JP3025760B2 - 窒化ガリウム系半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JP3025760B2 JP3025760B2 JP13248398A JP13248398A JP3025760B2 JP 3025760 B2 JP3025760 B2 JP 3025760B2 JP 13248398 A JP13248398 A JP 13248398A JP 13248398 A JP13248398 A JP 13248398A JP 3025760 B2 JP3025760 B2 JP 3025760B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイドギャップ半
導体を使用した発光ダイオード、半導体レーザ等の半導
体発光素子の製造方法に関するものである。
導体を使用した発光ダイオード、半導体レーザ等の半導
体発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】青色ないし緑色領域にて発光し得る半導
体材料を用いて半導体発光素子を作製することが検討さ
れている。
体材料を用いて半導体発光素子を作製することが検討さ
れている。
【０００３】ＩｎＧａＡｌＮ系化合物半導体は、広いバ
ンドギャップを有し、直接遷移型バンド構造を有するこ
とから青色及び緑色発光素子への応用が期待されてい
る。
ンドギャップを有し、直接遷移型バンド構造を有するこ
とから青色及び緑色発光素子への応用が期待されてい
る。
【０００４】ＧａＮは、直接遷移型の半導体で、そのエ
ネルギーギャップが約３．３９ｅＶである。これを用い
ることにより約３６６ｎｍの紫外光の半導体発光素子を
作製し得る。このＧａＮに、ＩＩ族原子をド−ピングす
ると、青色領域に相当するエネルギーギャップの発光中
心を形成することが可能であり、これによって青色発光
ダイオードを作製し得る。
ネルギーギャップが約３．３９ｅＶである。これを用い
ることにより約３６６ｎｍの紫外光の半導体発光素子を
作製し得る。このＧａＮに、ＩＩ族原子をド−ピングす
ると、青色領域に相当するエネルギーギャップの発光中
心を形成することが可能であり、これによって青色発光
ダイオードを作製し得る。
【０００５】また、ＧａＮにＩｎを添加してなるＩｎＧ
ａＮは、直接遷移型の半導体で青色・緑色発光を得るこ
とが可能である。このＩｎＧａＮを用いることにより、
高効率の発光ダイオードおよび可視半導体レーザを得る
ことが期待されている。
ａＮは、直接遷移型の半導体で青色・緑色発光を得るこ
とが可能である。このＩｎＧａＮを用いることにより、
高効率の発光ダイオードおよび可視半導体レーザを得る
ことが期待されている。
【０００６】さらに、上記ＧａＮまたはＩｎＧａＮにお
いて、結晶中に含まれるＧａを一部あるいはすべてＡｌ
に置換することによって、結晶の格子定数をほとんど変
化させることなく結晶のエネルギーギャップを増大させ
ることができ、かつ結晶の屈折率を低くすることができ
る。このように上記ＧａがＡｌに置換された結晶と、Ｇ
ａＮあるいはＩｎＧａＮとを用いてヘテロ接合を形成す
ることにより、さらに高効率の発光ダイオードおよび半
導体レーザを実現にすることが可能である。
いて、結晶中に含まれるＧａを一部あるいはすべてＡｌ
に置換することによって、結晶の格子定数をほとんど変
化させることなく結晶のエネルギーギャップを増大させ
ることができ、かつ結晶の屈折率を低くすることができ
る。このように上記ＧａがＡｌに置換された結晶と、Ｇ
ａＮあるいはＩｎＧａＮとを用いてヘテロ接合を形成す
ることにより、さらに高効率の発光ダイオードおよび半
導体レーザを実現にすることが可能である。
【０００７】ところで、ＧａＮ層を基板上に成長させる
方法としては、ＭＯＶＰＥ（有機金属化合物気相成長
法）、ガスソースＭＢＥ（分子線成長法）が用いられて
いる。しかし、例えばＧａＮに、Ｍｇ等のアクセプター
となるべきドーパントをド−ピングすると、ＧａＮが高
抵抗化してしまい、ｐ型の導電性を示す低抵抗のＧａＮ
層を得ることができなかった。よって、ＧａＮを用いて
発光素子を作製する場合にｐｎ接合を形成することがで
きなかったので、量子効率に劣り、かつ駆動電圧の高い
ＭＩＳ（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造を採用しなければならなかっ
た。
方法としては、ＭＯＶＰＥ（有機金属化合物気相成長
法）、ガスソースＭＢＥ（分子線成長法）が用いられて
いる。しかし、例えばＧａＮに、Ｍｇ等のアクセプター
となるべきドーパントをド−ピングすると、ＧａＮが高
抵抗化してしまい、ｐ型の導電性を示す低抵抗のＧａＮ
層を得ることができなかった。よって、ＧａＮを用いて
発光素子を作製する場合にｐｎ接合を形成することがで
きなかったので、量子効率に劣り、かつ駆動電圧の高い
ＭＩＳ（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造を採用しなければならなかっ
た。
【０００８】最近、Ｈ．Ａｍａｎｏらにより、Ｊａｐａ
ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２８ Ｌ２１１２（１９８９）に
おいて、図６に示すような半導体発光素子が提案され
た。この半導体発光素子は、サファイア基板６１上にＡ
ｌＮバッファ層６２、アンドープｎ型ＧａＮ層６３およ
びＧａＮ層６４が積層形成されている。上記ＧａＮ層６
４にはＭｇがド−ピングされており、さらに、図中、斜
線で示したＧａＮ層６４の中央部の領域６５には電子線
６６が照射されている。この電子線６６照射により、照
射した部分６５の電気的特性に変化が認められ、この照
射部分６５は比抵抗が数十Ω・ｃｍと抵抗が低減された
ｐ型半導体層となることが報告された。
ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２８ Ｌ２１１２（１９８９）に
おいて、図６に示すような半導体発光素子が提案され
た。この半導体発光素子は、サファイア基板６１上にＡ
ｌＮバッファ層６２、アンドープｎ型ＧａＮ層６３およ
びＧａＮ層６４が積層形成されている。上記ＧａＮ層６
４にはＭｇがド−ピングされており、さらに、図中、斜
線で示したＧａＮ層６４の中央部の領域６５には電子線
６６が照射されている。この電子線６６照射により、照
射した部分６５の電気的特性に変化が認められ、この照
射部分６５は比抵抗が数十Ω・ｃｍと抵抗が低減された
ｐ型半導体層となることが報告された。
【０００９】この電気的特性の変化は、結晶中の格子間
位置にあった不活性Ｍｇ原子が、電子線照射により励起
されて結晶格子中のＧａ原子と置換され、Ｇａ原子の格
子位置に入りアクセプタとして活性化されたため生じた
と推測される。
位置にあった不活性Ｍｇ原子が、電子線照射により励起
されて結晶格子中のＧａ原子と置換され、Ｇａ原子の格
子位置に入りアクセプタとして活性化されたため生じた
と推測される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電子線は
加速電圧が高いため、電子線を照射することにより結晶
中の他の原子にもその影響が及び、格子欠陥が生じると
いう欠点がある。形成するｐ型層の層厚が厚い場合に
は、さらに高加速電圧の電子線が必要となるため、上記
格子欠陥が増大する。それにより、発光効率が低下す
る。特に半導体レーザの場合は、光導波領域に欠陥が生
じると信頼性が低下するため格子欠陥の問題は大きい。
加速電圧が高いため、電子線を照射することにより結晶
中の他の原子にもその影響が及び、格子欠陥が生じると
いう欠点がある。形成するｐ型層の層厚が厚い場合に
は、さらに高加速電圧の電子線が必要となるため、上記
格子欠陥が増大する。それにより、発光効率が低下す
る。特に半導体レーザの場合は、光導波領域に欠陥が生
じると信頼性が低下するため格子欠陥の問題は大きい。
【００１１】さらに、上記半導体発光素子においては、
成長が完了し既にアクセプターがド−ピングされた層に
電子線を照射して低抵抗のｐ型層が作製されるため、製
造工程数が多くなる。しかも、ｐ型層の厚さを制御する
ことは困難である。特に、上記ｐ型層を厚くすること
は、電子線が届き得る層厚に限界があるため制限され
る。また、ｐ型層中のキャリア濃度の制御も困難であ
る。
成長が完了し既にアクセプターがド−ピングされた層に
電子線を照射して低抵抗のｐ型層が作製されるため、製
造工程数が多くなる。しかも、ｐ型層の厚さを制御する
ことは困難である。特に、上記ｐ型層を厚くすること
は、電子線が届き得る層厚に限界があるため制限され
る。また、ｐ型層中のキャリア濃度の制御も困難であ
る。
【００１２】本発明は上記欠点を解決しようとするもの
であり、ｐ型層において格子欠陥がなく、高効率で発光
でき、高信頼性を有しかつキャリア濃度およびｐ型層の
層厚の制御が容易である半導体発光素子、特にレーザ発
振が可能な窒化ガリウム系半導体レーザ素子の実現とそ
の製造方法を提供することを目的とする。
であり、ｐ型層において格子欠陥がなく、高効率で発光
でき、高信頼性を有しかつキャリア濃度およびｐ型層の
層厚の制御が容易である半導体発光素子、特にレーザ発
振が可能な窒化ガリウム系半導体レーザ素子の実現とそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
窒化ガリウム系半導体発光素子は、ｎ型クラッド層と、
該ｎ型クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上
に形成されたｐ型Ｉｎ 1-x （Ｇａ y Ａｌ 1-y ） x Ｎクラッド
層（０<ｘ≦1、０≦ｙ≦１）とを有する半導体レーザ素
子であって、上記ｎ型クラッド層の不純物がＳｉであ
り、上記ｐ型クラッド層において結晶成長によりドーパ
ント原子ＭｇがIII族原子の格子位置に配され、かつ、
上記ｐ型クラッド層にストライプ状リッジ部が形成され
ていることを特徴とする。
窒化ガリウム系半導体発光素子は、ｎ型クラッド層と、
該ｎ型クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上
に形成されたｐ型Ｉｎ 1-x （Ｇａ y Ａｌ 1-y ） x Ｎクラッド
層（０<ｘ≦1、０≦ｙ≦１）とを有する半導体レーザ素
子であって、上記ｎ型クラッド層の不純物がＳｉであ
り、上記ｐ型クラッド層において結晶成長によりドーパ
ント原子ＭｇがIII族原子の格子位置に配され、かつ、
上記ｐ型クラッド層にストライプ状リッジ部が形成され
ていることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の請求項２に記載の窒化ガリ
ウム系半導体発光素子は、上記ストライプ状リッジ部は
ドライエッチングにより形成されてなることを特徴とす
る。
ウム系半導体発光素子は、上記ストライプ状リッジ部は
ドライエッチングにより形成されてなることを特徴とす
る。
【００１５】
【００１６】
【００１７】本発明にあっては、基板上の成長面に、Ｉ
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮに含有される窒素原子とＩＩ
Ｉ族原子とを交互に供給してＩｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）x
Ｎ層を成長させる。その際、窒素原子またはＩＩＩ族原
子のいずれかと同時にアクセプターを供給する。そのた
めドーパントのマイグレーションが増大するため、この
ドーパントはアクセプターとなり得る格子位置に確実に
入ることができる。成長と同時に上記Ｉｎ1-x（ＧａyＡ
ｌ1-y）xＮ層はｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層とな
るので、層厚およびキャリア濃度の制御が容易になる。
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮに含有される窒素原子とＩＩ
Ｉ族原子とを交互に供給してＩｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）x
Ｎ層を成長させる。その際、窒素原子またはＩＩＩ族原
子のいずれかと同時にアクセプターを供給する。そのた
めドーパントのマイグレーションが増大するため、この
ドーパントはアクセプターとなり得る格子位置に確実に
入ることができる。成長と同時に上記Ｉｎ1-x（ＧａyＡ
ｌ1-y）xＮ層はｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層とな
るので、層厚およびキャリア濃度の制御が容易になる。
【００１８】また、上記成長面に光を照射すると、その
エネルギーによって上記マイグレーションをさらに増大
することができる。
エネルギーによって上記マイグレーションをさらに増大
することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２０】［実施の形態１］図１は本発明の実施の形
態１の半導体発光素子を示す縦断面図である。この半導
体素子は、サファイア基板１の（０００１）面上に、Ａ
ｌＮバッファ層２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層
３（ｗは０より大で１以下、ｚは０以上１以下であ
る）、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４（ｘは０よ
り大で１以下、ｙは０以上１以下である）が積層形成さ
れている。該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４およ
びｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３は、ｎ型Ｉｎ
1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３が露出するように部分的に
除去されており、露出されたｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ
1-z）wＮ層３の上には、ｎ型Ａｌ電極５が設けられ、残
存するｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４上にはｐ型
Ａｌ電極６が設けられている。
態１の半導体発光素子を示す縦断面図である。この半導
体素子は、サファイア基板１の（０００１）面上に、Ａ
ｌＮバッファ層２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層
３（ｗは０より大で１以下、ｚは０以上１以下であ
る）、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４（ｘは０よ
り大で１以下、ｙは０以上１以下である）が積層形成さ
れている。該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４およ
びｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３は、ｎ型Ｉｎ
1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３が露出するように部分的に
除去されており、露出されたｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ
1-z）wＮ層３の上には、ｎ型Ａｌ電極５が設けられ、残
存するｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４上にはｐ型
Ａｌ電極６が設けられている。
【００２１】この半導体発光素子は、以下のようにして
作製される。上記各半導体層の成長方法としては、ＭＯ
ＶＰＥ法またはガスソースＭＢＥ法が好ましい。上記各
半導体層を構成する原子のソースおよびドーパント原料
としては、以下の化合物を用いることができる。
作製される。上記各半導体層の成長方法としては、ＭＯ
ＶＰＥ法またはガスソースＭＢＥ法が好ましい。上記各
半導体層を構成する原子のソースおよびドーパント原料
としては、以下の化合物を用いることができる。
【００２２】Ｇａソース：トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）等、Ａｌソー
ス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡ）等、Ｉｎソース：トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（Ｔ
ＥＩ）等、Ｎソース：アンモニア（ＮＨ3）等、ドーパ
ントガス：シラン（ＳｉＨ4）（ｎ型ドーパント用）お
よびビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）（ｐ型ドーパント用）等。
Ｇ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）等、Ａｌソー
ス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡ）等、Ｉｎソース：トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（Ｔ
ＥＩ）等、Ｎソース：アンモニア（ＮＨ3）等、ドーパ
ントガス：シラン（ＳｉＨ4）（ｎ型ドーパント用）お
よびビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）（ｐ型ドーパント用）等。
【００２３】まず、ウェハー状のサファイア基板１を基
板温度１１５０℃にてサーマルクリーニングする。その
後、基板温度を６００℃に下げ、基板１の（０００１）
面上にＡｌＮバッファ層２を成長させ、続いて、基板温
度を８００℃に上げてｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ
層３を成長させる。上記バッファ層２、ｎ型Ｉｎ
1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３が積層された基板１上に、
Ａｒレーザを照射し、例えば、上記ＴＭＧ、ＴＭＩおよ
びＣｐ2Ｍｇの供給とＮＨ3ガスの供給とを交互に行いな
がらｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４を成長させ
る。
板温度１１５０℃にてサーマルクリーニングする。その
後、基板温度を６００℃に下げ、基板１の（０００１）
面上にＡｌＮバッファ層２を成長させ、続いて、基板温
度を８００℃に上げてｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ
層３を成長させる。上記バッファ層２、ｎ型Ｉｎ
1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３が積層された基板１上に、
Ａｒレーザを照射し、例えば、上記ＴＭＧ、ＴＭＩおよ
びＣｐ2Ｍｇの供給とＮＨ3ガスの供給とを交互に行いな
がらｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４を成長させ
る。
【００２４】図５は、本発明において、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４を構成する各原子が基板上
に供給されて層４が成長される状態を示す模式図であ
る。この図においては、ＩＩＩ族原子５２の格子位置に
配された場合にアクセプターとして活性化されるドーパ
ント５１を用いた例を示す。このようなドーパント５１
としては、例えば上記Ｍｇ等が挙げられる。
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４を構成する各原子が基板上
に供給されて層４が成長される状態を示す模式図であ
る。この図においては、ＩＩＩ族原子５２の格子位置に
配された場合にアクセプターとして活性化されるドーパ
ント５１を用いた例を示す。このようなドーパント５１
としては、例えば上記Ｍｇ等が挙げられる。
【００２５】Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４中では、
上記ドーパント５１はＩｎ、Ｇａ、ＡｌのＩＩＩ族原子
５２の位置に置換された場合にアクセプタとして活性化
され、それによりＩｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４の導
電型はｐ型となる。上記ドーパント５１が結晶中におい
て格子間位置に配されると、該ドーパント５１はアクセ
プタとして活性化されない。
上記ドーパント５１はＩｎ、Ｇａ、ＡｌのＩＩＩ族原子
５２の位置に置換された場合にアクセプタとして活性化
され、それによりＩｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４の導
電型はｐ型となる。上記ドーパント５１が結晶中におい
て格子間位置に配されると、該ドーパント５１はアクセ
プタとして活性化されない。
【００２６】ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４を成
長させる際に、ＩＩＩ族原子５２と窒素原子５３とを成
長面に交互に供給する。その際、上記ドーパント５１を
上記ＩＩＩ族原子５２と同時に該成長面に供給する。Ｉ
ＩＩ族原子５２と上記ドーパント５１を供給している間
は、窒素原子５３の供給は停止される。このように、上
記ドーパント５１が供給される際に窒素原子５３の供給
が停止され、ＩＩＩ族原子５２および上記ドーパント５
１のみが供給されることにより、成長面におけるこれら
原子のマイグレーションが増大し、上記ドーパント５１
はアクセプターとして機能し得る格子位置に確実に取り
込まれることができる。よって上記ドーパント５１が格
子間位置に入ることがなく、しかも、ｐ型Ｉｎ1-x（Ｇ
ａyＡｌ1-y）xＮ層４に、電子線照射を行った場合に生
じるような格子欠陥が生じない。
長させる際に、ＩＩＩ族原子５２と窒素原子５３とを成
長面に交互に供給する。その際、上記ドーパント５１を
上記ＩＩＩ族原子５２と同時に該成長面に供給する。Ｉ
ＩＩ族原子５２と上記ドーパント５１を供給している間
は、窒素原子５３の供給は停止される。このように、上
記ドーパント５１が供給される際に窒素原子５３の供給
が停止され、ＩＩＩ族原子５２および上記ドーパント５
１のみが供給されることにより、成長面におけるこれら
原子のマイグレーションが増大し、上記ドーパント５１
はアクセプターとして機能し得る格子位置に確実に取り
込まれることができる。よって上記ドーパント５１が格
子間位置に入ることがなく、しかも、ｐ型Ｉｎ1-x（Ｇ
ａyＡｌ1-y）xＮ層４に、電子線照射を行った場合に生
じるような格子欠陥が生じない。
【００２７】ところで、基板表面における吸着分子の拡
散および、ドーパントの格子位置への取り込みにおける
障壁は１〜数ｅＶであるので、このエネルギーに相当す
る帯域波長の光を照射すると、さらに原子のマイグレー
ションが促進される。すなわちドーパント５１が供給さ
れる際に、レーザ等の光照射が行われると上記マイグレ
ーションがさらに促進される。この実施の形態では波長
５１４〜５２８ｎｍのＡｒレーザを用いた。
散および、ドーパントの格子位置への取り込みにおける
障壁は１〜数ｅＶであるので、このエネルギーに相当す
る帯域波長の光を照射すると、さらに原子のマイグレー
ションが促進される。すなわちドーパント５１が供給さ
れる際に、レーザ等の光照射が行われると上記マイグレ
ーションがさらに促進される。この実施の形態では波長
５１４〜５２８ｎｍのＡｒレーザを用いた。
【００２８】ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４形成
後、ドライエッチングによって、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡ
ｌ1-y）xＮ層４をｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３
の内部に達する深さまで部分的に除去する。露出された
ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３上に、ｎ型Ａｌ電
極５を蒸着し、残存するｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）x
Ｎ層４上にｐ型Ａｌ電極６を蒸着する。各Ａｌ電極５、
６形成後、ウェハー状の該基板１はダイシングによって
チップに分割され半導体発光素子となる。
後、ドライエッチングによって、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡ
ｌ1-y）xＮ層４をｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３
の内部に達する深さまで部分的に除去する。露出された
ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３上に、ｎ型Ａｌ電
極５を蒸着し、残存するｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）x
Ｎ層４上にｐ型Ａｌ電極６を蒸着する。各Ａｌ電極５、
６形成後、ウェハー状の該基板１はダイシングによって
チップに分割され半導体発光素子となる。
【００２９】本実施の形態における上記半導体層２、３
および４の詳細は以下の通りである。
および４の詳細は以下の通りである。
【００３０】バッファ層２：ＡｌＮ、厚さ５００オング
ストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３：Ｉ
ｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ３μｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ
1-y）xＮ層４：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉ
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４中のｐ型のキャリア濃
度：５×１０17ｃｍ-3。
ストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層３：Ｉ
ｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ３μｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ
1-y）xＮ層４：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉ
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４中のｐ型のキャリア濃
度：５×１０17ｃｍ-3。
【００３１】チップの大きさは３００μｍ×３００μｍ
とした。
とした。
【００３２】本実施の形態の半導体発光素子は、波長４
７０ｎｍの青色の高効率の発光が得られた。
７０ｎｍの青色の高効率の発光が得られた。
【００３３】［実施の形態２］図２は本発明の実施の形
態２の半導体発光素子を示す縦断面図である。
態２の半導体発光素子を示す縦断面図である。
【００３４】この半導体素子は、基板２１上に、ＡｌＮ
バッファ層２２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層２
３、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４が積層形成
されている。基板２１側にはｎ型電極２５が全面に形成
され、該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４上には
ｐ型Ａｌ電極２６が形成されている。
バッファ層２２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層２
３、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４が積層形成
されている。基板２１側にはｎ型電極２５が全面に形成
され、該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４上には
ｐ型Ａｌ電極２６が形成されている。
【００３５】実施の形態２の半導体発光素子において
は、実施の形態１と同じソースを用い得、実施の形態１
と同様にして、Ａｒレーザを基板２１上の成長面に照射
しながら該成長面にＩＩＩ族原子およびドーパントの供
給と窒素原子の供給とが交互に行われることにより、ｐ
型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４が成長される。ウ
ェハー状の基板２１は、電極２５、２６が形成された
後、ダイシングによってチップに分割され、半導体発光
素子となる。
は、実施の形態１と同じソースを用い得、実施の形態１
と同様にして、Ａｒレーザを基板２１上の成長面に照射
しながら該成長面にＩＩＩ族原子およびドーパントの供
給と窒素原子の供給とが交互に行われることにより、ｐ
型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４が成長される。ウ
ェハー状の基板２１は、電極２５、２６が形成された
後、ダイシングによってチップに分割され、半導体発光
素子となる。
【００３６】この実施の形態においては、基板２１とし
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極２５としてＩｎを用
いた。基板２１に積層された各半導体層２２、２３およ
び２４の詳細は、以下の通りである。
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極２５としてＩｎを用
いた。基板２１に積層された各半導体層２２、２３およ
び２４の詳細は、以下の通りである。
【００３７】バッファ層２２：ｎ型ＡｌＮ、厚さ５００
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層
２３：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ３μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚
さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４中の
ｐ型のキャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮ層
２３：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ３μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４：Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚
さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層２４中の
ｐ型のキャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
【００３８】本実施の形態の半導体発光素子は、波長４
７０ｎｍの青色発光が得られ、実施の形態１よりさらに
高効率の発光が得られた。
７０ｎｍの青色発光が得られ、実施の形態１よりさらに
高効率の発光が得られた。
【００３９】［実施の形態３］図３は本発明の実施の形
態３の半導体発光素子を示す縦断面図である。
態３の半導体発光素子を示す縦断面図である。
【００４０】この半導体素子は、基板３１上に、ＡｌＮ
バッファ層３２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラ
ッド層３７、アンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活
性層３８（ｓは０より大で１以下、ｔは０以上１以下で
ある）、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３
９、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０（ｕは０
より大で１以下、ｖは０以上１以下である）およびＳｉ
Ｎ絶縁膜３１１が積層形成されている。上記組成比ｚお
よびｙはｔ未満である。ＳｉＮ絶縁膜３１１は、幅１０
μｍのストライプ溝３１３がｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ
1-v）uＮ層３１０の表面に達する深さで形成されてお
り、その上にｐ型Ａｌ電極３１２が形成され、基板３１
側にはｎ型電極３５が全面に形成されている。
バッファ層３２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラ
ッド層３７、アンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活
性層３８（ｓは０より大で１以下、ｔは０以上１以下で
ある）、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３
９、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０（ｕは０
より大で１以下、ｖは０以上１以下である）およびＳｉ
Ｎ絶縁膜３１１が積層形成されている。上記組成比ｚお
よびｙはｔ未満である。ＳｉＮ絶縁膜３１１は、幅１０
μｍのストライプ溝３１３がｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ
1-v）uＮ層３１０の表面に達する深さで形成されてお
り、その上にｐ型Ａｌ電極３１２が形成され、基板３１
側にはｎ型電極３５が全面に形成されている。
【００４１】実施の形態３の半導体発光素子において
は、実施の形態１と同じソースを用い得、実施の形態１
と同様にして、Ａｒレーザを成長面に照射しながら上記
ＴＭＩ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、およびＣｐ2Ｍｇの供給とＮ
Ｈ３の供給とが交互に行われることにより、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９、ｐ型Ｉｎ1-u
（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０が成長される。ＳｉＮ絶
縁膜３１１は、プラズマＣＶＤにより形成され、フォト
リソグラフィーおよび選択エッチングによって上記スト
ライプ溝３１３が形成される。ドライエッチングによっ
て共振器が形成される。共振器形成後、ウェハー状の基
板３１はチップに分割されて半導体レーザとなる。
は、実施の形態１と同じソースを用い得、実施の形態１
と同様にして、Ａｒレーザを成長面に照射しながら上記
ＴＭＩ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、およびＣｐ2Ｍｇの供給とＮ
Ｈ３の供給とが交互に行われることにより、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９、ｐ型Ｉｎ1-u
（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０が成長される。ＳｉＮ絶
縁膜３１１は、プラズマＣＶＤにより形成され、フォト
リソグラフィーおよび選択エッチングによって上記スト
ライプ溝３１３が形成される。ドライエッチングによっ
て共振器が形成される。共振器形成後、ウェハー状の基
板３１はチップに分割されて半導体レーザとなる。
【００４２】この実施の形態においては、基板３１とし
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極３５としてＩｎを用
いた。各半導体層３２、３７、３８、３９および３１０
の詳細は、以下の通りである。
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極３５としてＩｎを用
いた。各半導体層３２、３７、３８、３９および３１０
の詳細は、以下の通りである。
【００４３】バッファ層３２：ｎ型ＡｌＮ、厚さ５００
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮク
ラッド層３７：ｎ型Ｉｎ0.4Ａｌ0.6Ｎ、厚さ２μｍ、ア
ンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層３８：アン
ドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９：ｐ型Ｉｎ0.4
Ａｌ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）
uＮ層３１０：ｐ型Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．２μ
ｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９、
ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０中のｐ型のキ
ャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮク
ラッド層３７：ｎ型Ｉｎ0.4Ａｌ0.6Ｎ、厚さ２μｍ、ア
ンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層３８：アン
ドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９：ｐ型Ｉｎ0.4
Ａｌ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）
uＮ層３１０：ｐ型Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．２μ
ｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層３９、
ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層３１０中のｐ型のキ
ャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
【００４４】チップの大きさは３００μｍ×１０００μ
ｍとした。
ｍとした。
【００４５】本実施の形態の半導体発光素子は、７７Ｋ
において、レーザ発振がパルス駆動で得られた。
において、レーザ発振がパルス駆動で得られた。
【００４６】［実施の形態４］図４は本発明の実施の形
態４の半導体発光素子を示す縦断面図である。
態４の半導体発光素子を示す縦断面図である。
【００４７】この半導体素子は、基板４１上に、ＡｌＮ
バッファ層４２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラ
ッド層４７、アンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ層
４８、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９
およびｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０が積層
形成されている。上記組成比ｚおよびｙはｔ未満であ
る。ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９お
よびｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０には、ス
トライプ状に突出する幅１０μｍのリッジ部４１５が形
成されており、該リッジ部４１５の両側にはｎ型ＧａＡ
ｓ層４１４が形成されている。ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ
1-v）Ｎu層４１０およびｎ型ＧａＡｓ層４１４を覆って
ｐ型Ａｌ電極４１２が形成され、基板４１側にはｎ型電
極４５がその全面に形成されている。
バッファ層４２、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラ
ッド層４７、アンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ層
４８、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９
およびｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０が積層
形成されている。上記組成比ｚおよびｙはｔ未満であ
る。ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９お
よびｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０には、ス
トライプ状に突出する幅１０μｍのリッジ部４１５が形
成されており、該リッジ部４１５の両側にはｎ型ＧａＡ
ｓ層４１４が形成されている。ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ
1-v）Ｎu層４１０およびｎ型ＧａＡｓ層４１４を覆って
ｐ型Ａｌ電極４１２が形成され、基板４１側にはｎ型電
極４５がその全面に形成されている。
【００４８】実施の形態４の半導体発光素子は、以下の
ようにして作製される。まず、基板４１上に、ＡｌＮバ
ッファ層４２からｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４
１０までを実施の形態３と同様の方法で積層する。
ようにして作製される。まず、基板４１上に、ＡｌＮバ
ッファ層４２からｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４
１０までを実施の形態３と同様の方法で積層する。
【００４９】ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）Ｎu層４１０
上に、さらにＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）を形成し、フォト
リソグラフィーおよびドライエッチングによって幅１０
μｍのストライプを残す。ストライプ状に残存したＡｌ
2Ｏ3膜をマスクとし、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ
層４１０およびｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４９
をエッチングし、リッジ部４１５を形成する。エッチン
グ後、ＭＢＥ法またはＭＯＶＰＥ法によってｎ型ＧａＡ
ｓ層４１４層を成長させ、リッジ部４１５の上面に残存
するＡｌ2Ｏ3膜およびｎ型ＧａＡｓ層４１４をフォトリ
ソグラフィーおよび選択エッチングによって除去する。
ドライエッチングにより共振器が作製される。共振器形
成後、ウェハー状の基板４１はチップに分割され、半導
体レーザとなる。
上に、さらにＡｌ2Ｏ3膜（図示せず）を形成し、フォト
リソグラフィーおよびドライエッチングによって幅１０
μｍのストライプを残す。ストライプ状に残存したＡｌ
2Ｏ3膜をマスクとし、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ
層４１０およびｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層４９
をエッチングし、リッジ部４１５を形成する。エッチン
グ後、ＭＢＥ法またはＭＯＶＰＥ法によってｎ型ＧａＡ
ｓ層４１４層を成長させ、リッジ部４１５の上面に残存
するＡｌ2Ｏ3膜およびｎ型ＧａＡｓ層４１４をフォトリ
ソグラフィーおよび選択エッチングによって除去する。
ドライエッチングにより共振器が作製される。共振器形
成後、ウェハー状の基板４１はチップに分割され、半導
体レーザとなる。
【００５０】この実施の形態においては、基板４１とし
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極４５としてＩｎを用
いた。各半導体層４２、４７、４８、４９および４１０
の詳細は、以下の通りである。
てｎ型ＺｎＯ基板を用い、ｎ型電極４５としてＩｎを用
いた。各半導体層４２、４７、４８、４９および４１０
の詳細は、以下の通りである。
【００５１】バッファ層４２：ｎ型ＡｌＮ、厚さ５００
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮク
ラッド層４７：ｎ型Ｉｎ0.4Ａｌ0.6Ｎ、厚さ２μｍ、ア
ンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層４８：アン
ドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９：ｐ型Ｉｎ0.4
Ａｌ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）
uＮ層４１０：ｐ型Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．２μ
ｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９、
ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０中のｐ型のキ
ャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
オングストローム、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮク
ラッド層４７：ｎ型Ｉｎ0.4Ａｌ0.6Ｎ、厚さ２μｍ、ア
ンドープＩｎ1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層４８：アン
ドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ
1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９：ｐ型Ｉｎ0.4
Ａｌ0.6Ｎ、厚さ１μｍ、ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）
uＮ層４１０：ｐ型Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ、厚さ０．２μ
ｍ、ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層４９、
ｐ型Ｉｎ1-u（ＧａvＡｌ1-v）uＮ層４１０中のｐ型のキ
ャリア濃度：５×１０17ｃｍ-3。
【００５２】チップの大きさは３００μｍ×１０００μ
ｍとした。
ｍとした。
【００５３】本実施の形態の半導体発光素子は、７７Ｋ
において、レーザ発振がパルス駆動で得られた。
において、レーザ発振がパルス駆動で得られた。
【００５４】なお、上記実施の形態２、実施の形態３お
よび実施の形態４においては、基板２１、３１および４
１としてｎ型ＺｎＯ基板を用いたが、それ以外にｎ型Ｓ
ｉＣ基板等を用いることができる。ｎ型ＳｉＣ基板を用
いた場合は、ｎ型電極２５、３５および４５としてｎ型
Ｎｉ／Ａｕ電極を用いると好適である。
よび実施の形態４においては、基板２１、３１および４
１としてｎ型ＺｎＯ基板を用いたが、それ以外にｎ型Ｓ
ｉＣ基板等を用いることができる。ｎ型ＳｉＣ基板を用
いた場合は、ｎ型電極２５、３５および４５としてｎ型
Ｎｉ／Ａｕ電極を用いると好適である。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
窒化ガリウム系半導体レーザ素子によれば、基板上に、
第１導電型のクラッド層と、発光層と、第２導電型のク
ラッド層とが積層された窒化ガリウム系半導体レーザ素
子であり、第２導電型のクラッド層をエッチングするこ
とにより形成したリッジ構造を持つことを特徴とするも
のである。
窒化ガリウム系半導体レーザ素子によれば、基板上に、
第１導電型のクラッド層と、発光層と、第２導電型のク
ラッド層とが積層された窒化ガリウム系半導体レーザ素
子であり、第２導電型のクラッド層をエッチングするこ
とにより形成したリッジ構造を持つことを特徴とするも
のである。
【００５６】また、本発明の請求項２記載の窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子によれば、前記第１導電型のクラ
ッド層はｎ型半導体層であり、前記第２導電型のクラッ
ド層はｐ型半導体層であり、該ｐ型半導体層は、ｐ型Ｉ
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層（ｘは０より大で１以下、
ｙは０以上１以下である）であり、且つ、Ｉｎ1-x（Ｇ
ａyＡｌ1-y）xＮのうちの窒素原子または窒素原子を含
有するガスと、ＩＩＩ族原子またはＩＩＩ族原子を含有
するガスとを交互に成長面に供給し、且つ、ＩＩＩ族原
子またはＩＩＩ族原子を含有するガスとのいずれかとと
もにアクセプターとなるドーパントを含有するガスを該
成長面に供給して成長させた層であることを特徴とする
ものである。
ム系半導体レーザ素子によれば、前記第１導電型のクラ
ッド層はｎ型半導体層であり、前記第２導電型のクラッ
ド層はｐ型半導体層であり、該ｐ型半導体層は、ｐ型Ｉ
ｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層（ｘは０より大で１以下、
ｙは０以上１以下である）であり、且つ、Ｉｎ1-x（Ｇ
ａyＡｌ1-y）xＮのうちの窒素原子または窒素原子を含
有するガスと、ＩＩＩ族原子またはＩＩＩ族原子を含有
するガスとを交互に成長面に供給し、且つ、ＩＩＩ族原
子またはＩＩＩ族原子を含有するガスとのいずれかとと
もにアクセプターとなるドーパントを含有するガスを該
成長面に供給して成長させた層であることを特徴とする
ものである。
【００５７】また、本発明の請求項３記載の窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子によれば、前記リッジ構造の側面
部が、ｎ型ＧａＡｓ層で埋め込まれてなることを特徴と
するものである。
ム系半導体レーザ素子によれば、前記リッジ構造の側面
部が、ｎ型ＧａＡｓ層で埋め込まれてなることを特徴と
するものである。
【００５８】さらに、本発明の請求項４記載の窒化ガリ
ウム系半導体レーザ素子の製造方法によれば、基板上
に、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラッド層（ｗは
０より大で１以下、ｚは０以上１以下である）と、Ｉｎ
1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層（ｓは０より大で１以
下、ｔは０以上１以下である）と、ｐ型Ｉｎ1-x（Ｇａy
Ａｌ1-y）xＮクラッド層（ｘは０より大で１以下、ｙは
０以上１以下である）とを含む積層構造を形成する工程
と、該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層をド
ライエッチングしてストライプ状に突出するリッジ構造
を形成する工程と、該リッジ構造の側面部をｎ型ＧａＡ
ｓ層で埋め込む工程と、を有することを特徴とするもの
である。
ウム系半導体レーザ素子の製造方法によれば、基板上
に、ｎ型Ｉｎ1-w（ＧａzＡｌ1-z）wＮクラッド層（ｗは
０より大で１以下、ｚは０以上１以下である）と、Ｉｎ
1-s（ＧａtＡｌ1-t）sＮ活性層（ｓは０より大で１以
下、ｔは０以上１以下である）と、ｐ型Ｉｎ1-x（Ｇａy
Ａｌ1-y）xＮクラッド層（ｘは０より大で１以下、ｙは
０以上１以下である）とを含む積層構造を形成する工程
と、該ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層をド
ライエッチングしてストライプ状に突出するリッジ構造
を形成する工程と、該リッジ構造の側面部をｎ型ＧａＡ
ｓ層で埋め込む工程と、を有することを特徴とするもの
である。
【００５９】従って、本発明によれば、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｌＮ層に格子欠陥がなく、高効率高信頼性の窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子を提供することができる。
ｌＮ層に格子欠陥がなく、高効率高信頼性の窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子を提供することができる。
【００６０】また、本発明の窒化ガリウム系半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、少ない工程数で作製でき、
かつｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層の厚さおよびキャリア濃度を
容易に制御することができる。
ザ素子の製造方法によれば、少ない工程数で作製でき、
かつｐ型ＩｎＧａＡｌＮ層の厚さおよびキャリア濃度を
容易に制御することができる。
【００６１】さらに、本発明によれば、７７Ｋにおい
て、パルス駆動でレーザ発振する窒化ガリウム系半導体
レーザ素子が得られた。
て、パルス駆動でレーザ発振する窒化ガリウム系半導体
レーザ素子が得られた。
【図１】本発明の本発明の実施の形態１の半導体発光素
子を示す縦断面図である。
子を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２の半導体発光素子を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３の半導体発光素子を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４の半導体発光素子を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図５】ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）Ｎx層の成長工程
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図６】従来の半導体発光素子を示す模式図である。
１ 基板 ４ ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層 ２１ 基板 ２４ ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮ層 ３１ 基板 ３９ ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層 ４１ 基板 ４９ ｐ型Ｉｎ1-x（ＧａyＡｌ1-y）xＮクラッド層 ５１ ドーパント ５２ ＩＩＩ族原子 ５３ 窒素原子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼田 智彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 大林 健 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 幡 俊雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 須山 尚宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−343737（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229475（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275682（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−213878（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層上
に形成された活性層と、該活性層上に形成されたｐ型Ｉ
ｎ 1-x （Ｇａ y Ａｌ 1-y ） x Ｎクラッド層（０<ｘ≦1、０≦
ｙ≦１）とを有する半導体レーザ素子であって、上記ｎ
型クラッド層の不純物がＳｉであり、上記ｐ型クラッド
層において結晶成長によりドーパント原子ＭｇがIII族
原子の格子位置に配され、かつ、上記ｐ型クラッド層に
ストライプ状リッジ部が形成されていることを特徴とす
る半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 上記ストライプ状リッジ部はドライエッ
チングにより形成されてなることを特徴とする請求項１
に記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13248398A JP3025760B2 (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13248398A JP3025760B2 (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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