JP3459588B2 - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の製造方法Info
- Publication number
- JP3459588B2 JP3459588B2 JP07946999A JP7946999A JP3459588B2 JP 3459588 B2 JP3459588 B2 JP 3459588B2 JP 07946999 A JP07946999 A JP 07946999A JP 7946999 A JP7946999 A JP 7946999A JP 3459588 B2 JP3459588 B2 JP 3459588B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- width
- semiconductor laser
- laser device
- forming
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
- H01S5/0658—Self-pulsating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2218—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties
- H01S5/2219—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties absorbing
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII−Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
レーザ素子の製造方法に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII−Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクの記録および再生を行う光デ
ィスクシステムの光源として、半導体レーザ素子が使用
されている。特に、ＧａＮ系等の窒化物系半導体レーザ
素子は次世代デジタルビデオディスク等の高密度光ディ
スクシステム用の光源として期待が高まっている。
ィスクシステムの光源として、半導体レーザ素子が使用
されている。特に、ＧａＮ系等の窒化物系半導体レーザ
素子は次世代デジタルビデオディスク等の高密度光ディ
スクシステム用の光源として期待が高まっている。
【０００３】図５はＧａＮ系半導体レーザ素子の一例を
示す模式的断面図である。図５に示す半導体レーザ素子
１１０においては、サファイア基板３１上に、ＡｌＧａ
Ｎバッファ層３２、アンドープのＧａＮ層３３、ｎ−Ｇ
ａＮ層３４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３５、多重量子
井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）３６、ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７、ｐ−第１ＧａＮキャップ層３
８、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９および
ｐ−第２ＧａＮキャップ層４０が順に積層されている。
示す模式的断面図である。図５に示す半導体レーザ素子
１１０においては、サファイア基板３１上に、ＡｌＧａ
Ｎバッファ層３２、アンドープのＧａＮ層３３、ｎ−Ｇ
ａＮ層３４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３５、多重量子
井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）３６、ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７、ｐ−第１ＧａＮキャップ層３
８、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９および
ｐ−第２ＧａＮキャップ層４０が順に積層されている。
【０００４】半導体レーザ素子１１０はリッジ導波型構
造を有し、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３７およびｐ−第
１ＧａＮキャップ層３８によりリッジ部が構成される。
ｐ−第２ＧａＮキャップ層４０からｎ−ＧａＮ層３４ま
での一部領域がエッチングされ、露出したｎ−ＧａＮ層
３４上にｎ電極５０が形成されている。一方、ｐ−第２
ＧａＮキャップ層４０上にｐ電極５１が形成されてい
る。
造を有し、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３７およびｐ−第
１ＧａＮキャップ層３８によりリッジ部が構成される。
ｐ−第２ＧａＮキャップ層４０からｎ−ＧａＮ層３４ま
での一部領域がエッチングされ、露出したｎ−ＧａＮ層
３４上にｎ電極５０が形成されている。一方、ｐ−第２
ＧａＮキャップ層４０上にｐ電極５１が形成されてい
る。
【０００５】半導体レーザ素子１１０において、ｐ電極
５１から注入された電流は、電流ブロック層３９により
狭窄される。このため、図中の矢印で示すように、リッ
ジ部のストライプ状領域が電流注入領域となる。これに
より、ＭＱＷ発光層３６の中央部の領域４１が発光す
る。また、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９
の屈折率をリッジ部のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３７の
屈折率よりも小さく設定することにより、ＭＱＷ発光層
３６の中央部の領域４１の実効的な屈折率が両側の領域
の実効的な屈折率に比べて大きくなる。それにより、光
がＭＱＷ発光層３６の中央部の領域４１に閉じ込められ
る。このようにして、半導体レーザ素子１１０において
横モード制御が行われる。
５１から注入された電流は、電流ブロック層３９により
狭窄される。このため、図中の矢印で示すように、リッ
ジ部のストライプ状領域が電流注入領域となる。これに
より、ＭＱＷ発光層３６の中央部の領域４１が発光す
る。また、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層３９
の屈折率をリッジ部のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３７の
屈折率よりも小さく設定することにより、ＭＱＷ発光層
３６の中央部の領域４１の実効的な屈折率が両側の領域
の実効的な屈折率に比べて大きくなる。それにより、光
がＭＱＷ発光層３６の中央部の領域４１に閉じ込められ
る。このようにして、半導体レーザ素子１１０において
横モード制御が行われる。
【０００６】半導体レーザ素子１１０において、光ディ
スクの再生時には低雑音特性が要求される。しかしなが
ら、シングルモードで発振する半導体レーザ素子１１０
においては、レーザ光が強い可干渉性を有するため、光
ディスクからの戻り光により雑音が発生する。このた
め、ＭＱＷ発光層３６に低電流注入領域を形成すること
により可飽和吸収特性を有する領域（以下、可飽和吸収
領域と呼ぶ）を形成した半導体レーザ素子が提案されて
いる。この半導体レーザ素子では、レーザ光を自励発振
させることにより低雑音化が図られている。
スクの再生時には低雑音特性が要求される。しかしなが
ら、シングルモードで発振する半導体レーザ素子１１０
においては、レーザ光が強い可干渉性を有するため、光
ディスクからの戻り光により雑音が発生する。このた
め、ＭＱＷ発光層３６に低電流注入領域を形成すること
により可飽和吸収特性を有する領域（以下、可飽和吸収
領域と呼ぶ）を形成した半導体レーザ素子が提案されて
いる。この半導体レーザ素子では、レーザ光を自励発振
させることにより低雑音化が図られている。
【０００７】図６（ａ）および（ｂ）は低雑音特性を有
する半導体レーザ素子の例を示す模式的断面図である。
する半導体レーザ素子の例を示す模式的断面図である。
【０００８】図６（ａ）に示す半導体レーザ素子１２０
は、以下の点を除いて図５に示す半導体レーザ素子１１
０と同様の構造を有する。
は、以下の点を除いて図５に示す半導体レーザ素子１１
０と同様の構造を有する。
【０００９】半導体レーザ素子１２０においては、エッ
チングによりリッジ部を形成する際に、さらにｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層３７に段差を形成し、上段の幅Ｗ3 を
下段の幅Ｗ4 よりも狭くする。これにより、図中の矢印
で示すように、リッジ部の幅Ｗ3 のストライプ状領域が
電流注入領域になるとともに、ＭＱＷ発光層３６におい
て電流注入領域の両側に可飽和吸収領域４２が形成され
る。その結果、レーザ光が自励発振する。
チングによりリッジ部を形成する際に、さらにｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層３７に段差を形成し、上段の幅Ｗ3 を
下段の幅Ｗ4 よりも狭くする。これにより、図中の矢印
で示すように、リッジ部の幅Ｗ3 のストライプ状領域が
電流注入領域になるとともに、ＭＱＷ発光層３６におい
て電流注入領域の両側に可飽和吸収領域４２が形成され
る。その結果、レーザ光が自励発振する。
【００１０】一方、図６（ｂ）に示す半導体レーザ素子
１３０は、以下の点を除いて図５に示す半導体レーザ素
子１１０と同様の構造を有する。
１３０は、以下の点を除いて図５に示す半導体レーザ素
子１１０と同様の構造を有する。
【００１１】半導体レーザ素子１３０においては、リッ
ジ部を形成する際のエッチングの深さを制御してｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７の厚さｄを大きくする。これに
より、図中の矢印で示すように、リッジ部のストライプ
状領域が電流注入領域になる。また、ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層３７の厚さｄを大きくすることにより、ＭＱＷ
発光層３６において水平方向の実効的な屈折率の差が小
さくなるため、ＭＱＷ発光層３６のリッジ部下以外の領
域に水平方向に光がしみ出す。したがって、ＭＱＷ発光
層３６において電流注入領域の両側に可飽和吸収領域４
２が形成される。その結果、レーザ光が自励発振する。
ジ部を形成する際のエッチングの深さを制御してｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層３７の厚さｄを大きくする。これに
より、図中の矢印で示すように、リッジ部のストライプ
状領域が電流注入領域になる。また、ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層３７の厚さｄを大きくすることにより、ＭＱＷ
発光層３６において水平方向の実効的な屈折率の差が小
さくなるため、ＭＱＷ発光層３６のリッジ部下以外の領
域に水平方向に光がしみ出す。したがって、ＭＱＷ発光
層３６において電流注入領域の両側に可飽和吸収領域４
２が形成される。その結果、レーザ光が自励発振する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＮ系半導体層等の
窒化物系半導体層は化学的に安定である。このため、従
来の赤色光または赤外光を発生する半導体レーザ素子に
用いられるＧａＡｓ系半導体層等のようにウエットエッ
チングによりパターニングすることができず、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ法（反応性イ
オンビームエッチング法）等のドライエッチングにより
パターニングする必要がある。このようなドライエッチ
ングにおいては選択エッチングを行うことができないた
め、エッチングを精度よく制御することが困難である。
したがって、上記の半導体レーザ素子１２０，１３０の
ような構造を正確に形成することは困難である。
窒化物系半導体層は化学的に安定である。このため、従
来の赤色光または赤外光を発生する半導体レーザ素子に
用いられるＧａＡｓ系半導体層等のようにウエットエッ
チングによりパターニングすることができず、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ法（反応性イ
オンビームエッチング法）等のドライエッチングにより
パターニングする必要がある。このようなドライエッチ
ングにおいては選択エッチングを行うことができないた
め、エッチングを精度よく制御することが困難である。
したがって、上記の半導体レーザ素子１２０，１３０の
ような構造を正確に形成することは困難である。
【００１３】本発明の目的は、容易に製造することが可
能な低雑音特性を有する半導体レーザ素子の製造方法を
提供することである。
能な低雑音特性を有する半導体レーザ素子の製造方法を
提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
により製造される半導体レーザ素子は、発光層を含みか
つインジウム、ガリウム、アルミニウムおよびホウ素の
少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層の所定幅
の領域に第１の幅の上面を有するリッジ部が形成され、
第１の幅よりも狭い第２の幅の開口部をリッジ部の上面
に有する電流ブロック層が第１の窒化物系半導体層上に
形成され、開口部内の第１の窒化物系半導体層上に、イ
ンジウム、ガリウム、アルミニウムおよびホウ素の少な
くとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成された
ものである。
により製造される半導体レーザ素子は、発光層を含みか
つインジウム、ガリウム、アルミニウムおよびホウ素の
少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層の所定幅
の領域に第１の幅の上面を有するリッジ部が形成され、
第１の幅よりも狭い第２の幅の開口部をリッジ部の上面
に有する電流ブロック層が第１の窒化物系半導体層上に
形成され、開口部内の第１の窒化物系半導体層上に、イ
ンジウム、ガリウム、アルミニウムおよびホウ素の少な
くとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成された
ものである。
【００１５】本発明により製造される半導体レーザ素子
においては、第１の窒化物系半導体層がエッチングさ
れ、第１の幅の上面を有するリッジ部が形成されてい
る。このリッジ部の側面から上面にいたる領域上に電流
ブロック層が形成されている。電流ブロック層におい
て、リッジ部の上面の所定領域上に、第２の幅を有する
開口部が形成されている。この開口部の幅（第２の幅）
はリッジ部の上面の幅（第１の幅）よりも狭い。
においては、第１の窒化物系半導体層がエッチングさ
れ、第１の幅の上面を有するリッジ部が形成されてい
る。このリッジ部の側面から上面にいたる領域上に電流
ブロック層が形成されている。電流ブロック層におい
て、リッジ部の上面の所定領域上に、第２の幅を有する
開口部が形成されている。この開口部の幅（第２の幅）
はリッジ部の上面の幅（第１の幅）よりも狭い。
【００１６】上記の半導体レーザ素子において、第２の
窒化物系半導体層に注入された電流は、電流ブロック層
により狭窄される。それにより、第２の幅を有する開口
部下の第１の窒化物系半導体層に電流が注入され、開口
部の下方における発光層に光導波路が形成される。この
場合、開口部下の電流注入領域の幅（第２の幅）がリッ
ジ部の上面の幅（第１の幅）よりも狭いため、リッジ部
の下方における発光層において、電流注入領域以外で発
光する領域、すなわち可飽和吸収特性を有する領域（可
飽和吸収領域）が形成される。それにより、レーザ光を
自励発振することが可能となるため、低雑音特性を有す
る半導体レーザ素子が得られる。
窒化物系半導体層に注入された電流は、電流ブロック層
により狭窄される。それにより、第２の幅を有する開口
部下の第１の窒化物系半導体層に電流が注入され、開口
部の下方における発光層に光導波路が形成される。この
場合、開口部下の電流注入領域の幅（第２の幅）がリッ
ジ部の上面の幅（第１の幅）よりも狭いため、リッジ部
の下方における発光層において、電流注入領域以外で発
光する領域、すなわち可飽和吸収特性を有する領域（可
飽和吸収領域）が形成される。それにより、レーザ光を
自励発振することが可能となるため、低雑音特性を有す
る半導体レーザ素子が得られる。
【００１７】上記の半導体レーザ素子においては、リッ
ジ部の上面の第２の幅の領域以外の領域に電流ブロック
層を形成することにより、発光層において可飽和吸収特
性を有する領域が形成される。このように、上記の半導
体レーザ素子においては可飽和吸収領域を形成するため
のエッチングが不要であるため、低雑音特性を有する半
導体レーザ素子が容易に得られる。
ジ部の上面の第２の幅の領域以外の領域に電流ブロック
層を形成することにより、発光層において可飽和吸収特
性を有する領域が形成される。このように、上記の半導
体レーザ素子においては可飽和吸収領域を形成するため
のエッチングが不要であるため、低雑音特性を有する半
導体レーザ素子が容易に得られる。
【００１８】電流ブロック層はインジウム、ガリウム、
アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む窒化
物系半導体から構成されてもよい。
アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む窒化
物系半導体から構成されてもよい。
【００１９】上記のような材料から構成される電流ブロ
ック層は、所定の成長条件の下で成長させることによ
り、リッジ部の上面の開口部以外の領域に横方向成長さ
せることが可能である。それにより、第２の幅の開口部
を有する電流ブロック層が容易に形成される。このよう
にして形成された電流ブロック層により、第２の窒化物
系半導体層に注入された電流が狭窄される。それによ
り、第１の窒化物系半導体層において、リッジ部の上面
の第１の幅よりも狭い第２の幅の開口部下の領域が電流
注入領域となる。また、発光層の水平方向において光を
閉じ込め、横モード制御を行うことが可能となる。
ック層は、所定の成長条件の下で成長させることによ
り、リッジ部の上面の開口部以外の領域に横方向成長さ
せることが可能である。それにより、第２の幅の開口部
を有する電流ブロック層が容易に形成される。このよう
にして形成された電流ブロック層により、第２の窒化物
系半導体層に注入された電流が狭窄される。それによ
り、第１の窒化物系半導体層において、リッジ部の上面
の第１の幅よりも狭い第２の幅の開口部下の領域が電流
注入領域となる。また、発光層の水平方向において光を
閉じ込め、横モード制御を行うことが可能となる。
【００２０】また、第１の窒化物系半導体層は、ｎ型ク
ラッド層と、発光層と、平坦部およびリッジ部からなる
ｐ型クラッド層とを含んでもよい。
ラッド層と、発光層と、平坦部およびリッジ部からなる
ｐ型クラッド層とを含んでもよい。
【００２１】この場合、第１の窒化物系半導体層のｐ型
クラッド層は正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、ｐ型クラッド層は高抵抗となる。このような高抵抗
なｐ型クラッド層においては、注入された電流は広がら
ず、リッジ部の上面よりも幅が狭い開口部下の領域に注
入される。したがって、電流注入領域の幅がリッジ部の
上面の幅よりも狭くなる。
クラッド層は正孔濃度を高くすることが困難であるた
め、ｐ型クラッド層は高抵抗となる。このような高抵抗
なｐ型クラッド層においては、注入された電流は広がら
ず、リッジ部の上面よりも幅が狭い開口部下の領域に注
入される。したがって、電流注入領域の幅がリッジ部の
上面の幅よりも狭くなる。
【００２２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、発光層を含みかつインジウム、ガリウム、アルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第１の窒化物
系半導体層を形成する工程と、第１の窒化物系半導体層
の所定幅の領域に第１の幅の上面を有するリッジ部を形
成する工程と、第１の幅よりも狭い第２の幅のストライ
プ状の開口部をリッジ部の上面に有する電流ブロック層
を第１の窒化物系半導体層上に形成する工程と、開口部
内の第１の窒化物系半導体層上にインジウム、ガリウ
ム、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む
第２の窒化物系半導体層を形成する工程とを備えた半導
体レーザ素子の製造方法であって、電流ブロック層を形
成する工程は、リッジ部の上面にストライプ状絶縁膜を
形成する工程と、横方向成長技術により、第２の幅の領
域を除く絶縁膜上に電流ブロック層を成長させることに
より、絶縁膜上に第２の幅のストライプ状の開口部を有
する電流ブロック層を形成する工程と、電流ブロック層
を形成する工程の後、絶縁膜を除去する工程とを含むも
のである。
は、発光層を含みかつインジウム、ガリウム、アルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む第１の窒化物
系半導体層を形成する工程と、第１の窒化物系半導体層
の所定幅の領域に第１の幅の上面を有するリッジ部を形
成する工程と、第１の幅よりも狭い第２の幅のストライ
プ状の開口部をリッジ部の上面に有する電流ブロック層
を第１の窒化物系半導体層上に形成する工程と、開口部
内の第１の窒化物系半導体層上にインジウム、ガリウ
ム、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む
第２の窒化物系半導体層を形成する工程とを備えた半導
体レーザ素子の製造方法であって、電流ブロック層を形
成する工程は、リッジ部の上面にストライプ状絶縁膜を
形成する工程と、横方向成長技術により、第２の幅の領
域を除く絶縁膜上に電流ブロック層を成長させることに
より、絶縁膜上に第２の幅のストライプ状の開口部を有
する電流ブロック層を形成する工程と、電流ブロック層
を形成する工程の後、絶縁膜を除去する工程とを含むも
のである。
【００２３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
においては、第１の幅を有するリッジ部の上面に、第１
の幅よりも狭い第２の幅の開口部を有する電流ブロック
層を形成する。それにより、製造した半導体レーザ素子
において、第２の窒化物系半導体層に注入された電流が
電流ブロック層により狭窄され、リッジ部の上面の幅よ
りも狭い第２の幅を有する開口部下の第１の窒化物系半
導体層の領域に電流注入領域が形成されるとともに、開
口部の下方における発光層に光導波路が形成される。こ
の場合、電流注入領域の幅（第２の幅）がリッジ部の上
面の幅（第１の幅）よりも狭いため、リッジ部の下方の
発光層において、電流注入領域以外で発光する領域、す
なわち可飽和吸収特性を有する領域が形成される。それ
により、レーザ光を自励発振させることが可能となるた
め、低雑音特性を有する半導体レーザ素子を製造するこ
とが可能となる。
においては、第１の幅を有するリッジ部の上面に、第１
の幅よりも狭い第２の幅の開口部を有する電流ブロック
層を形成する。それにより、製造した半導体レーザ素子
において、第２の窒化物系半導体層に注入された電流が
電流ブロック層により狭窄され、リッジ部の上面の幅よ
りも狭い第２の幅を有する開口部下の第１の窒化物系半
導体層の領域に電流注入領域が形成されるとともに、開
口部の下方における発光層に光導波路が形成される。こ
の場合、電流注入領域の幅（第２の幅）がリッジ部の上
面の幅（第１の幅）よりも狭いため、リッジ部の下方の
発光層において、電流注入領域以外で発光する領域、す
なわち可飽和吸収特性を有する領域が形成される。それ
により、レーザ光を自励発振させることが可能となるた
め、低雑音特性を有する半導体レーザ素子を製造するこ
とが可能となる。
【００２４】また、上記の半導体レーザ素子において
は、エッチングによるのではなく、リッジ部の上面の第
２の幅の領域以外の領域に電流ブロック層を成長させる
ことにより発光層において可飽和吸収領域を形成する。
したがって、低雑音特性を有する半導体レーザ素子を容
易に製造することが可能となる。
は、エッチングによるのではなく、リッジ部の上面の第
２の幅の領域以外の領域に電流ブロック層を成長させる
ことにより発光層において可飽和吸収領域を形成する。
したがって、低雑音特性を有する半導体レーザ素子を容
易に製造することが可能となる。
【００２５】電流ブロック層はインジウム、ガリウム、
アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む窒化
物系半導体から構成されてもよい。
アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む窒化
物系半導体から構成されてもよい。
【００２６】この場合、リッジ部の上面にストライプ状
絶縁膜を形成し、このストライプ状絶縁膜上に、開口部
を有する電流ブロック層を横方向成長技術を用いて形成
する。上記に示す材料から構成される電流ブロック層
は、所定の条件下で成長させることにより、ストライプ
状絶縁膜上において容易に横方向成長することが可能と
なる。したがって、リッジ部の上面よりも幅の狭い第２
の幅の開口部を有する電流ブロック層を容易に形成する
ことが可能となる。以上のようにして電流ブロック層を
形成することにより、第２の窒化物系半導体層に注入さ
れた電流を狭窄し、第１の窒化物系半導体層においてリ
ッジ部の上面の幅よりも狭い開口部下の領域を電流注入
領域とすることが可能となる。また、発光層の水平方向
において光を閉じ込め、横モード制御を行うことが可能
となる。
絶縁膜を形成し、このストライプ状絶縁膜上に、開口部
を有する電流ブロック層を横方向成長技術を用いて形成
する。上記に示す材料から構成される電流ブロック層
は、所定の条件下で成長させることにより、ストライプ
状絶縁膜上において容易に横方向成長することが可能と
なる。したがって、リッジ部の上面よりも幅の狭い第２
の幅の開口部を有する電流ブロック層を容易に形成する
ことが可能となる。以上のようにして電流ブロック層を
形成することにより、第２の窒化物系半導体層に注入さ
れた電流を狭窄し、第１の窒化物系半導体層においてリ
ッジ部の上面の幅よりも狭い開口部下の領域を電流注入
領域とすることが可能となる。また、発光層の水平方向
において光を閉じ込め、横モード制御を行うことが可能
となる。
【００２７】第１の窒化物系半導体層を形成する工程
は、ｎ型クラッド層、発光層およびｐ型クラッド層を順
に形成する工程を含み、リッジ部を形成する工程は、ｐ
型クラッド層の第１の幅の領域を除いてｐ型クラッド層
をエッチングする工程を含んでもよい。
は、ｎ型クラッド層、発光層およびｐ型クラッド層を順
に形成する工程を含み、リッジ部を形成する工程は、ｐ
型クラッド層の第１の幅の領域を除いてｐ型クラッド層
をエッチングする工程を含んでもよい。
【００２８】この場合、エッチングにより、第１の窒化
物系半導体層のｐ型クラッド層に、リッジ部を形成す
る。窒化物系半導体から構成されるｐ型クラッド層は、
正孔濃度を高くすることが困難であるため高抵抗であ
る。このような高抵抗なｐ型クラッド層においては電流
は広がらず、リッジ部の上面の幅よりも狭い第２の幅を
有する開口部下の領域に電流が注入される。したがっ
て、電流注入領域の幅をリッジ部の幅よりも狭くするこ
とが可能となる。
物系半導体層のｐ型クラッド層に、リッジ部を形成す
る。窒化物系半導体から構成されるｐ型クラッド層は、
正孔濃度を高くすることが困難であるため高抵抗であ
る。このような高抵抗なｐ型クラッド層においては電流
は広がらず、リッジ部の上面の幅よりも狭い第２の幅を
有する開口部下の領域に電流が注入される。したがっ
て、電流注入領域の幅をリッジ部の幅よりも狭くするこ
とが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
ＧａＮ系半導体レーザ素子の例を示す模式的断面図であ
る。
ＧａＮ系半導体レーザ素子の例を示す模式的断面図であ
る。
【００３０】図１に示す半導体レーザ素子１００におい
ては、サファイア基板１のｃ（０００１）面上に、厚さ
３００ÅのＡｌＧａＮバッファ層２、厚さ２μｍのアン
ドープのＧａＮ層３、厚さ３μｍのｎ−ＧａＮ層４、厚
さ０．７μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５、ＭＱＷ発
光層６、厚さ０．７μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
７、厚さ０．２μｍのｐ−第１ＧａＮキャップ層８、ｎ
−ＡｌＧａＮからなる厚さ０．５〜１．０μｍの電流ブ
ロック層９および厚さ０．５〜１．０μｍのｐ−第２Ｇ
ａＮキャップ層１０が順に積層されている。
ては、サファイア基板１のｃ（０００１）面上に、厚さ
３００ÅのＡｌＧａＮバッファ層２、厚さ２μｍのアン
ドープのＧａＮ層３、厚さ３μｍのｎ−ＧａＮ層４、厚
さ０．７μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５、ＭＱＷ発
光層６、厚さ０．７μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
７、厚さ０．２μｍのｐ−第１ＧａＮキャップ層８、ｎ
−ＡｌＧａＮからなる厚さ０．５〜１．０μｍの電流ブ
ロック層９および厚さ０．５〜１．０μｍのｐ−第２Ｇ
ａＮキャップ層１０が順に積層されている。
【００３１】なお、この場合のｎ型ドーパントとしては
Ｓｉが用いられており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが
用いられている。
Ｓｉが用いられており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが
用いられている。
【００３２】また、ＭＱＷ発光層６は、ｎ−Ｉｎ0.03Ｇ
ａ0.97Ｎからなる厚さ６０Åの６つの量子障壁層と、Ｉ
ｎ0.18Ｇａ0.82Ｎからなる厚さ３０Åの５つの量子井戸
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造を有す
る。
ａ0.97Ｎからなる厚さ６０Åの６つの量子障壁層と、Ｉ
ｎ0.18Ｇａ0.82Ｎからなる厚さ３０Åの５つの量子井戸
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造を有す
る。
【００３３】半導体レーザ素子１００はリッジ導波型構
造を有し、ｐ−第１ＧａＮキャップ層８およびｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層７により、幅Ｗ1 の上面を有するリッ
ジ部が構成される。
造を有し、ｐ−第１ＧａＮキャップ層８およびｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層７により、幅Ｗ1 の上面を有するリッ
ジ部が構成される。
【００３４】ｐ−第２ＧａＮキャップ層１０からｎ−Ｇ
ａＮ層４までの一部領域がエッチングされ、露出したｎ
−ＧａＮ層４上にｎ電極５０が形成されている。また、
ｐ−第２ＧａＮキャップ層１０上にｐ電極５１が形成さ
れている。
ａＮ層４までの一部領域がエッチングされ、露出したｎ
−ＧａＮ層４上にｎ電極５０が形成されている。また、
ｐ−第２ＧａＮキャップ層１０上にｐ電極５１が形成さ
れている。
【００３５】半導体レーザ素子１００において、ｐ電極
５１から注入された電流は電流ブロック層９により狭窄
される。電流ブロック層９の屈折率をリッジ部のｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも小さく設定するこ
とにより、ＭＱＷ発光層６の中央部の領域２１の実効的
な屈折率が両側の領域の実効的な屈折率に比べて大きく
なる。それにより、光がＭＱＷ発光層６の中央部の幅Ｗ
1 の領域２１に閉じ込められ、横モード制御が行われ
る。このようにして、実屈折率導波構造の半導体レーザ
素子１００が実現される。ここで、ＧａＮ系の半導体レ
ーザ素子１００においてはｐ型半導体層７，８，１０の
正孔濃度を高くすることが困難であるため、狭窄された
電流は広がることなく下方の半導体層に注入される。し
たがって、図中の矢印で示すように、電流ブロック層９
の開口部下の幅Ｗ2 のストライプ状領域が電流注入領域
となる。この場合、電流注入領域の幅Ｗ2 はリッジ部の
上面の幅Ｗ1 よりも狭い（Ｗ1 ＞Ｗ2 ）。このため、Ｍ
ＱＷ発光層６の発光領域２１において、電流注入領域の
両側に可飽和吸収領域２０が形成され、レーザ光の自励
発振が起こる。その結果、レーザ光の縦モードスペクト
ルの幅が広くなってレーザ光の可干渉性が低下し、雑音
を受けにくくなる。
５１から注入された電流は電流ブロック層９により狭窄
される。電流ブロック層９の屈折率をリッジ部のｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも小さく設定するこ
とにより、ＭＱＷ発光層６の中央部の領域２１の実効的
な屈折率が両側の領域の実効的な屈折率に比べて大きく
なる。それにより、光がＭＱＷ発光層６の中央部の幅Ｗ
1 の領域２１に閉じ込められ、横モード制御が行われ
る。このようにして、実屈折率導波構造の半導体レーザ
素子１００が実現される。ここで、ＧａＮ系の半導体レ
ーザ素子１００においてはｐ型半導体層７，８，１０の
正孔濃度を高くすることが困難であるため、狭窄された
電流は広がることなく下方の半導体層に注入される。し
たがって、図中の矢印で示すように、電流ブロック層９
の開口部下の幅Ｗ2 のストライプ状領域が電流注入領域
となる。この場合、電流注入領域の幅Ｗ2 はリッジ部の
上面の幅Ｗ1 よりも狭い（Ｗ1 ＞Ｗ2 ）。このため、Ｍ
ＱＷ発光層６の発光領域２１において、電流注入領域の
両側に可飽和吸収領域２０が形成され、レーザ光の自励
発振が起こる。その結果、レーザ光の縦モードスペクト
ルの幅が広くなってレーザ光の可干渉性が低下し、雑音
を受けにくくなる。
【００３６】図２は半導体レーザ素子１００のリッジ部
の上面の幅Ｗ1 と電流ブロック層９の開口部の幅Ｗ2 と
の比および可干渉性（γ値）を示す図である。
の上面の幅Ｗ1 と電流ブロック層９の開口部の幅Ｗ2 と
の比および可干渉性（γ値）を示す図である。
【００３７】図２に示すように、リッジ部の上面の幅Ｗ
1 が１〜６μｍである場合、開口部の幅Ｗ2 は０．８〜
５．８μｍであることが好ましい。Ｗ1 とＷ2 との比
（Ｗ2／Ｗ1 ）が０．１〜０．９５である場合、半導体
レーザ素子１００において可飽和吸収領域が形成される
ため、自励発振が可能となる。それにより、半導体レー
ザ素子１００における可干渉性（γ値）が０．５以下と
なるため、低雑音化が図られる。さらに、Ｗ1 とＷ2 と
の比が０．１〜０．８である場合においては、半導体レ
ーザ素子１００における可干渉性（γ値）が最も低い値
となるため、安定した自励発振が可能となる。
1 が１〜６μｍである場合、開口部の幅Ｗ2 は０．８〜
５．８μｍであることが好ましい。Ｗ1 とＷ2 との比
（Ｗ2／Ｗ1 ）が０．１〜０．９５である場合、半導体
レーザ素子１００において可飽和吸収領域が形成される
ため、自励発振が可能となる。それにより、半導体レー
ザ素子１００における可干渉性（γ値）が０．５以下と
なるため、低雑音化が図られる。さらに、Ｗ1 とＷ2 と
の比が０．１〜０．８である場合においては、半導体レ
ーザ素子１００における可干渉性（γ値）が最も低い値
となるため、安定した自励発振が可能となる。
【００３８】ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層９
のＡｌ組成は、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７のＡｌ組成
以上とする。それにより、電流ブロック層９の屈折率が
リッジ部のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも
小さくなる。しかしながら、電流ブロック層９の結晶性
を低下させないためにはＡｌ組成を低めにすることが好
ましい。したがって、電流ブロック層９のＡｌ組成は、
例えば０．１２〜０．２０とする。
のＡｌ組成は、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７のＡｌ組成
以上とする。それにより、電流ブロック層９の屈折率が
リッジ部のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも
小さくなる。しかしながら、電流ブロック層９の結晶性
を低下させないためにはＡｌ組成を低めにすることが好
ましい。したがって、電流ブロック層９のＡｌ組成は、
例えば０．１２〜０．２０とする。
【００３９】なお、半導体レーザ素子１００において
は、電流ブロック層９にｎ型不純物としてＳｉを注入し
ているが、Ｓｉ以外にＺｎを不純物として注入してもよ
い。この場合、Ｚｎが高抵抗であるため、Ｚｎが注入さ
れた電流ブロック層９において電流が狭窄される。
は、電流ブロック層９にｎ型不純物としてＳｉを注入し
ているが、Ｓｉ以外にＺｎを不純物として注入してもよ
い。この場合、Ｚｎが高抵抗であるため、Ｚｎが注入さ
れた電流ブロック層９において電流が狭窄される。
【００４０】次に、半導体レーザ素子１００の製造方法
について説明する。図３および図４は半導体レーザ素子
１００の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
について説明する。図３および図４は半導体レーザ素子
１００の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
【００４１】図３（ａ）に示すように、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）により、サファイア基板１上にＡ
ｌＧａＮバッファ層２、アンドープのＧａＮ層３、ｎ−
ＧａＮ層４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５、ＭＱＷ発光
層６、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ−第１Ｇａ
Ｎキャップ層８を順に成長させる。この場合の各層２〜
８の成長時の基板温度は表１に示す通りである。
長法（ＭＯＣＶＤ法）により、サファイア基板１上にＡ
ｌＧａＮバッファ層２、アンドープのＧａＮ層３、ｎ−
ＧａＮ層４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５、ＭＱＷ発光
層６、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ−第１Ｇａ
Ｎキャップ層８を順に成長させる。この場合の各層２〜
８の成長時の基板温度は表１に示す通りである。
【００４２】
【表１】
【００４３】次に、図３（ｂ）に示すように、塩素を用
いたＲＩＥ法によりエッチングを行い、幅Ｗ1 の上面を
有するリッジ部を形成する。さらに、リッジ部のｐ−第
１ＧａＮキャップ層８上にＳｉＯ2 膜３０を形成する。
いたＲＩＥ法によりエッチングを行い、幅Ｗ1 の上面を
有するリッジ部を形成する。さらに、リッジ部のｐ−第
１ＧａＮキャップ層８上にＳｉＯ2 膜３０を形成する。
【００４４】続いて、図３（ｃ）に示すように、リッジ
部の側面から上面に至る領域上にｎ−ＡｌＧａＮからな
る電流ブロック層９を成長させる。この場合、横方向成
長技術により、幅Ｗ2 の領域を除くＳｉＯ2 膜３０上に
電流ブロック層９を成長させる。それにより、ＳｉＯ2
膜３０上に幅Ｗ2 のストライプ状の開口部を有する電流
ブロック層９を形成する。
部の側面から上面に至る領域上にｎ−ＡｌＧａＮからな
る電流ブロック層９を成長させる。この場合、横方向成
長技術により、幅Ｗ2 の領域を除くＳｉＯ2 膜３０上に
電流ブロック層９を成長させる。それにより、ＳｉＯ2
膜３０上に幅Ｗ2 のストライプ状の開口部を有する電流
ブロック層９を形成する。
【００４５】なお、電流ブロック層９の成長時の基板温
度は１０００〜１１００℃とし、その他の成長条件、例
えば原料ガスの流量、成長時間等は、電流ブロック層９
がＳｉＯ2 膜３０上において横方向に成長しやすいよう
に設定する。また、ＳｉＯ2膜３０上の開口部以外の領
域上に選択的に電流ブロック層９を成長させる必要があ
るため、電流ブロック層９は減圧下で成長させることが
好ましい。
度は１０００〜１１００℃とし、その他の成長条件、例
えば原料ガスの流量、成長時間等は、電流ブロック層９
がＳｉＯ2 膜３０上において横方向に成長しやすいよう
に設定する。また、ＳｉＯ2膜３０上の開口部以外の領
域上に選択的に電流ブロック層９を成長させる必要があ
るため、電流ブロック層９は減圧下で成長させることが
好ましい。
【００４６】このようにして電流ブロック層９を成長さ
せた後、フッ酸系エッチャントによりＳｉＯ2 膜３０を
除去する。
せた後、フッ酸系エッチャントによりＳｉＯ2 膜３０を
除去する。
【００４７】次に、図４（ｄ）に示すように、開口部内
のｐ−第１ＧａＮキャップ層８上および電流ブロック層
９上にｐ−第２ＧａＮキャップ層１０を成長させる。こ
の場合の成長時の基板温度は１０５０℃とする。
のｐ−第１ＧａＮキャップ層８上および電流ブロック層
９上にｐ−第２ＧａＮキャップ層１０を成長させる。こ
の場合の成長時の基板温度は１０５０℃とする。
【００４８】さらに、図４（ｅ）に示すように、ｐ−第
２ＧａＮキャップ層１０からｎ−ＧａＮ層４までの一部
領域をエッチングし、ｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を
露出させる。
２ＧａＮキャップ層１０からｎ−ＧａＮ層４までの一部
領域をエッチングし、ｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を
露出させる。
【００４９】最後に、図４（ｆ）に示すように、露出し
たｎ−ＧａＮ層４上にｎ電極５０を形成し、ｐ−第２Ｇ
ａＮキャップ層１０上にｐ電極５１を形成する。
たｎ−ＧａＮ層４上にｎ電極５０を形成し、ｐ−第２Ｇ
ａＮキャップ層１０上にｐ電極５１を形成する。
【００５０】以上のように、上記の半導体レーザ素子の
製造方法においては、エッチングによるのではなく、横
方向成長技術を用いて電流ブロック層９を選択的に成長
させることにより、電流注入領域の幅Ｗ2 をリッジの幅
Ｗ1 よりも狭くして可飽和吸収領域２０を形成する。し
たがって、エッチングを精度良く制御することが困難な
ＧａＮ系半導体レーザ素子１００においても、容易に可
飽和吸収領域２０を形成することが可能となる。それに
より、低雑音特性を有する半導体レーザ素子１００を容
易に製造することが可能となる。
製造方法においては、エッチングによるのではなく、横
方向成長技術を用いて電流ブロック層９を選択的に成長
させることにより、電流注入領域の幅Ｗ2 をリッジの幅
Ｗ1 よりも狭くして可飽和吸収領域２０を形成する。し
たがって、エッチングを精度良く制御することが困難な
ＧａＮ系半導体レーザ素子１００においても、容易に可
飽和吸収領域２０を形成することが可能となる。それに
より、低雑音特性を有する半導体レーザ素子１００を容
易に製造することが可能となる。
【００５１】なお、上記の実施例においては、電流ブロ
ック層９がｎ−ＡｌＧａＮから構成される場合について
説明したが、電流ブロック層９の構成はこれ以外であっ
てもよい。
ック層９がｎ−ＡｌＧａＮから構成される場合について
説明したが、電流ブロック層９の構成はこれ以外であっ
てもよい。
【００５２】例えば、不純物としてＳｉまたはＺｎが注
入されたＩｎＧａＮから電流ブロック層９が構成されて
もよい。このようなＩｎＧａＮからなる電流ブロック層
９におけるＩｎ組成は、ＭＱＷ発光層６の量子井戸層と
同程度あるいはそれ以上とし、例えば０．１０〜０．１
５とする。このような電流ブロック層９を形成した場
合、電流ブロック層９下のＭＱＷ発光層６の領域で発生
した光が電流ブロック層９により吸収されるため、光が
ＭＱＷ発光層６の中央部の幅Ｗ1 の領域２１に集中し、
横モード制御が行われる。このようにして、損失導波構
造の半導体レーザ素子１００が実現される。この場合に
おいても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方
向成長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成
する。なお、ＩｎＧａＮからなる電流ブロック層９の成
長時の基板温度は７００〜８００℃とする。
入されたＩｎＧａＮから電流ブロック層９が構成されて
もよい。このようなＩｎＧａＮからなる電流ブロック層
９におけるＩｎ組成は、ＭＱＷ発光層６の量子井戸層と
同程度あるいはそれ以上とし、例えば０．１０〜０．１
５とする。このような電流ブロック層９を形成した場
合、電流ブロック層９下のＭＱＷ発光層６の領域で発生
した光が電流ブロック層９により吸収されるため、光が
ＭＱＷ発光層６の中央部の幅Ｗ1 の領域２１に集中し、
横モード制御が行われる。このようにして、損失導波構
造の半導体レーザ素子１００が実現される。この場合に
おいても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方
向成長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成
する。なお、ＩｎＧａＮからなる電流ブロック層９の成
長時の基板温度は７００〜８００℃とする。
【００５３】また、不純物としてＳｉまたはＺｎが注入
されたＧａＮから電流ブロック層９が構成されてもよ
く、あるいはＡｌＧａＮクラッド層よりもＡｌ組成の小
さなＡｌＧａＮに不純物としてＳｉまたはＺｎが注入さ
れた電流ブロック層９であってもよい。この場合におい
ても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方向成
長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成す
る。この場合の基板温度は１０００〜１１００℃とす
る。
されたＧａＮから電流ブロック層９が構成されてもよ
く、あるいはＡｌＧａＮクラッド層よりもＡｌ組成の小
さなＡｌＧａＮに不純物としてＳｉまたはＺｎが注入さ
れた電流ブロック層９であってもよい。この場合におい
ても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方向成
長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成す
る。この場合の基板温度は１０００〜１１００℃とす
る。
【００５４】さらに、電流ブロック層９は組成の異なる
層を積層した構成であってもよい。例えばＡｌＧａＮ層
とＩｎＧａＮ層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層またはＡｌＧ
ａＮ層とＧａＮ層とを組合せ、各層の厚さを数十〜数千
Åとして交互に積層する。この場合、電流ブロック層９
の結晶性が向上する。このような積層構造を有する電流
ブロック層９を形成する際は、電流ブロック層９の平均
屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも小
さくなるように設定する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子１００が実現される。また、電流
ブロック層９がＩｎＧａＮ層を含む場合は、ＩｎＧａＮ
層のＩｎ組成をＭＱＷ発光層６の量子井戸層のＩｎ組成
と同程度またはそれ以上とする。それにより、電流ブロ
ック層９において光が吸収され、横モード制御が行われ
る。このような積層構造を有する電流ブロック層９にお
いても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方向
成長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成す
る。この場合の基板温度は、ＩｎＧａＮ層の成長時には
７００〜８００℃とし、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の
成長時には１０００〜１１００℃とする。また、電流ブ
ロック層９がＡｌＧａＮ層を含む場合には、ＡｌＧａＮ
層を減圧下で成長させることが好ましい。
層を積層した構成であってもよい。例えばＡｌＧａＮ層
とＩｎＧａＮ層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層またはＡｌＧ
ａＮ層とＧａＮ層とを組合せ、各層の厚さを数十〜数千
Åとして交互に積層する。この場合、電流ブロック層９
の結晶性が向上する。このような積層構造を有する電流
ブロック層９を形成する際は、電流ブロック層９の平均
屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド層７の屈折率よりも小
さくなるように設定する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子１００が実現される。また、電流
ブロック層９がＩｎＧａＮ層を含む場合は、ＩｎＧａＮ
層のＩｎ組成をＭＱＷ発光層６の量子井戸層のＩｎ組成
と同程度またはそれ以上とする。それにより、電流ブロ
ック層９において光が吸収され、横モード制御が行われ
る。このような積層構造を有する電流ブロック層９にお
いても、電流ブロック層９をＳｉＯ2 膜３０上に横方向
成長させることにより、幅Ｗ2 の電流注入領域を形成す
る。この場合の基板温度は、ＩｎＧａＮ層の成長時には
７００〜８００℃とし、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の
成長時には１０００〜１１００℃とする。また、電流ブ
ロック層９がＡｌＧａＮ層を含む場合には、ＡｌＧａＮ
層を減圧下で成長させることが好ましい。
【００５５】なお、上記の実施例においては、半導体レ
ーザ素子１００の各層２〜８がＧａ、ＡｌおよびＩｎを
含む窒化物半導体から構成される場合について説明した
が、各層２〜８がホウ素を含んでもよい。
ーザ素子１００の各層２〜８がＧａ、ＡｌおよびＩｎを
含む窒化物半導体から構成される場合について説明した
が、各層２〜８がホウ素を含んでもよい。
【００５６】また、本発明に係る半導体レーザ素子の製
造方法は、ｐ型半導体層が高抵抗であるために注入され
た電流が広がらずに下方の層に注入されるＧａＮ系半導
体レーザ素子において特に有効であるが、ＧａＡｓ系半
導体レーザ素子等のＧａＮ系以外の半導体レーザ素子に
おいても適用可能である。
造方法は、ｐ型半導体層が高抵抗であるために注入され
た電流が広がらずに下方の層に注入されるＧａＮ系半導
体レーザ素子において特に有効であるが、ＧａＡｓ系半
導体レーザ素子等のＧａＮ系以外の半導体レーザ素子に
おいても適用可能である。
【図１】本発明の一実施例におけるＧａＮ系半導体レー
ザ素子の例を示す模式的断面図である。
ザ素子の例を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ素子のリッジ部の上面
の幅と電流ブロック層の開口部の幅との比および可干渉
性を示す図である。
の幅と電流ブロック層の開口部の幅との比および可干渉
性を示す図である。
【図３】図１に示す半導体レーザ素子の製造工程を示す
模式的な工程断面図である。
模式的な工程断面図である。
【図４】図１に示す半導体レーザ素子の製造工程を示す
模式的な工程断面図である。
模式的な工程断面図である。
【図５】ＧａＮ系半導体レーザ素子の一例を示す模式的
断面図である。
断面図である。
【図６】低雑音特性を有する半導体レーザ素子の例を示
す模式的断面図である。
す模式的断面図である。
１，３１ サファイア基板
２，３２ ＡｌＧａＮバッファ層
３，３３ ＧａＮ層
４，３４ ｎ−ＧａＮ層
５，３５ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
６，３６ ＭＱＷ発光層
７，３７ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
８，３８ ｐ−第１ＧａＮキャップ層
９，３９ 電流ブロック層
１０，４０ ｐ−第２ＧａＮキャップ層
２０ 可飽和吸収領域
３０ ＳｉＯ2 膜
５０ ｎ電極
５１ ｐ電極
１００，１１０，１２０，１３０ 半導体レーザ素子
─────────────────────────────────────────────────────
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
Claims (3)
- 【請求項１】 発光層を含みかつインジウム、ガリウ
ム、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含む
第１の窒化物系半導体層を形成する工程と、 前記第１の窒化物系半導体層 の所定幅の領域に第１の幅
の上面を有するリッジ部を形成する工程と、 前記第１の幅よりも狭い第２の幅のストライプ状の開口
部を前記リッジ部の上面に有する電流ブロック層を前記
第１の窒化物系半導体層上に形成する工程と、 前記開口部内の前記第１の窒化物系半導体層上にインジ
ウム、ガリウム、アルミニウムおよびホウ素の少なくと
も１つを含む第２の窒化物系半導体層を形成する工程と
を備えた半導体レーザ素子の製造方法であって、 前記電流ブロック層を形成する工程は、 前記リッジ部の上面にストライプ状絶縁膜を形成する工
程と、 横方向成長技術により、前記第２の幅の領域を除く前記
絶縁膜上に前記電流ブロック層を成長させることによ
り、前記絶縁膜上に前記第２の幅のストライプ状の開口
部を有する前記電流ブロック層を形成する工程と、 前記電流ブロック層を形成する工程の後、前記絶縁膜を
除去する工程とを含む こと特徴とする半導体レーザ素子
の製造方法。 - 【請求項２】 前記電流ブロック層はインジウム、ガリ
ウム、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも１つを含
む窒化物系半導体からなることを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１の窒化物系半導体層を形成する
工程は、 ｎ型クラッド層、前記発光層およびｐ型クラッド層を順
に形成する工程を含み、 前記リッジ部を形成する工程は、 前記ｐ型クラッド層の前記第１の幅の領域を除いて前記
ｐ型クラッド層をエッチングする工程 を含むことを特徴
とする請求項１または２記載の半導体レーザ素子の製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07946999A JP3459588B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| US09/532,786 US7120181B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-22 | Semiconductor laser device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07946999A JP3459588B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277859A JP2000277859A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3459588B2 true JP3459588B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=13690759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07946999A Expired - Fee Related JP3459588B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7120181B1 (ja) |
| JP (1) | JP3459588B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7606278B2 (en) | 2006-05-02 | 2009-10-20 | Sony Corporation | Semiconductor laser, method of manufacturing semiconductor device, optical pickup, and optical disk apparatus |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185077A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| GB2413434A (en) * | 2004-01-09 | 2005-10-26 | Sharp Kk | a semiconductor light-emitting device and a method of manufacture |
| US7508001B2 (en) * | 2004-06-21 | 2009-03-24 | Panasonic Corporation | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| KR20060122615A (ko) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | 삼성전자주식회사 | 질화물계 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP4582210B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2010-11-17 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ、半導体レーザの製造方法、光ディスク装置および光ピックアップ |
| EP3417517A4 (en) * | 2016-05-05 | 2019-02-27 | MACOM Technology Solutions Holdings, Inc. | SEMICONDUCTOR LASER WITH AN ELECTRON BARRIER WITH LOW ALUMINUM CONTENT |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4433417A (en) * | 1981-05-29 | 1984-02-21 | Xerox Corporation | Nonplanar substrate injection lasers grown in vapor phase epitaxy |
| US5963572A (en) * | 1995-12-28 | 1999-10-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| JP3336599B2 (ja) | 1996-03-11 | 2002-10-21 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
| JP3448450B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2003-09-22 | 三洋電機株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
| JPH1075011A (ja) | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| JP3688843B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2005-08-31 | 株式会社東芝 | 窒化物系半導体素子の製造方法 |
| US6031858A (en) * | 1996-09-09 | 2000-02-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser and method of fabricating same |
| JP3742203B2 (ja) | 1996-09-09 | 2006-02-01 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ |
| JP3850944B2 (ja) | 1997-03-21 | 2006-11-29 | 三洋電機株式会社 | 化合物半導体のエッチング方法 |
| JP3488597B2 (ja) * | 1997-07-14 | 2004-01-19 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
| EP0896406B1 (en) * | 1997-08-08 | 2006-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device, optical communication system using the same, and method for producing compound semiconductor |
| JP3653169B2 (ja) * | 1998-01-26 | 2005-05-25 | シャープ株式会社 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 |
| US6294440B1 (en) * | 1998-04-10 | 2001-09-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor substrate, light-emitting device, and method for producing the same |
| JP4083866B2 (ja) * | 1998-04-28 | 2008-04-30 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP4352473B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2009-10-28 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6319742B1 (en) * | 1998-07-29 | 2001-11-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of forming nitride based semiconductor layer |
| JP4245691B2 (ja) * | 1998-08-04 | 2009-03-25 | シャープ株式会社 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び光ピックアップ装置 |
| JP3525061B2 (ja) * | 1998-09-25 | 2004-05-10 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP3754226B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2006-03-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2001094212A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP07946999A patent/JP3459588B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-22 US US09/532,786 patent/US7120181B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7606278B2 (en) | 2006-05-02 | 2009-10-20 | Sony Corporation | Semiconductor laser, method of manufacturing semiconductor device, optical pickup, and optical disk apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7120181B1 (en) | 2006-10-10 |
| JP2000277859A (ja) | 2000-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3653169B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 | |
| JP3316479B2 (ja) | 半導体素子、半導体発光素子および半導体素子の製造方法 | |
| US20100252913A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2000223743A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及び窒化物半導体層の成長方法 | |
| JP2000164987A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP3206555B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP3459588B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2000216494A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2003179311A (ja) | ＧａＮ系半導体レーザ素子及びその作製方法 | |
| JP3735638B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP3933637B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 | |
| JP3621155B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3439161B2 (ja) | 窒化物系発光素子 | |
| JP3521792B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP4048695B2 (ja) | 半導体混晶層の製造方法、及び半導体デバイスと半導体発光素子 | |
| JP4357022B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2000196195A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2909144B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2000091696A (ja) | 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 | |
| US6773948B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for producing the same | |
| JP2003179314A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及びその作製方法 | |
| JP3806671B2 (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JPH11274641A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP3349506B2 (ja) | 窒化物系半導体層の形成方法 | |
| JP3164072B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070808 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |