JP2007095857A - 半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る半導体レーザは、活性層のn型側のクラッド層を二層構造とし、前記二層のうち活性層に近い第一半導体層の屈折率を活性層に遠い第二半導体層の屈折率より低くする構造とした。
【選択図】図2
Description
本実施形態は、電子及び正孔が再結合して光を発生するIII族窒化物系化合物の活性層と、前記活性層に対して極性がn型の側に積層し、前記活性層に電子を供給するIII族窒化物系化合物の第一半導体層と、前記第一半導体層の前記活性層の側と反対の側に隣接して積層し、前記第一半導体層を通じて前記活性層に電子を供給するIII族窒化物系化合物の第二半導体層と、を備える半導体レーザであって、前記第一半導体層のIII族窒化物系化合物の平均の屈折率は前記第二半導体層のIII族窒化物系化合物の平均の屈折率より小さいことを特徴とする半導体レーザである。
p側光ガイド層15はAlxGayIn1−x−yN化合物の半導体層である。p側光ガイド層15のバンドギャップは、n側光ガイド層25のバンドギャップと同様であり、p側光ガイド層15の組成はn側光ガイド層25と同様の組成が例示される。
半導体レーザ101の各半導体層は有機金属気相成長法(以下、「有機金属気相成長法」を「MOCVD法」と略記する。)を利用して積層される。MOCVD法は原料ガスを反応炉(チャンバ)に導き入れ、チャンバ内に固定され、摂氏600度から摂氏1100度に維持された基板上で原料ガスを熱分解して反応させ薄膜をエピタキシャル成長させる方法である。原料ガスの流量及び濃度、反応温度及び時間、希釈ガスの種類等の製造パラメータを制御することで組成や膜厚の異なる半導体層を容易に積層して製造することができる。
次にリッジ構造部の半導体層を以下のように形成する。まず、p型コンタクト層18の上面にエッチングマスク層を積層する。前記エッチングマスク層はスパッタリングで形成するSiO2層や回転塗布後に加熱固化若しくは紫外線硬化して形成するSiO2層が例示できる。前記エッチングマスク層形成後、前記エッチングマスク層の上面にリソグラフィ技術でリッジ構造を形成する部分にレジストパターンを形成する。前記レジストパターン形成後、形成したレジストパターンをマスクとして、前記エッチングマスク層をエッチングする。その後、エッチングされなかった前記エッチングマスク層上のレジストパターンを剥離することでエッチングマスクパターンが形成される。
前記エッチングマスクパターン、前記リッジ構造部エッチング工程で露出したp側光ガイド層15、前記リッジ構造の側面を覆うように絶縁膜20を形成する。絶縁膜20を形成する手段としてはスパッタリングが例示できる。
前記絶縁膜形成工程後、p型コンタクト層18上の前記エッチングマスクパターンを除去する。前記エッチングマスクパターンを除去する手段として、1−水素2−フッ化アンモニウム溶液であるバッファドフッ酸に所定の時間浸してウェットエッチングすることが例示できる。前記エッチングマスクパターンを除去することで、前記エッチングマスクパターン上に積層している絶縁膜20もリフトオフされ、p型コンタクト層18が露出する。
前記エッチングマスクパターン除去工程後、露出したp型コンタクト層18及びリフトオフされなかった絶縁膜20の全面を覆うように電極19を形成する。電極19の形成手段としてスパッタリングや真空蒸着が例示できる。
電極19形成工程後、電極11を形成する箇所の陰電極部Mを形成するために再度リソグラフィ技術を用いて陽電極部Pの上層を覆うレジストパターンを作り、ドライエッチングで陰電極部Mの電極19、絶縁膜20及びp型半導体層15からn型下地層13の一部までの半導体層を除去する。前記ドライエッチングで露出したn型下地層13の上面に電極11を形成する。電極11の形成手段としてスパッタリングや真空蒸着が例示できる。
本実施形態の半導体レーザの前記第一半導体層はIII族窒化物系化合物の第一超格子膜と前記第一超格子膜より屈折率の小さいIII族窒化物系化合物の第二超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、前記第二半導体層は前記第一半導体層の前記第一超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第三超格子膜と前記第一半導体層の前記第二超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第四超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、前記第一半導体層の前記第一超格子膜の厚さに対する前記第二超格子膜の厚さの比は前記第二半導体層の前記第三超格子膜の厚さに対する前記第四超格子膜の厚さの比より大きい。
本実施形態の半導体レーザの前記第一半導体層はIII族窒化物系化合物の第一超格子膜と前記第一超格子膜より屈折率の小さいIII族窒化物系化合物の第二超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、前記第二半導体層は前記第一半導体層の前記第一超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第三超格子膜と前記第一半導体層の前記第二超格子膜の屈折率より大きく且つ前記第三超格子膜の屈折率より小さい屈折率のIII族窒化物系化合物の第五超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造である。
11 電極
12 基板
13 n型下地層
25 n側光ガイド層
26、46 n型第一半導体層
27、47、57 n型第二半導体層
14 活性層
15 p側光ガイド層
17 p型クラッド層
18 p型コンタクト層
19 電極
20 絶縁膜
77 n型クラッド層
46p 第一超格子膜
46q 第二超格子膜
47p 第三超格子膜
47q 第四超格子膜
57q 第五超格子膜
13a n型下地層13の領域
14a 活性層14の領域
14b 井戸層の領域
14c 障壁層の領域
14d 電子バリア層の領域
15a p側光ガイド層15の領域
17a p型クラッド層17の領域
25a n側光ガイド層25の領域
26a n型第一半導体層26の領域
27a n型第二半導体層27の領域
46a n型第一半導体層46の領域
46pa 第一超格子膜46pの領域
46qa 第二超格子膜46qの領域
47a n型第二半導体層47の領域
47pa 第三超格子膜47pの領域
47qa 第四超格子膜47qの領域
57a n型第二半導体層57の領域
57qa 第五超格子膜57qの領域
77a n型クラッド層77の領域
21、41、61、71、81 屈折率
22、42、62、72、82 曲線(光強度分布)
46j n型第一半導体層46の平均屈折率
47j n型第二半導体層47の平均屈折率
57j n型第二半導体層57の平均屈折率
Claims (8)
- 電子及び正孔が再結合して光を発生するIII族窒化物系化合物の活性層と、
前記活性層に対して極性がn型の側に積層し、前記活性層に電子を供給するIII族窒化物系化合物の第一半導体層と、
前記第一半導体層の前記活性層の側と反対の側に隣接して積層し、前記第一半導体層を通じて前記活性層に電子を供給するIII族窒化物系化合物の第二半導体層と、
を備える半導体レーザであって、
前記第一半導体層のIII族窒化物系化合物の平均の屈折率は前記第二半導体層のIII族窒化物系化合物の平均の屈折率より小さいことを特徴とする半導体レーザ。 - 前記第一半導体層はIII族窒化物系化合物の第一超格子膜と前記第一超格子膜より屈折率の小さいIII族窒化物系化合物の第二超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、
前記第二半導体層は前記第一半導体層の前記第一超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第三超格子膜と前記第一半導体層の前記第二超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第四超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、
前記第一半導体層の前記第一超格子膜の厚さに対する前記第二超格子膜の厚さの比は前記第二半導体層の前記第三超格子膜の厚さに対する前記第四超格子膜の厚さの比より大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。 - 前記第一半導体層はIII族窒化物系化合物の第一超格子膜と前記第一超格子膜より屈折率の小さいIII族窒化物系化合物の第二超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であり、
前記第二半導体層は前記第一半導体層の前記第一超格子膜の屈折率と等しい屈折率のIII族窒化物系化合物の第三超格子膜と前記第一半導体層の前記第二超格子膜の屈折率より大きく且つ前記第三超格子膜の屈折率より小さい屈折率のIII族窒化物系化合物の第五超格子膜とを交互に繰り返し積層する超格子構造であることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。 - 前記活性層、前記第一半導体層及び前記第二半導体層は組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表されるIII族窒化物系化合物であり、前記第一半導体層のIII族窒化物系化合物は前記第二半導体層のIII族窒化物系化合物よりAlの含有率が高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。
- 前記活性層、前記第一半導体層の前記第一超格子膜及び前記第二超格子膜ならびに前記第二半導体層の前記第三超格子膜及び前記第四超格子膜は組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表されるIII族窒化物系化合物であり、
前記第二超格子膜のIII族窒化物系化合物は前記第一超格子膜のIII族窒化物系化合物よりAlの含有率が高く、
前記第四超格子膜のIII族窒化物系化合物は前記第三超格子膜のIII族窒化物系化合物よりAlの含有率が高いことを特徴とする請求項2に記載の半導体レーザ。 - 前記活性層、前記第一半導体層の前記第一超格子膜及び前記第二超格子膜ならびに前記第二半導体層の前記第三超格子膜及び前記第五超格子膜は組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表されるIII族窒化物系化合物であり、
前記第二超格子膜のIII族窒化物系化合物は前記第一超格子膜のIII族窒化物系化合物よりAlの含有率が高く、
前記第五超格子膜のIII族窒化物系化合物は前記第三超格子膜のIII族窒化物系化合物よりAlの含有率が高いことを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ。 - 前記第一半導体層の厚さが0.01μm以上0.03μm以下であることを特徴とする請求項1から6に記載のいずれかの半導体レーザ。
- 前記第一半導体層の厚さと前記第二半導体層の厚さとの和が1μm以上4μm以下であることを特徴とする請求項1から7に記載のいずれかの半導体レーザ。
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