JP3916584B2 - 窒化物半導体レーザ装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体より成る半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体は、大きなエネルギバンドギャップや高い熱的安定性を有し、またその組成を調節することによってバンドギャップ幅を制御することも可能である。このことから、発光素子や高温デバイスをはじめとして、さまざまな半導体デバイスに応用開発が進められている。発光素子では、青から緑の光波長域で数ｃｄ級の光度を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が既に実用化されており、またレーザダイオード（ＬＤ）についても着実に実用化への研究開発が進められている段階にある。
【０００３】
ＬＤに関しては、サファイアなどの比較的入手しやすい絶縁性基板を使用した素子の開発が行われてきたが、最近になって、基板とエピタキシャル層の格子不整合の解消や欠陥低減、良好な結晶性等の観点から、ＧａＮ基板を使用した素子の開発が盛んになってきている。例えば、特開平１１−３１２８４１号公報にはＧａＮ基板を用いた窒化物半導体レーザ素子が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１２８４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子の基板としては、欠陥密度の低いものが必要である。そのため、基板中の特定の領域に欠陥を集中させ（転位集中領域）、残りの領域（低転位領域）上にレーザ導波路を形成することで、より欠陥の少ない領域でレーザの動作を行うようにして、寿命特性を向上させる方法が提案されている。しかし、このような基板を用いた半導体レーザ素子に駆動電流を供給するためのＡｕ線やＡｌ線などのワイヤーをボンディングすると、この工程によって、新たに素子劣化が生じるという問題が起こってきた。
【０００６】
本発明は、ワイヤーボンディングによる劣化を防止した半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体より成る基板、基板の上面に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体より成る積層構造、および積層構造の上面に設けられた電極を有する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子を固定する支持基台、ならびに電極に接続され半導体レーザ素子に駆動電流を供給するワイヤーを備える窒化物半導体レーザ装置である。そして、かかる窒化物半導体レーザ装置では、基板がその基板の上面から下面に貫通する転位集中領域と、転位集中領域を除いた領域である低転位領域と、を有し、積層構造は、基板における転移集中領域と、それら転位集中領域に挟まれた領域の中央に周囲と異なるドーパントの取り込みによってその周囲よりも蛍光発光強度を強く、かつ基板を貫通している高ルミネセンス領域との間にある低転位領域の上方に、ストライプ状のレーザ光導波領域を有し、半導体レーザ素子が基板側を支持基台に向けて支持基台に固定され、ワイヤーが基板の低転位領域の上方で電極に接続されている構成とする。
【０００８】
基板の転位集中領域は基板上にエピタキシャル成長する積層構造にも伝搬し、積層構造のうち、基板の転位集中領域上にも転位の集中した領域が発生する。この点を考慮しなければ、ワイヤーボンディングする際に、その転位集中領域にワイヤーをボンディングしてしまう可能性がある。そのような状態では、電流は転位集中領域を通って流れてしまい、活性層の導波路領域に電流が流れない、あるいは、導波路領域を流れる電流が不十分になるという事態が発生し易い。このような事態が生じると、素子が発振しなくなったり、短時間の駆動で劣化が進み、実用に耐えなくなったりする。
【０００９】
しかし、本発明では、電極にワイヤーをボンディングする位置を基板の低転位領域の上方として、転位の集中した領域から外しているため、電流が積層構造内の転位の集中した領域を流れることが抑えられ、歩留まりが向上し、素子のレーザ発振寿命も長くなる。実際に、転位集中領域の上方にてワイヤーをボンディングした場合、ワイヤボンディング工程における歩留りは６７％であるが、低転位領域の上方にてワイヤーボンディングした場合は、ワイヤーボンディング工程の歩留りは１００％であった。
【００１０】
なお、転位集中領域および低転位領域は、もともと基板中の領域であるが、本明細書では、表現を簡略にするため、基板上に設けた積層構造やその上に設けた電極についても、上方から見て基板の各領域に重なる領域を、それぞれ転位集中領域、低転位領域と呼ぶこともある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
初めに、本発明の半導体レーザに用いるＧａＮ基板について、その製造方法を含めて説明し、続いて本発明の原理を説明する。なお、結晶の面や方位を示す指数が負の場合、絶対値の上に横線を付して表記するのが結晶学の決まりであるが、本明細書では、そのような表記ができないため、絶対値の前に負号「−」を付して負の指数を表す。
【００１２】
基板の作製工程を図８に示す。まず、適切なウェハ表面にストライプ状のマスクを周期的に施した支持基体２１を準備する（図８（ａ））。ここでは、ウェハとして（１１１）面を表面とする２インチＧａＡｓウェハを用い、マスクとしてＳｉＯ2を使用した。
【００１３】
次に、ＨＶＰＥ法（Hydride Vapor Phase Epitaxy）によりｎ型ＧａＮ層２２を、｛１１−２２｝ファセット面２３が成長中の表面に主として表出するように成長する。その結果、表面の断面は鋸歯状の凹凸形状となる。図８（ａ）において符号２４は凹部の最底部を表しており、凸部の頂点付近には、｛０００１｝ファセット面２５が表出した部分がストライプ状に見られた。
【００１４】
上記凹凸形状は図８（ａ）の奥行き方向に畝状に延びており、凹凸のピッチは最初に支持基体２１に形成したＳｉＯ2マスクの配置により規定されている。すなわち、凹部の下方にはＳｉＯ2マスクが存在しており、凸部から垂線を支持基体２１に下ろすと、ＳｉＯ2マスクの開口部のほぼ中心位置を通る線となる。
【００１５】
ここでは、ＳｉＯ2マスク形状を４００μｍピッチの周期構造（図面奥行き方向に延びたストライプ状）としたため、凹凸形状のピッチも同じく約４００μｍピッチとなっている。また、マスク開口部とｎ型ＧａＮ層２２の［１−１００］方向はほぼ平行になっている。
【００１６】
なお、ここではＳｉＯ2マスク形状をストライプ状としたため、ｎ型ＧａＮ層２２表面の凹凸形状も畝状になったが、ＳｉＯ2マスク形状は帯状に限られるものではなく、ドット形状とする場合もある。その場合のｎ型ＧａＮ層２２の表面形状は、マスク上方の部分が底となるすり鉢状の凹みが並んだものとなり、すり鉢の斜面部分には｛１１−２２｝ファセット面が表出することになる。｛１１−２２｝ファセット面が表出した状態で、結晶成長を持続させる手法（成長条件）については、本出願人が先に出願した特願平１１−２７３８８２号に詳細に開示している。なお、成長時に酸素をドーピングすることで、成長する結晶の導電型をｎ型とした。
【００１７】
上記のような表面に凹凸形状を有する成長モードを保ったまま、さらにｎ型ＧａＮ層の結晶成長を続けることで、基体２１上に高さ３０ｍｍのインゴットを作製した。図８（ｂ）は、インゴットの外観を模式的に示した斜視図である。図中、インゴット上面の線は表面の畝の様子を記号的に表わしたものである。
【００１８】
このインゴットを、スライサーにより切断加工して薄片とし、さらにその薄片を研磨して、表面が平坦な２インチ径、厚さ３５０μｍのウェハに加工する。このウェハの表面は、後でエピタキシャル成長を行うために、鏡面に研磨する。この表面はほぼ（０００１）面としたが、表面上にエピタキシャル成長される窒化物半導体層のモフォロジを比較すると、（０００１）面から任意の方向に０．２〜１°の範囲のオフ角度を有していることが望ましく、特に０．４〜０．８°の範囲でモフォロジが最良となる。図８（ｃ）は、こうして得られたｎ型ＧａＮ基板１０の断面図（一部のみ表示）であり、図８（ｄ）はその上面図（一部のみ表示）である。
【００１９】
次に、得られたｎ型ＧａＮ基板１０の評価を行った。まず、基板表面を光学顕微鏡で詳細に観察したところ、研磨加工された表面は必ずしも平坦でなく、ｎ型ＧａＮ層２２の結晶成長時に凹部の最底部２４となっていた部分に対応するストライプ状の領域がやや窪んでいた。これは図８（ｄ）では符号Ｘで示す部分にあたる。
【００２０】
さらに、２５０℃の硫酸および燐酸の混酸に浸してｎ型ＧａＮ基板１０の表面に表出させたエッチピットを観察したところ、上記の窪みに対応するストライプ状の領域で多数のエッチピットが観測され、転位（結晶欠陥）が極めて集中している領域であることが判明した。転位が集中した部分は機械的強度が他の部位よりも劣るため、研磨工程におけるダメージを受け易く、結果的に基板表面に窪みが生じたものと考えられる。なお、転位が集中した帯状部分の幅は約１０〜４０μｍであり、この部分でのエッチピット密度は１０5〜１０9個／ｃｍ2台と極めて大きくなっていた。一方、この帯状部分以外でのエッチピット密度は１０2〜１０5個／ｃｍ2台と低く抑えられていた。
【００２１】
この結果が示すように、図８（ａ）、（ｃ）のＸの部分は周囲と比較して転位密度が大きくなっている部分であり、以下、この部分を「転位集中領域」と呼ぶ。また、転位集中領域以外の領域を低転位領域と呼ぶ。転位領域を集中させることによって、低転位領域では結晶性がよくなっている。図８（ｃ）、（ｄ）において、符号Ｚで示す部分が低転位領域である。
【００２２】
図８（ｅ）は、ＳｉＯ2マスクをドット形状とした場合のＧａＮ基板の上面図である。点状に集中した欠陥領域Ｘの直径は約１０〜５０μｍであり、約４００μｍ間隔で存在している。
【００２３】
続いて、ｎ型ＧａＮ基板１０に紫外線を照射し、表面からの蛍光発光を顕微鏡を用いて観察した（蛍光顕微鏡観察）。観察の結果、転位集中領域に挟まれた領域の中央に、比較的はっきりと境界を持ち周囲とコントラストが異なるストライプ状の発光を示す部分が確認された。この発光部分では周囲よりも蛍光発光強度が強く、やや黄色がかった発光が明るく観察された。
【００２４】
この部分は、ｎ型ＧａＮ層２２の結晶成長時に｛０００１｝ファセット面が表出しつつ成長していた部分２５に該当し、図８（ｃ）、（ｄ）に符号Ｙで示す部分である。この部分の幅はやや揺らぎを有するが、広いところで３０μｍ程度であった。幅が揺らぐ原因は、ｎ型ＧａＮ２２の結晶成長時に凸部２５の成長が必ずしも均一に進行するものではないためと考えられる。また、蛍光発光が周囲と異なって観察されるのは、ドーパントの取込まれが周囲と異なるなどの理由が推測される。
【００２５】
なお、この異なる蛍光発光を示す部分Ｙは、インゴットの製作条件や、切り出されるウェハのインゴット内における位置関係（支持基体２１からの距離）によってはほとんど形成されないこともある。以下、この部分を「高ルミネセンス領域」とも呼ぶ。
【００２６】
続いて、本発明の原理を説明する。図９は、半導体レーザ素子の作製工程の途中を示す断面図である。上記のような特長を有するｎ型ＧａＮ基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮ層２０２、厚さ４０ｎｍのｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック防止層２０３、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層２０４、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２０５、厚さ４ｎｍのＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ井戸層と厚さ８ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎ障壁層から構成される３重量子井戸活性層２０６（障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層）、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層２０７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層２０８、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層２０９、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ第１コンタクト層２１０、厚さ５０ｎｍのｐ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ第２コンタクト層２１１を順次結晶成長し、ＩＩＩ族窒化物半導体積層構造２０１を製作した。
【００２７】
このＩＩＩ族窒化物半導体積層構造２０１の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、積層構造内部に、転位（結晶欠陥）がｎ型ＧａＮ基板１０の裏面からｐ型ＧａＮコンタクト層２１０の表面まで貫通している部分が存在することが確認できた。この欠陥貫通部は周期的に発生しており、そのピッチは約４００μｍとなっていた。
【００２８】
さらに、基板とエピタキシャル層の界面付近を観察すると、欠陥貫通部は図８（ｃ）にＸで示したｎ型ＧａＮ基板１０の転位集中領域とつながっており、基板に存在する結晶欠陥を起源としてエピタキシャル層内部でも欠陥が伝播し、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０表面にまで貫通していることが判別できた。また、転位集中領域は窒素終端面をもつ。
【００２９】
半導体積層構造を貫通するこのような転位が多く存在することが、先に述べたように素子のリーク電流を増大させ、動作電流の増大や急速な劣化を生じさせる原因となる。
【００３０】
より具体的に図１０を参照して説明する。図１０は、図９で積層したＩＩＩ族窒化物半導体積層構造２０１のｐ型コンタクト層２１１表面からｐ型クラッド層２０９の半ばまでをドライエッチングで掘り下げてリッジ構造を形成し、エッチング除去された部分にＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層２１２を再成長して埋め込んだ後、ｐ型コンタクト層２１１表面側およびｎ型ＧａＮ基板１０裏面側にそれぞれｐ型電極２１３、ｎ型電極２１４を設けたリッジストライプ型半導体レーザの構造を表す断面図である。
【００３１】
エッチング除去した後のｐ型クラッド層２０９の表面は、基板から欠陥が伝播することによって荒れている。そのため、埋め込まれたＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層２１２およびｐ型電極２１３は、ｐ型クラッド層２０９の表面荒れの影響を引き継いで成長されるため、ｐ型電極２１３の表面も荒れている。
【００３２】
一般に半導体レーザ素子では、活性層において電流が注入され発光に寄与する領域（図１０ではリッジストライプ構造の直下部分）には、できるだけ結晶欠陥が少ないことが望ましい。結晶欠陥が存在すると、素子が駆動され活性層に電流が注入されることにより欠陥が増殖し、活性層の結晶性の劣化や発光効率の低下が生じ、素子の特性が損なわれることが多いためである。
【００３３】
活性層の電流注入領域の位置は、コンタクト層表面の電流注入部（図１０の例ではリッジ構造）を半導体積層構造のどの位置に形成するかにより決定されるので、常識的にリッジ構造の形成位置は図１０のように転位集中領域を避けるように選択する。
【００３４】
リッジ構造の形成位置はまた、高ルミネセンス領域も避けるべきである。なぜなら、先に述べたように、高ルミネセンス領域はドーパントの取り込まれが周辺の領域と異なるなどの理由から蛍光発光の特性が大きく異なり、半導体レーザとして設計したとおりの発光波長を得ることが難しいためである。
【００３５】
これらのことから、実質的にリッジ構造は転位集中領域と高ルミネセンス領域の中間部分、すなわちｎ型ＧａＮ層２２が｛１１−２２｝ファセット面を表出しながら結晶成長した領域（図８（ａ）に符号２３で示す部分）に位置させて形成する必要がある。
【００３６】
また、一般に、半導体レーザの電極部分はリッジストライプ部分にのみ接触すればよいわけではなく、電極表面に給電用のＡｌ線あるいはＡｕ線を圧着したり（ワイヤーボンディング）、電極部分をステムなどに融着させるためにある程度の幅及び長さを必要とする。図１０ではｐ型電極２１３およびｎ型電極２１４はある程度の幅にパターニングされているが、特にパターニングされず一面に形成される場合もある。したがって、図１０に示したように電極が転位集中領域を覆ってしまうことは度々起こることである。
【００３７】
ところが、転位集中領域Ｘを電極が覆い、ｐ型電極のうち転位集中領域Ｘ上の部位にワイヤーボンディングしまうと、その機械的な圧力を受け、欠陥を伝って電極金属が半導体層内部に拡散したり、あるいは欠陥部分の結晶が変質しているために正常な結晶よりも抵抗率が小さくなったりし、そのため欠陥に沿って電流が半導体層内を流れるといった事態が生じる。
【００３８】
半導体層内への金属の拡散は、活性層及びその周辺の半導体層の品質劣化につながり、また、発光領域以外の活性層への電流注入は、光出力へ寄与しないリーク電流が生じることになる。ひいては、素子の動作電流の増大や急速な劣化を生じさせる。
【００３９】
現状では、ｎ型ＧａＮ基板１０のような基板を使用したＩＩＩ族窒化物半導体素子では、上記の転位集中領域の発生を完全になくすことは極めて困難である。このことを踏まえ、上記のような特性への悪影響を避けるために、ワイヤーボンディングを行う際に転位集中領域を避けて行う工夫が必要である。以下、この点を考慮した本発明の実施形態について説明する。
【００４０】
＜第１の実施形態＞
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態の半導体レーザ素子の構造を模式的に示す断面図である。なお、図中には転位集中領域Ｘ、高ルミネセンス領域Ｙ、低転位領域Ｚも記載している。
【００４１】
図１に示した半導体レーザ素子は、以下に示す構造を有している。前述のｎ型ＧａＮ基板１０と同じ製造方法により製作したｎ型ＧａＮ基板１００上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮ層１０２、厚さ４０ｎｍのｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック防止層１０３、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０４、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０５、厚さ４ｎｍのＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ井戸層と厚さ８ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎ障壁層から構成される３重量子井戸活性層１０６（障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層）、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層１０７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１０８、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０９、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ第１コンタクト層１１０、厚さ５０ｎｍのｐ型Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ第２コンタクト層１１１を順次結晶成長し、積層構造１０１を形成した。
【００４２】
その後、図２に示すように、転位集中領域Ｘと高ルミネセンス領域Ｙの中央にリッジ構造を周期的に形成した。リッジ構造は、ｐ型第２コンタクト層１１１表面からｐ型クラッド層１０９の途中までをドライエッチングにより掘り下げることにより形成し、エッチング除去された部分にはＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層１１２を再成長して埋め込んでいる。なお、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層１１２はｎ型でもｉ型でもよい。また、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層１１２は絶縁層であればよく、本実施形態のような窒化物のほか、ＳｉＯ2やＴｉＯ2などの酸化物であってもよい。
【００４３】
その後、ｐ型電極１１３及びｎ型電極１１４を形成した。転位集中領域Ｘがエピタキシャル成長させた面の上から見て線状に存在するとき、転位集中領域以外の低転位領域は幅の広い帯状となる。そのため、図３に示すように、ｐ型第２コンタクト層１１１表面あるいはｎ型ＧａＮ基板１０裏面の全面にｐ型電極あるいはｎ型電極を成膜する際、転位集中領域Ｘを電極金属が覆うが、直接、転位集中領域Ｘにワイヤーボンディングしないことで、素子特性上の問題を引き起こすことを回避できる。
【００４４】
高ルミネセンス領域Ｙの影響は埋め込んだＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層１１２には及ばず、このため、図３に示すように、高ルミネセンス領域Ｙの上方にワイヤー３０１をボンディングすることも可能である。したがって、ワイヤボンディングの位置は、転位集中領域から外れていれば、すなわち低転位領域上であれば、どこであってもかまわない。図４に、転位集中領域Ｘから外してワイヤーボンディングを行った他の例の斜視図を示す。
【００４５】
本実施形態の半導体レーザ装置の外観を図５に示す。上記の半導体レーザ素子は、基板１００側を下に向けてはんだによって支持基台３００に固定されている。支持基台３００の表面にはＡｌまたはＡｕの配線が設けられており（不図示）、ｎ型電極１１４は支持基台３００表面の配線と電気的に接続されている。ｐ型電極１１３には上述のようにしてワイヤー３０１がボンディングされており、半導体レーザ装置には、支持基台３００表面の配線とワイヤー３０１を介して駆動電流が供給される。以下に述べる、第２、第３の実施形態の半導体レーザ装置も同様の構成である。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、転位集中領域Ｘを、図８（ｅ）に示したように、点状にしたものである。点状の転位集中領域Ｘは約４００μｍ間隔で存在し、リッジ構造をこれらの転位集中領域Ｘの中間部に形成し、その後、ｐ型電極１１３及びｎ型電極１１４を形成した。点状に転位集中領域Ｘを形成した場合、エピタキシャル成長させた表面は、線状の転位集中領域をもつ素子に比べ平坦性がよい。しかし、このレーザ素子においても、電極金属は転位集中領域Ｘを覆う場合がある（図１０）。
【００４７】
本実施形態のレーザ素子の上面図を図６に示す。本実施形態においても、転位集中領域Ｘを介したリーク電流を回避して特性劣化を未然に防止するために、ワイヤーボンディングする位置を、転位集中領域Ｘ上から外して、低転位領域上としている。
【００４８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態のレーザ素子の上面図を図７に示す。本実施形態は、点状の転位集中領域Ｘを有する構成で、半導体レーザ素子の共振器長を約７００μｍとしたものである。共振器長がこの程度以上の長さのときには、ｐ型電極表面上に転位集中領域Ｘが２点以上存在する場合がある。このときも、転位集中領域Ｘを介したリーク電流を回避して半導体レーザ素子の特性劣化を未然に防止するために、ワイヤーボンディングする位置を、転位集中領域Ｘ上を避けて、低転位領域上とする。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ワイヤーボンディングによる半導体結晶の質の低下を防止することができ、リーク電流が抑えられて、長寿命で製造歩留まりのよい半導体レーザ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の半導体レーザ素子の製作途中の半導体積層構造を模式的に示す断面図。
【図２】 第１の実施形態の電極形成前の半導体レーザ素子を模式的に示す断面図。
【図３】 第１の実施形態の電極形成後の半導体レーザ素子を模式的に示す断面図。
【図４】 第１の実施形態の半導体レーザ素子にワイヤを接続した様子を模式的に示す斜視図。
【図５】 各実施形態の半導体レーザ素子を支持基台にマウントして半導体レーザ装置とした様子を模式的に示す斜視図。
【図６】 第２の実施形態の半導体レーザ素子にワイヤを接続した様子を模式的に示す上面図。
【図７】 第３の実施形態の半導体レーザ素子にワイヤを接続した様子を模式的に示す上面図。
【図８】 窒化物半導体基板の製造方法および構造を模式的に示す図。
【図９】 本発明の原理を説明するための電極形成前の半導体レーザ素子を模式的に示す断面図。
【図１０】 本発明の原理を説明するための電極形成後の半導体レーザ素子を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
２１ … 支持基体
２２ … ｎ型ＧａＮ層
２３ … ｛１１−２２｝ファセット面
２４ … 凹部の最底部
２５ … ｛０００１｝ファセット面
１０ … ｎ型ＧａＮ基板
Ｘ … 転位集中領域
Ｙ … 高ルミネセンス領域
Ｚ … 低転位領域
１００ … ｎ型ＧａＮ基板
１０１ … ＩＩＩ族窒化物半導体積層構造
１０２ … ｎ型ＧａＮ層
１０３ … ｎ型ＩｎＧａＮクラック防止層
１０４ … ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０５ … ｎ型ＧａＮ光ガイド層
１０６ … ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ３重量子井戸活性層
１０７ … ｐ型ＡｌＧａＮキャリアブロック層
１０８ … ｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０９ … ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１１０ … ｐ型ＧａＮ第１コンタクト層
１１１ … ｐ型ＩｎＧａＮ第２コンタクト層
１１２ … ＡｌＧａＮ層
１１３ … ｐ型電極
１１４ … ｎ型電極
３００ … 支持基台
３０１ … ワイヤー

Claims (1)

  1. ＩＩＩ族窒化物半導体より成る基板、基板の上面に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体より成る積層構造、および積層構造の上面に設けられた電極を有する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子を固定する支持基台、ならびに電極に接続され半導体レーザ素子に駆動電流を供給するワイヤーを備える窒化物半導体レーザ装置において、
    基板が、その基板の上面から下面に貫通する転位集中領域と、転位集中領域を除いた領域である低転位領域と、を有し、
    積層構造が、
    基板における転移集中領域と、それら転位集中領域に挟まれた領域の中央に周囲と異なるドーパントの取り込みによってその周囲よりも蛍光発光強度を強く、かつ基板を貫通している高ルミネセンス領域との間にある低転位領域の上方に、ストライプ状のレーザ光導波領域を有し、
    半導体レーザ素子が基板側を支持基台に向けて支持基台に固定され、
    ワイヤーが基板の低転位領域の上方で電極に接続されている
    ことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。
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