JP5076746B2 - 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板を半導体層の成長用基板として用いる。窒化物半導体基板は、高転位密度領域と低転位密度領域とを有するものである。
この窒化物半導体基板の表面に、窒化物半導体層を、例えば、有機金属気相堆積法(MOCVD)により結晶成長させて、窒化物半導体層の積層構造を得る。
現在、窒化物半導体層を成長させるための成長用基板としてGaN基板が用いられている。このGaN基板は、GaAs基板、InP基板等と異なり、ウェハ状態で全面均一の低転位基板を製造することが困難である。低転位基板を製造することは可能であっても大口径化が新たな問題となる。そのため、現状では、ウェハ内に転位が内在するGaN基板を用いている。このようなGaN基板を窒化物半導体層の成長用基板に用いることで、窒化物半導体層には、基板の高転位密度領域から、転位が伝播される。これでは、窒化物半導体層の駆動(主発光)領域の特性悪化を招く恐れがある。
また、GaN基板と窒化物半導体層とは、格子定数が完全に一致しないため、窒化物半導体層には引っ張り歪が生じる。この引っ張り歪によってウェハ内にクラックが生じる。その結果、歩留まりが低下する。
特許文献1に開示されている窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を成長した後に窒化物半導体層に凹部が形成されている。この凹部によって、レーザ光導波領域又はレーザ光導波領域周辺まで転位(欠陥)が伝播することを防止している。
この技術は、特許文献2の図12及び図13に開示されているように、凹部を有する窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を成長させる。
特許文献2では、高転位密度領域に凹部を形成することのみによって、転位の再発を防止するものであるが、これだけではクラックの発生を十分に抑制することができず、窒化物半導体レーザ素子の安定した歩留まりが望めない。
前記窒化物半導体基板は、高転位密度領域と該高転位密度領域よりも転位密度が低い低転位密度領域(以下同じ)とを有する窒化物半導体基板であり、少なくとも1つの凹部が、少なくとも該高転位密度領域に形成されており、
前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が、前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、前記第1の窒化物半導体層の上に接触して配置され、Inを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記窒化物半導体基板の凹部上において、前記第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層とは凹部を有することを特徴とする。
また、前記窒化物半導体基板の高転位密度領域と低転位密度領域とは交互にストライプ状に形成されており、該窒化物半導体基板の凹部側面は、低転位密度領域であることが好ましい。
さらに、前記窒化物半導体基板の凹部側面は、高転位密度領域の端部から5μm以上離間していることが好ましい。
また、前記第2の窒化物半導体層における凹部は、窒化物半導体基板の高転位密度領域から転位が伝播した領域であることが好ましい。
前記第1の窒化物半導体層は、Alを含有する窒化物半導体層であることが好ましい。
前記窒化物半導体基板の高転位密度領域に凹部を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板の上に、前記基板の凹部側面から横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域から縦方向への成長膜厚よりも大きくなるように第1の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体層に接触するInを含有する第2の窒化物半導体層を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
また、前記窒化物半導体基板の高転位密度領域と低転位密度領域とを、交互にストライプ状に形成することが好ましい。
さらに、前記窒化物半導体基板の凹部を、高転位密度領域、及び該高転位密度領域を挟んだ両側の低転位密度領域に連続して形成することが好ましい。
前記窒化物半導体基板の凹部は、その側面を、高転位密度領域の端部から5μm以上離間して形成することが好ましい。
前記窒化物半導体基板は、高転位密度領域と該高転位密度領域よりも転位密度が低い低転位密度領域とを有する窒化物半導体基板であり、少なくとも該高転位密度領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、
前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、該第1の窒化物半導体層上に接触して形成されたInを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には面内方向に伸びる転位があることを特徴とする。
前記窒化物半導体基板は、基板表面における転位密度が1×107個/cm2以下であり、該基板表面には少なくとも1つの凹部が形成されており、前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、該第1の窒化物半導体層上に接触して形成されたInを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には面内方向に伸びる転位があり、その転位密度は1×108個/cm2以上であることを特徴とする。
また、前記第1の窒化物半導体層は、Alを含有する窒化物半導体層であることが好ましい。
さらに、前記第1の窒化物半導体層の上に、Inを含有する第2の窒化物半導体層を有することが好ましい。
さらに、窒化物半導体レーザ素子の駆動時に生じる発熱(温度上昇)による素子の膨張によってクラックが発生することをも抑制することができるため、安定な寿命特性を示すとともに、レーザ特性の優れたものとすることができる。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、ウェハ内に引っ張り歪が生じることを抑制することができる。これにより、後の設計工程でクラックが発生することを防止することができ、製品歩留まりを向上した窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。
この窒化物半導体レーザ素子は、図2に示すように、窒化物半導体基板100の表面100aに窒化物半導体層が積層されている。この窒化物半導体層は窒化物半導体基板100の表面100a側から順に第1の窒化物半導体層110と第2の窒化物半導体層120とを有している。さらに、その上には活性層205等が積層されている。また、窒化物半導体基板100の裏面100bには電極232が形成されている。
まず、窒化物半導体基板100を準備する。
この窒化物半導体基板100は、図1(a)に示すように表面100aから裏面100bに貫通したストライプ状の転位が集中した高転位密度領域102が形成されており、これ以外の領域に低転位密度領域101がある。
低転位密度領域101とは高転位密度領域102よりも単位面積あたりの転位数が少ない領域である。この低転位密度領域101の単位面積あたりの転位数は、1×107/cm2以下、好ましくは5×106/cm2以下、より好ましくは1×106/cm2以下である。高転位密度領域102とは低転位密度領域101よりも単位面積あたりの転位数が多い領域であって、特にその数は限定されない。転位密度の測定方法は、CL(カソード・ルミネッセンス)観察、TEM観察で行うのがよい。窒化物半導体基板は○状か□状のウェハであって、サイズは1インチ以上、好ましくは2インチ以上である。
窒化物半導体基板100の製造方法には、MOCVD法又はHVPE法、MBE法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等がある。
窒化物半導体基板としては、GaN基板、AlN基板、AlGaN基板等を用いてもよいが、本実施形態ではGaN基板を使用する。
窒化物半導体基板は、窒化物半導体とは材料が異なる異種基板上に窒化物半導体を形成し、その後に異種基板を除去して形成することもできる。この窒化物半導体基板は、表面100aの全面が低転位であるGaN基板とすることができる。
また、窒化物半導体基板100は、2軸結晶法による(0002)回折X線ロッキングカーブの半値幅(Full Width at Half Maximum)が2分以下、好ましくは1分以下である。窒化物半導体基板100の曲率半径は、少なくとも0.1m以上、1m以上であってもよい。なお、本明細書において、面指数を表す括弧内のバー(−)は、後ろの数字の上に付すべきバーを表すものとする。
この凹部は高転位密度領域102のみに形成されるものに限定する必要はなく、図1(b)に示すように、高転位密度領域102の両側にある低転位密度領域101にも一部形成されるものであってもよい。凹部103側面を低転位密度領域101とすることにより、凹部側面からの転位の伝播が少なくなるため好ましい。
化学的エッチングは、マスクパターンを使用せずに、窒化物半導体基板の高転位密度領域102と低転位密度領域101との溶液に対するエッチングレートの違い、ドライエッチング等の選択比を利用するものである。溶液には、例えば、硫酸と燐酸との混合酸、BHF(バッファードフッ酸)水溶液、他の酸溶液等を用いることができる。この混合液は100℃〜300℃に加熱したものを用いてもよい。ウェハをこの溶液に浸すことによって、凹部を形成する。
なお、マスクパターンを用いるウェットエッチングを利用してもよい。
例えば、GaN基板が低転位密度領域101と高転位密度領域102とを交互にストライプ状に形成されている基板である場合には、開口部はストライプ状に形成される。低転位密度領域101と高転位密度領域102とが交互にストライプ状に形成されているGaN基板であれば、例えば、GaN基板の低転位密度領域101上にマスクの幅が50〜500μmで形成され、少なくとも高転位密度領域102上は開口部となっており、その開口部の幅が5〜100μmでストライプ状のパターンを形成する。
マスクの膜厚は凹部103の深さを所望の深さにできるものであればよく、例えば、0.1μm〜2μm、好ましくは0.3μm〜2μmとする。マスクの形成方法はCVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法、スパッタ法が挙げられる。
その後、保護膜を除去する。これによって、少なくとも高転位密度領域102に、例えば、ストライプ状の凹部が形成される。凹部同士の間隔幅は、100〜500μmで形成される。
また、凹部103の幅は高転位密度領域102の幅に依存するものであるが、5〜100μmとすることができる。
凹部103側面は、高転位密度領域の端部から5μm以上、好ましくは7μm以上離間していることで、窒化物半導体基板から窒化物半導体層への転位の伝播を抑制することができる。
また、凹部103側面の傾斜角度は、60°以上、好ましくは80°以上である。
この第1の窒化物半導体層110は、図1(c)の拡大図である図1(c’)に示すように、窒化物半導体基板の凹部側面から横方向への成長膜厚Yが凹部以外の領域から縦方向への成長膜厚Xよりも大きくなるように形成する。
このような窒化物半導体層110を形成する具体的な条件としては、反応炉内を常圧よりも減圧で成長させる。また、1050℃以上で成長させることが好ましい。
第1の窒化物半導体層110の膜厚は0.1μm〜4μmであって、好ましくは0.4μm〜2.5μmである。
この第2の窒化物半導体層120を形成する条件としては、例えば、反応炉内での成長温度を1000℃以下、圧力条件を常圧とすることである。
具体的な成長条件としては、反応炉内での成長温度を950℃以上、圧力条件を常圧とする。
第3の窒化物半導体層130の膜厚は0.01〜5μm、好ましくは0.5〜5μmである。
まず、上述した窒化物半導体基板100を準備する。
(第2の工程)
次に、前記窒化物半導体基板100に上述した凹部103を形成する。
(第3の工程)
続いて、上述したように、窒化物半導体基板の表面100a上に、第1の窒化物半導体層、第2の窒化物半導体層と第3の窒化物半導体層を形成する。例えば、下地層(n型窒化物半導体層)を形成し、その上に、任意にn型窒化物半導体層、活性層を含んだコア領域、p型窒化物半導体層を形成する。例えば、これら各層は、MOCVD法により、減圧〜大気圧の条件で成長させることができる。
前記n型窒化物半導体層201中には、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y<1、0<x+y≦1)からなる中間層を介した構成とすることもできる。また、中間層は単一層構造又は多層積層構造である。n型窒化物半導体層には組成比がお互いに異なる2層からなる超格子構造を有する構成であってもよい。
窒化物半導体基板100上に窒化物半導体層を積層したウェハを反応容器から取り出す。p型窒化物半導体層側からエッチングを行い、n型窒化物半導体層又は下地層又は窒化物半導体基板を露出させる。このエッチングにより窒化物半導体層の外周部が形成され、その幅を100μm〜500μmとする。露出面の位置は特に限定されるのものではないが、本実施形態では第3の窒化物半導体層130まで露出する。これによって、応力緩和の効果がある。この工程は省略することが可能である。このエッチングと同時にp型窒化物半導体層の表面であって、光出射側端面付近にW型溝を形成してもよい。このW型溝によって迷光が端面から放出することを抑制することができる。また、このエッチングと同時に素子の四隅に劈開補助溝を形成してもよい。この劈開補助溝によってウェハからバー化、さらにはチップ化が容易になる。エッチングにはRIE法を用いCl2、CCl4、CHCl3、BCl3、SiCl4ガス等によりエッチングする。
またp電極230を形成した後、オーミックアニールを行ってもよい。アニール条件としては、温度を300℃以上、好ましくは500℃以上とする。雰囲気は窒素及び/又は酸素を含有するものとする。なお、p電極を形成する方法、本発明における他の電極を形成する方法は特に限定されず、スパッタ、CVD等の方法を用いることができる。
その後、窒化物半導体基板の第2主面100bにn電極232を形成する。n電極232を形成する工程としては、まず、基板の第2主面側から研磨を行うことによって基板の膜厚を200μm以下とする。次に、n電極をスパッタ等により多層で形成する。n電極232は、V、Mo、Ti、Cr、W、Al、Zr、Au、Pd、Rh、Nb、Hf、Ta、Re、Mn、Zn、Pt、Ruからなる群より選択される少なくとも1つを含む合金または層構造を用いることができる。好ましくはV―Pt―Au、Ti―Pt―Au、Mo―Pt―Au、W―Pt―Au、Ti―Pd―Al、Ti―Al、Cr―Au、W―Al、Rh―Al、Hf―Al、Hf―Al―Mo―Au、Hf―Al―Pt―Au、Hf―Al―W―Au、Hf―Au、Hf―Mo―Auの順に形成して2層構造又は3層構造とする。n電極の表面上にバリア目的でTi、Mo、Si、W、Pt、Ni、Rh又はこれらの酸化物、窒化物を積層してもよい。チップの実装強度を強めることができる。
次に共振器端面に誘電体膜を形成する。バー形状の半導体の共振器端面に誘電体膜を形成した後、バー形状からチップ化して窒化物半導体レーザ素子を形成する。窒化物半導体レーザ素子はチップ化した後の形状は矩形状であって、該矩形状の共振器長は1500μm以下とする。
以上より、上述した構成により得られる窒化物半導体レーザ素子は結晶成長工程、設計工程、駆動中に発生するクラックを抑制又は無くすことができる。その結果、発振波長375nmであって、寿命試験(Tc=25℃、CWで出力50mW)では、3000時間以上の結果を得ることができる。また、CODレベルが300mW以上であって、Kinkパワーが100mW以上となる。
さらに、本発明では接触抵抗を低減した対向電極構造の窒化物半導体レーザ素子であって、接触抵抗率は1.0E-3Ωcm2以下となる。
この窒化物半導体レーザ素子は、高転位密度領域と低転位密度領域とを有する窒化物半導体基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを備えており、少なくとも1つの凹部が、少なくとも高転位密度領域に形成されており、窒化物半導体層は、基板の凹部側面から横方向への成長膜厚が凹部以外の領域から縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層を有している。また、第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には、面内方向に伸びる転位がある。これ以外の構造や製造条件は実施の形態1と同様とすることができる。なお、面内方向に伸びる転位は、第1窒化物半導体層以外の窒化物半導体層に存在してもよい。
この窒化物半導体レーザ素子は、基板表面における転位密度が1×107個/cm2以下であって、基板表面には少なくとも1つの凹部が形成されており、窒化物半導体層は、基板の凹部側面から横方向への成長膜厚が凹部以外の領域から縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層を有しており、第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には面内方向に伸びる転位があり、その転位密度は1×108個/cm2以上である以外、実質的に実施の形態1及び2と同様である。
第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域に存在する面内方向に伸びる転位密度は、上述したとおりである。
この窒化物半導体レーザ素子は、実施の形態1において、窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を介して第1の窒化物半導体層を形成したものである。
この窒化物半導体層は、窒化物半導体基板の凹部を除く領域に形成されていればよく、凹部内には第1の窒化物半導体層が形成されている。
その後、図8(d)に示すように、保護膜を除去する。ここで保護膜の除去は、リフトオフ法で行うことができる。なお、図8(d)は、図1(b)、図6(a)、図6(b)に略対応する。
続いて、図8(e)に示すように、窒化物半導体層上に、実施の形態1と同様に、第1の窒化物半導体層を形成する。
この製造方法では、第1の窒化物半導体層上の活性層形成時において、保護膜は除去されているため、活性層に保護膜から発生する汚染源が侵入することを抑止できる。
基板は、C面を主面とするウェハ状のGaN基板100を用いる。このGaN基板は、幅が50μm以下である高転位密度領域と幅が200μm以上である低転位密度領域とを交互にストライプ状に有するGaN基板である。
SiO2からなるマスクをパターン形成する。低転位密度領域にはマスクが形成されており、高転位密度領域はマスクの開口部とする。その後、RIE(反応性イオンエッチング)を用いてCl2ガスによりエッチングを行い、幅が60μmであり、深さが2.5μmである凹部103を形成する。凹部の側面は高転位密度領域の端部からの距離が5μm以上である。
まず、GaN基板上に第1の窒化物半導体層110を形成する。炉内の雰囲気温度を1000℃以上、圧力を減圧にして、原料ガスにTMA(トリメチルアルミニウム)、TMG(トリメチルガリウム)及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用いて、Si含有のAl0.02Ga0.98Nよりなる第1の窒化物半導体層を膜厚2.0μmで成長させる。
反応終了後、反応容器内において窒素雰囲気中でウェハを700℃でアニーリングして、p型層をさらに低抵抗化する。
次に、第2の絶縁膜としてSiO2をレーザ素子の側面に形成する。さらに、p電極上にpパッド電極としてNi−Ti−Auの順に形成する。
GaN基板を研磨して約85μmの膜厚になるよう調整し、基板裏面100bにV−Pt−Auの順に膜厚を100Å、2000Å、3000Åで積層したn電極232を形成する。
光出射側端面(フロント側端面)には、ECRスパッタ装置を用いて酸素等の活性ガスのプラズマを用い共振器端面をクリーニングした後、Al2O3からなる誘電体膜を形成する。この誘電体膜の屈折率は375nmの光に対して1.66である。
また、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、室温において閾値電流密度3.5kA/cm2、CW駆動時で30mWの高出力において発振波長375nmの連続発振が可能となる。
実施例1において、リッジストライプを高転位密度領域102を避けて形成する(図5)。またバー形状の半導体からチップ化する工程で、チップ化する基準位置を両側面ともに低転位密度領域とする(図3)。その他は実施例1と同様にして窒化物半導体レーザ素子を形成する。
本実施例で得られる窒化物半導体レーザ素子は結晶成長工程や設計工程で発生するクラックを抑制又は無くすことができるため、良好な寿命特性が期待できる。
実施例1において、高転位密度領域と高転位密度領域との間の中央部をチップ化する基準位置とする。これによりチップの一方の側面は凹部に内在する高転位密度領域、もう一方の側面は低転位密度領域となり、チップ幅は200μmとなる(図4)。その他は実施例1と同様にして窒化物半導体レーザ素子を形成する。
本実施例で得られる窒化物半導体レーザ素子は結晶成長工程や設計工程で発生するクラックを抑制又は無くすことができるため、良好な寿命特性が期待できる。
しかも、チップ幅を小さくしているため、実施例1に比べてチップの取れ数が2倍になる。
実施例1において、チップ幅を600μmとして、その内部にリッジストライプを3つ形成する(図5)。いずれのリッジストライプも高転位密度領域を避けて形成する。
本実施例で得られる窒化物半導体レーザ素子は結晶成長工程や設計工程で発生するクラックを抑制又は無くすことができるため、良好な寿命特性が期待できる。
しかも、リッジストライプを3つ備えたマルチアレイ型窒化物半導体レーザ素子であるため、150mW以上の高出力が期待できる。
この実施例の素子は、図7に示すように、窒化物半導体層の構成を以下に示すように形成する以外、実質的に実施例1と同様の素子を作製する。
第1の窒化物半導体層110として、Al0.08Ga0.92N(25Å)/GaN(25Å)を220回繰り返した総膜厚1.1μmの超格子構造(平均Al混晶は4%)を形成する。なお、ここでは、第2の窒化物半導体層は、省略する。
その後、第3の窒化物半導体層130として、Al0.05Ga0.95N(25Å)/GaN(25Å)を60回繰り返した総膜厚3000Åの超格子構造(平均Al混晶は2.5%)を形成する
コア領域におけるn型光ガイド層として機能するn型窒化物半導体層201として、GaN層(1700Å)を形成する。
活性層205として、In0.05Ga0.95Nからなる障壁層(140Å)/In0.1Ga0.9Nからなる井戸層(70Å)を2回繰り返し、その上にIn0.05Ga0.95Nからなる障壁層(300Å)を形成した総膜厚約720Åの多重量子井戸構造(MQW)を形成する。
p型ガイド層として機能する窒化物半導体層212として、GaN(1500Å)、p型の窒化物半導体層213として、Al0.1Ga0.9N(20Å)/GaN(20Å)を300回繰り返した総膜厚4500Åの超格子構造(平均Al混晶は4.9%)を形成する。
本実施例で得られる窒化物半導体レーザ素子は結晶成長工程や設計工程で発生するクラックを抑制又は無くすことができるため、良好な寿命特性が期待できる。
実施例5において、第1の窒化物半導体層をAl0.03Ga0.97Nとして2μmの膜厚で形成し、第3の窒化物半導体層をGaNとして1700Åの膜厚で形成する以外は、同様に形成する。これにより、実施例5と略同様の特性を示すレーザが得られる。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法は、端面で帰還させるファブリ・ペロー共振器を有するもの以外に、内部に回折格子を設けて帰還させるDFB(Distributed Feedback)、外部に回折格子を設けて帰還させるDBR(Distributed Bragg Reflector)を有するものに適用することができる。
100a 表面
100b 裏面
101、301 低転位密度領域
102、302 高転位密度領域
103、303 凹部
110、306 第1の窒化物半導体層
120 第2の窒化物半導体層
304 保護膜
305 窒化物半導体層
Claims (17)
- 窒化物半導体基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記窒化物半導体基板は、高転位密度領域と該高転位密度領域よりも転位密度が低い低転位密度領域とを有する窒化物半導体基板であり、少なくとも該高転位密度領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、
前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が、前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、前記第1の窒化物半導体層の上に接触して配置され、Inを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記窒化物半導体基板の凹部上において、前記第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層とは凹部を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 - 前記窒化物半導体基板の凹部は、窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向と略平行方向に形成されている請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記窒化物半導体基板の高転位密度領域と低転位密度領域とは交互にストライプ状に形成されており、該窒化物半導体基板の凹部側面は、低転位密度領域である請求項1又は2に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記窒化物半導体基板の凹部側面は、高転位密度領域の端部から5μm以上離間している請求項3に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第2の窒化物半導体層における凹部は、窒化物半導体基板の高転位密度領域から転位が伝播した領域である請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1の窒化物半導体層は、Alを含有する窒化物半導体層である請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 高転位密度領域と該高転位密度領域よりも転位密度が低い低転位密度領域とを有する窒化物半導体基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記窒化物半導体基板の高転位密度領域に少なくとも1つの凹部を形成する工程と、
前記窒化物半導体基板の上に、前記基板の凹部側面から横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域から縦方向への成長膜厚よりも大きくなるように第1の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体層に接触するInを含有する第2の窒化物半導体層を形成する工程とを備えたことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。 - 前記窒化物半導体基板の凹部を、窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向と略平行方向に形成する請求項7に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記窒化物半導体基板の高転位密度領域と低転位密度領域とを、交互にストライプ状に形成する請求項7に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記窒化物半導体基板の凹部を、高転位密度領域、及び該高転位密度領域を挟んだ両側の低転位密度領域に連続して形成する請求項9に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記窒化物半導体基板の凹部は、その側面を、高転位密度領域の端部から5μm以上離間して形成する請求項10に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 窒化物半導体基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記窒化物半導体基板は、高転位密度領域と該高転位密度領域よりも転位密度が低い低転位密度領域とを有する窒化物半導体基板であり、少なくとも該高転位密度領域に少なくとも1つの凹部が形成されており、
前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、該第1の窒化物半導体層上に接触して形成されたInを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には面内方向に伸びる転位があることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 - 前記第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域における面内方向に伸びる転位は、1×108個/cm2以上である請求項12に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 窒化物半導体基板と、その上に積層された窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記窒化物半導体基板は、基板表面における転位密度が1×107個/cm2以下であり、該基板表面には少なくとも1つの凹部が形成されており、前記窒化物半導体層は、前記基板の凹部側面からの横方向への成長膜厚が前記凹部以外の領域からの縦方向への成長膜厚よりも大きい第1の窒化物半導体層と、該第1の窒化物半導体層上に接触して形成されたInを含有する第2の窒化物半導体層とを有しており、
前記第1の窒化物半導体層の横方向への成長領域には面内方向に伸びる転位があり、その転位密度は1×108個/cm2以上であることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 - 前記窒化物半導体基板の凹部上において、前記第1の窒化物半導体層は凹部を有する請求項12〜14のいずれか1つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1の窒化物半導体層は、Alを含有する窒化物半導体層である請求項12〜15のいずれか1つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層とを、前記窒化物半導体基板の凹部上において凹部を有して形成する請求項7〜11に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
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