使用され
る際にも高い信頼性を得ることができる。
【０１０７】なお、第１〜第４の各実施形態において、
III-Ｖ族窒化物半導体の窒素原子の一部を酸素原子で置
き換えてなる電流ブロック層は、蛍光材を励起して得ら
れる白色光源、又は光集積素子等に適用しても同様な効
果を得ることができる。
III-Ｖ族窒化物半導体の窒素原子の一部を酸素原子で置
き換えてなる電流ブロック層は、蛍光材を励起して得ら
れる白色光源、又は光集積素子等に適用しても同様な効
果を得ることができる。
【０１０８】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子及びその製造方
法によると、電流ブロック層が半導体層と一体に形成さ
れているため、電流ブロック層は半導体層との間の密着
性に関する問題がなくなり、さらには、ピンホール密度
が格段に低減する。
法によると、電流ブロック層が半導体層と一体に形成さ
れているため、電流ブロック層は半導体層との間の密着
性に関する問題がなくなり、さらには、ピンホール密度
が格段に低減する。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子を示す構成断面図である。
子を示す構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係
る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子における注入電流と光出力との関係を示すグラフであ
る。
子における注入電流と光出力との関係を示すグラフであ
る。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子における遠視野像を示すグラフである。
子における遠視野像を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子の接合面に対して平行な方向における遠視野像の光出
力依存性を示すグラフである。
子の接合面に対して平行な方向における遠視野像の光出
力依存性を示すグラフである。
【図６】従来の半導体レーザ素子の接合面に対して平行
な方向における遠視野像の光出力依存性を示すグラフで
ある。
な方向における遠視野像の光出力依存性を示すグラフで
ある。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子と従来の半導体レーザ素子との高温高湿寿命試験の結
果を示すグラフである。
子と従来の半導体レーザ素子との高温高湿寿命試験の結
果を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ素
子を示す構成断面図である。
子を示す構成断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係
る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ
素子を示す構成断面図である。
素子を示す構成断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に
係る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る青色発光ダイ
オード素子アレイを示す斜視図である。
オード素子アレイを示す斜視図である。
【図１３】従来の半導体レーザ素子を示す構成断面図で
ある。
ある。
１０ 基板
１１ ｎ型バッファ層
１２ ｎ型クラッド層
１３ ｎ型光ガイド層
１４ 単一量子井戸型活性層
１５ ｐ型光ガイド層
１６ ｐ型クラッド層
１７ ｐ型コンタクト層
１８ 電流ブロック層
１９ ｐ側電極
２０ ｎ側電極
３０ 基板
３１ ｎ型バッファ層
３２ ｎ型クラッド層
３３ ｎ型光ガイド層
３４ 単一量子井戸型活性層
３５ ｐ型光ガイド層
３６ ｐ型クラッド層
３７ ｐ型コンタクト層
３８ 電流ブロック層
３９ ｐ側電極
４０ ｎ側電極
５０ 基板
５１ ｎ型バッファ層
５２ ｎ型クラッド層
５３ ｎ型光ガイド層
５４ 単一量子井戸型活性層
５５ ｐ型光ガイド層
５６ ｐ型クラッド層
５７ ｐ型コンタクト層
５７ａ ｐ型コンタクト下部層
５８ 電流ブロック層
５９ ｐ側電極
６０ ｎ側電極
７０ 基板
７１ エピタキシャル層
７１ａ ｐ型コンタクト層
７２ 電流ブロック層
７２ａ 開口部
９０ 酸化防止膜
─────────────────────────────────────────────────────
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Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA22 AA45 AA73 CA07
CB05 CB07 DA05 DA24 DA27
EA15 EA23
Claims (7)
- 【請求項１】 基板の上に形成された活性層と、 前記活性層の上に形成され、III-Ｖ族窒化物からなる半
導体層と、 前記半導体層に、該半導体層を露出する開口部を有する
ように形成され、前記半導体層を構成する窒素原子の一
部が酸素原子に置換された誘電体からなる電流ブロック
層とを備えていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記電流ブロック層における酸素の組成
は、前記活性層に近づくにつれて減少していることを特
徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記電流ブロック層の開口部の平面形状
はストライプ状であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記半導体層は、共振器を構成するリッ
ジ部を有し、前記電流ブロック層は、前記半導体層の側
部にも形成されていることを特徴とする請求項３に記載
の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記電流ブロック層の開口部の平面形状
はドット状であることを特徴とする請求項１又は２に記
載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 基板の上に活性層を形成する第１の工程
と、 前記活性層の上に、III-Ｖ族窒化物からなる半導体層を
形成する第２の工程と、 前記半導体層の上にその一部をマスクするマスク膜を選
択的に形成する第３の工程と、 前記マスク膜が形成された前記半導体層を酸化性雰囲気
で酸化することにより、前記半導体層に、前記半導体層
を構成する窒素原子の一部が酸素原子に置換された誘電
体からなる電流ブロック層を形成する第４の工程と、 前記マスク膜を除去する第５の工程とを備えていること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記第３の工程と前記第４の工程との間
に、 前記マスク膜を用いて、前記半導体層をリッジ状にパタ
ーニングする第６の工程をさらに備えていることを特徴
とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
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