JP3790677B2 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体材料を用いた発光装置、特にGaxInyAlz1-x-y-zN(0≦x,y,z、x+y+z≦1)を用いた発光装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、固体照明や液晶プロジェクタ等の光源のために可視半導体発光装置のニーズが高まっている。半導体発光装置はランプ光源と比べて、効率がよい、消費電力が少ない、長寿命である、明るい、光源交換が不要である、コンパクトであるといった種々の利点を有する。RGB3式板液晶プロジェクタの場合、1000lm(ルーメン)を越える明るさを有する可視半導体レーザを光源として備えたものが実現できれば、昼光環境下でも100インチ以上の大画面投影が可能になる。
【0003】
現在実用されているランプ光源液晶プロジェクタの場合、ランプ光源の光束1000lmのうち、投射される光利用効率は3%以下と低く、ランプの電力効率も低い。このため、薄暗い部屋で空冷しながら用いるといった用途に限られてしまう。光源として半導体発光素子(LED)を用いる場合、発光効率はランプと同程度であり、光分岐を行わないレンズ系を用いるといった工夫により光利用効率はランプの2倍程度に改善され、光源寿命はランプの場合より飛躍的に改善されるが、それでも用途は限られる。
【0004】
これに対して、光源として半導体レーザを用いることは、発光効率の向上、それに伴う光利用効率の向上、更に消費電力の低減が図られるため、期待されている。しかし、色度図上で最も多彩な色を表現できる赤(R),緑(G),青(B)3原色波長(R:630nm,G:520nm,B:470nm)の半導体レーザのうち、GとBは、第2次高調波発生を利用するか、又はZnSe系材料を用いて実現されているが、これらは実用には至っていない。
【0005】
また、量子井戸構造を有するGaN系半導体レーザは、R,G,Bいずれもレーザ発振可能であることが理論的にはわかっており、青紫色発光レーザも、数千時間以上の室温連続発振が実現されている。しかし、その発振波長は、400〜450nmであって、液晶プロジェクタや光ディスクシステムの高密度記録用光源としては、より短波長の青色発光が望まれている。
また人工的にのみ作られるGaN基板は、転位等の結晶欠陥が多く、これがGaN系半導体レーザの高出力化や低しきい値化を阻害している。更に、GaN基板の欠陥に起因して、活性層等の多元系積層膜では組成の揺らぎが大きく、これが発振波長制御性を低いものとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
GaN系材料は、次世代の液晶プロジェクタや光ディスクシステムの光源として期待されているが、上述のようにGaN基板の結晶欠陥に起因して、高出力化や低しきい値化、発振波長制御性等が制限されているのが実状である。
【0007】
この発明は、発振しきい値電流が低く、高出力化と発振波長制御性の向上を図った、窒化物系半導体を用いた半導体発光装置とその製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体発光装置は、基板と、この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された、窒化物系半導体からなるバッファ層と、前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもってエピタキシャル成長された下部クラッド層と、この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された窒化物系半導体からなる活性層と、この活性層を覆ってエピタキシャル成長された上部クラッド層と、この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と、を有することを特徴とする。
【0009】
この発明に係る半導体発光装置はまた、基板と、この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された第1導電型の第1のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなるバッファ層と、このバッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された第1導電型の第2のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる下部クラッド層と、この下部クラッド層の傾斜した成長面のみにエピタキシャル成長されて前記基板に対して傾斜した成長面を有する、第3のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる活性層と、この活性層を覆ってエピタキシャル成長された第2導電型の第4のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる上部クラッド層と、前記上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部とを有することを特徴とする。
【0010】
この発明による半導体発光装置の製造方法は、基板上に、窒化物系半導体層からなるバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、前記バッファ層の表面に略垂直の側面をもって段差を加工する工程と、前記バッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもって下部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、 この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板の面に対して傾斜した成長面をもって窒化物系半導体からなる活性層をエピタキシャル成長する工程と、この活性層を覆う上部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように空隙部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【0011】
この発明によると、窒化物系半導体からなる活性層は、基板上に形成された段差の略垂直の側面に、基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長される。これにより、転位の多いGaN等の窒化物系半導体を用いた場合でも、基板から活性層内に伝搬する貫通転位等の結晶欠陥を効果的に回避することができる。基板から多数の半導体層を格子不整合の条件で形成した場合には大きな歪み応力が発生しやすいが、この発明では活性層部分を段差の側面にエピタキシャル成長させるため、活性層に入る歪みをも抑えることができる。以上のようにこの発明によると、基板からの活性層に対する種々の影響を抑制できる結果、しきい値電流が低く、高出力であり、且つ発振波長の制御性の高い、窒化物系の半導体発光装置が得られる。
【0012】
この発明において、具体的に、バッファ層の段差は、ストライブ上突起である。この突起は例えば、バッファ層をドライエッチングにより作られる。活性層は、このストライブ状突起の側面に沿ってストライプ状に形成される。
或いはまた、バッファ層の段差は、柱状突起とすることもできる。この様な柱状突起もバッファ層をドライエッチングして作られる。この場合活性層は、その柱状突起を周回する形状をもって形成される。
【0013】
この発明による半導体発光装置は、例えば、基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が並列駆動されるようにチップ化することができる。或いはまた、基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が直列に駆動されるようにチップ化することもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
[実施の形態1]
図1(a)(b)は、この発明の実施の形態によるGaN系半導体レーザの断面図とチップ平面図を示している。GaN基板10は、(0001)c軸Ga面を主面とする、n型GaN(Siドープ:5×1018/cm3,80μm)である。このGaN基板10上にn型Al0.05Ga0.95Nバッファ層11がエピタキシャル成長されている。バッファ層11の面には、異方性ドライエッチングによりストライプ状突起23を加工して作られた段差を有する。段差側面12は、基板面に対して略垂直である。
【0015】
段差の底面(溝部)には、SiO2スペーサ13が形成されている。そして、段差の側面12を結晶成長の種として、横方向に、n型Al0.07Ga0.93Nクラッド層(Siドープ:5×1018/cm3)14及び活性層15が順次エピタキシャル成長され、更に活性層15を覆うようにp型Al0.07Ga0.93Nクラッド層(Mgドープ:5×1018/cm3)16がエピタキシャル成長されている。活性層15は、具体的に、n型GaN光導波層(Siドープ:1×1018/cm3,0.1μm)、In0.11Ga0.89N井戸層(3nm,3層)/In0.02Ga0.98N障壁層(6nm)による多重量子井戸層及び、p型GaN光導波層(Mgドープ:1×1018/cm3,0.1μm)の積層構造として構成される、SCH−MQW(Separate Confinement Heterostructure Multi-Quantum Well)活性領域であり、横方向の幅が2μmである。
【0016】
クラッド層14は、成長条件を適切に選択して、ほぼ段差の側面12のみに選択的にエピタキシャル成長させることによって、基板10の面に対して60°程度の成長面をもって形成される。図では、突起23の上面にもクラッド層14が形成されているが、これは実際には、段差側面12から横方向に成長したものが突起23上にも張り出したものである。そして、クラッド層14の成長面にその傾斜を維持して活性層15が選択的にエピタキシャル成長される。従って、活性層15は、基板10の面に対してθ=60°程度の傾斜した面をもって形成されることになる。クラッド層14の上面に僅かに活性層成分のInGaN層が成長したとしても、横方向にSCH−MQW層の膜厚制御を最適化することで、活性層としては機能しない。
【0017】
p型AlGaNクラッド層16の上には、p型GaNコンタクト層(Mgドープ:5×1018/cm3,0.1μm)17がエピタキシャル形成されている。このp型コンタクト層16の上に、Pt/Auからなるp側電極18が形成され、基板10の裏面はTi/Pt/Auからなるn型電極19が形成されている。p型電極18は、AuSn半田層20を介して、AlNサブマウントチップ21に接続される。
【0018】
この実施の形態の半導体レーザの製造工程を具体的に、図2A〜図2Dを参照して説明する。まず、図2Aに示すように、鏡面のGaN基板10の表面に、有機金属気相成長(MOCVD)法により、AlGaNバッファ層11を形成する。ここで、AlGaNバッファ層11のAl組成比は、0から、この上に形成されるAlGaNクラッド層のAl組成比の間であればよく、この間でAl組成比が連続的に変化する状態としてもよいし、或いはこのAlGaNバッファ層11のAl組成比は膜厚方向に一定として、その下地に別途更にAl組成比が変化するバッファ層を介在させるようにしてもよい。
【0019】
AlGaNバッファ層11上に、図示しないSiO2マスクやレジストマスクを形成して、AlGaNバッファ層11を異方性ドライエッチングでエッチングすることにより、図2Aに示すように所定間隔のストライプ状突起23を形成する。このストライプ状突起23の段差側面12は略垂直面となり、これを次の結晶成長の面とするために、溝底部にはSiO2或いはSiN等のスペーサ13を埋め込む。但し、必ずしもストライプ状突起23である必要はなく、段差12を得るためには溝加工でもよい。溝の深さがある程度以上深い場合には、スペーサ13の埋め込みは省略することができる。またスペーサ13として、レーザ発振の縦モード制御のための回折格子を形成してもよい。
【0020】
次いで、図2Bに示すように、MOCVD法により、n型AlGaNクラッド層14をエピタキシャル成長し、続いてSCH−MQW活性層15をエピタキシャル成長する。このとき、AlGaNクラッド層14は、ストライブ状突起23の段差側面12を結晶成長の種として、主として斜め方向に成長するように、垂直方向の成長を抑制する。そのためには、キャリアガスである水素と窒素の混合比、アンモニアガスの分圧、成長温度を最適化することが必要になる。
【0021】
例えば、キャリアガスのうち窒素ガスの比を高めると、横方向成長速度が増加し、しかもその成長主面は基板10の面に対して垂直に近くなる。アンモニア分圧を増やすと、成長膜中に基板10からの垂直方向の貫通転位が無秩序方向に動きやすくなり、成長時間と共に転位密度が低減し、更に点欠陥等の結晶欠陥も形成されにくくなる。成長温度を上げると、成長主面は、基板10の面に対して垂直になりやすい。
【0022】
これらを考慮して具体的にこの実施の形態では、キャリアガスの混合比を水素:窒素=2:1とし、アンモニア分圧を360Torr(1/2気圧)とし、成長温度1050℃で、n型AlGaNクラッド層14及びSCH−MQW活性層15をエピタキシャル成長させた。これにより、クラッド層14及び活性層15は、基板10に対して約60°の傾斜をもって形成された。クラッド層14は、突起23の両側に成長したものが突起2上で連結された状態になる。活性層15のInGaN量子井戸層については、成長温度を800℃とし、窒素ガスだけの雰囲気で成長させた。斜面をもって形成される活性層15のストライプ幅は、約2.1μmである。
【0023】
この後、図2Cに示すように、活性層15及びクラッド層14を覆うように、p型AlGaNクラッド層16をMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。このクラッド層16は、ストライプ状突起23の間を埋めて、ストライプ状突起23の両側の成長層が結合して、やがて表面がほぼ平坦になるまで成長させる。但し、多少のV溝が残ってもよい。その後更に、図2Dに示すように、p型GaNコンタクト層17をエピタキシャル成長させて、表面をほぼ完全に平坦化する。
【0024】
この後は、図1に示すように、GaNコンタクト層17上にp側電極18及び半田層20を形成する。GaN基板10は、裏面を研磨して厚みを80μm程度に調整した後、n側電極19を形成する。次いで、共振器長0.5mmになるように、図2の断面と並行する劈開面をもってウェハを劈開する。そして、図1(b)に示すチップの光出射端面A,Bには、ECR−CVD(電子サイクロトロン共鳴CVD)法或いはスパッタ法により、高反射膜をコートする。具体的に高反射膜は、レーザ発振波長の1/4波長厚のTiO2/SiO2膜とする。更に、図2の面に直交する方向に切断して、それぞれに一つずつ活性層15を含むようにチップ化した後、半田層20の面とAlNマウントチップ21とを320℃で熱圧着する。
【0025】
この実施の形態の半導体レーザは、順バイアスとなる電圧を印加したとき、p側電極18から流れ込む電流は、活性層15を横方向に流れ、更に突起23部分を下向きに流れてn側電極19に入る。活性層15の外側にも、上下クラッド層16,14が直接接触してpn接合が形成されているが、その障壁はp型クラッド層16と活性層15の間の障壁より高く、従って活性層15を横切る電流が支配的となることで、レーザ発振が可能になる。具体的に、動作電圧4.2Vで、しきい値電流30mA、発振波長403nmでの室温連続発振が認められた。80℃、50W駆動による素子寿命は、5000時間以上であった。また、ファー・フィールド・パターン(FFP)は水平角8°、垂直角22°で単峰ピークを持ち、光ディスク応用に適したビーム特性が得られた。
【0026】
この実施の形態のレーザでは、活性層は、基板面に垂直に成長したものではなく、ストライプ状突起の側面に横方向に成長させている。従って基板からの貫通転位の影響を受けず、転位密度の低い活性層となり、これにより漏洩電流が低いものとなる。また、活性層15の中心のMQW層は、平坦なGa面を持つGaN光導波層の表面に形成されるために、低しきい値電流での発振が可能になっている。更に、n型AlGaNクラッド層14は、ストライプ状突起23の側面に形成されるため、GaN基板10の格子定数に影響されず、フリースタンディングである本来の格子定数に近い層となり、歪みや転位が少なく、クラック等も生じにくい。このため、このn型AlGaNクラッド層14をある程度厚くすることで、光閉じ込め効果を十分なものとすることができ、これが発振しきい値低減につながっている。
【0027】
なお、動作電流の低減のために、クラッド層にAlGaN/GaNの超格子構造を採用することも有効である。活性層で発生した熱は、熱伝導率の高いAlNサブマウントチップの使用によって、放熱が容易になっている。通常のレーザでは、活性層が基板に平行な薄い層として形成されるため、FFPは基板に垂直方向に長い楕円形となるが、この実施の形態の場合前述のように、通常のレーザのFFPに対して60°程度傾斜したFFPが得られる。光ディスク応用等においては、このFFPを円形に集光させるので問題はないが、システム上、基板面に垂直な楕円のFFPが必要な場合には、回折格子等を用いて出力ビームを回転させればよい。
【0028】
[実施の形態2]
図3は、別の実施の形態による窒化物系半導体レーザの断面を、図1(a)に対応させて示している。この実施の形態では、先の実施の形態のGaN基板10に代わって、サファイア基板31を用いている。このサファイア基板31上にn型GaNコンタクト層32を介して、この上に先の実施の形態と同様にn型AlGaNバッファ層11を形成している。このAlGaNバッファ層11上の素子構成は、先の実施の形態と同じである。但し、サファイア基板31が絶縁体であるため、n側電極19は、n型GaNコンタクト層32が露出するまで孔開けエッチングを行って、その表面に形成している。
【0029】
この実施の形態によっても先の実施の形態とほぼ同様のレーザ特性が得られる。サファイア基板の放熱性はGaN基板のそれより劣るため、動作電流が僅かに上昇し、高温環境下では特性に影響が出る可能性がある。また、レーザ共振器形成のための劈開工程やチップ化工程で歩留まりが低下するおそれがあるが、基本的に絶縁性基板でも実施可能であることが確認された。
【0031】
[実施の形態
は、別の実施の形態による窒化物系半導体レーザの断面を示している。この実施の形態では、n型GaN基板10上に形成された複数の活性層15を含んで1チップ化することにより、高出力用のレーザアレイを構成している。各層の構成及び製造工程は、実施の形態1と同様である。但し、ストライプ状突起23の上部に成長するp型半導体層は除去して、空隙51としている。これは、ストライプ状突起23の上部には、基板10からの貫通転位が多く入り、pn接合で通電劣化を起こすことを防止するためである。空隙51には、SiO2、SiN等の絶縁体を埋め込んでもよい。
【0032】
それぞれ一つずつの活性層15を持つ複数のレーザ素子ユニットに対して、n側電極19は共通に形成される。また各p側電極18も半田層20を介して共通にサブマウント21に接続されている。従って、複数のレーザ素子ユニットが並列駆動されて、高出力が得られる。
【0033】
具体的に、100個程度の活性層をもってレーザアレイを構成して、最大出力20W以上は得られる。但しこの場合、各素子領域の層厚や組成比の揺らぎにより、発振波長は396nm〜410nmという範囲の広いマルチモード発振となる。この様なアレイ化により、放熱性が問題になるが、これについては、サブマウント21として、AlNに代わってペルチェ強制冷却器を用いれば、解決できる。
【0037】
[実施の形態
実施の形態で説明したような、複数の活性層を含んで並列駆動するタイプのGaN系半導体レーザは、高出力が得られるだけでなく、各活性層の組成の揺らぎにより発振波長範囲が10nmを越えたマルチモードとなるため、特に投射型液晶プロジェクタ等に適用した場合に有効である。
【0038】
は、その様な実施の形態の投射型液晶プロジェクタを示している。R、G、BのGaN系半導体レーザ72a、72b、72cの出力ビームは、それぞれ、シリンドリカルレンズ(又は回折格子)73a、73b、73cにより円形ビームに変換され、コリメートレンズ系74a、74b、74cによりコリメートされて、R、G、B用の液晶板71a、71b、71cに照射される。液晶板71a、71b、71cの透過光は、ビームスプリッタ75に入って合成されて、プロジェクションレンズ76により拡大投射される。
【0039】
具体的に、半導体レーザ72a、72b、72cは、実施の形態における活性層のInGaN量子井戸層のIn組成を選択することによってそれぞれ、中心波長630nm、520nm、470nmの3原色レーザアレイとして構成する。この3波長レーザを用いることにより、演色される色度座標上での三角形は人間が感じる色の殆どを再生できるが、特に前述のように発振波長範囲が10nm程度の範囲のマルチモードとなることで、再現できる色範囲はより拡大される。
【0040】
具体的に、R,G,B半導体レーザ72a,72b,72cをそれぞれ100個の活性層を含んで最大光出力20Wを越えるものとすれば、白昼で100インチ以上の投影に十分に耐えうる。光束1000lmを得るための光出力は、比視感度を考慮しても、赤色で5.5W、緑色で2.0W、青色で16.1Wであるからである。このとき、R,G,B半導体レーザ72a,72b,72cの消費電力はそれぞれ、15W,8W,91Wとなる。これは、ランプ光源を用いた従来の室内用液晶プロジェクタの約200Wに比べると、60%程度の消費電力低減になる。しかも、半導体レーザは供給電流量を切り換えることにより光出力を切り換えることができるので、輝度調整も容易である。
【0041】
この発明は上記実施の形態に限られない。例えば上記実施の形態では、異方性ドライエッチングによりバッファ層に段差を形成したが、他の方法を用いることもできる。例えば、基板やバッファ層等の下地上にマスクパターン(例えばSiO2,SiN等)を形成し、このマスク開口に露呈する下地表面に、GaxInyAlz1-x-y-zN(0≦x,y,z、x+y+z≦1)層を選択的に成長させることによっても同様に段差を形成することができる。また、基板としては、GaNやサファイアの他、GaAs,Si,SiC,ダイアモンド等の単結晶基板、或いはAlN等のセラミック基板を用い得る。また半導体レーザに限らず、LEDにも同様にこの発明を適用することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、活性層は、基板上に形成された段差の略垂直の側面に、基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長され、基板からの貫通転位等の影響を受けないため、しきい値電流が低く、高出力であり、且つ発振波長の制御性の高い、窒化物系の半導体発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態による半導体レーザの構造を示す断面図と平面図である。
【図2A】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図2B】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図2C】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図2D】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図3】他の実施の形態による半導体レーザの断面図である。
【図4】他の実施の形態による半導体レーザの断面図である。
【図5】この発明による半導体レーザを適用した投射型液晶プロジェクタの構成を示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device using a nitride-based semiconductor material, in particular, a light emitting device using Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) and a method for manufacturing the same. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a growing need for visible semiconductor light emitting devices for light sources such as solid state lighting and liquid crystal projectors. Compared with a lamp light source, the semiconductor light emitting device has various advantages such as high efficiency, low power consumption, long life, brightness, no light source replacement, and compactness. In the case of an RGB3 type liquid crystal projector, if a visible semiconductor laser having a brightness exceeding 1000 lm (lumen) can be realized as a light source, a large screen projection of 100 inches or more can be achieved even in a daylight environment.
[0003]
In the case of a lamp light source liquid crystal projector currently in practical use, out of the luminous flux of 1000 lm of the lamp light source, the projected light utilization efficiency is as low as 3% or less, and the power efficiency of the lamp is also low. For this reason, it will be limited to the use of air-cooling in a dim room. When a semiconductor light emitting device (LED) is used as a light source, the luminous efficiency is about the same as that of a lamp, and the light utilization efficiency is improved to about twice that of the lamp by using a lens system that does not split light. This is a dramatic improvement over lamps, but still has limited use.
[0004]
On the other hand, the use of a semiconductor laser as the light source is expected because it can improve the light emission efficiency, improve the light utilization efficiency associated therewith, and further reduce the power consumption. However, among semiconductor lasers of red (R), green (G), and blue (B) three primary wavelengths (R: 630 nm, G: 520 nm, B: 470 nm) that can represent the most diverse colors on the chromaticity diagram, G and B are realized using second harmonic generation or using ZnSe-based materials, but these have not been put into practical use.
[0005]
In addition, it is theoretically known that a GaN semiconductor laser having a quantum well structure can oscillate any of R, G, and B, and a blue-violet light emitting laser can continuously oscillate at room temperature for several thousand hours or more. It has been realized. However, the oscillation wavelength is 400 to 450 nm, and blue light emission with a shorter wavelength is desired as a light source for high-density recording in liquid crystal projectors and optical disk systems.
In addition, the artificially produced GaN substrate has many crystal defects such as dislocations, which hinders high output and low threshold of GaN semiconductor lasers. Furthermore, due to defects in the GaN substrate, composition fluctuations are large in a multi-component laminated film such as an active layer, which makes the oscillation wavelength controllability low.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
GaN-based materials are expected as a light source for next-generation liquid crystal projectors and optical disk systems, but as described above, due to crystal defects in the GaN substrate, higher output, lower threshold, and oscillation wavelength controllability It is the actual situation that etc. are restricted.
[0007]
An object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device using a nitride-based semiconductor, which has a low oscillation threshold current, increases output, and improves oscillation wavelength controllability, and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor light emitting device according to the present invention, the substrate, is formed on the substrate, a step is formed with a substantially vertical sides to the surface, a buffer layer made of a nitride-based semiconductor, the substrate on the side surface of the step A lower cladding layer epitaxially grown with a growth surface inclined with respect to the substrate, and an active layer made of a nitride-based semiconductor epitaxially grown with a growth surface inclined with respect to the substrate only on the inclined growth surface of the lower cladding layer And an upper clad layer that is epitaxially grown to cover the active layer, and a void formed so as to penetrate the upper clad layer and reach the upper surface of the step .
[0009]
The semiconductor light-emitting device according to the present invention also includes a substrate and a first conductivity type first Ga x In y Al z B 1-1 formed on the substrate and having a step having a side surface substantially perpendicular to the surface. x-y-z N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) buffer layer made of a semiconductor, and epitaxial growth is performed with a growth surface inclined with respect to the substrate on the side surface of the step of the buffer layer. A lower clad layer made of a one-conductivity-type second Ga x In y Al z B 1-x-yz N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) semiconductor, and an inclination of the lower clad layer A third Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) having a growth surface that is epitaxially grown only on the grown surface and is inclined with respect to the substrate. ) An active layer made of a semiconductor, Fourth Ga x In y Al z B 1 -x-y-z N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) based upper made of a semiconductor of the second conductivity type over the active layer epitaxially grown It has a clad layer and a gap formed so as to penetrate the upper clad layer and reach the upper surface of the step .
[0010]
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a step of epitaxially growing a buffer layer made of a nitride-based semiconductor layer on a substrate, a step of processing a step with a side surface substantially perpendicular to the surface of the buffer layer, and the buffer Epitaxially growing a lower cladding layer with a growth surface inclined with respect to the substrate on the side surface of the step, and a growth surface inclined with respect to the surface of the substrate only on the inclined growth surface of the lower cladding layer A step of epitaxially growing an active layer made of a nitride-based semiconductor, a step of epitaxially growing an upper clad layer covering the active layer, and forming a gap so as to penetrate the upper clad layer and reach the upper surface of the step And a process .
[0011]
According to the present invention, the active layer made of a nitride-based semiconductor is epitaxially grown on the substantially vertical side surface of the step formed on the substrate with a growth surface inclined with respect to the substrate. Thereby, even when a nitride semiconductor such as GaN with many dislocations is used, crystal defects such as threading dislocations propagating from the substrate into the active layer can be effectively avoided. When a large number of semiconductor layers are formed from a substrate under conditions of lattice mismatch, large strain stress is likely to occur. However, in the present invention, the active layer portion is epitaxially grown on the side surface of the step, so that the strain entering the active layer is also suppressed. be able to. As described above, according to the present invention, various effects on the active layer from the substrate can be suppressed, and as a result, the threshold current is low, the output is high, and the oscillation wavelength is highly controllable. A device is obtained.
[0012]
In the present invention, specifically, the step of the buffer layer is a stripe upper protrusion. For example, the protrusion is formed by dry etching the buffer layer. The active layer is formed in a stripe shape along the side surface of the stripe-like projection.
Alternatively, the step of the buffer layer can be a columnar protrusion. Such columnar protrusions are also formed by dry etching the buffer layer. In this case, the active layer is formed with a shape that goes around the columnar protrusion.
[0013]
The semiconductor light emitting device according to the present invention includes, for example, a plurality of active layers formed on a substrate, and can be formed into a chip so that the plurality of active layers are driven in parallel. Alternatively, a plurality of active layers formed on the substrate can be included, and the plurality of active layers can be formed into chips so as to be driven in series.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
1A and 1B show a cross-sectional view and a chip plan view of a GaN-based semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. The GaN substrate 10 is n-type GaN (Si-doped: 5 × 10 18 / cm 3 , 80 μm) having a (0001) c-axis Ga plane as a main surface. An n-type Al 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 11 is epitaxially grown on the GaN substrate 10. The surface of the buffer layer 11 has a step formed by processing the stripe-shaped protrusion 23 by anisotropic dry etching. The step side surface 12 is substantially perpendicular to the substrate surface.
[0015]
A SiO 2 spacer 13 is formed on the bottom surface (groove portion) of the step. Then, using the side surface 12 of the step as a seed for crystal growth, an n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer (Si-doped: 5 × 10 18 / cm 3 ) 14 and an active layer 15 are sequentially epitaxially grown in the lateral direction, and further activated A p-type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer (Mg doped: 5 × 10 18 / cm 3 ) 16 is epitaxially grown so as to cover the layer 15. Specifically, the active layer 15 includes an n-type GaN optical waveguide layer (Si-doped: 1 × 10 18 / cm 3 , 0.1 μm), In 0.11 Ga 0.89 N well layer (3 nm, 3 layers) / In 0.02 Ga 0.98 SCH-MQW (Separate Confinement Heterostructure) configured as a multi-quantum well layer with an N barrier layer (6 nm) and a p-type GaN optical waveguide layer (Mg doped: 1 × 10 18 / cm 3 , 0.1 μm) Multi-Quantum Well) active region with a lateral width of 2 μm.
[0016]
The clad layer 14 is formed with a growth surface of about 60 ° with respect to the surface of the substrate 10 by appropriately selecting the growth conditions and selectively epitaxially growing only on the side surface 12 of the step. In the figure, the clad layer 14 is also formed on the upper surface of the protrusion 23, but this is actually the one that grows laterally from the stepped side surface 12 and projects on the protrusion 23. Then, the active layer 15 is selectively epitaxially grown while maintaining the inclination on the growth surface of the cladding layer 14. Therefore, the active layer 15 is formed with a surface inclined by about θ = 60 ° with respect to the surface of the substrate 10. Even if the InGaN layer of the active layer component grows slightly on the upper surface of the cladding layer 14, it does not function as an active layer by optimizing the film thickness control of the SCH-MQW layer in the lateral direction.
[0017]
A p-type GaN contact layer (Mg doped: 5 × 10 18 / cm 3 , 0.1 μm) 17 is epitaxially formed on the p-type AlGaN cladding layer 16. A p-side electrode 18 made of Pt / Au is formed on the p-type contact layer 16, and an n-type electrode 19 made of Ti / Pt / Au is formed on the back surface of the substrate 10. The p-type electrode 18 is connected to the AlN submount chip 21 via the AuSn solder layer 20.
[0018]
The manufacturing process of the semiconductor laser of this embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 2A to 2D. First, as shown in FIG. 2A, an AlGaN buffer layer 11 is formed on the mirror-finished GaN substrate 10 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Here, the Al composition ratio of the AlGaN buffer layer 11 may be between 0 and the Al composition ratio of the AlGaN cladding layer formed on the AlGaN buffer layer 11, and the Al composition ratio may continuously change during this period. Alternatively, the Al composition ratio of the AlGaN buffer layer 11 may be constant in the film thickness direction, and a buffer layer whose Al composition ratio further changes may be interposed in the base.
[0019]
A SiO 2 mask or a resist mask (not shown) is formed on the AlGaN buffer layer 11, and the AlGaN buffer layer 11 is etched by anisotropic dry etching, thereby forming stripe-shaped projections 23 at a predetermined interval as shown in FIG. 2A. Form. The stepped side surface 12 of the stripe-like projection 23 becomes a substantially vertical surface, and a spacer 13 such as SiO 2 or SiN is buried in the bottom of the groove in order to make this a surface for the next crystal growth. However, the stripe-shaped protrusions 23 are not necessarily required, and groove processing may be used to obtain the step 12. When the depth of the groove is deeper than a certain level, the embedding of the spacer 13 can be omitted. As the spacer 13, a diffraction grating for controlling the longitudinal mode of laser oscillation may be formed.
[0020]
Next, as shown in FIG. 2B, the n-type AlGaN cladding layer 14 is epitaxially grown by MOCVD, and then the SCH-MQW active layer 15 is epitaxially grown. At this time, the AlGaN cladding layer 14 suppresses the growth in the vertical direction so that the step side surface 12 of the stripe-like projection 23 is grown mainly in an oblique direction using the seed of crystal growth. For that purpose, it is necessary to optimize the mixing ratio of hydrogen and nitrogen as carrier gas, the partial pressure of ammonia gas, and the growth temperature.
[0021]
For example, when the ratio of the nitrogen gas in the carrier gas is increased, the lateral growth rate is increased, and the main growth surface becomes nearly perpendicular to the surface of the substrate 10. When the ammonia partial pressure is increased, the threading dislocations in the vertical direction from the substrate 10 easily move in the disordered direction in the growth film, the dislocation density decreases with the growth time, and crystal defects such as point defects are hardly formed. When the growth temperature is raised, the main growth surface tends to be perpendicular to the surface of the substrate 10.
[0022]
In consideration of these matters, in this embodiment, the carrier gas mixing ratio is hydrogen: nitrogen = 2: 1, the ammonia partial pressure is 360 Torr (1/2 atm), the growth temperature is 1050 ° C., and the n-type The AlGaN cladding layer 14 and the SCH-MQW active layer 15 were epitaxially grown. Thereby, the clad layer 14 and the active layer 15 were formed with an inclination of about 60 ° with respect to the substrate 10. The clad layer 14 is grown on both sides of the protrusion 23 and is connected on the protrusion 2. The InGaN quantum well layer of the active layer 15 was grown at a growth temperature of 800 ° C. in an atmosphere containing only nitrogen gas. The stripe width of the active layer 15 formed with a slope is about 2.1 μm.
[0023]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, a p-type AlGaN cladding layer 16 is epitaxially grown by MOCVD so as to cover the active layer 15 and the cladding layer. The clad layer 16 is grown until the gap between the stripe-shaped protrusions 23 is filled and the growth layers on both sides of the stripe-shaped protrusions 23 are combined, and eventually the surface becomes almost flat. However, some V grooves may remain. Thereafter, as shown in FIG. 2D, the p-type GaN contact layer 17 is epitaxially grown to planarize the surface almost completely.
[0024]
Thereafter, as shown in FIG. 1, the p-side electrode 18 and the solder layer 20 are formed on the GaN contact layer 17. The n-side electrode 19 is formed on the GaN substrate 10 after the back surface is polished and the thickness is adjusted to about 80 μm. Next, the wafer is cleaved with a cleavage plane parallel to the cross section of FIG. 2 so that the resonator length is 0.5 mm. 1B is coated with a highly reflective film by ECR-CVD (electron cyclotron resonance CVD) or sputtering. Specifically, the highly reflective film is a TiO2 / SiO2 film having a quarter wavelength thickness of the laser oscillation wavelength. Furthermore, after cutting in a direction perpendicular to the plane of FIG. 2 to form chips each including the active layer 15, the surface of the solder layer 20 and the AlN mount chip 21 are thermocompression bonded at 320 ° C. .
[0025]
In the semiconductor laser of this embodiment, when a forward bias voltage is applied, the current flowing from the p-side electrode 18 flows laterally through the active layer 15, and further flows downward through the protrusion 23, thereby causing the n-side electrode 19. to go into. The upper and lower cladding layers 16 and 14 are also in direct contact with the outside of the active layer 15 to form a pn junction, but the barrier is higher than the barrier between the p-type cladding layer 16 and the active layer 15, and therefore the active layer. Since the current crossing 15 becomes dominant, laser oscillation becomes possible. Specifically, continuous oscillation at room temperature with an operating voltage of 4.2 V, a threshold current of 30 mA, and an oscillation wavelength of 403 nm was observed. The lifetime of the element by driving at 80 ° C. and 50 W was 5000 hours or more. Further, the far field pattern (FFP) has a single peak at a horizontal angle of 8 ° and a vertical angle of 22 °, and beam characteristics suitable for optical disc application were obtained.
[0026]
In the laser of this embodiment, the active layer is not grown perpendicularly to the substrate surface, but is grown laterally on the side surface of the stripe-shaped protrusion. Therefore, the active layer has a low dislocation density without being affected by threading dislocations from the substrate, thereby reducing the leakage current. Further, since the MQW layer at the center of the active layer 15 is formed on the surface of the GaN optical waveguide layer having a flat Ga surface, oscillation with a low threshold current is possible. Furthermore, since the n-type AlGaN cladding layer 14 is formed on the side surface of the stripe-shaped protrusion 23, it is not affected by the lattice constant of the GaN substrate 10 and becomes a layer close to the original lattice constant, which is free standing, and is free from distortion and dislocation. There are few and it is hard to produce a crack etc. For this reason, by thickening the n-type AlGaN cladding layer 14 to some extent, the light confinement effect can be made sufficient, which leads to a reduction in the oscillation threshold value.
[0027]
In order to reduce the operating current, it is also effective to adopt an AlGaN / GaN superlattice structure for the cladding layer. The heat generated in the active layer is easily dissipated by using an AlN submount chip having a high thermal conductivity. In a normal laser, since the active layer is formed as a thin layer parallel to the substrate, the FFP has an elliptical shape that is long in the direction perpendicular to the substrate. In this embodiment, as described above, the FFP of a normal laser is used. FFP inclined by about 60 ° relative to the angle is obtained. In optical disk applications, etc., this FFP is collected in a circular shape, so there is no problem, but if the system requires an elliptical FFP perpendicular to the substrate surface, the output beam can be rotated using a diffraction grating or the like. That's fine.
[0028]
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a cross section of a nitride semiconductor laser according to another embodiment, corresponding to FIG. In this embodiment, a sapphire substrate 31 is used in place of the GaN substrate 10 of the previous embodiment. An n-type AlGaN buffer layer 11 is formed on the sapphire substrate 31 via an n-type GaN contact layer 32 in the same manner as in the previous embodiment. The element structure on the AlGaN buffer layer 11 is the same as that of the previous embodiment. However, since the sapphire substrate 31 is an insulator, the n-side electrode 19 is formed on the surface by performing hole etching until the n-type GaN contact layer 32 is exposed.
[0029]
Also in this embodiment, laser characteristics substantially similar to those of the previous embodiment can be obtained. Since the heat dissipation of the sapphire substrate is inferior to that of the GaN substrate, the operating current slightly increases, which may affect the characteristics in a high temperature environment. Moreover, although there is a risk that the yield may be lowered in the cleaving process or the chip forming process for forming the laser resonator, it has been confirmed that the method can basically be implemented with an insulating substrate.
[0031]
[Embodiment 3 ]
FIG. 4 shows a cross section of a nitride-based semiconductor laser according to another embodiment. In this embodiment, a high-power laser array is configured by forming a single chip including a plurality of active layers 15 formed on the n-type GaN substrate 10. The configuration and manufacturing process of each layer are the same as those in the first embodiment. However, the p-type semiconductor layer grown on the upper part of the stripe-shaped protrusion 23 is removed to form a void 51. This is for preventing a threading dislocation from the substrate 10 from entering the upper portion of the stripe-shaped protrusion 23 and causing deterioration of energization at the pn junction. The gap 51 may be embedded with an insulator such as SiO 2 or SiN.
[0032]
The n-side electrode 19 is formed in common for a plurality of laser element units each having one active layer 15. Each p-side electrode 18 is also connected to the submount 21 in common through the solder layer 20. Therefore, a plurality of laser element units are driven in parallel to obtain a high output.
[0033]
Specifically, a maximum output of 20 W or more can be obtained by configuring a laser array with about 100 active layers. However, in this case, the oscillation wavelength becomes wide multimode oscillation in the range of 396 nm to 410 nm due to fluctuations in the layer thickness and composition ratio of each element region. Such an array makes heat dissipation a problem, but this can be solved by using a Peltier forced cooler as the submount 21 instead of AlN.
[0037]
[Embodiment 4 ]
The GaN-based semiconductor laser of the type that includes a plurality of active layers and is driven in parallel as described in Embodiment 3 not only provides high output, but also has an oscillation wavelength range of 10 nm due to fluctuations in the composition of each active layer. Therefore, the present invention is effective particularly when applied to a projection type liquid crystal projector.
[0038]
FIG. 5 shows a projection type liquid crystal projector of such an embodiment. The output beams of the R, G, and B GaN-based semiconductor lasers 72a, 72b, and 72c are converted into circular beams by cylindrical lenses (or diffraction gratings) 73a, 73b, and 73c, respectively, and collimated lens systems 74a, 74b, and 74c. After collimation, the liquid crystal plates 71a, 71b and 71c for R, G and B are irradiated. Light transmitted through the liquid crystal plates 71 a, 71 b, 71 c enters the beam splitter 75 and is combined and enlarged and projected by the projection lens 76.
[0039]
Specifically, the semiconductor lasers 72a, 72b, and 72c are configured as three primary color laser arrays having center wavelengths of 630 nm, 520 nm, and 470 nm, respectively, by selecting the In composition of the InGaN quantum well layer of the active layer in the third embodiment. . By using this three-wavelength laser, the triangle on the chromaticity coordinates to be rendered can reproduce most of the colors that humans feel, but in particular, as described above, it becomes a multimode with an oscillation wavelength range of about 10 nm. Thus, the reproducible color range is further expanded.
[0040]
Specifically, if each of the R, G, and B semiconductor lasers 72a, 72b, and 72c includes 100 active layers and exceeds the maximum light output of 20 W, it can sufficiently withstand projection of 100 inches or more in daylight. This is because the light output for obtaining a luminous flux of 1000 lm is 5.5 W for red, 2.0 W for green, and 16.1 W for blue, even if the relative luminous efficiency is taken into consideration. At this time, the power consumption of the R, G, B semiconductor lasers 72a, 72b, 72c is 15 W, 8 W, and 91 W, respectively. This is a power consumption reduction of about 60% compared to about 200 W of a conventional indoor liquid crystal projector using a lamp light source. In addition, since the semiconductor laser can switch the light output by switching the amount of supply current, the brightness can be easily adjusted.
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the step is formed in the buffer layer by anisotropic dry etching, but other methods can also be used. For example, a mask pattern (for example, SiO 2 , SiN, etc.) is formed on the lower surface of the substrate or buffer layer, and Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x , Y, z, x + y + z ≦ 1) A step can be similarly formed by selectively growing the layer. In addition to GaN and sapphire, a single crystal substrate such as GaAs, Si, SiC, diamond, or a ceramic substrate such as AlN can be used as the substrate. The present invention can be applied not only to a semiconductor laser but also to an LED.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the active layer is epitaxially grown on the substantially vertical side surface of the step formed on the substrate with a growth surface inclined with respect to the substrate, and the influence of threading dislocation from the substrate is exerted. Therefore, a nitride-based semiconductor light-emitting device with low threshold current, high output, and high controllability of oscillation wavelength can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view and a plan view showing a structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the same embodiment; FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the same embodiment;
FIG. 2C is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the same embodiment;
FIG. 2D is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the same embodiment;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to another embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to another embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a projection type liquid crystal projector to which the semiconductor laser according to the present invention is applied.

Claims (10)

基板と、
この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された、窒化物系半導体からなるバッファ層と、
前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもってエピタキシャル成長された下部クラッド層と、
この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された窒化物系半導体からなる活性層と、
この活性層を覆ってエピタキシャル成長された上部クラッド層と、
この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と
を有することを特徴とする半導体発光装置。
A substrate,
A buffer layer made of a nitride-based semiconductor formed on the substrate and having a step formed on a side surface substantially perpendicular to the surface;
A lower cladding layer epitaxially grown on a side surface of the step with a growth surface inclined with respect to the substrate;
An active layer made of a nitride semiconductor epitaxially grown with a growth surface inclined with respect to the substrate only on the inclined growth surface of the lower cladding layer ;
An upper cladding layer epitaxially grown over the active layer;
A semiconductor light emitting device comprising: a gap formed so as to penetrate the upper clad layer and reach the upper surface of the step .
前記空隙部に埋め込まれた絶縁膜を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising an insulating film embedded in the gap. 基板と、
この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された第1導電型の第1のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなるバッファ層と、
このバッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された第1導電型の第2のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる下部クラッド層と、
この下部クラッド層の傾斜した成長面のみにエピタキシャル成長されて前記基板に対して傾斜した成長面を有する、第3のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる活性層と、
この活性層を覆ってエピタキシャル成長された第2導電型の第4のGaInAl1−x−y−zN(0≦x、y、z、x+y+z≦1)系半導体からなる上部クラッド層と、
前記上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と
を有することを特徴とする半導体発光装置。
A substrate,
A first conductivity type first Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x, y, formed on the substrate and having a step with a side surface substantially perpendicular to the surface. z, x + y + z ≦ 1) a buffer layer made of a semiconductor,
A first conductivity type second Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x, epitaxially grown with a growth surface inclined with respect to the substrate on the side surface of the step of the buffer layer. y, z, x + y + z ≦ 1) a lower cladding layer made of a semiconductor,
A third Ga x In y Al z B 1-xyz N (0 ≦ x, y) that is epitaxially grown only on the inclined growth surface of the lower cladding layer and has a growth surface inclined with respect to the substrate. , Z, x + y + z ≦ 1) active layer made of a semiconductor,
Of the second conductivity type is epitaxially grown over the active layer fourth Ga x In y Al z B 1 -x-y-z N (0 ≦ x, y, z, x + y + z ≦ 1) based top of semiconductor A cladding layer;
And a gap formed so as to penetrate the upper cladding layer and reach the upper surface of the step.
前記空隙部に埋め込まれた絶縁膜を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising an insulating film embedded in the gap. 前記バッファ層の段差は、ストライプ状突起であり、前記活性層は、前記ストライブ状突起の側面に沿ってストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項1又は記載の半導体発光装置。Step of the buffer layer is a stripe-shaped protrusion, said active layer, a semiconductor light emitting device according to claim 1 or 4, wherein that are formed in a stripe shape along the side surface of the stripe-shaped projections . 前記基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が並列駆動されるようにチップ化されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の半導体発光装置。Include a plurality of active layers formed on said substrate, a semiconductor light emitting according to any one of claims 1 to 5 the plurality of active layers, characterized in that it is chip so as to be driven in parallel apparatus. 前記活性層は量子井戸構造であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体発光装置。  The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the active layer has a quantum well structure. 基板上に、窒化物系半導体層からなるバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
前記バッファ層の表面に略垂直の側面をもって段差を加工する工程と、
前記バッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもって下部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、
この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板の面に対して傾斜した成長面をもって窒化物系半導体からなる活性層をエピタキシャル成長する工程と、
この活性層を覆う上部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、
この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように空隙部を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
A step of epitaxially growing a buffer layer made of a nitride-based semiconductor layer on the substrate;
Processing the step with a side surface substantially perpendicular to the surface of the buffer layer;
Epitaxially growing a lower cladding layer with a growth surface inclined with respect to the substrate on a side surface of the step of the buffer layer ;
Epitaxially growing an active layer made of a nitride-based semiconductor with a growth surface inclined with respect to the surface of the substrate only on the inclined growth surface of the lower cladding layer ;
Epitaxially growing an upper cladding layer covering the active layer;
Forming a gap so as to penetrate the upper cladding layer and reach the upper surface of the step . A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
前記空隙部に絶縁膜を埋め込む工程を更に備えたことを特徴とする請求項8記載の半導体発光装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 8, further comprising a step of embedding an insulating film in the gap. 請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体発光装置と光学系を組み合わせて構成された投射型表示装置。 A projection display device comprising a combination of the semiconductor light-emitting device according to claim 1 and an optical system.
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