JP4991025B2 - Nitride semiconductor laser device - Google Patents

Nitride semiconductor laser device Download PDF

Info

Publication number
JP4991025B2
JP4991025B2 JP2000099797A JP2000099797A JP4991025B2 JP 4991025 B2 JP4991025 B2 JP 4991025B2 JP 2000099797 A JP2000099797 A JP 2000099797A JP 2000099797 A JP2000099797 A JP 2000099797A JP 4991025 B2 JP4991025 B2 JP 4991025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light guide
side light
nitride semiconductor
guide layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000099797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001057461A5 (en
JP2001057461A (en
Inventor
徳也 小崎
雅彦 佐野
修二 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Priority to JP2000099797A priority Critical patent/JP4991025B2/en
Publication of JP2001057461A publication Critical patent/JP2001057461A/en
Publication of JP2001057461A5 publication Critical patent/JP2001057461A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4991025B2 publication Critical patent/JP4991025B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、短波長の半導体レーザに係り、特に光情報処理分野においてキンクのない高出力での連続発振が可能な窒化物半導体レーザ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報化社会の発展とともに、大量の情報を記憶するファイ装置が必要とされ、短波長のレーザ光源は、DVD等の大容量メディアの光源として、通信用等の光源として切望されている。また、本出願人は、窒化物半導体レーザ素子で、波長403.7nmのシングルモードでの室温における連続発振1万時間以上を達成したことを発表した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したようなレーザ光源としての応用には、レーザ素子の更なる特性向上、特に光学的な特性の向上が必要となる。それは、レーザ光のビーム形状のアスペクト比、遠視野像の改善、光の漏れ防止など、半導体レーザの光導波路の改善が必要となる。
【0004】
具体的には、上記長寿命のレーザ素子は、リッジ導波路構造の屈折率導波型であり、横モードの制御を高い精度で実現しなければならない。これは、リッジ導波路構造は、エッチングの深さ、ストライプの高さなどにより、実効屈折率が変化するため、このような構造の変化は、素子特性に大きな影響を及ぼすこととなる。上述した従来のレーザ素子では、上述したように、その応用において、十分な光学特性を有しているとはいえず、更にその特性を向上する必要がある。
【0005】
それは、レーザ光のビーム形状、すなわちF.F.P.(ファー・フィールド・パターン)でのアスペクト比の改善である。なぜなら、光ディスクシステムやレーザプリンタへの応用には、レーザ光を各光学系により補正・調整されるが、上記アスペクト比がある値以上になければその補正光学系が大規模になり、その設計、製造、またその光学系を経ることによる損失が大きな問題となる。
【0006】
更には、窒化物半導体発光素子では、従来から問題となっていた光の漏れ対策も必要であり、これはレーザ素子においてリップルとして現れ、レーザ素子の応用において、雑音の問題を生み出すこととなる。
【0007】
加えて、レーザ素子の生産性の面から、更なる歩留りの向上が必要である。これは、具体的にはストライプ形成時のエッチング深さの制御性に起因する問題である。
【0008】
本発明では、上述したようなレーザ素子の応用において、問題となる素子特性の向上を達成した窒化物半導体レーザ素子を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記事情に鑑み、ビーム形状の良好なレーザ素子を得るため、導波路を構成する光ガイド層に着目して、p側光ガイド層とn側光ガイド層の膜厚を異ならせることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板上に、n型窒化物半導体層と、活性層と、p型窒化物半導体層とを有する窒化物半導体レーザ素子において、前記活性層を挟み込むようにn側光ガイド層とp側光ガイド層とを設けて導波路を形成し、該導波路を挟み込むようにn側クラッド層とp側クラッド層とを設け、前記p側光ガイド層にストライプ状の突出部がエッチングにより設けられることでストライプ状の導波路領域を有し、前記p側光ガイド層が、n側光ガイド層の膜厚より厚く形成されており、前記p側光ガイド層の前記突出部における膜厚が1μm以下であり、かつ、前記p側光ガイド層のエッチングされた残りの膜厚が500Å以上であり、前記突出部の上面以外の領域であって、該突出部の側面であるp側光ガイド層の表面に、保護膜を有し、前記保護膜は、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、又はSiO 、BN、SiC、AlNの内の少なくとも一種で形成されることを特徴とする。このことにより、閾値電流を上昇させることなく、良好な光閉込め効果を実現し、リップルを減少させる。また、製造においては、エッチングによりストライプ状の導波路などを形成する際に、p側光ガイド層の位置までをエッチング深さとする場合には、従来に比べて、エッチング精度が増すため好ましい。
【0011】
前記p側光ガイド層のストライプ状の突出部を有すると共に、該突出部の上にp型窒化物半導体層を有し、該p側光ガイド層の突出部の膜厚が1μm以下であることを特徴とする。このことにより、ストライプ状の導波路領域が形成され、良好な横モードの制御が可能となり、具体的には実効的な屈折率差が効果的に形成されるため、取り出される光のビーム形状、特に接合面に平行な方向でのファー・フィールド・パターンの光の広がりが従来に比べて向上し、アスペクト比も素子の応用において良好なものである。更に、このような光学特性の向上は、従来と同程度以上の閾値電流を低く抑え、長寿命での発振を可能とし、従来の発振に関する諸特性を維持して、実現されるものである。
【0012】
前記p側光ガイド層の突出部及び、該突出部上のp型窒化物半導体層が、p型窒化物半導体層側からエッチングすることにより形成されたストライプ状のリッジ導波路であることを特徴とする。p側光ガイド層に形成されるリッジ導波路であることから、良好な閾値電流の低減、長寿命、単一モードでの安定した発振を実現し、且つ横モードの閉じ込めが良好で、アスペクト比の良好なレーザ光得られるリッジ導波路構造のレーザ素子である。
【0013】
前記p側光ガイド層の膜厚が、2500Å(オングストローム)以上であることにより、レーザ光の導波において、より効果的な実効屈折率が働き、水平横モードの閉じ込めがより効果的となり、安定して良好なアスペクト比のレーザ光が得られる。
【0014】
前記p側光ガイド層は、突出部以外の領域における膜厚が、500Å以上1000Å以下であること、安定してレーザ素子の製造され、素子ばらつきの少なく、製造歩留りの向上が実現できる。
【0015】
前記突出部のストライプ幅が、1μm以上3μm以下であることにより、良好な横モードの制御を可能とし、特に単一モードでの発振を可能とし、高出力でもキンクなどの発生を抑えられたものである。
【0016】
前記p側光ガイド層は、InxGa1−xN(0≦x<1)であることにより、良好な光導波路形成され、より素子特性に優れたレーザ素子となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1に示す、具体例を用いて説明する。本発明の窒化物半導体レーザ素子は、具体的には基板上に、n型窒化物半導体からなるn側光ガイド層と、活性層、p型窒化物半導体からなるp側光ガイド層とを積層した構造を有し、この時p側光ガイド層の膜厚がn側光ガイド層の膜厚より厚いことである。
【0018】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、活性層をp側光ガイド層とn側光ガイド層とで挟み込む構造で導波路を構成し、p側光ガイド層がn側光ガイド層の膜厚より厚いことで、良好なレーザ光を有するものである。これは、活性層を挟むp側光ガイド層とn側光ガイド層の膜厚が異なることにより、膜厚方向において光分布が利得分布からずれ、従来とは横モードの制御において変化を持たせることにより、良好なレーザ光を取り出すことにある。また、光の閉じ込めにおいても、その効果が増し、リップルの発生を抑制する。
【0019】
(ストライプ状の導波路領域)
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、上述した光ガイド層の膜厚が活性層を挟んで非対称であることに加えて、ストライプ状の導波路領域を設けることでより横モードの制御された、屈折率導波型の構造を有するものである。すなわち、基板上に、n型窒化物半導体からなるn側光ガイド層と、活性層と、p型窒化物半導体からなるp側光ガイド層とが積層された構造で、p側光ガイド層がストライプ状の突出部を有し、ストライプ状の導波路領域を有するものである。さらには本発明のレーザ素子は、その突出部の上にp型窒化物半導体層が形成されたレーザ素子である。具体的にはこのようにストライプ状の導波路領域を有するものであり、屈折率導波型のレーザ素子である。
【0020】
(エッチング深さ)
上記本発明のレーザ素子は、具体的には、n型窒化物半導体からなるn側光ガイド層、活性層、p型窒化物半導体からなるp側光ガイド層、更にその上にp型窒化物半導体層を積層した後、p型窒化物半導体層側からエッチングにより、p型窒化物半導体層、p側光ガイド層の一部を除去して、ストライプ構造を形成する。このとき、側光ガイド層の突出部の高さは、エッチングする深さにより決定されるため、後述するように、従来に比べてエッチング深さの制御性が向上する。また、エッチングの深さは、活性層に達しない深さであることが重要であり、本発明においてはp側光ガイド層の位置まで、エッチングする。
【0021】
本発明において、上記p側光ガイド層の突出部、若しくはストライプ状のリッジ導波路の形状としては、順メサ型、逆メサ型形状に限定されないが、順メサ形状とすることで、良好な横モードの制御が実現できる傾向にあり好ましい。
【0022】
(エッチング手段)
上述したp側光ガイド層若しくはリッジ導波路の形成等、窒化物半導体をエッチングするには、ウエットエッチング、ドライエッチング等の方法があり、例えばドライエッチングとして、反応性イオンエッチング(RIE)、反応性イオンビームエッチング(RIBE)、電子サイクロトロンエッチング(ECR)、イオンビームエッチング等の装置があり、いずれもエッチングガスを適宜選択することにより、窒化物半導体をエッチングすることができる。
【0023】
(光ガイド層)
n側光ガイド層とp側光ガイド層とで活性層を挟み込む構造でもって、導波路を成すものである。本発明のレーザ素子は、p側光ガイド層にストライプ状の突出部が設けられることにより、ストライプ状の導波路領域を有するものである。
【0024】
(p側光ガイド層)
本発明において、活性層を挟むn側光ガイド層、p側光ガイド層は、その膜厚が異なり、p側光ガイド層の膜厚を厚くすることにある。更に好ましくは、p側光ガイド層は、ストライプ状の突出部を有するものであり、具体的にはこの突出部の上に、p型窒化物半導体層が形成され、ストライプ状の導波路領域を有するレーザ素子を形成するものである。具体的には、p側光ガイド層でリッジ導波路を形成したレーザ素子である。また、この突出部は上述したように、具体的にはp型窒化物半導体層側からエッチングすることにより形成され、p側光ガイド層の膜内で、エッチングストップすることで、形成する。ここで、p側光ガイド層の膜厚は、p側光ガイド層を成長させる際の膜厚に当たり、p側光ガイド層形成後に上記エッチングにより突出部を形成する場合には、所定の膜厚のp側光ガイド層の一部を除去して形成するため、突出部の膜厚がp側光ガイド層の膜厚となる。この時、p側光ガイド層が1μmを超える膜厚であると、閾値が大幅に向上し、レーザ発振が極めて困難となり、例え発振しても素子寿命の極めて短いレーザ素子となるため、好ましくはp側光ガイド層の膜厚を1μm以下とする。更に好ましくは、p側光ガイド層の膜厚、すなわち突出部の膜厚を、1500Å以上5000Å以下の範囲とすることである。なぜなら、1500Åより薄いと、レーザ光のF.F.P.が良好とはならず、また5000Åを超える膜厚であると、発振しきい電流が上昇する傾向にあるからである。具体的には、1500Åより薄いと、水平横モードの制御が十分になされず、そのF.F.P.は、x方向に10°以上のビーム形状となり、結果として、アスペクト比が2.0を超えるものとなる。この時、特に本発明において、p側光ガイド層の膜厚が、2500Å以上になると、活性層を挟むガイド層の膜厚が同じである場合に比べて、閾値電流の上昇を低く抑える傾向が確認され、本発明のようにp側光ガイド層の膜厚が厚く非対称な導波路を有することが有利に働く傾向がある。
【0025】
また、エッチングにより、上記リッジ導波路、突出部を形成する際には、生産性も考慮しなければならない。これは、エッチングの深さがますにつれて、その精度、例えばウェーハ内での素子間のばらつきが多く発生するようになり、これをそれを回避する必要がある。具体的には、0.7μmを超える深さでエッチングして、上記ストライプ状の突出部(リッジ構造)を形成すると、上記問題が急激に発生する傾向にあり、これよりも浅くエッチングすることが好ましい。すなわち、これは、本発明において、リッジの高さを調整するものであり、上記範囲内でレーザ素子を形成することが好ましい。ここで、突出部の高さとは、具体的には、上記突出部以外の領域におけるp側光ガイド層の平面、すなわちエッチングにより露出され突出部の側面に連続した平面から、突出部まで、リッジの高さはその突出部の上に形成されたp型窒化物半導体層までで、その膜厚方向での高さを指し、p型窒化物半導体層の最上面がエッチング開始位置である。
【0026】
(突出部の高さ)
更に、本発明の上記p側光ガイド層において、突出部の高さを高くすると、発振しきい電流が下がる傾向にあり、好ましい。すなわち、これは、エッチングが深くなるにつれて、出力の安定性を増加させるものであり、レーザ素子の応用に多大に寄与するものである。すなわち、出力が増加しても、単一モードでの安定した発振を実現し、発振しきい電流が良好なため素子劣化を大幅に抑制し、長寿命での連続発振を実現する効果がある。前記p側光ガイド層において、突出部の高さが100Å以上であることにより、良好なビーム形状有するレーザ素子が得られ、好ましくは、500Å以上であり、その出力において、高出力でも単一モード発振が可能である。そのため、レーザ素子の応用において必要とされる素子の信頼性を十分に確保されたものである。
【0027】
以上に加えて、エッチングにより形成する場合には、エッチングにより露出される表面の平坦性も考慮すると、更に、好ましい。これは、エッチングにより、上記ストライプ状の突出部を形成する際に、そのエッチングにより露出されたp側光ガイド層の表面の位置が、膜厚方向であって、素子間のばらつきを生む程度の領域において、ばらつきがあるため、それを考慮する必要がある。具体的には、p側光ガイド層を膜厚500Å以上、好ましくは500以上1000Å以下の範囲残す深さでエッチングして、上記p側光ガイド層の突出部を形成することである。これは、膜厚500Å以上の残る深さであると、p側光ガイド層よりも深くエッチングされることが、ほぼなくなり、良好な精度で突出部が形成される。また、1000Å以上であると、上述した発振しきい電流の上昇がみられ、さらに横モードの制御性に劣る傾向にある。
【0028】
本発明において、p側光ガイド層の組成としては、特に限定されるものではなく、窒化物半導体からなり、導波路形成に十分なエネルギーバンドギャップを有していれば良く、単一の膜、多層膜のどちらでも良い。例えば、波長370〜480nmではアンドープのGaNを用い、それよりも長波長ではInGaN/GaNの多層膜構造を用いることである。
【0029】
また、本発明において、n側光ガイド層と、p側光ガイド層とで活性層を挟み込む構造により構成される導波路は、その膜厚の総和、すなわち両ガイド層で挟まれる領域の膜厚が、好ましくは5000Å以下、更に好ましくは、4500Å以下とすることである。なぜなら、上記導波路の膜厚の総和が、5000Åを超えると閾値が上昇し、更に7000Åを超えると急激に発振しきい電流が増大し、基本モードでの連続発振が極めて困難になるためであり、4500Å以下であると、そのような発振しきい電流の上昇は抑えられ、基本モード、且つ長寿命での連続発振が可能である。
【0030】
本発明において、n側光ガイド層はp側光ガイド層の膜厚より薄いこと以外には特に限定されるものでなく、両光ガイド層で活性層を挟み込む構造として導波路とすることである。また、n側光ガイド層として具体的には、GaN、InGaNを成長させることが望ましく、具体的にはアンドープのGaN、活性層に近づくに従いIn混晶比を小さくしたInGaNと、GaNとを交互に積層した多層膜等がある。ここで、InGaNとは、GaNにInが含まれる三元混晶のことである。
【0031】
本発明の窒化物半導体レーザ素子において、上記p側光ガイド層の上に形成されるp型窒化物半導体層としては、具体的には、実施例に示すようにp側クラッド層、p側コンタクト層などを積層したものである。そのため、本発明では、p側光ガイド層の突出部の上に形成されたp型窒化物半導体層は、ストライプ状に形成されており、リッジ導波路を形成する。
【0032】
本発明において、光ガイド層と活性層との間に、キャップ層を形成しても良い。例えば、活性層とp側光ガイド層との間に、p型不純物をドープしたAlxGa1−xN(0≦x≦1)からなるp側キャップ層を形成することである。この時、ストライプ状のリッジ導波路を、p側キャップ層に達する深さで形成されると、素子寿命が低下する傾向にあり好ましくなく、このような場合にも上述したように、p側光ガイド層にストライプ状の突出部を設けるように、リッジ導波路を形成することが好ましい。
【0033】
以上のような活性層と光ガイド層とで導波路を形成する、若しくはそれにキャップ層を有する導波路について、具体的な実施形態としては、後述の実施例、変形例1〜3、図5〜7に示すものがある。光ガイド層は、活性層を挟む構造で、p型導電層側、n型導電層側にそれぞれ設けられ、この両光ガイド層で挟まれる領域でもって、光導波路領域を成すものである。
【0034】
また、上述の活性層とp側クラッド層との間、好ましくは活性層とp側光ガイド層との間に設けられるp側キャップ層は、閾値電流を低下させ、そのことによる容易な発振に寄与し、加えて活性層へのキャリアの閉込めとしても機能する層である。このp側キャップ層にAlGaNを用いる場合には、好ましくはp型不純物をドープしたものとすることで上記機能を有し得るが、ノンドープであっても上記キャリアの閉込めとして機能する傾向にある。また、膜厚としては、500Å以下で形成し、AlxGa1-xNの組成としては、xが0より大きく、好ましくは0.2以上とする事で上記効果が十分に期待できる。
【0035】
本発明において、リッジ導波路のストライプ幅、若しくはp側光ガイド層においては突出部のストライプ幅が、1μm以上3μm以下の範囲にあると、良好な横モードの制御が可能となる。これは、上記範囲であると、単一横モードでの発振が比較的良好に実現され、また上記p側光ガイド層でリッジ導波路が形成されることで、安定、且つ精度の良いビーム形状の制御(良好なF.F.P.)を実現することができる。この時、1μm未満であると、ストライプ状のリッジ構造若しくは上記突出部の形成が製造上困難となり、歩留りが低下し、3μmを超えると水平横モードの制御が困難になる傾向を示す。
【0036】
本発明における窒化物半導体レーザ素子を構成する窒化物半導体としては、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)で表され、窒化ガリウムの他に、3元系、4元系の混晶などがある。本発明では、上記、基板上に積層するレーザ素子構造を、実施例で示すように、上記組成式で表される窒化物半導体からなるものとすることが、上述したレーザ光の横モード、ビーム形状の制御が最も好ましくなる傾向にある。
【0037】
ここで、F.F.P.における水平方向(x方向)とは、接合面(若しくはpn接合面)に平行な方向を示すものであり、図2における遠視野像(F.F.P.)101のx方向102であり、その方向における横モードを水平横モードと記す。
【0038】
(作用・効果)
本発明は、活性層を挟む光ガイド層の内、p側光ガイド層をn側光ガイド層との膜厚より厚くした非対称な構造を有し、両光ガイド層で挟まれる導波路領域内における光分布を、従来のレーザ素子と比べてずらして、すなわち、光分布と利得分布をずらすことで、横モードを従来とは異なる方法で制御し、所望のビーム形状のレーザ光を得るものである。
【0039】
好ましくは、p側光ガイド層がストライプ状の突出部を有することであり、このことで、上述したようにストライプ状の導波路領域を形成し、実効的な屈折率分布を形成するものである。具体的には、図2に観るように、ストライプ状の突出部有するp側光ガイド層9側に、出射光であるレーザスポット103が偏り、良好な水平横モードの制御が実現されている。このことにより、従来のストライプ構造のレーザ素子では、F.F.P.の水平方向(x方向)では狭く、アスペクト比も3以上のものであったが、本発明ではこの水平方向の横モードが良好に制御されているため、従来に比べて格段にアスペクト比も良好なものとなる。
【0040】
また、本発明において、活性層がInを含む窒化物半導体、例えばInGaNの三元混晶、である場合には、活性層での発光が活性層内のInにより、光が散乱されることを考慮しなければならない。すなわち、活性層からの光は、活性層内の光散乱物質であるInにより、損失を受け、これが出力の向上を妨げる原意ともなる。本発明のレーザ素子では、上述したように、活性層挟む光ガイド層の内、p側光ガイド層の膜厚が厚いことにより、従来とは異なった導波によりレーザ光が得られるため、上記光散乱物質による損失が減少して、光ガイド層の膜厚が厚くなることによる、閾値電流の上昇を補填するようなレーザ素子となる。これは主に、膜厚方向における導波路内での光分布が利得分布からずれることで、上記光散乱物質に有する領域(活性層)からずれた所に、光が分布して導波することによる。このため、上記光の散乱による損失が減少し、結果として、従来と同等若しくはそれ以下の閾値電流で発振が可能になるものと思われる。このことで、従来より光ガイド層の膜厚、特にp側光ガイド層の膜厚が厚くなることにより閾値電流の上昇する傾向を抑え、本発明では上記光散乱の損失が減少することにより、閾値を従来と同程度の状態で、レーザのビーム形状の良好なレーザ素子が得られる。
【0041】
また、図2において、従来は、出射面におけるスポット形状103が、接合面に平行な方向に広がっており、F.F.P.でのx方向102は、10°以下と狭く、アスペクト比も悪いものであった。しかし、本発明では、図に示すように、スポット形状の長手方向は従来と同様に水平方向にあるが、その長手方向の広がりは、狭くなり、F.F.P.101のx方向は従来より広く、具体的には12°〜20°と良好で、アスペクト比も2.0前後と良好なものとなる。このように、出力特性、素子信頼性を悪化させずに、光学特性を改善するのは、上述したように、ストライプ状の突出部が設けられたp側光ガイド層により、良好な実効屈折率を有するストライプ状の導波路領域がレーザ素子に形成されたことによるものである。更にまた、上述したように、従来に比べて、p側光ガイド層の膜厚、若しくはそれにn側光ガイド層の膜厚を加えた両ガイド層のトータル膜厚が増すことにより、図における接合面に垂直な方向(y方向)のビーム広がりが、回折効果の減少により抑制され、このことも本発明のレーザ素子における光学特性、特にアスペクト比の改善に寄与している。すなわち、上述したような水平横モードの制御だけでなく、従来に比べて、F.F.P.でのy方向の光の広がりが抑えられたことで、従来のような垂直方向に扁平したファー・フィールド・パターン101からより真円に近づいたレーザ光が得られる。このように、p側光ガイド層がn側光ガイド層より膜厚が厚いことで、F.F.P.におけるx方向だけでなく、y方向へのビーム形状改善への寄与も、本発明の効果を奏するのに重要である。
【0042】
【実施例】
以下に示す、エッチング深さ、若しくはp側光ガイド層のストライプ状の突出部の高さに対する素子特性変化(図4)は、実施例1のレーザ素子をもとに測定されたものであり、活性層を挟む両光ガイド層の内、p側光ガイド層の膜厚が厚い場合におけるものである。
【0043】
図4は、エッチング深さ、p側キャップ層、p側ガイド層、p側光ガイド層とが積層された構造に対する、閾値電流変化、アスペクト比変化を示すものである。図4から明らかなように、p側光ガイド層に届く深さまで、エッチングしてリッジ構造を形成すること、すなわちp側光ガイド層がストライプ状の突出部を有することにより、良好な閾値電流でもって発振が可能であり、得られるレーザ光のアスペクト比も1に近づく傾向にあることを示している。このことは、図2で示すように、p側光ガイド層のストライプ状の突出部側に、出射光が移動するような状態になり、良好な実効屈折率が形成される。このことにより、水平横モードの閉じ込め有効に働き、結果として、F.F.P.におけるx方向のビーム形状が、10°以上、好ましくは12°〜20°の良好なレーザ光得られ、アスペクト比も良好であるレーザ素子が得られることを示すものである。また、p側光ガイド層の突出部以外の領域における膜厚が薄くなるにつれて、すなわち突出部の高さが高くなるにつれて、閾値電流、アスペクト比共に、低下する傾向も現れているため、好ましくは上述した範囲に突出部の高さとすることである。
【0044】
[実施例1]
図1は本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図でありストライプ状の突出部に垂直な面で切断した際の積層構造を示すものである。以下、この図を基に実施例1について説明する。
【0045】
ここで、本実施例では、基板として窒化物半導体と異なる異種基板を用いているが、GaN基板などの窒化物半導体からなる基板を用いても良い。ここで、異種基板としては、例えば、C面、R面、及びA面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル(MgA124のような絶縁性基板、SiC(6H、4H、3Cを含む)、ZnS、ZnO、GaAs、Si、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができる。好ましい異種基板としては、サファイア、スピネルが挙げられる。また、異種基板は、オフアングルしていてもよく、この場合ステップ状にオフアングルしたものを用いると窒化ガリウムからなる下地層の成長が結晶性よく成長させるため好ましい。更に、異種基板を用いる場合には、異種基板上に素子構造形成前の下地層となる窒化物半導体を成長させた後、異種基板を研磨などの方法により除去して、窒化物半導体の単体基板として素子構造を形成してもよく、また、素子構造形成後に、異種基板を除去する方法でも良い。
【0046】
基板として、(0001)C面を主面とするサファイア基板を用いた。この時、オリフラ面はA面であった。窒化物半導体を成長させる基板としては、サファイア(主面がC面、R面、A面)の他、SiC、ZnO、スピネル(MgAl2O4)、GaAs等、窒化物半導体を成長させるために知られている、窒化物半導体と異なる材料よりなる機種基板を用いることができる。また、窒化物半導体からなる基板上に直接積層しても良い。
【0047】
(バッファ層2)
1インチφ、C面を主面とするサファイアよりなる異種基板1をMOVPE反応容器内にセットし、温度を500℃にして、トリメチルガリウム(TMG)、アンモニア(NH3)を用い、GaNよりなるバッファ層を200Åの膜厚で成長させる。
【0048】
(下地層3)
バッファ層成長後、温度を1050℃にして、TMG、アンモニアを用い、アンドープGaNよりなる下地層3を4μmの膜厚で成長させる。この層は、素子構造を形成する各層の成長において基板として作用する。このように、異種基板上に、窒化物半導体の素子構造を形成する場合には、低温成長バッファ層、窒化物半導体の基板となる下地層を形成すると良い。
【0049】
(n側コンタクト層4)
次に、アンモニアとTMG、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物半導体基板1の上に、1050℃でSiを3×1018/cm3ドープしたGaNよりなるn側コンタクト層5を4μmの膜厚で成長させる。
【0050】
(クラック防止層5)
次に、TMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモニアを用い、温度を800℃にしてIn0.06Ga0.94Nよりなるクラック防止層6を0.15μmの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層は省略可能である。
【0051】
(n側クラッド層6)
続いて、1050℃でTMA(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、アンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25Åの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、シランガスを流し、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaNよりなる層を25Åの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総膜厚1.2μmの超格子よりなるn側クラッド層7を成長させる。
【0052】
(n側光ガイド層7)
続いて、シランガスを止め、1050℃でアンドープGaNよりなるn側光ガイド層8を1000Åの膜厚で成長させる。このn側光ガイド層8にn型不純物をドープしても良い。
【0053】
(活性層8)
次に、温度を800℃にして、SiドープIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100Åの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンドープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380Åの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を成長させる。活性層は本実施例のようにアンドープでもよいし、またn型不純物及び/又はp型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なお障壁層にのみn型不純物をドープすると閾値が低下しやすい。
【0054】
(p側キャップ層9)
次に、温度を1050℃に上げ、TMG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、p側光ガイド層11よりもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなるp側キャップ層7を300Åの膜厚で成長させる。
【0055】
(p側光ガイド層10)
続いてCp2Mg、TMAを止め、1050℃で、バンドギャップエネルギーがp側キャップ層10よりも小さい、アンドープGaNよりなるp側光ガイド層11を2500Åの膜厚で成長させる。
このp側光ガイド層10は、アンドープ、すなわち意図的にドープしない状態で成長させるが、p側キャップ層、p側クラッド層の隣接する層からのMg拡散が起こり、実際にはMg濃度が5×1016/cm3となり、Mgがドープされた層となる。
【0056】
(p側クラッド層11)
続いて、1050℃でアンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25Åの膜厚で成長させ、続いてCp2Mg、TMAを止め、アンドープGaNよりなる層を25Åの膜厚で成長させ、総膜厚0.6μmの超格子層よりなるp側クラッド層12を成長させる。p側クラッド層は少なくとも一方がAlを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれか一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性が良くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープしても良い。クラッド層12は、Alを含む窒化物半導体層、好ましくはAlXGa1−XN(0<X<1)を含む超格子構造とすることが望ましく、さらに好ましくはGaNとAlGaNとを積層した超格子構造とする。p側クラッド層12を超格子構造とすることによって、クラッド層全体のAl混晶比を上げることができるので、クラッド層自体の屈折率が小さくなり、さらにバンドギャップエネルギーが大きくなるので、閾値を低下させる上で非常に有効である。さらに、超格子としたことにより、クラッド層自体に発生するピットが超格子にしないものよりも少なくなるので、ショートの発生も低く抑えることができる。
【0057】
(p側コンタクト層12)
最後に、1050℃で、p側クラッド層11の上に、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層12を150Åの膜厚で成長させる。p側コンタクト層はp型のInXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、好ましくはMgをドープしたGaNとすれば、p電極20と最も好ましいオーミック接触が得られる。コンタクト層12は電極を形成する層であるので、1×1017/cm3以上の高キャリア濃度とすることが望ましい。1×1017/cm3よりも低いと電極と好ましいオーミックを得るのが難しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の組成をGaNとすると、電極材料と好ましいオーミックが得られやすくなる。
【0058】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェーハを反応容器から取り出し、最上層のp側コンタクト層の表面にSiO2よりなる保護膜を形成して、RIE(反応性イオンエッチング)を用いSiCl4ガスによりエッチングし、図1に示すように、n電極を形成すべきn側コンタクト層4の表面を露出させる。このように窒化物半導体を深くエッチングするには保護膜としてSiO2が最適である。
【0059】
次にストライプ状のリッジ導波路を形成する方法について説明する。まず、図3(a)に示すように、最上層のp側コンタクト層12のほぼ全面に、PVD装置により、Si酸化物(主として、SiO2)よりなる第1の保護膜61を0.5μmの膜厚で形成した後、第1の保護膜61の上に所定の形状のマスクをかけ、フォトレジストよりなる第3の保護膜63を、ストライプ幅2μm、厚さ1μmで形成する。ここで、第1の保護膜61は、特に絶縁性は問わず、窒化物半導体のエッチング速度と差がある材料であればどのような材料でも良い。例えばSi酸化物(SiO2を含む)、フォトレジスト等が用いられ、好ましくは、後に形成する第2の保護膜との溶解度差を設けるために、第2の保護膜よりも酸に対して溶解されやすい性質を有している材料を選択する。酸としてはフッ酸を好ましく用い、そのためフッ酸に対して溶解しやすい材料として、Si酸化物を好ましく用いる。
【0060】
次に、図3(b)に示すように第3の保護膜63形成後、RIE(反応性イオンエッチング)装置により、CF4ガスを用い、第3の保護膜63をマスクとして、前記第1の保護膜をエッチングして、ストライプ状とする。その後エッチング液で処理してフォトレジストのみを除去することにより、図3(c)に示すようにp側コンタクト層12の上にストライプ幅2μmの第1の保護膜61が形成できる。
【0061】
さらに、図3(d)に示すように、ストライプ状の第1の保護膜61形成後、再度RIEによりSiCl4ガスを用いて、p側コンタクト層12、およびp側クラッド層11、p側光ガイド層10をエッチングして、p側光ガイド層のエッチングされた領域(突出部以外の領域)における膜厚が1000Åとなる深さのストライプ状の導波路領域として、リッジストライプを形成する。
【0062】
リッジストライプ形成後、ウェーハをPVD装置に移送し、図3(e)に示すように、Zr酸化物(主としてZrO2)よりなる第2の保護膜62を、第1の保護膜61の上と、エッチングにより露出されたp側光ガイド層11の上(突出部以外の領域)に0.5μmの膜厚で連続して形成する。
【0063】
ここで、第2の保護膜の材料としてはSiO2以外の材料、好ましくはTi、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、SiN、BN、SiC、AlNの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でもZr、Hfの酸化物、BN、SiCを用いることが特に好ましい。これらの材料はフッ酸に対しても多少溶解する性質を有しているものもあるが、レーザ素子の絶縁層にすれば埋め込み層としてSiO2よりもかなり信頼性が高くなる傾向にある。またPVD、CVDのような気相で成膜した酸化物系薄膜は、その元素と酸素とが当量反応した酸化物となりにくいので、酸化物系薄膜の絶縁性に対する信頼性が不十分となりにくい傾向にあるが、本発明で選択した前記元素のPVD、CVDによる酸化物、BN、SiC、AlNはSi酸化物よりも絶縁性に対して信頼性に優れている傾向にある。しかも酸化物の屈折率を窒化物半導体よりも小さいもの(例えばSiC以外のもの)を選択すると、レーザ素子の埋め込み層として非常に都合がよい。さらにまた、第1の保護膜61をSi酸化物とすると、Si酸化物に対して、フッ酸による選択性を有しているため、図3(e)に示すようにストライプ導波路の側面、そのストライプが形成されている平面(エッチストップ層)、及び第1の保護膜61の表面に連続して形成すると、リフトオフ法により、第1の保護膜61のみを除去すると、図3(f)に示すような、平面に対して膜厚が均一な第2の保護膜62を形成することができる。
【0064】
第2の保護膜62形成後、ウェーハを600℃で熱処理する。このようにSiO2以外の材料を第2の保護膜として形成した場合、第2の保護膜成膜後に、300℃以上、好ましくは400℃以上、窒化物半導体の分解温度以下(1200℃)で熱処理することにより、第2の保護膜が第1の保護膜の溶解材料(フッ酸)に対して溶解しにくくなり、この工程を加えることがさらに望ましい。
【0065】
次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図3(f)に示すように、第1の保護膜61をリフトオフ法により除去する。
【0066】
次に図3(g)に示すように、p側コンタクト層12の上の第1の保護膜61が除去されて露出したそのp側コンタクト層の表面にNi/Auよりなるp電極20を形成する。但しp電極20は100μmのストライプ幅として、この図に示すように、第2の保護膜62の上に渡って形成する。第2の保護膜形成後、既に露出させたn側コンタクト層5の表面にはTi/Alよりなるn電極21をストライプと平行な方向で形成する。
【0067】
次に、n電極を形成するためにエッチングして露出された面でp,n電極に、取り出し電極を設けるため所望の領域にマスクし、SiO2とTiO2よりなる誘電体多層膜64を設けた後、p,n電極上にNi−Ti−Au(1000Å−1000Å−8000Å)よりなる取り出し(パット)電極22,23をそれぞれ設けた。
【0068】
以上のようにして、n電極とp電極とを形成したウェーハのサファイア基板を研磨して70μmとした後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状に劈開し、劈開面((11−00)面、六方晶系の側面に相当する面=M面)に共振器を作製する。この共振器面にSiO2とTiO2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断して図1に示すようなレーザ素子とする。なおこの時の共振器長は800μmであった。
【0069】
このレーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれのパット電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、発振波長400〜420nm、発振しきい電流密度2.9kA/cm2において単一横モードでの室温連続発振を示した。次に、レーザ光のF.F.P.を測定したところ、水平方向で16°〜20°の良好な水平横モードが得られた。また、水平横モードは、比較例1とほぼ同程度に良好で、アスペクト比は、2であった。加えて、厚膜の光ガイド層により、光の閉じ込めが良好となり、比較例1に比べてリップルの発生を大幅に抑制できた。
【0070】
[実施例2]
n側光ガイド層の膜厚が、2000Åであることを除いて、実施例1と同様に、レーザ素子を得る。得られるレーザ素子は、実施例1に比べて、横モードの制御に僅かに劣り、F.F.P.のx方向は、14°で、アスペクト比は2であるが、比較例1に比べて大幅に向上しているものである。アスペクト比が2.5以下であるため、光情報機器への応用がより簡単なものとなる。また、光の閉じ込めについては、実施例1と同様に良好で、リップルの発生も大幅に減少していた。出力特性については、p側光ガイド層とn側光ガイド層に挟まれる導波路領域の膜厚が、5000Å以上となるため、実施例1に比べて閾値電流が上昇しており、素子も実施例1に比べて劣るものであった。
【0071】
[実施例3]
p側光ガイド層の膜厚を、3000Å、突出部以外の領域における膜厚が1000Å、すなわちエッチングをp側光ガイド層の膜厚が1000Åとなる深さで実施する他は実施例1と同様にして、レーザ素子を得る。得られるレーザ素子は、実施例1に比べて、同程度に良好なレーザ光が得られ、F.F.P.のx方向のビームの広がりは、18°であり、アスペクト比も1.4と実用に十分なものであった。更に、p側光ガイド層の膜厚を3500Åとして、p側光ガイド層の突出部の高さを2500Å(突出部以外の領域の膜厚を1000Å)としたところ、閾値電流の上昇があり、素子寿命も低下する傾向にあったが、出射される光のビーム形状については、ほぼ同程度のものであった。これは、活性層を挟む両光ガイド層の膜厚の総和が、5000Åを超えたことによる影響と思われる。
【0072】
[実施例4]
p側光ガイド層の突出部のストライプ幅、すなわちストライプ状のリッジ導波路の幅を3μmとする他は、実施例1と同様にして、レーザ素子を得る。得られるレーザ素子は、実施例1に比べて、実施例1に比べて、水平横モードの制御が劣るものとなり、F.F.P.のアスペクト比は2と、実施例1に比べて劣るものであった。また、実施例1に比べて単一横モードでの発振の安定性に劣り、キンクの発生する不良品となる素子の割合が高くなる傾向にあった。このため、更に好ましくはストライプ幅は2μm±0.5μm(1.5μm以上2.5μm以下)の範囲にあることで、横モードの制御性に素子ばらつきが少なく、レーザ光のアスペクト比も良好で、単一モード発振のレーザ素子が得られる。
【0073】
[実施例6]
本発明の一実施形態として、実施例1よりも長波長、具体的には480nm以上の長波長のレーザ素子について以下説明する。C面を主面とするサファイアよりなる異種基板1の上に、実施例1と同様にGaNよりなるバッファ層2を200Å、アンドープGaNよりなる下地層3を4μmを成長させ、その上にSiを1×1018/cm3ドープしたGaNよりなるn側コンタクト層4を4.5μm、SiドープのIn0.3Ga0.7Nよりなる中間層5を成長させる。この時、中間層は、省略が可能である。
【0074】
(n側クラッド層6)
次に、TMG、アンモニア、TMA(トリメチルアルミニウム)を流し、1050℃にしてアンドープAl0.15Ga0.85Nよりなる層を25Åの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、シランガスを流し、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaNよりなる層を25Åの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総膜厚0.2μm〜1.5μm、好ましくは0.7μmの超格子よりなるn側クラッド層6を成長させる。n側クラッド層は、Alを含む窒化物半導体層、好ましくはAlXGa1−XN(0<X<1)を含む超格子構造とすることが望ましく、さらに好ましくはGaNとAlGaNとを積層した超格子構造とする。超格子とした場合、不純物はいずれか一方の層に多くをドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性が良くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープしても良い。
【0075】
(n側光ガイド層7)
続いて、シランガスを止め、TMIを流し、850℃〜950℃、好ましくは880℃でアンドープIn0.1Ga0.9Nよりなる層を10Åの膜厚で成長させ、続いてTMIを止めて、アンドープGaNよりなる層を10Åの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総膜厚50Å〜2500Å、好ましくは500Å〜800Å、更に好ましくは750Åの超格子よりなるn側光ガイド層7を成長させる。
【0076】
(活性層8)
続いて、TMIを流し、750℃〜850℃、好ましくは820℃でアンドープIn0.4Ga0.6Nからなる井戸層を30Å、アンドープIn0.3Ga0.7Nからなるキャップ層を10Å、続いて850℃〜950℃、好ましくは880℃でアンドープのIn0.1Ga0.9Nからなるバリア層を60Å成長させ、これを1ペアとして合計6ペア積層した活性層8を成長させる。
【0077】
(p側キャップ層9)
次にTMIを止め、TMAを流し、850℃〜950℃、好ましくは880℃で、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなるキャップ層9を10Å以上、0.1μm以下、好ましくは100Åの膜厚で成長させる。
【0078】
(p側光ガイド層10)
続いて、TMAを止め、TMIを流し、850℃〜950℃、好ましくは880℃で、アンドープIn0.1Ga0.9Nよりなる層を10Åの膜厚で成長させ、続いてTMIを止めて、Mgを1×1018〜3×1018/cm3ドープしたGaNよりなる層を10Åの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総膜厚50Å〜2500Å、好ましくは500Å〜800Å、更に好ましくは750Åの超格子よりなるp側光ガイド層10を成長させる。
【0079】
(p側クラッド層11)
続いて、TMAを流して、850℃〜1050℃でアンドープAl0.15Ga0.85Nよりなる層を25Åの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、Mgを3×1018〜5×1018/cm3ドープしたGaNよりなる層を25Åの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子構造を構成し、総膜厚0.2μm〜1.5μm、好ましくは0.7μmの超格子よりなるp側クラッド層11を成長させる。
【0080】
(p側コンタクト層12)
最後に、850℃〜1050℃でp側クラッド層10の上に、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層12を150オングストロームの膜厚で成長させる。p側コンタクト層はp型のInXGaYAl1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、好ましくはMgをドープしたGaN、InGaNとすれば、p電極と最も好ましいオーミック接触が得られる。コンタクト層12は電極を構成する層であるので、1×1018/cm3以上の高キャリア濃度とすることが望ましい。1×1018/cm3より低いと、電極と好ましいオーミックを得るのが難しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の組成をGaN、InGaN若しくは、GaN、InGaNを含む超格子とすると、電極材料と好ましいオーミックが得られやすくなる。
【0081】
以上の各層を積層した後、実施例1と同様に、エッチングして、n側コンタクト層4の表面を露出させ、更にストライプ状のリッジ導波路を形成して、n電極21,p電極20、誘電体多層膜64、取り出し電極22,23を形成して、レーザ素子を得る。得られるレーザ素子は、閾値電流密度2.0kA/cm2、閾値電圧4.0Vで、発振波長480nmの連続発振が確認され、1000時間以上の寿命を示した。また、そのレーザ光は、F.F.P.において、ビーム形状の水平方向(x方向)が広く17°程度であり、アスペクト比も1.5程度と良好なものであった。長波長のレーザ素子でも、良好なレーザ光で、発振しきい電流も低く良好なもので、寿命特性も良好なものが得られる。
【0082】
[比較例1]
p側光ガイド層、及びn側光ガイド層の膜厚が、1000Åであることを除いて、実施例1と同様にレーザ素子を形成した。得られたレーザ素子は、同程度の発振しきい電流であったが、F.F.P.において、x方向の広がりが狭く8°程度であり、そのアスペクト比も3.2程度であった。
【0083】
[参考例1]
参考例として、基板の上に表1に示すn側コンタクト層〜p側コンタクト層までの各層を順に積層し、エッチングにより、ストライプ状の導波路を形成し、更にn側コンタクト層を露出させ、これらのコンタクト層にp,n電極を形成して、図5に示すレーザ素子を得る。この時、ストライプ状の導波路を形成する際のエッチング深さとしては、p側クラッド層の膜厚が0.1μmとなる位置より下(活性層に近づく方向)で、活性層よりも上(活性層に達しない深さ)となる深さである。
【0084】
【表1】

Figure 0004991025
【0085】
得られるレーザ素子は、光ガイド層とp側キャップ層を有しているレーザ素子に比べて、駆動電流が大幅に上昇する傾向にあり、100mA近傍のものもあった。
【0086】
[参考例2]
参考例として、基板の上に表2に示すn側コンタクト層〜p側コンタクト層まで順に積層し、エッチングにより、ストライプ状の導波路を形成し、更にn側コンタクト層を露出させ、これらのコンタクト層にp,n電極を形成して、図6に示すレーザ素子を得る。この時、ストライプ状の導波路を形成する際のエッチング深さとしては、p側クラッド層の膜厚が0.1μmとなる位置より下(活性層に近づく方向)で、活性層よりも上(活性層に達しない深さ)となる深さである。
【0087】
【表2】
Figure 0004991025
【0088】
得られるレーザ素子は、参考例1に比べて、駆動電流が10〜20mA程度低くなる傾向にある。
【0089】
[変形例1]
変形例として、基板の上に表3に示すn側コンタクト層〜p側コンタクト層までの各層順に積層し、エッチングにより、ストライプ状の導波路を形成し、更にn側コンタクト層を露出させ、これらのコンタクト層にp,n電極を形成して、図7に示すレーザ素子を得る。この時、ストライプ状の導波路を形成する際のエッチング深さとしては、具体的にはp側クラッド層の膜厚が0.1μmとなる位置より下(活性層に近づく方向)で、活性層よりも上(活性層に達しない深さ)となる深さである。好ましくは、上述したように、ストライプ状のリッジ導波路がp側光ガイド層210に達する深さで形成し、さらに具体的には実施例1と同様に、膜厚1000Åとなる深さで形成する。
【0090】
【表3】
Figure 0004991025
【0091】
得られるレーザ素子は、p側キャップ層を有するレーザ素子に比べて、駆動電圧Vfが、下がる傾向にあるものの、閾値電流が5〜6倍に上昇する傾向にあり、得られるレーザ素子の多くがレーザ発振を示さない傾向にある。また、p側光ガイド層の膜厚を2.5μm、n側光ガイド層の膜厚を1.5μmとして、p側光ガイド層をn側よりも厚くして得られるレーザ素子は、上記に加えて、ストライプ状の導波路による横モードの制御が良好なものとなり、アスペクト比などの光学特性に優れるレーザ素子が得られる。このように、両光ガイド層の膜厚差が、1μmであると、上述した光分布がp側光ガイド層側に偏らせることによるモード制御性向上の効果が、十分に得られる傾向にある。この両光ガイド層の膜厚差としては、500Å以上であれば前記傾向がみられる。
【0092】
(長波長域のレーザ素子)
本発明のレーザ素子において、450nm以上、具体的には450以上520nm以下の、青色〜緑色の長波長領域では、以下の層構成とすることが好ましい。ただし、本発明は、この波長域に限定されるものではない。
長波長域において、活性層として、井戸層、障壁層に加えて、その間に中間層を設けることが発振特性の向上につながり好ましい。
【0093】
短波長域、具体的には450nm以下の波長域、に用いる活性層では、InGaNからなる井戸層、その井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きい障壁層で挟んだ量子井戸構造で、具体的にはInGaNからなる井戸層とその井戸層とは混晶比若しくは組成の異なるAlGaInNからなる障壁層を用いる。このような構造として、障壁層/井戸層/障壁層の単一量子井戸構造(SQW)、井戸層と障壁層とを繰り返し積層した多重量子井戸構造(MQW)が用いられている。しかし、この井戸層と障壁層とは、混晶比もしくは組成が異なるため、それぞれの層成長時に適した温度が異なることとなり、その成長が困難な傾向になる。この場合、井戸層の上に、それよりも成長温度を高くして障壁層を成長することとなる。これは、Inを有する井戸層において、障壁層成長時の昇温過程で、Inの分解が発生し、発光ピークの鋭いものが得られなくなる。また、障壁層を井戸層とほぼ同じ温度で形成したとしても、活性層の形成後に続く、他の層(クラッド層、ガイド層)を形成する際にも、良好な結晶成長のためには昇温過程が必要となる。このような成長困難性は、発振波長が長くなるにつれて、顕著なものとなる傾向にあり、上記長波長域では中間層を設けることが好ましい。
【0094】
このため、上記中間層を介することで、上記昇温による問題を解決できる。この中間層を設けることで、上記Inの分解を部分的なものとして観察される傾向にあり、また中間層そのもののが凹凸を呈する表面形態として観察される傾向にあり、これらのことが駆動電圧や閾値電圧の大幅な低下に寄与しているものと考えられる。この中間層は、井戸層と障壁層との間に設けるものであり、そのバンドギャップエネルギーが、障壁層よりも大きいものである。この中間層は、活性層がMQWである場合には、少なくとも1層の井戸層上に設ける必要があり、全ての井戸層の上に設けることで、井戸層上の障壁層の全てについて上記問題が解決でき好ましい。
【0095】
また、中間層の膜厚としては、障壁層の膜厚より薄くして、1原子層以上100Å以下の範囲とすることが好ましい。これは膜厚が100Å以上となることで、中間層と障壁層との間にミニバンドが形成され、発振特性が悪化する傾向にあるためである。この時の障壁層としては、10Å以上400Å以下の範囲とする。更に、中間層の組成として、好ましくはAluGa1-uN(0≦u≦1)とすることで、上記Inの部分的な分解、中間層の表面形態による駆動電圧や閾値電圧の低下傾向を示し、更に好ましくは、AlvGa1-vN(0.3≦v≦1)とすることで上記各電圧の低下を大きくすることができる。
【0096】
[変形例2]
基板上に、以下の表4に示すn側コンタクト層〜p側コンタクト層を順に積層して、レーザ素子構造を形成した。次に、ストライプ幅1.8μm、p側コンタクト層側からp側光ガイド層の膜厚が500Åとなる深さまで、エッチングすることで、ストライプ状のリッジ導波路を形成し、その他は実施例と同様に、更にエッチングによりn側コンタクト層を露出させ、各コンタクト層の上に、p,n電極を形成して、チップを取り出して図8に示すようなレーザ素子を得た。なお、図中208aは中間層、208bは井戸層、208cは障壁層を示すものであり、図8は、活性層208の構造を拡大して模式的に示している。
【0097】
【表4】
Figure 0004991025
【0098】
得られたレーザ素子は、波長450nmであり、室温において閾値電流密度2.0kA/cm2、で1000時間以上の連続発振が確認された。これは、ストライプ状の導波路形成時のエッチング深さが、p側光ガイド層に達しない深さのレーザ素子に比べても、横モードの制御性、F.F.P.におけるアスペクト比に優れたものが得られる。また、p側光ガイド層を1300Åとして、n側光ガイド層との膜厚差を十分なものとすることで、更に好ましいレーザ素子を得ることができる。
【0099】
[変形例3]
基板上に積層する素子構造が、以下の表5の通りであることを除いて、変形例2と同様にして、レーザ素子を得る。
【0100】
【表5】
Figure 0004991025
【0101】
得られるレーザ素子は、発振波長が510nmであり、良好なレーザ素子が得られる。変形例2に比べて、活性層をMQWからSQWとしたことによる素子特性の低下は僅かなものとなる傾向にあるが、活性層中の中間層がGaNであることにより、中間層を設けることによる効果が低くなる傾向がみられる。しかしながら、変形例2と同様に、本発明のストライプ状の導波路を有することで、横モードの安定性、素子寿命に優れたレーザ素子が得られ、長波長域にも本発明は適用できる。また、p側光ガイド層を1300Åとして、n側光ガイド層との膜厚差を十分なものとすることで、更に好ましいレーザ素子を得ることができる。
【0102】
[変形例4]
実施例1と同様に、異種基板上にバッファ層、下地層を形成した後、Siを1×1018/cm2ドープしたGaNを100μmの膜厚で成長させる。続いて、ウエハの裏面、すなわち、窒化物半導体を成長させた異種基板の主面に対向する面側から、研磨して、基板を除去し、窒化物半導体のみとする。
次に、基板除去した面とは反対側の面の窒化物半導体204を主面として、図9に示すように、実施例1と同様の、n側クラッド層206、n側光ガイド層207、活性層208、p側キャップ層209、p側光ガイド層210、p側クラッド層211、p側コンタクト層212を順に積層する。続いても、実施例1と同様に、700℃でアニールを行いp型導電層を更に低抵抗化し、反応容器からウェーハを取り出し、RIE装置に移して、エッチングにより幅約3μmのストライプ状の導波路を形成する。この時、エッチング深さは、p側光ガイド層の膜厚に達する深さで、その膜厚が500Åとなる位置となる深さで形成する。つづいて、p側コンタクト層212の最上面にNi/Auからなるp電極220を形成し、このp電極220を除くエッチング露出面に、SiO2よりなる絶縁膜264を形成し、p電極220に電気的に接続する取り出し電極222を絶縁膜264にまたがって形成し、ウェーハの裏面(n側コンタクト層表面)にTi/Alよりなるn電極221、その上にヒートシンクとのメタライゼーション用にAu/Snよりなる薄膜を形成する。最後に、n電極221が設けられたウェーハ面側からスクライブし、GaNのM面[(11−00)面]でウェーハを劈開してバー状とした後、共振面を作製する。互いに対向する一対の共振面の内、少なくとも一方にSiO2/TiO2よりなる誘電体多層膜のミラーを設け、最後に共振器方向にほぼ垂直に切断して、レーザ素子チップ得る。得られるレーザ素子は、実施例1に比べて、ストライプ幅が広いために、横モードの安定性に少し劣るものの、電流―光出力曲線において、キンクの発生のない良好な特性を有している。このことは、本発明がこのような設計変更に影響されず、良好な素子特性の向上を奏しうることを示唆するものである。
【0103】
【発明の効果】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、従来の出力特性を確保しながら、レーザ素子の光学特性、特にレーザ光のF.F.P.を良好なものが得られ、アスペクト比も大幅に改善された。また、光の閉じ込め効果が増大させることができたため、良好な導波路の形成が可能となり、素子寿命の向上も確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ素子を説明する断面模式図。
【図2】本発明のレーザ素子を説明する一部拡大した模式図。
【図3】本発明の一実施形態の製造方法を説明する模式図。
【図4】本発明のレーザ素子におけるエッチング深さと素子特性の関係を説明する図。
【図5】本発明の変形例1に係るレーザ素子の模式断面図。
【図6】本発明の変形例2に係るレーザ素子の模式断面図。
【図7】本発明の変形例3に係るレーザ素子の模式断面図。
【図8】本発明の変形例4,5に係るレーザ素子の模式断面図。
【図9】本発明の変形例6に係るレーザ素子の模式断面図。
【符号の説明】
1,201・・・異種基板
2,202・・・バッファ層
3,203・・・下地層
4,204・・・n側コンタクト層
5,205・・・クラック防止層
6,206・・・n側クラッド層
7,207・・・n側光ガイド層
8,208・・・活性層
9,209・・・p側キャップ層
10,210・・・p側光ガイド層
11,211・・・p側クラッド層
12,212・・・p側コンタクト層
61,261・・・第1の保護膜
62,262・・・第2の保護膜
63,263・・・第3の保護膜
20,220・・・p電極
21,221・・・n電極
22,222・・・pパッド電極
23,223・・・nパッド電極[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a semiconductor laser having a short wavelength, and more particularly to a nitride semiconductor laser device capable of continuous oscillation at a high output without kinks in the field of optical information processing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of the information society, a phi device for storing a large amount of information is required, and a short-wavelength laser light source is eagerly desired as a light source for communication and the like as a light source for large-capacity media such as DVDs. The present applicant has also announced that a nitride semiconductor laser device has achieved continuous oscillation of 10,000 hours or more at room temperature in a single mode with a wavelength of 403.7 nm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the application as a laser light source as described above requires further improvement of the characteristics of the laser element, particularly improvement of optical characteristics. This requires improvement of the optical waveguide of the semiconductor laser, such as the aspect ratio of the beam shape of the laser light, the improvement of the far-field image, and the prevention of light leakage.
[0004]
Specifically, the long-lived laser element is a refractive index waveguide type having a ridge waveguide structure, and the transverse mode must be controlled with high accuracy. This is because the effective refractive index of the ridge waveguide structure changes depending on the depth of etching, the height of the stripe, etc., and such a change in the structure greatly affects the device characteristics. As described above, the conventional laser element described above does not have sufficient optical characteristics in its application, and it is necessary to further improve the characteristics.
[0005]
That is, the beam shape of laser light, that is, F.R. F. P. (Far field pattern) aspect ratio improvement. Because, for application to optical disc systems and laser printers, laser light is corrected and adjusted by each optical system, but if the aspect ratio is not more than a certain value, the correction optical system becomes large-scale, its design, Loss due to manufacturing and the optical system becomes a big problem.
[0006]
Further, in the nitride semiconductor light emitting device, it is necessary to take measures against light leakage, which has been a problem in the past, and this appears as a ripple in the laser device, which causes a noise problem in the application of the laser device.
[0007]
In addition, it is necessary to further improve the yield from the viewpoint of the productivity of the laser element. Specifically, this is a problem caused by the controllability of the etching depth when forming the stripe.
[0008]
The present invention provides a nitride semiconductor laser element that has achieved improvement in element characteristics which is a problem in the application of the laser element as described above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above circumstances, the present inventor pays attention to the light guide layer constituting the waveguide in order to obtain a laser element having a good beam shape, and the p-side light guide layer and the n-side light guide layer have different film thicknesses. As a result, the present invention has been completed.
[0010]
  In other words, the nitride semiconductor laser device of the present invention is such that the active layer is sandwiched in a nitride semiconductor laser device having an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on a substrate. An n-side light guide layer and a p-side light guide layer are provided to form a waveguide, and an n-side cladding layer and a p-side cladding layer are provided so as to sandwich the waveguide,The p-side light guide layer has a stripe-shaped waveguide region by providing a striped protrusion by etching, and the p-side light guide layer is formed thicker than the film thickness of the n-side light guide layer. The p-side light guide layer has a thickness of 1 μm or less at the protruding portion, and the p-side light guide layer has a remaining etched thickness of 500 mm or more, other than the upper surface of the protruding portion. A protective film on the surface of the p-side light guide layer that is a side surface of the projecting portion, and the protective film is selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta An oxide containing at least one element, or SiO 2 , BN, SiC, AlNIt is characterized by. This realizes a good light confinement effect without increasing the threshold current and reduces ripple. In manufacturing, when a striped waveguide or the like is formed by etching, the etching depth up to the position of the p-side light guide layer is preferable because the etching accuracy is increased as compared with the conventional case.
[0011]
The p-side light guide layer has a stripe-shaped protrusion, and has a p-type nitride semiconductor layer on the protrusion, and the film thickness of the protrusion of the p-side light guide layer is 1 μm or less. It is characterized by. As a result, a stripe-shaped waveguide region is formed, and good lateral mode control is possible. Specifically, an effective refractive index difference is effectively formed. In particular, the light spread of the far field pattern in the direction parallel to the bonding surface is improved as compared with the conventional case, and the aspect ratio is also good in the application of the device. Furthermore, such an improvement in optical characteristics can be realized by keeping the threshold current equal to or higher than the conventional level low, enabling oscillation with a long lifetime, and maintaining various characteristics related to the conventional oscillation.
[0012]
The protruding portion of the p-side light guide layer and the p-type nitride semiconductor layer on the protruding portion are striped ridge waveguides formed by etching from the p-type nitride semiconductor layer side. And Since it is a ridge waveguide formed in the p-side light guide layer, it achieves good threshold current reduction, long life, stable oscillation in single mode, good lateral mode confinement, and aspect ratio This is a laser device having a ridge waveguide structure from which good laser light can be obtained.
[0013]
When the film thickness of the p-side light guide layer is 2500 mm (angstrom) or more, a more effective effective refractive index acts in laser light guiding, and the horizontal transverse mode is more effectively confined and stable. Thus, a laser beam having a good aspect ratio can be obtained.
[0014]
The p-side light guide layer has a film thickness in a region other than the protruding portion of 500 mm or more and 1000 mm or less, a laser element is stably manufactured, and there is little element variation, and an improvement in manufacturing yield can be realized.
[0015]
The stripe width of the protrusion is 1 μm or more and 3 μm or less, so that good transverse mode control is possible, especially oscillation in a single mode is possible, and generation of kinks etc. is suppressed even at high output. It is.
[0016]
Since the p-side light guide layer is InxGa1-xN (0 ≦ x <1), a good optical waveguide is formed, and the laser device has more excellent device characteristics.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to a specific example shown in FIG. Specifically, the nitride semiconductor laser device of the present invention is formed by laminating an n-side light guide layer made of an n-type nitride semiconductor, an active layer, and a p-side light guide layer made of a p-type nitride semiconductor on a substrate. In this case, the thickness of the p-side light guide layer is larger than the thickness of the n-side light guide layer.
[0018]
The nitride semiconductor laser device of the present invention has a structure in which an active layer is sandwiched between a p-side light guide layer and an n-side light guide layer, and the p-side light guide layer is formed from the thickness of the n-side light guide layer. By being thick, it has good laser light. This is because the light distribution in the film thickness direction deviates from the gain distribution due to the difference in film thickness between the p-side light guide layer and the n-side light guide layer sandwiching the active layer, and a change is made in the lateral mode control compared to the conventional case. Thus, a good laser beam is extracted. In addition, the effect of confining light is increased, and the generation of ripples is suppressed.
[0019]
(Striped waveguide region)
In the nitride semiconductor laser device of the present invention, in addition to the above-described optical guide film thickness being asymmetric across the active layer, the lateral mode is controlled by providing a striped waveguide region. It has a refractive index guided structure. In other words, an n-side light guide layer made of an n-type nitride semiconductor, an active layer, and a p-side light guide layer made of a p-type nitride semiconductor are stacked on a substrate. It has a striped protrusion and has a striped waveguide region. Furthermore, the laser element of the present invention is a laser element in which a p-type nitride semiconductor layer is formed on the protruding portion. Specifically, it has a striped waveguide region as described above, and is a refractive index guided laser element.
[0020]
(Etching depth)
Specifically, the laser device of the present invention includes an n-side light guide layer made of an n-type nitride semiconductor, an active layer, a p-side light guide layer made of a p-type nitride semiconductor, and a p-type nitride thereon. After the semiconductor layers are stacked, a part of the p-type nitride semiconductor layer and the p-side light guide layer is removed by etching from the p-type nitride semiconductor layer side to form a stripe structure. At this time, since the height of the protruding portion of the side light guide layer is determined by the etching depth, the controllability of the etching depth is improved as compared with the conventional case, as will be described later. In addition, it is important that the etching depth not reach the active layer, and in the present invention, etching is performed up to the position of the p-side light guide layer.
[0021]
In the present invention, the shape of the protrusion of the p-side light guide layer or the shape of the striped ridge waveguide is not limited to the forward mesa shape or the reverse mesa shape. This is preferable because mode control tends to be realized.
[0022]
(Etching means)
In order to etch a nitride semiconductor such as the formation of the p-side light guide layer or the ridge waveguide described above, there are methods such as wet etching and dry etching. For example, reactive ion etching (RIE) or reactive etching is used as dry etching. There are apparatuses such as ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (ECR), and ion beam etching, all of which can etch a nitride semiconductor by appropriately selecting an etching gas.
[0023]
(Light guide layer)
A waveguide is formed by a structure in which an active layer is sandwiched between an n-side light guide layer and a p-side light guide layer. The laser element of the present invention has a striped waveguide region by providing a striped protrusion on the p-side light guide layer.
[0024]
(P-side light guide layer)
In the present invention, the n-side light guide layer and the p-side light guide layer sandwiching the active layer have different film thicknesses and are intended to increase the thickness of the p-side light guide layer. More preferably, the p-side light guide layer has a stripe-shaped protruding portion. Specifically, a p-type nitride semiconductor layer is formed on the protruding portion, and a stripe-shaped waveguide region is formed. The laser element which has is formed. Specifically, it is a laser element in which a ridge waveguide is formed by a p-side light guide layer. Further, as described above, this protrusion is specifically formed by etching from the p-type nitride semiconductor layer side, and is formed by stopping etching in the film of the p-side light guide layer. Here, the film thickness of the p-side light guide layer corresponds to the film thickness when the p-side light guide layer is grown. When the protrusion is formed by the etching after the p-side light guide layer is formed, the film thickness is a predetermined film thickness. Since the p-side light guide layer is formed by removing a part of the p-side light guide layer, the film thickness of the protruding portion becomes the film thickness of the p-side light guide layer. At this time, if the thickness of the p-side light guide layer is more than 1 μm, the threshold value is greatly improved, and laser oscillation becomes extremely difficult. The film thickness of the p-side light guide layer is 1 μm or less. More preferably, the film thickness of the p-side light guide layer, that is, the film thickness of the protruding portion is in the range of 1500 mm to 5000 mm. Because, if it is thinner than 1500 mm, the laser beam F.V. F. P. If the film thickness exceeds 5000 mm, the oscillation threshold current tends to increase. Specifically, when the thickness is less than 1500 mm, the horizontal and transverse modes are not sufficiently controlled. F. P. Becomes a beam shape of 10 ° or more in the x direction, and as a result, the aspect ratio exceeds 2.0. At this time, in particular, in the present invention, when the thickness of the p-side light guide layer is 2500 mm or more, the increase in the threshold current tends to be suppressed as compared with the case where the thickness of the guide layer sandwiching the active layer is the same. It has been confirmed that, as in the present invention, the p-side light guide layer has a thick asymmetric waveguide and tends to work advantageously.
[0025]
Further, when forming the ridge waveguide and the protruding portion by etching, productivity must be taken into consideration. This is because as the depth of etching increases, the accuracy, for example, variation among elements in the wafer increases, and this needs to be avoided. Specifically, when the above-described stripe-shaped protrusion (ridge structure) is formed by etching at a depth exceeding 0.7 μm, the above problem tends to occur rapidly, and etching may be performed shallower than this. preferable. That is, in the present invention, the height of the ridge is adjusted, and the laser element is preferably formed within the above range. Here, the height of the protrusion is specifically the ridge from the plane of the p-side light guide layer in the region other than the protrusion, that is, the plane exposed by etching and continuing to the side surface of the protrusion to the protrusion. Is the height in the film thickness direction up to the p-type nitride semiconductor layer formed on the protruding portion, and the uppermost surface of the p-type nitride semiconductor layer is the etching start position.
[0026]
(Height of protrusion)
Furthermore, in the p-side light guide layer of the present invention, it is preferable to increase the height of the protruding portion because the oscillation threshold current tends to decrease. That is, this increases the stability of the output as the etching becomes deeper, and greatly contributes to the application of the laser element. That is, even if the output increases, stable oscillation in a single mode is realized, and since the oscillation threshold current is good, the element deterioration is greatly suppressed, and continuous oscillation with a long life is realized. In the p-side light guide layer, when the height of the protrusion is 100 mm or more, a laser element having a good beam shape can be obtained, preferably 500 mm or more. Oscillation is possible. Therefore, the reliability of the element required in the application of the laser element is sufficiently ensured.
[0027]
In addition to the above, in the case of forming by etching, it is more preferable in consideration of the flatness of the surface exposed by etching. This is because the position of the surface of the p-side light guide layer exposed by the etching is in the film thickness direction when the stripe-shaped protrusion is formed by etching, and causes variations between elements. Since there is variation in the region, it is necessary to consider it. Specifically, the p-side light guide layer is etched to a depth that leaves a thickness in the range of 500 mm or more, preferably in the range of 500 to 1000 mm, to form the protruding portion of the p-side light guide layer. If the depth is more than 500 mm, the etching is deeper than the p-side light guide layer, and the protrusion is formed with good accuracy. On the other hand, if it is 1000 mm or more, the above-described increase in the oscillation threshold current is observed, and the controllability of the transverse mode tends to be inferior.
[0028]
In the present invention, the composition of the p-side light guide layer is not particularly limited, and may be a single film that is made of a nitride semiconductor and has an energy band gap sufficient for waveguide formation. Either a multilayer film may be used. For example, undoped GaN is used at wavelengths of 370 to 480 nm, and an InGaN / GaN multilayer structure is used at longer wavelengths.
[0029]
In the present invention, the waveguide constituted by the structure in which the active layer is sandwiched between the n-side light guide layer and the p-side light guide layer is the sum of the film thicknesses, that is, the thickness of the region sandwiched between both guide layers. However, it is preferably 5000 mm or less, more preferably 4500 mm or less. This is because if the total thickness of the waveguide exceeds 5000 mm, the threshold value increases, and if it exceeds 7000 mm, the threshold current increases rapidly, and continuous oscillation in the fundamental mode becomes extremely difficult. When it is 4500 mm or less, such an increase in the oscillation threshold current is suppressed, and continuous oscillation with a basic mode and a long lifetime is possible.
[0030]
In the present invention, the n-side light guide layer is not particularly limited except that it is thinner than the thickness of the p-side light guide layer, and a waveguide is used as a structure in which the active layer is sandwiched between both light guide layers. . Specifically, it is desirable to grow GaN and InGaN as the n-side light guide layer, specifically, undoped GaN, InGaN with an In mixed crystal ratio decreasing as it approaches the active layer, and GaN alternately. There are multi-layer films laminated on each other. Here, InGaN is a ternary mixed crystal in which GaN contains In.
[0031]
In the nitride semiconductor laser device of the present invention, the p-type nitride semiconductor layer formed on the p-side light guide layer specifically includes a p-side cladding layer and a p-side contact as shown in the examples. Layers are laminated. Therefore, in the present invention, the p-type nitride semiconductor layer formed on the protruding portion of the p-side light guide layer is formed in a stripe shape and forms a ridge waveguide.
[0032]
In the present invention, a cap layer may be formed between the light guide layer and the active layer. For example, a p-side cap layer made of AlxGa1-xN (0 ≦ x ≦ 1) doped with a p-type impurity is formed between the active layer and the p-side light guide layer. At this time, if the stripe-shaped ridge waveguide is formed at a depth reaching the p-side cap layer, the device life tends to be reduced. In such a case as well, as described above, the p-side light It is preferable to form the ridge waveguide so that the guide layer is provided with a striped protrusion.
[0033]
As for a waveguide in which a waveguide is formed by the active layer and the light guide layer as described above, or a waveguide having a cap layer thereon, as specific embodiments, examples described later, modified examples 1 to 3, and FIGS. There is something shown in 7. The light guide layer has a structure in which the active layer is sandwiched, and is provided on each of the p-type conductive layer side and the n-type conductive layer side, and a region sandwiched between both the light guide layers forms an optical waveguide region.
[0034]
Further, the p-side cap layer provided between the active layer and the p-side cladding layer, preferably between the active layer and the p-side light guide layer, reduces the threshold current, thereby facilitating easy oscillation. It is a layer that contributes and also functions as confinement of carriers in the active layer. When AlGaN is used for this p-side cap layer, it may have the above-mentioned function by being preferably doped with a p-type impurity. However, even when non-doped, it tends to function as the confinement of the carrier. . The film thickness is 500 mm or less, and AlxGa1-xAs the composition of N, the above effect can be sufficiently expected when x is larger than 0, preferably 0.2 or more.
[0035]
In the present invention, when the stripe width of the ridge waveguide or the stripe width of the protruding portion in the p-side light guide layer is in the range of 1 μm or more and 3 μm or less, favorable lateral mode control is possible. In this range, oscillation in a single transverse mode is realized relatively well, and a ridge waveguide is formed by the p-side light guide layer, thereby providing a stable and accurate beam shape. Control (good FP) can be realized. At this time, if the thickness is less than 1 μm, the formation of the striped ridge structure or the protruding portion becomes difficult in manufacturing, the yield is lowered, and if it exceeds 3 μm, the control of the horizontal transverse mode tends to be difficult.
[0036]
The nitride semiconductor constituting the nitride semiconductor laser device according to the present invention is represented by InxAlyGa1-xyN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), in addition to gallium nitride. There are ternary and quaternary mixed crystals. In the present invention, the laser element structure laminated on the substrate is made of the nitride semiconductor represented by the above composition formula, as shown in the examples. Shape control tends to be most preferred.
[0037]
Here, F.R. F. P. The horizontal direction (x direction) in FIG. 2 indicates a direction parallel to the junction surface (or pn junction surface), and is the x direction 102 of the far-field image (FFP) 101 in FIG. The transverse mode in that direction is referred to as a horizontal transverse mode.
[0038]
(Action / Effect)
The present invention has an asymmetric structure in which the p-side light guide layer is thicker than the n-side light guide layer among the light guide layers sandwiching the active layer, and in the waveguide region sandwiched between both light guide layers. By shifting the light distribution in the laser compared to the conventional laser element, that is, by shifting the light distribution and the gain distribution, the transverse mode is controlled by a method different from the conventional one to obtain a laser beam with a desired beam shape. is there.
[0039]
Preferably, the p-side light guide layer has a stripe-shaped protrusion, which forms a stripe-shaped waveguide region as described above and forms an effective refractive index distribution. . Specifically, as seen in FIG. 2, the laser spot 103 as the emitted light is biased toward the p-side light guide layer 9 side having the stripe-shaped protruding portion, and good horizontal and transverse mode control is realized. As a result, in the conventional stripe-structure laser element, F.I. F. P. The horizontal direction (x direction) is narrow and the aspect ratio is 3 or more. However, in the present invention, the horizontal mode in the horizontal direction is well controlled, so the aspect ratio is much better than before. It will be something.
[0040]
In the present invention, when the active layer is a nitride semiconductor containing In, for example, a ternary mixed crystal of InGaN, light emitted from the active layer is scattered by In in the active layer. Must be considered. That is, the light from the active layer is lost by In, which is a light scattering material in the active layer, and this is the original idea that hinders the improvement in output. In the laser element of the present invention, as described above, the laser light can be obtained by waveguide different from the conventional one because the p-side light guide layer is thick among the light guide layers sandwiched between the active layers. Loss due to the light scattering material is reduced, and the laser element compensates for the increase in threshold current due to the increase in the thickness of the light guide layer. This is mainly because the light distribution in the waveguide in the film thickness direction deviates from the gain distribution, so that the light is distributed and guided in a position deviated from the region (active layer) of the light scattering material. by. For this reason, the loss due to the light scattering is reduced, and as a result, it is considered that oscillation can be performed with a threshold current equal to or lower than that of the conventional one. This suppresses the tendency of the threshold current to increase due to the increase in the thickness of the light guide layer, particularly the thickness of the p-side light guide layer, and the loss of light scattering is reduced in the present invention. A laser element having a good laser beam shape can be obtained with the threshold value being similar to the conventional one.
[0041]
In FIG. 2, conventionally, the spot shape 103 on the exit surface has spread in a direction parallel to the joint surface. F. P. The x-direction 102 was narrow at 10 ° or less and the aspect ratio was poor. However, in the present invention, as shown in the figure, the longitudinal direction of the spot shape is in the horizontal direction as in the prior art, but the spread in the longitudinal direction is narrowed. F. P. The x direction of 101 is wider than before, specifically 12 ° to 20 °, and the aspect ratio is as good as around 2.0. As described above, the optical characteristics are improved without deteriorating the output characteristics and the element reliability. As described above, the p-side light guide layer provided with the stripe-shaped protrusions provides a good effective refractive index. This is due to the fact that the stripe-shaped waveguide region having the above is formed in the laser element. Furthermore, as described above, the thickness of the p-side light guide layer or the total thickness of both guide layers, which is obtained by adding the thickness of the n-side light guide layer, is increased as compared with the conventional case. Beam divergence in the direction perpendicular to the surface (y direction) is suppressed by the reduction of the diffraction effect, which also contributes to the improvement of the optical characteristics, particularly the aspect ratio, of the laser device of the present invention. That is, not only the horizontal / horizontal mode control as described above, but also the F.S. F. P. By suppressing the spread of the light in the y direction, laser light closer to a perfect circle can be obtained from the far field pattern 101 flattened in the vertical direction as in the prior art. As described above, the p-side light guide layer is thicker than the n-side light guide layer. F. P. In addition to the x direction, the contribution to improving the beam shape in the y direction is also important for achieving the effects of the present invention.
[0042]
【Example】
The element characteristic change (FIG. 4) with respect to the etching depth or the height of the stripe-shaped protrusion of the p-side light guide layer shown below was measured based on the laser element of Example 1, This is the case where the thickness of the p-side light guide layer is large among both the light guide layers sandwiching the active layer.
[0043]
FIG. 4 shows changes in threshold current and changes in aspect ratio with respect to a structure in which an etching depth, a p-side cap layer, a p-side guide layer, and a p-side light guide layer are stacked. As is clear from FIG. 4, by etching to a depth reaching the p-side light guide layer, a ridge structure is formed, that is, the p-side light guide layer has a stripe-shaped protrusion, so that a good threshold current can be obtained. Thus, it is possible to oscillate, and the aspect ratio of the obtained laser light tends to approach 1. As shown in FIG. 2, this is a state in which the emitted light moves to the stripe-shaped protruding portion side of the p-side light guide layer, and a good effective refractive index is formed. As a result, the horizontal and transverse modes are effectively confined. F. P. This shows that a laser element having a beam shape in the x direction of 10 ° or more, preferably 12 ° to 20 °, and having a good aspect ratio can be obtained. Further, since the threshold current and the aspect ratio tend to decrease as the film thickness in the region other than the projecting portion of the p-side light guide layer becomes thinner, that is, as the height of the projecting portion increases, The height of the protruding portion is within the above-described range.
[0044]
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention, and shows a laminated structure when cut along a plane perpendicular to a stripe-shaped protrusion. Hereinafter, Example 1 is demonstrated based on this figure.
[0045]
Here, in this embodiment, a different substrate different from the nitride semiconductor is used as the substrate, but a substrate made of a nitride semiconductor such as a GaN substrate may be used. Here, as the heterogeneous substrate, for example, sapphire or spinel (MgA1) whose main surface is any one of the C-plane, R-plane, and A-plane.2OFourIt is possible to grow a nitride semiconductor such as an insulating substrate such as SiC (including 6H, 4H, 3C), ZnS, ZnO, GaAs, Si, and an oxide substrate lattice-matched with a nitride semiconductor. A substrate material different from that of a nitride semiconductor can be used. Preferable heterogeneous substrates include sapphire and spinel. Further, the heterogeneous substrate may be off-angle, and in this case, it is preferable to use a step-off-angle substrate because the growth of the underlying layer made of gallium nitride grows with good crystallinity. Further, when a heterogeneous substrate is used, a nitride semiconductor as a base layer before forming the element structure is grown on the heterogeneous substrate, and then the heterogeneous substrate is removed by a method such as polishing to obtain a single substrate of the nitride semiconductor An element structure may be formed, or a method of removing the heterogeneous substrate after the element structure is formed may be used.
[0046]
As the substrate, a sapphire substrate having a (0001) C plane as a main surface was used. At this time, the orientation flat surface was the A surface. As a substrate for growing a nitride semiconductor, it is known for growing nitride semiconductors such as SiC, ZnO, spinel (MgAl 2 O 4), GaAs, etc. in addition to sapphire (the main surface is C-plane, R-plane, A-plane). A model substrate made of a material different from the nitride semiconductor can be used. Further, it may be laminated directly on a substrate made of a nitride semiconductor.
[0047]
(Buffer layer 2)
A 1-inch φ, heterogeneous substrate 1 made of sapphire with a C-plane as the main surface is set in a MOVPE reaction vessel, the temperature is set to 500 ° C., a buffer made of GaN using trimethylgallium (TMG) and ammonia (NH 3). The layer is grown to a thickness of 200 mm.
[0048]
(Underlayer 3)
After growing the buffer layer, the temperature is set to 1050 ° C., and the base layer 3 made of undoped GaN is grown to a thickness of 4 μm using TMG and ammonia. This layer acts as a substrate in the growth of each layer forming the device structure. Thus, when forming a nitride semiconductor device structure on a heterogeneous substrate, it is preferable to form a low-temperature growth buffer layer and a base layer to be a nitride semiconductor substrate.
[0049]
(N-side contact layer 4)
Next, an n-side contact layer 5 made of GaN doped with Si 3 × 10 18 / cm 3 is grown on the nitride semiconductor substrate 1 at 1050 ° C. with a film thickness of 4 μm using ammonia and TMG and silane gas as impurity gas. Let
[0050]
(Crack prevention layer 5)
Next, the crack prevention layer 6 made of In0.06Ga0.94N is grown to a thickness of 0.15 μm using TMG, TMI (trimethylindium), and ammonia at a temperature of 800 ° C. This crack prevention layer can be omitted.
[0051]
(N-side cladding layer 6)
Subsequently, using TMA (trimethylaluminum), TMG, and ammonia at 1050 ° C., a layer made of undoped Al0.16Ga0.84N is grown to a thickness of 25 mm, then TMA is stopped, silane gas is flowed, and Si is added to 1 A layer made of n-type GaN doped with × 1019 / cm3 is grown to a thickness of 25 mm. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and an n-side cladding layer 7 made of a superlattice having a total film thickness of 1.2 μm is grown.
[0052]
(N-side light guide layer 7)
Subsequently, the silane gas is stopped and the n-side light guide layer 8 made of undoped GaN is grown at a thickness of 1000 mm at 1050 ° C. The n-side light guide layer 8 may be doped with n-type impurities.
[0053]
(Active layer 8)
Next, the temperature is set to 800 ° C., a barrier layer made of Si-doped In0.05Ga0.95N is grown to a thickness of 100 mm, and then a well layer made of undoped In0.2Ga0.8N is grown to a thickness of 40 mm at the same temperature. Grow with thickness. A barrier layer and a well layer are alternately stacked twice, and finally, an active layer of a multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 380 mm is grown by ending with the barrier layer. The active layer may be undoped as in this embodiment, or may be doped with n-type impurities and / or p-type impurities. Impurities may be doped into both the well layer and the barrier layer, or one of them may be doped. Note that if the n-type impurity is doped only in the barrier layer, the threshold value tends to decrease.
[0054]
(P-side cap layer 9)
Next, the temperature was raised to 1050 ° C., TMG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) was used, and the band gap energy was larger than that of the p-side light guide layer 11, and Mg was doped 1 × 10 20 / cm 3. A p-side cap layer 7 made of p-type Al0.3Ga0.7N is grown to a thickness of 300 mm.
[0055]
(P-side light guide layer 10)
Subsequently, Cp2Mg and TMA are stopped, and a p-side light guide layer 11 made of undoped GaN having a band gap energy smaller than that of the p-side cap layer 10 is grown at 1050 ° C. to a thickness of 2500 mm.
The p-side light guide layer 10 is grown undoped, that is, intentionally undoped, but Mg diffusion occurs from adjacent layers of the p-side cap layer and the p-side cladding layer. In practice, the Mg concentration is 5 × 1016/cmThreeThus, a layer doped with Mg is formed.
[0056]
(P-side cladding layer 11)
Subsequently, a layer made of undoped Al0.16Ga0.84N is grown at a thickness of 25 mm at 1050 ° C., then Cp2Mg and TMA are stopped, and a layer made of undoped GaN is grown at a thickness of 25 mm, resulting in a total thickness of 0 A p-side cladding layer 12 made of a .6 μm superlattice layer is grown. When the p-side cladding layer is made of a superlattice in which at least one nitride semiconductor layer containing Al is included and nitride semiconductor layers having different bandgap energies are stacked, impurities are heavily doped into one of the layers. Although so-called modulation doping tends to improve the crystallinity, both may be doped in the same manner. The cladding layer 12 has a nitride semiconductor layer containing Al, preferably a superlattice structure containing AlXGa1-XN (0 <X <1), more preferably a superlattice structure in which GaN and AlGaN are stacked. To do. By making the p-side cladding layer 12 a superlattice structure, the Al mixed crystal ratio of the entire cladding layer can be increased, so that the refractive index of the cladding layer itself is reduced and the band gap energy is increased. It is very effective in lowering. Furthermore, since the superlattice is used, the number of pits generated in the clad layer itself is less than that not formed in the superlattice, so that the occurrence of a short circuit can be suppressed.
[0057]
(P-side contact layer 12)
Finally, the p-side contact layer 12 made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown on the p-side cladding layer 11 at 1050 ° C. to a thickness of 150 μm. The p-side contact layer can be composed of p-type InXAlYGa1-X-YN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), preferably Mg doped GaN, and most preferable with the p electrode 20. Ohmic contact is obtained. Since the contact layer 12 is a layer for forming an electrode, a high carrier concentration of 1 × 10 17 / cm 3 or more is desirable. If it is lower than 1 × 10 17 / cm 3, it tends to be difficult to obtain a preferable ohmic with the electrode. Furthermore, when the composition of the contact layer is GaN, a preferable ohmic with the electrode material is easily obtained.
[0058]
The wafer on which the nitride semiconductor is grown as described above is taken out from the reaction vessel, a protective film made of SiO2 is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and SiCl4 gas is used using RIE (reactive ion etching). As shown in FIG. 1, the surface of the n-side contact layer 4 where the n-electrode is to be formed is exposed. Thus, SiO2 is optimal as a protective film for deep etching of the nitride semiconductor.
[0059]
Next, a method for forming a striped ridge waveguide will be described. First, as shown in FIG. 3A, a first protective film 61 made of Si oxide (mainly SiO 2) is formed on the substantially entire surface of the uppermost p-side contact layer 12 by a PVD device to a thickness of 0.5 μm. After forming with a film thickness, a mask having a predetermined shape is put on the first protective film 61 to form a third protective film 63 made of a photoresist with a stripe width of 2 μm and a thickness of 1 μm. Here, the first protective film 61 may be any material as long as it has a difference from the etching rate of the nitride semiconductor regardless of the insulating property. For example, Si oxide (including SiO.sub.2), photoresist, or the like is used. Preferably, it is dissolved in acid rather than the second protective film in order to provide a difference in solubility from the second protective film to be formed later. Select a material that has easy properties. As the acid, hydrofluoric acid is preferably used, and therefore Si oxide is preferably used as a material that is easily dissolved in hydrofluoric acid.
[0060]
Next, as shown in FIG. 3B, after the formation of the third protective film 63, the first protective film 63 is used as a mask by using a CF4 gas and a third protective film 63 as a mask by an RIE (reactive ion etching) apparatus. The protective film is etched into a stripe shape. Thereafter, the first protective film 61 having a stripe width of 2 μm can be formed on the p-side contact layer 12 as shown in FIG.
[0061]
Further, as shown in FIG. 3D, after the first protective film 61 having a stripe shape is formed, the p-side contact layer 12, the p-side cladding layer 11, and the p-side light guide are again used by RIE using SiCl4 gas. The layer 10 is etched to form a ridge stripe as a striped waveguide region having a depth of 1000 mm in the etched region (region other than the protruding portion) of the p-side light guide layer.
[0062]
After forming the ridge stripe, the wafer is transferred to the PVD apparatus, and as shown in FIG. 3E, a second protective film 62 made of Zr oxide (mainly ZrO 2) is formed on the first protective film 61, It is continuously formed with a film thickness of 0.5 μm on the p-side light guide layer 11 exposed by etching (a region other than the protruding portion).
[0063]
Here, the material of the second protective film is a material other than SiO2, preferably an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, SiN, BN, It is desirable to use at least one of SiC and AlN, and it is particularly preferable to use an oxide of Zr or Hf, BN, or SiC among them. Some of these materials have a property of being slightly dissolved in hydrofluoric acid. However, if an insulating layer of a laser element is used, the reliability as a buried layer tends to be considerably higher than that of SiO2. In addition, oxide thin films formed in the gas phase such as PVD and CVD are less likely to be oxides in which the element and oxygen are equivalently reacted, and thus the reliability of the insulating properties of the oxide thin films is unlikely to be insufficient. However, PVD, CVD oxides, BN, SiC, and AlN of the elements selected in the present invention tend to be more reliable in terms of insulation than Si oxides. In addition, it is very convenient as a buried layer of a laser element when an oxide whose refractive index is smaller than that of a nitride semiconductor (for example, other than SiC) is selected. Furthermore, when the first protective film 61 is made of Si oxide, since it has selectivity for hydrofluoric acid with respect to Si oxide, the side surface of the stripe waveguide as shown in FIG. When the stripe is formed continuously on the plane (etch stop layer) and the surface of the first protective film 61, when only the first protective film 61 is removed by a lift-off method, FIG. The second protective film 62 having a uniform film thickness with respect to the plane can be formed as shown in FIG.
[0064]
After forming the second protective film 62, the wafer is heat-treated at 600 ° C. When a material other than SiO 2 is formed as the second protective film in this way, after the second protective film is formed, heat treatment is performed at 300 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher and below the decomposition temperature of the nitride semiconductor (1200 ° C.). By doing so, it becomes difficult for the second protective film to dissolve in the dissolved material (hydrofluoric acid) of the first protective film, and it is more desirable to add this step.
[0065]
Next, the wafer is immersed in hydrofluoric acid, and as shown in FIG. 3F, the first protective film 61 is removed by a lift-off method.
[0066]
Next, as shown in FIG. 3G, the p-electrode 20 made of Ni / Au is formed on the surface of the p-side contact layer exposed by removing the first protective film 61 on the p-side contact layer 12. To do. However, the p electrode 20 has a stripe width of 100 μm and is formed over the second protective film 62 as shown in FIG. After the formation of the second protective film, an n electrode 21 made of Ti / Al is formed in a direction parallel to the stripes on the surface of the n-side contact layer 5 that has already been exposed.
[0067]
Next, after forming a dielectric multilayer film 64 made of SiO 2 and TiO 2 by masking a desired region for providing a take-out electrode on the p and n electrodes on the surface exposed by etching to form an n-electrode. Extraction (pad) electrodes 22 and 23 made of Ni-Ti-Au (1000? -1000? -8000?) Were provided on the p and n electrodes, respectively.
[0068]
As described above, after polishing the sapphire substrate of the wafer on which the n-electrode and the p-electrode are formed to 70 μm, the substrate is cleaved in a bar shape from the substrate side in a direction perpendicular to the stripe-shaped electrode. A resonator is fabricated on the (11-00) plane, a plane corresponding to a hexagonal side surface = M plane). A dielectric multilayer film made of SiO2 and TiO2 is formed on the resonator surface, and finally a bar is cut in a direction parallel to the p-electrode to obtain a laser element as shown in FIG. At this time, the resonator length was 800 μm.
[0069]
When this laser element was placed on a heat sink and each pad electrode was wire-bonded and laser oscillation was attempted at room temperature, it was in a single transverse mode at an oscillation wavelength of 400 to 420 nm and an oscillation threshold current density of 2.9 kA / cm 2. Of room temperature continuous oscillation. Next, F. of laser light. F. P. As a result, a good horizontal transverse mode of 16 ° to 20 ° in the horizontal direction was obtained. Further, the horizontal and transverse modes were almost as good as those in Comparative Example 1, and the aspect ratio was 2. In addition, the thick light guide layer provides good light confinement, and the generation of ripples can be significantly suppressed as compared with Comparative Example 1.
[0070]
[Example 2]
A laser element is obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the n-side light guide layer is 2000 mm. The obtained laser element is slightly inferior to the transverse mode control as compared with the first embodiment. F. P. The x direction is 14 ° and the aspect ratio is 2, which is significantly improved as compared with Comparative Example 1. Since the aspect ratio is 2.5 or less, the application to optical information equipment becomes simpler. Further, the light confinement was good as in Example 1, and the occurrence of ripples was greatly reduced. As for the output characteristics, the film thickness of the waveguide region sandwiched between the p-side light guide layer and the n-side light guide layer is 5000 mm or more, so the threshold current is increased compared to Example 1, and the device is also implemented. It was inferior to Example 1.
[0071]
[Example 3]
The thickness of the p-side light guide layer is 3000 mm, the film thickness in the region other than the protrusions is 1000 mm, that is, the etching is performed at a depth where the film thickness of the p-side light guide layer is 1000 mm. Thus, a laser element is obtained. The obtained laser element can obtain laser light that is as good as that of the first embodiment. F. P. The beam spread in the x direction was 18 ° and the aspect ratio was 1.4, which was sufficient for practical use. Furthermore, when the thickness of the p-side light guide layer is 3500 mm and the height of the protrusion of the p-side light guide layer is 2500 mm (the film thickness of the region other than the protrusion is 1000 mm), the threshold current increases. Although the lifetime of the element tended to decrease, the beam shape of the emitted light was almost the same. This seems to be due to the fact that the total thickness of both light guide layers sandwiching the active layer exceeded 5000 mm.
[0072]
[Example 4]
A laser element is obtained in the same manner as in Example 1 except that the stripe width of the protruding portion of the p-side light guide layer, that is, the width of the striped ridge waveguide is 3 μm. The obtained laser element is inferior in control of the horizontal and transverse modes as compared with the first embodiment, compared with the first embodiment. F. P. The aspect ratio was 2, which was inferior to that of Example 1. In addition, the stability of oscillation in the single transverse mode was inferior to that of Example 1, and the proportion of devices that became defective products with kinks tended to increase. Therefore, more preferably, the stripe width is in the range of 2 μm ± 0.5 μm (1.5 μm or more and 2.5 μm or less), so that there is little element variation in lateral mode controllability, and the laser light aspect ratio is also good. A single-mode oscillation laser element can be obtained.
[0073]
[Example 6]
As an embodiment of the present invention, a laser element having a longer wavelength than that of Example 1, specifically, a longer wavelength of 480 nm or more will be described below. On the heterogeneous substrate 1 made of sapphire having the C-plane as the main surface, a buffer layer 2 made of GaN is grown to 200 μm, and an underlayer 3 made of undoped GaN is grown to 4 μm as in Example 1, and Si is deposited thereon. An n-side contact layer 4 made of GaN doped with 1 × 10 18 / cm 3 is grown to 4.5 μm, and an intermediate layer 5 made of Si-doped In 0.3 Ga 0.7 N is grown. At this time, the intermediate layer can be omitted.
[0074]
(N-side cladding layer 6)
Next, TMG, ammonia, and TMA (trimethylaluminum) are flowed, and a layer made of undoped Al0.15Ga0.85N is grown at 1050 ° C. to a thickness of 25 mm. Subsequently, TMA is stopped, silane gas is flowed, and Si is flown. A layer made of n-type GaN doped with 1 × 10 19 / cm 3 is grown to a thickness of 25 mm. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and an n-side cladding layer 6 made of a superlattice having a total film thickness of 0.2 μm to 1.5 μm, preferably 0.7 μm, is grown. The n-side cladding layer preferably has a nitride semiconductor layer containing Al, preferably a superlattice structure containing AlXGa1-XN (0 <X <1), more preferably a superlattice structure in which GaN and AlGaN are stacked. And In the case of a superlattice, when one of the layers is doped with a large amount of impurities and so-called modulation doping is performed, the crystallinity tends to be improved, but both may be similarly doped.
[0075]
(N-side light guide layer 7)
Subsequently, the silane gas is turned off, TMI is flown, and a layer made of undoped In0.1Ga0.9N is grown at a thickness of 10 mm at 850 ° C. to 950 ° C., preferably 880 ° C., and then the TMI is turned off. The resulting layer is grown to a thickness of 10 mm. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and an n-side light guide layer 7 made of a superlattice having a total film thickness of 50 to 2500 mm, preferably 500 to 800 mm, and more preferably 750 mm is grown.
[0076]
(Active layer 8)
Subsequently, TMI is flown, and a well layer composed of undoped In0.4Ga0.6N is formed at 30 ° C. and a cap layer composed of undoped In0.3Ga0.7N is formed at 10 ° C. at 750 ° C. to 850 ° C., preferably 820 ° C., followed by 850 ° C. to 950 ° C. A barrier layer made of undoped In0.1Ga0.9N is grown at 60 ° C. at 60 ° C., preferably 880 ° C., and this is used as one pair to grow an active layer 8 in which a total of 6 pairs are stacked.
[0077]
(P-side cap layer 9)
Next, TMI is stopped, TMA is flown, and a cap layer 9 made of p-type Al0.3Ga0.7N doped with 1 × 1020 / cm3 of Mg at 850 ° C. to 950 ° C., preferably 880 ° C., is 10 μm or more and 0.1 μm. Hereinafter, the film is grown preferably with a thickness of 100 mm.
[0078]
(P-side light guide layer 10)
Subsequently, TMA is stopped, TMI is flown, a layer made of undoped In0.1Ga0.9N is grown at a thickness of 10 mm at 850 ° C. to 950 ° C., preferably 880 ° C., and then TMI is stopped, A layer of GaN doped with 1 × 10 18 to 3 × 10 18 / cm 3 is grown to a thickness of 10 mm. A superlattice layer is formed by alternately laminating these layers, and a p-side light guide layer 10 made of a superlattice having a total film thickness of 50 to 2500 mm, preferably 500 to 800 mm, and more preferably 750 mm is grown.
[0079]
(P-side cladding layer 11)
Subsequently, TMA was flown to grow a layer made of undoped Al0.15Ga0.85N at a thickness of 25 mm at 850 ° C. to 1050 ° C., and then TMA was stopped, and Mg was 3 × 10 18 to 5 × 10 18 / cm 3. A layer made of doped GaN is grown to a thickness of 25 mm. These layers are alternately stacked to form a superlattice structure, and a p-side cladding layer 11 made of a superlattice having a total film thickness of 0.2 μm to 1.5 μm, preferably 0.7 μm, is grown.
[0080]
(P-side contact layer 12)
Finally, a p-side contact layer 12 made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown on the p-side cladding layer 10 at a temperature of 850 ° C. to 1050 ° C. to a thickness of 150 Å. The p-side contact layer can be made of p-type InXGaYAl1-X-YN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), preferably Mg-doped GaN, InGaN, and the p electrode. A preferred ohmic contact is obtained. Since the contact layer 12 is a layer constituting an electrode, it is desirable that the contact layer 12 has a high carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 or more. If it is lower than 1 × 10 18 / cm 3, it tends to be difficult to obtain a preferable ohmic with the electrode. Furthermore, when the composition of the contact layer is GaN, InGaN, or a superlattice containing GaN, InGaN, a preferable ohmic with the electrode material is easily obtained.
[0081]
After laminating the above layers, etching is performed in the same manner as in Example 1 to expose the surface of the n-side contact layer 4 and further to form a striped ridge waveguide. The dielectric multilayer film 64 and the extraction electrodes 22 and 23 are formed to obtain a laser element. The obtained laser element had a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a threshold voltage of 4.0 V, was confirmed to be continuously oscillated at an oscillation wavelength of 480 nm, and had a lifetime of 1000 hours or more. The laser beam is F.I. F. P. The horizontal direction (x direction) of the beam shape was as wide as about 17 °, and the aspect ratio was as good as about 1.5. Even a long-wavelength laser element can be obtained with good laser light, good oscillation characteristics, low oscillation threshold current, and good lifetime characteristics.
[0082]
[Comparative Example 1]
A laser element was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the p-side light guide layer and the n-side light guide layer was 1000 mm. The obtained laser element had the same oscillation threshold current. F. P. , The spread in the x direction was narrow and about 8 °, and the aspect ratio was about 3.2.
[0083]
[Reference Example 1]
As a reference example, each layer from the n-side contact layer to the p-side contact layer shown in Table 1 is sequentially laminated on the substrate, and a striped waveguide is formed by etching, and the n-side contact layer is further exposed. The p and n electrodes are formed on these contact layers to obtain the laser element shown in FIG. At this time, the etching depth when forming the striped waveguide is lower than the position where the thickness of the p-side cladding layer is 0.1 μm (in the direction approaching the active layer) and higher than the active layer ( This is a depth that does not reach the active layer.
[0084]
[Table 1]
Figure 0004991025
[0085]
The obtained laser element has a tendency that the drive current is significantly increased as compared with the laser element having the light guide layer and the p-side cap layer, and there is a laser element in the vicinity of 100 mA.
[0086]
[Reference Example 2]
As a reference example, an n-side contact layer to a p-side contact layer shown in Table 2 are sequentially stacked on a substrate, a stripe-shaped waveguide is formed by etching, and the n-side contact layer is exposed, and these contacts A p and n electrode is formed in the layer to obtain the laser element shown in FIG. At this time, the etching depth when forming the striped waveguide is lower than the position where the thickness of the p-side cladding layer is 0.1 μm (in the direction approaching the active layer) and higher than the active layer ( This is a depth that does not reach the active layer.
[0087]
[Table 2]
Figure 0004991025
[0088]
The obtained laser element tends to have a drive current lower by about 10 to 20 mA than that of Reference Example 1.
[0089]
[Modification 1]
As a modification, a layered waveguide from the n-side contact layer to the p-side contact layer shown in Table 3 is laminated on the substrate in order, and a stripe-shaped waveguide is formed by etching, and the n-side contact layer is exposed. The p and n electrodes are formed on the contact layer, and the laser element shown in FIG. 7 is obtained. At this time, the etching depth when forming the stripe-shaped waveguide is specifically below the position where the thickness of the p-side cladding layer is 0.1 μm (in the direction approaching the active layer), and the active layer It is a depth that is higher (depth that does not reach the active layer). Preferably, as described above, the stripe-shaped ridge waveguide is formed to a depth reaching the p-side light guide layer 210, and more specifically, the depth is set to a thickness of 1000 mm as in the first embodiment. To do.
[0090]
[Table 3]
Figure 0004991025
[0091]
In the obtained laser element, the drive voltage Vf tends to decrease as compared with the laser element having the p-side cap layer, but the threshold current tends to increase 5 to 6 times. There is a tendency not to show laser oscillation. The laser element obtained by setting the thickness of the p-side light guide layer to 2.5 μm, the thickness of the n-side light guide layer to 1.5 μm, and making the p-side light guide layer thicker than the n-side is as described above. In addition, the transverse mode is controlled well by the striped waveguide, and a laser element having excellent optical characteristics such as an aspect ratio can be obtained. Thus, when the film thickness difference between the two light guide layers is 1 μm, the effect of improving the mode controllability due to the deviation of the above-described light distribution toward the p-side light guide layer tends to be sufficiently obtained. . As the film thickness difference between the two light guide layers, the above tendency is observed when the thickness is 500 mm or more.
[0092]
(Laser element in long wavelength range)
In the laser element of the present invention, it is preferable to have the following layer structure in a long wavelength region of 450 nm or more, specifically 450 to 520 nm, blue to green. However, the present invention is not limited to this wavelength range.
In the long wavelength region, it is preferable to provide an intermediate layer between the well layer and the barrier layer as the active layer, leading to improvement of oscillation characteristics.
[0093]
The active layer used in a short wavelength region, specifically a wavelength region of 450 nm or less, has a quantum well structure sandwiched between a well layer made of InGaN and a barrier layer having a larger band gap energy than the well layer, specifically InGaN. A barrier layer made of AlGaInN having a mixed crystal ratio or a different composition is used for the well layer made of and the well layer. As such a structure, a single quantum well structure (SQW) of barrier layer / well layer / barrier layer, or a multiple quantum well structure (MQW) in which a well layer and a barrier layer are repeatedly stacked are used. However, since the well layer and the barrier layer have different mixed crystal ratios or compositions, the temperatures suitable for the growth of the layers are different, and the growth tends to be difficult. In this case, the barrier layer is grown on the well layer at a higher growth temperature. This is because, in the well layer having In, decomposition of In occurs in the temperature rising process during the growth of the barrier layer, and a layer having a sharp emission peak cannot be obtained. Even if the barrier layer is formed at substantially the same temperature as that of the well layer, when the other layers (cladding layer, guide layer) subsequent to the formation of the active layer are formed, the barrier layer is also increased for good crystal growth. A temperature process is required. Such growth difficulty tends to become more prominent as the oscillation wavelength becomes longer, and it is preferable to provide an intermediate layer in the long wavelength region.
[0094]
For this reason, the problem by the said temperature rise can be solved by passing through the said intermediate | middle layer. By providing this intermediate layer, the above decomposition of In tends to be observed as a partial one, and the intermediate layer itself tends to be observed as a surface form exhibiting irregularities. It is thought that this contributes to a significant decrease in threshold voltage. This intermediate layer is provided between the well layer and the barrier layer, and its band gap energy is larger than that of the barrier layer. When the active layer is MQW, this intermediate layer needs to be provided on at least one well layer. By providing the intermediate layer on all well layers, the above-mentioned problem can be solved for all the barrier layers on the well layer. Can be solved.
[0095]
The thickness of the intermediate layer is preferably less than the thickness of the barrier layer and is in the range of 1 atomic layer or more and 100 mm or less. This is because when the film thickness is 100 mm or more, a miniband is formed between the intermediate layer and the barrier layer, and the oscillation characteristics tend to deteriorate. The barrier layer at this time is in the range of 10 to 400 mm. Further, the composition of the intermediate layer is preferably Al.uGa1-uBy setting N (0 ≦ u ≦ 1), the partial decomposition of In and the tendency of the drive voltage and threshold voltage to decrease due to the surface form of the intermediate layer are shown. More preferably, AlvGa1-vBy setting N (0.3 ≦ v ≦ 1), the decrease in each voltage can be increased.
[0096]
[Modification 2]
On the substrate, an n-side contact layer to a p-side contact layer shown in Table 4 below were sequentially laminated to form a laser element structure. Next, a stripe-shaped ridge waveguide is formed by etching from a p-side contact layer side to a depth at which the p-side light guide layer has a thickness of 500 mm, with a stripe width of 1.8 μm. Similarly, the n-side contact layer was exposed by etching, p and n electrodes were formed on each contact layer, the chip was taken out, and a laser device as shown in FIG. 8 was obtained. In the figure, 208a indicates an intermediate layer, 208b indicates a well layer, and 208c indicates a barrier layer. FIG. 8 schematically shows an enlarged structure of the active layer 208.
[0097]
[Table 4]
Figure 0004991025
[0098]
The obtained laser device has a wavelength of 450 nm and a threshold current density of 2.0 kA / cm at room temperature.2Thus, continuous oscillation for 1000 hours or more was confirmed. This is because the etching depth at the time of forming the stripe-shaped waveguide is controllability in the transverse mode even when compared with a laser element whose depth does not reach the p-side light guide layer. F. P. A product having an excellent aspect ratio can be obtained. Further, by setting the p-side light guide layer to 1300 mm and making the film thickness difference from the n-side light guide layer sufficient, a more preferable laser element can be obtained.
[0099]
[Modification 3]
A laser element is obtained in the same manner as in Modification 2 except that the element structure laminated on the substrate is as shown in Table 5 below.
[0100]
[Table 5]
Figure 0004991025
[0101]
The obtained laser element has an oscillation wavelength of 510 nm, and a good laser element can be obtained. Compared to the modified example 2, the device characteristics tend to be slightly reduced by changing the active layer from MQW to SQW. However, the intermediate layer in the active layer is GaN, so that the intermediate layer is provided. There is a tendency for the effect of to decrease. However, as in the second modification, by having the striped waveguide according to the present invention, a laser element having excellent transverse mode stability and element lifetime can be obtained, and the present invention can be applied to a long wavelength region. Further, by setting the p-side light guide layer to 1300 mm and making the film thickness difference from the n-side light guide layer sufficient, a more preferable laser element can be obtained.
[0102]
[Modification 4]
As in Example 1, after forming a buffer layer and an underlayer on a different substrate, Si was added at 1 × 1018/cm2Doped GaN is grown to a thickness of 100 μm. Subsequently, the substrate is removed from the rear surface of the wafer, that is, the surface facing the main surface of the heterogeneous substrate on which the nitride semiconductor is grown, so that only the nitride semiconductor is obtained.
Next, with the nitride semiconductor 204 on the surface opposite to the surface removed from the substrate as the main surface, as shown in FIG. 9, the n-side cladding layer 206, the n-side light guide layer 207, the same as in Example 1, The active layer 208, the p-side cap layer 209, the p-side light guide layer 210, the p-side cladding layer 211, and the p-side contact layer 212 are sequentially stacked. In the same manner as in Example 1, annealing was performed at 700 ° C. to further reduce the resistance of the p-type conductive layer, the wafer was taken out from the reaction vessel, transferred to the RIE apparatus, and etched into a stripe-shaped lead having a width of about 3 μm. A waveguide is formed. At this time, the etching depth is a depth that reaches the film thickness of the p-side light guide layer, and is formed at such a depth that the film thickness is 500 mm. Subsequently, a p-electrode 220 made of Ni / Au is formed on the uppermost surface of the p-side contact layer 212, and the etching exposed surface excluding the p-electrode 220 is formed with SiO 2.2An insulating film 264 is formed, a take-out electrode 222 electrically connected to the p-electrode 220 is formed across the insulating film 264, and an n-electrode 221 made of Ti / Al is formed on the back surface (n-side contact layer surface) of the wafer. On top of that, a thin film made of Au / Sn is formed for metallization with a heat sink. Finally, scribing is performed from the wafer surface side on which the n-electrode 221 is provided, and the wafer is cleaved with a GaN M-plane [(11-00) plane] to form a bar shape, and then a resonant surface is produced. At least one of the pair of opposing resonant surfaces is SiO.2/ TiO2A dielectric multilayer film mirror is provided and finally cut substantially perpendicularly to the cavity direction to obtain a laser element chip. The obtained laser device has good characteristics with no occurrence of kinks in the current-light output curve although the stability of the transverse mode is slightly inferior because of the wide stripe width as compared with Example 1. . This suggests that the present invention is not affected by such a design change and can improve the device characteristics.
[0103]
【The invention's effect】
The nitride semiconductor laser device of the present invention has the optical characteristics of the laser device, particularly the F.F. F. P. Good aspect ratio was obtained, and the aspect ratio was greatly improved. Further, since the light confinement effect could be increased, it was possible to form a good waveguide, and it was confirmed that the device life was improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a laser element of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged schematic diagram illustrating a laser element of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining the relationship between etching depth and device characteristics in a laser device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a laser device according to Modification 1 of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a laser device according to a second modification of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a laser device according to a third modification of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a laser device according to Modifications 4 and 5 of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a laser device according to Modification 6 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,201 ... Different substrates
2,202 ... Buffer layer
3,203 ... Underlayer
4,204 ... n-side contact layer
5,205 ... Crack prevention layer
6,206 ... n-side cladding layer
7,207 ... n-side light guide layer
8, 208 ... active layer
9,209 ... p-side cap layer
10, 210 ... p-side light guide layer
11, 211 ... p-side cladding layer
12, 212 ... p-side contact layer
61,261 ... first protective film
62, 262 ... second protective film
63, 263 ... Third protective film
20,220 ... p electrode
21 221 ... n electrode
22, 222 ... p-pad electrode
23, 223... N pad electrode

Claims (8)

基板上に、n型窒化物半導体層と、活性層と、p型窒化物半導体層とを有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記活性層を挟み込むようにn側光ガイド層とp側光ガイド層とを設けて導波路を形成し、該導波路を挟み込むようにn側クラッド層とp側クラッド層とを設け、
前記p側光ガイド層にストライプ状の突出部がエッチングにより設けられることでストライプ状の導波路領域を有し、
前記p側光ガイド層の前記突出部における膜厚が、n側光ガイド層の膜厚より厚く形成されており、
前記p側光ガイド層の前記突出部における膜厚が1μm以下であり、かつ、前記p側光ガイド層のエッチングされた残りの膜厚が500Å以上であり、
前記突出部の上面以外の領域であって、該突出部の側面であるp側光ガイド層の表面に、保護膜を有し、
前記保護膜は、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、又はSiO、BN、SiC、AlNの内の少なくとも一種で形成されることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
In a nitride semiconductor laser element having an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on a substrate,
An n-side light guide layer and a p-side light guide layer are provided so as to sandwich the active layer to form a waveguide, and an n-side cladding layer and a p-side cladding layer are provided so as to sandwich the waveguide,
The p-side light guide layer has a stripe-shaped waveguide region by providing a stripe-shaped protrusion by etching,
The p-side light guide layer is formed with a film thickness at the protruding portion larger than the film thickness of the n-side light guide layer,
The p-side light guide layer has a thickness of 1 μm or less at the protruding portion, and the p-side light guide layer has a remaining etched thickness of 500 mm or more,
In a region other than the upper surface of the protruding portion, the protective film is provided on the surface of the p-side light guide layer that is the side surface of the protruding portion,
The protective film is formed of an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Hf, and Ta, or at least one of SiO 2 , BN, SiC, and AlN. A nitride semiconductor laser device characterized by the above.
前記突出部のストライプ幅が、1μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。  2. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the protrusion has a stripe width of 1 μm to 3 μm. 前記p側光ガイド層は、InGa1−xN(0≦x<1)であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の窒化物半導体レーザ素子。The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the p-side light guide layer is In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1). 前記活性層とp側光ガイド層の間に、p型不純物をドープしたAlGa1−xN(0≦x≦1)からなるp側キャップ層を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ素子。2. A p-side cap layer made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) doped with a p-type impurity is provided between the active layer and the p-side light guide layer. 4. The nitride semiconductor laser device according to any one of 3 above. 前記p側クラッド層は、AlGa1−xN(0<x<1)を含む超格子構造であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ素子。5. The nitride semiconductor laser according to claim 1, wherein the p-side cladding layer has a superlattice structure including Al x Ga 1-x N (0 <x <1). element. 前記活性層は、単一量子井戸構造であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ素子。 The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein the active layer has a single quantum well structure. 前記n側クラッド層が、p側クラッド層の膜厚より厚く形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ素子。  The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the n-side cladding layer is formed thicker than a p-side cladding layer. 前記保護膜は、窒化物半導体よりも屈折率が小さい酸化物である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ素子。  The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein the protective film is an oxide having a refractive index smaller than that of the nitride semiconductor.
JP2000099797A 1999-06-10 2000-03-31 Nitride semiconductor laser device Expired - Lifetime JP4991025B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000099797A JP4991025B2 (en) 1999-06-10 2000-03-31 Nitride semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-163500 1999-06-10
JP1999163500 1999-06-10
JP16350099 1999-06-10
JP2000099797A JP4991025B2 (en) 1999-06-10 2000-03-31 Nitride semiconductor laser device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2001057461A JP2001057461A (en) 2001-02-27
JP2001057461A5 JP2001057461A5 (en) 2007-05-24
JP4991025B2 true JP4991025B2 (en) 2012-08-01

Family

ID=26488926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000099797A Expired - Lifetime JP4991025B2 (en) 1999-06-10 2000-03-31 Nitride semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4991025B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002335048A (en) 2001-03-06 2002-11-22 Sony Corp Nitride semiconductor laser element and its manufacturing method
JP2003086898A (en) 2001-09-07 2003-03-20 Nec Corp Gallium nitride base semiconductor laser
US7485902B2 (en) 2002-09-18 2009-02-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor light-emitting device
JP3973523B2 (en) 2002-09-20 2007-09-12 三洋電機株式会社 Nitride semiconductor laser device
JP4640752B2 (en) * 2003-12-05 2011-03-02 シャープ株式会社 Gallium nitride semiconductor laser and manufacturing method thereof
JP2006324279A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Rohm Co Ltd Semiconductor element
JP2007115877A (en) * 2005-10-20 2007-05-10 Fujifilm Corp Solid laser device
JP2011035156A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Toyoda Gosei Co Ltd Method for manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting device
CN102474077B (en) * 2009-07-31 2014-08-06 日亚化学工业株式会社 Nitride semiconductor laser diode
JP5204170B2 (en) * 2010-08-25 2013-06-05 シャープ株式会社 Gallium nitride semiconductor laser and manufacturing method thereof
JP7295371B2 (en) 2018-08-31 2023-06-21 日亜化学工業株式会社 semiconductor laser element
JPWO2023163230A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5743487A (en) * 1980-08-28 1982-03-11 Nec Corp Semiconductor laser
JP2778178B2 (en) * 1990-01-31 1998-07-23 日本電気株式会社 Semiconductor laser
JPH04186687A (en) * 1990-11-17 1992-07-03 Seiko Epson Corp Semiconductor laser
JPH08330678A (en) * 1995-03-27 1996-12-13 Mitsubishi Cable Ind Ltd Semiconductor laser
JP3441329B2 (en) * 1996-02-26 2003-09-02 株式会社東芝 Gallium nitride based semiconductor device
JP3336599B2 (en) * 1996-03-11 2002-10-21 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor laser device
JP3431389B2 (en) * 1996-03-25 2003-07-28 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor laser device
US6185237B1 (en) * 1996-06-24 2001-02-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser
JP3897186B2 (en) * 1997-03-27 2007-03-22 シャープ株式会社 Compound semiconductor laser
JP3278108B2 (en) * 1997-06-11 2002-04-30 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing nitride semiconductor laser element
JP3822318B2 (en) * 1997-07-17 2006-09-20 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001057461A (en) 2001-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100683875B1 (en) Nitride Semiconductor Laser Element
WO2001095446A1 (en) Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same
JP3647236B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP5076746B2 (en) Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP3716974B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP4991025B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3487251B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP2000196201A (en) Nitride semiconductor laser element
JP3685682B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3604278B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP2008028375A (en) Nitride semiconductor laser device
JP4639571B2 (en) Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP3264163B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP4815734B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP5023567B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP4955195B2 (en) Nitride semiconductor device
JP4045792B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3772651B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3968959B2 (en) Method of manufacturing nitride semiconductor device
JP3307218B2 (en) Method for manufacturing nitride semiconductor laser device
JP5532082B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3849876B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JPH09260771A (en) Nitride semiconductor laser element and its manufacture
JP3804494B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3562455B2 (en) Method of forming nitride semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070402

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070402

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100518

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100720

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110314

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110511

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20110603

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120307

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120503

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4991025

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term