JP2007250736A - Semiconductor laser device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the end face damage of a nitride semiconductor material due to dry etching and the propagation of a dislocation or defect to a light emitting region to solve the problem that it is difficult to exclude adverse influence on the light emitting characteristic and reliability. <P>SOLUTION: The semiconductor laser comprises a first conductive clad layer 2 on a region R11 of a substrate 1, a first conductive electrode 8 on the region R12 of the substrate 1 adjacent to the region R11, an active layer 3 on the region R21 of the clad layer 2, and a second conductive clad layer 5 forming a current stricture part on the active layer 3. A region R22 of the clad layer 2 located between the regions R21, R12 in plan view is a dislocation propagating block region where its topside height is lower than the underside of the active layer 3 and higher than the height of the topside of the region R12 of the substrate 1, and the block region is distant from the current stricture part in plan view. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device and a manufacturing method thereof.

GaNをベースとするIII-V窒化物系半導体材料は、紫外〜赤色にかけての可視領域をカバーする発光特性を有していることから、次世代の高密度光ディスク用光源や、更には白色光源等への適用が可能であり、これを活性層に用いた発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子は、近年活発に開発が進められており、市場も更に拡大していくものと期待されている。   III-V nitride-based semiconductor materials based on GaN have light emission characteristics that cover the visible region from ultraviolet to red, so light sources for next-generation high-density optical disks, white light sources, etc. Semiconductor light-emitting devices such as light-emitting diodes and laser diodes that use this in the active layer have been actively developed in recent years, and the market is expected to expand further. .

図11は、基板の同一表面側に正負電極を有する一般的なリッジストライプ型の窒化物系半導体レーザ装置の断面構造である。この装置では、n型GaN基板101上に、n型AlGaNクラッド層102、活性層103および光導波路層104、p型AlGaNクラッド層105、p型GaNコンタクト層106が順次積層されている。p型AlGaNクラッド層105はリッジストライプ形状に加工され、そのリッジストライプ(図中に矢印A4で示された部分)上にp型電極107が形成されている。また、リッジストライプの形成されていない部分の一部は、n型GaN基板に到達する深さまでエッチングされており、このエッチング底面にn型電極108が形成されている。   FIG. 11 shows a cross-sectional structure of a general ridge stripe type nitride semiconductor laser device having positive and negative electrodes on the same surface side of the substrate. In this apparatus, an n-type AlGaN cladding layer 102, an active layer 103, an optical waveguide layer 104, a p-type AlGaN cladding layer 105, and a p-type GaN contact layer 106 are sequentially stacked on an n-type GaN substrate 101. The p-type AlGaN cladding layer 105 is processed into a ridge stripe shape, and a p-type electrode 107 is formed on the ridge stripe (portion indicated by arrow A4 in the figure). Further, a part of the portion where the ridge stripe is not formed is etched to a depth reaching the n-type GaN substrate, and the n-type electrode 108 is formed on the bottom surface of the etching.

このように、基板表面に正負双方の電極が形成された窒化物半導体レーザ装置においては、基板裏面にn型電極を形成した半導体レーザ装置と比較して、非導電性の基板を使用可能である、或いはフリップチップ実装が可能である等の利点を有しているが、プロセス上の問題も存在している。   Thus, in the nitride semiconductor laser device in which both positive and negative electrodes are formed on the substrate surface, a non-conductive substrate can be used as compared with the semiconductor laser device in which the n-type electrode is formed on the back surface of the substrate. In addition, although there is an advantage that flip chip mounting is possible, there is a problem in process.

n型電極を形成する部分は、n型AlGaNクラッド層までの数μmの深さに渡り各層をエッチング除去する必要がある。窒化物系の半導体材料においては、化学的安定性が高いことからウェットエッチングが困難であり、塩素ガス等を用いたドライエッチングが必要である。また、エッチングレートを確保するためには、ある程度の高い加速電圧が必要である。そのため、高加速電圧かつ長時間のドライエッチングにより、エッチング側壁の活性層端面にエッチングダメージ層が形成され、発光特性や信頼性に影響を及ぼす懸念があるという問題があった。   In the portion where the n-type electrode is to be formed, it is necessary to etch away each layer over a depth of several μm up to the n-type AlGaN cladding layer. Nitride-based semiconductor materials have high chemical stability, so that wet etching is difficult, and dry etching using chlorine gas or the like is necessary. Moreover, in order to ensure an etching rate, a certain high acceleration voltage is required. For this reason, there is a problem that an etching damage layer is formed on the end face of the active layer on the etching side wall by high acceleration voltage and long-time dry etching, which may affect the light emission characteristics and reliability.

更には、窒化物系材料の特有の問題が存在する。窒化物系半導体は、従来の化合物半導体であるGaAs系やInP系と比較して弾性が高く硬いため、格子歪や強い応力などの影響を受けた場合に、転位を形成して緩和しやすい傾向があると考えられる。よってエッチング端面に、エッチングダメージや荒れが発生した場合、その後の熱処理工程や実装時など高い温度や応力が結晶にかかるようなプロセスを施した場合、これを起点として転位が発生する可能性も考えられる。すなわち、窒化物系材料においては、前述のようにドライエッチングによりダメージ層が形成されるのみならず、エッチングダメージや側面荒れを基点として転位や欠陥が発生しやすいという問題がある。結晶内部に存在する転位は、電流注入あるいは高温中での保管・プロセス等により、容易に伝播することが知られている。よって、エッチング端面に発生した転位や欠陥も、ストライプ内の発光領域へ伝播する可能性がある。   Furthermore, there are specific problems with nitride-based materials. Nitride-based semiconductors are more elastic and harder than conventional compound semiconductors such as GaAs and InP, and therefore tend to form dislocations and relax when affected by lattice strain or strong stress. It is thought that there is. Therefore, if etching damage or roughening occurs on the etching end face, or if a process that applies high temperature or stress to the crystal, such as subsequent heat treatment steps or mounting, is considered, there is a possibility that dislocations may occur starting from this. It is done. That is, the nitride material has a problem that not only a damaged layer is formed by dry etching as described above, but also dislocations and defects are likely to occur based on etching damage and side surface roughness. It is known that dislocations existing in the crystal easily propagate by current injection or storage / process at a high temperature. Therefore, dislocations and defects generated on the etching end face may also propagate to the light emitting region in the stripe.

エッチング端面に、ダメージ等により発生した転位は、高温プロセスや電流通電によって、結晶中を伝播する。窒化物系材料で、Inを含まないGaNやAlGaNの場合、基本的に転位は基板に垂直な方向に伝播し易いが、InGaN層があると伝播方向は水平に曲げられやすいという特徴がある。InGaN層は、GaNやAlGaNよりも相対的に弾性が低く、かつ基板に対して圧縮歪を有するため、転位を発生して応力を緩和させようとする力が特にこの層に入りやすいためと考えられている。一般的な窒化物系半導体の活性層はInGaNで形成されているため、仮にエッチング端面と、発光領域との距離を確保し、ダメージ層が発光領域から充分に離れるようにしたとしても、InGaN活性層に進入した転位が、更に水平伝播することにより、InGaN活性層内の発光領域まで容易に到達してしまうことになり、端面のダメージの影響を完全に除去することは不可能である。   Dislocations generated by damage or the like on the etching end face propagate through the crystal by a high temperature process or current conduction. In the case of GaN or AlGaN which is a nitride-based material and does not contain In, dislocations are basically easily propagated in a direction perpendicular to the substrate, but the presence of an InGaN layer is characterized in that the propagation direction is easily bent horizontally. The InGaN layer is relatively less elastic than GaN and AlGaN and has a compressive strain on the substrate, so it is considered that the force to generate dislocations and relieve stress is particularly likely to enter this layer. It has been. Since the active layer of a general nitride-based semiconductor is made of InGaN, even if the distance between the etching end face and the light emitting region is secured and the damaged layer is sufficiently separated from the light emitting region, the InGaN active layer is active. The dislocation that has entered the layer further propagates horizontally, so that it easily reaches the light emitting region in the InGaN active layer, and it is impossible to completely eliminate the influence of damage on the end face.

よって、活性層端面に直接的に発生するダメージのみならず、活性層以下の層を含めたエッチング端面全体のダメージ領域から、活性層への転位の伝播が起こりうることになり、更には発光領域へ到達して、発光特性や素子信頼性が劣化することとなる。   Therefore, not only the damage directly generated on the end face of the active layer, but also the propagation of dislocations from the damaged area of the entire etching end face including the layers below the active layer to the active layer, and further the light emitting area As a result, the light emission characteristics and device reliability deteriorate.

このようなエッチングダメージは、従来のInP系やGaAs系の半導体発光素子においても問題となっており、その解決手段の一つとしては、例えば特許文献1に開示されている方法がある。特許文献1では、InP系材料を用いた1.55μm帯の埋め込み型半導体レーザの製造方法に関し、埋め込みメサの作製工程において、ドライエッチングでメサを形成した後、臭化水素酸、臭素及び水の混合液を用いてウェットエッチングを行うことにより、ドライエッチングで生じたダメージ層を除去する方法が開示されている。臭化水素酸、臭素、水の混合液は、InP系発光素子に用いられる半導体材料の範囲内では、組成等によるエッチングレートの差が非常に小さいため、ダメージ層の除去が可能であると共に、平滑な端面を得ることが可能である。このように、従来のInP系やGaAs系の半導体発光素子において、ドライエッチング工程が必要な場合には、ドライエッチング後にウェットエッチングを行うことによって、ダメージ層を除去する方法が一般的に用いられている。   Such etching damage is also a problem in conventional InP-based and GaAs-based semiconductor light-emitting elements, and one solution is a method disclosed in Patent Document 1, for example. Patent Document 1 relates to a method for manufacturing a buried semiconductor laser of 1.55 μm band using an InP-based material. After forming a mesa by dry etching in a buried mesa manufacturing process, hydrobromic acid, bromine and water are used. A method for removing a damaged layer caused by dry etching by performing wet etching using a mixed solution is disclosed. The liquid mixture of hydrobromic acid, bromine, and water has a very small difference in etching rate depending on the composition and the like within the range of the semiconductor material used for the InP-based light-emitting element, so that the damaged layer can be removed. It is possible to obtain a smooth end face. As described above, in a conventional InP-based or GaAs-based semiconductor light emitting device, when a dry etching process is necessary, a method of removing a damaged layer by performing wet etching after dry etching is generally used. Yes.

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献1の他に、特許文献2が挙げられる。
特開2002−33305号公報 特開2005−20037号公報
In addition, as a prior art document relevant to this invention, patent document 2 other than patent document 1 is mentioned.
JP 2002-33305 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-20037

しかしながら、窒化物系半導体材料においては、化学的安定性が高いため、非常に高温でのプロセスが必要であったり、また適当なマスク材料が容易に形成不可能である等の問題から、現状適切なウェットエッチング方法がなく、このような従来の解決方法は適用が困難であった。また、前述のように、窒化物系材料においては、エッチングダメージや側面荒れを起点とした転位や欠陥の発生、及び結晶内部への伝播が容易に起こりうるため、エッチングダメージによる影響がより大きくなっていると考えられる。   However, since nitride-based semiconductor materials have high chemical stability, it is necessary to carry out processes at very high temperatures, and appropriate mask materials cannot be easily formed. Such a conventional solution has been difficult to apply. In addition, as described above, in nitride-based materials, dislocations and defects starting from etching damage and side surface roughness can easily occur, and propagation to the inside of the crystal can easily occur. It is thought that.

このように、窒化物系の半導体材料においては、ドライエッチングによる端面ダメージ、および転位や欠陥の発光領域への伝播を抑え、発光特性や信頼性への悪影響を排除することは困難であった。   Thus, in nitride-based semiconductor materials, it has been difficult to suppress the end face damage due to dry etching and the propagation of dislocations and defects to the light-emitting region, and to eliminate adverse effects on the light-emitting characteristics and reliability.

本発明による半導体レーザ装置は、基板と、上記基板の第1領域上に設けられた第1導電型の第1のクラッド層と、上記基板の上記第1領域に隣接する第2領域上に設けられた上記第1導電型の電極と、上記第1のクラッド層の第1領域上に設けられた活性層と、上記活性層上に設けられ、電流狭窄部を構成する第2導電型の第2のクラッド層と、を備え、平面視で上記クラッド層の上記第1領域と上記基板の上記第2領域との間に位置する、上記クラッド層の第2領域は、その上面の高さが上記活性層の下面の高さ以下であり且つ上記基板の上記第2領域の上面の高さよりも高い転位伝播防止領域であり、上記電流狭窄部と上記転位伝播防止領域とは、平面視で、互いに離間していることを特徴とする。   A semiconductor laser device according to the present invention is provided on a substrate, a first conductivity type first cladding layer provided on the first region of the substrate, and a second region adjacent to the first region of the substrate. The first conductivity type electrode formed, the active layer provided on the first region of the first cladding layer, and the second conductivity type second electrode provided on the active layer and constituting a current confinement portion. The second region of the cladding layer, which is located between the first region of the cladding layer and the second region of the substrate in plan view, has a height of the upper surface thereof. The dislocation propagation preventing region which is not more than the height of the lower surface of the active layer and higher than the height of the upper surface of the second region of the substrate, and the current confinement portion and the dislocation propagation preventing region are in plan view, It is characterized by being spaced apart from each other.

また、本発明による半導体レーザ装置の製造方法は、基板上に第1導電型の第1のクラッド層を形成する第1クラッド層形成工程と、上記第1のクラッド層上に活性層を形成する活性層形成工程と、上記活性層上に電流狭窄部を構成する第2導電型の第2のクラッド層を形成する第2クラッド層形成工程と、上記第2クラッド層形成工程よりも後に、上記活性層の一部を上記第1のクラッド層が露出するまでエッチングする第1エッチング工程と、上記第1エッチング工程において露出した上記第1のクラッド層の露出領域のうち、上記第1エッチング工程においてエッチングされずに残った上記活性層に平面視で隣接する隣接領域を残して、上記露出領域を上記基板が露出するまでエッチングすることにより、上記隣接領域に転位伝播防止領域を形成する第2エッチング工程と、上記第2エッチング工程において露出した上記基板の領域上に上記第1導電型の電極を形成する電極形成工程と、を含み、上記第2クラッド層形成工程においては、上記第2エッチング工程において形成される上記転位伝播防止領域と平面視で離間する領域に、上記電流狭窄部を形成することを特徴とする。   In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, a first cladding layer forming step of forming a first cladding layer of a first conductivity type on a substrate, and an active layer is formed on the first cladding layer. An active layer forming step, a second cladding layer forming step of forming a second conductivity type second cladding layer constituting a current confinement portion on the active layer, and the second cladding layer forming step, Among the first etching step of etching a part of the active layer until the first cladding layer is exposed, and among the exposed regions of the first cladding layer exposed in the first etching step, in the first etching step Preventing dislocation propagation in the adjacent region by etching the exposed region until the substrate is exposed, leaving an adjacent region adjacent to the active layer left unetched in plan view. A second etching step of forming a region; and an electrode forming step of forming the first conductivity type electrode on the region of the substrate exposed in the second etching step, wherein the second cladding layer forming step includes: Is characterized in that the current confinement portion is formed in a region spaced apart in plan view from the dislocation propagation preventing region formed in the second etching step.

これらの半導体レーザ装置およびその製造方法においては、長時間のドライエッチングによるエッチング端面への直接的なダメージを低減することが可能である。また、エッチングに起因して転位や欠陥が端面に発生しても、活性層内の発光領域への伝播経路の大部分が転位伝播防止領域によって分断されるため、転位や欠陥の発光領域内への到達を抑制でき、良好な素子特性および信頼性を有する半導体レーザ装置およびその製造方法が実現される。   In these semiconductor laser devices and manufacturing methods thereof, it is possible to reduce direct damage to the etching end face due to long-time dry etching. Even if dislocations or defects are generated on the end face due to etching, most of the propagation path to the light emitting region in the active layer is divided by the dislocation propagation preventing region, so that the dislocation or defect light emitting region enters the light emitting region. Thus, a semiconductor laser device having good element characteristics and reliability and a method for manufacturing the same can be realized.

本発明によれば、良好な素子特性および信頼性を有する半導体レーザ装置およびその製造方法が実現される。   According to the present invention, a semiconductor laser device having good element characteristics and reliability and a manufacturing method thereof are realized.

以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体レーザ装置およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明による半導体レーザ装置の第1実施形態を示す断面図である。また、図2は、図1の半導体レーザ装置を示す平面図である。本実施形態においては、リッジストライプ型の半導体レーザ装置を例示する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor laser device of FIG. In this embodiment, a ridge stripe type semiconductor laser device is illustrated.

この半導体レーザ装置は、基板1の領域R11(基板1の第1領域)上に設けられた第1導電型のクラッド層2(第1のクラッド層)と、基板1の領域R11に隣接する領域R12(基板1の第2領域)上に設けられた第1導電型の電極8と、クラッド層2の領域R21(クラッド層2の第1領域)上に設けられた活性層3と、活性層3上に設けられ、電流狭窄部を構成する第2導電型のクラッド層5(第2のクラッド層)と、を備えている。   This semiconductor laser device includes a first conductivity type cladding layer 2 (first cladding layer) provided on a region R11 (first region of the substrate 1) of the substrate 1 and a region adjacent to the region R11 of the substrate 1. A first conductivity type electrode 8 provided on R12 (second region of substrate 1), an active layer 3 provided on region R21 of clad layer 2 (first region of clad layer 2), and an active layer 3 and a second conductivity type clad layer 5 (second clad layer) constituting a current confinement portion.

ここで、平面視でクラッド層2の領域R21と基板1の領域R12との間に位置する、クラッド層2の領域R22(クラッド層2の第2領域)は、その上面の高さが活性層3の下面の高さ以下であり且つ基板1の領域R12の上面の高さよりも高い転位伝播防止領域である。また、上記電流狭窄部と上記転位伝播防止領域とは、平面視で、互いに離間している。これらの電流狭窄部と転位伝播防止領域との間の間隔L2は、5μm以上であることが好ましい。また、転位伝播防止領域の幅L1は、2.3μm以上であることが好ましい。その理由については後述する。   Here, the height of the upper surface of the region R22 of the cladding layer 2 (second region of the cladding layer 2), which is located between the region R21 of the cladding layer 2 and the region R12 of the substrate 1 in plan view, is the active layer. 3 is a dislocation propagation preventing region that is equal to or lower than the height of the lower surface of 3 and higher than the height of the upper surface of the region R12 of the substrate 1. Further, the current confinement part and the dislocation propagation preventing region are separated from each other in plan view. The interval L2 between these current confinement portions and the dislocation propagation preventing region is preferably 5 μm or more. The width L1 of the dislocation propagation preventing region is preferably 2.3 μm or more. The reason will be described later.

クラッド層5とその上に設けられたコンタクト層6とはリッジストライプ形状に加工されており、このリッジストライプ(図中に矢印A1で示された部分)が上述の電流狭窄部として機能する。また、このリッジストライプは、水平方向の屈折率導波部としても機能する。リッジストライプの幅は、例えば1.5μmである。   The clad layer 5 and the contact layer 6 provided thereon are processed into a ridge stripe shape, and this ridge stripe (portion indicated by an arrow A1 in the figure) functions as the above-described current constriction portion. The ridge stripe also functions as a horizontal refractive index waveguide. The width of the ridge stripe is 1.5 μm, for example.

このように本実施形態においては、電流狭窄部が、クラッド層2の領域R21と領域R22との境界に沿って延在する突条形状をしている。また、図2からわかるように、転位伝播防止領域(領域R22)は電流狭窄部に沿って延在しており、転位伝播防止領域と電流狭窄部とは、延在方向についての長さが互いに略等しい。   Thus, in the present embodiment, the current confinement portion has a ridge shape extending along the boundary between the region R21 and the region R22 of the cladding layer 2. Further, as can be seen from FIG. 2, the dislocation propagation preventing region (region R22) extends along the current confinement portion, and the dislocation propagation preventing region and the current confinement portion have a length in the extending direction. Almost equal.

活性層3のうち、上記リッジストライプの下部に位置する領域(図中に矢印A2で示された領域)が発光領域となる。なお、活性層3は、光導波路層としても機能する。また、リッジストライプ上には、第2導電型の電極7が形成されている。さらに、当該半導体レーザ装置の表面は、リッジストライプまたは電極8が設けられた部分を除いて、絶縁膜12で覆われている。   In the active layer 3, a region (a region indicated by an arrow A2 in the drawing) located below the ridge stripe is a light emitting region. The active layer 3 also functions as an optical waveguide layer. A second conductivity type electrode 7 is formed on the ridge stripe. Further, the surface of the semiconductor laser device is covered with an insulating film 12 except for the portion where the ridge stripe or electrode 8 is provided.

上述の基板1、クラッド層2、活性層3、クラッド層5およびコンタクト層6は、例えば、それぞれn型GaN基板、n型AlGaNクラッド層、InGaN/GaN多重量子井戸活性層、p型AlGaNクラッド層およびp型GaNコンタクト層である。すなわち、本例では、上記第1導電型がn型であり、上記第2導電型がp型である。   The substrate 1, the clad layer 2, the active layer 3, the clad layer 5 and the contact layer 6 are, for example, an n-type GaN substrate, an n-type AlGaN clad layer, an InGaN / GaN multiple quantum well active layer, and a p-type AlGaN clad layer, respectively. And a p-type GaN contact layer. That is, in this example, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type.

図3〜図7を参照しつつ、本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態として、図1,2に示した半導体レーザ装置の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、概括すると、下記工程(a)〜(f)を含むものである。
(a)基板1上にクラッド層2を形成する第1クラッド層形成工程
(b)クラッド層2上に活性層3を形成する活性層形成工程
(c)活性層3上に電流狭窄部を構成するクラッド層5を形成する第2クラッド層形成工程
(d)工程(c)よりも後に、活性層3の一部をクラッド層2が露出するまでエッチングする第1エッチング工程
(e)工程(d)において露出したクラッド層2の露出領域のうち、工程(d)においてエッチングされずに残った活性層3に平面視で隣接する隣接領域を残して、上記露出領域を基板1が露出するまでエッチングすることにより、上記隣接領域に転位伝播防止領域を形成する第2エッチング工程
(f)工程(e)において露出した基板1の領域上に電極8を形成する電極形成工程
With reference to FIGS. 3 to 7, an example of a method of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIGS. 1 and 2 will be described as an embodiment of the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention. This manufacturing method generally includes the following steps (a) to (f).
(A) First clad layer forming step of forming the clad layer 2 on the substrate 1 (b) Active layer forming step of forming the active layer 3 on the clad layer 2 (c) Constructing a current confinement portion on the active layer 3 After the second cladding layer forming step (d) step (c) for forming the cladding layer 5 to be performed, a first etching step (e) step (d) in which a part of the active layer 3 is etched until the cladding layer 2 is exposed. In the exposed region of the cladding layer 2 exposed in step (d), the adjacent region adjacent to the active layer 3 not etched in step (d) is left in plan view, and the exposed region is etched until the substrate 1 is exposed. Then, the second etching step (f) for forming the dislocation propagation preventing region in the adjacent region (f) The electrode forming step for forming the electrode 8 on the region of the substrate 1 exposed in the step (e)

ただし、工程(c)においては、工程(e)において形成される転位伝播防止領域と平面視で離間する領域に、電流狭窄部を形成する。また、工程(d)および工程(e)の一方または双方において、エッチング終点検出モニタを用いてエッチング深さを制御することが好ましい。   However, in the step (c), the current confinement portion is formed in a region separated from the dislocation propagation preventing region formed in the step (e) in plan view. In one or both of the step (d) and the step (e), it is preferable to control the etching depth using an etching end point detection monitor.

より詳細には、まず、基板1上に、クラッド層2、活性層3、クラッド層5およびコンタクト層6を、有機金属気相成長法(MOVPE法)等を用いて、順次積層する(図3)。   More specifically, first, the cladding layer 2, the active layer 3, the cladding layer 5, and the contact layer 6 are sequentially stacked on the substrate 1 by using a metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE method) or the like (FIG. 3). ).

次に、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、例えば幅1.5μm程度のストライプ状のエッチングマスクM1を形成する。その後、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、クラッド層5の途中までエッチングを行う。これにより、リッジストライプが形成される。リッジ幅の値、およびクラッド層5のエッチング深さは、当該半導体レーザ装置の水平横モード特性を始め、電流−光出力特性や電流−電圧特性にも影響するので、要求されるデバイス特性等を考慮して、最適な値を選ぶことが好ましい(図4)。   Next, a stripe-shaped etching mask M1 having a width of, for example, about 1.5 μm is formed using a normal photolithography process. Thereafter, etching is performed partway through the cladding layer 5 by, for example, dry etching using a chlorine-based gas. Thereby, a ridge stripe is formed. The value of the ridge width and the etching depth of the cladding layer 5 affect the current-light output characteristics and current-voltage characteristics as well as the horizontal transverse mode characteristics of the semiconductor laser device. In consideration of this, it is preferable to select an optimum value (FIG. 4).

次に、エッチングマスクM1を除去した後、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、リッジストライプよりも広い幅のストライプ状のエッチングマスクM2を形成する。続いて、塩素系ドライエッチングにより、活性層3を、クラッド層2が露出するまでエッチングする(図5)。   Next, after removing the etching mask M1, a stripe-shaped etching mask M2 having a width wider than the ridge stripe is formed using a normal photolithography process. Subsequently, the active layer 3 is etched by chlorine-based dry etching until the cladding layer 2 is exposed (FIG. 5).

次に、エッチングマスクM2を除去した後、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、エッチングマスクM2の開口よりも狭い幅の開口を有するストライプ状のエッチングマスクM3を形成する。続いて、塩素系ドライエッチングにより、クラッド層2を、基板1が露出するまでエッチングする。これにより露出した面がn型電極形成面となる。また、図5で説明した工程においてエッチングされ、且つ本工程ではエッチングマスクM3で覆われてエッチングされない領域R22が転位伝播防止領域となる(図6)。   Next, after removing the etching mask M2, a stripe-shaped etching mask M3 having an opening having a width narrower than the opening of the etching mask M2 is formed using a normal photolithography process. Subsequently, the cladding layer 2 is etched by chlorine-based dry etching until the substrate 1 is exposed. The exposed surface becomes the n-type electrode forming surface. In addition, the region R22 that is etched in the process described with reference to FIG. 5 and is not etched in this process and covered with the etching mask M3 becomes a dislocation propagation preventing region (FIG. 6).

次に、エッチングマスクM3を除去した後、CVD法等を用いて、全面にシリコン酸化膜等の絶縁膜12を形成する。続いて、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、電極8および電極7を形成する部分の絶縁膜12を除去する。その後、電極8として金およびニッケルを、電極7としてチタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行うことにより、電極7および電極8を形成する。続いて、劈開によりレーザミラー端面を形成することにより、半導体レーザ装置が得られる(図7)。   Next, after removing the etching mask M3, an insulating film 12 such as a silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD or the like. Subsequently, the insulating film 12 in the portion where the electrode 8 and the electrode 7 are formed is removed by using a normal photolithography process. Thereafter, gold and nickel are vapor-deposited as the electrode 8, and titanium and gold are vapor-deposited as the electrode 7, and the alloy 7 is heated and heated under appropriate conditions, whereby the electrode 7 and the electrode 8 are formed. Subsequently, the laser mirror end face is formed by cleavage to obtain a semiconductor laser device (FIG. 7).

ここで、図8および図9を参照しつつ、上記工程(d)および(e)において形成されるエッチング領域(図1の領域R12および領域R22)の構造の詳細、および本発明によるエッチング端面のダメージ層に起因する発光領域劣化の低減効果について説明する。図8は、図1に示した本実施形態に係るリッジストライプ型半導体レーザ装置におけるエッチング領域付近の、断面構造を模式的に表したものである。図9は、図11に示した従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の同様の部分を示している。なお、これらの図は効果を説明するために模式的に示したものであり、実際のサイズおよびダメージ層や転位の様子を正確に表しているものではない。   Here, referring to FIGS. 8 and 9, the details of the structure of the etching regions (region R12 and region R22 in FIG. 1) formed in the steps (d) and (e), and the etching end face according to the present invention are described. The effect of reducing the deterioration of the light emitting region due to the damaged layer will be described. FIG. 8 schematically shows a cross-sectional structure in the vicinity of the etching region in the ridge stripe semiconductor laser device according to this embodiment shown in FIG. FIG. 9 shows a similar portion of the conventional ridge stripe semiconductor laser device shown in FIG. These drawings are schematically shown to explain the effect, and do not accurately represent the actual size, damage layer, and dislocation state.

まず、図9を用いて、エッチング端面のダメージ層に起因する発光領域劣化機構について説明する。図9に示す従来の半導体レーザ装置については、エッチング領域は1回のドライエッチングによって形成されている。エッチング深さは数μmと深い為、エッチング端面にはエッチングダメージ層が形成されている。図9に示すようなリッジストライプ型の半導体レーザにおいては、電流狭窄構造はリッジストライプによって形成されているため、若干の電流広がりはあるものの、活性層内の発光領域はリッジストライプ幅と略同じ幅の領域になっている。よって、結晶の欠陥や転位がこの領域に入ることで、素子の発光特性や信頼性が劣化するものと考えられる。図9の構造においては、エッチング端面と該発光領域とは充分離れているので、エッチングによって生じたダメージ層が直接発光特性を劣化させる影響は少ないと思われる。本構造で問題となるのは、エッチング端面のダメージ層を起点として発生する、転位や欠陥の発光領域への伝播である。転位の伝播は、高温プロセスや電流通電等によって起こりうる。   First, the light emitting region deterioration mechanism caused by the damaged layer on the etching end face will be described with reference to FIG. In the conventional semiconductor laser device shown in FIG. 9, the etching region is formed by one dry etching. Since the etching depth is as deep as several μm, an etching damage layer is formed on the etching end face. In the ridge stripe type semiconductor laser as shown in FIG. 9, the current confinement structure is formed by the ridge stripe, so the light emitting region in the active layer has a width substantially the same as the ridge stripe width although there is a slight current spread. It has become an area. Therefore, it is considered that the light emission characteristics and reliability of the element deteriorate due to crystal defects and dislocations entering this region. In the structure of FIG. 9, since the etching end face and the light emitting region are sufficiently separated from each other, it is considered that the damage layer generated by the etching has little influence on directly deteriorating the light emitting characteristics. A problem with this structure is the propagation of dislocations and defects to the light-emitting region, which originates from the damaged layer on the etching end face. Dislocation propagation can occur due to high temperature processes, current conduction, and the like.

前述したとおり、エッチング端面に発生した転位は、Inを含まないGaNやAlGaNの場合、基本的には基板に垂直な方向に伝播しやすいが、InGaN層があると伝播方向は水平に曲げられやすいという特徴がある。よって、エッチング端面のダメージ層で発生した転位は、InGaN活性層に到達するまでは、垂直に近い方向に伝播する。ただし、GaNやAlGaN層においても、結晶内部の欠陥やヘテロ界面等をきっかけにして水平方向にも伝播しうるので、図9中に矢印A3で示したように、各転位の発生点とInGaN活性層に到達した点を結んだ直線と基板面とのなす角度の分布は、ある一定の角度θ1以上の方向に集中する傾向を持つと考えられる。このようにして、活性層内のInGaN層に到達した転位は、InGaN層内を略水平に進み、発光領域に到達して発光特性を劣化させてしまう可能性がある。なお、図中に転位の伝播経路を、紙面上へ投影かつ簡単化して直線で示しているが、実際には複雑な経路を辿って伝播するものである。   As described above, in the case of GaN or AlGaN that does not contain In, dislocations generated on the etching end face tend to propagate basically in a direction perpendicular to the substrate, but if there is an InGaN layer, the propagation direction tends to be bent horizontally. There is a feature. Therefore, dislocations generated in the damaged layer on the etching end face propagate in a direction close to vertical until reaching the InGaN active layer. However, since the GaN and AlGaN layers can also propagate in the horizontal direction triggered by defects inside the crystal, heterointerfaces, etc., as shown by arrows A3 in FIG. The distribution of the angle formed by the straight line connecting the points reaching the layer and the substrate surface is considered to have a tendency to concentrate in a direction of a certain angle θ1 or more. In this way, dislocations that reach the InGaN layer in the active layer may travel substantially horizontally in the InGaN layer, reach the light emitting region, and deteriorate the light emission characteristics. In the figure, the propagation path of dislocation is projected on the paper and simplified and shown as a straight line, but in reality, it propagates along a complicated path.

次に、図8を用いて本発明の効果について説明する。ここで、本構造においては、エッチング領域のリッジストライプ側の端面は、2回のドライエッチング工程によって形成された2段構造となっており、エッチング領域のリッジストライプ側の端部に、活性層が除去された転位伝播防止領域が存在することが特徴である。この構造により、端面へのエッチングダメージ層の影響を小さくできるとともに、端面のダメージ等に起因する、転位・欠陥の活性層発光領域への伝播を阻止することができる。エッチング底面S1を露出させて転位伝播防止領域を形成するための1回目のエッチングについては、深さは少なくとも活性層が除去されれば良く、なるべく浅い方が望ましい。よって、前述の製造方法の工程(d)において、活性層が確実に除去されかつ活性層の直下でエッチングを停止するために、エッチング面からの反射光強度をモニタする等の方法を用いてエッチング終点検出を行うことが好ましい。この1回目のエッチングにおいて生じるダメージ層D1については、エッチング深さが非常に小さいため、ダメージ層は薄く、転位や欠陥の発生も殆どないと考えられる。ただし、エッチング端面がリッジストライプ端面と近すぎると、屈折率導波構造に影響を与え、横モード特性が劣化する可能性があることから、発光領域から充分離すことが必要である。転位伝播防止領域のエッチング端面とリッジストライプ端面との間の間隔L2は、例えば、少なくとも5μm程度は確保しておくことが好ましい。   Next, the effect of the present invention will be described with reference to FIG. Here, in this structure, the end surface on the ridge stripe side of the etching region has a two-stage structure formed by two dry etching steps, and an active layer is formed at the end of the etching region on the ridge stripe side. It is characterized by the presence of the removed dislocation propagation prevention region. With this structure, the influence of the etching damage layer on the end face can be reduced, and the propagation of dislocations / defects to the active layer light-emitting region due to the end face damage or the like can be prevented. In the first etching for forming the dislocation propagation preventing region by exposing the etching bottom surface S1, it is sufficient that at least the active layer is removed, and the depth is preferably as shallow as possible. Therefore, in step (d) of the above manufacturing method, etching is performed using a method such as monitoring the intensity of reflected light from the etching surface in order to reliably remove the active layer and stop etching immediately below the active layer. It is preferable to perform end point detection. The damage layer D1 generated in the first etching is considered to have a very small damage depth and almost no dislocations or defects due to the very small etching depth. However, if the etching end face is too close to the ridge stripe end face, the refractive index waveguide structure is affected and the transverse mode characteristics may be deteriorated. Therefore, it is necessary to charge and separate from the light emitting region. The distance L2 between the etching end face of the dislocation propagation preventing region and the ridge stripe end face is preferably secured at least about 5 μm, for example.

エッチング底面S2を露出させるための2回目のエッチングでは、クラッド層2の下部まで数μmエッチングしなければならないため、エッチング端面にはある程度のダメージ層D2が形成される。このダメージ層D2によって、図9の従来例の場合と同様に、図中に矢印A3で示したように、ある角度θ1以上の方向へ転位が伝播すると考えられる。ただし、本構造においては、これらの転位が到達する位置のInGaN層は除去されているので、これらはそのまま結晶表面へ到達し、伝播が停止する。よって、活性層内の発光領域へこれらの転位が進入し、発光特性を劣化させるのを防ぐことができる。このような転位伝播防止領域は、少なくともリッジストライプとn型電極形成面との間に設けることが必要である。また、素子分離前の構造において、n型電極形成面外側のInGaN活性層が、隣接する素子の発光領域と継続しているような場合には、隣接するリッジストライプとの間にも転位伝播防止領域を設けることが必要である。   In the second etching for exposing the etching bottom surface S2, it is necessary to etch several μm to the lower part of the cladding layer 2, so that a certain damage layer D2 is formed on the etching end face. As in the case of the conventional example of FIG. 9, the damage layer D2 is considered to cause dislocations to propagate in a direction of an angle θ1 or more as indicated by an arrow A3 in the drawing. However, in this structure, since the InGaN layer where these dislocations arrive is removed, they reach the crystal surface as they are, and the propagation stops. Therefore, it is possible to prevent these dislocations from entering the light emitting region in the active layer and deteriorating the light emission characteristics. Such a dislocation propagation preventing region must be provided at least between the ridge stripe and the n-type electrode formation surface. Also, in the structure before element isolation, when the InGaN active layer outside the n-type electrode formation surface continues with the light emitting region of the adjacent element, dislocation propagation prevention is also performed between the adjacent ridge stripes. It is necessary to provide an area.

ここで、より詳細に転位の伝播経路を考慮して、エッチング領域の構造を決定することで、転位の発光領域への伝播阻止効果を最大限に得ることができる。図8に示したように、エッチング端面のダメージ層から伝播する転位がInGaN層へ到達するのを避けるためには、1回目のエッチング端面と2回目のエッチング端面との間の間隔すなわち転位伝播防止領域の幅L1の大きさを、2回目のエッチング深さ、すなわちエッチング底面S1とエッチング底面S2との高さの差H1、および転位の伝播方向θ1とを用いて、次式の条件を満たす値にしておけば良いことが分かる。
L1>(H1/tanθ1)
Here, by determining the structure of the etching region in consideration of the propagation path of dislocation in more detail, the effect of preventing propagation of dislocation to the light emitting region can be obtained to the maximum extent. As shown in FIG. 8, in order to avoid dislocations propagating from the damaged layer on the etching end face from reaching the InGaN layer, the distance between the first etching end face and the second etching end face, ie, dislocation propagation prevention is prevented. Using the second etching depth, that is, the height difference H1 between the etching bottom surface S1 and the etching bottom surface S2, and the dislocation propagation direction θ1, a value satisfying the following equation: I understand that it should be.
L1> (H1 / tanθ1)

本発明者らの検討によると、このような転位の大部分(約80%)の転位は、基板面からの角度θ1が約60°以上の方向の伝播経路を辿ることが見出された。よって、このような転位の大部分が活性層に至るのを避けるためには、L1が
L1>(H1/tan60°)
を満たすことにより、大きな効果が得られる。例えば、n型AlGaNクラッド層2の厚さが約3μmであった場合、エッチング深さはトレランスを含めて約4μmとすると、L1は約2.3μm以上であることが好ましい。また、このような転位の大部分(95%以上)は、基板面からの角度θ1が約20°以上の方向の伝播経路を辿ることが見出された。よって、このような転位の殆どが活性層に至るのを避けるためには、L1が
L1>(H1/tan20°)
を満たすことが望ましい。例えば、n型AlGaNクラッド層2の厚さが3μmであった場合、L1の大きさは11μm以上であることが好ましく、エッチング端面からのダメージの影響を 略除去することが可能となる。ただし、例外的に結晶内部の欠陥などの構造により20°以下の角度で伝播する転位も存在しないとは言えず、L1の長さは長ければ長いほど効果的であると言える。しかし、これを長くし過ぎると、隣接する素子との間隔を広げなければならなくなり、素子当たりの面積が増大しウエハ当たりの素子数が減少するため、生産性に問題がある。また、場合によっては、n側クラッド層を水平に流れる抵抗成分の増加が懸念されるため、適当な値に設定することが必要である。2回目のエッチング深さについては、状況に応じて適当な深さを採用することができる。本実施形態ではn型GaN層の一部をn型電極形成面としたが、特に限定されず、n型AlGaNクラッド層の一部でも良く、またn型GaNコンタクト層を設けてここをn型電極形成面としても良い。エッチング深さはそれぞれの状況に応じて変えても構わないが、なるべく小さい方がL1の長さを長く取る必要がなくなり、効率的である。
According to the study by the present inventors, it has been found that most of such dislocations (about 80%) follow a propagation path in which the angle θ1 from the substrate surface is about 60 ° or more. Therefore, in order to avoid most of such dislocations from reaching the active layer, L1 is L1> (H1 / tan 60 °)
By satisfying the above, a great effect can be obtained. For example, when the thickness of the n-type AlGaN cladding layer 2 is about 3 μm, if the etching depth is about 4 μm including the tolerance, L1 is preferably about 2.3 μm or more. Further, it has been found that most of such dislocations (95% or more) follow a propagation path in which the angle θ1 from the substrate surface is about 20 ° or more. Therefore, in order to avoid most of such dislocations from reaching the active layer, L1 is L1> (H1 / tan20 °).
It is desirable to satisfy. For example, when the thickness of the n-type AlGaN cladding layer 2 is 3 μm, the size of L1 is preferably 11 μm or more, and the influence of damage from the etching end face can be substantially eliminated. However, it cannot be said that there are exceptionally no dislocations propagating at an angle of 20 ° or less due to a structure such as a defect in the crystal, and it can be said that the longer L1 is, the more effective. However, if this is too long, the distance between adjacent elements must be increased, and the area per element increases and the number of elements per wafer decreases, which is problematic in productivity. In some cases, there is a concern about an increase in the resistance component that flows horizontally through the n-side cladding layer, so it is necessary to set the value appropriately. About the etching depth of the 2nd time, a suitable depth can be employ | adopted according to a condition. In the present embodiment, a part of the n-type GaN layer is an n-type electrode formation surface, but is not particularly limited, and may be a part of an n-type AlGaN cladding layer, and an n-type GaN contact layer is provided to form an n-type electrode. It is good also as an electrode formation surface. The etching depth may be changed in accordance with each situation, but a smaller one is more efficient because it is not necessary to increase the length of L1.

以上の製法により得られた図1の半導体レーザ装置においては、ドライエッチングによるエッチング端面のダメージに起因する転位伝播等による結晶の劣化を抑制することが可能となる。このように、本実施形態では、活性層よりも深い位置までドライエッチングを必要とするデバイス構造(例えば、基板の同一表面に正負双方の電極を有するような半導体レーザ素子構造)においても、ドライエッチングに起因する活性層への欠陥導入を抑制し、優れたデバイス特性・信頼性を有する窒化物系半導体レーザ素子が実現されている。   In the semiconductor laser device of FIG. 1 obtained by the above manufacturing method, it is possible to suppress the deterioration of the crystal due to dislocation propagation caused by the damage of the etching end face due to the dry etching. As described above, in this embodiment, even in a device structure that requires dry etching to a position deeper than the active layer (for example, a semiconductor laser element structure having both positive and negative electrodes on the same surface of the substrate), dry etching is performed. A nitride-based semiconductor laser element that suppresses the introduction of defects into the active layer due to the above and has excellent device characteristics and reliability has been realized.

(第2実施形態)
図10は、本発明による半導体レーザ装置の第2実施形態を示す平面図である。本実施形態では、図3〜図7で説明したものと同様の製法を採用するものであるが、2回のドライエッチングによって形成される、エッチング領域の平面形状が、素子内で閉じた形状である点が異なっている。すなわち、転位伝播防止領域が、平面視で、閉じた直線または曲線で構成された形状をしている。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In this embodiment, a manufacturing method similar to that described with reference to FIGS. 3 to 7 is adopted, but the planar shape of the etching region formed by two dry etchings is a closed shape in the element. There are some differences. That is, the dislocation propagation preventing region has a shape constituted by a closed straight line or curve in plan view.

このような構成は、本半導体レーザ装置における劈開面の形成に有利である。窒化物系材料は非常に硬いため、従来のInP系やGaAs系材料に比べて、平坦性の高い劈開面を得ることが比較的困難である。この点、図1および図2に示した構造では、劈開面におけるストライプ両脇の構造が非対称であるため、リッジストライプ部に余分な力がかかり、劈開面の平坦性が劣化してしまう場合がある。これに対し、本実施形態では、点線C1に沿った断面の構造は、図1に示した断面と同様であるが、点線C2,C3に沿った劈開面においてはストライプ両脇付近の構造が対称であるため、平坦性の高い劈開面を得ることが可能となる。   Such a configuration is advantageous for forming a cleavage plane in the semiconductor laser device. Since nitride-based materials are very hard, it is relatively difficult to obtain a cleavage plane with high flatness as compared with conventional InP-based and GaAs-based materials. In this regard, in the structure shown in FIGS. 1 and 2, since the structure on both sides of the stripe on the cleavage plane is asymmetric, extra force is applied to the ridge stripe portion, and the flatness of the cleavage plane may be deteriorated. is there. On the other hand, in the present embodiment, the structure of the cross section along the dotted line C1 is the same as the cross section shown in FIG. 1, but the structures near both sides of the stripe are symmetrical on the cleavage plane along the dotted lines C2 and C3. Therefore, it is possible to obtain a cleavage plane with high flatness.

この場合、エッチング領域において、例えば図10に示すように、ストライプに垂直な端面に関しても転位伝播防止領域(領域R22)を設けることが好ましい。ストライプに垂直な端面に関しても、端面におけるダメージ等からの転位が、劈開前のウエハ状態では隣接する素子のストライプ内発光領域へ伝播する可能性もあるためである。   In this case, in the etching region, for example, as shown in FIG. 10, it is preferable to provide a dislocation propagation preventing region (region R22) also on the end face perpendicular to the stripe. This is also because dislocations due to damage or the like at the end face of the end face perpendicular to the stripe may propagate to the light emitting region in the stripe of the adjacent element in the wafer state before cleavage.

本発明による半導体レーザ装置およびその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、前述の実施形態においては、n型GaN基板上の半導体レーザ装置を例に取ったが、サファイア基板、シリコン基板等GaN基板以外の基板上の半導体レーザ装置でも構わない。基板が導電性でない場合には、n型層を積層して形成してn型電極コンタクト層とし、同様の形態を取ることが可能である。また、前述の実施形態においては、リッジストライプ型の半導体レーザ構造について説明したが、本発明はこのような構造に特に限定されるものではなく、インナーストライプ型の半導体レーザ装置や、メサ型の発光ダイオード素子、面発光レーザ素子等、同一表面に電極を有する発光素子・受光素子ならば、どのような構造にも適用が可能である。   The semiconductor laser device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the semiconductor laser device on the n-type GaN substrate is taken as an example, but a semiconductor laser device on a substrate other than the GaN substrate such as a sapphire substrate or a silicon substrate may be used. In the case where the substrate is not conductive, n-type layers can be stacked to form an n-type electrode contact layer, which can take the same form. In the above-described embodiment, the ridge stripe type semiconductor laser structure has been described. However, the present invention is not particularly limited to such a structure, and the inner stripe type semiconductor laser device and the mesa type light emitting device are used. The present invention can be applied to any structure as long as it is a light emitting element / light receiving element having electrodes on the same surface, such as a diode element and a surface emitting laser element.

また、ここでは、表面に正負両方の電極を形成する場合の課題について述べたが、活性層の電流注入領域からある程度離れた位置に、活性層以下までエッチングが必要な場合、例えば、エッチングによるレーザ端面形成、エッチングによる素子分離等のプロセスを行う場合にも、本発明と同様にエッチングを2回に分けて行い、転位伝播防止領域を設ける構造を採用することにより、エッチング端面に発生する転位の発光領域への伝播を抑制することが可能である。   In addition, here, the problem in the case where both positive and negative electrodes are formed on the surface has been described. However, when etching is required to a certain distance from the current injection region of the active layer to below the active layer, for example, etching laser Also when performing processes such as end face formation and element separation by etching, etching is performed in two steps in the same manner as in the present invention, and by adopting a structure in which a dislocation propagation prevention region is provided, dislocations generated on the etching end face are eliminated. Propagation to the light emitting region can be suppressed.

また、エッチング領域および転位伝播防止領域の断面形状や、平面形状についても本発明の趣旨に基づいた構造であれば、適宜選択することが可能である。また、ここでは転位伝播防止領域をドライエッチングにより形成する実施形態について説明したが、選択成長法などを用いて予め活性層が形成されないように積層構造を形成しすることにより転位伝播防止領域を形成してもよい。また、各層構造の材料や膜厚に関してもそれぞれ適宜選択、設定できることはいうまでもない。   Further, the cross-sectional shape and the planar shape of the etching region and the dislocation propagation preventing region can be appropriately selected as long as the structure is based on the gist of the present invention. Further, although the embodiment in which the dislocation propagation preventing region is formed by dry etching has been described here, the dislocation propagation preventing region is formed by forming a stacked structure so that the active layer is not formed in advance by using a selective growth method or the like. May be. It goes without saying that the material and film thickness of each layer structure can be selected and set as appropriate.

また、各実施の形態で、n型をp型に、且つp型をn型に変更してもよい。   In each embodiment, the n-type may be changed to the p-type and the p-type may be changed to the n-type.

また、本発明による半導体レーザ装置は、次世代の高密度光ディスク用光源や、白色光源等に使用することができる。   Further, the semiconductor laser device according to the present invention can be used for a light source for a next-generation high-density optical disk, a white light source, or the like.

本発明による半導体レーザ装置の第1実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention. 図1の半導体レーザ装置を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor laser apparatus of FIG. 本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus by this invention. 本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus by this invention. 本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus by this invention. 本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus by this invention. 本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。It is process drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus by this invention. 本発明の効果を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the effect of this invention. 本発明の効果を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the effect of this invention. 本発明による半導体レーザ装置の第2実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the semiconductor laser apparatus by this invention. 基板の同一表面側に正負電極を有する一般的なリッジストライプ型の窒化物系半導体レーザ装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a general ridge stripe type nitride semiconductor laser device having positive and negative electrodes on the same surface side of a substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 クラッド層
3 活性層
5 クラッド層
6 コンタクト層
7 電極
8 電極
12 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Clad layer 3 Active layer 5 Clad layer 6 Contact layer 7 Electrode 8 Electrode 12 Insulating film

Claims (11)

基板と、
前記基板の第1領域上に設けられた第1導電型の第1のクラッド層と、
前記基板の前記第1領域に隣接する第2領域上に設けられた前記第1導電型の電極と、
前記第1のクラッド層の第1領域上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられ、電流狭窄部を構成する第2導電型の第2のクラッド層と、を備え、
平面視で前記第1のクラッド層の前記第1領域と前記基板の前記第2領域との間に位置する、前記第1のクラッド層の第2領域は、その上面の高さが前記活性層の下面の高さ以下であり且つ前記基板の前記第2領域の上面の高さよりも高い転位伝播防止領域であり、
前記電流狭窄部と前記転位伝播防止領域とは、平面視で、互いに離間していることを特徴とする半導体レーザ装置。
A substrate,
A first conductivity type first cladding layer provided on a first region of the substrate;
An electrode of the first conductivity type provided on a second region adjacent to the first region of the substrate;
An active layer provided on a first region of the first cladding layer;
A second clad layer of a second conductivity type provided on the active layer and constituting a current confinement portion,
The height of the upper surface of the second region of the first cladding layer, which is located between the first region of the first cladding layer and the second region of the substrate in plan view, is the active layer. A dislocation propagation preventing region that is equal to or lower than the height of the lower surface of the substrate and higher than the height of the upper surface of the second region of the substrate,
The semiconductor laser device, wherein the current confinement part and the dislocation propagation prevention region are separated from each other in plan view.
請求項1に記載の半導体レーザ装置において、
前記電流狭窄部と前記転位伝播防止領域とは、平面視で、互いに5μm以上離間している半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 1,
The semiconductor laser device, wherein the current confinement portion and the dislocation propagation prevention region are separated from each other by 5 μm or more in plan view.
請求項1または2に記載の半導体レーザ装置において、
前記電流狭窄部は、前記第1のクラッド層の前記第1および第2領域の境界に沿って延在する突条形状をしている半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 1 or 2,
The semiconductor laser device, wherein the current confinement portion has a ridge shape extending along a boundary between the first and second regions of the first cladding layer.
請求項3に記載の半導体レーザ装置において、
前記転位伝播防止領域は、前記電流狭窄部に沿って延在しており、
前記転位伝播防止領域と前記電流狭窄部とは、延在方向についての長さが互いに略等しい半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 3,
The dislocation propagation preventing region extends along the current constriction,
The dislocation propagation preventing region and the current confinement portion are semiconductor laser devices having substantially the same length in the extending direction.
請求項3に記載の半導体レーザ装置において、
前記転位伝播防止領域は、平面視で、閉じた直線または曲線で構成された形状をしている半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 3,
The dislocation propagation preventing region is a semiconductor laser device having a shape constituted by a closed straight line or curve in a plan view.
請求項1乃至5いずれかに記載の半導体レーザ装置において、
前記第1のクラッド層の前記第1領域と前記基板の前記第2領域との間の平面視での間隔をL1、前記転位伝播防止領域の上面の高さと前記基板の前記第2領域の上面の高さとの差をH1としたとき、L1>(H1/tan60°)が満たされている半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 5,
The distance in plan view between the first region of the first cladding layer and the second region of the substrate is L1, the height of the upper surface of the dislocation propagation preventing region and the upper surface of the second region of the substrate A semiconductor laser device in which L1> (H1 / tan 60 °) is satisfied, where H1 is the difference from the height.
請求項6に記載の半導体レーザ装置において、
L1>(H1/tan20°)が満たされている半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 6, wherein
A semiconductor laser device satisfying L1> (H1 / tan20 °).
請求項1乃至7いずれかに記載の半導体レーザ装置において、
前記基板はGaN基板であり、
前記活性層はInGaN層を含んでいる半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 1,
The substrate is a GaN substrate;
The semiconductor laser device, wherein the active layer includes an InGaN layer.
請求項1乃至8いずれかに記載の半導体レーザ装置において、
前記第1導電型はn型であり、前記第2導電型はp型である半導体レーザ装置。
The semiconductor laser device according to claim 1,
The semiconductor laser device, wherein the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type.
基板上に第1導電型の第1のクラッド層を形成する第1クラッド層形成工程と、
前記第1のクラッド層上に活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層上に電流狭窄部を構成する第2導電型の第2のクラッド層を形成する第2クラッド層形成工程と、
前記第2クラッド層形成工程よりも後に、前記活性層の一部を前記第1のクラッド層が露出するまでエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程において露出した前記第1のクラッド層の露出領域のうち、前記第1エッチング工程においてエッチングされずに残った前記活性層に平面視で隣接する隣接領域を残して、前記露出領域を前記基板が露出するまでエッチングすることにより、前記隣接領域に転位伝播防止領域を形成する第2エッチング工程と、
前記第2エッチング工程において露出した前記基板の領域上に前記第1導電型の電極を形成する電極形成工程と、を含み、
前記第2クラッド層形成工程においては、前記第2エッチング工程において形成される前記転位伝播防止領域と平面視で離間する領域に、前記電流狭窄部を形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
A first cladding layer forming step of forming a first conductivity type first cladding layer on a substrate;
An active layer forming step of forming an active layer on the first cladding layer;
A second clad layer forming step of forming a second clad layer of a second conductivity type constituting a current confinement portion on the active layer;
A first etching step of etching a part of the active layer until the first cladding layer is exposed after the second cladding layer forming step;
Of the exposed region of the first cladding layer exposed in the first etching step, the exposed region leaves an adjacent region adjacent in plan view to the active layer left unetched in the first etching step. A second etching step of forming a dislocation propagation preventing region in the adjacent region by etching until the substrate is exposed;
Forming an electrode of the first conductivity type on a region of the substrate exposed in the second etching step, and
In the second clad layer forming step, the current confinement portion is formed in a region separated in plan view from the dislocation propagation preventing region formed in the second etching step. Method.
請求項10に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
前記第1および第2エッチング工程の一方または双方において、エッチング終点検出モニタを用いてエッチング深さを制御する半導体レーザ装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor laser device according to claim 10,
A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein an etching depth is controlled using an etching end point detection monitor in one or both of the first and second etching steps.
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