JP2009267377A - 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子３０は、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面上に形成され、発光層を有する発光素子層１５を備えている。発光素子層１５は、（０００−１）面からなる第１側面１５ａと、第１側面１５ａに対して傾斜した第２側面１５ｂとを含み、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとに囲まれた領域によって、[０００１]方向と垂直で、かつ、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面の面内方向に延びるリッジ３５およびダミーリッジ３６が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、光導波路が形成された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
従来、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの窒化物系材料からなる発光素子は、ＤＶＤシステムなどに用いられる記録／再生用の光源として４０５ｎｍ青紫色半導体レーザ（ＬＤ）として実用化が進んでいる。また、窒化物系材料を用いた青色や緑色で発光する半導体レーザ素子の開発が行われている。そして、近年、ＧａＮ基板の極性面（（０００１）面）上に形成した発光素子では、大きなピエゾ電界の影響により発光効率が低下することを考慮して、ＧａＮ基板の非極性面（（１−１００）面や（１１−２０）面など）上に発光素子層を形成した窒化物系半導体レーザ素子が提案されている（たとえば、特許文献１および非特許文献１参照）。
上記特許文献１および非特許文献１に記載の窒化物系半導体レーザ素子は、ストライプ状のリッジを光導波路として有している。このリッジは、レジストなどをマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングなどのドライエッチングにより形成されている。
しかしながら、上記特許文献１および非特許文献１の窒化物系半導体レーザ素子のようにドライエッチングによりリッジを形成した場合には、リッジの側壁が充分に平坦にはならない。リッジの側壁の平坦性が充分でない場合には、水平横モードが不安定になるという問題点がある。水平横モードが不安定になった場合には、遠視野像（ＦＦＰ）が非対称になりやすくなり、かつ、Ｉ−Ｌ特性におけるキンク（非直線性）が発生しやすくなるという問題点もある。
特開平８−２１３６９２号公報
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．９，２００７，ｐｐ．Ｌ１８７−Ｌ１８９
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、基板の主表面上に形成され、発光層を有する窒化物系半導体層を備え、窒化物系半導体層は、（０００−１）面からなる第１側面と、第１側面に対して傾斜した第２側面とを備え、第１側面と第２側面とに囲まれた領域によって、［０００１］方向と垂直で、かつ、基板の主表面の面内方向に延びる１つまたは複数のリッジが形成され、リッジの少なくとも１つが光導波路を有している。
この第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、（０００−１）面からなる第１側面を含む窒化物系半導体層を形成することによって、平坦性の優れた窒化物系半導体層の側面（第１側面）を得ることができる。この平坦性の優れた第１側面を少なくとも一方の側面としたリッジの少なくとも１つに光導波路を有することによって、ドライエッチングなどにより光導波路を形成する場合と異なり、側面の平坦性が優れた光導波路を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。これにより、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１側面および第２側面は、窒化物系半導体層の結晶成長面からなる。このように構成すれば、窒化物系半導体層の結晶成長と同時に光導波路を有するリッジを形成することができる。これにより、ドライエッチングを行うことなく光導波路を形成することができるので、製造プロセスを簡略化することができるとともに、ドライエッチングにより窒化物系半導体層にダメージが生じるのを防止することができる。したがって、エッチングによるダメージに起因して窒化物系半導体レーザ素子の性能が劣化するのを抑制することができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第２側面は、（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面（ＡおよびＢは、Ａ≧０、Ｂ≧０を満たし、かつ、ＡおよびＢのいずれか一方が０ではない整数）からなる。このように構成すれば、凹部が形成された基板上に窒化物系半導体層を成長させることにより、（０００−１）面からなる第１側面に加えて、（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面からなる第２側面を容易に形成することができる。
上記第２側面が（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面からなる構成において、好ましくは、第２側面は、（１０−１１）面または（１１−２２）面からなる。このように構成すれば、これらの側面の表面が窒素面（Ｎ面）となり、平坦性が良好となる。この理由は以下の通りと考えられる。（０００−１）面や（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面のような成長速度の遅い面は表面エネルギーが低く、（１−１００）面のような成長速度の速い面は表面エネルギーが高いと考えられる。結晶成長中の表面は、そのエネルギーが小さい方が安定であるため、（１−１００）面以外の面が現れやすくなり、この結果、表面の平坦性が損なわれやすい。その一方、本実施形態では、主表面として成長させる（１−１００）面よりも表面エネルギーの小さい（０００−１）面や（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面を形成しながら（１−１００）面を成長させた場合には、（１−１００）面のみを成長面とした結晶成長を行う場合に比べて表面エネルギーを小さくすることができるので、成長面の平坦性が改善されると考えられる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１側面および第２側面の少なくとも一方は、窒化物系半導体層の主表面に対して鈍角をなすように傾斜して形成されている。このように構成すれば、第１側面と第２側面とが近接するのを抑制することができるので、素子をチップ化する際に容易に第１側面と第２側面との間で切断することができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、窒化物系半導体からなる基板上に窒化物系半導体層を成長させる際に、第１側面および第２側面を容易に形成することができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板の主表面に少なくとも２つの凹部が形成されており、第１側面は、互いに隣り合う２つの凹部のうち、一方の凹部の内側面を起点として形成され、第２側面は、互いに隣り合う２つの凹部のうち、他方の凹部の内側面を起点として形成されている。このように構成すれば、凹部が形成された基板の主表面上に窒化物系半導体層を形成することによって、窒化物系半導体層を成長させる際に、互いに隣り合う２つの凹部のうち、一方の凹部を起点として（０００−１）面からなる平坦性の優れた第１側面を形成することができるとともに、互いに隣り合う２つの凹部のうち、他方の凹部を起点として平坦性の優れた第２側面を形成することができる。この平坦性の優れた第１側面と第２側面とに囲まれた領域によって光導波路を形成することによって、ドライエッチングなどにより光導波路を形成する場合と異なり、側面の平坦性が優れた光導波路を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。これにより、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
この場合、好ましくは、第１側面が形成される一方の凹部の内側面は、（０００−１）面を含む。このように構成すれば、基板の主表面上に（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する際に、（０００−１）面からなる内側面を引き継いで窒化物系半導体層の（０００−１）面が形成されるので、（０００−１）面からなる第１側面を基板の表面上に容易に形成することができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板の主表面上には、光導波路を有するリッジの側方に支持部が形成されている。このように構成すれば、支持部を利用して、窒化物系半導体レーザ素子の半導体層側を基台などに確実に接合することができる。
上記支持部を備える構成において、好ましくは、支持部は、第１側面と第２側面とに囲まれた光導波路を有するリッジの平面積よりも大きな平面積を有する。このように構成すれば、大きな平面積を有する支持部を利用して、窒化物系半導体レーザ素子を基台などに接合する際の衝撃力が、光導波路の形成される領域に直接的に影響するのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、光導波路を有するリッジの表面上に形成されたオーミック電極と、オーミック電極と電気的に接続されるとともに、オーミック電極の表面上から支持部上に延びるパッド電極とをさらに備える。このように構成すれば、パッド電極のうちの支持部に対応した領域において金属線を容易にワイヤボンドすることができる。
上記パッド電極を備える構成において、好ましくは、パッド電極は、支持部上にワイヤボンド領域を有する。このように構成すれば、金属線のワイヤボンド位置が、パッド電極のうちの発光領域上とは異なる支持部上であるので、ワイヤボンド時の衝撃力が発光領域に直接的に影響するのを抑制することができる。
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、下地基板と、下地基板上に形成され、ＡｌＧａＮからなる下地層とを含み、下地基板の格子定数は、下地層の格子定数よりも大きく、凹部は、下地層に形成されたクラックを含み、第１側面および第２側面は、それぞれ、下地層の（０００−１）面と基板の主表面とに実質的に平行に延びるように形成されたクラックの内側面を起点として形成されている。このように構成すれば、下地層の格子定数が下地基板の格子定数よりも小さいので、下地基板上にＡｌＧａＮからなる下地層を形成する際に、下地層の内部に引張応力を生じさせることができる。この引張応力により、下地層の表面に凹部としてのクラックを容易に形成することができるので、このクラックを起点として第１側面および第２側面を形成することができる。
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板の主表面に少なくとも２つの凹部を形成する工程と、基板の主表面上に発光層を有する窒化物系半導体層を形成する工程とを備え、窒化物系半導体層を形成する工程は、隣り合う２つの凹部のうち、一方の凹部の内側面を起点として窒化物系半導体層の（０００−１）面からなる第１側面を形成するとともに、隣り合う２つの凹部のうち、他方の凹部の内側面を起点として窒化物系半導体層の第２側面を形成することにより、第１側面と第２側面とに囲まれた領域によって１つまたは複数のリッジを形成する工程を含む。
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、凹部が形成された基板の主表面上に窒化物系半導体層を形成することによって、窒化物系半導体層を成長させる際に、互いに隣り合う２つの凹部のうち、一方の凹部を起点として（０００−１）面からなる平坦性の優れた第１側面を形成することができるとともに、互いに隣り合う２つの凹部のうち、他方の凹部を起点として平坦性の優れた第２側面を形成することができる。この平坦性の優れた第１側面と第２側面とに囲まれた領域によって光導波路を有するリッジを形成することによって、ドライエッチングなどにより光導波路を形成する場合と異なり、側面の平坦性が優れた光導波路を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。これにより、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
上記第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、第１側面と第２側面とが対向する領域において、窒化物系半導体層を個々の半導体レーザ素子に分割してチップ化する工程をさらに備え、チップ化する工程は、第１側面と第２側面とが対向する領域の凹部の底部において基板を分割して個々の半導体レーザ素子にチップ化する工程を含む。このように構成すれば、凹部の底部における基板の厚みは、凹部の底部以外の基板の厚みよりも小さいので、基板の厚みの小さな部分においてウェハを容易に素子分割することができる。
上記第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、窒化物系半導体層を成長させる工程は、第１側面および第２側面の少なくとも一方を、基板から窒化物系半導体層の厚み方向に沿って遠ざかる方向に窒化物系半導体層の平面積が小さくなるように基板の主表面に対して傾斜させて窒化物系半導体層を成長させる工程を含む。このように構成すれば、ウェハ状態で隣り合うレーザ素子において、互いに対向する第１側面と第２側面との間に窒化物系半導体層が存在しない領域ができるため、レーザ素子をチップ化する際、窒化物系半導体層に影響を与えないで、第１側面と第２側面との間でウェハを容易に分割することができる。
上記第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、基板は、下地基板と、下地基板上に形成された下地層とを含み、凹部を形成する工程は、下地層に凹部を形成する工程を含む。このように構成すれば、下地基板の主表面上に窒化物系半導体層を形成する際に、下地層に形成された凹部を利用して、この凹部の内側面を引き継ぐように（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
この場合、好ましくは、下地層はＡｌＧａＮ層を含み、下地基板および下地層の格子定数を、それぞれ、ｃ１およびｃ２とした場合、ｃ１＞ｃ２の関係を有し、凹部を形成する工程は、下地層に、（０００１）面と実質的に平行に形成されるクラックの一方の面からなる凹部を形成する工程を含む。このように構成すれば、下地基板上にＡｌＧａＮからなる下地層を形成する際に、下地層の格子定数ｃ２が下地基板の格子定数ｃ１よりも小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、下地基板側の格子定数ｃ１に合わせようとして下地層の内部に引張応力が生じる。この結果、下地層の厚みが所定の厚み以上の場合にはこの引張応力に耐え切れずに下地層には（０００−１）面に沿ってクラックが形成される。これにより、下地層の上に窒化物系半導体層の（０００−１）面を形成するための基準となる（０００−１）面からなる端面を、容易に下地層に形成することができる。この結果、基板上に窒化物系半導体層を形成する際に、下地層に形成されたクラックの一方の面からなる（０００−１）ファセットを引き継ぐように、（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の概略的な構成を説明するための斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子に用いられる基板の面方位を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。 本発明の第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。 本発明の第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。 本発明の第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。 本発明の第４実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。 本発明の第４実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態の窒化物系半導体レーザ素子についてｎ型ＧａＮ基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡断面写真を示す図である。 本発明の第４実施形態の窒化物系半導体レーザ素子についてｎ型ＧａＮ基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡断面写真を示す図である。 本発明の第５実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。 本発明の第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。 本発明の第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。 本発明の第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図（図２０の１０００−１０００線に沿った断面図）である。 本発明の第６実施形態の変形例の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。 本発明の第６実施形態の変形例の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図（図２２の１１００−１１００線に沿った断面図）である。 本発明の第１実施形態の変形例の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の概略的な構成について、窒化物系半導体レーザ素子１０を例に説明する。
窒化物系半導体レーザ素子１０は、図１に示すように、成長用基板１上に第１半導体層２が形成されており、第１半導体層２上に発光層３が形成されている。発光層３上には、第２半導体層４が形成されている。また、成長用基板１の下面上には、第１電極５が形成されているとともに、第２半導体層４上には、第２電極６が形成されている。第１半導体層２、発光層３および第２半導体層４は、第１側面７および第２側面８を有するメサ形状に形成されているとともに、紙面垂直方向と平行に延びるように形成されている。第１側面７および第２側面８は、結晶成長面からなり、高い平坦性を有する。この第１側面７と第２側面８とに囲まれた領域により光導波路を有するリッジが形成されている。また、共振器面１０ａは、（−Ａ、Ａ＋Ｂ、−Ｂ、０）面からなり、光導波路は［０００１］方向と垂直で、かつ、基板（成長用基板１）の主表面の面内方向である［−Ａ、Ａ＋Ｂ、−Ｂ、０］方向に延びている。第１側面７は（０００−１）面からなり、第２側面８は（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面（ＡおよびＢは、Ａ≧０、Ｂ≧０を満たし、かつ、ＡおよびＢのいずれか一方が０ではない整数）からなる。なお、成長用基板１は、本発明の「基板」の一例であり、第１半導体層２、発光層３および第２半導体層４は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、一般的に、成長用基板１および第２半導体層４の間に、成長用基板１および第２半導体層４のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する発光層３を形成して二重ヘテロ構造を形成することによって、発光層３にキャリアを閉じ込めやすくすることができるとともに、窒化物系半導体レーザ素子１０の発光効率を向上させることが可能である。また、発光層３を単一量子井戸（ＳＱＷ）構造や多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とすることにより、さらに発光効率を向上させることが可能である。この量子井戸構造の場合、井戸層の厚みが小さいので、井戸層が歪みを有する場合においても、井戸層の結晶性が悪化するのを抑制することができる。なお、井戸層は、発光層３の主表面３ａの面内方向に圧縮歪みを有する場合であっても、面内方向に引っ張り歪みを有する場合であっても、結晶性が悪化するのが抑制される。また、発光層３は、アンドープでもよく、ドーピングされていてもよい。
また、本発明において、成長用基板１は、基板または半導体層により構成されていてもよいし、基板と半導体層との両方により構成されていてもよい。また、成長用基板１が基板と半導体層との両方により構成される場合、半導体層は、基板と第１半導体層２との間に形成される。また、成長用基板１は、半導体層を成長させた後に半導体層の成長面（主表面）に半導体層を支持するための支持基板として用いてもよい。
また、基板は、ＧａＮ基板やα−ＳｉＣ基板を用いることができる。ＧａＮ基板およびα−ＳｉＣ基板上には、基板と同じ主表面を有する窒化物系半導体層が形成される。たとえば、α−ＳｉＣ基板のａ面およびｍ面上には、それぞれ、ａ面およびｍ面を主表面とする窒化物系半導体層が形成される。また、ａ面を主表面とする窒化物系半導体が形成されたｒ面サファイア基板を基板として用いてもよい。また、ａ面およびｍ面を主表面とする窒化物系半導体層が形成されたＬｉＡｌＯ２基板またはＬｉＧａＯ２基板を基板として用いることができる。
また、ｐｎ接合型の窒化物系半導体レーザ素子１０では、第１半導体層２と第２半導体層４とは互いに異なる導電性を有する。第１半導体層２がｐ型であり第２半導体層４がｎ型であってもよいし、第１半導体層２がｎ型であり第２半導体層４がｐ型であってもよい。
また、第１半導体層２および第２半導体層４は、発光層３よりもバンドギャップの大きいクラッド層（図示せず）などを含んでいてもよい。また、第１半導体層２および第２半導体層４は、それぞれ、発光層３側から近い順に、クラッド層とコンタクト層（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、コンタクト層は、クラッド層よりもバンドギャップが小さいことが好ましい。
また、量子井戸の発光層３としては、井戸層としてＧａＩｎＮ、障壁層として井戸層よりもバンドギャップの大きいＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮを用いることができる。また、クラッド層およびコンタクト層としては、ＧａＮおよびＡｌＧａＮを用いることができる。また、第２電極６は、第２半導体層４上の一部の領域に形成してもよい。
次に、図２を参照して、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の基板の面方位について説明する。
図２に示すように、基板９の主表面９ａの法線方向は、線３００と、線４００と、線５００と、線６００とによって囲まれる範囲（斜線でハッチングされた領域）を通る方向である。ここで、線３００は、［１１−２０］方向と略［１０−１０］方向とを結ぶ線であり、線３００を通る方向は、［Ｃ＋Ｄ、Ｃ、−２Ｃ−Ｄ、０］方向（Ｃ≧０およびＤ≧０を満たし、かつ、ＣおよびＤの少なくともいずれか一方が０ではない整数）である。また、線４００は、［１１−２０］方向と略［１１−２−５］方向とを結ぶ線であり、線４００を通る方向は、［１、１、−２、−Ｅ］方向（０≦Ｅ≦５））である。また、線５００は、［１０−１０］方向と略［１０−１−４］方向とを結ぶ線であり、線５００を通る方向は、［１、−１、０、−Ｆ］方向（０≦Ｆ≦４））である。また、線６００は、略［１１−２−５］方向と略［１０−１−４］方向とを結ぶ線であり、線６００を通る方向は、［Ｇ＋Ｈ、Ｇ、−２Ｇ−Ｈ、−５Ｇ−４Ｈ］方向（Ｇ≧０およびＨ≧０を満たし、かつ、ＧおよびＨの少なくともいずれか一方が０ではない整数））である。
本発明では、上記のように、（０００−１）面からなる第１側面７を含む半導体層（第１半導体層２、発光層３および第２半導体層４）を形成することによって、平坦性の優れた半導体層の側面（第１側面７）を得ることができる。さらに、（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面（ＡおよびＢは、Ａ≧０、Ｂ≧０を満たし、かつ、ＡおよびＢのいずれか一方が０ではない整数）からなる第２側面８を含む半導体層（第１半導体層２、発光層３および第２半導体層４）を形成することによって、平坦性の優れた半導体層のもう１方の側面（第２側面８）を得ることができる。この平坦性の優れた第１側面７、あるいは第１側面７および第２側面８によって光導波路を形成することにより、ドライエッチングなどにより光導波路を形成する場合と異なり、側面の平坦性が優れた光導波路を有する窒化物系半導体レーザ素子１０を得ることができる。これにより、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子１０を得ることができる。
また、本発明では、第１側面７および第２側面８を光導波路の延びる方向に沿って延びるように構成することによって、半導体層（第１半導体層２、発光層３および第２半導体層４）に形成された第１側面７および第２側面８により、発光層３が発するレーザ光を外部に出射するための光導波路を有するリッジを容易に形成することができる。
また、本発明では、成長用基板１の側面に所定の面方位を有する結晶面を用いることによって、たとえば、成長用基板１の主表面上に（０００−１）面からなる第１側面７を有する半導体層を形成する際、上記所定の面方位を有する成長用基板１の側面を引き継いで半導体層の（０００−１）面が形成されるので、（０００−１）面からなる第１側面７を成長用基板１の表面上に容易に形成することができる。
なお、概略の構成において、第２側面８をエッチングすることにより、第１側面７を残した状態で光導波路の幅が狭くなるように調整してもよい。このエッチングは、第２半導体層４の途中までエッチングしてもよく、第１半導体層２に達するまでエッチングしてもよい。
以下、上記した本発明の概念を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子３０の構造について説明する。
この第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子３０は、（１１−２−２）面を主表面としたウルツ鉱構造の窒化物半導体を用いて構成されている。図３に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｎ型クラッド層１２と、発光層１３と、ｐ型クラッド層１４とからなる発光素子層１５が形成されている。ｎ型クラッド層１２は、約２．２μｍの厚みを有するｎ型のＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる。また、発光層１３は、約３ｎｍの厚みを有するＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる井戸層（図示せず）と、約２０ｎｍのＧａＮからなる障壁層（図示せず）とが積層されたＭＱＷ構造を有する。また、ｐ型クラッド層１４は、約０．５μｍの厚みを有するｐ型のＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる。なお、ｎ型ＧａＮ基板１１は、本発明の「基板」の一例であり、発光素子層１５は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。なお、ｎ型ＧａＮ基板１１とｎ型クラッド層１２との間にｎ型Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるバッファ層（図示せず）が形成されていてもよいし、発光層１３とｎ型クラッド層１２およびｐ型クラッド層１４との間のそれぞれに光ガイド層（図示せず）が形成されていてもよい。また、発光層１３と型クラッド層１４との間にキャップ層（図示せず）が形成されていてもよい。
ここで、第１実施形態では、発光素子層１５には、［１−１００］方向に延びるように、発光素子層１５の（０００−１）面からなる第１側面１５ａと、発光素子層１５の（１１−２２）面からなる第２側面１５ｂとが形成されている。第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂは互いに反対側に傾斜する台形形状を有しており、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂは、それぞれ、発光素子層１５の上面（主表面）に対して傾斜角度α（約１２２°の鈍角）および傾斜角度β（約１１６°の鈍角）だけ傾斜した傾斜面として形成されている。この第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂは、発光素子層１５の結晶成長面からなる。
また、ｎ型ＧａＮ基板１１の上面には［１−１００］方向（Ｂ方向）に延びる溝状の凹部１１ａが複数形成されている。凹部１１ａは、発光素子層１５の厚み以上の深さＬと、１０μｍ以下の幅Ｗ１とを有し、約２〜約４μｍの間隔Ｄ１を隔てて形成されている。第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂは、それぞれ、凹部１１ａの一方側の内側面１１ｂおよび他方側の内側面１１ｃを起点として形成されている。第１実施形態では、互いに隣り合う凹部１１ａのうち、一方の凹部１１ａの一方側の内側面１１ｂを起点として形成された第１側面１５ａと、互いに隣り合う凹部１１ａのうち、他方の凹部１１ａの他方側の内側面１１ｃを起点として形成された第２側面１５ｂとに囲まれた領域によって、窒化物系半導体レーザ素子３０の光導波路として機能する１つの［１−１００］方向に延びるリッジ３５と、リッジ３５の両側に光導波路としては機能しない複数のダミーリッジ３６とが形成されている。即ち、光導波路を構成するリッジ３５の両側の側面は、第１側面１５ａと第２側面１５ｂにより構成されている。また、（１−１００）面と（−１１００）面の劈開面からなる共振器面（図示せず）が形成されている。
また、凹部１１ａと、その凹部１１ａを起点として形成された第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂの間の領域とは、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１６により充填されている。また、発光素子層１５の上面および絶縁膜１６の上面を覆うように、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層１７が形成されている。また、リッジ３５上には、電流ブロック層１７が形成されずに、リッジ３５に接するように下層から上層に向かって約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側オーミック電極１８が形成されている。また、ｐ側オーミック電極１８上には、下層から上層に向かって約５ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕからなるｐ側パッド電極１９が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板１１の下面上には、ｐ側オーミック電極１８が形成された領域と対応する領域に、素子側から下層に向かって約５ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極２０が形成されているとともに、それ以外の領域に絶縁膜２１が形成されている。ｎ側オーミック電極２０上には、下層から上層に向かって約５ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕからなるｎ側パッド電極２２が形成されている。第１実施形態では、リッジ３５の幅（隣り合う凹部１１ａの間隔Ｄ１）が約２〜４μｍと小さいので、１つのリッジ３５のみを含むように素子をチップ化した場合には素子のハンドリングが困難となる。したがって、１つのリッジ３５および複数のダミーリッジ３６を含むように窒化物系半導体レーザ素子３０をチップ化することにより、窒化物系半導体レーザ素子３０の幅を約２００〜４００μｍとするとともに、光導波路として使用するリッジ３５にのみｐ側オーミック電極１８およびｎ側オーミック電極２０を形成している。
次に、図３〜図６を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスについて説明する。
まず、図４および図５に示すように、エッチング技術を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１１の（１１−２−２）面からなる主表面に、［０００１］方向（Ａ方向）に約５μｍの幅Ｗ１を有するとともに、約２μｍの深さを有し、［１−１００］方向（Ｂ方向）に延びる複数の溝状の凹部１１ａを約４μｍの間隔Ｄを隔てて形成する。なお、図４では、太い斜線部分（ハッチング部分）が凹部１１ａとしてエッチングされた領域である。また、凹部１１ａは、Ａ方向に、約９μｍ（＝Ｗ１＋Ｄ１）周期でストライプ状に形成される。
次に、図６に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、溝状の凹部１１ａが形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｎ型クラッド層１２、発光層１３、ｐ型クラッド層１４を順次積層することにより、発光素子層１５を形成する。
この際、第１実施形態では、図６に示すように、［１−１００］方向（図４のＢ方向）に延びる凹部１１ａの内側面１１ｂを起点として、発光素子層１５は、ｎ型ＧａＮ基板１１の［１１−２−２］方向に対して所定の角度だけ傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）を形成しながら結晶成長する。また、凹部１１ａの内側面１１ｃを起点として、発光素子層１５は、ｎ型ＧａＮ基板１１の［１１−２−２］方向に対して所定の角度だけ傾斜した方向に延びる（１１−２２）面からなる結晶成長面（ファセット）を形成しながら結晶成長する。これにより、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂが、発光素子層１５の上面（主表面）に対して鈍角（傾斜角度αおよび傾斜角度β）をなすように形成される。第１実施形態では、隣り合う凹部１１ａのうち、一方の凹部１１ａの内側面１１ｂを起点として形成された第１側面１５ａと、他方の凹部１１ａの内側面１１ｃを起点として形成された第２側面１５ｂとにより囲まれた領域によって１つのリッジ３５および複数のダミーリッジ３６が形成される。
その後、図３に示すように、凹部１１ａと、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂとの間の部分とを充填するように絶縁膜１６を形成する。そして、絶縁膜１６および発光素子層１５上に電流ブロック層１７を形成するとともに、リッジ３５上のみにｐ側オーミック電極１８を形成する。その後、ｐ側オーミック電極１８上にｐ側パッド電極１９を形成する。
また、ｎ型ＧａＮ基板１１の下面のｐ側オーミック電極１８を形成した領域と対応する領域上にｎ側オーミック電極２０を形成するとともに、ｎ側オーミック電極２０の周りに絶縁膜２１を形成する。そして、ｎ側オーミック電極２０上にｎ側パッド電極２２を形成する。その後、劈開により（１−１００）面と（−１１００）面からなる共振器面を形成する。最後に、1つのリッジ３５と複数のダミーリッジ３６を含むように、複数の凹部１１ａの内、図６に示す素子分割面９００で示す凹部１１ａの底部に沿って、ｎ型ＧａＮ基板１１を素子分割することによって、チップ化された窒化物系半導体レーザ素子３０を多数形成する。
第１実施形態では、上記のように、凹部１１ａが形成されたｎ型ＧａＮ基板１１の主表面上に発光素子層１５を形成することによって、発光素子層１５を成長させる際に、互いに隣り合う２つの凹部１１ａのうち、一方の凹部１１ａを起点として（０００−１）面からなる平坦性の優れた第１側面１５ａを形成することができるとともに、互いに隣り合う２つの凹部１１ａのうち、他方の凹部１１ａを起点として平坦性の優れた第２側面１５ｂを形成することができる。この平坦性の優れた第１側面１５ａと第２側面１５ｂとに囲まれた領域によって光導波路を有するリッジ３５を形成することによって、ドライエッチングなどにより光導波路を形成する場合と異なり、側面の平坦性が優れた光導波路を有する窒化物系半導体レーザ素子３０を得ることができる。これにより、安定した水平横モードを有する窒化物系半導体レーザ素子３０を得ることができる。また、水平横モードが安定するので、ＦＦＰが非対称になるのを抑制し、かつ、Ｉ−Ｌ特性におけるキンク（非直線性）が発生するのを抑制することができる。
また、第１実施形態の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面に形成された凹部１１ａの内側面１１ｂおよび１１ｃをそれぞれ起点として成長しながら形成されるファセットからなる第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを含む発光素子層１５を成長させる工程を備える。これにより、発光素子層１５がｎ型ＧａＮ基板１１上に結晶成長する際に、成長層の上面（発光素子層１５の主表面）が成長する成長速度よりも、内側面１１ｂおよび１１ｃをそれぞれ起点としたファセット（第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂ）が形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、上記ファセットからなる側面を形成しない場合の発光素子層の成長層表面と比較して、発光層１３を有する発光素子層１５の表面の平坦性をより向上させることができる。
また、上記第１実施形態では、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを、発光素子層１５の結晶成長面から構成することによって、発光素子層１５の結晶成長と同時に光導波路を有するリッジ３５を形成することができる。これにより、ドライエッチングを行うことなく光導波路を形成することができるので、製造プロセスを簡略化することができるとともに、ドライエッチングにより発光素子層１５にダメージが生じるのを防止することができる。したがって、エッチングによるダメージに起因して窒化物系半導体レーザ素子３０の性能が劣化するのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、（０００−１）面からなる第１側面１５ａと（１１−２２）面からなる第２側面１５ｂとを形成することによって、（０００−１）面からなる第１側面１５ａの傾斜角度α（約１２２°）と第２側面１５ｂの傾斜角度β（約１１６°）とを近くすることができる。これにより、第１側面と第２側面とにより囲まれた領域により構成される光導波路の形状を対称に近くすることができるので、水平横モードをさらに安定させることができる。
また、第１実施形態では、発光素子層１５を、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを、ｎ型ＧａＮ基板１１から発光素子層１５の積層方向に沿って遠ざかる方向（［１１−２−２］方向）に発光素子層１５の平面積が小さくなるように基板の主表面に対して傾斜させて形成することによって、ウェハ状態で隣り合う窒化物系半導体レーザ素子３０において、互いに対向する第１側面１５ａと第２側面１５ｂとの間、即ち凹部１１ａの上方に発光素子層１５が存在しない領域（図６参照）ができるため、窒化物系半導体レーザ素子３０をチップ化する際、発光素子層１５に影響を与えないで、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとの間でウェハを容易に分割することができる。
また、第１実施形態では、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを、発光素子層１５の主表面（（１１−２−２）面）に対してそれぞれ約５８°および約６４°だけ傾斜した傾斜面により構成することによって、凹部１１ａを挟んで第１側面１５ａと第２側面１５ｂとが互いに離れる方向に延びるので、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとが近接するのを容易に抑制することができる。
また、第１実施形態では、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを、発光素子層１５の主表面に対して鈍角（角度αおよびβ（図３参照））をなすように形成することによって、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとが近接するのを抑制することができるので、素子をチップ化する際に容易に第１側面１５ａと第２側面１５ｂとの間で分割することができる。
また、第１実施形態では、基板としてｎ型ＧａＮ基板１１を用いることによって、ｎ型ＧａＮ基板１１の表面上にＡｌＧａＮからなる発光素子層１５を成長させる際に、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを容易に形成することができる。
（第２実施形態）
この第２実施形態では上記第１実施形態と異なり、ｎ型ＧａＮ基板１１上に下地層４１を形成した後に発光素子層１５を形成しており、以下、図７を参照して説明する。
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子４０では、ｎ型ＧａＮ基板１１上に約３μｍ〜約４μｍの厚みを有するＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる下地層４１が形成されている。この下地層４１には、Ｂ方向に延びるように溝状のクラック４１ａが複数形成されている。なお、クラック４１ａは、本発明の「凹部」の一例である。また、第２実施形態におけるｎ型ＧａＮ基板１１は、本発明の「下地基板」の一例である。
また、下地層４１上に、ｎ型クラッド層１２と、発光層１３と、ｐ型クラッド層１４とからなる発光素子層１５が形成されている。第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、クラック４１ａの内側面４１ｂおよび４１ｃのそれぞれを起点として第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂが形成されており、第１側面１５ａと第２側面１５ｂとに囲まれた領域によって１つのリッジ４５と複数のダミーリッジ４６とが形成されている。なお、第２実施形態の上記した構造以外の構造は、上記第１実施形態と同様である。
次に、図７〜図１０を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスについて説明する。
まず、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、約３〜約４μｍの厚みを有するＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる下地層４１を成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮ基板１１の格子定数は、Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる下地層４１の格子定数よりも小さいので、所定の厚みに達した下地層４１には、ｎ型ＧａＮ基板１１の格子定数に合わせようとして下地層４１の内部に引張応力Ｒが発生する。この結果、下地層４１が局所的にＡ方向に縮むのに伴って、下地層４１には、図８に示すようなクラック４１ａが下地層４１に形成される。ここで、ＧａＮとＡｌＧａＮとのｃ軸の格子定数の差の方が、ＧａＮとＡｌＧａＮとのａ軸の格子定数の差よりも大きいので、クラック４１ａは下地層４１の（０００−１）面とｎ型ＧａＮ基板１１の主表面の（１１−２−２）面とに平行な［１−１００］方向に延びるように形成されやすい。なお、図８では、下地層４１に自発的にクラック４１ａが形成される様子を模式的に示している。
また、クラック４１ａが形成された下地層４１を平面的に見た場合、図９に示すように、クラック４１ａは、ｎ型ＧａＮ基板１１の［０００１］方向（Ａ方向）と略直交する［１−１００］方向（Ｂ方向）に沿ってストライプ状に延びるように形成される。
その後、上記第１実施形態と同様の製造プロセスにより、下地層４１上に発光素子層１５を形成する。この際、第２実施形態では、図１０に示すように、［１−１００］方向（図４のＢ方向）に延びるクラック４１ａの内側面４１ｂにおいて、発光素子層１５は、ｎ型ＧａＮ基板１１の［１１−２−２］方向に対して所定の角度だけ傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）を形成しながら結晶成長する。また、クラック４１ａの内側面４１ｃにおいて、発光素子層１５は、ｎ型ＧａＮ基板１１の［１１−２−２］方向に対して所定の角度だけ傾斜した方向に延びる（１１−２２）面からなる結晶成長面（ファセット）を形成しながら結晶成長する。これにより、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂが、発光素子層１５の上面（主表面）に対して鈍角（傾斜角度αおよび傾斜角度β）をなすように形成される。第２実施形態では、隣り合うクラック４１ａのうち、一方のクラック４１ａの内側面４１ｂを起点として形成された第１側面１５ａと、他方のクラック４１ａの内側面４１ｃを起点として形成された第２側面１５ｂとにより囲まれた領域によって１つのリッジ４５と複数のダミーリッジ４６とが形成される。
その後、上記第１実施形態の製造プロセスと同様に、絶縁層１６、電流ブロック層１７、ｐ側オーミック電極１８、ｐ側パッド電極１９、ｎ側オーミック電極２０、絶縁層２１およびｎ側パッド電極２２を形成して、素子分割することにより、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子４０を形成する。
第２実施形態では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、ＡｌＧａＮからなる下地層４１を形成することによって、下地層４１の格子定数がｎ型ＧａＮ基板１１の格子定数よりも小さいので、ｎ型ＧａＮ基板１１上にＡｌＧａＮからなる下地層４１を形成する際に、下地層４１の内部に引張応力を生じさせることができる。この引張応力により、下地層４１の表面に凹部としてのクラック４１ａを容易に形成することができる。また、第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを、それぞれ、下地層４１の（０００−１）面とｎ型ＧａＮ基板１１の主表面とに実質的に平行に延びるように形成されたクラック４１ａの内側面４１ｂおよび４１ｃを起点として形成することによって、凹部をエッチングなどにより形成することなく、平坦な第１側面１５ａおよび第２側面１５ｂを形成することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
この第３実施形態では、上記第２実施形態と異なり、下地層４１にスクライブ傷４１ｄを形成することによってクラック４１ａの形成位置を制御しており、以下、図１１を参照して説明する。
第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０は、（１０−１２）面を主表面とするウルツ鉱構造の窒化物半導体を用いて構成されている。第３実施形態では、下地層４１には、Ｂ方向に延びるように溝状のクラック４１ａが間隔Ｄ２を隔てて複数形成されている。また、第３実施形態では、発光素子層１５には、［１１−２０］方向に延びるように、発光素子層１５の（０００−１）面からなる第１側面１５ｃと、発光素子層１５の（１０−１１）面からなる第２側面１５ｄとが形成されている。第１側面１５ｃおよび第２側面１５ｄは互いに反対側に傾斜しており、第１側面１５ｃおよび第２側面１５ｄは、それぞれ、発光素子層１５の上面（主表面）に対して傾斜角度γ（約１３７°の鈍角）および傾斜角度δ（約１０５°の鈍角）だけ傾斜している。第３実施形態では、互いに隣り合うクラック４１ａのうち、一方のクラック４１ａの内側面４１ｂを起点として形成された第１側面１５ｃと、他方のクラック４１ａの内側面４１ｃを起点として形成された第２側面１５ｄとに囲まれた領域によって、窒化物系半導体レーザ素子５０の１つのリッジ５５と複数のダミーリッジ５６とが形成されている。
なお、第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０の上記した以外の構造は、上記第２実施形態と同様である。
次に、図１１〜図１３を参照して、第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスについて説明する。
第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスとしては、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、上記第２実施形態で形成した下地層４１の厚みよりも小さい臨界膜厚程度の厚みを有する下地層４１を成長させる。この際、下地層４１には、内部に引張応力が発生する。ここで、臨界膜厚とは、ｎ型ＧａＮ基板１１上に下地層４１を形成した場合に、格子定数の差に起因したクラック４１ａが発生しない下地層４１の最小の厚みを意味している。
この後、レーザ光またはダイヤモンドポイントなどにより、下地層４１に、Ａ方向と直交する［１１−２０］方向（Ｂ方向）に、約５０μｍの間隔で破線状のスクライブ傷４１ｅを形成する。また、スクライブ傷４１ｅは、Ａ方向に間隔Ｄ２のピッチで複数形成される。これにより、図１３に示すように、破線状のスクライブ傷４１ｅを起点として、スクライブ傷４１ｅが形成された［１１−２０］方向（Ｂ方向）にクラック４１ａの形成が進行する。また、スクライブ傷４１ｅにおいて、深さ方向にもクラック４１ａの形成が進行する。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１１と下地層４１との界面近傍まで達するクラック４１ａが形成される。そして、上記第２実施形態と同様の製造プロセスにより、発光素子層１５の（０００−１）面からなる第１側面１５ｃと、発光素子層１５の（１０−１１）面からなる第２側面１５ｄとを有する発光素子層１５が形成される。この後、上記第２実施形態と同様の製造プロセスにより第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０が形成される。
第３実施形態では、上記のように、第２側面１５ｄが（１０−１１）面からなるように構成することによって、クラック４１ａが形成されたｎ型ＧａＮ基板１１の表面上に発光素子層１５を成長させることにより、（０００−１）面からなる第１側面１５ｃに加えて、（１０−１１）面からなる第２側面１５ｄを容易に形成することができる。
また、第３実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１１上に臨界膜厚程度の厚みを有する下地層４１を形成した後、破線状のスクライブ傷４１ｅを形成することによって、スクライブ傷４１ｅが延びる方向に沿ってクラック４１ａの形成を進行させることができる。これにより、クラック４１ａの形成位置を制御することができるので、クラック４１ａの内側面４１ｂおよび４１ｃを起点として形成される第１側面１５ｃおよび第２側面１５ｄの形成位置を制御することができる。これによって、光導波路を有するリッジ５５の大きさを制御することができるので、クラック４１ａを利用してリッジ５５を形成する場合にも、発光面積が揃った窒化物系半導体レーザ素子５０を形成することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
（第４実施形態）
この第４実施形態では、上記第２実施形態と異なり、ｎ型ＧａＮ基板１１のｍ面（（１−１００）面）上に下地層４１および発光素子層１５を形成しており、以下、図１４を参照して説明する。
第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子６０は、（１−１００）面を主表面とするウルツ鉱構造の窒化物半導体を用いて構成されている。第４実施形態では、発光素子層１５には、［１１−２０］方向に延びるように、発光素子層１５の（０００−１）面からなる第１側面１５ｅと、発光素子層１５の（１０−１１）面からなる第２側面１５ｆとが形成されている。第２側面１５ｆは、発光素子層１５の上面（主表面）に対して傾斜角度ε（約１５２°の鈍角）だけ傾斜している。第４実施形態では、互いに隣り合うクラック４１ａのうち、一方のクラック４１ａの内側面４１ｂを起点として形成された第１側面１５ｅと、他方のクラック４１ａの内側面４１ｃを起点として形成された第２側面１５ｆとに囲まれた領域によって、窒化物系半導体レーザ素子６０の１つのリッジ６５と複数のダミーリッジ６６とが形成されている。
なお、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子６０の上記した以外の構造は、上記第２実施形態と同様である。
次に、図１５を参照して、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスを説明する。
第４実施形態では、図１５に示すように、［１１−２０］方向（Ｂ方向）に延びるクラック４１ａの（０００−１）面からなる内側面４１ｂを起点として、発光素子層１５は、クラック４１ａの（０００−１）面を引き継ぐように（０００−１）面からなる結晶成長面を形成しながら結晶成長する。また、クラック４１ａの内側面４１ｃを起点として、発光素子層１５は、ｎ型ＧａＮ基板１１の［１−１００］方向に対して所定の角度だけ傾斜した方向に延びる（１−１０１）面からなる結晶成長面（ファセット）を形成しながら結晶成長する。これにより、第１側面１５ｅが発光素子層１５の上面（主表面）に対して直角をなすように形成されるとともに、第２側面１５ｆが、発光素子層１５の上面（主表面）に対して鈍角（傾斜角度ε）をなすように形成される。第４実施形態では、隣り合うクラック４１ａのうち、一方のクラック４１ａの内側面４１ｂを起点として形成された第１側面１５ｅと、他方のクラック４１ａの内側面４１ｃを起点として形成された第２側面１５ｆとにより囲まれた領域によって１つのリッジ６５と複数のダミーリッジ６６とが形成される。
この後、上記第２実施形態と同様の製造プロセスにより、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子６０が形成される。なお、第４実施形態の効果は、上記第２実施形態と同様である。
［実施例］
図９、図１６および図１７を参照して、上記第４実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
この確認実験では、まず、上記した第４実施形態の製造プロセスと同様の製造プロセスを用いて、ｍ面（（１−１００）面）からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて３〜４μｍの厚みを有するＡｌＧａＮからなる下地層を形成した。この際、ｎ型ＧａＮ基板と下地層との格子定数差に起因して、図１６および図１７に示すようなクラックが下地層に形成された。この際、クラックは、図１７に示すように、ｎ型ＧａＮ基板の主表面に対して垂直な方向に延びる（０００−１）面を形成しているのが確認された。また、クラックは、図９に示したように、ｎ型ＧａＮ基板の［０００１］方向（Ａ方向）と直交する［１１−２０］方向（Ｂ方向）に沿ってストライプ状に形成されたのが確認された。
次に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＧａＮからなる半導体層を下地層上にエピタキシャル成長させた。この結果、図１７に示すように、クラックの（０００−１）面からなる内側面において、半導体層がこの面方位を引き継ぐように垂直方向に延びるＧａＮの（０００−１）面を形成しながら［１−１００］（Ｃ２方向）方向に結晶成長するのが確認された。また、図１７に示すように、クラックの（０００−１）面と反対側の内側面上には、ＧａＮの（１０−１１）面からなる傾斜面（ファセット）が形成されるのが確認された。また、この傾斜面は半導体層の上面（主表面）に対して鈍角（約１５２°）をなすように形成されているのが確認された。また、下地層の形成時にｎ型ＧａＮ基板まで達していたクラックは、半導体層の積層に伴って、空隙の一部を埋められているのが確認された。
（第５実施形態）
この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ｍ面（（１−１００）面）からなる主表面を有するｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板７１上に発光素子層１５を形成しており、以下、図１８を参照して説明する。
第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子７０では、発光素子層１５には、［１−１００］方向に延びるように、発光素子層１５の（０００−１）面からなる第１側面１５ｇと、発光素子層１５の（１−１０１）面からなる第２側面１５ｈとが形成されている。また、基板７１の上面には［１１−２０］方向に延びる溝状の凹部７１ａが複数形成されている。第１側面１５ｇおよび第２側面１５ｈは、それぞれ、凹部７１ａの一方側の内側面７１ｂおよび他方側の内側面７１ｃを起点として形成されている。第５実施形態では、互いに隣り合う凹部７１ａのうち、一方の凹部７１ａの一方側の内側面７１ｂを起点として形成された第１側面１５ｇと、他方の凹部７１ａの他方側の内側面７１ｃを起点として形成された第２側面１５ｈとに囲まれた領域によって、窒化物系半導体レーザ素子７０の１つのリッジ７５と複数のダミーリッジ７６とが形成されている。
第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子７０の上記した以外の構造は、上記第１実施形態と同様である。また、第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子７０の製造プロセスは、ｍ面（（１−１００）面）からなる主表面を有するｎ型４Ｈ−ＳｉＣ基板７１上に発光素子層１５を形成する以外は、上記第１実施形態と同様である。また、第５実施形態の効果については、上記第１実施形態と同様である。
（第６実施形態）
この第６実施形態では、上記第１実施形態と異なり、素子の幅方向の略中央部に形成された１つのリッジ９５の側方において、その両側に、リッジ９５の幅よりも大きな幅を有するダミーリッジ９６が形成されており、以下、図１９〜図２１を参照して説明する。なお、ダミーリッジ９６は、本発明の「支持部」の一例である。
この第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子８０は、図２１に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板８１の（１１−２−２）面上に、バッファ層８２と、ｎ型クラッド層８３と、発光層８４と、ｐ側ガイド層８５と、キャリアブロック層８６と、ｐ型クラッド層８７と、ｐ型コンタクト層８８とからなる発光素子層８９が形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板８１は、本発明の「基板」の一例であり、発光素子層８９は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
バッファ層８２は、約１μｍの厚みを有するＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなり、ｎ型クラッド層８３は、約１．９μｍの厚みを有するＧｅドープｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる。また、発光層８４は、約２．５ｎｍの厚みを有するＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる３つの井戸層（図示せず）と、約２０ｎｍの厚みを有するＧａＮからなる４つの障壁層（図示せず）とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する。
また、ｐ側ガイド層８５は、約８０ｎｍの厚みを有するＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなり、キャリアブロック層８６は、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる。また、ｐ型クラッド層８７は、約０．５μｍの厚みを有するＭｇドープｐ型のＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなり、ｐ型コンタクト層８８は、約３ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型のＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる。
ここで、第６実施形態では、図２０に示すように、窒化物系半導体レーザ素子８０のＡ方向の略中央部には、［１−１００］方向に延びるとともに、約１０μｍの幅を有する１つのリッジ９５が形成されている。また、リッジ９５の側方において、その両側には、凹部１１ａを隔てて［１−１００］方向に延びるとともにＡ方向に約５０μｍの幅を有する台形形状の２つのダミーリッジ９６がそれぞれ形成されている。すなわち、第６実施形態における製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板８１に約１０μｍと約５０μｍの間隔を交互に繰り返しながら複数の凹部１１ａ（図２１参照）を形成した後に、凹部１１ａが形成されたｎ型ＧａＮ基板８１の表面上に発光素子層８９を結晶成長させることにより、リッジ９５とリッジ９５よりも大きな平面積を有するダミーリッジ９６とを形成している。
なお、リッジ９５は、凹部１１ａを形成する間隔を調整することによって、約５〜約１００μｍの範囲の幅を有するように形成される。この場合、ダミーリッジ９６は、約５０〜約２００μｍの範囲の幅を有して形成されるのが好ましい。
また、第６実施形態では、凹部１１ａの領域に充填されるとともにダミーリッジ９６の上面を覆う電流ブロック層を兼ねるＳｉＯ２からなる絶縁膜９１が形成されている。
また、リッジ９５およびダミーリッジ９６の側面は、それぞれ、発光素子層８９の（０００−１）面からなる第１側面８９ａと、発光素子層８９の（１１−２２）面からなる第２側面８９ｂとが形成されている。
また、リッジ９５のｐ型コンタクト層８８上に接するように、第１実施形態と同様のｐ側オーミック電極９２とｐ側パッド電極９３が形成されている。なお、ｐ側オーミック電極９２およびｐ側パッド電極９３は、それぞれ、本発明の「オーミック電極」および「パッド電極」の一例である。
ここで、第６実施形態では、ｐ側パッド電極９３は、平面的に見て、図２０に示すように、素子の共振器方向（Ｂ方向）の略中央領域においてＡ方向に凸状に突出するワイヤボンド領域９３ａを有している。すなわち、製造プロセスにおいてｐ側パッド電極９３を形成する際、リッジ９５上をＢ方向に延びる電極の一部からＡ方向に突出するワイヤボンド領域９３ａを有するようにパターニングしてｐ側パッド電極９３を形成している。これにより、ワイヤボンド領域９３ａは、一方側のダミーリッジ９６（図２１参照）が形成されている領域の上方に重なるように配置されている。したがって、図２１に示すように、Ａｕなどからなる金属線９７は、ワイヤボンド時の衝撃力がリッジ９５に直接的に影響しにくいワイヤボンド領域９３ａの部分でワイヤボンドされるように構成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板８１の下面上の略全面を覆うように、第１実施形態と同様のｎ側オーミック電極９４が形成されている。
また、図１９および図２０に示すように、（１−１００）面と（−１１００）面の劈開面からなる共振器面８０ａおよび８０ｂには、誘電体多層膜などからなる端面保護膜９８ａおよび９８ｂがそれぞれ形成されている。ここで、共振器面８０ａが光出射側である場合、端面保護膜９８ａは、共振器面８０ａから外部に向かって約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜と、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜とにより形成される。一方、光反射側の共振器面８０ｂに形成される端面保護膜９８ｂは、共振器面８０ｂから外部に向かって、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜と、約３０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜と、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜と、約６０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜と、約１４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜と、低屈折率膜として約６８ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜および高屈折率膜として約５０ｎｍを有するＺｒＯ２膜が交互に６層ずつ積層された約７０８ｎｍの厚みを有する多層反射膜とによって構成される。
なお、第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子８０の上記した以外の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
第６実施形態では、上記のように、凹部１１ａを挟んでリッジ９５と反対側に凹部１１ａに沿って延びるとともに、リッジ９５の平面積よりも大きな平面積を有するダミーリッジ９６と、ｐ側オーミック電極９２の表面上からダミーリッジ９６に対応する領域に延びるワイヤボンド領域９３ａが形成されたｐ側パッド電極９３とを備えることによって、リッジ９５よりも大きな平面積を有するダミーリッジ９６に対応するワイヤボンド領域９３ａで金属線９７を容易にワイヤボンドすることができる。また、金属線９７のワイヤボンド位置が、ｐ側パッド電極９３のうちのリッジ９５に対応する領域とは異なるダミーリッジ９６に対応する領域であるので、ワイヤボンド時の衝撃力がリッジ９５に直接的に影響するのを抑制することができる。
また、第６実施形態では、発光素子層８９にリッジ９５とダミーリッジ９６との平面積を異ならせて形成することによって、製造プロセスにおいて、リッジ９５とダミーリッジ９６との大きさの違いを確実に見分けることができる。これにより、ワイヤボンド領域９３ａを有するｐ側パッド電極９３をパターニングする際、発光素子層８９に対するマスクの位置合わせを容易に行うことができる。
（第６実施形態の変形例）
この第６実施形態の変形例では、上記第６実施形態と異なり、リッジ９５の側方において、その一方側にのみリッジ９５の幅よりも大きな幅を有する１つのダミーリッジ９６ａが形成されており、以下、図２２および図２３を参照して説明する。なお、ダミーリッジ９６ａは、本発明の「支持部」の一例である。
ここで、第６実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子９０では、図２３に示すように、素子のＡ方向の一方側に寄せられてリッジ９５が形成されるとともに、凹部１１ａを隔てて素子のＡ方向の他方側に約２００μｍの幅を有する１つのダミーリッジ９６ａが形成されている。
また、窒化物系半導体レーザ素子９０を平面的に見た場合、図２２に示すように、リッジ９５に沿って形成されたｐ側パッド電極９３には、略中央部からＡ方向に凸状に突出するワイヤボンド領域９３ｂが形成されている。また、ワイヤボンド領域９３ｂは、ダミーリッジ９６ａ（図２３参照）が形成されている領域の上方に重なるように配置されている。
第６実施形態の変形例のように構成すれば、発光素子層８９に一方側に寄せられた１つのリッジ９５と、リッジ９５に隣接してワイヤボンド領域９３ｂ用の１つのダミーリッジ９６ａとを形成して上記第６実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、１つのレーザ素子チップにおけるダミーリッジ（支持部）の数が減る分、窒化物系半導体レーザ素子９０を小型化することができる。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１〜第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子では、発光素子層１５を、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮおよびＧａＮにより形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、発光素子層１５を、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮおよびこれらの混晶からなるウルツ鉱構造の窒化物系半導体層により形成してもよい。
また、上記第１による窒化物系半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＮ基板のａ面（（１１−２２）面）を主表面上として、その主表面に凹部を形成した上で発光素子層１５を成長させた例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえばｍ面（（１−１００）面）などのｎ型ＧａＮ基板の（０００±１）面に垂直な主表面に凹部を形成した上で発光素子層を形成してもよい。
また、上記第４実施形態では、ＧａＮ基板と下地層との格子定数の差を利用して下地層に自発的にクラックを生じさせた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記第３実施形態と同様に、破線状のスクライブ傷を形成することによりクラックの形成位置を制御してもよい。
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、基板としてＧａＮ基板を使用した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ａ面（（１１−２０）面）を主表面とする窒化物系半導体を予め成長させたｒ面（（１−１０２）面）サファイア基板や、ａ面（（１１−２０）面）またはｍ面（（１−１００）面）を主表面とする窒化物系半導体を予め成長させたａ面ＳｉＣ基板またはｍ面ＳｉＣ基板などを使用してもよい。また、上記の非極性窒化物系半導体を予め成長させたＬｉＡｌＯ２・ＬｉＧａＯ２基板などを用いてもよい。
また、上記第２〜第４実施形態では、下地基板としてｎ型ＧａＮ基板を用いるとともに、ｎ型ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮからなる下地層を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地基板としてＩｎＧａＮ基板を用いるとともに、ＩｎＧａＮ基板上にＧａＮまたはＡｌＧａＮからなる下地層を形成してもよい。
また、上記第２および第４実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板と下地層４１との格子定数差を利用して下地層４１に自発的にクラックが形成されるのを利用した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地層４１（図９参照）のＢ方向（図９参照）の両端部（ｎ型ＧａＮ基板１１のＢ方向の端部に対応する領域）にのみスクライブ傷を形成してもよい。このように構成しても、両端部のスクライブ傷を起点としてＢ方向に延びるクラックを導入することができる。
また、上記第３実施形態では、下地層４１にクラック導入用のスクライブ傷４１ｅを破線状（約４０μｍ間隔）に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地層４１のＢ方向（図１２参照）の両端部（ｎ型ＧａＮ基板１１の端部に対応する領域）にスクライブ傷を形成してもよい。このように構成しても、両端部のスクライブ傷を起点としてＢ方向に延びるクラックを導入することができる。
また、上記第１実施形態では、凹部１１ａの幅Ｗ１が３〜４μｍと小さく形成されているので、窒化物系半導体レーザ素子３０のハンドリングを容易にするために、光導波路として使用するリッジ３５のみならず光導波路として使用しない複数のダミーリッジ３６も含めて窒化物系半導体レーザ素子３０とした例を示したが、本発明はこれに限らず、図２４に示す変形例の窒化物系半導体レーザ素子１００のように、凹部１１ａの幅Ｗ２を約２００μｍ〜約４００μｍと大きくなるように形成してもよい。この場合、凹部１１ａの中央部分（切断線１０５）で素子を分割することによって、１つのリッジ３５のみを含み、ハンドリングが容易な大きさの窒化物系半導体レーザ素子１００を得ることができる。
１ 成長用基板（基板）
２ 第１半導体層（窒化物系半導体層）
３ 発光層（窒化物系半導体層）
４ 第２半導体層（窒化物系半導体層）
１１ ｎ型ＧａＮ基板（基板、下地基板）
１１ａ 凹部
１５、８９ 発光素子層（窒化物系半導体層）
７、１５ａ、８９ａ 第１側面
８、１５ｂ、８９ｂ 第２側面
４１ 下地層
４１ａ クラック（凹部）
７１ ＳｉＣ基板（基板）
３０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ 窒化物系半導体レーザ素子
３５、４５、５５、６５、７５、９５ リッジ
３６、４６、５６、６６、７６、９６ ダミーリッジ

Claims (6)

  1. 基板の主表面上に形成され、発光層を有する窒化物系半導体層を備え、
    前記窒化物系半導体層は、
    （０００−１）面からなる第１側面と、
    前記第１側面に対して傾斜した第２側面とを備え、
    前記第１側面と前記第２側面とに囲まれた領域によって、[０００１]方向と垂直で、かつ、前記基板の主表面の面内方向に延びる１つまたは複数のリッジが形成され、前記リッジの少なくとも１つが光導波路を有している、窒化物系半導体レーザ素子。
  2. 前記第２側面は、（Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ）面（ＡおよびＢは、Ａ≧０、Ｂ≧０を満たし、かつ、ＡおよびＢのいずれか一方が０ではない整数）からなる、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  3. 前記第１側面および前記第２側面の少なくとも一方は、前記窒化物系半導体層の主表面に対して鈍角をなすように形成されている、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  4. 前記基板の主表面に少なくとも２つの凹部が形成されており、
    前記第１側面は、互いに隣り合う２つの前記凹部のうち、一方の前記凹部の内側面を起点として形成され、
    前記第２側面は、前記互いに隣り合う２つの凹部のうち、他方の前記凹部の内側面を起点として形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  5. 前記基板の主表面上には、前記光導波路を有するリッジの側方に支持部が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  6. 基板の主表面に少なくとも２つの凹部を形成する工程と、
    前記基板の主表面上に発光層を有する窒化物系半導体層を形成する工程とを備え、
    前記窒化物系半導体層を形成する工程は、
    隣り合う２つの前記凹部のうち、一方の前記凹部の内側面を起点として前記窒化物系半導体層の（０００−１）面からなる第１側面を形成するとともに、前記隣り合う２つの凹部のうち、他方の前記凹部の内側面を起点として前記窒化物系半導体層の第２側面を形成することにより、前記第１側面と前記第２側面とに囲まれた領域によって１つまたは複数のリッジを形成する工程を含む、窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017537474A (ja) * 2014-11-28 2017-12-14 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ オプトエレクトロニクス部品およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3878868B2 (ja) 2002-03-01 2007-02-07 シャープ株式会社 ＧａＮ系レーザ素子
US20100265981A1 (en) * 2007-12-21 2010-10-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor light-emitting diode, nitride-based semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and method of forming nitride-based semiconductor layer
JP2011060932A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Panasonic Corp 窒化物半導体発光装置
JP5460831B1 (ja) * 2012-11-22 2014-04-02 株式会社東芝 半導体発光素子
JP6102670B2 (ja) * 2013-10-07 2017-03-29 豊田合成株式会社 発光装置
DE102017117135A1 (de) 2017-07-28 2019-01-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Laserdioden und Laserdiode
CN116865091A (zh) * 2019-05-28 2023-10-10 厦门三安光电有限公司 一种激光二极管及其制作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185040A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Sony Corp 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08213692A (ja) 1995-02-03 1996-08-20 Hitachi Ltd 半導体レーザ装置
JP3180743B2 (ja) 1997-11-17 2001-06-25 日本電気株式会社 窒化化合物半導体発光素子およびその製法
US7606276B2 (en) * 2005-05-19 2009-10-20 Panasonic Corporation Nitride semiconductor device and method for fabricating the same
TW200703463A (en) 2005-05-31 2007-01-16 Univ California Defect reduction of non-polar and semi-polar III-nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO)
JP2008016685A (ja) 2006-07-07 2008-01-24 Sanyo Electric Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子
JP4462289B2 (ja) 2007-05-18 2010-05-12 ソニー株式会社 半導体層の成長方法および半導体発光素子の製造方法
JP4986714B2 (ja) * 2007-05-30 2012-07-25 三洋電機株式会社 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185040A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Sony Corp 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017537474A (ja) * 2014-11-28 2017-12-14 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ オプトエレクトロニクス部品およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法
US10553746B2 (en) 2014-11-28 2020-02-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component having a layer with lateral offset inclined side surfaces
US11031524B2 (en) 2014-11-28 2021-06-08 Osram Oled Gmbh Optoelectronic component having a layer with lateral offset inclined side surfaces

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