JP2007142198A - 半導体レーザ及び半導体レーザ製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る裏面電極型のGaN系化合物の半導体レーザはn型のGaN基板32との接触面がAlである陰電極11aを備えることとした。また、本発明に係る裏面電極型のGaN系化合物の半導体レーザは電気抵抗の低い極性反転領域36を有するn型のGaN基板上にGaN系化合物の層を積層し、前記極性反転領域に接するように前記GaN基板のGaN系化合物の層の側と反対側に陰電極を形成することとした。
【選択図】図3
Description
本実施形態は、組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物のGaN基板と、前記GaN基板上に組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層が前記GaN基板の厚み方向に積層される半導体積層体と、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に形成される陽電極と、前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側に接するAl層を有する陰電極と、を備える半導体レーザである。
半導体積層体形成工程S202は、組成式がGaNと表されるIII族窒化物系化合物のGaN基板の上に、組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層を前記GaN基板の厚み方向に積層して半導体積層体を形成する工程である。
メサ形成工程S203は、半導体積層体63のGaN基板12側と反対側の表面に複数且つ平行なストライプ状のメサを形成する工程である。
絶縁膜形成工程S204は、前記エッチングマスクパターン、メサ形成工程S203で露出したp側光ガイド層15及び前記メサの側面を覆うように絶縁膜20を形成する工程である。なお、メサ形成工程S203のエッチング量ではp側光ガイド層15ではなくp型クラッド層17の場合もある。
陽電極形成工程S205は、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に陽電極を形成する工程である。半導体積層体63の前記メサを形成した側の全面を覆うように陽電極19を形成することで、陽電極19はメサ形成工程S203で前記エッチングマスクパターンを除去した後に前記メサの上部に露出するp型コンタクト層18と接触する。陽電極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。
基板研磨工程S255は、半導体レーザ101の電気抵抗を低くするため、GaN基板12を研磨して薄くする工程である。半導体レーザ101の電気抵抗が所定の値となるようにGaN基板12のn型クラッド層27と反対側(以下、「GaN基板12のn型クラッド層27と反対側」を「GaN基板12の裏面」と略記する。)から化学的又は/及び物理的に研磨してGaN基板12の厚みを所定の値にする。研磨する方法としてはCMPが例示できる。なお、厚さが薄いGaN基板12を使用して半導体積層体63を積層した場合は、基板研磨工程S255を省略することができる。
洗浄工程S207は、GaN基板12の前記半導体積層体側と反対の側を洗浄液で洗浄する工程である。
陰電極形成工程S208は、GaN基板12の前記半導体積層体側と反対の側に接する金属層を有する陰電極を形成する工程である。
チップ化工程S209は、半導体積層体形成工程S202から陰電極形成工程S208まで経たウエハ状のGaN基板12を所望の大きさに切断して半導体レーザのチップを形成する工程である。チップ化の方法の具体例を以下に示す。まず、メサ形成工程S203で形成したメサに垂直な方向に100nm以上500nm以下の間隔でGaN基板12をへき開して切断する。へき開された面はレーザが放射する発光端面となる。
本実施形態は、組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物であって、転位の密度が他の領域より高い極性反転領域を有するGaN基板と、前記GaN基板上に組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層が前記GaN基板の厚み方向に積層される半導体積層体と、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に形成される陽電極と、前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側に接する金属層を有する陰電極と、を備える半導体レーザであって、前記GaN基板の前記極性反転領域は前記GaN基板の前記陰電極側から前記半導体積層体側の方向へ伸長しており、前記GaN基板と前記陰電極との界面において前記陰電極の前記金属層と前記極性反転領域とが接触していることを特徴とする半導体レーザである。
基板形成工程S401はGaN基板32を構成するGaN及び極性反転領域36を形成する工程である。基板形成工程S401の概念図を図5に示す。まず、厚さ50μm以上200μm以下の円板状の基板形成板58の上面にGaNからなるバッファ層52を50μm以上100μm以下積層し、さらに、マスク54を形成するためのマスク層を10nm以上1000nm以下積層する。基板形成板58の材料としては、サファイア、SiCなどを適用することができる。
基板形成板除去工程S406は、前記基板形成板の前記GaN基板側と反対側から前記GaN基板側へ少なくとも前記GaN基板の前記極性反転領域が露出するまで前記基板形成板を除去してGaN基板32を形成する工程である。
陰電極形成工程S408は、前記GaN基板底面に露出する極性反転領域36に接するように金属層を積層して陰電極11を形成する工程である。
11 陰電極
11a Al層
11b Au層
12 GaN基板
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 陽電極
20 絶縁膜
25 n側光ガイド層
27 n型クラッド層
32 GaN基板
36 極性反転領域
37 極性反転領域36のメサ側
38 メサの中心
51 GaN
52 バッファ層
54 マスク
58 基板形成板
63 半導体積層体
67 保護層
S202からS205、S207からS209、S225、S401、S406、S408 半導体レーザ製造方法の工程
Claims (7)
- 組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物のGaN基板と、
前記GaN基板上に組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層が前記GaN基板の厚み方向に積層される半導体積層体と、
前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に形成される陽電極と、
前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側に接するAl層を有する陰電極と、
を備える半導体レーザ。 - 組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物のGaN基板の上に、組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層を前記GaN基板の厚み方向に積層して半導体積層体を形成する半導体積層体形成工程と、
前記半導体積層体形成工程の後、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に陽電極を形成する陽電極形成工程と、
前記陽電極形成工程の後、前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側を洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側に接するAl層を有する陰電極を形成する陰電極形成工程と、
を備える半導体レーザ製造方法。 - 組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物であって、転位の密度が他の領域より高い極性反転領域を有するGaN基板と、
前記GaN基板上に組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層が前記GaN基板の厚み方向に積層される半導体積層体と、
前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に形成される陽電極と、
前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側に接する金属層を有する陰電極と、
を備える半導体レーザであって、
前記GaN基板の前記極性反転領域は前記GaN基板の前記陰電極側から前記半導体積層体側の方向へ伸長しており、前記GaN基板と前記陰電極との界面において前記陰電極の前記金属層と前記極性反転領域とが接触していることを特徴とする半導体レーザ。 - 前記陰電極の前記金属層の元素はAlであることを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ。
- 厚み方向にある一の表面にマスクを有する基板形成板の前記一の表面に、組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物を成長させることで、前記基板形成板の前記マスクから組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物の成長方向に伸長する転位密度が他の領域より高い極性反転領域を有するGaN基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程の後、前記GaN基板の前記基板形成板側と反対側に現れる前記極性反転領域に接するように、組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層を前記GaN基板の積層方向に積層して半導体積層体を形成する半導体積層体形成工程と、
前記半導体積層体形成工程の後、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に陽電極を形成する陽電極形成工程と、
前記陽電極形成工程の後、前記基板形成板の前記GaN基板側と反対側から前記GaN基板方向へ少なくとも前記GaN基板の前記極性反転領域が露出するまで前記基板形成板を除去してGaN基板底面を形成する基板形成板除去工程と、
前記基板形成板除去工程の後、前記基板形成板除去工程で形成した前記GaN基板底面を洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記GaN基板底面に露出する前記極性反転領域に接するように金属層を積層して陰電極を形成する陰電極形成工程と、
を備える半導体レーザ製造方法。 - 厚み方向にある一の表面にマスクを有する基板形成板の前記一の表面に、組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物を成長させることで、前記基板形成板の前記マスクから組成式GaNと表されるIII族窒化物系化合物の成長方向に伸長する転位密度が他の領域より高い極性反転領域を有するGaN基板を形成する基板形成工程と、
前記基板形成工程の後、前記基板形成板の前記GaN基板側と反対側から前記GaN基板方向へ少なくとも前記GaN基板の前記極性反転領域が露出するまで前記基板形成板を除去する基板形成板除去工程と、
前記基板形成板除去工程の後、前記GaN基板の厚み方向にあるいずれか一方の表面の前記極性反転領域に接するように、組成式AlxGayIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表される複数のIII族窒化物系化合物の層を前記GaN基板の厚み方向に積層して半導体積層体を形成する半導体積層体形成工程と、
前記半導体積層体形成工程の後、前記半導体積層体の前記GaN基板側と反対側に陽電極を形成する陽電極形成工程と、
前記陽電極形成工程の後、前記GaN基板の前記半導体積層体側と反対側であるGaN基板底面を洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、前記GaN基板底面に露出する前記極性反転領域に接するように金属層を積層して陰電極を形成する陰電極形成工程と、
を備える半導体レーザ製造方法。 - 前記陰電極形成工程において、前記GaN基板底面に接する前記金属層としてAlを積層して前記陰電極を形成することを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体レーザ製造方法。
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