JP3206555B2 - 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系半
導体発光素子とその製造方法に関し、特に素子抵抗及び
動作電流が低く、さらにレーザ構造を有する場合は、基
本モードに整形されたレーザ光の放出を可能とする窒化
ガリウム系半導体発光素子とその製造方法に関する。
導体発光素子とその製造方法に関し、特に素子抵抗及び
動作電流が低く、さらにレーザ構造を有する場合は、基
本モードに整形されたレーザ光の放出を可能とする窒化
ガリウム系半導体発光素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウムは、ＩｎＰやＧａＡｓとい
った従来の一般的な化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが大きい。そのため、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）
で表される半導体（以下、窒化ガリウム系半導体）は緑
から紫外にかけての発光ダイオード、半導体レーザへの
応用が期待されている。このような窒化ガリウム系半導
体発光素子は形成方法により六方晶と立方晶の２種類の
結晶構造をとり得るが、六方晶の方がエネルギー的に安
定のため、通常は六方晶の結晶構造を用いている。
った従来の一般的な化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが大きい。そのため、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）
で表される半導体（以下、窒化ガリウム系半導体）は緑
から紫外にかけての発光ダイオード、半導体レーザへの
応用が期待されている。このような窒化ガリウム系半導
体発光素子は形成方法により六方晶と立方晶の２種類の
結晶構造をとり得るが、六方晶の方がエネルギー的に安
定のため、通常は六方晶の結晶構造を用いている。
【０００３】図１３は、従来技術による窒化ガリウム系
半導体レーザの概略断面図である（例えば、S.Nakamura
et al., Appl. Phys. Lett. 69 (1996)1477）。図１３
に於いて、この窒化ガリウム系半導体レーザの層構造
は、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板１０
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、
厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１
０３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.
05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造
活性層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０６、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層１０７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト
層１０８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１１
３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１１２が形成
されている。
半導体レーザの概略断面図である（例えば、S.Nakamura
et al., Appl. Phys. Lett. 69 (1996)1477）。図１３
に於いて、この窒化ガリウム系半導体レーザの層構造
は、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板１０
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、
厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１
０３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.
05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造
活性層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０６、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層１０７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト
層１０８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１１
３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１１２が形成
されている。
【０００４】図１３において、全ての半導体層は平坦な
サファイア基板１０１上に形成され、ｐ型クラッド層１
０７とｐ型コンタクト層１０８はエッチングによって幅
４μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１０９に加工さ
れ、リッジの頭部を除いて形成されたＳｉＯ2 膜１１０
によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、
サファイア基板１０１は絶縁体のため、エッチングによ
って段差１１１を形成し、ｎ型コンタクト層１０２を露
出した後にｎ電極１１２を形成している。図１３に示さ
れた従来の窒化ガリウム系半導体レーザの半導体層は全
て（０００１）面を表面とする六方晶である。
サファイア基板１０１上に形成され、ｐ型クラッド層１
０７とｐ型コンタクト層１０８はエッチングによって幅
４μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１０９に加工さ
れ、リッジの頭部を除いて形成されたＳｉＯ2 膜１１０
によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、
サファイア基板１０１は絶縁体のため、エッチングによ
って段差１１１を形成し、ｎ型コンタクト層１０２を露
出した後にｎ電極１１２を形成している。図１３に示さ
れた従来の窒化ガリウム系半導体レーザの半導体層は全
て（０００１）面を表面とする六方晶である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示された従来
の窒化ガリウム系レーザは、エッチングにより形成され
た、幅４μｍのリッジ構造によって電流狭窄を行なって
いるために発振しきい値電流が小さくなっている。ま
た、リッジ部分とそれ以外の部分で実効的な活性層の屈
折率差ができるので、図１３のレーザ構造断面内での光
導波ができ、基本モードの楕円形のレーザ光が放射され
る。レーザ光の放射パターンが基本モードであること
は、光ディスク用光源などの用途では、レンズによる集
光で小さいスポットが得られるため重要である。
の窒化ガリウム系レーザは、エッチングにより形成され
た、幅４μｍのリッジ構造によって電流狭窄を行なって
いるために発振しきい値電流が小さくなっている。ま
た、リッジ部分とそれ以外の部分で実効的な活性層の屈
折率差ができるので、図１３のレーザ構造断面内での光
導波ができ、基本モードの楕円形のレーザ光が放射され
る。レーザ光の放射パターンが基本モードであること
は、光ディスク用光源などの用途では、レンズによる集
光で小さいスポットが得られるため重要である。
【０００６】しかしながら、図１３に示された従来の窒
化ガリウム系半導体レーザは、レーザ表面に形成された
ｐ電極１１３と電流狭窄を行うためのリッジ構造のｐ型
コンタクト層１０８との接触面積が４μｍ程度と小さい
ために電極とコンタクト層の間の接触抵抗が大きいとい
う問題があった。特に窒化ガリウム系半導体では、ｐ型
ドーパントの活性化エネルギーが大きいためｐ型層のホ
ール濃度を大きくできないこと、良好なｐ型オーミック
電極金属がないことからｐ型コンタクトの接触抵抗が大
きく、ｐ型コンタクト面積が小さいことによる素子抵抗
への影響は大きい。また、ｐ型層、特にｐ型ＡｌＧａＮ
層１０７のバルク抵抗は大きく、電流が幅の狭いｐ型層
に狭窄されていることによる素子抵抗への影響は大き
い。
化ガリウム系半導体レーザは、レーザ表面に形成された
ｐ電極１１３と電流狭窄を行うためのリッジ構造のｐ型
コンタクト層１０８との接触面積が４μｍ程度と小さい
ために電極とコンタクト層の間の接触抵抗が大きいとい
う問題があった。特に窒化ガリウム系半導体では、ｐ型
ドーパントの活性化エネルギーが大きいためｐ型層のホ
ール濃度を大きくできないこと、良好なｐ型オーミック
電極金属がないことからｐ型コンタクトの接触抵抗が大
きく、ｐ型コンタクト面積が小さいことによる素子抵抗
への影響は大きい。また、ｐ型層、特にｐ型ＡｌＧａＮ
層１０７のバルク抵抗は大きく、電流が幅の狭いｐ型層
に狭窄されていることによる素子抵抗への影響は大き
い。
【０００７】更に、一般にエッチングによるリッジ構造
形成は、厳しいエッチングレート制御性が必要であり、
半導体層が損傷を受けやすい、あるいは工程が複雑であ
る、などの問題が多い。
形成は、厳しいエッチングレート制御性が必要であり、
半導体層が損傷を受けやすい、あるいは工程が複雑であ
る、などの問題が多い。
【０００８】選択成長を用いて窒化物系半導体発光素子
のダブルへテロ構造を作成した例としては特開平７−２
４９８３１号公報の例が知られているが、この例では選
択成長でレーザ共振器の反射面を形成するためのもので
あり、素子抵抗及び低動作電流を実現するための構造お
よび作製方法についての記載はなかった。
のダブルへテロ構造を作成した例としては特開平７−２
４９８３１号公報の例が知られているが、この例では選
択成長でレーザ共振器の反射面を形成するためのもので
あり、素子抵抗及び低動作電流を実現するための構造お
よび作製方法についての記載はなかった。
【０００９】本発明の目的は、素子抵抗及び動作電流が
低い窒化ガリウム系半導体発光素子を提供すること、さ
らに、このような窒化ガリウム系半導体発光素子を簡単
な工程で得るための製造方法を提供することにある。
低い窒化ガリウム系半導体発光素子を提供すること、さ
らに、このような窒化ガリウム系半導体発光素子を簡単
な工程で得るための製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
半導体発光素子は、（０００１）面または（０００１）
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶で
あり、かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の
半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−
１００］方向または［１−１００］方向となす角が１０
度以内である方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体
電流狭窄層と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選
択成長により形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q
Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表さ
れる第２の半導体層と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成
された多結晶ＡｌＧａＮを有し、前記第１の半導体層が
活性層を含む多層構造であり、前記多結晶ＡｌＧａＮが
形成された領域の表面に電極が形成されていることを特
徴とする。
半導体発光素子は、（０００１）面または（０００１）
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶で
あり、かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の
半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−
１００］方向または［１−１００］方向となす角が１０
度以内である方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体
電流狭窄層と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選
択成長により形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q
Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表さ
れる第２の半導体層と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成
された多結晶ＡｌＧａＮを有し、前記第１の半導体層が
活性層を含む多層構造であり、前記多結晶ＡｌＧａＮが
形成された領域の表面に電極が形成されていることを特
徴とする。
【００１１】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子
は、（０００１）面または（０００１）面となす角が１
０度以内である面を表面とする六方晶であり、かつ、一
般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向
または［１−１００］方向となす角が１０度以内である
方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層
と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選択成長によ
り形成された活性層を含む多層構造の第２の半導体層
と、一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０
＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層
と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成された多結晶ＡｌＧ
ａＮを有し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の
表面に電極が形成されていることを特徴とする。
は、（０００１）面または（０００１）面となす角が１
０度以内である面を表面とする六方晶であり、かつ、一
般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向
または［１−１００］方向となす角が１０度以内である
方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層
と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選択成長によ
り形成された活性層を含む多層構造の第２の半導体層
と、一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０
＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層
と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成された多結晶ＡｌＧ
ａＮを有し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の
表面に電極が形成されていることを特徴とする。
【００１２】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子
は、（０００１）面または（０００１）面となす角が１
０度以内である面を表面とする六方晶でありかつ一般式
Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層と、前記第
１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向または
［１−１００］方向となす角が１０度以内である方向の
ストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層と、前記
絶縁体電流狭窄層をマスクとして選択成長により形成さ
れた第２の半導体層と、前記第２の半導体層を覆う活性
層と、前記活性層を覆う一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q
Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表さ
れる第３の半導体層と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成
された多結晶ＡｌＧａＮとを有し、前記多結晶ＡｌＧａ
Ｎが形成された領域の表面に電極が形成されていること
を特徴とする。
は、（０００１）面または（０００１）面となす角が１
０度以内である面を表面とする六方晶でありかつ一般式
Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層と、前記第
１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向または
［１−１００］方向となす角が１０度以内である方向の
ストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層と、前記
絶縁体電流狭窄層をマスクとして選択成長により形成さ
れた第２の半導体層と、前記第２の半導体層を覆う活性
層と、前記活性層を覆う一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q
Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表さ
れる第３の半導体層と、前記絶縁体電流狭窄層上に形成
された多結晶ＡｌＧａＮとを有し、前記多結晶ＡｌＧａ
Ｎが形成された領域の表面に電極が形成されていること
を特徴とする。
【００１３】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子
は、上記の窒化ガリウム系半導体発光素子において、前
記絶縁体電流狭窄層が前記開口部以外に前記開口部より
も面積の大きい第２の開口部を有する構造であり、該第
２の開口部上にも半導体層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、上記の窒化ガリウム系半導体発光素子において、前
記絶縁体電流狭窄層が前記開口部以外に前記開口部より
も面積の大きい第２の開口部を有する構造であり、該第
２の開口部上にも半導体層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。
【００１４】 本発明は、絶縁体電流狭窄層上に多結晶Ａ
ｌＧａＮ膜が形成され、多結晶ＡｌＧａＮ膜上にも電極
が形成されていることを特徴とする。ＡｌＧａＮを選択
成長する場合は、マスク上に多結晶ＡｌＧａＮ膜が形成
されるが、多結晶化に伴う表面積の増加によりＡｌＧａ
Ｎ膜上に形成される電極は剥離しにくくなり、電極の剥
離を防止することができる。
ｌＧａＮ膜が形成され、多結晶ＡｌＧａＮ膜上にも電極
が形成されていることを特徴とする。ＡｌＧａＮを選択
成長する場合は、マスク上に多結晶ＡｌＧａＮ膜が形成
されるが、多結晶化に伴う表面積の増加によりＡｌＧａ
Ｎ膜上に形成される電極は剥離しにくくなり、電極の剥
離を防止することができる。
【００１５】 （０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶の半導体
層上に選択成長によって形成されるダブルへテロ構造の
一部としては、下部クラッド層から上の層、または活性
層から上の層、あるいは上部クラッド層から上の層など
が想定できる。
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶の半導体
層上に選択成長によって形成されるダブルへテロ構造の
一部としては、下部クラッド層から上の層、または活性
層から上の層、あるいは上部クラッド層から上の層など
が想定できる。
【００１６】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子の
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶でありか
つ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層上
に、［１−１００］方向または［１−１００］方向とな
す角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持つ
絶縁体マスクを形成し、選択成長により少なくとも前記
ストライプ状の開口部上に一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）
で表される第２の半導体層を形成する窒化ガリウム系半
導体発光素子の製造方法であって、前記第１の半導体層
が活性層を含む多層構造であり、前記第２の半導体層の
成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶ＡｌＧａＮを形成
し、該多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極
を形成することを特徴とする。
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶でありか
つ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層上
に、［１−１００］方向または［１−１００］方向とな
す角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持つ
絶縁体マスクを形成し、選択成長により少なくとも前記
ストライプ状の開口部上に一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）
で表される第２の半導体層を形成する窒化ガリウム系半
導体発光素子の製造方法であって、前記第１の半導体層
が活性層を含む多層構造であり、前記第２の半導体層の
成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶ＡｌＧａＮを形成
し、該多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極
を形成することを特徴とする。
【００１７】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子の
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶でありか
つ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層上
に、［１−１００］方向または［１−１００］方向とな
す角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持つ
絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少なくとも前
記ストライプ状の開口部上に活性層を含む多層構造の第
２の半導体層、該第２の半導体層を覆う一般式Ｉｎp Ａ
ｌqＧａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋
ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する窒化ガ
リウム系半導体発光素子の製造方法であって、前記第３
の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶Ａｌ
ＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領
域の表面に電極を形成することを特徴とする。
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶でありか
つ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層上
に、［１−１００］方向または［１−１００］方向とな
す角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持つ
絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少なくとも前
記ストライプ状の開口部上に活性層を含む多層構造の第
２の半導体層、該第２の半導体層を覆う一般式Ｉｎp Ａ
ｌqＧａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋
ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する窒化ガ
リウム系半導体発光素子の製造方法であって、前記第３
の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶Ａｌ
ＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領
域の表面に電極を形成することを特徴とする。
【００１８】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子の
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶であり、
かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体
層上に、［１−１００］方向または［１−１００］方向
となす角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を
持つ絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少なくと
も前記開口部上に第２の半導体層、該第２の半導体層を
覆う形状の活性層、該活性層を覆う形状の一般式Ｉｎp
Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ
＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する窒化
ガリウム系半導体発光素子の製造方法であって、前記第
３の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された
領域の表面に電極を形成することを特徴とする。
製造方法は、（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶であり、
かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体
層上に、［１−１００］方向または［１−１００］方向
となす角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を
持つ絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少なくと
も前記開口部上に第２の半導体層、該第２の半導体層を
覆う形状の活性層、該活性層を覆う形状の一般式Ｉｎp
Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ
＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する窒化
ガリウム系半導体発光素子の製造方法であって、前記第
３の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された
領域の表面に電極を形成することを特徴とする。
【００１９】 本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子の
製造方法は、上記製造方法において、前記絶縁体マスク
が前記開口部以外の第２の開口部を有する構造であり、
前記選択成長において、前記開口部上および前記第２の
開口部上に同時に半導体層を形成し、前記第２の開口部
の面積を変えることにより、選択成長により形成される
半導体層の成膜レートを制御することを特徴とする。
製造方法は、上記製造方法において、前記絶縁体マスク
が前記開口部以外の第２の開口部を有する構造であり、
前記選択成長において、前記開口部上および前記第２の
開口部上に同時に半導体層を形成し、前記第２の開口部
の面積を変えることにより、選択成長により形成される
半導体層の成膜レートを制御することを特徴とする。
【００２０】 なお、選択成長に用いるマスク幅を変え、
マスクによる被覆率を変えることにより、選択成長によ
って形成される半導体層の成膜レートを制御することが
可能となり、へテロ構造における所望の半導体層の層厚
の制御が容易となる。
マスクによる被覆率を変えることにより、選択成長によ
って形成される半導体層の成膜レートを制御することが
可能となり、へテロ構造における所望の半導体層の層厚
の制御が容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施例につい
て図面を参照して詳しく説明する。
て図面を参照して詳しく説明する。
【００２２】《参考例１》図１は、本発明を説明するた
めの参考例１である窒化ガリウム系半導体レーザの概略
断面図である。
めの参考例１である窒化ガリウム系半導体レーザの概略
断面図である。
【００２３】図１に示された本参考例１では、窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層として（０００１）面を
表面とする六方晶を用いている。図１に於いて、本発明
の参考例１の窒化ガリウム系半導体レーザは、（１１−
２０）面を表面とするサファイア基板３１上に、厚さ３
μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ０．４μｍの
ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、厚さ０．０５
μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド
層３４上に形成され＜１−１００＞方向の幅１μｍのス
トライプ状開口部３６を持った厚さ２０００Ａ（オング
ストローム）のＳｉＯ2 マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３
５を用いてストライプ状開口部３６に選択的に形成され
た厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３９、
厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４
０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４１から
なる積層構造が形成されている。選択成長により形成し
た層は、側面が［１１−２２］面となっている。
ウム系半導体レーザの半導体層として（０００１）面を
表面とする六方晶を用いている。図１に於いて、本発明
の参考例１の窒化ガリウム系半導体レーザは、（１１−
２０）面を表面とするサファイア基板３１上に、厚さ３
μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ０．４μｍの
ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、厚さ０．０５
μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド
層３４上に形成され＜１−１００＞方向の幅１μｍのス
トライプ状開口部３６を持った厚さ２０００Ａ（オング
ストローム）のＳｉＯ2 マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３
５を用いてストライプ状開口部３６に選択的に形成され
た厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３９、
厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４
０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４１から
なる積層構造が形成されている。選択成長により形成し
た層は、側面が［１１−２２］面となっている。
【００２４】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極４３はエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極４３はエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００２５】次に図１に示された本発明の参考例１の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００２６】初めに、有機金属化学気相成長法により、
平坦なサファイア基板３１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層３２、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層３４を前述の順序で形成した後に、結
晶の［１−１００］方向に、幅１μｍのストライプ状の
開口部３６を持つＳｉＯ2 マスク３５を形成し、しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、ＳｉＯ2 マスク
３５の開口部３６に選択的にｎ型ＧａＮ光ガイド層３７
を成長し、続いて多重量子井戸構造活性層３８、ｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３９、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１を成長する。さら
にｐ電極、ｎ電極を形成する工程を経て窒化ガリウム系
半導体レーザを形成する。
平坦なサファイア基板３１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層３２、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層３４を前述の順序で形成した後に、結
晶の［１−１００］方向に、幅１μｍのストライプ状の
開口部３６を持つＳｉＯ2 マスク３５を形成し、しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、ＳｉＯ2 マスク
３５の開口部３６に選択的にｎ型ＧａＮ光ガイド層３７
を成長し、続いて多重量子井戸構造活性層３８、ｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３９、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１を成長する。さら
にｐ電極、ｎ電極を形成する工程を経て窒化ガリウム系
半導体レーザを形成する。
【００２７】図１に示された本発明の参考例１の窒化ガ
リウム系半導体レーザでは、ｎ型層上にＳｉＯ2 マスク
３５により開口部３６を形成し、選択成長を行うことで
開口部３６周辺に活性層とｐ型層を選択的に形成してい
る。この場合、活性層３８に対する電流狭窄をＳｉＯ2
膜３５で行うことができ活性層３８への理想的な電流狭
窄が可能となる。
リウム系半導体レーザでは、ｎ型層上にＳｉＯ2 マスク
３５により開口部３６を形成し、選択成長を行うことで
開口部３６周辺に活性層とｐ型層を選択的に形成してい
る。この場合、活性層３８に対する電流狭窄をＳｉＯ2
膜３５で行うことができ活性層３８への理想的な電流狭
窄が可能となる。
【００２８】また参考例１の場合は活性層の側面は活性
層の屈折率より低い層で埋め込まれて活性層横方向の屈
折率差が大きくなるため、活性層幅を１μｍ程度と小さ
くすることでレーザ光の基本横モード制御が行える。
層の屈折率より低い層で埋め込まれて活性層横方向の屈
折率差が大きくなるため、活性層幅を１μｍ程度と小さ
くすることでレーザ光の基本横モード制御が行える。
【００２９】図１３に示した従来の窒化ガリウム系半導
体レーザの電流狭窄構造では、幅４μｍのリッジに沿っ
て電流狭窄されるが活性層付近でさらに２μｍ程度電流
が広がってしまう。これに対し、本発明の参考例１の半
導体レーザでは、ほぼ完全な電流狭窄で１μｍ程度の幅
の狭い幅の活性層に電流注入を行えるため、従来の窒化
ガリウム系半導体レーザに比べてレーザの発振閾値は数
分の１に大きく減少する。
体レーザの電流狭窄構造では、幅４μｍのリッジに沿っ
て電流狭窄されるが活性層付近でさらに２μｍ程度電流
が広がってしまう。これに対し、本発明の参考例１の半
導体レーザでは、ほぼ完全な電流狭窄で１μｍ程度の幅
の狭い幅の活性層に電流注入を行えるため、従来の窒化
ガリウム系半導体レーザに比べてレーザの発振閾値は数
分の１に大きく減少する。
【００３０】また前述の通り、（０００１）面を表面と
する六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮ又はＡｌＧａＮを選択成長により形成する場合、Ｇ
ａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＧａＮは六方晶窒化ガリウム
系半導体層の［１−１２０］方向では［０００１］方向
と同程度の成長速度を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の頂上の幅は、電流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜３
５の開口部３６の幅：１μｍ）に比べて選択成長する結
晶の層厚の２倍程度、すなわち１．６μｍ程度大きくな
る。これに加えてｐ型ＧａＮコンタクト層４１はリッジ
形状になっており、リッジ側壁にもコンタクトが形成さ
れているため、ｐ電極４４と導通する総コンタクト面積
は４μｍ程度になる。
する六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮ又はＡｌＧａＮを選択成長により形成する場合、Ｇ
ａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＧａＮは六方晶窒化ガリウム
系半導体層の［１−１２０］方向では［０００１］方向
と同程度の成長速度を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の頂上の幅は、電流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜３
５の開口部３６の幅：１μｍ）に比べて選択成長する結
晶の層厚の２倍程度、すなわち１．６μｍ程度大きくな
る。これに加えてｐ型ＧａＮコンタクト層４１はリッジ
形状になっており、リッジ側壁にもコンタクトが形成さ
れているため、ｐ電極４４と導通する総コンタクト面積
は４μｍ程度になる。
【００３１】図１３に示した従来の窒化ガリウム系半導
体レーザでは、ｐ型コンタクトの幅は４μｍのリッジ上
部の幅に等しく、この幅とｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層４０とｐ型ＧａＮコンタクト層４１の電流が流れ
る幅はほぼ等しくなる。これに対して参考例１ではｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０とｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の電流が流れる幅は３μｍ程度になる。従っ
て、参考例１の窒化ガリウム系半導体レーザでは、従来
の窒化ガリウム系半導体レーザと比較してｐ型コンタク
ト抵抗、及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ
型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵抗は同程度にな
る。
体レーザでは、ｐ型コンタクトの幅は４μｍのリッジ上
部の幅に等しく、この幅とｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層４０とｐ型ＧａＮコンタクト層４１の電流が流れ
る幅はほぼ等しくなる。これに対して参考例１ではｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０とｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の電流が流れる幅は３μｍ程度になる。従っ
て、参考例１の窒化ガリウム系半導体レーザでは、従来
の窒化ガリウム系半導体レーザと比較してｐ型コンタク
ト抵抗、及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ
型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵抗は同程度にな
る。
【００３２】このように、本発明の構造では従来と同程
度の素子抵抗を維持しながら発振閾値を減少することが
可能となり、動作電圧を従来よりも低減することができ
る。
度の素子抵抗を維持しながら発振閾値を減少することが
可能となり、動作電圧を従来よりも低減することができ
る。
【００３３】また本参考例１では、光導波路を半導体結
晶の［１−１００］方向に形成しているため、窒化ガリ
ウム系半導体の（１−１００）へき開面を用いて共振器
鏡面を形成することができ、さらに電流狭窄構造形成の
ためのドライエッチングが不要であるため製造工程を簡
単にできる。
晶の［１−１００］方向に形成しているため、窒化ガリ
ウム系半導体の（１−１００）へき開面を用いて共振器
鏡面を形成することができ、さらに電流狭窄構造形成の
ためのドライエッチングが不要であるため製造工程を簡
単にできる。
【００３４】《実施例１》図２は、本発明を窒化ガリウ
ム系レーザに適用した実施例１の概略断面図である。図
２に示された実施例１の窒化ガリウム系半導体レーザ
は、参考例１の半導体レーザと比較して絶縁体マスク上
に多結晶ＡｌＧａＮ４５が形成されている点が異なって
いる。
ム系レーザに適用した実施例１の概略断面図である。図
２に示された実施例１の窒化ガリウム系半導体レーザ
は、参考例１の半導体レーザと比較して絶縁体マスク上
に多結晶ＡｌＧａＮ４５が形成されている点が異なって
いる。
【００３５】図２に示された、本実施例１では窒化ガリ
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。図２に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサ
ファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１
−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部３６を
持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2
マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用いて選択的に形成
された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
３９、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層４０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４
１からなる積層構造が形成されている。選択成長により
形成した層は、側面が［１１−２２］面となっている。
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。図２に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサ
ファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１
−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部３６を
持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2
マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用いて選択的に形成
された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
３９、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層４０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４
１からなる積層構造が形成されている。選択成長により
形成した層は、側面が［１１−２２］面となっている。
【００３６】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。ｎ電極４３はサファイア基板３
１が絶縁体のためエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。ｎ電極４３はサファイア基板３
１が絶縁体のためエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００３７】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ４５の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０に比べて数分の１程度に小さく、ＳｉＯ2 膜３５
により電流狭窄及び光導波を行うことは参考例１と同様
であり、多結晶ＡｌＧａＮ４５があっても電流狭窄及び
光導波の効果は変わらない。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ４５の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０に比べて数分の１程度に小さく、ＳｉＯ2 膜３５
により電流狭窄及び光導波を行うことは参考例１と同様
であり、多結晶ＡｌＧａＮ４５があっても電流狭窄及び
光導波の効果は変わらない。
【００３８】また低抵抗化に関しても参考例１と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果もある。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果もある。
【００３９】さらに、電流狭窄構造形成のためのドライ
エッチングが不要であるため製造工程を簡単にできるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成できることも参考例１と同様
である。
エッチングが不要であるため製造工程を簡単にできるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成できることも参考例１と同様
である。
【００４０】《参考例２》図３は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した参考例２の概略断面図であ
る。図３に示された参考例２の窒化ガリウム系半導体レ
ーザは、参考例１の半導体レーザと比較して、選択成長
のためのＳｉＯ2マスクの形状と、選択的に結晶成長す
る領域が異なっている。
ム系半導体レーザに適用した参考例２の概略断面図であ
る。図３に示された参考例２の窒化ガリウム系半導体レ
ーザは、参考例１の半導体レーザと比較して、選択成長
のためのＳｉＯ2マスクの形状と、選択的に結晶成長す
る領域が異なっている。
【００４１】図３に示された、本参考例２では、窒化ガ
リウム系半導体レーザの半導体層は（０００１）面を表
面とする六方晶窒化ガリウム系半導体を用いている。図
３に於いて、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザは、
（１１−２０）面を表面とするサファイア基板３１上
に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ
０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、
厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１−１００＞方向の
ストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙４７を挟ん
で１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク４６、ＳｉＯ2 マスク４６を用い
て選択的に形成された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光
ガイド層４８、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストロ
ーム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多
重量子井戸構造活性層４９、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層５０、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層５１、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層５２、ｐ型ＧａＮコンタクト層５２上に形成
され空隙４７と中心が一致する幅１５μｍの開口部を持
ったＳｉＯ2 マスク５５からなる積層構造が形成されて
いる。選択成長により形成した層は、側面が［１１−２
２］面となっている。
リウム系半導体レーザの半導体層は（０００１）面を表
面とする六方晶窒化ガリウム系半導体を用いている。図
３に於いて、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザは、
（１１−２０）面を表面とするサファイア基板３１上
に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ
０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、
厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１−１００＞方向の
ストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙４７を挟ん
で１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク４６、ＳｉＯ2 マスク４６を用い
て選択的に形成された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光
ガイド層４８、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストロ
ーム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多
重量子井戸構造活性層４９、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層５０、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層５１、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層５２、ｐ型ＧａＮコンタクト層５２上に形成
され空隙４７と中心が一致する幅１５μｍの開口部を持
ったＳｉＯ2 マスク５５からなる積層構造が形成されて
いる。選択成長により形成した層は、側面が［１１−２
２］面となっている。
【００４２】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極５６、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
５４で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極５４はエッチングによって段差５３を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極５６、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
５４で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極５４はエッチングによって段差５３を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００４３】次に図３に示された本発明の参考例２の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００４４】図３の半導体レーザの半導体結晶部分の製
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は参考例１と同様である。
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は参考例１と同様である。
【００４５】本参考例２では、幅１５μｍ、間隔１μｍ
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク４６を用いている。このようなＳｉＯ2マスク
を用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層とｐ型
ＧａＮコンタクト層が横方向に広がって形成されること
は参考例１と同様であるが、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４
表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない領域の面積比
（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されていない面積：
以下、「被覆率」と呼ぶ）を、数十分の１程度以下に小
さくできる。この結果、選択的に形成する半導体層の層
厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ
同じにすることができ、選択成長の際の成膜レートを制
御しやすくできる。
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク４６を用いている。このようなＳｉＯ2マスク
を用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層とｐ型
ＧａＮコンタクト層が横方向に広がって形成されること
は参考例１と同様であるが、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４
表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない領域の面積比
（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されていない面積：
以下、「被覆率」と呼ぶ）を、数十分の１程度以下に小
さくできる。この結果、選択的に形成する半導体層の層
厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ
同じにすることができ、選択成長の際の成膜レートを制
御しやすくできる。
【００４６】参考例２のように１対のマスクにより選択
成長を行う場合、所望の素子形成領域以外にも半導体層
が成長することになるが、図３に示したように、所望の
素子形成領域以外の成長部分については、ＳｉＯ2 膜５
５を電流ブロックとして用いることで、電流がＳｉＯ2
空隙４７のみに流れるようになる。したがって、参考例
２の製造方法による構造でも参考例１と同様に低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などが実現できる。
成長を行う場合、所望の素子形成領域以外にも半導体層
が成長することになるが、図３に示したように、所望の
素子形成領域以外の成長部分については、ＳｉＯ2 膜５
５を電流ブロックとして用いることで、電流がＳｉＯ2
空隙４７のみに流れるようになる。したがって、参考例
２の製造方法による構造でも参考例１と同様に低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などが実現できる。
【００４７】また、電流狭窄構造形成のドライエッチン
グが不要であるため製造工程が簡単になる。さらに光導
波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成するた
め、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することができる。また、参考
例２は、実施例１のように選択成長マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
１’）。
グが不要であるため製造工程が簡単になる。さらに光導
波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成するた
め、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することができる。また、参考
例２は、実施例１のように選択成長マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
１’）。
【００４８】《参考例３》図４は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した参考例３の概略断面図であ
る。図４に示された本参考例３の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。本参考例３と参考例２の違いは、参考例
２における（１１−２０）面を表面とするサファイア基
板３１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２がｎ
型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極５４はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
ム系半導体レーザに適用した参考例３の概略断面図であ
る。図４に示された本参考例３の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。本参考例３と参考例２の違いは、参考例
２における（１１−２０）面を表面とするサファイア基
板３１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２がｎ
型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極５４はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
【００４９】なお、図４の半導体レーザの半導体結晶部
分の製造方法は、ｎ型基板９２上に直接選択的に結晶を
形成すること以外は参考例２と同様である。
分の製造方法は、ｎ型基板９２上に直接選択的に結晶を
形成すること以外は参考例２と同様である。
【００５０】本発明の参考例３の窒化ガリウム系半導体
レーザでは、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不要
であり、参考例２に比較して更に製造工程が簡略化され
る。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向
に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へ
き開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来るが、
基板自体がＧａＮであるため、サファイア基板がある場
合に比べて劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などに対する効果は参考例
２と同様である。また、参考例３は、実施例１のように
選択成長マスク上に多結晶ＡｌＧａＮができる場合でも
同様に適用できる（実施例１’’）。
レーザでは、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不要
であり、参考例２に比較して更に製造工程が簡略化され
る。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向
に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へ
き開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来るが、
基板自体がＧａＮであるため、サファイア基板がある場
合に比べて劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などに対する効果は参考例
２と同様である。また、参考例３は、実施例１のように
選択成長マスク上に多結晶ＡｌＧａＮができる場合でも
同様に適用できる（実施例１’’）。
【００５１】《参考例４》図５は、本発明を説明するた
めの参考例４である窒化ガリウム系半導体レーザの概略
断面図である。図５に示された、本参考例４の窒化ガリ
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
めの参考例４である窒化ガリウム系半導体レーザの概略
断面図である。図５に示された、本参考例４の窒化ガリ
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
【００５２】図５に於いて、本発明の参考例４の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とす
るサファイア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコ
ンタクト層６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形
成され、＜１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状
開口部６４を持った厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク６３、ＳｉＯ2 マスク６３を用い
て選択的に形成された厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層６６、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩ
ｎ0.2Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングスト
ローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の
多重量子井戸構造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮ
コンタクト層７０を形成している。選択成長により形成
した層は、側面が［１１−２２］面となっている。Ｎｉ
／Ａｕの２層金属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２
層金属からなるｎ電極７２が形成されている。ＳｉＯ2
マスク６３を除去してｎ型コンタクト層６２を露出した
後にｎ電極７２を形成している。
リウム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とす
るサファイア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコ
ンタクト層６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形
成され、＜１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状
開口部６４を持った厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク６３、ＳｉＯ2 マスク６３を用い
て選択的に形成された厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層６６、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩ
ｎ0.2Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングスト
ローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の
多重量子井戸構造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮ
コンタクト層７０を形成している。選択成長により形成
した層は、側面が［１１−２２］面となっている。Ｎｉ
／Ａｕの２層金属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２
層金属からなるｎ電極７２が形成されている。ＳｉＯ2
マスク６３を除去してｎ型コンタクト層６２を露出した
後にｎ電極７２を形成している。
【００５３】次に図５に示された本発明の参考例４の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００５４】初めに、有機金属化学気相成長法により、
平坦なサファイア基板６１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層６２を形成した後に、結晶の［１−１００］方向に、
幅１μｍのストライプ状の開口部６４を持つＳｉＯ2 マ
スク６３を形成し、しかる後に、有機金属化学気相成長
法により、前記ＳｉＯ2 マスク６３の開口部６４にのみ
選択的にｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層６６、多重量子井戸構造活性層６７、
ｐ型ＧａＮ光ガイド層６８、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０からなる積
層構造を形成する。
平坦なサファイア基板６１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層６２を形成した後に、結晶の［１−１００］方向に、
幅１μｍのストライプ状の開口部６４を持つＳｉＯ2 マ
スク６３を形成し、しかる後に、有機金属化学気相成長
法により、前記ＳｉＯ2 マスク６３の開口部６４にのみ
選択的にｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層６６、多重量子井戸構造活性層６７、
ｐ型ＧａＮ光ガイド層６８、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０からなる積
層構造を形成する。
【００５５】図５に示された参考例４の窒化ガリウム系
半導体レーザは、活性層、ｐ型層に加えてｎ型クラッド
層も選択的に形成している。電流狭窄はＳｉＯ2膜６３
により行うが、活性層６７において電流が流れる幅がＳ
ｉＯ2膜６３の開口部６４の幅より１μｍ程度大きくな
り、電流狭窄効果は小さくなるが、図１３に示すような
従来の半導体レーザ構造よりも電流狭窄効果は大きい。
半導体レーザは、活性層、ｐ型層に加えてｎ型クラッド
層も選択的に形成している。電流狭窄はＳｉＯ2膜６３
により行うが、活性層６７において電流が流れる幅がＳ
ｉＯ2膜６３の開口部６４の幅より１μｍ程度大きくな
り、電流狭窄効果は小さくなるが、図１３に示すような
従来の半導体レーザ構造よりも電流狭窄効果は大きい。
【００５６】また、活性層横方向の光閉込に関しては、
活性層６７がベンドした形状になっているため、活性層
６７の平坦部分に光が閉じ込められる。
活性層６７がベンドした形状になっているため、活性層
６７の平坦部分に光が閉じ込められる。
【００５７】以上のように、従来より効果的な電流狭窄
で１μｍ程度の幅の狭い活性層に電流注入を行えるた
め、活性層への電流狭窄幅６μｍ程度の従来実施例に比
べてレーザの発振閾値は大きく減少する。
で１μｍ程度の幅の狭い活性層に電流注入を行えるた
め、活性層への電流狭窄幅６μｍ程度の従来実施例に比
べてレーザの発振閾値は大きく減少する。
【００５８】更に、ｐ型層が横方向に広がってリッジ状
に形成されるため、ｐコンタクト面積は５μｍ程度、ｐ
型層の幅は３μｍ程度と従来の半導体レーザ構造と同程
度になる。従って、従来と同程度の素子抵抗を維持しつ
つ、発振閾値を減少させることができ、動作電圧の低減
が可能となる。
に形成されるため、ｐコンタクト面積は５μｍ程度、ｐ
型層の幅は３μｍ程度と従来の半導体レーザ構造と同程
度になる。従って、従来と同程度の素子抵抗を維持しつ
つ、発振閾値を減少させることができ、動作電圧の低減
が可能となる。
【００５９】さらに、本発明の参考例３においても、窒
化ガリウム系半導体レーザの電流狭窄構造形成のための
ドライエッチングが不要であるため製造工程を簡単にで
きる。また、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）面
はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体レーザの
共振器鏡面をへき開によって形成することができる。
化ガリウム系半導体レーザの電流狭窄構造形成のための
ドライエッチングが不要であるため製造工程を簡単にで
きる。また、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）面
はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体レーザの
共振器鏡面をへき開によって形成することができる。
【００６０】《実施例２》図６は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例２の概略断面図であ
る。図６に示された、実施例２の窒化ガリウム系レーザ
の半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶で
ある。
ム系半導体レーザに適用した実施例２の概略断面図であ
る。図６に示された、実施例２の窒化ガリウム系レーザ
の半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶で
ある。
【００６１】図６に於いて、本発明の窒化ガリウム系レ
ーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、
該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１
００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４を持っ
た厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マス
ク６３、該ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形成さ
れた厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６６、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７
０を形成している。選択成長により形成した層は、側面
が［１１−２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極７２が形成されている。ｎ型コンタクト層６２を
露出した後にｎ電極７２を形成している。ｎ型Ａｌ0.07
Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層６９の形成時には、形成方法によってはＡｌ
とＳｉＯ2 の吸着が強いので、ＳｉＯ2 マスク６３上に
それぞれ多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成長する。実施
例２と参考例４との相違点は、多結晶ＡｌＧａＮ７３，
７４の有無である。また実施例２の半導体結晶部分の製
造方法は参考例４と同様である。
ーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、
該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１
００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４を持っ
た厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マス
ク６３、該ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形成さ
れた厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６６、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７
０を形成している。選択成長により形成した層は、側面
が［１１−２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極７２が形成されている。ｎ型コンタクト層６２を
露出した後にｎ電極７２を形成している。ｎ型Ａｌ0.07
Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層６９の形成時には、形成方法によってはＡｌ
とＳｉＯ2 の吸着が強いので、ＳｉＯ2 マスク６３上に
それぞれ多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成長する。実施
例２と参考例４との相違点は、多結晶ＡｌＧａＮ７３，
７４の有無である。また実施例２の半導体結晶部分の製
造方法は参考例４と同様である。
【００６２】図６に示された本発明の実施例２の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、参考例４の半導体レーザに比
較して、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があることのみが
異なる。ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６９の形成時には、形
成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着が強いので、Ｓ
ｉＯ2 マスク６３上に多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成
長する。
リウム系半導体レーザは、参考例４の半導体レーザに比
較して、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があることのみが
異なる。ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６９の形成時には、形
成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着が強いので、Ｓ
ｉＯ2 マスク６３上に多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成
長する。
【００６３】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ７３，７４の層厚はｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６
９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜６３によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは参考例４と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があっても電流狭窄及
び光導波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても参考
例４と同様の効果がある。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ７３，７４の層厚はｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６
９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜６３によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは参考例４と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があっても電流狭窄及
び光導波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても参考
例４と同様の効果がある。
【００６４】また低抵抗化に関しても参考例１と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００６５】さらに、電流狭窄構造形成のためのドライ
エッチングが不要であるため製造工程が簡単であるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは参考
例４と同様である。
エッチングが不要であるため製造工程が簡単であるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは参考
例４と同様である。
【００６６】《参考例５》図７は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した参考例５の概略断面図であ
る。図７に示された、参考例５の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六
方晶である。図７に示された本発明の参考例５の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、参考例４の半導体レーザに比
較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶を形成
する領域が異なる。
ム系半導体レーザに適用した参考例５の概略断面図であ
る。図７に示された、参考例５の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六
方晶である。図７に示された本発明の参考例５の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、参考例４の半導体レーザに比
較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶を形成
する領域が異なる。
【００６７】図７に於いて、窒化ガリウム系半導体レー
ザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板６
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、該
ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１０
０＞方向のストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙
８１を挟んで１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オン
グストローム）のＳｉＯ2 マスク８０、該ＳｉＯ2 マス
ク８０を用いて選択的に形成された厚さ０．４μｍのｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、厚さ０．１μｍ
のｎ型ＧａＮ光ガイド層８３、厚さ２５Ａ（オングスト
ローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層から
なる７周期の多重量子井戸構造活性層８４、厚さ０．１
μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層８５、厚さ０．４μｍのｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、厚さ０．２μｍ
のｐ型ＧａＮコンタクト層８７、該ｐ型ＧａＮコンタク
ト層８７上に形成され、かつ空隙８１と中心が一致する
幅１５μｍの開口部を持ったＳｉＯ2 マスク８８、Ｎｉ
／Ａｕの２層金属からなるｐ電極８９、Ｔｉ／Ａｌの２
層金属からなるｎ電極９１が形成されている。サファイ
ア基板６１は絶縁体なので、エッチングによって段差９
０を形成し、ｎ型コンタクト層６２を露出した後にｎ電
極９１を形成している。
ザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板６
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、該
ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１０
０＞方向のストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙
８１を挟んで１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オン
グストローム）のＳｉＯ2 マスク８０、該ＳｉＯ2 マス
ク８０を用いて選択的に形成された厚さ０．４μｍのｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、厚さ０．１μｍ
のｎ型ＧａＮ光ガイド層８３、厚さ２５Ａ（オングスト
ローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層から
なる７周期の多重量子井戸構造活性層８４、厚さ０．１
μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層８５、厚さ０．４μｍのｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、厚さ０．２μｍ
のｐ型ＧａＮコンタクト層８７、該ｐ型ＧａＮコンタク
ト層８７上に形成され、かつ空隙８１と中心が一致する
幅１５μｍの開口部を持ったＳｉＯ2 マスク８８、Ｎｉ
／Ａｕの２層金属からなるｐ電極８９、Ｔｉ／Ａｌの２
層金属からなるｎ電極９１が形成されている。サファイ
ア基板６１は絶縁体なので、エッチングによって段差９
０を形成し、ｎ型コンタクト層６２を露出した後にｎ電
極９１を形成している。
【００６８】図７の半導体レーザの半導体結晶部分の製
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は以外は参考例４と同様である。
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は以外は参考例４と同様である。
【００６９】本参考例５では、幅１５μｍ、間隔１μｍ
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク８０を用いる。このようなＳｉＯ2 マスクを用
いても、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、ｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層８７等が横方向に広がって形成されることは参考
例４と同様であるが、ｎ型ＧａＮ層６２表面でＳｉＯ2
マスクのある領域とない領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆
された面積／被覆されていない面積：以下、被覆率と呼
ぶ）を、数十分の１程度以下に小さくできる。この結
果、選択的に形成する半導体層の層厚方向の成膜レート
をＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同じにすることがで
き、成膜レートを制御しやすくなる。
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク８０を用いる。このようなＳｉＯ2 マスクを用
いても、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、ｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層８７等が横方向に広がって形成されることは参考
例４と同様であるが、ｎ型ＧａＮ層６２表面でＳｉＯ2
マスクのある領域とない領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆
された面積／被覆されていない面積：以下、被覆率と呼
ぶ）を、数十分の１程度以下に小さくできる。この結
果、選択的に形成する半導体層の層厚方向の成膜レート
をＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同じにすることがで
き、成膜レートを制御しやすくなる。
【００７０】低抵抗化、電流狭窄、横モード制御などに
対する効果は参考例４と同様である。また、電流狭窄構
造形成のためのドライエッチングが不要であるため製造
工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の［１−
１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１
−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成すること
が出来ることも参考例４と同様である。また、参考例４
は、実施例２のように選択成長マスク上に多結晶ＡｌＧ
ａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
２’）。
対する効果は参考例４と同様である。また、電流狭窄構
造形成のためのドライエッチングが不要であるため製造
工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の［１−
１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１
−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成すること
が出来ることも参考例４と同様である。また、参考例４
は、実施例２のように選択成長マスク上に多結晶ＡｌＧ
ａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
２’）。
【００７１】《参考例６》図８は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した参考例６の概略断面図であ
る。図８に示された、本参考例６の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
ム系半導体レーザに適用した参考例６の概略断面図であ
る。図８に示された、本参考例６の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
【００７２】本参考例６と参考例５の違いは、参考例５
における（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２がｎ型
ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、
ｎ電極９３はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
図８の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法は、ｎ
型基板９２上に直接選択的に結晶を形成すること以外は
参考例５と同様である。
における（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２がｎ型
ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、
ｎ電極９３はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
図８の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法は、ｎ
型基板９２上に直接選択的に結晶を形成すること以外は
参考例５と同様である。
【００７３】この結果、ｎ電極形成の為のドライエッチ
ングが不要であり、参考例５に比較して更に製造工程が
簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１−１
００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−
１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが
出来ることは同様であるが、基板自体がＧａＮであるた
め、サファイア基板がある場合に比べて劈開面形成はは
るかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制御
などに対する効果は参考例５と同様である。また、参考
例６は、実施例２のように選択成長マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
２’’）。
ングが不要であり、参考例５に比較して更に製造工程が
簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１−１
００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−
１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが
出来ることは同様であるが、基板自体がＧａＮであるた
め、サファイア基板がある場合に比べて劈開面形成はは
るかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制御
などに対する効果は参考例５と同様である。また、参考
例６は、実施例２のように選択成長マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
２’’）。
【００７４】《参考例７》図９は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した参考例７の概略断面図であ
る。図９に示された、本参考例７の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
ム系半導体レーザに適用した参考例７の概略断面図であ
る。図９に示された、本参考例７の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
【００７５】図９に於いて、本発明の窒化ガリウム系半
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚さ０．
２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極１２が形成されている。サファイア基板１は
絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形成し、
ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を形成し
ている。
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚さ０．
２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極１２が形成されている。サファイア基板１は
絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形成し、
ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を形成し
ている。
【００７６】図９に示された本発明の参考例７の窒化ガ
リウム系半導体レーザの半導体結晶部分の製造工程に於
いては、まず、有機金属化学気相成長法により、平坦な
サファイア基板１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３、ｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層４、多重量子井戸構造活性層５、ｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６を前記順序で形成した後に、結晶の［１−１０
０］方向に、幅４μｍのストライプ状の開口部８を持つ
ＳｉＯ2 マスク７を形成し、しかる後に、有機金属化学
気相成長法により、前記ＳｉＯ2 マスク７の開口部にの
み選択的にｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を形成する。
リウム系半導体レーザの半導体結晶部分の製造工程に於
いては、まず、有機金属化学気相成長法により、平坦な
サファイア基板１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３、ｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層４、多重量子井戸構造活性層５、ｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６を前記順序で形成した後に、結晶の［１−１０
０］方向に、幅４μｍのストライプ状の開口部８を持つ
ＳｉＯ2 マスク７を形成し、しかる後に、有機金属化学
気相成長法により、前記ＳｉＯ2 マスク７の開口部にの
み選択的にｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を形成する。
【００７７】図１３に示した従来の半導体レーザでは、
エッチングによってメサを形成して電流狭窄を行ってい
るため、活性層とメサ底面の間の層厚の制御が難しく、
０．３＋／−０．１μｍ程度になってしまう。これに対
して図９に示された本発明の参考例７の窒化ガリウム系
半導体レーザでは、結晶成長とＳｉＯ2 膜形成によって
電流狭窄構造を作るため、活性層５からＳｉＯ2 膜７ま
での層厚を０．１＋／−０．０１μｍ程度に制御性よく
薄くすることができる。従って、本実施例では従来の半
導体レーザ構造よりも電流広がりの小さい電流狭窄構造
を制御性よく形成することができる。また、ＳｉＯ2 膜
７はＧａＮ系材料よりも屈折率が小さいため、活性層５
から放射されるレーザ光に対して図９の水平方向に実効
的な屈折率差が生じ、レーザ光の放射パターンが基本モ
ードの楕円形に整形される。
エッチングによってメサを形成して電流狭窄を行ってい
るため、活性層とメサ底面の間の層厚の制御が難しく、
０．３＋／−０．１μｍ程度になってしまう。これに対
して図９に示された本発明の参考例７の窒化ガリウム系
半導体レーザでは、結晶成長とＳｉＯ2 膜形成によって
電流狭窄構造を作るため、活性層５からＳｉＯ2 膜７ま
での層厚を０．１＋／−０．０１μｍ程度に制御性よく
薄くすることができる。従って、本実施例では従来の半
導体レーザ構造よりも電流広がりの小さい電流狭窄構造
を制御性よく形成することができる。また、ＳｉＯ2 膜
７はＧａＮ系材料よりも屈折率が小さいため、活性層５
から放射されるレーザ光に対して図９の水平方向に実効
的な屈折率差が生じ、レーザ光の放射パターンが基本モ
ードの楕円形に整形される。
【００７８】更に、前述の通り、（０００１）面を表面
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮを選択成長により形成する場合、ＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮは前記六方晶窒化ガリウム系半導体層の［１−
１２０］方向には［０００１］方向と同程度の成長速度
を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の幅は電
流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜７の開口部８の幅：４μｍ）に
比べて１．２μｍ程度大きくなる。これに加えてｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０はリッジ形状になっており、リッ
ジ側壁もコンタクトが形成されているため、ｐ電極１３
と導通するコンタクト面積は電流狭窄幅に比べて２倍程
度にもなる。また、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０の電流が流れる幅は面
積は電流狭窄幅に比べて１．５倍程度になる。これに比
較して従来の半導体レーザでは、電流狭窄幅はリッジ幅
に等しく、これとｐ電極１３と導通するコンタクト面
積、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０の電流が流れる幅はほぼ等しくなる。
従って、本発明の半導体レーザでは従来構造に比較して
ｐ型コンタクト抵抗は１／２、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵
抗は１／１．５になり、大きく低抵抗化できる。特にＧ
ａＮ系材料ではｐコンタクト抵抗及びｐ型バルク抵抗が
高く、本発明の実施によるデバイス抵抗低減効果は大き
い。
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮを選択成長により形成する場合、ＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮは前記六方晶窒化ガリウム系半導体層の［１−
１２０］方向には［０００１］方向と同程度の成長速度
を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の幅は電
流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜７の開口部８の幅：４μｍ）に
比べて１．２μｍ程度大きくなる。これに加えてｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０はリッジ形状になっており、リッ
ジ側壁もコンタクトが形成されているため、ｐ電極１３
と導通するコンタクト面積は電流狭窄幅に比べて２倍程
度にもなる。また、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０の電流が流れる幅は面
積は電流狭窄幅に比べて１．５倍程度になる。これに比
較して従来の半導体レーザでは、電流狭窄幅はリッジ幅
に等しく、これとｐ電極１３と導通するコンタクト面
積、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０の電流が流れる幅はほぼ等しくなる。
従って、本発明の半導体レーザでは従来構造に比較して
ｐ型コンタクト抵抗は１／２、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵
抗は１／１．５になり、大きく低抵抗化できる。特にＧ
ａＮ系材料ではｐコンタクト抵抗及びｐ型バルク抵抗が
高く、本発明の実施によるデバイス抵抗低減効果は大き
い。
【００７９】さらに、本発明の参考例７の窒化ガリウム
系半導体レーザは、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単である。ま
た、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
されることになるが、窒化ガリウム系半導体の（１−１
００）面はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体
レーザの共振器鏡面をへき開によって形成することが出
来るという利点もある。
系半導体レーザは、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単である。ま
た、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
されることになるが、窒化ガリウム系半導体の（１−１
００）面はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体
レーザの共振器鏡面をへき開によって形成することが出
来るという利点もある。
【００８０】《実施例３》図１０は、本発明を窒化ガリ
ウム系半導体レーザに適用した実施例３の概略断面図で
ある。図１０に示された、本実施例３の窒化ガリウム系
半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
ウム系半導体レーザに適用した実施例３の概略断面図で
ある。図１０に示された、本実施例３の窒化ガリウム系
半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
【００８１】図１０に示された本発明の実施例３の窒化
ガリウム系半導体レーザは、参考例７の半導体レーザに
比較して、多結晶ＡｌＧａＮ１４があることのみが異な
っている。
ガリウム系半導体レーザは、参考例７の半導体レーザに
比較して、多結晶ＡｌＧａＮ１４があることのみが異な
っている。
【００８２】図１０に於いて、本発明の窒化ガリウム系
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７の開口部のみに選択的に形成された厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚
さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａ
ｕの２層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金
属からなるｎ電極１２が形成されている。サファイア基
板１は絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形
成し、ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を
形成している。ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９の
形成時には、形成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着
が強いので、ＳｉＯ2 マスク７上に多結晶ＡｌＧａＮ１
４が形成される。
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７の開口部のみに選択的に形成された厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚
さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａ
ｕの２層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金
属からなるｎ電極１２が形成されている。サファイア基
板１は絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形
成し、ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を
形成している。ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９の
形成時には、形成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着
が強いので、ＳｉＯ2 マスク７上に多結晶ＡｌＧａＮ１
４が形成される。
【００８３】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ１４の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜７によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは参考例７と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ１４があっても電流狭窄及び光導
波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても参考例７と
同様の効果がある。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ１４の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜７によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは参考例７と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ１４があっても電流狭窄及び光導
波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても参考例７と
同様の効果がある。
【００８４】また低抵抗化に関しても参考例７と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００８５】また低抵抗化に関しても参考例７と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００８６】また、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単であること、
光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成さ
れ、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは参考例
７と同様である。
ッチングが不要であるため製造工程が簡単であること、
光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成さ
れ、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは参考例
７と同様である。
【００８７】《参考例８》図１１は、本発明を窒化ガリ
ウム系半導体レーザに適用した参考例８の概略断面図で
ある。図１１に示された、本参考例８の窒化ガリウム系
半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
ウム系半導体レーザに適用した参考例８の概略断面図で
ある。図１１に示された、本参考例８の窒化ガリウム系
半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
【００８８】図１１に於いて、本発明の窒化ガリウム系
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に＜１−１００＞方向のストラ
イプ状に形成された、幅４μｍの空隙１６を挟んで１対
の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストローム）の
ＳｉＯ2 マスク１５、該ＳｉＯ2 マスク１５を用いて選
択的に形成された厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１８、該ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に形
成され、かつ空隙１６と中心が一致する幅１８μｍの開
口部を持ったＳｉＯ2 マスク２１、Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極２２、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極２０が形成されている。サファイア基板１は絶縁
体なので、エッチングによって段差１９を形成し、ｎ型
コンタクト層２を露出した後にｎ電極２０を形成してい
る。図１１の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法
は、選択的に形成する半導体層の形状が異なる以外は参
考例７と同様である。
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に＜１−１００＞方向のストラ
イプ状に形成された、幅４μｍの空隙１６を挟んで１対
の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストローム）の
ＳｉＯ2 マスク１５、該ＳｉＯ2 マスク１５を用いて選
択的に形成された厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１８、該ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に形
成され、かつ空隙１６と中心が一致する幅１８μｍの開
口部を持ったＳｉＯ2 マスク２１、Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極２２、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極２０が形成されている。サファイア基板１は絶縁
体なので、エッチングによって段差１９を形成し、ｎ型
コンタクト層２を露出した後にｎ電極２０を形成してい
る。図１１の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法
は、選択的に形成する半導体層の形状が異なる以外は参
考例７と同様である。
【００８９】図１１に示された本発明の参考例８の窒化
ガリウム系半導体レーザは、参考例７の半導体レーザに
比較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層とｐ型ＧａＮコンタクト層を選択的に
形成する領域が異なる。本参考例８では、幅１５μｍ、
間隔４μｍの１対の厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク１５を用いる。このようなＳｉＯ
2 マスクを用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８が横方向に広がっ
て形成されることは参考例７と同様であるが、ｎ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層４表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない
領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されて
いない面積：以下、被覆率と呼ぶ）を、数十分の１程度
以下に小さくできる。この結果、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93
Ｎクラッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の層厚
方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同
じにすることができ、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の成膜レートを制
御しやすくなる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制御な
どに対する効果は参考例７と同様である。また、電流狭
窄構造形成のためのドライエッチングが不要であるため
製造工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体
の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成す
ることが出来ることは参考例７と同様である。また、参
考例８は、実施例３のように選択成長マスク上に多結晶
ＡｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
３’）。
ガリウム系半導体レーザは、参考例７の半導体レーザに
比較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層とｐ型ＧａＮコンタクト層を選択的に
形成する領域が異なる。本参考例８では、幅１５μｍ、
間隔４μｍの１対の厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク１５を用いる。このようなＳｉＯ
2 マスクを用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８が横方向に広がっ
て形成されることは参考例７と同様であるが、ｎ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層４表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない
領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されて
いない面積：以下、被覆率と呼ぶ）を、数十分の１程度
以下に小さくできる。この結果、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93
Ｎクラッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の層厚
方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同
じにすることができ、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の成膜レートを制
御しやすくなる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制御な
どに対する効果は参考例７と同様である。また、電流狭
窄構造形成のためのドライエッチングが不要であるため
製造工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体
の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成す
ることが出来ることは参考例７と同様である。また、参
考例８は、実施例３のように選択成長マスク上に多結晶
ＡｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる（実施例
３’）。
【００９０】《参考例９》図１２は、本発明を窒化ガリ
ウム系半導体レーザに適用した参考例９の概略断面図で
ある。図１２に示された本参考例９の窒化ガリウム系半
導体レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
ウム系半導体レーザに適用した参考例９の概略断面図で
ある。図１２に示された本参考例９の窒化ガリウム系半
導体レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。
【００９１】本参考例９と参考例８の違いは、参考例８
における （１１−２０）面を表面とするサファイア基
板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２がｎ型Ｇ
ａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、ｎ
電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
における （１１−２０）面を表面とするサファイア基
板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２がｎ型Ｇ
ａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、ｎ
電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
【００９２】図１２に示された本発明の参考例９の窒化
ガリウム系半導体レーザでは、参考例８との違いは、参
考例８における（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２がｎ
型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。この結果、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不
要であり、参考例８に比較して更に製造工程が簡略化さ
れる。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方
向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）
へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来るこ
とは参考例７〜１１と同様であるが、基板自体がＧａＮ
であるため、サファイア基板がある場合に比べて劈開面
形成ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モ
ード制御などに対する効果は参考例８と同様である。ま
た、参考例９は、実施例３のように選択成長マスク上に
多結晶ＡｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる
（実施例３’’）。
ガリウム系半導体レーザでは、参考例８との違いは、参
考例８における（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２がｎ
型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。この結果、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不
要であり、参考例８に比較して更に製造工程が簡略化さ
れる。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方
向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）
へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来るこ
とは参考例７〜１１と同様であるが、基板自体がＧａＮ
であるため、サファイア基板がある場合に比べて劈開面
形成ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モ
ード制御などに対する効果は参考例８と同様である。ま
た、参考例９は、実施例３のように選択成長マスク上に
多結晶ＡｌＧａＮができる場合でも同様に適用できる
（実施例３’’）。
【００９３】＜実施例の変形＞参考例１から１２の窒化
ガリウム系レーザに於いては、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成されているが、光導波路は半
導体結晶の［１−１００］方向または［１−１００］方
向と１０度以内の角をなす方向に形成されていれば、本
発明の実施に支障はない。開口部と一部の絶縁体電流狭
窄層上に形成され側面としては、［１１−２２］面の
他、絶縁体マスクとしてＳｉＮを用いた場合は［１−１
２０］面が形成される場合もある。
ガリウム系レーザに於いては、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成されているが、光導波路は半
導体結晶の［１−１００］方向または［１−１００］方
向と１０度以内の角をなす方向に形成されていれば、本
発明の実施に支障はない。開口部と一部の絶縁体電流狭
窄層上に形成され側面としては、［１１−２２］面の
他、絶縁体マスクとしてＳｉＮを用いた場合は［１−１
２０］面が形成される場合もある。
【００９４】また［１−１００］方向とずれている場合
でもレーザの共振器鏡面をドライエッチングなどのへき
開以外の方法で形成すれば、ミラー面形成上の問題はな
い。
でもレーザの共振器鏡面をドライエッチングなどのへき
開以外の方法で形成すれば、ミラー面形成上の問題はな
い。
【００９５】さらに、上記、各参考例、各実施例に記載
の窒化ガリウム系レーザは、（１１−２０）面を表面と
するサファイア基板上に形成されているが、これに限ら
れるものではなく、（０００１）面、あるいは他の面を
表面とするサファイア基板上、あるいは炭化珪素基板、
ＭｇＡｌ２Ｏ４基板、ＧａＮ基板に形成しても、絶縁体
マスクが形成される結晶の表面が（０００１）面であれ
ば本発明の実施に支障はない。
の窒化ガリウム系レーザは、（１１−２０）面を表面と
するサファイア基板上に形成されているが、これに限ら
れるものではなく、（０００１）面、あるいは他の面を
表面とするサファイア基板上、あるいは炭化珪素基板、
ＭｇＡｌ２Ｏ４基板、ＧａＮ基板に形成しても、絶縁体
マスクが形成される結晶の表面が（０００１）面であれ
ば本発明の実施に支障はない。
【００９６】また、上記、各参考例、各実施例の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基
板上に限らず、異なる面方位のｎ型ＧａＮ基板、ｎ型炭
化珪素基板といった他の基板上に形成した場合も、導電
性かつ絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
リウム系半導体レーザは、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基
板上に限らず、異なる面方位のｎ型ＧａＮ基板、ｎ型炭
化珪素基板といった他の基板上に形成した場合も、導電
性かつ絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
【００９７】また、本発明の実施は上記各参考例、各実
施例に示された構造の窒化ガリウム系半導体レーザに限
られるものではなく、各層の層厚や各層の組成や各層の
ドーピング濃度や電極材料やマスク材料やドライエッチ
ング深さやストライプ幅の様々な組み合わせの窒化ガリ
ウム系半導体レーザに於いて支障はない。
施例に示された構造の窒化ガリウム系半導体レーザに限
られるものではなく、各層の層厚や各層の組成や各層の
ドーピング濃度や電極材料やマスク材料やドライエッチ
ング深さやストライプ幅の様々な組み合わせの窒化ガリ
ウム系半導体レーザに於いて支障はない。
【００９８】また、絶縁体マスクはＳｉＯ2 を用いてい
るが、窒化珪素膜、ＴｉＯ2 膜などの他の材料の膜でも
よく、絶縁体であればよい。また、各参考例、各実施例
の窒化ガリウム系半導体レーザに於いては、いずれも、
半導体層の表面は（０００１）面であるが、半導体層の
表面は（０００１）面または（０００１）面とのなす角
が１０度以内である面であれば、本発明の実施に支障は
ない。
るが、窒化珪素膜、ＴｉＯ2 膜などの他の材料の膜でも
よく、絶縁体であればよい。また、各参考例、各実施例
の窒化ガリウム系半導体レーザに於いては、いずれも、
半導体層の表面は（０００１）面であるが、半導体層の
表面は（０００１）面または（０００１）面とのなす角
が１０度以内である面であれば、本発明の実施に支障は
ない。
【００９９】また、本発明は半導体レーザだけでなく、
発光ダイオードにも適用可能である。
発光ダイオードにも適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】本発明では、選択成長の特性を利用し
て、ダブルへテロ構造の少なくとも一部を選択成長によ
り形成することで、選択成長用マスクを電流狭窄手段と
して用いることができ活性層への理想的な電流狭窄が可
能となる。
て、ダブルへテロ構造の少なくとも一部を選択成長によ
り形成することで、選択成長用マスクを電流狭窄手段と
して用いることができ活性層への理想的な電流狭窄が可
能となる。
【０１０１】また選択成長で活性層の側面を活性層の屈
折率より低い層で埋め込むことにより、活性層横方向の
屈折率差が大きくでき、活性層幅を所定の値とすること
でレーザ光の基本横モード制御が行える。
折率より低い層で埋め込むことにより、活性層横方向の
屈折率差が大きくでき、活性層幅を所定の値とすること
でレーザ光の基本横モード制御が行える。
【０１０２】さらに選択成長によりリッジ構造が形成で
きるため電流狭窄構造形成のためのドライエッチングが
不要となり製造工程を簡単にできる。
きるため電流狭窄構造形成のためのドライエッチングが
不要となり製造工程を簡単にできる。
【０１０３】また光導波路を半導体結晶の［１−１０
０］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことができ、さらに電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程を簡単にできる。
０］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことができ、さらに電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程を簡単にできる。
【図１】本発明の参考例１の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図３】本発明の参考例２の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図４】本発明の参考例３の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図５】本発明の参考例４の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図６】本発明の実施例２の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図７】本発明の参考例５の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図８】本発明の参考例６の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図９】本発明の参考例７の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例３の窒化ガリウム系半導体レ
ーザの概略断面図である。
ーザの概略断面図である。
【図１１】本発明の参考例８の窒化ガリウム系半導体レ
ーザの概略断面図である。
ーザの概略断面図である。
【図１２】本発明の参考例９の窒化ガリウム系半導体レ
ーザの概略断面図である。
ーザの概略断面図である。
【図１３】従来の製造方法を用いて製造された、従来の
窒化ガリウム系半導体レーザの概略断面図である。
窒化ガリウム系半導体レーザの概略断面図である。
【図１４】従来の窒化ガリウム系半導体レーザの概略断
面図である。
面図である。
【符号の説明】 １ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ５ 多重量子井戸構造活性層 ６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ７ ＳｉＯ2 膜 ８ ＳｉＯ2 開口部 ９ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １１ 段差 １２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 １３ ニッケルおよび金からなるｐ電極 １４ 多結晶ＡｌＧａＮ層 １５ ＳｉＯ2 膜 １６ ＳｉＯ2 開口部 １７ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １９ 段差 ２０ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ２１ ＳｉＯ2 膜 ２２ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ３１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ３２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ３４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ３５ ＳｉＯ2 膜 ３７ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ３８ 多重量子井戸構造活性層 ３９ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ４０ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ４１ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４２ 段差 ４３ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ４４ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ４５ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ４６ ＳｉＯ2 膜 ４７ ＳｉＯ2 開口部 ４８ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ４９ 多重量子井戸構造活性層 ５０ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ５１ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ５２ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ５３ 段差 ５４ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ５５ ＳｉＯ2 膜 ５６ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ６１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ６２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ６３ ＳｉＯ2 膜 ６４ ＳｉＯ2 開口部 ６５ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ６６ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ６７ 多重量子井戸構造活性層 ６８ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ６９ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ７０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ７１ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ７２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ７３ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ７４ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ８０ ＳｉＯ2 膜 ８１ ＳｉＯ2 開口部 ８２ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ８３ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ８４ 多重量子井戸構造活性層 ８５ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ８６ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ８７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８８ ＳｉＯ2 膜 ８９ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ９０ 段差 ９１ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ９２ （０００１）面ｎ型ＧａＮ基板 ９３ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 １０１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 １０２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 １０３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １０５ 多重量子井戸構造活性層 １０６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １０７ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １０９ リッジ構造 １１０ ＳｉＯ2 膜 １１１ 段差 １１２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 １１３ ニッケルおよび金からなるｐ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−8395（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−190142（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315647（ＪＰ，Ａ) 特開2000−58461（ＪＰ，Ａ) 第58回応用物理学会学術講演会講演予 稿集１，２ｐ−Ｑ−13（1997) Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ 144（1994）ｐ．133−140 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/205 H01L 21/28 H01L 29/40 - 29/64 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であ
り、かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半
導体層と、 前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向
または［１−１００］方向となす角が１０度以内である
方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層
と、 前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選択成長により形
成された一般式ＩｎpＡｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦
１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第２の半
導体層と、 前記絶縁体電流狭窄層上に形成された多結晶ＡｌＧａＮ
を有し、 前記第１の半導体層が活性層を含む多層構造であり、前
記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極が形
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。 - 【請求項２】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であ
り、かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半
導体層と、 前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向
または［１−１００］方向となす角が１０度以内である
方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層
と、 前記絶縁体電流狭窄層をマスクとする選択成長により形
成された活性層を含む多層構造の第２の半導体層と、一
般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦
１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層と、 前記絶縁体電流狭窄層上に形成された多結晶ＡｌＧａＮ
を有し、 前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極が
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。 - 【請求項３】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であり
かつ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層
と、 前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］方向
または［１−１００］方向となす角が１０度以内である
方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄層
と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとして選択成長によ
り形成された第２の半導体層と、 前記第２の半導体層を覆う活性層と、前記活性層を覆う
一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ
≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層と、 前記絶縁体電流狭窄層上に形成された多結晶ＡｌＧａＮ
とを有し、 前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極が
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。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の窒
化ガリウム系半導体発光素子において、前記絶縁体電流
狭窄層が前記開口部以外に前記開口部よりも面積の大き
い第２の開口部を有する構造であり、該第２の開口部上
にも半導体層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。 - 【請求項５】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であり
かつ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層
上に、［１−１００］方向または［１−１００］方向と
なす角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持
つ絶縁体マスクを形成し、選択成長により少なくとも前
記ストライプ状の開口部上に一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦１）
で表される第２の半導体層を形成する窒化ガリウム系半
導体発光素子の製造方法であって、前記第１の半導体層
が活性層を含む多層構造であり、前記第２の半導体層の
成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶ＡｌＧａＮを形成
し、該多結晶ＡｌＧａＮが形成された領域の表面に電極
を形成することを特徴とする窒化ガリウム系半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項６】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であり
かつ一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層
上に、［１−１００］方向または［１−１００］方向と
なす角が１０度以内の方向にストライプ状の開口部を持
つ絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少なくとも
前記ストライプ状の開口部上に活性層を含む多層構造の
第２の半導体層、該第２の半導体層を覆う一般式Ｉｎp
Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ
＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する窒化
ガリウム系半導体発光素子の製造方法であって、前記第
３の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結晶Ａ
ｌＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成された
領域の表面に電極を形成することを特徴とする窒化ガリ
ウム系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 （０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面を表面とする六方晶であ
り、かつ、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半
導体層上に、［１−１００］方向または［１−１００］
方向となす角が１０度以内の方向にストライプ状の開口
部を持つ絶縁体マスクを形成し、選択成長により、少な
くとも前記開口部上に第２の半導体層、該第２の半導体
層を覆う形状の活性層、該活性層を覆う形状の一般式Ｉ
ｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ≦１、０
＜ｐ＋ｑ≦１）で表される第３の半導体層とを形成する
窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法であって、前
記第３の半導体層の成長時に前記絶縁体マスク上に多結
晶ＡｌＧａＮを形成し、前記多結晶ＡｌＧａＮが形成さ
れた領域の表面に電極を形成することを特徴とする窒化
ガリウム系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれかに記載の窒
化ガリウム系半導体発光素子の製造方法において、前記
絶縁体マスクが前記開口部以外の第２の開口部を有する
構造であり、前記選択成長において、前記開口部上およ
び前記第２の開口部上に同時に半導体層を形成し、前記
第２の開口部の面積を変えることにより、選択成長によ
り形成される半導体層の成膜レートを制御することを特
徴とする窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法。
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