JP2008124109A - Semiconductor laser, method of manufacturing semiconductor laser, optical pickup, optical disk device, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Semiconductor laser, method of manufacturing semiconductor laser, optical pickup, optical disk device, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2008124109A
JP2008124109A JP2006303671A JP2006303671A JP2008124109A JP 2008124109 A JP2008124109 A JP 2008124109A JP 2006303671 A JP2006303671 A JP 2006303671A JP 2006303671 A JP2006303671 A JP 2006303671A JP 2008124109 A JP2008124109 A JP 2008124109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal
semiconductor laser
film
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006303671A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4882681B2 (en
Inventor
Masaru Kuramoto
大 倉本
Tsutomu Fujimoto
強 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2006303671A priority Critical patent/JP4882681B2/en
Publication of JP2008124109A publication Critical patent/JP2008124109A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4882681B2 publication Critical patent/JP4882681B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser wherein an electrode can be effectively prevented from being peeled off during cleavage for forming the end face of a resonator in case when alloying process is not conducted after the electrode is formed on a nitride-based III-V group compound semiconductor layer. <P>SOLUTION: The semiconductor laser is provided with an electrode 13 that is formed on the boundary of a nitride-based III-V group compound semiconductor layer 9 constituting a laser structure without being alloyed. In this case, at least a part of the electrode 13 is a metal laminated film containing metal films with n layers (n; integer of two or more), wherein the total thickness of the metal laminated film is 300 nm or more and, when assuming that rigidity and thickness of i-th metal film from the bottom of the metal laminated film are G<SB>i</SB>and t<SB>i</SB>, respectively, and the equivalent average rigidity G<SB>e</SB>of the metal laminated film is defined as [total sum of (G<SB>i</SB>×t<SB>i</SB>)]/total film thickness, G<SB>e</SB>≤55 GPa is established. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体レーザ、半導体レーザの製造方法、光ピックアップ、光ディスク装置、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極を形成した後に合金化(アロイ)処理を行わない、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザならびにこれを光源に用いる光ピックアップおよび光ディスク装置に適用して好適なものである。   The present invention relates to a semiconductor laser, a method for manufacturing a semiconductor laser, an optical pickup, an optical disk device, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, alloying after forming an electrode on a nitride III-V compound semiconductor layer. (Alloy) The present invention is suitable for application to a semiconductor laser using a nitride III-V compound semiconductor without an (alloy) treatment, and an optical pickup and optical disk apparatus using the semiconductor laser as a light source.

高密度光ディスク装置では、光源として発光波長が400nm帯のGaN系半導体レーザが用いられている。図14にこのような従来のGaN系半導体レーザの一例を示す(例えば、非特許文献1参照。)。図14に示すように、このGaN系半導体レーザにおいては、n型GaN基板101上に、n型AlGaNクラッド層102、n型GaN光導波層103、アンドープのGa1-x Inx N(量子井戸層)/Ga1-y Iny N(障壁層、x>y)多重量子井戸構造の活性層104、アンドープInGaN光導波層105、アンドープAlGaN光導波層106、p型AlGaN電子障壁層107、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層108およびp型GaNコンタクト層109が順次積層されている。p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層108の上部およびp型GaNコンタクト層109には、一方向(共振器長方向)に直線状に延在してリッジストライプ110が形成されている。このリッジストライプ110の両側面およびその外側の部分のp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層108上に延在してSiO2 膜111およびその上のアンドープSi膜112が形成されている。リッジストライプ110のp型GaNコンタクト層109にオーミックコンタクトしてp側電極113が形成されている。このp側電極113はアンドープSi膜112上に延在して形成され、また、一方の共振器端面から他方の共振器端面にわたって、すなわち共振器長方向の全長にわたって形成されている。一方、n型GaN基板101の裏面にn側電極114がオーミックコンタクトして形成されている。 In a high-density optical disk apparatus, a GaN-based semiconductor laser having an emission wavelength of 400 nm is used as a light source. FIG. 14 shows an example of such a conventional GaN-based semiconductor laser (see, for example, Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 14, in this GaN-based semiconductor laser, on an n-type GaN substrate 101, an n-type AlGaN cladding layer 102, an n-type GaN optical waveguide layer 103, an undoped Ga 1-x In x N (quantum well). Layer) / Ga 1 -y In y N (barrier layer, x> y) active layer 104 having a multiple quantum well structure, undoped InGaN optical waveguide layer 105, undoped AlGaN optical waveguide layer 106, p-type AlGaN electron barrier layer 107, p A type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 108 and a p-type GaN contact layer 109 are sequentially stacked. On the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice clad layer 108 and the p-type GaN contact layer 109, a ridge stripe 110 is formed extending linearly in one direction (resonator length direction). A SiO 2 film 111 and an undoped Si film 112 thereon are formed extending on the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice clad layer 108 on both side surfaces and the outside of the ridge stripe 110. A p-side electrode 113 is formed in ohmic contact with the p-type GaN contact layer 109 of the ridge stripe 110. The p-side electrode 113 is formed to extend on the undoped Si film 112, and is formed from one resonator end surface to the other resonator end surface, that is, the entire length in the resonator length direction. On the other hand, an n-side electrode 114 is formed in ohmic contact with the back surface of the n-type GaN substrate 101.

従来、GaN系半導体レーザのp側電極としては、主としてNi系の電極またはPd、Pt系の電極(例えば、特許文献1、2、3参照。)が用いられている。このうちNi系の電極では、電極形成後にアロイ工程を行うとp側電極のコンタクト抵抗の低減を図ることができるが、Pd、Pt系の電極では、300℃以上の温度でアロイ工程を行うとp側電極のコンタクト抵抗が逆に増加する。このため、図14に示すGaN系半導体レーザのp側電極113としてPd、Pt系の電極を用いる場合には、電極形成後にアロイ工程を行わないようにしている。   Conventionally, as a p-side electrode of a GaN-based semiconductor laser, a Ni-based electrode or a Pd, Pt-based electrode (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3) is mainly used. Among these, in the case of Ni-based electrodes, the contact resistance of the p-side electrode can be reduced by performing the alloying process after the electrodes are formed, but in the case of Pd and Pt-based electrodes, the alloying process is performed at a temperature of 300 ° C. On the contrary, the contact resistance of the p-side electrode increases. For this reason, when a Pd or Pt electrode is used as the p-side electrode 113 of the GaN-based semiconductor laser shown in FIG. 14, the alloy process is not performed after the electrode is formed.

高橋清(監修)、ワイドギャップ半導体光・電子デバイス、森北出版(2006)第209頁〜第212頁Takahashi Kiyoshi (supervised), Wide Gap Semiconductor Optical / Electronic Devices, Morikita Publishing (2006), pages 209-212 特開平10−303504号公報JP-A-10-303504 特開平10−41254号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-41254 特開2002−335048号公報JP 2002-335048 A

しかしながら、本発明者らの知見によれば、上述のようにp側電極113の形成後にアロイ工程を行わない場合には、p側電極113のp型GaNコンタクト層109に対する密着性が不十分であることから、レーザ構造が形成されたn型GaN基板101をこのn型GaN基板101側から劈開して共振器端面を形成する際にこの共振器端面付近のp側電極113が剥がれたり、剥がれかかった状態となることにより、通電時にこのp側電極113の部分で発熱が起き、GaN系半導体レーザの故障に繋がるという問題があった。特に、GaN系半導体レーザを高出力で使用する場合にはこの問題は深刻である。一例として、p側電極113が(Pd/Pt)/(Ti/Pt/Ni)=(50nm/100nm)/(10nm/100nm/100nm)の5層の金属膜の積層金属膜からなる場合の共振器端面付近のp側電極113およびリッジストライプ110の部分の断面透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図15に示す。図15に示すように、劈開により形成された共振器端面付近において、p側電極113(図15中では単に電極と示す)に劈開時に引っ張られた形跡が観測されるとともに、p側電極113とp型GaNコンタクト層109との間に10nm程度の厚さの隙間が観測される。また、この図15に示す構造のGaN系半導体レーザにおいて高出力を得るために電流を増加させると、図16に示すように、共振器端面付近のp側電極113がほとんど剥がれて破壊する現象が見られた。   However, according to the knowledge of the present inventors, when the alloy process is not performed after the formation of the p-side electrode 113 as described above, the adhesion of the p-side electrode 113 to the p-type GaN contact layer 109 is insufficient. Therefore, when the n-type GaN substrate 101 on which the laser structure is formed is cleaved from the n-type GaN substrate 101 side to form the resonator end face, the p-side electrode 113 near the end face of the resonator is peeled off or peeled off. Due to this state, there is a problem that heat is generated in the portion of the p-side electrode 113 when energized, leading to failure of the GaN-based semiconductor laser. This problem is particularly serious when a GaN semiconductor laser is used at a high output. As an example, resonance when the p-side electrode 113 is made of a laminated metal film of five metal films of (Pd / Pt) / (Ti / Pt / Ni) = (50 nm / 100 nm) / (10 nm / 100 nm / 100 nm). FIG. 15 shows a cross-sectional transmission electron microscope (TEM) photograph of the p-side electrode 113 and the ridge stripe 110 near the end face of the vessel. As shown in FIG. 15, in the vicinity of the end face of the resonator formed by cleavage, a trace of the p-side electrode 113 (shown simply as an electrode in FIG. 15) pulled during cleavage is observed, and the p-side electrode 113 and A gap with a thickness of about 10 nm is observed with the p-type GaN contact layer 109. Further, when the current is increased in order to obtain a high output in the GaN semiconductor laser having the structure shown in FIG. 15, the p-side electrode 113 in the vicinity of the resonator end face is almost peeled off and destroyed as shown in FIG. It was seen.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、リッジストライプ、より一般的には窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極を形成した後にアロイ工程を行わない場合に、電極が共振器端面を形成するための劈開時などに剥がれたり、剥がれかかったりするのを有効に防止することができ、この電極に起因する故障を防止することができる、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、この半導体レーザを光源に用いた光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極を形成した後にアロイ工程を行わない場合に、電極が劈開時などに剥がれたり、剥がれかかったりするのを有効に防止することができ、この電極に起因する故障を防止することができる、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザ、発光ダイオード、電子走行素子などを含む半導体装置およびその製造方法を提供することである。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that when the electrode is formed on the ridge stripe, more generally, the nitride-based III-V compound semiconductor layer, the alloy is not connected to the resonator end face. Using a nitride III-V compound semiconductor that can effectively prevent peeling or about peeling at the time of cleaving to form an electrode and prevent failure due to this electrode. The present invention provides a semiconductor laser and a method of manufacturing the same.
Another problem to be solved by the present invention is to provide an optical pickup and an optical disk apparatus using the semiconductor laser as a light source.
Still another problem to be solved by the present invention is that, when an alloy process is not performed after forming an electrode on a nitride III-V compound semiconductor layer, the electrode may be peeled off or about to be peeled off. A semiconductor device including a semiconductor laser, a light emitting diode, an electron transit device, etc. using a nitride III-V compound semiconductor capable of effectively preventing the failure and preventing failure due to the electrode And a method of manufacturing the same.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、この発明を案出するに至った。その概要を説明すると次のとおりである。
レーザ構造が形成されたn型GaN基板101を劈開して共振器端面を形成する際に、この共振器端面付近のp側電極113が剥がれたり、剥がれかかった状態となるのを防止するためには、(1)p側電極113の形成後にアロイ工程を導入してp型GaNコンタクト層109とp側電極113との密着性を向上させること、(2)劈開時の応力を低減すること、(3)劈開時の応力をp側電極113とp型GaNコンタクト層109との界面に伝えないようにすること、などの対策が考えられる。(1)では、p型GaNコンタクト層109とp側電極113とのアロイ化(合金化)を行うことによって一般的には密着性を向上させることができるが、すでに述べたようにp側電極113のコンタクト抵抗が悪化するという弊害がある。また、(2)、(3)では、劈開時には硬いGaN系半導体結晶を割ることになるので、ある程度の応力を発生させる必要があり応力低減には限界がある一方、n型GaN基板101の厚さを小さくすることで応力を低減することは可能であるが、こうするとn型GaN基板101が割れやすくなり、歩留まりが著しく低下する。従って、アロイを行わない(ノンアロイ)条件で、劈開時の応力をp側電極113とp型GaNコンタクト層109との界面に伝えず、かつ、p側電極113のコンタクト抵抗の低減を実現する特有の電極構造が必要となる。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have come up with the present invention. The outline is as follows.
In order to prevent the p-side electrode 113 in the vicinity of the resonator end face from being peeled off or being peeled off when the n-type GaN substrate 101 with the laser structure is cleaved to form the end face of the resonator. (1) Introducing an alloy process after the formation of the p-side electrode 113 to improve the adhesion between the p-type GaN contact layer 109 and the p-side electrode 113, and (2) reducing the stress during cleavage. (3) Measures such as preventing the stress during cleavage from being transmitted to the interface between the p-side electrode 113 and the p-type GaN contact layer 109 can be considered. In (1), the adhesion can generally be improved by alloying (alloying) the p-type GaN contact layer 109 and the p-side electrode 113, but as described above, the p-side electrode There is an adverse effect that the contact resistance of 113 deteriorates. Further, in (2) and (3), a hard GaN-based semiconductor crystal is broken at the time of cleavage, so that it is necessary to generate a certain amount of stress, and there is a limit in reducing the stress. Although the stress can be reduced by reducing the thickness, the n-type GaN substrate 101 is liable to be cracked and the yield is significantly reduced. Therefore, it is peculiar to realize the reduction of the contact resistance of the p-side electrode 113 without transmitting the cleavage stress to the interface between the p-side electrode 113 and the p-type GaN contact layer 109 under the non-alloying condition. The electrode structure is required.

本発明者らは、この点を考慮して鋭意検討を行った結果、窒化物系III−V族化合物半導体層上にアロイ工程を伴わずに形成する電極としてn層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜を用い、この金属積層膜の合計の厚さを300nm以上にすることに加えて、この金属積層膜に対し以下のように定義される等価平均剛性率を55GPa以下に設定することにより、劈開後の共振器端面付近のp側電極113がp型GaNコンタクト層109から剥がれたり、剥がれかかったりしないようにすることができることを見出した。
この対策は、リッジストライプ110上にp側電極113を形成する場合だけでなく、窒化物系III−V族化合物半導体層上にアロイ工程を伴わずに電極を形成する半導体レーザであれば同様に有効であり、より一般的には、半導体レーザだけでなく、発光ダイオードやFETなどの電子走行素子を含む各種の半導体装置において窒化物系III−V族化合物半導体層上にアロイ工程を伴わずに電極を形成する場合に有効である。
As a result of intensive studies in view of this point, the present inventors have found that an n layer (n is an integer of 2 or more) is formed on the nitride-based III-V compound semiconductor layer without an alloy process. In addition to setting the total thickness of the metal laminated film to 300 nm or more, the equivalent average rigidity defined as follows for the metal laminated film is 55 GPa It has been found that the p-side electrode 113 in the vicinity of the cavity end face after cleavage is prevented from being peeled off from the p-type GaN contact layer 109 by being set as follows.
This measure is not limited to the case where the p-side electrode 113 is formed on the ridge stripe 110, but also in the case of a semiconductor laser that forms an electrode on the nitride III-V compound semiconductor layer without an alloy process. It is effective, and more generally, in various semiconductor devices including not only semiconductor lasers but also electron transit elements such as light emitting diodes and FETs, without an alloy process on the nitride-based III-V compound semiconductor layer. This is effective when forming an electrode.

すなわち、上記課題を解決するために、第1の発明は、
レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaである
ことを特徴とするものである。 That is, in order to solve the above problem, the first invention
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
When defined as: G e ≦ 55 GPa.

第2の発明は、
基板上にレーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記窒化物系III−V族化合物半導体層上に、合金化処理を伴うことなく電極を形成し、この際、この電極の少なくとも一部分を、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜であって、上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものにより形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法である。 The second invention is
Growing a nitride III-V compound semiconductor layer forming a laser structure on a substrate;
An electrode is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer without an alloying treatment. At this time, at least a part of the electrode is formed with an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film. And the total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are set to G i and t i , respectively. And the equivalent average rigidity of the metal laminate film is
Figure 2008124109
And a step of forming the semiconductor laser with G e ≦ 55 GPa.

第3の発明は、
光源に半導体レーザを用いた光ピックアップにおいて、
上記半導体レーザとして、
レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものを用いた
ことを特徴とするものである。 The third invention is
In an optical pickup using a semiconductor laser as a light source,
As the semiconductor laser,
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
When G e ≦ 55 GPa, it is characterized in that it is defined as

第4の発明は、
光源に半導体レーザを用いた光ディスク装置において、
上記半導体レーザとして、
レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものを用いた
ことを特徴とするものである。 The fourth invention is:
In an optical disc apparatus using a semiconductor laser as a light source,
As the semiconductor laser,
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
When G e ≦ 55 GPa, it is characterized in that it is defined as

上記の半導体レーザにおいては、典型的には、窒化物系III−V族化合物半導体層の上部にリッジストライプを有し、少なくともこのリッジストライプ上に電極が設けられるが、これに限定されるものではない。この窒化物系III−V族化合物半導体層の、電極が直接接触する上部は通常コンタクト層であるが、これに限定されるものではない。このコンタクト層はp型であってもn型であってもよい。
好適には、電極を構成する金属積層膜の合計の厚さが500nm以上であり、かつ、Ge ≦50GPaであるが、これに限定されるものではない。
In the above semiconductor laser, typically, a nitride-based III-V compound semiconductor layer has a ridge stripe on the upper part, and at least an electrode is provided on the ridge stripe. However, the present invention is not limited to this. Absent. The upper part of the nitride III-V compound semiconductor layer that is in direct contact with the electrode is usually a contact layer, but is not limited thereto. This contact layer may be p-type or n-type.
Preferably, the total thickness of the metal laminated films constituting the electrode is 500 nm or more and G e ≦ 50 GPa, but is not limited thereto.

電極を構成する金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、Ge ≦55GPaであり、合金化処理を伴わずに窒化物系III−V族化合物半導体層上に形成してオーミックコンタクトさせることができるものである限り、この金属積層膜に含まれる金属膜の層数n、各金属膜の構成金属の種類および厚さは、基本的には自由に選ぶことができる。いくつかの金属のヤング率および剛性率を挙げると下記のとおりであり、ヤング率と剛性率との関係を図示すると図17に示すとおりである。また、参考のために、これらの金属の線膨張係数を図18に示す。 The total thickness of the metal laminated film constituting the electrode is 300 nm or more, and G e ≦ 55 GPa, and is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer without alloying treatment. As long as they can be contacted, the number n of metal films included in the metal laminated film, the type and thickness of the constituent metal of each metal film can basically be freely selected. The Young's modulus and the rigidity of several metals are as follows. The relationship between the Young's modulus and the rigidity is shown in FIG. For reference, the linear expansion coefficients of these metals are shown in FIG.

ヤング率(×1010Pa) 剛性率(×1010Pa)
Pd 11.3 5.11
Pt 16.8 6.1
Au 7.8 2.7
Ti 11.57 4.38
Ni 21.9 8.39
Al 7.03 2.61
Ag 8.27 3.03
Sn 4.99 1.84
GaN(参考) 15
Young's modulus (× 10 10 Pa) Rigidity factor (× 10 10 Pa)
Pd 11.3 5.11
Pt 16.8 6.1
Au 7.8 2.7
Ti 11.57 4.38
Ni 21.9 8.39
Al 7.03 2.61
Ag 8.27 3.03
Sn 4.99 1.84
GaN (reference) 15

電極を構成する金属積層膜は、典型的には、Pd、PtおよびNiからなる群より選ばれた少なくとも1種類あるいは2種類の金属を含み、典型的には、この金属積層膜を構成するn層の金属膜が互いに混ざり合っていない。また、この金属積層膜に含まれるn層の金属膜は、互いに異なる金属からなるものであってもよいし、互いに同一の金属からなる金属膜を2層以上含むものであってもよい。この金属積層膜の最下層の金属膜は、アロイ工程を行わずに下地の窒化物系III−V族化合物半導体層と密着してオーミックコンタクトすることができる金属からなり、典型的にはPdまたはPtからなるが、これに限定されるものではない。   The metal laminated film constituting the electrode typically includes at least one or two kinds of metals selected from the group consisting of Pd, Pt and Ni, and typically, n constituting the metal laminated film. The metal films of the layers are not mixed with each other. Further, the n-layer metal film included in the metal laminated film may be made of different metals, or may include two or more metal films made of the same metal. The lowermost metal film of the metal laminate film is made of a metal that can be in ohmic contact with the underlying nitride III-V compound semiconductor layer without performing an alloy process, and is typically Pd or Although it consists of Pt, it is not limited to this.

電極は、典型的には、一方の共振器端面から他方の共振器端面にわたって、すなわち共振器長方向の全長にわたって設けられるが、共振器長方向に、上記の諸条件を満たさない金属多層膜により構成される部分を含んでもよい。また、電極は、共振器長方向と垂直方向にも、上記の諸条件を満たさない金属多層膜により構成される部分を含んでもよい。具体的には、例えば、電極が、合計の厚さが300nmより薄い金属多層膜により構成される部分を含んだり、Ge >55GPaの金属多層膜により構成される部分を含んだりしてもよい。共振器端面を形成するための劈開時の電極の剥がれを有効に防止する観点から、好適には、電極のうちの共振器端面から共振器長方向に少なくとも100μm以内の部分が上記の諸条件を満たす金属積層膜からなるが、これに限定されるものではない。 The electrode is typically provided from one resonator end surface to the other resonator end surface, that is, over the entire length in the resonator length direction, but in the resonator length direction, a metal multilayer film that does not satisfy the above-described conditions. It may include a configured part. The electrode may also include a portion formed of a metal multilayer film that does not satisfy the above-described conditions in the direction perpendicular to the resonator length direction. Specifically, for example, the electrode may include a portion constituted by a metal multilayer film having a total thickness of less than 300 nm, or may include a portion constituted by a metal multilayer film with G e > 55 GPa. . From the viewpoint of effectively preventing peeling of the electrode during cleavage for forming the resonator end face, preferably, a portion of the electrode within 100 μm from the resonator end face in the resonator length direction satisfies the above conditions. Although it consists of a metal laminated film which fills, it is not limited to this.

レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた従来公知の半導体レーザと同様な構成のものであってよく、一般的には、n側クラッド層、n側光導波層、活性層、p側光導波層、電子障壁層、p側クラッド層、コンタクト層などを含むが、これに限定されるものではない。窒化物系III−V族化合物半導体は、最も一般的には、AlX y Ga1-x-y-z Inz Asu 1-u-v v (ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦u≦1、0≦v≦1、0≦x+y+z<1、0≦u+v<1)からなり、より具体的には、AlX y Ga1-x-y-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z<1)からなり、典型的には、AlX Ga1-x-z Inz N(ただし、0≦x≦1、0≦z≦1)からなり、具体例を挙げると、GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInNなどからなる。この窒化物系III−V族化合物半導体層は、一般的には、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)、分子線エピタキシー(MBE)などの各種のエピタキシャル成長法により基板上にエピタキシャル成長させる。この基板は、導電性基板、特に導電性半導体基板であっても、サファイア基板などの絶縁性基板であってもよい。導電性半導体基板としては、例えば、窒化物系III−V族化合物半導体基板、最も典型的にはGaN基板を用いることができる。 The nitride-based III-V compound semiconductor layer forming the laser structure may have the same configuration as a conventionally known semiconductor laser using a nitride-based III-V compound semiconductor, and generally, Including, but not limited to, an n-side cladding layer, an n-side optical waveguide layer, an active layer, a p-side optical waveguide layer, an electron barrier layer, a p-side cladding layer, and a contact layer. Nitride III-V compound semiconductor is most generally, Al X B y Ga 1- xyz In z As u N 1-uv P v ( however, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ u ≦ 1,0 ≦ v ≦ 1,0 ≦ x + y + z <1,0 ≦ u + v consists <1), more specifically, Al X B y Ga 1- xyz in z N (However, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z <1), and typically Al X Ga 1-xz In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and specific examples include GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN, and AlGaInN. This nitride III-V compound semiconductor layer is generally formed of, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxial growth or halide vapor phase epitaxial growth (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE), etc. Epitaxial growth is performed on the substrate by various epitaxial growth methods. This substrate may be a conductive substrate, particularly a conductive semiconductor substrate, or an insulating substrate such as a sapphire substrate. As the conductive semiconductor substrate, for example, a nitride-based III-V compound semiconductor substrate, most typically a GaN substrate can be used.

ところで、図14に示す従来のGaN系半導体レーザにおいては、内部損失の低減、すなわち、しきい値電流およびスロープ効率の改善を行うために、活性層104の井戸層とp型AlGaN電子障壁層107との間の距離を100nm程度離すようにしており、これによって内部損失を30cm-1から12cm-1まで低減することに成功している。これに伴い、しきい値電流は38mAから30mAへ低減し、スロープ効率は1W/Aから1.4W/Aまで向上している。しかしながら、この従来のGaN系半導体レーザには、製造工程のばらつきにより、寿命が短くなってしまうという課題がある。そこで、この従来のGaN系半導体レーザのうち寿命が短いものの劣化解析を行ったところ、p型GaNコンタクト層109およびp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層108の上部をドライエッチングすることによりリッジストライプ110を形成した際に、このリッジストライプ110の両側の脇の部分のp型AlGaN電子障壁層107やその下のアンドープAlGaN光導波層106などにドライエッチングによるダメージが入って欠陥が形成され(図19に、ダメージが入った領域を点描を付した領域で示す)、動作時にp側電極113とn側電極114との間に電流を流したときにこのリッジストライプ110の両側の脇の部分に流れる電流がp型AlGaN電子障壁層107やその下のアンドープAlGaN光導波層106などの欠陥を増殖させ、GaN系半導体レーザの劣化が促進されることを見出した。このドライエッチングによるダメージの量は、ドライエッチング工程におけるエッチングのばらつきによるダメージの入り方の違いや、レーザ構造を形成する層の結晶成長の工程における結晶品質のばらつきなどにより変動し、制御が極めて難しい。そして、独自に得た上記の知見に基づき、リッジストライプ110の深さを変えてGaN系半導体レーザの劣化を調べた結果、リッジストライプ110を深く形成するほど劣化が少なくなる傾向にあり、p型AlGaN電子障壁層107を完全に突き抜け、しかもリッジストライプ110の両側の部分の底面がp型AlGaN電子障壁層107の下面から10nm以上の深さになるようにすると、劣化が激減することを見出した。そこで、半導体レーザの劣化を防止するためには、第1〜第4の発明における窒化物系III−V族化合物半導体層として、n側クラッド層と、このn側クラッド層上のn側光導波層と、このn側光導波層上の活性層と、この活性層上のp側光導波層と、このp側光導波層上の電子障壁層と、この電子障壁層上のp側クラッド層とを含むものを用いる場合に、p側光導波層の上部、電子障壁層およびp側クラッド層にリッジストライプを形成し、電子障壁層とリッジストライプの両側の部分の底面との間の距離を10nm以上にするのが好ましい。この場合、p側電極は、典型的には、p側クラッド層上に設けられるp型コンタクト層上に形成される。半導体レーザの劣化をより確実に防止する観点より、電子障壁層とリッジストライプの両側の部分の底面との間の距離は20nm以上とするのが好ましい。一方、リッジストライプの形成時にこのリッジストライプの両側の部分の底面に入るダメージによる活性層の劣化を防止する観点より、リッジストライプの両側の部分の底面と活性層との間の距離は100nm以上とするのが好ましい。また、半導体レーザの内部損失を低減し、しきい値電流を低減し、スロープ効率を向上させる観点より、電子障壁層と活性層との間の距離は110nm以上とするのが好ましく、一方、電子障壁層と活性層との間の距離が300nmを超えると内部量子効率が低下するため300nm以下とするのが好ましい。p側光導波層は、好適な一例では、InおよびGaを含むアンドープまたはn型(好適にはライトドープのもの)の窒化物系III−V族化合物半導体層(例えば、アンドープまたはn型のInGaN層)とその上のAlおよびGaを含むアンドープまたはn型(好適にはライトドープのもの)の窒化物系III−V族化合物半導体層(例えば、アンドープまたはn型のAlGaN層)とからなるが、一般的には、アンドープまたはn型のAlGaN層、GaN層、InGaN層、AlGaInN層などのうちの一層または二層以上を組み合わせたものにより構成される。電子障壁層は、一般的にはAlおよびGaを含むp型の窒化物系III−V族化合物半導体層であり、好適にはAlx Ga1-x N層(0.15≦x<1)である。 Incidentally, in the conventional GaN-based semiconductor laser shown in FIG. 14, in order to reduce the internal loss, that is, to improve the threshold current and the slope efficiency, the well layer of the active layer 104 and the p-type AlGaN electron barrier layer 107 are used. The internal loss is successfully reduced from 30 cm −1 to 12 cm −1 . Accordingly, the threshold current is reduced from 38 mA to 30 mA, and the slope efficiency is improved from 1 W / A to 1.4 W / A. However, this conventional GaN-based semiconductor laser has a problem that the lifetime is shortened due to variations in the manufacturing process. Therefore, when a deterioration analysis was performed on this conventional GaN-based semiconductor laser having a short lifetime, the ridge stripe was obtained by dry etching the upper portions of the p-type GaN contact layer 109 and the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 108. When 110 is formed, the p-type AlGaN electron barrier layer 107 on both sides of the ridge stripe 110 and the undoped AlGaN optical waveguide layer 106 underneath are damaged by dry etching to form defects (FIG. 19 shows a damaged area as a dotted area), and when current is passed between the p-side electrode 113 and the n-side electrode 114 during operation, The flowing current is the p-type AlGaN electron barrier layer 107 and the undoped AlGaN light below it. Defects such as wave layer 106 grown, the deterioration of the GaN-based semiconductor lasers have found to be promoted. The amount of damage due to dry etching varies depending on the difference in how the damage occurs due to etching variations in the dry etching process and the crystal quality variation in the crystal growth process of the layer forming the laser structure, and is extremely difficult to control. . As a result of examining the deterioration of the GaN-based semiconductor laser by changing the depth of the ridge stripe 110 based on the above-described knowledge obtained independently, the deeper the ridge stripe 110 is, the more the deterioration tends to be reduced. It has been found that the degradation is drastically reduced when the AlGaN electron barrier layer 107 is completely penetrated and the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe 110 are at a depth of 10 nm or more from the lower surface of the p-type AlGaN electron barrier layer 107. . Therefore, in order to prevent the deterioration of the semiconductor laser, as the nitride III-V compound semiconductor layer in the first to fourth inventions, an n-side cladding layer and an n-side optical waveguide on the n-side cladding layer are provided. An active layer on the n-side optical waveguide layer, a p-side optical waveguide layer on the active layer, an electron barrier layer on the p-side optical waveguide layer, and a p-side cladding layer on the electron barrier layer Are formed on the p-side optical waveguide layer, the electron barrier layer, and the p-side cladding layer, and the distance between the electron barrier layer and the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe is The thickness is preferably 10 nm or more. In this case, the p-side electrode is typically formed on a p-type contact layer provided on the p-side cladding layer. From the viewpoint of more reliably preventing the semiconductor laser from being deteriorated, the distance between the electron barrier layer and the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe is preferably 20 nm or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing deterioration of the active layer due to damage entering the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe when forming the ridge stripe, the distance between the bottom surface of the both sides of the ridge stripe and the active layer is 100 nm or more. It is preferable to do this. Further, from the viewpoint of reducing the internal loss of the semiconductor laser, reducing the threshold current, and improving the slope efficiency, the distance between the electron barrier layer and the active layer is preferably 110 nm or more. When the distance between the barrier layer and the active layer exceeds 300 nm, the internal quantum efficiency is lowered, so that the thickness is preferably 300 nm or less. In a preferred example, the p-side optical waveguide layer is an undoped or n-type (preferably light-doped) nitride-based III-V compound semiconductor layer (for example, undoped or n-type InGaN containing In and Ga). Layer) and an undoped or n-type (preferably light-doped) nitride III-V compound semiconductor layer (for example, an undoped or n-type AlGaN layer) containing Al and Ga thereon. In general, it is composed of one or a combination of two or more layers of an undoped or n-type AlGaN layer, GaN layer, InGaN layer, AlGaInN layer, and the like. The electron barrier layer is generally a p-type nitride-based III-V compound semiconductor layer containing Al and Ga, preferably an Al x Ga 1-x N layer (0.15 ≦ x <1). It is.

一方、高密度光ディスク装置の光源として用いられるGaN系半導体レーザにおいては戻り光雑音を低減する必要があり、この方策の1つとして、セルフパルセーション動作を起こさせる手法がある。このようなセルフパルセーション動作を実現するために、可飽和吸収層を光導波層やクラッド層に設け、この可飽和吸収層にドーピングを行う方法が提案されている(例えば、特開平9−191160号公報参照。)。しかし、本方式に対しては、温度に対するセルフパルセーション動作の不安定性が課題として指摘されている(例えば、特開2003−31898号公報参照。)。さらに、可飽和吸収層の厚さ、光閉じ込め係数、活性層と可飽和吸収層との距離などの選定や、活性層と可飽和吸収層との間へのワイドギャップ半導体の挿入によりセルフパルセーション動作を可能とすることが提案されている(例えば、特開2003−31898号公報および特開2003−218458号公報参照。)。しかしながら、これらの条件を用いても、セルフパルセーション動作する半導体レーザを安定に得ることはできない。例えば、可飽和吸収層とp型AlGaN層との間にp型GaN層を導入しただけでセルフパルセーション動作をしなくなったことが報告されており(例えば、Appl. Phys. Lett. 83, 1098(2003)参照。)、p型AlGaN層と可飽和吸収層との界面におけるキャリアの再結合の促進とピエゾ効果によるキャリアのトンネルとが可飽和吸収層のキャリア寿命時間を実効的に短くし、セルフパルセーション動作に寄与していると結論づけている。いずれにしても、このような不安定性は、セルフパルセーション動作をするGaN系半導体レーザの量産を行う際に大きな課題となる。そこで、この課題を解決すべく鋭意検討を行った。その概要を説明すると次のとおりである。すなわち、Appl. Phys. Lett. 83, 1098(2003)において、セルフパルセーション動作が不安定になっている理由は、可飽和吸収層のキャリア寿命時間の低減が不十分であることによる。従って、上記の課題を解決するためには、可飽和吸収層におけるキャリア寿命時間を実効的に短くすることが必要である。キャリア寿命時間を短くするには、キャリア再結合過程を増やすことが重要であるが、本発明者は、このためにドライエッチングによるダメージを可飽和吸収層に積極的に導入することが最も有効かつ簡便であると考え、実験的に最適条件を見出した。具体的には、活性層とクラッド層との間に可飽和吸収層を設ける半導体レーザにおいて、横モード制御のために、クラッド層側からドライエッチングを行うことによりリッジストライプを形成する場合、このリッジストライプの両側の部分の底面から活性層の上面までの距離を105nm以上、かつ、リッジストライプの両側の部分の底面から可飽和吸収層の上面までの距離を100nm以下とすることにより、平均故障寿命(mean time to failure,MTTF)が最大となり、安定なセルフパルセーション動作が可能で長寿命の半導体レーザを実現することができることを見出した。そこで、安定なセルフパルセーション動作が可能で長寿命の半導体レーザを得るためには、第1〜第4の発明における窒化物系III−V族化合物半導体層として、第1の導電型側の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上の活性層と、この活性層上の可飽和吸収層と、この可飽和吸収層上の第2の導電型側の第2のクラッド層とを含むものを用い、少なくとも第2のクラッド層にリッジストライプを形成する場合、典型的には、第2のクラッド層に互いに平行にかつ互いに所定間隔離れて一対の溝を形成してその間にリッジストライプを形成する場合に、リッジストライプの両側の部分の底面から、あるいは、第2のクラッド層に互いに平行にかつ互いに所定間隔離れて一対の溝を形成してその間にリッジストライプを形成する場合にはこれらの溝の底面から活性層の上面までの距離を105nm以上、かつ、リッジストライプの両側の部分の底面から、あるいは、これらの溝の底面から可飽和吸収層の上面までの距離を100nm以下とするのが好ましい。ここで、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面から活性層の上面までの距離およびリッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面から可飽和吸収層の上面までの距離は、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面の一点を原点として活性層に向かう方向を正方向とする座標系を取った場合の距離である。リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面から可飽和吸収層の上面までの距離は100nm以下であるが、この距離は正または0の場合(0nm以上100nm以下)だけでなく、負の場合もある。この距離が負の場合には、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面が可飽和吸収層の上面と下面との間に位置している場合(下面上に位置している場合を含むものとする)と、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面が可飽和吸収層の下面よりも深く、活性層の上面よりも浅い所に位置している場合とがある。   On the other hand, in a GaN-based semiconductor laser used as a light source of a high-density optical disk apparatus, it is necessary to reduce the return light noise. As one of the measures, there is a method of causing a self-pulsation operation. In order to realize such a self-pulsation operation, a method has been proposed in which a saturable absorption layer is provided in an optical waveguide layer or a cladding layer, and doping is performed on the saturable absorption layer (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-191160). No. publication). However, the instability of the self-pulsation operation with respect to temperature has been pointed out as a problem for this method (see, for example, JP-A-2003-31898). Furthermore, self-pulsation is achieved by selecting the thickness of the saturable absorber layer, optical confinement factor, the distance between the active layer and the saturable absorber layer, and inserting a wide gap semiconductor between the active layer and the saturable absorber layer. It has been proposed to enable operation (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-31898 and 2003-218458). However, even if these conditions are used, a semiconductor laser that performs a self-pulsation operation cannot be obtained stably. For example, it has been reported that the self-pulsation operation does not occur just by introducing a p-type GaN layer between the saturable absorption layer and the p-type AlGaN layer (for example, Appl. Phys. Lett. 83, 1098). (See 2003)), the promotion of carrier recombination at the interface between the p-type AlGaN layer and the saturable absorbing layer and the tunneling of carriers due to the piezo effect effectively shorten the carrier lifetime of the saturable absorbing layer, We conclude that it contributes to self-pulsation movement. In any case, such instability becomes a major issue when mass-producing GaN-based semiconductor lasers that perform self-pulsation operation. Therefore, intensive study was conducted to solve this problem. The outline is as follows. That is, in Appl. Phys. Lett. 83, 1098 (2003), the reason why the self-pulsation operation is unstable is that the carrier lifetime of the saturable absorbing layer is not sufficiently reduced. Therefore, in order to solve the above problem, it is necessary to effectively shorten the carrier lifetime in the saturable absorbing layer. In order to shorten the carrier lifetime, it is important to increase the carrier recombination process. For this purpose, the present inventor is most effective and positively introduces damage caused by dry etching into the saturable absorber layer. The optimum condition was found experimentally because it was considered simple. Specifically, in a semiconductor laser in which a saturable absorption layer is provided between an active layer and a clad layer, this ridge is formed when a ridge stripe is formed by dry etching from the clad layer side for lateral mode control. By making the distance from the bottom surface of the both sides of the stripe to the upper surface of the active layer 105 nm or more and the distance from the bottom surface of the both sides of the ridge stripe to the upper surface of the saturable absorber layer being 100 nm or less, the average failure life It has been found that (mean time to failure, MTTF) is maximized, a stable self-pulsation operation is possible, and a long-life semiconductor laser can be realized. Therefore, in order to obtain a long-life semiconductor laser capable of stable self-pulsation operation, the nitride type III-V compound semiconductor layer in the first to fourth inventions is provided on the first conductivity type side. 1 clad layer, an active layer on the first clad layer, a saturable absorber layer on the active layer, and a second clad layer on the second conductivity type side on the saturable absorber layer. In the case where a ridge stripe is formed in at least the second cladding layer, a pair of grooves are formed in the second cladding layer parallel to each other and spaced apart from each other by a predetermined distance, and the ridge stripe is interposed therebetween. When a pair of grooves are formed from the bottom surface of both sides of the ridge stripe or in parallel to each other and at a predetermined distance from each other, and the ridge stripe is formed between them. The distance from the bottom of these grooves to the upper surface of the active layer is 105 nm or more, and the distance from the bottom of the portions on both sides of the ridge stripe or from the bottom of these grooves to the upper surface of the saturable absorbing layer is 100 nm or less. Is preferable. Here, the distance from the bottom of the ridge stripe on the both sides of the ridge stripe or the bottom of the groove to the top surface of the active layer and the distance from the bottom of the both sides of the ridge stripe or the bottom of the groove to the top surface of the saturable absorber layer are Is a distance when taking a coordinate system in which the direction toward the active layer is a positive direction with one point at the bottom of the both sides of the groove or the bottom of the groove as the origin. The distance from the bottom surface of the both sides of the ridge stripe or the bottom surface of the groove to the top surface of the saturable absorbing layer is 100 nm or less. This distance is not only positive or zero (0 nm to 100 nm) but also negative. There is also. When this distance is negative, the bottom surface of the both sides of the ridge stripe or the bottom surface of the groove is located between the upper surface and the lower surface of the saturable absorber layer (including the case where it is positioned on the lower surface). And the bottom surface of both sides of the ridge stripe or the bottom surface of the groove may be located deeper than the lower surface of the saturable absorbing layer and shallower than the upper surface of the active layer.

典型的には、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面および/または側面の近傍の可飽和吸収層に損傷が生じている。この損傷の発生原因は問わないが、この損傷は、典型的には、このリッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝を少なくとも第2のクラッド層をドライエッチングすることにより形成した場合に発生するエッチングダメージである。リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面から可飽和吸収層の上面までの距離が100nm以下0nm以上の場合には、もっぱらリッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面の近傍の可飽和吸収層に損傷が生じており、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面から可飽和吸収層の上面までの距離が0nmよりも小さい場合、言い換えるとリッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面が可飽和吸収層の上面と下面との間に位置している場合、または、リッジストライプの両側の部分の底面あるいは溝の底面が可飽和吸収層の下面よりも深く、活性層の上面よりも浅い所に位置している場合には、リッジストライプの両側の部分の底面および側面下部の近傍またはリッジストライプの側面の近傍、あるいは、溝の底面および側面下部の近傍または溝の側面の近傍の可飽和吸収層に損傷が生じている。可飽和吸収層には必要に応じて不純物がドーピング(一般的には高濃度ドーピング)され、非発光再結合中心が形成される。   Typically, damage has occurred in the saturable absorption layer in the vicinity of the bottom surface of both sides of the ridge stripe or the bottom surface and / or the side surface of the groove. The cause of this damage does not matter, but this damage typically occurs when the bottom surface or groove on both sides of the ridge stripe is formed by dry etching at least the second cladding layer. It is damage. When the distance from the bottom surface of the ridge stripe on both sides or the bottom surface of the groove to the top surface of the saturable absorber layer is 100 nm or less and 0 nm or more, the saturable region near the bottom surface of the ridge stripe or the bottom surface of the groove is exclusively used. When the absorption layer is damaged and the distance from the bottom surface of the ridge stripe or the bottom surface of the groove to the top surface of the saturable absorption layer is smaller than 0 nm, in other words, the bottom surface or groove of the ridge stripe on both sides Is located between the upper surface and the lower surface of the saturable absorbing layer, or the bottom surface of the both sides of the ridge stripe or the bottom surface of the groove is deeper than the lower surface of the saturable absorbing layer, and the upper surface of the active layer If it is located at a shallower depth than the bottom of the ridge stripe and the bottom of the side or near the side of the ridge stripe Alternatively, damage occurs in the saturable absorbing layer in the vicinity of the side surface in the vicinity or grooves of the bottom and the lower side surface of the groove. The saturable absorber layer is doped with impurities as necessary (generally, high concentration doping) to form non-radiative recombination centers.

第1のクラッド層、活性層、可飽和吸収層および第2のクラッド層における隣接する層同士は直接接触していてもよいし、それらの間に他の何らかの機能を有する層が1層または2層以上介在していてもよい。例えば、第1のクラッド層と活性層との間に第1導電型側の光導波層が設けられ、第2のクラッド層と活性層との間に第2導電型側の光導波層が設けられていてもよい。また、キャリア寿命時間を短くするには、キャリア再結合過程を増やすことに加えて、光吸収で発生するキャリア以外のキャリアの活性層への注入を抑制することが重要であるが、このためには、活性層と第2のクラッド層との間に、第1のクラッド層側から活性層に注入されるキャリアが活性層を超えて第2のクラッド層側に移動するのを防止するための障壁層が設けられてもよい。この障壁層は、具体的には、例えば、活性層と可飽和吸収層との間に十分な障壁高さが得られる組成のアンドープ層およびp型層の2層を少なくとも含むように設けられる。この場合、アンドープ層は活性層側に、p型層は可飽和吸収層側に設けられる。これらのアンドープ層およびp型層は、例えば、AlGaNやAlGaInNなどのAl組成やIn組成などを変えることで容易に得ることができる。アンドープ層のバンドギャップエネルギーをEg1、p型層のバンドギャップエネルギーをEg2とすると、好適にはEg1<Eg2とする。 Adjacent layers in the first cladding layer, the active layer, the saturable absorption layer, and the second cladding layer may be in direct contact with each other, and one or two layers having some other function are interposed between them. More than one layer may be interposed. For example, an optical waveguide layer on the first conductivity type side is provided between the first cladding layer and the active layer, and an optical waveguide layer on the second conductivity type side is provided between the second cladding layer and the active layer. It may be done. Moreover, in order to shorten the carrier lifetime, it is important to suppress the injection of carriers other than the carriers generated by light absorption into the active layer in addition to increasing the carrier recombination process. Is for preventing carriers injected from the first cladding layer side into the active layer between the active layer and the second cladding layer from moving beyond the active layer to the second cladding layer side. A barrier layer may be provided. Specifically, for example, the barrier layer is provided so as to include at least two layers of an undoped layer and a p-type layer having a composition capable of obtaining a sufficient barrier height between the active layer and the saturable absorbing layer. In this case, the undoped layer is provided on the active layer side, and the p-type layer is provided on the saturable absorption layer side. These undoped layers and p-type layers can be easily obtained by changing the Al composition or In composition of AlGaN or AlGaInN, for example. If the band gap energy of the undoped layer is E g1 and the band gap energy of the p-type layer is E g2 , then preferably E g1 <E g2 .

好適には、リッジストライプの側面、溝の内部および溝の外側の部分の層上に絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、電気絶縁性を有しあるいは十分に高抵抗の物質からなるものであれば、基本的にはどのような物質からなるものであってもよいが、半導体レーザの静電容量低減の観点からは、誘電率が低いものが好ましい。また、この絶縁膜は、単層構造であっても二層以上の多層構造であってもよい。この絶縁膜を二層構造とする場合、上層が発振波長の光に対する吸収係数が高いもの、例えばレーザ光の波長が青紫色の波長帯のときにはアンドープのSi膜が好ましく、下層は例えばSiO2 膜などである。 Preferably, an insulating film is formed on the layer of the side surface of the ridge stripe, the inside of the groove, and the portion outside the groove. This insulating film may be basically made of any material as long as it has an electrical insulating property or is made of a sufficiently high resistance material, but it can reduce the capacitance of the semiconductor laser. From this point of view, those having a low dielectric constant are preferred. The insulating film may have a single layer structure or a multilayer structure of two or more layers. When this insulating film has a two-layer structure, an upper layer having a high absorption coefficient for light having an oscillation wavelength, for example, an undoped Si film is preferable when the wavelength of the laser light is in a blue-violet wavelength band, and the lower layer is, for example, a SiO 2 film Etc.

第2の導電型側の電極は、典型的には、第2のクラッド層上に設けられるコンタクト層上に形成される。導電性半導体基板の裏面に第1の導電型側の電極を形成し、第2のクラッド層上に設けられるコンタクト層上に第2の導電型側の電極を溝の外側にまで広がった状態で形成する場合、好適には、リッジストライプの側面、溝の内部および溝の外側の部分のコンタクト層上に形成される絶縁膜のうち、溝の外側の部分のコンタクト層上の部分の厚さを十分に大きくする。このようにすることにより、溝の外側の部分における第1の導電型側の電極と第2の導電型側の電極との間隔をリッジストライプや溝の部分における間隔に比べて大きくすることができるので、これらの電極間の静電容量の低減を図ることができ、半導体レーザの高周波特性の向上を図ることができるとともに、静電リークや静電破壊を防止することができる。
光ディスク装置には、再生(読み出し)専用のもの、記録(書き込み)専用のもの、再生および記録が可能なもののいずれも含まれ、再生および/または記録の方式も特に問わない。光ピックアップはこのような光ディスク装置に用いて好適なものである。
The electrode on the second conductivity type side is typically formed on a contact layer provided on the second cladding layer. An electrode on the first conductivity type side is formed on the back surface of the conductive semiconductor substrate, and the electrode on the second conductivity type side is extended to the outside of the groove on the contact layer provided on the second cladding layer. When forming, preferably, the thickness of the portion on the contact layer of the outer portion of the groove of the insulating film formed on the contact layer of the side surface of the ridge stripe, the inner portion of the groove and the outer portion of the groove Make it big enough. By doing so, the distance between the first conductivity type side electrode and the second conductivity type side electrode in the outer part of the groove can be made larger than the distance in the ridge stripe or groove part. Therefore, the capacitance between these electrodes can be reduced, the high frequency characteristics of the semiconductor laser can be improved, and electrostatic leakage and electrostatic breakdown can be prevented.
The optical disk device includes any one for reproduction (reading) only, one for recording (writing), and one capable of reproduction and recording, and the reproduction and / or recording system is not particularly limited. The optical pickup is suitable for use in such an optical disc apparatus.

第5の発明は、
窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体装置において、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaである
ことを特徴とするものである。 The fifth invention is:
In the semiconductor device in which the electrodes are provided on the nitride-based III-V compound semiconductor layer without being alloyed at their interfaces,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
When defined as: G e ≦ 55 GPa.

第6の発明は、
基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記窒化物系III−V族化合物半導体層上に、合金化処理を伴うことなく電極を形成し、この際、この電極の少なくとも一部分を、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜であって、上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を

Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものにより形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。 The sixth invention is:
Growing a nitride III-V compound semiconductor layer on a substrate;
An electrode is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer without an alloying treatment. At this time, at least a part of the electrode is formed with an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film. And the total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are set to G i and t i , respectively. And the equivalent average rigidity of the metal laminate film is
Figure 2008124109
And a step of forming the semiconductor device with G e ≦ 55 GPa.

第5および第6の発明において、半導体装置には、半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子のほか、FETなどの電子走行素子などの各種のものが含まれ、窒化物系III−V族化合物半導体層の構成はこれらの素子に応じて適宜設計される。
第5および第6の発明においては、上記以外のことは、その性質に反しない限り、第1〜第4の発明に関連して説明したことが成立する。
In the fifth and sixth inventions, the semiconductor device includes various devices such as a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser and a light emitting diode, and an electron traveling element such as an FET. The structure of the semiconductor layer is appropriately designed according to these elements.
In the fifth and sixth inventions, what has been described in relation to the first to fourth inventions is valid, as long as it is not contrary to the nature thereof.

上述のように構成された第1〜第6の発明においては、窒化物系III−V族化合物半導体層上に、合金化処理を伴うことなく電極を形成する場合に、この電極の少なくとも一部分を、n層の金属膜が積層された金属積層膜であって、この金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、Ge ≦55GPaであるものにより形成することにより、劈開時などにこの金属積層膜に対し窒化物系III−V族化合物半導体層から剥がれる方向の力が加わった場合でも、この際に発生する応力が電極と窒化物系III−V族化合物半導体層との界面に伝わりにくくなる。 In the first to sixth inventions configured as described above, when an electrode is formed on the nitride-based III-V compound semiconductor layer without an alloying treatment, at least a part of the electrode is formed. , A metal laminated film in which n layers of metal films are laminated, and the total thickness of the metal laminated films is 300 nm or more, and G e ≦ 55 GPa. Even when a force in the direction of peeling from the nitride-based III-V compound semiconductor layer is applied to the metal laminated film, the stress generated at this time causes the interface between the electrode and the nitride-based III-V compound semiconductor layer. It becomes difficult to be transmitted to.

この発明によれば、窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極を形成した後にアロイ工程を行わない場合に、電極が共振器端面を形成するための劈開時などに剥がれたり、剥がれかかったりするのを有効に防止することができ、この電極に起因する故障を防止することができる、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザを得ることができる。そして、この半導体レーザを光源に用いることにより、高性能の光ディスク装置を実現することができる。   According to the present invention, when the alloy process is not performed after the electrode is formed on the nitride-based III-V compound semiconductor layer, the electrode is peeled off at the time of cleavage for forming the resonator end face or the like. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor laser using a nitride-based III-V group compound semiconductor that can effectively prevent the occurrence of failure and prevent failure due to the electrode. By using this semiconductor laser as a light source, a high-performance optical disk device can be realized.

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図1はこの発明の第1の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す。
図1に示すように、このGaN系半導体レーザにおいては、n型GaN基板1上に、n型AlGaNクラッド層2、n型GaN光導波層3、アンドープのGa1-x Inx N(量子井戸層)/Ga1-y Iny N(障壁層、x>y)多重量子井戸構造の活性層4、アンドープInGaN光導波層5、アンドープAlGaN光導波層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8およびp型GaNコンタクト層9が順次積層されている。n型AlGaNクラッド層2およびn型GaN光導波層3には、n型不純物として例えばSiがドーピングされている。また、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8を構成するp型GaN層およびp型GaNコンタクト層9には、p型不純物として例えばMgがドーピングされている。p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8の上部およびp型GaNコンタクト層9には、一方向(共振器長方向)に直線状に延在してリッジストライプ10が形成されている。このリッジストライプ10の両側面およびその外側の部分のp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8上に延在してSiO2 膜11およびその上のアンドープSi膜12が形成されている。リッジストライプ10のp型GaNコンタクト層9にオーミックコンタクトしてp側電極13が形成されている。このp側電極13はアンドープSi膜12上に延在して形成され、また、一方の共振器端面から他方の共振器端面にわたっ、すなわち共振器長方向の全長にわたって形成されている。一方、n型GaN基板1の裏面にn側電極14がオーミックコンタクトして形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 shows a GaN semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in this GaN-based semiconductor laser, an n-type AlGaN cladding layer 2, an n-type GaN optical waveguide layer 3, an undoped Ga 1-x In x N (quantum well) Layer) / Ga 1 -y In y N (barrier layer, x> y) active layer 4 with multiple quantum well structure, undoped InGaN optical waveguide layer 5, undoped AlGaN optical waveguide layer 6, p-type AlGaN electron barrier layer 7, p A type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 and a p-type GaN contact layer 9 are sequentially stacked. The n-type AlGaN cladding layer 2 and the n-type GaN optical waveguide layer 3 are doped with, for example, Si as an n-type impurity. The p-type AlGaN electron barrier layer 7, the p-type GaN layer constituting the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8, and the p-type GaN contact layer 9 are doped with, for example, Mg as a p-type impurity. On the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 and the p-type GaN contact layer 9, a ridge stripe 10 is formed extending linearly in one direction (resonator length direction). A SiO 2 film 11 and an undoped Si film 12 thereon are formed extending on the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 on both side surfaces of the ridge stripe 10 and on the outside thereof. A p-side electrode 13 is formed in ohmic contact with the p-type GaN contact layer 9 of the ridge stripe 10. The p-side electrode 13 is formed to extend on the undoped Si film 12, and is formed from one resonator end face to the other resonator end face, that is, over the entire length in the resonator length direction. On the other hand, an n-side electrode 14 is formed in ohmic contact with the back surface of the n-type GaN substrate 1.

このGaN系半導体レーザにおいては、p側電極13のうちの共振器端面から共振器長方向に少なくとも100μm以内の部分、好適にはこのp側電極13の全体が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、この金属積層膜の合計の厚さが300nm以上でかつGe ≦55GPaとなるように構成されている。こうすることで、共振器端面を形成するための劈開時にp側電極13がp型GaNコンタクト層9から剥がれるのを有効に防止することができる。 In this GaN-based semiconductor laser, a portion of the p-side electrode 13 within at least 100 μm from the cavity end face in the cavity length direction, preferably the entire p-side electrode 13 is an n layer (n is 2 or more). (Integral) metal film, and the total thickness of the metal film is 300 nm or more and G e ≦ 55 GPa. By doing so, it is possible to effectively prevent the p-side electrode 13 from being peeled off from the p-type GaN contact layer 9 at the time of cleavage for forming the resonator end face.

次に、このGaN系半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、n型GaN基板1上に、例えば有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、n型AlGaNクラッド層2、n型GaN光導波層3、活性層4、アンドープInGaN光導波層5、アンドープAlGaN光導波層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8およびp型GaNコンタクト層9を順次エピタキシャル成長させる。ここで、Inを含まない層であるn型AlGaNクラッド層2、n型GaN光導波層3、アンドープAlGaN光導波層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8およびp型GaNコンタクト層9の成長温度は例えば1000℃程度とし、Inを含む層であるGa1-x Inx N/Ga1-y Iny N多重量子井戸構造の活性層4およびアンドープInGaN光導波層5の成長温度は例えば700〜800℃、例えば730℃とするが、これに限定されるものではない。
Next, a method for manufacturing this GaN semiconductor laser will be described.
First, an n-type AlGaN cladding layer 2, an n-type GaN optical waveguide layer 3, an active layer 4, an undoped InGaN optical waveguide layer 5, an undoped layer, for example, by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. The AlGaN optical waveguide layer 6, the p-type AlGaN electron barrier layer 7, the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice clad layer 8 and the p-type GaN contact layer 9 are epitaxially grown sequentially. Here, the n-type AlGaN cladding layer 2, the n-type GaN optical waveguide layer 3, the undoped AlGaN optical waveguide layer 6, the p-type AlGaN electron barrier layer 7, and the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer which are layers not containing In The growth temperature of the 8 and p-type GaN contact layer 9 is, for example, about 1000 ° C., and the active layer 4 having a Ga 1-x In x N / Ga 1 -y In y N multiple quantum well structure and an undoped InGaN layer including In. The growth temperature of the optical waveguide layer 5 is, for example, 700 to 800 ° C., for example, 730 ° C., but is not limited thereto.

これらのGaN系半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリエチルガリウム((C2 5 3 Ga、TEG)またはトリメチルガリウム((CH3 3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリエチルインジウム((C2 5 3 In、TEI)またはトリメチルインジウム((CH3 3 In、TMI)を、Nの原料としてはアンモニア(NH3 )を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばシラン(SiH4 )を、p型ドーパントとしては例えばビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((CH3 5 4 2 Mg)、ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム((C2 5 5 4 2 Mg)あるいはビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム((C5 5 2 Mg)を用いるが、これに限定されるものではない。また、上記のGaN系半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、H2 ガスが用いられるが、これに限定されるものではない。 The growth raw materials for these GaN-based semiconductor layers include, for example, triethylgallium ((C 2 H 5 ) 3 Ga, TEG) or trimethyl gallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG), and Al as the Ga raw material Is trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA), the source of In is triethylindium ((C 2 H 5 ) 3 In, TEI) or trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI), N Ammonia (NH 3 ) is used as a raw material. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis (methylcyclopentadienyl) magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg), bis (ethylcyclopenta) is used as the p-type dopant. Although dienyl) magnesium ((C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis (cyclopentadienyl) magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used, it is not limited to this. Further, as the carrier gas atmosphere during the growth of the GaN-based semiconductor layer, for example, H 2 gas is used, but is not limited thereto.

次に、例えばSiO2 膜のような絶縁膜(図示せず)を全面に形成した後、この絶縁膜をエッチングにより所定形状にパターニングする。次に、この絶縁膜をエッチングマスクとして用いて例えば反応性イオンエッチング(RIE)などのドライエッチングによりp型GaNコンタクト層9およびp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8の上部をエッチングすることによりリッジストライプ10を形成する。次に、このエッチングマスクとして用いた絶縁膜をエッチング除去した後、全面にSiO2 膜11およびアンドープSi膜12を順次形成した後、リッジストライプ10上の部分にあるこれらの膜を選択的にエッチング除去し、リッジストライプ10の上面を露出させる。次に、アンドープSi膜12上にリフトオフ法などによりp側電極13を形成する。次に、必要に応じて、n型GaN基板1をその裏面から研磨することにより、所定の厚さに薄膜化する。次に、n型GaN基板1の裏面にリフトオフ法などによりn側電極14を形成する。
この後、レーザ構造が形成されたn型GaN基板1を劈開によりバー状に加工して一対の共振器端面を形成し、必要に応じて端面コーティングを施し、さらにこのバーをチップ化する。この共振器端面を形成するための劈開時には、p側電極13のうちの共振器端面から共振器長方向に少なくとも100μm以内の部分が、上述のように合計の厚さが300nm以上でかつGe ≦55GPaの金属積層膜により構成されていることにより、p側電極13が剥がれるのを有効に防止することができる。
以上により、図1に示すGaN系半導体レーザが製造される。
Next, after an insulating film (not shown) such as a SiO 2 film is formed on the entire surface, this insulating film is patterned into a predetermined shape by etching. Next, by using this insulating film as an etching mask, the upper part of the p-type GaN contact layer 9 and the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 is etched by dry etching such as reactive ion etching (RIE). A ridge stripe 10 is formed. Next, after removing the insulating film used as the etching mask by etching, the SiO 2 film 11 and the undoped Si film 12 are sequentially formed on the entire surface, and then these films on the ridge stripe 10 are selectively etched. The upper surface of the ridge stripe 10 is exposed by removing. Next, the p-side electrode 13 is formed on the undoped Si film 12 by a lift-off method or the like. Next, if necessary, the n-type GaN substrate 1 is polished from its back surface to be thinned to a predetermined thickness. Next, the n-side electrode 14 is formed on the back surface of the n-type GaN substrate 1 by a lift-off method or the like.
Thereafter, the n-type GaN substrate 1 on which the laser structure is formed is processed into a bar shape by cleaving to form a pair of resonator end faces, and if necessary, end face coating is applied, and the bar is further chipped. At the time of cleavage for forming the resonator end face, the portion of the p-side electrode 13 within at least 100 μm from the resonator end face in the resonator length direction has a total thickness of 300 nm or more as described above and G e By being comprised by the metal laminated film of ≦ 55 GPa, it is possible to effectively prevent the p-side electrode 13 from peeling off.
As described above, the GaN-based semiconductor laser shown in FIG. 1 is manufactured.

レーザ構造を形成するGaN系半導体層の厚さや組成などの具体例を挙げると、次のとおりである。n型AlGaNクラッド層2の厚さは1.3μm、Al組成は0.07である。n型GaN光導波層3の厚さは0.1μmである。活性層4の量子井戸層を構成するGa1-x Inx N層の厚さは3nm、In組成xは0.08、障壁層を構成するGa1-y Iny N層の厚さは7nm、In組成yは0.02であり、井戸数は3である。アンドープInGaN光導波層5の厚さは40nm、In組成は0.02である。アンドープAlGaN光導波層6の厚さは60nm、Al組成は0.02である。p型AlGaN電子障壁層7の厚さは20nm、Al組成は0.20である。p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8の厚さは0.5μm、このp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8のアンドープAlGaN層のAl組成は0.10である。p型GaNコンタクト層9の厚さは0.1μmである。リッジストライプ10の幅は例えば1.5〜2μmである。n型GaN基板1の厚さは85μmである。 Specific examples of the thickness and composition of the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure are as follows. The n-type AlGaN cladding layer 2 has a thickness of 1.3 μm and an Al composition of 0.07. The thickness of the n-type GaN optical waveguide layer 3 is 0.1 μm. The thickness of the Ga 1-x In x N layer constituting the quantum well layer of the active layer 4 is 3 nm, the In composition x is 0.08, and the thickness of the Ga 1-y In y N layer constituting the barrier layer is 7 nm. The In composition y is 0.02 and the number of wells is 3. The undoped InGaN optical waveguide layer 5 has a thickness of 40 nm and an In composition of 0.02. The undoped AlGaN optical waveguide layer 6 has a thickness of 60 nm and an Al composition of 0.02. The p-type AlGaN electron barrier layer 7 has a thickness of 20 nm and an Al composition of 0.20. The thickness of the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 is 0.5 μm, and the Al composition of the undoped AlGaN layer of the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 is 0.10. The p-type GaN contact layer 9 has a thickness of 0.1 μm. The width of the ridge stripe 10 is, for example, 1.5 to 2 μm. The thickness of the n-type GaN substrate 1 is 85 μm.

〈実施例〉
p側電極13を(Pd/Pt)/(Ti/Pt/Au/Pt)=(50nm/100nm)/(10nm/100nm/200nm/100nm)の6層の金属膜の金属多層膜により形成した。この金属多層膜の合計の厚さは50+100+10+100+200+100=560nm、この金属多層膜の等価平均剛性率は
e =(5.11×1010×50×10-9+6.1×1010×100×10-9+4.38×1010×10×10-9+6.1×1010×100×10-9+2.7×1010×200×10-9+6.1×1010×100×10-9)/(50×10-9+100×10-9+10×10-9+100×10-9+200×10-9+100×10-9
=26693/(560×10-9
=4.766×1010Pa
=47.66GPa
であり、金属多層膜の合計の厚さが300nm以上でかつGe ≦55GPaの条件を満たす。
このようにp側電極13が(Pd/Pt)/(Ti/Pt/Au/Pt)=(50nm/100nm)/(10nm/100nm/200nm/100nm)の6層の金属膜の金属多層膜からなる場合の共振器端面付近のp側電極13およびリッジストライプ10の部分の断面TEM写真を図2に示す。図2に示すように、劈開により形成された共振器端面付近のp側電極13(図2中では単に電極と示す)とp型GaNコンタクト層9(図2中では単に半導体と示す)との間には隙間が観測されない。また、この図2に示す構造のGaN系半導体レーザにおいて高出力を得るために電流を増加させた場合の共振器端面付近のp側電極13の様子を観測したところ、p側電極13の剥がれは観測されず、p側電極13の破壊は何ら観測されなかった。
<Example>
The p-side electrode 13 was formed of a metal multilayer film of six layers of (Pd / Pt) / (Ti / Pt / Au / Pt) = (50 nm / 100 nm) / (10 nm / 100 nm / 200 nm / 100 nm). The total thickness of the metal multilayer film is 50 + 100 + 10 + 100 + 200 + 100 = 560 nm, and the equivalent average rigidity of the metal multilayer film is G e = (5.11 × 10 10 × 50 × 10 −9 + 6.1 × 10 10 × 100 × 10 -9 + 4.38 × 10 10 × 10 × 10 −9 + 6.1 × 10 10 × 100 × 10 −9 + 2.7 × 10 10 × 200 × 10 −9 + 6.1 × 10 10 × 100 × 10 −9 ) / (50 × 10 −9 + 100 × 10 −9 + 10 × 10 −9 + 100 × 10 −9 + 200 × 10 −9 + 100 × 10 −9 )
= 26693 / (560 × 10 −9 )
= 4.766 × 10 10 Pa
= 47.66 GPa
And the total thickness of the metal multilayer film satisfies the condition of 300 nm or more and G e ≦ 55 GPa.
In this way, the p-side electrode 13 is formed from a metal multilayer film of six layers of (Pd / Pt) / (Ti / Pt / Au / Pt) = (50 nm / 100 nm) / (10 nm / 100 nm / 200 nm / 100 nm). FIG. 2 shows a cross-sectional TEM photograph of the p-side electrode 13 and the ridge stripe 10 in the vicinity of the resonator end face. As shown in FIG. 2, a p-side electrode 13 (simply shown as an electrode in FIG. 2) and a p-type GaN contact layer 9 (simply shown as a semiconductor in FIG. 2) near the cavity end face formed by cleavage. No gap is observed between them. Further, when the state of the p-side electrode 13 in the vicinity of the cavity end face when the current is increased in order to obtain a high output in the GaN-based semiconductor laser having the structure shown in FIG. 2, the p-side electrode 13 is peeled off. No observation was made, and no destruction of the p-side electrode 13 was observed.

〈比較例〉
p側電極13を(Pd/Pt)/(Ti/Pt/Ni)=(50nm/100nm)/(10nm/100nm/100nm)の5層の金属膜からなる従来の金属多層膜により形成した。この金属多層膜の合計の厚さは50+100+10+100+100=360nm、この金属多層膜の等価平均剛性率は
e =(5.11×1010×50×10-9+6.1×1010×100×10-9+4.38×1010×10×10-9+6.1×1010×100×10-9+8.39×1010×100×10-9)/(50×10-9+100×10-9+10×10-9+100×10-9+100×10-9
=23583/(360×10-9
=6.55×1010Pa
=65.5GPa
であり、金属多層膜の合計の厚さが300nm以上でかつGe ≦55GPaの条件を満たさない。
このようにp側電極13が(Pd/Pt)/(Ti/Pt/Ni)=(50nm/100nm)/(10nm/100nm/100nm)の5層の金属膜の金属多層膜からなる場合の共振器端面付近のp側電極13およびリッジストライプ10の部分の断面TEM写真は図15に示すとおりであり、すでに述べたように、劈開により形成された共振器端面付近のp側電極13に劈開時に引っ張られた形跡が観測されるとともに、p側電極13とp型GaNコンタクト層9との間に10nm程度の厚さの隙間が観測された。また、図16に示すように、この構造のGaN系半導体レーザにおいて高出力を得るために電流を増加させた場合の共振器端面付近のp側電極13の様子を観測したところ、共振器端面付近のp側電極13はほとんど剥がれ、破壊された。
<Comparative example>
The p-side electrode 13 was formed of a conventional metal multilayer film composed of five layers of metal films of (Pd / Pt) / (Ti / Pt / Ni) = (50 nm / 100 nm) / (10 nm / 100 nm / 100 nm). The total thickness of the metal multilayer film is 50 + 100 + 10 + 100 + 100 = 360 nm, and the equivalent average rigidity of the metal multilayer film is G e = (5.11 × 10 10 × 50 × 10 −9 + 6.1 × 10 10 × 100 × 10 −9 + 4.38 × 10 10 × 10 × 10 −9 + 6.1 × 10 10 × 100 × 10 −9 + 8.39 × 10 10 × 100 × 10 −9 ) / (50 × 10 −9 + 100 × 10 − 9 + 10 × 10 −9 + 100 × 10 −9 + 100 × 10 −9 )
= 23583 / (360 × 10 −9 )
= 6.55 × 10 10 Pa
= 65.5GPa
And the total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more and does not satisfy the condition of G e ≦ 55 GPa.
Thus, the resonance in the case where the p-side electrode 13 is made of a metal multilayer film of five layers of (Pd / Pt) / (Ti / Pt / Ni) = (50 nm / 100 nm) / (10 nm / 100 nm / 100 nm) A cross-sectional TEM photograph of the p-side electrode 13 near the cavity end face and the portion of the ridge stripe 10 is as shown in FIG. 15. As described above, the p-side electrode 13 near the cavity end face formed by cleavage is cleaved. A pulled trace was observed, and a gap with a thickness of about 10 nm was observed between the p-side electrode 13 and the p-type GaN contact layer 9. Further, as shown in FIG. 16, when the current is increased in order to obtain a high output in the GaN-based semiconductor laser having this structure, the state of the p-side electrode 13 in the vicinity of the resonator end surface is observed. The p-side electrode 13 was almost peeled off and destroyed.

以上のように、この第1の実施形態によれば、p側電極13のうちの共振器端面から共振器長方向に少なくとも100μm以内の部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、この金属積層膜の合計の厚さが300nm以上でかつGe ≦55GPaとなるように構成されているので、共振器端面を形成するための劈開時にp側電極13がp型GaNコンタクト層9から剥がれたり、剥がれかかったりするのを有効に防止することができる。そして、高出力、例えば100mW以上の出力を出すためにGaN系半導体レーザに流す電流を増加させても、p側電極13がp型GaNコンタクト層9から剥がれたり、剥がれかかったりするのを防止することができ、p側電極13の破壊を防止することができる。このため、p側電極13の破壊に起因するGaN系半導体レーザの故障を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。 As described above, according to the first embodiment, a portion of the p-side electrode 13 within at least 100 μm from the cavity end face in the cavity length direction is an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal. Since the total thickness of the metal laminated film is 300 nm or more and G e ≦ 55 GPa, the p-side electrode is formed at the time of cleavage for forming the resonator end face. It is possible to effectively prevent 13 from being peeled off from the p-type GaN contact layer 9 or coming off. The p-side electrode 13 is prevented from being peeled off from the p-type GaN contact layer 9 even when the current passed through the GaN-based semiconductor laser is increased in order to produce a high output, for example, an output of 100 mW or more. And the destruction of the p-side electrode 13 can be prevented. For this reason, failure of the GaN-based semiconductor laser due to destruction of the p-side electrode 13 can be prevented, and reliability can be improved.

次に、この発明の第2の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図3はこのGaN系半導体レーザを示す。
図3に示すように、このGaN系半導体レーザは、アンドープAlGaN光導波層6の上部、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8およびp型GaNコンタクト層9にリッジストライプ10が形成されていることを除いて、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同様な構成を有する。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the second embodiment of the invention. FIG. 3 shows this GaN semiconductor laser.
As shown in FIG. 3, the GaN-based semiconductor laser is formed on the upper part of the undoped AlGaN optical waveguide layer 6, the p-type AlGaN electron barrier layer 7, the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8, and the p-type GaN contact layer 9. Except that the ridge stripe 10 is formed, it has the same configuration as that of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment.

このGaN系半導体レーザにおいては、p型AlGaN電子障壁層7とリッジストライプ10の両側の部分の底面との間の距離をd1 としたとき、d1 ≧10nmとなるようにリッジストライプ10の深さが設定されている。この場合、p型AlGaN電子障壁層7はリッジストライプ10の中に完全に含まれている。また、リッジストライプ10の両側の部分の底面と活性層5に含まれる量子井戸層のうちのp型AlGaN電子障壁層7に最も近いものとの間の距離をd2 、p型AlGaN電子障壁層7と活性層5に含まれる量子井戸層のうちのp型AlGaN電子障壁層7に最も近いものとの間の距離をd3 としたとき、d2 ≧100nmかつ300nm≧d3 ≧110nmとなるように、リッジストライプ10の深さならびにアンドープInGaN光導波層5およびアンドープAlGaN光導波層6の厚さが設定されている。 In this GaN-based semiconductor laser, when the distance between the p-type AlGaN electron barrier layer 7 and the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe 10 is d 1 , the depth of the ridge stripe 10 is set so that d 1 ≧ 10 nm. Is set. In this case, the p-type AlGaN electron barrier layer 7 is completely contained in the ridge stripe 10. In addition, the distance between the bottom surface of both sides of the ridge stripe 10 and the closest one of the quantum well layers included in the active layer 5 to the p-type AlGaN electron barrier layer 7 is d 2 , and the p-type AlGaN electron barrier layer. when the distance between the closest and the d 3 in the p-type AlGaN electron barrier layer 7 of the quantum well layers included in the 7 and the active layer 5, a d 2 ≧ 100 nm and 300nm ≧ d 3 ≧ 110nm As described above, the depth of the ridge stripe 10 and the thicknesses of the undoped InGaN optical waveguide layer 5 and the undoped AlGaN optical waveguide layer 6 are set.

このGaN系半導体レーザの製造方法は、RIEなどのドライエッチングによりp型GaNコンタクト層9、p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8、p型AlGaN電子障壁層7およびアンドープAlGaN光導波層6の上部をエッチングすることによりリッジストライプ10を形成することを除いて、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様である。   This GaN-based semiconductor laser manufacturing method includes a p-type GaN contact layer 9, a p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8, a p-type AlGaN electron barrier layer 7 and an undoped AlGaN optical waveguide layer 6 by dry etching such as RIE. Except for forming the ridge stripe 10 by etching the upper part, the method is the same as that of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment.

ここで、半導体レーザの電流劣化率の式Iop=A×tn (Iopは動作電流、Aは定数、tは時間)でn値を定義する。図4は、リッジストライプ10の深さを種々に変えてGaN系半導体レーザを製造し、p型AlGaN電子障壁層7の下面の一点を原点として活性層4から離れる方向を正方向とする座標系を取った場合の、p型AlGaN電子障壁層7の下面からリッジストライプ10の両側の部分の底面までの距離d1 とn値との相関を示す。ただし、d1 は、GaN系半導体レーザを共振器長方向と垂直な面に沿って劈開し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察(断面SEM観察)することにより測定したものであり、レーザ構造を形成する層の厚さあるいはリッジストライプ10をドライエッチングにより形成する際のエッチングのばらつきがあるため、10nm程度の誤差がある。図4より、d≦−10nmでn値はほぼ0となり、d≦−20nmではより確実にn値をほぼ0とすることができ、電流劣化がほとんど生じないGaN系半導体レーザが得られることが分かる。 Here, an n value is defined by an expression I op = A × t n (I op is an operating current, A is a constant, and t is a time) of the current deterioration rate of the semiconductor laser. FIG. 4 shows a coordinate system in which GaN-based semiconductor lasers are manufactured by changing the depth of the ridge stripe 10 in various ways, and the direction away from the active layer 4 is a positive direction with one point on the lower surface of the p-type AlGaN electron barrier layer 7 as the origin. 2 shows the correlation between the distance d 1 from the lower surface of the p-type AlGaN electron barrier layer 7 to the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe 10 and the n value. However, d 1 is measured by cleaving a GaN-based semiconductor laser along a plane perpendicular to the cavity length direction and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM) (cross section SEM observation). There is an error of about 10 nm because of variations in the thickness of the layer forming the laser structure or etching variations when the ridge stripe 10 is formed by dry etching. As can be seen from FIG. 4, when d ≦ −10 nm, the n value is almost 0, and when d ≦ −20 nm, the n value can be more reliably reduced to almost 0, and a GaN-based semiconductor laser with little current deterioration can be obtained. I understand.

図5は、d1 =−30nmとした五つのGaN系半導体レーザ(試料a、b、c、d、e)に対して75℃、17mW、CW(連続発振)条件において長期寿命試験を行った結果を示す。初期のIopの値は試料a、b、c、d、eに対しそれぞれ41.69mA、43.95mA、44.62mA、42.86mA、42.68mAである。図5より、これらのGaN系半導体レーザでは1000時間経過後でもIopは初期値を維持しており、1000時間も電流劣化が生じていないことが分かる。 FIG. 5 shows that a long-term life test was performed on five GaN semiconductor lasers (samples a, b, c, d, and e) with d 1 = −30 nm under conditions of 75 ° C., 17 mW, and CW (continuous oscillation). Results are shown. The initial I op values are 41.69 mA, 43.95 mA, 44.62 mA, 42.86 mA, and 42.68 mA for samples a, b, c, d, and e, respectively. From FIG. 5, it is understood that in these GaN-based semiconductor lasers, I op maintains an initial value even after 1000 hours, and no current deterioration has occurred for 1000 hours.

この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点を得ることができる。すなわち、リッジストライプ10をp型AlGaN電子障壁層7を完全に突き抜けるように形成し、p型AlGaN電子障壁層7とリッジストライプ10の両側の部分の底面との間の距離をd1 としたとき、d1 ≧10nmとなるようにリッジストライプ10の深さを設定していることにより、リッジストライプ10の形成時のドライエッチングによるエッチングなどのばらつきによらず、GaN系半導体レーザの電流劣化を抑えることができ、長寿命で信頼性の高いGaN系半導体レーザを得ることができる。また、リッジストライプ10の両側の部分の底面と活性層5に含まれる井戸層のうちのp型AlGaN電子障壁層7に最も近いものとの間の距離d2 をd2 ≧100nmとしていることにより、低しきい値電流および高スロープ効率特性を得ることができる。 According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the following advantages can be obtained. That is, when the ridge stripe 10 is formed so as to completely penetrate the p-type AlGaN electron barrier layer 7 and the distance between the p-type AlGaN electron barrier layer 7 and the bottom surfaces of both sides of the ridge stripe 10 is d 1. By setting the depth of the ridge stripe 10 so that d 1 ≧ 10 nm, current deterioration of the GaN-based semiconductor laser is suppressed regardless of variations in etching due to dry etching when the ridge stripe 10 is formed. Therefore, it is possible to obtain a GaN-based semiconductor laser having a long lifetime and high reliability. Further, the distance d 2 between the bottom surface of both sides of the ridge stripe 10 and the well layer included in the active layer 5 that is closest to the p-type AlGaN electron barrier layer 7 is d 2 ≧ 100 nm. A low threshold current and a high slope efficiency characteristic can be obtained.

次に、この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。このGaN系半導体レーザはセルフパルセーション型GaN系半導体レーザである。図6はこのGaN系半導体レーザを示す。
図6に示すように、このGaN系半導体レーザにおいては、p型AlGaN電子障壁層7とp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8との間に、p型GaN層の間にp型InGaN層を挟んだ構造の可飽和吸収層15が設けられている。p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8およびp型GaNコンタクト層9に形成されたリッジストライプ10の両側には溝16、17が形成されている。これらの溝16、17の外側の部分のp型GaNコンタクト層9上に例えばSiO2 膜のような絶縁膜18が形成されている。また、リッジストライプ10の両側面、溝16、17およびその外側の部分の絶縁膜18上に延在してSiO2 膜11およびその上のアンドープSi膜12が形成されている。リッジストライプ10のp型GaNコンタクト層9にオーミックコンタクトしてp側電極13が形成されている。このp側電極13は溝16、17の外側の部分のアンドープSi膜12上に延在して形成されている。
このGaN系半導体レーザの上記以外の構成は、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同様である。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the third embodiment of the invention. This GaN-based semiconductor laser is a self-pulsation type GaN-based semiconductor laser. FIG. 6 shows this GaN-based semiconductor laser.
As shown in FIG. 6, in this GaN-based semiconductor laser, a p-type InGaN layer is interposed between the p-type AlGaN electron barrier layer 7 and the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 and between the p-type GaN layers. A saturable absorbing layer 15 having a structure with a sandwiched therebetween is provided. Grooves 16 and 17 are formed on both sides of the ridge stripe 10 formed in the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 and the p-type GaN contact layer 9. An insulating film 18 such as a SiO 2 film is formed on the p-type GaN contact layer 9 outside the grooves 16 and 17. Further, an SiO 2 film 11 and an undoped Si film 12 thereon are formed extending on both side surfaces of the ridge stripe 10, the grooves 16 and 17, and the insulating film 18 on the outer portion thereof. A p-side electrode 13 is formed in ohmic contact with the p-type GaN contact layer 9 of the ridge stripe 10. The p-side electrode 13 is formed so as to extend on the undoped Si film 12 outside the grooves 16 and 17.
Other configurations of the GaN-based semiconductor laser are the same as those of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment.

溝16、17の底面の一点を原点として活性層4に向かう方向を正方向とする座標系を取った場合の溝16、17の底面から活性層4の上面までの距離をt1 、溝16、17の底面から可飽和吸収層15の上面までの距離をt2 としたとき、t1 ≧105nmかつ0≦t2 ≦100nmとなるように溝16、17の深さが設定されている。その理由については後述する。一般的にはt1 <0.6μmであり、典型的にはt1 <200nmである。溝16、17の幅は一般的には250μm以下、より一般的には100μm以下、典型的には20μm以下である。 The distance from the bottom surface of the grooves 16, 17 to the upper surface of the active layer 4 in the coordinate system in which the direction toward the active layer 4 is a positive direction with one point on the bottom surface of the grooves 16, 17 as the origin is t 1 , the groove 16 The depths of the grooves 16 and 17 are set so that t 1 ≧ 105 nm and 0 ≦ t 2 ≦ 100 nm, where t 2 is the distance from the bottom surface of 17 to the upper surface of the saturable absorbing layer 15. The reason will be described later. In general, t 1 <0.6 μm and typically t 1 <200 nm. The width of the grooves 16 and 17 is generally 250 μm or less, more generally 100 μm or less, and typically 20 μm or less.

レーザ構造を形成するGaN系半導体層の厚さや組成などの具体例は第1の実施形態と同様であるが、例えば、p型AlGaN電子障壁層7の厚さは10nm、Al組成は0.20であり、可飽和吸収層15は、厚さが3nmのp型GaN層により厚さが2nmのp型In0.02Ga0.98層を挟んだ構造を有する。p型AlGaN電子障壁層7にはMgが例えば1×1019cm-3以上ドーピングされている。可飽和吸収層15を構成するp型層にはMgが例えば5×1018cm-3以上1×1020cm-3以下ドーピングされている。 Specific examples of the thickness and composition of the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure are the same as those in the first embodiment. For example, the thickness of the p-type AlGaN electron barrier layer 7 is 10 nm and the Al composition is 0.20. The saturable absorption layer 15 has a structure in which a p-type In 0.02 Ga 0.98 layer having a thickness of 2 nm is sandwiched by a p-type GaN layer having a thickness of 3 nm. The p-type AlGaN electron barrier layer 7 is doped with, for example, 1 × 10 19 cm −3 or more of Mg. The p-type layer constituting the saturable absorbing layer 15 is doped with, for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less of Mg.

このGaN系半導体レーザを製造するには、第1の実施形態と同様にしてp型GaNコンタクト層9の成長まで終了した後、例えばSiO2 膜のような絶縁膜18を全面に形成し、この絶縁膜18をエッチングにより所定形状にパターニングする。次に、この絶縁膜18をエッチングマスクとして用いて例えばRIEなどのドライエッチングによりp型GaNコンタクト層9およびp型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層8をエッチングすることにより溝16、17を形成し、これによってリッジストライプ10を形成する。次に、このエッチングマスクとして用いた絶縁膜18を残したまま全面に例えばSiO2 膜11およびアンドープSi膜12を順次形成した後、リッジストライプ10上の部分にあるこれらの膜を選択的にエッチング除去し、リッジストライプ10の上面を露出させる。次に、リッジストライプ10およびアンドープSi膜12上にp側電極13を形成する。次に、必要に応じて、n型GaN基板1をその裏面から研磨することにより、所定の厚さに薄膜化する。
この後、第1の実施形態と同様にして劈開以降の工程を進め、目的とするGaN系半導体レーザを製造する。
In order to manufacture this GaN-based semiconductor laser, after the completion of the growth of the p-type GaN contact layer 9 as in the first embodiment, an insulating film 18 such as a SiO 2 film is formed on the entire surface. The insulating film 18 is patterned into a predetermined shape by etching. Next, by using this insulating film 18 as an etching mask, the p-type GaN contact layer 9 and the p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer 8 are etched by dry etching such as RIE to form grooves 16 and 17. Thus, the ridge stripe 10 is formed. Next, for example, an SiO 2 film 11 and an undoped Si film 12 are sequentially formed on the entire surface while leaving the insulating film 18 used as an etching mask, and these films on the ridge stripe 10 are selectively etched. The upper surface of the ridge stripe 10 is exposed by removing. Next, the p-side electrode 13 is formed on the ridge stripe 10 and the undoped Si film 12. Next, if necessary, the n-type GaN substrate 1 is polished from its back surface to be thinned to a predetermined thickness.
Thereafter, the processes after the cleavage are advanced in the same manner as in the first embodiment, and the target GaN-based semiconductor laser is manufactured.

このGaN系半導体レーザにおいては、可飽和吸収層15のキャリア寿命時間を短くするために、溝16、17を形成するために行うドライエッチングにより、Mgがドーピングされたp型InGaN層を含む可飽和吸収層15にエッチングダメージを積極的に導入している。この場合、可飽和吸収層15に確実にエッチングダメージを導入するために、上記のように0≦t2 ≦100nmとしている。このようにエッチングダメージが導入された可飽和吸収層15では、より多くの中間準位が形成され、この中間順位を介した非発光再結合過程が増加し、非発光再結合寿命時間が短くなる。一般にキャリア寿命時間τs は、発光再結合寿命時間τr と非発光再結合寿命時間τnrとを用いて次式のように表すことができる。
1/τs =1/τr +1/τnr
この式から、非発光再結合寿命時間τnrが短くなると、キャリア寿命時間τs も短くなることが分かる。
In this GaN-based semiconductor laser, a saturable layer including a p-type InGaN layer doped with Mg by dry etching to form the grooves 16 and 17 in order to shorten the carrier lifetime of the saturable absorbing layer 15. Etching damage is positively introduced into the absorption layer 15. In this case, in order to reliably introduce etching damage into the saturable absorbing layer 15, 0 ≦ t 2 ≦ 100 nm is set as described above. In the saturable absorber layer 15 in which etching damage is introduced in this way, more intermediate levels are formed, the non-radiative recombination process through the intermediate rank is increased, and the non-radiative recombination lifetime is shortened. . In general, the carrier lifetime τ s can be expressed by the following equation using the luminescent recombination lifetime τ r and the non-radiative recombination lifetime τ nr .
1 / τ s = 1 / τ r + 1 / τ nr
From this equation, it can be seen that when the non-radiative recombination lifetime τ nr is shortened, the carrier lifetime τ s is also shortened.

図7に、距離t1 とGaN系半導体レーザのMTTF(平均素子寿命時間)との関係を測定した結果を示す。ただし、このGaN系半導体レーザにおけるレーザ構造を形成するGaN系半導体層の厚さや組成などは上記の具体例と同一である。図7から、t1 ≦100nmではMTTFが短くなることが分かる。これは、t1 ≦100nmのGaN系半導体レーザでは、溝16、17を形成するためのドライエッチング時に活性層4にエッチングダメージが導入され、その結果、寿命が急速に悪化していることに起因する。従って、溝16、17の底面、すなわちドライエッチング加工面から可飽和吸収層15の上面までの距離t2 をt2 ≦100nm以下にすることで、可飽和吸収層15のキャリア寿命時間を短くし、t1 ≧105nm以上にすることでGaN系半導体レーザのMTTFを十分に確保することが可能となる。 FIG. 7 shows the results of measuring the relationship between the distance t 1 and the MTTF (average element lifetime) of the GaN-based semiconductor laser. However, the thickness and composition of the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure in this GaN-based semiconductor laser are the same as those in the above specific example. FIG. 7 shows that MTTF becomes shorter at t 1 ≦ 100 nm. This is because, in a GaN-based semiconductor laser with t 1 ≦ 100 nm, etching damage is introduced into the active layer 4 during dry etching for forming the grooves 16 and 17, and as a result, the lifetime is rapidly deteriorated. To do. Therefore, the carrier life time of the saturable absorbing layer 15 is shortened by setting the distance t 2 from the bottom surfaces of the grooves 16 and 17, that is, the dry etching processed surface to the upper surface of the saturable absorbing layer 15 to t 2 ≦ 100 nm or less. By setting t 1 ≧ 105 nm or more, it is possible to sufficiently secure the MTTF of the GaN-based semiconductor laser.

また、このGaN系半導体レーザにおいては、n型AlGaNクラッド層2側から活性層4に注入され、活性層4から漏れ出る電子を抑制するために、可飽和吸収層15と活性層4との間に、例えば厚さが60nm、Al組成が0.02のアンドープAlGaN光導波層6と例えば厚さが10nm、Al組成が0.20のp型AlGaN電子障壁層7との2層が設けられている。ここで、アンドープAlGaN光導波層6は、アンドープであることにより活性層4付近のエネルギーバンドをフラット化させ、Al組成が低くても活性層4から漏れ出る電子から見たキャリア障壁エネルギーを実効的に大きくしており、活性層4から漏れ出る電子をブロックする役割を果たす。さらに、p型AlGaN電子障壁層7は、アンドープAlGaN光導波層6を超えてきた電子をブロックする役割を果たす。このように、電子ブロック層がアンドープAlGaN光導波層6とp型AlGaN電子障壁層7との2段に形成されていることにより、活性層4からのキャリアオーバーフローを有効に抑えることが可能となり、このオーバーフローにより可飽和吸収層15へ注入される電子を大幅に減らすことができる。このため、実効的に可飽和吸収層15のキャリア寿命時間を短くする効果を得ることができる。このような構成を有するGaN系半導体レーザは、信頼性が高く、安定したセルフパルセーション動作をすることが可能である。   Further, in this GaN-based semiconductor laser, in order to suppress electrons that are injected into the active layer 4 from the n-type AlGaN cladding layer 2 side and leak from the active layer 4, a gap between the saturable absorbing layer 15 and the active layer 4 is obtained. Further, for example, two layers of an undoped AlGaN optical waveguide layer 6 having a thickness of 60 nm and an Al composition of 0.02 and a p-type AlGaN electron barrier layer 7 having a thickness of 10 nm and an Al composition of 0.20 are provided. Yes. Here, since the undoped AlGaN optical waveguide layer 6 is undoped, the energy band near the active layer 4 is flattened, and even if the Al composition is low, the carrier barrier energy seen from the electrons leaking from the active layer 4 is effective. And serves to block electrons leaking from the active layer 4. Further, the p-type AlGaN electron barrier layer 7 serves to block electrons that have passed over the undoped AlGaN optical waveguide layer 6. Thus, by forming the electron block layer in two stages of the undoped AlGaN optical waveguide layer 6 and the p-type AlGaN electron barrier layer 7, it becomes possible to effectively suppress carrier overflow from the active layer 4, Electrons injected into the saturable absorber layer 15 due to this overflow can be greatly reduced. For this reason, the effect of effectively shortening the carrier lifetime of the saturable absorber layer 15 can be obtained. A GaN-based semiconductor laser having such a configuration is highly reliable and can perform a stable self-pulsation operation.

図8および図9に、このGaN系半導体レーザのスペクトル特性およびコヒーレント特性の測定結果を示す。ただし、測定に用いたGaN系半導体レーザにおけるレーザ構造を形成するGaN系半導体層の厚さや組成などは上記の具体例と同一であり、t1 =145nm、t2 =13nmである。また、コヒーレント特性の測定は光出力を15mWにして行った。γ=20%である。図8から明らかなように、セルフパルセーションレーザに特有の多モード発振が確認される。また、図9に示すように、同じくセルフパルセーションレーザに特有の可干渉性低下(γ特性)が確認される。 8 and 9 show the measurement results of spectral characteristics and coherent characteristics of this GaN-based semiconductor laser. However, the thickness and composition of the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure in the GaN-based semiconductor laser used for measurement are the same as those in the above specific example, and t 1 = 145 nm and t 2 = 13 nm. The coherent characteristics were measured with an optical output of 15 mW. γ = 20%. As is clear from FIG. 8, multimode oscillation unique to the self-pulsation laser is confirmed. Further, as shown in FIG. 9, a coherence reduction (γ characteristic) peculiar to the self-pulsation laser is also confirmed.

図10および図11に、比較例によるGaN系半導体レーザのスペクトル特性およびコヒーレント特性の測定結果を示す。この比較例によるGaN系半導体レーザにおけるレーザ構造を形成するGaN系半導体層の厚さや組成などは上記の具体例と同一であるが、t1 =145nm、t2 =102nmであり、t1 はt1 ≧105nmの条件を満たしているものの、t2 は0≦t2 ≦100nmの条件を満たしていない。コヒーレント特性の測定は光出力を15mWにして行った。図10から明らかなように、多モード発振が確認されることからセルフパルセーション動作はしているが、図11から明らかなように、可干渉性低下(γ特性)は不十分であった。 10 and 11 show the measurement results of the spectral characteristics and coherent characteristics of the GaN-based semiconductor laser according to the comparative example. The thickness and composition of the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure in the GaN-based semiconductor laser according to this comparative example are the same as those in the above specific example, but t 1 = 145 nm and t 2 = 102 nm, and t 1 is t Although the condition of 1 ≧ 105 nm is satisfied, t 2 does not satisfy the condition of 0 ≦ t 2 ≦ 100 nm. The coherent characteristics were measured with an optical output of 15 mW. As is clear from FIG. 10, the self-pulsation operation is performed because multimode oscillation is confirmed. However, as is clear from FIG. 11, the coherence reduction (γ characteristic) is insufficient.

この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点を得ることができる。すなわち、安定なセルフパルセーション動作が可能で信頼性が高く長寿命のGaN系半導体レーザを容易に実現することができる。また、溝16、17の外側の部分のp型GaNコンタクト層9上には絶縁膜18、SiO2 膜11およびアンドープSi膜12が形成されているため、これらの絶縁膜18、SiO2 膜11およびアンドープSi膜12の合計の厚さだけ、溝16、17の外側の部分におけるp側電極13とn側電極14との間隔をリッジストライプ10や溝16、17の部分における間隔に比べて大きくすることができる。このため、p側電極13とn側電極14との間の静電容量の低減を図ることができ、GaN系半導体レーザの高周波特性の向上を図ることができるとともに、静電リークや静電破壊を防止することができる。 According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the following advantages can be obtained. That is, it is possible to easily realize a GaN-based semiconductor laser that can perform a stable self-pulsation operation, has high reliability, and has a long lifetime. Further, since the upper p-type GaN contact layer 9 of the outer portions of the grooves 16, 17 are formed an insulating film 18, SiO 2 film 11 and the undoped Si film 12, these insulating films 18, SiO 2 film 11 In addition, the distance between the p-side electrode 13 and the n-side electrode 14 in the outer portion of the grooves 16 and 17 is larger than the distance in the ridge stripe 10 and the grooves 16 and 17 by the total thickness of the undoped Si film 12. can do. As a result, the capacitance between the p-side electrode 13 and the n-side electrode 14 can be reduced, the high-frequency characteristics of the GaN-based semiconductor laser can be improved, and electrostatic leakage and electrostatic breakdown can be achieved. Can be prevented.

次に、この発明の第4の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。
図12に示すように、このGaN系半導体レーザは、溝16、17の底面が可飽和吸収層15の上面と下面との間に位置していることを除いて、第3の実施形態によるGaN系半導体レーザと同様な構成を有する。この場合、溝16、17の底面および側面下部の近傍の可飽和吸収層15にエッチングダメージが生じている。
この第4の実施形態によれば、第1および第3の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the fourth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 12, the GaN-based semiconductor laser has the GaN semiconductor laser according to the third embodiment except that the bottom surfaces of the grooves 16 and 17 are located between the upper surface and the lower surface of the saturable absorbing layer 15. The configuration is the same as that of the semiconductor laser. In this case, etching damage is generated in the saturable absorbing layer 15 in the vicinity of the bottom surfaces of the grooves 16 and 17 and the lower portions of the side surfaces.
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the first and third embodiments can be obtained.

次に、この発明の第5の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。
図13に示すように、このGaN系半導体レーザは、溝16、17の底面が可飽和吸収層15の下面より下側に位置していることを除いて、第3の実施形態によるGaN系半導体レーザと同様な構成を有する。この場合、溝16、17の側面近傍の可飽和吸収層15にエッチングダメージが生じている。
この第5の実施形態によれば、第1および第3の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the fifth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 13, this GaN-based semiconductor laser is a GaN-based semiconductor according to the third embodiment except that the bottom surfaces of the grooves 16 and 17 are located below the lower surface of the saturable absorbing layer 15. It has the same configuration as the laser. In this case, etching damage has occurred in the saturable absorbing layer 15 in the vicinity of the side surfaces of the grooves 16 and 17.
According to the fifth embodiment, the same advantages as those of the first and third embodiments can be obtained.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、基板、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基板、プロセスなどを用いてもよい。
また、必要に応じて、上述の第1〜第5の実施形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
なお、溝16、17の底面から可飽和吸収層15の上面までの距離t2 をt2 >105nmに選び、これらの溝16、17にイオン注入を行うことによりこれらの溝16、17の底面の下方の可飽和吸収層15に例えばドライエッチングによるエッチングダメージと同程度の損傷を生じさせることによっても、可飽和吸収層15のキャリア寿命時間の低減を十分に図ることが可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, structures, substrates, processes, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, substrates, processes, and the like may be used as necessary.
Moreover, you may combine 2 or more of the above-mentioned 1st-5th embodiment as needed.
The distance t 2 from the bottom surface of the grooves 16 and 17 to the top surface of the saturable absorbing layer 15 is selected as t 2 > 105 nm, and ion implantation is performed on these grooves 16 and 17 to thereby obtain the bottom surfaces of these grooves 16 and 17. It is also possible to sufficiently reduce the carrier lifetime of the saturable absorbing layer 15 by causing damage to the saturable absorbing layer 15 below the same as that caused by, for example, dry etching.

この発明の第1の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a GaN-based semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの実施例の断面TEM写真を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the cross-sectional TEM photograph of the Example of the GaN-type semiconductor laser by 1st Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the GaN-type semiconductor laser by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいてd1 とn値との相関を示す略線図である。It is a schematic diagram showing the correlation between d 1 and the n value in the GaN semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. この発明の第2の実施形態によるGaN系半導体レーザの長期寿命試験の結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the result of the long-term life test of the GaN-type semiconductor laser by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the GaN-type semiconductor laser by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザにおける溝の底面から活性層の上面までの距離t1 とMTTFとの関係の測定結果を示す略線図である。Is a schematic diagram illustrating measurement results of the relationship between the distance t 1 and MTTF from the bottom of the groove in the GaN semiconductor laser to the upper face of the active layer according to a third embodiment of the present invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザのスペクトル特性の測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of the spectral characteristic of the GaN-type semiconductor laser by 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザのコヒーレント特性の測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of the coherent characteristic of the GaN-type semiconductor laser by 3rd Embodiment of this invention. 比較例によるGaN系半導体レーザのスペクトル特性の測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of the spectral characteristic of the GaN-type semiconductor laser by a comparative example. 比較例によるGaN系半導体レーザのコヒーレント特性の測定結果を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the measurement result of the coherent characteristic of the GaN-type semiconductor laser by a comparative example. この発明の第4の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the GaN-type semiconductor laser by 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the GaN-type semiconductor laser by 5th Embodiment of this invention. 従来のGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional GaN-type semiconductor laser. 従来のGaN系半導体レーザの断面TEM写真を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the cross-sectional TEM photograph of the conventional GaN-type semiconductor laser. 従来のGaN系半導体レーザのSEM写真を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the SEM photograph of the conventional GaN-type semiconductor laser. 種々の金属のヤング率と剛性率との関係を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the relationship between the Young's modulus and rigidity of various metals. 種々の金属の線膨張係数を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the linear expansion coefficient of various metals. 従来のGaN系半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional GaN-type semiconductor laser.

符号の説明Explanation of symbols

1…n型GaN基板、2…n型AlGaNクラッド層、3…n型GaN光導波層、4…活性層、5…アンドープInGaN光導波層、6…アンドープAlGaN光導波層、7…p型AlGaN電子障壁層、8…p型GaN/アンドープAlGaN超格子クラッド層、9…p型GaNコンタクト層、10…リッジストライプ、11…SiO2 膜、12…アンドープSi膜、13…p側電極、14…n側電極、15…可飽和吸収層、16、17…溝、18…絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type GaN board | substrate, 2 ... n-type AlGaN clad layer, 3 ... n-type GaN optical waveguide layer, 4 ... Active layer, 5 ... Undoped InGaN optical waveguide layer, 6 ... Undoped AlGaN optical waveguide layer, 7 ... p-type AlGaN Electron barrier layer, 8 ... p-type GaN / undoped AlGaN superlattice cladding layer, 9 ... p-type GaN contact layer, 10 ... ridge stripe, 11 ... SiO 2 film, 12 ... undoped Si film, 13 ... p-side electrode, 14 ... n-side electrode, 15 ... saturable absorption layer, 16, 17 ... groove, 18 ... insulating film

Claims (13)

レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaである
ことを特徴とする半導体レーザ。
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
A semiconductor laser, wherein G e ≦ 55 GPa.
上記窒化物系III−V族化合物半導体層の上部にリッジストライプを有し、このリッジストライプ上に上記電極が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。   2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a ridge stripe is formed on the nitride-based III-V group compound semiconductor layer, and the electrode is provided on the ridge stripe. 上記金属積層膜の合計の厚さが500nm以上であり、かつ、Ge ≦50GPaであることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a total thickness of the metal laminated films is 500 nm or more and G e ≦ 50 GPa. 上記金属積層膜がPd、PtおよびNiからなる群より選ばれた少なくとも1種類の金属を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。   2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the metal laminated film contains at least one metal selected from the group consisting of Pd, Pt and Ni. 上記金属積層膜を構成する上記n層の金属膜が互いに混ざり合っていないことを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ。   5. The semiconductor laser according to claim 4, wherein the n-layer metal films constituting the metal laminated film are not mixed with each other. 上記金属積層膜がPd、PtおよびNiからなる群より選ばれた少なくとも2種類の金属を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。   2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the metal laminated film contains at least two kinds of metals selected from the group consisting of Pd, Pt and Ni. 上記金属積層膜を構成する上記n層の金属膜が互いに混ざり合っていないことを特徴とする請求項6記載の半導体レーザ。   7. The semiconductor laser according to claim 6, wherein the n-layer metal films constituting the metal laminated film are not mixed with each other. 上記電極のうちの共振器端面から共振器長方向に少なくとも100μm以内の部分が上記金属積層膜からなることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。   2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein at least a portion within 100 [mu] m in the cavity length direction from the cavity end face of the electrode is made of the metal laminated film. 基板上にレーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記窒化物系III−V族化合物半導体層上に、合金化処理を伴うことなく電極を形成し、この際、この電極の少なくとも一部分を、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜であって、上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものにより形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Growing a nitride III-V compound semiconductor layer forming a laser structure on a substrate;
An electrode is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer without an alloying treatment. At this time, at least a part of the electrode is formed with an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film. And the total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are set to G i and t i , respectively. And the equivalent average rigidity of the metal laminate film is
Figure 2008124109
And a step of forming the semiconductor laser with G e ≦ 55 GPa.
光源に半導体レーザを用いた光ピックアップにおいて、
上記半導体レーザとして、
レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものを用いた
ことを特徴とする光ピックアップ。
In an optical pickup using a semiconductor laser as a light source,
As the semiconductor laser,
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
An optical pickup using G e ≦ 55 GPa when defined as
光源に半導体レーザを用いた光ディスク装置において、
上記半導体レーザとして、
レーザ構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体レーザにおいて、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものを用いた
ことを特徴とする光ディスク装置。
In an optical disc apparatus using a semiconductor laser as a light source,
As the semiconductor laser,
In a semiconductor laser in which an electrode is provided on a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a laser structure without alloying at an interface thereof,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
An optical disc device characterized by using G e ≦ 55 GPa.
窒化物系III−V族化合物半導体層上に電極がそれらの界面で合金化することなく設けられている半導体装置において、
上記電極の少なくとも一部分が、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜からなり、
上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaである
ことを特徴とする半導体装置。
In the semiconductor device in which the electrodes are provided on the nitride-based III-V compound semiconductor layer without being alloyed at their interfaces,
At least a part of the electrode is composed of a metal laminated film including an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film,
The total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are G i and t i , respectively. Average stiffness
Figure 2008124109
G e ≦ 55 GPa when defined as: Semiconductor device, characterized in that
基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程と、
上記窒化物系III−V族化合物半導体層上に、合金化処理を伴うことなく電極を形成し、この際、この電極の少なくとも一部分を、n層(nは2以上の整数)の金属膜を含む金属積層膜であって、上記金属積層膜の合計の厚さが300nm以上であり、かつ、上記金属積層膜の下からi番目の金属膜の剛性率および厚さをそれぞれGi およびti とし、上記金属積層膜の等価平均剛性率を
Figure 2008124109
と定義したとき、Ge ≦55GPaであるものにより形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Growing a nitride III-V compound semiconductor layer on a substrate;
An electrode is formed on the nitride III-V compound semiconductor layer without an alloying treatment. At this time, at least a part of the electrode is formed with an n-layer (n is an integer of 2 or more) metal film. And the total thickness of the metal multilayer film is 300 nm or more, and the rigidity and thickness of the i-th metal film from the bottom of the metal multilayer film are set to G i and t i , respectively. And the equivalent average rigidity of the metal laminate film is
Figure 2008124109
And a step of forming the semiconductor device with G e ≦ 55 GPa.
JP2006303671A 2006-11-09 2006-11-09 Semiconductor laser, optical pickup and optical disk apparatus Expired - Fee Related JP4882681B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006303671A JP4882681B2 (en) 2006-11-09 2006-11-09 Semiconductor laser, optical pickup and optical disk apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006303671A JP4882681B2 (en) 2006-11-09 2006-11-09 Semiconductor laser, optical pickup and optical disk apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008124109A true JP2008124109A (en) 2008-05-29
JP4882681B2 JP4882681B2 (en) 2012-02-22

Family

ID=39508569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006303671A Expired - Fee Related JP4882681B2 (en) 2006-11-09 2006-11-09 Semiconductor laser, optical pickup and optical disk apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4882681B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179532A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Sony Corp Semiconductor light emitting element and semiconductor device
JP2006093683A (en) * 2004-08-24 2006-04-06 Toshiba Corp Semiconductor substrate, semiconductor element and semiconductor light emitting element
JP2006278578A (en) * 2005-03-28 2006-10-12 Sanyo Electric Co Ltd Integrated semiconductor laser element and its manufacturing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179532A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Sony Corp Semiconductor light emitting element and semiconductor device
JP2006093683A (en) * 2004-08-24 2006-04-06 Toshiba Corp Semiconductor substrate, semiconductor element and semiconductor light emitting element
JP2006278578A (en) * 2005-03-28 2006-10-12 Sanyo Electric Co Ltd Integrated semiconductor laser element and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4882681B2 (en) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4193867B2 (en) GaN semiconductor laser manufacturing method
EP1328050B1 (en) Semiconductor laser structure
JP2003289176A (en) Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
US7518162B2 (en) Semiconductor light emitting device
US7755101B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP4197030B2 (en) Semiconductor laser, semiconductor laser manufacturing method, optical pickup, and optical disc apparatus
JP3678399B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP4493041B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2004063537A (en) Semiconductor light emitting element, its manufacturing method, semiconductor device, and its manufacturing method
JP4877294B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP2003086903A (en) Semiconductor light emitting device and its manufacturing method
JP4178807B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP4882681B2 (en) Semiconductor laser, optical pickup and optical disk apparatus
JP4179280B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP2010003882A (en) Edge emitting semiconductor laser device
JP2001102690A (en) Nitride type semiconductor laser
JP2000277862A (en) Nitride semiconductor device
WO2002069466A1 (en) Iii group nitride semiconductor element and iii group nitride semiconductor substrate
JP4603113B2 (en) Semiconductor laser
JP2003060314A (en) Nitride semiconductor element
JPH11204888A (en) Manufacture of semiconductor light emitting device and semiconductor single crystal substrate
JP2006222363A (en) Laser diode and compound semiconductor wafer
WO2005022711A1 (en) Nitride semiconductor light emitting element and process for fabricating the same
JP2010010182A (en) Semiconductor light-emitting element
KR20080091603A (en) Laser diode and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110712

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110831

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111108

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111121

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees