JP2021111785A - Manufacturing method of optical device and optical device - Google Patents
Manufacturing method of optical device and optical device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021111785A JP2021111785A JP2020214577A JP2020214577A JP2021111785A JP 2021111785 A JP2021111785 A JP 2021111785A JP 2020214577 A JP2020214577 A JP 2020214577A JP 2020214577 A JP2020214577 A JP 2020214577A JP 2021111785 A JP2021111785 A JP 2021111785A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- optical device
- type
- substrate
- type clad
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 47
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 59
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 44
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 8
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 5
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 35
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 7
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- ZYLGGWPMIDHSEZ-UHFFFAOYSA-N dimethylazanide;hafnium(4+) Chemical compound [Hf+4].C[N-]C.C[N-]C.C[N-]C.C[N-]C ZYLGGWPMIDHSEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021098 KOH—NaOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、光学装置の製造方法及び光学装置に関し、詳細には、レーザーダイオードを有する光学装置の製造方法及びレーザーダイオードを有する光学装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical device and an optical device, and more particularly to a method for manufacturing an optical device having a laser diode and an optical device having a laser diode.
レーザーダイオードは、適切な手法を用いて向かい合う2枚の平行なミラー端面を形成した後、通常閾値を低減させるための反射層を端面に形成することで作製される。非特許文献1は、一般的なレーザーダイオードのミラー端面形成手法を開示している。具体的には、半導体結晶を自然劈開面に沿って割ることで垂直でなめらかな端面を露出する方法を開示している。
Laser diodes are usually made by forming two parallel mirror end faces facing each other using an appropriate technique and then forming a reflective layer on the end faces to reduce the threshold. Non-Patent
しかし、従来の自然劈開面に沿って割ることで共振器端面を露出する方法において、当該共振器端面に反射層をコーティングする場合、特許文献1のように細かく分割したレーザーバーのハンドリングが不可欠であるため、大量生産には適さないという問題点がある。また従来の方法で得られたレーザーダイオードでは、迷光と称される共振器端面以外から出射した光に起因して、レーザーダイオードの正確な特性評価が困難であり、また、当該レーザーダイオードを用いた測定等において誤差が生じていた。
However, in the conventional method of exposing the end face of the resonator by splitting along the natural cleavage plane, when coating the end face of the resonator with a reflective layer, it is indispensable to handle the laser bar finely divided as in
すなわち、本発明は、大量生産に適したレーザーダイオードを有する光学装置の製造方法を提供することを課題とする。また、正確な特性評価が可能で測定誤差の小さいレーザーダイオードを有する光学装置を提供することを課題とする。 That is, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical device having a laser diode suitable for mass production. Another object of the present invention is to provide an optical device having a laser diode capable of accurate characteristic evaluation and having a small measurement error.
本発明の第1の態様においては、基板上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層と、前記n型クラッド層上に形成され、1つ以上の量子井戸を含む発光層と、前記発光層上に形成され、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を有する半導体積層部をエッチングして、共振器端面を有するメサ構造を形成してレーザーダイオードを形成するエッチング工程と、前記メサ構造の全側面を覆うように光反射層を形成する反射層形成工程と、を備える、光学装置の製造方法を提供する。 In the first aspect of the present invention, an n-type clad layer formed on a substrate and including a nitride semiconductor layer having n-type conductivity and one or more quantum wells formed on the n-type clad layer. A semiconductor laminated portion having a light emitting layer containing the light emitting layer and a p-type clad layer including a nitride semiconductor layer having p-type conductivity formed on the light emitting layer is etched to have a mesa structure having a resonator end face. Provided is a method for manufacturing an optical device, comprising an etching step of forming a laser diode and a reflecting layer forming step of forming a light reflecting layer so as to cover all the side surfaces of the mesa structure.
本発明の第2の態様においては、基板と、前記基板上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層と、前記n型クラッド層上に形成され、1つ以上の量子井戸を含む発光層と、前記発光層上に形成され、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を有し、前記n型クラッド層の少なくとも一部、前記発光層、及び前記p型クラッド層は、共振器端面を含むメサ構造であり、前記メサ構造の全側面が光反射層に覆われているレーザーダイオードと、を備える光学装置を提供する。 In the second aspect of the present invention, one is formed on a substrate, an n-type clad layer formed on the substrate and including a nitride semiconductor layer having n-type conductivity, and the n-type clad layer. It has a light emitting layer including the above quantum well and a p-type clad layer including a nitride semiconductor layer having p-type conductivity formed on the light emitting layer, and at least a part of the n-type clad layer. Provided is an optical device including a laser diode in which the light emitting layer and the p-type clad layer have a mesa structure including a resonator end face, and all sides of the mesa structure are covered with a light reflecting layer.
ここで、例えば「基板上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層」という表現における「上に」という文言は、基板の上にn型クラッド層が形成されることを意味するが、基板とn型クラッド層との間に別の層がさらに存在する場合もこの表現に含まれる。その他の層同士の関係においても、「上の」という文言は、同様の意味を有する。 Here, for example, in the expression "n-type clad layer formed on a substrate and including a nitride semiconductor layer having n-type conductivity", the word "on" means that an n-type clad layer is formed on the substrate. However, the case where another layer is further present between the substrate and the n-type clad layer is also included in this expression. The word "above" has the same meaning in the relationships between other layers.
ここで、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションは発明となりうる。 Here, the outline of the above invention does not list all the features of the present invention. Moreover, the subcombination of these feature groups can be an invention.
本発明によれば、大量生産に適したレーザーダイオードを有する光学装置の製造方法を提供することが可能になる。また、正確な特性評価が可能で測定誤差の小さいレーザーダイオードを有する光学装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to provide a method for manufacturing an optical device having a laser diode suitable for mass production. Further, it becomes possible to provide an optical device having a laser diode capable of accurate characteristic evaluation and having a small measurement error.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the inventions that fall within the scope of the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
<光学装置の製造方法>
本実施形態の光学装置の製造方法は、基板上に形成されたn型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層と、n型クラッド層上に形成された1つ以上の量子井戸を含む発光層と、発光層上に形成されたp型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を有する半導体積層部をエッチングして、共振器端面を有するメサ構造を形成してレーザーダイオードを形成するエッチング工程と、メサ構造の共振器端面を含む全側面を覆うように光反射層を形成する反射層形成工程と、を備える。
<Manufacturing method of optical device>
The method for manufacturing the optical device of the present embodiment includes an n-type clad layer including an n-type conductive nitride semiconductor layer formed on a substrate and one or more quantum wells formed on the n-type clad layer. A semiconductor laminated portion having a light emitting layer containing a light emitting layer and a p-type clad layer containing a p-type conductive nitride semiconductor layer formed on the light emitting layer is etched to obtain a mesa structure having a resonator end face. It includes an etching step of forming and forming a laser diode, and a reflecting layer forming step of forming a light reflecting layer so as to cover all side surfaces including a resonator end face of a mesa structure.
レーザーダイオードのメサ構造の共振器端面を含む全側面を覆うように光反射層を形成する工程を備えることで、細かく分割したレーザーバーのハンドリングという課題がなくなり、大量生産に適している。 By providing a step of forming a light reflecting layer so as to cover all the side surfaces including the resonator end face of the mesa structure of the laser diode, the problem of handling the finely divided laser bar is eliminated, and it is suitable for mass production.
ここで「全側面を覆う」とは、対象物(ここでは光反射層)を各側面に垂直投影した時に側面の略全体が対象物の垂直投影像で覆われることを意味する。光反射層と各側面の間には他の層が介在してよいが、正確な特性評価を可能にし、測定誤差を小さくする観点から光反射層が側面に直接配置されることが好ましい場合がある。 Here, "covering all sides" means that when an object (here, a light reflecting layer) is vertically projected onto each side, substantially the entire side surface is covered with a vertically projected image of the object. Although another layer may be interposed between the light reflecting layer and each side surface, it may be preferable that the light reflecting layer is directly arranged on the side surface from the viewpoint of enabling accurate characteristic evaluation and reducing measurement error. be.
「共振器端面」とは、レーザー光の主発光面となる面であり、少なくとも発光層を含む半導体積層部の断面である。レーザー光の主発光面となる面であるため、一般的には上部から平面視したときの短辺側の発光層を含む端面となる。 The "resonator end surface" is a surface that serves as a main light emitting surface of laser light, and is at least a cross section of a semiconductor laminated portion including a light emitting layer. Since it is a surface that serves as the main light emitting surface of laser light, it is generally an end surface that includes a light emitting layer on the short side when viewed in a plan view from above.
<<エッチング工程>>
図1(a)、図1(b)及び図1(c)はエッチング工程の模式図である。エッチング工程は、基板11上に形成されたn型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層12と、n型クラッド層12上に形成された1つ以上の量子井戸を含む発光層14と、発光層14上に形成されたp型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層20と、を有する半導体積層部30をエッチングして、共振器端面41を有するメサ構造40を形成する。さらに別のエッチング工程によって、メサ構造40のエッチング深さよりさらに深いエッチングが施されてよい。例えば、出射される光の縦方向(基板面に垂直方向)の広がりによる底面での反射の影響を低減するために、図1(c)に示すように、光が出射する側(共振器端面側)をメサ構造40よりも深くエッチングしてよい。その際、エッチングは基板11に到達してよい。
<< Etching process >>
1 (a), 1 (b) and 1 (c) are schematic views of the etching process. In the etching step, an n-
特に制限されないが、基板平面に対して垂直に近い共振器端面を形成する観点から、ドライエッチングとウェットエッチングをこの順で適用することが好ましい。 Although not particularly limited, it is preferable to apply dry etching and wet etching in this order from the viewpoint of forming a resonator end face that is nearly perpendicular to the substrate plane.
基板がAlN基板であり、半導体積層部がAlGaNを含む場合、任意のドライエッチングを行った後に、水酸化テトラメチルアンモニウムをエッチング溶液としてウェットエッチングを行うことで、AlN基板の(0001)面に対してほとんど垂直なAlGaN層の(1−100)面を共振器端面として露出することが可能になる。ドライエッチングは、例えば、SiO2をマスクとしてCl2及びBCl3雰囲気中での誘導結合型反応性イオンエッチング(ICP−RIE)である。詳細は実施例にて述べるが、基板に対して垂直に近い共振器端面ほど高い反射率を実現できる。 When the substrate is an AlN substrate and the semiconductor laminated portion contains AlGaN, wet etching is performed using tetramethylammonium hydroxide as an etching solution after performing arbitrary dry etching on the (0001) surface of the AlN substrate. The (1-100) plane of the AlGaN layer, which is almost vertical, can be exposed as the resonator end face. The dry etching is, for example, inductively coupled reactive ion etching (ICP-RIE) in a Cl 2 and B Cl 3 atmosphere with SiO 2 as a mask. Details will be described in Examples, but higher reflectance can be realized as the resonator end face is closer to perpendicular to the substrate.
<<反射層形成工程>>
図2(a)及び図2(b)は反射層形成工程の模式図である。反射層形成工程は、レーザーダイオードのメサ構造40の全側面を覆うように光反射層50を形成する。特に制限されないが、図2(a)に示すようにメサ構造40のすべての側面のみを覆うように光反射層50が形成されてよい。また、図2(b)に示すようにメサ構造40の全ての側面及び上面の一部若しくは全部を覆うように光反射層が形成されてよい。
<< Reflective layer forming process >>
2 (a) and 2 (b) are schematic views of the reflective layer forming process. In the reflection layer forming step, the
光反射層を形成する方法は特に制限されないが、ステップカバレッジのよい堆積方法として、アトミックレイヤーデポジション法が好ましい。アトミックレイヤーデポジション法とは複数の気相原料(プリカーサ)を交互に基板表面に暴露させることで膜を生成する薄膜形成方法である。CVDと異なり、違う種類のプリカーサが同時に反応チャンバに入ることはなく、それぞれ独立のステップとしてパルス的に交互導入され排出(パージ)される。各パルスにおいてプリカーサ分子は基板表面で自己制御的に振る舞い、吸着可能なサイトが表面になくなった時点で反応が終了する。従って、一度のサイクルにおける最大成膜量は、プリカーサ分子と基板表面分子が化学的にどのように結合するのか、その性質により規定される。そのためパルスサイクルのシーケンス、反応層温度、原料種などの薄膜形成条件をコントロールすることで任意の構造・サイズの基板に対して高精度かつ均一に成膜することができる。例えばVeeco/CNT社のALD装置等を用いることができる。 The method for forming the light reflecting layer is not particularly limited, but the atomic layer deposition method is preferable as the deposition method with good step coverage. The atomic layer deposition method is a thin film forming method for forming a film by alternately exposing a plurality of vapor phase raw materials (precursors) to the surface of a substrate. Unlike CVD, different types of precursors do not enter the reaction chamber at the same time, but are alternately introduced and discharged (purged) in pulses as independent steps. At each pulse, the precursor molecule behaves in a self-regulating manner on the substrate surface, and the reaction ends when there are no adsorbable sites on the surface. Therefore, the maximum film formation amount in one cycle is defined by the properties of how the precursor molecules and the substrate surface molecules are chemically bonded. Therefore, by controlling the thin film formation conditions such as the pulse cycle sequence, the reaction layer temperature, and the raw material species, it is possible to form a film with high accuracy and uniformly on a substrate having an arbitrary structure and size. For example, an ALD device manufactured by Veeco / CNT can be used.
後述のハフニウム酸化物とアルミニウム酸化物の多層構造を用いる場合、ハフニウム酸化物の気相原料としては、TDMAH(テトラキス(ジメチルアミノ)ハフニウム)を用いることができる。また、アルミニウム酸化物の気相原料としては、TMA(トリメチルアルミニウム)を用いることができる。 When a multi-layer structure of hafnium oxide and aluminum oxide, which will be described later, is used, TDMAH (tetrakis (dimethylamino) hafnium) can be used as the gas phase raw material of the hafnium oxide. Further, TMA (trimethylaluminum) can be used as the vapor phase raw material of the aluminum oxide.
<<絶縁層形成工程及び電極部形成工程>>
本実施形態の光学装置の製造方法は、エッチング工程と反射層形成工程の間に、レーザーダイオードのp型クラッド層と電気的に接続するp電極部を形成する電極部形成工程と、p電極部を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、を更に備えていてよい。
<< Insulation layer forming process and electrode part forming process >>
The method for manufacturing the optical device of the present embodiment includes an electrode portion forming step of forming a p-electrode portion electrically connected to the p-type clad layer of the laser diode and a p-electrode portion forming step between the etching step and the reflective layer forming step. An insulating layer forming step of forming an insulating layer so as to cover the above may be further provided.
電極部形成工程及び絶縁層形成工程を更に備えることにより、光学装置に電力を印加した際の効率を良くすることができる。絶縁層は後述する光検出器のメサ構造の少なくとも一部の上面を覆うように形成されてよい。 By further providing the electrode portion forming step and the insulating layer forming step, the efficiency when electric power is applied to the optical device can be improved. The insulating layer may be formed so as to cover at least a part of the upper surface of the mesa structure of the photodetector described later.
また、絶縁層はメサ構造の側面の少なくとも一部を覆うように形成されてよい。 Further, the insulating layer may be formed so as to cover at least a part of the side surface of the mesa structure.
ここで、p電極部は、p型クラッド層に直接接続されて電気的に接続されてよいし、間に別の層(例えばコンタクト層)を介して電気的に接続されてよい。 Here, the p-electrode portion may be directly connected to the p-type clad layer and electrically connected, or may be electrically connected via another layer (for example, a contact layer) between them.
絶縁層を形成するための材料としては、例えばケイ素、ボロン、ハフニウム、チタン、アルミニウムなどを含む金属酸化物及び金属窒化物等が挙げられるがこの限りではない。 Examples of the material for forming the insulating layer include, but are not limited to, metal oxides and metal nitrides containing silicon, boron, hafnium, titanium, aluminum and the like.
<<光検出器形成工程>>
本実施形態の光学装置の製造方法は、共振器端面から発せられる光を受光して検知可能な、メサ構造を有する光検出器を形成する光検出器形成工程を更に備え、反射層形成工程において、光検出器のメサ構造の全側面にも光反射層を形成することが好ましい。
<< Photodetector forming process >>
The method for manufacturing an optical device of the present embodiment further includes a photodetector forming step of forming a photodetector having a mesa structure capable of receiving and detecting light emitted from a resonator end face, and in the reflecting layer forming step. It is preferable to form a light reflecting layer on all sides of the mesa structure of the photodetector.
詳細は後述するが、同一基板上に光検出器を設けることにより、レーザーダイオードから発せられた光を光検出器で検知することが可能になる。本実施形態のレーザーダイオード及び光検出器はメサ構造の各々の全側面に光反射層が形成されているため、当該検知のノイズとなる迷光(共振器端面以外から出射した光)の影響を低減することが可能になる。 Although the details will be described later, by providing the photodetector on the same substrate, the light emitted from the laser diode can be detected by the photodetector. Since the laser diode and the photodetector of the present embodiment have light reflecting layers formed on all side surfaces of the mesa structure, the influence of stray light (light emitted from other than the end face of the resonator) that becomes noise for the detection is reduced. It becomes possible to do.
また、光検出器形成工程が、レーザーダイオードのエッチング工程に含まれる、すなわち、レーザーダイオードのメサ構造と光検出器のメサ構造を同時に形成することも好ましい。これにより、追加のプロセスなく同一基板上にレーザーダイオードと光検出器を設けることが可能になる。 It is also preferable that the photodetector forming step is included in the etching step of the laser diode, that is, the mesa structure of the laser diode and the mesa structure of the photodetector are formed at the same time. This makes it possible to provide the laser diode and photodetector on the same substrate without any additional process.
レーザーダイオードから発せられた光を高感度に検出することを可能にする観点から、レーザーダイオードと光検出器が隣接して形成されることが好ましい。具体的にはレーザーダイオードの共振器端面の一方と光検出器の受光面が対向する位置にレーザーダイオードと光検出器を形成することが好ましい。 From the viewpoint of enabling highly sensitive detection of the light emitted from the laser diode, it is preferable that the laser diode and the photodetector are formed adjacent to each other. Specifically, it is preferable to form the laser diode and the photodetector at a position where one of the resonator end faces of the laser diode and the light receiving surface of the photodetector face each other.
量産性向上の観点から、基板がウエハ状であり、ウエハ状の基板上に、レーザーダイオードのメサ構造と、光検出器のメサ構造が各々形成されることが好ましく、各々複数形成され得ることがより好ましい。また、同一基板上にレーザーダイオードと光検出器を形成することにより、両者の位置ずれを製造装置によるメサパターン形成の誤差レベルまで低減することが可能であり、効率よくレーザーの射出光を光検出器にカップリングさせることが可能になる。 From the viewpoint of improving mass productivity, it is preferable that the substrate is in the form of a wafer, and the mesa structure of the laser diode and the mesa structure of the photodetector are each formed on the wafer-like substrate, and a plurality of each can be formed. More preferred. In addition, by forming a laser diode and a photodetector on the same substrate, it is possible to reduce the misalignment between the two to the error level of forming a mesa pattern by the manufacturing equipment, and efficiently detect the emitted light of the laser. It becomes possible to couple the vessel.
<<ダイシング工程>>
本実施形態の光学装置の製造方法は、反射層形成工程よりも後に、共振器端面を有するメサ構造を備えるレーザーダイオードをレーザーダイオードチップへ個片化するダイシング工程を更に備えることができる。これにより、従来技術のようにハンドリングが困難であったレーザーバー(個片化されたレーザーダイオード)状態で共振器端面に反射層をコーティングすることなく、共振器端面に反射層を備えるレーザーダイオードチップが簡易に製造することが可能になる。また、一つの基板上に光検出器を備えたレーザーダイオードチップを同一のダイシング工程にて形成するが可能であることにより、生産性が劇的に向上する。
<< Dicing process >>
The method for manufacturing the optical device of the present embodiment can further include a dicing step of individualizing a laser diode having a mesa structure having a resonator end face into a laser diode chip after the step of forming a reflective layer. As a result, a laser diode chip having a reflecting layer on the end face of the resonator without coating the reflecting layer on the end face of the resonator in a laser bar (individualized laser diode) state, which was difficult to handle as in the prior art. Can be easily manufactured. In addition, the ability to form a laser diode chip with a photodetector on a single substrate in the same dicing process dramatically improves productivity.
つぎに、本実施形態の光学装置が説明される。 Next, the optical device of this embodiment will be described.
(光学装置)
図2(a)及び図2(b)に示すように、本実施形態の光学装置は、基板11と、基板11上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層12と、n型クラッド層12上に形成され、1つ以上の量子井戸を含む発光層14と、発光層14上に形成され、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層20と、を有し、n型クラッド層の少なくとも一部、発光層、及びp型クラッド層は、共振器端面41を含むメサ構造40であり、メサ構造40の共振器端面41を含む全側面が光反射層50に覆われているレーザーダイオード1と、を備える。
(Optical device)
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the optical device of the present embodiment is an n-type cladding formed on a
「メサ構造の共振器端面を含む全側面が光反射層に覆われている」とは、光反射層がメサ構造の全側面上に直接形成されて直接覆う形態でよいし、側面と光反射層の間の別の層を介して間接的に覆う形態でよい。即ち、メサ構造の側面に垂直な方向から平面視した時に光反射層がメサ構造の側面を覆っていれば良い。 "All sides including the end face of the resonator of the mesa structure are covered with the light reflecting layer" means that the light reflecting layer is directly formed on all the side surfaces of the mesa structure and directly covers the side surface and the light reflection. It may be in the form of indirectly covering through another layer between the layers. That is, the light reflecting layer may cover the side surface of the mesa structure when viewed in a plane from a direction perpendicular to the side surface of the mesa structure.
図3に示すように、本実施形態の光学装置は、レーザーダイオード1から発する光を受光し検知する、メサ構造を有する光検出器2をさらに備え、光検出器2のメサ構造の側面が光反射層51に覆われていてよい。光反射層51は光反射層50と同一であってよいし、異なっていてよい。高精度にレーザーダイオードの特性評価を実現する観点からは同一であることが好ましい。光検出器2の層構造はレーザーダイオードと同一であってよいし、異なっていてよい。光検出器の受光面はレーザーダイオードの主発光面、すなわち共振器端面に対向する位置に配置されることが好ましい。光反射層で側面が覆われたレーザーダイオード及び光検出器を備えることにより、レーザーダイオードの特性評価をより簡易にかつ高精度に実施することが可能である。同一基板上にレーザーダイオードと光検出器を形成することにより、両者の位置ずれを製造装置によるメサパターン形成の誤差レベルまで低減することが可能であり、高精度な特性評価が可能になる。さらに、上述の通りレーザーダイオードと光検出器の層構造が同一である場合、発光面と受光面の高さが略同一になるために、更に高精度な特性評価が可能となる。
As shown in FIG. 3, the optical device of the present embodiment further includes a
本実施形態の光学装置は、レーザーダイオード及び光検出器を制御する制御部を備えていてよい。 The optical device of this embodiment may include a control unit that controls a laser diode and a photodetector.
本実施形態の光学装置は、レーザーダイオードを複数有してよい。本実施形態の光学装置は、光検出器を複数有してよい。本実施形態の光学装置は、基板がウエハ状であってよい。レーザーダイオード及び/又は光検出器を複数有する場合、基板がウエハ状であることで生産効率がより向上する。 The optical device of this embodiment may have a plurality of laser diodes. The optical device of this embodiment may have a plurality of photodetectors. In the optical device of this embodiment, the substrate may be in the form of a wafer. When a plurality of laser diodes and / or photodetectors are provided, the wafer-like substrate further improves production efficiency.
また、光検出器2をさらに備える場合は、光反射層50,51を備えない形態であってよい。その場合、検出精度向上の観点から、レーザーダイオード1と光検出器2は同一基板上に形成されていることが好ましく、同一層構造であることがより好ましい。同一層構造である場合、レーザーダイオードの共振器端面と、光検出器の受光層端面が同じ高さになるため、高効率に光を受光することが可能になり、測定精度がより向上する。レーザーダイオードの共振器端面と光検出器の受光層の距離が近いほうが好ましく、50μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがより更に好ましい。通常、レーザーダイオードの共振器端面と光検出器の受光層の距離をこのような距離で形成することはプロセス上困難であり、位置ズレ等の影響で測定精度が劣ってしまうが、同一基板上の同一層構造とすることにより、煩雑なプロセスを導入することなく高精度に両者を備える光学装置を実現可能になる。
Further, when the
(光反射層)
所望の波長に対する高い光反射率の光反射層を設計する観点から、光反射層は誘電体積層膜であることが好ましい。誘電体積層膜は2つ以上の異なる材料の積層であれば良い。周期は1周期以上であればよい。例えば、第1の材料/第2の材料/第1の材料の3層からなる場合は1.5周期である。
(Light reflective layer)
From the viewpoint of designing a light-reflecting layer having a high light reflectance for a desired wavelength, the light-reflecting layer is preferably a dielectric laminated film. The dielectric laminated film may be a laminate of two or more different materials. The period may be one or more. For example, in the case of three layers of the first material / the second material / the first material, the period is 1.5.
光反射層の材料としては、アルミニウム、ハフニウム、シリコン、チタン、ジルコニウム、鉛、マグネシウム、及びガリウムからなる群より選択される少なくとも一つの酸化物又はフッ化物、又は窒化物であることが好ましい。また2つ以上の酸化物の組み合わせにより上述の誘電体積層膜が実現されてよい。 The material of the light reflecting layer is preferably at least one oxide or fluoride selected from the group consisting of aluminum, hafnium, silicon, titanium, zirconium, lead, magnesium, and gallium, or a nitride. Further, the above-mentioned dielectric laminated film may be realized by combining two or more oxides.
光反射層は反射率が0より大きければ特に制限されないが、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。 The light reflecting layer is not particularly limited as long as the reflectance is larger than 0, but it is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more.
(レーザーダイオード)
本実施形態の光学装置におけるレーザーダイオードは、基板と、基板上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層と、n型クラッド層上に形成され、1つ以上の量子井戸を含む発光層と、発光層上に形成され、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を含む半導体積層部を有する。n型クラッド層の一部、発光層、及びp型クラッド層は、共振器端面を含むメサ構造である。メサ構造の共振器端面を含む全側面は光反射層に覆われている。
(Laser diode)
The laser diode in the optical device of the present embodiment is formed on a substrate, an n-type clad layer including a nitride semiconductor layer having n-type conductivity, and one or more on the n-type clad layer. It has a semiconductor laminated portion including a light emitting layer including the quantum well of the above, and a p-type clad layer including a nitride semiconductor layer having p-type conductivity formed on the light emitting layer. A part of the n-type clad layer, the light emitting layer, and the p-type clad layer have a mesa structure including a resonator end face. All sides including the end face of the resonator of the mesa structure are covered with a light reflecting layer.
共振器とは、対面した光反射面の間に光を閉じ込め、光の定常波を作り出す部位である。共振器端面とは光反射面のことである。特に制限されないが、結晶の劈開面を用いることができる。共振器がAlGaN層の場合、例えばAlGaNの(1−100)面を共振器端面として用いることができる。共振器端面は基板平面に対して垂直に近い角度で設けられていることが好ましい。具体的には基板平面に対して60度から120度であることが好ましく、80度から100度であることがより好ましく、85度から95度であることが更に好ましく、87.5度から92.5度であることがよりさらに好ましい。 A resonator is a part that traps light between facing light reflecting surfaces and creates a standing wave of light. The resonator end face is a light reflecting surface. Although not particularly limited, the cleavage plane of the crystal can be used. When the resonator is an AlGaN layer, for example, the (1-100) plane of AlGaN can be used as the resonator end face. The resonator end face is preferably provided at an angle close to perpendicular to the substrate plane. Specifically, it is preferably 60 to 120 degrees, more preferably 80 to 100 degrees, further preferably 85 to 95 degrees, and 87.5 to 92 degrees with respect to the substrate plane. It is even more preferable that the temperature is 5.5 degrees.
メサ構造とは、断面視したときに上方に凸となる形状の領域を含む構造であり、当該構造の断面視したときの形状は四角形(典型的には台形)である。換言すると、断面視したときに、下部領域の平面を底面とし、該底面と略平行な面を上面として持つ領域を含む構造である。一般的には半導体積層部の一部をエッチングすることでエッチングされなかった領域がメサ構造となる。 The mesa structure is a structure including a region having a shape that is convex upward when viewed in cross section, and the shape of the structure when viewed in cross section is a quadrangle (typically a trapezoid). In other words, it is a structure including a region having a plane of the lower region as a bottom surface and a plane substantially parallel to the bottom surface as an upper surface when viewed in cross section. Generally, by etching a part of the semiconductor laminated portion, the unetched region becomes a mesa structure.
次に、図4を参酌しながら半導体積層部及び該半導体積層部の各構成要件が説明される。 Next, the semiconductor laminated portion and each constituent requirement of the semiconductor laminated portion will be described with reference to FIG.
(半導体積層部)
半導体積層部は、基板11上に形成されたn型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層12と、n型クラッド層上に形成された1つ以上の量子井戸を含む発光層14と、発光層上に形成されたp型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層20と、を有する。
(Semiconductor laminated part)
The semiconductor laminated portion includes an n-type clad
半導体積層部は、さらにp型縦伝導層16、p型横伝導層17、n側導波路層13、p側導波路層15、p型コンタクト層18、電極部(図示せず)を備えていてよい。
The semiconductor laminated portion further includes a p-type longitudinal
(基板)
基板11は、半導体積層部を、低い面内転位密度を有する基板11の上面に成長できるものが好ましい。本発明の効果を最大化できる実施形態の一つは、レーザーダイオード1の様々な層において、面内転位密度が5×104cm−2以下の良質な層である。特に面内転位密度が5×104cm−2以下の結晶では、転位によるキャリア散乱が軽減されることで、縦抵抗率が減少する結果、さらに縦横抵抗率の比が小さくなる傾向にある。したがって基板11は上記の欠陥密度よりさらに低い欠陥密度(例えば1×103〜1×104cm−2)が求められる。様々な基板11のうち、例えば、AlN単結晶の基板11上には1×104cm−2以下のAlxGa1−xN混晶を得ることができるため好ましいが、この限りではない。基板11の貫通転位密度は、例えば、450℃で5分間KOH−NaOH共晶エッチングを行った後にエッチピット密度測定を用いて測定され得る。
(substrate)
The
基板11は、異なる材料(例えばSiC、Si、MgO、Ga2O3、アルミナ、ZnO、GaN、InN、及び/又はサファイア)を含むか、本質的にそれから成るか、若しくはそれから成り、その上にAluGa1−uN材料(0≦u≦1.0)が例えばエピタキシャル成長によって形成されている可能性がある。そのような材料は、実質的に完全に格子緩和され、例えば少なくとも1μmの厚さを有し得る。基板11は、例えばAlNのような、基板11内又は基板11上に存在する同一の材料を含むか、本質的にそれから成るか、又はそれから成るホモエピタキシャル層で覆うことができる。
The
基板11は、伝導性を得るなどの目的で、Nの他に,P,As,Sb等のN以外のV族元素,H,C,O,F,Mg,Si等の不純物が混入していて良いが,元素としてはこの限りではない。
In addition to N, the
レーザーダイオード1は、好ましくは(0001)面、又は(0001)面法線方向からいくらかの角度に傾いた面上に形成することができるが、これに限らない。この角度は、例えば−4°〜4°に設定され、好ましくは−0.4°〜0.4°に設定される。
The
基板11上に配置された多層構造の様々な層は、例えば、有機金属化学気相堆積(MOCVD)、ハライド気相成長法(HVPE)等の堆積法、分子線エピタキシー法(MBE)のようなエピタキシャル成長技法等、多種多様な異なる技法のいずれかによって形成され得る。
The various layers of the multilayer structure arranged on the
(p型クラッド層)
p型クラッド層20は、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含む。p型クラッド層20は、基板11に対して完全歪であることが好ましい。完全歪で形成されるレーザーダイオード1の層は貫通転位密度の増加を抑制することができるため、本発明の効果を最大化する。ここで、「基板11に対して完全歪」という文言は、多層を構成する層が基板11に対して格子緩和率が5%以下の非常に小さな歪み緩和を有することを意味する。格子緩和率は、非対称面のX線回折測定によって十分な回折強度が得られる面、例えば(105)面、(114)面又は(205)面などのいずれかの非対称面の回折ピークの逆格子座標と、基板11の回折ピークの逆格子座標から規定することができる。
(P-type clad layer)
The p-type clad
p型縦伝導層16とp型横伝導層17を有する場合、両者が合わせてp型クラッド層をなす。
When the p-type longitudinal
(p型縦伝導層)
p型縦伝導層16は、p型の伝導性を得る目的で、Al組成sが基板11の上面から遠ざかる方向へ減少する様に傾斜したAlsGa1−sNから成る層である。つまり、p型クラッド層を構成するp型縦伝導層16は組成傾斜を有する。p型縦伝導層16の膜厚とAl組成s範囲は、所望する発光波長の光を吸収しないバンドギャップの材料であって、デバイス内で定在する光モードの電界強度分布と発光層14の重なりを増大させる(すなわち光閉じ込めを増大させる)目的でAl組成、膜厚が限定されることがある。発光層14の発光波長が210nm以上300nm以下の場合、例えばAl組成sが0.3以上1.0以下の範囲において、基板11の上面から遠ざかる方向に減少したAlsGa1−sNから成る層であって、膜厚が250nm以上450nm以下、より好ましくは300nm以上400nm以下であることが好ましい。適切に膜厚を制御することで、レーザーダイオード1の内部損失を低減することができる。
(P-type longitudinal conductive layer)
The p-type longitudinal conductive layer 16 is a layer made of Al s Ga 1-s N inclined so that the Al composition s decreases in the direction away from the upper surface of the
レーザーダイオード1の内部損失は、例えば、公知のVariable Stripe Length Method(以下、VSLM)などの方法によって測定が可能である。
The internal loss of the
p型縦伝導層16は、その膜厚に対するAl組成の変化量が一様でなくとよい。光閉じ込めを増大させる目的などから、発光層14へ近づくにつれてAl組成の変化量が漸近的に、又は段階的に減少する構成であり得る。
The amount of change in the Al composition of the p-type longitudinal
p型縦伝導層16は、不純物の拡散を抑制する目的などから,p側導波路層15に近い領域においてH,Mg,Be,Zn,Si,B,等の不純物を意図的に混入しないことが好ましく、すなわちアンドープの状態であることが好ましい。ここで、「アンドープ」という文言は、対象の層を形成する過程で元素として上記が意図に供給されないことを意味する。ただし、原料、製造装置由来の元素が、例えば1016cm−3以下の範囲で混入される場合は、この限りでない。元素の混入量は、二次電子イオン質量分析等の手法によって規定することができる。本願の「アンドープ」は本質的に同様な意味を示す。また、p型縦伝導層16のアンドープの状態とする領域は、少なくともp側導波路層15との境界を含む。ただし、領域の大きさは限定されない。例えば、p型縦伝導層16の全ての領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、p型縦伝導層16のうち、p型横伝導層17よりもp側導波路層15に近い50%の領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、p型縦伝導層16のうち、p側導波路層15に近い約10%の領域がアンドープの状態であってよい。
The p-type longitudinal
p型縦伝導層16とp側導波路層15の中間に、伝導率を向上させる目的、かつ/又はp型横伝導層17及びp型コンタクト層18を完全歪で形成させるためなどの目的から、基板11の上面から遠ざかる方向へAl組成vが増加するようなAlvGa1−vN(0<v≦1.0)から成る中間層を設けることができる。p型縦伝導層16とp側導波路層15の中間層は、所望する発光波長の光を吸収しないバンドギャップでない混晶であって良く、さらに50nm以下の膜厚であることが好ましく、アンドープであって良い。
For the purpose of improving conductivity between the p-type longitudinal
p型縦伝導層16の縦抵抗率は、例えば本願実施形態のレーザーダイオード1の直列抵抗値Rsから、n型クラッド層12が寄与する抵抗値Rnを除いた抵抗値Rs´=Rs−Rnを用いて算出することができる。レーザーダイオード1のp型コンタクト層18に接触するp型電極の面積Aとp型クラッド層20の膜厚Tから、p型クラッド層20の縦抵抗率はRs´×A/Tとして算出される。n型クラッド層12の抵抗値Rは、例えば、伝送線路測定法及び渦電流による非接触抵抗測定によって決定され得る。
The resistivity of the p-type longitudinal
(p型横伝導層)
p型横伝導層17は、p型横伝導層17を貫通するキャリアの量子透過を容易とするように薄い膜厚であり得る。例えば20nm以下、又は10nm以下、好ましくは5nm以下である。
(P-type transverse conductive layer)
The p-type transverse
p型横伝導層17は、p型横伝導層17の縦抵抗率を制御する目的などからH,Mg,Be,Zn,Si,B,等の不純物を意図的に混入されることができる。混入される不純物の量は、p型横伝導層17の表面及び内部に誘積される正味の電界量に応じて、一例として、1×1019cm−3以上5×1021cm−3を取り得る。
Impurities such as H, Mg, Be, Zn, Si, and B can be intentionally mixed into the p-type transverse
p型横伝導層17の、p型コンタクト層18との界面におけるAl組成は、好ましくは0.9以上1.0以下の範囲であって、基板11に対して完全歪であることが好ましい。このようなp型横伝導層17は、p型横伝導層17の表面及び表面付近の内部に蓄積される正味内部電界が負となって、正孔が誘積されることで横伝導率を向上させる効果がある。また、レーザーダイオード1の領域においてp型横伝導層17のAl組成の分布が5%以下に制限されることが好ましい。このようなp型横伝導層17は、組成の分布によるキャリア散乱が低減されるためにより高い横伝導率を実現し得る。
The Al composition of the p-type transverse
p型横伝導層17は、最終的なp型横伝導層17のAl組成tより小さいAl組成yから成るAlyGa1−yNをAl原料及びGa原料が供給されない高温状態で保持することによって、Al組成tが0.9≦t≦1.0のAltGa1−tNであるように形成されることが好ましい。
The p-type transverse conductive layer 17 holds Al y Ga 1-y N having an Al composition y smaller than the Al composition t of the final p-type transverse
(n型クラッド層)
n型クラッド層12は、n型の導電性を有する窒化物半導体層を含む。n型クラッド層12は、基板11に対して完全歪で形成されることが好ましい、またn型クラッド層12が基板11に対して完全歪で形成する目的で、n型クラッド層12と基板11の界面にAl組成が一様に変化する中間層が存在し得、また、n型クラッド層12のAl組成と膜厚が制約を受けることがある。n型クラッド層12は、適切な電極に対して低い接触抵抗(例えば1×10−6〜1×10−4Ωcm2)を得る目的でAl組成が制限を受けることがある。上記の制限を鑑みたn型クラッド層12の実施形態として、Al組成が0.6〜0.8、厚みが0.3〜0.5μmであってよい。
(N-type clad layer)
The n-type clad
n型クラッド層12は、その縦伝導率を制御する目的などから、Al組成を基板11から遠ざかる方向に対して増加させるような傾斜層であって良い。この場合、上記のAl組成に対する限定はn型クラッド層12内、各膜厚方向位置におけるAl組成をn型クラッド層12の膜厚で平均したAl組成として、同様の実施形態を取ることができる。
The n-type clad
n型クラッド層12は、その縦伝導率を制御する目的などから,Nの他に,P,As,Sb等のN以外のV族元素,H,C,O,F,Mg,Ge,Si等の不純物が混入していて良いが,元素としてはこの限りではない。適切な不純物の混入量はn型クラッド層12のAl組成によって制限を受ける。好ましくは1×1019〜1×1020cm−3である。
In addition to N, the n-type clad
(導波路層)
導波路層は、所望する発光波長の光を吸収しないバンドギャップを持つAl、Gaを含む窒化物半導体であって、デバイス内で定在する光の電界強度分布と発光層14の重なりを増大させる目的でAl組成、膜厚が限定され得る。例えば260nm〜280nmの発光層14に対してAl組成0.55〜0.65、膜厚70〜150nmなどが好ましい。
(Wife path layer)
The waveguide layer is a nitride semiconductor containing Al and Ga having a band gap that does not absorb light of a desired emission wavelength, and increases the electric field intensity distribution of light resident in the device and the overlap of the
導波路層は、発光層14に対してn型クラッド層12側の部分(n側導波路層13)と、発光層14に対してp型クラッド層20側(p側導波路層15)の2層から構成され得る。すなわち、n側導波路層13は、n型クラッド層12と発光層14との間に形成され得る。p側導波路層15は、p型クラッド層20と発光層14との間に形成され得る。n側導波路層13とp側導波路層15の膜厚比は、発光層14への光閉じ込めと、n型クラッド層12とp型クラッド層20のAl組成によってさまざまに取りうる。n側導波路層13とp側導波路層15のAl組成は膜厚方向において均一であることが好ましいが、この限りではない。p型コンタクト上に存在する金属への光吸収を回避するために、p側導波路層15のAl組成がn側導波路層13のAl組成より高い可能性がある。同様の目的で、p側導波路層15の膜厚がn側導波路層13の膜厚より厚い可能性がある。n側導波路層13は、n型クラッド層12と同じ伝導型を得る目的などからNの他に,P,As,Sb等のN以外のV族元素,H,C,O,F,Mg,Si等の不純物が混入していて良いが,元素としてはこの限りではない。
The waveguide layer is a portion on the n-type clad
n側導波路層13とn型クラッド層12の中間に、縦伝導率を向上させる目的などから、Al組成wが、基板11の上面から遠ざかる方向において、減少するようなAlwGa1−wNから成る組成傾斜層を設けることができる。n側導波路層13とn型クラッド層12の中間層は、10nm以下の膜厚であることが好ましい。
Al w Ga 1-w such that the Al composition w decreases in the direction away from the upper surface of the
p側導波路層15とp型クラッド層20の中間に、縦伝導率を向上させる目的などから、基板11の上面から遠ざかる方向へAl組成xが増加するようなAlxGa1−xNから成る組成傾斜層を設けることができる。p側導波路層15とp型クラッド層20の中間層は、導波路層への光閉じ込めを劣化させないために十分に薄い(例えば30nm以下、又は20nm以下の)膜厚であることが好ましい。
From Al x Ga 1-x N such that the Al composition x increases in the direction away from the upper surface of the
p側導波路層15の内部又はp側導波路層15と発光層14の中間、又はp側導波路層15とp型縦伝導層16の中間、又はp側導波路層15の一部において、バンドギャップがp側導波路層15より大きい電子ブロック層を設けることができる。電子ブロック層は、電子ブロック層を正孔が量子貫通しやすいように、30nm以下、又は20nm以下、さらに好ましくは15nm以下とすることができる。
Inside the p-
(発光層)
発光層14は、n型クラッド層とp型クラッド層によって直接又は間接的に挟まれた単数又は複数の量子井戸であり得る。量子井戸の数は、n型クラッドとp型クラッドの縦伝導率によって、3又は2、又は1であり得る。
(Light emitting layer)
The
発光層14の結晶欠陥の影響を低減する目的などから、発光層14の一部又は全てがSi,Sb,Pなどの元素が1×1015cm−3以上意図的に混入されてよい。
For the purpose of reducing the influence of crystal defects in the
(p型コンタクト層)
p型コンタクト層18は、p型クラッド層20上に形成され、GaNを含む窒化物半導体であってよい。コンタクト抵抗を低減するなどの目的において、Nの他に,P,As,Sb等のN以外のV族元素,H,B,C,O,F,Mg,Ge,Si等の不純物が混入していて良いが,元素としてはこの限りではない。例えばMgを1×1020〜1×1022cm−3混入させることができる。
(P-type contact layer)
The p-
レーザーダイオード1に対する電気的接触は、p型コンタクト層18上に配置された電極部によって、及び、n型クラッド層12に接触するように配置された電極部によって行うことができる。例えば、基板11の裏側に電極部を配置するか、又は、p型コンタクト層18近傍の1つ以上の領域において、n型クラッド層12が露出するようにレーザーダイオード1の様々な上部の層を、例えば化学エッチング又はドライエッチングによって除去し、露出したn型クラッド層12上に電極を配置することで成し得る。
The electrical contact with the
(電極部)
p型コンタクト層18上に配置される電極部は、Ni,Pt、Au、Pdのうち一つ以上の元素を含む金属であって良い。
(Electrode part)
The electrode portion arranged on the p-
n型クラッド層12、又は基板11の裏面に配置される電極部は、V,Al,Au,Ti、Ni、Moのうち一つ以上の元素を含む金属であって良い。基板11に接触する金属層はV又はTiを含む金属であることが好ましい。
The electrode portion arranged on the back surface of the n-type clad
[実施例1]
実施例1として、以下に示す窒化物半導体レーザーダイオードを備える光学装置が作製された。レーザーダイオードの作製にはMOCVD、また、原料には、トリメチルガリウム(TMG)、トリエチルガリウム(TEG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、アンモニア(NH3)、シラン(SiH4)、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム(Cp2Mg)などが用いられた。単結晶AlN基板11の(0001)面に対して0.1°〜0.3°傾斜した面上に、TMA、NH3を1200℃のH2雰囲気中で反応させることによって、0.2μmのAlNから成るホモエピタキシャル成長層が形成された。
[Example 1]
As Example 1, an optical device including the following nitride semiconductor laser diode was manufactured. MOCVD is used to fabricate laser diodes, and trimethylgallium (TMG), triethylgallium (TEG), trimethylaluminum (TMA), ammonia (NH 3 ), silane (SiH 4 ), and bis (cyclopentadienyl) are used as raw materials. ) Magnesium (Cp 2 Mg) and the like were used. By reacting TMA and NH 3 in an H 2 atmosphere at 1200 ° C. on a plane inclined by 0.1 ° to 0.3 ° with respect to the (0001) plane of the single
AlNから成るホモエピタキシャル成長層上に、TMA、TMG、NH3及びSiH4を1055℃のH2雰囲気中で反応させることによって、AlGaN中間層と、n型クラッド層12と、がこの順序で積層された。AlGaN中間層は、30nmの膜厚を有し、基板11の上面から遠ざかる方向にAl組成が1.0から0.71まで一様に減少する。n型クラッド層12は、0.35μmの膜厚を有し、5×1019cm−3のSiによってドープされたAl0.7Ga0.3Nの層である。AlNホモエピタキシャル成長層、中間層及びn型クラッド層12は、0.3〜0.6μm/hの速度で形成されることによって、基板11に対して完全歪であるように形成された。
The AlGaN intermediate layer and the n-type clad
n型クラッド層12上に、TMA、TMG、NH3を1055℃のH2雰囲気中で反応させることによって、n側導波路層13と、発光層14と、がこの順序で積層された。n側導波路層13は、60nmの膜厚を有し、Al0.63Ga0.37Nから成る。発光層14は、総膜厚30nmの多層量子井戸層から成る。発光層14の障壁層の一部の形成中に、SiH4を原料として導入することによって、3×1019cm−3のSiがドープされた。さらに、発光層14上に50nmの膜厚を有し、Al0.62Ga0.38Nから成るp側導波路層15が形成された。n側導波路層13、発光層14及びp側導波路層15は、0.4μm/hの速度で形成されたことによって、基板11に対して完全歪であるように形成された。
on the n-
p側導波路層15上に、TMA、TMG、NH3を1055℃のH2雰囲気中で反応させることによって、20nmの膜厚を有し、Al組成が、基板11の上面から遠ざかる方向に0.62から1.0まで一様に増加するAlGaN中間層と、0.32μmの膜厚を有し、Al組成が、基板11の上面から遠ざかる方向に1.0から0.3まで減少させたp型縦伝導層16と、がこの順序で積層された。p型縦伝導層16は、0.3〜0.5μm/hの速度で形成されたことによって、基板11に対して完全歪であるように形成された。また、p型縦伝導層16は、全ての領域がアンドープの状態である。
By reacting TMA, TMG, and NH 3 on the p-
p型縦伝導層16上に、3nmの膜厚を有し、Al0.45Ga0.05Nから成るp型横伝導層17が形成された。さらに、1055℃の状態でTMA、TMG原料の供給を停止し、Cp2Mgの供給のみを行った状態を10分間以上保持(アニール)することによって、p型横伝導層17が1×1020cm−3のMgによってドープされたAl0.97Ga0.03N層に変質した。このような手順で変質させることによって、p型横伝導層17は基板11に対して完全歪であるように形成された。ここで、p型縦伝導層16とp型横伝導層とが併せてp型クラッド層20をなす。
On the p-type longitudinal
(002)面のXRD測定を行ったところ、p型横伝導層17のAl組成の分散は、レーザーダイオード1の領域に相当する領域範囲において3.5%であった。p型横伝導層17は、複数の位置において、透過電子顕微鏡の<11−20>方向の透過像によって原子配列を確認したところ、基板11に対して完全歪であった。
When the XRD measurement of the (002) plane was performed, the dispersion of the Al composition of the p-type transverse
p型横伝導層17上に、TMG、Cp2Mg、NH3を940℃のH2雰囲気中で反応させることによって、膜厚20nmであって、5×1020cm−3のMgによってドープされたGaNから成るp型コンタクト層18が形成された。
By reacting TMG, Cp 2 Mg, and NH 3 on the p-type transverse
上記のように作製された窒化物半導体のレーザーダイオード1は、N2雰囲気中、700℃で10分以上アニーリングを行うことによって、p型層を更に低抵抗化した。
The
Cl2を含むガスによりドライエッチングを行うことによって、<1−100>方向に平行であって、<1−100>方向に長い矩形の領域内において、n型クラッド層12が露出した。さらに、窒化物半導体のレーザーダイオード1の表面にSiO2を含むパッシベーション層が形成された。
By performing dry etching with a gas containing Cl 2 , the n-type clad
p型コンタクト層18上に、<1−100>方向に平行であって、<1−100>方向に長い矩形のNi又はAuを含む電極金属領域(p型電極)が複数形成された。また、n型クラッド層12が露出した領域において、<1−100>方向に平行であって、<1−100>方向に長い矩形のV、Al、Ni、Ti又はAuから成る電極金属(n型電極)が複数形成された。
A plurality of electrode metal regions (p-type electrodes) including rectangular Ni or Au parallel to the <1-100> direction and long in the <1-100> direction were formed on the p-
次に、PECVD法で堆積した500nmのSiO2をマスクとして、ULVAC社製のICP−RIE装置(CE−S)を使用し、Cl2とBCl3雰囲気中でp型コンタクト層から深さ方向に1.2μmドライエッチングが行われた。AlGaN層の(1−100)面に沿ったドライエッチングがなされ、共振器端面を含む長さ400μm、幅100μmのメサ構造が形成された。このとき、共振器端面はAlN基板の(0001)面に対して60度の傾斜を有していた(図5(a))。 Next, using the 500 nm SiO 2 deposited by the PECVD method as a mask, using an ICP-RIE apparatus (CE-S) manufactured by ULVAC, in a Cl 2 and B Cl 3 atmosphere, from the p-type contact layer in the depth direction. 1.2 μm dry etching was performed. Dry etching was performed along the (1-100) plane of the AlGaN layer to form a mesa structure having a length of 400 μm and a width of 100 μm including the resonator end face. At this time, the resonator end face had an inclination of 60 degrees with respect to the (0001) plane of the AlN substrate (FIG. 5 (a)).
ついで、80℃のTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液(濃度25%)中に7.5分浸漬し、ウェットエッチングが行われた。その結果、AlN基板の(0001)面に対して略垂直(91.5度)なミラー端面が形成された(図5(b))。 Then, it was immersed in a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) solution (concentration 25%) at 80 ° C. for 7.5 minutes, and wet etching was performed. As a result, a mirror end face substantially perpendicular (91.5 degrees) to the (0001) plane of the AlN substrate was formed (FIG. 5 (b)).
続いて、Veeco/CNT社製のALD装置(Fiji G2)を用いたアトミックレイヤーデポジション法にて、酸化ハフニウム(HfO2)と酸化アルミニウム(Al2O3)の積層膜からなる光反射層が形成された。積層膜は、メサ構造の側面側から41nmの酸化ハフニウムと22nmの酸化アルミニウムが交互に4.5周期堆積した構造とした。 Subsequently, by the atomic layer deposition method using an ALD device (Fiji G2) manufactured by Veeco / CNT, a light reflecting layer composed of a laminated film of hafnium oxide (HfO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3) is formed. Been formed. The laminated film had a structure in which hafnium oxide at 41 nm and aluminum oxide at 22 nm were alternately deposited for 4.5 cycles from the side surface side of the mesa structure.
ここで、本実施例に先立ち、同一構造の光反射層をサファイア基板上に形成し、反射率を測定したところ、図6に示すように、波長275nmで最大の反射率が約80%となっており、理論値と一致していることが確認された。 Here, prior to this embodiment, a light reflecting layer having the same structure was formed on the sapphire substrate, and the reflectance was measured. As shown in FIG. 6, the maximum reflectance was about 80% at a wavelength of 275 nm. It was confirmed that it was consistent with the theoretical value.
図7はレーザーダイオードの共振器端面を含む断面TEM像である。本実施例の方法で得られた光反射層は、メサ構造の側面を均一に被覆していることがわかる。すなわち、On−Waferで共振器端面を含むメサ構造の側面に均一な光反射層を形成することが可能であることが理解される。 FIG. 7 is a cross-sectional TEM image including the resonator end face of the laser diode. It can be seen that the light reflecting layer obtained by the method of this example uniformly covers the side surface of the mesa structure. That is, it is understood that it is possible to form a uniform light reflecting layer on the side surface of the mesa structure including the resonator end face by On-Wafer.
図8は作製したレーザーダイオードの電流−電圧(I−V)及び順方向パルス電流に対する端面発光強度(I−L)特性である。端面発光強度は、光電子増倍管によって検出した。電流経路がp電極直下の領域に制限されていると仮定した場合の電流密度である20kA/cm2に対応する、順方向電流が0.3Aを超えたあたりで非線形な端面発光強度の立ち上がりがみられ、エッチング法とALD法を用いてミラー端面を形成したLDの室温パルス電流下での発振が観察された。278.9nmの波長に先鋭なスペクトルピークが出現した。図8の挿入図は、順方向電流が0.37Aの時の分光器で測定したスペクトルである。また、閾値電流における駆動電圧は13.8Vであった。 FIG. 8 shows the end face emission intensity (IL) characteristics with respect to the current-voltage (IV) and forward pulse current of the manufactured laser diode. The end face emission intensity was detected by a photomultiplier tube. A non-linear rising edge of the end face emission intensity occurs when the forward current exceeds 0.3 A, which corresponds to the current density of 20 kA / cm 2 assuming that the current path is limited to the region directly under the p electrode. It was observed that the LD whose mirror end face was formed by using the etching method and the ALD method oscillated under a room temperature pulse current. A sharp spectral peak appeared at a wavelength of 278.9 nm. The inset of FIG. 8 is a spectrum measured by a spectroscope when the forward current is 0.37 A. The drive voltage at the threshold current was 13.8 V.
[実施例2]
実施例1におけるエッチング工程において、レーザーダイオード1に加えて光検出器2のメサ構造が形成された。図9は実施例2におけるレーザーダイオード1と光検出器2を備える光学装置の1つの繰り返し単位を抜き出した模式図である。図9の構造を繰り返し単位として複数のレーザーダイオード1及び光検出器2が作製された。
[Example 2]
In the etching process in Example 1, a mesa structure of a
図中、61はp型電極である。また、62はn型電極である。レーザーダイオード1と光検出器2の半導体積層部の構造は同一としている。ここで、光検出器側の構造の符号はレーザーダイオード1と対応するものに「´」を付している。また、図示していないが、p型電極及びn型電極の外部とのコンタクト用の領域を除いて全表面及び共振器端面を含む全側面に実施例1と同様の光反射層が形成された。
In the figure, 61 is a p-type electrode.
レーザーダイオード1のメサ構造の長辺の長さL1は400μmとした。また、短辺の長さW1は100μmとした。光検出器2のメサ構造の長さL2は50μmとした。レーザーダイオード1と光検出器2の距離L3は16μmとした。レーザーダイオード1の共振器端面側の側面は、底面反射の影響を緩和するために、基板11(11´)が露出するまでエッチングを行った。
The length L1 of the long side of the mesa structure of the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operation, procedure, step, and step in the device, system, program, and method shown in the claims, the specification, and the drawing is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the scope of claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It's not a thing.
1 レーザーダイオード
2 光検出器
11 基板
12 n型クラッド層
13 n側導波路層
14 発光層
15 p側導波路層
16 p型縦伝導層
17 p型横伝導層
18 p型コンタクト層
20 p型クラッド層
30 半導体積層部
40 メサ構造
41 共振器端面
50 光反射層
51 光反射層
61 p型電極
62 n型電極
1
Claims (30)
前記n型クラッド層上に形成された1つ以上の量子井戸を含む発光層と、
前記発光層上に形成されたp型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を有する半導体積層部をエッチングして、共振器端面を有するメサ構造を形成してレーザーダイオードを形成するエッチング工程と、
前記メサ構造の全側面を覆うように光反射層を形成する反射層形成工程と、
を備える、光学装置の製造方法。 An n-type clad layer containing an n-type conductive nitride semiconductor layer formed on a substrate, and an n-type clad layer.
A light emitting layer containing one or more quantum wells formed on the n-type clad layer, and
A p-type clad layer including a p-type conductive nitride semiconductor layer formed on the light emitting layer and a semiconductor laminated portion having the p-type clad layer are etched to form a mesa structure having a resonator end face and a laser diode. And the etching process to form
A reflective layer forming step of forming a light reflecting layer so as to cover all the side surfaces of the mesa structure,
A method of manufacturing an optical device.
前記反射層形成工程において、前記光検出器のメサ構造の全側面にも前記光反射層を形成する、請求項1に記載の光学装置の製造方法。 Further comprising a photodetector forming step of forming a photodetector having a mesa structure capable of receiving and detecting the light emitted from the end face of the resonator.
The method for manufacturing an optical device according to claim 1, wherein in the reflective layer forming step, the light reflecting layer is also formed on all sides of the mesa structure of the photodetector.
前記基板がAlN基板であり、
前記ウェットエッチングのエッチング溶液が、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む請求項1から6のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法。 The etching process has dry etching and wet etching in this order.
The substrate is an AlN substrate, and the substrate is an AlN substrate.
The method for manufacturing an optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the etching solution for wet etching contains tetramethylammonium hydroxide.
該ダイシング工程で、共振器端面を有するメサ構造を備えるレーザーダイオードを個片化する請求項1から7のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法。 A dicing step is further provided after the reflective layer forming step.
The method for manufacturing an optical device according to any one of claims 1 to 7, wherein in the dicing step, a laser diode having a mesa structure having a resonator end face is fragmented.
前記p電極部を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、を更に備える請求項1に記載の光学装置の製造方法。 Between the etching step and the reflection layer forming step, an electrode portion forming step of forming a p electrode portion electrically connected to the p-type clad layer of the laser diode, and an electrode portion forming step.
The method for manufacturing an optical device according to claim 1, further comprising an insulating layer forming step of forming an insulating layer so as to cover the p-electrode portion.
前記基板上に形成され、n型導電性を有する窒化物半導体層を含むn型クラッド層と、
前記n型クラッド層上に形成され、1つ以上の量子井戸を含む発光層と、
前記発光層上に形成され、p型の導電性を有する窒化物半導体層を含むp型クラッド層と、を有し、
前記n型クラッド層の少なくとも一部、前記発光層、及び前記p型クラッド層は、共振器端面を含むメサ構造であり、
前記メサ構造の全側面が光反射層に覆われているレーザーダイオードと、
を備える光学装置。 With the board
An n-type clad layer formed on the substrate and containing a nitride semiconductor layer having n-type conductivity, and an n-type clad layer.
A light emitting layer formed on the n-type clad layer and containing one or more quantum wells,
It has a p-type clad layer formed on the light emitting layer and including a nitride semiconductor layer having p-type conductivity.
At least a part of the n-type clad layer, the light emitting layer, and the p-type clad layer have a mesa structure including a resonator end face.
A laser diode whose entire side surface of the mesa structure is covered with a light reflecting layer,
An optical device equipped with.
前記光検出器のメサ構造の側面が前記光反射層に覆われている、請求項10に記載の光学装置。 A photodetector having a mesa structure, which is formed on the substrate and receives and detects light emitted from the laser diode, is further provided.
The optical device according to claim 10, wherein the side surface of the mesa structure of the photodetector is covered with the light reflecting layer.
前記光反射層と前記電極部の間に配置される絶縁層を更に備える請求項10から13のいずれか一項に記載の光学装置。 An electrode portion electrically connected to the p-type clad layer and
The optical device according to any one of claims 10 to 13, further comprising an insulating layer arranged between the light reflecting layer and the electrode portion.
AltGa1−tN(0<t≦1)を含むp型横伝導層と、を有する、請求項10から16のいずれか一項に記載の光学装置。 The p-type clad layer contains Al s Ga 1-s N (0.3 ≦ s ≦ 1), has a composition gradient in which the Al composition s decreases as the distance from the substrate increases, and the film thickness is less than 0.5 μm. The p-type longitudinal conductive layer and
Al t Ga having a p-type lateral conduction layer containing 1-t N a (0 <t ≦ 1), an optical device according to any one of claims 10 16.
前記p型クラッド層と前記発光層との間に形成されて、前記発光層へ光を閉じ込めるp側導波路層と、を有する請求項17に記載の光学装置。 An n-side waveguide layer formed between the n-type clad layer and the light emitting layer to confine light in the light emitting layer,
The optical device according to claim 17, further comprising a p-side waveguide layer formed between the p-type clad layer and the light emitting layer and confining light in the light emitting layer.
前記光反射層の前記共振器端面と接する面が、AlN基板の(0001)面に対して85度以上95度以下の角度である請求項10から27のいずれか一項に記載の光学装置。 The substrate is an AlN substrate, and the substrate is an AlN substrate.
The optical device according to any one of claims 10 to 27, wherein the surface of the light reflecting layer in contact with the end surface of the resonator is at an angle of 85 degrees or more and 95 degrees or less with respect to the (0001) surface of the AlN substrate.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020001700 | 2020-01-08 | ||
JP2020001700 | 2020-01-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021111785A true JP2021111785A (en) | 2021-08-02 |
Family
ID=77060220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020214577A Pending JP2021111785A (en) | 2020-01-08 | 2020-12-24 | Manufacturing method of optical device and optical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021111785A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024047917A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | 旭化成株式会社 | Laser diode |
-
2020
- 2020-12-24 JP JP2020214577A patent/JP2021111785A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024047917A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | 旭化成株式会社 | Laser diode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5509394B2 (en) | Semiconductor light emitting device, method for manufacturing the same, and light source device | |
JP5468709B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device, light source and method of manufacturing the same | |
JP5718093B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
TWI437732B (en) | Semiconductor light emitting device | |
US20080179610A1 (en) | Semiconductor light emission device emitting polarized light and method for manufacturing the same | |
EP2221884A1 (en) | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same | |
JP5201563B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device | |
US20110108800A1 (en) | Silicon based solid state lighting | |
US8936950B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor light-emitting device | |
EP2584616A1 (en) | Ultraviolet semiconductor light-emitting element | |
US7312468B2 (en) | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same | |
KR100705886B1 (en) | Nitride semiconductor layer structure and a nitride semiconductor laser incorporating a portion of same | |
JP2009094360A (en) | Semiconductor laser diode | |
US11152543B2 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
JP7302832B2 (en) | laser diode | |
JP2021111785A (en) | Manufacturing method of optical device and optical device | |
US11909172B2 (en) | Method for manufacturing optical device and optical device | |
JP2005322944A (en) | Methods of evaluating and manufacturing gallium nitride based semiconductor light-emitting element | |
JP5158834B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device | |
JP7462047B2 (en) | Nitride semiconductor ultraviolet light emitting device and its manufacturing method | |
JP5094493B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device, method for manufacturing group III nitride semiconductor light emitting device, and lamp | |
JP2008047850A (en) | Nitride semiconductor light emitting diode | |
JP2009212343A (en) | Nitride semiconductor element, and method of manufacturing the same | |
JP2009246005A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP7455267B1 (en) | Ultraviolet light emitting device and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20201224 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231211 |