JP4446315B2 - 窒化物系半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

窒化物系半導体レーザ素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、窒化物系半導体レーザ素子の製造方法に関するもので、特に、特定の面方位を有する窒化物半導体基板上に窒化物半導体層が積層されたものに関する。
Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎ等のＩＩＩ族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物である窒化物系半導体は、そのバンド構造や化学的安定性から発光素子やパワーデバイス用の半導体材料として期待され、その応用が試みられてきた。特に、光学情報記録装置、照明装置、ディスプレイ装置、センサなどの光源として、紫外から可視の光を発する窒化物系半導体レーザ素子を作製する試みが盛んに行われている。
この窒化物系半導体レーザ素子において、表面上に積層された窒化物半導体層と同一な材料系である窒化物半導体を基板に用いることで、積層した窒化物半導体層の品質を高め、半導体レーザ素子の特性を良好なものとすることが行われている。そして、窒化物半導体基板としては製造が容易な、ウルツ鉱構造を有する結晶であり（０００１）面を主面とするものが主に用いられてきた。この（０００１）面を主面とする窒化物半導体基板上に形成した窒化物半導体層の結晶は同じく（０００１）面を主面として成長する。
このような（０００１）面を主面として積層された、つまり［０００１］方向（Ｃ軸方向）に積層された窒化物半導体を用いた窒化物系半導体レーザ素子においては、量子井戸活性層におけるＩｎＮとＧａＮの格子定数差に起因して、圧電分極が発生する。この圧電分極により、量子井戸活性層における内部電界であるピエゾ電界が生じるため、窒化物系半導体レーザ素子は、量子閉じこめシュタルク効果の影響を受けることとなる。
このため、エレクトロン−ホールが空間的に分離されて、その再結合確率の低下が大きくなることが懸念されている。そこで、このような問題点が軽減される素子構造として、Ｃ軸から垂直な方向に積層構造を形成した窒化物系半導体レーザ素子も検討されている（特許文献１、特許文献２参照）。
このように、Ｃ軸から垂直な方向に積層された窒化物系半導体レーザ素子においては、シュタルク効果の影響の低減と、量子井戸面内での結晶非対称性が高まることによる利得の増加とが期待できる。又、Ｃ軸方向に伝播する傾向のある貫通転位が窒化物半導体層の積層方向へ伝播されることが抑制されるため、結晶性の向上が見込める。これらのことから、閾値電流密度が低減し、信頼性にも優れた高性能の素子特性が期待される。従って、（１１−２０）面を主面とする窒化物半導体基板を用いることも検討されてきた。
尚、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。
特開平８−２１３６９２号公報 特開平１０−５１０２９号公報
しかしながら、フォトリソグラフィや真空蒸着、研磨、劈開、コーティングといった一般的なプロセス手法により、（１１−２０）面（ａ面と称されることもある）を主面とする窒化物半導体基板（以下、「ａ面窒化物半導体基板」と呼ぶ）に窒化物半導体層が積層されて得られた従来の窒化物系半導体レーザ素子は、信頼性を確保するのに十分な特性を有さない。即ち、従来の窒化物系半導体レーザ素子を高出力までＣＷ（Continuous Wave）発振（連続発振）させたところ、十分な光出力まで到達せずに素子破壊するものが、一定の割合で存在する。
又、この従来の窒化物系半導体レーザ素子における素子破壊する割合は、長時間駆動させることにより更に上昇し、その駆動条件によって、得られた窒化物系半導体レーザ素子のほとんどが信頼性を確保できなくなる場合もある。このことより、ａ面窒化物半導体基板に積層された従来の窒化物系半導体レーザ素子は、依然従来の知見のみでは解決できない問題を内包しており、良品の歩留まりが極めて低下するのみならず、長時間の実使用において突然の破壊をおこす危険性を内包しているという課題がある。
そこで、従来の窒化物系半導体レーザ素子において十分な光出力に到達する前に破壊が起こる原因を確認するために、この窒化物系半導体レーザ素子に対する調査を行った。その結果、共振器端面の活性層において窒化物半導体層と平行に延びた段差が生じており、平坦性が損なわれていることが分かった。更に、このような段差が生じることにより、段差付近の結晶の損傷や、コーティング膜の被りが段差部分で不十分になることによる端面の保護効果の低下により、レーザ共振器端面の対損傷性の劣化を招来していることが判明した。
このような問題を鑑みて、本発明は、窒化物半導体層に生じる段差の発生を抑制した窒化物系半導体レーザ素子・ウェハを作製する窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を提供して、その歩留まり及び信頼性を改善することを目的とする。
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、結晶成長のための主面が（１１−２０）面である窒化物半導体基板上に、活性層を含む複数の窒化物半導体層を積層する積層工程と、該窒化物半導体層にストライプ状導波路を形成する導波路形成工程と、該窒化物半導体層に該窒化物半導体層表面に向けて開口した掘り込み領域である掘り込み部を形成する掘り込み形成工程と、レジストを用いたパターニングによって前記窒化物半導体層表面にパッド電極を形成するパッド電極形成工程と、前記ストライプ状導波路および前記掘り込み部が形成されたウェハにおいて、前記掘り込み部の前記ストライプ状導波路とは反対側に、劈開の起点となる溝を設ける溝形成工程と、前記溝に沿ってウェハに外力を加え、前記掘り込み部から前記ストライプ状導波路の方向へ劈開を進行させ、前記主面に直交するような劈開面を形成する劈開工程を有し、前記パッド電極は前記劈開面から引き込まれて形成され、前記掘り込み部は、前記劈開面が通る位置であって、劈開時の衝撃波が伝播する方向に対して前記ストライプ状導波路の上流側手前にあるとともに前記ストライプ状導波路の脇に形成され、活性層に達していることを特徴とする。
この構成によると、劈開時に共振器端面に生じる段差を掘り込み部によってリセットすることができ、ストライプ状導波路への段差の発生が防がれる。
本発明によると、掘り込み部が設けられることによって、劈開時に共振器端面に生じる段差を掘り込み部によってリセットすることができる。そのため、共振器端面に生じる段差の発生源に近い位置の掘り込み部で段差のリセットが行われ、レーザ出射動作を行うストライプ状導波路への段差の発生が防がれる。これにより、レーザ出射部における端面の損傷が防止され、長時間の駆動後にも信頼性を確保するに十分なレーザ光を出力することができる窒化物系半導体レーザ素子を歩留まり良く得られる。
又、本発明によると、シュタルク効果の影響の低減および量子井戸面内での結晶非対称性が高まることによる利得の増加が期待でき、更に、Ｃ軸方向に伝播する傾向のある貫通転位が積層方向へ伝播されることが抑制されることによる結晶性の向上が見込める。そのため、窒化物系半導体レーザ素子の閾値電流密度が低減することができる。又、ａ面窒化物半導体基板は、窒化物半導体の優れた性質を最大限利用できるため、このａ面窒化物半導体基板に積層されて得た窒化物系半導体レーザ素子において、信頼性にも優れた高性能のデバイス特性を実現することができる。
本発明の実施形態について、以下に、図面を参照して説明する。以下では、本実施形態における窒化物系半導体レーザ素子について、その製造工程を説明することで、構造の詳細を説明することとする。
（エピ成長による各層の形成）
本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子では、結晶成長のための主面として（１１−２０）面（ａ面と称されることもある）を有するｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上に、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長技術を適宜用いることで、窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、各窒化物半導体層を形成する。
即ち、図１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０１の第１主面（ａ面）上に、０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）のｎ型ＧａＮ下部コンタクト層１０２、０．５〜３．０μｍ（例えば２．０μｍ）のｎ型ＡｌＧａＮ下部クラッド層１０３（Ａｌ組成０〜０．３程度、例えば０．０２）、０〜０．３μｍ（例えば０．１μｍ）のｎ型ＧａＮ下部ガイド層１０４、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但しｘ１＞ｘ２≧０）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、０．０１〜０．１μｍ（例えば０．０３μｍ）のＧａＮ中間層１３０、０．０１〜０．１μｍ（例えば０．０２μｍ）のｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層１０６（Ａｌ組成０．０５〜０．４程度、例えば０．２）、０〜０．２μｍ（例えば０．０１μｍ）のＧａＮ上部ガイド層１０７、０．３〜２μｍ（例えば０．５μｍ）のｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層１０８（Ａｌ組成０〜０．３程度、例えば０．０２）、およびｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９を順に積層する。
尚、下部クラッド層１０３及び上部クラッド層１０８は、ＡｌＧａＮのみならず、ＧａＮとＡｌＧａＮとの超格子構造や、ＧａＮとＩｎＡｌＮとの超格子構造や、何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせるなど、所望の光学特性に合うものを使用すれば良い。そして、発振波長が４３０ｎｍ程度以下と短い場合には、下部クラッド層１０３及び上部クラッド層１０８の平均的なＡｌ組成が０．０２以上程度になるようにすることが光閉じ込め上好ましい。但し、活性層１０５の井戸層を厚くしたり、活性層１０５の障壁層や下部ガイド層１０４及び上部ガイド層１０７を屈折率の高いＩｎＧａＮで構成することで、下部クラッド層１０３及び上部クラッド層１０８をＧａＮとすることもできる。一方、発振波長が４３０ｎｍ程度以上と長い場合には、ＧａＮや低組成のＡｌＧａＮが好ましく用いられうる。
又、下部ガイド層１０４、上部ガイド層１０７或いはＧａＮ中間層１３０についてはそれぞれ、上述のＧａＮの他に、ＩｎＧａＮやＡｌＧａＮを使用しても良く、設計上必要なければなくても良い。又、活性層１０５は、波長約４０５ｎｍの光を放射するように、量子井戸層及び障壁層それぞれの組成と、この量子井戸層及び障壁層による交互積層構造を設定すれば良い。
更に、蒸発防止層１０６は、活性層１０５を成長させた後、上部クラッド層１０８を成長させるまでの間に活性層１０５が劣化するのを防止する役割を果たせるものであれば、ＡｌＧａＮ以外の組成やＡｓやＰ等の不純物が混入していても構わない。このとき、活性層１０５及び上部クラッド層１０８の形成条件によっては、蒸発防止層１０６自体を省略することもできる。又、上部コンタクト層１０９は、ＧａＮのみならず、ＩｎＧａＮやＧａＩｎＮＡｓやＧａＩｎＮＰ等を用いても良い。
（コンタクト電極形成）
上述のように、各窒化物半導体をｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上にエピタキシャル成長させて、図１のような積層構造の窒化物半導体層を備えたウェハが得られると、このウェハの表面上全面に、例えばＰｄやＮｉ等を主成分とする第一のｐ電極１１２ａを真空蒸着等により形成する。即ち、図１における一番上の層である上部コンタクト層１０９の表面上全面に、ｐ電極１１２ａが形成される。以下の各実施例においては、Ｐｄを層厚３００Åまで蒸着することで、ｐ電極１１２ａを形成する。
この真空蒸着によるｐ型電極１１２ａの形成が終われば、ｐ型電極を形成する電極金属との合金化するために、熱処理（ｐ電極アロイ）を行う。このｐ電極アロイは、３００〜８００℃程度の温度で、真空雰囲気、或いは窒素等の不活性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。又、これらの雰囲気に加えて、少量の酸素を含む雰囲気で、熱処理を行うものとしても構わない。以下の各実施例では、このｐ電極アロイを、真空雰囲気中で、５００℃、１０分間実施した。
続いて、フォトリソグラフィ工程を利用して、ｐ電極１１２ａの表面上に、幅０．５〜３０μｍ（例えば２０μｍ）のストライプ状レジストを形成する。このストライプ状レジストによるストライプパターンは、窒化物系半導体レーザ素子における導波路形状に対応するもので、ｐ電極１１２ａが形成されたウェハ上に多数平行に形成される。以下の各実施例においては、ストライプ状レジストを形成する方向を、［０００１］方向（ｃ軸方向）又は［１−１００］方向（ｍ軸方向）とする。
そして、イオンエッチングやウェットエッチングを行うことで、ストライプ状レジストの下部以外の領域におけるｐ電極１１２ａを除去する。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上にエピタキシャル成長させた窒化物半導体層による積層構造を有するウェハ表面上において、周期的に形成されたストライプ状レジストの下部領域のみにｐ電極１１２ａが形成されることとなる。以下の各実施例においては、このストライプ状レジストが表面に形成されたｐ電極１１２ａに対するエッチング処理として、硝酸と塩酸の混合液を用いたＰｄのウェットエッチングを実施するものとする。
尚、上述のようにして作製されるｐ電極１１２ａについては、後に形成するパッド電極１１２ｂと同時に作製するものとしても構わない。この場合、図１のような積層構造の窒化物半導体層を備えたウェハ表面に対して、直接、レジストを形成し、後述するパッド電極の作製工程を行うものとすれば良い。
（掘り込み部誘電体マスク形成）
このように、ストライプ状レジストが周期的に形成されたウェハに対して、その表面全面に厚さ０．１μｍ〜０．５μｍ（例えば０．２μｍ）のＳｉＯ2からなる誘電体マスク１２０を形成する。そして、ストライプ状レジストを溶剤によって溶解させた後に、超音波洗浄等を行ってリフトオフすることで、ストライプ状レジストの上面に形成された誘電体マスク１２０をストライプ状レジストと共に除去する。
このようにして、図２のように、周期的にストライプ状に設置されたｐ電極１１２ａの間に誘電体マスク１２０が設けられる。即ち、誘電体マスク１２０に幅２０μｍのストライプの開口部１２１を形成することができる。引き続いて、このストライプの開口部１２１が形成された誘電体マスク１２０の表面上全面に、レジストマスク１２２を塗布した後、フォトリソグラフィ工程を利用して、図３又は図４に示すような周期的なレジストの開口部１２３を形成する。尚、図３及び図４は、開口部１２３が形成されたレジストマスク１２２の上面図である。
この図３及び図４に示すレジストマスク１２２において、その開口部１２３は、誘電体マスク１２０上に形成される。即ち、ｐ電極１１２ａが配置された誘電体マスク１２０のストライプの開口部１２１以外の領域に、レジストマスク１２２の開口部１２３が形成される。このように、図３及び図４に示すレジストマスク１２２は、ストライプ状の誘電体マスク１２０の上にその開口部１２３が形成されることで、開口部１２３が誘電体マスク１２０によるストライプの幅方向に周期的に形成される。
そして、図３に示すレジストマスク１２２では、開口部１２３が、誘電体マスク１２０によるストライプの長手方向においても周期的に形成された矩形形状とされる。このとき、矩形形状となる開口部１２３の中心位置が、窒化物系半導体レーザ素子の共振器長毎に位置するように、開口部１２３が形成される。又、図４に示すレジストマスク１２２では、開口部１２３が、誘電体マスク１２０によるストライプの長手方向に沿ったストライプ形状とされる。
尚、以下では、図３に示すように、開口部１２３が矩形形状に形成された場合を例に挙げて、各工程について説明する。即ち、図５の斜視図に示すように、ウェハの窒化物系半導体レーザ素子単位の構成において、ｐ電極１１２ａが表面に形成される導波路の中心位置を中心とした四隅に、開口部１２３が形成される。
（掘り込み部形成）
上述のようにして、ウェハ表面上に、開口部１２３を備えたレジストマスク１２２が形成されると、ドライエッチング或いはウェットエッチングを用いることによって、開口部１２３下の誘電体マスク１２０を除去する。更に、この誘電体マスク１２０が除去された開口部１２３下の窒化物半導体層に対して、ドライエッチングを行う。これにより、図６の斜視図に示すように、開口部１２３下の誘電体マスク１２０及び窒化物半導体層が掘り込まれた掘り込み部１１４の形成が行われる。この掘り込み部１１４の形成が成されると、レジストマスク１２２が除去される。尚、以下の各実施例において、窒化物半導体層に対して、０．２５μｍ程度のドライエッチングを行う。
（リッジストライプの形成）
そして、フォトリソグラフィ工程を利用して、ｐ電極１１２ａの表面上に、図７の斜視図による構成に示すような、幅０．５〜３０μｍ（例えば１．５μｍ）のストライプ状レジスト１２４を形成する。尚、図７は、リッジドライエッチング後のウェハの構成を示す斜視図である。このレジスト１２４によるストライプパターンは、窒化物系半導体レーザ素子の導波路に対応するものであり、ウェハ上に多数平行に形成される。そして、形成されたレジスト１２４及び誘電体マスク１２０をマスクとして、ｐ電極１１２ａのドライエッチングを行う。
これにより、ストライプ状レジスト１２４の下部以外の領域におけるｐ電極１１２ａを除去する。即ち、図７の斜視図に示すように、ｐ電極１１２ａは、レジスト１２４によるマスク下部のみが、レジスト１２４の幅０．５〜３０μｍ（例えば１．５μｍ）と同等の幅で残る。尚、ｐ電極１１２ａが形成されていない場合は、ｐ電極１１２ａのドライエッチング工程を省略することができる。即ち、上述のように掘り込み部１１４が形成された誘電体マスク１２０を備えたウェハ表面に対して、誘電体マスク１２０の開口部１２１に現れる窒化物半導体層に直接レジスト１２４を形成し、次に説明する工程を行うものとすれば良い。
引き続いて、レジスト１２４及び誘電体マスク１２０をマスクとして、ＳｉＣｌ4やＣｌ2ガスなどを用いた反応性プラズマによる窒化物半導体のドライエッチングを行い、リッジストライプ１１０を形成する。このとき、図２に示すように、誘電体マスク１２０の開口部１２１が幅２０μｍのストライプ状に形成されているため、このストライプ状の開口部１２１において、リッジストライプ１１０の両側部分に対するエッチングが行われる。同時に、上述の掘り込み部形成工程において形成された掘り込み部１１４の形成位置において、誘電体マスク１２０が除去された開口部分を備えるため、この掘り込み部１１４位置における窒化物半導体層についてもエッチングが行われている。
このとき、図１に示す窒化物半導体層の積層構造を備える場合、リッジストライプ１１０両側部分のドライエッチングは、概ね、上部クラッド層１０８が０．００μｍ〜０．２０μｍ残るようにドライエッチングを実施している。これにより、リッジストライプ１１０に横方向の実効屈折率差を与えることができ、屈折率導波型の導波路とすることが可能になる。このエッチングにより、レジスト１２４の下部領域における上部コンタクト層１０９と上部クラッド層１０８が他の領域よりも突出し、この突出した上部コンタクト層１０９と上部クラッド層１０８によるリッジストライプ１１０が形成される。
又、掘り込み部１１４においてもエッチングが行われるため、上述の掘り込み部形成工程において、既に０．２５μｍ程度窒化物半導体層のエッチングが実施されていることから、この掘り込み部１１４では、活性層１０５或いは活性層１０５より下部の層までドライエッチングが成される。そして、ドライエッチングによるリッジストライプ１１０の形成が成されると、誘電体マスク１２０を除去する。尚、以下の各実施例においては、ＳｉＯ2による誘電体マスク１２０をフッ酸にて除去した。
尚、本発明の効果は、掘り込み部１１４が、少なくとも活性層１０５に達している場合にその効果がより大きく表れる。換言すると、リッジストライプ１１０のリッジ高さを所望の値とし、且つ、掘り込み部１１４の深さが少なくとも活性層１０５に達している、という二つの要件を満たす必要がある。よって、リッジストライプの形成工程、及び、掘り込み部形成工程それぞれにおける、窒化物半導体層のドライエッチング量については、活性層１０５、蒸発防止層１０６、上部ガイド層１０７、上部クラッド層１０８、及び上部コンタクト層１０９それぞれの層厚に基づいて、適正化を図る必要がある。即ち、上部クラッド層１０８におけるリッジストライプ１１０の最下部位置から、活性層１０５或いは活性層１０５より下部の層までの層厚分の窒化物半導体層が、掘り込み部形成工程でエッチングされる。
（埋込層の形成）
このように、リッジストライプ１１０が周期的に形成されたウェハに対して、その表面全面に厚さ０．１μｍ〜０．５μｍ（例えば０．３μｍ）のＳｉＯ2からなる埋込層１１１を成膜することで、形成されたリッジストライプ１１０を埋め込む。このとき、ＳｉＯ2により形成される埋込層１１１上に後述するパッド電極１１２ｂとの密着性を向上させる層を１層若しくは複数層形成しても構わない。このパッド電極１１２ｂとの密着性を向上させる層は、ＴｉＯ2やＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の酸化物、ＴｉＮやＴａＮ、ＷＮ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属を使用することで生成される。
続いて、リッジストライプ１１０上に形成されたレジスト１２４を溶剤により溶解させた後に、超音波洗浄等を行ってリフトオフすることで、レジスト１２４と共に、レジスト１２４の上面に形成された埋込層１１１を除去する。この処理が施されることにより、図８の斜視図に示すように、リッジストライプ１１０の形成されない領域に埋込層１１１が形成されるとともに、リッジストライプ１１０上面となるｐ電極１１２ａの表面を露出させる。尚、ｐ電極１１２ａが形成されていない場合は、レジスト１２４が溶解されることで、リッジストライプ１１０の上面となる上部コンタクト層１０９の表面が露出することとなる。
（パッド電極の形成）
上述のように、エッチングを施すとともに埋込層１１１が形成されることで、図８のような埋込層１１１によって埋め込まれたリッジストライプ１１０を備えたウェハが得られると、フォトリソグラフィ工程によりレジストで、ｐ電極となるパッド電極１１２ｂのパターニングが行われる。このとき、リッジストライプ１１０を中心にしてリッジストライプ１１０を十分に覆うような形状の開口部がマトリクス状に形成されたレジスト（不図示）がパターニングされる。即ち、レジストにおける開口部が、リッジストライプ１１０の延びる方向とその垂直方向に対して断続的に形成される。
そして、レジストが形成されたウェハの表面上に、Ｍｏ／ＡｕやＷ／Ａｕ等をこの順に真空蒸着等により成膜し、リッジストライプ１１０の表面上に形成されたｐ電極１１２ａの大部分が接触するように、図９の斜視図に示すようなｐ電極となるパッド電極１１２ｂを形成する。尚、リッジストライプ１１０の形成前にｐ電極１１２ａを作製しなかった場合には、このパッド電極１１２ｂを形成する工程において、外部から電力を供給するためのｐ電極としてＮｉ／ＡｕやＰｄ／Ｍｏ／Ａｕ等を成膜すれば良い。
続いて、レジストを溶剤により溶解させた後に、超音波洗浄等を行ってリフトオフすることで、レジストと共にレジストの上面に形成された金属膜を除去することで、レジストにおける開口部と同一の形状のパッド電極１１２ｂを形成する。尚、このレジストにおける開口部の形状は、ワイヤボンド領域等を考慮して所望の形状とすることができる。
このパッド電極１１２ｂは、窒化物系半導体レーザ素子１００（図１１参照）としてウェハを分割する際の分割面や次工程における後述する掘り込み部１１４の形成位置に近い部分にまで形成された場合、リークや電極はがれの危険性がある。そのため、上述したようなパッド電極１１２ｂのパターニングを行う。尚、このパッド電極１１２ｂのパターニングは、リフトオフ法でなく選択メッキ法により行なうことも可能である。又、エッチング法によることもでき、このときは、ｐ電極材料となる金属膜を、ウェハ全面に蒸着し、フォトリソグラフィによりパッド電極１１２ｂとして残したい部分をレジストで保護してから、例えば王水系のエッチング液でパターニングすることで、パッド電極１１２ｂを形成することができる。
（ｎ側電極形成）
このようにしてパッド電極１１２ｂの形成されたウェハの裏面（ｎ型ＧａＮ基板１０１の裏面）を研削・研磨することで、このウェハの厚みを６０〜１５０μｍ（例えば、１００μｍ）程度とする。そして、ウェハの裏面（研削・研磨された面）にＨｆ／ＡｌやＴｉ／Ａｌをこの順に真空蒸着などで成膜して、図１０の斜視図に示すように、まず、ｎ電極１１３ａを形成する。又、このｎ電極１１３ａのオーミック特性を保証するための熱処理が施される。更に、ｎ電極１１３ａを覆うようにＡｕなどの金属膜を蒸着させることで、窒化物系半導体レーザ素子１００（図１１参照）をマウントする際にマウントを容易に行うためのメタライズ電極１１３ｂを、図１０の斜視図のように形成する。
（ミラー面の作製）
このようにしてｎ電極１１３ａ及びメタライズ電極１１３ｂそれぞれがウェハの裏面に形成されると、分割線の一部にあたる位置にスクライブライン（線状の傷）を形成して、リッジストライプ１１０にほぼ垂直な方向に劈開し、共振器長となる幅３００〜２０００μｍ（例えば８００μｍ）の複数のバーを作製する。
スクライブラインは通常、ウェハの一方の端にのみ設ければよいが、分割線位置の所々に設けてバーへ劈開する際の分割線がずれないような工夫をすることもできる。いずれの場合も、劈開はスクライブラインを起点として一方向に進み、バー状に劈開されることになる。この劈開した面により共振器端面が構成される。このとき、ウェハの厚みを薄く調整したため、ウェハからバー状への劈開を正確に行うことができる。このバーを形成する劈開を行うために、ダイヤモンドポイントスクライブやレーザスクライブによる傷入れが用いられる。
このようなバーの分割面はウルツ鉱型窒化物半導体の劈開面であり、積層面に対して垂直となるものが選ばれる。本実施形態のように、（１１−２０）を主面とする基板が用いられた場合のこのような劈開面としては、後述する実施例１又は実施例２のように、［０００１］方向（ｃ軸方向）にリッジストライプ１１０を形成する場合は、（０００１）面とされる。同様に、後述する実施例３又は実施例４のように、［１−１００］方向（ｍ軸方向）にリッジストライプ１１０を形成する場合は、（１−１００）面とされる。
そして、このように形成された複数の窒化物系半導体レーザ素子１００（図１１参照）が連続したバーの両側の共振器端面に対して、コーティング膜形成が成される。このとき、所望の反射率がとなるように、リア側及びフロント側のコーティング膜の構成を選定される。このリア側及びフロント側のコーティング膜については、例えば、リア側となる共振器端面に対して、２層以上の積層体からなる高反射膜（図示せず）が形成され、又、フロント側となる共振器端面に対して、１層以上の積層体からなる低反射膜（図示せず）、例えばアルミナの５％コーティング膜が形成される。このようにすることで、このバーから形成される窒化物系半導体レーザ素子１００（図１１参照）では、その内部で励振されて生成するレーザ光をフロント側となる共振器端面から出射することができる。
（レーザチップ化）
更に、このようにして共振器端面に反射膜が形成されたバーを、幅２００〜３００μｍ程度にチップ分割することで、図１１で示すような窒化物系半導体レーザ素子１００が得られる。このとき、例えば、リッジストライプ１１０が窒化物系半導体レーザ素子１００の中央位置となるように分割するなどのように、リッジストライプ１１０に影響を与えない位置を分割位置として分割を行う。
尚、図１１に示す窒化物系半導体レーザ素子１００は、掘り込み部１１４の全体をリッジストライプ１１０の両側に備えた構成としているが、図１０に示すように、掘り込み部１１４の一部を備えた構成としても構わない。又、リッジストライプ１１０両側にある掘り込み部１１４の一方の少なくとも一部を備えた構成としても構わないし、リッジストライプ１１０両側の掘り込み部１１４が共に切り落とされた構成としても構わない。
そして、このようにして分割されることで得られた窒化物系半導体レーザ素子１００はステム上にマウントされ、ワイヤ等により外部からｐ電極となるパッド電極１１２ｂ及びｎ電極となるメタライズ電極１１３ｂに電気的に接続される。このステム上にマウントされた窒化物系半導体レーザ素子１００を封止するために、ステム上にキャップが施されることで、半導体レーザ装置として提供される。
このように掘り込み部１１４が形成されたウェハを分割することによって構成される窒化物系半導体レーザ素子１００について、以下の各実施例において、その特性評価を行った。以下の各実施例では、窒化物系半導体レーザ素子１００の構成例と、その構成例における特性評価の結果について、説明する。
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１００は、ｐ電極１１２ａの表面上へのストライプ状レジストを形成する方向を、［０００１］方向（ｃ軸方向）とし、上述した各工程を実施することで、作製される。尚、掘り込み部１１４を形成するためにレジストマスク１２２には、図３のような矩形状の開口部１２３が、図１２に示すように、［０００１］方向（ｃ軸方向）及び［１−１００］方向（ｍ軸方向）それぞれの方向に対して、周期的に形成される。このとき、矩形状の開口部１２３は、ミラー面（共振器端面）の作製によってウェハからバー状にされるときに劈開される［１−１００］方向（ｍ軸方向）のスクライブライン上に設置される。
又、ミラー面の作製工程について、本実施例においては、（１１−２０）を主面とするＧａＮ基板１０１に［０００１］方向（ｃ軸方向）にリッジストライプを形成しているので、劈開面を（０００１）面（ｃ面）とした。よって、本実施例の窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１３の斜視図に示すように、［０００１］方向（ｃ軸方向）に延びたリッジストライプ１１０を備え、掘り込み部１１４が、リッジストライプ１１０の中心位置を中心とした四隅に位置する構成となる。
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１００についても、第１実施例と同様、ｐ電極１１２ａの表面上へのストライプ状レジストを形成する方向を、［０００１］方向（ｃ軸方向）とし、上述した各工程を実施することで、作製される。よって、本実施例においても、窒化物系半導体レーザ素子１００の劈開面が（０００１）面（ｃ面）となる。そして、掘り込み部１１４については、実施例１と異なり、ストライプ状に構成される。即ち、掘り込み部１１４を形成するためにレジストマスク１２２には、図４のようなストライプ状の開口部１２３が、図１４に示すように、［０００１］方向（ｃ軸方向）に延びた状態で、［１−１００］方向（ｍ軸方向）それぞれの方向に対して、周期的に形成される。
又、本実施例においては、上記のストライプ状となる掘り込み領域１１４が、リッジストライプ１１０を中心に備えた２０μｍ幅となるストライプの中心から距離７０μｍの位置に、リッジストライプ１１０と平行に、７０μｍの幅でリッジストライプ１１０の両脇に形成した。よって、本実施例の窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１５の斜視図に示すように、［０００１］方向（ｃ軸方向）に延びたリッジストライプ１１０を備え、掘り込み部１１４が、リッジストライプ１１０の中心とした両側位置に、リッジストライプ１１０と平行になるように構成される。
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１００は、第１実施例と異なり、ｐ電極１１２ａの表面上へのストライプ状レジストを形成する方向を、［１−１００］方向（ｍ軸方向）とし、上述した各工程を実施することで、作製される。尚、掘り込み部１１４を形成するためにレジストマスク１２２には、実施例１と同様の図３に示す矩形状の開口部１２３が、図１６に示すように、［０００１］方向（ｃ軸方向）及び［１−１００］方向（ｍ軸方向）それぞれの方向に対して、周期的に形成される。このとき、矩形状の開口部１２３は、ミラー面（共振器端面）の作製によってウェハからバー状にされるときに劈開される［０００１］方向（ｃ軸方向）のスクライブライン上に設置される。
又、ミラー面の作製工程について、本実施例においては、（１１−２０）を主面とするＧａＮ基板１０１に［１−１００］方向（ｍ軸方向）にリッジストライプを形成しているので、劈開面を（１−１００）面（ｍ面）とした。よって、本実施例の窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１７の斜視図に示すように、［１−１００］方向（ｍ軸方向）に延びたリッジストライプ１１０を備え、掘り込み部１１４が、リッジストライプ１１０の中心位置を中心とした四隅に位置する構成となる。
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１００についても、第３実施例と同様、ｐ電極１１２ａの表面上へのストライプ状レジストを形成する方向を、［１−１００］方向（ｍ軸方向）とし、上述した各工程を実施することで、作製される。よって、本実施例においても、窒化物系半導体レーザ素子１００の劈開面が（１−１００）面（ｍ面）となる。そして、掘り込み部１１４については、実施例２と同様、ストライプ状に構成される。即ち、掘り込み部１１４を形成するためにレジストマスク１２２には、図４のようなストライプ状の開口部１２３が、図１８に示すように、［１−１００］方向（ｍ軸方向）に延びた状態で、［０００１］方向（ｃ軸方向）それぞれの方向に対して、周期的に形成される。
又、本実施例においては、第２実施例と同様、上記のストライプ状となる掘り込み領域１１４が、リッジストライプ１１０の中心から距離７０μｍ離れた位置に、リッジストライプ１１０と平行に、７０μｍの幅でリッジストライプ１１０の両脇に形成した。よって、本実施例の窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１９の斜視図に示すように、［１−１００］方向（ｍ軸方向）に延びたリッジストライプ１１０を備え、掘り込み部１１４が、リッジストライプ１１０の中心とした両側位置に、リッジストライプ１１０と平行になるように構成される。
（上記実施例と比較例の特性評価）
上述の実施例１〜実施例４のような構成の窒化物系半導体レーザ素子１００の光出力を評価したところ、ＣＷ（連続波）駆動で６００ｍＷ程度の光出力を得た。そして、駆動電流を更に増加したところ、デバイスが破壊しそれ以上の光出力は得られなかった。この破壊の状況を詳細に観察すると、光出射側の導波路の端面において結晶が吹き飛んでおり、機械的に共振器端面が破壊していた。これにより、ＣＯＤ（光学損傷）レベルが約６００ｍＷであると測定された。
一方、比較例として、掘り込み部１１４を設けない他は上記の窒化物系半導体レーザ素子１００と同様に製造した窒化物系半導体レーザ素子を作製し、そのＣＯＤレベルを評価したところ、約１５０ｍＷであり、本実施例の窒化物系半導体レーザ素子１００より明らかに劣っていた。
（検討）
比較例において、劈開後のバーの劈開面３００をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて詳細に観察したところ、図２０の模式図に示すように、活性層付近の位置において、積層面に平行に、０．１μｍ以下程度の非常に微小な段差３０１が生じていた。このような段差３０１は、窒化物系半導体レーザ素子の発振動作を妨げるほどの影響のあるものでなく、詳細に分析を行わないと判明しない程度のものであり、従来の作成方法で劈開して形成された窒化物系半導体レーザ素子において存在することが知られていなかった。一方、上述の実施例１〜実施例４における窒化物半導体レーザ素子１００が複数並んだウェハ劈開後のバーにおいては、導波路（リッジストライプ１１０部分）付近の劈開面に、この図２０に示すような段差３０１がほとんど観察されず、平坦であった。
よって、本発明は、（１１−２０）面上の窒化物半導体の積層構造による窒化物系半導体レーザ素子構造において、（１１−２０）面に垂直な面で劈開を行うと、この図２０に示すような段差３０１が生じる、という現象を抑制している。
一般に、窒化物系半導体レーザ素子においては、活性層１０５にはエネルギーギャップが小さく格子定数が比較的大きい材料（例えばＩｎＧａＮ）が多く用いられ、それを挟むガイド層１０４，１０７やクラッド層１０３，１０８にはエネルギーギャップが大きく格子定数が比較的小さい材料（例えばＧａＮやＡｌＧａＮ）が用いられるので、活性層１０５には、格子定数差による歪を内包している。又、このような活性層１０５の材料とガイド層１０４，１０７やクラッド層１０３，１０８の材料とは、機械的な性質も異なると考えられる。
このような積層構造をまとめて（１１−２０）面に垂直な面で劈開しようとした場合に、活性層１０５の上側の諸層と下側の諸層はそれぞれが一体となって分割されるが、ＩｎＧａＮを含む活性層１０５のところで微妙にずれてしまい、劈開が一方向に進む間に徐々にずれが蓄積されて、図２０に示すような段差３０１が生じるものと推測している。それに対して、上記実施例１〜実施例４を含む本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１００では、掘り込み領域１１４において、ウェハ表面から活性層１０５の下まで、分割面に当たる位置が掘り込まれている。よって、掘り込み部１１４によって衝撃波の伝達が防がれて、掘り込み部１１４において、図２０に示すような段差３０１が一度クリアされる。
そのため、掘り込み部１１４とリッジストライプ１１０との間に劈開時のステップが形成されない限り、掘り込み部１１４とリッジストライプ１１０との間において、活性層１０５付近に窒化物半導体層に平行に走る、図２０に示すような段差３０１の発生確率を大きく減少させることができる。
このように掘り込み部１１４を形成するとき、掘り込み部１１４の位置は、好ましくはリッジストライプ１１０のエッジ位置から２μｍ以上の位置となるようにする。即ち、図２１のように、掘り込み部１１４のエッジ位置４０１がリッジストライプ１１０から２μｍ以下の距離とされると、掘り込み部１１４による構造が、窒化物系半導体レーザ素子１００の光学特性に影響を与えてしまう。逆に、掘り込み部１１４をあまり離間させると、図２０に示す段差３０１が一度クリアされる効果が希釈されてしまう。そのため、リッジストライプ１１０を掘り込み部１１４のエッジ位置４０１から約２００μｍ以下の距離に形成し、掘り込み部１１４のエッジ位置４０１とリッジストライプ１１０の間において、劈開後の共振器端面に図２０に示す段差３０１が形成されないようにする。
更に、活性層１０５の下面から掘り込み部１１４の底面までの距離は、分割予定ライン４０２上の少なくとも一部において１μｍ未満となることが好ましい。あまり深く掘り込むと、その位置にウェハの表面側から裏面側までの上下の全体的に劈開面のずれが生じる怖れがあるためである。
又、本実施形態において、掘り込み部１１４は、図２１に示すように、リッジストライプ１１０の両側に設けるものとしたが、原理的には劈開の進行する上流側のみの片側でもよい。即ち、掘り込み部１１４が劈開時の衝撃波が伝播する方向に対してリッジストライプ１１０の上流側手前にあれば（掘り込み部１１４が分割溝とリッジストライプ１１０との間に形成されていれば）、本発明の効果が得られる。
しかしながら、掘り込み部１１４をリッジストライプ１１０の両側に設けておけば、どちら側から劈開を行ってもよくなるという利便性が生じる。このとき、特に、プロセス中にウェハ端部に欠けなどが生じた場合には、欠けの出来た側にスクライブラインを入れるのは困難となるが、掘り込み部１１４をリッジストライプ１１０の両側に設けることで、予定していた側と反対側からスクライブラインを入れることもできる。このように、掘り込み部１１４をリッジストライプ１１０の両側に設けた方が、生産性に優れているという優位点を備える。
又、ウェハをバー状に分割する際において、予期せぬバー幅のずれ（レーザの共振器長ずれ）を防止するためにウェハの中ほどにも分割溝を設ける（スクライブラインを同一線上に複数設ける）こともできる。この場合、衝撃波の伝播方向が分割線状で、一定とならない場合も懸念される（ウェハのごく一部において逆方向に劈開が進行することもある）ので、活性層１０５付近の図２０に示す平行段差３０１の発生を確実に防止して歩留まりを向上させるためには、掘り込み部１１４がリッジストライプ１１０の両側にあったほうが望ましい。
また、上記の実施形態においては、分割線上のリッジストライプ１１０近傍にのみ掘り込み部１１４を作製するものとし、窒化物系半導体レーザ素子１００の４隅に相当する位置に掘り込み部１１４が形成されるものとした。しかしながら、この掘り込み部１１４については、リッジストライプ１１０近傍以外の全面を先の条件に当てはまるようにエッチングして構成することもできる。
本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、光ピックアップや液晶ディスプレイ、レーザディスプレイ、照明装置などの様々な光源装置に使用される半導体レーザ装置に適用することができる。即ち、例えば、ＦＦＰ（ファーフィールドパターン）等の光学特性の制御に係る制約は弱いものの、出力が数Ｗと大変な高出力である、照明用のブロードエリア半導体レーザ装置に対しても、本発明の窒化物系半導体レーザ素子を適用することができる。
このブロードエリア半導体レーザ装置は、高出力であるために窒化物系半導体レーザ素子の共振器端面にかかる負担が大きくなり、本発明の窒化物系半導体レーザ素子のように、共振器端面に段差がないことが必須である。従って、ブロードエリア半導体レーザ装置に用いられる窒化物系半導体レーザ素子のリッジストライプ脇に掘り込み部を設け、段差を防止すると信頼性向上が期待できる。このブロードエリア半導体レーザ装置においては、窒化物系半導体レーザ素子のリッジストライプ幅を５〜１００μｍとすれば良い。
又、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、上述したリッジ型のストライプ状導波路を持つ窒化物系半導体レーザ素子だけでなくこのリッジ型以外にもＢＨ（埋め込みヘテロ）型やＲｉＳ（Ridge by Selective re-growth）等のストライプ状導波路を持つ窒化物系半導体レーザ素子においても適用することも可能である。尚、ＢＨ型となる窒化物系半導体レーザ素子の場合は、蒸発防止層上面から掘り込み部の底部までの残し膜厚を−０．３μｍ〜０．０５μｍの範囲とすれば良い。更に、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、上述した構成におけるｐ型およびｎ型を反転してｎ型半導体側に導波路を作製するものにも適用可能である。又、１つの窒化物系半導体レーザ素子に複数のストライプ状導波路を設けるものであっても構わない。
本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、光ピックアップや液晶ディスプレイ、レーザディスプレイ、照明装置などの様々な光源装置に使用される半導体レーザ装置に適用することができる。
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ断面図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのレジストマスク後の一構成例を示すウェハ上面図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのレジストマスク後の別の構成例を示すウェハ上面図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ斜視図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す外観斜視図である。 実施例１の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程において使用されるレジストマスクの形状を示すウェハ上面図である。 実施例１の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す外観斜視図である。 実施例２の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程において使用されるレジストマスクの形状を示すウェハ上面図である。 実施例２の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す外観斜視図である。 実施例３の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程において使用されるレジストマスクの形状を示すウェハ上面図である。 実施例３の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す外観斜視図である。 実施例４の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程において使用されるレジストマスクの形状を示すウェハ上面図である。 実施例４の窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す外観斜視図である。 比較例の窒化物系半導体レーザ素子の劈開面の拡大模式図である。 本発明の窒化物系半導体レーザ素子における掘り込み部とリッジストライプの位置関係を説明するためのウェハ上面図である。
符号の説明
１００ 窒化物半導体レーザ素子
１０１ 窒化物半導体基板
１０２ 下部コンタクト層
１０３ 下部クラッド層
１０４ 下部ガイド層
１０５ 活性層
１０６ 蒸発防止層
１０７ 上部ガイド層
１０８ 上部クラッド層
１０９ 上部コンタクト層
１１０ リッジストライプ（ストライプ状導波路）
１１１ 埋込層
１１２ａ ｐ電極
１１２ｂ パッド電極
１１３ａ ｎ電極
１１３ｂ メタライズ電極
１１４ 掘り込み部
１２０ 誘電体マスク
１２１ 開口部
１２２ レジストマスク
１２３ 開口部
１２４ ストライプ状レジスト
３００ 劈開面（共振器端面）
３０１ 段差
４０１ 掘り込みエッジ位置
４０２ 分割予定ライン

Claims (1)

  1. 結晶成長のための主面が（１１−２０）面である窒化物半導体基板上に、活性層を含む複数の窒化物半導体層を積層する積層工程と、
    該窒化物半導体層にストライプ状導波路を形成する導波路形成工程と、
    該窒化物半導体層に該窒化物半導体層表面に向けて開口した掘り込み領域である掘り込み部を形成する掘り込み形成工程と、
    レジストを用いたパターニングによって前記窒化物半導体層表面にパッド電極を形成するパッド電極形成工程と、
    前記ストライプ状導波路および前記掘り込み部が形成されたウェハにおいて、前記掘り込み部の前記ストライプ状導波路とは反対側に、劈開の起点となる溝を設ける溝形成工程と、
    前記溝に沿ってウェハに外力を加え、前記掘り込み部から前記ストライプ状導波路の方向へ劈開を進行させ、前記主面に直交するような劈開面を形成する劈開工程を有し、
    前記パッド電極は前記劈開面から引き込まれて形成され、
    前記掘り込み部は、前記劈開面が通る位置であって、劈開時の衝撃波が伝播する方向に対して前記ストライプ状導波路の上流側手前にあるとともに前記ストライプ状導波路の脇に形成され、活性層に達していることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009158647A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Sharp Corp 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
JP5004989B2 (ja) * 2009-03-27 2012-08-22 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びに、半導体光学装置
JP4927121B2 (ja) * 2009-05-29 2012-05-09 シャープ株式会社 窒化物半導体ウェハ、窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法
US20110001126A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor chip, method of fabrication thereof, and semiconductor device
US20110042646A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor chip, method of manufacture thereof, and semiconductor device
GB2486011A (en) 2010-12-01 2012-06-06 Oclaro Technology Ltd Optical waveguide with etched ridge structure
JP5803457B2 (ja) * 2011-09-08 2015-11-04 三菱電機株式会社 レーザダイオード素子の製造方法
US9588291B2 (en) * 2013-12-31 2017-03-07 Medlumics, S.L. Structure for optical waveguide and contact wire intersection
WO2023008458A1 (ja) * 2021-07-30 2023-02-02 京セラ株式会社 半導体デバイスの製造方法、テンプレート基板、半導体デバイス、電子機器、および半導体デバイスの製造装置
US20230155347A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-18 Lumentum Japan, Inc. Optical semiconductor device
JP2023111096A (ja) * 2022-01-31 2023-08-10 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072197A (en) * 1996-02-23 2000-06-06 Fujitsu Limited Semiconductor light emitting device with an active layer made of semiconductor having uniaxial anisotropy
JPH10335750A (ja) * 1997-06-03 1998-12-18 Sony Corp 半導体基板および半導体装置
JP2003017791A (ja) * 2001-07-03 2003-01-17 Sharp Corp 窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法
US20050116243A1 (en) * 2003-12-01 2005-06-02 Atsunori Mochida Semiconductor laser device and its manufacturing method
JP4963060B2 (ja) * 2005-11-30 2012-06-27 シャープ株式会社 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法

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