JP5232993B2 - 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5232993B2 JP5232993B2 JP2007289918A JP2007289918A JP5232993B2 JP 5232993 B2 JP5232993 B2 JP 5232993B2 JP 2007289918 A JP2007289918 A JP 2007289918A JP 2007289918 A JP2007289918 A JP 2007289918A JP 5232993 B2 JP5232993 B2 JP 5232993B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride
- layer
- plane
- based semiconductor
- light
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 279
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 159
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 289
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 81
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 38
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 22
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 21
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 17
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 17
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 12
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000849798 Nita Species 0.000 description 1
- NOGKBGWEWRKEGD-UHFFFAOYSA-N [Mg]C1=CC=CC1 Chemical compound [Mg]C1=CC=CC1 NOGKBGWEWRKEGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N germane Chemical compound [GeH4] QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000370 germanetriyl group Chemical group [H][Ge](*)(*)* 0.000 description 1
- 229910052986 germanium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Description
図1は、本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図2〜図4は、図1に示した窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。まず、図1〜図4を参照して、第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子50の構造について説明する。
図10は、本発明の第1実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子60の構造を説明するための断面図である。図10を参照して、この第1実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子60では、上記第1実施形態と異なり、半導体レーザ素子層3がn型GaN基板61の非極性面であるa面((11−20)面)からなる主表面上に、下地層2を介して形成される場合について説明する。なお、n型GaN基板61は、本発明の「基板」の一例である。
図11および図12は、図8に示した第1実施形態の製造プロセスによるn型GaN基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡写真である。図6、図11および図12を参照して、上記第1実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
図13は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図14および図15は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図13〜図15を参照して、この第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子70では、上記第1実施形態と異なり、n型GaN基板71の(1−100)面からなる主表面に、エッチング技術を用いて、[11−20]方向(図13の紙面奥方向)に延びる溝部80を形成した後に、半導体レーザ素子層3を形成する場合について説明する。なお、n型GaN基板71は、本発明の「基板」の一例であり、溝部80は、本発明の「凹部」の一例である。
図16は、本発明の第2実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子90の構造を説明するための断面図である。図16を参照して、この第2実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子90では、上記第2実施形態と異なり、半導体レーザ素子層3がn型GaN基板91の非極性面であるa面((11−20)面)からなる主表面上に形成される場合について説明する。なお、n型GaN基板91は、本発明の「基板」の一例である。
図17は、本発明の第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子とモニタ用PD内蔵サブマウントとを組み合わせた構造を示した断面図である。図17を参照して、第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子100とモニタ用PD(フォトダイオード)内蔵サブマウント110とを組み合わせた構造について説明する。
図18は、本発明の第4実施形態による2次元面発光素子の構造を示した斜視図である。図19および図20は、図18に示した2次元面発光素子を用いた面発光レーザ装置の構造を示した平面図および断面図である。図4、図13および図18〜図20を参照して、第4実施形態による2次元面発光素子200およびそれを用いた面発光型レーザ装置300の構造について説明する。
2 下地層
3 半導体レーザ素子層(窒化物系半導体素子層)
4 バッファ層(窒化物系半導体素子層)
5 n型クラッド層(窒化物系半導体素子層)
6 発光層(窒化物系半導体素子層)
7 p型クラッド層(窒化物系半導体素子層)
8 p型コンタクト層(窒化物系半導体素子層)
20a、60a、70a、90a 光出射面(端面)
20c、60c、70c、90c、100c、200c 反射面
30、80、92 凹部
30a、80a、92a 内側面(凹部の片側の側面)
100a、200a 端面
111 PD(光センサ)
Claims (9)
- 基板上に、(H、K、−H−K、0)面を主面とする発光層を有する窒化物系半導体素子層と、
前記窒化物系半導体素子層の前記発光層を含む領域の端部に形成され、前記発光層の主面に対して略垂直な方向に延びる(000−1)面からなる端面と、
前記(000−1)面からなる端面と対向する領域に形成され、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなり、前記(000−1)面からなる端面に対して所定の角度傾斜して延びる反射面とを備える、窒化物系半導体発光素子。 - 前記(000−1)面からなる端面は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる、請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体からなる前記反射面は、(1−101)面および(11−22)面のいずれかの面方位を有し、
前記基板が(1−100)面からなる主表面を有する場合、前記反射面は、(1−101)面であり、
前記基板が(11−20)面からなる主表面を有する場合、前記反射面は、(11−22)面である、請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記基板は、(H、K、−H−K、0)面からなる主表面を有し、
前記窒化物系半導体素子層の(000−1)面からなる端面は、前記基板の主表面内の[K、−H、−K+H、0]方向にストライプ状に延びるように前記基板に形成された凹部の片側の側面に沿って、前記基板の主表面に対して略垂直に形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記基板に形成された前記凹部の片側の側面は、(000−1)面からなる、請求項4に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体素子層の前記発光層の前記(000−1)面からなる端面から出射されたレーザ光は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる前記反射面により、前記発光層からの出射方向と交差する方向に出射方向が変化されて、前記レーザ光のモニタ用の光センサに入射されるように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体素子層の前記発光層の前記(000−1)面からなる端面から出射されたレーザ光は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる前記反射面により、前記発光層からの出射方向と交差する方向に出射方向が変化されることにより、面発光型レーザの光源として用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
- (H、K、−H−K、0)面からなる主表面を有する基板に、前記基板の主表面内の[K、−H、−K+H、0]方向にストライプ状に延びる凹部を形成する工程と、
前記基板の主表面上の、前記基板に形成された前記凹部の片側の側面と対応する領域に、窒化物系半導体の(000−1)面からなる端面を成長させるとともに、前記(000−1)面からなる端面と対向する領域に前記(000−1)面からなる端面に対して所定の角度傾斜して延びる前記窒化物系半導体層の成長面からなる反射面を成長させることにより、(H、K、−H−K、0)面を主面とする発光層を有する窒化物系半導体素子層を形成する工程とを備える、窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記基板に形成された前記凹部の片側の側面は、(000−1)面からなる、請求項8に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007289918A JP5232993B2 (ja) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
US12/680,412 US8750343B2 (en) | 2007-09-28 | 2008-09-25 | Nitride-based semiconductor light-emitting device, nitride-based semiconductor laser device, nitride-based semiconductor light-emitting diode, method of manufacturing the same, and method of forming nitride-based semiconductor layer |
PCT/JP2008/067238 WO2009041462A1 (ja) | 2007-09-28 | 2008-09-25 | 窒化物系半導体発光素子、窒化物系半導体レーザ素子、窒化物系半導体発光ダイオードおよびそれらの製造方法ならびに窒化物系半導体層の形成方法 |
CN2008801089373A CN101809833B (zh) | 2007-09-28 | 2008-09-25 | 氮化物类半导体发光元件、氮化物类半导体激光元件、氮化物类半导体发光二极管及其制造方法和氮化物类半导体层的形成方法 |
CN2012100733253A CN102545055A (zh) | 2007-09-28 | 2008-09-25 | 氮化物类半导体发光二极管及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007289918A JP5232993B2 (ja) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009117662A JP2009117662A (ja) | 2009-05-28 |
JP5232993B2 true JP5232993B2 (ja) | 2013-07-10 |
Family
ID=40784438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007289918A Active JP5232993B2 (ja) | 2007-09-28 | 2007-11-07 | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5232993B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009206226A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 |
JP5004989B2 (ja) | 2009-03-27 | 2012-08-22 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びに、半導体光学装置 |
JP4927121B2 (ja) * | 2009-05-29 | 2012-05-09 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体ウェハ、窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法 |
JP5193966B2 (ja) * | 2009-07-21 | 2013-05-08 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体素子及びその製造方法、並びに、半導体装置 |
JP5319431B2 (ja) * | 2009-07-02 | 2013-10-16 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体素子及びその製造方法、並びに、半導体装置 |
US20110001126A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor chip, method of fabrication thereof, and semiconductor device |
JP4970517B2 (ja) * | 2009-09-30 | 2012-07-11 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体素子、窒化物半導体ウェハおよび窒化物半導体素子の製造方法 |
US20110042646A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor chip, method of manufacture thereof, and semiconductor device |
JP6143262B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-06-07 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 露光ヘッド及びその製造方法 |
KR20140140399A (ko) * | 2013-05-29 | 2014-12-09 | 서울바이오시스 주식회사 | 복수개의 발광 요소들을 갖는 발광다이오드 및 그것을 제조하는 방법 |
JP6759714B2 (ja) * | 2016-05-26 | 2020-09-23 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置およびプロジェクター |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002368332A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
JP2005116926A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Sony Corp | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 |
-
2007
- 2007-11-07 JP JP2007289918A patent/JP5232993B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009117662A (ja) | 2009-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5232993B2 (ja) | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 | |
US8750343B2 (en) | Nitride-based semiconductor light-emitting device, nitride-based semiconductor laser device, nitride-based semiconductor light-emitting diode, method of manufacturing the same, and method of forming nitride-based semiconductor layer | |
WO2009081762A1 (ja) | 窒化物系半導体発光ダイオード、窒化物系半導体レーザ素子およびそれらの製造方法ならびに窒化物系半導体層の形成方法 | |
JP5627871B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
JP2009081374A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP2008109066A (ja) | 発光素子 | |
JP2008141187A (ja) | 窒化物半導体レーザ装置 | |
JP2010109147A (ja) | 発光素子およびその製造方法 | |
JP2009094360A (ja) | 半導体レーザダイオード | |
US7885304B2 (en) | Nitride-based semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP2008187044A (ja) | 半導体レーザ | |
JPWO2009057254A1 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JP4822608B2 (ja) | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 | |
JP2008226865A (ja) | 半導体レーザダイオード | |
JP5245030B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
JP5250759B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
JPH10303505A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子およびその製造方法 | |
JP2000299530A (ja) | 半導体発光装置 | |
JP3656454B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2010003882A (ja) | 端面発光型半導体レーザ素子 | |
JP5245031B2 (ja) | 窒化物系半導体層の形成方法 | |
JP2009212343A (ja) | 窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法 | |
JP5078528B2 (ja) | 窒化物系半導体層の形成方法 | |
JP4356502B2 (ja) | 窒化物半導体素子の製造方法 | |
JP2012156466A (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20130129 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130129 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130303 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130308 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5232993 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: 20160405 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |