JP2003264346A - Nitride based semiconductor laser element - Google Patents

Nitride based semiconductor laser element

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JP2003264346A
JP2003264346A JP2002063164A JP2002063164A JP2003264346A JP 2003264346 A JP2003264346 A JP 2003264346A JP 2002063164 A JP2002063164 A JP 2002063164A JP 2002063164 A JP2002063164 A JP 2002063164A JP 2003264346 A JP2003264346 A JP 2003264346A
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JP
Japan
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layer
type
semiconductor laser
impurity
nitride
Prior art date
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Application number
JP2002063164A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Hata
雅幸 畑
Yasuhiko Nomura
康彦 野村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride based semiconductor laser element wherein manufacturing yield can be improved by restraining impurity elements from being introduced deeply. <P>SOLUTION: This nitride based semiconductor laser element is provided with an MQW light emitting layer 4, a p-type clad layer 5 which is formed on the MQW light emitting layer 4 and composed of Al<SB>0.08</SB>Ga<SB>0.92</SB>N, a p-type contact layer 7 which is formed on the p-type clad layer 5 and composed of In<SB>0.05</SB>Ga<SB>0.95</SB>N, and an impurity implanted layer 8 which is formed by introducing impurity elements in at least a part of a region except current passing regions 9 of the p-type clad layer 5 and the p-type contact layer 7. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系半導体レ
ーザ素子に関し、特に、不純物導入層を有する窒化物系
半導体レーザ素子に関する。
The present invention relates to a nitride-based semiconductor laser device, and more particularly to a nitride-based semiconductor laser device having an impurity-doped layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、窒化物系半導体レーザ素子は、次
世代の大容量光ディスク用光源としての利用が期待さ
れ、その開発が盛んに行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, nitride semiconductor laser elements are expected to be used as light sources for next-generation large-capacity optical disks, and their development is being actively pursued.

【0003】窒化物系半導体レーザ素子は、p側領域か
ら注入された電流を厳密に狭窄することにより、発光効
率やしきい値などの発光特性を向上させることができ
る。そこで、従来、電流狭窄を行うための種々の構造が
提案されている。たとえば、特開平11−214800
号公報には、イオン注入法を用いて形成した高抵抗層に
より電流狭窄を行う構造が開示されている。
In a nitride semiconductor laser device, light emission characteristics such as light emission efficiency and threshold value can be improved by strictly narrowing a current injected from a p-side region. Therefore, various structures for performing current confinement have been conventionally proposed. For example, JP-A-11-214800
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163873 discloses a structure in which current is confined by a high-resistance layer formed by using an ion implantation method.

【0004】図26は、上記特開平11−214800
号公報に開示された従来の窒化物系半導体レーザ素子の
構造を示した断面図である。図26を参照して、従来の
窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。従
来の窒化物系半導体レーザ素子では、サファイア基板1
01上に、GaNからなるバッファ層102が形成され
ている。このバッファ層102上には、n型GaNから
なるn型コンタクト層103と、n型AlGaNからな
るn型クラッド層104と、n型GaNからなるn型光
ガイド層(n型光導波層)105と、InXGa1-XN/
InYGa1-YNからなるMQW(Multiple Q
uantum Well:多重量子井戸)活性層106
と、p型GaNからなるp型光ガイド層(p型光導波
層)107と、p型AlGaNからなるp型クラッド層
108と、p型GaNからなるp型コンタクト層109
とがこの順序で形成されている。
[0004] FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional nitride-based semiconductor laser device disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H11-157,036. Referring to FIG. 26, the structure of a conventional nitride-based semiconductor laser device will be described. In a conventional nitride-based semiconductor laser device, a sapphire substrate 1
The buffer layer 102 made of GaN is formed on the substrate 01. On the buffer layer 102, an n-type contact layer 103 made of n-type GaN, an n-type clad layer 104 made of n-type AlGaN, and an n-type light guide layer (n-type optical waveguide layer) 105 made of n-type GaN And In X Ga 1-X N /
MQW (Multiple Q) made of In Y Ga 1-Y N
(Quantum Well) Active Layer 106
, A p-type optical guide layer (p-type optical waveguide layer) 107 made of p-type GaN, a p-type cladding layer 108 made of p-type AlGaN, and a p-type contact layer 109 made of p-type GaN
Are formed in this order.

【0005】また、p型クラッド層108とp型コンタ
クト層109との一部の領域には、不純物元素(B;ホ
ウ素)を、注入エネルギ:160keV、ドーズ量:2
×1013cm-2の条件下で、イオン注入することにより
形成された高抵抗層110が形成されている。この高抵
抗層110により、p側の電流狭窄が行われる。
In a part of the p-type cladding layer 108 and the p-type contact layer 109, an impurity element (B: boron) is implanted with an implantation energy of 160 keV and a dose of 2
The high resistance layer 110 formed by ion implantation under the condition of × 10 13 cm -2 is formed. The high-resistance layer 110 performs p-side current confinement.

【0006】また、p型コンタクト層109および高抵
抗層110の上面上には、p側電極112が形成されて
いる。n型コンタクト層103の露出された上面上に
は、n側電極113が形成されている。
On the upper surfaces of the p-type contact layer 109 and the high-resistance layer 110, a p-side electrode 112 is formed. An n-side electrode 113 is formed on the exposed upper surface of the n-type contact layer 103.

【0007】図26に示した従来の窒化物系半導体レー
ザ素子において、高抵抗層110とMQW活性層106
との深さ方向の距離が離れている場合、MQW活性層1
06近傍での電流狭窄が不十分になるので、注入電流が
MQW活性層106で横方向に広がってしまう。これに
より、MQW活性層106の電流密度が低くなるので、
しきい値電流が増大するという問題点が発生する。ま
た、高抵抗層110とMQW活性層106との距離が近
すぎる場合には、イオン注入による結晶欠陥がMQW活
性層106に導入されやすいため、素子の寿命が短くな
るという問題点が発生する。したがって、十分な素子特
性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得るには、高抵
抗層110とMQW活性層106との深さ方向の距離を
0.01μmオーダで厳密に制御する必要がある。
In the conventional nitride-based semiconductor laser device shown in FIG. 26, high-resistance layer 110 and MQW active layer 106
In the case where the distance in the depth direction with respect to the
Since the current confinement near 06 is insufficient, the injection current spreads in the MQW active layer 106 in the horizontal direction. As a result, the current density of the MQW active layer 106 decreases,
There is a problem that the threshold current increases. If the distance between the high-resistance layer 110 and the MQW active layer 106 is too short, a crystal defect due to ion implantation is likely to be introduced into the MQW active layer 106, which causes a problem that the life of the device is shortened. Therefore, in order to obtain a nitride-based semiconductor laser device having sufficient device characteristics, it is necessary to strictly control the distance in the depth direction between the high-resistance layer 110 and the MQW active layer 106 on the order of 0.01 μm.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、高抵抗層110を形成する際のイオン注入時に、不
純物イオンが深く注入されるチャネリング現象が発生す
るため、設計値よりも不純物イオンが深く注入されると
いう不都合があった。このため、高抵抗層110の深さ
を厳密に再現性よく制御することは困難であるので、高
抵抗層110とMQW活性層106との深さ方向の距離
を厳密に制御することは困難であった。その結果、MQ
W活性層106への電流注入の幅を厳密に制御するのが
困難であるので、窒化物系半導体レーザ素子の製造歩留
まりが低下するという問題点があった。
Conventionally, however, a channeling phenomenon occurs in which impurity ions are implanted deeply during the ion implantation for forming the high-resistance layer 110. Therefore, the impurity ions are implanted deeper than the design value. There was an inconvenience. Therefore, it is difficult to strictly control the depth of the high-resistance layer 110 with good reproducibility, and it is difficult to precisely control the distance in the depth direction between the high-resistance layer 110 and the MQW active layer 106. there were. As a result, MQ
Since it is difficult to strictly control the width of the current injection into the W active layer 106, there is a problem that the production yield of the nitride-based semiconductor laser device is reduced.

【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の1つの目的は、
不純物元素が深く導入されるのを抑制することにより製
造歩留まりを向上することが可能な窒化物系半導体レー
ザ素子を提供することである。
[0009] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is to provide:
An object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor laser device capable of improving the production yield by suppressing the deep introduction of an impurity element.

【0010】この発明のもう1つの目的は、上記した窒
化物系半導体レーザ素子において、不純物イオンの注入
時のチャネリングを防止することである。
Another object of the present invention is to prevent channeling at the time of implanting impurity ions in the above-described nitride semiconductor laser device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の一の局面による窒化物系半導体レーザ素
子は、発光層と、発光層上に形成され、Alを含有する
第1窒化物系半導体層を含む第1導電型のクラッド層
と、クラッド層上に形成され、Inを含有する第2窒化
物系半導体層を含む第1導電型のコンタクト層と、クラ
ッド層およびコンタクト層の電流通過領域以外の領域の
少なくとも一部に、不純物元素を導入することにより形
成された不純物導入層とを備えている。
In order to achieve the above object, a nitride-based semiconductor laser device according to one aspect of the present invention includes a light emitting layer and a first nitride formed on the light emitting layer and containing Al. A first conductivity type cladding layer including a material-based semiconductor layer, a first conductivity type contact layer formed on the cladding layer and including a second nitride-based semiconductor layer containing In, and a cladding layer and a contact layer. An impurity introduction layer formed by introducing an impurity element is provided in at least a part of a region other than the current passage region.

【0012】この一の局面による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記のように、Alを含有する第1窒化物系
半導体層を含む第1導電型のクラッド層と、Inを含有
する第2窒化物系半導体層を含む第1導電型のコンタク
ト層とを設けることによって、クラッド層とコンタクト
層との基板に垂直な方向の格子定数が異なるので、たと
えば、不純物元素をイオン注入により導入する場合に、
チャネリングを防止することができる。これにより、不
純物元素が深く導入されるのを抑制することができる。
その結果、不純物導入層の深さを厳密に再現性よく制御
することができるので、製造歩留まりを向上させること
ができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to this aspect, as described above, the first conductivity type clad layer including the first nitride-based semiconductor layer containing Al and the second nitride-based nitride layer containing In are included. By providing the first conductivity type contact layer including the material-based semiconductor layer, the cladding layer and the contact layer have different lattice constants in the direction perpendicular to the substrate. For example, when the impurity element is introduced by ion implantation, ,
Channeling can be prevented. Thereby, the deep introduction of the impurity element can be suppressed.
As a result, the depth of the impurity-doped layer can be strictly controlled with good reproducibility, so that the production yield can be improved.

【0013】上記一の局面による窒化物系半導体レーザ
素子において、好ましくは、不純物導入層は、電流通過
領域よりも結晶欠陥が多い。このように構成すれば、不
純物導入層を光吸収層として用いる場合に、光吸収層に
多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができ
る。また、このように構成すれば、不純物導入層を電流
阻止層として用いる場合に、含まれる結晶欠陥により電
流阻止層を高抵抗とすることができる。
[0013] In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, the impurity-introduced layer has more crystal defects than the current passing region. According to this structure, when the impurity introduction layer is used as a light absorbing layer, light can be absorbed by crystal defects included in the light absorbing layer. With this configuration, when the impurity-introduced layer is used as a current blocking layer, the current blocking layer can have a high resistance due to crystal defects contained therein.

【0014】上記の窒化物系半導体レーザ素子におい
て、好ましくは、不純物導入層の上面と、電流通過領域
の上面とは、実質的に同一面になるように形成されてい
る。このように構成すれば、容易に、素子表面の凹凸を
低減することができる。これにより、発光層に近い素子
の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取
り付ける場合に、従来のリッジ構造に比べて凸部に加わ
る応力を低減することができるので、応力に起因して素
子特性が劣化するのを抑制することができる。また、素
子表面の凹凸の低減によって、放熱基台との接触面積を
大きくすることができるので、良好な放熱特性を得るこ
とができる。
In the above-described nitride-based semiconductor laser device, preferably, the upper surface of the impurity introduction layer and the upper surface of the current passage region are formed to be substantially flush with each other. With this configuration, it is possible to easily reduce unevenness on the element surface. This allows the stress applied to the projections to be reduced when compared to the conventional ridge structure when the device is attached to the heat dissipation base from the surface side of the element close to the light emitting layer by a junction-down method. Deterioration of characteristics can be suppressed. In addition, since the contact area with the heat radiating base can be increased by reducing the unevenness on the element surface, good heat radiating characteristics can be obtained.

【0015】上記の窒化物系半導体レーザ素子におい
て、好ましくは、不純物元素の不純物濃度は、クラッド
層において極大になっている。このように構成すれば、
クラッド層の結晶欠陥が多くなるので、クラッド層の下
に位置する発光層の結晶欠陥を低減することができる。
これにより、素子の寿命を向上させることができる。ま
た、クラッド層内に十分な密度で結晶欠陥を発生させる
ことができるので、たとえば、高抵抗の電流阻止層をク
ラッド層内に容易に形成することができる。これによ
り、発光層への電流注入の幅を容易に制御することがで
きる。また、クラッド層内に十分な密度で結晶欠陥を発
生させることができるので、たとえば、十分な光吸収効
果を有する光吸収層をクラッド層内に形成することもで
きる。クラッド層内には、ある程度光がしみ出すため、
光吸収層をクラッド層内に設けることにより、光の横方
向閉じ込めの幅を制御することができる。
In the above-mentioned nitride semiconductor laser device, preferably, the impurity concentration of the impurity element is maximized in the cladding layer. With this configuration,
Since the number of crystal defects in the cladding layer increases, the number of crystal defects in the light emitting layer located below the cladding layer can be reduced.
Thereby, the life of the element can be improved. Further, since crystal defects can be generated at a sufficient density in the cladding layer, for example, a high-resistance current blocking layer can be easily formed in the cladding layer. Thus, the width of current injection into the light emitting layer can be easily controlled. In addition, since crystal defects can be generated at a sufficient density in the cladding layer, for example, a light absorbing layer having a sufficient light absorbing effect can be formed in the cladding layer. Since some light seeps into the cladding layer,
By providing the light absorbing layer in the cladding layer, the width of lateral confinement of light can be controlled.

【0016】上記の窒化物系半導体レーザ素子におい
て、好ましくは、不純物導入層は、クラッド層およびコ
ンタクト層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部
に、不純物元素をイオン注入することにより形成されて
いる。このように構成すれば、イオン注入法は再現性が
よいので、不純物導入層を再現性よく形成することがで
きる。
In the above-described nitride-based semiconductor laser device, preferably, the impurity-doped layer is formed by ion-implanting an impurity element into at least a part of a region other than the current passage region of the cladding layer and the contact layer. I have. According to this structure, the ion implantation method has good reproducibility, so that the impurity-doped layer can be formed with good reproducibility.

【0017】なお、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、コンタクト層は、InGaNから
構成され、クラッド層は、AlGaNから構成されてい
てもよい。この場合、コンタクト層のIn組成は高い方
が好ましい。このようにコンタクト層のIn組成を高く
すれば、クラッド層との格子定数の差が大きくなるの
で、チャネリングをより抑制することができる。この場
合、コンタクト層のバンドギャップは、レーザ光を吸収
しない大きさを有するのが好ましい。このように構成す
れば、コンタクト層によるレーザ光の吸収により、しき
い値電流が高くなるのを防止することができる。
[0017] In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, the contact layer may be made of InGaN, and the cladding layer may be made of AlGaN. In this case, the In composition of the contact layer is preferably higher. If the In composition of the contact layer is increased as described above, the difference in lattice constant between the contact layer and the cladding layer increases, so that channeling can be further suppressed. In this case, the band gap of the contact layer preferably has a size that does not absorb laser light. With this configuration, it is possible to prevent the threshold current from increasing due to absorption of laser light by the contact layer.

【0018】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、結晶欠陥の密度は、クラッド層に
おいて極大になるようにしてもよい。このように構成す
れば、クラッド層の結晶欠陥が多くなるので、クラッド
層の下に位置する発光層の結晶欠陥を低減することがで
きる。これにより、素子の寿命を向上させることができ
る。また、クラッド層内に十分な密度で結晶欠陥を発生
させることができるので、たとえば、高抵抗の電流阻止
層をクラッド層内に容易に形成することができる。これ
により、発光層への電流注入の幅を容易に制御すること
ができる。また、クラッド層内に十分な密度で結晶欠陥
を発生させることができるので、たとえば、十分な光吸
収効果を有する光吸収層をクラッド層内に形成すること
もできる。クラッド層内には、ある程度光がしみ出すた
め、光吸収層をクラッド層内に設けることにより、光の
横方向閉じ込めの幅を制御することができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, the density of crystal defects may be maximized in the cladding layer. With this configuration, the number of crystal defects in the cladding layer increases, so that the number of crystal defects in the light emitting layer located below the cladding layer can be reduced. Thereby, the life of the element can be improved. Further, since crystal defects can be generated at a sufficient density in the cladding layer, for example, a high-resistance current blocking layer can be easily formed in the cladding layer. Thus, the width of current injection into the light emitting layer can be easily controlled. In addition, since crystal defects can be generated at a sufficient density in the cladding layer, for example, a light absorbing layer having a sufficient light absorbing effect can be formed in the cladding layer. Since light seeps into the cladding layer to some extent, by providing a light absorbing layer in the cladding layer, the width of lateral confinement of light can be controlled.

【0019】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、不純物導入層は、イオン注入法に
より形成される電流阻止層であってもよい。このように
構成すれば、イオン注入法は、導入深さの制御性がよい
ので、電流阻止層と、発光層との深さ方向の距離を厳密
に再現性よく制御することができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the one aspect, the impurity introduction layer may be a current blocking layer formed by an ion implantation method. According to this structure, the ion implantation method has good controllability of the introduction depth, so that the distance between the current blocking layer and the light emitting layer in the depth direction can be strictly controlled with good reproducibility.

【0020】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、不純物導入層は、イオン注入法に
より形成される光吸収層であってもよい。このように構
成すれば、イオン注入法は、導入深さの制御性がよいの
で、光吸収層と、発光層との深さ方向の距離を厳密に再
現性よく制御することができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the above aspect, the impurity-doped layer may be a light absorption layer formed by an ion implantation method. With this configuration, the ion implantation method has good controllability of the introduction depth, so that the distance between the light absorbing layer and the light emitting layer in the depth direction can be strictly controlled with good reproducibility.

【0021】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、不純物元素は、炭素よりも質量数
の多い不純物元素であってもよい。このように構成すれ
ば、不純物元素のチャネリングを有効に防止することが
できるので、不純物元素が深く導入されるのを抑制する
ことができる。その結果、深さ方向の注入プロファイル
の制御性を向上させることができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, the impurity element may be an impurity element having a larger mass number than carbon. According to this structure, channeling of the impurity element can be effectively prevented, so that the deep introduction of the impurity element can be suppressed. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved.

【0022】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、窒化物系半導体の[0001]方
向から傾斜した方向からイオン注入するようにしてもよ
い。このように構成すれば、不純物元素のチャネリング
をより防止することができるので、不純物元素が深く導
入されるのを抑制することができる。その結果、深さ方
向の注入プロファイルの制御性を向上させることができ
る。この場合、窒化物系半導体の表面は(0001)面
であり、不純物導入層はストライプ状の幅を除いて形成
され、その不純物導入層が形成されないストライプ方向
と、窒化物系半導体の表面に対して垂直な方向とを含む
面内において、窒化物系半導体の[0001]方向から
傾斜した方向からイオン注入する。これにより、光吸収
層をストライプ状の幅を除いて形成するためのマスクの
下部に、イオンが非対称に導入されるのを防止しなが
ら、不純物元素のチャネリングを防止することができ
る。
In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, ions may be implanted from a direction inclined from the [0001] direction of the nitride semiconductor. According to this structure, channeling of the impurity element can be further prevented, so that the deep introduction of the impurity element can be suppressed. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved. In this case, the surface of the nitride-based semiconductor is a (0001) plane, and the impurity-doped layer is formed except for the stripe-shaped width. The ion implantation is performed in a plane including a vertical direction and a direction inclined from the [0001] direction of the nitride-based semiconductor. Thereby, channeling of the impurity element can be prevented while preventing ions from being introduced asymmetrically below the mask for forming the light absorbing layer except for the stripe-shaped width.

【0023】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、不純物元素をスルー膜を介してイ
オン注入するようにしてもよい。このように構成すれ
ば、不純物のチャネリングをより防止することができる
ので、不純物元素が深く導入されるのを抑制することが
できる。
In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, the impurity element may be ion-implanted through the through film. According to this structure, channeling of the impurity can be further prevented, so that the deep introduction of the impurity element can be suppressed.

【0024】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、スルー膜は絶縁膜であってもよ
い。このように構成すれば、スルー膜に用いた絶縁膜
を、光吸収層上あるいは電流阻止層上の絶縁膜として用
いることができるので、電流阻止をより確実に行うこと
ができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the above aspect, the through film may be an insulating film. According to this structure, the insulating film used as the through film can be used as the insulating film on the light absorbing layer or the current blocking layer, so that the current can be blocked more reliably.

【0025】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、電極層上に第1の膜を形成するこ
とによって、第1の膜からなるスルー膜と電極層とから
なるマスク層を形成してもよい。このように構成すれ
ば、マスク層となる電極層をコンタクト電極として利用
することができるので、製造プロセスを簡略化すること
ができる。
Further, in the nitride-based semiconductor laser device according to the above aspect, by forming the first film on the electrode layer, a mask layer including the through film made of the first film and the electrode layer is formed. May be. According to this structure, since the electrode layer serving as the mask layer can be used as the contact electrode, the manufacturing process can be simplified.

【0026】また、上記一の局面による窒化物系半導体
レーザ素子において、ジャンクションダウン方式で組み
立ててもよい。本発明の構成では、素子領域の表面に凹
凸が少ないので、ジャンクションダウン方式で組み立て
ることによって、素子領域に加わる応力を低減でき、そ
の結果、素子特性の劣化を抑制することができる。ま
た、ジャンクションダウン方式で組み立てる時にサブマ
ウントなどと均一に融着することができるので、素子の
放熱特性が良好となる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the above aspect, it may be assembled by a junction-down method. In the configuration of the present invention, since the surface of the element region has little unevenness, the stress applied to the element region can be reduced by assembling by the junction down method, and as a result, deterioration of the element characteristics can be suppressed. In addition, when assembling by the junction down method, it can be uniformly fused to a submount or the like, so that the heat radiation characteristics of the element are improved.

【0027】[0027]

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

【0028】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した
断面図である。図2は、図1に示した第1実施形態によ
る窒化物系半導体レーザ素子のMQW発光層を示した拡
大断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a nitride semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the MQW light emitting layer of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【0029】まず、図1および図2を参照して、第1実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造について
説明する。この第1実施形態では、n型GaN基板1上
に、約1μmの厚みを有するGaNからなるn型層2
と、約1μmの厚みを有するAl0.08Ga0.92Nからな
るn型クラッド層3と、MQW発光層4とがこの順で形
成されている。MQW発光層4は、約3.5nmの厚み
を有するInXGa1-XNからなる3層の量子井戸層4c
と、約20nmの厚みを有するInYGa1-YNからなる
4層の障壁層4bとが交互に積層されたMQW活性層を
含む。本実施形態のMQW活性層では、X=0.15、
Y=0.05に設定している。MQW活性層の下面上に
は、約0.1μmの厚みを有するAl0.01Ga0.99Nか
らなるn型光ガイド層4aが形成されている。また、M
QW活性層の上面上には、約20nmの厚みを有するA
0.1Ga0.9Nからなるp型キャップ層4dと、約0.
1μmの厚みを有するAl0.01Ga0.99Nからなるp型
光ガイド層4eとがこの順序で形成されている。なお、
MQW発光層4は、本発明の「発光層」の一例である。
First, the structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, an n-type layer 2 made of GaN having a thickness of about 1 μm is formed on an n-type GaN substrate 1.
And an n-type cladding layer 3 of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 1 μm, and an MQW light emitting layer 4 are formed in this order. The MQW light-emitting layer 4 has three quantum well layers 4c made of In x Ga 1 -xN having a thickness of about 3.5 nm.
And an MQW active layer in which four barrier layers 4b made of In Y Ga 1 -YN having a thickness of about 20 nm are alternately stacked. In the MQW active layer of the present embodiment, X = 0.15,
Y = 0.05 is set. On the lower surface of the MQW active layer, an n-type optical guide layer 4a made of Al 0.01 Ga 0.99 N and having a thickness of about 0.1 μm is formed. Also, M
On the upper surface of the QW active layer, A having a thickness of about 20 nm
a p-type cap layer 4d of 0.1 g 0.9 Ga 0.9 N;
A p-type light guide layer 4e made of Al 0.01 Ga 0.99 N having a thickness of 1 μm is formed in this order. In addition,
The MQW light emitting layer 4 is an example of the “light emitting layer” of the present invention.

【0030】MQW発光層4上には、約0.28μmの
厚みのAl0.08Ga0.92Nからなるp型クラッド層5
と、約0.067μmの厚みのIn0.01Ga0.99Nから
なるp型中間層6と、約3nmの厚みのIn0.05Ga
0.95Nからなるp型コンタクト層7とが形成されてい
る。このように、第1実施形態では、p型中間層6のバ
ンドギャップは、In組成を調整することにより、p型
クラッド層5とp型コンタクト層7との中間のバンドギ
ャップになるように設定されている。また、これによ
り、p型中間層6は、p型クラッド層5およびp型コン
タクト層7と異なる格子定数となっている。
On the MQW light emitting layer 4, a p-type cladding layer 5 made of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 0.28 μm
When a p-type intermediate layer 6 made of In 0.01 Ga 0.99 N to about 0.067μm thickness, In about 3nm thickness 0.05 Ga
A p-type contact layer 7 made of 0.95 N is formed. As described above, in the first embodiment, the band gap of the p-type intermediate layer 6 is set to be an intermediate band gap between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7 by adjusting the In composition. Have been. Thus, the p-type intermediate layer 6 has a different lattice constant from the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7.

【0031】ここで、この第1実施形態では、炭素
(C)がイオン注入されることにより形成された約0.
32μmの注入深さを有する不純物注入層8が設けられ
ている。なお、炭素は、本発明の「不純物元素」の一例
であり、不純物注入層8は、本発明の「不純物導入層」
の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度の
ピーク深さは、p型コンタクト層7の上面から約0.2
3μmのp型クラッド層5の領域に位置する。また、こ
のピーク深さにおけるピーク濃度は、約1.0×1020
cm-3である。この場合、不純物注入層8は、多量の不
純物元素が半導体中に注入されることによって、他の領
域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領
域9となるイオン注入されていない領域(非注入領域)
は、約2.1μmの幅で形成されている。
Here, in the first embodiment, about 0.1 nm formed by ion implantation of carbon (C).
An impurity implantation layer 8 having an implantation depth of 32 μm is provided. Note that carbon is an example of the “impurity element” of the present invention, and the impurity injection layer 8 is formed of the “impurity introduction layer” of the present invention.
This is an example. In this case, the peak depth of the ion-implanted carbon concentration is about 0.2 from the upper surface of the p-type contact layer 7.
It is located in the region of the 3 μm p-type cladding layer 5. The peak concentration at this peak depth is about 1.0 × 10 20
cm -3 . In this case, the impurity implantation layer 8 contains more crystal defects than other regions due to the implantation of a large amount of impurity elements into the semiconductor. In addition, a region not ion-implanted (a non-implanted region) serving as a current passage region 9.
Are formed with a width of about 2.1 μm.

【0032】図3は、イオン注入領域の概略を示す拡大
断面図である。なお、不純物注入層8は、イオン注入領
域を示しており、マスク層10aは、イオン注入時のマ
スク層を示している。また、図3では、窒化物系半導体
層の層構造は示していない。図3において、Rpがピー
ク深さであり、ピーク深さの位置は、実線8aで示され
る。また、本発明の実施形態による窒化物系半導体レー
ザ素子では、Rp+ΔRpを注入深さ(不純物注入層8
の厚み)と定義した。ここで、ΔRpは飛程の標準偏差
である。また、イオン注入時のマスク層10aの下部
に、イオン注入時に、イオンの横方向への広がり(ΔR
l)が生じる。ここで、イオン注入時のマスク層10a
の幅をWとすると、マスク層10aの下部のイオン注入
されない領域8aの幅Bは、B=W−2×ΔRlとな
る。なお、図3以外の断面図では、図を簡略化するため
に、イオンの横方向への広がりを図示していない。
FIG. 3 is an enlarged sectional view schematically showing an ion implantation region. The impurity implantation layer 8 indicates an ion implantation region, and the mask layer 10a indicates a mask layer at the time of ion implantation. FIG. 3 does not show the layer structure of the nitride-based semiconductor layer. In FIG. 3, Rp is the peak depth, and the position of the peak depth is indicated by a solid line 8a. In the nitride-based semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention, Rp + ΔRp is set to the implantation depth (the impurity implantation layer 8).
Thickness). Here, ΔRp is the standard deviation of the range. Further, at the time of ion implantation, the ions spread laterally (ΔR) below the mask layer 10a at the time of ion implantation.
l) occurs. Here, the mask layer 10a at the time of ion implantation
Is W, the width B of the region 8a below the mask layer 10a where the ions are not implanted is B = W−2 × ΔRl. Note that, in the cross-sectional views other than FIG. 3, the spread of ions in the horizontal direction is not shown for simplification of the drawing.

【0033】また、第1実施形態における不純物注入層
8は、不純物注入層8に多く含まれる結晶欠陥により光
吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電
流狭窄層としても機能する。なお、不純物注入層8にお
いて、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分
に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大
値が約5×1019cm-3以上であることが好ましい。こ
れにより、不純物注入層8は、電流通過領域9よりも結
晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥によ
り光吸収を行うことができる。
The impurity-implanted layer 8 in the first embodiment functions as a light-absorbing layer due to crystal defects contained in the impurity-implanted layer 8 and also functions as a current confinement layer due to its high resistance. In order to sufficiently perform not only current confinement but also lateral confinement of light in the impurity-implanted layer 8, the maximum value of the impurity concentration of ion-implanted carbon must be about 5 × 10 19 cm −3 or more. Is preferred. As a result, the impurity implantation layer 8 has more crystal defects than the current passing region 9, so that light can be absorbed by the crystal defects contained in the impurity injection layer 8.

【0034】p型コンタクト層7の電流通過領域9の上
面上には、下層から上層に向かって、約1nmの厚みを
有するPt層と、約100nmの厚みを有するPd層
と、約240nmの厚みを有するAu層と、約240n
mの厚みを有するNi層とからなるp側オーミック電極
10が、約2.2μmの電極幅でストライプ状(細長
状)に形成されている。また、p側オーミック電極10
の側面とp型コンタクト層7の上面とを覆うように、S
iO2からなる絶縁膜11が形成されている。絶縁膜1
1上には、p側オーミック電極10の上面に接触するよ
うに、下層から上層に向かって、約100nmの厚みを
有するTi層と、約150nmの厚みを有するPt層
と、約3μmの厚みを有するAu層とからなるp側パッ
ド電極12が形成されている。
On the upper surface of the current passing region 9 of the p-type contact layer 7, a Pt layer having a thickness of about 1 nm, a Pd layer having a thickness of about 100 nm, and a An Au layer having a thickness of about 240 n
A p-side ohmic electrode 10 made of a Ni layer having a thickness of m is formed in a stripe shape (elongated shape) with an electrode width of about 2.2 μm. Also, the p-side ohmic electrode 10
So as to cover the side surface of P and the upper surface of p-type contact layer 7.
An insulating film 11 made of iO 2 is formed. Insulating film 1
1, a Ti layer having a thickness of about 100 nm, a Pt layer having a thickness of about 150 nm, and a Pt layer having a thickness of about 150 nm from the lower layer to the upper layer so as to contact the upper surface of the p-side ohmic electrode 10. A p-side pad electrode 12 made of an Au layer is formed.

【0035】また、n型GaN基板1の裏面上には、n
型GaN基板1の裏面に近い方から順に、約6nmの厚
みを有するAl層と、約2nmの膜厚を有するSi層
と、約10nmの厚みを有するNi層と、約100nm
の厚みを有するAu層とからなるn側オーミック電極1
3が形成されている。n側オーミック電極13の裏面上
には、n側オーミック電極13に近い方から順に、約1
0nmの厚みを有するNi層と、約700nmの厚みを
有するAu層とからなるn側パッド電極14が形成され
ている。
On the back surface of the n-type GaN substrate 1, n
An Al layer having a thickness of about 6 nm, a Si layer having a thickness of about 2 nm, a Ni layer having a thickness of about 10 nm, and a
-Side ohmic electrode 1 composed of an Au layer having a thickness of
3 are formed. On the back surface of the n-side ohmic electrode 13, approximately 1
An n-side pad electrode 14 composed of a Ni layer having a thickness of 0 nm and an Au layer having a thickness of about 700 nm is formed.

【0036】第1実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記したように、Al0. 08Ga0.92Nからな
るp型クラッド層5と、In0.05Ga0.95Nからなるp
型コンタクト層7との格子定数の差が大きいため、炭素
のチャネリングを抑制することができる。これにより、
炭素が素子内に深く注入されるのを抑制することができ
る。その結果、深さ方向の注入プロファイルの制御性を
高くすることができる。これにより、横方向の光の閉じ
込めを行う光吸収層としての機能を有する不純物注入層
8の注入深さを厳密に再現性よく制御することができ
る。
[0036] p in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the p-type cladding layer 5 made of Al 0. 08 Ga 0.92 N, consisting of In 0.05 Ga 0.95 N
Since the difference in lattice constant from the mold contact layer 7 is large, channeling of carbon can be suppressed. This allows
Carbon can be prevented from being deeply injected into the device. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved. Thereby, the implantation depth of the impurity implantation layer 8 having a function as a light absorption layer for confining light in the lateral direction can be strictly controlled with good reproducibility.

【0037】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5と
p型コンタクト層7との間に、これらの格子定数と異な
る格子定数からなるp型中間層6を形成することによ
り、イオン注入時のチャネリングをさらに防止すること
ができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7, a p-type semiconductor having a lattice constant different from these lattice constants is used. By forming the mold intermediate layer 6, channeling during ion implantation can be further prevented.

【0038】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5と
p型コンタクト層7とのバンドギャップの中間のバンド
ギャップからなるp型中間層6をp型クラッド層5とp
型コンタクト層7との間に形成することにより、p型ク
ラッド層5とp型コンタクト層7とのバンドギャップの
不連続を緩和することができる。これにより、p型コン
タクト層7からp型クラッド層5に流れる電流に対する
抵抗を低減することができるので、電流が流れやすくな
る。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the p-type intermediate layer 6 having a band gap intermediate the band gap between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7. With p-type cladding layer 5 and p
By forming between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7, the discontinuity of the band gap between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7 can be reduced. Thereby, the resistance to the current flowing from the p-type contact layer 7 to the p-type cladding layer 5 can be reduced, so that the current can easily flow.

【0039】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、MQW発光層4上に
形成されたp型クラッド層5およびp型コンタクト層7
の電流通過領域9以外の領域に、炭素のイオン注入によ
り形成された不純物注入層8を設けることによって、イ
オン注入法は、再現性がよいので、光吸収層として作用
する不純物注入層8を再現性よく形成することができ
る。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制
御することができる。その結果、従来のリッジ部を有す
る窒化物系半導体レーザ素子に比べて、製造歩留まりを
向上させることができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 7 formed on the MQW light emitting layer 4
Since the impurity implantation layer 8 formed by carbon ion implantation is provided in a region other than the current passing region 9 of the above, the ion implantation method has good reproducibility, and thus the impurity implantation layer 8 acting as a light absorption layer is reproduced. It can be formed well. This makes it possible to control the lateral confinement of light with good reproducibility. As a result, the production yield can be improved as compared with a conventional nitride-based semiconductor laser device having a ridge portion.

【0040】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、イオン注入により形
成された不純物注入層8を設けることによって、従来の
エッチングにより形成されたリッジ部を有する構造と異
なり、不純物注入層8と、電流通過領域9との界面に、
凹凸や高密度の結晶欠陥が発生しない。これにより、結
晶欠陥に起因したリーク電流の発生を大幅に抑制するこ
とができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the structure having the ridge portion formed by the conventional etching is provided by providing the impurity implantation layer 8 formed by the ion implantation. Unlike the above, at the interface between the impurity injection layer 8 and the current passing region 9,
No irregularities or high-density crystal defects occur. As a result, generation of a leak current due to a crystal defect can be significantly suppressed.

【0041】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5に
おいて注入イオンがピークとなるので、p型クラッド層
5内に十分な密度で結晶欠陥を発生させることができ
る。これにより、十分な光吸収効果を有する不純物注入
層8をp型クラッド層5内に形成することができる。そ
の結果、十分な横方向の光の閉じ込め効果を有する。ま
た、不純物注入層8は、MQW発光層4から、0.03
μmの第1の距離だけ深さ方向に離れて形成されてお
り、下部のMQW発光層4の結晶欠陥が少ないため、素
子の寿命の低下を抑制することができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the implanted ions have a peak in the p-type cladding layer 5, so that the crystal defects in the p-type cladding layer 5 have a sufficient density. Can be generated. Thereby, the impurity injection layer 8 having a sufficient light absorption effect can be formed in the p-type cladding layer 5. As a result, it has a sufficient lateral light confinement effect. In addition, the impurity implantation layer 8 is 0.03
It is formed in the depth direction at a first distance of μm, and the lower MQW light emitting layer 4 has few crystal defects, so that a reduction in the life of the element can be suppressed.

【0042】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、イオン注入によって
形成された不純物注入層8を設けることによって、従来
の凸形状のリッジ部が不要となる。これにより、MQW
発光層4に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクシ
ョンダウン方式で取り付ける場合に、凸形状のリッジ部
に応力が加わることに起因して素子特性が劣化するとい
う不都合が生じない。また、凸形状のリッジ部のために
放熱基台との接触面積が小さくなることに起因して放熱
特性が悪化するという不都合も生じない。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, by providing the impurity-implanted layer 8 formed by ion implantation, the conventional convex ridge portion is not required. Thereby, MQW
When the device is attached to the heat dissipation base from the front surface side of the element close to the light emitting layer 4 by a junction down method, there is no inconvenience that the element characteristics are degraded due to stress applied to the convex ridge portion. In addition, there is no inconvenience that the heat dissipation characteristics are deteriorated due to the small contact area with the heat dissipation base due to the convex ridge portion.

【0043】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、不純物注入層8上
に、絶縁膜11を形成するので、素子に大電流が注入さ
れた場合に、微少なリーク電流が発生するのを防止する
ことができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the insulating film 11 is formed on the impurity injection layer 8, so that when a large current is injected into the device, a minute amount of current is injected. It is possible to prevent generation of a large leak current.

【0044】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、In0.01Ga0.99
からなるp型中間層6を形成することにより、p型中間
層6をGaNにより形成する場合に比べて、p型中間層
6とIn0.05Ga0.95Nからなるp型コンタクト層7と
の格子定数の差を小さくすることができる。これによ
り、p型コンタクト層7の歪みを低減することができる
ので、p型コンタクト層7の結晶性を向上することがで
きる。その結果、p型コンタクト層7のキャリア濃度を
増加することができるので、p型コンタクト層7とp側
オーミック電極10とのコンタクト抵抗を低減すること
ができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, In 0.01 Ga 0.99 N
By forming the p-type intermediate layer 6 composed of GaN, the lattice constant between the p-type intermediate layer 6 and the p-type contact layer 7 composed of In 0.05 Ga 0.95 N is different from the case where the p-type intermediate layer 6 is composed of GaN. Can be reduced. Thereby, the strain of the p-type contact layer 7 can be reduced, so that the crystallinity of the p-type contact layer 7 can be improved. As a result, the carrier concentration of the p-type contact layer 7 can be increased, so that the contact resistance between the p-type contact layer 7 and the p-side ohmic electrode 10 can be reduced.

【0045】図4〜図7は、図1に示した第1実施形態
による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明
するための断面図である。また、図8は、図1に示した
第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子における
炭素濃度および結晶欠陥濃度プロファイルのシミュレー
ション結果を示したグラフである。図9は、図1に示し
た第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子におけ
る炭素濃度プロファイルのSIMSによる測定結果を示
したグラフである。
FIGS. 4 to 7 are sectional views for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing a simulation result of a carbon concentration and a crystal defect concentration profile in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the results of SIMS measurement of the carbon concentration profile of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【0046】次に、図1〜図9を参照して、第1実施形
態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスにつ
いて説明する。
Next, the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0047】まず、図4に示すように、n型GaN基板
1上に、MOCVD法(MetalOrganic C
hemical Vapor Deposition:
有機金属気相堆積法)を用いて、約1μmの厚みを有す
るGaNからなるn型層2と、約1μmの厚みを有する
Al0.8GaNからなるn型クラッド層3とを順次形成
する。このn型クラッド層3上に、図2に示したよう
に、約0.1μmの厚みを有するAl0.01Ga0.99Nか
らなるn型光ガイド層4aと、約8nmの厚みを有する
InXGa1-XNからなる3層の量子井戸層4cおよび約
16nmの厚みを有するInYGa1-YNからなる4層の
障壁層4bが積層されたMQW活性層と、約20nmの
厚みを有するAl0.1Ga0.9Nからなるp型キャップ層
4dと、約0.1μmの厚みを有するAl0.01Ga0.99
Nからなるp型光ガイド層4eとからなるMQW発光層
4を形成する。このMQW発光層4上に、約0.28μ
mの厚みを有するAl0.08Ga0.92Nからなるp型クラ
ッド層5と、約0.067μmの厚みを有するIn0.01
Ga0.99Nからなるp型中間層6と、約3nmの厚みを
有するIn0.05Ga0.95Nからなるp型コンタクト層7
とを順次形成する。なお、n型ドーパントとして、Si
を添加しており、p型ドーパントとして、Mgを添加し
ている。
First, as shown in FIG. 4, an MOCVD method (Metal Organic C) is formed on an n-type GaN substrate 1.
chemical Vapor Deposition:
An n-type layer 2 made of GaN having a thickness of about 1 μm and an n-type cladding layer 3 made of Al 0.8 GaN having a thickness of about 1 μm are sequentially formed using metal organic chemical vapor deposition. On this n-type cladding layer 3, as shown in FIG. 2, an n-type optical guide layer 4a made of Al 0.01 Ga 0.99 N having a thickness of about 0.1 μm and an In x Ga 1 layer having a thickness of about 8 nm a MQW active layer in Y Ga 1-Y N 4 layers of the barrier layer 4b made with a thickness of the quantum well layer 4c and about 16nm of three layers consisting of -X N are stacked, Al having a thickness of about 20nm A p-type cap layer 4d made of 0.1 Ga 0.9 N and Al 0.01 Ga 0.99 having a thickness of about 0.1 μm;
An MQW light emitting layer 4 made of a p-type light guide layer 4e made of N is formed. On the MQW light emitting layer 4, about 0.28 μm
a p-type cladding layer 5 made of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of m and In 0.01 having a thickness of about 0.067 μm.
A p-type intermediate layer 6 made of Ga 0.99 N and a p-type contact layer 7 made of In 0.05 Ga 0.95 N having a thickness of about 3 nm.
Are sequentially formed. In addition, as an n-type dopant, Si
And Mg as a p-type dopant.

【0048】次に、図5に示すように、リフトオフ法を
用いて、p型コンタクト層7の電流通過領域9となる領
域の上面上に、下層から上層に向かって、約1nmの厚
みを有するPt層と、約100nmの厚みを有するPd
層と、約240nmの厚みを有するAu層と、約240
nmの厚みを有するNi層とからなるp側オーミック電
極10を約2.2μmの電極幅でストライプ状(細長
状)に形成する。なお、p側オーミック電極10の電極
幅は、約1μm〜約6μmの範囲であれば、電流通路を
十分に確保することができるとともに、光の横方向の閉
じ込めも良好に行うことができる。
Next, as shown in FIG. 5, a thickness of about 1 nm from the lower layer to the upper layer is formed on the upper surface of the region serving as the current passage region 9 of the p-type contact layer 7 by using the lift-off method. Pt layer and Pd having a thickness of about 100 nm
A Au layer having a thickness of about 240 nm;
A p-side ohmic electrode 10 made of a Ni layer having a thickness of nm is formed in a stripe shape (elongated shape) with an electrode width of about 2.2 μm. If the electrode width of the p-side ohmic electrode 10 is in the range of about 1 μm to about 6 μm, a sufficient current path can be ensured, and light can be well confined in the lateral direction.

【0049】すなわち、p側オーミック電極10の電極
幅を約1μm以下とした場合は、p側オーミック電極1
0とp型コンタクト層7との接触面積が小さくなるの
で、コンタクト抵抗が増加する。また、後述するよう
に、このp側オーミック電極10をマスクとしてイオン
注入を行うと、横方向にも結晶欠陥が注入される。これ
により、この領域が高抵抗となるため、実効的な電流通
過領域9の幅が小さくなり、そのため、電流密度が過大
となる。その結果、温度上昇が大きくなるので、動作電
流の増大や、素子寿命の低下などの原因となる。さらに
極端な場合には、実効的な電流通路を確保することがで
きなくなり、その結果、素子への電流注入ができなくな
るおそれがある。一方、p側オーミック電極10の電極
幅を6μmより大きくすると、電流通過領域9の幅が過
大となるため、電流密度が過小となる。その結果、しき
い値電流が大幅に増大するおそれがある。さらに、不純
物注入層8がMQW発光層4の発光部分から離れすぎる
ため、横方向の光の閉じ込めが不十分になるおそれがあ
る。したがって、p側オーミック電極10の電極幅は、
約1μm〜約6μmの範囲にするのが好ましい。
That is, when the electrode width of the p-side ohmic electrode 10 is set to about 1 μm or less,
Since the contact area between 0 and the p-type contact layer 7 decreases, the contact resistance increases. Further, as described later, when ion implantation is performed using the p-side ohmic electrode 10 as a mask, crystal defects are also implanted in the lateral direction. As a result, the resistance of this region becomes high, so that the effective width of the current passage region 9 becomes small, and therefore, the current density becomes excessive. As a result, the temperature rise becomes large, which causes an increase in operating current and a reduction in element life. In an extreme case, an effective current path cannot be secured, and as a result, current may not be injected into the element. On the other hand, when the electrode width of the p-side ohmic electrode 10 is larger than 6 μm, the width of the current passage region 9 becomes excessively large, so that the current density becomes excessively small. As a result, the threshold current may increase significantly. Further, since the impurity injection layer 8 is too far from the light emitting portion of the MQW light emitting layer 4, lateral light confinement may be insufficient. Therefore, the electrode width of the p-side ohmic electrode 10 is
Preferably, it is in the range of about 1 μm to about 6 μm.

【0050】次に、プラズマCVD法を用いて、p側オ
ーミック電極10およびp型コンタクト層7の上面の全
面を覆うように、約60nmの厚みを有するSiO2
らなるスルー膜15を形成する。
Next, a through film 15 made of SiO 2 having a thickness of about 60 nm is formed by plasma CVD so as to cover the entire upper surfaces of the p-side ohmic electrode 10 and the p-type contact layer 7.

【0051】次に、図6に示すように、p側オーミック
電極10をマスクとして、スルー膜15を介して、p型
コンタクト層7、p型中間層6およびp型クラッド層5
の所定の領域に炭素を多量にイオン注入することによ
り、p型コンタクト層7の上面から、約0.32μmの
注入深さを有する不純物注入層8を形成する。これによ
り、約2.1μmの電流通過幅を有する電流通過領域9
が形成される。なお、第1実施形態のイオン注入条件
は、イオン注入エネルギが約95keV、ドーズ量が約
2.3×1015cm-2で行った。なお、イオン注入の方
向は、p型コンタクト層7の表面に対して垂直な方向
(p型コンタクト層7の[0001]方向)から、p側
オーミック電極10のストライプ方向に約7°傾斜させ
た方向から行った。
Next, as shown in FIG. 6, using the p-side ohmic electrode 10 as a mask, the p-type contact layer 7, the p-type intermediate layer 6, and the p-type
By ion-implanting a large amount of carbon into the predetermined region, an impurity implantation layer 8 having an implantation depth of about 0.32 μm is formed from the upper surface of the p-type contact layer 7. Thereby, the current passage region 9 having a current passage width of about 2.1 μm
Is formed. Note that the ion implantation conditions of the first embodiment were such that the ion implantation energy was about 95 keV and the dose was about 2.3 × 10 15 cm −2 . The direction of the ion implantation was inclined by about 7 ° from the direction perpendicular to the surface of the p-type contact layer 7 (the [0001] direction of the p-type contact layer 7) to the stripe direction of the p-side ohmic electrode 10. I went from the direction.

【0052】なお、この第1実施形態のイオン注入条件
(注入エネルギ:約95keV、ドーズ量:約2.3×
1015cm-2)でイオン注入を行った場合の素子の深さ
方向の炭素濃度プロファイル、および、イオン注入によ
り結晶中に生じる結晶欠陥濃度プロファイルのシミュレ
ーション結果は、図8に示すようになる。なお、このシ
ミュレーションは、株式会社IBMの技術者により一般
に提供されているTRIMと呼ばれるシミュレーション
ソフトを用いて行った。図8を参照して、第1実施形態
のイオン注入条件によるシミュレーション結果では、炭
素濃度のピーク深さRpは、約0.23μmとなるとと
もに、このピーク深さRpにおける炭素濃度は、約1.
0×1020cm-3となる。また、このグラフの標準偏差
ΔRpは、約0.1μmとなる。
The ion implantation conditions of the first embodiment (implantation energy: about 95 keV, dose: about 2.3 ×
FIG. 8 shows a simulation result of the carbon concentration profile in the depth direction of the device when the ion implantation is performed at 10 15 cm −2 ) and the crystal defect concentration profile generated in the crystal by the ion implantation. The simulation was performed using simulation software called TRIM generally provided by an engineer of IBM Corporation. Referring to FIG. 8, according to the simulation result under the ion implantation conditions of the first embodiment, the peak depth Rp of the carbon concentration is about 0.23 μm, and the carbon concentration at this peak depth Rp is about 1.
It becomes 0 × 10 20 cm −3 . Further, the standard deviation ΔRp of this graph is about 0.1 μm.

【0053】また、TRIMを用いたシミュレーション
により、炭素および結晶欠陥のイオン注入方向に対して
垂直な方向(横方向)への広がり分布をシミュレートし
たところ、図3に模式的に示すように、約0.12μm
程度の横方向への広がり(ΔRl)が生じることがわか
った。これにより、第1実施形態では、不純物注入層8
の幅により規定される電流通過領域9の幅は、イオン注
入時のマスク層の幅から、注入イオンの横方向へ注入広
がりを考慮した値としている。なお、第1実施形態によ
る窒化物系半導体レーザ素子では、p側オーミック電極
10の幅(約2.2μm)と、p側オーミック電極10
の側面に形成されたスルー膜15の膜厚(左右で計約
0.1μm)との合計値(約2.3μm)がイオン注入
時のマスク層の幅Wとなる。このマスク層の幅から、横
方向への注入広がり(ΔRl)の2倍である約0.2μ
mを引くことにより、マスク層の下部のイオンが注入さ
れない領域の幅Bである電流通過領域9の幅(約2.1
μm)が得られる。
Further, by simulating the spread distribution of carbon and crystal defects in the direction perpendicular to the ion implantation direction (lateral direction) by simulation using TRIM, as shown schematically in FIG. About 0.12μm
It has been found that a degree of lateral spread (ΔR1) occurs. Thereby, in the first embodiment, the impurity implantation layer 8
Of the current passing region 9 defined by the width of the mask layer at the time of ion implantation is a value in consideration of the implantation spread of the implanted ions in the lateral direction. In the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, the width of the p-side ohmic electrode 10 (about 2.2 μm) and the width of the p-side ohmic electrode 10
The total value (approximately 2.3 μm) of the thickness of the through film 15 (approximately 0.1 μm in total on the left and right sides) formed on the side surface becomes the width W of the mask layer during ion implantation. From the width of this mask layer, about 0.2 μm, which is twice the lateral implantation spread (ΔR1).
By subtracting m, the width (about 2.1) of the current passing region 9 which is the width B of the region below the mask layer where ions are not implanted.
μm) is obtained.

【0054】また、図8を参照して、シミュレーション
では、結晶欠陥の濃度分布は、炭素の濃度分布よりも、
ピーク深さが浅くなることがわかった。この第1実施形
態では、炭素濃度、結晶欠陥濃度ともにp型クラッド層
5にピークを有するように設計している。
Referring to FIG. 8, in the simulation, the concentration distribution of the crystal defects is larger than that of carbon.
It was found that the peak depth became shallower. In the first embodiment, the p-type cladding layer 5 is designed so that both the carbon concentration and the crystal defect concentration have peaks.

【0055】また、第1実施形態のイオン注入条件によ
る素子のSIMS(Secondary Ion Ma
ss Spectroscopy)分析による炭素濃度
分布の測定結果は、図9に示すようになった。なお、S
IMS分析による測定条件は、1次イオンとしてCs+
イオンを用いるとともに、1次イオン加速電圧を15k
V、1次イオン電流を25mAとした。この測定条件
で、試料の120×120μm2の領域において、1次
イオンをラスタースキャンすることにより、1次イオン
を照射した。このときに、試料上の直径60μmの領域
から出てくるCーイオン(2次イオン)を検出すること
によって、深さ方向の炭素濃度分布を測定した。なお、
図9中の、注入深さ約0.6μm以上のところでは、炭
素濃度が一定(約2×1017cm-3)となっているが、
これは、イオン注入により注入されたものではなく、結
晶成長により形成した窒化物系半導体層にもともと存在
していた炭素濃度である。図9中の破線で示した低濃度
領域の濃度プロファイルは、これを考慮して、窒化物系
半導体層に元々含まれる炭素濃度(約2×1017
-3)を除いたものである。
Further, according to the ion implantation conditions of the first embodiment,
SIMS (Secondary Ion Ma)
carbon concentration by ss Spectroscopy) analysis
FIG. 9 shows the measurement results of the distribution. Note that S
The measurement conditions by the IMS analysis were as follows:+
Using ions and primary ion acceleration voltage of 15k
V, the primary ion current was 25 mA. This measurement condition
And the sample is 120 × 120 μmTwoIn the area of
By performing raster scan of ions, primary ions
Was irradiated. At this time, a 60 μm diameter area on the sample
To detect C-ion (secondary ion) coming out of
The carbon concentration distribution in the depth direction was measured. In addition,
In FIG. 9, at an injection depth of about 0.6 μm or more,
Elemental concentration is constant (about 2 × 1017cm-3), But
This is not implanted by ion implantation,
Originally present in nitride-based semiconductor layers formed by crystal growth
It is the carbon concentration that had been. Low concentration indicated by broken line in FIG.
Considering this, the concentration profile of the region
The concentration of carbon originally contained in the semiconductor layer (about 2 × 1017c
m -3) Is excluded.

【0056】図9を参照して、SIMS分析による実際
の炭素濃度測定においても、上記したシミュレーション
結果と同様、炭素濃度分布のピークはp型クラッド層5
中にあることがわかった。このSIMS分析による測定
結果での炭素濃度のピーク深さは、p型コンタクト層7
の上面から約0.15μmの深さとなった。
Referring to FIG. 9, in the actual carbon concentration measurement by SIMS analysis, the peak of the carbon concentration distribution is similar to that of the simulation result described above.
I knew it was inside. The peak depth of the carbon concentration in the measurement result by the SIMS analysis is the p-type contact layer 7.
From the upper surface of the substrate.

【0057】上記のように、TRIMによるシミュレー
ション結果では、炭素濃度分布のピーク深さRpは、p
型コンタクト層7の上面から約0.23μmの深さにな
ったのに対し、SIMS分析による炭素濃度のピーク深
さは、p型コンタクト層7の上面から約0.15μmの
深さとなった。このように、第1実施形態の条件により
炭素をイオン注入した場合、TRIMによる炭素濃度の
ピーク深さの試算値と、SIMS分析によるピーク深さ
の測定値との間に約0.08μmのずれが生じる。な
お、このずれの大きさは、注入元素の種類や注入条件に
よって変化する。たとえば、注入エネルギ:110ke
V、ドーズ量:1×1015cm-2の条件で、シリコンの
イオン注入を行った場合、TRIMによるピーク深さの
試算値は、約0.15μmとなり、SIMSによるピー
ク深さの測定値は、約0.10μmとなる。このよう
に、TRIMによる注入イオン濃度のピーク深さの試算
値と、SIMSによる注入イオン濃度のピーク深さの測
定値とは、必ずしも完全に一致するわけではない。その
一方、イオン注入法による注入イオン濃度プロファイル
は、注入条件さえ定めれば、非常に高い再現性を得るこ
とができる。これにより、同様の注入イオン濃度プロフ
ァイルを有する複数の素子を容易に得ることが可能であ
ることが知られている。なお、本発明による各実施形態
では、原則として、上記したTRIMによる試算値を用
いて記述する。
As described above, according to the simulation result by TRIM, the peak depth Rp of the carbon concentration distribution is p
While the depth was about 0.23 μm from the upper surface of the p-type contact layer 7, the peak depth of the carbon concentration by SIMS analysis was about 0.15 μm from the upper surface of the p-type contact layer 7. As described above, when carbon is ion-implanted under the conditions of the first embodiment, a deviation of about 0.08 μm between the calculated value of the peak depth of the carbon concentration by TRIM and the measured value of the peak depth by SIMS analysis. Occurs. Note that the magnitude of this shift varies depending on the type of implantation element and implantation conditions. For example, implantation energy: 110 ke
V, dose amount: When silicon ions are implanted under the condition of 1 × 10 15 cm −2 , the estimated value of the peak depth by TRIM is about 0.15 μm, and the measured value of the peak depth by SIMS is: , About 0.10 μm. As described above, the estimated value of the peak depth of the implanted ion concentration by TRIM does not always completely agree with the measured value of the peak depth of the implanted ion concentration by SIMS. On the other hand, a very high reproducibility can be obtained in the ion concentration profile by the ion implantation method as long as the implantation conditions are determined. Thus, it is known that a plurality of elements having the same implanted ion concentration profile can be easily obtained. In addition, in each embodiment according to the present invention, in principle, description will be made using the above-described estimated value by TRIM.

【0058】上記のように、イオン注入により不純物注
入層8を形成した後、フッ酸系エッチャントによるウェ
ットエッチングを用いて、スルー膜15を除去する。そ
の後、図7に示すように、プラズマCVD法を用いて、
p型コンタクト層7およびp側オーミック電極10の上
面の全面を覆うように、約200nmの厚みを有するS
iO2からなる絶縁膜11を形成する。そして、フォト
リソグラフィ技術を用いることにより、p側オーミック
電極10の上面に開口部を有するレジスト膜(図示せ
ず)を形成する。このレジスト膜をマスクとして、CF
4ガスを用いたRIE(Reactive Ion E
tching)法によって、p側オーミック電極10の
上面上に位置する絶縁膜11を除去する。これにより、
p側オーミック電極10の上面を露出させる。
As described above, after the impurity implantation layer 8 is formed by ion implantation, the through film 15 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant. Then, as shown in FIG. 7, using a plasma CVD method,
S having a thickness of about 200 nm covers the entire upper surfaces of p-type contact layer 7 and p-side ohmic electrode 10.
An insulating film 11 made of iO 2 is formed. Then, a resist film (not shown) having an opening is formed on the upper surface of the p-side ohmic electrode 10 by using a photolithography technique. Using this resist film as a mask, CF
RIE (Reactive Ion E) using 4 gases
The insulating film 11 located on the upper surface of the p-side ohmic electrode 10 is removed by the (tching) method. This allows
The upper surface of the p-side ohmic electrode 10 is exposed.

【0059】最後に、図1に示したように、絶縁膜11
の上面上に、p側オーミック電極10の露出された上面
に接触するように、下層から上層に向かって、約100
nmの厚みを有するTi層と、約150nmの厚みを有
するPt層と、約3μmの厚みを有するAu層とからな
るp側パッド電極12を真空蒸着する。そして、n型G
aN基板1の裏面を所定の膜厚(たとえば100μm)
に研磨した後、n型GaN基板1の裏面上に、n型Ga
N基板1の裏面に近い側から、約6nmの厚みを有する
Al層と、約2nmの厚みを有するSi層と、約10n
mの厚みを有するNi層と、約100nmの厚みを有す
るAu層とからなるn側オーミック電極13を形成す
る。さらに、n側オーミック電極13の裏面上に、n側
オーミック電極13に近い側から約10nmの厚みを有
するNi層と、約700nmの厚みを有するAu層とか
らなるn側パッド電極14を形成することによって、第
1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成され
る。
Finally, as shown in FIG.
From the lower layer to the upper layer so as to contact the exposed upper surface of the p-side ohmic electrode
A p-side pad electrode 12 composed of a Ti layer having a thickness of about 150 nm, a Pt layer having a thickness of about 150 nm, and an Au layer having a thickness of about 3 μm is vacuum-deposited. And n-type G
The rear surface of the aN substrate 1 has a predetermined thickness (for example, 100 μm).
After polishing, the n-type GaN substrate 1 has an n-type Ga
From the side close to the back surface of the N substrate 1, an Al layer having a thickness of about 6 nm, a Si layer having a thickness of about 2 nm,
An n-side ohmic electrode 13 composed of a Ni layer having a thickness of m and an Au layer having a thickness of about 100 nm is formed. Further, on the back surface of the n-side ohmic electrode 13, an n-side pad electrode 14 composed of a Ni layer having a thickness of about 10 nm from the side close to the n-side ohmic electrode 13 and an Au layer having a thickness of about 700 nm is formed. Thus, the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment is completed.

【0060】第1実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の製造プロセスでは、上記したように、p型コンタ
クト層7の[0001]方向から約7°傾斜した方向か
ら炭素を注入することにより、炭素のチャネリングを抑
制することができるので、炭素が素子内に深く注入され
るのを抑制することができる。その結果、深さ方向の注
入プロファイルの制御性が高まる。特に、p側オーミッ
ク電極10のストライプ方向に傾斜した方向からイオン
注入することによって、p側オーミック電極10の下方
の電流通過領域9にイオンが注入されるのを防止するこ
とができる。
In the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, carbon is implanted from a direction inclined by about 7 ° from the [0001] direction of the p-type contact layer 7 to thereby reduce carbon. Can be suppressed, so that carbon can be prevented from being deeply injected into the device. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction is improved. In particular, by implanting ions from a direction inclined in the stripe direction of the p-side ohmic electrode 10, ions can be prevented from being implanted into the current passing region 9 below the p-side ohmic electrode 10.

【0061】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造プロセスでは、上記したように、イオ
ン注入前に素子の上面上をスルー膜15で覆うことによ
って、より効果的に、炭素のチャネリングを防止するこ
とができる。これにより、炭素が素子内に深く注入され
るのをより抑制することができるので、深さ方向の注入
プロファイルの制御性がより高まる。
In the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the upper surface of the device is covered with the through film 15 before the ion implantation, so that carbon is more effectively removed. Channeling can be prevented. Thereby, it is possible to further suppress the carbon from being deeply implanted into the element, so that the controllability of the implantation profile in the depth direction is further improved.

【0062】また、第1実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造プロセスでは、上記したように、イオ
ン注入のマスクとして用いたp側オーミック電極10を
コンタクト電極として用いることができるので、製造工
程を簡略化することができる。
In the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the p-side ohmic electrode 10 used as a mask for ion implantation can be used as a contact electrode. Can be simplified.

【0063】(第2実施形態)図10は、本発明の第2
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示し
た断面図である。この第2実施形態では、上記第1実施
形態と異なり、2回のイオン注入により、電流狭窄層と
光吸収層とをそれぞれ形成するとともに、Al 0.01Ga
0.99Nからなるp型中間層を形成した場合の例について
説明する。第2実施形態のその他の構成は、第1実施形
態と同様である。
(Second Embodiment) FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a structure of a nitride-based semiconductor laser device according to an embodiment.
FIG. In the second embodiment, the first embodiment
Unlike the form, the current confinement layer and the
Forming a light absorbing layer and 0.01Ga
0.99Example in the case of forming a p-type intermediate layer made of N
explain. Other configurations of the second embodiment are similar to those of the first embodiment.
It is the same as the state.

【0064】まず、図10を参照して、この第2実施形
態では、n型GaN基板1上に、n型層2と、n型クラ
ッド層3と、MQW発光層4とが形成されている。な
お、各層1〜4の膜厚および組成は、第1実施形態と同
様である。
First, referring to FIG. 10, in the second embodiment, an n-type layer 2, an n-type cladding layer 3, and an MQW light emitting layer 4 are formed on an n-type GaN substrate 1. . The thickness and composition of each of the layers 1 to 4 are the same as in the first embodiment.

【0065】MQW発光層4上には、約0.28μmの
厚みを有するAl0.08Ga0.92Nからなるp型クラッド
層5と、約0.067μmの厚みのAl0.01Ga0.99
からなるp型中間層16と、約3nmの厚みのIn0.05
Ga0.95Nからなるp型コンタクト層17とがこの順序
で形成されている。このように、第2実施形態では、p
型中間層16のバンドギャップは、Al組成を調整する
ことにより、p型クラッド層5とp型コンタクト層17
との中間のバンドギャップになるように設定されてい
る。また、これにより、p型中間層16は、p型クラッ
ド層5およびp型コンタクト層17と異なる格子定数と
なっている。
On the MQW light emitting layer 4, a p-type cladding layer 5 made of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 0.28 μm and an Al 0.01 Ga 0.99 N having a thickness of about 0.067 μm
A p-type intermediate layer 16 made of, an In 0.05 to about 3nm thick
The p-type contact layer 17 made of Ga 0.95 N is formed in this order. Thus, in the second embodiment, p
The band gap of the mold intermediate layer 16 can be adjusted by adjusting the Al composition so that the p-type clad layer 5 and the p-type contact layer 17 can be formed.
Is set so as to be an intermediate band gap. Thus, the p-type intermediate layer 16 has a different lattice constant from the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 17.

【0066】ここで、第2実施形態では、p型クラッド
層5からp型コンタクト層17までの一部の領域に、ホ
ウ素をイオン注入することにより、約0.34μmの注
入深さを有する第1不純物注入層18aが形成されてい
る。なお、ホウ素は、本発明の「不純物元素」の一例で
あり、第1不純物注入層18aは、本発明の「不純物導
入層」の一例である。この第1不純物注入層18aのホ
ウ素濃度のピーク深さは、p型コンタクト層17の上面
から、約0.25μmの深さのp型クラッド層5の領域
に位置する。このピーク深さにおけるホウ素濃度は、約
1.0×1019cm-3となる。この第1不純物注入層1
8aにより、p側からの注入電流に対する電流狭窄が行
われることにより、電流通過領域19が形成されてい
る。なお、電流通過領域19は、約1.8μmの幅で形
成されている。
Here, in the second embodiment, boron is ion-implanted into a part of the region from the p-type cladding layer 5 to the p-type contact layer 17 so as to have an implantation depth of about 0.34 μm. One impurity implantation layer 18a is formed. Note that boron is an example of the “impurity element” of the present invention, and the first impurity implantation layer 18a is an example of the “impurity introducing layer” of the present invention. The peak depth of the boron concentration of the first impurity implantation layer 18a is located in a region of the p-type cladding layer 5 having a depth of about 0.25 μm from the upper surface of the p-type contact layer 17. The boron concentration at this peak depth is about 1.0 × 10 19 cm −3 . This first impurity implantation layer 1
As shown in FIG. 8A, a current passing region 19 is formed by performing current constriction with respect to the injection current from the p-side. The current passage area 19 is formed with a width of about 1.8 μm.

【0067】さらに、第2実施形態では、炭素をイオン
注入することにより、第1不純物注入層18aよりも、
MQW発光層4および電流通過領域19から離れた領域
に、約0.32μmの注入深さを有する第2不純物注入
層18bが形成されている。この第2不純物注入層18
bの炭素濃度のピーク深さは、p型コンタクト層17の
上面から、約0.23μmの深さのp型クラッド層5内
にある。このピーク深さにおける炭素濃度は、約1.0
×1020cm-3となる。これにより、電流狭窄を第1不
純物注入層18aで行うとともに、横方向の光閉じ込め
を第2不純物注入層18bで行うことができる。ここ
で、第2不純物注入層18bは、第1の幅(幅約2.8
μm)を除いて形成されている。なお、第2不純物注入
層18bの形成時にイオン注入される炭素は、本発明の
「不純物元素」の一例であり、第2不純物注入層18b
は、本発明の「不純物導入層」の一例である。
Furthermore, in the second embodiment, the carbon is ion-implanted, so that the first impurity-implanted layer 18a is
A second impurity implantation layer 18b having an implantation depth of about 0.32 μm is formed in a region apart from the MQW light emitting layer 4 and the current passing region 19. This second impurity implantation layer 18
The peak depth of the carbon concentration b is in the p-type cladding layer 5 having a depth of about 0.23 μm from the upper surface of the p-type contact layer 17. The carbon concentration at this peak depth is about 1.0
× 10 20 cm -3 . Thus, current confinement can be performed in the first impurity injection layer 18a, and lateral light confinement can be performed in the second impurity injection layer 18b. Here, the second impurity implantation layer 18b has a first width (width of about 2.8).
μm). The carbon ion-implanted when forming the second impurity-implanted layer 18b is an example of the “impurity element” in the present invention, and the second impurity-implanted layer 18b
Is an example of the “impurity introduction layer” of the present invention.

【0068】p型コンタクト層17の電流通過領域19
の上面上には、p側オーミック電極20がストライプ状
に形成されている。また、p側オーミック電極20の側
面とp型コンタクト層17の上面とを覆うように、絶縁
膜21が形成されている。この絶縁膜21上には、p側
オーミック電極20の上面に接触するように、p側パッ
ド電極22が形成されている。また、n型GaN基板1
の裏面上には、n型GaN基板1の裏面に近い方から順
に、n側オーミック電極13およびn側パッド電極13
が形成されている。なお、各層20〜22の膜厚および
組成は、第1実施形態の各層10〜12とそれぞれ同様
である。
Current passing region 19 of p-type contact layer 17
A p-side ohmic electrode 20 is formed in a stripe shape on the upper surface of the substrate. Further, an insulating film 21 is formed so as to cover the side surface of the p-side ohmic electrode 20 and the upper surface of the p-type contact layer 17. A p-side pad electrode 22 is formed on the insulating film 21 so as to contact the upper surface of the p-side ohmic electrode 20. Also, the n-type GaN substrate 1
On the back surface of the n-type GaN substrate 1, the n-side ohmic electrode 13 and the n-side pad electrode 13
Is formed. The thicknesses and compositions of the layers 20 to 22 are the same as those of the layers 10 to 12 of the first embodiment.

【0069】第2実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記したように、Al0. 08Ga0.92Nからな
るp型クラッド層5と、In0.05Ga0.95Nからなるp
型コンタクト層17との格子定数の差が大きいため、ホ
ウ素および炭素のチャネリングを抑制することができ
る。これにより、ホウ素および炭素が素子内に深く注入
されるのを抑制することができる。その結果、深さ方向
の注入プロファイルの制御性を高くすることができる。
したがって、発光領域近傍の電流狭窄層としての機能を
有する第1不純物注入層18aの注入深さを厳密に再現
性よく制御することができる。
[0069] p in the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, the p-type cladding layer 5 made of Al 0. 08 Ga 0.92 N, consisting of In 0.05 Ga 0.95 N
Since the difference in lattice constant from the mold contact layer 17 is large, channeling of boron and carbon can be suppressed. Thereby, boron and carbon can be suppressed from being deeply implanted into the device. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved.
Therefore, the injection depth of the first impurity injection layer 18a having a function as a current confinement layer near the light emitting region can be strictly controlled with good reproducibility.

【0070】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5と
p型コンタクト層17との間に、これらの格子定数と異
なる格子定数からなるp型中間層16を形成することに
より、イオン注入時のチャネリングをさらに防止するこ
とができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 17, a p-type semiconductor having a lattice constant different from these lattice constants is used. By forming the mold intermediate layer 16, channeling during ion implantation can be further prevented.

【0071】第2実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記したように、第1の幅を除いて第2不純
物注入層18bが形成されるとともに、電流通過領域1
9の幅(第2の幅)を除いて第1不純物注入層18aが
形成され、第1の幅は第2の幅よりも大きく、かつ、第
2の幅の領域は、第1の幅の領域内に形成されている。
これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層によ
る光吸収を低減することができるので、しきい値電流の
低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, the second impurity implantation layer 18b is formed except for the first width, and the current passing region 1
Except for the width 9 (the second width), the first impurity implantation layer 18a is formed. The first width is larger than the second width, and the region of the second width has the first width. Formed in the region.
Thus, the current constriction can be enhanced and the light absorption by the light absorbing layer can be reduced, so that the threshold current can be reduced and the slope efficiency can be improved.

【0072】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、MQW発光層4から
0.03μmの第1の距離だけ深さ方向に離れて第2不
純物注入層18bが形成されるとともに、MQW発光層
4から0.01μmの第2の距離だけ深さ方向に離れて
第1不純物注入層18aが形成されているので、第1の
距離が第2の距離よりも大きくなっている。これによ
り、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収
を低減できるので、しきい値電流の低減や、スロープ効
率の向上を図ることができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, the second impurity implantation layer 18b is separated from the MQW light emitting layer 4 by the first distance of 0.03 μm in the depth direction. Since the first impurity implantation layer 18a is formed and separated from the MQW light emitting layer 4 in the depth direction by a second distance of 0.01 μm, the first distance is larger than the second distance. Has become. Thus, the current constriction can be enhanced and the light absorption by the light absorbing layer can be reduced, so that the threshold current can be reduced and the slope efficiency can be improved.

【0073】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、イオン注入の注入条
件を2種類とするとともに、それぞれの注入領域を変化
させることによって、光吸収層として作用する第2不純
物注入層18bの形状と電流狭窄層として作用する第1
不純物注入層18aの形状とを容易に別々に制御するこ
とができる。具体的には、たとえば、電流通過領域19
の幅を狭い幅で一定に保ったまま、第2不純物注入層1
8bの間隔を独立に変更することができる。これによ
り、しきい値電流を大幅に変化させずに、横方向の光閉
じ込めの度合いを変更することができるので、レーザ光
の水平方向の広がり角の制御が可能となる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, two types of ion implantation conditions are used, and the respective implantation regions are changed to function as a light absorbing layer. Of the second impurity implantation layer 18b to be formed and the first
The shape of the impurity injection layer 18a can be easily and separately controlled. Specifically, for example, the current passage region 19
While keeping the width of the second impurity implantation layer 1 narrow and constant.
8b can be independently changed. Thus, the degree of the light confinement in the horizontal direction can be changed without greatly changing the threshold current, so that the spread angle of the laser light in the horizontal direction can be controlled.

【0074】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、1度目にホウ素をイ
オン注入し、2度目に炭素をイオン注入することによっ
て、1度目と2度目とで注入する不純物元素が異なるの
で、それぞれ注入された不純物元素の濃度プロファイル
を容易に変化させることができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, the first ion implantation of boron and the second ion implantation of carbon make it possible to perform the first and second ion implantations. Since the impurity elements to be implanted are different, the concentration profiles of the implanted impurity elements can be easily changed.

【0075】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、ホウ素のような比較
的軽い元素をイオン注入することによって、第1不純物
注入層18aに結晶欠陥が過度に形成されることを防止
することができる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, a relatively light element such as boron is ion-implanted, so that crystal defects are excessively formed in the first impurity-implanted layer 18a. It can be prevented from being formed.

【0076】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、炭素のような比較的
重い元素をイオン注入することによって、第2不純物注
入層18bに低いドーズ量で結晶欠陥を注入することが
できる。これにより、第2不純物注入層18bに注入さ
れた炭素が、MQW発光層4に拡散することによって、
素子の特性に悪影響を及ぼすことを抑制することができ
る。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, a relatively heavy element such as carbon is ion-implanted, so that the second impurity-implanted layer 18b has a low dose. Defects can be injected. As a result, the carbon injected into the second impurity injection layer 18b diffuses into the MQW light emitting layer 4, thereby
An adverse effect on the characteristics of the element can be suppressed.

【0077】また、第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、Al0.01Ga0.99
からなるp型中間層16を形成することにより、In
0.05Ga0.95Nからなるp型コンタクト層17とAl
0.08Ga0.92Nからなるp型クラッド層5とのバンドギ
ャップの不連続を緩和することができる。特に、Al
0.01Ga0.99Nからなるp型中間層16は、GaNから
なるp型中間層に比べて、p型クラッド層5とのバンド
ギャップ差が小さくなるので、p型中間層16からp型
クラッド層5に流れる電流(正孔)に対する抵抗を低減
することができる。これにより、p型コンタクト層17
からp型クラッド層5に流れる電流(正孔)に対する抵
抗を低減することができる。
In the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, as described above, Al 0.01 Ga 0.99 N
By forming the p-type intermediate layer 16 made of
P-type contact layer 17 made of 0.05 Ga 0.95 N and Al
The discontinuity of the band gap with the p-type cladding layer 5 made of 0.08 Ga 0.92 N can be reduced. In particular, Al
The p-type intermediate layer 16 made of 0.01 Ga 0.99 N has a smaller band gap with the p-type clad layer 5 than the p-type intermediate layer made of GaN. Resistance to the current (holes) flowing through the holes can be reduced. Thereby, the p-type contact layer 17
Therefore, the resistance to the current (hole) flowing through the p-type cladding layer 5 can be reduced.

【0078】第2実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
The other effects of the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0079】図11〜図14は、図10に示した第2実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。この第2実施形態で
は、電流狭窄層と光吸収層とをそれぞれ別々のイオン注
入により形成する場合の製造プロセスについて説明す
る。
FIGS. 11 to 14 are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG. In the second embodiment, a description will be given of a manufacturing process when the current confinement layer and the light absorption layer are formed by separate ion implantation.

【0080】まず、図4に示した第1実施形態と同様の
プロセスを用いて、p型クラッド層5までを形成する。
そして、図11に示すように、p型クラッド層5上に、
約0.067μmの厚みのAl0.01Ga0.99Nからなる
p型中間層16と、約3nmの厚みのIn0.05Ga0.95
Nからなるp型コンタクト層17とを形成する。次に、
リフトオフ法を用いて、p型コンタクト層17の上面上
に、p側オーミック電極20を約2.0μmの電極幅で
ストライプ状に形成する。そして、このp側オーミック
電極20およびp型コンタクト層17の上面の全面を覆
うように、プラズマCVD法を用いて、約500nmの
厚みを有するSiO2膜23aを形成する。
First, up to the p-type cladding layer 5 is formed by using the same process as in the first embodiment shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 11, on the p-type cladding layer 5,
A p-type intermediate layer 16 made of Al 0.01 Ga 0.99 N having a thickness of about 0.067 μm and an In 0.05 Ga 0.95 made of about 3 nm thick
An N-type p-type contact layer 17 is formed. next,
The p-side ohmic electrode 20 is formed in a stripe shape with an electrode width of about 2.0 μm on the upper surface of the p-type contact layer 17 by using a lift-off method. Then, an SiO 2 film 23a having a thickness of about 500 nm is formed by plasma CVD so as to cover the entire upper surfaces of the p-side ohmic electrode 20 and the p-type contact layer 17.

【0081】次に、図12に示すように、CF4ガスを
用いたRIE法により、SiO2膜23aを異方性エッ
チングすることにより、p側オーミック電極20の側壁
部分に、約500nmの幅を有するSiO2からなる非
注入領域拡大膜23が形成される。そして、第2実施形
態では、p側オーミック電極20および非注入領域拡大
膜23をマスク(マスクの幅約3μm)として、イオン
注入を行う。すなわち、イオン注入エネルギが約80k
eV、ドーズ量が約2.3×1015cm-2の条件で、炭
素をイオン注入した。これにより、第2不純物注入層1
8bを形成する。この後、非注入領域拡大膜23を完全
に除去する。
Next, as shown in FIG. 12, the SiO 2 film 23a is anisotropically etched by the RIE method using CF 4 gas, so that a width of about 500 nm is formed on the side wall of the p-side ohmic electrode 20. The non-injection region enlarged film 23 made of SiO 2 having the above is formed. Then, in the second embodiment, ion implantation is performed using the p-side ohmic electrode 20 and the non-implanted region enlarged film 23 as a mask (width of the mask is about 3 μm). That is, the ion implantation energy is about 80 k
Carbon was ion-implanted under conditions of eV and a dose of about 2.3 × 10 15 cm −2 . Thereby, the second impurity implantation layer 1
8b is formed. Thereafter, the non-implantation region enlarged film 23 is completely removed.

【0082】次に、図13に示すように、p側オーミッ
ク電極20をマスクとして、注入エネルギが約70ke
V、ドーズ量が約2.3×1014cm-2のイオン注入条
件で、ホウ素のイオン注入を行う。これにより、第1不
純物注入層18aを形成する。
Next, as shown in FIG. 13, the p-side ohmic electrode 20 is used as a mask and the implantation energy is about 70 ke.
V ions are implanted under an ion implantation condition of a dose of about 2.3 × 10 14 cm −2 . Thus, a first impurity implantation layer 18a is formed.

【0083】次に、図14に示すように、プラズマCV
D法を用いて、p側オーミック電極20の側面とp型コ
ンタクト層17の上面とを覆うように、約200nmの
厚みを有するSiO2からなる絶縁膜21を形成する。
そして、フォトリソグラフィ技術およびCF4ガスによ
るRIE法を用いて、p側オーミック電極20の上面を
露出させる。
Next, as shown in FIG.
Using method D, an insulating film 21 made of SiO 2 having a thickness of about 200 nm is formed so as to cover the side surface of the p-side ohmic electrode 20 and the upper surface of the p-type contact layer 17.
Then, the upper surface of the p-side ohmic electrode 20 is exposed using the photolithography technique and the RIE method using CF 4 gas.

【0084】最後に、p側オーミック電極20および絶
縁膜21上に、p側パッド電極22を形成するととも
に、n型GaN基板1の所定の膜厚に研磨された後の裏
面に、n型GaN基板1の裏面に近い方から順に、n側
オーミック電極13およびn側パッド電極14を形成す
ることによって、図10に示した第2実施形態による窒
化物系半導体レーザ素子が完成される。
Finally, a p-side pad electrode 22 is formed on the p-side ohmic electrode 20 and the insulating film 21, and an n-type GaN substrate 1 By forming the n-side ohmic electrode 13 and the n-side pad electrode 14 in order from the side closer to the back surface of the substrate 1, the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG. 10 is completed.

【0085】(第3実施形態)図15は、本発明の第3
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示し
た断面図である。この第3実施形態では、段差部を有す
る凸状のp側オーミック電極をマスクとして、イオン注
入を行うことにより、段差状の不純物注入層を形成する
場合の例について説明する。
(Third Embodiment) FIG. 15 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the embodiment. In the third embodiment, an example in which a step-shaped impurity implantation layer is formed by performing ion implantation using a convex p-side ohmic electrode having a step as a mask will be described.

【0086】まず、図15を参照して、この第3実施形
態では、n型GaN基板1上に、n型層2と、n型クラ
ッド層3と、MQW発光層4とが形成されている。な
お、各層1〜4の膜厚および組成は、第1実施形態と同
様である。
First, referring to FIG. 15, in the third embodiment, an n-type layer 2, an n-type cladding layer 3, and an MQW light emitting layer 4 are formed on an n-type GaN substrate 1. . The thickness and composition of each of the layers 1 to 4 are the same as in the first embodiment.

【0087】MQW発光層4上には、約0.28μmの
厚みのAl0.08Ga0.92Nからなるp型クラッド層5
と、約0.07μmの厚みのIn0.05Ga0.95Nからな
るp型コンタクト層26とが形成されている。このよう
に、第3実施形態では、p型コンタクト層26の格子定
数は、In組成を調整することにより、p型クラッド層
5と大きく異なる格子定数になるように設定されてい
る。
On the MQW light emitting layer 4, a p-type cladding layer 5 of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 0.28 μm
And a p-type contact layer 26 of In 0.05 Ga 0.95 N having a thickness of about 0.07 μm. As described above, in the third embodiment, the lattice constant of the p-type contact layer 26 is set to be significantly different from that of the p-type cladding layer 5 by adjusting the In composition.

【0088】ここで、第3実施形態では、シリコン(S
i)がイオン注入されることにより形成された段差状の
不純物注入層27が設けられている。なお、シリコン
は、本発明の「不純物元素」の一例である。また、不純
物注入層27は、本発明の「不純物導入層」の一例であ
る。なお、電流通過領域28となるイオン注入されてい
ない領域は、p型コンタクト層26の上面から約0.3
3μmの注入深さまでの範囲で、約1.4μmの幅を有
するとともに、そこからさらに約0.77μmの注入深
さまでの範囲で、約1.8μmの幅を有する段差状に形
成されている。なお、不純物注入層27のp型コンタク
ト層26の上面から約0.33μmの注入深さまでの範
囲の間隔が狭い領域により、電流狭窄が行われる。この
領域におけるシリコン濃度のピーク深さは、p型コンタ
クト層26の上面から、約0.14μmの深さのp型ク
ラッド層5の領域に位置する。このピーク深さにおける
シリコン濃度は、約1.0×1020cm-3となる。ま
た、不純物注入層27のp型コンタクト層26の上面か
ら約0.33μmの注入深さから約0.77μmの注入
深さまでの範囲の間隔が広い領域により、光の横方向の
閉じ込めが行われる。この領域のシリコン濃度のピーク
深さは、p型コンタクト層26の上面から、約0.59
μmの深さのMQW発光層4の領域に位置する。このピ
ーク深さにおけるシリコン濃度は、約1.0×1020
-3となる。
Here, in the third embodiment, silicon (S
A step-like impurity implantation layer 27 formed by ion implantation of i) is provided. Note that silicon is an example of the “impurity element” in the present invention. The impurity injection layer 27 is an example of the “impurity introduction layer” of the present invention. The region not ion-implanted as the current passage region 28 is approximately 0.3 mm from the upper surface of the p-type contact layer 26.
It has a width of about 1.4 μm up to an implantation depth of 3 μm, and has a stepped shape having a width of about 1.8 μm up to an implantation depth of about 0.77 μm. Note that current constriction is performed in a region where the interval between the upper surface of the p-type contact layer 26 of the impurity implantation layer 27 and the implantation depth of about 0.33 μm is narrow. The peak depth of the silicon concentration in this region is located in the region of the p-type cladding layer 5 having a depth of about 0.14 μm from the upper surface of the p-type contact layer 26. The silicon concentration at this peak depth is about 1.0 × 10 20 cm −3 . Further, light is confined in the lateral direction by a region having a wide interval from the upper surface of the p-type contact layer 26 of the impurity implantation layer 27 to the implantation depth of about 0.33 μm to about 0.77 μm. . The peak depth of the silicon concentration in this region is about 0.59 from the upper surface of the p-type contact layer 26.
It is located in the region of the MQW light emitting layer 4 having a depth of μm. The silicon concentration at this peak depth is about 1.0 × 10 20 c
m −3 .

【0089】p型コンタクト層26の電流通過領域28
の上面上には、約140nmの厚みを有する電極幅が約
2.2μmのPt電極29aと、約600nm厚みを有
する電極幅が約1.8μmのNi電極29bとからなる
段差部を有する凸状のp側オーミック電極29がストラ
イプ状に形成されている。また、p側オーミック電極2
9の側面とp型コンタクト層26の上面とを覆うよう
に、絶縁膜30が形成されている。この絶縁膜30上に
は、p側オーミック電極29の上面に接触するように、
p側パッド電極31が形成されている。また、n型Ga
N基板1の裏面上に、n型GaN基板1の裏面に近い方
から順に、n側オーミック電極13およびn側パッド電
極14が形成されている。
Current passing region 28 of p-type contact layer 26
On the upper surface of the Pt electrode 29 a having a thickness of about 140 nm and a Pt electrode 29 a having a thickness of about 2.2 μm and a Ni electrode 29 b having a thickness of about 600 nm and an electrode width of about 1.8 μm. Are formed in a stripe shape. Also, the p-side ohmic electrode 2
An insulating film 30 is formed so as to cover the side surface 9 and the upper surface of the p-type contact layer 26. On the insulating film 30, the upper surface of the p-side ohmic electrode 29 is contacted.
A p-side pad electrode 31 is formed. Also, n-type Ga
On the back surface of the N substrate 1, an n-side ohmic electrode 13 and an n-side pad electrode 14 are formed in order from the side closer to the back surface of the n-type GaN substrate 1.

【0090】第3実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記したように、Al0. 08Ga0.92Nからな
るp型クラッド層5と、In0.01Ga0.99Nからなるp
型コンタクト層26との格子定数の差が大きいため、シ
リコンのチャネリングを抑制することができる。これに
より、シリコンが素子内に深く注入されるのを抑制する
ことができる。その結果、深さ方向の注入プロファイル
の制御性を高くすることができる。これにより、不純物
注入層27のうちの電流狭窄層として機能する領域の下
面27aの位置を厳密に再現性よく制御することができ
るので、その電流狭窄層として機能する領域の下面27
aと、MQW発光層4の上面との距離を厳密に再現性よ
く制御することができる。
[0090] p in the nitride semiconductor laser device according to the third embodiment, as described above, the p-type cladding layer 5 made of Al 0. 08 Ga 0.92 N, consisting of In 0.01 Ga 0.99 N
Since the difference in lattice constant from the mold contact layer 26 is large, channeling of silicon can be suppressed. This can prevent silicon from being deeply injected into the device. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved. Accordingly, the position of the lower surface 27a of the region functioning as the current confinement layer in the impurity injection layer 27 can be strictly controlled with good reproducibility.
The distance between “a” and the upper surface of the MQW light emitting layer 4 can be strictly controlled with good reproducibility.

【0091】また、第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、電流狭窄層およびイ
オン注入光吸収層として機能する不純物注入層27を段
差状に形成することによって、不純物注入層27の間隔
の狭い領域で十分な電流狭窄を行うとともに、MQW発
光層4の発光部に近い不純物注入層27の間隔の広い領
域で適度な光の横方向の閉じ込めを行うことができる。
これにより電流密度を増加できるとともに、過度な光吸
収を抑制することができる。その結果、しきい値電流の
低減やレーザ光の水平広がり角の制御が可能となる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment, as described above, the impurity implantation layer 27 functioning as the current confinement layer and the ion implantation light absorption layer is formed in a stepped shape, so that the impurity implantation is performed. A sufficient current confinement can be performed in a region where the interval of the layer 27 is narrow, and a suitable lateral confinement of light can be performed in a region where the interval of the impurity injection layer 27 near the light emitting portion of the MQW light emitting layer 4 is wide.
As a result, the current density can be increased, and excessive light absorption can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the threshold current and control the horizontal spread angle of the laser light.

【0092】第3実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
The other effects of the nitride semiconductor laser device according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0093】図16〜図20は、図15に示した第3実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。第3実施形態では、段
差部を有する凸状のマスク層を用いることにより、一度
のイオン注入で、電流狭窄機能を有する段差状の不純物
注入層を形成する場合の例について説明する。第3実施
形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
FIGS. 16 to 20 are sectional views for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. In the third embodiment, an example will be described in which a step-shaped impurity implantation layer having a current confinement function is formed by a single ion implantation by using a convex mask layer having a step portion. Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0094】まず、図4に示した第1実施形態と同様の
プロセスを用いて、p型クラッド層5までを形成する。
そして、図16に示すように、p型クラッド層5上に、
約3nmの厚みを有するIn0.05Ga0.95からなるp型
コンタクト層26を形成する。次に、リフトオフ法を用
いて、p型コンタクト層26の上面上に、約140nm
の厚みを有するPt電極29aと、約600nmの厚み
を有するNi電極29bとからなるp側オーミック電極
29を電極幅を約2.2μmでストライプ状に形成す
る。
First, up to the p-type cladding layer 5 is formed by using the same process as in the first embodiment shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 16, on the p-type cladding layer 5,
A p-type contact layer 26 of In 0.05 Ga 0.95 having a thickness of about 3 nm is formed. Next, about 140 nm is formed on the upper surface of the p-type contact layer 26 by using a lift-off method.
A p-side ohmic electrode 29 composed of a Pt electrode 29a having a thickness of about 5 nm and a Ni electrode 29b having a thickness of about 600 nm is formed in a stripe shape with an electrode width of about 2.2 μm.

【0095】そして、図17に示すように、ウェットエ
ッチングにより、p側オーミック電極29の上部のNi
電極29bのみ等方的にエッチングすることによって、
Ni電極29bの電極幅のみを約1.8μmとする。こ
れにより、段差部を含む凸状のp側オーミック電極29
を形成する。この後、プラズマCVD法により、p側オ
ーミック電極29およびp型コンタクト層26の上面の
全面を覆うように、約10nmの厚みを有するととも
に、SiO2からなるスルー膜32を形成する。
Then, as shown in FIG. 17, Ni etching on the p-side ohmic electrode 29 is performed by wet etching.
By etching only the electrode 29b isotropically,
Only the electrode width of the Ni electrode 29b is about 1.8 μm. Thereby, the convex p-side ohmic electrode 29 including the step portion is formed.
To form Thereafter, a through film 32 having a thickness of about 10 nm and made of SiO 2 is formed by a plasma CVD method so as to cover the entire upper surfaces of the p-side ohmic electrode 29 and the p-type contact layer 26.

【0096】ここで、第3実施形態では、図18に示す
ように、段差部を有する凸状のp側オーミック電極29
をマスクとして、スルー膜32を介して、シリコンのイ
オン注入を行うことによって、段差状の不純物注入層2
7を形成する。なお、第3実施形態では、イオン注入エ
ネルギが約400keV、ドーズ量が約4.5×10 15
cm-2のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行
う。これにより、段差状の不純物注入層27を一度のイ
オン注入で形成する。この場合、不純物注入層27の間
隔の狭い領域に注入されるシリコン濃度のピーク深さ
は、p型コンタクト層26の上面から約0.14μmの
深さのp型クラッド層5の領域である。このピーク深さ
におけるシリコン濃度は、約1.0×1020cm-3であ
る。また、不純物注入層27の間隔の広い領域に注入さ
れるシリコン濃度のピーク深さは、p型コンタクト層2
6の上面から約0.59μmの深さのMQW発光層4の
領域である。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、
約1.0×1020cm-3である。この後、ウェットエッ
チングによって、スルー膜32を除去する。
Here, in the third embodiment, FIG.
Thus, the convex p-side ohmic electrode 29 having a step
Is used as a mask, and the silicon
By performing the ON implantation, the step-like impurity implantation layer 2 is formed.
7 is formed. In the third embodiment, the ion implantation
Energy is about 400 keV and dose is about 4.5 × 10 15
cm-2Silicon ion implantation under the same ion implantation conditions.
U. As a result, the step-like impurity implantation layer 27 is
It is formed by ON implantation. In this case, between the impurity implantation layers 27
Peak depth of silicon concentration implanted in narrow regions
Is approximately 0.14 μm from the upper surface of the p-type contact layer 26.
This is a region of the p-type cladding layer 5 having a depth. This peak depth
Is about 1.0 × 1020cm-3In
You. In addition, the impurity is implanted into a wide area of the impurity implantation layer 27.
The peak depth of the silicon concentration of the p-type contact layer 2
6 of the MQW light emitting layer 4 having a depth of about 0.59 μm from the upper surface.
Area. The silicon concentration at this peak depth is
About 1.0 × 1020cm-3It is. After this, the wet edge
The through film 32 is removed by ching.

【0097】次に、図19に示すように、プラズマCV
D法を用いて、p側オーミック電極29およびp型コン
タクト層26の上面の全面を覆うように、約200nm
の厚みを有するとともに、SiO2からなる絶縁膜30
を形成する。そして、第1実施形態と同様、フォトリソ
グラフィ技術およびCF4ガスによるRIE法を用い
て、p側オーミック電極29の上面を露出する。
Next, as shown in FIG.
Using the D method, about 200 nm is covered so as to cover the entire upper surfaces of the p-side ohmic electrode 29 and the p-type contact layer 26.
And has a thickness, the insulating film 30 made of SiO 2
To form Then, as in the first embodiment, the upper surface of the p-side ohmic electrode 29 is exposed using the photolithography technique and the RIE method using CF 4 gas.

【0098】最後に、図20に示すように、第1実施形
態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜30の上面上に、
p側オーミック電極29の上面に接触するように、p側
パッド電極31を形成する。そして、n型GaN基板1
を所定の膜厚に研磨した後、そのn型GaN基板1の裏
面に、n側オーミック電極13およびn側パッド電極1
4を形成することによって、図15に示した第3実施形
態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
Finally, as shown in FIG. 20, using the same process as in the first embodiment, the upper surface of the insulating film 30 is
The p-side pad electrode 31 is formed so as to be in contact with the upper surface of the p-side ohmic electrode 29. Then, the n-type GaN substrate 1
Is polished to a predetermined thickness, and then the n-side ohmic electrode 13 and the n-side pad electrode 1
By forming No. 4, the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. 15 is completed.

【0099】第3実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の製造プロセスでは、上記したように、段差部を有
する凸状のp側オーミック電極29からなるマスクを用
いてイオン注入を行うことによって、注入深さの異なる
領域からなる段差状の不純物注入層27を一度のイオン
注入により形成することができる。これにより、一度の
イオン注入により、電流通過領域28の幅と、光吸収量
とを個別に制御することが可能な不純物注入層27を形
成することができる。このため、電流狭窄とレーザ光の
横方向の光の閉じ込めとを適切に設定することができる
ので、電流密度を増加できるとともに、過度な光吸収を
抑制することができる。これにより、しきい値電流の低
減やレーザ光の水平方向の広がり角の制御が可能とな
る。
In the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment, as described above, the ion implantation is performed by using the mask including the convex p-side ohmic electrode 29 having the step. The step-like impurity implantation layer 27 including regions having different depths can be formed by a single ion implantation. Thus, the impurity implantation layer 27 that can individually control the width of the current passage region 28 and the amount of light absorption can be formed by a single ion implantation. Therefore, current constriction and lateral light confinement of laser light can be appropriately set, so that current density can be increased and excessive light absorption can be suppressed. This makes it possible to reduce the threshold current and control the spread angle of the laser light in the horizontal direction.

【0100】(第4実施形態)図21は、本発明の第4
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示し
た断面図である。この第4実施形態では、複数回のイオ
ン注入を行うとともに、それぞれのイオン注入を異なる
角度から行うことにより、イオン注入光吸収層および電
流狭窄層を形成するとともに、AlZGa1ーZNからなる
p型中間層を形成する場合について説明する。なお、p
型中間層の組成はZを変化させることにより連続的に変
化させている。第4実施形態のその他の構成は、第1実
施形態と同様である。
(Fourth Embodiment) FIG. 21 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the embodiment. In the fourth embodiment, with a plurality of times of ion implantation, by performing each of the ion implantation from a different angle, so as to form an ion implanted light absorbing layer and the current confinement layer, made of Al Z Ga1 over Z N The case where the p-type intermediate layer is formed will be described. Note that p
The composition of the mold intermediate layer is continuously changed by changing Z. Other configurations of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0101】まず、図21を参照して、この第4実施形
態では、n型GaN基板1上に、n型層2と、n型クラ
ッド層3と、MQW発光層4とが形成されている。な
お、各層1〜4の膜厚および組成は、第1実施形態と同
様である。
First, referring to FIG. 21, in the fourth embodiment, an n-type layer 2, an n-type cladding layer 3, and an MQW light emitting layer 4 are formed on an n-type GaN substrate 1. . The thickness and composition of each of the layers 1 to 4 are the same as in the first embodiment.

【0102】MQW発光層4上には、約0.28μmの
厚みのAl0.08Ga0.92Nからなるp型クラッド層5
と、約0.067μmの厚みのAlZGa1ーZNからなる
p型中間層36と、約3nmの厚みのIn0.05Ga0.95
Nからなるp型コンタクト層37とがこの順序で形成さ
れている。なお、第4実施形態では、p型中間層36の
組成は、p型クラッド層5からp型コンタクト層37に
向かって、Z=0.08からZ=0へと連続的に変化さ
せている。これにより、p型中間層36は、格子定数が
連続的に変化されるとともに、p型クラッド層5とp型
コンタクト層37との中間のバンドギャップを有してい
る。
On the MQW light emitting layer 4, a p-type cladding layer 5 of Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 0.28 μm is formed.
When, about a p-type intermediate layer 36 made of 0.067μm in thickness Al Z Ga1 over Z N, In 0.05 Ga 0.95 to about 3nm thick
An N-type p-type contact layer 37 is formed in this order. In the fourth embodiment, the composition of the p-type intermediate layer 36 is continuously changed from Z = 0.08 to Z = 0 from the p-type cladding layer 5 to the p-type contact layer 37. . Thereby, the p-type intermediate layer 36 has a lattice constant that is continuously changed and has a band gap intermediate between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 37.

【0103】ここで、この第4実施形態では、p型クラ
ッド層5およびp型コンタクト層37の一部の領域に、
リン(P)がイオン注入されることにより形成された約
0.32μmの注入深さの光吸収層としての機能を有す
る第2不純物注入層38aが、約2.8μmの第1の幅
を除いて設けられている。なお、リンは、本発明の「不
純物元素」の一例であり、第2不純物注入層38aは、
本発明の「不純物導入層」の一例である。この場合、イ
オン注入されたリン濃度のピーク深さは、p型コンタク
ト層37の上面から約0.22μmの深さのp型クラッ
ド層5の領域に位置する。このピーク深さにおけるリン
濃度は、約1.0×1020cm-3である。
Here, in the fourth embodiment, a part of the p-type cladding layer 5 and the p-type
A second impurity implantation layer 38a formed by ion implantation of phosphorus (P) and having a function as a light absorption layer having an implantation depth of about 0.32 μm is formed by removing a first width of about 2.8 μm. It is provided. Note that phosphorus is an example of the “impurity element” in the present invention, and the second impurity implantation layer 38 a
It is an example of the "impurity introduction layer" of the present invention. In this case, the peak depth of the ion-implanted phosphorus concentration is located in the region of the p-type cladding layer 5 having a depth of about 0.22 μm from the upper surface of the p-type contact layer 37. The phosphorus concentration at this peak depth is about 1.0 × 10 20 cm −3 .

【0104】また、第2不純物注入層38aの内側に
は、p型クラッド層5、p型中間層36およびp型コン
タクト層37の一部の領域に、炭素がイオン注入される
ことにより形成された約0.28μmの注入深さの電流
狭窄層として機能する第1不純物注入層38bが設けら
れている。なお、炭素は、本発明の「不純物元素」の一
例であり、第1不純物導入層38bは、本発明の「不純
物導入層」の一例である。この場合、イオン注入された
炭素濃度のピーク深さは、p型コンタクト層37の上面
から約0.2μmの深さのp型クラッド層5の領域に位
置する。このピーク深さにおける炭素濃度は、約1.0
×1019cm-3である。この第1不純物注入層38bに
よって、p側からの注入電流に対する電流狭窄が行われ
ることにより、幅が、約2.5μm〜約2.0μmの範
囲で傾斜状に変化する逆台形状の電流通過領域39が形
成されている。
Further, inside the second impurity implanted layer 38a, carbon is ion-implanted into a partial region of the p-type clad layer 5, the p-type intermediate layer 36 and the p-type contact layer 37. A first impurity implantation layer 38b functioning as a current confinement layer having an implantation depth of about 0.28 μm is provided. Note that carbon is an example of the “impurity element” of the present invention, and the first impurity introduction layer 38b is an example of the “impurity introduction layer” of the present invention. In this case, the peak depth of the ion-implanted carbon concentration is located in the region of the p-type cladding layer 5 having a depth of about 0.2 μm from the upper surface of the p-type contact layer 37. The carbon concentration at this peak depth is about 1.0
× 10 19 cm -3 . The first impurity injection layer 38b performs current constriction with respect to the injection current from the p-side, so that the width of the reversely trapezoidal current that changes in an inclined manner in the range of about 2.5 μm to about 2.0 μm. A region 39 is formed.

【0105】また、p型コンタクト層37の電流通過領
域39の上面上には、第1実施形態と同様、p側オーミ
ック電極40が、約2.9μmの電極幅でストライプ状
に形成されている。また、p側オーミック電極40の側
面とp型コンタクト層37とを覆うように、絶縁膜41
が形成されている。絶縁膜41上には、p側オーミック
電極40の上面に接触するように、p側パッド電極42
が形成されている。また、n型GaN基板1の裏面上に
は、n型GaN基板1の裏面に近い方から順に、n側オ
ーミック電極13およびn側パッド電極14が形成され
ている。なお、各層40〜42の膜厚および組成は、第
1実施形態の各層10〜12とそれぞれ同様である。
On the upper surface of the current passing region 39 of the p-type contact layer 37, the p-side ohmic electrode 40 is formed in a stripe shape with an electrode width of about 2.9 μm, as in the first embodiment. . The insulating film 41 is formed so as to cover the side surface of the p-side ohmic electrode 40 and the p-type contact layer 37.
Is formed. The p-side pad electrode 42 is formed on the insulating film 41 so as to contact the upper surface of the p-side ohmic electrode 40.
Is formed. On the back surface of the n-type GaN substrate 1, an n-side ohmic electrode 13 and an n-side pad electrode 14 are formed in order from the side closer to the back surface of the n-type GaN substrate 1. The thicknesses and compositions of the layers 40 to 42 are the same as those of the layers 10 to 12 of the first embodiment.

【0106】第4実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子では、上記したように、Al0. 08Ga0.92Nからな
るp型クラッド層5と、In0.05Ga0.95Nからなるp
型コンタクト層37との格子定数の差が大きいため、リ
ンおよび炭素のチャネリングを抑制することができる。
これにより、リンおよび炭素が素子内に深く注入される
のを抑制することができる。その結果、深さ方向の注入
プロファイルの制御性を高くすることができる。これに
より、発光領域近傍の電流狭窄層としての機能を有する
第1不純物注入層38bにおける、不純物元素の注入深
さを厳密に再現性よく制御することができる。
[0106] p in the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment, as described above, the p-type cladding layer 5 made of Al 0. 08 Ga 0.92 N, consisting of In 0.05 Ga 0.95 N
Since the difference in lattice constant from the mold contact layer 37 is large, channeling of phosphorus and carbon can be suppressed.
This can prevent phosphorus and carbon from being deeply injected into the device. As a result, the controllability of the implantation profile in the depth direction can be improved. Thus, the implantation depth of the impurity element in the first impurity implantation layer 38b having a function as a current confinement layer near the light emitting region can be strictly controlled with good reproducibility.

【0107】また、第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5と
p型コンタクト層37との間に、これらの格子定数と異
なる格子定数からなるp型中間層36を形成することに
より、イオン注入時のチャネリングをより防止すること
ができる。また、p型中間層36は、格子定数が連続的
に変化する層から構成されているので、イオン注入時の
チャネリングを防止する効果をさらに大きくすることが
できる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment, as described above, between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 37, a p-type semiconductor having a lattice constant different from these lattice constants is used. By forming the mold intermediate layer 36, channeling during ion implantation can be further prevented. Further, since the p-type intermediate layer 36 is formed of a layer whose lattice constant changes continuously, the effect of preventing channeling during ion implantation can be further enhanced.

【0108】また、第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子では、上記したように、p型クラッド層5と
p型コンタクト層37とのバンドギャップの中間のバン
ドギャップからなるp型中間層36をp型クラッド層5
とp型コンタクト層37との間に形成することにより、
p型クラッド層5とp型コンタクト層37とのバンドギ
ャップの不連続を緩和することができる。これにより、
p型コンタクト層37からp型クラッド層5に流れる電
流に対する抵抗を低減することができるので、電流が流
れやすくなる。
Further, in the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment, as described above, the p-type intermediate layer 36 having a band gap intermediate the band gap between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 37. To the p-type cladding layer 5
And between the p-type contact layer 37 and
The discontinuity of the band gap between the p-type cladding layer 5 and the p-type contact layer 37 can be reduced. This allows
Since the resistance to the current flowing from the p-type contact layer 37 to the p-type cladding layer 5 can be reduced, the current can easily flow.

【0109】第4実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
The other effects of the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0110】図22〜図25は、図21に示した第4実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。次に、図21〜図25
を参照して、第4実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の製造プロセスについて説明する。
FIGS. 22 to 25 are sectional views for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. Next, FIGS.
The manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

【0111】まず、図4に示した第1実施形態と同様の
プロセスを用いて、p型クラッド層5までを形成する。
次に、図22に示すように、p型クラッド層5上に、約
0.067μmの厚みを有するAlZGa1ーZNからなる
p型中間層36を形成する。ここで、p型中間層36の
組成は、p型クラッド層5からp型コンタクト層37に
向かってZ=0.08からZ=0へと連続的に変化させ
ている。そして、p型中間層36の上面上に、約3nm
の厚みを有するIn0.05Ga0.95Nからなるp型コンタ
クト層37を形成する。そして、リフトオフ法を用い
て、p型コンタクト層37の上面上に、p側オーミック
電極40を約2.9μmの電極幅でストライプ状に形成
する。そして、p側オーミック電極40の上面およびp
型コンタクト層37の上面の全面を覆うように、プラズ
マCVD法を用いて、約60nmの厚みのSiO2から
なるスルー膜43を形成する。
First, up to the p-type cladding layer 5 is formed by using the same process as in the first embodiment shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 22, on the p-type cladding layer 5, a p-type intermediate layer 36 made of Al Z Ga1 over Z N having a thickness of about 0.067Myuemu. Here, the composition of the p-type intermediate layer 36 is continuously changed from Z = 0.08 to Z = 0 from the p-type cladding layer 5 to the p-type contact layer 37. Then, on the upper surface of the p-type intermediate layer 36, about 3 nm
A p-type contact layer 37 of In 0.05 Ga 0.95 N having a thickness of is formed. Then, the p-side ohmic electrode 40 is formed in a stripe shape with an electrode width of about 2.9 μm on the upper surface of the p-type contact layer 37 by using a lift-off method. Then, the upper surface of the p-side ohmic electrode 40 and p
A through film 43 made of SiO 2 having a thickness of about 60 nm is formed by plasma CVD so as to cover the entire upper surface of the mold contact layer 37.

【0112】次に、第4実施形態では、図23に示すよ
うに、p側オーミック電極40に対して垂直な方向か
ら、p側オーミック電極40のストライプ方向を軸とし
て、所定量の角度を傾かせた方向から炭素をイオン注入
する。具体的には、p側オーミック電極40をマスクと
して、スルー膜43を介して、p側オーミック電極40
のストライプ方向と垂直な面内で、p型コンタクト層3
7に対して垂直な方向(p型コンタクト層37の[00
01]方向)から時計回りに約30°傾けた角度から1
回目のイオン注入を行う。これにより、p型コンタクト
層37の上面から約0.28μmの注入深さを有する高
抵抗層38cを形成する。なお、第4実施形態の1回目
のイオン注入では、イオン注入エネルギが約95ke
V、ドーズ量が約2.3×1014cm-2のイオン注入条
件で、炭素のイオン注入を行う。
Next, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 23, a predetermined angle is inclined from a direction perpendicular to the p-side ohmic electrode 40 with the stripe direction of the p-side ohmic electrode 40 as an axis. Carbon is ion-implanted from the direction in which it was set. Specifically, using the p-side ohmic electrode 40 as a mask, the p-side ohmic electrode 40
In the plane perpendicular to the stripe direction, the p-type contact layer 3
7 (the [00] of the p-type contact layer 37).
01] direction) from the angle of about 30 ° clockwise from
A second ion implantation is performed. As a result, a high resistance layer 38c having an implantation depth of about 0.28 μm from the upper surface of the p-type contact layer 37 is formed. In the first ion implantation of the fourth embodiment, the ion implantation energy is about 95 ke.
V ions and carbon ions are implanted under ion implantation conditions of about 2.3 × 10 14 cm −2 .

【0113】次に、p側オーミック電極40のストライ
プ方向と垂直な面内で、p型コンタクト層37に対して
垂直な方向(p型コンタクト層37の[0001]方
向)から反時計回りに約30°傾けた角度から2回目の
イオン注入を行う。これにより、図24に示したよう
に、p型コンタクト層37の上面から約0.28μmの
注入深さを有する高抵抗層38dを形成する。なお、第
4実施形態の2回目のイオン注入条件は、1回目のイオ
ン注入の条件と同様である。
Next, in a plane perpendicular to the stripe direction of the p-side ohmic electrode 40, a counterclockwise rotation is performed in a direction perpendicular to the p-type contact layer 37 (the [0001] direction of the p-type contact layer 37). A second ion implantation is performed from an angle of 30 °. As a result, as shown in FIG. 24, a high resistance layer 38d having an implantation depth of about 0.28 μm from the upper surface of the p-type contact layer 37 is formed. The conditions for the second ion implantation of the fourth embodiment are the same as the conditions for the first ion implantation.

【0114】さらに、図25に示すように、p型コンタ
クト層37に対して垂直な方向からp側オーミック電極
40のストライプ方向に約7°傾けた方向からリンのイ
オン注入を行った。この3回目のイオン注入では、イオ
ン注入エネルギが約200keV、ドーズ量が約2.5
×1015cm-2のイオン注入条件で、リンのイオン注入
を行う。このようにして、1回目〜3回目のイオン注入
により形成された領域が重なり合うことにより、図25
に示されるような第1不純物注入層38bと第2不純物
注入層38aとが形成される。
Further, as shown in FIG. 25, phosphorus ions were implanted from a direction inclined about 7 ° from the direction perpendicular to the p-type contact layer 37 to the stripe direction of the p-side ohmic electrode 40. In the third ion implantation, the ion implantation energy is about 200 keV and the dose is about 2.5.
Under the ion implantation conditions of × 10 15 cm −2 , phosphorus ion implantation is performed. In this manner, the regions formed by the first to third ion implantations are overlapped with each other.
A first impurity implantation layer 38b and a second impurity implantation layer 38a are formed as shown in FIG.

【0115】この後、スルー膜43を、フッ酸系エッチ
ャントによるウェットエッチングにより除去する。そし
て、プラズマCVD法を用いて、p型コンタクト層37
およびp側オーミック電極40の上面の全面を覆うよう
に、図21に示したような、約200nmの厚みを有す
るとともに、SiO2からなる絶縁膜41を形成する。
そして、第1実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術
およびCF4ガスによるRIE法を用いて、p側オーミ
ック電極40の上面を露出する。
Thereafter, the through film 43 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant. Then, the p-type contact layer 37 is formed by using the plasma CVD method.
Then, an insulating film 41 having a thickness of about 200 nm and made of SiO 2 as shown in FIG. 21 is formed so as to cover the entire upper surface of the p-side ohmic electrode 40.
Then, as in the first embodiment, the upper surface of the p-side ohmic electrode 40 is exposed using the photolithography technique and the RIE method using CF 4 gas.

【0116】最後に、第1実施形態と同様のプロセスを
用いて、絶縁膜41上に、p側オーミック電極40の露
出された上面に接触するように、p側パッド電極42を
形成する。また、n型GaN基板1の所定の膜厚に研磨
された後の裏面に、n型GaN基板1の裏面に近い側か
ら、n側オーミック電極13およびn側パッド電極14
を形成することによって、図21に示した第4実施形態
による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
Finally, the p-side pad electrode 42 is formed on the insulating film 41 so as to be in contact with the exposed upper surface of the p-side ohmic electrode 40 by using the same process as in the first embodiment. Also, on the back surface of the n-type GaN substrate 1 after being polished to a predetermined thickness, the n-side ohmic electrode 13 and the n-side pad electrode 14 are arranged from the side close to the back surface of the n-type GaN substrate 1.
Is completed, the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 21 is completed.

【0117】第4実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の製造プロセスでは、上記したように、イオン注入
の角度を変更して複数回イオン注入することにより、電
流通過領域39の幅を、容易にマスクであるp側オーミ
ック電極40の幅よりも狭くすることができる。これに
より、複数のイオン注入マスク層を形成するなどの複雑
な工程を行うことなしに、十分な電流狭窄を行うことが
できる。
In the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment, as described above, the width of the current passing region 39 can be easily reduced by changing the ion implantation angle and performing ion implantation a plurality of times. The width can be made smaller than the width of the p-side ohmic electrode 40 as a mask. Thus, sufficient current confinement can be performed without performing a complicated process such as forming a plurality of ion implantation mask layers.

【0118】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。
It should be noted that the embodiments disclosed this time are illustrative in all aspects and are not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0119】たとえば、上記実施形態では、炭素、シリ
コン、ホウ素またはリンのいずれかの元素をイオン注入
することによりイオン注入光吸収層を形成したが、本発
明はこれに限らず、他の元素をイオン注入してもよい。
なお、注入する元素は、注入される半導体の導電性と逆
の導電性を有しているドーパントを用いるのが好まし
い。これにより、低ドーズ量のイオン注入で電流狭窄の
機能を有する不純物注入層を形成することができる。ま
た、炭素よりも質量数の多い重い元素を用いることが好
ましい。これにより、注入イオンのチャネリングを防止
することができる。あるいは、Al、Ga、Inなどの
3族元素やリン、As、Sbなどの5族元素のいずれか
を注入してもよい。特に、リンあるいはAsは、深い準
位(アイソエレクトロニックトラップ)を形成するた
め、低ドーズ量で十分な光吸収層を形成することができ
る。
For example, in the above embodiment, the ion-implanted light-absorbing layer is formed by ion-implanting any of carbon, silicon, boron and phosphorus, but the present invention is not limited to this. Ion implantation may be performed.
Note that as an element to be implanted, a dopant having conductivity opposite to that of a semiconductor to be implanted is preferably used. This makes it possible to form an impurity-implanted layer having a function of current confinement by ion implantation at a low dose. Further, it is preferable to use a heavy element having a larger mass number than carbon. Thereby, channeling of implanted ions can be prevented. Alternatively, any of Group 3 elements such as Al, Ga, and In and Group 5 elements such as phosphorus, As, and Sb may be implanted. In particular, since phosphorus or As forms a deep level (isoelectronic trap), a sufficient light absorption layer can be formed with a low dose.

【0120】また、上記第3実施形態では、第1の阻止
能を有する第1イオン透過領域(10nmのSiO2
と、第1イオン透過領域よりもイオンが透過しにくい第
2の阻止能を有する第2のイオン透過領域(10nmの
SiO2と60nmのPt)を有するスルー膜を介して
イオン注入したが、本発明はこれに限らず、第1イオン
透過領域を膜厚の薄いスルー膜から構成し、第2のイオ
ン透過領域を膜厚の厚いスルー膜から構成してもよい。
たとえば、第1イオン透過領域を10nmのSiO2
ら構成し、第2のイオン透過領域を300nmのSiO
2から構成してもよく、また第1イオン透過領域にはス
ルー膜を形成せず、第2のイオン透過領域を60nmの
Ptから構成してもよい。あるいは、第1イオン透過領
域を密度の低い材料からなるスルー膜から構成し、第2
のイオン透過領域を密度の高い材料からなるスルー膜か
ら構成してもよい。たとえば、第1イオン透過領域を6
0nmのSiO2から構成し、第2のイオン透過領域を
60nmのPtから構成してもよい。
In the third embodiment, the first ion-permeable region (SiO 2 of 10 nm) having the first stopping power is used.
And a second ion-permeable region having a second stopping power (10 nm SiO 2 and 60 nm Pt) having a second stopping power through which ions are less likely to penetrate than the first ion-permeable region. The present invention is not limited to this, and the first ion-permeable region may be formed of a thin through film, and the second ion-permeable region may be formed of a thick through film.
For example, the first ion transmission region is made of 10 nm SiO 2 , and the second ion transmission region is made of 300 nm SiO 2.
It may be composed of two, also in the first ion transmissive region without forming a through film, a second ion permeable regions may be composed of 60nm of Pt. Alternatively, the first ion-permeable region is formed of a through film made of a low-density material,
May be formed of a through film made of a material having a high density. For example, the first ion transmission region is 6
The second ion transmission region may be composed of 60 nm of Pt, and may be composed of 0 nm of SiO 2 .

【0121】また、上記第1、2および第4実施形態で
は、単層構造のp型中間層を形成したが、本発明はこれ
に限らず、p型中間層を格子定数の異なる複数の層から
形成してもよい。これにより、イオン注入時のチャネリ
ングを防止する効果をより大きくすることができる。
In the first, second and fourth embodiments, the p-type intermediate layer having a single-layer structure is formed. However, the present invention is not limited to this, and the p-type intermediate layer may be formed of a plurality of layers having different lattice constants. May be formed. Thereby, the effect of preventing channeling at the time of ion implantation can be further increased.

【0122】また、上記第1実施形態では、In0.01
0.99Nからなるp型中間層を形成することにより、p
型中間層をGaNで形成する場合に比べて、p型中間層
とInGaNからなるp型コンタクト層との格子定数差
を小さくすることによって、コンタクト抵抗を低減した
が、本発明はこれに限らず、p型中間層の格子定数が、
p型コンタクト層の格子定数とp型クラッド層の格子定
数との間の格子定数になっていればよい。たとえば、A
lGaNからなる格子定数がa1のp型クラッド層と、
InGaNからなる格子定数がa2のp型コンタクト層
と、InGaNからなる格子定数がa3のp型中間層と
を形成する場合、格子定数がa3>a2となるようにp
型中間層のIn組成を調整すればよい。特に、p型クラ
ッド層とp型中間層との格子定数差を、Δa1=a1−
a3、p型コンタクト層とp型中間層との格子定数差
を、Δa2=a3−a2とした場合、Δa1≒Δa2と
なるようにp型中間層のIn組成を調整すれば、p型中
間層およびp型コンタクト層の歪みを低減でき、その結
果、コンタクト抵抗を低減することができるので好まし
い。
In the first embodiment, In 0.01 G
By forming a p-type intermediate layer made of a 0.99 N,
The contact resistance was reduced by reducing the lattice constant difference between the p-type intermediate layer and the p-type contact layer made of InGaN as compared with the case where the type intermediate layer was formed of GaN, but the present invention is not limited to this. , The lattice constant of the p-type intermediate layer is
It is sufficient that the lattice constant is between the lattice constant of the p-type contact layer and the lattice constant of the p-type cladding layer. For example, A
a p-type cladding layer composed of lGaN and having a lattice constant of a1;
When a p-type contact layer made of InGaN and having a lattice constant of a2 and a p-type intermediate layer made of InGaN and having a lattice constant of a3 are formed, the p-type contact layer is formed so that the lattice constant is a3> a2.
The In composition of the mold intermediate layer may be adjusted. In particular, the lattice constant difference between the p-type cladding layer and the p-type intermediate layer is represented by Δa1 = a1−
a3, when the lattice constant difference between the p-type contact layer and the p-type intermediate layer is Δa2 = a3-a2, if the In composition of the p-type intermediate layer is adjusted so that Δa1 ≒ Δa2, the p-type intermediate layer In addition, distortion of the p-type contact layer can be reduced, and as a result, contact resistance can be reduced, which is preferable.

【0123】また、上記第2実施形態では、Al0.01
0.99Nからなるp型中間層により、p型中間層とp型
クラッド層とのバンドギャップ差を小さくすることによ
って、p型コンタクト層からp型クラッド層へ流れる電
流(正孔)に対する抵抗を低減したが、本発明はこれに
限らず、p型中間層のバンドギャップが、p型コンタク
ト層のバンドギャップとp型クラッド層のバンドギャッ
プとの間のバンドギャップになっていればよい。たとえ
ば、AlGaNからなるバンドギャップがEG1のp型
クラッド層と、InGaNからなるバンドギャップがE
G2のp型コンタクト層と、AlGaNからなるバンド
ギャップがEG3のp型中間層とを形成する場合、バン
ドギャップが、EG1>EG3となるようにp型中間層
のAl組成を調整すればよい。特に、p型クラッド層と
p型中間層とのバンドギャップ差を、ΔEG1=EG1
−EG3、p型コンタクト層とp型中間層とのバンドギ
ャップ差を、ΔEG2=EG3−EG2とした場合、Δ
EG1≒ΔEG2となるようにp型中間層のAl組成を
調整すれば、p型中間層からp型クラッド層へ流れる電
流に対する抵抗、および、p型コンタクト層からp型中
間層へ流れる電流に対する抵抗を低減することができる
ので好ましい。
In the second embodiment, Al 0.01 G
a The p-type intermediate layer made of 0.99 N reduces the band gap difference between the p-type intermediate layer and the p-type cladding layer, thereby reducing the resistance to the current (hole) flowing from the p-type contact layer to the p-type cladding layer. Although reduced, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the band gap of the p-type intermediate layer is a band gap between the band gap of the p-type contact layer and the band gap of the p-type cladding layer. For example, a p-type cladding layer of AlGaN having a band gap of EG1 and a band gap of InGaN having a band gap of E
When forming a p-type contact layer of G2 and a p-type intermediate layer of EG3 with a band gap made of AlGaN, the Al composition of the p-type intermediate layer may be adjusted so that the band gap satisfies EG1> EG3. In particular, the band gap difference between the p-type cladding layer and the p-type intermediate layer is given by ΔEG1 = EG1
-EG3, when the band gap difference between the p-type contact layer and the p-type intermediate layer is ΔEG2 = EG3-EG2,
By adjusting the Al composition of the p-type intermediate layer so that EG1 ≒ ΔEG2, the resistance to the current flowing from the p-type intermediate layer to the p-type cladding layer and the resistance to the current flowing from the p-type contact layer to the p-type intermediate layer Is preferred because it is possible to reduce

【0124】[0124]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、不純物
元素が深く注入されるのを抑制することにより製造歩留
まりを向上することが可能な窒化物系半導体レーザ素子
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nitride-based semiconductor laser device capable of improving the production yield by suppressing the deep implantation of the impurity element. .

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

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

【図2】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子のMQW発光層を示した拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing an MQW light emitting layer of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図3】イオン注入領域の概略を示す拡大断面図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged sectional view schematically showing an ion implantation region.

【図4】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図5】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図6】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図7】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図8】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子における炭素濃度および結晶欠陥濃度プロ
ファイルのシミュレーション結果を示したグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing a simulation result of a carbon concentration and a crystal defect concentration profile in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG.

【図9】図1に示した第1実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子における炭素濃度プロファイルのSIMS
による測定結果を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a SIMS of a carbon concentration profile in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. 1;
5 is a graph showing the measurement results obtained by the measurement.

【図10】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の構造を示した断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a structure of a nitride-based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】図10に示した第2実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG.

【図12】図10に示した第2実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG.

【図13】図10に示した第2実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG.

【図14】図10に示した第2実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG.

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

【図16】図15に示した第3実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【図17】図15に示した第3実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【図18】図15に示した第3実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【図19】図15に示した第3実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【図20】図15に示した第3実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【図21】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の構造を示した断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing the structure of a nitride-based semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】図21に示した第4実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 22 is a sectional view for explaining the manufacturing process for the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 21;

【図23】図21に示した第4実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 23 is a sectional view for illustrating the manufacturing process for the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 21;

【図24】図21に示した第4実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 21;

【図25】図21に示した第4実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面
図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 21;

【図26】従来の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示
した断面図である。
FIG. 26 is a sectional view showing the structure of a conventional nitride-based semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4、MQW発光層(発光層) 5 p型クラッド層(第1導電型のクラッド層) 7、17、26、37 p型コンタクト層(第2導電型
のコンタクト層) 8、18a、18b、27、38a、38b 不純物注
入層(不純物導入層)
4, MQW light emitting layer (light emitting layer) 5 p-type clad layer (first conductive type clad layer) 7, 17, 26, 37 p-type contact layer (second conductive type contact layer) 8, 18a, 18b, 27 , 38a, 38b Impurity injection layer (impurity introduction layer)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光層と、 前記発光層上に形成され、Alを含有する第1窒化物系
半導体層を含む第1導電型のクラッド層と、 前記クラッド層上に形成され、Inを含有する第2窒化
物系半導体層を含む第1導電型のコンタクト層と、 前記クラッド層および前記コンタクト層の電流通過領域
以外の領域の少なくとも一部に、不純物元素を導入する
ことにより形成された不純物導入層とを備えた、窒化物
系半導体レーザ素子。
1. A light emitting layer, a first conductivity type cladding layer formed on the light emitting layer and including a first nitride-based semiconductor layer containing Al, and formed on the cladding layer and containing In. An impurity element formed by introducing an impurity element into at least a part of a region other than a current passing region of the cladding layer and the contact layer, the first conductivity type contact layer including a second nitride-based semiconductor layer to be formed; A nitride semiconductor laser device comprising an introduction layer.
【請求項2】 前記不純物導入層は、前記電流通過領域
よりも結晶欠陥が多い、請求項1に記載の窒化物系半導
体レーザ素子。
2. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 1, wherein said impurity-introduced layer has more crystal defects than said current passage region.
【請求項3】 前記不純物導入層の上面と、前記電流通
過領域の上面とは、実質的に同一面になるように形成さ
れている、請求項1または2に記載の窒化物系半導体レ
ーザ素子。
3. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 1, wherein an upper surface of said impurity introducing layer and an upper surface of said current passage region are formed to be substantially flush with each other. .
【請求項4】 前記不純物元素の不純物濃度は、前記ク
ラッド層において極大になっている、請求項1〜3のい
ずれか1項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
4. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 1, wherein an impurity concentration of said impurity element is maximized in said cladding layer.
【請求項5】 前記不純物導入層は、前記クラッド層お
よび前記コンタクト層の電流通過領域以外の領域の少な
くとも一部に、不純物元素をイオン注入することにより
形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の
窒化物系半導体レーザ素子。
5. The impurity-doped layer according to claim 1, wherein said impurity-introduced layer is formed by ion-implanting an impurity element into at least a part of a region other than a current passage region of said clad layer and said contact layer. 12. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 1.
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