JP3476636B2 - Nitride semiconductor laser device - Google Patents

Nitride semiconductor laser device

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JP3476636B2
JP3476636B2 JP33388496A JP33388496A JP3476636B2 JP 3476636 B2 JP3476636 B2 JP 3476636B2 JP 33388496 A JP33388496 A JP 33388496A JP 33388496 A JP33388496 A JP 33388496A JP 3476636 B2 JP3476636 B2 JP 3476636B2
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nitride semiconductor
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reflecting mirror
etching
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俊雄 松下
康宜 杉本
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体(In
XAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりな
るレーザ素子に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride semiconductor (In
X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1).

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色LED、純緑
色LEDの材料として、フルカラーLEDディスプレ
イ、交通信号灯等で最近実用化されたばかりである。ま
た、本出願人は、最近この材料を用いてパルス電流にお
いて、室温での410nmのレーザ発振を発表した(例
えば、文献A:Jpn.J.Appl.Phys. Vol.35 (1996) pp.L2
17-L220、文献B:Appl.Phys.Lett.69(10),2 Sep.1996
pp.1477-1479等)
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have recently been put to practical use as materials for high-brightness blue LEDs and pure green LEDs in full-color LED displays, traffic lights and the like. Further, the present applicant recently announced a laser oscillation of 410 nm at room temperature in pulse current using this material (for example, Reference A: Jpn.J.Appl.Phys. Vol.35 (1996) pp.L2.
17-L220, Reference B: Appl. Phys. Lett. 69 (10), 2 Sep. 1996.
pp.1477-1479 etc.)

【0003】窒化物半導体よりなるレーザ素子の共振面
は一般にエッチング、劈開等の技術を用いて形成され
る。前記文献Aでは、窒化物半導体をエッチングして対
向する共振面を形成しており、またBでは、サファイア
A面上に窒化物半導体を成長させ、そのサファイアのR
面で劈開することにより共振面を形成している。しか
し、それらのレーザ素子の出力は未だ低く満足できるも
のではなかった。
The cavity surface of a laser device made of a nitride semiconductor is generally formed by using a technique such as etching or cleavage. In Reference A, the nitride semiconductor is etched to form the opposing resonance planes, and in Reference B, the nitride semiconductor is grown on the sapphire A surface, and R of the sapphire is grown.
The plane of cleavage forms a resonance plane. However, the output of these laser devices is still low and unsatisfactory.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はこの
ような事情を鑑みて成されたものであって、その主たる
目的は、出力の向上した窒化物半導体よりなるレーザ素
子と、その製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its main object is to provide a laser device made of a nitride semiconductor with improved output and a method for manufacturing the same. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体レ
ーザ素子は、基板上に活性層を含む窒化物半導体が積層
されて、その窒化物半導体層端面に互いに対向する共振
面を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記共振
面の一方は窒化物半導体のエッチング面であり、もう一
方の共振面は窒化物半導体の劈開面であり、前記エッチ
ング面、及び前記劈開面にはそれぞれレーザ光を窒化物
半導体層内に反射させる反射鏡が形成されており、エッ
チング面側の反射鏡の反射率が、劈開面側の反射鏡の反
射率よりも高く調整されていることを特徴とする。
In a nitride semiconductor laser device of the present invention, a nitride semiconductor including an active layer is laminated on a substrate, and the nitride semiconductor layer end face has nitride surfaces having mutually opposing resonance surfaces. In the semiconductor laser device, one of the resonance surfaces is an etching surface of a nitride semiconductor and the other resonance surface is a cleavage surface of a nitride semiconductor, and the etching surface and the cleavage surface are respectively nitrided with laser light. A reflecting mirror for reflecting is formed in the object semiconductor layer, and the reflectance of the reflecting mirror on the etching surface side is adjusted to be higher than the reflectance of the reflecting mirror on the cleavage surface side.

【0006】本発明の窒化物半導体レーザ素子におい
て、前記劈開面は窒化物半導体のM面
In the nitride semiconductor laser device of the present invention, the cleavage plane is the M plane of the nitride semiconductor.

【外2】 であることが望ましい。M面とは窒化物半導体を六角柱
状の六方晶系で近似した場合に、その側面に相当する四
角形の面である。M面には六角柱の側面に沿ってそれぞ
れ、6種類の面方位で示すことができるが、本明細書で
は前記
[Outside 2] Is desirable. The M-plane is a quadrangular surface corresponding to the side surface when the nitride semiconductor is approximated by a hexagonal columnar hexagonal system. The M plane can be indicated by 6 kinds of plane orientations along the side surface of the hexagonal column, but in the present specification,

【外3】 が全てのM面の面方位を示しているものとする。[Outside 3] Indicates the plane orientations of all M planes.

【0007】本発明の窒化物半導体レーザ素子では、レ
ーザ素子のレーザ光は主として劈開面側から取り出され
る。レーザ光は両方の共振面より出射されるが、本発明
において”主として劈開面側から取り出される”とは、
劈開面より出射されるレーザ光が例えば読み取り、書き
込み等の各種光源として使用されることを意味する。な
お、もう一方のエッチング面より出射されるレーザ光
は、例えばフォトディテクター等の光検出器により検出
されて、レーザ素子が制御されるが、このエッチング面
側より出射されるレーザ光は、本発明においては”主と
して取り出される”側を意味するものではない。
In the nitride semiconductor laser device of the present invention, the laser light of the laser device is extracted mainly from the cleavage plane side. Laser light is emitted from both resonance surfaces, but in the present invention, "mainly taken out from the cleavage plane side" means
This means that the laser light emitted from the cleavage plane is used as various light sources for reading, writing, and the like. The laser beam emitted from the other etching surface is detected by a photodetector such as a photodetector to control the laser element. The laser beam emitted from this etching surface side is Does not mean the "mainly removed" side.

【0008】以下、本明細書ではエッチング面側に形成
する反射鏡を第1の反射鏡ということがある。
Hereinafter, in this specification, the reflecting mirror formed on the etching surface side may be referred to as a first reflecting mirror.

【0009】また、本明細書では、劈開面側に形成する
反射鏡を第2の反射鏡ということがある。
Further, in this specification, the reflecting mirror formed on the cleavage plane side may be referred to as a second reflecting mirror.

【0010】さらに、反射鏡には通常、誘電体よりなる
多層膜を形成することが望ましい。
Further, it is usually desirable to form a multilayer film made of a dielectric material on the reflecting mirror.

【0011】本発明に係る窒化物半導体レーザ素子は、
次のような製造方法により製造することができる。すな
わち、その製造方法では、基板上に活性層を含む窒化物
半導体層を積層する工程(以下、積層工程という。)
と、その窒化物半導体層をエッチングして、対向する窒
化物半導体層のエッチング端面に、それぞれ共振面を作
製する工程(以下、エッチング工程という。)と、共振
面作成後、その共振面と共振面との間にある窒化物半導
体を劈開する工程(以下、劈開工程という。)とを含
む。
The nitride semiconductor laser device according to the present invention comprises:
It can be manufactured by the following manufacturing method. That is, in the manufacturing method, a step of stacking a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate (hereinafter referred to as a stacking step).
And a step of etching the nitride semiconductor layer to form a resonance surface on each of the opposite etching end surfaces of the nitride semiconductor layer (hereinafter referred to as an etching step). A step of cleaving the nitride semiconductor between the surface and the surface (hereinafter referred to as a cleaving step).

【0012】そして、前記製造方法において、エッチン
グ工程後、劈開工程の前に、それらの共振面に誘電体よ
りなる連続した反射鏡(第1の反射鏡)を形成する工程
(以下、第1の反射鏡形成工程という。)を含む。
In the manufacturing method, after the etching step and before the cleaving step, a step of forming continuous reflecting mirrors (first reflecting mirrors) made of a dielectric material on their resonance surfaces (hereinafter referred to as the first reflecting mirror). (Refer to mirror forming step).

【0013】さらに、前記製造方法において、劈開工程
後、エッチング面に形成された反射鏡よりも活性層の発
光波長の反射率が低い他の反射鏡(第2の反射鏡)を、
劈開面に形成する工程(以下、第2の反射鏡形成工程と
いう。)を含む。
Further, in the above manufacturing method, after the cleaving step, another reflecting mirror (second reflecting mirror) having a lower reflectance of the emission wavelength of the active layer than the reflecting mirror formed on the etching surface is formed.
A step of forming on the cleavage plane (hereinafter referred to as a second reflecting mirror forming step) is included.

【0014】またさらに、前記製造方法は、基板上に活
性層を含む窒化物半導体層を積層する工程と、その窒化
物半導体層をエッチングして、対向する窒化物半導体層
のエッチング端面に、それぞれ共振面を作製する工程
と、共振面形成後、窒化物半導体層の表面と共振面と
に、連続した誘電体よりなる反射鏡を形成する工程を備
えていてもよい。
Furthermore, in the above-mentioned manufacturing method, a step of laminating a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate, and etching the nitride semiconductor layer to form an etching end face of the opposing nitride semiconductor layer, respectively. The method may include a step of forming a resonance surface and a step of forming a continuous reflection mirror made of a dielectric material on the surface of the nitride semiconductor layer and the resonance surface after forming the resonance surface.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明のレーザ素子の形状
を示す斜視図であり、図2は図1のレーザ素子を、一点
鎖線で示す位置で共振方向に平行に切断した際の概略的
な断面図である。基本構造としては、基板上に、窒化物
半導体よりなるn型層、活性層、p型層が積層されたダ
ブルへテロ構造を有し、それらの窒化物半導体層の端面
には互いに対向する共振面を有している。それら共振面
は活性層の発光波長において異なる反射率を有してい
る。具体的な共振面としては、一方が窒化物半導体のエ
ッチング面とされており、もう一方が窒化物半導体の劈
開面とされている。
1 is a perspective view showing the shape of a laser device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the laser device of FIG. 1 cut in parallel with the resonance direction at a position indicated by a chain line. FIG. The basic structure is a double hetero structure in which an n-type layer, an active layer, and a p-type layer made of a nitride semiconductor are stacked on a substrate, and end faces of these nitride semiconductor layers have resonances facing each other. Has a face. The resonance surfaces have different reflectances at the emission wavelength of the active layer. As a specific resonance surface, one is an etching surface of a nitride semiconductor and the other is a cleavage surface of a nitride semiconductor.

【0016】窒化物半導体をエッチングするには、ウエ
ットエッチング、ドライエッチング等の方法があるが、
共振面となるような平滑な面を形成するには、好ましく
ドライエッチングを用いる。ドライエッチングには、例
えば反応性イオンエッチング(RIE)、反応性イオン
ビームエッチング(RIBE)、電子サイクロトロンエ
ッチング(ECR)、イオンビームエッチング等の装置
があり、いずれもエッチングガスを適宜選択することに
より、窒化物半導体をエッチングして共振面を形成する
ことができる。例えば、本出願人が先に公開した特開平
8−17803号公報に、窒化物半導体の具体的なエッ
チング手段が開示されている。
There are methods such as wet etching and dry etching for etching the nitride semiconductor.
Dry etching is preferably used to form a smooth surface that serves as a resonance surface. Dry etching includes, for example, devices such as reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (ECR), and ion beam etching. All of them can be selected by appropriately selecting an etching gas. The nitride semiconductor can be etched to form the resonance surface. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17803 previously disclosed by the present applicant discloses a specific etching method for a nitride semiconductor.

【0017】一方、劈開により窒化物半導体の端面に共
振面を形成するには、例えば、本出願人が先に公開した
特開平8−153931号に記載されているような、サ
ファイアのC面にC軸配向した窒化物半導体を成長させ
た後、サファイア基板をM面で割る方法がある。その
他、上記文献Bに記載されるような、サファイアA面上
に窒化物半導体を成長させ、そのサファイアのR面で劈
開する方法等がある。本発明のレーザ素子において、窒
化物半導体の劈開面の面方位は特に問わないが、好まし
くは窒化物半導体のM面を共振面とすると、非常に歩留
良く、また鏡面に近い共振面が得られる。なお本発明で
いう共振面とは、図1の矢印で示すように、活性層の端
面に形成する共振面を指す。
On the other hand, in order to form a resonance surface on the end surface of the nitride semiconductor by cleavage, for example, the C plane of sapphire as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-153931 previously filed by the present applicant. After growing a C-axis oriented nitride semiconductor, there is a method of dividing the sapphire substrate by the M plane. In addition, as described in the above-mentioned document B, there is a method of growing a nitride semiconductor on the sapphire A surface and cleaving at the R surface of the sapphire. In the laser device of the present invention, the plane orientation of the cleavage plane of the nitride semiconductor is not particularly limited, but when the M plane of the nitride semiconductor is used as a resonance plane, a very good yield and a resonance plane close to a mirror surface can be obtained. To be The term "resonant surface" as used in the present invention refers to a resonant surface formed on the end surface of the active layer, as indicated by the arrow in FIG.

【0018】このように窒化物半導体の一方の共振面を
エッチング面とし、さらにもう一方の共振面をエッチン
グ面とすることにより、レーザ素子の共振面の反射率を
異なるようにすることができるので、反射率の低い共振
面より出射されるレーザ光の出力を向上させることがで
きる。特に、図1、2に示すようにエッチング面側の共
振面に活性層の発光波長を反射する第1の反射鏡を形成
すると、劈開面側の反射率がさらに小さくなるので、劈
開面よりレーザ光が直接出射されるため出力の高いレー
ザ素子が得られる。
As described above, by making one resonance surface of the nitride semiconductor an etching surface and the other resonance surface an etching surface, the reflectance of the resonance surface of the laser element can be made different. It is possible to improve the output of the laser light emitted from the resonance surface having a low reflectance. In particular, as shown in FIGS. 1 and 2, when a first reflecting mirror that reflects the emission wavelength of the active layer is formed on the resonance surface on the etching surface side, the reflectance on the cleavage surface side is further reduced, so that the laser is more effective than the cleavage surface. Since the light is directly emitted, a laser device with high output can be obtained.

【0019】さらにまた、エッチングにより共振面を形
成すると、図1に示すようにエッチング共振面側には、
共振面とほぼ垂直な位置にあるn層の平面が露出してし
まう。この平面はレーザ光をその表面で反射して、レー
ザ光のファーフィールドパターンを乱す。つまりレーザ
出射光側に共振面よりも突出した平面が存在すると、そ
の平面でレーザ光の形状が乱される。一方劈開面であれ
ば、その突出部分がないために、楕円形に近い一定形状
のレーザ光が得られる。そのため、本発明のレーザ素子
では劈開面側から出射されるレーザ光を主として取り出
して、各種光源として使用することが望ましい。
Furthermore, when the resonance surface is formed by etching, as shown in FIG.
The plane of the n-layer in a position substantially perpendicular to the resonance plane is exposed. This plane reflects the laser light on its surface and disturbs the far-field pattern of the laser light. That is, if there is a plane projecting from the resonance surface on the laser emission light side, the shape of the laser light is disturbed on that plane. On the other hand, if it is a cleavage plane, since there is no protruding portion, laser light of a constant shape close to an ellipse can be obtained. Therefore, in the laser device of the present invention, it is desirable that the laser light emitted from the cleavage plane side be mainly taken out and used as various light sources.

【0020】さらに好ましくは、図1に示すようにエッ
チング面側には第1の反射鏡を形成して、劈開面側には
反射鏡を形成しないことが最も望ましい。レーザ光は共
振面より出射される場合に反射鏡で一部が出射を阻害さ
れる。そのため、劈開面側に反射鏡を形成しないことに
より、光の取出効率が向上し、スロープ効率もよくなる
ので、高出力のレーザが得られる。さらに好ましくは反
射鏡がSiO2、TiO2、ZrO2、ポリイミドのよう
な高誘電体で構成されていると、本発明の製造方法にお
いても非常に都合がよい。つまり、窒化物半導体レーザ
素子の場合には、同一面側にある半導体層からp電極
と、n電極とが取り出されることが多いため、電極形成
の際に、電極間の短絡には非常に注意を要する。しか
し、本発明のように高誘電体よりなる反射鏡を共振面と
共に形成すると、その反射鏡がn、p電極が短絡するの
を防止する絶縁膜として作用するので、レーザ素子の信
頼性が向上する。この誘電体よりなる反射鏡の作用につ
いては、本実施例においてさらに詳説する。
More preferably, as shown in FIG. 1, it is most desirable to form the first reflecting mirror on the etching surface side and not form the reflecting mirror on the cleavage surface side. When the laser light is emitted from the resonance surface, the reflection mirror partially blocks the emission. Therefore, since the reflecting mirror is not formed on the cleavage plane side, the light extraction efficiency is improved and the slope efficiency is also improved, so that a high output laser can be obtained. More preferably, the reflecting mirror is made of a high dielectric material such as SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , or polyimide, which is very convenient in the manufacturing method of the present invention. That is, in the case of a nitride semiconductor laser device, the p-electrode and the n-electrode are often taken out from the semiconductor layer on the same surface side, so that a short circuit between the electrodes is very careful when forming the electrodes. Requires. However, when the reflecting mirror made of a high dielectric material is formed together with the resonance surface as in the present invention, the reflecting mirror acts as an insulating film for preventing the n and p electrodes from being short-circuited, so that the reliability of the laser device is improved. To do. The operation of the reflecting mirror made of this dielectric will be described in more detail in this embodiment.

【0021】本発明のレーザ素子では、エッチング面側
に形成した第1の反射鏡の反射率よりも低い反射率を有
する第2の反射鏡を劈開面側に形成してもよい。第2の
反射鏡を形成すると、閾値が低下するという利点はある
が、劈開面側から出射されるレーザ素子の出力は、第2
の反射鏡を形成しないものに比較して、若干低下する。
In the laser device of the present invention, a second reflecting mirror having a reflectance lower than that of the first reflecting mirror formed on the etching surface side may be formed on the cleavage surface side. Forming the second reflecting mirror has the advantage of lowering the threshold value, but the output of the laser element emitted from the cleavage plane side is
It is slightly lower than that of the case where no reflecting mirror is formed.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明を実施例において詳説する。図
3は本発明のレーザ素子の一構造を示す模式的な断面図
であり、共振面に平行な方向で素子を切断した際の構造
を示している。図4は窒化物半導体の結晶構造を示すブ
ロックセル図である。図5、図6は本発明の実施例の一
工程において得られるレーザ素子の構造を示す部分断面
図であり、この図はレーザ光の共振方向に平行な方向で
素子を切断した際の図を示している。以下、これらの図
を元に本発明のレーザ素子、及び製造方法について説明
する。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in detail with reference to Examples. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one structure of the laser device of the present invention, showing the structure when the device is cut in a direction parallel to the resonance plane. FIG. 4 is a block cell diagram showing the crystal structure of a nitride semiconductor. 5 and 6 are partial cross-sectional views showing the structure of a laser device obtained in one step of the embodiment of the present invention, which are views when the device is cut in a direction parallel to the resonance direction of laser light. Shows. Hereinafter, the laser device and the manufacturing method of the present invention will be described based on these drawings.

【0023】[実施例1]以下、図3に示す構造のレー
ザ素子を作製する方法について述べる。 (積層工程) 1) 2インチφのサファイア(C面)よりなる基板1の
上に 2) GaNよりなるバッファ層2 3) Siドープn型GaNよりなるコンタクト層3 4) Siドープn型In0.1Ga0.9Nよりなるクラック
防止層4 5) Siドープn型Al0.2Ga0.8Nよりなるn型クラ
ッド層5 6) SiドープGaNよりなるn型光ガイド層6 7) SiドープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を25
オングストロームと、Si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7 8) Mgドープp型Al0.1Ga0.9Nよりなるp型キャ
ップ層8 9) Mgドープp型GaNよりなるp型光ガイド層9 10) Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nよりなるp型ク
ラッド層10 11) Mgドープp型GaNよりなるp型コンタクト層
11 を順に積層する。
[Example 1] A method of manufacturing a laser device having the structure shown in FIG. 3 will be described below. (Lamination process) 1) On a substrate 1 made of 2-inch φ sapphire (C surface) 2) Buffer layer made of GaN 2 3) Contact layer made of Si-doped n-type GaN 3 4) Si-doped n-type In0. 1 Ga0.9N crack prevention layer 5) Si-doped n-type Al0.2 Ga0.8 N n-type cladding layer 5 6) Si-doped GaN n-type optical guide layer 6 7) Si-doped In0.2 Ga0.8 N 25 well layers
An active layer in which a barrier layer made of angstrom and Si-doped In0.01Ga0.95N is laminated in 3 pairs of 50 angstrom and finally a well layer is laminated 7 8) Mg-doped p-type Al0.1Ga0.9N p-type cap layer 8 9) p-type optical guide layer 9 made of Mg-doped p-type GaN 9 10) p-type cladding layer 10 made of Mg-doped p-type Al0.2Ga0.8N 11) p-type contact layer 11 made of Mg-doped p-type GaN in order Stack.

【0024】1) 基板1にはサファイアC面の他、R
面、A面を主面とするサファイア、その他、スピネル
(MgA124)のような絶縁性の基板を用いることが
できる。その他SiC(6H、4H、3Cを含む)、Z
nS、ZnO、GaAs、GaN等の半導体基板を用い
て、本発明のような構造の素子とすることもできる。
1) In addition to the sapphire C surface, R
It is possible to use sapphire whose main surface is the surface or A surface, or an insulating substrate such as spinel (MgA1 2 O 4 ). Other SiC (including 6H, 4H, 3C), Z
It is also possible to use a semiconductor substrate made of nS, ZnO, GaAs, GaN or the like to form an element having the structure of the present invention.

【0025】2) バッファ層2はAlN、GaN、A
lGaN等が、900℃以下の温度で、膜厚数十オング
ストローム〜数百オングストロームで形成できる。この
バッファ層は基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩
和するために形成されるが、窒化物半導体の成長方法、
基板の種類等によっては省略することも可能である。
2) The buffer layer 2 is made of AlN, GaN, A
lGaN or the like can be formed at a temperature of 900 ° C. or less and a film thickness of several tens of angstroms to several hundreds of angstroms. This buffer layer is formed in order to mitigate the lattice constant irregularity between the substrate and the nitride semiconductor.
It may be omitted depending on the type of substrate.

【0026】3) n型コンタクト層3はInXAlY
1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成すること
ができ、特にGaN、InGaN、その中でもSi若し
くはGeをドープしたGaNで構成することにより、キ
ャリア濃度の高いn型層が得られ、またn電極と好まし
いオーミック接触が得られる。
3) The n-type contact layer 3 is made of In X Al Y G
a 1-XY N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), in particular GaN, InGaN, and among them, GaN doped with Si or Ge has a high carrier concentration n. A mold layer is obtained and a favorable ohmic contact with the n-electrode is obtained.

【0027】4) クラック防止層4はInを含むn型
の窒化物半導体、好ましくはInGaNで成長させるこ
とにより、次に成長させるAlを含むn型クラッド層を
厚膜で成長させることが可能となり、非常に好ましい。
LDの場合は、光閉じ込め層となる層を、好ましくは
0.1μm以上の膜厚で成長させる必要がある。従来で
はGaN、AlGaN層の上に直接、厚膜のAlGaN
を成長させると、後から成長させたAlGaNにクラッ
クが入るので素子作製が困難であったが、このクラック
防止層が、次に成長させるAlを含むn型クラッド層に
クラックが入るのを防止することができる。クラック防
止層は100オングストローム以上、0.5μm以下の
膜厚で成長させることが好ましい。100オングストロ
ームよりも薄いと前記のようにクラック防止として作用
しにくく、0.5μmよりも厚いと、結晶自体が黒変す
る傾向にある。なお、このクラック防止層は成長方法、
成長装置等の条件によっては省略することもできるがL
Dを作製する場合には成長させる方が望ましい。このク
ラック防止層はn型コンタクト層内に成長させても良
い。
4) The crack prevention layer 4 is grown from an n-type nitride semiconductor containing In, preferably InGaN, so that an n-type cladding layer containing Al to be grown next can be grown as a thick film. , Very preferred.
In the case of LD, it is necessary to grow the layer serving as the light confinement layer, preferably with a film thickness of 0.1 μm or more. Conventionally, a thick film of AlGaN is directly formed on the GaN and AlGaN layers.
, It was difficult to fabricate the device because the AlGaN grown later had cracks. However, this crack prevention layer prevents the n-type cladding layer containing Al to be grown next from cracking. be able to. The crack prevention layer is preferably grown to a film thickness of 100 angstroms or more and 0.5 μm or less. When the thickness is less than 100 Å, it is difficult to act as a crack preventive as described above, and when the thickness is more than 0.5 μm, the crystal itself tends to turn black. The crack prevention layer is a growth method,
It may be omitted depending on the conditions of the growth apparatus, but L
When producing D, it is preferable to grow it. This crack prevention layer may be grown in the n-type contact layer.

【0028】5) n型クラッド層5はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Alを含む窒化
物半導体、好ましくはAlGaNを成長させることが望
ましく、100オングストローム以上、2μm以下、さ
らに好ましくは500オングストローム以上、1μm以
下で成長させることにより、結晶性の良いキャリア閉じ
込め層が形成できる。
5) The n-type cladding layer 5 acts as a carrier confinement layer and an optical confinement layer, and it is desirable to grow a nitride semiconductor containing Al, preferably AlGaN, and 100 angstroms or more and 2 μm or less, and more preferably. A carrier confinement layer with good crystallinity can be formed by growing it at 500 angstroms or more and 1 μm or less.

【0029】6) n型光ガイド層6は、活性層の光ガ
イド層として作用し、GaN、InGaNを成長させる
ことが望ましく、通常100オングストローム〜5μ
m、さらに好ましくは200オングストローム〜1μm
の膜厚で成長させることが望ましい。
6) It is desirable that the n-type light guide layer 6 acts as a light guide layer of the active layer to grow GaN and InGaN, and usually 100 angstrom to 5 μm.
m, more preferably 200 Å to 1 μm
It is desirable to grow with a film thickness of.

【0030】7) 活性層7は膜厚70オングストロー
ム以下のInを含む窒化物半導体よりなる井戸層と、膜
厚150オングストローム以下の井戸層よりもバンドギ
ャップエネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層
とを積層した多重量子井戸構造とするとレーザ発振しや
すい。
7) The active layer 7 includes a well layer made of a nitride semiconductor containing In having a film thickness of 70 Å or less, and a barrier layer made of a nitride semiconductor having a bandgap energy larger than that of the well layer having a film thickness of 150 Å or less. When a multi-quantum well structure in which layers are stacked is used, laser oscillation easily occurs.

【0031】8) キャップ層8はp型としたが、膜厚
が薄いため、n型不純物をドープしてキャリアが補償さ
れたi型としても良く、最も好ましくはp型とする。p
型キャップ層の膜厚は0.1μm以下、さらに好ましく
は500オングストローム以下、最も好ましくは300
オングストローム以下に調整する。0.1μmより厚い
膜厚で成長させると、p型キャップ層中にクラックが入
りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しに
くいからである。またキャリアがこのエネルギーバリア
をトンネル効果により通過できなくなる。Alの組成比
が大きいAlGaN程薄く形成するとLD素子は発振し
やすくなる。例えば、Y値が0.2以上のAlYGa1-Y
Nであれば500オングストローム以下に調整すること
が望ましい。p型キャップ層8の膜厚の下限は特に限定
しないが、10オングストローム以上の膜厚で形成する
ことが望ましい。
8) The cap layer 8 is p-type, but since it is thin, it may be i-type in which carriers are compensated by doping n-type impurities, and most preferably p-type. p
The thickness of the mold cap layer is 0.1 μm or less, more preferably 500 angstroms or less, and most preferably 300 Å.
Adjust to less than Angstrom. This is because if the film is grown to a thickness greater than 0.1 μm, cracks are likely to occur in the p-type cap layer, and a nitride semiconductor layer with good crystallinity is difficult to grow. Also, carriers cannot pass through this energy barrier due to the tunnel effect. If the AlGaN having a higher Al composition ratio is formed thinner, the LD element is likely to oscillate. For example, Al Y Ga 1-Y with Y value of 0.2 or more
If it is N, it is desirable to adjust it to 500 angstroms or less. The lower limit of the film thickness of the p-type cap layer 8 is not particularly limited, but it is desirable to form the p-type cap layer 8 with a film thickness of 10 angstroms or more.

【0032】9) p型光ガイド層9は、n型光ガイド
層と同じくGaN、InGaNで成長させることが望ま
しい。また、この層はp型クラッド層を成長させる際の
バッファ層としても作用し、100オングストローム〜
5μm、さらに好ましくは200オングストローム〜1
μmの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド
層として作用する。
9) It is desirable that the p-type light guide layer 9 is made of GaN or InGaN, like the n-type light guide layer. Further, this layer also acts as a buffer layer when growing the p-type cladding layer, and has a thickness of 100 angstroms or more.
5 μm, more preferably 200 Å to 1
When grown to have a film thickness of μm, it acts as a preferable light guide layer.

【0033】10) p型クラッド層10はn型クラッ
ド層と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層
として作用し、Alを含む窒化物半導体、好ましくはA
lGaNを成長させることが望ましく、100オングス
トローム以上、2μm以下、さらに好ましくは500オ
ングストローム以上、1μm以下で成長させることによ
り、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。さ
らに前記のようにこの層をAlを含む窒化物半導体層と
することにより、p型コンタクト層と、p電極との接触
抵抗差ができるので好ましい。
10) The p-type clad layer 10 functions as a carrier confinement layer and an optical confinement layer like the n-type clad layer, and is a nitride semiconductor containing Al, preferably A.
It is desirable to grow lGaN, and a carrier confinement layer with good crystallinity can be formed by growing it to 100 angstroms or more and 2 μm or less, more preferably 500 angstroms or more and 1 μm or less. Further, it is preferable to use a nitride semiconductor layer containing Al as described above, because a difference in contact resistance between the p-type contact layer and the p-electrode can be obtained.

【0034】本実施例のようにInGaNよりなる井戸
層を有する量子構造の活性層の場合、その活性層に接し
て、膜厚0.1μm以下のAlを含むp型キャップ層を
設け、そのp型キャップ層よりも活性層から離れた位置
に、p型キャップ層よりもバッドギャップエネルギーが
小さいp型光ガイド層を設け、そのp型光ガイド層より
も活性層から離れた位置に、p型光ガイド層よりもバン
ドギャップが大きいAlを含む窒化物半導体よりなるp
型クラッド層を設けることは非常に好ましい。しかもp
型キャップ層の膜厚を0.1μm以下と薄く設定してあ
るため、キャリアのバリアとして作用することはなく、
p層から注入された正孔が、トンネル効果によりp型キ
ャップ層を通り抜けることができて、活性層で効率よく
再結合し、LDの出力が向上する。つまり、注入された
キャリアは、p型キャップ層のバンドギャップエネルギ
ーが大きいため、半導体素子の温度が上昇しても、ある
いは注入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオー
バーフローせず、p型キャップ層で阻止されるため、キ
ャリアが活性層に貯まり、効率よく発光することが可能
となる。従って、半導体素子が温度上昇しても発光効率
が低下することが少ないので、閾値電流の低いLDを実
現することができる。
In the case of an active layer having a quantum structure having a well layer made of InGaN as in this embodiment, a p-type cap layer containing Al having a film thickness of 0.1 μm or less is provided in contact with the active layer, and its p A p-type optical guide layer having a smaller bad gap energy than the p-type cap layer is provided at a position farther from the active layer than the p-type cap layer, and a p-type light guide layer is provided at a position farther from the active layer than the p-type optical guide layer. P made of a nitride semiconductor containing Al having a band gap larger than that of the optical guide layer
Providing a mold cladding layer is highly preferred. Moreover, p
Since the thickness of the mold cap layer is set as thin as 0.1 μm or less, it does not act as a carrier barrier.
The holes injected from the p-layer can pass through the p-type cap layer due to the tunnel effect, are efficiently recombined in the active layer, and the output of the LD is improved. That is, the injected carriers have a large bandgap energy in the p-type cap layer, so that even if the temperature of the semiconductor element rises or the injection current density increases, the carriers do not overflow the active layer and the p-type Since it is blocked by the cap layer, carriers are stored in the active layer, and it becomes possible to efficiently emit light. Therefore, even if the temperature of the semiconductor element rises, the light emission efficiency is less likely to decrease, so that the LD having a low threshold current can be realized.

【0035】11) p型コンタクト層11はp型のI
XAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構
成することができ、好ましくはMgをドープしたGaN
とすれば、p電極20と最も好ましいオーミック接触が
得られる。(積層工程終了)
11) The p-type contact layer 11 is a p-type I
n X Al Y Ga 1-XY N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), preferably Mg-doped GaN
Then, the most preferable ohmic contact with the p electrode 20 can be obtained. (End of lamination process)

【0036】以上の構成で基板1の上に活性層7を含む
窒化物半導体層を積層後、窒素雰囲気中、ウェーハを反
応容器内において、アニーリングを行い、p型層中に含
まれる水素の一部を除去し、p型層をさらに低抵抗化す
る。
After the nitride semiconductor layer including the active layer 7 is laminated on the substrate 1 having the above-described structure, the wafer is annealed in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere to remove hydrogen contained in the p-type layer. The portion is removed to further reduce the resistance of the p-type layer.

【0037】次に、最上層のp型コンタクト層の表面に
所定の形状のマスクを形成し、RIE(反応性イオンエ
ッチング)装置で、図3に示すように、最上層のp型コ
ンタクト層11と、p型クラッド層10とをメサエッチ
ングして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状と
する。
Next, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and an RIE (reactive ion etching) apparatus is used to form the uppermost p-type contact layer 11 as shown in FIG. And the p-type clad layer 10 are mesa-etched to form a ridge having a stripe width of 4 μm.

【0038】リッジ形成後、露出しているp型層の平面
にマスクを形成し、図3に示すようにストライプ状のリ
ッジに対して左右対称にして、n型コンタクト層22の
平面を露出させる。このようにn電極22を形成すべき
n型コンタクト層3をリッジストライプに対して左右対
称に設けることにより、n層からの電流も活性層に対し
て均一に係るようになり、閾値が低下する。
After forming the ridge, a mask is formed on the exposed plane of the p-type layer, and as shown in FIG. 3, the plane of the n-type contact layer 22 is exposed by making it symmetrical with respect to the striped ridge. . By thus providing the n-type contact layer 3 for forming the n-electrode 22 symmetrically with respect to the ridge stripe, the current from the n-layer is evenly applied to the active layer, and the threshold value is lowered. .

【0039】(エッチング工程)次に、n型コンタクト
層3の表面と、露出しているp型層の表面に所定の形状
のマスクを形成し、同じくRIEを用いて、n型コンタ
クト3の平面とほぼ同じ高さになるようにエッチングを
行い、共振器長700μmの共振面を形成する。
(Etching Step) Next, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the n-type contact layer 3 and the exposed surface of the p-type layer, and the RIE is used to planarize the n-type contact 3. Etching is performed so as to have almost the same height as the above, and a resonance surface having a resonator length of 700 μm is formed.

【0040】次に、リッジ最上部のp型コンタクト層1
1に、NiとAuよりなるオーミック用のp電極20を
ほぼ全面に形成する。一方、TiとAlよりなるオーミ
ック用のn電極22をストライプ状のn型コンタクト層
のほぼ全面に形成する。なお、ほぼ全面とは80%以上
の面積をいう。このようにn電極も全面に形成し、さら
にリッジに対して左右対称に形成することにより閾値が
低下する。図5は、p電極20形成後のウェーハの部分
断面図であり、レーザの共振方向に平行な方向で、リッ
ジの直上からウェーハを切断した際の概略図を示してい
る。
Next, the p-type contact layer 1 at the top of the ridge
1, an ohmic p-electrode 20 made of Ni and Au is formed on almost the entire surface. On the other hand, an ohmic n-electrode 22 made of Ti and Al is formed on almost the entire surface of the striped n-type contact layer. It should be noted that the almost entire surface means an area of 80% or more. In this way, the n-electrode is also formed on the entire surface and further symmetrically formed with respect to the ridge, whereby the threshold value is lowered. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the wafer after the formation of the p-electrode 20, and shows a schematic diagram when the wafer is cut from directly above the ridge in a direction parallel to the laser resonance direction.

【0041】(第1の反射鏡形成工程)電極形成後、ウ
ェーハをCVD装置に移送し、p電極20、n電極2
2、p型クラッド層10等、基板から上の表面に露出し
ている層全てに渡って、SiO2とTiO2の誘電体多層
膜よりなる第1の反射鏡30を形成する。第1の反射鏡
30の各層の膜厚はλ/4n(λ:活性層の発光波長、
n:材料の屈折率)に従うものとする。第1の反射鏡3
0形成後の断面図を図6に示す。この第1の反射鏡は共
振面側では活性層の発光を反射する反射鏡として作用
し、さらに、n型コンタクト層3、p型クラッド層10
の表面では電極間の短絡を防止する絶縁膜として作用す
る。このように、第1の反射鏡30を共振面と共振面と
の間に連続して形成することにより、非常に効果的に素
子を作製することができる。反射鏡の材料としては例え
ばSiO2、TiO2、ZrO2、Al23、ZnO、M
gO、ポリイミドのような高誘電体材料を用いることが
できる。
(First Reflecting Mirror Forming Step) After the electrodes are formed, the wafer is transferred to a CVD apparatus and the p-electrode 20 and the n-electrode 2 are formed.
2, the first reflecting mirror 30 made of a dielectric multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is formed over all layers exposed from the substrate to the upper surface such as the p-type cladding layer 10. The thickness of each layer of the first reflecting mirror 30 is λ / 4n (λ: emission wavelength of the active layer,
(n: refractive index of material). First reflector 3
A cross-sectional view after forming 0 is shown in FIG. The first reflecting mirror functions as a reflecting mirror that reflects the light emitted from the active layer on the resonance surface side, and further, the n-type contact layer 3 and the p-type cladding layer 10 are provided.
On the surface of, it acts as an insulating film that prevents short circuits between electrodes. As described above, by forming the first reflecting mirror 30 continuously between the resonance surfaces, the element can be manufactured very effectively. Examples of the material of the reflecting mirror include SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , ZnO and M.
A high dielectric material such as gO or polyimide can be used.

【0042】第1の反射鏡30形成後、p電極20と、
n電極22の表面に形成されている第1の反射鏡30を
除去する。除去されて露出したp電極20と、n電極2
2の表面には電極面積を広げ、電流を均一に拡散させる
目的で、それぞれpパッド電極21と、nパッド電極2
2とを図3に示すような構造となるように形成する。な
お、図3に示すようにpパッド電極は、絶縁膜としての
第1の反射鏡を介して、p型クラッド層10の表面にも
渡って形成する。
After forming the first reflecting mirror 30, the p-electrode 20 and
The first reflecting mirror 30 formed on the surface of the n-electrode 22 is removed. The exposed and removed p-electrode 20 and n-electrode 2
In order to spread the electrode area on the surface of 2 and evenly spread the current, the p pad electrode 21 and the n pad electrode 2 are respectively formed.
2 and 2 are formed to have a structure as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the p-pad electrode is formed over the surface of the p-type cladding layer 10 via the first reflecting mirror as an insulating film.

【0043】(劈開工程)次に、ウェーハを研磨装置に
移送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を
形成していない側のサファイア基板をラッピングし、基
板の厚さを50μmとする。ラッピング後、さらに細か
い研磨剤で1μmポリシングして基板表面を鏡面状とす
る。基板の厚さは70μm以下、さらに好ましくは60
μm以下、最も好ましくは50μm以下とすることによ
り、素子の放熱性が高まり素子が長寿命になる。
(Cleaving Step) Next, the wafer is transferred to a polishing apparatus and a diamond polishing agent is used to lap the sapphire substrate on the side where the nitride semiconductor is not formed to a substrate thickness of 50 μm. After lapping, the substrate surface is mirror-finished by polishing with 1 μm with a finer polishing agent. The thickness of the substrate is 70 μm or less, more preferably 60
When the thickness is less than or equal to μm, most preferably less than or equal to 50 μm, the heat dissipation of the element is enhanced and the element has a long life.

【0044】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
図6に示す一点鎖線の位置で、共振面に平行な方向でバ
ー状に劈開し、劈開面に共振器を作製する。これによ
り、劈開面とエッチング面とで構成された共振器長55
0μmの共振面が作製される。なお劈開面はサファイア
基板の上に成長した窒化物半導体面のM面とする。M面
とは前にも説明したが、具体的には、図4に示すよう
に、窒化物半導体を正六角柱の六方晶系で近似した場合
に、その六角柱の側面に相当する四角形の面に相当する
面である。なお、M面で劈開するためには、予めエッチ
ング工程で作製する共振面がM面となるように作製して
おく必要がある。さらにn電極に平行な位置でウェーハ
を切断することにより、図2に示すような形状のレーザ
素子を得る。
After polishing the substrate, scribe the polishing surface side,
At the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6, a bar is cleaved in a direction parallel to the resonance surface, and a resonator is produced on the cleavage surface. As a result, the resonator length 55 composed of the cleavage plane and the etching plane is formed.
A resonance surface of 0 μm is produced. The cleavage plane is the M plane of the nitride semiconductor surface grown on the sapphire substrate. Although the M plane has been described above, specifically, as shown in FIG. 4, when a nitride semiconductor is approximated by a hexagonal system of a regular hexagonal prism, a quadrangular plane corresponding to the side face of the hexagonal prism is used. Is a surface corresponding to. In addition, in order to cleave at the M plane, it is necessary to make beforehand the resonance plane to be made the M plane in the etching step. Further, by cutting the wafer at a position parallel to the n-electrode, a laser device having a shape as shown in FIG. 2 is obtained.

【0045】以上のようにしてレーザ素子を作製するこ
とにより、図1に示すような構造の素子を作製すること
ができる。このレーザ素子の共振面の一方は劈開により
形成されて、その劈開面には反射鏡が形成されていな
い。もう一方の共振面はエッチングにより形成され、そ
のエッチング面には反射鏡が形成されている。このレー
ザ素子をフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向
した状態)でヒートシンクに設置し、それぞれの電極を
ワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた
ところ、室温において、閾値電流密度1.5kA/c
m2、閾値電圧6Vで、発振波長405nmの連続発振が
確認された。なお、劈開面側から出射されたレーザ光の
出力は、両方の共振面をエッチングにより形成し、さら
にその共振面に同一反射率を有する反射鏡を形成したも
のに比較して、およそ2倍に向上した。また劈開面側か
ら周されたレーザ光のファーフィールドパターンも、楕
円形であって乱れのない非常に奇麗な形状のものが得ら
れた。
By manufacturing a laser device as described above, a device having a structure as shown in FIG. 1 can be manufactured. One of the resonance surfaces of this laser element is formed by cleavage, and no reflection mirror is formed on the cleavage surface. The other resonance surface is formed by etching, and a reflecting mirror is formed on the etching surface. When this laser element was placed face up (the substrate and the heat sink faced each other) on the heat sink and each electrode was wire-bonded and laser oscillation was attempted at room temperature, a threshold current density of 1.5 kA / c
At m 2 and a threshold voltage of 6 V, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed. The output of the laser light emitted from the cleaved surface side is about twice as high as that obtained by etching both resonance surfaces and forming a reflecting mirror having the same reflectance on the resonance surfaces. Improved. Also, the far-field pattern of the laser light circulated from the cleavage plane side was elliptical and had a very beautiful shape without disturbance.

【0046】[実施例2]実施例1において、劈開工程
終了後、劈開面以外の第1の反射鏡の表面にマスクを形
成し、劈開面に同じくSiO2とTiO2の誘電体多層膜
よりなる第2の反射鏡31を形成する。なお第2の反射
鏡31はその膜厚を調整することにより、第1の反射鏡
の反射率の1/10に調整する。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, after the cleavage step, a mask is formed on the surface of the first reflecting mirror other than the cleavage surface, and a dielectric multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is also formed on the cleavage surface. The second reflecting mirror 31 is formed. The second reflecting mirror 31 is adjusted to 1/10 of the reflectance of the first reflecting mirror by adjusting its film thickness.

【0047】第2の反射鏡形成後、マスクを除去し、同
様にしてp電極20、n電極22の表面を露出させ、後
は同様にしてレーザ素子を作製した。このレーザ素子の
構造を示す概略的な断面図を図7に示す。このレーザ素
子も同様に室温において連続発振を示し、実施例1のも
のに比較して出力がおよそ20%低下した。
After the formation of the second reflecting mirror, the mask was removed, the surfaces of the p-electrode 20 and the n-electrode 22 were exposed in the same manner, and the laser element was similarly produced thereafter. FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of this laser device. Similarly, this laser element also exhibited continuous oscillation at room temperature, and the output was reduced by about 20% as compared with that of Example 1.

【0048】[実施例3]実施例1のエッチング工程に
おいて、共振器長550μmとなるようにエッチングす
る他は同様にしてエッチングを行う。
[Embodiment 3] In the etching process of Embodiment 1, etching is performed in the same manner except that the resonator length is 550 μm.

【0049】次に、同様にしてp型コンタクト層11に
p電極20、n型コンタクト層3にn電極22を形成す
る。
Then, similarly, a p-electrode 20 is formed on the p-type contact layer 11 and an n-electrode 22 is formed on the n-type contact layer 3.

【0050】電極形成後、片方の共振面となるエッチン
グ面にマスクを形成した後、ウェーハをCVD装置に移
送し、実施例1と同様に基板から上の表面に露出してい
る層全てに渡って、SiO2とTiO2の誘電体多層膜よ
りなる第1の反射鏡を形成する。このように、共振面形
成後、窒化物半導体層の表面と共振面とに、連続した誘
電体よりなる反射鏡を形成する工程を備えることによ
り、前述したように第1の反射鏡が窒化物半導体表面に
形成された絶縁膜として作用し、電極間のショートを防
止すると共に、p電極20の上にpパッド電極21を形
成して、実質的な電極面積を広げることができる。電極
面積が広がると閾値を低下させることができる。
After forming the electrodes, a mask is formed on one of the etching surfaces to be the resonance surface, and then the wafer is transferred to a CVD apparatus to cover all the layers exposed from the substrate to the upper surface in the same manner as in Example 1. Thus, a first reflecting mirror made of a dielectric multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is formed. As described above, by providing the step of forming the reflecting mirror made of a continuous dielectric material on the surface of the nitride semiconductor layer and the resonant surface after forming the resonant surface, the first reflecting mirror is made of the nitride as described above. It acts as an insulating film formed on the semiconductor surface, prevents short circuits between electrodes, and forms the p pad electrode 21 on the p electrode 20 to expand the substantial electrode area. When the electrode area is increased, the threshold value can be lowered.

【0051】その後、マスクを除去した後、共振面と共
振面との間でウェーハを劈開する。このようにして、エ
ッチングにより両方の共振面が作製され、一方の共振面
には反射鏡が形成されて、もう一方の共振面には反射鏡
が形成されておらず、互いの共振面で反射率が異なるレ
ーザ素子が作製できる。このレーザ素子は反射鏡が形成
されていない側の共振面からレーザ光が取り出され、室
温において、同様に閾値電流密度1.5kA/cm2、閾
値電圧6Vで、発振波長405nmの連続発振が確認さ
れた。なお、反射鏡を形成していない共振面側から出射
されたレーザ光の出力は、両方の共振面をエッチングに
より形成し、さらにその共振面に同一反射率を有する反
射鏡を形成したものに比較して、1.3倍に向上した。
但し、レーザ光のファーフィールドパターンは劈開面で
ないために乱れがあった。しかし、この共振面より突出
した平面部は研磨して除去するか、あるいは共振面に近
い位置で基板を劈開することにより除去できる。
After removing the mask, the wafer is cleaved between the resonance planes. In this way, both resonance planes are created by etching, a reflection mirror is formed on one resonance plane, a reflection mirror is not formed on the other resonance plane, and both reflection planes are reflected. Laser elements having different rates can be manufactured. Laser light is extracted from the resonance surface on the side where the reflecting mirror is not formed in this laser element, and continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed at room temperature with a threshold current density of 1.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 6 V. Was done. The output of the laser light emitted from the resonance surface side where no reflecting mirror is formed is compared with the case where both resonance surfaces are formed by etching and a reflecting mirror having the same reflectance is formed on the resonance surface. And it improved 1.3 times.
However, the far-field pattern of the laser light was disturbed because it was not a cleavage plane. However, the flat portion protruding from the resonance surface can be removed by polishing or by cleaving the substrate at a position close to the resonance surface.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ素
子は互いの共振面の反射率を異ならせることにより、高
出力なレーザ素子を実現することができる。しかも片方
を劈開面、もう片方をエッチング面とすると、劈開面側
から出射されるレーザ光はほぼ楕円形に近い非常に奇麗
な形状のレーザ光が得られる。
As described above, the laser device of the present invention can realize a high-power laser device by making the reflectances of the resonance surfaces different from each other. Moreover, if one side is a cleavage plane and the other side is an etching plane, the laser beam emitted from the cleavage side is a laser beam of a very beautiful shape which is almost an ellipse.

【0053】また本発明の製造方法では、反射鏡を作製
する工程において、絶縁膜も形成することができるた
め、同一面側にあるレーザ素子の電極間ショートを防止
でき、非常に信頼性の高い素子を実現できる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the insulating film can be formed in the step of manufacturing the reflecting mirror, it is possible to prevent a short circuit between the electrodes of the laser elements on the same surface side, which is very reliable. The device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のレーザ素子の形状を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the laser element shown in FIG.

【図3】 図2のレーザ素子の構造を詳細に示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the laser device shown in FIG. 2 in detail.

【図4】 窒化物半導体の結晶構造を模式的に示すユニ
ットセル図。
FIG. 4 is a unit cell diagram schematically showing a crystal structure of a nitride semiconductor.

【図5】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの概略構造を示す部分断面図。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a schematic structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図6】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの概略構造を示す部分断面図。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a schematic structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図7】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す概略断面図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・サファイア基板 2・・・バッファ層 3・・・n型コンタクト層 4・・・クラック防止層 5・・・n型クラッド層 6・・・n型光ガイド層 7・・・活性層 8・・・p型キャップ層 9・・・p型光ガイド層 10・・・p型クラッド層 11・・・p型コンタクト層 20・・・p電極 21・・・pパッド電極 22・・・n電極 23・・・nパッド電極 30・・・第1の反射鏡 31・・・第2の反射鏡 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... n-type contact layer 4 ... Crack prevention layer 5 ... n-type clad layer 6 ... n type light guide layer 7 ... Active layer 8: p-type cap layer 9 ... p-type optical guide layer 10 ... p-type clad layer 11 ... p-type contact layer 20 ... p electrode 21 ... p pad electrode 22 ... n electrode 23 ... n pad electrode 30: first reflecting mirror 31 ... second reflecting mirror

フロントページの続き (72)発明者 中村 修二 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜 化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−315703(JP,A) 特開 平8−250802(JP,A) 特開 平3−285380(JP,A) 特開 平8−153931(JP,A) 特開 昭61−265888(JP,A) 特開 平8−264886(JP,A) 特開 平8−213692(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/10 Front Page Continuation (72) Inventor Shuji Nakamura 491, Kaminaka-cho, Anan City, Anan City, Tokushima Prefecture Nichia Chemical Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-5-315703 (JP, A) JP-A-8-250802 (JP, A) JP-A-3-285380 (JP, A) JP-A-8-153931 (JP, A) JP-A-61-265888 (JP, A) JP-A-8-264886 (JP, A) Kaihei 8-213692 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に活性層を含む窒化物半導体が積
層されて、その窒化物半導体層端面に互いに対向する共
振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、 前記共振面の一方は窒化物半導体のエッチング面であ
り、もう一方の共振面は窒化物半導体の劈開面であり、 前記エッチング面、及び前記劈開面にはそれぞれレーザ
光を窒化物半導体層内に反射させる反射鏡が形成されて
おり、エッチング面側の反射鏡の反射率が、劈開面側の
反射鏡の反射率よりも高く調整されていることを特徴と
する窒化物半導体レーザ素子。
1. A nitride semiconductor laser device comprising a substrate, on which a nitride semiconductor including an active layer is laminated, and end faces of the nitride semiconductor layer having resonance surfaces facing each other, wherein one of the resonance surfaces is a nitride semiconductor. Is the etching surface, the other resonance surface is the cleavage surface of the nitride semiconductor, the etching surface, and the cleavage surface is respectively formed with a reflection mirror for reflecting the laser light in the nitride semiconductor layer. A nitride semiconductor laser device characterized in that the reflectance of the reflecting mirror on the etching surface side is adjusted to be higher than the reflectance of the reflecting mirror on the cleavage surface side.
【請求項2】 前記劈開面が窒化物半導体のM面 【外1】 であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体
レーザ素子。
2. The cleavage plane is an M plane of a nitride semiconductor. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
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