JP3129384B2 - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子Info
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- JP3129384B2 JP3129384B2 JP07020420A JP2042095A JP3129384B2 JP 3129384 B2 JP3129384 B2 JP 3129384B2 JP 07020420 A JP07020420 A JP 07020420A JP 2042095 A JP2042095 A JP 2042095A JP 3129384 B2 JP3129384 B2 JP 3129384B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなるレ
ーザ素子に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなるレ
ーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体はバンドギャップが１．９
５ｅＶ〜６．０ｅＶまであり、直接遷移型であるので、
紫外〜赤色までのレーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）等の発光素子の材料として従来より注
目されており、最近この材料を用いた青色ＬＥＤ、青緑
色ＬＥＤが実用化され、次に実現する発光素子としてＬ
Ｄが望まれている。
５ｅＶ〜６．０ｅＶまであり、直接遷移型であるので、
紫外〜赤色までのレーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）等の発光素子の材料として従来より注
目されており、最近この材料を用いた青色ＬＥＤ、青緑
色ＬＥＤが実用化され、次に実現する発光素子としてＬ
Ｄが望まれている。
【０００３】従来提案されているレーザ素子の構造を図
４に示す。基本的な構造は、基板４１の上に窒化物半導
体よりなるｎ型コンタクト層４２、ｎ型クラッド層４
３、活性層４４、ｐ型クラッド層４５、ｐ型コンタクト
層４６が順に積層されたダブルへテロ構造である。ｐ型
コンタクト層４６、ｐ型クラッド層４５、活性層４４、
ｎ型クラッド層４３、およびｎ型コンタクト層４２の一
部はストライプ状にエッチングされて、そのストライプ
と直交する窒化物半導体劈開面を共振器とする電極スト
ライプ型のレーザ素子である。さらに活性層４４の黒く
塗りつぶした箇所に電流を集中させる目的で、ｐ型コン
タクト層４６の表面に例えばＳｉＯ2のような絶縁体よ
りなる電流狭窄層４７が形成されている。この電流狭窄
層４７を介して、正電極６０がストライプ状のｐ型コン
タクト層４６に形成され、一方負電極５０はエッチング
により露出された同じくストライプ状のｎ型コンタクト
層４２の平面上に形成されている。このように同一面側
に正、負一対の電極が形成された構造の素子は一般にフ
リップチップ形式と呼ばれている。このレーザ素子は、
活性層４４の発光を窒化物半導体層内に閉じ込めること
によって、レーザ発振を起こさせることが理論的に可能
である。
４に示す。基本的な構造は、基板４１の上に窒化物半導
体よりなるｎ型コンタクト層４２、ｎ型クラッド層４
３、活性層４４、ｐ型クラッド層４５、ｐ型コンタクト
層４６が順に積層されたダブルへテロ構造である。ｐ型
コンタクト層４６、ｐ型クラッド層４５、活性層４４、
ｎ型クラッド層４３、およびｎ型コンタクト層４２の一
部はストライプ状にエッチングされて、そのストライプ
と直交する窒化物半導体劈開面を共振器とする電極スト
ライプ型のレーザ素子である。さらに活性層４４の黒く
塗りつぶした箇所に電流を集中させる目的で、ｐ型コン
タクト層４６の表面に例えばＳｉＯ2のような絶縁体よ
りなる電流狭窄層４７が形成されている。この電流狭窄
層４７を介して、正電極６０がストライプ状のｐ型コン
タクト層４６に形成され、一方負電極５０はエッチング
により露出された同じくストライプ状のｎ型コンタクト
層４２の平面上に形成されている。このように同一面側
に正、負一対の電極が形成された構造の素子は一般にフ
リップチップ形式と呼ばれている。このレーザ素子は、
活性層４４の発光を窒化物半導体層内に閉じ込めること
によって、レーザ発振を起こさせることが理論的に可能
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造のレーザ素子では、図４の矢印に示すように活
性層４４の発光が、負電極５０を形成しているｎ型コン
タクト層４２内を伝搬してしまい、窒化物半導体層内に
閉じ込めることが困難であるという問題があった。詳し
く述べると、基板、大気のような窒化物半導体層と屈折
率差の大きな材料であれば、活性層の発光はそれらの材
料の界面で反射されるが、負電極５０の下のｎ型コンタ
クト層４２は活性層４４、ｎ型クラッド層４３と近似し
た屈折率を有しているので、発光がｎ型コンタクト層内
部に広がってしまう。通常、素子作製上、この負電極５
０の下のｎ型コンタクト層４２は基板４１と同一幅を有
しており、このｎ型コンタクト層内部で活性層の発光が
広がることは、光を閉じ込める上で大きな損失となり、
電流を増加させる。電流が増加すると、しきい値を超え
る以前に素子が破壊してしまうため、現実にレーザ発振
させることは不可能であった。
うな構造のレーザ素子では、図４の矢印に示すように活
性層４４の発光が、負電極５０を形成しているｎ型コン
タクト層４２内を伝搬してしまい、窒化物半導体層内に
閉じ込めることが困難であるという問題があった。詳し
く述べると、基板、大気のような窒化物半導体層と屈折
率差の大きな材料であれば、活性層の発光はそれらの材
料の界面で反射されるが、負電極５０の下のｎ型コンタ
クト層４２は活性層４４、ｎ型クラッド層４３と近似し
た屈折率を有しているので、発光がｎ型コンタクト層内
部に広がってしまう。通常、素子作製上、この負電極５
０の下のｎ型コンタクト層４２は基板４１と同一幅を有
しており、このｎ型コンタクト層内部で活性層の発光が
広がることは、光を閉じ込める上で大きな損失となり、
電流を増加させる。電流が増加すると、しきい値を超え
る以前に素子が破壊してしまうため、現実にレーザ発振
させることは不可能であった。
【０００５】レーザ発振させるためには、共振器端面か
ら外部に出ていく光損失部分や、共振器内での損失とい
った、活性層外部に出ていく光損失に対して利得がつり
合わねばならない。従って本発明はこのような事情を鑑
みて成されたものであり、その目的とするところは、窒
化物半導体レーザ素子の活性層外部に出ていく光の損失
を少なくして、活性層内に光を閉じ込めレーザ発振を可
能にすることにある。
ら外部に出ていく光損失部分や、共振器内での損失とい
った、活性層外部に出ていく光損失に対して利得がつり
合わねばならない。従って本発明はこのような事情を鑑
みて成されたものであり、その目的とするところは、窒
化物半導体レーザ素子の活性層外部に出ていく光の損失
を少なくして、活性層内に光を閉じ込めレーザ発振を可
能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】我々は、光が伝搬するｎ
型層の幅を小さくすることにより前記問題が解決できる
ことを新たに見いだし本発明を成すに至った。即ち、本
発明の窒化物半導体発光素子は、基板上に少なくともｎ
型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層が順に積層さ
れ、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とがスト
ライプ状の形状を有する電極ストライプ型のレーザ素子
において、基板の幅よりもｎ型窒化物半導体層のストラ
イプ幅が狭くされていることを特徴とする。
型層の幅を小さくすることにより前記問題が解決できる
ことを新たに見いだし本発明を成すに至った。即ち、本
発明の窒化物半導体発光素子は、基板上に少なくともｎ
型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層が順に積層さ
れ、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とがスト
ライプ状の形状を有する電極ストライプ型のレーザ素子
において、基板の幅よりもｎ型窒化物半導体層のストラ
イプ幅が狭くされていることを特徴とする。
【０００７】図１は本発明の最も好ましい窒化物半導体
レーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、具体的
な電極ストライプ型レーザ素子の構造を示している。ま
た、図２は図１のレーザ素子の形状を示す斜視図であ
り、図１よりも現実に近い素子形状を示している。図１
は図２に示すストライプ状の窒化物半導体層に垂直な方
向で切断した際の模式的な断面図を示している。このレ
ーザ素子は基板１の上にｎ型コンタクト層２、第一のｎ
型クラッド層３、第二のｎ型クラッド層４、活性層５、
第一のｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７が順に積
層された、いわゆる分離閉じ込め型のダブルへテロ構造
を有している。さらにｐ型コンタクト層７の表面にはＳ
ｉＯ2よりなる電流狭窄層８が形成されており、この電
流狭窄層８を介して正電極２０がｐ型コンタクト層７に
形成されている。ｐ型コンタクト層７、第一のｐ型クラ
ッド層６、活性層５、第二のｎ型クラッド層４、第一の
ｎ型クラッド層３、およびｎ型コンタクト層２の一部が
ストライプ状にエッチングされて、電極ストライプ型の
レーザ素子の構造とされている。さらにｎ型コンタクト
層のストライプ幅（ｂ）は基板の幅（ａ）よりも狭く調
整されている。ストライプ状の負電極１０はエッチング
により露出されたｎ型コンタクト層２と基板１とに亙っ
て形成されている。
レーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、具体的
な電極ストライプ型レーザ素子の構造を示している。ま
た、図２は図１のレーザ素子の形状を示す斜視図であ
り、図１よりも現実に近い素子形状を示している。図１
は図２に示すストライプ状の窒化物半導体層に垂直な方
向で切断した際の模式的な断面図を示している。このレ
ーザ素子は基板１の上にｎ型コンタクト層２、第一のｎ
型クラッド層３、第二のｎ型クラッド層４、活性層５、
第一のｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７が順に積
層された、いわゆる分離閉じ込め型のダブルへテロ構造
を有している。さらにｐ型コンタクト層７の表面にはＳ
ｉＯ2よりなる電流狭窄層８が形成されており、この電
流狭窄層８を介して正電極２０がｐ型コンタクト層７に
形成されている。ｐ型コンタクト層７、第一のｐ型クラ
ッド層６、活性層５、第二のｎ型クラッド層４、第一の
ｎ型クラッド層３、およびｎ型コンタクト層２の一部が
ストライプ状にエッチングされて、電極ストライプ型の
レーザ素子の構造とされている。さらにｎ型コンタクト
層のストライプ幅（ｂ）は基板の幅（ａ）よりも狭く調
整されている。ストライプ状の負電極１０はエッチング
により露出されたｎ型コンタクト層２と基板１とに亙っ
て形成されている。
【０００８】基板１にはサファイア（Ｃ面、Ｒ面、Ａ面
を含む。）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈを含む。）、Ｓｉ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ等が使用できるが、一般的にはサファイ
アを使用する。
を含む。）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈを含む。）、Ｓｉ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ等が使用できるが、一般的にはサファイ
アを使用する。
【０００９】ｎ型コンタクト層２としてはＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ等の二元混晶、または三元混晶の半導体層が結晶
性の良いものが得られる。特にＧａＮとすると負電極材
料と好ましいオーミックが得られる。その負電極材料と
してはＴｉおよびＡｌを含む金属を使用することが特に
好ましい。また、ｎ型とするには半導体層にＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓ等のドナー不純物をドープする。さらにまた基板
１とｎ型コンタクト層２との間に、格子定数不整を緩和
するためにＧａＮ、ＡｌＮ等よりなるバッファ層を形成
しても良い。
ＧａＮ等の二元混晶、または三元混晶の半導体層が結晶
性の良いものが得られる。特にＧａＮとすると負電極材
料と好ましいオーミックが得られる。その負電極材料と
してはＴｉおよびＡｌを含む金属を使用することが特に
好ましい。また、ｎ型とするには半導体層にＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓ等のドナー不純物をドープする。さらにまた基板
１とｎ型コンタクト層２との間に、格子定数不整を緩和
するためにＧａＮ、ＡｌＮ等よりなるバッファ層を形成
しても良い。
【００１０】次の第一のｎ型クラッド層３は第二のｎ型
クラッド層よりもバンドギャップが大きい窒化物半導体
を形成し、特に前記ドナー不純物をドープしたｎ型Ａｌ
ＧａＮは結晶性が良く、またバンドギャップの大きい半
導体層が得られる。
クラッド層よりもバンドギャップが大きい窒化物半導体
を形成し、特に前記ドナー不純物をドープしたｎ型Ａｌ
ＧａＮは結晶性が良く、またバンドギャップの大きい半
導体層が得られる。
【００１１】次の第二のｎ型クラッド層４は活性層５よ
りもバンドギャップが大きい窒化物半導体層を形成し、
特に前記ドナー不純物をドープしたｎ型ＩｎＧａＮが好
ましい。また後に述べるように、第二のｎ型クラッド層
４は活性層５との組み合わせにおいてもＩｎＧａＮが好
ましく、レーザ発振させるためにはＩｎＧａＮよりなる
この第二のｎ型クラッド層４を形成することは特に好ま
しい。
りもバンドギャップが大きい窒化物半導体層を形成し、
特に前記ドナー不純物をドープしたｎ型ＩｎＧａＮが好
ましい。また後に述べるように、第二のｎ型クラッド層
４は活性層５との組み合わせにおいてもＩｎＧａＮが好
ましく、レーザ発振させるためにはＩｎＧａＮよりなる
この第二のｎ型クラッド層４を形成することは特に好ま
しい。
【００１２】次の活性層５はノンドープのｎ型ＩｎＧａ
Ｎとすると、およそ６３５ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲にわ
たってバンド間発光が得られる。好ましくはインジウム
のモル比をガリウムに対して半分以下にしたｎ型ＩｎＧ
ａＮが結晶性が良く、レーザ素子の寿命が長い。また、
活性層を数十オングストロームの膜厚で２層以上積層し
た多層膜、つまり多重量子井戸構造としてもよい。
Ｎとすると、およそ６３５ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲にわ
たってバンド間発光が得られる。好ましくはインジウム
のモル比をガリウムに対して半分以下にしたｎ型ＩｎＧ
ａＮが結晶性が良く、レーザ素子の寿命が長い。また、
活性層を数十オングストロームの膜厚で２層以上積層し
た多層膜、つまり多重量子井戸構造としてもよい。
【００１３】次に、第一のｐ型クラッド層６は活性層５
よりもバンドギャップの大きい窒化物半導体で形成し、
特に好ましくはアクセプター不純物をドープしたｐ型Ａ
ｌＧａＮにすると結晶性が良く、またバンドギャップの
大きい半導体層が得られる。またアクセプター不純物ド
ープ後、さらに低抵抗なｐ型にする目的で２００℃以上
でアニーリングを行っても良い。アクセプター不純物と
しては例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ等のII族元素、Ｃ（カー
ボン）等がある。
よりもバンドギャップの大きい窒化物半導体で形成し、
特に好ましくはアクセプター不純物をドープしたｐ型Ａ
ｌＧａＮにすると結晶性が良く、またバンドギャップの
大きい半導体層が得られる。またアクセプター不純物ド
ープ後、さらに低抵抗なｐ型にする目的で２００℃以上
でアニーリングを行っても良い。アクセプター不純物と
しては例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ等のII族元素、Ｃ（カー
ボン）等がある。
【００１４】また第一のｐ型クラッド層６と活性層５と
の間に、活性層５よりもバンドギャップが大きく、第一
のクラッド層６よりもバンドギャップが小さい第二のｐ
型クラッド層を挿入しても良い。第二のｐ型クラッド層
はアクセプター不純物をドープしたｐ型ＩｎＧａＮが好
ましい。ここで、第二のｎ型クラッド層４と活性層５と
第二のｐ型クラッド層（第二のｐ型クラッド層は特に成
長しなくても良い。）との組み合わせにおいて、活性層
５の膜厚を３００オングストロームよりも薄くすること
により活性層とクラッド層との界面に、弾性的な歪が発
生し、歪量子井戸構造のレーザ素子が実現されるので、
レーザ発振が容易となる。特にこの弾性的な歪は活性層
５を膜厚の薄いＩｎＧａＮとし、クラッド層を活性層よ
りもバンドギャップの大きいＩｎＧａＮあるいはＡｌＧ
ａＮとした際に発生する傾向にある。
の間に、活性層５よりもバンドギャップが大きく、第一
のクラッド層６よりもバンドギャップが小さい第二のｐ
型クラッド層を挿入しても良い。第二のｐ型クラッド層
はアクセプター不純物をドープしたｐ型ＩｎＧａＮが好
ましい。ここで、第二のｎ型クラッド層４と活性層５と
第二のｐ型クラッド層（第二のｐ型クラッド層は特に成
長しなくても良い。）との組み合わせにおいて、活性層
５の膜厚を３００オングストロームよりも薄くすること
により活性層とクラッド層との界面に、弾性的な歪が発
生し、歪量子井戸構造のレーザ素子が実現されるので、
レーザ発振が容易となる。特にこの弾性的な歪は活性層
５を膜厚の薄いＩｎＧａＮとし、クラッド層を活性層よ
りもバンドギャップの大きいＩｎＧａＮあるいはＡｌＧ
ａＮとした際に発生する傾向にある。
【００１５】次に、ｐ型コンタクト層８は第一のｐ型ク
ラッド層７と同じくアクセプター不純物をドープしたｐ
型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ等の二元混晶、または三元混
晶の半導体層が結晶性の良いものが得られる。特にＧａ
Ｎとすると正電極材料と好ましいオーミックが得られ
る。正電極材料としてはＮｉおよびＡｕを含む金属を使
用することが特に好ましい。
ラッド層７と同じくアクセプター不純物をドープしたｐ
型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ等の二元混晶、または三元混
晶の半導体層が結晶性の良いものが得られる。特にＧａ
Ｎとすると正電極材料と好ましいオーミックが得られ
る。正電極材料としてはＮｉおよびＡｕを含む金属を使
用することが特に好ましい。
【００１６】窒化物半導体のエッチング手段としては、
ドライエッチング、ウェットエッチング両方の手段があ
るが、エッチング端面を垂直にしたストライプ状の窒化
物半導体層を実現するにはドライエッチングが好まし
い。ドライエッチングでは例えば、反応性イオンエッチ
ング、イオンミリング、イオンビームアシストエッチン
グ、集束イオンビームエッチング等の手段を用いること
ができる。
ドライエッチング、ウェットエッチング両方の手段があ
るが、エッチング端面を垂直にしたストライプ状の窒化
物半導体層を実現するにはドライエッチングが好まし
い。ドライエッチングでは例えば、反応性イオンエッチ
ング、イオンミリング、イオンビームアシストエッチン
グ、集束イオンビームエッチング等の手段を用いること
ができる。
【００１７】
【作用】図４に示すように、従来では基板の幅と、負電
極と電気的に接続したｎ型窒化物半導体層の幅とが同一
であった。そのため、図４の矢線に示すように活性層の
発光は屈折率が近似したｎ型窒化物半導体層内で反射し
て広がってしまい、光を閉じ込めることが困難であっ
た。一方、本発明では基板の幅（ａ）よりも負電極と電
気的に接続したｎ型窒化物半導体層の幅（ｂ）を小さく
して、活性層の発光がｎ型窒化物半導体層に広がらない
ようにしているので、活性層の発光がストライプ状の窒
化物半導体層内に閉じ込められて損失が少なくなり、常
温で発振できる。
極と電気的に接続したｎ型窒化物半導体層の幅とが同一
であった。そのため、図４の矢線に示すように活性層の
発光は屈折率が近似したｎ型窒化物半導体層内で反射し
て広がってしまい、光を閉じ込めることが困難であっ
た。一方、本発明では基板の幅（ａ）よりも負電極と電
気的に接続したｎ型窒化物半導体層の幅（ｂ）を小さく
して、活性層の発光がｎ型窒化物半導体層に広がらない
ようにしているので、活性層の発光がストライプ状の窒
化物半導体層内に閉じ込められて損失が少なくなり、常
温で発振できる。
【００１８】ｎ型窒化物半導体層の好ましいストライプ
幅（ｂ）は１μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは１０μ
ｍ〜２０μｍである。５０μｍよりも広いと、ｎ型窒化
物半導体層中で発光が広がってしまい、しきい値電流が
大きくなってレーザ発振しにくい傾向にある。一方、１
μｍよりも狭いと製造上、非常に細かい作業を必要とす
るので例えばフォトマスクの製作、フォトマスクの位置
合わせ等が難しくなる傾向にある。また、ｎ型窒化物半
導体層の上に積層されているｐ型窒化物半導体層の好ま
しいストライプ幅も１〜５０μｍ、さらに好ましくは１
０〜２０μｍである。さらに図３に示すように、ｐ型窒
化物半導体層のストライプ幅とｎ型窒化物半導体層のス
トライプ幅とを同一にすることも可能である。図３のよ
うにｎ型窒化物半導体層のストライプ幅を同一にする
と、実質的にストライプ幅が小さくなるので、さらにし
きい値が小さくなり好ましい。
幅（ｂ）は１μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは１０μ
ｍ〜２０μｍである。５０μｍよりも広いと、ｎ型窒化
物半導体層中で発光が広がってしまい、しきい値電流が
大きくなってレーザ発振しにくい傾向にある。一方、１
μｍよりも狭いと製造上、非常に細かい作業を必要とす
るので例えばフォトマスクの製作、フォトマスクの位置
合わせ等が難しくなる傾向にある。また、ｎ型窒化物半
導体層の上に積層されているｐ型窒化物半導体層の好ま
しいストライプ幅も１〜５０μｍ、さらに好ましくは１
０〜２０μｍである。さらに図３に示すように、ｐ型窒
化物半導体層のストライプ幅とｎ型窒化物半導体層のス
トライプ幅とを同一にすることも可能である。図３のよ
うにｎ型窒化物半導体層のストライプ幅を同一にする
と、実質的にストライプ幅が小さくなるので、さらにし
きい値が小さくなり好ましい。
【００１９】
［実施例１］図１および、図２を元に実施例１を説明す
る。厚さ３５０μｍのサファイア基板１上に、ＧａＮよ
りなるバッファ層を２００オングストローム、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層２を５μｍ、Ｓ
ｉドープｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｎ型クラッド層
３を０．１μｍ、Ｓｉドープｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ｎよ
りなる第二のｎ型クラッド層４を５００オングストロー
ム、ノンドープＩｎ0.08Ｇａ0.92Ｎよりなる活性層５を
１００オングストローム、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎよりなるｐ型クラッド層６を０．１μｍ、Ｍｇド
ープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層７を０．５μ
ｍの膜厚で順に成長させたウェーハを用意する。
る。厚さ３５０μｍのサファイア基板１上に、ＧａＮよ
りなるバッファ層を２００オングストローム、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層２を５μｍ、Ｓ
ｉドープｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｎ型クラッド層
３を０．１μｍ、Ｓｉドープｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ｎよ
りなる第二のｎ型クラッド層４を５００オングストロー
ム、ノンドープＩｎ0.08Ｇａ0.92Ｎよりなる活性層５を
１００オングストローム、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎよりなるｐ型クラッド層６を０．１μｍ、Ｍｇド
ープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層７を０．５μ
ｍの膜厚で順に成長させたウェーハを用意する。
【００２０】まず、ウェーハのｐ型コンタクト層７の表
面に所定の形状でマスクを形成した後、ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）を用いて、窒化物半導体層がストラ
イプ幅２０μｍとなるように、ストライプ状にエッチン
グする。但し、エッチング深さはｎ型コンタクト層２の
中間までとし、ｎ型コンタクト層２がおよそ１μｍの厚
さで残るようにする。
面に所定の形状でマスクを形成した後、ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）を用いて、窒化物半導体層がストラ
イプ幅２０μｍとなるように、ストライプ状にエッチン
グする。但し、エッチング深さはｎ型コンタクト層２の
中間までとし、ｎ型コンタクト層２がおよそ１μｍの厚
さで残るようにする。
【００２１】次にエッチングにより露出したｎ型コンタ
クト層２の表面に所定の形状（ストライプ状）のマスク
を形成した後、再度ＲＩＥでマスクを形成していないｎ
型コンタクト層２のエッチングを行い、サファイア基板
１を露出させる。但しマスクのストライプ幅を５μｍと
し、マスク除去後、５μｍのストライプ幅のｎ型コンタ
クト層２が残っているようにする。
クト層２の表面に所定の形状（ストライプ状）のマスク
を形成した後、再度ＲＩＥでマスクを形成していないｎ
型コンタクト層２のエッチングを行い、サファイア基板
１を露出させる。但しマスクのストライプ幅を５μｍと
し、マスク除去後、５μｍのストライプ幅のｎ型コンタ
クト層２が残っているようにする。
【００２２】エッチング後、マスクを除去し、露出した
サファイア基板１の全面にマスクを形成し、ストライプ
状のｐ型コンタクト層７の表面全面に、後に電流狭窄層
８となるＳｉＯ2膜を形成する。その後ｐ型コンタクト
層７の表面に所定の形状のマスクを形成し、ＳｉＯ2膜
の一部をエッチングしてｐ型コンタクト層７を露出させ
る。このように、ｐ型コンタクト層７の表面に形成した
絶縁膜の一部をエッチングにより除去して電流狭窄層８
を形成する。
サファイア基板１の全面にマスクを形成し、ストライプ
状のｐ型コンタクト層７の表面全面に、後に電流狭窄層
８となるＳｉＯ2膜を形成する。その後ｐ型コンタクト
層７の表面に所定の形状のマスクを形成し、ＳｉＯ2膜
の一部をエッチングしてｐ型コンタクト層７を露出させ
る。このように、ｐ型コンタクト層７の表面に形成した
絶縁膜の一部をエッチングにより除去して電流狭窄層８
を形成する。
【００２３】電流狭窄層８形成後マスクを除去し、再度
電流狭窄層８、ｐ型コンタクト層７の表面にマスクを形
成すると共に、露出したサファイア基板１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＴｉとＡｌとを含む負電極１
０をストライプ幅５０μｍ、厚さ２μｍで形成する。但
し、負電極１０は図１および図２に示すようにｎ型コン
タクト層２の平面と、基板１に亙るようにする。
電流狭窄層８、ｐ型コンタクト層７の表面にマスクを形
成すると共に、露出したサファイア基板１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＴｉとＡｌとを含む負電極１
０をストライプ幅５０μｍ、厚さ２μｍで形成する。但
し、負電極１０は図１および図２に示すようにｎ型コン
タクト層２の平面と、基板１に亙るようにする。
【００２４】負電極１０形成後、電流狭窄層８とｐ型コ
ンタクト層７の全面にＮｉとＡｕとを含む正電極２０を
形成する。
ンタクト層７の全面にＮｉとＡｕとを含む正電極２０を
形成する。
【００２５】次に、サファイア基板１の窒化物半導体層
を形成していない方の面を研磨機で８０μｍの厚さまで
研磨する。研磨後、サファイア基板の研磨面をスクライ
バーでスクライブする。スクライブ方向はストライプ状
の電極と直交するラインと、もう一方のスクライブライ
ンは電極と平行な方向とする。この電極に平行な方向で
割ったチップの幅が基板１の幅である。スクライブライ
ン形成後、ウェーハをローラで押し割り、電極に垂直な
方向で劈開した窒化物半導体層面を光共振器とする共振
器長５００μｍ、基板幅４００μｍのレーザチップとす
る。
を形成していない方の面を研磨機で８０μｍの厚さまで
研磨する。研磨後、サファイア基板の研磨面をスクライ
バーでスクライブする。スクライブ方向はストライプ状
の電極と直交するラインと、もう一方のスクライブライ
ンは電極と平行な方向とする。この電極に平行な方向で
割ったチップの幅が基板１の幅である。スクライブライ
ン形成後、ウェーハをローラで押し割り、電極に垂直な
方向で劈開した窒化物半導体層面を光共振器とする共振
器長５００μｍ、基板幅４００μｍのレーザチップとす
る。
【００２６】次に劈開した窒化物半導体層面にマスクを
施したのち、スパッタ装置で劈開面にＳｉＯ2とＺｒＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成する。この誘電体多層膜は
活性層の波長を９０％以上反射させる作用を有してい
る。
施したのち、スパッタ装置で劈開面にＳｉＯ2とＺｒＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成する。この誘電体多層膜は
活性層の波長を９０％以上反射させる作用を有してい
る。
【００２７】このようにして得られたレーザチップをヒ
ートシンクに設置した後、室温でレーザ発振を試みたと
ころ、しきい値電流密度１．３ｋＡ／cm2で発振波長４
２０ｎｍのレーザ発振が確認された。
ートシンクに設置した後、室温でレーザ発振を試みたと
ころ、しきい値電流密度１．３ｋＡ／cm2で発振波長４
２０ｎｍのレーザ発振が確認された。
【００２８】［実施例２］図３を元に実施例２を説明す
る。実施例１において、ウェーハの窒化物半導体層をス
トライプ状にエッチングする際、次のようにして行う。
る。実施例１において、ウェーハの窒化物半導体層をス
トライプ状にエッチングする際、次のようにして行う。
【００２９】ウェーハのｐ型コンタクト層７の表面に所
定の形状でマスクを形成した後、実施例１と同じくＲＩ
Ｅを用いて、窒化物半導体層がストライプ幅２０μｍと
なるように、ストライプ状にエッチングする。但し、エ
ッチング深さはサファイア基板１の平面が露出するまで
行う。
定の形状でマスクを形成した後、実施例１と同じくＲＩ
Ｅを用いて、窒化物半導体層がストライプ幅２０μｍと
なるように、ストライプ状にエッチングする。但し、エ
ッチング深さはサファイア基板１の平面が露出するまで
行う。
【００３０】次に実施例１と同様にして、電流狭窄層８
を形成した後、露出したサファイア基板１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＴｉとＡｌとを含む負電極１
０を２μｍの厚さで形成する。但し、負電極１０は図３
に示すようにｎ型コンタクト層２の端面に接するように
形成する。
を形成した後、露出したサファイア基板１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＴｉとＡｌとを含む負電極１
０を２μｍの厚さで形成する。但し、負電極１０は図３
に示すようにｎ型コンタクト層２の端面に接するように
形成する。
【００３１】後は実施例１と同様にして基板幅４００μ
ｍ、共振器長５００μｍのレーザ素子を作製したとこ
ろ、同じく室温において、しきい値電流密度１．０ｋＡ
／cm2でレーザ発振が確認された。
ｍ、共振器長５００μｍのレーザ素子を作製したとこ
ろ、同じく室温において、しきい値電流密度１．０ｋＡ
／cm2でレーザ発振が確認された。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
は活性層から広がる発光を必要な窒化物半導体層内に閉
じ込めることができるので、電極ストライプ型のレーザ
素子を実現した際には、光の損失を少なくすることがで
き、室温で発振するレーザ素子を実現できる。本発明の
ように室温で短波長領域に発光するレーザ素子を実現し
たことは、半導体レーザによる書き込み光源、読み取り
光源等の記録媒体用光源としてその利用価値が多大なも
のがある。
は活性層から広がる発光を必要な窒化物半導体層内に閉
じ込めることができるので、電極ストライプ型のレーザ
素子を実現した際には、光の損失を少なくすることがで
き、室温で発振するレーザ素子を実現できる。本発明の
ように室温で短波長領域に発光するレーザ素子を実現し
たことは、半導体レーザによる書き込み光源、読み取り
光源等の記録媒体用光源としてその利用価値が多大なも
のがある。
【図１】 本発明の一実施例に係るＬＤ素子の構造を示
す模式断面図。
す模式断面図。
【図２】 図１のＬＤ素子の形状を示す斜視図。
【図３】 本発明の他の実施例に係るＬＤ素子の構造を
示す模式断面図。
示す模式断面図。
【図４】 従来のＬＤ素子の構造を示す模式断面図。
１・・・・基板 ２・・・・ｎ型コンタクト層 ３・・・・第一のｎ型クラッド層 ４・・・・第二のｎ型クラッド層 ５・・・・活性層 ６・・・・第一のｐ型クラッド層 ７・・・・ｐ型コンタクト層 ８・・・・電流狭窄層 １０・・・・負電極 ２０・・・・正電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−152072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−170058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190888（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102615（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283825（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (3)
- 【請求項１】サファイア基板上に少なくともｎ型窒化物
半導体層とｐ型窒化物半導体層とが順に積層された電極
ストライプ型のレーザ素子において、 前記ｎ型窒化物半導体層と前記ｐ型窒化物半導体層とが
ストライプ状の形状を有し、前記サファイア基板が露出
面を有し、 サファイア基板の幅よりも前記ｎ型窒化物半導体層のス
トライプ幅が狭く、ｎ型窒化物半導体層のストライプ幅
が１μｍ〜５０μｍの範囲であることを特徴とする窒化
物半導体レーザ素子。 - 【請求項２】前記ｎ型窒化物半導体層がｎ型コンタクト
層を有し、前記ｎ型コンタクト層の平面が露出され、前
記サファイア基板とに亙って負電極が形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体レーザ素
子。 - 【請求項３】前記ｎ型窒化物半導体層のストライプ幅と
前記ｐ型窒化物半導体とを同一にすることを特徴とする
窒化物半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07020420A JP3129384B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07020420A JP3129384B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213694A JPH08213694A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3129384B2 true JP3129384B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=12026549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07020420A Expired - Fee Related JP3129384B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129384B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201869B1 (en) | 1995-09-05 | 2001-03-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Data transformation apparatus and data transformation method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4644947B2 (ja) * | 2001-02-05 | 2011-03-09 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子及びその製造方法 |
| KR102322841B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2021-11-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 어레이 |
-
1995
- 1995-02-08 JP JP07020420A patent/JP3129384B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201869B1 (en) | 1995-09-05 | 2001-03-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Data transformation apparatus and data transformation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08213694A (ja) | 1996-08-20 |
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