JP2006216816A - 窒化物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題手段】 窒化物半導体装置は、サファイア基板101上に下から順に設けられたAlGaInNからなるn型クラッド層103、InGaN/InGaN多層膜からなる活性層104、およびGaNからなるp型クラッド層105と、n型クラッド層103の上部、活性層104およびp型クラッド層105の側面上に設けられた絶縁性の酸化膜106とを備えている。酸化膜106はn型クラッド層103、活性層104およびp型クラッド層105の熱酸化によって形成され、その膜厚は、In組成が高い層の側方部分ほど厚くなっている。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る面発光レーザの構成を示す断面図である。
図6は、本発明の第2実施形態に係る面発光レーザの構成を示す断面図である。本実施形態の面発光レーザは、「窒化物半導体層の膜厚が厚い程、該窒化物半導体層の側壁部分からの酸化が速く進む」という上述の知見を利用した酸化促進層を備えていることを特徴としている。
図7は、本発明の第3実施形態に係るリッジ型半導体レーザの構成を示す断面図である。
図8は、本発明の第4の実施形態に係るリッジ型半導体レーザの構成を示す断面図である。
図9は、本発明の第5の実施形態に係る面発光レーザの構成を示す断面図である。
図10は、本発明の第6の実施形態に係るリッジ型半導体レーザの構成を示す断面図である。
102、302、602 窒化物半導体ミラー
103、303 n型クラッド層
104、304、404、504、604、704 活性層
105、405 p型クラッド層
106、306、406、513、606、712 熱酸化膜
107、307、607 透明電極
108、308、408、508、608、708 p型電極
109、309、409、509、609、709 p型電極用パッド
110、310、410、510、710 n型電極
111、311、411、511、611、711 n型電極用パッド
112、312、612 反射膜
113 酸化防止マスク
202 第1半導体層
203 第2半導体層
204 第3半導体層
205、206、207 酸化膜
305、505、605、705 第1のp型クラッド層
313、506、613、706 酸化促進層
314、507、614、707 第2のp型クラッド層
401、501、701 GaN基板
402、502、702 第1のn型クラッド層
403、503、703 第2のn型クラッド層
Claims (19)
- 基板と、
前記基板の上または上方に形成されたAlxGa1-x-yInyN(0≦x≦1、0≦y≦1、0<x+y≦1)で表される複数の窒化物半導体層と、
前記複数の窒化物半導体層の各々の一部が酸化されてなり、前記複数の窒化物半導体層の組成によって膜厚が異なる絶縁膜とを備えていることを特徴とする窒化物半導体装置。 - 前記複数の窒化物半導体層は、バンドギャップの異なる2層以上の半導体層を有しており、
前記複数の窒化物半導体層のうち、バンドギャップが小さい窒化物半導体層を酸化することで形成された前記絶縁膜の部分の厚みは、バンドギャップが大きい窒化物半導体層を酸化することで形成された前記絶縁膜の部分の厚みよりも厚くなっていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体装置。 - 前記複数の窒化物半導体層は、In組成の異なる2層以上の半導体層を有しており、
前記複数の窒化物半導体層のうち、In組成の高い窒化物半導体層を酸化することで形成された前記絶縁膜の部分の厚みは、In組成の低い窒化物半導体層を酸化することで形成された前記絶縁膜の部分の厚みよりも厚くなっていることを特徴とする請求項2に記載の窒化物半導体装置。 - 前記複数の窒化物半導体層は、主面に対して垂直な方向に積層されており、
前記絶縁膜は、前記複数の窒化物半導体層の側面上に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の窒化物半導体装置。 - 前記窒化物半導体装置は、前記基板の上または上方に設けられた第1導電型の第1のクラッド層をさらに備え、
前記複数の窒化物半導体層は、前記第1のクラッド層上に設けられ、光を生成する活性層と、前記活性層上に設けられ、前記活性層よりもIn組成の低い第2導電型の第2のクラッド層とを有しており、
前記活性層の平面面積は、前記第2のクラッド層の平面面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項4に記載の窒化物半導体装置。 - 前記活性層で生じた光を上方へと放射する面発光レーザとして機能することを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体装置。
- 前記活性層で生じた光を前記活性層の端面から放射するリッジ型半導体レーザとして機能することを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体装置。
- 前記複数の窒化物半導体層は、前記第2のクラッド層の上に設けられ、Inを含み、前記活性層よりも厚い酸化促進層と、前記酸化促進層の上に設けられた第2導電型の第3のクラッド層とをさらに有しており、
前記酸化促進層の平面面積は、前記第2のクラッド層および前記第3のクラッド層の平面面積よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体装置。 - 前記窒化物半導体装置は、前記基板の上または上方に設けられた第1導電型の第4のクラッド層と、前記第4のクラッド層上に設けられ、光を生成する活性層とをさらに備え、
前記複数の窒化物半導体層は、前記活性層上に設けられた第2導電型の第5のクラッド層と、前記第5のクラッド層よりもIn組成の高い酸化促進層と、前記酸化促進層上に設けられ、前記酸化促進層よりもIn組成の低い第2導電型の第6のクラッド層とを有しており、
前記酸化促進層の平面面積は、前記第5のクラッド層および前記第6のクラッド層の平面面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項4に記載の窒化物半導体装置。 - 前記酸化促進層の膜厚は、前記第5のクラッド層および前記第6のクラッド層よりも厚く、
前記絶縁膜のうち、前記酸化促進層の側面上に設けられた部分の厚みは、前記第5のクラッド層および前記第6のクラッド層の側面上に設けられた部分の厚みより厚いことを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体装置。 - 前記活性層で生じた光を上方へと放射する面発光レーザとして機能することを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体装置。
- 前記酸化促進層は前記活性層で生じた光の導波路として働き、
前記光を前記活性層の端面から放射するリッジ型半導体レーザとして機能することを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体装置。 - 基板の上または上方に2種類以上の組成を有する複数の窒化物半導体層を形成する工程(a)と、
前記複数の窒化物半導体層の側壁部分を酸化して前記複数の窒化物半導体層の組成に応じた厚みを有する絶縁膜を形成する工程(b)とを備えていることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記工程(a)の後で且つ前記工程(b)の前に、前記複数の窒化物半導体層の一部を除去してメサ形状を形成する工程(c)をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記工程(a)では、基板の上または上方に2種類以上のIn組成を有する複数の窒化物半導体層を形成することを特徴とする請求項13に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記工程(a)で形成される前記複数の窒化物半導体層は、Inを含み、光を生成する活性層と、前記活性層上に設けられ、前記活性層よりもIn組成が低い第1のクラッド層とを有することを特徴とする請求項15に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記工程(a)で形成される前記複数の窒化物半導体層は、第2のクラッド層と、前記第2のクラッド層上に設けられ、Inを含み、前記第2のクラッド層よりも厚い酸化促進層と、前記酸化促進層上に設けられ、前記酸化促進層よりも薄い第3のクラッド層とを有することを特徴とする請求項15に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記工程(b)では、酸素化合物を含むガス雰囲気中で熱処理を行うことによって前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項13に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記酸素化合物を含むガスが水蒸気であることを特徴とする請求項18に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
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