JP4566253B2 - Nitride semiconductor laser device - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、III−V族系窒化物半導体(以下、単に「窒化物半導体」という。)を用いた窒化物半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor laser device, and more particularly to a nitride semiconductor laser device using a group III-V nitride semiconductor (hereinafter simply referred to as “nitride semiconductor”).

窒化物半導体は、青紫色、青色または緑色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子や窒化物半導体発光ダイオード素子等の窒化物半導体発光素子の材料として注目されており、近年、窒化物半導体を用いた青紫色、青色または緑色の光を発光する窒化物半導体発光素子の開発が活発に行なわれている。   Nitride semiconductors are attracting attention as materials for nitride semiconductor light emitting devices such as nitride semiconductor laser devices and nitride semiconductor light emitting diode devices that emit blue-violet, blue or green light. In recent years, nitride semiconductors have been used. Development of nitride semiconductor light emitting devices that emit blue-violet, blue, or green light has been actively conducted.

青色や緑色の光を発光する窒化物半導体発光ダイオード素子は既に実用化されており、窒化物半導体レーザ素子についても光ディスクなどの光記録媒体の記録密度を向上させるために、発光波長が400nm付近の青紫色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子が実用化されている。   Nitride semiconductor light emitting diode elements that emit blue or green light have already been put into practical use, and in order to improve the recording density of an optical recording medium such as an optical disk, the nitride semiconductor laser element also has an emission wavelength of around 400 nm. Nitride semiconductor laser elements that emit blue-violet light have been put into practical use.

一方、発光波長400nmよりも長波長の純青色または緑色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子は、ディスプレイ装置の光源、照明用途としての蛍光体励起光源、さらには医療用機器への応用に対する期待からその開発が進められている。   On the other hand, nitride semiconductor laser elements that emit pure blue or green light having an emission wavelength longer than 400 nm are expected to be applied to light sources for display devices, phosphor excitation light sources for illumination applications, and medical devices. The development is underway.

ここで、発光波長が400nm付近の青紫色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子は、n型窒化物半導体クラッド層およびp型窒化物半導体クラッド層の他にAlを含む窒化物半導体(AlGaN等)から構成されている。   Here, a nitride semiconductor laser element that emits blue-violet light having an emission wavelength of around 400 nm is a nitride semiconductor (such as AlGaN) that includes Al in addition to an n-type nitride semiconductor cladding layer and a p-type nitride semiconductor cladding layer. ).

上述したように、青紫色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子は既に実用化されているが、窒化物半導体クラッド層に転位のような結晶欠陥を発生させるAlを含む窒化物半導体(AlGaN等)を用いている点については潜在的な課題があると言える。   As described above, nitride semiconductor laser elements emitting blue-violet light have already been put into practical use, but nitride semiconductors containing Al that generate crystal defects such as dislocations in the nitride semiconductor cladding layer (AlGaN, etc.) ) Is a potential issue.

また、Alを含む窒化物半導体(AlGaN等)においては、p型不純物として用いるマグネシウム(Mg)のアクセプタイオン化エネルギーがAlの組成比に比例して増大するため、高い正孔濃度を実現することが困難となり、窒化物半導体レーザ素子の抵抗が高い原因の一つとされている。すなわち、依然として、窒化物半導体レーザ素子の抵抗を低減させる余地が残っていると言える。   Further, in nitride semiconductors containing Al (such as AlGaN), the acceptor ionization energy of magnesium (Mg) used as a p-type impurity increases in proportion to the Al composition ratio, so that a high hole concentration can be realized. This is one of the causes of the high resistance of the nitride semiconductor laser device. That is, it can be said that there is still room for reducing the resistance of the nitride semiconductor laser element.

一方、青色や緑色の光を発光する窒化物半導体レーザ素子については以下のような課題が存在する。すなわち、発光波長が400nm付近では、窒化物半導体クラッド層の材料として用いられるAlを含む窒化物半導体(AlGaN等)とGaNとの間の屈折率が大きいが、発光波長が400nmより長波長の純青色の光(430nm以上480nm以下の波長の光)あるいは緑色の光(480nmよりも大きく580nm以下の波長の光)の領域では、この屈折率差が小さくなる。   On the other hand, the nitride semiconductor laser element emitting blue or green light has the following problems. That is, when the emission wavelength is around 400 nm, the refractive index between the nitride semiconductor containing Al (AlGaN, etc.) used as the material of the nitride semiconductor cladding layer and GaN is large, but the emission wavelength is longer than 400 nm. In the region of blue light (light having a wavelength of 430 nm or more and 480 nm or less) or green light (light having a wavelength of greater than 480 nm and less than or equal to 580 nm), this refractive index difference is small.

すなわち、発光波長400nm付近の窒化物半導体レーザ素子の構造において発光波長のみを長波長化したと仮定すると、窒化物半導体活性層への光の閉じ込めが不十分となるため、窒化物半導体レーザ素子の発光効率(窒化物半導体レーザ素子に注入された電子数に対して窒化物半導体レーザ素子の外部に取り出される光子数の割合)の低下が懸念される。   That is, assuming that only the emission wavelength is increased in the structure of the nitride semiconductor laser element having an emission wavelength of around 400 nm, light confinement in the nitride semiconductor active layer becomes insufficient. There is a concern that the light emission efficiency (ratio of the number of photons taken out of the nitride semiconductor laser element to the number of electrons injected into the nitride semiconductor laser element) is reduced.

純青色等の長波長帯の光について、高性能な窒化物半導体レーザ素子を実現するためには、屈折率差の低減を考慮して窒化物半導体レーザ素子の構造を設計することが必要となる。たとえば、窒化物半導体活性層への光の閉じ込めの低下を抑制する方法としては、Alを含む窒化物半導体(AlGaN等)により構成される窒化物半導体クラッド層のAl組成比を増大させることでその屈折率差を増大させることができる。   In order to realize a high-performance nitride semiconductor laser device for light in a long wavelength band such as pure blue, it is necessary to design the structure of the nitride semiconductor laser device in consideration of a reduction in the refractive index difference. . For example, as a method of suppressing a decrease in light confinement in the nitride semiconductor active layer, the Al composition ratio of a nitride semiconductor clad layer composed of a nitride semiconductor (such as AlGaN) containing Al is increased. The difference in refractive index can be increased.

しかしながら、p型窒化物半導体クラッド層のAl組成比を増大させた場合には、上述したとおりp型不純物として用いるマグネシウム(Mg)のアクセプタイオン化エネルギーがAlの組成に比例して増大するので、高い正孔濃度を実現することが困難となり、窒化物半導体レーザ素子の抵抗が増大して、駆動電圧が上昇するといった問題が危惧される。   However, when the Al composition ratio of the p-type nitride semiconductor cladding layer is increased, as described above, the acceptor ionization energy of magnesium (Mg) used as the p-type impurity increases in proportion to the Al composition, so that it is high. There is a concern that it becomes difficult to realize the hole concentration, the resistance of the nitride semiconductor laser element increases, and the drive voltage increases.

たとえば、特開2000−236142号公報においては、p型窒化物半導体クラッド層にAlを用いないGaN層により構成することによって結晶欠陥の少ない窒化物半導体レーザ素子を実現している。しかしながら、特開2000−236142号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子の構成では、純青色や緑色の光では、光の閉じ込めが不十分となり、窒化物半導体レーザ素子の発光効率の低下が避けられない。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-236142, a nitride semiconductor laser element with few crystal defects is realized by forming a p-type nitride semiconductor cladding layer with a GaN layer that does not use Al. However, in the configuration of the nitride semiconductor laser element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-236142, light confinement is insufficient with pure blue or green light, and a reduction in the light emission efficiency of the nitride semiconductor laser element can be avoided. Absent.

また、特開2004−289157号公報においては、p型窒化物半導体クラッド層の代わりに、導波路層上に透明導電膜を設け、さらにはその透明導電膜上にp電極を設けた構成の窒化物半導体レーザ素子が開示されている。特開2004−289157号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子の構成では、光閉じ込め係数を維持するとともに、p電極における著しい吸収損失を避けることができる。さらにはAlを含む窒化物半導体(AlGaN等)により構成されるp型窒化物半導体クラッド層の使用を避けることが可能であり、p型窒化物半導体クラッド層の代わりに透明導電膜を設けていることによって窒化物半導体レーザ素子の抵抗を低減して、駆動電圧の上昇も抑えることが可能である。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289157, a nitriding structure in which a transparent conductive film is provided on a waveguide layer instead of a p-type nitride semiconductor cladding layer, and a p-electrode is provided on the transparent conductive film. A semiconductor laser device is disclosed. In the configuration of the nitride semiconductor laser element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289157, the optical confinement coefficient can be maintained and a significant absorption loss in the p electrode can be avoided. Further, it is possible to avoid the use of a p-type nitride semiconductor clad layer made of a nitride semiconductor containing Al (AlGaN or the like), and a transparent conductive film is provided instead of the p-type nitride semiconductor clad layer. As a result, the resistance of the nitride semiconductor laser device can be reduced, and an increase in driving voltage can be suppressed.

しかしながら、実施例で示されている波長420nmのレーザ光を放出させる場合には上記の効果が期待できても、たとえば430nm以上580nm以下といったさらなる長波長領域のレーザ光を放出させる場合には、特開2004−289157号公報に開示されている構成では、透明導電膜上にp電極を設けることでは吸収損失の影響は避けられないため、窒化物半導体レーザ素子の構成としては不十分であった。   However, when the laser beam having a wavelength of 420 nm shown in the embodiment is emitted, the above-described effect can be expected, but when emitting a laser beam in a longer wavelength region such as 430 nm or more and 580 nm or less, it is particularly In the configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-289157, the effect of absorption loss is unavoidable if the p-electrode is provided on the transparent conductive film, so that the configuration of the nitride semiconductor laser device is insufficient.

したがって、より広い波長範囲のレーザ光を放出する場合にも適用できるとともに、高抵抗の要因となるAlを含むp型窒化物半導体の使用量を可能な限り減らし、かつ光閉じ込めを十分に満足する窒化物半導体レーザ素子が求められていた。
特開2000−236142号公報 特開2004−289157号公報
Therefore, the present invention can be applied to the case of emitting laser light in a wider wavelength range, and the amount of p-type nitride semiconductor containing Al, which causes high resistance, is reduced as much as possible and the optical confinement is sufficiently satisfied. A nitride semiconductor laser element has been demanded.
JP 2000-236142 A JP 2004-289157 A

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、低い窒化物半導体レーザ素子の抵抗を実現することができ、また、その適応するレーザ光の波長範囲が広い窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor laser element that can realize a low resistance of a nitride semiconductor laser element and that has a wide wavelength range of the laser light to be adapted. is there.

本発明は、n型窒化物半導体層と、n型窒化物半導体層上に形成された窒化物半導体活性層と、窒化物半導体活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、p型窒化物半導体層上に形成された上部透明導電膜とを含み、窒化物半導体活性層は、インジウムを含む窒化物半導体井戸層と、窒化物半導体障壁層とを有し、窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する窒化物半導体活性層の領域の上方に位置する上部透明導電膜の領域において、上部透明導電膜の表面が気体とし、窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する窒化物半導体活性層の領域の上方とは異なる領域に位置する上部透明導電膜の領域において、上部透明導電膜の表面が金属から構成される電極と接している窒化物半導体レーザ素子である。 The present invention relates to an n-type nitride semiconductor layer, a nitride semiconductor active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor active layer, and a p-type An upper transparent conductive film formed on the nitride semiconductor layer, the nitride semiconductor active layer having a nitride semiconductor well layer containing indium and a nitride semiconductor barrier layer, and from the nitride semiconductor active layer in the region of the upper transparent conductive film located above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the emitted laser beam, and contact with the air body surface of the upper transparent conductive film, released from the nitride semiconductor active layer In the region of the upper transparent conductive film located in a region different from the region above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light to be applied , the surface of the upper transparent conductive film is in contact with the electrode made of metal This is a nitride semiconductor laser element.

また、本発明は、n型窒化物半導体層と、n型窒化物半導体層上に形成された窒化物半導体活性層と、窒化物半導体活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、p型窒化物半導体層上に形成された上部透明導電膜とを含み、窒化物半導体活性層は、インジウムを含む窒化物半導体井戸層と、窒化物半導体障壁層とを有し、窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する窒化物半導体活性層の領域の上方に位置する上部透明導電膜の領域において、上部透明導電膜の表面が気体または透明誘電体膜と接し、窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する窒化物半導体活性層の領域の上方とは異なる領域に位置する上部透明導電膜の領域において、上部透明導電膜の表面が金属から構成される電極と接しており、p型窒化物半導体層の少なくとも一部がリッジストライプ部を構成している窒化物半導体レーザ素子である。 The present invention also provides an n-type nitride semiconductor layer, a nitride semiconductor active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor active layer, an upper transparent conductive film formed on the p-type nitride semiconductor layer, and the nitride semiconductor active layer includes a nitride semiconductor well layer containing indium and a nitride semiconductor barrier layer, and the nitride semiconductor active layer In the region of the upper transparent conductive film located above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the layer, the surface of the upper transparent conductive film is in contact with the gas or the transparent dielectric film, and the nitride In the region of the upper transparent conductive film located in a region different from the region above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the semiconductor active layer, the surface of the upper transparent conductive film is made of metal In contact with the electrode, p-type At least a portion of the compound semiconductor layer is a nitride semiconductor laser device constituting the ridge stripe portion.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、レーザ光の電界分布が上部透明導電膜の上方に染み出していることが好ましい。 In the nitride semiconductor laser device of the present invention, preferably Rukoto electric field distribution of the laser beam is not exude above the upper transparent conductive film.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、p型窒化物半導体層は上部透明導電膜と接するp型窒化物半導体コンタクト層を有し、p型窒化物半導体コンタクト層はp型GaNまたはp型AlGaNからなり、p型窒化物半導体コンタクト層の厚さは1μm以下であることが好ましい。 In the nitride semiconductor laser device of the present invention, the p-type nitride semiconductor layer has a p-type nitride semiconductor contact layer in contact with the upper transparent conductive film, and the p-type nitride semiconductor contact layer is p-type GaN or p-type. The p-type nitride semiconductor contact layer is preferably 1 μm or less in thickness.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、n型窒化物半導体層と窒化物半導体活性層との間に窒化物半導体下部光ガイド層を備えており、窒化物半導体下部光ガイド層がインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体下部光ガイド層のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。   The nitride semiconductor laser device of the present invention further includes a nitride semiconductor lower light guide layer between the n-type nitride semiconductor layer and the nitride semiconductor active layer, and the nitride semiconductor lower light guide layer contains indium. The indium composition ratio of the nitride semiconductor lower optical guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体活性層と上部透明導電膜との間に窒化物半導体上部光ガイド層を備えており、窒化物半導体上部光ガイド層がインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体上部光ガイド層のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。   The nitride semiconductor laser device of the present invention further includes a nitride semiconductor upper light guide layer between the nitride semiconductor active layer and the upper transparent conductive film, and the nitride semiconductor upper light guide layer is nitrided containing indium. The indium composition ratio of the nitride semiconductor upper light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、n型窒化物半導体層の窒化物半導体活性層の設置側とは反対側に下部透明導電膜を備えており、下部透明導電膜のn型窒化物半導体層の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部が気体または透明誘電体膜と接していることが好ましい。   The nitride semiconductor laser device of the present invention further includes a lower transparent conductive film on the side of the n-type nitride semiconductor layer opposite to the side where the nitride semiconductor active layer is installed, and the n-type nitride of the lower transparent conductive film It is preferable that at least a part of the surface on the opposite side of the semiconductor layer is in contact with the gas or the transparent dielectric film.

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体レーザ素子の共振器端面とは異なる表面の少なくとも一部に放熱性部材を備えていることが好ましい。   In addition, the nitride semiconductor laser element of the present invention preferably includes a heat dissipating member on at least a part of the surface different from the cavity end face of the nitride semiconductor laser element.

なお、本発明において、n型窒化物半導体層としては、たとえば、n型の導電型を有するAlx1Gay1Inz1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦z1≦1、x1+y1+z1≠0)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる層の単層または複数層を用いることができる。また、n型窒化物半導体層が複数層から構成される場合には、その少なくとも1層が他の層と異なる組成の層であってもよい。 In the present invention, as the n-type nitride semiconductor layer, for example, Al x1 Ga y1 In z1 N (0 ≦ x1 ≦ 1, 0 ≦ y1 ≦ 1, 0 ≦ z1 ≦ 1, n-type conductivity type, A single layer or a plurality of layers made of a nitride semiconductor crystal represented by a formula of x1 + y1 + z1 ≠ 0) can be used. When the n-type nitride semiconductor layer is composed of a plurality of layers, at least one of the layers may be a layer having a composition different from that of the other layers.

また、本発明において、窒化物半導体活性層としては、たとえば、Alx2Gay2Inz2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2≠0)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる層の単層または複数層を用いることができる。なお、窒化物半導体活性層はアンドープであってもよく、n型またはp型の導電型を有していてもよい。また、窒化物半導体活性層が複数層から構成される場合には、その少なくとも1層が他の層と異なる組成の層であってもよい。 In the present invention, the nitride semiconductor active layer is represented by, for example, the formula of Al x2 Ga y2 In z2 N (0 ≦ x2 ≦ 1, 0 ≦ y2 ≦ 1, 0 ≦ z2 ≦ 1, x2 + y2 + z2 ≠ 0). A single layer or a plurality of layers made of nitride semiconductor crystals can be used. The nitride semiconductor active layer may be undoped or may have an n-type or p-type conductivity type. When the nitride semiconductor active layer is composed of a plurality of layers, at least one of the layers may be a layer having a composition different from that of the other layers.

また、本発明において、p型窒化物半導体コンタクト層としては、たとえば、p型の導電型を有するAlx3Gay3Inz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる層の単層または複数層を用いることができるが、x3=z3=0のp型GaNまたはz3=0のp型AlGaNを用いることが好ましい。また、p型窒化物半導体コンタクト層が複数層から構成される場合には、その少なくとも1層が他の層と異なる組成の層であってもよい。 In the present invention, as the p-type nitride semiconductor contact layer, for example, Al x3 Ga y3 In z3 N (0 ≦ x3 ≦ 1, 0 ≦ y3 ≦ 1, 0 ≦ z3 ≦ 1 having a p-type conductivity type is used. , X3 + y3 + z3 ≠ 0), a single layer or a plurality of layers made of a nitride semiconductor crystal can be used, but p3 GaN with x3 = z3 = 0 or p-type AlGaN with z3 = 0 is used. Is preferred. When the p-type nitride semiconductor contact layer is composed of a plurality of layers, at least one of the layers may be a layer having a composition different from that of the other layers.

また、本発明において、p電極は、p型窒化物半導体コンタクト層に接触して電極として機能する透明導電膜であれば特に限定はされず、なかでも波長390nm以上580nm以下の光に対して吸収が小さくなる透明導電膜を用いることが好ましい。   In the present invention, the p electrode is not particularly limited as long as it is a transparent conductive film that functions as an electrode in contact with the p-type nitride semiconductor contact layer, and particularly absorbs light having a wavelength of 390 nm or more and 580 nm or less. It is preferable to use a transparent conductive film that reduces the thickness.

また、本発明において、窒化物半導体下部光ガイド層としては、たとえば、Alx4Gay4Inz4N(0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1、x4+y4+z4≠0)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる層の単層または複数層を用いることができる。また、窒化物半導体下部光ガイド層が複数層から構成される場合には、その少なくとも1層が他の層と異なる組成の層であってもよい。 In the present invention, the nitride semiconductor lower light guide layer is, for example, an Al x4 Ga y4 In z4 N (0 ≦ x4 ≦ 1, 0 ≦ y4 ≦ 1, 0 ≦ z4 ≦ 1, x4 + y4 + z4 ≠ 0) formula. A single layer or a plurality of layers made of a nitride semiconductor crystal represented by the following formula can be used. When the nitride semiconductor lower light guide layer is composed of a plurality of layers, at least one of the layers may be a layer having a composition different from that of the other layers.

また、本発明において、窒化物半導体上部光ガイド層としては、たとえば、Alx5Gay5Inz5N(0≦x5≦1、0≦y5≦1、0≦z5≦1、x5+y5+z5≠0)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる層の単層または複数層を用いることができる。また、窒化物半導体上部光ガイド層が複数層から構成される場合には、その少なくとも1層が他の層と異なる組成の層であってもよい。 In the present invention, as the nitride semiconductor upper light guide layer, for example, Al x5 Ga y5 In z5 N (0 ≦ x5 ≦ 1, 0 ≦ y5 ≦ 1, 0 ≦ z5 ≦ 1, x5 + y5 + z5 ≠ 0) A single layer or a plurality of layers made of a nitride semiconductor crystal represented by the following formula can be used. When the nitride semiconductor upper light guide layer is composed of a plurality of layers, at least one of the layers may be a layer having a composition different from that of the other layers.

また、本発明において、インジウム組成比とは、インジウムの原子数とアルミニウムの原子数とガリウムの原子数との総原子数に対するインジウムの原子数の比のことを意味する。   In the present invention, the indium composition ratio means the ratio of the number of indium atoms to the total number of atoms of indium, aluminum, and gallium.

本発明によれば、低い窒化物半導体レーザ素子の抵抗を実現することができ、また、その適応するレーザ光の波長範囲が広い窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。   According to the present invention, a low resistance of a nitride semiconductor laser device can be realized, and a nitride semiconductor laser device having a wide wavelength range of the laser light to be adapted can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

(実施の形態1)
図1に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な断面図を示す。ここで、窒化物半導体レーザ素子は、たとえばn型GaNからなるn型半導体基板100と、n型半導体基板100の一方の主面上に形成されたn型不純物がドープされたn型窒化物半導体層としてのn型クラッド層101と、n型クラッド層101上に形成されたn側光ガイド層102と、n側光ガイド層102上に形成された下部隣接層103と、下部隣接層103上に形成された窒化物半導体活性層104と、窒化物半導体活性層104上に形成された上部隣接層105と、上部隣接層105上に形成されたp側光ガイド層106と、p側光ガイド層106上に形成されたp型AlGaN層107と、p型AlGaN層107上に形成されたp型窒化物半導体コンタクト層108と、p型窒化物半導体コンタクト層108上に形成された上部透明導電膜109とを有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example of the nitride semiconductor laser device of the present invention. Here, the nitride semiconductor laser element includes an n-type semiconductor substrate 100 made of, for example, n-type GaN, and an n-type nitride semiconductor doped with an n-type impurity formed on one main surface of the n-type semiconductor substrate 100. An n-type cladding layer 101 as a layer, an n-side light guide layer 102 formed on the n-type cladding layer 101, a lower adjacent layer 103 formed on the n-side light guide layer 102, and a lower adjacent layer 103 The nitride semiconductor active layer 104 formed on the upper surface, the upper adjacent layer 105 formed on the nitride semiconductor active layer 104, the p-side light guide layer 106 formed on the upper adjacent layer 105, and the p-side light guide P-type AlGaN layer 107 formed on layer 106, p-type nitride semiconductor contact layer 108 formed on p-type AlGaN layer 107, and p-type nitride semiconductor contact layer 108. And an upper transparent conductive film 109.

ここで、p型AlGaN層107としては、たとえば、p型不純物がドープされたAlxGa1-xN(0.05≦x≦0.5)などを用いることが好ましいが、p型AlGaN層107については形成しなくてもよい。 Here, as the p-type AlGaN layer 107, for example, Al x Ga 1-x N (0.05 ≦ x ≦ 0.5) doped with a p-type impurity is preferably used. 107 may not be formed.

また、p型窒化物半導体コンタクト層108としては、たとえばp型GaNまたはp型AlGaNを用いることが好ましいが、p型InGaNやp型AlInGaNなどを用いることもできる。   As the p-type nitride semiconductor contact layer 108, for example, p-type GaN or p-type AlGaN is preferably used, but p-type InGaN, p-type AlInGaN, or the like can also be used.

また、上部透明導電膜109の窒化物半導体活性層104の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部が空気などの気体または透明誘電体膜と接している。したがって、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例としては、たとえば、上部透明導電膜109の窒化物半導体活性層104の設置側と反対側の表面の少なくとも一部が外部に露出して、上部透明導電膜109の表面の少なくとも一部が空気などの気体と接する構成を挙げることができる。なお、気体としては、たとえば、本発明の窒化物半導体レーザ素子をキャンパッケージした場合に封止される気体などが挙げられる。   Further, at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 109 opposite to the side on which the nitride semiconductor active layer 104 is disposed is in contact with a gas such as air or a transparent dielectric film. Therefore, as an example of the nitride semiconductor laser device of the present invention, for example, at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 109 opposite to the side where the nitride semiconductor active layer 104 is disposed is exposed to the outside, and the upper transparent conductive film 109 A structure in which at least part of the surface of the conductive film 109 is in contact with a gas such as air can be given. Examples of the gas include a gas sealed when the nitride semiconductor laser element of the present invention is can packaged.

ここで、上部透明導電膜109としては、たとえば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、CuAlO2またはSrCu22などの酸化物膜を用いることができる。 Here, as the upper transparent conductive film 109, for example, an oxide film such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), CuAlO 2, or SrCu 2 O 2 can be used.

また、上部透明導電膜109の厚さは0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.2μm以下であることがより好ましい。上部透明導電膜109の厚さが0.05μm以上0.5μm以下である場合、特に0.05μm以上0.2μm以下である場合には、上部透明導電膜109によるレーザ光の吸収量を低減することができるため、発光効率をさらに向上することができる窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。   The thickness of the upper transparent conductive film 109 is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. When the thickness of the upper transparent conductive film 109 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, particularly when it is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less, the amount of laser light absorbed by the upper transparent conductive film 109 is reduced. Therefore, a nitride semiconductor laser element that can further improve the light emission efficiency can be obtained.

図2に、図1に示す窒化物半導体活性層104の近傍の模式的な拡大断面図を示す。この例においては、窒化物半導体活性層104は、たとえば390nm以上580nm以下の波長のレーザ光を発振する構成とすることができる。   FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 104 shown in FIG. In this example, the nitride semiconductor active layer 104 can be configured to oscillate laser light having a wavelength of, for example, 390 nm to 580 nm.

ここで、窒化物半導体井戸層131としては、たとえばインジウムを含む窒化物半導体であるアンドープのInGaNまたはアンドープのInAlGaNを用いることができる。また、窒化物半導体障壁層132としては、たとえばアンドープのInGaN、アンドープのInAlGaN、アンドープのAlGaNまたはアンドープのGaNを用いることができる。窒化物半導体障壁層132としては、1層のみの構成に限られず、2層以上の構成となっていてもよい。   Here, as the nitride semiconductor well layer 131, for example, undoped InGaN or undoped InAlGaN, which is a nitride semiconductor containing indium, can be used. As the nitride semiconductor barrier layer 132, for example, undoped InGaN, undoped InAlGaN, undoped AlGaN, or undoped GaN can be used. The nitride semiconductor barrier layer 132 is not limited to a single layer configuration, and may have a two or more layer configuration.

この例においては、窒化物半導体活性層104は、窒化物半導体井戸層131を複数含む多重量子井戸構造を採用しているが、窒化物半導体井戸層131を1層のみ含む単一量子井戸構造を採用していてもよい。   In this example, the nitride semiconductor active layer 104 employs a multiple quantum well structure including a plurality of nitride semiconductor well layers 131, but has a single quantum well structure including only one nitride semiconductor well layer 131. You may adopt.

また、n型半導体基板100としては、その表面上に結晶成長させる窒化物半導体層に対する格子不整合を抑制する観点から、n型GaN基板を用いることが最も好ましいが、これに代えて、たとえばn型AlGaN基板などを用いてもよい。また、n型半導体基板100としてn型GaN基板またはn型AlGaN基板を用いる場合には、上記の窒化物半導体層を成長させる表面として、C面、M面、A面または{11−22}面などの非極性面を用いることもできる。   In addition, as the n-type semiconductor substrate 100, it is most preferable to use an n-type GaN substrate from the viewpoint of suppressing lattice mismatch with respect to the nitride semiconductor layer that is crystal-grown on the surface. A type AlGaN substrate or the like may be used. Further, when an n-type GaN substrate or an n-type AlGaN substrate is used as the n-type semiconductor substrate 100, a C-plane, M-plane, A-plane or {11-22} plane is used as the surface on which the nitride semiconductor layer is grown. It is also possible to use nonpolar surfaces such as

なお、図1に示す窒化物半導体レーザ素子は、たとえば有機金属化学気相成長法(MOCVD法)などの公知の結晶成長法などを用いて作製することができる。   The nitride semiconductor laser device shown in FIG. 1 can be manufactured using a known crystal growth method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method).

図3(a)に特開2004−289157号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向に沿った模式的な断面を示し、図3(b)に図1に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向に沿った模式的な断面を示す。   FIG. 3A shows a schematic cross section along the cavity length direction of the nitride semiconductor laser element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289157, and FIG. 3B shows the nitriding of the present invention shown in FIG. 1 shows a schematic cross section along a cavity length direction of a semiconductor laser device.

ここで、図3(a)に示すように、特開2004−289157号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子は、上部透明導電膜109をクラッド層として、その表面上に金属電極111を備えているため、たとえば図4(a)に示すように、窒化物半導体活性層104から放出されるレーザ光が上方に染み出した場合には、その少なくとも一部が金属電極111によって吸収される。したがって、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、外部に取り出すことができるレーザ光の量が低減して十分な発光効率を得ることができない。この問題は、窒化物半導体活性層とクラッド層との屈折率差が小さくなる長波長領域のレーザ光を放出させる場合に問題となる。   Here, as shown in FIG. 3A, the nitride semiconductor laser element described in JP-A-2004-289157 includes an upper transparent conductive film 109 as a cladding layer and a metal electrode 111 on the surface thereof. Therefore, for example, as shown in FIG. 4A, when the laser light emitted from the nitride semiconductor active layer 104 oozes upward, at least a part thereof is absorbed by the metal electrode 111. Therefore, in the conventional nitride semiconductor laser element, the amount of laser light that can be extracted to the outside is reduced, and sufficient light emission efficiency cannot be obtained. This problem becomes a problem when laser light in a long wavelength region where the refractive index difference between the nitride semiconductor active layer and the cladding layer is small is emitted.

一方、図3(b)に示すように、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、上部透明導電膜109の上方に金属電極が設けられておらず、上部透明導電膜109の表面が外部に露出しており、上部透明導電膜109の表面がたとえば空気112と接する構成とすることができる。したがって、たとえば図4(b)に示すように、窒化物半導体活性層104のレーザ光が上方に染み出した場合でも従来のようにレーザ光が金属電極に吸収されず、レーザ光を窒化物半導体レーザ素子の外部に取り出すことが可能となるため、広い波長範囲のレーザ光を放出させる場合に適用することが可能になる。また、特開2004−289157号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子のように金属電極111によるレーザ光の吸収損失がないために発光効率の向上が可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the nitride semiconductor laser device of the present invention, no metal electrode is provided above the upper transparent conductive film 109, and the surface of the upper transparent conductive film 109 is exposed to the outside. For example, the exposed surface of the upper transparent conductive film 109 may be in contact with the air 112. Therefore, for example, as shown in FIG. 4B, even when the laser light of the nitride semiconductor active layer 104 oozes upward, the laser light is not absorbed by the metal electrode as in the conventional case, and the laser light is not absorbed by the nitride semiconductor. Since it can be taken out of the laser element, it can be applied when emitting laser light in a wide wavelength range. Further, unlike the nitride semiconductor laser element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289157, there is no absorption loss of laser light by the metal electrode 111, so that the light emission efficiency can be improved.

また、特開2004−289157号公報に記載の窒化物半導体レーザ素子においては、染み出したレーザ光が金属電極111で吸収されるのを抑えるために、上部透明導電膜109を厚く形成して光閉じ込め係数を増加させる必要があった。   In the nitride semiconductor laser element described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289157, the upper transparent conductive film 109 is formed thick to prevent the leaked laser light from being absorbed by the metal electrode 111. It was necessary to increase the confinement factor.

一方、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、染み出したレーザ光が金属電極で吸収されることを考慮する必要がなく、上部透明導電膜109をp電極として機能できる範囲で極限まで薄くすることができるため、空気112の屈折率のような低い屈折率を最大限に利用する(すなわち、空気112と窒化物半導体活性層104との間の屈折率差を大きくして光の閉じ込め効果を大きくする)ことが可能である。したがって、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて光閉じ込め係数を増加させることができるため、この観点からも発光効率を向上させることが可能となる。   On the other hand, in the nitride semiconductor laser device of the present invention, it is not necessary to consider that the exuded laser beam is absorbed by the metal electrode, and the upper transparent conductive film 109 is made as thin as possible to the extent that it can function as a p-electrode. Therefore, the refractive index difference between the air 112 and the nitride semiconductor active layer 104 can be increased to maximize the light confinement effect. Can be made larger). Therefore, in the nitride semiconductor laser element of the present invention, the light confinement factor can be increased as compared with the conventional nitride semiconductor laser element, and thus the light emission efficiency can be improved also from this viewpoint.

ここで、上記においては、上部透明導電膜109の表面の少なくとも一部が空気112と接する場合について主に説明したが、空気112の代わりに空気以外の気体または透明誘電体膜と接する場合も同様である。   Here, in the above description, the case where at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 109 is in contact with the air 112 has been mainly described, but the same applies to the case where it is in contact with a gas other than air or a transparent dielectric film instead of the air 112. It is.

ここで、空気以外の気体としては、たとえば、窒素と酸素との混合ガス(ドライエア)、窒素、アルゴンなどの不活性ガスまたはこれらの混合ガスなどを用いることができる。   Here, as a gas other than air, for example, a mixed gas of nitrogen and oxygen (dry air), an inert gas such as nitrogen or argon, or a mixed gas thereof can be used.

また、透明誘電体膜としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの酸化物、または窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物などを用いることができる。   As the transparent dielectric film, for example, an oxide such as silicon oxide, titanium oxide, or zirconium oxide, or a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride can be used.

また、図1に示す窒化物半導体レーザ素子の上部透明導電膜109はp電極として機能させることが好ましい。上部透明導電膜109をp電極として機能させた場合には、上部透明導電膜109を効率的に利用することができるため、光閉じ込めの向上の効果を期待することができる。   Further, the upper transparent conductive film 109 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 1 is preferably made to function as a p-electrode. When the upper transparent conductive film 109 is made to function as a p-electrode, the upper transparent conductive film 109 can be used efficiently, so that an effect of improving light confinement can be expected.

また、図1に示す窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層108の厚さは1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体コンタクト層108の厚さが1μm以下である場合に、特に0.5μm以下である場合には光の電界分布を窒化物半導体活性層104に効率的に集め、また駆動電圧の上昇を抑えることができる傾向にあるため、駆動電圧が低く、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In addition, the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 1 is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. When the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 is 1 μm or less, particularly when the thickness is 0.5 μm or less, the electric field distribution of light is efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 104 and the drive voltage is reduced. Since there is a tendency to suppress the increase, a nitride semiconductor laser element having a low driving voltage and high emission efficiency tends to be obtained.

また、p型窒化物半導体コンタクト層108は、より優れた結晶品質や導電性を得る観点から、窒化物半導体活性層104の成長温度よりも高い成長温度で形成されるのが一般的である。この場合、窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光の波長がたとえば純青色や緑色領域といった長波長領域にある場合、窒化物半導体活性層104は大きな歪みを有するため、窒化物半導体活性層104には高温成長による熱ダメージが懸念される。したがって、p型窒化物半導体コンタクト層108の厚さが薄いほど成長時間が短く、窒化物半導体活性層104への熱ダメージの影響を低減することが可能となる傾向にある。   The p-type nitride semiconductor contact layer 108 is generally formed at a growth temperature higher than the growth temperature of the nitride semiconductor active layer 104 from the viewpoint of obtaining superior crystal quality and conductivity. In this case, when the wavelength of the laser beam emitted from the nitride semiconductor laser element is in a long wavelength region such as a pure blue or green region, the nitride semiconductor active layer 104 has a large strain. There is concern about thermal damage due to high temperature growth. Therefore, the thinner the p-type nitride semiconductor contact layer 108 is, the shorter the growth time is, and it tends to be possible to reduce the influence of thermal damage to the nitride semiconductor active layer 104.

また、図1に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層102はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもn側光ガイド層102はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層102のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層131のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合、光の電界分布を窒化物半導体活性層104に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 1, the n-side light guide layer 102 as the nitride semiconductor lower light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 102 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the n-side light guide layer 102 as the nitride semiconductor lower light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer 131. In this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 104, a nitride semiconductor laser element with high emission efficiency tends to be obtained.

また、図1に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層106はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもp側光ガイド層106はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層106のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層131のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合にも、光の電界分布を窒化物半導体活性層104に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 1, the p-side light guide layer 106 as the nitride semiconductor upper light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 106 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the p-side light guide layer 106 as the nitride semiconductor upper light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer 131. Also in this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 104, there is a tendency that a nitride semiconductor laser device with high emission efficiency can be obtained.

なお、n側光ガイド層102およびp側光ガイド層106はそれぞれ、Inを含む窒化物半導体層とInを含まない窒化物半導体層との超格子構造であってもよい。   Note that each of the n-side light guide layer 102 and the p-side light guide layer 106 may have a superlattice structure of a nitride semiconductor layer containing In and a nitride semiconductor layer not containing In.

(実施の形態2)
図5(a)および図5(b)にそれぞれ、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図を示す。ここで、図5(a)および図5(b)に示す窒化物半導体レーザ素子はそれぞれ、窒化物半導体活性層104の上方または下方に電流狭窄層113を備えているとともに、上部透明導電膜109の表面上にp電極としての金属電極111を備えており、この金属電極111が窒化物半導体活性層104から放出されるレーザ光121の幅に対応する窒化物半導体活性層104の領域Rの上方に配置されていないことを特徴としている。なお、領域Rの幅は、電流狭窄層113の間の幅とほぼ同等とすることができる。また、電流狭窄層113は、窒化物半導体活性層104の上方および下方の両方に形成することもできる。
(Embodiment 2)
FIGS. 5A and 5B are schematic cross-sectional views of other preferable examples of the nitride semiconductor laser device of the present invention. Here, each of the nitride semiconductor laser elements shown in FIGS. 5A and 5B includes the current confinement layer 113 above or below the nitride semiconductor active layer 104 and the upper transparent conductive film 109. A metal electrode 111 as a p-electrode is provided on the surface of the nitride semiconductor active layer 104, and the metal electrode 111 is located above the region R of the nitride semiconductor active layer 104 corresponding to the width of the laser light 121 emitted from the nitride semiconductor active layer 104. It is characterized by not being arranged in. Note that the width of the region R can be substantially equal to the width between the current confinement layers 113. In addition, the current confinement layer 113 can be formed both above and below the nitride semiconductor active layer 104.

このような構成とすることによっても、窒化物半導体活性層104の上方に染み出したレーザ光の金属電極111による吸収を抑えることができるため、窒化物半導体レーザ素子の発光効率を向上させることができる傾向にある。   Even with such a configuration, the absorption of the laser light that has exuded above the nitride semiconductor active layer 104 by the metal electrode 111 can be suppressed, so that the light emission efficiency of the nitride semiconductor laser device can be improved. It tends to be possible.

上記以外の説明は、実施の形態1と同様である。
(実施の形態3)
図6に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図6に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層107の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層108の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成し、リッジストライプ部の周辺をたとえばSiO2などの絶縁層401で埋め込んだ上で、そのリッジストライプ部の上面を構成するp型窒化物半導体コンタクト層108および絶縁層401上に上部透明導電膜109を設けた構成とされていることに特徴がある。ここでは、p型AlGaN層107の一部までを除去した例を示したが、上部透明導電膜109まで、p型窒化物半導体コンタクト層108の途中まで、またはp型窒化物半導体コンタクト層108までといったように、除去部分の深さを特に限定するものではない。
The description other than the above is the same as that of the first embodiment.
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 6, a ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 107 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 108, thereby forming a ridge stripe. A structure in which an upper transparent conductive film 109 is provided on the p-type nitride semiconductor contact layer 108 and the insulating layer 401 constituting the upper surface of the ridge stripe portion after the periphery of the portion is embedded with an insulating layer 401 such as SiO 2 It is characterized by being said. Here, an example in which a part of the p-type AlGaN layer 107 is removed is shown, but the upper transparent conductive film 109, the middle of the p-type nitride semiconductor contact layer 108, or the p-type nitride semiconductor contact layer 108 are shown. As described above, the depth of the removed portion is not particularly limited.

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層107の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層108の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成した後に、そのリッジストライプ部の周辺を絶縁層401で埋め込み、その上部に上部透明導電膜109を形成することによって作製することができる。   The nitride semiconductor laser device having such a structure is formed after the ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 107 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 by, for example, an etching process. The periphery of the ridge stripe portion is filled with an insulating layer 401, and the upper transparent conductive film 109 is formed thereon.

図7に、図6に示す窒化物半導体レーザ素子の窒化物半導体半導体活性層104近傍の模式的な拡大断面図を示す。この例において、窒化物半導体活性層104は、インジウムを含む窒化物半導体井戸層131を3層有するとともに、窒化物半導体障壁層132を2層有している。また、窒化物半導体井戸層131と窒化物半導体障壁層132とはそれぞれ交互に積層されている。   FIG. 7 is a schematic enlarged sectional view in the vicinity of the nitride semiconductor semiconductor active layer 104 of the nitride semiconductor laser device shown in FIG. In this example, the nitride semiconductor active layer 104 has three nitride semiconductor well layers 131 containing indium and two nitride semiconductor barrier layers 132. The nitride semiconductor well layers 131 and the nitride semiconductor barrier layers 132 are alternately stacked.

上記以外の説明は、実施の形態1および実施の形態2と同様である。
(実施の形態4)
図8に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、窒化物半導体レーザ素子は、たとえば内部に空洞210が設けられたn型GaNからなるn型半導体基板200と、n型半導体基板200の一方の主面上に形成されたn型不純物がドープされたn型窒化物半導体層としてのn型クラッド層201と、n型クラッド層201上に形成されたn側光ガイド層202と、n側光ガイド層202上に形成された下部隣接層203と、下部隣接層203上に形成された窒化物半導体活性層204と、窒化物半導体活性層204上に形成された上部隣接層205と、上部隣接層205上に形成されたp側光ガイド層206と、p側光ガイド層206上に形成されたたとえばp型AlxGa1-xN(0.05≦x≦0.5)からなるp型AlGaN層207と、p型AlGaN層207上に形成されたp型GaNまたはp型AlGaNからなるp型窒化物半導体コンタクト層208と、p型窒化物半導体コンタクト層208上に形成された上部透明導電膜209とを有している。
Descriptions other than those described above are the same as those in the first and second embodiments.
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser device of the present invention. Here, the nitride semiconductor laser element includes, for example, an n-type semiconductor substrate 200 made of n-type GaN having a cavity 210 provided therein, and an n-type impurity formed on one main surface of the n-type semiconductor substrate 200. An n-type cladding layer 201 as a doped n-type nitride semiconductor layer, an n-side light guide layer 202 formed on the n-type cladding layer 201, and a lower adjacent layer formed on the n-side light guide layer 202 203, the nitride semiconductor active layer 204 formed on the lower adjacent layer 203, the upper adjacent layer 205 formed on the nitride semiconductor active layer 204, and the p-side light guide formed on the upper adjacent layer 205 A p-type AlGaN layer 207 made of, for example, p-type Al x Ga 1-x N (0.05 ≦ x ≦ 0.5), and a p-type AlGaN layer 207 formed on the p-side light guide layer 206. Formed on And a p-type nitride semiconductor contact layer 208 made of p-type GaN or p-type AlGaN, and an upper transparent conductive film 209 formed on the p-type nitride semiconductor contact layer 208.

また、上部透明導電膜209の窒化物半導体活性層204の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部が空気などの気体または透明誘電体膜と接している。したがって、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例としては、たとえば、上部透明導電膜209の窒化物半導体活性層204の設置側と反対側の表面の少なくとも一部が外部に露出して、上部透明導電膜209の表面の少なくとも一部が空気などの気体と接する構成を挙げることができる。なお、気体としては、たとえば、本発明の窒化物半導体レーザ素子をキャンパッケージした場合に封止される気体などが挙げられる。   Further, at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 209 opposite to the side on which the nitride semiconductor active layer 204 is installed is in contact with a gas such as air or a transparent dielectric film. Therefore, as an example of the nitride semiconductor laser device of the present invention, for example, at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 209 opposite to the side on which the nitride semiconductor active layer 204 is installed is exposed to the outside, so that the upper transparent A structure in which at least part of the surface of the conductive film 209 is in contact with a gas such as air can be given. Examples of the gas include a gas sealed when the nitride semiconductor laser element of the present invention is can packaged.

ここで、上部透明導電膜209としては、たとえば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、CuAlO2またはSrCu22などの酸化物膜を用いることができる。 Here, as the upper transparent conductive film 209, for example, an oxide film such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), CuAlO 2, or SrCu 2 O 2 can be used.

また、上部透明導電膜209の厚さは0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.2μm以下であることがより好ましい。上部透明導電膜209の厚さが0.05μm以上0.5μm以下である場合、特に0.05μm以上0.2μm以下である場合には、上部透明導電膜209によるレーザ光の吸収量を低減することができるため、発光効率をさらに向上することができる窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。   The thickness of the upper transparent conductive film 209 is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. When the thickness of the upper transparent conductive film 209 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, particularly when it is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less, the amount of laser light absorbed by the upper transparent conductive film 209 is reduced. Therefore, a nitride semiconductor laser element that can further improve the light emission efficiency can be obtained.

また、窒化物半導体活性層204は、たとえば390nm以上580nm以下の波長の光を発振する構成とすることができ、1層以上の窒化物半導体井戸層および窒化物半導体障壁層を有する構成とすることができる。ここで、窒化物半導体井戸層としては、たとえばインジウムを含む窒化物半導体であるアンドープのInGaNまたはアンドープのInAlGaNを用いることができる。また、窒化物半導体障壁層としては、たとえばアンドープのInGaN、アンドープのInAlGaN、アンドープのAlGaNまたはアンドープのGaNを用いることができる。   The nitride semiconductor active layer 204 can be configured to oscillate light having a wavelength of, for example, 390 nm or more and 580 nm or less, and can include one or more nitride semiconductor well layers and nitride semiconductor barrier layers. Can do. Here, as the nitride semiconductor well layer, for example, undoped InGaN or undoped InAlGaN which is a nitride semiconductor containing indium can be used. As the nitride semiconductor barrier layer, for example, undoped InGaN, undoped InAlGaN, undoped AlGaN, or undoped GaN can be used.

また、n型半導体基板200としては、その表面上に結晶成長させる窒化物半導体層に対する格子不整合を抑制する観点から、n型GaN基板を用いることが最も好ましいが、これに代えて、たとえばn型AlGaN基板などを用いてもよい。また、n型半導体基板200としてn型GaN基板またはn型AlGaN基板を用いる場合には、上記の窒化物半導体層を成長させる表面として、C面、M面、A面または{11−22}面などの非極性面を用いることもできる。   In addition, as the n-type semiconductor substrate 200, it is most preferable to use an n-type GaN substrate from the viewpoint of suppressing lattice mismatch with respect to the nitride semiconductor layer that is crystal-grown on the surface. A type AlGaN substrate or the like may be used. Further, when an n-type GaN substrate or an n-type AlGaN substrate is used as the n-type semiconductor substrate 200, the C-plane, M-plane, A-plane, or {11-22} plane is used as the surface on which the nitride semiconductor layer is grown. It is also possible to use nonpolar surfaces such as

なお、図8に示す窒化物半導体レーザ素子は、たとえば有機金属化学気相成長法(MOCVD法)などの公知の結晶成長法などを用いて作製することができる。   The nitride semiconductor laser element shown in FIG. 8 can be manufactured using a known crystal growth method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method).

また、n型半導体基板200の内部の空洞210は、たとえば特開2000−106455号公報に記載のようにn型半導体基板200の表面に溝を形成した後にn型窒化物半導体をラテラル成長させることによって形成することができる。   The cavity 210 in the n-type semiconductor substrate 200 is formed by laterally growing an n-type nitride semiconductor after forming a groove on the surface of the n-type semiconductor substrate 200 as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-106455. Can be formed.

図8に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においても、上部透明導電膜209の上方に金属電極が設けられておらず、上部透明導電膜209の表面が外部に露出しており、上部透明導電膜209の表面が空気と接する構成とすることができる。したがって、窒化物半導体活性層204のレーザ光が上方に染み出した場合でも従来のようにレーザ光が金属電極に吸収されず、レーザ光を窒化物半導体レーザ素子の外部に取り出すことが可能となるため、さらなる発光効率の向上が可能となる。   Also in the nitride semiconductor laser device having the configuration shown in FIG. 8, no metal electrode is provided above the upper transparent conductive film 209, and the surface of the upper transparent conductive film 209 is exposed to the outside, so that the upper transparent conductive film The surface of 209 can be in contact with air. Therefore, even when the laser light of the nitride semiconductor active layer 204 oozes upward, the laser light is not absorbed by the metal electrode as in the conventional case, and the laser light can be taken out of the nitride semiconductor laser element. Therefore, the luminous efficiency can be further improved.

ここで、上記においては、上部透明導電膜209の表面の少なくとも一部が空気と接する場合について主に説明したが、空気の代わりに空気以外の気体または透明誘電体膜と接する場合も同様である。   Here, in the above description, the case where at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 209 is in contact with air has been mainly described, but the same applies to the case where it is in contact with a gas other than air or a transparent dielectric film instead of air. .

このように、図8に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においても、染み出したレーザ光が金属電極で吸収されることを考慮する必要がなく、上部透明導電膜209をp電極として機能できる範囲で極限まで薄くすることができるため、空気などの気体または透明誘電体膜の屈折率のように上部透明導電膜209よりも低い屈折率を最大限に利用する(すなわち、窒化物半導体活性層204との間の屈折率差を大きくして光の閉じ込め効果を大きくする)ことが可能である。したがって、図8に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においても、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて光閉じ込め係数を増加させることができるため、この観点からも発光効率を向上させることが可能となる。   As described above, even in the nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. 8, it is not necessary to consider that the exuded laser light is absorbed by the metal electrode, and the upper transparent conductive film 209 can function as the p electrode. Therefore, the refractive index lower than that of the upper transparent conductive film 209 is utilized to the maximum as in the case of a gas such as air or the refractive index of the transparent dielectric film (that is, the nitride semiconductor active layer 204). It is possible to increase the optical confinement effect by increasing the difference in the refractive index between the two. Therefore, also in the nitride semiconductor laser device having the configuration shown in FIG. 8, the light confinement factor can be increased as compared with the conventional nitride semiconductor laser device, so that the light emission efficiency can be improved also from this viewpoint. Become.

ここで、空気以外の気体としては、たとえば、窒素と酸素との混合ガス(ドライエア)、窒素、アルゴンなどの不活性ガスまたはこれらの混合ガスなどを用いることができる。   Here, as a gas other than air, for example, a mixed gas of nitrogen and oxygen (dry air), an inert gas such as nitrogen or argon, or a mixed gas thereof can be used.

また、透明誘電体膜としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの酸化物、または窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物などを用いることができる。   As the transparent dielectric film, for example, an oxide such as silicon oxide, titanium oxide, or zirconium oxide, or a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride can be used.

さらに、図8に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においては、n型半導体基板200の内部に空洞210が設けられているため、クラッド層の組成や厚さを調整することによって、p側だけにとどまらず、n側からも低屈折率材質により、光の閉じ込め効果を期待することが可能となる。   Further, in the nitride semiconductor laser device having the configuration shown in FIG. 8, since the cavity 210 is provided inside the n-type semiconductor substrate 200, the composition and thickness of the cladding layer are adjusted so that only the p-side is present. In addition, the light confinement effect can be expected from the n-side by using the low refractive index material.

また、図8に示す窒化物半導体レーザ素子の上部透明導電膜209はp電極として機能させることが好ましい。上部透明導電膜209をp電極として機能させた場合には、上部透明導電膜209を効率的に利用することができるため、光閉じ込めの向上の効果を期待することができる。   Further, the upper transparent conductive film 209 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 8 is preferably functioned as a p-electrode. When the upper transparent conductive film 209 functions as a p-electrode, the upper transparent conductive film 209 can be used efficiently, so that an effect of improving light confinement can be expected.

また、図8に示す窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層208の厚さは1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体コンタクト層208の厚さが1μm以下である場合に、特に0.5μm以下である場合には光の電界分布を窒化物半導体活性層204に効率的に集め、また駆動電圧の上昇を抑えることができる傾向にあるため、駆動電圧が低く、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In addition, the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 208 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 8 is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. When the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 208 is 1 μm or less, particularly when the thickness is 0.5 μm or less, the electric field distribution of light is efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 204 and the driving voltage is reduced. Since there is a tendency to suppress the increase, a nitride semiconductor laser element having a low driving voltage and high emission efficiency tends to be obtained.

また、p型窒化物半導体コンタクト層208は、より優れた結晶品質や導電性を得る観点から、窒化物半導体活性層204の成長温度よりも高い成長温度で形成されるのが一般的である。この場合、窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光の波長がたとえば純青色や緑色領域といった長波長領域にある場合、窒化物半導体活性層204は大きな歪みを有するため、窒化物半導体活性層204には高温成長による熱ダメージが懸念される。したがって、p型窒化物半導体コンタクト層208の厚さが薄いほど成長時間が短く、窒化物半導体活性層204への熱ダメージの影響を低減することが可能となる傾向にある。   The p-type nitride semiconductor contact layer 208 is generally formed at a growth temperature higher than the growth temperature of the nitride semiconductor active layer 204 from the viewpoint of obtaining superior crystal quality and conductivity. In this case, when the wavelength of the laser light emitted from the nitride semiconductor laser element is in a long wavelength region such as a pure blue or green region, the nitride semiconductor active layer 204 has a large strain, and thus the nitride semiconductor active layer 204 There is concern about thermal damage due to high temperature growth. Therefore, the thinner the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 208, the shorter the growth time, and it tends to be possible to reduce the influence of thermal damage to the nitride semiconductor active layer 204.

また、図8に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層202はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもn側光ガイド層202はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層202のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合には、光の電界分布を窒化物半導体活性層204に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 8, the n-side light guide layer 202 as the nitride semiconductor lower light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 202 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the n-side light guide layer 202 as the nitride semiconductor lower light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer. In this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 204, a nitride semiconductor laser element with high emission efficiency tends to be obtained.

また、図8に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層206はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもp側光ガイド層206はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層206のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合にも、光の電界分布を窒化物半導体活性層204に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 8, the p-side light guide layer 206 as the nitride semiconductor upper light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 206 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the p-side light guide layer 206 as the nitride semiconductor upper light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer. Also in this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 204, a nitride semiconductor laser element with high emission efficiency tends to be obtained.

なお、n側光ガイド層202およびp側光ガイド層206はそれぞれ、Inを含む窒化物半導体層とInを含まない窒化物半導体層との超格子構造であってもよい。   Each of the n-side light guide layer 202 and the p-side light guide layer 206 may have a superlattice structure of a nitride semiconductor layer containing In and a nitride semiconductor layer not containing In.

(実施の形態5)
図9に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図9に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層207の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層208の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成し、リッジストライプ部の周辺をたとえばSiO2などの絶縁層401で埋め込んだ上で、そのリッジストライプ部の上面を構成するp型窒化物半導体コンタクト層208および絶縁層401上に上部透明導電膜209を設けた構成とされていることに特徴がある。ここでは、p型AlGaN層207の一部までを除去した例を示したが、上部透明導電膜209まで、p型窒化物半導体コンタクト層208の途中まで、またはp型窒化物半導体コンタクト層208までといったように、除去部分の深さを特に限定するものではない。
(Embodiment 5)
FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser device of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 9, a ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 207 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 208, respectively. A structure in which an upper transparent conductive film 209 is provided on the p-type nitride semiconductor contact layer 208 and the insulating layer 401 constituting the upper surface of the ridge stripe portion after the periphery of the portion is embedded with an insulating layer 401 such as SiO 2 It is characterized by being said. Here, an example in which a part of the p-type AlGaN layer 207 is removed is shown, but the upper transparent conductive film 209, the middle of the p-type nitride semiconductor contact layer 208, or the p-type nitride semiconductor contact layer 208 are shown. As described above, the depth of the removed portion is not particularly limited.

また、図9に示す窒化物半導体レーザ素子には、n型半導体基板200の裏面にn電極212が設けられている。なお、n電極212としては、たとえば従来から公知の金属を用いることができる。   In the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 9, an n-electrode 212 is provided on the back surface of the n-type semiconductor substrate 200. As the n-electrode 212, for example, a conventionally known metal can be used.

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層207の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層208の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成した後に、そのリッジストライプ部の周辺を絶縁層401で埋め込み、その上部に上部透明導電膜209を形成することによって作製することができる。   The nitride semiconductor laser device having such a structure is formed after the ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 207 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 208 by, for example, an etching process. The periphery of the ridge stripe portion is filled with an insulating layer 401, and the upper transparent conductive film 209 is formed on the upper portion thereof.

上記以外の説明は、実施の形態4と同様である。
(実施の形態6)
図10に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図10に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層207の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層208の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成する。さらに、窒化物半導体活性層204よりも下方の下部隣接層203の表面の一部が露出するまで除去することによって第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部および第二リッジストライプ部の側壁および表面をたとえば窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501で覆うとともに、第一リッジストライプ部の上面には上部透明導電膜209を設けた構成とされており、さらに窒化物半導体活性層204の近傍には、たとえば銅などの放熱性の良い放熱部材502を絶縁層501に隣接するようにして設けていることを特徴としている。
The description other than the above is the same as that of the fourth embodiment.
(Embodiment 6)
FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser device of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 10, the first ridge stripe portion is formed by removing a part of p-type AlGaN layer 207 and a part of p-type nitride semiconductor contact layer 208, respectively. Further, the second ridge stripe part is formed by removing until a part of the surface of the lower adjacent layer 203 below the nitride semiconductor active layer 204 is exposed. The side walls and surfaces of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 having good heat dissipation, such as aluminum nitride, and an upper transparent conductive film 209 is provided on the upper surface of the first ridge stripe portion. Further, in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 204, a heat radiating member 502 having good heat radiating property such as copper is provided adjacent to the insulating layer 501.

ここでは、p型AlGaN層207の一部までと、下部隣接層203の一部までを除去した例を示したが、除去部分の深さを特に限定するものではない。窒化物半導体活性層204の近傍に、放熱性の良い材質を置く構成にすることが重要である。また、従来から行なわれているn側に放熱性の良い材質を装荷する手法を用いれば、より効果的である。   Here, an example is shown in which up to a part of the p-type AlGaN layer 207 and up to a part of the lower adjacent layer 203 are removed, but the depth of the removed part is not particularly limited. It is important that a material with good heat dissipation is placed in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 204. Further, it is more effective to use a conventional method of loading a material with good heat dissipation on the n side.

本発明においては、第二リッジストライプ部の幅W2は、第一リッジストライプ部の幅W1よりも大きい幅であって、特に100μm以下とすることが好ましく、50μm以下とすることがより好ましい。 In the present invention, the width W 2 of the second ridge stripe portion is larger than the width W 1 of the first ridge stripe portion, and is particularly preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. .

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層207の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層208の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成した後に、さらに、下部隣接層203などの窒化物半導体活性層204よりも下の層まで除去し、第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部の側壁ならびに第二リッジストライプ部の側壁および表面には、たとえば、窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501をたとえばスパッタ法などにより形成し、第一リッジストライプ部の上面に上部透明導電膜209を形成する。さらに、窒化物半導体活性層204の近傍の絶縁層501上には、たとえば、銅などの放熱性に優れた放熱部材502をたとえば蒸着法やスパッタ法などにより形成することによって作製することができる。   In the nitride semiconductor laser device having such a configuration, the first ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 207 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 208 by an etching process, for example. After that, a layer below the nitride semiconductor active layer 204 such as the lower adjacent layer 203 is further removed to form a second ridge stripe portion. An insulating layer 501 having good heat dissipation, such as aluminum nitride, is formed on the side wall and the surface of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion by, for example, sputtering, and is formed on the upper surface of the first ridge stripe portion. An upper transparent conductive film 209 is formed. Further, on the insulating layer 501 in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 204, for example, a heat radiating member 502 having excellent heat radiating properties such as copper can be formed by, for example, vapor deposition or sputtering.

このような構成とすることによって、窒化物半導体レーザ素子に生じた熱を放熱部材502から外部に実施の形態5と比べてより多く放出することができるため、熱による窒化物半導体レーザ素子の劣化をさらに抑止することができる傾向が大きくなる。   With such a configuration, more heat generated in the nitride semiconductor laser element can be released from the heat radiating member 502 to the outside as compared with the fifth embodiment. The tendency to be able to deter further increases.

上記以外の説明は、実施の形態4および実施の形態5と同様である。
(実施の形態7)
図11に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、窒化物半導体レーザ素子は、たとえばn型GaNからなるn型半導体基板300と、n型半導体基板300の一方の主面に接して設けられたたとえばGaNまたはAlを含む窒化物から形成されn型不純物がドープされたn型窒化物半導体層としてのn型クラッド層301と、n型クラッド層301上に形成されたn側光ガイド層302と、n側光ガイド層302上に形成された下部隣接層303と、下部隣接層303上に形成された窒化物半導体活性層304と、窒化物半導体活性層304上に形成された上部隣接層305と、上部隣接層305上に形成されたp側光ガイド層306と、p側光ガイド層306上に形成されたたとえばp型AlxGa1-xN(0.05≦x≦0.5)からなるp型AlGaN層307と、p型AlGaN層307上に形成されたp型GaNまたはp型AlGaNからなるp型窒化物半導体コンタクト層308と、p型窒化物半導体コンタクト層308上に形成された上部透明導電膜309とを有している。
Descriptions other than those described above are the same as those in the fourth and fifth embodiments.
(Embodiment 7)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, the nitride semiconductor laser element is formed of an n-type semiconductor substrate 300 made of, for example, n-type GaN, and a nitride containing, for example, GaN or Al provided in contact with one main surface of the n-type semiconductor substrate 300. An n-type cladding layer 301 as an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type impurity, an n-side light guide layer 302 formed on the n-type cladding layer 301, and an n-side light guide layer 302 are formed. The lower adjacent layer 303, the nitride semiconductor active layer 304 formed on the lower adjacent layer 303, the upper adjacent layer 305 formed on the nitride semiconductor active layer 304, and the upper adjacent layer 305 a p-type light guide layer 306; a p - type AlGaN layer 307 made of, for example, p-type Al x Ga 1-x N (0.05 ≦ x ≦ 0.5) formed on the p-side light guide layer 306; Type Al a p-type nitride semiconductor contact layer 308 made of p-type GaN or p-type AlGaN formed on the aN layer 307; and an upper transparent conductive film 309 formed on the p-type nitride semiconductor contact layer 308. Yes.

また、図11に示す窒化物半導体レーザ素子においては、n型半導体基板300の一部が除去されて露出したn型クラッド層301の裏面上およびn型半導体基板300上に下部透明導電膜312を形成した構成となっている。   In the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 11, the lower transparent conductive film 312 is formed on the back surface of the n-type cladding layer 301 exposed by removing a part of the n-type semiconductor substrate 300 and on the n-type semiconductor substrate 300. It has a formed configuration.

ここで、n型半導体基板300はたとえば研磨などにより薄型化された後にドライエッチングなどにより除去することができる。なお、この例においては、n型クラッド層301の裏面上に下部透明導電膜312が形成されているが、n側光ガイド層302の裏面上に下部透明導電膜312が形成されていてもよい。   Here, n-type semiconductor substrate 300 can be removed by dry etching or the like after being thinned by polishing or the like. In this example, the lower transparent conductive film 312 is formed on the back surface of the n-type cladding layer 301, but the lower transparent conductive film 312 may be formed on the back surface of the n-side light guide layer 302. .

また、上部透明導電膜309の窒化物半導体活性層304の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部および下部透明導電膜312のn型クラッド層301の設置側と反対側の表面の少なくとも一部が空気などの気体または透明誘電体膜と接している。   In addition, at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 309 opposite to the side where the nitride semiconductor active layer 304 is installed and at least one of the surface of the lower transparent conductive film 312 opposite to the side where the n-type cladding layer 301 is installed. The portion is in contact with a gas such as air or a transparent dielectric film.

ここで、上部透明導電膜309および下部透明導電膜312としては、たとえば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO)、CuAlO2またはSrCu22などの酸化物膜を用いることができる。 Here, as the upper transparent conductive film 309 and the lower transparent conductive film 312, for example, an oxide film such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), CuAlO 2, or SrCu 2 O 2 is used. Can be used.

ここで、上部透明導電膜309の厚さは0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.2μm以下であることがより好ましい。上部透明導電膜309の厚さが0.05μm以上0.5μm以下である場合、特に0.05μm以上0.2μm以下である場合には、上部透明導電膜309によるレーザ光の吸収量を低減することができるため、発光効率をさらに向上することができる窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。   Here, the thickness of the upper transparent conductive film 309 is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. When the thickness of the upper transparent conductive film 309 is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, particularly when it is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less, the amount of laser light absorbed by the upper transparent conductive film 309 is reduced. Therefore, a nitride semiconductor laser element that can further improve the light emission efficiency can be obtained.

また、窒化物半導体活性層304は、たとえば390nm以上580nm以下の波長の光を発振する構成とすることができ、1層以上の窒化物半導体井戸層および窒化物半導体障壁層を有する構成とすることができる。ここで、窒化物半導体井戸層としては、たとえばインジウムを含む窒化物半導体であるアンドープのInGaNまたはアンドープのInAlGaNを用いることができる。また、窒化物半導体障壁層としては、たとえばアンドープのInGaN、アンドープのInAlGaN、アンドープのAlGaNまたはアンドープのGaNを用いることができる。   The nitride semiconductor active layer 304 can be configured to oscillate light having a wavelength of, for example, 390 nm or more and 580 nm or less, and can include one or more nitride semiconductor well layers and nitride semiconductor barrier layers. Can do. Here, as the nitride semiconductor well layer, for example, undoped InGaN or undoped InAlGaN which is a nitride semiconductor containing indium can be used. As the nitride semiconductor barrier layer, for example, undoped InGaN, undoped InAlGaN, undoped AlGaN, or undoped GaN can be used.

また、n型半導体基板300としては、その表面上に結晶成長させる窒化物半導体層に対する格子不整合を抑制する観点から、n型GaN基板を用いることが最も好ましいが、これに代えて、たとえばn型AlGaN基板などを用いてもよい。また、n型半導体基板300としてn型GaN基板またはn型AlGaN基板を用いる場合には、上記の窒化物半導体層を成長させる表面として、C面、M面、A面または{11−22}面などの非極性面を用いることもできる。   In addition, as the n-type semiconductor substrate 300, it is most preferable to use an n-type GaN substrate from the viewpoint of suppressing lattice mismatch with respect to the nitride semiconductor layer crystal-grown on the surface. A type AlGaN substrate or the like may be used. Further, when an n-type GaN substrate or an n-type AlGaN substrate is used as the n-type semiconductor substrate 300, the C-plane, M-plane, A-plane or {11-22} plane is used as the surface on which the nitride semiconductor layer is grown. It is also possible to use nonpolar surfaces such as

図11に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においては、上部透明導電膜309の表面のみならず下部透明導電膜312の表面も外部に露出して、上部透明導電膜309の窒化物半導体活性層304の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部および下部透明導電膜312のn型クラッド層301の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部がそれぞれ空気と接する構成とすることができる。したがって、窒化物半導体活性層304のレーザ光が上方および下方に染み出した場合でもレーザ光がp電極およびn電極に吸収されず、レーザ光をより多く窒化物半導体レーザ素子の外部に取り出すことが可能となるため、さらなる発光効率の向上が可能となる。   In the nitride semiconductor laser device having the configuration shown in FIG. 11, not only the surface of the upper transparent conductive film 309 but also the surface of the lower transparent conductive film 312 is exposed to the outside, and the nitride semiconductor active layer 304 of the upper transparent conductive film 309 is exposed. At least a part of the surface on the opposite side to the installation side of the lower transparent conductive film 312 and at least a part of the surface on the opposite side to the installation side of the n-type cladding layer 301 of the lower transparent conductive film 312 may be in contact with air. Therefore, even when the laser light of the nitride semiconductor active layer 304 leaks upward and downward, the laser light is not absorbed by the p electrode and the n electrode, and more laser light can be taken out of the nitride semiconductor laser element. Therefore, the luminous efficiency can be further improved.

ここで、上記においては、上部透明導電膜309の表面の少なくとも一部および下部透明導電膜312の表面の少なくとも一部がそれぞれ空気と接する場合について主に説明したが、空気の代わりに空気以外の気体または透明誘電体膜と接する場合も同様である。   Here, in the above description, the case where at least a part of the surface of the upper transparent conductive film 309 and at least a part of the surface of the lower transparent conductive film 312 are in contact with air has been mainly described. The same applies to contact with gas or a transparent dielectric film.

このように、図11に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においては、染み出したレーザ光がp電極およびn電極で吸収されることを考慮する必要がなく、上部透明導電膜309および下部透明導電膜312をそれぞれp電極およびn電極として機能できる範囲で極限まで薄くすることができるため、空気などの気体または透明誘電体膜の屈折率のように上部透明導電膜309および下部透明導電膜312よりも低い屈折率を最大限に利用する(すなわち、窒化物半導体活性層304との間の屈折率差を大きくして光の閉じ込め効果を大きくする)ことが可能である。したがって、図11に示す構成の窒化物半導体レーザ素子においても、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて光閉じ込め係数を増加させることができるため、この観点からも発光効率を向上させることが可能となる。   As described above, in the nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. 11, it is not necessary to consider that the leaked laser light is absorbed by the p electrode and the n electrode, and the upper transparent conductive film 309 and the lower transparent conductive element Since the film 312 can be made extremely thin as long as it can function as a p-electrode and an n-electrode, respectively, the upper transparent conductive film 309 and the lower transparent conductive film 312 can be made like a gas such as air or the refractive index of the transparent dielectric film. Furthermore, it is possible to make the best use of the low refractive index (that is, to increase the refractive index difference between the nitride semiconductor active layer 304 and the light confinement effect). Therefore, also in the nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. 11, the light confinement factor can be increased as compared with the conventional nitride semiconductor laser element, so that it is possible to improve the light emission efficiency also from this viewpoint. Become.

ここで、空気以外の気体としては、たとえば、窒素と酸素との混合ガス(ドライエア)、窒素、アルゴンなどの不活性ガスまたはこれらの混合ガスなどを用いることができる。   Here, as a gas other than air, for example, a mixed gas of nitrogen and oxygen (dry air), an inert gas such as nitrogen or argon, or a mixed gas thereof can be used.

また、透明誘電体膜としては、たとえば、酸化ケイ素、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどの酸化物、または窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物などを用いることができる。   As the transparent dielectric film, for example, an oxide such as silicon oxide, titanium oxide, or zirconium oxide, or a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride can be used.

なお、図11に示す窒化物半導体レーザ素子は、たとえば有機金属化学気相成長法(MOCVD法)などの公知の結晶成長法などを用いて作製することができる。   The nitride semiconductor laser element shown in FIG. 11 can be manufactured using a known crystal growth method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method).

また、図11に示す窒化物半導体レーザ素子の上部透明導電膜309はp電極として機能させることが好ましい。上部透明導電膜309をp電極として機能させた場合には、上部透明導電膜309を効率的に利用することができるため、光閉じ込めの向上の効果を期待することができる。   Further, the upper transparent conductive film 309 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 11 is preferably made to function as a p-electrode. When the upper transparent conductive film 309 functions as a p-electrode, the upper transparent conductive film 309 can be used efficiently, so that an effect of improving light confinement can be expected.

また、図11に示す窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層308の厚さは1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体コンタクト層308の厚さが1μm以下である場合に、特に0.5μm以下である場合には光の電界分布を窒化物半導体活性層304に効率的に集め、また駆動電圧の上昇を抑えることができる傾向にあるため、駆動電圧が低く、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In addition, the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 of the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 11 is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. When the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 is 1 μm or less, particularly when it is 0.5 μm or less, the electric field distribution of light is efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 304, and the driving voltage is reduced. Since there is a tendency to suppress the increase, a nitride semiconductor laser element having a low driving voltage and high emission efficiency tends to be obtained.

また、図11に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層302はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもn側光ガイド層302はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体下部光ガイド層としてのn側光ガイド層302のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合には、光の電界分布を窒化物半導体活性層304に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 11, the n-side light guide layer 302 as the nitride semiconductor lower light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 302 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the n-side light guide layer 302 as the nitride semiconductor lower light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer. In this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 304, a nitride semiconductor laser element with high emission efficiency tends to be obtained.

また、図11に示す窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層306はたとえばGaNやAlGaNにより構成されていてもよいが、なかでもp側光ガイド層206はインジウムを含む窒化物半導体からなり、窒化物半導体上部光ガイド層としてのp側光ガイド層306のインジウム組成比が窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことが好ましい。この場合にも、光の電界分布を窒化物半導体活性層304に効率的に集めることができるため、発光効率の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる傾向にある。   In the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 11, the p-side light guide layer 306 as the nitride semiconductor upper light guide layer may be made of, for example, GaN or AlGaN. 206 is made of a nitride semiconductor containing indium, and the indium composition ratio of the p-side light guide layer 306 as the nitride semiconductor upper light guide layer is preferably smaller than the indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer. Also in this case, since the electric field distribution of light can be efficiently collected in the nitride semiconductor active layer 304, a nitride semiconductor laser element with high emission efficiency tends to be obtained.

なお、n側光ガイド層302およびp側光ガイド層306はそれぞれ、Inを含む窒化物半導体層とInを含まない窒化物半導体層との超格子構造であってもよい。   Each of the n-side light guide layer 302 and the p-side light guide layer 306 may have a superlattice structure of a nitride semiconductor layer containing In and a nitride semiconductor layer not containing In.

(実施の形態8)
図12に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図12に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成し、リッジストライプ部の周辺をたとえばSiO2などの絶縁層401で埋め込んだ上で、そのリッジストライプ部の上面を構成するp型窒化物半導体コンタクト層308および絶縁層401上に上部透明導電膜309を設けた構成とされていることに特徴がある。ここでは、p型AlGaN層307の一部までを除去した例を示したが、上部透明導電膜309まで、p型窒化物半導体コンタクト層308の途中まで、またはp型窒化物半導体コンタクト層308までといったように、除去部分の深さを特に限定するものではない。
(Embodiment 8)
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 12, a ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308, thereby forming a ridge stripe. peripheral parts for example on embedded in the insulating layer 401, such as SiO 2, structure in which a upper transparent conductive film 309 on the p-type nitride semiconductor contact layer 308 and the insulating layer 401 constituting the upper surface of the ridge stripe portion It is characterized by being said. Here, an example in which a part of the p-type AlGaN layer 307 is removed is shown, but the upper transparent conductive film 309, the middle of the p-type nitride semiconductor contact layer 308, or the p-type nitride semiconductor contact layer 308 are shown. As described above, the depth of the removed portion is not particularly limited.

また、図12に示す窒化物半導体レーザ素子においては、n型半導体基板300の除去部分から露出したn型クラッド層301の裏面上およびn型半導体基板300の表面上にそれぞれ下部透明導電膜312を設けていることにも特徴がある。   In the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 12, lower transparent conductive films 312 are respectively formed on the back surface of n-type cladding layer 301 exposed from the removed portion of n-type semiconductor substrate 300 and on the surface of n-type semiconductor substrate 300. It is also characterized by the provision.

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成した後に、そのリッジストライプ部の周辺を絶縁層401で埋め込み、その上部に上部透明導電膜309を形成し、その後、n型半導体基板300の一部を除去した後に、n型クラッド層301の裏面上およびn型半導体基板300の表面上にそれぞれ下部透明導電膜312を設けることによって作製することができる。   The nitride semiconductor laser device having such a structure is formed after the ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 by, for example, an etching process. The periphery of the ridge stripe portion is filled with an insulating layer 401, an upper transparent conductive film 309 is formed thereon, and then a part of the n-type semiconductor substrate 300 is removed, and then on the back surface of the n-type cladding layer 301 and It can be manufactured by providing the lower transparent conductive film 312 on the surface of the n-type semiconductor substrate 300.

上記以外の説明は、実施の形態7と同様である。
(実施の形態9)
図13に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図13に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成する。さらに、窒化物半導体活性層304よりも下方の下部隣接層303の表面の一部が露出するまで除去することによって第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部および第二リッジストライプ部の側壁および表面をたとえば窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501で覆うとともに、第一リッジストライプ部の上面に上部透明導電膜309を設けた構成とされており、さらに窒化物半導体活性層304の近傍には、たとえば銅などの放熱性の良い放熱部材502を絶縁層501に隣接するようにして設けていることを特徴としている。
The description other than the above is the same as that of the seventh embodiment.
(Embodiment 9)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 13, a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 are removed to form the first ridge stripe portion. Further, the second ridge stripe portion is formed by removing until a part of the surface of the lower adjacent layer 303 below the nitride semiconductor active layer 304 is exposed. The side walls and surfaces of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 having good heat dissipation, such as aluminum nitride, and an upper transparent conductive film 309 is provided on the upper surface of the first ridge stripe portion. Further, in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304, a heat radiating member 502 having good heat radiating property such as copper is provided adjacent to the insulating layer 501.

ここでは、p型AlGaN層307の一部までと、下部隣接層303の一部までを除去した例を示したが、除去部分の深さを特に限定するものではない。窒化物半導体活性層304の近傍に、放熱性の良い材質を置く構成にすることが重要である。また、従来から行なわれているn側に放熱性の良い材質を装荷する手法を用いれば、より効果的である。   Here, an example is shown in which up to a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the lower adjacent layer 303 are removed, but the depth of the removed part is not particularly limited. It is important to place a material with good heat dissipation near the nitride semiconductor active layer 304. Further, it is more effective to use a conventional method of loading a material with good heat dissipation on the n side.

本発明においては、第二リッジストライプ部の幅W2は、第一リッジストライプ部の幅W1よりも大きい幅であって、特に100μm以下とすることが好ましく、50μm以下とすることがより好ましい。 In the present invention, the width W 2 of the second ridge stripe portion is larger than the width W 1 of the first ridge stripe portion, and is particularly preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. .

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成した後に、さらに、下部隣接層303などの窒化物半導体活性層304よりも下の層まで除去し、第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部の側壁ならびに第二リッジストライプ部の側壁および表面には、たとえば、窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501をたとえばスパッタ法などにより形成し、第一リッジストライプ部の上面に上部透明導電膜309を形成する。さらに、窒化物半導体活性層304の近傍の絶縁層501上に、たとえば、銅などの放熱性に優れた放熱部材502をたとえば蒸着法やスパッタ法などにより形成することによって作製することができる。   In the nitride semiconductor laser device having such a configuration, the first ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 by, for example, an etching process. After that, a layer below the nitride semiconductor active layer 304 such as the lower adjacent layer 303 is further removed to form a second ridge stripe portion. An insulating layer 501 with good heat dissipation, such as aluminum nitride, is formed on the side wall and the surface of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion by, for example, sputtering, and is formed on the upper surface of the first ridge stripe portion. An upper transparent conductive film 309 is formed. Furthermore, it can be produced by forming, for example, a heat radiating member 502 having excellent heat radiating property such as copper on the insulating layer 501 in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304 by, for example, vapor deposition or sputtering.

このような構成とすることによって、窒化物半導体レーザ素子に生じた熱を放熱部材502から外部に実施の形態8と比べてより多く放出することができるため、熱による窒化物半導体レーザ素子の劣化をさらに抑止することができる傾向が大きくなる。   With such a configuration, more heat generated in the nitride semiconductor laser element can be released from the heat dissipation member 502 to the outside as compared with the eighth embodiment. The tendency to be able to deter further increases.

上記以外の説明は、実施の形態7および実施の形態8と同様である。
(実施の形態10)
図14に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図14に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成し、リッジストライプ部の周辺をたとえばSiO2などの絶縁層401で埋め込んだ上で、そのリッジストライプ部の上面を構成するp型窒化物半導体コンタクト層308および絶縁層401上に上部透明導電膜309を設けた構成とされていることに特徴がある。ここでは、p型AlGaN層307の一部までを除去した例を示したが、上部透明導電膜309まで、p型窒化物半導体コンタクト層308の途中まで、またはp型窒化物半導体コンタクト層308までといったように、除去部分の深さを特に限定するものではない。
The description other than the above is the same as in the seventh and eighth embodiments.
(Embodiment 10)
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 14, a ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308, respectively. A structure in which an upper transparent conductive film 309 is provided on the p-type nitride semiconductor contact layer 308 and the insulating layer 401 constituting the upper surface of the ridge stripe portion after the periphery of the portion is embedded with an insulating layer 401 such as SiO 2 It is characterized by being said. Here, an example in which a part of the p-type AlGaN layer 307 is removed is shown, but the upper transparent conductive film 309, the middle of the p-type nitride semiconductor contact layer 308, or the p-type nitride semiconductor contact layer 308 are shown. As described above, the depth of the removed portion is not particularly limited.

また、図14に示す窒化物半導体レーザ素子においては、n型半導体基板がすべて除去されて露出したn型クラッド層301の裏面上に下部透明導電膜312を設けていることにも特徴がある。   The nitride semiconductor laser element shown in FIG. 14 is also characterized in that a lower transparent conductive film 312 is provided on the back surface of the n-type cladding layer 301 exposed by removing all of the n-type semiconductor substrate.

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによってリッジストライプ部を形成した後に、そのリッジストライプ部の周辺を絶縁層401で埋め込み、その上部に上部透明導電膜309を形成し、その後、n型半導体基板300をすべて除去した後に、n型クラッド層301の裏面上に下部透明導電膜312を設けることによって作製することができる。   The nitride semiconductor laser device having such a structure is formed after the ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 by, for example, an etching process. The periphery of the ridge stripe portion is filled with an insulating layer 401, an upper transparent conductive film 309 is formed on the insulating layer 401, and after removing all the n-type semiconductor substrate 300, the lower transparent on the back surface of the n-type cladding layer 301 It can be manufactured by providing the conductive film 312.

上記以外の説明は、実施の形態7〜実施の形態9と同様である。
(実施の形態11)
図15に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図15に示す窒化物半導体レーザ素子においては、p型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成する。さらに、窒化物半導体活性層304よりも下方の下部隣接層303の表面の一部が露出するまで除去することによって第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部および第二リッジストライプ部の側壁および表面をたとえば窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501で覆うとともに、第一リッジストライプ部の上面には上部透明導電膜309を設けた構成とされており、さらに窒化物半導体活性層304の近傍には、たとえば銅などの放熱性の良い放熱部材502が絶縁層501に隣接するようにして設けられていることを特徴としている。
The description other than the above is the same as in the seventh to ninth embodiments.
(Embodiment 11)
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor laser element of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser element shown in FIG. 15, a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 are removed to form the first ridge stripe portion. Further, the second ridge stripe portion is formed by removing until a part of the surface of the lower adjacent layer 303 below the nitride semiconductor active layer 304 is exposed. The side walls and surfaces of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 having good heat dissipation, such as aluminum nitride, and an upper transparent conductive film 309 is provided on the upper surface of the first ridge stripe portion. Further, in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304, a heat radiating member 502 having a good heat radiating property such as copper is provided so as to be adjacent to the insulating layer 501.

ここでは、p型AlGaN層307の一部までと、下部隣接層303の一部までを除去した例を示したが、除去部分の深さを特に限定するものではない。窒化物半導体活性層304の近傍に、放熱性の良い材質を置く構成にすることが重要である。また、従来から行なわれているn側に放熱性の良い材質を装荷する手法を用いれば、より効果的である。   Here, an example is shown in which up to a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the lower adjacent layer 303 are removed, but the depth of the removed part is not particularly limited. It is important to place a material with good heat dissipation near the nitride semiconductor active layer 304. Further, it is more effective to use a conventional method of loading a material with good heat dissipation on the n side.

本発明においては、第二リッジストライプ部の幅W2は、第一リッジストライプ部の幅W1よりも大きい幅であって、特に100μm以下とすることが好ましく、50μm以下とすることがより好ましい。ただし、第二リッジストライプ部の幅W2は、窒化物半導体活性層304から放出されるレーザ光321の幅Wよりも大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、レーザ光321が放熱部材502により損失を受けない傾向にある。 In the present invention, the width W 2 of the second ridge stripe portion is larger than the width W 1 of the first ridge stripe portion, and is particularly preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. . However, the width W 2 of the second ridge stripe portion is preferably larger than the width W of the laser beam 321 emitted from the nitride semiconductor active layer 304. By adopting such a configuration, the laser beam 321 tends not to be lost by the heat radiating member 502.

このような構成の窒化物半導体レーザ素子は、たとえばエッチングプロセスなどによりp型AlGaN層307の一部およびp型窒化物半導体コンタクト層308の一部をそれぞれ除去することによって第一リッジストライプ部を形成した後に、さらに、下部隣接層303などの窒化物半導体活性層304よりも下の層まで除去し、第二リッジストライプ部を形成する。第一リッジストライプ部の側壁ならびに第二リッジストライプ部の側壁および表面には、たとえば、窒化アルミニウムなどの放熱性の良い絶縁層501をたとえばスパッタ法などにより形成し、第一リッジストライプ部の上面には上部透明導電膜309を形成する。さらに、窒化物半導体活性層304の近傍の絶縁層501上には、たとえば、銅などの放熱性に優れた放熱部材502をたとえば蒸着法やスパッタ法などにより形成することによって作製することができる。   In the nitride semiconductor laser device having such a configuration, the first ridge stripe portion is formed by removing a part of the p-type AlGaN layer 307 and a part of the p-type nitride semiconductor contact layer 308 by, for example, an etching process. After that, a layer below the nitride semiconductor active layer 304 such as the lower adjacent layer 303 is further removed to form a second ridge stripe portion. An insulating layer 501 having good heat dissipation, such as aluminum nitride, is formed on the side wall and the surface of the first ridge stripe portion and the second ridge stripe portion by, for example, sputtering, and is formed on the upper surface of the first ridge stripe portion. Forms an upper transparent conductive film 309. Further, on the insulating layer 501 in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304, for example, a heat radiating member 502 having excellent heat radiating properties such as copper can be formed by, for example, vapor deposition or sputtering.

このような構成とすることによって、窒化物半導体レーザ素子に生じた熱を放熱部材502から外部に実施の形態10と比べてより多く放出することができるため、熱による窒化物半導体レーザ素子の劣化をさらに抑止することができる傾向が大きくなる。   By adopting such a configuration, more heat generated in the nitride semiconductor laser element can be released from the heat dissipation member 502 to the outside as compared with the tenth embodiment. The tendency to be able to deter further increases.

上記以外の説明は、実施の形態7〜実施の形態10と同様である。   The description other than the above is the same as in the seventh to tenth embodiments.

(実施例1)
実施例1の窒化物半導体レーザ素子として、図1に示す構成の窒化物半導体レーザ素子を作製した。ここで、実施例1の窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光の波長は440nm〜450nm程度であった。
Example 1
As the nitride semiconductor laser element of Example 1, a nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. Here, the wavelength of the laser beam emitted from the nitride semiconductor laser element of Example 1 was about 440 nm to 450 nm.

実施例1の窒化物半導体レーザ素子は、具体的には、n型GaNからなるn型半導体基板100の一方の表面上に、シリコン(Si)がドープされたAl0.06Ga0.94Nからなる厚さ2.2μmのn型クラッド層101と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ0.1μmのn側光ガイド層102と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの下部隣接層103と、窒化物半導体活性層104と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの上部隣接層105と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ50nmのp側光ガイド層106と、マグネシウム(Mg)がドープされたAl0.3Ga0.7Nからなる厚さ20nmのp型AlGaN層107と、マグネシウム(Mg)がドープされたGaNからなるp型窒化物半導体コンタクト層108と、酸化インジウム錫(ITO)からなる厚さ0.1μmの上部透明導電膜109とがこの順序に積層された構成を有している。このような構成の実施例1の窒化物半導体レーザ素子は、有機金属化学気相成長法により形成した。また、上部透明導電膜109は従来から公知の蒸着法により形成した。 Specifically, the nitride semiconductor laser element of Example 1 has a thickness made of Al 0.06 Ga 0.94 N doped with silicon (Si) on one surface of an n-type semiconductor substrate 100 made of n-type GaN. an n-type cladding layer 101 of 2.2 .mu.m, the n-side optical guide layer 102 having a thickness of 0.1μm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 n, a lower adjacent layer 103 having a thickness of 20nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 n , a nitride semiconductor active layer 104, an upper adjacent layer 105 having a thickness of 20nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 N, a p-side optical guide layer 106 having a thickness of 50nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 N, magnesium (Mg p,) of the p-type AlGaN layer 107 having a thickness of 20nm of doped Al 0.3 Ga 0.7 N, made of GaN magnesium (Mg) doped A nitride semiconductor contact layer 108, and the upper transparent conductive film 109 having a thickness of 0.1μm made of indium tin oxide (ITO) are laminated in this order. The nitride semiconductor laser device of Example 1 having such a configuration was formed by metal organic chemical vapor deposition. The upper transparent conductive film 109 was formed by a conventionally known vapor deposition method.

また、比較として、図16に示す構成の比較例1の窒化物半導体レーザ素子についても作製した。比較例1の窒化物半導体レーザ素子は、マグネシウム(Mg)がドープされたAl0.3Ga0.7Nからなる厚さ20nmのp型AlGaN層107上にマグネシウム(Mg)がドープされたAl0.06Ga0.94Nからなる厚さ0.55μmのp型クラッド層110を形成し、p型クラッド層110上にマグネシウム(Mg)がドープされたGaNからなる厚さ0.1μmのp型窒化物半導体コンタクト層108を形成し、p型窒化物半導体コンタクト層108上にAuからなる金属電極111を設けたこと以外は実施例1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成となっている。 For comparison, a nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 having the configuration shown in FIG. 16 was also produced. The nitride semiconductor laser device of Comparative Example 1 has an Al 0.06 Ga 0.94 N doped with magnesium (Mg) on a 20 nm thick p-type AlGaN layer 107 made of Al 0.3 Ga 0.7 N doped with magnesium (Mg). A p-type cladding layer 110 having a thickness of 0.55 μm is formed, and a p-type nitride semiconductor contact layer 108 having a thickness of 0.1 μm made of GaN doped with magnesium (Mg) is formed on the p-type cladding layer 110. The structure is the same as that of the nitride semiconductor laser device of Example 1 except that the metal electrode 111 made of Au is provided on the p-type nitride semiconductor contact layer 108.

なお、上記の実施例1および比較例1のそれぞれの窒化物半導体レーザ素子の窒化物半導体活性層104は図7に示すような三重量子井戸構造となっており、In0.13Ga0.87Nからなる厚さ3nmの窒化物半導体井戸層131と、厚さ6nmのIn0.03Ga0.97N/厚さ4nmのGaN/厚さ6nmのIn0.03Ga0.97Nの3層構造の窒化物半導体障壁層132とを有している。 The nitride semiconductor active layer 104 of each nitride semiconductor laser element of Example 1 and Comparative Example 1 has a triple quantum well structure as shown in FIG. 7, and has a thickness of In 0.13 Ga 0.87 N. A nitride semiconductor well layer 131 having a thickness of 3 nm and a nitride semiconductor barrier layer 132 having a three-layer structure of In 0.03 Ga 0.97 N having a thickness of 6 nm / GaN having a thickness of 4 nm / In 0.03 Ga 0.97 N having a thickness of 6 nm. is doing.

上記の実施例1の構成の窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層108の厚さを変化させたときのp型窒化物半導体コンタクト層108の厚さと吸収係数との関係を図17に示し、p型窒化物半導体コンタクト層108の厚さと光閉じ込め係数との関係を図18に示す。なお、図17および図18に示す関係は、比較例の構成の窒化物半導体レーザ素子に対する相対値として算出したものである。また、図17および図18に示す関係は下記の表1に示す値を用いて計算したものである。   FIG. 17 shows the relationship between the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 and the absorption coefficient when the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 of the nitride semiconductor laser element having the configuration of the first embodiment is changed. FIG. 18 shows the relationship between the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 and the optical confinement factor. The relationship shown in FIGS. 17 and 18 is calculated as a relative value with respect to the nitride semiconductor laser element having the configuration of the comparative example. The relationship shown in FIGS. 17 and 18 is calculated using the values shown in Table 1 below.

図17および図18に示すように、上記の実施例1の構成の窒化物半導体レーザ素子においては、p型窒化物半導体コンタクト層108の厚さを0.2μm程度に設定した場合に、光閉じ込め係数を増加させることができ、吸収損失を低減することができる。なお、ここでの吸収損失は比較例1の窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層108上のAuからなる金属電極における吸収損失に対する相対値のみを考慮している(すなわち、金属電極以外の部位による吸収損失は実施例1の窒化物半導体レーザ素子の相対値の算出に考慮されていない。)。   As shown in FIGS. 17 and 18, in the nitride semiconductor laser element having the configuration of the above-described embodiment 1, optical confinement is obtained when the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 108 is set to about 0.2 μm. The coefficient can be increased and the absorption loss can be reduced. Here, the absorption loss here takes into consideration only the relative value to the absorption loss in the metal electrode made of Au on the p-type nitride semiconductor contact layer 108 of the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 (that is, the metal electrode). The absorption loss due to the other parts is not taken into account in the calculation of the relative value of the nitride semiconductor laser device of Example 1.)

上記の実施例1のような構成とすることによって、p型AlGaNから構成されるp型クラッド層を無くすことができるため、大幅な駆動電圧の低減も期待することができる。   By adopting the configuration as in Example 1 described above, a p-type cladding layer made of p-type AlGaN can be eliminated, so that a significant reduction in driving voltage can be expected.

Figure 0004566253
Figure 0004566253

(実施例2)
実施例2の窒化物半導体レーザ素子の構成は、上記の実施例1の窒化物半導体レーザ素子の構成と同一とした。一方、比較として、実施例1の窒化物半導体レーザ素子の上部透明導電膜109の窒化物半導体活性層104の設置側と反対側の表面全面にAuからなる金属電極を形成して上部透明導電膜109の表面が外部に露出しないようにした比較例2の窒化物半導体レーザ素子を作製した。
(Example 2)
The configuration of the nitride semiconductor laser element of Example 2 was the same as the configuration of the nitride semiconductor laser element of Example 1 described above. On the other hand, as a comparison, a metal electrode made of Au is formed on the entire surface of the upper transparent conductive film 109 of the nitride semiconductor laser element of Example 1 opposite to the side on which the nitride semiconductor active layer 104 is installed to form an upper transparent conductive film. A nitride semiconductor laser device of Comparative Example 2 was prepared in which the surface of 109 was not exposed to the outside.

そして、実施例2の窒化物半導体レーザ素子と比較例2の窒化物半導体レーザ素子の吸収損失の比較を行なったところ、吸収損失を1/3程度にまで抑制することが可能となった。   Then, when the absorption loss of the nitride semiconductor laser element of Example 2 and the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 2 were compared, it was possible to suppress the absorption loss to about 1/3.

すなわち、実施例2の窒化物半導体レーザ素子のように、上部透明導電膜109の窒化物半導体活性層104の設置側と反対側の表面を空気と接する構成とすることによって発光効率を向上させることができることが確認された。   That is, as in the nitride semiconductor laser element of Example 2, the light emitting efficiency is improved by adopting a structure in which the surface of the upper transparent conductive film 109 opposite to the side where the nitride semiconductor active layer 104 is disposed is in contact with air. It was confirmed that

(実施例3)
実施例3の窒化物半導体レーザ素子として、図8に示す構成の窒化物半導体レーザ素子を作製した。ここで、実施例3の窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光の波長は440nm〜450nm程度であった。
(Example 3)
As the nitride semiconductor laser element of Example 3, a nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. 8 was produced. Here, the wavelength of the laser light emitted from the nitride semiconductor laser element of Example 3 was about 440 nm to 450 nm.

実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、特開2000−106455号公報に記載のようにn型GaN基板の表面に溝を形成した後にn型GaNをラテラル成長させることによって内部に空洞210を形成したn型半導体基板200の一方の表面上に、シリコン(Si)がドープされたAl0.10Ga0.90Nからなる厚さ0.1μmのn型クラッド層201と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ0.1μmのn側光ガイド層202と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの下部隣接層203と、窒化物半導体活性層204と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの上部隣接層205と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ50nmのp側光ガイド層206と、マグネシウム(Mg)がドープされたAl0.3Ga0.7Nからなる厚さ20nmのp型AlGaN層207と、マグネシウム(Mg)がドープされたGaNからなる厚さ0.05μmのp型窒化物半導体コンタクト層208と、酸化インジウム錫(ITO)からなる厚さ0.1μmの上部透明導電膜209とがこの順序に積層された構成を有している。このような構成の実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、有機金属化学気相成長法により形成した。また、上部透明導電膜209は従来から公知の蒸着法により形成した。 In the nitride semiconductor laser device of Example 3, a cavity 210 is formed by laterally growing n-type GaN after forming grooves on the surface of the n-type GaN substrate as described in JP-A-2000-106455. On one surface of the n-type semiconductor substrate 200, an n-type cladding layer 201 made of Al 0.10 Ga 0.90 N doped with silicon (Si) and having a thickness of 0.1 μm, and a thickness made of undoped In 0.03 Ga 0.97 N An n-side light guide layer 202 having a thickness of 0.1 μm, a lower adjacent layer 203 having a thickness of 20 nm made of undoped In 0.03 Ga 0.97 N, a nitride semiconductor active layer 204, and a thickness of 20 nm made of undoped In 0.03 Ga 0.97 N. Upper adjacent layer 205, p-side light guide layer 206 made of undoped In 0.03 Ga 0.97 N and having a thickness of 50 nm, and doped with magnesium (Mg) 20 nm thick p-type AlGaN layer 207 made of Al 0.3 Ga 0.7 N, 0.05 μm thick p-type nitride semiconductor contact layer 208 made of GaN doped with magnesium (Mg), and indium tin oxide The upper transparent conductive film 209 made of (ITO) and having a thickness of 0.1 μm is laminated in this order. The nitride semiconductor laser element of Example 3 having such a configuration was formed by metal organic chemical vapor deposition. The upper transparent conductive film 209 was formed by a conventionally known vapor deposition method.

なお、上記の実施例3の窒化物半導体レーザ素子の窒化物半導体活性層204は三重量子井戸構造となっており、In0.13Ga0.87Nからなる厚さ3nmの窒化物半導体井戸層と、厚さ6nmのIn0.03Ga0.97N/厚さ4nmのGaN/厚さ6nmのIn0.03Ga0.97Nの3層構造の窒化物半導体障壁層とが交互に積層された構成を有している。 Note that the nitride semiconductor active layer 204 of the nitride semiconductor laser device of Example 3 has a triple quantum well structure, a nitride semiconductor well layer made of In 0.13 Ga 0.87 N with a thickness of 3 nm, and a thickness. A nitride semiconductor barrier layer having a three-layer structure of 6 nm In 0.03 Ga 0.97 N / 4 nm thick GaN / 6 nm thick In 0.03 Ga 0.97 N is stacked alternately.

以上のような構成の実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、上記の比較例1の窒化物半導体レーザ素子と比較して光閉じ込め係数を1.5倍程度向上させることができる。また、実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、比較例1の窒化物半導体レーザ素子のようにp型クラッド層が形成されていないため、低駆動電圧の窒化物半導体レーザ素子とすることができる。   The nitride semiconductor laser element of Example 3 configured as described above can improve the optical confinement factor by about 1.5 times compared to the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 described above. Further, the nitride semiconductor laser element of Example 3 does not have a p-type cladding layer unlike the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1, and therefore can be a nitride semiconductor laser element with a low driving voltage. .

(実施例4)
図10に示すように、2段のリッジストライプ部を設けるとともに、そのリッジストライプ部の側壁および表面を窒化アルミニウムからなる絶縁層501で覆い、窒化物半導体活性層204の近傍に銅からなる放熱部材502を設けたこと以外は実施例3と同様の構成を有する実施例4の窒化物半導体レーザ素子を作製した。
Example 4
As shown in FIG. 10, a two-stage ridge stripe portion is provided, and the side wall and surface of the ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 made of aluminum nitride, and a heat dissipation member made of copper in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 204 A nitride semiconductor laser device of Example 4 having the same configuration as that of Example 3 except that 502 was provided was manufactured.

以上のような構成を有する実施例4の窒化物半導体レーザ素子においては、実施例3の窒化物半導体レーザ素子と比較して高温動作時の改善が期待できる。   In the nitride semiconductor laser device of Example 4 having the above-described configuration, an improvement during high-temperature operation can be expected as compared with the nitride semiconductor laser device of Example 3.

(実施例5)
実施例5の窒化物半導体レーザ素子として、図11に示す構成の窒化物半導体レーザ素子を作製した。ここで、実施例5の窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光の波長は440nm〜450nm程度であった。
(Example 5)
As the nitride semiconductor laser element of Example 5, a nitride semiconductor laser element having the configuration shown in FIG. 11 was produced. Here, the wavelength of the laser beam emitted from the nitride semiconductor laser element of Example 5 was about 440 nm to 450 nm.

実施例5の窒化物半導体レーザ素子は、具体的には、n型GaNからなるn型半導体基板300の一方の表面上に、シリコン(Si)がドープされたGaNからなる厚さ0.02μmのn型クラッド層301と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ0.1μmのn側光ガイド層302と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの下部隣接層303と、窒化物半導体活性層304と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ20nmの上部隣接層305と、アンドープIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ50nmのp側光ガイド層306と、マグネシウム(Mg)がドープされたAl0.3Ga0.7Nからなる厚さ20nmのp型AlGaN層307と、マグネシウム(Mg)がドープされたGaNからなる厚さ0.05μmのp型窒化物半導体コンタクト層308と、酸化インジウム錫(ITO)からなる厚さ0.1μmの上部透明導電膜309とがこの順序に積層された構成を有している。また、n型半導体基板300の一部が除去されて露出したn型クラッド層301の裏面上およびn型半導体基板300上に厚さ0.1μmの下部透明導電膜312を形成した構成となっている。 Specifically, the nitride semiconductor laser element of Example 5 has a thickness of 0.02 μm made of GaN doped with silicon (Si) on one surface of an n-type semiconductor substrate 300 made of n-type GaN. an n-type cladding layer 301, an n-side optical guide layer 302 having a thickness of 0.1μm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 n, a lower adjacent layer 303 having a thickness of 20nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 n, the nitride semiconductor an active layer 304, an upper adjacent layer 305 having a thickness of 20nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 N, a p-side optical guide layer 306 having a thickness of 50nm made of undoped in 0.03 Ga 0.97 N, magnesium (Mg) is doped A p-type AlGaN layer 307 made of Al 0.3 Ga 0.7 N and having a thickness of 0.05 μm made of GaN doped with magnesium (Mg). The p-type nitride semiconductor contact layer 308 of m and the upper transparent conductive film 309 made of indium tin oxide (ITO) and having a thickness of 0.1 μm are stacked in this order. Further, a lower transparent conductive film 312 having a thickness of 0.1 μm is formed on the back surface of the n-type cladding layer 301 exposed by removing a part of the n-type semiconductor substrate 300 and on the n-type semiconductor substrate 300. Yes.

このような構成の実施例5の窒化物半導体レーザ素子は、有機金属化学気相成長法により形成した。また、上部透明導電膜309および下部透明導電膜312はそれぞれ従来から公知の蒸着法により形成した。また、n型半導体基板300は150μmの厚さまで研磨により薄型化された。   The nitride semiconductor laser element of Example 5 having such a configuration was formed by metal organic chemical vapor deposition. The upper transparent conductive film 309 and the lower transparent conductive film 312 were each formed by a conventionally known vapor deposition method. The n-type semiconductor substrate 300 was thinned by polishing to a thickness of 150 μm.

また、上記の実施例5の窒化物半導体レーザ素子の窒化物半導体活性層304は三重量子井戸構造となっており、In0.13Ga0.87Nからなる厚さ3nmの窒化物半導体井戸層と、厚さ6nmのIn0.03Ga0.97N/厚さ4nmのGaN/厚さ6nmのIn0.03Ga0.97Nの3層構造の窒化物半導体障壁層とが交互に積層された構成を有している。 In addition, the nitride semiconductor active layer 304 of the nitride semiconductor laser device of Example 5 has a triple quantum well structure, a nitride semiconductor well layer made of In 0.13 Ga 0.87 N and having a thickness of 3 nm, A nitride semiconductor barrier layer having a three-layer structure of 6 nm In 0.03 Ga 0.97 N / 4 nm thick GaN / 6 nm thick In 0.03 Ga 0.97 N is stacked alternately.

以上のような構成の実施例5の窒化物半導体レーザ素子は、上記の比較例1の窒化物半導体レーザ素子と比較して光閉じ込め係数を1.8倍程度向上させることができる。   The nitride semiconductor laser element of Example 5 configured as described above can improve the optical confinement factor by about 1.8 times compared to the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 described above.

(実施例6)
図13に示すように、2段のリッジストライプ部を設けるとともに、そのリッジストライプ部の側壁および表面を窒化アルミニウムからなる絶縁層501で覆い、窒化物半導体活性層304の近傍に銅からなる放熱部材502を設けたこと以外は実施例5と同様の構成を有する実施例6の窒化物半導体レーザ素子を作製した。
(Example 6)
As shown in FIG. 13, a two-stage ridge stripe portion is provided, and the side wall and surface of the ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 made of aluminum nitride, and a heat dissipation member made of copper in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304 A nitride semiconductor laser element of Example 6 having the same configuration as that of Example 5 except that 502 was provided was manufactured.

以上のような構成を有する実施例6の窒化物半導体レーザ素子においては、実施例5の窒化物半導体レーザ素子と比較して高温動作時の特性改善が期待できる。   In the nitride semiconductor laser element of Example 6 having the above-described configuration, improvement in characteristics at high temperature operation can be expected as compared with the nitride semiconductor laser element of Example 5.

(実施例7)
図15に示すように、2段のリッジストライプ部を設けるとともに、そのリッジストライプ部の側壁および表面を窒化アルミニウムからなる絶縁層501で覆い、窒化物半導体活性層304の近傍に銅からなる放熱部材502を設けたこと以外は実施例5と同様の構成を有する実施例7の窒化物半導体レーザ素子を作製した。
(Example 7)
As shown in FIG. 15, a two-step ridge stripe portion is provided, and the side wall and surface of the ridge stripe portion are covered with an insulating layer 501 made of aluminum nitride, and a heat dissipation member made of copper in the vicinity of the nitride semiconductor active layer 304 A nitride semiconductor laser element of Example 7 having the same configuration as that of Example 5 except that 502 was provided was manufactured.

以上のような構成を有する実施例7の窒化物半導体レーザ素子においては、実施例6の窒化物半導体レーザ素子と比較して高温動作時のさらなる特性改善が期待できる。   In the nitride semiconductor laser device of Example 7 having the above-described configuration, further improvement in characteristics during high-temperature operation can be expected as compared with the nitride semiconductor laser device of Example 6.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明によれば、低い窒化物半導体レーザ素子の抵抗を実現することができ、また、その適応するレーザ光の波長範囲が広い窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。   According to the present invention, a low resistance of a nitride semiconductor laser device can be realized, and a nitride semiconductor laser device having a wide wavelength range of the laser light to be adapted can be provided.

本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of an example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 図1に示す窒化物半導体活性層の近傍の模式的な拡大断面図である。FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view in the vicinity of the nitride semiconductor active layer shown in FIG. 1. (a)は従来の窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向に沿った模式的な断面図であり、(b)は図1に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向に沿った模式的な断面図である。(A) is typical sectional drawing along the resonator length direction of the conventional nitride semiconductor laser element, (b) is along the resonator length direction of the nitride semiconductor laser element of this invention shown in FIG. It is a typical sectional view. (a)は従来の窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光が上方に染み出した場合を図解する模式的な断面図であり、(b)は図1に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子から放出されるレーザ光が上方に染み出した場合を図解する模式的な断面図である。(A) is typical sectional drawing illustrating the case where the laser beam emitted from the conventional nitride semiconductor laser element oozes upwards, (b) is the nitride semiconductor laser of this invention shown in FIG. It is typical sectional drawing illustrating the case where the laser beam emitted from an element oozes out upwards. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 図6に示す窒化物半導体活性層の近傍の模式的な拡大断面図である。FIG. 7 is a schematic enlarged sectional view in the vicinity of the nitride semiconductor active layer shown in FIG. 6. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の好ましい一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of another preferable example of the nitride semiconductor laser element of this invention. 比較例1の窒化物半導体レーザ素子の構成を示す模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1. FIG. 実施例1の窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層の厚さを変化させたときのp型窒化物半導体コンタクト層の厚さと吸収係数との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer and the absorption coefficient when the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer of the nitride semiconductor laser element of Example 1 is changed. 実施例1の窒化物半導体レーザ素子のp型窒化物半導体コンタクト層の厚さを変化させたときのp型窒化物半導体コンタクト層の厚さと光閉じ込め係数との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer and the optical confinement factor when the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer of the nitride semiconductor laser element of Example 1 is changed.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300 n型半導体基板、101,201,301 n型クラッド層、102,202,302 n側光ガイド層、103,203,303 下部隣接層、104,204,304 窒化物半導体活性層、105,205,305 上部隣接層、106,206,306 p側光ガイド層、107,207,307 p型AlGaN層、108,208,308 p型窒化物半導体コンタクト層、109,209,309 上部透明導電膜、111 金属電極、112 空気、113 電流狭窄層、121,321 レーザ光、131 窒化物半導体井戸層、132 窒化物半導体障壁層、210 空洞、212 n電極、312 下部透明導電膜、401,501 絶縁層、502 放熱部材。   100, 200, 300 n-type semiconductor substrate, 101, 201, 301 n-type cladding layer, 102, 202, 302 n-side light guide layer, 103, 203, 303 lower adjacent layer, 104, 204, 304 nitride semiconductor active layer 105, 205, 305 Upper adjacent layer, 106, 206, 306 p-side light guide layer, 107, 207, 307 p-type AlGaN layer, 108, 208, 308 p-type nitride semiconductor contact layer, 109, 209, 309 upper Transparent conductive film, 111 metal electrode, 112 air, 113 current confinement layer, 121,321 laser light, 131 nitride semiconductor well layer, 132 nitride semiconductor barrier layer, 210 cavity, 212 n electrode, 312 lower transparent conductive film, 401 501 Insulating layer 502 Heat dissipation member.

Claims (8)

n型窒化物半導体層と、
前記n型窒化物半導体層上に形成された窒化物半導体活性層と、
前記窒化物半導体活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、
前記p型窒化物半導体層上に形成された上部透明導電膜とを含み、
前記窒化物半導体活性層は、インジウムを含む窒化物半導体井戸層と、窒化物半導体障壁層とを有し、
前記窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する前記窒化物半導体活性層の領域の上方に位置する前記上部透明導電膜の領域において、前記上部透明導電膜の表面が気体と接し、
前記窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する前記窒化物半導体活性層の領域の上方とは異なる領域に位置する前記上部透明導電膜の領域において、前記上部透明導電膜の表面が金属から構成される電極と接していることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
an n-type nitride semiconductor layer;
A nitride semiconductor active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer;
A p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor active layer;
An upper transparent conductive film formed on the p-type nitride semiconductor layer,
The nitride semiconductor active layer has a nitride semiconductor well layer containing indium and a nitride semiconductor barrier layer,
In the region of the upper transparent conductive film located above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the nitride semiconductor active layer, the surface of the upper transparent conductive film is in contact with the gas. ,
In the region of the upper transparent conductive film located in a region different from above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the nitride semiconductor active layer, the surface of the upper transparent conductive film Is in contact with an electrode made of metal, a nitride semiconductor laser device.
n型窒化物半導体層と、
前記n型窒化物半導体層上に形成された窒化物半導体活性層と、
前記窒化物半導体活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、
前記p型窒化物半導体層上に形成された上部透明導電膜とを含み、
前記窒化物半導体活性層は、インジウムを含む窒化物半導体井戸層と、窒化物半導体障壁層とを有し、
前記窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する前記窒化物半導体活性層の領域の上方に位置する前記上部透明導電膜の領域において、前記上部透明導電膜の表面が気体または透明誘電体膜と接し、
前記窒化物半導体活性層から放出されるレーザ光の幅に対応する前記窒化物半導体活性層の領域の上方とは異なる領域に位置する前記上部透明導電膜の領域において、前記上部透明導電膜の表面が金属から構成される電極と接しており、
前記p型窒化物半導体層の少なくとも一部がリッジストライプ部を構成していることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
an n-type nitride semiconductor layer;
A nitride semiconductor active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer;
A p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor active layer;
An upper transparent conductive film formed on the p-type nitride semiconductor layer,
The nitride semiconductor active layer has a nitride semiconductor well layer containing indium and a nitride semiconductor barrier layer,
In the region of the upper transparent conductive film located above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the nitride semiconductor active layer, the surface of the upper transparent conductive film is gas or transparent In contact with the dielectric film,
In the region of the upper transparent conductive film located in a region different from above the region of the nitride semiconductor active layer corresponding to the width of the laser light emitted from the nitride semiconductor active layer, the surface of the upper transparent conductive film Is in contact with an electrode made of metal,
A nitride semiconductor laser device, wherein at least a part of the p-type nitride semiconductor layer forms a ridge stripe portion.
前記レーザ光の電界分布が前記上部透明導電膜の上方に染み出していることを特徴とする、請求項1または2に記載の窒化物半導体レーザ素子。   3. The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein an electric field distribution of the laser light leaks out above the upper transparent conductive film. 前記p型窒化物半導体層は前記上部透明導電膜と接するp型窒化物半導体コンタクト層を有し、
前記p型窒化物半導体コンタクト層はp型GaNまたはp型AlGaNからなり、
前記p型窒化物半導体コンタクト層の厚さは1μm以下であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
The p-type nitride semiconductor layer has a p-type nitride semiconductor contact layer in contact with the upper transparent conductive film,
The p-type nitride semiconductor contact layer is made of p-type GaN or p-type AlGaN,
4. The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein the p-type nitride semiconductor contact layer has a thickness of 1 μm or less. 5.
前記n型窒化物半導体層と前記窒化物半導体活性層との間に窒化物半導体下部光ガイド層を備えており、
前記窒化物半導体下部光ガイド層がインジウムを含む窒化物半導体からなり、
前記窒化物半導体下部光ガイド層のインジウム組成比が前記窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
A nitride semiconductor lower light guide layer is provided between the n-type nitride semiconductor layer and the nitride semiconductor active layer;
The nitride semiconductor lower light guide layer is made of a nitride semiconductor containing indium,
5. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein an indium composition ratio of the nitride semiconductor lower light guide layer is smaller than an indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer. 6.
前記窒化物半導体活性層と前記上部透明導電膜との間に窒化物半導体上部光ガイド層を備えており、
前記窒化物半導体上部光ガイド層がインジウムを含む窒化物半導体からなり、
前記窒化物半導体上部光ガイド層のインジウム組成比が前記窒化物半導体井戸層のインジウム組成比よりも小さいことを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
A nitride semiconductor upper light guide layer is provided between the nitride semiconductor active layer and the upper transparent conductive film,
The nitride semiconductor upper light guide layer is made of a nitride semiconductor containing indium,
6. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein an indium composition ratio of the nitride semiconductor upper light guide layer is smaller than an indium composition ratio of the nitride semiconductor well layer.
前記n型窒化物半導体層の前記窒化物半導体活性層の設置側とは反対側に下部透明導電膜を備えており、
前記下部透明導電膜の前記n型窒化物半導体層の設置側とは反対側の表面の少なくとも一部が気体または透明誘電体膜と接していることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
A lower transparent conductive film is provided on the side of the n-type nitride semiconductor layer opposite to the side where the nitride semiconductor active layer is installed;
7. At least a part of the surface of the lower transparent conductive film opposite to the side where the n-type nitride semiconductor layer is installed is in contact with a gas or a transparent dielectric film. A nitride semiconductor laser device according to claim 1.
前記窒化物半導体レーザ素子の共振器端面とは異なる表面の少なくとも一部に放熱性部材を備えたことを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。   8. The nitride semiconductor laser element according to claim 1, further comprising a heat dissipating member on at least a part of a surface different from the resonator end face of the nitride semiconductor laser element.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4902682B2 (en) * 2009-03-27 2012-03-21 キヤノン株式会社 Nitride semiconductor laser
JP2015159323A (en) * 2010-03-25 2015-09-03 日亜化学工業株式会社 Semiconductor laser element and manufacturing method of the same
JP5742325B2 (en) * 2010-03-25 2015-07-01 日亜化学工業株式会社 Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
CN103444021B (en) 2011-03-24 2016-04-27 松下知识产权经营株式会社 Nitride semiconductor luminescent element
JP5608815B2 (en) 2012-04-16 2014-10-15 パナソニック株式会社 Semiconductor light emitting device
JP6218791B2 (en) * 2015-10-28 2017-10-25 シャープ株式会社 Nitride semiconductor laser device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085796A (en) * 1999-07-09 2001-03-30 Sharp Corp Semiconductor laser element and optical information reproducing device
JP2005217255A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Sharp Corp Semiconductor laser and its manufacturing method
JP2006041491A (en) * 2004-06-21 2006-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device and its manufacture
JP2006303299A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Sharp Corp Semiconductor laser
JP2006318970A (en) * 2005-05-10 2006-11-24 Sony Corp Semiconductor laser element
JP2007129236A (en) * 2005-11-03 2007-05-24 Samsung Electronics Co Ltd Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220212A (en) * 1998-02-02 1999-08-10 Toshiba Corp Optical element and its drive method, and semiconductor laser element
WO2009078482A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085796A (en) * 1999-07-09 2001-03-30 Sharp Corp Semiconductor laser element and optical information reproducing device
JP2005217255A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Sharp Corp Semiconductor laser and its manufacturing method
JP2006041491A (en) * 2004-06-21 2006-02-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device and its manufacture
JP2006303299A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Sharp Corp Semiconductor laser
JP2006318970A (en) * 2005-05-10 2006-11-24 Sony Corp Semiconductor laser element
JP2007129236A (en) * 2005-11-03 2007-05-24 Samsung Electronics Co Ltd Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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