JP2004186708A - Gallium nitride semiconductor laser device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gallium nitride semiconductor laser device being usable as a light source of an optical disk system and having good laser oscillation characteristics. <P>SOLUTION: The gallium nitride semiconductor laser device is equipped with an active layer comprising a nitride semiconductor sandwiched at least in between a cladding layer and/or guiding layer on a substrate. The length in a laser resonator direction of an ohmic electrode which provides current to the active layer is shorter than the length of the laser resonator, and the ohmic electrode is divided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ディクスシステムの光源に用いられる窒化ガリウム系半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a gallium nitride based semiconductor laser device used as a light source of an optical disk system.

紫外から緑色の波長領域での発光波長を有する半導体レーザ素子(LD)の半導体材料として、窒化ガリウム系半導体(GaInAlN)が用いられている。この窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子は、例えば、下記特許文献1に記載されており、その斜視図を図8に示す。図8において、201はサファイア基板、202はGaNバッファ層、203はn−GaNコンタクト層、204はn−In0.1Ga0.9N層、205はn−Al0.3Ga0.7Nクラッド層、206はn−GaNガイド層、207はIn0.2Ga0.8N量子井戸層とIn0.05Ga0.95N障壁層とからなる多重量子井戸構造活性層、208はp−Al0.2Ga0.8N層、209はp−GaNガイド層、210はp−Al0.3Ga0.7Nクラッド層、211はp−GaNコンタクト層、212はp側電極、213はn側電極である。ここで、多重量子井戸構造活性層207は、2.5nm厚のIn0.2Ga0.8N量子井戸層が14層、5.0nm厚のIn0.05Ga0.95N障壁層が13層、の合計27層で構成され、量子井戸層と障壁層が交互に形成されている。 A gallium nitride-based semiconductor (GaInAlN) is used as a semiconductor material for a semiconductor laser device (LD) having an emission wavelength in the ultraviolet to green wavelength region. A semiconductor laser device using this gallium nitride-based semiconductor is described in, for example, Patent Document 1 below, and a perspective view thereof is shown in FIG. 8, 201 is a sapphire substrate, 202 is a GaN buffer layer, 203 is an n-GaN contact layer, 204 is an n-In 0.1 Ga 0.9 N layer, 205 is an n-Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer, and 206 is an n- A GaN guide layer, 207 is an active layer having a multiple quantum well structure composed of an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer and an In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, 208 is a p-Al 0.2 Ga 0.8 N layer, and 209 is a p-GaN guide layer , 210 is a p-Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer, 211 is a p-GaN contact layer, 212 is a p-side electrode, and 213 is an n-side electrode. Here, the multi-quantum well structure active layer 207 is a total of 27 layers including 14 layers of 2.5 nm thick In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layers and 13 layers of 5.0 nm thick In 0.05 Ga 0.95 N barrier layers. The quantum well layers and the barrier layers are formed alternately.

この従来例ではストライプ状のp側電極212とn側電極213とをウエハ上に形成した後、サファイア基板を劈開してレーザ共振器を作製しており、共振器の端面で各電極は切断されており、各電極の共振器方向の長さとレーザ共振器の長さは一致していた。   In this conventional example, a stripe-shaped p-side electrode 212 and an n-side electrode 213 are formed on a wafer, and then a sapphire substrate is cleaved to produce a laser resonator. Each electrode is cut at the end face of the resonator. Thus, the length of each electrode in the resonator direction was equal to the length of the laser resonator.

一方、窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子を光ディスクシステムの光源として用いる場合、データの読み出し時における雑音によるデータの読み出しエラーを防止するために、一定電流を注入しても光出力が変調されている自励発振型の半導体レーザ素子が用いられており、このような半導体レーザ素子は下記特許文献2に記載されており、その断面図を図9に示す。図9において、221はn−SiC基板、222はn−AlNバッファ層、223はn−Al0.15Ga0.85Nクラッド層、224は厚さ50nmのIn0.15Ga0.85N活性層、225はp−Al0.15Ga0.85N第1p型クラッド層、226はp−In0.2Ga0.8N可飽和吸収層、227はn−Al0.25Ga0.75N電流ブロック層、228はp−Al0.15Ga0.85N第2p型クラッド層、229はp−GaNキャップ層、230はp−GaNコンタクト層、231はp側電極、232はn側電極ある。この従来例においては、活性層224で発生した光の一部が可飽和吸収層226で吸収されることによって可飽和吸収層226の吸収係数が変化し、それに伴って活性層224からのレーザ発振による発光強度が周期的に変化する。その結果、レーザからの出射光の干渉性が低下する。このように干渉性が低下した半導体レーザ素子を光ディスクシステムの光源として用いると、ディスクでの反射光が半導体レーザ素子に戻ってきても、レーザからの出射光と反射による戻り光が干渉を起こさないため雑音の発生が抑えられ、データの読み出しエラーを防止できる。 On the other hand, when a semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor is used as a light source in an optical disk system, the optical output is modulated even when a constant current is injected to prevent data read errors due to noise during data read. The self-sustained pulsation type semiconductor laser device described above is used. Such a semiconductor laser device is described in Patent Document 2 below, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG. In FIG. 9, 221 is an n-SiC substrate, 222 is an n-AlN buffer layer, 223 is an n-Al 0.15 Ga 0.85 N clad layer, 224 is an In 0.15 Ga 0.85 N active layer having a thickness of 50 nm, and 225 is p-Al 0.15 Ga 0.85 N first p-type cladding layer, 226 is a p-In 0.2 Ga 0.8 N saturable absorbing layer, 227 is an n-Al 0.25 Ga 0.75 N current blocking layer, 228 is p-Al 0.15 Ga 0.85 N second p-type cladding Layers, 229 are p-GaN cap layers, 230 is a p-GaN contact layer, 231 is a p-side electrode, and 232 is an n-side electrode. In this conventional example, a part of the light generated in the active layer 224 is absorbed by the saturable absorption layer 226, so that the absorption coefficient of the saturable absorption layer 226 changes. The light emission intensity changes periodically. As a result, the coherence of the light emitted from the laser decreases. When a semiconductor laser device having such reduced coherence is used as a light source of an optical disk system, even if the light reflected by the disk returns to the semiconductor laser device, the emitted light from the laser and the return light due to reflection do not cause interference. Therefore, generation of noise is suppressed, and a data reading error can be prevented.

しかしながら従来の窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子は以下のような問題点があった。まず、可飽和吸収層を付加した自励発振型の半導体レーザ素子に関しては、この可飽和吸収層で活性層から発生する光が吸収されるため、レーザ共振器内部での光の損失が増大する。その結果、半導体レーザ素子の発振閾値電流が増大するとともに、発光効率が低下してしまうという問題があった。さらにこの従来の自励発振型半導体レーザ素子では、活性層を挟むクラッド層の一方にのみ可飽和吸収層を付加しているか、あるいは、活性層を挟むガイド層の一方にのみ可飽和吸収層を付加しているため、レーザからの出射光の遠視野像が対称でなくなり、レンズを用いて出射光を集光する場合に、集光スポットサイズを十分に小さく出来ない、という問題も生じていた。   However, a conventional semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor has the following problems. First, with respect to a self-pulsation type semiconductor laser device to which a saturable absorption layer is added, light generated from the active layer is absorbed by the saturable absorption layer, so that light loss inside the laser resonator increases. . As a result, there is a problem that the oscillation threshold current of the semiconductor laser element increases and the luminous efficiency decreases. Further, in this conventional self-pulsation type semiconductor laser device, a saturable absorbing layer is added to only one of the cladding layers sandwiching the active layer, or a saturable absorbing layer is added only to one of the guiding layers sandwiching the active layer. Because of the addition, the far-field pattern of the emitted light from the laser is no longer symmetric, and when condensing the emitted light using a lens, there has been a problem that the size of the focused spot cannot be made sufficiently small. .

一方、可飽和吸収層が付加されていない従来の窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子においては、従来の自励発振型半導体レーザ素子に見られるような発振閾値電流の増大、発光効率の低下、集光スポットサイズを小さく出来ないという問題は発生しないが、この半導体レーザ素子を光ディスクシステムの光源として用いると、自励発振しないためディスクからの戻り光によって雑音が発生し、データの読み出し時に読み出しエラーを生じていた。従って、可飽和吸収層が付加されていない従来の窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子は光ディスクシステム用の光源として実用に供することが出来ないという問題があった。
特開平9−219560号公報 特開平9−191160号公報
On the other hand, in a conventional semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor without a saturable absorption layer, an increase in oscillation threshold current and a decrease in luminous efficiency as seen in a conventional self-pulsation type semiconductor laser device are observed. Although the problem that the focused spot size cannot be reduced does not occur, when this semiconductor laser element is used as a light source for an optical disk system, noise is generated by return light from the disk because self-excited oscillation does not occur. An error occurred. Therefore, there is a problem that a semiconductor laser device using a conventional gallium nitride-based semiconductor to which no saturable absorption layer is added cannot be practically used as a light source for an optical disk system.
JP-A-9-219560 JP-A-9-191160

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、窒化ガリウム系半導体レーザ素子における課題を解決して、光ディスクシステムの光源としての使用が可能な、良好なレーザ発振特性を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and solves a problem in a gallium nitride based semiconductor laser device, and can be used as a light source in an optical disk system, and has good laser oscillation characteristics. It is an object to provide a system semiconductor laser device.

このような発明を見い出すにあたって、本発明者は従来素子における前記課題解決のために詳細に検討を行い、その結果、従来の自励発振型の半導体レーザ素子で用いられている可飽和吸収層を用いることなく、簡単な構成で自励発振型の半導体レーザ素子が得られることを見い出した。   In order to find such an invention, the present inventor studied in detail to solve the above-mentioned problems in the conventional device, and as a result, the saturable absorption layer used in the conventional self-pulsation type semiconductor laser device was changed. It has been found that a self-pulsation type semiconductor laser device can be obtained with a simple configuration without using it.

すなわち、本発明は、基板上に、窒化物半導体からなる少なくともクラッド層および/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、前記活性層に電流を供給するオーミック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも短く、前記オーミック電極が分割されていることを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子を提供する。   That is, the present invention provides a gallium nitride-based semiconductor laser device having, on a substrate, at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a clad layer and / or a guide layer made of a nitride semiconductor. A length of the ohmic electrode in the laser resonator direction that supplies the laser beam is shorter than the length of the laser resonator, and the ohmic electrode is divided, thereby providing a gallium nitride-based semiconductor laser device.

好ましくは、絶縁膜によって前記オーミック電極が分割される。   Preferably, the ohmic electrode is divided by an insulating film.

好ましくは、上記オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下である。   Preferably, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm or less.

好ましくは、上記オーミック電極のレーザ共振器方向の長さと上記レーザ共振器の長さとの差が1μm以上100μm以下である。   Preferably, the difference between the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction and the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less.

本発明はまた、基板上に、窒化物半導体からなる少なくともクラッド層および/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、上記活性層に電流を供給するオーミック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも短く、上記レーザ素子は自励発振特性を有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子を提供する。   The present invention also provides a gallium nitride-based semiconductor laser device having, on a substrate, at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a clad layer and / or a guide layer made of a nitride semiconductor, wherein a current is applied to the active layer. The present invention provides a gallium nitride based semiconductor laser device characterized in that the length of the supplied ohmic electrode in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator, and the laser device has self-excited oscillation characteristics.

本発明による窒化ガリウム系半導体レーザ素子では、レーザ共振器の方向の一部の活性層において、電流が供給されない領域が形成されることになり、この電流が供給されない領域では発光が導波されて発光を吸収することになり、結果として可飽和吸収領域の役割を果たすことになり、自励発振特性を有することができる。これにより、良好なレーザ発振特性を有し、光ディスク用として使用可能な、データの読み出し時にエラーを発生しない窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実現できる。   In the gallium nitride based semiconductor laser device according to the present invention, a region where current is not supplied is formed in a part of the active layer in the direction of the laser cavity, and light emission is guided in the region where current is not supplied. Light emission is absorbed, and as a result, it plays a role of a saturable absorption region, and can have self-pulsation characteristics. As a result, a gallium nitride based semiconductor laser device having good laser oscillation characteristics and usable for an optical disk, which does not generate an error when reading data, can be realized.

本発明に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子は、窒化物半導体からなる少なくともクラッド層および/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、活性層に電流を供給するオーミック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも短いことを特徴とする。このようにオーミック電極のレーザ共振器方向の長さをレーザ共振器の長さよりも短くすることによって、レーザ共振器方向の一部の活性層に電流が注入されない領域が形成されることになる。この時に電流が注入されない領域においてもレーザ光が導波されることによって、電流が注入されない領域がレーザ光を吸収する可飽和吸収領域として働く。この可飽和吸収領域によって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子は自励発振特性を有することができる。一方、従来の窒化ガリウム系半導体レーザで用いられていたようなレーザの共振器方向における活性層のすべての領域に電流を注入する場合には、可飽和吸収する領域が形成されておらず、自励発振特性は得られなかった。   A gallium nitride-based semiconductor laser device according to the present invention is a gallium nitride-based semiconductor laser device including at least a clad layer made of a nitride semiconductor and / or an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between guide layers. The length of the ohmic electrode for supplying current in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator. By making the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction shorter than the length of the laser resonator, a region where current is not injected into a part of the active layer in the laser resonator direction is formed. At this time, since the laser light is guided even in the region where the current is not injected, the region where the current is not injected functions as a saturable absorption region for absorbing the laser light. The saturable absorption region allows the gallium nitride based semiconductor laser device to have self-pulsation characteristics. On the other hand, when current is injected into all regions of the active layer in the laser cavity direction as used in a conventional gallium nitride based semiconductor laser, no saturable absorption region is formed, and Excitation oscillation characteristics were not obtained.

また、本発明において、オーミック電極が分割されていることにより、半導体レーザ素子の内部において共振器面までレーザ光の横モードが安定することで、レーザ光の非点収差が低減されるため、レーザ光をレンズで集光した場合のスポット径を小さくすることができる。   In the present invention, since the ohmic electrode is divided, the transverse mode of the laser beam is stabilized up to the cavity surface inside the semiconductor laser device, so that the astigmatism of the laser beam is reduced. The spot diameter when light is condensed by a lens can be reduced.

また、本発明のように窒化ガリウム系半導体材料ではなく、砒素化ガリウム系半導体材料(AlGaAs)や燐化インジウム系半導体材料(InGaAsP)を用いた場合には、電極の共振器方向の長さを共振器の長さより短くしたとしても注入された電流が半導体中で広がってしまい、すべての活性層の領域に電流が注入されてしまい、自励発振特性が得られなかった。一方、窒化ガリウム系半導体材料では、電気抵抗値が大きいことにより電流広がりがほとんど生じていないために、電極の形成していない領域の直下の半導体層には電流が注入されないことが判明し、本発明に至った。   When a gallium arsenide-based semiconductor material (AlGaAs) or an indium phosphide-based semiconductor material (InGaAsP) is used instead of the gallium nitride-based semiconductor material as in the present invention, the length of the electrode in the resonator direction is reduced. Even if the length is shorter than the length of the resonator, the injected current spreads in the semiconductor, and the current is injected into all the active layer regions, and the self-excited oscillation characteristics cannot be obtained. On the other hand, in the gallium nitride-based semiconductor material, since current spread hardly occurs due to a large electric resistance value, it was found that current was not injected into the semiconductor layer immediately below the region where no electrode was formed. Invented the invention.

さらに、本発明の自励発振を実現する窒化物系半導体レーザ素子は、電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さに対して1μmから100μmだけ短くすることにより得るこができる。この長さの違いが1μmより短い場合には可飽和吸収領域となる活性層の影響が小さいため自励発振特性を得ることは難しい。また、この長さの違いが100μmより長くなると、可飽和吸収領域となる活性層の影響が大きくなり、半導体レーザ素子の光出力−電流特性にヒシテリシスが生じることによって光ディスクシステムには用いることができなくなる。   Furthermore, the nitride-based semiconductor laser device for realizing self-pulsation according to the present invention can be obtained by reducing the length of the electrode in the laser resonator direction by 1 μm to 100 μm with respect to the length of the laser resonator. it can. If the difference in length is shorter than 1 μm, it is difficult to obtain self-pulsation characteristics because the influence of the active layer serving as a saturable absorption region is small. If the difference in length is longer than 100 μm, the influence of the active layer serving as a saturable absorption region increases, and hysteresis occurs in the optical output-current characteristics of the semiconductor laser device, so that the semiconductor laser device can be used in an optical disk system. Disappears.

本発明では、レーザ共振器方向の一部に形成された電流注入されない活性層においてレーザ光が吸収されることによる発振閾値電流密度の若干の増大を引き起こしているが、電流注入される共振器方向の長さを短くしているため発振閾値電流自体は増大することなく、良好なレーザ発振特性を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子を得ることができる。   According to the present invention, the laser light is absorbed in the active layer in which the current is not injected, which is formed in a part of the laser cavity direction, and the oscillation threshold current density is slightly increased. Since the length of the semiconductor laser device is reduced, the oscillation threshold current itself does not increase, and a gallium nitride based semiconductor laser device having good laser oscillation characteristics can be obtained.

また、本発明の窒化物系化合物半導体レーザ素子がレーザ発振するように十分に大きなレーザ利得を得るためには、電流注入される活性層領域が適当な長さが必要であり、このためオーミック電極の長さが100μm以上500μm以下とすることが望ましい。100μmよりも小さい場合には十分に大きなレーザ利得が得られないため、半導体レーザ素子の発振閾値電流値は増大し、逆に500μmよりも大きいと、活性層に電流注入される領域が長くなるため発振閾値電流値が増大してしまう問題があった。   In order to obtain a sufficiently large laser gain so that the nitride-based compound semiconductor laser device of the present invention oscillates, an active layer region into which current is injected needs to have an appropriate length. Is preferably 100 μm or more and 500 μm or less. If it is smaller than 100 μm, a sufficiently large laser gain cannot be obtained, so that the oscillation threshold current value of the semiconductor laser element increases. Conversely, if it is larger than 500 μm, the region where current is injected into the active layer becomes longer. There is a problem that the oscillation threshold current value increases.

さらに、レーザ共振器方向の長さがレーザ共振器の長さより短い電極は、p側電極であることが好ましい。これは、p型窒化物系化合物半導体はn型窒化物系化合物半導体に比べて電気抵抗が大きいため、より確実に注入された電流が窒化ガリウム系半導体中を広がることが防止でき、可飽和吸収領域をより確実に形成できるためである。また、p側電極、n側電極の両方ともにレーザ共振器の長さよりも短くしても構わない。   Further, the electrode whose length in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator is preferably a p-side electrode. This is because the p-type nitride-based compound semiconductor has a higher electric resistance than the n-type nitride-based compound semiconductor, so that the injected current can be more reliably prevented from spreading in the gallium nitride-based semiconductor, and the saturable absorption can be prevented. This is because the region can be formed more reliably. Further, both the p-side electrode and the n-side electrode may be shorter than the length of the laser resonator.

また、本発明のような自励発振型の半導体レーザを得るためには、活性層内に存在する電子と正孔の密度が高速で変調される必要があるが、活性層として用いられる窒化ガリウム系半導体材料は、電子・正孔ともにその有効質量が大きいことと多数の結晶欠陥が存在していることにより電子や正孔の移動度が大幅に低下している。従って、発光再結合によって電子・正孔が消滅しても、拡散により新たに電子と正孔が注入されず、電子と正孔の密度が変調されにくくなっている。そこで、本発明のように、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の活性層を、単一量子井戸層、あるいは、量子井戸層と障壁層とを交互に積層してなる量子井戸構造活性層からなり量子井戸層の層数が2以上4以下である多重量子井戸構造で構成し、さらには、活性層を形成する量子井戸層の厚さを10nm以下とすることにより、活性層全体で電子と正孔を拡散しやすくして、電子と正孔の密度が変調されやすくなった。この結果、安定して自励発振特性を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が得られた。また、多重量子井戸構造で構成された活性層の場合、活性層を形成する障壁層の厚さが厚すぎると、電子と正孔が活性層の全体にわたって、均一に分布することが阻害されるために、電子と正孔とが再結合しにくくなってしまう。この結果、自励発振特性のレーザ特性が悪化してしまうことになるが、障壁層の厚さを10nm以下とすれば正孔と電子とは活性層内で均一に分布することになり、良好な自励発振特性を有する窒化ガリウム系半導体レーザが得られた。   Further, in order to obtain a self-pulsation type semiconductor laser as in the present invention, the density of electrons and holes existing in the active layer needs to be modulated at high speed. The system semiconductor material has a large decrease in the mobility of electrons and holes due to the large effective mass of both electrons and holes and the presence of many crystal defects. Therefore, even if the electrons and holes disappear due to radiative recombination, no new electrons and holes are injected by diffusion, and the density of electrons and holes is hardly modulated. Therefore, as in the present invention, the active layer of the gallium nitride based semiconductor laser device is a single quantum well layer or a quantum well structure active layer in which a quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked. The quantum well layer forming the active layer has a multiple quantum well structure in which the number of layers is 2 or more and 4 or less, and the thickness of the quantum well layer forming the active layer is 10 nm or less. It is easy to diffuse and the density of electrons and holes is easily modulated. As a result, a gallium nitride based semiconductor laser device having stable self-sustained pulsation characteristics was obtained. In the case of an active layer having a multiple quantum well structure, if the thickness of the barrier layer forming the active layer is too large, it is impeded that electrons and holes are uniformly distributed throughout the active layer. Therefore, it becomes difficult for electrons and holes to recombine. As a result, the laser characteristics of self-sustained pulsation deteriorate, but if the thickness of the barrier layer is 10 nm or less, holes and electrons are uniformly distributed in the active layer, which is favorable. A gallium nitride based semiconductor laser having excellent self-sustained pulsation characteristics was obtained.

以下、具体例に従ってさらに詳細に説明する。
(第1の実施例)
図1は本発明の第1の実施例に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子を示す斜視図である。この図において、1はc面を表面として有するサファイア基板、2はGaNバッファ層、3はn−GaNn型コンタクト層、4はn−Al0.1Ga0.9Nn型クラッド層、5はn−GaNガイド層、6は2層のIn0.2Ga0.8N量子井戸層と1層のIn0.05Ga0.95N障壁層とからなる多重量子井戸構造活性層、7はAl0.2Ga0.8N蒸発防止層、8はp−GaNガイド層、9はp−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層、10はp−GaNp型コンタクト層、11はp側電極、12はn側電極、13はSiO2絶縁膜である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail according to specific examples.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a sapphire substrate having a c-plane as a surface, 2 is a GaN buffer layer, 3 is an n-GaN n-type contact layer, 4 is an n-Al 0.1 Ga 0.9 Nn-type cladding layer, and 5 is an n-GaN guide layer. , 6 is a multiple quantum well structure active layer comprising two In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layers and one In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, 7 is an Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer, and 8 is a p- A GaN guide layer, 9 is a p-Al 0.1 Ga 0.9 Np-type clad layer, 10 is a p-GaN p-type contact layer, 11 is a p-side electrode, 12 is an n-side electrode, and 13 is a SiO 2 insulating film.

本実施例では、p側電極11のレーザ共振器方向の長さを300μmとし、レーザの共振器の長さを330μmとすることによって、GaN系半導体においてオーミック電極形成された直下に対応する多重量子井戸構造活性層の領域にのみ電流が供給され、電極が形成されていない領域に対応する多重量子井戸構造活性層の領域が可飽和吸収領域として機能するため、自励発振特性を有する窒化物系化合物半導体レーザ素子が得られた。   In the present embodiment, by setting the length of the p-side electrode 11 in the laser resonator direction to 300 μm and the length of the laser resonator to 330 μm, the multiple quantum well corresponding to immediately below the ohmic electrode formed in the GaN-based semiconductor is formed. A current is supplied only to the region of the well structure active layer, and the region of the multiple quantum well structure active layer corresponding to the region where no electrode is formed functions as a saturable absorption region. A compound semiconductor laser device was obtained.

本発明において、サファイア基板1の表面はa面、r面、m面等の他の面方位であっても構わない。また、サファイア基板に限らずGaN基板、SiC基板、スピネル基板、MgO基板、Si基板、GaAs基板も用いることが出来る。特にGaN基板とSiC基板の場合はサファイア基板に比べて基板上に積層した窒化ガリウム系半導体材料との格子定数差が小さく良好な結晶性の膜が得られ、さらに劈開しやすいため、劈開によるレーザ共振器端面の形成が容易であるという利点がある。バッファ層2はその上に窒化ガリウム系半導体をエピタキシャル成長させることが出来るものであればGaNにこだわらず他の材料、例えばAlNやAlGaN3元混晶を用いてもよい。   In the present invention, the surface of the sapphire substrate 1 may have another plane orientation such as a plane, r plane, or m plane. Further, not limited to a sapphire substrate, a GaN substrate, a SiC substrate, a spinel substrate, an MgO substrate, a Si substrate, and a GaAs substrate can also be used. In particular, in the case of a GaN substrate and a SiC substrate, a good crystalline film having a small lattice constant difference from a gallium nitride-based semiconductor material laminated on a substrate is obtained as compared with a sapphire substrate, and the film is easily cleaved. There is an advantage that the resonator end face can be easily formed. The buffer layer 2 is not limited to GaN as long as a gallium nitride-based semiconductor can be epitaxially grown thereon, and another material such as AlN or AlGaN ternary mixed crystal may be used.

n型クラッド層4およびp型クラッド層9は、Al0.1Ga0.9N以外のAl組成を持つAlGaN3元混晶でもよい。この場合Al組成を大きくすると活性層とクラッド層とのエネルギーギャップ差および屈折率差が大きくなり、キャリアや光が活性層に有効に閉じ込められてさらに発振閾値電流値の低減および、温度特性の向上が図れる。またキャリアや光の閉じ込めが保持される程度でAl組成を小さくしていくと、クラッド層におけるキャリアの移動度が大きくなるため、半導体レーザ素子の素子抵抗を小さくできる利点がある。さらにこれらのクラッド層は微量に他の元素を含んだ4元以上の混晶半導体でもよく、n型クラッド層4とp型クラッド層9とで混晶の組成が同一でなくても構わない。 The n-type cladding layer 4 and the p-type cladding layer 9 may be an AlGaN ternary mixed crystal having an Al composition other than Al 0.1 Ga 0.9 N. In this case, when the Al composition is increased, the energy gap difference and the refractive index difference between the active layer and the cladding layer increase, and carriers and light are effectively confined in the active layer, further reducing the oscillation threshold current value and improving the temperature characteristics. Can be achieved. Further, when the Al composition is reduced to such an extent that the confinement of carriers and light is maintained, the mobility of carriers in the cladding layer increases, and thus there is an advantage that the device resistance of the semiconductor laser device can be reduced. Further, these cladding layers may be quaternary or higher mixed crystal semiconductors containing trace amounts of other elements, and the composition of the mixed crystal in the n-type cladding layer 4 and the p-type cladding layer 9 may not be the same.

ガイド層5、8は、そのエネルギーギャップが、多重量子井戸構造活性層6を構成する量子井戸層のエネルギーギャップとクラッド層4、9のエネルギーギャップの間の値を持つような材料であればGaNにこだわらず他の材料、例えばInGaN、AlGaN3元混晶やInGaAlN4元混晶等を用いてもよい。またガイド層全体にわたってドナーまたはアクセプターをドーピングする必要はなく、多重量子井戸構造活性層6側の一部のみをノンドープとしてもよく、さらにはガイド層全体をノンドープとしてもよい。この場合、ガイド層に存在するキャリアが少なくなり、自由キャリアによる光の吸収が低減されて、さらに発振閾値電流が低減できるという利点がある。また、必ずしもガイド層を必要とする訳ではなく、ガイド層を有しないような窒化ガリウム系半導体レーザであっても半導体レーザ素子として機能する。   If the energy gap of the guide layers 5 and 8 is a material having a value between the energy gap of the quantum well layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 and the energy gap of the cladding layers 4 and 9, GaN is used. Instead, other materials, for example, InGaN, AlGaN ternary mixed crystal, InGaAlN quaternary mixed crystal, or the like may be used. Further, it is not necessary to dope the entire guide layer with a donor or an acceptor, and only a part of the multiple quantum well structure active layer 6 side may be non-doped, and further, the entire guide layer may be non-doped. In this case, there are advantages that the number of carriers existing in the guide layer is reduced, light absorption by free carriers is reduced, and the oscillation threshold current can be further reduced. Further, a gallium nitride based semiconductor laser having no guide layer does not always need a guide layer, and functions as a semiconductor laser device.

多重量子井戸構造活性層6を構成する2層のIn0.2Ga0.8N量子井戸層と1層のIn0.05Ga0.95N障壁層は、必要なレーザ発振波長に応じてその組成を設定すればよく、発振波長を長くしたい場合は量子井戸層のIn組成を大きくし、短くしたい場合は量子井戸層のIn組成を小さくする。また量子井戸層と障壁層は、InGaN元混晶に微量に他の元素を含んだ4元以上の混晶半導体でもよい。さらにIn0.05Ga0.95N障壁層は単にGaNを用いてもよい。 The composition of the two In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layers and one In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 may be set according to the required laser oscillation wavelength. To increase the oscillation wavelength, the In composition of the quantum well layer is increased. To shorten the oscillation wavelength, the In composition of the quantum well layer is decreased. The quantum well layer and the barrier layer may be quaternary or higher mixed crystal semiconductor containing other elements in trace amounts in the InGaN 3-element mixed crystal. Further, the In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer may simply use GaN.

また本実施例では、多重量子井戸構造活性層6に接するようにAl0.2Ga0.8N蒸発防止層7を形成しているが、これは量子井戸層が成長温度を上昇している間に蒸発してしまうことを防ぐためである。従って、量子井戸層を保護するものであれば蒸発防止層7として用いることができ、他のAl組成を有するAlGaN3元混晶やGaNを用いてもよい。また、この蒸発防止層7にMgをドーピングしてもよく、この場合はp−GaNガイド層8やp−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層9から正孔が注入され易くなるという利点がある。さらに、量子井戸層のIn組成が小さい場合は蒸発防止層7を形成しなくても量子井戸層は蒸発しないため、特に蒸発防止層7を形成しなくても、本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の特性は損なわれない。 In this embodiment, the Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 7 is formed so as to be in contact with the active layer 6 having a multiple quantum well structure. This is to prevent that. Therefore, as long as it protects the quantum well layer, it can be used as the evaporation prevention layer 7, and AlGaN ternary mixed crystal or GaN having another Al composition may be used. The evaporation preventing layer 7 may be doped with Mg. In this case, there is an advantage that holes are easily injected from the p-GaN guide layer 8 and the p-Al 0.1 Ga 0.9 Np type clad layer 9. Further, when the In composition of the quantum well layer is small, the quantum well layer does not evaporate even if the evaporation prevention layer 7 is not formed. The characteristics of the laser element are not impaired.

次に、図1〜図3を参照して上記窒化ガリウム系半導体レーザの作製方法を説明する。以下の説明ではMOCVD法(有機金属気相成長法)を用いた場合を示しているが、GaNをエピタキシャル成長できる成長法であればよく、MBE法(分子線エピタキシャル成長法)やHVPE(ハイドライド気相成長法)等の他の気相成長法を用いることもできる。   Next, a method for manufacturing the gallium nitride-based semiconductor laser will be described with reference to FIGS. In the following description, the case where the MOCVD method (metal organic chemical vapor deposition) is used is shown, but any growth method capable of epitaxially growing GaN may be used, such as MBE (molecular beam epitaxial growth) or HVPE (hydride vapor phase epitaxy). Other vapor phase epitaxy methods such as the above method can also be used.

まず所定の成長炉内に設置された、c面を表面として有する厚さ350μmのサファイア基板1上に、トリメチルガリウム(TMG)とアンモニア(NH3)を原料に用いて、成長温度550℃でGaNバッファ層2を35nm成長させる。 First, trimethylgallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as raw materials on a sapphire substrate 1 having a c-plane as a surface and set at a growth temperature of 550 ° C. The buffer layer 2 is grown to 35 nm.

次に成長温度を1050℃まで上昇させて、TMGとNH3、およびシランガス(SiH4)を原料に用いて、厚さ3μmのSiドープn−GaNn型コンタクト層3を成長する。さらに続けてトリメチルアルミニウム(TMA)を原料に加え、成長温度は1050℃のままで厚さ0.7μmのSiドープn−Al0.1Ga0.9Nn型クラッド層4を成長する。続けて、TMAの供給を止めて、成長温度は1050℃のままで厚さ0.05μmのSiドープn−GaNガイド層5を成長する。 Next, the growth temperature is raised to 1050 ° C., and a 3 μm-thick Si-doped n-GaN n-type contact layer 3 is grown using TMG, NH 3 , and silane gas (SiH 4 ) as raw materials. Further continued trimethylaluminum (TMA) was added to raw materials, the growth temperature to grow a thickness of 0.7μm of Si-doped n-Al 0.1 Ga 0.9 Nn type cladding layer 4 remain 1050 ° C.. Subsequently, the supply of TMA is stopped, and the Si-doped n-GaN guide layer 5 having a thickness of 0.05 μm is grown with the growth temperature kept at 1050 ° C.

次に、成長温度を750℃に下げ、TMGとNH3、およびトリメチルインジウム(TMI)を原料に用いて、In0.2Ga0.8N量子井戸層(厚さ5nm)、In0.05Ga0.95N障壁層(厚さ5nm)、In0.2Ga0.8N量子井戸層(厚さ5nm)を順次成長することにより多重量子井戸構造活性層(トータルの厚さ15nm)6を作製する。さらに続けてTMGとTMAとNH3を原料に用いて、成長温度は750℃のままで厚さ10nmのAl0.2Ga0.8N蒸発防止層7を成長する。 Next, the growth temperature is lowered to 750 ° C., and TMG, NH 3 , and trimethylindium (TMI) are used as raw materials, and an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (5 nm thick) and an In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer ( A multiple quantum well structure active layer (total thickness 15 nm) 6 is formed by sequentially growing an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (thickness 5 nm) and an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (thickness 5 nm). Further, using TMG, TMA, and NH 3 as raw materials, an Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 7 having a thickness of 10 nm is grown at a growth temperature of 750 ° C.

次に、再び成長温度を1050℃に上昇して、TMGとNH3、およびビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を原料に用いて、厚さ0.05μmのMgドープp−GaNガイド層8を成長する。さらに続けてTMAを原料に加え、成長温度は1050℃のままで厚さ0.7μmのMgドープp−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層9を成長する。続けて、TMAを原料から除いて、成長温度は1050℃のままで厚さ0.2μmのMgドープp−GaNp型コンタクト層10を成長して、窒化ガリウム系半導体ウエハを完成する。その後、この窒化ガリウム系半導体ウエハを800℃の窒素ガス雰囲気中でアニールして、Mgドープのp型層を低抵抗化する。 Next, the growth temperature is raised again to 1050 ° C., and a 0.05 μm-thick Mg-doped p-GaN guide layer is formed using TMG, NH 3 , and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) as raw materials. Grow 8. Subsequently, TMA is added to the raw material, and a 0.7 μm-thick Mg-doped p-Al 0.1 Ga 0.9 Np-type clad layer 9 is grown at a growth temperature of 1050 ° C. Subsequently, the TMA is removed from the raw material, and the Mg-doped p-GaN p-type contact layer 10 having a thickness of 0.2 μm is grown at a growth temperature of 1050 ° C. to complete a gallium nitride-based semiconductor wafer. Thereafter, the gallium nitride-based semiconductor wafer is annealed in a nitrogen gas atmosphere at 800 ° C. to lower the resistance of the Mg-doped p-type layer.

さらに通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング技術を用いて、200μm幅のストライプ状にp−GaNp型コンタクト層10の最表面から、n−GaNn型コンタクト層3が露出するまでエッチングを行い、メサ構造を作製する。次に、上記と同様のフォトリソグラフィーとドライエッチング技術を用いて、残ったp−GaNp型コンタクト層10の最表面に、2μm幅のリッジストライプを形成するようにp−GaNp型コンタクト層10、p−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層9の一部をエッチングする。続いて、リッジストライプの側面とリッジストライプ以外のp型層表面に厚さ200nmのSiO2絶縁膜13を電流阻止層として形成する。 Further, using normal photolithography and dry etching techniques, etching is performed from the outermost surface of the p-GaN p-type contact layer 10 in the form of a 200 μm-wide stripe until the n-GaN n-type contact layer 3 is exposed, thereby forming a mesa structure. I do. Next, using the same photolithography and dry etching techniques as described above, the p-GaN p-type contact layers 10 and p are formed so as to form a 2 μm-wide ridge stripe on the outermost surface of the remaining p-GaN p-type contact layer 10. Part of the Al 0.1 Ga 0.9 Np type cladding layer 9 is etched. Subsequently, a 200 nm-thick SiO 2 insulating film 13 is formed as a current blocking layer on the side surfaces of the ridge stripe and on the surface of the p-type layer other than the ridge stripe.

さらに、このSiO2絶縁膜13とリッジストライプ14の表面に、p側電極のレーザ共振器に垂直な方向の幅Wp=150μm、p側電極のレーザ共振器に平行な方向の幅Lp=300μmの長方形状にニッケルと金からなるp側電極11を、p側電極間距離Dp=50μmの間隔で形成し、エッチングにより露出したn−GaNn型コンタクト層3の表面にn側電極のレーザ共振器に垂直な方向の幅Wn=150μm、n側電極のレーザ共振器に平行な方向の幅Ln=300μmの長方形状にチタンとアルミニウムからなるn側電極12をn側電極間距離Dn=50μmの間隔で形成して、窒化ガリウム系半導体ウエハを完成する。この時の窒化ガリウム系半導体ウエハの上面図を図2に示す。図2に示す半導体レーザ素子ウエハでは、半導体レーザ素子を3つ並べたように配置している。 Further, on the surfaces of the SiO 2 insulating film 13 and the ridge stripe 14, the width Wp of the p-side electrode in the direction perpendicular to the laser resonator is 150 μm, and the width Lp of the p-side electrode in the direction parallel to the laser resonator is 300 μm. A rectangular p-side electrode 11 made of nickel and gold is formed at an interval of p-electrode distance Dp = 50 μm, and the surface of the n-GaN n-type contact layer 3 exposed by etching is used as a laser resonator of the n-side electrode. An n-side electrode 12 made of titanium and aluminum is formed in a rectangular shape having a width Wn = 150 μm in a vertical direction and a width Ln = 300 μm in a direction parallel to the laser resonator of the n-side electrode at an interval of Dn = 50 μm. Then, a gallium nitride-based semiconductor wafer is completed. FIG. 2 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor wafer at this time. In the semiconductor laser device wafer shown in FIG. 2, three semiconductor laser devices are arranged so as to be arranged.

その後、このウエハをリッジストライプ14と垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成するために、通常のフォトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いてオーミック電極が形成されていない領域(間隔Dpの間)をドライエッチングすることによってレーザ共振器端面を形成する。図3に、本発明の作製工程におけるドライエッチングを施す時点の上面図を示す。この時、電極と共振器端面との距離L1、L2はともに15μm、ドライエッチングする領域の長さL3は20μmとする。続いて、この窒化ガリウム系半導体ウエハを個々のレーザチップとして分割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続して、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。   Then, in order to form a resonator of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the ridge stripe 14 by using the wafer, a region where the ohmic electrode is not formed (the interval Dp) by using a normal photolithography method and a dry etching method. Is dry-etched to form a laser cavity end face. FIG. 3 is a top view at the time of performing dry etching in the manufacturing process of the present invention. At this time, the distances L1 and L2 between the electrode and the resonator end face are both 15 μm, and the length L3 of the region to be dry-etched is 20 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

以上のようにして作製された半導体レーザ素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAという良好なレーザ特性が得られた。また、本実施例の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向の長さが半導体レーザ素子の共振器の長さより30μmだけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能するので、自励発振することも確認された。この結果、光ディスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実現できた。   The semiconductor laser device manufactured as described above has excellent laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. In the semiconductor laser device of this embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is made shorter by 30 μm than the length of the resonator of the semiconductor laser device, so that the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed is formed. Since the region described above functions as a saturable absorption region, self-excited oscillation was also confirmed. As a result, when the gallium nitride based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride based semiconductor laser device could be realized.

本実施例では、サファイア基板は硬くて劈開しにくいので、共振器端面を形成するために電極が形成されていない領域をドライエッチングすることで半導体レーザ素子の共振器端面を形成している。従来技術のように共振器端面で電極を切断している場合には、電極材料がドライエッチングされにくいため、電極材料をエッチングできるエッチング条件では共振器端面が荒れて、その結果、レーザ光の反射率が低下してレーザ発振のための閾値電流が増加する問題が生じていた。本実施例のように、電極の形成していない部分をエッチングする場合には、上記のような問題が生じることがなく、レーザ共振器面として使用できるきれいな表面を有する共振器面が得られる。また、本実施例では電極を形成後にドライエッチングにより共振器面を形成したが、ドライエッチングにより共振器面を形成後に電極を形成してもよい。   In this embodiment, since the sapphire substrate is hard and difficult to be cleaved, the cavity end face of the semiconductor laser device is formed by dry-etching a region where no electrode is formed in order to form the cavity end face. When the electrode is cut at the cavity facet as in the prior art, the electrode material is hardly dry-etched, so that the cavity facet is roughened under the etching conditions where the electrode material can be etched, and as a result, the reflection of laser light occurs. There has been a problem that the rate decreases and the threshold current for laser oscillation increases. When the portion where the electrode is not formed is etched as in this embodiment, the above-described problem does not occur, and a resonator surface having a clean surface that can be used as a laser resonator surface is obtained. In this embodiment, the resonator surface is formed by dry etching after forming the electrode. However, the electrode may be formed after forming the resonator surface by dry etching.

本実施例では、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さを300μmとし、レーザ共振器の長さよりも30μmだけ短くしたが、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上100μm以下であれば、本実施例と同様の効果が得られる。また、本実施例では共振器と電極との共振器方向の距離L1、L2を共に15μmとしたが、L1、L2を同じ距離にする必要はなく、少なくとの一方の共振器面から1μm以上電極が形成されない領域が存在すれば構わない。   In the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 300 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 30 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm to 500 μm, If the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In this embodiment, the distances L1 and L2 between the resonator and the electrode in the resonator direction are both set to 15 μm. However, the distances L1 and L2 do not need to be the same, and 1 μm or more from at least one of the resonator surfaces. It suffices if there is a region where no electrode is formed.

なお、本実施例では多重量子井戸構造活性層6を構成する量子井戸層と障壁層の層厚をともに5nmとしたが、これらの層厚が同一である必要はなく、異なっていても構わない。また量子井戸層と障壁層の各層厚を10nm以下とすれば、本実施例にこだわらず、他の層厚でも同等の効果が得られる。また、多重量子井戸構造活性層6の量子井戸層数は3層や4層でもよく、単一量子井戸構造活性層でも構わない。   In this embodiment, the thicknesses of the quantum well layer and the barrier layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 are both 5 nm, but these layer thicknesses need not be the same and may be different. . Further, if the thickness of each of the quantum well layer and the barrier layer is set to 10 nm or less, the same effect can be obtained with other layer thicknesses without being limited to the present embodiment. The number of quantum well layers of the multiple quantum well structure active layer 6 may be three or four, or may be a single quantum well structure active layer.

さらに本実施例では絶縁体であるサファイアを基板として用いたため、エッチングにより露出したn−GaNn型コンタクト層3の表面にn側電極12を形成しているが、n型導電性を有するGaN、SiC、Si、GaAs等を基板に用いれば、この基板の裏面にn側電極12を形成してもよい。この場合には、特に200μm幅のストライプ状のメサ構造を作製する必要はなく、共振器方向のp側電極の長さを共振器の長さより短くなるようにすれば、n側電極は裏面全面に形成されていても構わない。さらには、電流阻止層であるSiO2絶縁膜13は、SiN等の他の誘電体絶縁膜やn型導電性や半絶縁性を有する半導体材料を用いても構わない。また、窒化物系半導体のp型とn型の構成を逆にしても構わない。 Further, in this embodiment, since sapphire, which is an insulator, is used as the substrate, the n-side electrode 12 is formed on the surface of the n-GaN n-type contact layer 3 exposed by etching, but GaN or SiC having n-type conductivity is formed. , Si, GaAs or the like may be used for the substrate, the n-side electrode 12 may be formed on the back surface of the substrate. In this case, it is not necessary to manufacture a stripe-shaped mesa structure having a width of 200 μm. If the length of the p-side electrode in the resonator direction is made shorter than the length of the resonator, the n-side electrode is entirely covered with the back surface. It may be formed in. Further, as the SiO 2 insulating film 13 serving as the current blocking layer, another dielectric insulating film such as SiN or a semiconductor material having n-type conductivity or semi-insulating property may be used. The p-type and n-type structures of the nitride-based semiconductor may be reversed.

(第2の実施例)
基板として用いたサファイアの厚さを100μmと薄くしたこと以外は、第1の実施例と同様にして窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハをまず作製する。この時、第1の実施例と同様に図2に示されるように、Wp=150μm、Lp=300μmの長方形状にニッケルと金からなるp側電極11を、Dp=50μmの間隔で形成し、Wn=150μm、Ln=300μmの長方形状にチタンとアルミニウムからなるn側電極12をDn=50μmの間隔で形成している。
(Second embodiment)
First, a gallium nitride based semiconductor laser device wafer is manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the thickness of sapphire used as a substrate is reduced to 100 μm. At this time, similarly to the first embodiment, as shown in FIG. 2, p-side electrodes 11 made of nickel and gold are formed in a rectangular shape with Wp = 150 μm and Lp = 300 μm at intervals of Dp = 50 μm. N-side electrodes 12 made of titanium and aluminum are formed in a rectangular shape with Wn = 150 μm and Ln = 300 μm at an interval of Dn = 50 μm.

その後、このウエハをリッジストライプ14と垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成するために、線A−Bに沿ってリッジストライプ14と垂直な方向に劈開することによってレーザ共振器端面を形成する。図4に、本発明の作製工程における劈開する時点の上面図を示す。この時電極と共振器面との距離L1’、L2’は共に25μm、半導体レーザ素子の共振器長L4は350μmとしている。続いて、この窒化ガリウム系半導体ウエハを個々のレーザチップとして分割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続して、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。   Thereafter, in order to form a cavity of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the ridge stripe 14, the laser cavity end face is formed by cleaving the wafer in a direction perpendicular to the ridge stripe 14 along a line AB. I do. FIG. 4 is a top view at the time of cleavage in the manufacturing process of the present invention. At this time, the distances L1 'and L2' between the electrode and the resonator surface are both 25 μm, and the resonator length L4 of the semiconductor laser device is 350 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

以上のようにして作製された半導体レーザ素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAという良好なレーザ特性が得られた。また、本実施例の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向の長さが半導体レーザ素子の共振器の長さより50μmだけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能するので、自励発振することも確認された。この結果、光ディスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実現できた。   The semiconductor laser device manufactured as described above has excellent laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. Further, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is made shorter by 50 μm than the length of the resonator of the semiconductor laser device, so that the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed is formed. Since the region described above functions as a saturable absorption region, self-excited oscillation was also confirmed. As a result, when the gallium nitride based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride based semiconductor laser device could be realized.

本実施例では、サファイア基板の厚さを100μm以下まで薄くすることにより劈開が可能となることを利用しているが、この場合にはサファイア基板は非常に固いので劈開する部分に大きな荷重を掛けて劈開する必要がある。劈開する部分に電極を形成している場合には、電極に大きな荷重が掛かることにより電極が変形して劈開面よりはみ出すことになる。これによって、電極が電気的に短絡を引き起こすことがあり、半導体レーザ素子の生産歩留まりが低下する。従って、電極が形成されていない部分を劈開して共振器面を作製することが好ましい。   This embodiment utilizes the fact that the sapphire substrate can be cleaved by reducing its thickness to 100 μm or less. In this case, the sapphire substrate is very hard, so that a large load is applied to the portion to be cleaved. Need to be cleaved. In the case where an electrode is formed in a portion to be cleaved, a large load is applied to the electrode, so that the electrode is deformed and protrudes from the cleavage plane. As a result, the electrodes may be electrically short-circuited, and the production yield of the semiconductor laser device is reduced. Therefore, it is preferable to cleave a portion where no electrode is formed to form a resonator surface.

本実施例では、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さを300μmとし、レーザ共振器の長さよりも50μmだけ短くしたが、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上100μm以下であれば、本実施例と同様の効果が得られる。また、本実施例では共振器と電極との共振器方向の距離L1’、L2’を共に25μmとしたが、L1’、L2’を同じ距離にする必要はなく、少なくとの一方の共振器面から1μm以上電極が形成されない領域が存在すれば構わない。   In the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is set to 300 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 50 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm to 500 μm, If the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In this embodiment, the distances L1 ′ and L2 ′ between the resonator and the electrode in the resonator direction are both 25 μm. However, it is not necessary that the distances L1 ′ and L2 ′ are equal, and at least one of the resonators is not required. It suffices if there is a region where the electrode is not formed at least 1 μm from the surface.

(第3の実施例)
基板として厚さ50μmの絶縁性GaN基板を用いたこと以外は、第1の実施例と同様にして窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハをまず作製する。この時、第1の実施例と同様に図2に示されるように、Wp=150μm、Lp=300μmの長方形状にニッケルと金からなるp側電極11を、Dp=50μmの間隔で形成し、Wn=150μm、Ln=300μmの長方形状にチタンとアルミニウムからなるn側電極12をDn=50μmの間隔で形成している。
(Third embodiment)
First, a gallium nitride based semiconductor laser device wafer is manufactured in the same manner as in the first embodiment except that an insulating GaN substrate having a thickness of 50 μm is used as the substrate. At this time, similarly to the first embodiment, as shown in FIG. 2, p-side electrodes 11 made of nickel and gold are formed in a rectangular shape with Wp = 150 μm and Lp = 300 μm at intervals of Dp = 50 μm. N-side electrodes 12 made of titanium and aluminum are formed in a rectangular shape with Wn = 150 μm and Ln = 300 μm at an interval of Dn = 50 μm.

その後、このウエハをリッジストライプと垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成するために、線C−Dに沿ってリッジストライプと垂直な方向に劈開することによってレーザ共振器端面を形成する。図5に、本発明の作製工程における劈開する時点の上面図を示す。この時電極の長さL5、L6は共に150μm、半導体レーザ素子の共振器長L7は350μmとしているので、半導体レーザの共振器の長さと電極の共振器方向の長さの総和との差は50μmである。続いて、窒化ガリウム系半導体ウエハを個々のレーザチップとして分割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続して、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。   Then, in order to form a resonator of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the ridge stripe, the laser cavity facet is formed by cleaving the wafer in a direction perpendicular to the ridge stripe along line CD. FIG. 5 shows a top view at the time of cleavage in the manufacturing process of the present invention. At this time, the lengths L5 and L6 of the electrodes are both 150 μm, and the resonator length L7 of the semiconductor laser element is 350 μm. Therefore, the difference between the length of the semiconductor laser resonator and the total length of the electrodes in the resonator direction is 50 μm. It is. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

以上のようにして作製された半導体レーザ素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAという良好なレーザ特性が得られた。また、本実施例の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向の長さを半導体レーザ素子の共振器の長さより50μmだけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能するので、自励発振することも確認された。この結果、光ディスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実現できた。   The semiconductor laser device manufactured as described above has excellent laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. Further, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is made shorter by 50 μm than the length of the resonator of the semiconductor laser device, so that the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed is formed. Since the region described above functions as a saturable absorption region, self-excited oscillation was also confirmed. As a result, when the gallium nitride based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride based semiconductor laser device could be realized.

尚、本実施例では、電極が形成されている領域を劈開しているが、厚さ50μmのGaN基板の場合にはサファイア基板に比べて劈開しやすいので、大きな荷重を掛ける必要がなく、電極が形成されている領域を劈開しても電極の変形は生じず、生産歩留まりの低下は生じない。本実施例のように共振器面まで電極が形成されていると、半導体レーザ素子の内部において共振器面までレーザ光の横モードが安定することで、レーザ光の非点収差が低減されるため、レーザ光をレンズで集光した場合のスポット径が小さくできるという利点がある。但し、GaN基板でも厚さが大きくなると、劈開の際に大きな荷重を必要とするので、厚さが厚い場合には生産歩留まりを向上させるためには第2の実施例と同様に電極が形成されていない領域を劈開して共振器端面を形成することが好ましい。   In the present embodiment, the region where the electrode is formed is cleaved. However, a GaN substrate having a thickness of 50 μm is easily cleaved as compared with a sapphire substrate, so that it is not necessary to apply a large load. Even if the region in which is formed is cleaved, no deformation of the electrode occurs, and the production yield does not decrease. When the electrodes are formed up to the resonator surface as in the present embodiment, the transverse mode of the laser light is stabilized up to the resonator surface inside the semiconductor laser element, so that the astigmatism of the laser light is reduced. In addition, there is an advantage that the spot diameter when the laser beam is focused by the lens can be reduced. However, if the thickness of the GaN substrate is too large, a large load is required for cleavage, and if the thickness is large, electrodes are formed in the same manner as in the second embodiment to improve the production yield. It is preferable to form a cavity end face by cleaving an unoccupied region.

本実施例では、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さの総和を300μmとし、レーザ共振器の長さよりも50μmだけ短くしたが、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上100μm以下であれば、本実施例と同様の効果が得られる。また、本実施例では2つに分割されたオーミック電極の長さL5、L6をそれぞれ同じ150μmとしたが、それぞれの長さが異なっていても構わない。更に、オーミック電極が3つに分割されている場合でも同様の効果が得られる。オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であり、レーザ共振器の長さとの差が1μm以上100μm以下であれば構わない。   In this embodiment, the sum of the lengths of the ohmic electrodes in the laser resonator direction is 300 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 50 μm, but the length of the ohmic electrodes in the laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm or less. If the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In the present embodiment, the lengths L5 and L6 of the two divided ohmic electrodes are set to the same 150 μm, but may be different from each other. Further, the same effect can be obtained even when the ohmic electrode is divided into three. The length of the ohmic electrode in the laser resonator direction may be 100 μm or more and 500 μm or less, and the difference from the length of the laser resonator may be 1 μm or more and 100 μm or less.

さらに、本実施例では絶縁性のGaN基板を用いたため、n側電極をエッチングにより露出させたn−GaNn型コンタクト層の表面にn側電極を形成したが、n型GaN基板を用いた場合には、n側電極をn型GaN基板裏面側に形成してもよい。この場合にはp側電極を第1乃至3の実施例のいずれかに示す形状にしておけば、n型GaN基板裏面全面に形成しても構わない。   Furthermore, in this embodiment, since an insulating GaN substrate was used, the n-side electrode was formed on the surface of the n-GaN n-type contact layer in which the n-side electrode was exposed by etching. In the above, the n-side electrode may be formed on the back side of the n-type GaN substrate. In this case, if the p-side electrode has the shape shown in any of the first to third embodiments, it may be formed on the entire back surface of the n-type GaN substrate.

(第4の実施例)
リッジストライプの側面と、リッジストライプ以外のp型層表面に形成する電流阻止層として、第3の実施例で用いたSiO2絶縁膜13の代わりに、厚さ0.5μmのSiドープn−Al0.25Ga0.75N層15を用いたこと以外は、電極形成工程前まで第3の実施例と同様に窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハを作製した。
(Fourth embodiment)
As a current blocking layer formed on the side surface of the ridge stripe and the surface of the p-type layer other than the ridge stripe, instead of the SiO 2 insulating film 13 used in the third embodiment, a 0.5 μm thick Si-doped n-Al A gallium nitride-based semiconductor laser device wafer was manufactured in the same manner as in the third example up to before the electrode forming step, except that the 0.25 Ga 0.75 N layer 15 was used.

続いて、この窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハの表面に、リッジストライプ14と垂直な方向に幅10μmのSiO2絶縁膜(厚さ200nm)からなるストライプ21を290μmの間隔で形成する。この時の窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハの上面図を図6に示す。さらに、ストライプ21とリッジストライプ14とSiドープn−Al0.25Ga0.75N層15との表面にニッケルと金からなるp側電極22を形成し、エッチングにより露出したn−GaNn型コンタクト層にチタンとアルミニウムからなるn側電極23を形成している。 Subsequently, on the surface of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer, stripes 21 made of a 10 μm wide SiO 2 insulating film (200 nm thick) are formed at intervals of 290 μm in a direction perpendicular to the ridge stripes 14. FIG. 6 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer at this time. Further, a p-side electrode 22 made of nickel and gold is formed on the surface of the stripe 21, the ridge stripe 14, and the Si-doped n-Al 0.25 Ga 0.75 N layer 15, and titanium is formed on the n-GaN n-type contact layer exposed by etching. An n-side electrode 23 made of aluminum is formed.

その後、このウエハをリッジストライプ14と垂直な方向にレーザの共振器を作製するために、線E−Fに沿ってリッジストライプと垂直な方向に劈開することによってレーザ共振器端面を形成する。この時の窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハの上面図を図7に示す。この時、ストライプ21と共振器面との距離L8、L9は共に145μm、半導体レーザの共振器長L10は300μmとしている。続いて、この窒化ガリウム系半導体ウエハを個々のレーザチップとして分割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続して、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。   Thereafter, in order to fabricate a laser cavity in a direction perpendicular to the ridge stripe 14, the laser cavity end face is formed by cleaving the wafer along a line EF in a direction perpendicular to the ridge stripe. FIG. 7 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer at this time. At this time, the distances L8 and L9 between the stripe 21 and the resonator surface are both 145 μm, and the resonator length L10 of the semiconductor laser is 300 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

以上のようにして作製された半導体レーザ素子は、発振波長410nm、発振閾値電流25mAという良好なレーザ特性が得られた。また、本実施例の半導体レーザ素子では、SiO2絶縁膜からなるストライプ21が形成されている領域ではp−GaNp型コンタクト層とp側電極およびn側電極とオーミック接触していないために、この領域には電流が注入されない。すなわち、窒化ガリウム系半導体層とオーミック接触する電極の共振器方向の長さとレーザ共振器の長さとの差が10μmだけ短くなっている。従って、ストライプ21が形成されている領域に対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能するので、半導体レーザ素子は自励発振することも確認された。この結果、光ディスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実現できた。 The semiconductor laser device manufactured as described above has excellent laser characteristics such as an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 25 mA. In the semiconductor laser device of the present embodiment, since the p-GaN p-type contact layer is not in ohmic contact with the p-side electrode and the n-side electrode in the region where the stripe 21 made of the SiO 2 insulating film is formed, No current is injected into the region. That is, the difference between the length of the electrode in ohmic contact with the gallium nitride-based semiconductor layer in the resonator direction and the length of the laser resonator is reduced by 10 μm. Therefore, since the region of the active layer corresponding to the region where the stripe 21 is formed functions as a saturable absorption region, it was also confirmed that the semiconductor laser device oscillates by itself. As a result, when the gallium nitride based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride based semiconductor laser device could be realized.

本実施例では、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さを290μmとし、レーザ共振器の長さよりも10μmだけ短くしたが、オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上100μm以下であれば、本実施例と同様の効果が得られる。また、本実施例では2つに分割された電極の共振器方向の距離L8、L9を共に145μmとしたが、距離L8、L9を同じ距離にする必要はなく、少なくとも一方の共振器面から1μm以上100μm以下の電極が形成されない領域が存在すれば構わない。また、レーザ共振器端面を形成するための劈開をストライプ21で行っても構わない。   In the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 290 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 10 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm or less. If the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In the present embodiment, the distances L8 and L9 in the resonator direction of the two divided electrodes are both set to 145 μm. However, the distances L8 and L9 do not need to be the same distance, and 1 μm from at least one of the resonator surfaces. It suffices if there is a region where an electrode having a thickness of 100 μm or less is not formed. Further, the cleavage for forming the end face of the laser resonator may be performed by the stripe 21.

さらに、本実施例では絶縁性のGaN基板を用いたが、エッチングにより露出したn−GaNコンタクト層の表面にn側電極を形成しているが、n型導電性を有するGaNを基板に用いれば、この基板の裏面にn側電極を形成してもよい。このとき少なくともストライプ21を図7に示す形状に形成すれば、n側電極は基板裏面全面に形成されていても構わない。   Further, in this embodiment, an insulating GaN substrate is used, but the n-side electrode is formed on the surface of the n-GaN contact layer exposed by etching. However, if GaN having n-type conductivity is used for the substrate, Alternatively, an n-side electrode may be formed on the back surface of this substrate. At this time, if at least the stripe 21 is formed in the shape shown in FIG. 7, the n-side electrode may be formed on the entire back surface of the substrate.

本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first example of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 3 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 3 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 9 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 11 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 13 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施例に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す上面図である。FIG. 13 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. 従来の半導体レーザ素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional semiconductor laser element. 従来の自励発振型の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional self-pulsation type gallium nitride based semiconductor laser device.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 サファイア基板、2 GaNバッファ層、3 n−GaNn型コンタクト層、4 n−Al0.1Ga0.9Nn型クラッド層、5 n−GaNガイド層、6 多重量子井戸構造活性層、7 Al0.2Ga0.8N蒸発防止層、8 p−GaNガイド層、9 p−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層、10 p−GaNp型コンタクト層、11 p側電極、12 n側電極、13 SiO2絶縁膜、14 リッジストライプ、15 Siドープn−Al0.25Ga0.75N層。 Reference Signs List 1 sapphire substrate, 2 GaN buffer layer, 3 n-GaN n-type contact layer, 4 n-Al 0.1 Ga 0.9 N n-type clad layer, 5 n-GaN guide layer, 6 multiple quantum well structure active layer, 7 Al 0.2 Ga 0.8 N Evaporation prevention layer, 8 p-GaN guide layer, 9 p-Al 0.1 Ga 0.9 Np-type clad layer, 10 p-GaN p-type contact layer, 11 p-side electrode, 12 n-side electrode, 13 SiO 2 insulating film, 14 ridge stripe , 15 Si doped n-Al 0.25 Ga 0.75 N layer.

Claims (5)

基板上に、窒化物半導体からなる少なくともクラッド層および/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、前記活性層に電流を供給するオーミック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも短く、前記オーミック電極が分割されていることを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子。   In a gallium nitride-based semiconductor laser device comprising a substrate and at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a clad layer and / or a guide layer made of a nitride semiconductor, the ohmic electrode for supplying a current to the active layer is provided. A gallium nitride based semiconductor laser device, wherein a length in a laser resonator direction is shorter than a length of the laser resonator, and the ohmic electrode is divided. 絶縁膜によって前記オーミック電極が分割されることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。   The gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to claim 1, wherein the ohmic electrode is divided by an insulating film. 前記オーミック電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。   The gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to claim 1, wherein a length of the ohmic electrode in a laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm or less. 前記オーミック電極のレーザ共振器方向の長さと前記レーザ共振器の長さとの差が1μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。   The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1, wherein a difference between a length of the ohmic electrode in a laser resonator direction and a length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm or less. 基板上に、窒化物半導体からなる少なくともクラッド層および/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素子において、前記活性層に電流を供給するオーミック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも短く、前記レーザ素子は自励発振特性を有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子。   In a gallium nitride-based semiconductor laser device comprising a substrate and at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a clad layer and / or a guide layer made of a nitride semiconductor, the ohmic electrode for supplying a current to the active layer is provided. A gallium nitride based semiconductor laser device, wherein a length in a laser resonator direction is shorter than a length of the laser resonator, and the laser device has a self-excited oscillation characteristic.
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