JP3248564B2 - 窒化物半導体レーザダイオード - Google Patents
窒化物半導体レーザダイオードInfo
- Publication number
- JP3248564B2 JP3248564B2 JP8653697A JP8653697A JP3248564B2 JP 3248564 B2 JP3248564 B2 JP 3248564B2 JP 8653697 A JP8653697 A JP 8653697A JP 8653697 A JP8653697 A JP 8653697A JP 3248564 B2 JP3248564 B2 JP 3248564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- nitride semiconductor
- shape
- pad electrode
- heat
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体（Ｉ
ｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）
よりなる窒化物半導体レーザダイオード（ＬＤ）に関
し、特に放熱性に優れた窒化物半導体レーザダイオード
に関する。
ｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）
よりなる窒化物半導体レーザダイオード（ＬＤ）に関
し、特に放熱性に優れた窒化物半導体レーザダイオード
に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体レーザダイオード（以下単
にＬＤ、半導体レーザ等という場合がある。）は、熱に
よってその特性及び信頼性が著しく影響を受けるため、
半導体レーザの駆動には高電流密度によるジュール熱を
放散することが、実用上、非常に大切である。半導体レ
ーザに発生する熱の放散は、半導体レーザを熱伝導率の
高い吸熱材料にマウントさせ熱を半導体レーザから吸熱
材料に伝導し放散されている。
にＬＤ、半導体レーザ等という場合がある。）は、熱に
よってその特性及び信頼性が著しく影響を受けるため、
半導体レーザの駆動には高電流密度によるジュール熱を
放散することが、実用上、非常に大切である。半導体レ
ーザに発生する熱の放散は、半導体レーザを熱伝導率の
高い吸熱材料にマウントさせ熱を半導体レーザから吸熱
材料に伝導し放散されている。
【０００３】ＬＤの窒化物半導体素子を吸熱材料（例え
ばヒートシンク、サブマウント、メタルポスト、リード
フレーム等）にマウントする方法は、フェースダウン及
びフェースアップの２種類の方法があり、フェースダウ
ンでは窒化物半導体エピタキシャル成長層と吸熱材料と
が対向するようにマウントされ、フェースアップでは成
長用基板と吸熱材料とが対向するようにマウントされ
る。つまり、窒化物半導体または絶縁性基板が吸熱材料
に接触しているときは発生した熱が吸熱材料に伝導され
てそこから放散され、一方、接触しないときは発生した
熱は窒化物半導体または絶縁性基板から外部に発散され
る。
ばヒートシンク、サブマウント、メタルポスト、リード
フレーム等）にマウントする方法は、フェースダウン及
びフェースアップの２種類の方法があり、フェースダウ
ンでは窒化物半導体エピタキシャル成長層と吸熱材料と
が対向するようにマウントされ、フェースアップでは成
長用基板と吸熱材料とが対向するようにマウントされ
る。つまり、窒化物半導体または絶縁性基板が吸熱材料
に接触しているときは発生した熱が吸熱材料に伝導され
てそこから放散され、一方、接触しないときは発生した
熱は窒化物半導体または絶縁性基板から外部に発散され
る。
【０００４】またフェースダウンでマウントされる際、
窒化物半導体に形成された電極が吸熱材料に接触する。
ここで、従来、しきい値電流密度を低下させるなどの目
的で窒化物半導体素子をストライプ構造などとしている
ことから、例えばストライプ構造のリッジ部分へ正電極
（ｐ−オーミック電極）を設けようとすると正電極を小
さくせざるをえず、このため正電極の吸熱材料への実質
的な接触面積を広げてワイヤーボンディングできるよう
するためにパット電極が形成されている。またパット電
極は、負電極（ｎ−オーミック電極）のはがれを少なく
して、負電極より注入できる電流を大きくするためにも
形成されている。そしてパット電極が形成されている場
合、窒化物半導体素子に発生した熱は、パット電極を介
して吸熱材料へ伝導され放散される。
窒化物半導体に形成された電極が吸熱材料に接触する。
ここで、従来、しきい値電流密度を低下させるなどの目
的で窒化物半導体素子をストライプ構造などとしている
ことから、例えばストライプ構造のリッジ部分へ正電極
（ｐ−オーミック電極）を設けようとすると正電極を小
さくせざるをえず、このため正電極の吸熱材料への実質
的な接触面積を広げてワイヤーボンディングできるよう
するためにパット電極が形成されている。またパット電
極は、負電極（ｎ−オーミック電極）のはがれを少なく
して、負電極より注入できる電流を大きくするためにも
形成されている。そしてパット電極が形成されている場
合、窒化物半導体素子に発生した熱は、パット電極を介
して吸熱材料へ伝導され放散される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術における放熱方法では、ＬＤでの発熱量が非常に
大きいため吸熱材料に熱伝導性の良いダイヤモンドヒー
トシンク等を用いてさえも、熱を十分満足いく程度に放
散することができない。熱が十分放散されないと、しき
い値が上昇してしまい、このため寿命特性が劣化する等
の問題が生じる。そこで本発明の目的は、窒化物半導体
レーザの放熱性を向上させて、しきい値の上昇を抑制
し、寿命特性を向上させることである。
来技術における放熱方法では、ＬＤでの発熱量が非常に
大きいため吸熱材料に熱伝導性の良いダイヤモンドヒー
トシンク等を用いてさえも、熱を十分満足いく程度に放
散することができない。熱が十分放散されないと、しき
い値が上昇してしまい、このため寿命特性が劣化する等
の問題が生じる。そこで本発明の目的は、窒化物半導体
レーザの放熱性を向上させて、しきい値の上昇を抑制
し、寿命特性を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明の目的
は、下記構成によって達成することができる。 （１） 窒化物半導体層上の正電極上に電気的に接触し
た第１のｐ−パット電極と、該第１のｐ−パット電極上
に側面に凹凸を有する第２のｐ−パット電極とを有する
ことを特徴とする窒化物半導体レーザダイオード。
は、下記構成によって達成することができる。 （１） 窒化物半導体層上の正電極上に電気的に接触し
た第１のｐ−パット電極と、該第１のｐ−パット電極上
に側面に凹凸を有する第２のｐ−パット電極とを有する
ことを特徴とする窒化物半導体レーザダイオード。
【０００７】 更に本発明の目的は、下記その他の構成
（２）〜（６）によって達成することができる。 （２） 前記第１のｐ−パット電極の側面に凹凸を有す
る前記（１）に記載の窒化物半導体レーザダイオード。 （３） 前記窒化物半導体層上の負電極上に電気的に接
触し側面に凹凸を有するｎ−パット電極を有する前記
（１）又は（２）に記載の窒化物半導体レーザダイオー
ド。 （４） 前記凹凸は、細孔、鋸状、波状又はひだ状のい
ずれか１つの形状、あるいはそれらの組み合わせの形状
である前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の窒化
物半導体レーザダイオード。 （５） 基板（１）上にｎ型層（２）、活性層（３）、
ｐ型層（４）である窒化物半導体を積層する工程と、エ
ッチング処理で前記窒化物半導体に凸状のリッジ部のｐ
型窒化物半導体層を形成する工程と、前記ｐ型窒化物半
導体層にｐ−オーミック電極（１２）を形成する工程
と、前記ｐ−オーミック電極（１２）上に開口部を有す
る絶縁膜（１３）を形成する工程と、前記ｐ−オーミッ
ク電極（１２）上に第１のｐ−パット電極（２２）と、
該第１のｐ−パット電極（２２）上にリフトオフにより
凹凸を有する第２のｐ−パット電極（２１）を形成する
工程とを有することを特徴とする窒化物半導体レーザダ
イオードの製造方法。 （６） 前記（５）に記載の製造方法を用いて形成する
前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の窒化物半導
体レーザダイオード。
（２）〜（６）によって達成することができる。 （２） 前記第１のｐ−パット電極の側面に凹凸を有す
る前記（１）に記載の窒化物半導体レーザダイオード。 （３） 前記窒化物半導体層上の負電極上に電気的に接
触し側面に凹凸を有するｎ−パット電極を有する前記
（１）又は（２）に記載の窒化物半導体レーザダイオー
ド。 （４） 前記凹凸は、細孔、鋸状、波状又はひだ状のい
ずれか１つの形状、あるいはそれらの組み合わせの形状
である前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の窒化
物半導体レーザダイオード。 （５） 基板（１）上にｎ型層（２）、活性層（３）、
ｐ型層（４）である窒化物半導体を積層する工程と、エ
ッチング処理で前記窒化物半導体に凸状のリッジ部のｐ
型窒化物半導体層を形成する工程と、前記ｐ型窒化物半
導体層にｐ−オーミック電極（１２）を形成する工程
と、前記ｐ−オーミック電極（１２）上に開口部を有す
る絶縁膜（１３）を形成する工程と、前記ｐ−オーミッ
ク電極（１２）上に第１のｐ−パット電極（２２）と、
該第１のｐ−パット電極（２２）上にリフトオフにより
凹凸を有する第２のｐ−パット電極（２１）を形成する
工程とを有することを特徴とする窒化物半導体レーザダ
イオードの製造方法。 （６） 前記（５）に記載の製造方法を用いて形成する
前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の窒化物半導
体レーザダイオード。
【０００８】つまり、本発明は、上記構成の如く、表面
に凹凸を有することで表面積が大きくなるような形状の
パターンをパット電極に設けることにより、パット電極
が吸熱材料に接触して熱を吸熱材料に伝導させて放散す
る機能に加え、更に、パット電極表面、つまり吸熱材料
に接触している以外の部分から、熱を外部に発散させて
放熱する機能を有するものである。また窒化物半導体側
が吸熱材料に接触しない場合でも、パット電極表面から
外部に発散できる。
に凹凸を有することで表面積が大きくなるような形状の
パターンをパット電極に設けることにより、パット電極
が吸熱材料に接触して熱を吸熱材料に伝導させて放散す
る機能に加え、更に、パット電極表面、つまり吸熱材料
に接触している以外の部分から、熱を外部に発散させて
放熱する機能を有するものである。また窒化物半導体側
が吸熱材料に接触しない場合でも、パット電極表面から
外部に発散できる。
【０００９】このように、窒化物半導体素子に発生する
熱を吸熱材料へ伝導するための単なる介在物であったパ
ット電極の形状を空気接触が多くなるように表面積の大
きい形状にすることで、パット電極の吸熱材料への熱の
放散及び外部への熱の発散の両者の機能によって、窒化
物半導体レーザの駆動に伴い発生する熱を半導体素子か
ら十分に取り除くことができる。
熱を吸熱材料へ伝導するための単なる介在物であったパ
ット電極の形状を空気接触が多くなるように表面積の大
きい形状にすることで、パット電極の吸熱材料への熱の
放散及び外部への熱の発散の両者の機能によって、窒化
物半導体レーザの駆動に伴い発生する熱を半導体素子か
ら十分に取り除くことができる。
【００１０】これによって、本発明は、半導体レーザの
駆動において非常に問題となる高電流密度によるジュー
ル熱を良好に窒化物半導体から取り除くことができ、し
きい値の上昇を抑え、寿命特性が著しく向上する。
駆動において非常に問題となる高電流密度によるジュー
ル熱を良好に窒化物半導体から取り除くことができ、し
きい値の上昇を抑え、寿命特性が著しく向上する。
【００１１】本発明においてパット電極は、電極上に電
気的に接触可能な状態であれば形成される位置はいずれ
でも良く、例えば図１のようにｐ−パット電極１５の真
上からストライプ状の窒化物半導体の側面にかけて連続
して形成、あるいはｎ−パット電極１４のように電極上
のみに形成するなど種種の形状でパット電極を形成する
ことができる。凹凸の形状は、パット電極のいずれの部
分に形成しても良く、熱が電極に発生し易いので電極の
真上を中心として形成されていると放熱性等の点で好ま
しい。
気的に接触可能な状態であれば形成される位置はいずれ
でも良く、例えば図１のようにｐ−パット電極１５の真
上からストライプ状の窒化物半導体の側面にかけて連続
して形成、あるいはｎ−パット電極１４のように電極上
のみに形成するなど種種の形状でパット電極を形成する
ことができる。凹凸の形状は、パット電極のいずれの部
分に形成しても良く、熱が電極に発生し易いので電極の
真上を中心として形成されていると放熱性等の点で好ま
しい。
【００１２】本発明において、多くの空気接触が可能と
なるような大きな表面積を有するように表面に凹凸を有
するパット電極の形状は、空気接触が多くなるような形
状であれば特に限定されないが、凹凸の形状として具体
的には、凹凸、細孔、鋸状、波状又はひだ状等のいずれ
か１つの形状、あるいはそれらの組み合わせの形状等で
ある。空気接触を増やすためにこれらの凹凸等の形状を
小さな間隔で形成することが好ましい。例えば図２の２
−ａのようにオーミック電極上に平行にパット電極が設
けられ、更に図２の２−ｂのように、そのパット電極の
両サイドからいくつもの羽状のパット電極が形成され、
形成された羽状のパット電極部分が例えば波状、ひだ
状、鋸状、あるいは活性炭やスポンジの様な微細孔を有
する形状等の形状があげられる。
なるような大きな表面積を有するように表面に凹凸を有
するパット電極の形状は、空気接触が多くなるような形
状であれば特に限定されないが、凹凸の形状として具体
的には、凹凸、細孔、鋸状、波状又はひだ状等のいずれ
か１つの形状、あるいはそれらの組み合わせの形状等で
ある。空気接触を増やすためにこれらの凹凸等の形状を
小さな間隔で形成することが好ましい。例えば図２の２
−ａのようにオーミック電極上に平行にパット電極が設
けられ、更に図２の２−ｂのように、そのパット電極の
両サイドからいくつもの羽状のパット電極が形成され、
形成された羽状のパット電極部分が例えば波状、ひだ
状、鋸状、あるいは活性炭やスポンジの様な微細孔を有
する形状等の形状があげられる。
【００１３】また本発明において、大きな表面積を有す
る形状のパット電極が、正電極上に設けられていること
が好ましい。熱は正電極下部の活性層で多量に発生する
と考えられるので、正電極上に本発明におけるパット電
極を設けると熱の伝導及び発散が効率よくなり寿命特性
を向上させることができる。
る形状のパット電極が、正電極上に設けられていること
が好ましい。熱は正電極下部の活性層で多量に発生する
と考えられるので、正電極上に本発明におけるパット電
極を設けると熱の伝導及び発散が効率よくなり寿命特性
を向上させることができる。
【００１４】また本発明において、正電極上のパット電
極が正電極から０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．５
μｍ〜１μｍ、さらに好ましくは０．８μｍ〜１μｍの
厚みを有し、正電極に対し１０μｍ〜２００μｍの幅を
有するように設けられていることが好ましい。この範囲
の形状でパット電極が設けられていると熱を効率良く放
散及び発散することができ、さらにショートなど電気的
な問題の発生を防止できる。また上記の範囲の形状であ
ると、窒化物半導体素子の大きさなどを変更することな
く本発明の表面積の大きいパット電極を形成できる。
極が正電極から０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．５
μｍ〜１μｍ、さらに好ましくは０．８μｍ〜１μｍの
厚みを有し、正電極に対し１０μｍ〜２００μｍの幅を
有するように設けられていることが好ましい。この範囲
の形状でパット電極が設けられていると熱を効率良く放
散及び発散することができ、さらにショートなど電気的
な問題の発生を防止できる。また上記の範囲の形状であ
ると、窒化物半導体素子の大きさなどを変更することな
く本発明の表面積の大きいパット電極を形成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】更に本発明を図を用いて更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施態様であるパット
電極を有する窒化物半導体レーザダイオードの窒化物半
導体素子の模式的断面図である。図１は、基板１上にｎ
型層２（光ガイド層及び光閉じこめ層等の積層構造を有
する）、活性層３、ｐ型層４（光りガイド層及び光閉じ
こめ層等の積層構造を有する）を積層し、エッチング処
理で形成した凹部のｎ型窒化物半導体層２上にｎ−オー
ミック電極１１（負電極）、エッチングされない凸状の
リッジ部のｐ型窒化物半導体層にｐ−オーミック電極１
２（正電極）を各々設置し、図１に示すように絶縁膜１
３を形成し、ｐ−オーミック電極１２上にｐ−パット電
極１５を形成し、ｎ−オーミック電極１１上にｎ−パッ
ト電極１４を形成してなる窒化物半導体素子である。こ
の素子をヒートシンク（図示してない）にダイレクトボ
ンディングして熱を放散している。
に説明する。図１は、本発明の一実施態様であるパット
電極を有する窒化物半導体レーザダイオードの窒化物半
導体素子の模式的断面図である。図１は、基板１上にｎ
型層２（光ガイド層及び光閉じこめ層等の積層構造を有
する）、活性層３、ｐ型層４（光りガイド層及び光閉じ
こめ層等の積層構造を有する）を積層し、エッチング処
理で形成した凹部のｎ型窒化物半導体層２上にｎ−オー
ミック電極１１（負電極）、エッチングされない凸状の
リッジ部のｐ型窒化物半導体層にｐ−オーミック電極１
２（正電極）を各々設置し、図１に示すように絶縁膜１
３を形成し、ｐ−オーミック電極１２上にｐ−パット電
極１５を形成し、ｎ−オーミック電極１１上にｎ−パッ
ト電極１４を形成してなる窒化物半導体素子である。こ
の素子をヒートシンク（図示してない）にダイレクトボ
ンディングして熱を放散している。
【００１６】図１では、ｐ−パット電極１５のみ空気接
触が大きくなるような表面積を有する形状とし、ｎ−パ
ット電極１４は従来と同様とした。ｎ−パット電極１４
にも表面積の大きい形状を設けることができ、ｐ−パッ
ト電極１５に加えてｎ−パット電極１４の両方に表面積
が大きくなるような形状を設けると、熱の放散がより一
層良好となる。形状は上記の如く、多くの空気接触が可
能となるような大きな表面積を有するような形状であれ
ば良い。
触が大きくなるような表面積を有する形状とし、ｎ−パ
ット電極１４は従来と同様とした。ｎ−パット電極１４
にも表面積の大きい形状を設けることができ、ｐ−パッ
ト電極１５に加えてｎ−パット電極１４の両方に表面積
が大きくなるような形状を設けると、熱の放散がより一
層良好となる。形状は上記の如く、多くの空気接触が可
能となるような大きな表面積を有するような形状であれ
ば良い。
【００１７】更に図１中のｐ−パット電極１５の一実施
態様であるパット電極を上から見た平面図を図２（２−
ａ）、（２−ｂ）に示す。図２はｎ−パット電極１４
と、空気接触が多くなるようにヒートシンクと接触しな
い側面に凹凸を形成してなるパット電極２１と、エッチ
ングされ凸状となった窒化物半導体の側面から図１に示
されている負電極１１上の絶縁膜上にかけて形成されて
いるパット電極２２からなる。パット電極２１とパット
電極２２は連続しているが、ここでは説明上符号を別に
してある。また、パット電極２１とパット電極２２は図
１のｐ−パット電極１５に対応する。
態様であるパット電極を上から見た平面図を図２（２−
ａ）、（２−ｂ）に示す。図２はｎ−パット電極１４
と、空気接触が多くなるようにヒートシンクと接触しな
い側面に凹凸を形成してなるパット電極２１と、エッチ
ングされ凸状となった窒化物半導体の側面から図１に示
されている負電極１１上の絶縁膜上にかけて形成されて
いるパット電極２２からなる。パット電極２１とパット
電極２２は連続しているが、ここでは説明上符号を別に
してある。また、パット電極２１とパット電極２２は図
１のｐ−パット電極１５に対応する。
【００１８】パット電極２１は凹凸のパターンを有する
形状をしており、フェースダウンで吸熱材料にマウント
する場合は、このパット電極２１が吸熱材料に接触す
る。そしてパット電極２１は正電極下部の活性層で発生
した熱を吸熱材料に伝導する。また、パット電極２２は
フェースダウンの際、パット電極２１とともに吸熱材料
に接触することができ、熱を吸熱材料に伝導する。更に
パット電極２１の吸熱材料に接していない凹凸の形状を
している側面部分から外部に熱を発散している。図２の
２−ｂにパット電極２１の部分のみを模式的斜視図で示
した。図２の２−ｂのように（羽状の部分の数は簡略し
てある）、パット電極２１が正電極からの高さ及び幅を
有し、更に空気との接触を増やすように凹凸状のパター
ンを有している。このような形状にすると凹凸の部分で
外部との接触面積が多くなり、パット電極２１の凹凸部
分から効率良く吸熱材料へ熱が放散される。また図２で
は凹凸を有してないｎ−パット電極１４及びパット電極
２２からも放熱がされる。
形状をしており、フェースダウンで吸熱材料にマウント
する場合は、このパット電極２１が吸熱材料に接触す
る。そしてパット電極２１は正電極下部の活性層で発生
した熱を吸熱材料に伝導する。また、パット電極２２は
フェースダウンの際、パット電極２１とともに吸熱材料
に接触することができ、熱を吸熱材料に伝導する。更に
パット電極２１の吸熱材料に接していない凹凸の形状を
している側面部分から外部に熱を発散している。図２の
２−ｂにパット電極２１の部分のみを模式的斜視図で示
した。図２の２−ｂのように（羽状の部分の数は簡略し
てある）、パット電極２１が正電極からの高さ及び幅を
有し、更に空気との接触を増やすように凹凸状のパター
ンを有している。このような形状にすると凹凸の部分で
外部との接触面積が多くなり、パット電極２１の凹凸部
分から効率良く吸熱材料へ熱が放散される。また図２で
は凹凸を有してないｎ−パット電極１４及びパット電極
２２からも放熱がされる。
【００１９】比較のため従来のパット電極の形状を図３
に示した。図３は、従来のパット電極の形状を有する窒
化物半導体素子を上から見た模式的平面図であり、図３
のパット電極３１が図２のパット電極２１に対応し、図
３のパット電極３２は図２のパット電極２２に対応す
る。また図３のその他の構成は図１と同様である。この
ように図２と図３を比較すると明らかなように、図２の
パット電極２１は凹凸の形状をしているのに対し、図３
のパット電極３１は平面状であることから、図３の従来
のパット電極３１に比べ、図２のパット電極２１は空気
との接触する表面積が著しく増大し、熱の発散を良好に
行うことができる。またパット電極２２の部分にも表面
積が大きくなるような形状を設けることもでき、熱の発
散をより良好にすることができる。
に示した。図３は、従来のパット電極の形状を有する窒
化物半導体素子を上から見た模式的平面図であり、図３
のパット電極３１が図２のパット電極２１に対応し、図
３のパット電極３２は図２のパット電極２２に対応す
る。また図３のその他の構成は図１と同様である。この
ように図２と図３を比較すると明らかなように、図２の
パット電極２１は凹凸の形状をしているのに対し、図３
のパット電極３１は平面状であることから、図３の従来
のパット電極３１に比べ、図２のパット電極２１は空気
との接触する表面積が著しく増大し、熱の発散を良好に
行うことができる。またパット電極２２の部分にも表面
積が大きくなるような形状を設けることもでき、熱の発
散をより良好にすることができる。
【００２０】また図２のパット電極１４及び２２の形状
が、パット電極２１と同様に表面積が大きくなるような
パターンが形成されたものであると、熱の外部への発散
をより向上させることができる。パット電極１４に表面
積が大きくなるようなパターンを形成する場合、負電極
１１が露出しないようにパターンを形成することが好ま
しい。
が、パット電極２１と同様に表面積が大きくなるような
パターンが形成されたものであると、熱の外部への発散
をより向上させることができる。パット電極１４に表面
積が大きくなるようなパターンを形成する場合、負電極
１１が露出しないようにパターンを形成することが好ま
しい。
【００２１】パット電極の材料は特に限定されないが、
熱伝導率の良いＡｕ、Ａｇ、Ａｕ／Ｇｅ等の金属材料が
あげられ、パット電極がこれらの材料であると熱がこの
部材を介して効率良く吸熱材料に伝導及び外部に発散さ
れ好ましい。
熱伝導率の良いＡｕ、Ａｇ、Ａｕ／Ｇｅ等の金属材料が
あげられ、パット電極がこれらの材料であると熱がこの
部材を介して効率良く吸熱材料に伝導及び外部に発散さ
れ好ましい。
【００２２】パット電極は、ｎ−電極１１及びｐ−電極
１２上に絶縁膜１３を形成し絶縁膜１３にエッチングに
より開口部を設けた後、絶縁膜１３を介してｎ−電極１
１及びｐ−電極１２と電気的に接続したｎ−パット電極
１４及びｐ−パット電極１５として形成する。
１２上に絶縁膜１３を形成し絶縁膜１３にエッチングに
より開口部を設けた後、絶縁膜１３を介してｎ−電極１
１及びｐ−電極１２と電気的に接続したｎ−パット電極
１４及びｐ−パット電極１５として形成する。
【００２３】パット電極の具体的な形成の方法は、まず
電極２２の形状をフォトリソにより形成し、スパッタを
行い、リフトオフにより電極２２を形成する。更にその
上にフォトリソにより電極２１の形状を形成し、スパッ
タを行いリフトオフにより電極２１を形成する。
電極２２の形状をフォトリソにより形成し、スパッタを
行い、リフトオフにより電極２２を形成する。更にその
上にフォトリソにより電極２１の形状を形成し、スパッ
タを行いリフトオフにより電極２１を形成する。
【００２４】窒化物半導体レーザダイオードに生じるジ
ュール熱を吸収し放散する吸熱材料となるヒートシン
ク、サブマウント、ステムなどには、熱を放散させるた
めの熱伝導性の良い材料として、ダイヤモンド、Ｂｅ
Ｏ、ＣｕＷ、ＡｌＮ、ＣＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡ
ｓ、Ａｌ2Ｏ3等が用いられる。特に、ダイヤモンドであ
ると熱伝導性が良く好ましい。
ュール熱を吸収し放散する吸熱材料となるヒートシン
ク、サブマウント、ステムなどには、熱を放散させるた
めの熱伝導性の良い材料として、ダイヤモンド、Ｂｅ
Ｏ、ＣｕＷ、ＡｌＮ、ＣＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡ
ｓ、Ａｌ2Ｏ3等が用いられる。特に、ダイヤモンドであ
ると熱伝導性が良く好ましい。
【００２５】本発明において、パット電極以外のその他
の構成（窒化物半導体層の層構成、電極の形状及び材質
等）は特に限定されず、公知の種々の窒化物半導体素子
の構成が適用できる。
の構成（窒化物半導体層の層構成、電極の形状及び材質
等）は特に限定されず、公知の種々の窒化物半導体素子
の構成が適用できる。
【００２６】
【実施例】以下本発明の表面積の大きいパット電極を有
する窒化物半導体レーザダイオードを製造し、放熱性の
改善によるしきい値電流密度及び寿命特性について、本
発明以外の表面積の小さいパット電極を有する半導体レ
ーザとを比較した一実施例を記載する。
する窒化物半導体レーザダイオードを製造し、放熱性の
改善によるしきい値電流密度及び寿命特性について、本
発明以外の表面積の小さいパット電極を有する半導体レ
ーザとを比較した一実施例を記載する。
【００２７】［実施例］ 1) 厚さ２０μｍ、２インチφのサファイア（Ｃ面）よ
りなる基板の上に 2) ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロー
ム 3) Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層を４μ
ｍ 4) Ｓｉドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック
防止層を２００オングストローム 5) Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型クラ
ッド層を０．３μｍ 6) ＳｉドープＧａＮよりなる光ガイド層を０．２μｍ 7) アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５
オングストロームと、アンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよ
りなる障壁層を５０オングストロームと３ペア積層して
最後に井戸層を積層した活性層（活性層総厚、２５０オ
ングストローム） 8) Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型キャ
ップ層を３００オングストローム、 9) ＭｇドープＧａＮよりなる光ガイド層を０．２μｍ 10) Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型ク
ラッド層を０．５μｍ 11) Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層
を０．２μｍ の膜厚で順に積層されている窒化物半導体素子のパッド
電極を図２の様な形状で形成した。実施例ではｐ−パッ
ト電極の形状にのみ凹凸を形成した。また、ヒートシン
クはダイヤモンドを材料として用いて行った。そして作
製されたチップをヒートシンクに設置し、各電極をワイ
ヤーボンディングした後、常温でレーザ発振を試みたと
ころ、しきい値電流密度３．０ｋＡ／ｃｍ2で発振波長
４００ｎｍの連続発振が確認され、４００時間の連続発
振を確認した。
りなる基板の上に 2) ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロー
ム 3) Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層を４μ
ｍ 4) Ｓｉドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック
防止層を２００オングストローム 5) Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型クラ
ッド層を０．３μｍ 6) ＳｉドープＧａＮよりなる光ガイド層を０．２μｍ 7) アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５
オングストロームと、アンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよ
りなる障壁層を５０オングストロームと３ペア積層して
最後に井戸層を積層した活性層（活性層総厚、２５０オ
ングストローム） 8) Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型キャ
ップ層を３００オングストローム、 9) ＭｇドープＧａＮよりなる光ガイド層を０．２μｍ 10) Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型ク
ラッド層を０．５μｍ 11) Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層
を０．２μｍ の膜厚で順に積層されている窒化物半導体素子のパッド
電極を図２の様な形状で形成した。実施例ではｐ−パッ
ト電極の形状にのみ凹凸を形成した。また、ヒートシン
クはダイヤモンドを材料として用いて行った。そして作
製されたチップをヒートシンクに設置し、各電極をワイ
ヤーボンディングした後、常温でレーザ発振を試みたと
ころ、しきい値電流密度３．０ｋＡ／ｃｍ2で発振波長
４００ｎｍの連続発振が確認され、４００時間の連続発
振を確認した。
【００２８】［比較例］上記実施例において、パット電
極を図３の形状にした他は同様にして行ったところ、し
きい値電流密度１０ｋＡ／ｃｍ2で発振波長４００ｎｍ
の連続発振が確認され、１時間の連続発振を確認した。
極を図３の形状にした他は同様にして行ったところ、し
きい値電流密度１０ｋＡ／ｃｍ2で発振波長４００ｎｍ
の連続発振が確認され、１時間の連続発振を確認した。
【００２９】以上のようにパット電極が空気接触が多く
なるように表面積の大きいパット電極を設けた本発明
は、表面積の小さいパット電極を有する比較例に比べ、
しきい値電流密度が低く寿命特性が良好である。
なるように表面積の大きいパット電極を設けた本発明
は、表面積の小さいパット電極を有する比較例に比べ、
しきい値電流密度が低く寿命特性が良好である。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、正電極及び負電極上及びその
付近に表面積が大きくなるようなパターンをつけたパッ
ト電極を設けることで、放熱性を改善し、しきい値の上
昇を抑え、寿命特性が著しく向上する。
付近に表面積が大きくなるようなパターンをつけたパッ
ト電極を設けることで、放熱性を改善し、しきい値の上
昇を抑え、寿命特性が著しく向上する。
【図１】本発明の一実施態様である窒化物半導体レーザ
ダイオードの模式的断面図である。
ダイオードの模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施態様であるパッド電極を上から
見た模式的平面図（２−ａ）及び模式的斜視図（２−
ｂ）である。
見た模式的平面図（２−ａ）及び模式的斜視図（２−
ｂ）である。
【図３】従来のパッド電極を上から見た模式的平面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １・・・基板 ２・・・ｎ型層 ３・・・活性層 ４・・・ｐ型層 １１・・・ｎ−オーミック電極 １２・・・ｐ−オーミック電極 １３・・・絶縁膜 １４・・・ｎ−パット電極 １５・・・ｐ−パット電極 ２１、２２・・・ｐ−パット電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 窒化物半導体層上の正電極上に電気的に
接触した第１のｐ−パット電極（２２）と、該第１のｐ
−パット電極（２２）上に側面に凹凸を有する第２のｐ
−パット電極（２１）とを有することを特徴とする窒化
物半導体レーザダイオード。 - 【請求項２】 前記第１のｐ−パット電極（２２）の側
面に凹凸を有する請求項１記載の窒化物半導体レーザダ
イオード。 - 【請求項３】 前記窒化物半導体層上の負電極上に電気
的に接触し側面に凹凸を有するｎ−パット電極（１４）
を有する請求項１又は２記載の窒化物半導体レーザダイ
オード。 - 【請求項４】 前記凹凸は、細孔、鋸状、波状又はひだ
状のいずれか１つの形状、あるいはそれらの組み合わせ
の形状である請求項１ないし３のいずれか１項記載の窒
化物半導体レーザダイオード。 - 【請求項５】 基板（１）上にｎ型層（２）、活性層
（３）、ｐ型層（４）である窒化物半導体を積層する工
程と、エッチング処理で前記窒化物半導体に凸状のリッ
ジ部のｐ型窒化物半導体層を形成する工程と、前記ｐ型
窒化物半導体層にｐ−オーミック電極（１２）を形成す
る工程と、前記ｐ−オーミック電極（１２）上に開口部
を有する絶縁膜（１３）を形成する工程と、前記ｐ−オ
ーミック電極（１２）上に第１のｐ−パット電極（２
２）と、該第１のｐ−パット電極（２２）上にリフトオ
フにより凹凸を有する第２のｐ−パット電極（２１）を
形成する工程とを有することを特徴とする窒化物半導体
レーザダイオードの製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の製造方法を用いて形成す
る請求項１ないし４のいずれか１項記載の窒化物半導体
レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8653697A JP3248564B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8653697A JP3248564B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284801A JPH10284801A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3248564B2 true JP3248564B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=13889731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8653697A Expired - Fee Related JP3248564B2 (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248564B2 (ja) |
-
1997
- 1997-04-04 JP JP8653697A patent/JP3248564B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10284801A (ja) | 1998-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6185238B1 (en) | Nitride compound semiconductor laser and its manufacturing method | |
| JP5177130B2 (ja) | フォトニック結晶レーザおよびフォトニック結晶レーザの製造方法 | |
| CN102088162B (zh) | 半导体激光器芯片及其制造方法、半导体激光装置 | |
| US6748001B1 (en) | Semiconductor laser device providing laser light of two wavelengths and method of fabricating the same | |
| US8494020B2 (en) | Semiconductor light emitting device, optical pickup unit and information recording/reproduction apparatus | |
| JP4966283B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP3087831B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| US7672349B2 (en) | Laser diode | |
| JPH07235729A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 | |
| JP3659621B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ装置の製造方法 | |
| US7095041B2 (en) | High-efficiency light emitting diode | |
| US20060249745A1 (en) | Heat dissipating structure and light emitting device having the same | |
| JP4126873B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2006216961A (ja) | 効率的な冷却構造を有する半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP3946337B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ | |
| JP3248564B2 (ja) | 窒化物半導体レーザダイオード | |
| JP2007027572A (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JP3309953B2 (ja) | 窒化物半導体レーザダイオード | |
| JP4377779B2 (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法および光ディスク装置および光伝送システム | |
| JP2013179210A (ja) | アレイ型半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP2011258883A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3786000B2 (ja) | 窒化物半導体レーザダイオードとその製造方法 | |
| KR100397608B1 (ko) | ＧａＮ계열 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 레이저 다이오드 | |
| JP2010098001A (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP2002232063A (ja) | 半導体レーザ装置及び光ピックアップ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071109 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081109 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081109 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091109 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091109 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091109 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 12 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |