JP2009277926A - Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof.
窒化物半導体レーザ素子は、DVD等の光ディスク用光源として用いられ、高出力化、高信頼化が課題となっている。窒化物半導体レーザ素子は、例えば、サファイア基板用に選択成長した窒化ガリウム(GaN)基板上に窒化物半導体層を複数積層した後サファイア基板を除去し、へき開により共振面を形成することにより作製される(例えば、非特許文献1を参照。)。
しかし、良好なへき開面を再現性よく作製することは非常に困難であった。へき開による衝撃でリッジ形状のストライプに欠けが生じ、信頼性に影響が出る等の問題があった。
また、良好なへき開面を再現性よく作製できた場合であっても、窒化ガリウム基板とその上に積層した窒化物半導体層の層間の応力により層間でずれが生じること、応力が発生すること、応力にともなう層のずれが生じること等によるレーザ素子の特性劣化が問題となっていた。
Nitride semiconductor laser elements are used as light sources for optical disks such as DVDs, and high output and high reliability are problems. A nitride semiconductor laser device is manufactured, for example, by stacking a plurality of nitride semiconductor layers on a gallium nitride (GaN) substrate selectively grown for a sapphire substrate, removing the sapphire substrate, and forming a resonant surface by cleavage. (For example, see Non-Patent
However, it has been very difficult to produce a good cleavage plane with good reproducibility. There was a problem that the ridge-shaped stripes were chipped by the impact of cleavage and the reliability was affected.
In addition, even when a good cleavage plane can be produced with good reproducibility, a gap occurs between the layers of the gallium nitride substrate and the nitride semiconductor layer stacked thereon, and stress is generated. Deterioration of the characteristics of the laser element due to the occurrence of a layer shift due to stress has been a problem.
また、従来の半導体レーザ素子として、窒化物半導体基板を用い、その窒化物半導体基板の第1の主面には、結晶成長面が(0001)面からなる第1の領域と、第1の領域と異なる結晶面を有する第2の領域が備えられている。そして上記窒化物半導体基板の第2の主面の第2の領域には凹部溝を形成されていて、上記窒化物半導体基板の第1の主面の上部にはリッジ形状のストライプが形成されているものが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 In addition, a nitride semiconductor substrate is used as a conventional semiconductor laser device, and a first main surface of the nitride semiconductor substrate includes a first region in which a crystal growth surface is a (0001) plane and a first region. And a second region having a different crystal plane. A recess groove is formed in the second region of the second main surface of the nitride semiconductor substrate, and a ridge-shaped stripe is formed on the upper portion of the first main surface of the nitride semiconductor substrate. (For example, refer to Patent Document 1).
解決しようとする問題点は、半導体基板、例えば窒化ガリウム基板とその上に積層した化合物半導体層、例えば窒化物半導体層の層間に発生する応力を抑制できない点である。 The problem to be solved is that stress generated between the semiconductor substrate, for example, a gallium nitride substrate and the compound semiconductor layer laminated thereon, for example, the nitride semiconductor layer cannot be suppressed.
本発明は、半導体基板とその上に積層した化合物半導体層の層間に発生する応力を抑制することを可能にする。 The present invention makes it possible to suppress stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer laminated thereon.
本発明の半導体発光装置(第1半導体発光装置)は、半導体基板と、前記半導体基板の第1面に形成された化合物半導体層と、前記化合物半導体層の上部で形成されたリッジ形状の第1ストライプ部と、前記第1ストライプ部の長さ方向に対して垂直な断面方向に形成されていて対向して形成された共振面と、前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部と対向した位置に形成されたリッジ形状の第2ストライプ部と、前記半導体基板の第2面側で前記第2ストライプ部の両側に形成された溝部を有する。 The semiconductor light-emitting device (first semiconductor light-emitting device) of the present invention includes a semiconductor substrate, a compound semiconductor layer formed on the first surface of the semiconductor substrate, and a ridge-shaped first formed on the top of the compound semiconductor layer. A stripe portion, a resonant surface formed in a cross-sectional direction perpendicular to the length direction of the first stripe portion and formed opposite to each other, and a second surface opposite to the first surface of the semiconductor substrate A ridge-shaped second stripe portion formed at a position facing the first stripe portion on the surface side; and a groove portion formed on both sides of the second stripe portion on the second surface side of the semiconductor substrate.
本発明の第1半導体発光装置では、半導体基板の第1面とは反対側の第2面側の第1ストライプ部と対向した位置に形成されたリッジ形状の第2ストライプ部と、半導体基板の第2面側で第2ストライプ部の両側に形成された溝部を有することから、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部と第2ストライプ部間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和される。 In the first semiconductor light-emitting device of the present invention, a ridge-shaped second stripe portion formed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate Since the groove portion formed on both sides of the second stripe portion on the second surface side, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relieved, and the stress between the first stripe portion and the second stripe portion is reduced. Is alleviated. Thereby, the stress at the resonance surface is relaxed.
本発明の半導体発光装置(第2半導体発光装置)は、半導体基板と、前記半導体基板の第1面に形成された化合物半導体層と、前記化合物半導体層の上部で形成されたリッジ形状の第1ストライプ部と、前記第1ストライプ部の長さ方向に対して垂直な断面方向に形成されていて対向して形成された共振面と、前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部と対向した位置に形成された溝部、もしくはリッジ形状の第2ストライプ部を有する。 The semiconductor light-emitting device (second semiconductor light-emitting device) of the present invention includes a semiconductor substrate, a compound semiconductor layer formed on the first surface of the semiconductor substrate, and a ridge-shaped first formed on the top of the compound semiconductor layer. A stripe portion, a resonant surface formed in a cross-sectional direction perpendicular to the length direction of the first stripe portion and formed opposite to each other, and a second surface opposite to the first surface of the semiconductor substrate A groove portion formed at a position facing the first stripe portion on the surface side or a ridge-shaped second stripe portion is provided.
本発明の第2半導体発光装置では、半導体基板の第1面とは反対側の第2面側の第1ストライプ部と対向した位置に形成された溝部、もしくはリッジ形状の第2ストライプ部を有することから、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部と第2ストライプ部もしくは溝部間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和される。 The second semiconductor light emitting device of the present invention has a groove formed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, or a ridge-shaped second stripe portion. Therefore, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relieved, and the stress between the first stripe portion and the second stripe portion or the groove portion is relieved. Thereby, the stress at the resonance surface is relaxed.
本発明の半導体発光装置の第1製造方法は、半導体基板の第1面にリッジ形状の第1ストライプ部を有する化合物半導体層を形成する工程と、前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部と該第2ストライプ部の両側に溝部を形成する工程とを有する。 According to a first method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, a step of forming a compound semiconductor layer having a ridge-shaped first stripe portion on a first surface of a semiconductor substrate, and a side opposite to the first surface of the semiconductor substrate. A ridge-shaped second stripe portion and a step of forming a groove on both sides of the second stripe portion at a position facing the first stripe portion on the second surface side.
本発明の半導体発光装置の第1製造方法では、半導体基板の第1面とは反対側の第2面側の第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部と該第2ストライプ部の両側に溝部を形成することから、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部と第2ストライプ部間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和される。 In the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, the second stripe portion having the ridge shape and the second stripe portion are disposed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate. Since the groove portions are formed on both sides of the stripe portion, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relieved, and the stress between the first stripe portion and the second stripe portion is relieved. Thereby, the stress at the resonance surface is relaxed.
本発明の半導体発光装置の第2製造方法は、半導体基板の第1面にリッジ形状の第1ストライプ部を有する化合物半導体層を形成する工程と、前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部もしくは溝部を形成する工程とを有する。 According to a second method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, a step of forming a compound semiconductor layer having a ridge-shaped first stripe portion on a first surface of a semiconductor substrate, and a side opposite to the first surface of the semiconductor substrate. Forming a ridge-shaped second stripe portion or groove portion at a position facing the first stripe portion on the second surface side.
本発明の半導体発光装置の第2製造方法では、半導体基板の第1面とは反対側の第2面側の第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部もしくは溝部を形成することから、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部と第2ストライプ部もしくは溝部間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和される。 In the second method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, a ridge-shaped second stripe portion or groove portion is formed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate. Therefore, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relieved, and the stress between the first stripe portion and the second stripe portion or the groove portion is relieved. Thereby, the stress at the resonance surface is relaxed.
本発明の各半導体発光装置は、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、半導体基板の反りが低減される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、半導体発光装置の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置の信頼性を高めることができる。 In each semiconductor light emitting device of the present invention, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relaxed, and the warpage of the semiconductor substrate is reduced. As a result, the stress on the resonance surface is relieved and the life of the semiconductor light emitting device is extended. Therefore, there is an advantage that the life characteristics can be improved, and the reliability of the semiconductor light emitting device can be improved.
本発明の半導体発光装置の各製造方法は、半導体基板と化合物半導体層との間に発生する応力が緩和され、半導体基板の反りが低減される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い半導体発光装置を製造することができるという利点があり、半導体発光装置の信頼性を高めることができる。 In each method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, the stress generated between the semiconductor substrate and the compound semiconductor layer is relaxed, and the warpage of the semiconductor substrate is reduced. As a result, the stress on the resonance surface is relieved, so that there is an advantage that a semiconductor light emitting device having a long lifetime can be manufactured, and the reliability of the semiconductor light emitting device can be improved.
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第1実施形態)を、図1(1)の模式的斜視図および図1(2)の模式的断面図によって説明する。図1では、請求項1および請求項2に対応する第1半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (first embodiment) according to a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view of FIG. 1A and a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 1 shows an example of a first semiconductor light emitting device corresponding to
図1に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 1, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層12が形成されている。そして、この化合物半導体層12の上部に、例えば2本の第1溝部13が形成され、その第1溝部13間に化合物半導体層12でリッジ形状の第1ストライプ部14に形成されている。すなわち、上記第1溝部13は上記第1ストライプ部14の両側に形成されている。
A
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、上記第1ストライプ部14に対向する位置で、上記第1ストライプ部14に平行に、例えば2本の第2溝部15が形成されている。この第2溝部15の間に上記半導体基板10で第2ストライプ部16が形成されている。すなわち、上記第2溝部15は上記第2ストライプ部16の両側に形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置1は、上記第1ストライプ部14の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置1の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置1の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記第1溝部13、上記第1ストライプ部14、上記第2溝部15、上記第2ストライプ部16が形成されている。
On the other hand, on the second surface S2 opposite to the first surface S1 of the
Further, in the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第1面S1側の上記第1ストライプ部14上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜で形成されている。また、上記p側電極41は、上記第1ストライプ部14上を除く上記化合物半導体層12上にも絶縁膜51、シリコン層(図示せず)を介して形成されている。
A p-
上記半導体基板11の上記第2面S2には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記第1ストライプ部14は、例えば、その幅Ws1は1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記第1ストライプ部14が形成されている部分の第1溝部13の幅Wd1は4.25μmである。また、上記第2溝部15の幅Wd2は、上記第1溝部13の幅Wd1と同等で、4.25μmに形成され、上記第2ストライプ部16は、上記第1ストライプ部14と同等で、例えば、その幅Ws2は1.5μm、高さは0.5μmとした。上記第2ストライプ部16の幅Ws2、高さ、第2溝部15の幅Wd2、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記化合物半導体層12および上記第1ストライプ部14について、図2の概略構成断面図および図3の拡大部分断面図によって一例を詳細に説明する。
Next, an example of the
図2および図3に示すように、上記化合物半導体層12は、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
2 and 3, the
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記第1ストライプ部14および第1溝部13が形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. As described above, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
上記第1溝部13は、p型クラッド層38に形成されていて、この第1溝部13の幅は、例えば4.25μmに形成されている。また上記第1ストライプ部14は、上記第1溝部13間にp型クラッド層38でリッジ形状に形成されていて、この第1ストライプ部14の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
The
次に、上記半導体発光装置1における応力緩和について、図4(1)のウエハ状態の模式的斜視図および図4(2)の模式的断面図によって説明する。また、図4(3)には比較例の模式的断面図を示す。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図4(1)、(2)示すように、半導体基板11の第1面S1側の化合物半導体層12に対して、第1ストライプ部14の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、第1ストライプ部14に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置1の化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と化合物半導体層12との界面に圧縮応力が発生する。
しかしながら、上記半導体発光装置1では、半導体基板11の第2面S2に、第2溝部15および第2ストライプ部16が形成されていることから、第2面S2側にも、第2ストライプ部16の長手方向と平行な方向に圧縮応力がかかる。また、第2溝部15に対して垂直方向かつ外側方向に矢印Dで示す引張応力がかかる。これによって、第1ストライプ部14と第2ストライプ部16間の領域(図面の1点鎖線で囲む領域)の応力が緩和される。
なお、第1溝部13、第1ストライプ部14の有無にかかわらず、矢印B方向の応力値は矢印A方向の応力値の70%であり、同様に、矢印D方向の応力値は矢印C方向の応力値の70%である。なお、実測の結果、各応力値は、第1ストライプ部14、第2ストライプ部16の形状により変化する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, a compressive stress is applied to the
In this state, compressive stress is generated at the
However, in the semiconductor
The stress value in the direction of arrow B is 70% of the stress value in the direction of arrow A regardless of the presence or absence of the
一方、図4(3)に示すように、半導体基板11の第2面S2に何も形成されていない場合には、第1面S1側に矢印Bで示す圧縮応力がかかり、半導体基板11の第2面S2側に矢印Eで示す引張応力が発生して、半導体基板11は反る。このため、第1ストライプ部14およびその下部の半導体基板11の領域の応力緩和はできない。
On the other hand, as shown in FIG. 4C, when nothing is formed on the second surface S2 of the
上記半導体発光装置1では、半導体基板11の第2面S2の上記第1ストライプ部14と対向した位置に形成されたリッジ形状の第2ストライプ部16と、半導体基板の第2面S2で第2ストライプ部16の両側に形成された第2溝部15を有する。このため、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部14と第2ストライプ部16間の領域の応力が緩和される。それによって、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置1の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置1の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第2実施形態)を、図5の模式的斜視図および模式的断面図によって説明する。図5では、請求項1および請求項3に対応する第1半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (second embodiment) according to the semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view and a schematic sectional view of FIG. FIG. 5 shows an example of a first semiconductor light emitting device corresponding to
図5に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 5, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層12(以下、第1化合物半導体層という)が形成されている。そして、この第1化合物半導体層12の上部に、例えば2本の第1溝部13が形成され、その第1溝部13間に第1化合物半導体層12でリッジ形状の第1ストライプ部14に形成されている。すなわち、上記第1溝部13は上記第1ストライプ部14の両側に形成されている。
A compound semiconductor layer 12 (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) is formed on the first surface S1 of the
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、第2化合物半導体層17が形成されている。
上記第2化合物半導体層17は、一例として、上記第1化合物半導体層12中、最も厚く形成されている上記n型クラッド層31と同様なn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)で形成されている。もしくは、半導体基板11側の第1面S1近くに形成されている上記n型ガイド層32と同様なn型窒化ガリウム(GaN)で形成されている。
On the other hand, a second
As an example, the second
上記第2化合物半導体層17には、上記第1ストライプ部14に対向する位置で、上記第1ストライプ部14に平行に、例えば2本の第2溝部15が形成されている。この第2溝部15の間に上記第2化合物半導体層17で第2ストライプ部16が形成されている。すなわち、上記第2溝部15は上記第2ストライプ部16の両側に形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置1は、上記第1ストライプ部14の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置1の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置1の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記第1溝部13、上記第1ストライプ部14、上記第2溝部15、上記第2ストライプ部16が形成されている。
In the second
Further, in the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第2化合物半導体層17の厚さは、上記第1化合物半導体層12により発生する応力値とほぼ同等な応力値となる膜厚に形成されることが好ましいが、異なる応力値を有する膜厚であってもよい。異なる応力値を有する膜厚で形成された場合には、上記第2ストライプ部16の高さによって、半導体基板11の第1面S1側に発生する応力値と第2面S2側に発生する応力値がほぼ同等となるように調整される。
The thickness of the second
上記第1面S1側の上記第1ストライプ部14上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記第1化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜である。なお、上記p側電極41は、上記第1ストライプ部14上を除く上記第1化合物半導体層12上にも絶縁膜51を介して形成されている。
A p-
上記第2化合物半導体層17の上記第2面S2には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記第1ストライプ部14は、例えば、その幅Ws1は1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記第1ストライプ部14が形成されている部分の第1溝部13の幅Wd1は4.25μmである。また、上記第2溝部15の幅Wd2は、上記第1溝部13の幅Wd1と同等で、4.25μmに形成され、上記第2ストライプ部16は、上記第1ストライプ部14と同等で、例えば、その幅Ws2は1.5μm、高さは0.5μmとした。上記第2ストライプ部16の幅Ws2、高さ、第2溝部15の幅Wd2、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記第1化合物半導体層12および上記第2化合物半導体層17の一例については、前記図2および図6によって説明する。
Next, an example of the first
前記図2および図6に示すように、上記第1化合物半導体層12は、上記半導体基板11の第1面S1側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
また、上記半導体基板11の第2面S2側には、第2化合物半導体層17が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 6, the first
A second
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記第1ストライプ部14および第1溝部13が形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. As described above, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
上記第1溝部13は、p型クラッド層38に形成されていて、この第1溝部13の幅は、例えば4.25μmに形成されている。また上記第1ストライプ部14は、上記第1溝部13間にp型クラッド層38でリッジ形状に形成されていて、この第1ストライプ部14の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
The
上記第2化合物半導体層17は、例えば、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。もしくは、n型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなる。
The second
次に、上記半導体発光装置2における応力緩和について、図7の模式的斜視図によって説明する。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図7に示すように、半導体基板11の第1面S1側の化合物半導体層12に対して、第1ストライプ部14の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、第1ストライプ部14に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置2の化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と第1化合物半導体層12との界面に偏って圧縮応力が発生するため、半導体発光装置2は、第1化合物半導体層12側が縮むように反ることになる。
しかしながら、上記半導体発光装置2では、半導体基板11の第2面S2側に第2化合物半導体層17が形成され、この第2化合物半導体層17に第2溝部15および第2ストライプ部16が形成されている。これによって、第2面S2側にも、第2ストライプ部16の長手方向と平行な矢印C方向に圧縮応力がかかる。また、第2ストライプ部16に対して垂直方向には矢印Dで示す圧縮応力がかかる。
したがって、半導体発光装置2の半導体基板11の第1面S1側および第2面S2側にともに同様な方向の圧縮応力がかかるので、半導体基板11に発生する引張応力が相殺され、半導体基板11の反りが抑えられる。
ここで、第2ストライプ部16の高さは、上記半導体基板11の第1面S1側および第2面S2側にともに同様な方向の応力がかかるように調整される。例えば、第2ストライプ部16の高さを高くすることで、矢印C方向の応力値を高めることができる。逆に、第2ストライプ部16の高さを低くすることで、矢印C方向の応力値を弱めることができる。
なお、第1溝部13、第1ストライプ部14の有無にかかわらず、矢印B方向の圧縮応力は矢印A方向の圧縮応力の70%であり、同様に、矢印D方向の圧縮応力は矢印C方向の圧縮応力の70%である。なお、実測の結果、各応力値は、第1ストライプ部14、第2ストライプ部16の形状により変化する。
As shown in FIG. 7, a compressive stress is applied to the
In this state, since the compressive stress is generated biased toward the
However, in the semiconductor
Accordingly, since the compressive stress in the same direction is applied to both the first surface S1 side and the second surface S2 side of the
Here, the height of the
The compressive stress in the direction of arrow B is 70% of the compressive stress in the direction of arrow A regardless of the presence or absence of the
上記半導体発光装置2では、半導体基板11の第2面S2側に形成された第2化合物半導体層17の上記第1ストライプ部14と対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部16と、第2ストライプ部16の両側に第2溝部15を有する。これによって、半導体基板11と第1化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、半導体基板11の反りが低減される。このため、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置2の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置2の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
上記第1、第2実施形態において、複数本の第2ストライプ部16と各第2ストライプ部16の両側に形成された第2溝部15としてもよい。なお、第1ストライプ部14に対向した位置に第2ストライプ部16、第2溝部15を形成することが最も応力緩和に効果があるので、多数本(例えば、5本以上)の第2溝部15、多数本(例えば、4本以上)の第2ストライプ部16を形成しても格別に大きな効果が得られるものではない。
In the first and second embodiments, a plurality of
ここで、図8によって、上記p側電極41、n側電極42について、詳細に説明する。ここでは、一例として、上記半導体発光装置2を示したが、半導体発光装置1についても同様である。
上記化合物半導体層12に形成された第1溝部13の内部および第1ストライプ部14の上面は除く上記第1化合物半導体層12上には、絶縁膜61が形成されている。この絶縁膜61は、第1溝部13を形成するときのエッチングマスクとして用いたもので、除去されていてもよい。
さらに、第1化合物半導体層12に形成された第1溝部13の内部および第1ストライプ部14の上面は除く第1化合物半導体層12(絶縁膜61)の表面に、絶縁膜51が形成されている。この絶縁膜51は、例えば酸化シリコン膜で形成されている。
さらに、上記絶縁膜51表面には、ノンドープシリコン膜65が形成されている。そして、上記ノンドープシリコン膜65上および第1ストライプ部14の上面に、上記p側電極41が形成されている。
また、n側電極42は、第2化合物半導体層17に形成された第2溝部15の内面および第2化合物半導体層17の表面(第2ストライプ部16の表面も含む)に形成されている。
Here, the p-
An insulating
Furthermore, an insulating
Further, a
The n-
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第3実施形態)を、図9の模式的斜視図および模式的断面図によって説明する。図9では、請求項4および請求項5に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (third embodiment) according to the semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view and a schematic sectional view of FIG. FIG. 9 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図9に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 9, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層12が形成されている。そして、この化合物半導体層12の上部に、リッジ形状のストライプ部18が形成されている。
A
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、上記ストライプ部18に対向する位置で、上記ストライプ部18に平行に、溝部19が形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置3は、上記ストライプ部18の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置3の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置3の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記ストライプ部18と上記溝部19が形成されている。
On the other hand, on the second surface S2 opposite to the first surface S1 of the
Further, in the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第1面S1側の上記ストライプ部18上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜である。なお、上記p側電極41は、上記ストライプ部18上を除く上記化合物半導体層12上にも絶縁膜51を介して形成されている。
A p-
上記半導体基板11の上記第2面S2には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記ストライプ部18は、例えば、その幅Ws1は1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記溝部19は、例えば、その幅Wd2は1.5μm、深さは0.5μmとした。上記溝部18の幅Wd2、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記化合物半導体層12および上記ストライプ部18の詳細な層構造の一例については、前記図3、図4等によって説明したのと同様である。
Next, an example of the detailed layer structure of the
すなわち、前記図3、図4に示すように、上記化合物半導体層12は、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記ストライプ部18が形成されている。このストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmの範囲で形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. Thus, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
次に、上記半導体発光装置3における応力緩和について、図10(1)のウエハ状態の模式的斜視図および図10(2)の模式的断面図によって説明する。また、図10(3)には比較例の模式的断面図を示す。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図10(1)、(2)に示すように、半導体基板11の第1面S1側の化合物半導体層12に対して、ストライプ部18の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、ストライプ部18に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置3の化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と化合物半導体層12との界面に圧縮応力が発生する。
しかしながら、上記半導体発光装置3では、半導体基板11の第2面S2に、溝部19が形成されていることから、第2面S2側にも、第2溝部15に対して垂直方向かつ外側方向には矢印Dで示す引張応力がかかる。これによって、ストライプ部18とその下部の半導体基板11の領域(図面、1点鎖線で囲む領域)の応力が緩和される。
なお、溝部19の長手方向と平行な方向の応力緩和には効果がない。
また、ストライプ部18の有無にかかわらず、矢印B方向の圧縮応力は矢印A方向の圧縮応力の70%であり、同様に、矢印D方向の圧縮応力は矢印C方向の圧縮応力の70%である。なお、実測の結果、各圧縮応力値は、第1ストライプ部14、第2ストライプ部16の形状により変化する。
As shown in FIGS. 10A and 10B, a compressive stress is applied to the
In this state, compressive stress is generated at the
However, in the semiconductor
Note that there is no effect on stress relaxation in a direction parallel to the longitudinal direction of the
Regardless of the presence or absence of the
一方、図10(3)に示すように、半導体基板11の第2面に何も形成されていない場合には、第1面S1側に矢印Bで示す圧縮応力がかかり、半導体基板11の第2面S2側に引張応力が発生して、半導体基板11は反る。このため、第1ストライプ部18およびその下部の半導体基板11の領域の応力緩和はできない。
On the other hand, as shown in FIG. 10 (3), when nothing is formed on the second surface of the
上記半導体発光装置3では、半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2の上記ストライプ部14と対向した位置に、溝部19を有する。このため、半導体基板11と第1化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、半導体基板11の反りが低減される。これによって、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置3の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置3の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第4実施形態)を、図11の模式的斜視図および模式的断面図によって説明する。図11では、請求項4および請求項6に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (fourth embodiment) according to the semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view and a schematic sectional view of FIG. FIG. 11 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図11に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 11, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層12(以下、第1化合物半導体層という)が形成されている。そして、この第1化合物半導体層12の上部に、リッジ形状のストライプ部18が形成されている。
A compound semiconductor layer 12 (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) is formed on the first surface S1 of the
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、第2化合物半導体層17が形成されている。
上記第2化合物半導体層17は、一例として、上記第1化合物半導体層12中、最も厚く形成されている上記n型クラッド層と同様なn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)で形成されている。もしくは、半導体基板11側の第1面S1近くに形成されている上記n型ガイド層と同様なn型窒化ガリウム(GaN)で形成されている。
On the other hand, a second
For example, the second
上記第2化合物半導体層17には、上記ストライプ部18に対向する位置で、上記ストライプ部18に平行に、溝部19が形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置4は、上記ストライプ部18の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置3の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置3の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記ストライプ部18と上記溝部19が形成されている。
In the second
Further, in the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第2化合物半導体層17の厚さは、上記第1化合物半導体層12により発生する応力値とほぼ同等な応力値となる膜厚に形成されることが好ましいが、異なる応力値を有する膜厚であってもよい。異なる応力値を有する膜厚で形成された場合には、上記溝部19の深さによって、半導体基板11の第1面S1側に発生する応力値と第2面S2側に発生する応力値がほぼ同等となるように調整される。
The thickness of the second
上記第1面S1側の上記ストライプ部18上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記第1化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜である。なお、上記p側電極41は、上記ストライプ部18上を除く上記第1化合物半導体層12上にも絶縁膜51を介して形成されている。
A p-
上記半導体基板11の上記第2面S2側の第2化合物半導体層17には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記ストライプ部18は、例えば、その幅Ws1は1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記溝部19は、例えば、その幅Wd2は1.5μm、深さは5μmとした。上記溝部19の幅Wd2、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記第1化合物半導体層12および上記ストライプ部18の詳細な層構造の一例については、前記図3、図4等によって説明したのと同様である。
Next, an example of the detailed layer structure of the first
すなわち、前記図3、図4に示すように、上記第1化合物半導体層12は、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the first
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記ストライプ部18が形成されている。このストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmの範囲で形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. Thus, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
次に、上記半導体発光装置4における応力緩和について、図12(1)のウエハ状態の模式的斜視図および図12(2)の模式的断面図によって説明する。また、図12(3)には比較例の模式的断面図を示す。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図12(1)、(2)に示すように、半導体基板11の第1面S1側の第1化合物半導体層12に対して、ストライプ部18の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、ストライプ部18に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置4の第1化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と第1化合物半導体層12との界面に圧縮応力が発生する。
しかしながら、上記半導体発光装置4では、半導体基板11の第2面S2に形成された第2化合物半導体層17に、溝部19が形成されていることから、第2面S2側にも、第2溝部15に対して垂直方向かつ外側方向には矢印Dで示す引張応力がかかる。これによって、ストライプ部18とその下部の半導体基板11の領域(図面、1点鎖線で囲む領域)の応力が緩和される。
なお、溝部19の長手方向と平行な方向の応力緩和には効果がない。
また、ストライプ部18の有無にかかわらず、矢印B方向の圧縮応力は矢印A方向の圧縮応力の70%であり、同様に、矢印D方向の圧縮応力は矢印C方向の圧縮応力の70%である。なお、実測の結果、各圧縮応力値は、ストライプ部18、溝部19の形状により変化する。
As shown in FIGS. 12A and 12B, compressive stress is applied to the first
In this state, compressive stress is generated at the first
However, in the semiconductor
Note that there is no effect on stress relaxation in a direction parallel to the longitudinal direction of the
Regardless of the presence or absence of the
一方、図12(3)に示すように、半導体基板11の第2面S2に何も形成されていない場合には、第1面S1側に矢印Bで示す圧縮応力がかかり、半導体基板11の第2面S2側に引張応力が発生して、半導体基板11は反る。このため、ストライプ部18およびその下部の半導体基板11の領域の応力緩和はできない。
On the other hand, as shown in FIG. 12 (3), when nothing is formed on the second surface S2 of the
上記半導体発光装置4では、半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2側に形成された第2化合物半導体層17の上記ストライプ部14と対向した位置に溝部19を有する。このため、半導体基板11と第1化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、半導体基板11の反りが低減される。これによって、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置4の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置4の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第5実施形態)を、図13の模式的斜視図および模式的断面図によって説明する。図13では、請求項4および請求項5に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (fifth embodiment) according to a semiconductor light-emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 13 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図13に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 13, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層12が形成されている。そして、この化合物半導体層12の上部に、リッジ形状の第1ストライプ部18が形成されている。
A
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、上記第1ストライプ部18に対向する位置で、上記第1ストライプ部18に平行に、リッジ形状の第2ストライプ部20が形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置5は、上記第1ストライプ部18の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置5の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置5の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記第1ストライプ部18と上記第2ストライプ部20が形成されている。
On the other hand, on the second surface S2 opposite to the first surface S1 of the
In the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第1面S1側の上記第1ストライプ部18上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜である。なお、上記p側電極41は、上記第1ストライプ部18上を除く上記化合物半導体層12上にも絶縁膜51を介して形成されている。
A p-
上記半導体基板11の上記第2面S2には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記第1ストライプ部18は、例えば、その幅Ws1は1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記第2ストライプ部20は、例えば、その幅Ws2は1.5μm、高さは0.5μmとした。上記第2ストライプ部20の幅Ws2、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記第1化合物半導体層12および上記第1ストライプ部18の詳細な層構造の一例については、前記図3、図4等によって説明したのと同様である。
Next, an example of the detailed layer structure of the first
すなわち、前記図3、図4に示すように、上記化合物半導体層12は、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記ストライプ部18が形成されている。このストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmの範囲で形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. Thus, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
次に、上記半導体発光装置5における応力緩和について、図14(1)のウエハ状態の模式的斜視図および図14(2)の模式的断面図によって説明する。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図14(1)、(2)に示すように、半導体基板11の第1面S1側の化合物半導体層12に対して、ストライプ部18の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、ストライプ部18に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置5の化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と化合物半導体層12との界面に圧縮応力が発生する。
しかしながら、上記半導体発光装置5では、半導体基板11の第2面S2に、溝部19が形成されていることから、第2面S2側にも、第2溝部15に対して垂直方向かつ外側方向には矢印Dで示す引張応力がかかる。これによって、ストライプ部18とその下部の半導体基板11の領域(図面、1点鎖線で囲む領域)の応力が緩和される。
なお、溝部19の長手方向と平行な方向の応力緩和には効果がない。
また、ストライプ部18の有無にかかわらず、矢印B方向の圧縮応力は矢印A方向の圧縮応力の70%であり、同様に、矢印D方向の圧縮応力は矢印C方向の圧縮応力の70%である。なお、実測の結果、各圧縮応力値は、第1ストライプ部14、第2ストライプ部16の形状により変化する。
As shown in FIGS. 14A and 14B, a compressive stress is applied to the
In this state, compressive stress is generated at the
However, in the semiconductor
Note that there is no effect on stress relaxation in a direction parallel to the longitudinal direction of the
Regardless of the presence or absence of the
一方、図10(3)に示すように、半導体基板11の第2面に何も形成されていない場合には、第1面S1側に矢印Bで示す圧縮応力がかかり、半導体基板11の第2面S2側に引張応力が発生して、半導体基板11は反る。このため、第1ストライプ部14およびその下部の半導体基板11の領域の応力緩和はできない。
On the other hand, as shown in FIG. 10 (3), when nothing is formed on the second surface of the
上記半導体発光装置3では、半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2の上記ストライプ部14と対向した位置に、溝部19を有する。このため、半導体基板11と第1化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、半導体基板11の反りが低減される。これによって、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置3の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置5の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
本発明の半導体発光装置に係る一実施の形態(第6実施形態)を、図15の模式的斜視図および模式的断面図によって説明する。図15では、請求項4および請求項6に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
An embodiment (sixth embodiment) according to the semiconductor light-emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic perspective view and a schematic sectional view of FIG. FIG. 15 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図15に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用い、この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 15, a
上記半導体基板11の第1面S1には化合物半導体層(以下、第1化合物半導体層という)12が形成されている。そして、この第1化合物半導体層12の上部に、リッジ形状のストライプ部(以下、第1ストライプ部という)18が形成されている。
A compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) 12 is formed on the first surface S1 of the
一方、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2には、第2化合物半導体層17が形成されている。
上記第2化合物半導体層17は、一例として、上記第1化合物半導体層12中、最も厚く形成されているn型クラッド層と同様なn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)で形成されている。もしくは、半導体基板11側の第1面S1近くに形成されているn型ガイド層と同様なn型窒化ガリウム(GaN)で形成されている。
この第2化合物半導体層17には、上記第1ストライプ部18に対向する位置で、上記第1ストライプ部18に平行に、第2ストライプ部20が形成されている。
また、上記構成を有する半導体発光装置6は、上記第1ストライプ部18の長さ方向に対して垂直な断面方向に、かつ対向して、共振面21、22が形成されている。なお、共振面22は図面上、半導体発光装置6の陰になり直接的には図示はされていない。
上記共振面21は半導体発光装置6の端面23と同一面で形成され、上記共振面22は半導体発光装置1の端面24と同一面で形成されている。そして、上記端面23、24間に、上記第1ストライプ部18と上記第2ストライプ部20が形成されている。
On the other hand, a second
For example, the second
In the second
In the semiconductor
The resonance surface 21 is formed on the same surface as the
上記第2化合物半導体層17の厚さは、上記第1化合物半導体層12により発生する応力値とほぼ同等な応力値となる膜厚に形成されることが好ましいが、異なる応力値を有する膜厚であってもよい。異なる応力値を有する膜厚で形成された場合には、上記第2ストライプ部20の高さによって、半導体基板11の第1面S1側に発生する応力値と第2面S2側に発生する応力値がほぼ同等となるように調整される。
The thickness of the second
上記第1面S1側の上記第1ストライプ部18上には、p側電極41が形成されている。このp側電極41は、例えば上記第1化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜である。なお、上記p側電極41は、上記第1ストライプ部18上を除く上記第1化合物半導体層12上にも絶縁膜51を介して形成されている。
A p-
上記半導体基板11の上記第2面S2側の第2化合物半導体層17には、n側電極42が形成されている。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜である。
An n-
上記第1ストライプ部18は、例えば、その幅Ws1を1.5μm、高さは0.5μmとした。また、上記第2ストライプ部20は、例えば、その幅Ws2は1.5μm、高さは0.5μmとした。上記第2ストライプ部20の幅Ws2、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
For example, the
次に、上記第1化合物半導体層12および上記第1ストライプ部18の詳細な層構造の一例については、前記図3、図4等によって説明したのと同様である。
Next, an example of the detailed layer structure of the first
すなわち、前記図3、図4に示すように、上記第1化合物半導体層12は、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39が順に積層されている。
That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the first
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層からなり、その膜厚は例えば1.3μmである。また、アルミニウム(Al)組成は0.07である。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、その膜厚は例えば0.1μmである。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成され、例えば、厚さが3nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する厚さが7nmの窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは0.02)で井戸が形成され、その井戸数は例えば3である。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer, for example, a gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer having a thickness of 3 nm (wherein the composition x of indium (In) is 0.08); A well is formed by a gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer (the composition y of indium (In) is 0.02) that constitutes the barrier layer and has a thickness of 7 nm. It is.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で構成されている。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は0.02である。 The undoped guide layer 34 is composed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has, for example, a thickness of 40 nm and a composition of indium (In) of 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で構成されている。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さが60nmで、アルミニウム(Al)の組成は0.02である。 The optical waveguide layer 35 is composed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. This undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and the composition of aluminum (Al) is 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層からなり、その厚さは10nmであり、アルミニウム(Al)の組成は0.20である。 The p-type electron barrier layer 36 is composed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, the thickness thereof is 10 nm, and the composition of aluminum (Al) is 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層からなり、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟んだ構造を有する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is made of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer. For example, the p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In 0.02 ) having a thickness of 2 nm are used. (Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層からなり、その厚さは0.5μmである。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は0.10である。このようにアンドープ層を含むp型クラッド層38に上記第1ストライプ部18が形成されている。この第1ストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmの範囲で形成されている。
The p-type cladding layer 38 is composed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer, and has a thickness of 0.5 μm. The composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is 0.10. Thus, the
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層からなり、例えば、厚さが0.1μmである。
The p-
次に、上記半導体発光装置6における応力緩和について、図16の模式的斜視図によって説明する。
Next, stress relaxation in the semiconductor
図16に示すように、半導体基板11の第1面S1側の第1化合物半導体層12に対して、第1ストライプ部18の長手方向と平行な矢印A方向に圧縮応力がかかる。また、第1ストライプ部18に対して垂直方向には矢印Bで示す圧縮応力がかかる。
この状態では、半導体発光装置6の第1化合物半導体層12側、具体的に半導体基板11と第1化合物半導体層12との界面に偏って圧縮応力が発生するため、半導体発光装置6は、第1化合物半導体層12側が縮むように反ることになる。
しかしながら、上記半導体発光装置6では、半導体基板11の第2面S2側に第2化合物半導体層17が形成され、この第2化合物半導体層17に第2ストライプ部20が形成されている。これによって、第2面S2側にも、第2ストライプ部20の長手方向と平行な矢印C方向に圧縮応力がかかる。また、第2ストライプ部20に対して垂直方向には矢印Dで示す圧縮応力がかかる。
したがって、半導体発光装置6の半導体基板11の第1面S1側および第2面S2側にともに同様な方向の圧縮応力がかかるので、半導体基板11に発生する引張応力が相殺され、半導体基板11の反りが抑えられる。
ここで、第2ストライプ部20の高さは、上記半導体基板11の第1面S1側および第2面S2側にともに同様な方向の応力がかかるように調整される。例えば、第2ストライプ部20の高さを高くすることで、矢印C方向の応力値を高めることができる。逆に、第2ストライプ部20の高さを低くすることで、矢印C方向の応力値を弱めることができる。
なお、第1ストライプ部18の有無にかかわらず、矢印B方向の圧縮応力は矢印A方向の圧縮応力の70%であり、同様に、矢印D方向の圧縮応力は矢印C方向の圧縮応力の70%である。なお、実測の結果、各応力値は、第1ストライプ部18、第2ストライプ部20の形状により変化する。
As shown in FIG. 16, a compressive stress is applied to the first
In this state, a compressive stress is generated on the first
However, in the semiconductor
Therefore, since the compressive stress in the same direction is applied to both the first surface S1 side and the second surface S2 side of the
Here, the height of the
The compressive stress in the direction of arrow B is 70% of the compressive stress in the direction of arrow A regardless of the presence or absence of the
上記半導体発光装置6では、半導体基板11の第2面S2側に形成された第2化合物半導体層17の上記第1ストライプ部18と対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部20を有する。これによって、半導体基板11と第1化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、半導体基板11の反りが低減される。このため、共振面21,22での応力が緩和されるため、半導体発光装置6の寿命が延びるので、寿命特性を向上させることができるという利点があり、半導体発光装置6の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor
上記各実施形態における第2溝部15、溝部19の深さは半導体基板11とその上に積層した化合物半導体層12間の応力を抑制する効果があり、0.1μm以上の深さであれば良い。
また、上記第3〜第6実施形態における溝部19、第2ストライプ部20は、ストライプ部(第1ストライプ部)18に対向した位置に形成することが最も応力緩和に効果があるので、多数本(例えば、5本以上)の溝部19、多数本(例えば、4本以上)の第2ストライプ部20を形成しても格別に大きな効果が得られるものではない。
また、図17に示すように、第2ストライプ部20を、例えば第1ストライプ部14の幅Ws1の例えば3倍以上の幅に形成しても応力緩和の効果は得られない。この構成は、従来技術で説明した特許文献1に開示された構成と同様である。
上記第2ストライプ部20は、第1ストライプ部14(ストライプ部18)に対向した位置でかつ第1ストライプ部14と同等の幅に形成されることが好ましい。このことは、図示していないが、第2溝部15、溝部19についても同様であり、第2溝部15、溝部19の幅は、第1ストライプ部14(ストライプ部18)に対向した位置でかつ第1ストライプ部14と同等の幅に形成されることが好ましい。
The depth of the
In addition, the
Moreover, as shown in FIG. 17, even if the
The
また、上記第2ストライプ部16、第2ストライプ部20は、両端より中央部に向かうにしたがって幅広く形成されていてもよい。このように、第2ストライプ部16、20がその中央部に向かうにしたがって幅広く形成されることから、第2ストライプ部16、20の両端における断面が他の領域の断面よりも狭くなるので、その部分でへき開し易くなる。
また、上記第2溝部15、溝部19は両端より中央部に向かうにしたがって幅狭く形成されていてもよい。このように、第2溝部15、溝部19がその中央部に向かうにしたがって幅狭く形成されることから、第2溝部15、溝部19の両端における断面が他の領域の断面よりも狭くなるので、その部分でへき開し易くなる。
Further, the
Moreover, the said
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第1実施形態)を、図18〜図20の模式的断面図によって説明する。図18〜図20では、請求項7および請求項8に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (first embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. 18 to 20 show an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図18(1)に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用いる。この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 18A, a
上記半導体基板11の第1面S1に化合物半導体層12を形成する。
上記化合物半導体層12は、例えばエピタキシャル成長法によって、前記図3、図4によって説明したのと同様に、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39を順に積層して形成される。
The
The
上記n型クラッド層31は、例えばn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)クラッド層で形成され、その膜厚は例えば1.3μmとした。また、アルミニウム(Al)組成は例えば0.07とした。
The n-
上記n型ガイド層32は、例えばn型窒化ガリウム(GaN)ガイド層で形成され、その膜厚は例えば0.1μmとした。
The n-
上記活性層33は、量子井戸層で構成する。例えば、例えば、窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層(ここでインジウム(In)の組成xは0.08)と、障壁層を構成する例えば窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層(ここでインジウム(In)の組成yは例えば0.02)で井戸を形成する。上記窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)層の厚さは、例えば3nmとする。また、上記窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)層の厚さは、例えば7nmとする。そして、上記井戸数は例えば3とした。 The active layer 33 is composed of a quantum well layer. For example, for example, a gallium indium nitride (Ga 1 -x In x N) layer (wherein the composition x of indium (In) is 0.08) and a barrier layer such as gallium indium nitride (Ga 1 -y In y) N) layers (where the composition y of indium (In) is, for example, 0.02) form a well. The thickness of the gallium indium nitride (Ga 1-x In x N) layer is, for example, 3 nm. The thickness of the gallium indium nitride (Ga 1 -y In y N) layer is, for example, 7 nm. The number of wells is set to 3, for example.
上記アンドープガイド層34は、例えば、アンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層で形成する。このアンドープ窒化ガリウムインジウム(GaInN)ガイド層は、例えば厚さが40nmで、インジウム(In)の組成は例えば0.02とした。 The undoped guide layer 34 is formed of, for example, an undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer. The undoped gallium indium nitride (GaInN) guide layer has a thickness of, for example, 40 nm, and the composition of indium (In) is, for example, 0.02.
上記光導波層35は、例えば、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層で形成する。このアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)光導波層は、例えば厚さを60nmとし、アルミニウム(Al)の組成は例えば0.02とした。 The optical waveguide layer 35 is formed of, for example, an undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer. The undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) optical waveguide layer has a thickness of 60 nm, for example, and a composition of aluminum (Al), for example, 0.02.
上記p型電子障壁層36は、例えば、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)電子障壁層で形成され、その厚さを例えば10nmとし、アルミニウム(Al)の組成は例えば0.20とした。 The p-type electron barrier layer 36 is formed of, for example, a p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) electron barrier layer, and has a thickness of 10 nm, for example, and a composition of aluminum (Al), for example, 0.20.
上記p型ガイド層37は、例えば、p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層で形成され、例えば、厚さが3nmのp型窒化ガリウム(GaN)層で厚さが2nmのp型インジウムガリウム(In0.02Ga0.98)層を挟むように形成する。上記p型窒化ガリウム(GaN)ガイド層にはマグネシウム(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。 The p-type guide layer 37 is formed of, for example, a p-type gallium nitride (GaN) guide layer, for example, a p-type gallium nitride (GaN) layer having a thickness of 3 nm and a p-type indium gallium (In) having a thickness of 2 nm. 0.02 Ga 0.98 ) layer. The p-type gallium nitride (GaN) guide layer is doped with magnesium (Mg), for example, 5 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.
上記p型クラッド層38は、p型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層で形成され、その厚さは例えば0.5μmとした。また、このp型窒化ガリウム(GaN)/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)超格子クラッド層のアンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層のアルミニウム(Al)の組成は例えば0.10とした。 The p-type cladding layer 38 is formed of a p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer and has a thickness of 0.5 μm, for example. In addition, the composition of aluminum (Al) in the undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) layer of the p-type gallium nitride (GaN) / undoped aluminum gallium nitride (AlGaN) superlattice cladding layer is set to 0.10, for example.
上記p型コンタクト層39は、p型窒化ガリウム(GaN)コンタクト層で形成され、例えば、厚さを0.1μmとした。
The p-
上記エピタキシャル成長では、インジウム(In)を含まない層であるn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるn型クラッド層31、n型窒化ガリウム(GaN)n型ガイド層32、アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるアンドープガイド層34、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるp型電子障壁層36、p型GaN/アンドープ窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるクラッド層38およびp型窒化ガリウム(GaN)からなるp型コンタクト層39の成長温度は、例えば1000℃程度とした。インジウム(In)を含む層である窒化ガリウムインジウム(Ga1-xInxN)/窒化ガリウムインジウム(Ga1-yInyN)多重量子井戸構造の活性層34およびアンドープ窒化ガリウムインジウム(InGaN)からなる光導波層35の成長温度は、例えば700℃〜800℃、例えば730℃とした。上記エピタキシャル成長温度は一例であって、エピタキシャル成長装置、原料ガス等によって、また成長雰囲気の圧力、原料ガス濃度等によって、適宜選択される。
In the epitaxial growth, an n-
次に、図18(2)に示すように、上記化合物半導体層12上に絶縁膜61を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜61をパターニングし、第1溝部を形成する領域上の上記絶縁膜61に開口部62を形成する。上記絶縁膜61には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜61のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 18B, after the insulating
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
次に、図18(3)に示すように、上記絶縁膜61をエッチングマスクに用いて、p型コンタクト層39(前記図3参照)およびp型クラッド層38(前記図3参照)をエッチングすることにより、上記化合物半導体層12の上部(p型コンタクト層39およびp型クラッド層38の上部)に第1溝部13を平行に例えば2本形成する。これによって、第1溝部13間に、リッジ形状の第1ストライプ部14が形成される。すなわち、上記第1溝部13は上記第1ストライプ部14の両側に形成されている。
Next, as shown in FIG. 18 (3), the p-type contact layer 39 (see FIG. 3) and the p-type cladding layer 38 (see FIG. 3) are etched using the insulating
上記第1溝部13の幅は、例えば4.25μmに形成される。また上記第1ストライプ部14の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成される。
The width of the
その後、上記絶縁膜61を、例えばウエットエッチングにより除去する。なお、上記図18(3)は絶縁膜61を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図19(4)に示すように、上記第1溝部13の内面および上記化合物半導体層12の表面に絶縁膜51を形成する。以下、上記絶縁膜61を上記絶縁膜51に含めて説明する。上記絶縁膜51は、例えば酸化シリコン膜で形成される。さらに、図示はしていないが、上記絶縁膜51上にアンドープシリコン膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 19 (4), an insulating
次に、図19(5)に示すように、通常のリソグラフィー技術によるレジストマスク(図示せず)の形成、およびそのレジストマスクを用いたエッチング技術によって、上記第1ストライプ部14上の上記絶縁膜51およびシリコン膜を除去する。そして第1ストライプ部14の上面を露出させる。この第1ストライプ部14の上面は、上記p型コンタクト部39(前記図3参照)表面となっている。上記エッチングは例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより行う。またマスクとして用いるレジストの剥離はアセトン等の一般的なレジスト剥離液を用いた。
Next, as shown in FIG. 19 (5), the insulating film on the
次に、図19(6)に示すように、上記第1ストライプ部14の上面および絶縁膜51上に形成されたアンドープシリコン膜(図示せず)表面にp側電極41を形成する。このp側電極41は、例えば上記化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜で形成する。
Next, as shown in FIG. 19 (6), a p-
次に、必要に応じて、半導体基板11を裏面(第2面S2)側から研磨することにより、半導体基板11を所定の厚さに形成する。
Next, the
次に、図20(7)に示すように、上記半導体基板11の裏面(第2面S2)に、絶縁膜63を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜63をパターニングし、第2溝部を形成する領域上の上記絶縁膜63に開口部64を形成する。上記絶縁膜63には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜63のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 20 (7), after the insulating
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
次に、図20(8)に示すように、上記絶縁膜63をエッチングマスクに用いて、半導体基板11の第2面S2側をエッチングすることにより、上記半導体基板11の第2面S2に第2溝部15を平行に例えば2本形成する。このエッチングでは、例えばドライエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
これによって、第2溝部15間に、リッジ形状の第2ストライプ部16が形成される。すなわち、上記第1溝部15は上記第2ストライプ部16の両側に形成されている。そして、上記第2ストライプ部16は上記第1ストライプ部14に対して対向する位置に形成される。また、上記第2溝部15も上記第1溝部13に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 20 (8), the
As a result, a ridge-shaped
上記第2溝部15の幅は、例えば4.25μmに形成され、深さは例えば0.5μmに形成される。この第2溝部15の深さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記第2ストライプ部16の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成される。
上記第1溝部13、上記第1ストライプ部14、上記第2溝部15、上記第2ストライプ部16は、いずれも、長手方向が半導体発光装置の端面間わたるように形成される。また、第2ストライプ部16の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記第1ストライプ部14に対向する位置に形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、第1溝部13と第2溝部15とを同様な形状に形成することが好ましく、同様に第1ストライプ部14と第2ストライプ部16も同様な形状に形成することが好ましい。
上記第2ストライプ部16の幅Ws2、高さ、第2溝部15の幅Wd2、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
The
In order to effectively relieve stress, it is preferable to form the
The width Ws2 and height of the
その後、上記絶縁膜63を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより行う。またマスクとして用いるレジストの剥離はアセトン等の一般的なレジスト剥離液を用いた。なお、上記図18(3)は絶縁膜63を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図20(9)に示すように、上記第2溝部15の内面を含む上記半導体基板11の上記第2面S2に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11の第2面S2側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図1等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置1が製造される。
Next, as shown in FIG. 20 (9), an n-
Thus, the semiconductor
上記半導体発光装置の第1実施形態の製造方法では、半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2側の第1ストライプ部14に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部16と該第2ストライプ部16の両側に第2溝部15を形成することから、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部14と第2ストライプ部16間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置1を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment, the ridge-shaped second stripe is formed at a position facing the
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第2実施形態)を、図21〜図23の模式的断面図によって説明する。図21〜図23では、請求項7および請求項9に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (second embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to schematic sectional views of FIGS. 21 to 23 show an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図21(1)に示すように、半導体基板11を用いる。この半導体基板11には、例えば化合物半導体基板を用いる。この化合物半導体基板には、例えばn型の窒化ガリウム(GaN)基板を用いる。
As shown in FIG. 21A, a
上記半導体基板11の第1面S1に化合物半導体層(以下、第1化合物半導体層という)12を形成する。
上記第1化合物半導体層12は、例えばエピタキシャル成長法によって、前記図3によって説明したのと同様に、上記半導体基板11側から、n型クラッド層31、n型ガイド層32、活性層33、アンドープガイド層34、光導波層35、p型電子障壁層36、p型ガイド層37、p型クラッド層38およびp型コンタクト層39を順に積層して形成される。
A compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) 12 is formed on the first surface S1 of the
The first
上記n型クラッド層31、上記n型ガイド層32、上記活性層33、上記アンドープガイド層34、上記光導波層35、上記p型電子障壁層36、上記p型ガイド層37、上記p型クラッド層38および上記p型コンタクト層39の各材質、製法等の詳細は、前記半導体発光装置の製造方法の第1実施形態で記載したのと同様である。
N-
また、上記半導体基板11の第1面S1とは反対側の第2面S2に第2化合物半導体層17を形成する。上記第2化合物半導体層17は、例えばエピタキシャル成長法によって、一例として、上記第1化合物半導体層12中、最も厚く形成されているn型クラッド層31と同様なn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)で形成されている。もしくは、半導体基板11側の第1面S1近くに形成されているn型ガイド層32と同様なn型窒化ガリウム(GaN)で形成されている。
A second
次に、図21(2)に示すように、上記化合物半導体層12上に絶縁膜61を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜61をパターニングし、第1溝部を形成する領域上の上記絶縁膜61に開口部62を形成する。上記絶縁膜61には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜61のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 21B, after forming an insulating
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
次に、図21(3)に示すように、上記絶縁膜61をエッチングマスクに用いて、p型コンタクト層39およびp型クラッド層38をエッチングすることにより、上記化合物半導体層12の上部(p型コンタクト層39およびp型クラッド層38の上部)に第1溝部13を平行に例えば2本形成する。これによって、第1溝部13間に、リッジ形状の第1ストライプ部14が形成される。すなわち、上記第1溝部13は上記第1ストライプ部14の両側に形成されている。
Next, as shown in FIG. 21 (3), the p-
上記第1溝部13の幅は、例えば4.25μmに形成される。また上記第1ストライプ部14の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成される。
The width of the
その後、上記絶縁膜61を、例えばウエットエッチングにより除去する。なお、上記図21(3)は絶縁膜61を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図22(4)に示すように、上記第1溝部13の内面および上記化合物半導体層12の表面に絶縁膜51を形成する。以下、上記絶縁膜61を上記絶縁膜51に含めて説明する。上記絶縁膜51は、例えば酸化シリコン膜で形成される。さらに、図示はしていないが、上記絶縁膜51上にアンドープシリコン膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 22 (4), an insulating
次に、図22(5)に示すように、通常のリソグラフィー技術によるレジストマスク(図示せず)の形成、およびそのレジストマスクを用いたエッチング技術によって、上記第1ストライプ部14上の上記絶縁膜51およびシリコン膜を除去する。そして第1ストライプ部14の上面を露出させる。この第1ストライプ部14の上面は、上記p型コンタクト部39(前記図3参照)表面となっている。上記エッチングは例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより行う。またマスクとして用いるレジストの剥離はアセトン等の一般的なレジスト剥離液を用いた。
Next, as shown in FIG. 22 (5), the insulating film on the
次に、図22(6)に示すように、上記第1ストライプ部14の上面および絶縁膜51上に形成されたアンドープシリコン膜(図示せず)表面にp側電極41を形成する。このp側電極41は、例えば上記化合物半導体層12側より、例えば、ニッケル(Ni)層と金(Au)層との積層膜で形成する。
Next, as shown in FIG. 22 (6), the p-
次に、図23(7)に示すように、上記第2化合物半導体層17に、絶縁膜63を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜63をパターニングし、第2溝部を形成する領域上の上記絶縁膜63に開口部64を形成する。上記絶縁膜63には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜63のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
Next, as shown in FIG. 23 (7), after the insulating
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
次に、図23(8)に示すように、上記絶縁膜61をエッチングマスクに用いて、第2化合物半導体層17をエッチングすることにより、上記第2化合物半導体層17に第2溝部15を平行に例えば2本形成する。このとき、第2溝部15が半導体基板11に達しないように、例えばエッチング時間を調整してエッチングを行う。また第2化合物半導体層17は、第2溝部15の深さよりも厚い膜厚に形成しておく。このエッチングでは、例えばウエットエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
これによって、第2溝部15間に、リッジ形状の第2ストライプ部16が形成される。すなわち、上記第1溝部15は上記第2ストライプ部16の両側に形成されている。そして、上記第2ストライプ部16は上記第1ストライプ部14に対して対向する位置に形成される。また、上記第2溝部15も上記第1溝部13に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 23 (8), the second
As a result, a ridge-shaped
上記第2溝部15の幅は、例えば4.25μmに形成され、深さは例えば0.5μmに形成される。この第2溝部15の深さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記第2ストライプ部16の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成される。
上記第1溝部13、上記第1ストライプ部14、上記第2溝部15、上記第2ストライプ部16は、いずれも、長手方向が半導体発光装置1の端面間わたるように形成される。また、第2ストライプ部16の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記第1ストライプ部14に対向する位置に第2ストライプ部16のうちの1本は形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、第1溝部13と第2溝部15とを同様な形状に形成することが好ましく、同様に第1ストライプ部14と第2ストライプ部16も同様な形状に形成することが好ましい。
上記第2ストライプ部16の幅Ws2、高さ、第2溝部15の幅Wd2、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
The
In order to effectively relieve stress, it is preferable to form the
The width Ws2 and height of the
その後、上記絶縁膜63を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより行う。なお、上記図213)は絶縁膜63を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図23(9)に示すように、上記第2溝部15の内面を含む上記第2化合物半導体層17に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記第2化合物半導体層17側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図5等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置2が製造される。
Next, as shown in FIG. 23 (9), the n-
Thus, the semiconductor
上記半導体発光装置の第2実施形態の製造方法では、半導体基板11の第2面S2側に形成した第2化合物半導体層17で第1ストライプ部14に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部16と該第2ストライプ部16の両側に第2溝部15を形成する。これによって、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部14と第2ストライプ部16間の応力が緩和される。よって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置2を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method according to the second embodiment of the semiconductor light emitting device, the second
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第3実施形態)を、図24の模式的断面図によって説明する。図24では、請求項10および請求項11に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (third embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 24 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図24(1)に示すように、半導体基板11の第1面S1側には化合物半導体層12が形成され、この化合物半導体層12の上部でストライプ部18が形成されている。さらに、ストライプ部18の上面で接続するp側電極41が化合物半導体層12との間に絶縁膜51を介して形成されている。
このような半導体基板11の裏面(第2面S2)に、絶縁膜67を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜67をパターニングし、第2溝部を形成する領域上の上記絶縁膜67に開口部68を形成する。上記絶縁膜67には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜67のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
As shown in FIG. 24 (1), the
After the insulating
次に、図24(2)に示すように、上記絶縁膜67をエッチングマスクに用いて、半導体基板11の第2面S2側をエッチングすることにより、上記半導体基板11の第2面S2に溝部19を形成する。このエッチングでは、例えばドライエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
上記溝部19は上記ストライプ部18に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 24B, by using the insulating
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
The
上記溝部19の幅は、例えば1.5μmに形成され、深さは例えば0.5μmに形成される。この溝部19の深さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記ストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
上記ストライプ部18、上記溝部19は、いずれも、長手方向が半導体発光装置の端面間わたるように形成される。また、溝部19の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記ストライプ部18に対向する位置に形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、ストライプ部18と溝部19とを同様な幅に形成することが好ましい。
上記溝部19の幅、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
Both the
In order to effectively relieve the stress, it is preferable to form the
The width, depth, and the like of the
その後、上記絶縁膜67を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより除去する。なお、上記図24(2)は絶縁膜67を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図24(3)に示すように、上記溝部19の内面を含む上記半導体基板11の上記第2面S2に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11の第2面S2側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図9等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置3が製造される。
Next, as shown in FIG. 24 (3), an n-
Thus, the semiconductor
上記第3実施形態の製造方法では、半導体基板11の第2面S2側のストライプ部18に対向した位置に、溝部19を形成することから、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、ストライプ部18と溝部19間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置3を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method of the third embodiment, since the
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第4実施形態)を、図25の模式的断面図によって説明する。図25では、請求項10および請求項11に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (fourth embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 25 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図25(1)に示すように、半導体基板11の第1面S1側には化合物半導体層(以下、第1化合物半導体層という)12が形成され、この第1化合物半導体層12の上部でストライプ部18が形成されている。さらに、ストライプ部18の上面で接続するp側電極41が第1化合物半導体層12との間に絶縁膜51を介して形成されている。
また、半導体基板11の第2面S2側には第2化合物半導体層17が形成されている。
上記第2化合物半導体層17に、絶縁膜67を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜67をパターニングし、第2溝部を形成する領域上の上記絶縁膜67に開口部68を形成する。上記絶縁膜67には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜67のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
As shown in FIG. 25 (1), a compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) 12 is formed on the
A second
After the insulating
次に、図25(2)に示すように、上記絶縁膜67をエッチングマスクに用いて、第2化合物半導体層17をエッチングすることにより、上記第2化合物半導体層17に溝部19を形成する。このエッチングでは、例えばドライエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
上記溝部19は上記ストライプ部18に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 25 (2), the second
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
The
上記溝部19の幅は、例えば1.5μmに形成され、深さは例えば0.5μmに形成される。この溝部19の深さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記ストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
上記ストライプ部18、上記溝部19は、いずれも、長手方向が半導体発光装置3の端面間わたるように形成される。また、溝部19の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記ストライプ部18に対向する位置に形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、ストライプ部18と溝部19とを同様な幅に形成することが好ましい。
上記溝部19の幅Wd2、深さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
Both the
In order to effectively relieve the stress, it is preferable to form the
The width Wd2, depth, and the like of the
その後、上記絶縁膜67を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより除去する。なお、上記図25(2)は絶縁膜67を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図25(3)に示すように、上記溝部19の内面を含む上記半導体基板11の上記第2面S2に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11の第2面S2側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図11等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置4が製造される。
Next, as shown in FIG. 25 (3), the n-
Thus, the semiconductor
上記第4実施形態の製造方法では、半導体基板11の第2面S2側のストライプ部18に対向した位置に、溝部19を形成することから、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、ストライプ部18と溝部19間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置3を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method of the fourth embodiment, the
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第5実施形態)を、図24の模式的断面図によって説明する。図24では、請求項10および請求項12に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (fifth embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 24 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図26(1)に示すように、半導体基板11の第1面S1側には化合物半導体層12が形成され、この化合物半導体層12の上部でストライプ部(以下、第1スクライブ部という)18が形成されている。さらに、第1スクライブ部18の上面で接続するp側電極41が化合物半導体層12との間に絶縁膜51を介して形成されている。
このような半導体基板11の裏面(第2面S2)に、絶縁膜69を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜69をパターニングし、第2ストライプ部を形成する領域上の上記絶縁膜69を残す。上記絶縁膜69には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜69のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
As shown in FIG. 26 (1), the
After the insulating
次に、図26(2)に示すように、上記絶縁膜69をエッチングマスクに用いて、半導体基板11の第2面S2側をエッチングすることにより、上記半導体基板11の第2面S2に第2ストライプ部20を形成する。このエッチングでは、例えばドライエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
上記第2ストライプ部20は上記第1ストライプ部18に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 26 (2), the
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
The
上記第2ストライプ部20の幅は、例えば1.5μmに形成され、高さは例えば0.5μmに形成される。この第2ストライプ部20の高さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記第1ストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
上記第1ストライプ部18、上記第2ストライプ部20は、いずれも、長手方向が半導体発光装置の端面間わたるように形成される。また、第2ストライプ部20の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記第1ストライプ部18に対向する位置に形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、第1ストライプ部18と第2ストライプ部20とを同様な幅に形成することが好ましい。
上記第2ストライプ部20の幅、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
The
In order to relieve stress effectively, it is preferable to form the
The width, height, and the like of the
その後、上記絶縁膜69を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより除去する。なお、上記図26(2)は絶縁膜69を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図26(3)に示すように、上記第2ストライプ部20の表面を含む上記半導体基板11の上記第2面S2に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11の第2面S2側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図9等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置5が製造される。
Next, as shown in FIG. 26 (3), an n-
As described above, the semiconductor
上記第5実施形態の製造方法では、半導体基板11の第2面S2側の第1ストライプ部18に対向した位置に、第2ストライプ部20を形成することから、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部18と第2ストライプ部20間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置5を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method of the fifth embodiment, since the
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法に係る一実施の形態(第6実施形態)を、図27の模式的断面図によって説明する。図27では、請求項10および請求項12に対応する第2半導体発光装置の一例を示す。
Next, an embodiment (sixth embodiment) according to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG. FIG. 27 shows an example of a second semiconductor light emitting device corresponding to
図27(1)に示すように、半導体基板11の第1面S1側には化合物半導体層(以下、第1化合物半導体層という)12が形成され、この第1化合物半導体層12の上部でストライプ部(以下。第1ストライプ部という)18が形成されている。さらに、ストライプ部18の上面で接続するp側電極41が第1化合物半導体層12との間に絶縁膜51を介して形成されている。
また、半導体基板11の第2面S2側には第2化合物半導体層17が形成されている。
上記第2化合物半導体層17に、絶縁膜69を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術によって、上記絶縁膜69をパターニングし、第2ストライプ部を形成する領域上の上記絶縁膜69を残す。上記絶縁膜69には、例えば酸化ジルコニウム、酸化シリコン等を用いる。上記絶縁膜69のエッチングは、例えば反応性イオンエッチング(RIE)等にドライエッチングで行う。
As shown in FIG. 27 (1), a compound semiconductor layer (hereinafter referred to as a first compound semiconductor layer) 12 is formed on the
A second
After the insulating
次に、図27(2)に示すように、上記絶縁膜69をエッチングマスクに用いて、第2化合物半導体層17をエッチングすることにより、上記第2化合物半導体層17に第2ストライプ部20を形成する。このエッチングでは、例えばドライエッチングを用いる。このドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングを用いる。
上記反応性イオンエッチング条件としては、エッチングガスに塩素を用い、その流量を30cm3/min、エッチング雰囲気の圧力を0.5Pa、エッチング装置のパワーを300Wに設定した。なお、上記ドライエッチングの代わりに、イオンミリング、レーザ加工によって形成することもできる。
上記第2ストライプ部20は上記第1ストライプ部18に対向する位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 27B, the second
As the reactive ion etching conditions, chlorine was used as the etching gas, the flow rate was set to 30 cm 3 / min, the pressure in the etching atmosphere was set to 0.5 Pa, and the power of the etching apparatus was set to 300 W. In addition, it can also form by ion milling and laser processing instead of the said dry etching.
The
上記第2ストライプ部20の幅は、例えば1.5μmに形成され、高さは例えば0.5μmに形成される。この第2ストライプ部20の高さは、少なくとも例えば0.1μmあればよい。また上記第1ストライプ部18の幅は、例えば1.5μm〜2μmに形成されている。
上記第1ストライプ部18、上記第2ストライプ部20は、いずれも、長手方向が半導体発光装置6の端面間わたるように形成される。また、第2ストライプ部20の本数は、複数本であってもよいが、必ず、上記半導体基板11をはさんで上記第1ストライプ部18に対向する位置に形成されていることが必要である。
また、効果的に応力を緩和させるには、第1ストライプ部18と第2ストライプ部20とを同様な幅に形成することが好ましい。
上記第2ストライプ部20の幅、高さ等は、応力の緩和量によって、適宜、調整される。
The width of the
The
In order to relieve stress effectively, it is preferable to form the
The width, height, and the like of the
その後、上記絶縁膜69を、例えばフッ酸を用いたウエットエッチングにより除去する。なお、上記図27(2)は絶縁膜69を除去する直前の状態を示している。
Thereafter, the insulating
次に、図27(3)に示すように、上記第2ストライプ部20の表面を含む上記半導体基板11の上記第2面S2に、n側電極42を形成する。このn側電極42は、例えば上記半導体基板11の第2面S2側より、例えば、金ゲルマニウム(AuGe)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層との積層膜で形成される。上記n側電極42は、例えば化学気相成長(CVD)法やスパッタ法、蒸着法等で形成される。
以上により、前記図15等によって説明した窒化ガリウム(GaN)系半導体レーザ装置である半導体発光装置6が製造される。
Next, as shown in FIG. 27 (3), an n-
Thus, the semiconductor
上記第6実施形態の製造方法では、半導体基板11の第2面S2側の第1ストライプ部18に対向した位置に、第2ストライプ部20を形成することから、半導体基板11と化合物半導体層12との間に発生する応力が緩和され、第1ストライプ部18と第2ストライプ部20間の応力が緩和される。それによって、共振面での応力が緩和されるため、寿命の長い信頼性の高い半導体発光装置6を製造することができるという利点がある。
In the manufacturing method of the sixth embodiment, since the
また、上記各実施形態の製造方法では、ウエハに半導体発光装置を複数形成した状態から、個々の半導体発光装置に切り出す際の、個々の半導体発光装置の共振面となるへき開面を再現性よく形成することができるようになる。
なお、上記各製造方法におけるリソグラフィー技術で用いたレジストマスク(図示せず)の除去は、一般的なレジスト剥離液を用いる。
In addition, in the manufacturing method of each of the above embodiments, a cleavage plane serving as a resonance surface of each semiconductor light emitting device is formed with good reproducibility when a plurality of semiconductor light emitting devices are formed on a wafer and cut into each semiconductor light emitting device. Will be able to.
In addition, the general resist stripping solution is used for the removal of the resist mask (not shown) used with the lithography technique in each said manufacturing method.
1…半導体発光装置、11…半導体基板、12…化合物半導体層、14…第1ストライプ部、15…第2溝部、16…第2ストライプ部、21…共振面、22…共振面、S1…第1面、S2…第2面
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記半導体基板の第1面に形成された化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上部で形成されたリッジ形状の第1ストライプ部と、
前記第1ストライプ部の長さ方向に対して垂直な断面方向に形成されていて対向して形成された共振面と、
前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部と対向した位置に形成されたリッジ形状の第2ストライプ部と、
前記半導体基板の第2面側で前記第2ストライプ部の両側に形成された溝部を有する
半導体発光装置。 A semiconductor substrate;
A compound semiconductor layer formed on the first surface of the semiconductor substrate;
A ridge-shaped first stripe portion formed on an upper portion of the compound semiconductor layer;
A resonance surface formed opposite to and formed in a cross-sectional direction perpendicular to the length direction of the first stripe portion;
A ridge-shaped second stripe portion formed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate;
A semiconductor light emitting device having a groove formed on both sides of the second stripe portion on the second surface side of the semiconductor substrate.
請求項1記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the groove portion and the second stripe portion are formed in the semiconductor substrate itself on a second surface side of the semiconductor substrate.
請求項1記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the groove portion and the second stripe portion are formed in a compound semiconductor layer formed on a second surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板の第1面に形成された化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上部で形成されたリッジ形状の第1ストライプ部と、
前記第1ストライプ部の長さ方向に対して垂直な断面方向に形成されていて対向して形成された共振面と、
前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部と対向した位置に形成された溝部、もしくはリッジ形状の第2ストライプ部を有する
半導体発光装置。 A semiconductor substrate;
A compound semiconductor layer formed on the first surface of the semiconductor substrate;
A ridge-shaped first stripe portion formed on an upper portion of the compound semiconductor layer;
A resonance surface formed opposite to and formed in a cross-sectional direction perpendicular to the length direction of the first stripe portion;
A semiconductor light emitting device comprising: a groove formed at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate; or a ridge-shaped second stripe portion.
請求項4記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the groove portion or the second stripe portion is formed in the semiconductor substrate itself on a second surface side of the semiconductor substrate.
請求項4記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the groove portion or the second stripe portion is formed in a compound semiconductor layer formed on a second surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部と該第2ストライプ部の両側に溝部を形成する工程とを有する
半導体発光装置の製造方法。 Forming a compound semiconductor layer having a ridge-shaped first stripe portion on a first surface of a semiconductor substrate;
Forming a ridge-shaped second stripe portion and grooves on both sides of the second stripe portion at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
請求項7記載の半導体発光装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 7, wherein the second stripe portion and the groove portion are formed in the semiconductor substrate itself on a second surface side of the semiconductor substrate.
請求項7記載の半導体発光装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 7, wherein the second stripe portion and the groove portion are formed in the compound semiconductor layer after forming the compound semiconductor layer on the second surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板の前記第1面とは反対側の第2面側の前記第1ストライプ部に対向した位置に、リッジ形状の第2ストライプ部もしくは溝部を形成する工程とを有する
半導体発光装置の製造方法。 Forming a compound semiconductor layer having a ridge-shaped first stripe portion on a first surface of a semiconductor substrate;
Forming a ridge-shaped second stripe portion or groove portion at a position facing the first stripe portion on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate. Method.
請求項10記載の半導体発光装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the second stripe portion or the groove portion is formed in the semiconductor substrate itself on a second surface side of the semiconductor substrate.
請求項10記載の半導体発光装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the second stripe portion or the groove portion is formed in the compound semiconductor layer after forming the compound semiconductor layer on the second surface side of the semiconductor substrate.
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