JP3671807B2

JP3671807B2 - Laser element

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Publication number: JP3671807B2
Application number: JP2000079426A
Authority: JP
Inventors: 慎一長濱
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001267686A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）よりなる発光素子、受光素子等の各種素子、特にレーザ素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）よりなる発光素子、受光素子等の各種素子が注目されている。特に、窒化物半導体であるＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導体からなる高輝度紫色、青色、緑色等の発光ダイオード（ＬＥＤ）が商品化されており、さらにこれらの色の波長域あるいは近紫外域、すなわち近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発光波長５５０ｎｍを有するレーザ装置の開発が望まれている。
【０００３】
たとえば、短波長である近紫外から青色といった波長域のレーザ装置においては、従来の赤色半導体レーザと比較して、光記録装置の記憶密度を大きく高密度化できるという利点を有する。また、銀塩写真の印画紙等にレーザ光を照射する銀塩写真現像技術においては、光の３原色である青色、緑色、赤色の高輝度なレーザ装置が必要とされている。
【０００４】
【発明が解決使用とする課題】
一般に、半導体からなる素子をレーザ発振させるためには、注入されたキャリアを特定の部分に集中させる電流狭窄を行うことによって、効率が向上すると考えられている。たとえば、窒化物半導体からなる端面発光型レーザ素子においては、電極をストライプ状に形成する、あるいは半導体層をリッジ構造とすること等によって電流狭窄を行う技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、電極をストライプ状に形成した端面発光型のレーザ素子においては、水平横方向の光を閉じ込めることができないため、レーザ発振閾値が大きいという問題点があった。また、半導体層をリッジ構造とした端面発光型のレーザ素子においては、高度な微細加工技術が必要であり、歩留まりが低く、製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００６】
さらに、面発光型レーザ素子は、端面発光型レーザ素子と比較して構造を簡略化でき、かつレーザ発振閾値を低減できるという利点が期待されるが、いまだ窒化物半導体からなる面発光型レーザ素子は実現されていない。
【０００７】
そこで、本発明はレーザ発振閾値が小さく、かつ生産性の高い窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）からなる端面発光型のレーザ素子を提供することを目的とする。また、本発明は、窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）からなる面発光型のレーザ素子を提供することを他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ素子は、活性層がｎ型層とｐ型層とで挟まれた構造を有する窒化物半導体からなる面発光型のレーザ素子において、前記ｐ型層に、キャリアを集中させる開口部を除いてＡｌをイオン注入することによって電流狭窄層が形成される構成とする。
【０００９】
また、本発明のレーザ素子は、活性層がｎ型層とｐ型層とで挟まれた構造を有する窒化物半導体からなる端面発光型のレーザ素子において、前記ｐ型層に、キャリアを集中させるストライプ領域を除いてＡｌをイオン注入することによって電流狭窄層が形成される構成とする。
【００１０】
また、本発明のレーザ素子は、前記ｐ型層は、少なくともｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を有し、前記電流狭窄層の一部は少なくとも前記ｐ型コンタクト層に形成される構成とすることができる。
【００１１】
また、本発明のレーザ素子は、前記ｐ型層は、少なくともｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を有し、前記電流狭窄層の一部は少なくとも前記ｐ型クラッド層に形成される構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明のレーザ素子は、前記電流狭窄層の上部の前記ｐ型コンタクト層の膜厚が０．０５μｍ以上である構成とすることによってリークを防止することができる。
【００１３】
【００１４】
また、本発明のレーザ素子は、前記電流狭窄層の下部の前記ｐ型層の膜厚が発光波長以下である構成とすることによって、活性層における水平方向の光を閉じ込めることができる。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の概略図を示す。サファイア、あるいはスピネル等の絶縁性物質からなる基板１０上に、負電極３２とオーミック接触を得るための層であるｎ型コンタクト層１１が形成される。ｎ型コンタクト層１１上にはキャリア結合によって光を発生させる活性層１２が形成される。活性層１２上には活性層１２にキャリアを閉じ込めるためのｐ型クラッド層１３が形成される。ｐ型クラッド層１３上には正電極３１とオーミック接触を得るためのｐ型コンタクト層１４が形成される。
【００１７】
ｐ型クラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界近傍には、電流狭窄層１５がキャリアを集中させる開口部を除いてイオン注入を行うことによって形成される。イオン注入に用いられる元素としては、Ｓｉ、Ｇｅといった窒化物半導体をｎ型化する元素、窒化物半導体のバンドギャップエネルギーを大きくするＡｌ、窒化物系半導体を高抵抗化するIII族元素であるＢ、窒化物半導体を高抵抗なｐ型とするｐ型不純物であるＢｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、VI族元素であるＳｅ、Ｔｅ等が挙げられる。
【００１８】
一般に、窒化物半導体は低抵抗なｐ型が得られにくいことから、ｐ型層に抵抗率の異なる層を形成したとしても、十分な電流狭窄効果が得られにくい。この理由から、窒化物半導体のバンドギャップエネルギーを大きくするＡｌは、イオン注入の元素として好ましい。Ａｌは窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を形成する元素として用いられており、また、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）と比較してＡｌ混晶比ｙに対するエネルギーバンドギャップの変化が大きく、十分な電流狭窄効果が得られるためである。さらに、バンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体は屈折率が小さく、Ａｌのイオン注入によって、活性層１２における水平方向の光を閉じ込める効果が得られることから、レーザ発振閾値を低減することができ、特に好ましい。また、この光の閉じ込め効果は、電流狭窄層１５下部のｐ型層（ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４）の膜厚、すなわち電流狭窄層１５の下面から活性層１２の上面との距離が発光波長以下の場合に効果があり、電流狭窄層１５下部のｐ型層の膜厚と活性層の膜厚との和が発光波長以下の場合に効果が大きい。
【００１９】
さらに、Ｓｉは、窒化物半導体にドープすることによって良好なｎ型が得られ、ｐ型層において十分な電流狭窄効果が得られることから、イオン注入の元素として好ましい。Ｓｉの注入量は、ｐ型層のキャリア濃度よりも高濃度で注入することが好ましい。Ｓｉの濃度はドーズ量によって制御できる。
【００２０】
ｐ型コンタクト層１４上には、活性層１２において発生した光を反射する第１反射膜２１が電流狭窄層１５の開口部分の上方に形成される。第１反射膜２１以外のｐ型コンタクト層１４表面のほぼ全面には正電極３１が形成される。
【００２１】
ｎ型コンタクト層１１上には負電極３２が形成される。また、基板１０の表面には、活性層１２において発生した光を反射する第２反射膜２２が、活性層を挟んで第１反射膜２１と対向して形成される。
【００２２】
ここでは、電流狭窄層１５をｐ型クラッド層１３の上部からｐ型コンタクト層１４の下部にかけて形成する例を示したが、図２に示すように電流狭窄層１５をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面から上方に形成してもよい。また、図３に示すように電流狭窄層１５をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面よりも上方に形成してもよい。以上の図１乃至３に示した電流狭窄層１５の一部は少なくともｐ型コンタクト層１４に形成される場合においては、電流狭窄層１５の形成されていない所定の部分のｐ型コンタクト層１４は膜厚０．５μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下に形成し、電流狭窄層１５上部のｐ型コンタクト層の膜厚、すなわち電柱狭窄層１５の上面からｐ型コンタクト層１４の上面との距離が０．０５μｍ以上とすることが、キャリアの注入効率上およびリーク防止の観点から好ましい。
【００２３】
あるいは、電流狭窄層１５の一部は少なくともｐ型クラッド層１３に形成される場合の一例でとして図４に示すように電流狭窄層１５をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面から下方に形成してもよい。また、電流狭窄層１５の一部は少なくともｐ型クラッド層１３に形成される例として、電流狭窄層１５を活性層１２とｐ型クラッド層１３との境界面から上方、あるいは境界面よりも上方に形成することも可能である。電流狭窄層１５の一部は少なくともｐ型クラッド層１３に形成される例としては図１の電流狭窄層１５をｐ型クラッド層１３の上部からｐ型コンタクト層１４の下部にかけて形成する例も含まれる。
【００２４】
さらに、第２反射膜２２を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮを膜厚λ／４ｎ（ｎｍ）（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）で積層し多層膜とした場合は、図５に示すように、第２反射膜２２を、基板１０とｎ型コンタクト層１１との間に形成することも可能である。あるいは、図６に示すようにｎ型コンタクト層１１と活性層１２との間に形成してもよい。また、正電極面の光の反射が十分であれば、正電極３１を第１反射膜２１とすることも可能である。第１反射膜２１を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮを膜厚λ／４ｎ（ｎｍ）（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）で積層し多層膜とした場合は、第１反射膜２１を正電極３１とｐ型コンタクト層１４との間に形成することも可能である。さらに、電極を透光性の電極とし、その上に反射膜を形成してもよい。
（実施の形態２）
図７に本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の概略図を示す。ＧａＮ、ＳｉＣ等の導電性あるいは半導電性物質からなる基板１０上に、各半導体層が形成される。基板１０上に負電極３２とオーミック接触を得るための層であるｎ型コンタクト層１１が形成される。ｎ型コンタクト層１１上にはキャリア結合によって光を発生させる活性層１２が形成される。活性層１２上には活性層１２にキャリアを閉じ込めるためのｐ型クラッド層１３が形成される。ｐ型クラッド層１３上には正電極３１とオーミック接触を得るためのｐ型コンタクト層１４が形成される。
【００２５】
ｐ型クラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界近傍には、キャリアを所定の部分に集中させる電流狭窄層１５が、イオン注入によって形成される。電流狭窄層１５の形成方法については実施の形態１と同様の方法が用いられる。また、電流狭窄層１５の形成位置についても、実施の形態１と同様とすることができる。
【００２６】
ｐ型コンタクト層１４上には、活性層１２において発生した光を反射する第１反射膜２１がｐ型コンタクト層１４の中央部分に形成される。第１反射膜２１以外のｐ型コンタクト層１４表面のほぼ全面には正電極３１が形成される。
【００２７】
基板１０の表面には、活性層１２において発生した光を反射する第２反射膜２２が、電流狭窄層１５の開口部分に対向して形成される。第２反射膜２２以外の基板１０表面には負電極３２が形成される。このように、第２反射膜２２を基板１０の表面の一部に形成した場合は、負電極３２を直接基板１０の表面に形成できることから、第２反射膜２２を絶縁性物質から形成ができる。
【００２８】
また第２反射膜２２は、第１反射膜２１と比較して活性層１２からの距離が大きいため、第１反射膜２１よりも大きな面積とすることが好ましい。さらに窒化物半導体においては、ｎ型層はｐ型層と比較して十分なキャリアの拡散が行われることから、負電極３２の面積は正電極よりも小さく構成することが可能である。
【００２９】
さらに、第２反射膜２２を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮを膜厚λ／４ｎ（ｎｍ）で積層し多層膜とした場合は、図８に示すように第２反射膜２２を負電極３２と基板１０との間に形成してもよい。また、図９示すように、第２反射膜２２を基板１０とｎ型コンタクト層１１との間に形成してもよい。また、図１０に示すように、第２反射膜２２をｎ型コンタクト層１１と活性層１２との間に形成してもよい。さらに、電極を透光性の電極とし、その上に反射膜を形成してもよい。
【００３０】
あるいは、図１１に示すように、ｐ型コンタクト層１４上に第２反射膜２２を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮを膜厚λ／４ｎ（ｎｍ）で積層し多層膜として形成し、第２反射膜２２上に正電極３１を形成することも可能である。また、正電極面の光の反射が十分であれば、図１２に示すように正電極３１を第１反射膜２１とすることも可能である。
【００３１】
もちろん、基板１０に絶縁性物質を用い、研磨等によって基板を除去した場合にも、基板１０が省略あるいは導電性あるいは半導電性物質の補強部材と置き換えられた状態として、実施の形態２の態様を適用できる。
（実施の形態３）
図１３に本発明の実施の形態３における端面発光型レーザ素子の概略図を示す。サファイア、あるいはスピネル等の絶縁性物質からなる基板１０上に、各半導体層が形成される。基板１０上に負電極３２とオーミック接触を得るための層であるｎ型コンタクト層１１が形成される。ｎ型コンタクト層１１上には活性層１２で発生した光を閉じ込めるｎ型クラッド層１１ａが形成される。ｎ型クラッド層１１ａ上には活性層１２とともに光導波路を構成する下部光ガイド層１２ａが形成される。下部光ガイド層１２ａ上にはキャリア結合によって光を発生させる活性層１２が形成される。活性層１２上には活性層１２とともに光導波路を構成する上部光ガイド層１２ｂが形成される。上部光ガイド層１２ｂ上には活性層１２側に光およびキャリアを閉じ込めるためのｐ型クラッド層１３が形成される。ｐ型クラッド層１３上には正電極３１とオーミック接触を得るためのｐ型コンタクト層１４が形成される。
【００３２】
ｐ型クラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界近傍には、図１４に示されたキャリアを集中させるストライプ領域を除いてイオン注入を行うことによって電流狭窄層１５が形成される。電流狭窄層１５の形成方法については実施の形態１と同様の方法が用いられる。また、電流狭窄層１５の形成位置についても、実施の形態１と同様とすることができる。
【００３３】
ｐ型コンタクト層１４上には、正電極３１が形成される。また、ｎ型コンタクト層１１上には負電極３２が形成される。端面発光型レーザ素子においては、半導体層を劈開、あるいはエッチング等を用いて共振面を形成する。このとき共振面のいずれか一方、あるいは両方に、たとえばＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎ（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）として２層以上を蒸着により積層し多層膜とした反射膜を形成してもよい。
【００３４】
さらに、端面発光型のレーザ素子においても、Ａｌのイオン注入によって、光導波路における水平横方向の光を閉じ込める効果が得られることから、レーザ発振閾値を低減することができ、特に好ましい。また、この光の閉じ込め効果は、電流狭窄層１５下部のｐ型層（ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４）の膜厚、すなわち電流狭窄層１５の下面から活性層１２の上面との距離が発光波長以下の場合に効果があり、電流狭窄層１５下部のｐ型層の膜厚と光ガイド層の膜厚と活性層の膜厚との和が発光波長以下の場合に効果が大きい。
（実施の形態４）
図１５に本発明の実施の形態４における端面発光型レーザ素子の概略図を示す。ＧａＮ、ＳｉＣ等の導電性あるいは半導電性物質からなる基板１０上に、各半導体層が形成される。基板１０上に負電極３２とオーミック接触を得るための層であるｎ型コンタクト層１１が形成される。ｎ型コンタクト層１１上には活性層１２で発生した光を閉じ込めるｎ型クラッド層１１ａが形成される。ｎ型クラッド層１１ａ上には活性層１２とともに光導波路を構成する下部光ガイド層１２ａが形成される。下部光ガイド層１２ａ上にはキャリア結合によって光を発生させる活性層１２が形成される。活性層１２上には活性層１２とともに光導波路を構成する上部光ガイド層１２ｂが形成される。上部光ガイド層１２ｂ上には活性層１２側に光およびキャリアを閉じ込めるためのｐ型クラッド層１３が形成される。ｐ型クラッド層１３上には正電極３１とオーミック接触を得るためのｐ型コンタクト層１４が形成される。
【００３５】
ｐ型クラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界近傍には、キャリアを所定の部分に集中させる電流狭窄層１５が、イオン注入によって形成される。電流狭窄層１５の形成方法については実施の形態１と同様の方法が用いられる。また、電流狭窄層１５の形成位置についても、実施の形態１と同様とすることができる。
【００３６】
ｐ型コンタクト層１４上には正電極３１が形成される。また、ｎ型コンタクト層１１上には負電極３２が形成される。端面発光型レーザ素子においては、半導体層を劈開、あるいはエッチング等を用いて共振面を形成する。このとき共振面のいずれか一方、あるいは両方に、たとえばＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎ（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）として２層以上を蒸着により積層し多層膜とした反射膜を形成してもよい。
【００３７】
さらに、端面発光型のレーザ素子においても、Ａｌのイオン注入によって、光導波路における水平横方向の光を閉じ込める効果が得られることから、レーザ発振閾値を低減することができ、特に好ましい。また、この光の閉じ込め効果は、電流狭窄層１５下部のｐ型層（ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４）の膜厚、すなわち電流狭窄層１５の下面から活性層１２の上面との距離が発光波長以下の場合に効果があり、電流狭窄層１５下部のｐ型層の膜厚と光ガイド層の膜厚と活性層の膜厚との和が発光波長以下の場合に効果が大きい。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
実施例１は図１の構造のレーザ素子を得る例を示しており、図１を元に説明する。まずサファイア基板１０のＣ面（０００１）上に低温で成長させたＧａＮよりなるバッファ層（図示せず）を２００〜３００Åの膜厚で成長させる。このバッファ層上に、バッファ層の成長温度よりも高温で成長させたＧａＮ層を形成し、その上にストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ₂膜を形成し、さらにその上にＧａＮ層を成長させて形成し、下地層としてもよい。
【００３９】
次に、バッファ層または下地層上にＳｉを３×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１１を４μｍの膜厚で成長させる。次にＳｉをドープしたｎ型Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなる活性層１２を０．１μｍの膜厚で成長させる。このときｎ型コンタクト層１１と活性層１２との間にＳｉをドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなるｎ型クラッド層を０．２μｍの膜厚で成長させてもよい。また、ここでは活性層１２を単一井戸構造として形成する例を示したが、膜厚３０ÅのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ／膜厚５０ÅのＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎを１層〜１０層積層した単一あるいは多重量子井戸構造として形成してもよい。このとき、最初のＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎの下にはＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層が形成されることが好ましい。さらに、活性層の組成比Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）は所望の発光波長等によって適宜選択可能である。
【００４０】
次にＭｇを１×１０²⁰／ｃｍ³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層よりなるｐ型クラッド層１３を２００Å〜０．６μｍで成長させる。このｐ型クラッド層１３は、ノンドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなる膜厚２５Åの層と、Ｍｇを１×１０²⁰／ｃｍ³ドープしたＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなる膜厚２５Åの層とから構成される総膜厚０．６μｍの超格子層として形成してもよい。次にＭｇを１×１０²⁰／ｃｍ³ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１４を成長させる。
【００４１】
ｐ型コンタクト層１４成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、ｐ型コンタクト層１４の所定の部分をＳｉ酸化物またはレジスト等からなるたとえば１０μｍφの形状のマスクによって覆い、イオン注入装置を用いて、ｐクラッド層１３の上部からｐ型コンタクト層１４の下部の深さにかけてイオン注入を行い、マスク部分を開口部とした電流狭窄層１５を形成する。このイオン注入の深さは注入エネルギーによって制御できる。このときイオン注入に用いられる元素としては、Ｓｉ、Ｇｅといった窒化物半導体をｎ型化する元素、窒化物半導体のバンドギャップエネルギーを大きくするＡｌ、窒化物系半導体を高抵抗化するIII族元素であるＢ、窒化物半導体を高抵抗なｐ型とするｐ型不純物であるＢｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、VI族元素であるＳｅ、Ｔｅ等が挙げられる。
【００４２】
特に、Ａｌは窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を形成する元素として用いられており、また、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）に対して十分なバンドギャップエネルギー差が得られ、電流狭窄効果が大きいことから、イオン注入の元素としてより好ましい。さらに、ｐ型クラッド層をＡｌ_yＧａ_1-yＮ（０＜ｙ≦１）として形成した場合、Ａｌをイオン注入の元素としてｐ型クラッド層の領域に注入し、電流狭窄層を形成することが好ましい。少ないＡｌの注入量で、ｐ型コンタクト層１４に対して大きなバンドギャップエネルギー差となり、十分な電流狭窄効果が得られるからである。また、活性層における水平方向の光を閉じ込める効果に対しても有効である。また、この光の閉じ込め効果は、電流狭窄層１５下部のｐ型層（ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４）の膜厚が発光波長以下の場合に効果が大きい。
【００４３】
また、Ｓｉは、窒化物半導体にドープすることによって良好なｎ型が得られ、ｐ型層において十分な電流狭窄効果があることから、イオン注入の元素として好ましい。Ｓｉの注入量は、ｐ型層のキャリア濃度よりも高濃度、たとえば１０×１０¹⁷／ｃｍ³以上で注入することが好ましい。Ｓｉの濃度はドーズ量によって制御できる。
【００４４】
イオン注入後は、イオン注入によるダメージの回復のためにアニーリングを行う。電流狭窄層に注入した元素の拡散防止のため、このダメージの回復のアニーリングののちに行われる電極形成後のアニーリングをランプアニーリング等の高速アニーリングとすることが好ましい。また、このダメージの回復のためのアニーリングは電極形成後のアニーリングによって代用することも可能である。この場合も同様に、電流狭窄層に注入した元素の拡散が防止できる。
【００４５】
その後、ｐ型コンタクト層１４のほぼ全面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎとして２層以上蒸着により積層し多層膜とし、フォトリソグラフィー技術を用いて、電流狭窄層１５の開口部分の上方に多層膜を所定の形状にして第１反射鏡２１を形成する。この第１反射鏡２１は電流狭窄層１５の開口部よりもやや大きめに形成することが好ましい。
【００４６】
一方、サファイア基板１０側にもＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎとして２層以上蒸着により積層し多層膜とし、第２反射鏡２２を形成する。
【００４７】
次にエッチングを行い、負電極３２を形成すべきｎ型コンタクト層１１を露出させ、たとえばＴｉ／Ａｌからなる負電極３２を形成する。また、第１反射膜２１が形成されている以外のｐ型コンタクト層１４表面のほぼ全面にも、たとえばＮｉ／Ａｕからなる正電極を形成する。そして、チップ状に分離することにより図１に示すような構造のレーザ素子を得ることができる。
【００４８】
本実施例では、電流狭窄層１５をｐクラッド層１３の上部からｐ型コンタクト層１４の下部にかけて形成する例を示したが、実施の形態１において述べた位置に形成してもよい。ただし、電流狭窄層１５の形成されていない所定の部分のｐ型コンタクト層１４は膜厚０．５μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下に形成し、電流狭窄層１５上部のｐ型コンタクト層の膜厚、すなわち電柱狭窄層１５の上面からｐ型コンタクト層１４の上面との距離が０．０５μｍ以上とすることが、キャリアの注入効率上およびリーク防止の観点から好ましい。あるいは、図４に示すように電流狭窄層１５をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面から下方に形成することも可能である。特に、イオン注入の元素としてＡｌを用いた場合は、少なくとも電流狭窄層１５の一部をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面よりも下方に形成することによって、活性層１２における水平方向の光を閉じ込める効果を高めることができることからより好ましい。これら電流狭窄層１５の形成深さは、イオン注入の注入エネルギーによって制御できる。
【００４９】
また、本実施例１の第２反射膜２２を、互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）をそれぞれ膜厚λ／４ｎ（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）となるように交互に積層して多層膜とし、第２反射膜２２を形成することによって、図５に示すように、第２反射膜２２を、基板１０とｎ型コンタクト層１１との間に形成することも可能である。あるいは、図６に示すようにｎ型コンタクト層１１と活性層１２との間に形成してもよい。さらに、電極を透光性の電極とし、その上に反射膜を形成してもよい。
（実施例２）
実施例２は図７の構造のレーザ素子を得る例を示しており、図１を元に説明する。まずＳｉＣまたはＧａＮ等の基板１０上に、実施例１と同様にして、各半導体層１１〜１４を形成し、イオン注入によって電流狭窄層１５を形成する。ＧａＮ基板の場合は特に下地層を必要としない。
【００５０】
その後、ｐ型コンタクト層１４のほぼ全面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎとして２層以上蒸着により積層し多層膜とし、フォトリソグラフィー技術を用いて、電流狭窄層１５の開口部分の上方に多層膜を所定の形状にして第１反射鏡２１を形成する。この第１反射鏡２１は電流狭窄層１５の開口部よりもやや大きめに形成することが好ましい。
【００５１】
同様に、基板１０側にも基板１０のほぼ全面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎ（λ：発光波長、ｎ：材料の屈折率）として２層以上蒸着により積層し多層膜とし、活性層１２を挟んで電流狭窄層１５の開口部分に対向した位置に多層膜を所定の形状で第２反射鏡２２を形成する。この第２反射鏡２２は電流狭窄層１５の開口部よりも少なくとも大きく形成する。
【００５２】
そして、第２反射膜２２が形成された以外の基板１０の表面に、たとえばＴｉ／Ａｌからなる負電極３２を形成する。また、第１反射膜２１が形成されている以外のｐ型コンタクト層１４の表面にも、たとえばＮｉ／Ａｕからなる正電極を形成する。そして、チップ状に分離することにより図７に示すような構造のレーザ素子を得ることができる。
【００５３】
さらに、第２反射膜２２を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）をそれぞれ膜厚λ／４ｎとなるように交互に積層して多層膜とした場合は、図８に示すように第２反射膜２２を負電極３２と基板１０との間に形成することも可能である。また、図９示すように、第２反射膜２２を基板１０とｎ型コンタクト層１１との間に形成してもよい。また、図１０に示すように、第２反射膜２２をｎ型コンタクト層１１と活性層１２との間に形成してもよい。
【００５４】
あるいは、図１１に示すように、ｐ型コンタクト層１４上に第２反射膜２２を互いに組成比の異なるＡｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）を膜厚λ／４ｎ（ｎｍ）で積層し多層膜として形成し、第２反射膜２２上に正電極３１を形成することも可能である。また、正電極面の光の反射が十分であれば、図１２に示すように第１反射膜２１を省略することも可能である。さらに、電極を透光性の電極とし、その上に反射膜を形成してもよい。
（実施例３）
実施例３は図１３の構造のレーザ素子を得る例を示しており、図１３を元に説明する。
まずサファイア基板１０のＣ面（０００１）上にＧａＮよりなるバッファ層（図示せず）を３００オングストロームの膜厚で成長させる。実施例１と同様にバッファ層上に下地層を形成してもよい。バッファ層または下地層上にＳｉをドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１１を４μｍの膜厚で成長させる。次に、ｎ型コンタクト層１１上にＳｉをドープしたＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなるｎ型クラッド層１１ａを０．２μｍの膜厚で成長させる。次に、ｎ型クラッド層１１ａ上に、活性層１２と同程度の光屈折率を示す下部光ガイド層１２ａを形成する。下部光ガイド層１２ａは、たとえばノンドープＧａＮあるいは活性層１２のＩｎ混晶比ｘよりも混晶比の少ないＩｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を２００Å〜１μｍの膜厚で成長させる。この下部光ガイド層１２ａはＳｉをドープしｎ型としてもよい。
【００５５】
次にＳｉをドープしたｎ型Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなる活性層１２を０．１μｍの膜厚で成長させる。また、ここでは活性層１２を単一井戸構造として形成する例を示したが、膜厚３０ÅのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ／膜厚５０ÅのＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎを１層〜１０層積層した単一あるいは多重量子井戸構造として形成してもよい。このとき、最初のＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎの下にはＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層が形成されることが好ましい。さらに、活性層の組成比Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）は所望の発光波長等によって適宜選択可能である。
【００５６】
次に、活性層１２上に、活性層１２と同程度の光屈折率を示す上部光ガイド層１２ｂを形成する。上部光ガイド層１２ｂは、たとえばノンドープＧａＮあるいは活性層１２のＩｎ混晶比よりも混晶比の少ないＩｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を２００Å〜１μｍの膜厚で成長させる。この上部光ガイド層１２ｂはＭｇをドープしｐ型としてもよい。次にＭｇをドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層よりなるｐ型クラッド層１３を０．２μｍで成長させる。次にＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１４を成長させる。
【００５７】
次に、ｐ型コンタクト層１４成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、ｐ型コンタクト層１４の所定の部分を、Ｓｉ酸化膜またはレジスト等からなるたとえば幅１０μｍのストライプ状のマスクによって図１４のように覆い、イオン注入装置を用いて、ｐクラッド層１３の上部からｐ型コンタクト層１４の下部の深さにかけてイオン注入を行い、マスク部分をストライプ領域とした電流狭窄層１５を形成する。このイオン注入は、実施例１と同様に行われる。電流狭窄層１５の形成位置についても、実施例１と同様に適宜選択可能である。さらに端面発光型のレーザ素子においても、イオン注入の元素としてＡｌを用いた場合は、少なくとも電流狭窄層１５の一部をｐクラッド層１３とｐ型コンタクト層１４との境界面よりも下方に形成することによって、光導波路における水平横方向の光を閉じ込める効果を高めることができることからより好ましい。また、この光の閉じ込め効果は、電流狭窄層１５下部のｐ型層（ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４）の膜厚、すなわち電流狭窄層１５の下面から活性層１２の上面との距離が発光波長以下の場合に効果があり、電流狭窄層１５下部のｐ型層の膜厚と光ガイド層の膜厚と活性層の膜厚との和が発光波長以下の場合に効果が大きい。
【００５８】
その後、エッチングを行い、負電極３２を形成すべきｎ型コンタクト層１１を露出させ、たとえばＴｉ／Ａｌからなる負電極３２を形成する。また、ｐ型コンタクト層１４上のほぼ全面にも、たとえばＮｉ／Ａｕからなる正電極３１を形成する。
【００５９】
そして、ｐ型層が残された半導体領域を、ストライプの幅方向の半導体層の端面が光共振面となるように劈開、あるいはエッチングを行い、チップ状に分離する。この光共振面には、必要に応じて両光共振面あるいはいずれか一方に、ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎとして２層以上蒸着により積層し多層膜とし、反射膜を形成してもよい。
（実施例４）
実施例４は図１５の構造のレーザ素子を得る例を示しており、図１５を元に説明する。まずＧａＮ基板１０上に、実施例３と同様にして、各半導体層１１〜１４を形成し、イオン注入によって電流狭窄層１５を形成する。
【００６０】
その後、基板１０の表面のほぼ全面に、たとえばＴｉ／Ａｌからなる負電極３２を形成する。また、ｐ型コンタクト層１４上のほぼ全面にも、たとえばＮｉ／Ａｕからなる正電極３１を形成する。
【００６１】
そして、ストライプの幅方向の半導体層の端面が光共振面となるように劈開、あるいはエッチングを行い、チップ状に分離する。この光共振面には、必要に応じて両光共振面あるいはいずれか一方に、ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂からなる層をそれぞれ膜厚λ／４ｎとして２層以上蒸着により積層し多層膜とし、反射膜を形成してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によってレーザ発振閾値が小さく、かつ生産性の高い窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）からなる端面発光型のレーザ素子を提供することができる。また、本発明によって、窒化物半導体（たとえばＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）からなる面発光型のレーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の電流狭窄層形成位置の変形例に関する概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の電流狭窄層形成位置の変形例に関する概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の電流狭窄層形成位置の変形例に関する概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の第２反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１における面発光型レーザ素子の第２反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の第２反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図９】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の第２反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の第２反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の第１反射膜形成位置の変形例に関する概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における面発光型レーザ素子の第１反射膜の変形例に関する概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における端面発光型レーザ素子の概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における端面発光型レーザ素子をｐ型層側から見た概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における端面発光型レーザ素子の概略図である。
【符号の説明】
１０・・・基板
１１・・・ｎ型コンタクト層
１１ａ・・・ｎ型クラッド層
１２・・・活性層
１２ａ・・・下部光ガイド層
１２ｂ・・・上部光ガイド層
１３・・・ｐ型クラッド層
１４・・・ｐ型コンタクト層
１５・・・電流狭窄層
２１・・・第１反射膜
２２・・・第２反射膜
３１・・・正電極
３２・・・負電極[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a nitride semiconductor (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1). The present invention relates to various elements such as a light emitting element and a light receiving element, in particular, a laser element and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, nitride semiconductors (eg, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1), and various other elements such as a light emitting element and a light receiving element are attracting attention. In particular, the nitride semiconductor In _x Al _y Ga _1-xy High-intensity purple, blue, green, and other light emitting diodes (LEDs) made of a semiconductor having an active layer containing N (x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1) have been commercialized, and the wavelengths of these colors Development of a laser device having a light emission wavelength of 300 nm to a green light emission wavelength of 550 nm is desired.
[0003]
For example, a laser device in a wavelength range from near ultraviolet to blue, which is a short wavelength, has an advantage that the storage density of the optical recording device can be greatly increased as compared with a conventional red semiconductor laser. Further, in the silver salt photographic development technology for irradiating a silver salt photographic printing paper or the like with laser light, a high-luminance laser apparatus of blue, green and red, which are the three primary colors of light, is required.
[0004]
[Problems to be Solved by the Invention]
In general, in order to cause a semiconductor element to oscillate, it is considered that efficiency is improved by performing current confinement in which injected carriers are concentrated in a specific portion. For example, in an edge-emitting laser element made of a nitride semiconductor, a technique is known in which current confinement is performed by forming electrodes in a stripe shape or forming a semiconductor layer in a ridge structure.
[0005]
However, the edge-emitting laser element in which the electrodes are formed in stripes has a problem that the laser oscillation threshold is large because light in the horizontal and lateral directions cannot be confined. In addition, the edge-emitting laser element having a ridge structure as a semiconductor layer requires a high level of fine processing technology, resulting in a low yield and a high manufacturing cost.
[0006]
Further, the surface-emitting laser element is expected to have an advantage that the structure can be simplified and the laser oscillation threshold can be reduced as compared with the edge-emitting laser element. However, the surface-emitting laser element is still made of a nitride semiconductor. Is not realized.
[0007]
Therefore, the present invention provides a nitride semiconductor having a low laser oscillation threshold and high productivity (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, and x + y ≦ 1). The present invention also provides a nitride semiconductor (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1) Another object is to provide a surface emitting laser element.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser element according to the present invention is a surface emitting laser element comprising a nitride semiconductor having an active layer sandwiched between an n-type layer and a p-type layer. Except for the opening that concentrates the carrier By ion implanting Al The current confinement layer is formed.
[0009]
The laser element of the present invention is an edge-emitting laser element made of a nitride semiconductor having a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type layer and a p-type layer, and carriers are concentrated on the p-type layer. Excluding stripe area By ion implanting Al The current confinement layer is formed.
[0010]
In the laser element of the present invention, the p-type layer has at least a p-type cladding layer and a p-type contact layer, and a part of the current confinement layer is formed at least in the p-type contact layer. be able to.
[0011]
In the laser element of the present invention, the p-type layer includes at least a p-type cladding layer and a p-type contact layer, and a part of the current confinement layer is formed at least in the p-type cladding layer. be able to.
[0012]
In the laser device of the present invention, leakage can be prevented by adopting a structure in which the thickness of the p-type contact layer above the current confinement layer is 0.05 μm or more.
[0013]
[0014]
Further, the laser element of the present invention can confine horizontal light in the active layer by adopting a configuration in which the thickness of the p-type layer below the current confinement layer is equal to or less than the emission wavelength.
[0015]
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a surface emitting laser element according to Embodiment 1 of the present invention. An n-type contact layer 11 which is a layer for obtaining ohmic contact with the negative electrode 32 is formed on the substrate 10 made of an insulating material such as sapphire or spinel. On the n-type contact layer 11, an active layer 12 for generating light by carrier coupling is formed. A p-type cladding layer 13 for confining carriers in the active layer 12 is formed on the active layer 12. A p-type contact layer 14 for obtaining ohmic contact with the positive electrode 31 is formed on the p-type cladding layer 13.
[0017]
In the vicinity of the boundary between the p-type cladding layer 13 and the p-type contact layer 14, a current confinement layer 15 is formed by performing ion implantation except for an opening for concentrating carriers. Elements used for ion implantation include elements such as Si and Ge that make n-type nitride semiconductors, Al that increases the band gap energy of nitride semiconductors, and group III elements that increase the resistance of nitride-based semiconductors. In addition, Be, Zn, Cd, which is a p-type impurity that makes a nitride semiconductor a high-resistance p-type, Se, Te, which are group VI elements, and the like can be given.
[0018]
In general, a nitride semiconductor is difficult to obtain a low-resistance p-type, so that even if layers having different resistivity are formed in the p-type layer, it is difficult to obtain a sufficient current confinement effect. For this reason, Al that increases the band gap energy of the nitride semiconductor is preferable as an ion implantation element. Al is a nitride semiconductor (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1), and In _x Ga _1-x This is because the change of the energy band gap with respect to the Al mixed crystal ratio y is larger than that of N (0 ≦ x ≦ 1), and a sufficient current confinement effect can be obtained. Furthermore, a nitride semiconductor having a large band gap energy has a low refractive index, and the effect of confining the light in the horizontal direction in the active layer 12 can be obtained by ion implantation of Al, so that the laser oscillation threshold can be reduced. preferable. This light confinement effect is caused by the film thickness of the p-type layer (p-type cladding layer 13 and p-type contact layer 14) under the current confinement layer 15, that is, from the lower surface of the current confinement layer 15 to the upper surface of the active layer 12. This is effective when the distance is less than or equal to the emission wavelength, and is more effective when the sum of the thickness of the p-type layer below the current confinement layer 15 and the thickness of the active layer is less than or equal to the emission wavelength.
[0019]
Furthermore, Si is preferable as an ion implantation element because a good n-type can be obtained by doping a nitride semiconductor and a sufficient current confinement effect can be obtained in the p-type layer. The Si is preferably implanted at a higher concentration than the carrier concentration of the p-type layer. The concentration of Si can be controlled by the dose.
[0020]
On the p-type contact layer 14, a first reflective film 21 that reflects light generated in the active layer 12 is formed above the opening portion of the current confinement layer 15. A positive electrode 31 is formed on almost the entire surface of the p-type contact layer 14 other than the first reflective film 21.
[0021]
A negative electrode 32 is formed on the n-type contact layer 11. Further, a second reflective film 22 that reflects light generated in the active layer 12 is formed on the surface of the substrate 10 so as to face the first reflective film 21 with the active layer interposed therebetween.
[0022]
Here, an example in which the current confinement layer 15 is formed from the upper part of the p-type cladding layer 13 to the lower part of the p-type contact layer 14 has been shown. However, as shown in FIG. It may be formed upward from the interface with the contact layer 14. In addition, as shown in FIG. 3, the current confinement layer 15 may be formed above the boundary surface between the p-clad layer 13 and the p-type contact layer 14. When a part of the current confinement layer 15 shown in FIGS. 1 to 3 is formed at least in the p-type contact layer 14, the p-type contact layer 14 in a predetermined portion where the current confinement layer 15 is not formed is The film thickness is 0.5 μm or less, more preferably 0.2 μm or less. The film thickness of the p-type contact layer above the current confinement layer 15, that is, the distance from the upper surface of the utility pole confinement layer 15 to the upper surface of the p-type contact layer 14. Is preferably 0.05 μm or more from the viewpoint of carrier injection efficiency and prevention of leakage.
[0023]
Alternatively, as an example of the case where a part of the current confinement layer 15 is formed at least in the p-type cladding layer 13, as shown in FIG. 4, the current confinement layer 15 is a boundary surface between the p-cladding layer 13 and the p-type contact layer 14. You may form below from. Further, as an example in which a part of the current confinement layer 15 is formed in at least the p-type cladding layer 13, the current confinement layer 15 is above the boundary surface between the active layer 12 and the p-type cladding layer 13 or above the boundary surface. It is also possible to form it. An example in which a part of the current confinement layer 15 is formed at least in the p-type cladding layer 13 includes an example in which the current confinement layer 15 in FIG. 1 is formed from the upper part of the p-type clad layer 13 to the lower part of the p-type contact layer 14. It is.
[0024]
Further, the second reflective film 22 is made of Al having different composition ratios. _y Ga _1-y In the case where N is laminated with a film thickness λ / 4n (nm) (λ: emission wavelength, n: refractive index of material) to form a multilayer film, the second reflective film 22 is connected to the substrate 10 as shown in FIG. It can also be formed between the n-type contact layer 11. Alternatively, it may be formed between the n-type contact layer 11 and the active layer 12 as shown in FIG. In addition, the positive electrode 31 can be the first reflective film 21 if the light reflection on the positive electrode surface is sufficient. The first reflective film 21 is made of Al having different composition ratios. _y Ga _1-y When N is laminated with a film thickness of λ / 4n (nm) (λ: emission wavelength, n: refractive index of material) to form a multilayer film, the first reflective film 21 is formed of the positive electrode 31 and the p-type contact layer 14. It is also possible to form in between. Furthermore, the electrode may be a translucent electrode, and a reflective film may be formed thereon.
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a schematic diagram of a surface emitting laser element according to Embodiment 2 of the present invention. Each semiconductor layer is formed on a substrate 10 made of a conductive or semiconductive material such as GaN or SiC. An n-type contact layer 11 that is a layer for obtaining ohmic contact with the negative electrode 32 is formed on the substrate 10. On the n-type contact layer 11, an active layer 12 for generating light by carrier coupling is formed. A p-type cladding layer 13 for confining carriers in the active layer 12 is formed on the active layer 12. A p-type contact layer 14 for obtaining ohmic contact with the positive electrode 31 is formed on the p-type cladding layer 13.
[0025]
In the vicinity of the boundary between the p-type cladding layer 13 and the p-type contact layer 14, a current confinement layer 15 that concentrates carriers in a predetermined portion is formed by ion implantation. The method for forming the current confinement layer 15 is the same as in the first embodiment. Further, the formation position of the current confinement layer 15 can be the same as that in the first embodiment.
[0026]
On the p-type contact layer 14, a first reflective film 21 that reflects light generated in the active layer 12 is formed in the central portion of the p-type contact layer 14. A positive electrode 31 is formed on almost the entire surface of the p-type contact layer 14 other than the first reflective film 21.
[0027]
A second reflective film 22 that reflects light generated in the active layer 12 is formed on the surface of the substrate 10 so as to face the opening of the current confinement layer 15. A negative electrode 32 is formed on the surface of the substrate 10 other than the second reflective film 22. Thus, when the 2nd reflective film 22 is formed in a part of surface of the board | substrate 10, since the negative electrode 32 can be directly formed in the surface of the board | substrate 10, the 2nd reflective film 22 can be formed from an insulating substance. .
[0028]
Further, since the second reflective film 22 has a larger distance from the active layer 12 than the first reflective film 21, the second reflective film 22 preferably has a larger area than the first reflective film 21. Further, in the nitride semiconductor, since the n-type layer has sufficient carrier diffusion compared to the p-type layer, the area of the negative electrode 32 can be made smaller than that of the positive electrode.
[0029]
Further, the second reflective film 22 is made of Al having different composition ratios. _y Ga _1-y In the case where N is laminated with a film thickness λ / 4n (nm) to form a multilayer film, the second reflective film 22 may be formed between the negative electrode 32 and the substrate 10 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 9, the second reflective film 22 may be formed between the substrate 10 and the n-type contact layer 11. Further, as shown in FIG. 10, the second reflective film 22 may be formed between the n-type contact layer 11 and the active layer 12. Furthermore, the electrode may be a translucent electrode, and a reflective film may be formed thereon.
[0030]
Alternatively, as shown in FIG. 11, the second reflective film 22 is formed on the p-type contact layer 14 with different composition ratios. _y Ga _1-y It is also possible to form a positive electrode 31 on the second reflective film 22 by stacking N with a film thickness of λ / 4n (nm) to form a multilayer film. If the reflection of light on the positive electrode surface is sufficient, the positive electrode 31 can be the first reflective film 21 as shown in FIG.
[0031]
Of course, even when an insulating material is used for the substrate 10 and the substrate is removed by polishing or the like, the substrate 10 is omitted or replaced with a reinforcing member made of a conductive or semiconductive material. Can be applied.
(Embodiment 3)
FIG. 13 shows a schematic diagram of an edge-emitting laser device according to Embodiment 3 of the present invention. Each semiconductor layer is formed on a substrate 10 made of an insulating material such as sapphire or spinel. An n-type contact layer 11 that is a layer for obtaining ohmic contact with the negative electrode 32 is formed on the substrate 10. On the n-type contact layer 11, an n-type cladding layer 11a that confines light generated in the active layer 12 is formed. On the n-type cladding layer 11a, a lower light guide layer 12a that forms an optical waveguide together with the active layer 12 is formed. An active layer 12 that generates light by carrier coupling is formed on the lower light guide layer 12a. On the active layer 12, the upper light guide layer 12b which comprises an optical waveguide with the active layer 12 is formed. A p-type cladding layer 13 for confining light and carriers on the active layer 12 side is formed on the upper light guide layer 12b. A p-type contact layer 14 for obtaining ohmic contact with the positive electrode 31 is formed on the p-type cladding layer 13.
[0032]
In the vicinity of the boundary between the p-type cladding layer 13 and the p-type contact layer 14, a current confinement layer 15 is formed by performing ion implantation except for the stripe region where carriers are concentrated as shown in FIG. The method for forming the current confinement layer 15 is the same as in the first embodiment. Further, the formation position of the current confinement layer 15 can be the same as that in the first embodiment.
[0033]
A positive electrode 31 is formed on the p-type contact layer 14. A negative electrode 32 is formed on the n-type contact layer 11. In the edge-emitting laser element, the resonance surface is formed by cleaving or etching the semiconductor layer. At this time, either one or both of the resonance surfaces, for example, SiO ₂ And TiO ₂ A reflective film may be formed as a multilayer film by laminating two or more layers by vapor deposition, each having a thickness of λ / 4n (λ: emission wavelength, n: refractive index of the material).
[0034]
Further, the edge-emitting laser element is particularly preferable because the effect of confining the light in the horizontal direction in the optical waveguide can be obtained by ion implantation of Al, so that the laser oscillation threshold can be reduced. This light confinement effect is caused by the film thickness of the p-type layer (p-type cladding layer 13 and p-type contact layer 14) under the current confinement layer 15, that is, from the lower surface of the current confinement layer 15 to the upper surface of the active layer 12. This is effective when the distance is less than or equal to the emission wavelength, and is more effective when the sum of the thickness of the p-type layer under the current confinement layer 15, the thickness of the light guide layer, and the thickness of the active layer is less than or equal to the emission wavelength. .
(Embodiment 4)
FIG. 15 shows a schematic diagram of an edge-emitting laser device according to the fourth embodiment of the present invention. Each semiconductor layer is formed on a substrate 10 made of a conductive or semiconductive material such as GaN or SiC. An n-type contact layer 11 that is a layer for obtaining ohmic contact with the negative electrode 32 is formed on the substrate 10. On the n-type contact layer 11, an n-type cladding layer 11a that confines light generated in the active layer 12 is formed. On the n-type cladding layer 11a, a lower light guide layer 12a that forms an optical waveguide together with the active layer 12 is formed. An active layer 12 that generates light by carrier coupling is formed on the lower light guide layer 12a. On the active layer 12, the upper light guide layer 12b which comprises an optical waveguide with the active layer 12 is formed. A p-type cladding layer 13 for confining light and carriers on the active layer 12 side is formed on the upper light guide layer 12b. A p-type contact layer 14 for obtaining ohmic contact with the positive electrode 31 is formed on the p-type cladding layer 13.
[0035]
In the vicinity of the boundary between the p-type cladding layer 13 and the p-type contact layer 14, a current confinement layer 15 that concentrates carriers in a predetermined portion is formed by ion implantation. The method for forming the current confinement layer 15 is the same as in the first embodiment. Further, the formation position of the current confinement layer 15 can be the same as that in the first embodiment.
[0036]
A positive electrode 31 is formed on the p-type contact layer 14. A negative electrode 32 is formed on the n-type contact layer 11. In the edge-emitting laser element, the resonance surface is formed by cleaving or etching the semiconductor layer. At this time, either one or both of the resonance surfaces, for example, SiO ₂ And TiO ₂ A reflective film may be formed as a multilayer film by laminating two or more layers by vapor deposition, each having a thickness of λ / 4n (λ: emission wavelength, n: refractive index of the material).
[0037]
Further, the edge-emitting laser element is particularly preferable because the effect of confining the light in the horizontal direction in the optical waveguide can be obtained by ion implantation of Al, so that the laser oscillation threshold can be reduced. This light confinement effect is caused by the film thickness of the p-type layer (p-type cladding layer 13 and p-type contact layer 14) under the current confinement layer 15, that is, from the lower surface of the current confinement layer 15 to the upper surface of the active layer 12. This is effective when the distance is less than or equal to the emission wavelength, and is more effective when the sum of the thickness of the p-type layer under the current confinement layer 15, the thickness of the light guide layer, and the thickness of the active layer is less than or equal to the emission wavelength. .
[0038]
【Example】
(Example 1)
Example 1 shows an example in which a laser element having the structure of FIG. 1 is obtained, and will be described based on FIG. First, a buffer layer (not shown) made of GaN grown at a low temperature on the C-plane (0001) of the sapphire substrate 10 is grown to a thickness of 200 to 300 mm. A GaN layer grown at a temperature higher than the growth temperature of the buffer layer is formed on the buffer layer, and a SiO 2 layer having a stripe width of 10 μm and a stripe interval (window) of 2 μm is formed thereon. ₂ A film may be formed, and a GaN layer may be further grown thereon to form a base layer.
[0039]
Next, 3 × 10 3 of Si is formed on the buffer layer or the underlayer. ¹⁸ / Cm ^Three An n-type contact layer 11 made of doped n-type GaN is grown to a thickness of 4 μm. Next, n-type In doped with Si _0.05 Ga _0.95 An active layer 12 made of N is grown to a thickness of 0.1 μm. At this time, n-type Al doped with Si between the n-type contact layer 11 and the active layer 12 _0.2 Ga _0.8 An n-type cladding layer made of N may be grown to a thickness of 0.2 μm. In this example, the active layer 12 is formed as a single well structure. _0.2 Ga _0.8 N / In with a thickness of 50 mm _0.05 Ga _0.95 A single or multiple quantum well structure in which 1 to 10 layers of N are stacked may be formed. At this time, the first In _0.2 Ga _0.8 Under N is In _0.05 Ga _0.95 An N layer is preferably formed. Furthermore, the composition ratio In of the active layer _x Ga _1-x N (0 ≦ x ≦ 1) can be appropriately selected depending on a desired emission wavelength or the like.
[0040]
Next, Mg is 1 × 10 ²⁰ / Cm ^Three Doped p-type Al _0.2 Ga _0.8 A p-type clad layer 13 made of an N layer is grown at 200 to 0.6 μm. This p-type cladding layer 13 is made of non-doped Al. _0.2 Ga _0.8 A layer made of N with a thickness of 25 mm and Mg of 1 × 10 ²⁰ / Cm ^Three Doped Al _0.2 Ga _0.8 You may form as a superlattice layer with a total film thickness of 0.6 micrometer comprised from the 25-thickness layer which consists of N. Next, Mg is 1 × 10 ²⁰ / Cm ^Three A p-type contact layer 14 made of doped GaN is grown.
[0041]
After the growth of the p-type contact layer 14, the wafer is taken out of the reaction vessel, a predetermined portion of the p-type contact layer 14 is covered with a mask made of Si oxide or resist, for example, having a shape of 10 μmφ, and the ion implantation apparatus is used to Ions are implanted from the upper part of the cladding layer 13 to the lower part of the p-type contact layer 14 to form a current confinement layer 15 with the mask portion as an opening. The depth of this ion implantation can be controlled by the implantation energy. Elements used for ion implantation at this time are elements such as Si and Ge that make nitride semiconductors n-type, Al that increases the band gap energy of nitride semiconductors, and group III elements that increase the resistance of nitride-based semiconductors. Examples include B, Be, Zn, Cd, and Group VI elements such as Se and Te, which are p-type impurities that make a nitride semiconductor a high-resistance p-type.
[0042]
In particular, Al is a nitride semiconductor (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1), and In _x Ga _1-x A sufficient band gap energy difference is obtained with respect to N (0 ≦ x ≦ 1), and the current confinement effect is large, so that it is more preferable as an ion implantation element. Furthermore, the p-type cladding layer is made of Al. _y Ga _1-y When formed as N (0 <y ≦ 1), it is preferable to implant Al as an ion implantation element into the p-type cladding layer to form a current confinement layer. This is because a small band gap energy difference with respect to the p-type contact layer 14 can be obtained with a small Al injection amount, and a sufficient current confinement effect can be obtained. It is also effective for the effect of confining horizontal light in the active layer. This light confinement effect is significant when the thickness of the p-type layers (p-type cladding layer 13 and p-type contact layer 14) under the current confinement layer 15 is equal to or less than the emission wavelength.
[0043]
Si is preferable as an ion-implanting element because it can obtain a good n-type by doping a nitride semiconductor and has a sufficient current confinement effect in the p-type layer. The amount of Si implanted is higher than the carrier concentration of the p-type layer, for example 10 × 10 ¹⁷ / Cm ^Three It is preferable to inject as described above. The concentration of Si can be controlled by the dose.
[0044]
After ion implantation, annealing is performed to recover damage caused by ion implantation. In order to prevent diffusion of the element implanted into the current confinement layer, it is preferable that the annealing after the electrode formation performed after the damage recovery annealing is a high-speed annealing such as lamp annealing. Further, the annealing for recovering the damage can be replaced by annealing after forming the electrode. In this case as well, diffusion of the element implanted into the current confinement layer can be prevented.
[0045]
After that, almost the entire surface of the p-type contact layer 14 is SiO. ₂ And TiO ₂ Two or more layers each having a film thickness of λ / 4n are deposited by vapor deposition to form a multilayer film, and the multilayer film is formed in a predetermined shape above the opening portion of the current confinement layer 15 by using a photolithography technique. A mirror 21 is formed. The first reflecting mirror 21 is preferably formed slightly larger than the opening of the current confinement layer 15.
[0046]
On the other hand, the sapphire substrate 10 side also has SiO. ₂ And TiO ₂ Two or more layers having a thickness of λ / 4n are stacked by vapor deposition to form a multilayer film, and the second reflecting mirror 22 is formed.
[0047]
Next, etching is performed to expose the n-type contact layer 11 where the negative electrode 32 is to be formed, and the negative electrode 32 made of, for example, Ti / Al is formed. Further, a positive electrode made of, for example, Ni / Au is formed on almost the entire surface of the p-type contact layer 14 other than the first reflective film 21 formed thereon. Then, by separating into chips, a laser element having a structure as shown in FIG. 1 can be obtained.
[0048]
In this example, the current confinement layer 15 is formed from the upper part of the p-cladding layer 13 to the lower part of the p-type contact layer 14, but may be formed at the position described in the first embodiment. However, the p-type contact layer 14 in a predetermined portion where the current confinement layer 15 is not formed is formed with a film thickness of 0.5 μm or less, more preferably 0.2 μm or less. The film thickness, that is, the distance from the upper surface of the utility pole constricting layer 15 to the upper surface of the p-type contact layer 14 is preferably 0.05 μm or more from the viewpoint of carrier injection efficiency and leakage prevention. Alternatively, as shown in FIG. 4, the current confinement layer 15 can be formed downward from the boundary surface between the p-clad layer 13 and the p-type contact layer 14. In particular, when Al is used as the ion implantation element, at least a part of the current confinement layer 15 is formed below the boundary surface between the p-clad layer 13 and the p-type contact layer 14, thereby It is more preferable because the effect of confining light in the horizontal direction can be enhanced. The formation depth of these current confinement layers 15 can be controlled by the implantation energy of ion implantation.
[0049]
Further, the second reflective film 22 of Example 1 is made of Al having different composition ratios. _y Ga _1-y N (0 ≦ y ≦ 1) is alternately laminated so as to have a film thickness of λ / 4n (λ: emission wavelength, n: refractive index of material) to form a multilayer film, and the second reflective film 22 is formed. Accordingly, as shown in FIG. 5, the second reflective film 22 can be formed between the substrate 10 and the n-type contact layer 11. Alternatively, it may be formed between the n-type contact layer 11 and the active layer 12 as shown in FIG. Furthermore, the electrode may be a translucent electrode, and a reflective film may be formed thereon.
(Example 2)
Example 2 shows an example in which a laser element having the structure of FIG. 7 is obtained, which will be described with reference to FIG. First, the semiconductor layers 11 to 14 are formed on the substrate 10 made of SiC or GaN in the same manner as in the first embodiment, and the current confinement layer 15 is formed by ion implantation. In the case of a GaN substrate, a base layer is not particularly required.
[0050]
After that, almost the entire surface of the p-type contact layer 14 is SiO. ₂ And TiO ₂ Two or more layers each having a film thickness of λ / 4n are deposited by vapor deposition to form a multilayer film, and the multilayer film is formed in a predetermined shape above the opening portion of the current confinement layer 15 by using a photolithography technique. A mirror 21 is formed. The first reflecting mirror 21 is preferably formed slightly larger than the opening of the current confinement layer 15.
[0051]
Similarly, on the substrate 10 side, almost the entire surface of the substrate 10 is made of SiO. ₂ And TiO ₂ Two or more layers each having a film thickness of λ / 4n (λ: emission wavelength, n: refractive index of the material) are laminated by vapor deposition to be opposed to the opening portion of the current confinement layer 15 with the active layer 12 interposed therebetween. The second reflecting mirror 22 is formed with a multilayer film in a predetermined shape at the position. The second reflecting mirror 22 is formed at least larger than the opening of the current confinement layer 15.
[0052]
Then, a negative electrode 32 made of, for example, Ti / Al is formed on the surface of the substrate 10 other than the second reflective film 22 formed thereon. Further, a positive electrode made of, for example, Ni / Au is also formed on the surface of the p-type contact layer 14 other than the first reflective film 21 formed thereon. Then, by separating into chips, a laser element having a structure as shown in FIG. 7 can be obtained.
[0053]
Further, the second reflective film 22 is made of Al having different composition ratios. _y Ga _1-y In the case where N (0 ≦ y ≦ 1) is alternately laminated to have a film thickness λ / 4n to form a multilayer film, the second reflective film 22 is formed of the negative electrode 32, the substrate 10, and the like as shown in FIG. It is also possible to form it between. Further, as shown in FIG. 9, the second reflective film 22 may be formed between the substrate 10 and the n-type contact layer 11. Further, as shown in FIG. 10, the second reflective film 22 may be formed between the n-type contact layer 11 and the active layer 12.
[0054]
Alternatively, as shown in FIG. 11, the second reflective film 22 is formed on the p-type contact layer 14 with different composition ratios. _y Ga _1-y It is also possible to stack N (0 ≦ y ≦ 1) with a film thickness of λ / 4n (nm) to form a multilayer film, and to form the positive electrode 31 on the second reflective film 22. If the reflection of light on the positive electrode surface is sufficient, the first reflective film 21 can be omitted as shown in FIG. Furthermore, the electrode may be a translucent electrode, and a reflective film may be formed thereon.
(Example 3)
Example 3 shows an example of obtaining a laser element having the structure of FIG. 13 and will be described based on FIG.
First, a buffer layer (not shown) made of GaN is grown on the C-plane (0001) of the sapphire substrate 10 to a film thickness of 300 angstroms. A base layer may be formed on the buffer layer as in the first embodiment. An n-type contact layer 11 made of n-type GaN doped with Si is grown to a thickness of 4 μm on the buffer layer or the base layer. Next, Al doped with Si on the n-type contact layer 11 _0.2 Ga _0.8 An n-type cladding layer 11a made of N is grown to a thickness of 0.2 μm. Next, the lower light guide layer 12a having the same refractive index as that of the active layer 12 is formed on the n-type cladding layer 11a. The lower optical guide layer 12a is made of, for example, non-doped GaN or In having a mixed crystal ratio smaller than the In mixed crystal ratio x of the active layer 12. _x Ga _1-x N (0 ≦ x ≦ 1) is grown to a thickness of 200 to 1 μm. The lower light guide layer 12a may be doped with Si to be n-type.
[0055]
Next, n-type In doped with Si _0.05 Ga _0.95 An active layer 12 made of N is grown to a thickness of 0.1 μm. In this example, the active layer 12 is formed as a single well structure. _0.2 Ga _0.8 N / In with a thickness of 50 mm _0.05 Ga _0.95 A single or multiple quantum well structure in which 1 to 10 layers of N are stacked may be formed. At this time, the first In _0.2 Ga _0.8 Under N is In _0.05 Ga _0.95 An N layer is preferably formed. Furthermore, the composition ratio In of the active layer _x Ga _1-x N (0 ≦ x ≦ 1) can be appropriately selected depending on a desired emission wavelength or the like.
[0056]
Next, an upper light guide layer 12 b having a light refractive index comparable to that of the active layer 12 is formed on the active layer 12. The upper light guide layer 12b is made of, for example, non-doped GaN or In having a mixed crystal ratio smaller than that of the active layer 12 _x Ga _1-x N (0.ltoreq.x.ltoreq.1) is grown with a film thickness of 200 .mu.m to 1 .mu.m. The upper light guide layer 12b may be doped with Mg to be p-type. Next, p-type Al doped with Mg _0.2 Ga _0.8 A p-type cladding layer 13 made of an N layer is grown at 0.2 μm. Next, a p-type contact layer 14 made of Mg-doped GaN is grown.
[0057]
Next, after the growth of the p-type contact layer 14, the wafer is taken out of the reaction vessel, and a predetermined portion of the p-type contact layer 14 is formed with a striped mask made of Si oxide film or resist, for example, having a width of 10 μm as shown in FIG. Then, ion implantation is performed from the upper part of the p-clad layer 13 to the lower part of the p-type contact layer 14 by using an ion implantation apparatus to form a current confinement layer 15 having a mask portion as a stripe region. This ion implantation is performed in the same manner as in the first embodiment. The formation position of the current confinement layer 15 can be appropriately selected as in the first embodiment. Further, even in the edge-emitting laser element, when Al is used as an ion implantation element, at least a part of the current confinement layer 15 is formed below the boundary surface between the p-clad layer 13 and the p-type contact layer 14. By doing so, the effect of confining the light in the horizontal direction in the optical waveguide can be enhanced, which is more preferable. This light confinement effect is caused by the film thickness of the p-type layer (p-type cladding layer 13 and p-type contact layer 14) under the current confinement layer 15, that is, from the lower surface of the current confinement layer 15 to the upper surface of the active layer 12. This is effective when the distance is less than or equal to the emission wavelength, and is more effective when the sum of the thickness of the p-type layer under the current confinement layer 15, the thickness of the light guide layer, and the thickness of the active layer is less than or equal to the emission wavelength. .
[0058]
Thereafter, etching is performed to expose the n-type contact layer 11 where the negative electrode 32 is to be formed, and the negative electrode 32 made of, for example, Ti / Al is formed. Further, a positive electrode 31 made of, for example, Ni / Au is formed on almost the entire surface of the p-type contact layer 14.
[0059]
Then, the semiconductor region in which the p-type layer is left is cleaved or etched so that the end face of the semiconductor layer in the width direction of the stripe becomes an optical resonance surface, and separated into chips. If necessary, this optical resonant surface may be formed on both optical resonant surfaces or one of them by SiO 2 ₂ And TiO ₂ Two or more layers having a thickness of λ / 4n may be laminated by vapor deposition to form a multilayer film, and a reflective film may be formed.
(Example 4)
Example 4 shows an example of obtaining a laser element having the structure of FIG. 15 and will be described with reference to FIG. First, the semiconductor layers 11 to 14 are formed on the GaN substrate 10 in the same manner as in Example 3, and the current confinement layer 15 is formed by ion implantation.
[0060]
Thereafter, a negative electrode 32 made of, for example, Ti / Al is formed on almost the entire surface of the substrate 10. Further, a positive electrode 31 made of, for example, Ni / Au is formed on almost the entire surface of the p-type contact layer 14.
[0061]
Then, cleaving or etching is performed so that the end face of the semiconductor layer in the width direction of the stripe becomes the optical resonant surface, and the semiconductor layer is separated into chips. This optical resonant surface may be formed on both optical resonant surfaces or one of them if necessary. ₂ And TiO ₂ Two or more layers having a thickness of λ / 4n may be laminated by vapor deposition to form a multilayer film, and a reflective film may be formed.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a nitride semiconductor having a low laser oscillation threshold and high productivity (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1) can be provided. Further, according to the present invention, a nitride semiconductor (for example, In _x Al _y Ga _1-xy N, x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1) can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a surface emitting laser element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram relating to a modification of the current confinement layer forming position of the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram relating to a modification of the current confinement layer forming position of the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram relating to a modification of the current confinement layer forming position of the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram relating to a modification of the second reflective film formation position of the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram relating to a modification of the second reflective film formation position of the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view of a surface emitting laser element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram relating to a modification of the second reflective film formation position of the surface emitting laser element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram relating to a modification of the second reflective film formation position of the surface emitting laser element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram relating to a modification of the second reflective film formation position of the surface emitting laser element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram relating to a modified example of the first reflective film forming position of the surface emitting laser element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic view relating to a modification of the first reflective film of the surface emitting laser element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram of an edge-emitting laser device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic view of an edge-emitting laser element according to Embodiment 3 of the present invention viewed from the p-type layer side.
FIG. 15 is a schematic view of an edge-emitting laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Board
11 ... n-type contact layer
11a: n-type cladding layer
12 ... Active layer
12a: Lower light guide layer
12b ... Upper light guide layer
13 ... p-type cladding layer
14 ... p-type contact layer
15 ... Current confinement layer
21 ... 1st reflective film
22 ... Second reflective film
31 ... Positive electrode
32 ... Negative electrode

Claims

In a surface-emitting laser element made of a nitride semiconductor having a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type layer and a p-type layer,
A laser element, wherein a current confinement layer is formed by ion-implanting Al into the p-type layer except for an opening for concentrating carriers.

In an edge-emitting laser element made of a nitride semiconductor having a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type layer and a p-type layer,
A laser element, wherein a current confinement layer is formed by ion-implanting Al into the p-type layer except for a stripe region where carriers are concentrated.

The p-type layer has at least a p-type cladding layer and a p-type contact layer,
3. The laser element according to claim 1, wherein a part of the current confinement layer is formed at least in the p-type contact layer.

The p-type layer has at least a p-type cladding layer and a p-type contact layer,
3. The laser element according to claim 1, wherein a part of the current confinement layer is formed at least in the p-type cladding layer.

4. The laser device according to claim 3, wherein the p-type contact layer above the current confinement layer has a thickness of 0.05 μm or more.

The laser device of claim 1, wherein the thickness of the p-type layer of the bottom of the current blocking layer is less than the emission wavelength.