JP4909533B2 - Semiconductor laser device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、例えば高密度光ディスクの書き込み・読み出し用光源の青紫色半導体レーザ素子に適用される半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor laser element applied to, for example, a blue-violet semiconductor laser element as a light source for writing / reading on a high-density optical disk, and a method for manufacturing the same.

GaNに代表される3−5族窒化物化合物半導体(InGaAlNと表記)は、大きな
禁制帯幅(室温GaNで3.4eV)を有し、緑色から紫外の波長領域で発光するデバイスを実現可能な材料として注目されてきた。これまでに各種表示や信号機用等でInGaAlNを用いた緑色・青色発光ダイオードが商品化されて広く普及している。また、蛍光体を青色発光ダイオードや紫外発光ダイオードで励起することで白色光を発する白色発光ダイオードも商品化され、液晶バックライト用等で使用されている。InGaAlNの応用分野として、発光ダイオードに次いで期待されているのが次世代高密度光ディスク用光源に応用可能な青紫色半導体レーザ素子である。実用化に向けては高速書き込みに対応するための高出力化及び長寿命化が必要不可欠であるが、エピタキシャル成長技術の進展に伴う低欠陥化、デバイス構造・プロセス開発の進展に伴う高性能化を通して、これらは次世代光ディスクの仕様をほぼ満足するレベルにまで達している。今後は、出力スペックを満たし、かつ量産性に優れた高歩留まり・低コストで生産可能な青紫色半導体レーザ素子の開発が必要である。
A Group 3-5 nitride compound semiconductor represented by GaN (denoted as InGaAlN) has a large forbidden band width (3.4 eV at room temperature GaN) and can realize a device that emits light in a wavelength region from green to ultraviolet. Has attracted attention as a material. So far, green and blue light emitting diodes using InGaAlN have been commercialized and widely used for various displays and traffic lights. White light-emitting diodes that emit white light by exciting phosphors with blue light-emitting diodes or ultraviolet light-emitting diodes have been commercialized and are used for liquid crystal backlights and the like. As an application field of InGaAlN, a blue-violet semiconductor laser element that can be applied to a light source for a next-generation high-density optical disk is expected next to a light-emitting diode. For practical application, high output and long life are indispensable to support high-speed writing, but through the reduction of defects accompanying the progress of epitaxial growth technology and the improvement of performance accompanying the progress of device structure and process development. These have reached a level almost satisfying the specifications of the next-generation optical disc. In the future, it will be necessary to develop a blue-violet semiconductor laser device that satisfies the output specifications and is excellent in mass productivity and can be produced at high yield and low cost.

以下、これまでに報告のある高出力青紫色半導体レーザ素子の構造について説明する。
図7は、従来のGaN系青紫色半導体レーザ素子(例えば、非特許文献1参照)の構造を示す断面図である。
The structure of the high-power blue-violet semiconductor laser element that has been reported so far will be described below.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional GaN-based blue-violet semiconductor laser element (see, for example, Non-Patent Document 1).

この青紫色半導体レーザ素子は、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、Ti/Auパッド電極11、Ti/Al/Ni/Au電極12、サファイア基板13、Ni/Au電極21、p型AlGaNクラッド層20、p型GaNコンタクト層23及びSiO2パッシベーション膜22を備える。 The blue-violet semiconductor laser device includes an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7, A Ti / Au pad electrode 11, a Ti / Al / Ni / Au electrode 12, a sapphire substrate 13, a Ni / Au electrode 21, a p-type AlGaN cladding layer 20, a p-type GaN contact layer 23, and a SiO 2 passivation film 22 are provided.

サファイア基板13上には、例えば有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition :MOCVD法)等を用いたエピタキシャル成長法により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型AlGaNクラッド層20及びp型GaNコンタクト層21が順次形成されている。   On the sapphire substrate 13, for example, an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, and an n-type GaN guide layer are formed by an epitaxial growth method using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like. 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7, a p-type AlGaN cladding layer 20, and a p-type GaN contact layer 21 are sequentially formed.

p型AlGaNクラッド層20及びp型GaNコンタクト層21は、その一部がエッチングされており、ストライプ状の凸部を形成している。SiO2パッシベーション膜22は、この凸部の側壁を覆う形で形成されている。凸部の最上部において、SiO2パッシベーション膜22には開口部が設けられており、Ni/Au電極19及びTi/Auパッド電極11がp型側のオーミック電極として形成されている。このとき、n型GaN層2が露出するように、エピタキシャル成長層の一部がエッチングされており、露出するn型GaN層2上には、Ti/Al/Ni/Au電極12がn型側のオーミック電極として形成されている。 The p-type AlGaN cladding layer 20 and the p-type GaN contact layer 21 are partially etched to form stripe-shaped convex portions. The SiO 2 passivation film 22 is formed so as to cover the side wall of the convex portion. At the top of the convex portion, an opening is provided in the SiO 2 passivation film 22, and the Ni / Au electrode 19 and the Ti / Au pad electrode 11 are formed as ohmic electrodes on the p-type side. At this time, a part of the epitaxial growth layer is etched so that the n-type GaN layer 2 is exposed, and the Ti / Al / Ni / Au electrode 12 is on the n-type side on the exposed n-type GaN layer 2. It is formed as an ohmic electrode.

上記構造を有する青紫色半導体レーザ素子において、凸部は半導体レーザ素子の導波路ストライプとして機能し、InGaN多重量子井戸活性層5からの405nmの発光は、p型AlGaNクラッド層20とSiO2パッシベーション膜22との屈折率差により凸部内に閉じ込められる。このような、いわゆるリッジ導波路構造により、青紫色レーザが実現されている。
S.Nakamura et. al., "The Blue Laser Diode" , Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York: p255
In the blue-violet semiconductor laser device having the above structure, the convex portion functions as a waveguide stripe of the semiconductor laser device, and the 405 nm light emitted from the InGaN multiple quantum well active layer 5 is emitted from the p-type AlGaN cladding layer 20 and the SiO 2 passivation film. It is confined in the convex part due to the difference in refractive index with respect to 22. A blue-violet laser is realized by such a so-called ridge waveguide structure.
S. Nakamura et. Al., "The Blue Laser Diode", Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York: p255

ところで、図7に示される従来のリッジ構造を有する半導体レーザ素子及びその製造方法では、活性層に垂直方向の光の閉じ込め係数を十分に大きくする目的で、具体的にはAl組成7%のAlGaNであればn型クラッド層の膜厚を1μm、p型クラッド層の膜厚を0.5μmにして合計1.5μm程度のクラッド層を形成する必要がある。しかしながら、従来の半導体レーザ素子のエピタキシャル成長層では、n型GaN層にてサファイア基板との格子不整合は十分緩和されており、その上に形成するAlGaN層は、GaN層に格子整合すべく結晶歪みを有しながら結晶成長している。AlGaNはGaNに比べ格子定数が小さいために、AlGaN層は、引張り歪みを有しながら結晶成長している。このため、結晶成長中あるいは結晶成長後に、AlGaN層にクラックが発生しやすくなる。このクラックは、AlGaN層のAl組成が大きい程、あるいはAlGaN層の膜厚が大きい程、発生しやすい。従って、クラックを抑制する方法として、Al組成を減らす、あるいは膜厚を薄くする方法が考えられるが、半導体レーザ素子にて十分な垂直光閉じ込めを得るためには、前述の通り組成7%のAl組成と1.5μm程度の膜厚が必要であるため、この方法ではAlGaN層のクラックを抑制できない。また、低閾値電流を実現するためには、光分布のピークと利得のピークとを一致させる必要があるため、p型クラッド層の膜厚を0.5μm以下にすることができず、この方法ではAlGaN層のクラックを抑制できない。   By the way, in the semiconductor laser device having the conventional ridge structure shown in FIG. 7 and the manufacturing method thereof, in order to sufficiently increase the light confinement factor in the direction perpendicular to the active layer, specifically, AlGaN having an Al composition of 7%. In this case, it is necessary to form a clad layer having a total thickness of about 1.5 μm by setting the thickness of the n-type clad layer to 1 μm and the thickness of the p-type clad layer to 0.5 μm. However, in the epitaxial growth layer of the conventional semiconductor laser device, the lattice mismatch with the sapphire substrate is sufficiently relaxed in the n-type GaN layer, and the AlGaN layer formed thereon has a crystal strain to lattice match with the GaN layer. The crystal grows while having. Since AlGaN has a smaller lattice constant than GaN, the AlGaN layer grows while having tensile strain. For this reason, cracks are likely to occur in the AlGaN layer during or after crystal growth. This crack is more likely to occur as the Al composition of the AlGaN layer is larger or the film thickness of the AlGaN layer is larger. Therefore, as a method of suppressing cracks, a method of reducing the Al composition or reducing the film thickness is conceivable, but in order to obtain sufficient vertical light confinement in the semiconductor laser element, as described above, an Al of 7% composition is used. Since a composition and a film thickness of about 1.5 μm are required, this method cannot suppress cracks in the AlGaN layer. Further, in order to realize a low threshold current, it is necessary to match the peak of the light distribution with the peak of the gain, so that the thickness of the p-type cladding layer cannot be reduced to 0.5 μm or less. Thus, cracks in the AlGaN layer cannot be suppressed.

また、一般に用いられているMOCVD法にてAlGaNをエピタキシャル成長させる場合には、例えばTMA(Tri-Methyl Aluminium)等のAlソースとNH3等のNソースとの気相反応のため、十分な結晶成長速度が得にくく、例えば1μm/hour以上の速度を得ることが非常に困難である。その結果、AlGaNを多く含む半導体層を形成するためのエピタキシャル成長の成長速度は遅くなるので、AlGaN層をクラッド層とする従来の半導体レーザ素子は高コストとなる。 In addition, when AlGaN is epitaxially grown by a commonly used MOCVD method, sufficient crystal growth is possible due to a gas phase reaction between an Al source such as TMA (Tri-Methyl Aluminum) and an N source such as NH 3. It is difficult to obtain a speed, for example, it is very difficult to obtain a speed of 1 μm / hour or more. As a result, the growth rate of epitaxial growth for forming a semiconductor layer containing a large amount of AlGaN is slowed down, so that a conventional semiconductor laser device having an AlGaN layer as a cladding layer is expensive.

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、エピタキシャル成長層中のクラックが抑制された高歩留まりの半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを第1の目的とする。   In view of the above problems, it is a first object of the present invention to provide a high-yield semiconductor laser device in which cracks in the epitaxial growth layer are suppressed and a method for manufacturing the same.

また、エピタキシャル成長時間が短縮された低コストの半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを第2の目的とする。   It is a second object of the present invention to provide a low-cost semiconductor laser device with a reduced epitaxial growth time and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ素子は、半導体から構成される発光層と、前記発光層上方に位置し、開口部を有し、第1誘電体から構成される電流阻止層と、前記開口部内に形成され、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor laser device of the present invention includes a light emitting layer made of a semiconductor, and a current blocking layer which is located above the light emitting layer, has an opening, and is made of a first dielectric. And a transparent electrode that is formed in the opening, is transparent to the light of the light emitting layer, and functions as a cladding layer.

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、透明電極により構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、AlGaN層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するAlGaN層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。   With such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be configured by a transparent electrode instead of the epitaxial growth layer, and the layer thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced, thereby reducing the stress in the layer, Cracks generated during or after epitaxial growth can be reduced. As a result, it becomes difficult to be affected by cracks generated in the AlGaN layer, so that a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, the thickness of the epitaxially grown layer, particularly the growth rate of the AlGaN layer, which is slow and requires a long time for growth, is reduced, so that the crystal growth time is shortened and the manufacturing cost is reduced.

ここで、前記透明電極は、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有してもよい。   Here, the transparent electrode may be made of a conductive oxide, and may have a refractive index that is larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer.

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、導電性酸化物により構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。   By adopting such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be composed of a conductive oxide instead of the epitaxial growth layer, and the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced, thereby reducing the stress in the layer. In addition, cracks occurring during or after epitaxial growth can be reduced. As a result, a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost semiconductor laser device can be realized.

また、前記導電性酸化物は、錫が添加された酸化インジウム、アンチモンが添加された酸化錫、及び酸化亜鉛のうちのいずれかであってもよい。   The conductive oxide may be any one of indium oxide to which tin is added, tin oxide to which antimony is added, and zinc oxide.

このような構成とすることにより、透明電極の屈折率はSiO2やSiN等の誘電体よりも大きくなり、また抵抗率は10-3Ωcm以下と小さくなるので、透明電極を導波路及び電極として機能させることができ、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。 By adopting such a configuration, the refractive index of the transparent electrode is larger than that of a dielectric such as SiO 2 or SiN, and the resistivity is as small as 10 −3 Ωcm or less. Therefore, the transparent electrode is used as a waveguide and an electrode. It is possible to realize a semiconductor laser device that can function, has a high yield, and is low in cost.

また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記開口部内に形成され、第2誘電体から構成される誘電体層を備え、前記誘電体層は、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置し、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有してもよい。   The semiconductor laser device further includes a dielectric layer formed in the opening and made of a second dielectric, and the dielectric layer is located above the light emitting layer with the transparent electrode interposed therebetween. The refractive index may be larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer.

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、薄い透明電極と高屈折率の誘電体層とにより構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。さらに、高屈折率の誘電体層を導波路として機能させることができるので、導波路内における吸収が少なくなる。その結果、高出力の半導体レーザ素子が実現される。   By adopting such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be configured not by an epitaxial growth layer but by a thin transparent electrode and a high refractive index dielectric layer, and the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the stress in the layer and reduce the cracks generated during or after the epitaxial growth. As a result, a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost semiconductor laser device can be realized. Furthermore, since the dielectric layer having a high refractive index can function as a waveguide, absorption in the waveguide is reduced. As a result, a high-power semiconductor laser device is realized.

また、前記第2誘電体は、SiN、Nb25、ZrO2、TiO2及びTa25のうちのいずれかであってもよい。 The second dielectric may be any one of SiN, Nb 2 O 5 , ZrO 2 , TiO 2 and Ta 2 O 5 .

このような構成とすることにより、気相堆積法あるいはスパッタ法等により、再現性良く同じ屈折率の誘電体膜を容易に形成することができるので、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, a dielectric film having the same refractive index can be easily formed with good reproducibility by a vapor deposition method or a sputtering method, so that a semiconductor laser device with a high yield and a low cost can be obtained. Can be realized.

また、前記半導体レーザ素子は、さらに、半導体から構成され、前記発光層と前記電流阻止層との間に位置し、前記透明電極と接するp型の光ガイド層を備えてもよい。   The semiconductor laser element may further include a p-type light guide layer made of a semiconductor and positioned between the light emitting layer and the current blocking layer and in contact with the transparent electrode.

このような構成とすることにより、透明電極とのオーミック接触を確保できるようになるので、直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。例えば、1Ωcm以下の抵抗率が可能となる。   With such a configuration, ohmic contact with the transparent electrode can be ensured, so that a semiconductor laser element with a small series resistance and series voltage can be realized. For example, a resistivity of 1 Ωcm or less is possible.

また、前記光ガイド層の不純物濃度は、前記発光層から前記透明電極に向かう方向に高くなってもよい。   Further, the impurity concentration of the light guide layer may increase in a direction from the light emitting layer toward the transparent electrode.

このような構成とすることにより、光ガイド層に対する透明電極のコンタクト抵抗を低減することができるので、更に直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, it is possible to reduce the contact resistance of the transparent electrode with respect to the light guide layer, and thus it is possible to realize a semiconductor laser element having a smaller series resistance and series voltage.

また、前記光ガイド層は、Mgが添加された半導体から構成されてもよい。
このような構成とすることにより、p型ガイド層として大きなキャリア濃度を有するp型GaN系半導体を用いて、透明電極とのコンタクト抵抗を低減することができるので、直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。
The light guide layer may be composed of a semiconductor to which Mg is added.
With such a configuration, a p-type GaN-based semiconductor having a large carrier concentration can be used as the p-type guide layer, and the contact resistance with the transparent electrode can be reduced. Therefore, a semiconductor having a small series resistance and series voltage A laser element can be realized.

また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記透明電極上方に位置する金属膜と、前記金属膜上方に位置する第1基板とを備え、前記第1基板は、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向と垂直な劈開面を有してもよい。   The semiconductor laser element further includes a metal film located above the transparent electrode and a first substrate located above the metal film, and the first substrate is along a waveguide of the semiconductor laser element. It may have a cleavage plane perpendicular to the direction.

このような構成とすることにより、一般に劈開性に乏しい透明電極を基板と共に劈開することができるので、共振器ミラーの反射率が高く、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   By adopting such a configuration, it is possible to cleave a transparent electrode that is generally poorly cleaved together with the substrate, so that a semiconductor laser device with a high reflectivity of the resonator mirror and a low threshold current / low operating current is realized. Can do.

また、前記金属膜は、Au及びAuSnの少なくとも1つを含んでもよい。
このような構成とすることにより、金属膜を加熱し、共晶化することにより、異種基板を貼り合わせることができ、例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
The metal film may include at least one of Au and AuSn.
By adopting such a structure, it is possible to bond different substrates by heating and eutecticizing the metal film. For example, transfer to a substrate excellent in heat dissipation or a substrate excellent in cleavage is possible. Therefore, it is possible to realize a semiconductor laser element having a long lifetime and a low threshold current.

また、前記第1基板は、Si、GaAs、InP及びSiCのうちのいずれかにより構成されてもよい。   The first substrate may be made of any one of Si, GaAs, InP, and SiC.

このような構成とすることにより、貼り合わせる基板が結晶性・劈開性に優れた基板となるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a structure, the substrate to be bonded becomes a substrate having excellent crystallinity and cleavage, so that a semiconductor laser element having a long lifetime and a low threshold current can be realized.

また、前記第1基板の劈開面は、<110>方向あるいは<1−100>方向と平行であってもよい。   The cleavage plane of the first substrate may be parallel to the <110> direction or the <1-100> direction.

このような構成とすることにより、劈開面の平坦性が向上するので、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, the flatness of the cleavage plane is improved, so that a semiconductor laser element with a low threshold current can be realized.

また、前記発光層は、窒素を含む化合物半導体から構成されてもよい。
このような構成とすることにより、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを抑制することができるので、高歩留まりの青紫色半導体レーザ素子を実現することができる。また、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの青紫色半導体レーザ素子を実現することができる。
The light emitting layer may be made of a compound semiconductor containing nitrogen.
With such a configuration, cracks occurring during or after epitaxial growth can be suppressed, so that a high yield blue-violet semiconductor laser device can be realized. In addition, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost blue-violet semiconductor laser device can be realized.

また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記発光層が形成される第2基板を備え、前記第2基板は、サファイア、SiC、GaN、AlN、MgO、LiGaO2及びLiAlO2のうちのいずれかにより構成されてもよい。 The semiconductor laser device further includes a second substrate on which the light emitting layer is formed. The second substrate is made of any one of sapphire, SiC, GaN, AlN, MgO, LiGaO 2 and LiAlO 2. It may be configured.

このような構成とすることにより、基板上に結晶性に優れたエピタキシャル成長層を形成することができるので、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, an epitaxially grown layer having excellent crystallinity can be formed on the substrate, so that a semiconductor laser device having a low threshold current and a low operating current can be realized.

また、前記第1誘電体は、SiO2、SiN、Nb25、ZrO2及びTa25のうちのいずれかであってもよい。 The first dielectric, SiO 2, SiN, may be one of Nb 2 O 5, ZrO 2 and Ta 2 O 5.

このような構成とすることにより、気相堆積法あるいはスパッタ法等により、再現性良く同じ屈折率の誘電体膜を容易に形成することができるので、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, a dielectric film having the same refractive index can be easily formed with good reproducibility by a vapor deposition method or a sputtering method, so that a semiconductor laser device with a high yield and a low cost can be obtained. Can be realized.

また、前記透明電極は、Niを含んでもよい。
このような構成とすることにより、例えばNi/ITOあるいはNi/Au等により透明電極を形成し、GaNにより構成される光ガイド層に対するコンタクト抵抗を低減することができるので、直列抵抗が小さく、低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
The transparent electrode may include Ni.
With such a configuration, for example, a transparent electrode can be formed of Ni / ITO or Ni / Au, and the contact resistance to the light guide layer made of GaN can be reduced. A semiconductor laser device having an operating current can be realized.

また、本発明は、第1基板上に、半導体から構成される発光層を形成する発光層形成工程と、前記発光層上方に、第1誘電体から構成される電流阻止層を形成する電流阻止層形成工程と、前記電流阻止層に、開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極を形成する透明電極形成工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法とすることもできる。   The present invention also provides a light emitting layer forming step of forming a light emitting layer made of a semiconductor on a first substrate, and a current blocking forming a current blocking layer made of a first dielectric on the light emitting layer. A layer forming step, an opening forming step of forming an opening in the current blocking layer, and a transparent electrode that is transparent to the light of the light emitting layer and functions as a cladding layer in the opening It is also possible to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device including an electrode forming step.

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、透明電極により構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、AlGaN層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するAlGaN層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。   With such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be configured by a transparent electrode instead of the epitaxial growth layer, and the layer thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced, thereby reducing the stress in the layer, Cracks generated during or after epitaxial growth can be reduced. As a result, it becomes difficult to be affected by cracks generated in the AlGaN layer, so that a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, the thickness of the epitaxially grown layer, particularly the growth rate of the AlGaN layer, which is slow and requires a long time for growth, is reduced, so that the crystal growth time is shortened and the manufacturing cost is reduced.

ここで、前記透明電極形成工程において、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明電極を形成してもよい。   Here, in the transparent electrode forming step, a transparent electrode made of a conductive oxide and having a refractive index larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer may be formed. .

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、導電性酸化物により構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。   By adopting such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be composed of a conductive oxide instead of the epitaxial growth layer, and the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced, thereby reducing the stress in the layer. In addition, cracks occurring during or after epitaxial growth can be reduced. As a result, a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost semiconductor laser device can be realized.

また、前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、前記開口部内に、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する第2誘電体から構成される誘電体層を形成する誘電体層形成工程を含み、前記誘電体層形成工程において、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置するように誘電体層を形成してもよい。   The method of manufacturing the semiconductor laser device may further include a second dielectric having a refractive index larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer in the opening. A dielectric layer forming step of forming a dielectric layer may be included, and in the dielectric layer forming step, the dielectric layer may be formed so as to be positioned above the light emitting layer with the transparent electrode interposed therebetween.

このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、薄い透明電極と高屈折率の誘電体層とにより構成でき、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。さらに、高屈折率の誘電体層を導波路として機能させることができるので、導波路内における吸収が少なくなる。その結果、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。   By adopting such a configuration, in the semiconductor laser structure, the cladding layer can be configured not by an epitaxial growth layer but by a thin transparent electrode and a high refractive index dielectric layer, and the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the stress in the layer and reduce the cracks generated during or after the epitaxial growth. As a result, a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost semiconductor laser device can be realized. Furthermore, since the dielectric layer having a high refractive index can function as a waveguide, absorption in the waveguide is reduced. As a result, a high-power semiconductor laser device can be realized.

また、前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、前記透明電極上方に第1金属膜を形成する第1金属膜形成工程と、第2基板上に第2金属膜を形成する第2金属膜形成工程と、前記第1金属膜と前記第2金属膜とを圧着する圧着工程と、前記第1基板を除去する除去工程とを含み、前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が前記第2基板の劈開面と垂直になるように圧着してもよい。   The semiconductor laser device manufacturing method further includes a first metal film forming step of forming a first metal film above the transparent electrode, and a second metal film forming of forming a second metal film on the second substrate. A step of crimping the first metal film and the second metal film, and a removing step of removing the first substrate. In the crimping process, a direction along the waveguide of the semiconductor laser element May be pressure-bonded so as to be perpendicular to the cleavage plane of the second substrate.

このような構成とすることにより、第1金属膜及び第2金属膜の圧着後における例えば加熱による共晶化により異種基板を貼り合わせ、さらに基板を分離することで例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   By adopting such a configuration, for example, a substrate having excellent heat dissipation or cleavage can be obtained by bonding different substrates together by, for example, eutecticization by heating after the first metal film and the second metal film are bonded, and further separating the substrates. Therefore, it is possible to realize a semiconductor laser device having a long lifetime and a low threshold current.

また、前記除去工程において、前記活性層が形成されていない前記第1基板裏面より光を照射することで、前記半導体レーザ素子から前記第1基板を分離させて前記第1基板を除去してもよい。   In the removing step, the first substrate may be removed by separating the first substrate from the semiconductor laser element by irradiating light from the back surface of the first substrate on which the active layer is not formed. Good.

このような構成とすることにより、再現性良く大面積の基板を分離することができるので、研磨による基板分離が困難である場合でも、容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。   With such a configuration, a large-area substrate can be separated with good reproducibility, so that it is possible to manufacture a semiconductor laser device that can be easily separated even if it is difficult to separate the substrate by polishing. A method can be realized.

また、前記除去工程において、パルス状に発振するレーザを光源として用いて光を照射してもよい。   In the removing step, light may be irradiated using a pulsed laser as a light source.

このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光の出力パワーを増大させることができるので、更に容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。   With such a configuration, it is possible to increase the output power of light used for substrate separation, and thus it is possible to realize a method of manufacturing a semiconductor laser device that can more easily separate the substrate.

また、前記除去工程において、水銀灯の輝線を光源として用いて光を照射してもよい。
このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光のスポットサイズを大きくすることができるので、基板分離に要する時間を短くすることが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
Moreover, in the said removal process, you may irradiate light using the bright line of a mercury lamp as a light source.
With such a configuration, since the spot size of light used for substrate separation can be increased, a method for manufacturing a semiconductor laser device that can shorten the time required for substrate separation can be realized. .

また、前記除去工程において、前記第1基板裏面をスキャンするように光を照射してもよい。   Further, in the removing step, light may be irradiated so as to scan the back surface of the first substrate.

このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光の光源のビームサイズに影響されることなく、大面積の基板を分離することができるので、容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。   With such a configuration, a large-area substrate can be separated without being affected by the beam size of the light source of light used for substrate separation, and thus a semiconductor that can be easily separated. A method for manufacturing a laser element can be realized.

また、前記除去工程において、前記第1基板を研磨することで前記第1基板を除去してもよい。   In the removing step, the first substrate may be removed by polishing the first substrate.

このような構成とすることにより、大面積の基板を低コストに分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。   With such a configuration, it is possible to realize a method of manufacturing a semiconductor laser device that can separate a large-area substrate at low cost.

また、前記第1金属膜形成工程あるいは前記第2金属膜形成工程において、Au及びAuSnの少なくとも1つを含む第1金属膜あるいは第2金属膜を形成してもよい。   In the first metal film forming step or the second metal film forming step, a first metal film or a second metal film containing at least one of Au and AuSn may be formed.

このような構成とすることにより、金属膜を加熱し、共晶化することにより、異種基板を貼り合わせることができ、例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   By adopting such a structure, it is possible to bond different substrates by heating and eutecticizing the metal film. For example, transfer to a substrate excellent in heat dissipation or a substrate excellent in cleavage is possible. Therefore, it is possible to realize a semiconductor laser element having a long lifetime and a low threshold current.

また、前記第2金属膜形成工程において、Si、GaAs、InP及びSiCのうちのいずれかにより構成される第2基板上に前記第2金属膜を形成してもよい。   In the second metal film forming step, the second metal film may be formed on a second substrate made of any one of Si, GaAs, InP, and SiC.

このような構成とすることにより、貼り合わせる基板が結晶性・劈開性に優れた基板となるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a structure, the substrate to be bonded becomes a substrate having excellent crystallinity and cleavage, so that a semiconductor laser element having a long lifetime and a low threshold current can be realized.

また、前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が<110>方向あるいは<1−100>方向と平行になるように圧着してもよい。   Moreover, in the said crimping | compression-bonding process, you may crimp | bond so that the direction along the waveguide of the said semiconductor laser element may become parallel to a <110> direction or a <1-100> direction.

このような構成とすることにより、劈開面の平坦性が向上するので、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, the flatness of the cleavage plane is improved, so that a semiconductor laser element with a low threshold current can be realized.

また、前記発光層形成工程において、窒素を含む化合物半導体から構成される発光層を形成してもよい。   In the light emitting layer forming step, a light emitting layer composed of a compound semiconductor containing nitrogen may be formed.

このような構成とすることにより、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを抑制することができるので、高歩留まりの半導体レーザ素子を実現することができる。また、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, cracks occurring during or after epitaxial growth can be suppressed, and thus a high-yield semiconductor laser device can be realized. In addition, since crystal growth can be performed in a short time, a low-cost semiconductor laser device can be realized.

また、前記発光層形成工程において、サファイア、SiC、GaN、AlN、MgO、LiGaO2及びLiAlO2のうちのいずれかにより構成される第1基板上に前記発光層を形成してもよい。 Further, in the light emitting layer forming step, the light emitting layer may be formed on a first substrate made of any one of sapphire, SiC, GaN, AlN, MgO, LiGaO 2 and LiAlO 2 .

このような構成とすることにより、基板上に結晶性に優れたエピタキシャル成長層を形成することができるので、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   With such a configuration, an epitaxially grown layer having excellent crystallinity can be formed on the substrate, so that a semiconductor laser device having a low threshold current and a low operating current can be realized.

以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体レーザ素子及びその製造方法によれば、高歩留まりの半導体レーザ素子を実現できる。また、低コストの半導体レーザ素子を実現できる。また、低動作電流の半導体レーザ素子を実現できる。また、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。また、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現できる。また、長寿命の半導体レーザ素子を実現できる。   As is clear from the above description, according to the semiconductor laser device and the manufacturing method thereof according to the present invention, a semiconductor laser device with a high yield can be realized. In addition, a low-cost semiconductor laser element can be realized. In addition, a semiconductor laser element with a low operating current can be realized. In addition, a high-power semiconductor laser device can be realized. In addition, a semiconductor laser device having a low threshold current and a low operating current can be realized. In addition, a long-life semiconductor laser device can be realized.

高出力動作時の電流−光出力特性におけるキンクの発生を抑制し、安定した単一横モード高出力レーザ素子を得るための設計マージンを大きくすることができる。また、屈折率差を精密に制御することで、自己発振型の低雑音レーザ素子の構造設計における設計マージンを大きくすることができる。さらに、再成長部分での界面抵抗を小さくし、p型GaN層上の電極面積を大きくできるので、直列抵抗が小さく、低動作電圧の半導体レーザ素子が実現される。さらにまた、n型GaNクラッド層下部に例えばn型AlGaN層が形成される構成とし、クラッド層内にさらに屈折率差を設けることにより、活性層に垂直な光閉じ込め係数ΓVを高く保ちつつ、垂直拡がり角θVを小さくする構造設計が可能であり、低閾値電流かつ光ディスク用途にてビーム利用効率の高い特性の半導体レーザ素子が実現される。 Generation of kinks in the current-light output characteristics during high output operation can be suppressed, and the design margin for obtaining a stable single transverse mode high output laser device can be increased. In addition, by precisely controlling the refractive index difference, the design margin in the structural design of the self-oscillation type low noise laser element can be increased. Furthermore, since the interface resistance at the regrowth portion can be reduced and the electrode area on the p-type GaN layer can be increased, a semiconductor laser device with low series resistance and low operating voltage is realized. Furthermore, for example, an n-type AlGaN layer is formed below the n-type GaN cladding layer, and a refractive index difference is further provided in the cladding layer, thereby maintaining a high optical confinement coefficient Γ V perpendicular to the active layer, A structural design that reduces the vertical divergence angle θ V is possible, and a semiconductor laser element having a low threshold current and high beam utilization efficiency for optical disc applications is realized.

以下、本発明の実施の形態における半導体レーザ素子及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a semiconductor laser device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the blue-violet semiconductor laser device of the first embodiment.

この半導体レーザ素子は、GaN基板1、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、発光層としてのInGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、光ガイド層としてのp型GaNガイド層8、電流阻止層としてのSiO2ブロック層9、透明電極としてのNi/ITOクラッド層電極10、Ti/Auパッド電極11及びTi/Al/Ni/Au電極12を備える。 This semiconductor laser element includes a GaN substrate 1, an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5 as a light emitting layer, an undoped GaN guide layer 6, a p-type. AlGaN electron barrier layer 7, p-type GaN guide layer 8 as a light guide layer, SiO 2 block layer 9 as a current blocking layer, Ni / ITO clad layer electrode 10 as a transparent electrode, Ti / Au pad electrode 11 and Ti / Au An Al / Ni / Au electrode 12 is provided.

GaN基板1上には、例えばMOCVD法等を用いたエピタキシャル成長法により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、及びp型GaNガイド層8が順次形成されている。すなわち、GaN基板1上には、窒化物半導体層が形成されている。このとき、電流注入により、InGaN多重量子井戸活性層5からは405nmの青紫色発光が生じる。また、p型GaNガイド層8の不純物濃度は、InGaN多重量子井戸活性層5からNi/ITOクラッド層電極10に向かう方向に高くなる。   On the GaN substrate 1, an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer are formed by an epitaxial growth method using, for example, the MOCVD method. 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7 and a p-type GaN guide layer 8 are sequentially formed. That is, a nitride semiconductor layer is formed on the GaN substrate 1. At this time, 405 nm blue-violet emission is generated from the InGaN multiple quantum well active layer 5 by current injection. The impurity concentration of the p-type GaN guide layer 8 increases in the direction from the InGaN multiple quantum well active layer 5 toward the Ni / ITO clad layer electrode 10.

p型GaNガイド層8上に形成されたSiO2ブロック層9には、例えば幅2μmのストライプ状(ストライプ方向は、図1のA方向)の開口部が形成されている。p型GaNガイド層8及びSiO2ブロック層9上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにNi/ITOクラッド層電極10が形成されている。このNi/ITOクラッド層電極10上には、Ti/Auパッド電極11が形成されており、GaN基板1裏面には、Ti/Al/Ni/Au電極12が形成されている。 In the SiO 2 block layer 9 formed on the p-type GaN guide layer 8, for example, a stripe-shaped opening having a width of 2 μm (the stripe direction is the A direction in FIG. 1) is formed. On the p-type GaN guide layer 8 and the SiO 2 block layer 9, a Ni / ITO clad layer electrode 10 is formed so as to embed the stripe-shaped opening. A Ti / Au pad electrode 11 is formed on the Ni / ITO clad layer electrode 10, and a Ti / Al / Ni / Au electrode 12 is formed on the back surface of the GaN substrate 1.

Ni/ITOクラッド層電極10は、p型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ni/ITOクラッド層電極10は、抵抗率が10-4Ωcm以下であり、p型GaNガイド層8へのオーミック電極として機能する。例えば、Ni/ITOクラッド層電極10のp型GaNガイド層8に対するコンタクト抵抗は、10-3Ωcm2以下となる。 The Ni / ITO clad layer electrode 10 functions as an ohmic electrode to the p-type layer. That is, the Ni / ITO clad layer electrode 10 has a resistivity of 10 −4 Ωcm or less, and functions as an ohmic electrode to the p-type GaN guide layer 8. For example, the contact resistance of the Ni / ITO clad layer electrode 10 to the p-type GaN guide layer 8 is 10 −3 Ωcm 2 or less.

Ni/ITOクラッド層電極10では、コンタクト抵抗低減のためのO2雰囲気下でのシンタにより、界面のNiが表面に拡散してNiOに変質するため、活性層からの発光に対しての吸収は小さく、活性層からの光は透過する。また、波長405nmでのITOの屈折率は2.1であり、波長405nmでのSiO2の屈折率は1.46であるため、Ni/ITOクラッド層電極10の屈折率は、SiO2ブロック層9の屈折率よりも大きい。さらに、Ni/ITOクラッド層電極10の屈折率は、InGaN多重量子井戸活性層5の屈折率である約2.3よりも小さく、かつInGaN多重量子井戸活性層5の屈折率に近い。 In the Ni / ITO clad layer electrode 10, Ni at the interface diffuses into the surface and changes to NiO due to sintering in an O 2 atmosphere for reducing contact resistance, so that absorption of light emitted from the active layer is not absorbed. It is small and transmits light from the active layer. Moreover, since the refractive index of ITO at a wavelength of 405 nm is 2.1 and the refractive index of SiO 2 at a wavelength of 405 nm is 1.46, the refractive index of the Ni / ITO clad layer electrode 10 is SiO 2 block layer. It is larger than the refractive index of 9. Further, the refractive index of the Ni / ITO clad layer electrode 10 is smaller than about 2.3 which is the refractive index of the InGaN multiple quantum well active layer 5 and close to the refractive index of the InGaN multiple quantum well active layer 5.

上記構造を有する半導体レーザ素子において、SiO2ブロック層9のストライプ状の開口部内に埋め込まれたNi/ITOクラッド層電極10は、Ni/ITOクラッド層電極10とSiO2ブロック層9との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたNi/ITOクラッド層電極10に光が閉じ込められる。 In the semiconductor laser device having the above structure, the refractive index of the Ni / ITO cladding layer electrode 10 embedded in a stripe shape in the opening of the SiO 2 blocking layer 9, the Ni / ITO cladding layer electrode 10 and the SiO 2 blocking layer 9 The difference functions as a clad layer for confining light in the waveguide of the blue-violet laser, that is, in the waveguide stripe, and light is confined in the Ni / ITO clad layer electrode 10 formed in the opening.

これによって、従来の半導体レーザ素子におけるp型AlGaNクラッド層は、多結晶あるいはアモルファス状のNi/ITOクラッド層電極10に置き換えられる。よって、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚が薄くなるので、層中のストレスが低減され、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減される。その結果、AlGaN層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するAlGaN層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。   As a result, the p-type AlGaN cladding layer in the conventional semiconductor laser device is replaced with a polycrystalline or amorphous Ni / ITO cladding layer electrode 10. Therefore, since the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer is reduced, stress in the layer is reduced, and cracks generated during or after the epitaxial growth are reduced. As a result, it becomes difficult to be affected by cracks generated in the AlGaN layer, so that a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, the thickness of the epitaxially grown layer, particularly the growth rate of the AlGaN layer, which is slow and requires a long time for growth, is reduced, so that the crystal growth time is shortened and the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since the cladding layer becomes a low resistance layer, the operating voltage is reduced.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、p型ガイド層上のSiO2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、p型クラッド層及びp型オーミック電極を兼ねるNi/ITOクラッド層電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長時間を短くできるので、低コスト化を実現できる。 As described above, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the stripe-shaped opening is formed in the SiO 2 block layer on the p-type guide layer, and the p-type cladding layer and the p-type ohmic electrode are formed in the opening. A Ni / ITO clad layer electrode is also formed. Therefore, cracks in the epitaxial growth layer can be reduced, and a high yield can be realized. At the same time, since the epitaxial growth time can be shortened, the cost can be reduced.

なお、本実施の形態の半導体レーザ素子において、半導体レーザ構造はGaN基板上に形成されるとした。しかし、半導体レーザ構造は、例えば106cm-2台の転位密度を実現できる限りは、ストライプ状にパターニングされた例えばSiO2等の絶縁膜上方の低転位化された部分に導波路ストライプが位置するように、横方向成長(Epitaxial Lateral Overgrowth: ELOG)を用いて他の基板上に形成されてもよい。また、半導体レーザ構造は、低転位化のために、例えばサファイア基板上のAlN層上に形成されてもよい。 In the semiconductor laser device of the present embodiment, the semiconductor laser structure is formed on the GaN substrate. However, in the semiconductor laser structure, as long as a dislocation density of, for example, 10 6 cm −2 can be realized, the waveguide stripe is positioned at a low dislocation above the insulating film such as SiO 2 patterned in a stripe shape. As described above, it may be formed on another substrate by using lateral growth (Epitaxial Lateral Overgrowth: ELOG). Further, the semiconductor laser structure may be formed on, for example, an AlN layer on a sapphire substrate in order to reduce dislocation.

また、クラッド層及びp型電極として機能する透明電極として、錫が添加された酸化インジウム(ITO)とNiとから構成されるNi/ITOクラッド層電極を例示した。しかし、レーザ光(405nmの青紫色発光)に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料(SiO2)の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあり、かつp型層(p型GaN層)に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばアンチモンが添加された酸化錫(ATO)、酸化亜鉛(ZnO)あるいは単層のITO等の導電性酸化物から構成されてもよい。この場合にも、p型GaNガイド層上のブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、p型クラッド層及びp型オーミック電極を兼ねる透明電極を形成することにより、高歩留まり及び低コスト化を実現できる。 Moreover, the Ni / ITO clad layer electrode comprised from the indium oxide (ITO) to which tin was added, and Ni was illustrated as a transparent electrode which functions as a clad layer and a p-type electrode. However, the absorption with respect to the laser beam (405 nm blue-violet emission) is sufficiently small, and the refractive index is between the refractive index of the material constituting the block layer (SiO 2 ) and the refractive index of the material constituting the active layer, And if it functions as a favorable ohmic electrode with respect to a p-type layer (p-type GaN layer), it will not be restricted to this, For example, a tin oxide (ATO) to which antimony was added, zinc oxide (ZnO), or a single layer It may be made of a conductive oxide such as ITO. Also in this case, a high yield can be obtained by forming a stripe-shaped opening in the block layer on the p-type GaN guide layer and forming a transparent electrode serving as the p-type cladding layer and the p-type ohmic electrode in the opening. Moreover, cost reduction can be realized.

また、ブロック層はSiO2から構成されるとしたが、誘電体から構成されればこれに限られず、例えばSiN、Nb25、ZrO2あるいはTa25から構成されてもよい。 Although the block layer is made of SiO 2 , it is not limited to this as long as it is made of a dielectric, and may be made of SiN, Nb 2 O 5 , ZrO 2 or Ta 2 O 5 , for example.

次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図2A〜図2Dに示す断面図に沿って説明する。   Next, a method for manufacturing a blue-violet semiconductor laser device having the above structure will be described with reference to cross-sectional views shown in FIGS. 2A to 2D.

まず、図2Aに示されるように、例えば転移密度が106cm-2台のGaN基板1の(0001)面上にMOCVD法等により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7及びp型GaNガイド層8を形成する。このとき、n型層は例えばSiH4ガスを用いたSiドープにより形成され、p型層は例えばCp2Mgを用いたMgドープにより形成される。 First, as shown in FIG. 2A, for example, an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type AlGaN clad layer 3 and an n-type AlGaN cladding layer 3 are formed on the (0001) surface of a GaN substrate 1 having a transition density of 10 6 cm −2 by MOCVD. A type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7 and a p-type GaN guide layer 8 are formed. At this time, the n-type layer is formed by, for example, Si doping using SiH 4 gas, and the p-type layer is formed by, for example, Mg doping using Cp 2 Mg.

次に、図2Bに示されるように、例えばSiH4ガス及びO2ガスを用いた気相堆積法(Chemical Vapor Deposition: CVD法)により、p型GaNガイド層8上に約500nm厚のSiO2ブロック層9を形成する。その後、SiO2ブロック層9上に、ストライプ状の開口部(ストライプ幅は約2μm)を有するフォトレジストを形成する。このフォトレジストをマスクとして、例えばCF4ガス及びO2ガスを用いた反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)を行い、SiO2ブロック層9の一部を選択的に除去する。 Next, as shown in FIG. 2B, SiO 2 having a thickness of about 500 nm is formed on the p-type GaN guide layer 8 by, for example, a vapor deposition method (Chemical Vapor Deposition: CVD method) using SiH 4 gas and O 2 gas. Block layer 9 is formed. Thereafter, a photoresist having a stripe-shaped opening (stripe width is about 2 μm) is formed on the SiO 2 block layer 9. Using this photoresist as a mask, reactive ion etching (RIE) using, for example, CF 4 gas and O 2 gas is performed to selectively remove a part of the SiO 2 block layer 9.

次に、図2Cに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、SiO2ブロック層9及びストライプ状の開口部内のp型GaNガイド層8上に、Ni/ITOクラッド層電極10を形成する。その後、p型層のコンタクト抵抗低減のために、例えば600℃、O2雰囲気中でシンタを行う。このシンタによりNiはNiOとしてNi/ITOクラッド層電極10表面付近に移動するので、クラッド層内での光吸収による内部損失はレーザ発振に必要なレベルまで小さくなる。このとき、Ni/ITOクラッド層電極10の劈開性及び配向性を向上させるためには、パルスレーザデポジション(Pulsed Laser Deposition: PLD)と呼ばれるエキシマレーザによるアブレーション法によりNi/ITOクラッド層電極10を形成することが望ましい。なお、p型GaNガイド層8の最表面には、コンタクト抵抗を低減する目的で、Mg濃度がp型GaNガイド層8内部よりも大きな層が形成されてもよい。 Next, as shown in FIG. 2C, the Ni / ITO clad layer electrode 10 is formed on the SiO 2 blocking layer 9 and the p-type GaN guide layer 8 in the stripe-shaped opening by, for example, electron beam evaporation and lift-off. . Thereafter, sintering is performed, for example, at 600 ° C. in an O 2 atmosphere in order to reduce the contact resistance of the p-type layer. Because of this sintering, Ni moves as NiO to the vicinity of the surface of the Ni / ITO clad layer electrode 10, so that the internal loss due to light absorption in the clad layer is reduced to a level necessary for laser oscillation. At this time, in order to improve the cleavage and orientation of the Ni / ITO clad layer electrode 10, the Ni / ITO clad layer electrode 10 is formed by an ablation method using an excimer laser called a pulsed laser deposition (PLD). It is desirable to form. Note that a layer having an Mg concentration higher than that inside the p-type GaN guide layer 8 may be formed on the outermost surface of the p-type GaN guide layer 8 in order to reduce contact resistance.

次に、図2Dに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、Ni/ITOクラッド層電極10上に、p型層へのパッド電極としてTi/Auパッド電極11を形成する。その後、GaN基板1を例えば150μmになるまで研磨して薄膜化し、GaN基板1裏面にn型層へのオーミック電極としてTi/Al/Ni/Au電極12を形成する。続いて、ストライプ方向と垂直な方向にウエハを劈開し、半導体レーザ素子の共振器ミラーを形成する。これによって、図1に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。このとき、劈開面の平坦性を向上させて高反射率のミラーを形成するためには、Ni/ITOクラッド層電極10の配向性が高い方が良い。   Next, as shown in FIG. 2D, a Ti / Au pad electrode 11 is formed as a pad electrode to the p-type layer on the Ni / ITO clad layer electrode 10 by, for example, electron beam evaporation and lift-off. Thereafter, the GaN substrate 1 is polished and thinned to 150 μm, for example, and a Ti / Al / Ni / Au electrode 12 is formed on the back surface of the GaN substrate 1 as an ohmic electrode for the n-type layer. Subsequently, the wafer is cleaved in a direction perpendicular to the stripe direction to form a resonator mirror of the semiconductor laser element. As a result, a semiconductor laser device having a structure as shown in FIG. 1 is formed. At this time, in order to improve the flatness of the cleaved surface and form a mirror with high reflectivity, it is better that the orientation of the Ni / ITO clad layer electrode 10 is high.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、p型AlGaNクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、GaN系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present embodiment, the step of forming the waveguide by dry etching the p-type AlGaN cladding layer in a stripe shape as in the conventional manufacturing method of the semiconductor laser device. Not included. That is, since the step of dry etching the GaN-based semiconductor is not included, a damaged layer is not formed around the waveguide by dry etching, and a leak current due to the damaged layer does not occur. Therefore, it is possible to realize a low operating current semiconductor laser element with little leakage current.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、p型層の層厚がドライエッチングのエッチングレートにより決定されず、p型ガイド層のエピタキシャル成長厚のみで決定される。高出力半導体レーザ素子の構造設計の観点では導波路側面のp型層の層厚の制御が非常に重要であり、p型層の層厚が変化すれば、電流−光特性におけるキンクが発生する光出力のレベル(キンクレベル)が変化すると共に、接合面に平行な方向のビーム拡がり角(水平拡がり角)も大きく変化する。よって、光ディスク光源への適用を考える上で非常に重要なp型層の層厚の制御が容易になるので、p型層の層厚の再現性及び均一性が向上し、歩留まりを向上させることが可能な高出力半導体レーザ素子を実現することができる。   Further, according to the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present embodiment, the p-type guide layer is not determined by the dry etching rate, unlike the conventional method for manufacturing a semiconductor laser device. It is determined only by the epitaxial growth thickness. Control of the layer thickness of the p-type layer on the side surface of the waveguide is very important from the viewpoint of the structural design of the high-power semiconductor laser device. As the light output level (kink level) changes, the beam divergence angle (horizontal divergence angle) in the direction parallel to the joint surface also changes greatly. Therefore, the control of the layer thickness of the p-type layer, which is very important in considering application to an optical disk light source, becomes easy, so that the reproducibility and uniformity of the layer thickness of the p-type layer is improved, and the yield is improved. It is possible to realize a high-power semiconductor laser device capable of

(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the blue-violet semiconductor laser device of the second embodiment.

この半導体レーザ素子は、サファイア基板13、n型GaN層2、SiO2マスク14、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaNガイド層8、SiO2ブロック層9、透明電極としてのNi/ITO薄膜電極16、誘電体層としてのNb25クラッド層15、Ti/Auパッド電極11及びTi/Al/Ni/Au電極12を備える。 This semiconductor laser device includes a sapphire substrate 13, an n-type GaN layer 2, an SiO 2 mask 14, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, p Type AlGaN electron barrier layer 7, p-type GaN guide layer 8, SiO 2 blocking layer 9, Ni / ITO thin film electrode 16 as a transparent electrode, Nb 2 O 5 cladding layer 15 as a dielectric layer, Ti / Au pad electrode 11 And a Ti / Al / Ni / Au electrode 12.

サファイア基板13上には、例えばMOCVD法等を用いたエピタキシャル成長法により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7及びp型GaNガイド層8が順次形成されている。このとき、電流注入により、InGaN多重量子井戸活性層5からは405nmの青紫色発光が生じる。また、p型GaNガイド層8の不純物濃度は、InGaN多重量子井戸活性層5からNi/ITO薄膜電極16に向かう方向に高くなる。   On the sapphire substrate 13, for example, an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer by an epitaxial growth method using MOCVD or the like. 6. A p-type AlGaN electron barrier layer 7 and a p-type GaN guide layer 8 are sequentially formed. At this time, 405 nm blue-violet emission is generated from the InGaN multiple quantum well active layer 5 by current injection. The impurity concentration of the p-type GaN guide layer 8 increases in the direction from the InGaN multiple quantum well active layer 5 toward the Ni / ITO thin film electrode 16.

n型GaN層2内には、マスク幅が例えば10μmのストライプ状のSiO2マスク14が形成されている。このSiO2マスク14は、サファイア基板13上にn型GaN層2の一部を形成し、その上にSiO2マスク14を形成した後、SiO2マスク14を覆うように、n型GaN層2の一部上に残りのn型GaN層2を横方向成長させることで形成される。SiO2マスク14の上方のエピタキシャル成長層では、転位密度が106cm-2台になり、それ以外のエピタキシャル成長層の109cm-2台という転位密度から低減される。 In the n-type GaN layer 2, a striped SiO 2 mask 14 having a mask width of, for example, 10 μm is formed. The SiO 2 mask 14 is formed by forming a part of the n-type GaN layer 2 on the sapphire substrate 13, forming the SiO 2 mask 14 thereon, and then covering the SiO 2 mask 14 with the n-type GaN layer 2. The remaining n-type GaN layer 2 is formed by lateral growth on a part of the substrate. In the epitaxial growth layer above the SiO 2 mask 14, the dislocation density is in the order of 10 6 cm −2 , and is reduced from the dislocation density of 10 9 cm −2 in the other epitaxial growth layers.

p型GaNガイド層8上に形成されたSiO2ブロック層9には、例えば幅5μmのストライプ状(ストライプ方向は、図3のA方向)の開口部が形成されている。SiO2ブロック層9のストライプ状の開口部は、SiO2マスク14上方に位置し、導波路は転位密度が小さな部分に形成される。p型GaNガイド層8及びSiO2ブロック層9上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにNb25クラッド層15及びNi/ITO薄膜電極16が選択的に形成されている。このNi/ITO薄膜電極16と接するようにNb25クラッド層15上には、Ti/Auパッド電極11がp型層のパッド電極として形成されている。Nb25クラッド層15は、Ni/ITO薄膜電極16を介してp型GaNガイド層8上に形成される。n型層の電極としてのTi/Al/Ni/Au電極12は、エピタキシャル成長層及びSiO2ブロック層9の一部を選択的に除去することにより露出したn型GaN層2の表面に形成されている。 In the SiO 2 block layer 9 formed on the p-type GaN guide layer 8, for example, openings having a stripe shape with a width of 5 μm (the stripe direction is the A direction in FIG. 3) are formed. The stripe-shaped opening of the SiO 2 block layer 9 is located above the SiO 2 mask 14 and the waveguide is formed in a portion having a low dislocation density. An Nb 2 O 5 cladding layer 15 and a Ni / ITO thin film electrode 16 are selectively formed on the p-type GaN guide layer 8 and the SiO 2 block layer 9 so as to fill the stripe-shaped opening. A Ti / Au pad electrode 11 is formed as a p-type layer pad electrode on the Nb 2 O 5 cladding layer 15 so as to be in contact with the Ni / ITO thin film electrode 16. The Nb 2 O 5 cladding layer 15 is formed on the p-type GaN guide layer 8 via the Ni / ITO thin film electrode 16. The Ti / Al / Ni / Au electrode 12 as an n-type electrode is formed on the surface of the n-type GaN layer 2 exposed by selectively removing a part of the epitaxial growth layer and the SiO 2 block layer 9. Yes.

Ni/ITO薄膜電極16は、p型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ni/ITO薄膜電極16は、p型GaNガイド層8へのオーミック電極として機能する。例えば、Ni/ITO薄膜電極16のp型GaNガイド層8に対するコンタクト抵抗は、10-3Ωcm2以下となる。 The Ni / ITO thin film electrode 16 functions as an ohmic electrode to the p-type layer. That is, the Ni / ITO thin film electrode 16 functions as an ohmic electrode to the p-type GaN guide layer 8. For example, the contact resistance of the Ni / ITO thin film electrode 16 to the p-type GaN guide layer 8 is 10 −3 Ωcm 2 or less.

ここで、Ni/ITO薄膜電極16の膜厚は、例えば約10nm以下であるため、活性層からの発光に対しての吸収は小さく、活性層からの光は透過する。   Here, since the film thickness of the Ni / ITO thin film electrode 16 is, for example, about 10 nm or less, the light absorption from the active layer is small, and the light from the active layer is transmitted.

また、波長405nmでのSiO2ブロック層9の屈折率は1.46であり、波長405nmでのNb25クラッド層15の屈折率は2.1であるため、Nb25クラッド層15の屈折率は、SiO2ブロック層9の屈折率よりも大きい。さらに、Nb25クラッド層15の屈折率は、InGaN多重量子井戸活性層5の屈折率である約2.3よりも小さく、かつInGaN多重量子井戸活性層5の屈折率に近い。 Further, since the refractive index of the SiO 2 blocking layer 9 at the wavelength of 405 nm is 1.46 and the refractive index of the Nb 2 O 5 cladding layer 15 at the wavelength of 405 nm is 2.1, the Nb 2 O 5 cladding layer 15 Is larger than the refractive index of the SiO 2 block layer 9. Further, the refractive index of the Nb 2 O 5 cladding layer 15 is smaller than about 2.3 which is the refractive index of the InGaN multiple quantum well active layer 5 and close to the refractive index of the InGaN multiple quantum well active layer 5.

上記構造を有する半導体レーザ素子において、SiO2ブロック層9のストライプ状の開口部内に埋め込まれたNb25クラッド層15及びNi/ITO薄膜電極16は、Nb25クラッド層15とSiO2ブロック層9との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたNb25クラッド層15及びNi/ITO薄膜電極16に光が閉じ込められる。 In the semiconductor laser device having the above-described structure, the Nb 2 O 5 cladding layer 15 and the Ni / ITO thin film electrode 16 embedded in the stripe-shaped opening of the SiO 2 blocking layer 9 include the Nb 2 O 5 cladding layer 15 and the SiO 2 Due to the difference in refractive index with the block layer 9, it functions as a waveguide of blue-violet laser, that is, a cladding layer that confines light in the waveguide stripe, and the Nb 2 O 5 cladding layer 15 and Ni / ITO formed in this opening Light is confined in the thin film electrode 16.

これによって、従来の半導体レーザ素子におけるp型AlGaNクラッド層は、アモルファス状のNb25クラッド層15及びNi/ITO薄膜電極16に置き換えられる。よって、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚が薄くなるので、層中のストレスが低減され、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減される。その結果、AlGaN層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するAlGaN層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層の一部が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。 As a result, the p-type AlGaN cladding layer in the conventional semiconductor laser device is replaced with the amorphous Nb 2 O 5 cladding layer 15 and the Ni / ITO thin film electrode 16. Therefore, since the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer is reduced, stress in the layer is reduced, and cracks generated during or after the epitaxial growth are reduced. As a result, it becomes difficult to be affected by cracks generated in the AlGaN layer, so that a high yield semiconductor laser device is realized. At the same time, the thickness of the epitaxially grown layer, particularly the growth rate of the AlGaN layer, which is slow and requires a long time for growth, is reduced, so that the crystal growth time is shortened and the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since a part of the cladding layer becomes a low resistance layer, the operating voltage is reduced.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、p型ガイド層上のSiO2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、Nb25クラッド層及びNi/ITO薄膜電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長層厚を薄くし、成長時間を短くできるので、結果として低コスト化を実現できる。 As described above, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the stripe-shaped opening is formed in the SiO 2 block layer on the p-type guide layer, and the Nb 2 O 5 cladding layer and Ni / An ITO thin film electrode is formed. Therefore, cracks in the epitaxial growth layer can be reduced, and a high yield can be realized. At the same time, the thickness of the epitaxial growth layer can be reduced and the growth time can be shortened, resulting in a reduction in cost.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、Nb25クラッド層15がクラッド層として機能する。よって、第1の実施の形態の半導体レーザ素子と比較して導波路内における光吸収を少なくすることができるので、高出力の半導体レーザ素子を実現することができる。 Further, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the Nb 2 O 5 cladding layer 15 functions as a cladding layer. Therefore, light absorption in the waveguide can be reduced as compared with the semiconductor laser element of the first embodiment, so that a high-power semiconductor laser element can be realized.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、SiO2ブロック層9のストライプ状の開口部は、SiO2マスク14上方に位置する。よって、活性層及び導波路は転位密度が小さな部分に形成されるので、長寿命の半導体レーザ素子を実現することができる。 Further, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the stripe-shaped opening of the SiO 2 block layer 9 is located above the SiO 2 mask 14. Therefore, since the active layer and the waveguide are formed in a portion where the dislocation density is small, a long-life semiconductor laser device can be realized.

なお、本実施の形態の半導体レーザ素子において、半導体レーザ構造は、低転位化された部分に導波路ストライプが位置するように、横方向成長を用いてサファイア基板上に形成されるとした。しかし、半導体レーザ構造は、例えば106cm-2台の転位密度を実現できる限りは、GaN基板上に形成されてもよい。また、半導体レーザ構造は、低転位化のために、例えばサファイア基板上のAlN層上に形成されてもよい。 In the semiconductor laser device of the present embodiment, the semiconductor laser structure is formed on the sapphire substrate by lateral growth so that the waveguide stripe is located in the portion where the dislocation is lowered. However, the semiconductor laser structure may be formed on the GaN substrate as long as a dislocation density of, for example, 10 6 cm −2 can be realized. Further, the semiconductor laser structure may be formed on, for example, an AlN layer on a sapphire substrate in order to reduce dislocation.

また、クラッド層として機能する誘電体層として、Nb25クラッド層を例示した。しかし、レーザ光(405nmの青紫色発光)に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料(SiO2)の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあればこれに限られず、誘電体層は、例えばSiN、ZrO2、TiO2あるいはTa25等の誘電体から構成されてもよい。また同様に、クラッド層及びp型電極として機能する透明電極として、Ni/ITO薄膜電極を例示した。しかし、レーザ光(405nmの青紫色発光)に対する吸収が十分に小さく、p型層(p型GaN層)に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばATO、ZnOあるいは単層のITOから構成されてもよい。 Further, as the dielectric layer serving as a cladding layer, and exemplified Nb 2 O 5 cladding layer. However, if the absorption with respect to laser light (405 nm blue-violet emission) is sufficiently small and the refractive index is between the refractive index of the material constituting the block layer (SiO 2 ) and the refractive index of the material constituting the active layer, The dielectric layer is not limited to this, and the dielectric layer may be made of a dielectric such as SiN, ZrO 2 , TiO 2, or Ta 2 O 5 . Similarly, a Ni / ITO thin film electrode was exemplified as a transparent electrode functioning as a cladding layer and a p-type electrode. However, if the absorption with respect to laser light (405 nm blue-violet emission) is sufficiently small and functions as a good ohmic electrode for the p-type layer (p-type GaN layer), the transparent electrode is not limited to this, for example, ATO, You may comprise from ZnO or single layer ITO.

次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図4A〜図4Fに示す断面図に沿って説明する。   Next, a method for manufacturing the blue-violet semiconductor laser device having the above structure will be described with reference to cross-sectional views shown in FIGS. 4A to 4F.

まず、図4Aに示されるように、例えばサファイア基板13の(0001)面上にMOCVD法等により、n型GaN層2を形成する。その後、n型GaN層2上に、例えばSiH4ガス及びO2ガスを用いたCVD法により、約100nm厚のSiO2マスク14を形成する。続いて、例えばフォトレジストをマスクとしたフッ化水素(HF)水溶液を用いた選択エッチングにより、幅が約5μmのストライプ状の開口部をSiO2マスク14に形成し、幅が約10μmのストライプ状のSiO2マスク14を形成する。 First, as shown in FIG. 4A, the n-type GaN layer 2 is formed on the (0001) plane of the sapphire substrate 13 by MOCVD or the like, for example. Thereafter, an SiO 2 mask 14 having a thickness of about 100 nm is formed on the n-type GaN layer 2 by, for example, a CVD method using SiH 4 gas and O 2 gas. Subsequently, a stripe-shaped opening having a width of about 5 μm is formed in the SiO 2 mask 14 by selective etching using, for example, a hydrogen fluoride (HF) aqueous solution using a photoresist as a mask, and a stripe-shaped having a width of about 10 μm. The SiO 2 mask 14 is formed.

次に、図4Bに示されるように、SiO2マスク14の開口部で露出したn型GaN層2から成長が生じるように、例えばMOCVD法等により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7及びp型GaNガイド層8を形成する。この結晶成長においては、SiO2マスク14上に横方向成長するように結晶成長が行われるので、SiO2マスク14上方に位置するエピタキシャル成長層では貫通転位密度が大幅に減少し、結果として106cm-2台の転位密度となる。このとき、n型層は例えばSiH4ガスを用いたSiドープにより形成され、p型層は例えばCp2Mgを用いたMgドープにより形成される。 Next, as shown in FIG. 4B, the n-type GaN layer 2 and the n-type AlGaN cladding layer are grown by, for example, MOCVD so that the growth occurs from the n-type GaN layer 2 exposed at the opening of the SiO 2 mask 14. 3. An n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7 and a p-type GaN guide layer 8 are formed. In this crystal growth, the crystal growth so as to laterally grown on the SiO 2 mask 14 is made, the threading dislocation density in the epitaxial growth layer which is located above the SiO 2 mask 14 is greatly reduced, resulting in 10 6 cm -Dislocation density of 2 units. At this time, the n-type layer is formed by, for example, Si doping using SiH 4 gas, and the p-type layer is formed by, for example, Mg doping using Cp 2 Mg.

次に、図4Cに示されるように、CVD法により、p型GaNガイド層8上に約500nm厚のSiO2ブロック層9を形成する。その後、SiO2ブロック層9上に、ストライプ状の開口部(ストライプ幅は約2μm)を有するフォトレジストを形成する。このフォトレジストをマスクとして、例えばRIEを行い、SiO2ブロック層9の一部を選択的に除去する。 Next, as shown in FIG. 4C, an SiO 2 blocking layer 9 having a thickness of about 500 nm is formed on the p-type GaN guide layer 8 by the CVD method. Thereafter, a photoresist having a stripe-shaped opening (stripe width is about 2 μm) is formed on the SiO 2 block layer 9. Using this photoresist as a mask, for example, RIE is performed to selectively remove a part of the SiO 2 block layer 9.

次に、図4Dに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、SiO2ブロック層9及びストライプ状の開口部内のp型GaNガイド層8上に、p型オーミック電極としてのNi/ITO薄膜電極16を形成する。その後、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、少なくとも一部がSiO2ブロック層9のストライプ状の開口部内に形成されるように、Ni/ITO薄膜電極16上にストライプ状のNb25クラッド層15を形成する。このとき、p型層のコンタクト抵抗低減のために、Ni/ITO薄膜電極16あるいはNb25クラッド層15形成後に、例えば600℃、O2雰囲気中でシンタを行う。このシンタによりNiはNiOとしてNi/ITO薄膜電極16表面付近に移動するので、クラッド層内での光吸収による内部損失はレーザ発振に必要なレベルまで小さくなる。なお、p型GaNガイド層8の最表面には、コンタクト抵抗を低減する目的で、Mg濃度がp型GaNガイド層8内部よりも大きな層が形成されてもよい。 Next, as shown in FIG. 4D, a Ni / ITO thin film as a p-type ohmic electrode is formed on the SiO 2 blocking layer 9 and the p-type GaN guide layer 8 in the stripe-shaped opening by, for example, electron beam evaporation and lift-off. The electrode 16 is formed. Thereafter, the striped Nb 2 O 5 cladding layer 15 is formed on the Ni / ITO thin film electrode 16 so that at least a part is formed in the striped opening of the SiO 2 blocking layer 9 by, for example, electron beam evaporation and lift-off. Form. At this time, in order to reduce the contact resistance of the p-type layer, after the Ni / ITO thin film electrode 16 or the Nb 2 O 5 cladding layer 15 is formed, sintering is performed in an O 2 atmosphere at 600 ° C., for example. By this sintering, Ni moves as NiO to the vicinity of the surface of the Ni / ITO thin film electrode 16, so that the internal loss due to light absorption in the cladding layer is reduced to a level necessary for laser oscillation. Note that a layer having an Mg concentration higher than that inside the p-type GaN guide layer 8 may be formed on the outermost surface of the p-type GaN guide layer 8 in order to reduce contact resistance.

次に、図4Eに示されるように、例えばICP(Inductive Coupled Plasma)エッチングのようなドライエッチングを用いて、n型GaN層2の表面が露出するように、エピタキシャル成長層及びSiO2ブロック層9の一部を選択的に除去する。ここでは、導波路ストライプであるSiO2ブロック層9の開口部パターンに平行に開口部を有する形でn型GaN層2の表面が露出している。 Next, as shown in FIG. 4E, the epitaxial growth layer and the SiO 2 block layer 9 are formed by using dry etching such as ICP (Inductive Coupled Plasma) etching so that the surface of the n-type GaN layer 2 is exposed. Selectively remove some. Here, the surface of the n-type GaN layer 2 is exposed in a form having an opening parallel to the opening pattern of the SiO 2 blocking layer 9 which is a waveguide stripe.

次に、図4Fに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、Nb25クラッド層15を覆い、Ni/ITO薄膜電極16と接するようにNb25クラッド層15上に、p型層のパッド電極としてTi/Auパッド電極11を形成する。その後、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、n型GaN層2上にTi/Al/Ni/Au電極12及びTi/Auパッド電極11を形成する。これによって、図3に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。このとき、劈開面の平坦性を向上させて高反射率のミラーを形成するためには、Nb25クラッド層15の配向性が高い方が良く、PLD等の製法によりNb25クラッド層15を形成することが望ましい。 Next, as shown in FIG. 4F, for example, by electron beam evaporation and lift-off, the Nb 2 O 5 cladding layer 15 is covered, and on the Nb 2 O 5 cladding layer 15 so as to be in contact with the Ni / ITO thin film electrode 16, p A Ti / Au pad electrode 11 is formed as a pad electrode of the mold layer. Thereafter, a Ti / Al / Ni / Au electrode 12 and a Ti / Au pad electrode 11 are formed on the n-type GaN layer 2 by, for example, electron beam evaporation and lift-off. As a result, a semiconductor laser device having a structure as shown in FIG. 3 is formed. At this time, in order to improve the flatness of the cleaved surface and form a mirror with high reflectivity, it is better that the orientation of the Nb 2 O 5 cladding layer 15 is high, and the Nb 2 O 5 cladding is produced by a method such as PLD. It is desirable to form layer 15.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、p型AlGaNクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、GaN系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present embodiment, the step of forming the waveguide by dry etching the p-type AlGaN cladding layer in a stripe shape as in the conventional manufacturing method of the semiconductor laser device. Not included. That is, since the step of dry etching the GaN-based semiconductor is not included, a damaged layer is not formed around the waveguide by dry etching, and a leak current due to the damaged layer does not occur. Therefore, it is possible to realize a low operating current semiconductor laser element with little leakage current.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、p型層の層厚がドライエッチングのエッチングレートにより決定されず、p型ガイド層のエピタキシャル成長厚のみで決定される。よって、電流−光特性における安定したキンクレベル、及び安定した水平拡がり角を得ることができるので、歩留まりを向上させることが可能な高出力半導体レーザ素子を実現することができる。   Further, according to the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present embodiment, the p-type guide layer is not determined by the dry etching rate, unlike the conventional method for manufacturing a semiconductor laser device. It is determined only by the epitaxial growth thickness. Therefore, a stable kink level and a stable horizontal divergence angle in the current-light characteristics can be obtained, so that a high-power semiconductor laser device capable of improving the yield can be realized.

(第3の実施の形態)
図5は、第3の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the blue-violet semiconductor laser device of the third embodiment.

この半導体レーザ素子は、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7、p型GaNガイド層8、SiO2ブロック層9、Ni/ITOクラッド層電極10、金属膜としてのTi/Au電極30、Ti/Al/Ni/Au電極12、金属膜としてのAu/AuSn/Au/Ni電極17、低抵抗SiC基板18及びNi/Au電極19を備える。 This semiconductor laser device includes an n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7, and a p-type. GaN guide layer 8, SiO 2 block layer 9, Ni / ITO clad layer electrode 10, Ti / Au electrode 30 as metal film, Ti / Al / Ni / Au electrode 12, Au / AuSn / Au / Ni as metal film An electrode 17, a low resistance SiC substrate 18 and a Ni / Au electrode 19 are provided.

n型GaN層2上には、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7及びp型GaNガイド層8が順次形成されている。このとき、電流注入により、InGaN多重量子井戸活性層5からは405nmの青紫色発光が生じる。   On the n-type GaN layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7, and a p-type GaN guide layer 8 are sequentially formed. At this time, 405 nm blue-violet emission is generated from the InGaN multiple quantum well active layer 5 by current injection.

p型GaNガイド層8上に形成されたSiO2ブロック層9には、ストライプ状(ストライプ方向は、図5のA方向)の開口部が形成されている。p型GaNガイド層8及びSiO2ブロック層9上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにNi/ITOクラッド層電極10が形成されている。このNi/ITOクラッド層電極10及びSiO2ブロック層9上には、Ti/Au電極30が形成されており、Ti/Au電極30上には、Au/AuSn/Au/Ni電極17、低抵抗SiC基板18及びp型層へのオーミック電極として機能するNi/Au電極19が順次形成されている。n型層へのオーミック電極として機能するTi/Al/Ni/Au電極12は、n型GaN層2上に形成されている。 The SiO 2 block layer 9 formed on the p-type GaN guide layer 8 has openings in a stripe shape (the stripe direction is the A direction in FIG. 5). On the p-type GaN guide layer 8 and the SiO 2 block layer 9, a Ni / ITO clad layer electrode 10 is formed so as to embed the stripe-shaped opening. A Ti / Au electrode 30 is formed on the Ni / ITO clad layer electrode 10 and the SiO 2 block layer 9, and an Au / AuSn / Au / Ni electrode 17 and a low resistance are formed on the Ti / Au electrode 30. A Ni / Au electrode 19 that functions as an ohmic electrode to the SiC substrate 18 and the p-type layer is sequentially formed. A Ti / Al / Ni / Au electrode 12 that functions as an ohmic electrode to the n-type layer is formed on the n-type GaN layer 2.

Ni/ITOクラッド層電極10は、p型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ni/ITOクラッド層電極10は、p型GaNガイド層8へのオーミック電極として機能する。   The Ni / ITO clad layer electrode 10 functions as an ohmic electrode to the p-type layer. That is, the Ni / ITO clad layer electrode 10 functions as an ohmic electrode to the p-type GaN guide layer 8.

ここで、エピタキシャル成長層は、エピタキシャル成長層の劈開方向と低抵抗SiC基板18の劈開方向とが一致するように、Ti/Au電極30及びAu/AuSn/Au/Ni電極17を介して低抵抗SiC基板18に貼り合わされた後、結晶成長に用いられた例えばサファイア基板より分離される。このとき、低抵抗SiC基板18の劈開面がストライプ方向、つまり半導体レーザ素子の導波路に沿う(共振器方向)と垂直になるようにエピタキシャル成長層と低抵抗SiC基板18とを貼り合わせる。   Here, the epitaxial growth layer is a low-resistance SiC substrate through the Ti / Au electrode 30 and the Au / AuSn / Au / Ni electrode 17 so that the cleavage direction of the epitaxial growth layer coincides with the cleavage direction of the low-resistance SiC substrate 18. After being bonded to 18, it is separated from, for example, a sapphire substrate used for crystal growth. At this time, the epitaxial growth layer and the low-resistance SiC substrate 18 are bonded so that the cleavage plane of the low-resistance SiC substrate 18 is perpendicular to the stripe direction, that is, along the waveguide of the semiconductor laser element (resonator direction).

上記構造を有する半導体レーザ素子において、SiO2ブロック層9のストライプ状の開口部内に埋め込まれたNi/ITOクラッド層電極10は、Ni/ITOクラッド層電極10とSiO2ブロック層9との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたNi/ITOクラッド層電極10に光が閉じ込められる。 In the semiconductor laser device having the above structure, the refractive index of the Ni / ITO cladding layer electrode 10 embedded in a stripe shape in the opening of the SiO 2 blocking layer 9, the Ni / ITO cladding layer electrode 10 and the SiO 2 blocking layer 9 The difference functions as a clad layer for confining light in the waveguide of the blue-violet laser, that is, in the waveguide stripe, and light is confined in the Ni / ITO clad layer electrode 10 formed in the opening.

これによって、第1の実施の形態の半導体レーザ素子と同様に、エピタキシャル成長層中のAlGaN層の層厚が薄くなるので、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減され、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するAlGaN層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。さらにまた、Ni/ITOクラッド層電極10が低抵抗SiC基板18とエピタキシャル成長層とで挟みこまれ、エピタキシャル成長層と低抵抗SiC基板18との劈開面が一致しているので、平坦な共振器ミラーを形成することが可能となり、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。   As a result, the thickness of the AlGaN layer in the epitaxial growth layer is reduced as in the semiconductor laser device of the first embodiment, so that cracks occurring during or after the epitaxial growth are reduced, and a semiconductor laser device with a high yield is realized. Is done. At the same time, the thickness of the epitaxially grown layer, particularly the growth rate of the AlGaN layer, which is slow and requires a long time for growth, is reduced, so that the crystal growth time is shortened and the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since the cladding layer becomes a low resistance layer, the operating voltage is reduced. Furthermore, since the Ni / ITO clad layer electrode 10 is sandwiched between the low resistance SiC substrate 18 and the epitaxial growth layer, and the cleavage planes of the epitaxial growth layer and the low resistance SiC substrate 18 match, a flat resonator mirror is formed. Therefore, it becomes possible to realize a semiconductor laser device with a low threshold current.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、p型ガイド層上のSiO2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、クラッド層として機能するNi/ITOクラッド層電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長層厚を薄くし、成長時間を短くできるので、結果として低コスト化を実現できる。 As described above, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the Ni / ITO clad that functions as a cladding layer is formed in the SiO 2 block layer on the p-type guide layer in the stripe-shaped opening. A layer electrode is formed. Therefore, cracks in the epitaxial growth layer can be reduced, and a high yield can be realized. At the same time, the thickness of the epitaxial growth layer can be reduced and the growth time can be shortened, resulting in a reduction in cost.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、エピタキシャル成長層は、劈開面が一致するようにSiC基板に貼り合わされる。よって、Ni/ITOクラッド層電極等の劈開し難い層を含む本実施の形態の半導体レーザ素子においても、劈開性に優れ、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。   In addition, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the epitaxial growth layer is bonded to the SiC substrate so that the cleavage planes coincide. Therefore, even in the semiconductor laser device of the present embodiment including a layer that is difficult to cleave, such as a Ni / ITO clad layer electrode, it is possible to realize a semiconductor laser device that is excellent in cleavage and has a low threshold current.

また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、SiC基板を備える。よって、放熱性に優れた長寿命の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。   Moreover, according to the semiconductor laser device of the present embodiment, the SiC substrate is provided. Therefore, it is possible to realize a long-life semiconductor laser device with excellent heat dissipation.

なお、クラッド層及びp型電極として機能する透明電極としてNi/ITOクラッド層電極を例示した。しかし、レーザ光(405nmの青紫色発光)に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料(SiO2)の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあり、かつp型層(p型GaN層)に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばATO、ZnOあるいは単層のITO等の導電性酸化物から構成されてもよい。また、エピタキシャル成長層が貼り合わされる基板としてSiC基板例示した。しかし、良好な放熱性及び劈開性を有する基板であればこれに限られず、エピタキシャル成長層が貼り合わされる基板は、例えばInP基板、Si基板あるいはGaAs基板であってもよい。 In addition, the Ni / ITO clad layer electrode was illustrated as a transparent electrode which functions as a clad layer and a p-type electrode. However, the absorption with respect to the laser beam (405 nm blue-violet emission) is sufficiently small, and the refractive index is between the refractive index of the material constituting the block layer (SiO 2 ) and the refractive index of the material constituting the active layer, And if it functions as a favorable ohmic electrode with respect to a p-type layer (p-type GaN layer), it will not be restricted to this, For example, even if a transparent electrode is comprised from electroconductive oxides, such as ATO, ZnO, or single layer ITO. Good. Further, the SiC substrate is exemplified as the substrate on which the epitaxial growth layer is bonded. However, the substrate is not limited to this as long as it has good heat dissipation and cleavage, and the substrate to which the epitaxial growth layer is bonded may be, for example, an InP substrate, a Si substrate, or a GaAs substrate.

また、低抵抗SiC基板18とエピタキシャル成長層とを貼り合わす金属膜としてTi/Au電極30及びAu/AuSn/Au/Ni電極17を例示したが、Au及びAuSnを含む金属膜であればこれに限られない。   Further, the Ti / Au electrode 30 and the Au / AuSn / Au / Ni electrode 17 are exemplified as the metal film for bonding the low-resistance SiC substrate 18 and the epitaxial growth layer, but the metal film containing Au and AuSn is not limited thereto. I can't.

次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図6A〜図6Gに示す断面図に沿って説明する。   Next, a method for manufacturing the blue-violet semiconductor laser device having the above structure will be described with reference to cross-sectional views shown in FIGS. 6A to 6G.

まず、図6Aに示されるように、第2の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と同様に、例えばサファイア基板の(0001)面上にMOCVD法等により、n型GaN層2を形成する。その後、n型GaN層2上に、CVD法及びウェットエッチングにより、5μmの間隔でならんだ幅が約10μmのストライプ状の約100nm厚のSiO2マスク14を形成する。 First, as shown in FIG. 6A, an n-type GaN layer 2 is formed on the (0001) surface of a sapphire substrate by MOCVD or the like, for example, as in the method of manufacturing the semiconductor laser device of the second embodiment. . Thereafter, a striped SiO 2 mask 14 having a width of about 10 μm and a thickness of about 100 μm is formed on the n-type GaN layer 2 by CVD and wet etching.

次に、図6Bに示されるように、SiO2マスク14の開口部で露出したn型GaN層2から成長が生じるように、例えばMOCVD法等により、n型GaN層2、n型AlGaNクラッド層3、n型GaNガイド層4、InGaN多重量子井戸活性層5、アンドープGaNガイド層6、p型AlGaN電子障壁層7及びp型GaNガイド層8を形成する。この結晶成長においては、SiO2マスク14上に横方向成長するように結晶成長が行われるので、SiO2マスク14上方に位置するエピタキシャル成長層では貫通転位密度が大幅に減少し、結果として106cm-2台の転位密度となる。このとき、n型層は例えばSiH4ガスを用いたSiドープにより形成され、p型層は例えばCp2Mgを用いたMgドープにより形成される。 Next, as shown in FIG. 6B, the n-type GaN layer 2 and the n-type AlGaN cladding layer are grown by, for example, MOCVD so that the growth occurs from the n-type GaN layer 2 exposed at the opening of the SiO 2 mask 14. 3. An n-type GaN guide layer 4, an InGaN multiple quantum well active layer 5, an undoped GaN guide layer 6, a p-type AlGaN electron barrier layer 7 and a p-type GaN guide layer 8 are formed. In this crystal growth, the crystal growth so as to laterally grown on the SiO 2 mask 14 is made, the threading dislocation density in the epitaxial growth layer which is located above the SiO 2 mask 14 is greatly reduced, resulting in 10 6 cm -Dislocation density of 2 units. At this time, the n-type layer is formed by, for example, Si doping using SiH 4 gas, and the p-type layer is formed by, for example, Mg doping using Cp 2 Mg.

次に、図6Cに示されるように、CVD法により、p型GaNガイド層8上に約500nm厚のSiO2ブロック層9を形成する。その後、例えばRIEを行い、ストライプ状の開口部(ストライプ幅は約2μm)をSiO2ブロック層9に形成する。続いて、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、SiO2ブロック層9及びストライプ状の開口部内のp型GaNガイド層8上に、Ni/ITOクラッド層電極10を形成する。このとき、p型層のコンタクト抵抗低減のために、例えば600℃、O2雰囲気中でシンタを行う。 Next, as shown in FIG. 6C, an SiO 2 blocking layer 9 having a thickness of about 500 nm is formed on the p-type GaN guide layer 8 by the CVD method. Thereafter, for example, RIE is performed to form a stripe-shaped opening (stripe width is about 2 μm) in the SiO 2 block layer 9. Subsequently, the Ni / ITO clad layer electrode 10 is formed on the SiO 2 blocking layer 9 and the p-type GaN guide layer 8 in the stripe-shaped opening by, for example, electron beam evaporation and lift-off. At this time, sintering is performed, for example, in an O 2 atmosphere at 600 ° C. in order to reduce the contact resistance of the p-type layer.

次に、図6Dに示されるように、例えば電子ビーム蒸着により、Ni/ITOクラッド層電極10上にTi/Au電極30を形成する。その後、例えば真空蒸着により、低抵抗SiC基板18の(0001)面上に、Au/AuSn/Au/Ni電極17を形成する。続いて、低抵抗SiC基板18上のAuと、Ni/ITOクラッド層電極10上のAuとが接するように、例えば370℃にて加重を掛けて基板の貼り合わせを行う。このとき、劈開方向である<11−20>方向、<110>方向あるいは<1−100>方向が一致するように、貼り合わせを行う。   Next, as shown in FIG. 6D, a Ti / Au electrode 30 is formed on the Ni / ITO clad layer electrode 10 by, for example, electron beam evaporation. Thereafter, an Au / AuSn / Au / Ni electrode 17 is formed on the (0001) surface of the low-resistance SiC substrate 18 by, for example, vacuum deposition. Subsequently, the substrates are bonded by applying a weight, for example, at 370 ° C. so that Au on the low resistance SiC substrate 18 and Au on the Ni / ITO clad layer electrode 10 are in contact with each other. At this time, bonding is performed so that the <11-20> direction, the <110> direction, or the <1-100> direction, which are cleavage directions, coincide.

次に、図6Eに示されるように、基板面内をスキャンするように、エピタキシャル成長層が形成されていないサファイア基板13の裏面からKrFエキシマレーザ(波長248nm)を照射する。このとき、照射されたレーザ光は、サファイア基板13で吸収されずn型GaN層2でのみ吸収される。よって、局所的な発熱が起き、サファイア基板13とn型GaN層2との界面付近にてGaN結合が分解する。その結果、ファイア基板13が分離して除去され、低抵抗SiC基板18と貼り合わされたエピタキシャル成長層が得られる。サファイア基板13の分離に使用する光源として、パルス状に発振するKrFエキシマレーザ(波長248nm)では無く、パルス状に発振するYAGレーザの第3高調波(波長355nm)を使用してもよいし、水銀灯輝線(波長365nm)を使用してもよい。   Next, as shown in FIG. 6E, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is irradiated from the back surface of the sapphire substrate 13 on which no epitaxial growth layer is formed so as to scan the substrate surface. At this time, the irradiated laser light is not absorbed by the sapphire substrate 13 but is absorbed only by the n-type GaN layer 2. Therefore, local heat generation occurs, and the GaN bond is decomposed near the interface between the sapphire substrate 13 and the n-type GaN layer 2. As a result, the fire substrate 13 is separated and removed, and an epitaxially grown layer bonded to the low resistance SiC substrate 18 is obtained. As a light source used for separating the sapphire substrate 13, a third harmonic (wavelength 355 nm) of a pulsed YAG laser may be used instead of a pulsed KrF excimer laser (wavelength 248 nm). A mercury lamp emission line (wavelength 365 nm) may be used.

次に、図6Fに示されるように、研磨によりn型GaN層2の一部及びSiO2マスク14を除去する。 Next, as shown in FIG. 6F, a part of the n-type GaN layer 2 and the SiO 2 mask 14 are removed by polishing.

次に、図6Gに示されるように、例えば電子ビーム蒸着により、研磨により露出したn型GaN層2上にTi/Al/Ni/Au電極12を形成する。これによって、図5に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。   Next, as shown in FIG. 6G, a Ti / Al / Ni / Au electrode 12 is formed on the n-type GaN layer 2 exposed by polishing, for example, by electron beam evaporation. As a result, a semiconductor laser device having a structure as shown in FIG. 5 is formed.

以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、p型AlGaNクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、GaN系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present embodiment, the step of forming the waveguide by dry etching the p-type AlGaN cladding layer in a stripe shape as in the conventional manufacturing method of the semiconductor laser device. Not included. That is, since the step of dry etching the GaN-based semiconductor is not included, a damaged layer is not formed around the waveguide by dry etching, and a leak current due to the damaged layer does not occur. Therefore, it is possible to realize a low operating current semiconductor laser element with little leakage current.

以上、本発明に係る半導体レーザ素子及びその製造方法について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能であることはいうまでもない。   The semiconductor laser device and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that variations or modifications of the above are possible.

例えば、GaN基板及びサファイア基板は、いかなる面方位でも良く、また例えば(0001)面等の代表面からオフアングルのついた面方位であっても良い。また、基板は、SiC基板、ZnO基板、Si基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、LiGaO2基板、AlN基板、MgO基板、LiAlO2基板あるいはこれらの混晶等であっても良い。また、エピタキシャル成長層は、所望のレーザ特性を実現できる限りはいかなる組成比であっても良く、いかなる多層構造を含んでもよく、またMOCVD法ではなく、例えば分子線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy: MBE)あるいはハイドライド気相成長法(Hydride Vapor Phase Epitaxy: HVPE)等の結晶成長法により形成された層を含んでもよい。エピタキシャル成長層は、As及びP等の5族元素又はB等の3族元素を構成元素として含んでも良い。また、導波路を構成するITO、Nb25等の誘電体膜の形成方法は、電子ビーム蒸着あるいはPLDに限られず、RFスパッタあるいはイオンビームスパッタ等の方法であっても良い。 For example, the GaN substrate and the sapphire substrate may have any plane orientation, and may have a plane orientation with an off-angle from a representative plane such as the (0001) plane. The substrate may be a SiC substrate, ZnO substrate, Si substrate, GaAs substrate, GaP substrate, InP substrate, LiGaO 2 substrate, AlN substrate, MgO substrate, LiAlO 2 substrate, or a mixed crystal thereof. In addition, the epitaxial growth layer may have any composition ratio as long as desired laser characteristics can be realized, may include any multilayer structure, and is not MOCVD, for example, molecular beam epitaxy (MBE) or A layer formed by a crystal growth method such as a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) may be included. The epitaxial growth layer may contain a Group 5 element such as As and P or a Group 3 element such as B as a constituent element. Further, the method of forming a dielectric film such as ITO or Nb 2 O 5 constituting the waveguide is not limited to electron beam evaporation or PLD, but may be a method such as RF sputtering or ion beam sputtering.

本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法に利用でき、特に高密度光ディスクの書き込み及び読み出し光源としての高出力あるいは低雑音青紫色半導体レーザ素子等に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a semiconductor laser device and a manufacturing method thereof, and in particular, can be used for a high-power or low-noise blue-violet semiconductor laser device as a writing and reading light source for a high density optical disk.

本発明の第1の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the blue-violet semiconductor laser element of the 1st Embodiment of this invention. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 本発明の第2の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the blue-violet semiconductor laser element of the 2nd Embodiment of this invention. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 本発明の第3の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the blue-violet semiconductor laser element of the 3rd Embodiment of this invention. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element. 従来の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional blue-violet semiconductor laser element.

符号の説明Explanation of symbols

1 GaN基板
2 n型GaN層
3 n型AlGaNクラッド層
4 n型GaNガイド層
5 InGaN多重量子井戸活性層
6 アンドープGaNガイド層
7 p型AlGaN電子障壁層
8 p型GaNガイド層
9 SiO2ブロック層
10、16 Ni/ITO薄膜電極
11 Ti/Auパッド電極
12 Ti/Al/Ni/Au電極
13 サファイア基板
14 SiO2マスク
15 Nb25クラッド層
17 Au/AuSn/Au/Ni電極
18 低抵抗SiC基板
19、21 Ni/Au電極
20 p型AlGaNクラッド層
22 SiO2パッシベーション膜
23 p型GaNコンタクト層
30 Ti/Au電極
1 GaN substrate 2 n-type GaN layer 3 n-type AlGaN cladding layer 4 n-type GaN guide layer 5 InGaN multiple quantum well active layer 6 undoped GaN guide layer 7 p-type AlGaN electron barrier layer 8 p-type GaN guide layer 9 SiO 2 block layer 10, 16 Ni / ITO thin film electrode 11 Ti / Au pad electrode 12 Ti / Al / Ni / Au electrode 13 Sapphire substrate 14 SiO 2 mask 15 Nb 2 O 5 cladding layer 17 Au / AuSn / Au / Ni electrode 18 Low resistance SiC Substrate 19, 21 Ni / Au electrode 20 p-type AlGaN cladding layer 22 SiO 2 passivation film 23 p-type GaN contact layer 30 Ti / Au electrode

Claims (28)

半導体から構成される発光層と、
前記発光層上方に位置し、開口部を有し、第1誘電体から構成される電流阻止層と、
前記開口部内に形成され、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極と
前記開口部内に形成され、第2誘電体から構成される誘電体層とを備え、
前記誘電体層は、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置し、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
A light emitting layer composed of a semiconductor;
A current blocking layer located above the light emitting layer, having an opening, and comprising a first dielectric;
A transparent electrode formed in the opening, transparent to the light of the light emitting layer, and functioning as a cladding layer ;
A dielectric layer formed in the opening and composed of a second dielectric,
The semiconductor layer is located above the light emitting layer with the transparent electrode interposed therebetween, and has a refractive index larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer. Laser element.
前記透明電極は、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the transparent electrode is made of a conductive oxide and has a refractive index larger than a refractive index of the current blocking layer and smaller than a refractive index of the light emitting layer. element.
前記導電性酸化物は、錫が添加された酸化インジウム、アンチモンが添加された酸化錫、及び酸化亜鉛のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the conductive oxide is any one of indium oxide to which tin is added, tin oxide to which antimony is added, and zinc oxide.
前記第2誘電体は、SiN、Nb25、ZrO2、TiO2及びTa25のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1 , wherein the second dielectric is one of SiN, Nb 2 O 5 , ZrO 2 , TiO 2, and Ta 2 O 5 .
前記半導体レーザ素子は、さらに、半導体から構成され、前記発光層と前記電流阻止層との間に位置し、前記透明電極と接するp型の光ガイド層を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a p-type light guide layer made of a semiconductor and positioned between the light emitting layer and the current blocking layer and in contact with the transparent electrode. The semiconductor laser device described.
前記光ガイド層の不純物濃度は、前記発光層から前記透明電極に向かう方向に高くなる
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 5 , wherein an impurity concentration of the light guide layer increases in a direction from the light emitting layer toward the transparent electrode.
前記光ガイド層は、Mgが添加された半導体から構成される
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 5 , wherein the light guide layer is made of a semiconductor to which Mg is added.
前記半導体レーザ素子は、さらに、
前記透明電極上方に位置する金属膜と、
前記金属膜上方に位置する第1基板とを備え、
前記第1基板は、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向と垂直な劈開面を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser element further includes:
A metal film located above the transparent electrode;
A first substrate located above the metal film,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first substrate has a cleavage plane perpendicular to a direction along a waveguide of the semiconductor laser device.
前記金属膜は、Au及びAuSnの少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 8 , wherein the metal film includes at least one of Au and AuSn.
前記第1基板は、Si、GaAs、InP及びSiCのうちのいずれかにより構成される
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 8 , wherein the first substrate is made of any one of Si, GaAs, InP, and SiC.
前記第1基板の劈開面は、<110>方向あるいは<1−100>方向と平行である
ことを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 8 , wherein the cleavage plane of the first substrate is parallel to a <110> direction or a <1-100> direction.
前記発光層は、窒素を含む化合物半導体から構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the light emitting layer is made of a compound semiconductor containing nitrogen.
前記半導体レーザ素子は、さらに、前記発光層が形成される第2基板を備え、
前記第2基板は、サファイア、SiC、GaN、AlN、MgO、LiGaO2及びLiAlO2のうちのいずれかにより構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser element further includes a second substrate on which the light emitting layer is formed,
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second substrate is made of any one of sapphire, SiC, GaN, AlN, MgO, LiGaO 2, and LiAlO 2 .
前記第1誘電体は、SiO2、SiN、Nb25、ZrO2及びTa25のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first dielectric is any one of SiO 2 , SiN, Nb 2 O 5 , ZrO 2, and Ta 2 O 5 .
前記透明電極は、Niを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the transparent electrode includes Ni.
第1基板上に、半導体から構成される発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層上方に、第1誘電体から構成される電流阻止層を形成する電流阻止層形成工程と、
前記電流阻止層に、開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部内に、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極を形成する透明電極形成工程と、
前記開口部内に、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する第2誘電体から構成される誘電体層を形成する誘電体層形成工程とを含み、
前記誘電体層形成工程において、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置するように誘電体層を形成する
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
A light emitting layer forming step of forming a light emitting layer composed of a semiconductor on the first substrate;
A current blocking layer forming step of forming a current blocking layer made of a first dielectric material on the light emitting layer;
An opening forming step of forming an opening in the current blocking layer;
In the opening, a transparent electrode forming step of forming a transparent electrode that is transparent to the light of the light emitting layer and functions as a cladding layer ;
Forming a dielectric layer formed of a second dielectric material having a refractive index larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light-emitting layer in the opening; Including
In the dielectric layer forming step, a dielectric layer is formed so as to be positioned above the light emitting layer with the transparent electrode interposed therebetween .
前記透明電極形成工程において、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明電極を形成する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
In the transparent electrode forming step, a transparent electrode made of a conductive oxide and having a refractive index larger than the refractive index of the current blocking layer and smaller than the refractive index of the light emitting layer is formed. Item 17. A method for manufacturing a semiconductor laser device according to Item 16 .
前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、
前記透明電極上方に第1金属膜を形成する第1金属膜形成工程と、
第2基板上に第2金属膜を形成する第2金属膜形成工程と、
前記第1金属膜と前記第2金属膜とを圧着する圧着工程と、
前記第1基板を除去する除去工程とを含み、
前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が前記第2基板の劈開面と垂直になるように圧着する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
The method for manufacturing the semiconductor laser device further includes:
A first metal film forming step of forming a first metal film above the transparent electrode;
A second metal film forming step of forming a second metal film on the second substrate;
A crimping step of crimping the first metal film and the second metal film;
Removing the first substrate; and
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 16 , wherein in the pressing step, the bonding is performed so that a direction along the waveguide of the semiconductor laser device is perpendicular to a cleavage plane of the second substrate.
前記除去工程において、前記活性層が形成されていない前記第1基板裏面より光を照射することで、前記半導体レーザ素子から前記第1基板を分離させて前記第1基板を除去する
ことを特徴とする請求項18に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
In the removing step, the first substrate is removed by separating the first substrate from the semiconductor laser element by irradiating light from the back surface of the first substrate on which the active layer is not formed. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 18 .
前記除去工程において、パルス状に発振するレーザを光源として用いて光を照射する
ことを特徴とする請求項19に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 19 , wherein in the removing step, light is emitted using a laser that oscillates in a pulse shape as a light source.
前記除去工程において、水銀灯の輝線を光源として用いて光を照射する
ことを特徴とする請求項19に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 19 , wherein, in the removing step, light is emitted using a bright line of a mercury lamp as a light source.
前記除去工程において、前記第1基板裏面をスキャンするように光を照射する
ことを特徴とする請求項19に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 19 , wherein, in the removing step, light is irradiated so as to scan the back surface of the first substrate.
前記除去工程において、前記第1基板を研磨することで前記第1基板を除去する
ことを特徴とする請求項18に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 18 , wherein, in the removing step, the first substrate is removed by polishing the first substrate.
前記第1金属膜形成工程あるいは前記第2金属膜形成工程において、Au及びAuSnの少なくとも1つを含む第1金属膜あるいは第2金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項18に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
19. The semiconductor according to claim 18 , wherein in the first metal film forming step or the second metal film forming step, a first metal film or a second metal film containing at least one of Au and AuSn is formed. A method for manufacturing a laser element.
前記第2金属膜形成工程において、Si、GaAs、InP及びSiCのうちのいずれかにより構成される第2基板上に前記第2金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項18に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
19. The semiconductor according to claim 18 , wherein, in the second metal film forming step, the second metal film is formed on a second substrate composed of any one of Si, GaAs, InP, and SiC. A method for manufacturing a laser element.
前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が<110>方向あるいは<1−100>方向と平行になるように圧着する
ことを特徴とする請求項18に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
19. The semiconductor laser device according to claim 18 , wherein in the crimping step, the semiconductor laser device is crimped so that a direction along the waveguide of the semiconductor laser device is parallel to a <110> direction or a <1-100> direction. Production method.
前記発光層形成工程において、窒素を含む化合物半導体から構成される発光層を形成する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 16 , wherein, in the light emitting layer forming step, a light emitting layer composed of a compound semiconductor containing nitrogen is formed.
前記発光層形成工程において、サファイア、SiC、GaN、AlN、MgO、LiGaO2及びLiAlO2のうちのいずれかにより構成される第1基板上に前記発光層を形成する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
In the light-emitting layer forming step, claim characterized sapphire, SiC, GaN, AlN, MgO, to form a light emitting layer on a first substrate constituted by any of the LiGaO 2 and LiAlO 2 16 The manufacturing method of the semiconductor laser element as described in any one of.
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