JP5444609B2 - Semiconductor laser element - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ素子に関し、より詳細には、電流阻止層によって光を閉じ込める構造を有する半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a structure in which light is confined by a current blocking layer.

従来から、例えば、InxAlyGa1-x-yN(0≦x、0≦y、0≦x+y≦1)の化合物半導体からなる青紫色の半導体レーザにおいて、活性層での垂直方向の光の閉じ込め係数を十分に大きくするために、クラッド層のAlの組成を大きくする方法が検討されてきた。しかし、Alの組成が大きくなると、基板及び他の化合物半導体層との格子不整合によって、Al含有層に歪が内在し、クラックが発生するなどの問題が生じていた。
これに対して、ストライプ状の溝を有する電流阻止層とクラッド層として機能する透明電極とを活性層の上部に配置することにより、化合物半導体層の成長時間を短縮させ、化合物半導体層を薄膜化し、Al含有層内におけるクラックの発生を低減し得る半導体レーザ素子が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2006−41491号
Conventionally, for example, in In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, 0 ≦ x + y ≦ 1) blue-violet semiconductor laser comprising a compound semiconductor, the vertical direction of the light in the active layer In order to sufficiently increase the confinement factor, methods for increasing the Al composition of the cladding layer have been studied. However, when the Al composition is increased, there is a problem that strain is inherent in the Al-containing layer due to lattice mismatch with the substrate and other compound semiconductor layers, and cracks are generated.
On the other hand, by disposing a current blocking layer having stripe-shaped grooves and a transparent electrode functioning as a cladding layer on the active layer, the growth time of the compound semiconductor layer is shortened, and the compound semiconductor layer is made thinner. A semiconductor laser device that can reduce the occurrence of cracks in the Al-containing layer has been proposed (for example, Patent Document 1).
JP 2006-41491 A

しかし、この半導体レーザ素子では、電流阻止層上に形成された透明電極は、共振器端面にまで及んでいるために、劈開性及び配向性を向上させる工夫がなされてはいるが、透明電極を伴った劈開により共振器面の作製が困難になるという課題がある。
このような透明電極によって共振器端面にまで電流が注入されると、共振器端面付近に熱が発生し、特に高出力化の素子では発熱が顕著になるため、CODレベルの低下が懸念される。
また、共振器面の作製及びCODレベルの向上のために、透明電極を共振器端面から離間させて形成すると、共振器端面付近の垂直方向の光閉じ込め係数が変わるので、共振器方向において屈折率分布が変化し、垂直方向のFFP(Far Field Pattern:ファーフィールドパターン)が乱れる。
However, in this semiconductor laser device, since the transparent electrode formed on the current blocking layer extends to the cavity end face, the device has been devised to improve the cleavage and orientation. There is a problem that it becomes difficult to produce the resonator surface due to the accompanying cleavage.
When current is injected to the end face of the resonator by such a transparent electrode, heat is generated in the vicinity of the end face of the resonator, and heat generation becomes particularly significant in a high-power element, so there is a concern that the COD level may be lowered. .
In addition, if the transparent electrode is formed away from the resonator end surface for manufacturing the resonator surface and improving the COD level, the vertical optical confinement coefficient near the resonator end surface changes, so that the refractive index in the resonator direction is changed. The distribution changes, and the FFP (Far Field Pattern) in the vertical direction is disturbed.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高出力の半導体レーザ素子においても、共振器端面での発熱を最小限にとどめて、CODレベルを向上させることができるとともに、良好なFFP形状を得ることができ、信頼性が高く、長寿命の半導体レーザ素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. Even in a high-power semiconductor laser element, heat generation at the cavity end face can be minimized, the COD level can be improved, and a good FFP shape can be obtained. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can be obtained, has high reliability, and has a long lifetime.

本発明の半導体レーザ素子は、
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側に導電性酸化物が埋め込まれており、
前記誘電体は、前記導電性酸化物の屈折率±0.5の範囲の屈折率を有し、かつ前記電流阻止層とは異なる材料で形成されてなることを特徴とする。
また、別の半導体レーザ素子は、
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側にITOからなる導電性酸化物が埋め込まれており、
前記誘電体は、ZrO、SiO、Al、Nb、TiO、Ta、AlN及びSiNからなる群から選択される材料であり、かつ前記電流阻止層とは異なる材料により形成されてなることを特徴とする。
The semiconductor laser device of the present invention is
A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide is embedded inside the dielectric in the groove,
The dielectric have a refractive index in the range of the refractive index ± 0.5 of the conductive oxide, and wherein the Rukoto such formed of a different material from that of the current blocking layer.
Another semiconductor laser element is
A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide made of ITO is embedded inside the dielectric in the groove,
The dielectric is a material selected from the group consisting of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , AlN and SiN, and the current blocking layer It is formed of different materials .

この半導体レーザ素子では、前記誘電体と前記電流阻止層とは異なる材料で形成されていることが好ましい。
また、前記誘電体は、電流阻止層の屈折率a以上及び/又は活性層の屈折率dより小さい屈折率cを有することが好ましい。
さらに、前記導電性酸化物は、電流阻止層の屈折率a以上及び/又は活性層の屈折率dより小さい屈折率bを有することが好ましい。
前記誘電体は、ZrO、SiO、Al、Nb、TiO、Ta、AlN及びSiNからなる群から選択される材料により形成されてなることが好ましい。
前記電流阻止層は、SiO、Ga、Al、ZrO、SiN、AlN及びAlGaNからなる群から選択される材料により形成されてなることが好ましい。
前記誘電体は、前記導電性酸化物層の屈折率±1の範囲の屈折率を有することが好ましい。
前記電流阻止層は、活性層及び導電性酸化物層よりも屈折率が小さい材料からなることが好ましい。
発振波長が440nm以上であることが好ましい。
さらに、前記第1導電型層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する第2の電流阻止層を有し、前記溝部の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、内側に導電性酸化物層が埋め込まれてなることが好ましい。
In this semiconductor laser device, the dielectric and the current blocking layer are preferably formed of different materials.
The dielectric preferably has a refractive index c that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer and / or smaller than the refractive index d of the active layer.
Furthermore, the conductive oxide preferably has a refractive index b that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer and / or smaller than the refractive index d of the active layer.
The dielectric is preferably formed of a material selected from the group consisting of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , AlN and SiN.
The current blocking layer is preferably formed of a material selected from the group consisting of SiO 2 , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiN, AlN, and AlGaN.
The dielectric preferably has a refractive index in the range of refractive index ± 1 of the conductive oxide layer.
The current blocking layer is preferably made of a material having a refractive index smaller than that of the active layer and the conductive oxide layer.
The oscillation wavelength is preferably 440 nm or more.
And a second current blocking layer having a striped groove parallel to the resonator direction in contact with the first conductivity type layer, and a dielectric is embedded on the resonator end face side of the groove, It is preferable that a conductive oxide layer is embedded inside.

本発明の半導体レーザ素子によれば、高出力の半導体レーザ素子においても、共振器端面での発熱を最小限にとどめることができ、CODレベルを向上させることができるとともに、良好なFFPを得ることができ、信頼性が高く、長寿命の半導体レーザ素子を提供することが可能となる。   According to the semiconductor laser device of the present invention, even in a high-power semiconductor laser device, heat generation at the cavity end face can be minimized, the COD level can be improved, and a good FFP can be obtained. Therefore, it is possible to provide a semiconductor laser device with high reliability and long life.

本発明の半導体レーザ素子は、第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体によって構成される。   The semiconductor laser device of the present invention is constituted by a laminated body including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer.

第1導電型半導体層は、特に限定されないが、化合物半導体、さらに窒化物半導体、特に、一般式がInAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で示されるものが好ましい。これに加えて、III族元素としてBが一部に置換されたものを用いてもよいし、V族元素としてNの一部をP、Asで置換されたものを用いてもよい。第1導電型及び第2導電型は、いずれか一方がn型、他方がp型を意味する。n型半導体層は、n型不純物として、Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr、CdなどのIV族元素又はVI族元素等を1種類以上含有していてもよい。また、p型半導体層は、p型不純物として、Mg、Zn、Be、Mn、Ca、Sr等を含有している。不純物は、例えば、5×1016/cm〜1×1021/cm程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。なお、第1導電型半導体層及び第2導電型半導体層を構成する半導体層の全てが必ずしも不純物を含有していなくてもよい。 The first conductivity type semiconductor layer is not particularly limited, but is a compound semiconductor, further a nitride semiconductor, in particular, the general formula is In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, Those represented by 0 ≦ x + y ≦ 1) are preferred. In addition to this, an element in which B is partially substituted as a group III element may be used, or an element in which a part of N is substituted with P or As may be used as a group V element. One of the first conductivity type and the second conductivity type means n-type, and the other means p-type. The n-type semiconductor layer may contain one or more group IV elements or group VI elements such as Si, Ge, Sn, S, O, Ti, Zr, and Cd as n-type impurities. The p-type semiconductor layer contains Mg, Zn, Be, Mn, Ca, Sr, etc. as p-type impurities. The impurities are preferably contained in a concentration range of, for example, about 5 × 10 16 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 . Note that all of the semiconductor layers constituting the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer do not necessarily contain impurities.

第1導電型半導体層及び/又は第2導電型半導体層は、光ガイド層を有していることが好ましく、さらにこれらの光ガイド層が活性層を挟んだ構造であるSCH(Separate Confinement Heterostructure)構造とすることが好ましい。第1導電型半導体層の光ガイド層と第2導電型半導体層の光ガイド層とは、互いに組成及び/又は膜厚が異なる構造であってもよい。   The first conductive type semiconductor layer and / or the second conductive type semiconductor layer preferably have a light guide layer, and further, an SCH (Separate Confinement Heterostructure) structure in which these light guide layers sandwich an active layer. A structure is preferable. The light guide layer of the first conductivity type semiconductor layer and the light guide layer of the second conductivity type semiconductor layer may have structures having different compositions and / or film thicknesses.

例えば、第1導電型半導体層(以下、「n型半導体層又はn側半導体層」と記すことがある)、活性層、第2導電型半導体層(以下、「p型半導体層又はp側半導体層」と記すことがある)は、単一膜構造、多層膜構造又は組成比が互いに異なる2層からなる超格子構造を備えていてもよい。また、これらの層に組成傾斜層、濃度傾斜層を備えたものであってもよい。   For example, a first conductive semiconductor layer (hereinafter may be referred to as “n-type semiconductor layer or n-side semiconductor layer”), an active layer, a second conductive semiconductor layer (hereinafter referred to as “p-type semiconductor layer or p-side semiconductor”). May be described as a single film structure, a multilayer film structure, or a superlattice structure composed of two layers having different composition ratios. These layers may be provided with a composition gradient layer and a concentration gradient layer.

n型半導体層は、組成及び/又は不純物濃度が異なる2層以上の構造であってもよい。
例えば、第1のn型半導体層は、InAlGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)によって形成することができ、好ましくはAlxGa1-xN(0≦x≦0.5)、さらに好ましくはAlxGa1-xN(0<x≦0.3)によって形成することができる。具体的な成長条件としては、反応炉内での成長温度を900℃以上で形成することが好ましい。また、第1のn型半導体層はクラッド層として機能させることができる。膜厚は0.5〜5μm程度が適当である。なお、後述するように、n型半導体層側に低屈折率の導電性酸化膜を設ける場合は、第1のn型半導体層は省略可能である。
第2のn型半導体層は、光ガイド層として機能させることができ、InAlGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y≦1)によって形成することができる。膜厚は0.1〜5μmが適当である。第2のn型半導体層は省略可能である。
n型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
The n-type semiconductor layer may have a structure of two or more layers having different compositions and / or impurity concentrations.
For example, the first n-type semiconductor layer can be formed of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.5), more preferably Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 0.3). As specific growth conditions, it is preferable to form the growth temperature in the reactor at 900 ° C. or higher. The first n-type semiconductor layer can function as a cladding layer. A film thickness of about 0.5 to 5 μm is appropriate. As will be described later, when a conductive oxide film having a low refractive index is provided on the n-type semiconductor layer side, the first n-type semiconductor layer can be omitted.
The second n-type semiconductor layer can function as a light guide layer, and is represented by In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Can be formed. The film thickness is suitably from 0.1 to 5 μm. The second n-type semiconductor layer can be omitted.
One or more semiconductor layers may be additionally formed between the n-type semiconductor layers.

活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともInを含有している一般式InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y<1、0≦x+y≦1)を有することが好ましい。In含有量を高くすることで長波域の発光が可能となり、Al含有量を高くすることで紫外域の発光が可能となり、300nm〜650nm程度の波長域での発光が可能である。活性層を量子井戸構造で形成することにより、発光効率を向上させることができる。 The active layer may have either a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. The well layer preferably has a general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ x + y ≦ 1) containing at least In. Increasing the In content makes it possible to emit light in the long wave region, and increasing the Al content makes it possible to emit light in the ultraviolet region, and it is possible to emit light in the wavelength region of about 300 nm to 650 nm. Luminous efficiency can be improved by forming the active layer with a quantum well structure.

活性層上にはp型半導体層が積層されている。
第1のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlGa1−xN(0≦x≦0.5)によって形成することができる。第1のp型半導体層はp側電子閉じ込め層として機能する。
第2のp型半導体層は、光ガイド層として機能させることができ、InAlGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y≦1)によって形成することができる。
A p-type semiconductor layer is stacked on the active layer.
The first p-type semiconductor layer can be formed of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.5) containing p-type impurities. The first p-type semiconductor layer functions as a p-side electron confinement layer.
The second p-type semiconductor layer can function as a light guide layer, and is represented by In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Can be formed.

第2のp型半導体層の上に、クラッド層として機能するp型不純物を含有したAlGa1−xN(0≦x≦0.5)又はGaNとAlGaNとからなる超格子層を形成することができるが、この層は省略してもよい。この層を省略することにより、活性層成長後のp側半導体層の成長時間を省略することができる。また、一般に、p側半導体層を低抵抗化させるため、p側半導体層は、n側半導体層又は活性層よりも高温で積層することが好ましい。しかし、p側半導体層を高温で成長させると、In混晶比の高い活性層は分解することがある。従って、この層を省略することにより、p側半導体層を高温で成長させることによる活性層へのダメージ等を軽減させることができる。さらに、高抵抗であるp側半導体層の積層数を低減させることができるため、動作電圧を低減することができる。 On the second p-type semiconductor layer, a super lattice layer made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.5) or GaN and AlGaN containing a p-type impurity functioning as a cladding layer is formed. This layer can be omitted. By omitting this layer, the growth time of the p-side semiconductor layer after the active layer growth can be omitted. In general, in order to reduce the resistance of the p-side semiconductor layer, the p-side semiconductor layer is preferably stacked at a higher temperature than the n-side semiconductor layer or the active layer. However, when the p-side semiconductor layer is grown at a high temperature, the active layer having a high In mixed crystal ratio may be decomposed. Therefore, by omitting this layer, damage to the active layer caused by growing the p-side semiconductor layer at a high temperature can be reduced. Furthermore, since the number of stacked p-side semiconductor layers having high resistance can be reduced, the operating voltage can be reduced.

第3のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlGa1−xN(0≦x≦1)で形成することができる。
これらの半導体層にはInを混晶させてもよい。第1のp型半導体層、第2のp型半導体層は省略可能である。各層の膜厚は、3nm〜5μm程度が適当である。
なお、p型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
The third p-type semiconductor layer can be formed of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) containing a p-type impurity.
These semiconductor layers may be mixed with In. The first p-type semiconductor layer and the second p-type semiconductor layer can be omitted. The thickness of each layer is suitably about 3 nm to 5 μm.
Note that one or more semiconductor layers may be additionally formed between p-type semiconductor layers.

440nm以上の比較的長波長の半導体レーザにおいては、十分な屈折率差を設けるためにp側及び/又はn側のクラッド層においてAl混晶を高くする必要がある。また、380nm以下の紫外領域の光を発振する半導体レーザでは、Al混晶の高い層を形成することによって光の吸収を防止することができる。しかし、Al混晶の高い層を形成すると、半導体層にクラックが発生しやすい。従って、クラッド層を省略することにより、クラックを低減した信頼性の高い長波長の半導体レーザを実現できる。   In a semiconductor laser having a relatively long wavelength of 440 nm or more, it is necessary to increase the Al mixed crystal in the p-side and / or n-side cladding layers in order to provide a sufficient refractive index difference. In a semiconductor laser that oscillates light in the ultraviolet region of 380 nm or less, light absorption can be prevented by forming a layer with a high Al mixed crystal. However, when a layer having a high Al mixed crystal is formed, cracks are likely to occur in the semiconductor layer. Therefore, by omitting the cladding layer, a highly reliable long-wavelength semiconductor laser with reduced cracks can be realized.

半導体層の成長方法は、特に限定されないが、MOVPE(有機金属気相成長法)、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を用いることができる。特に、MOCVDは、減圧〜大気圧の条件で、結晶性良く成長させることができるので好ましい。   The growth method of the semiconductor layer is not particularly limited, but MOVPE (metal organic chemical vapor deposition), MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), etc. All methods known as nitride semiconductor growth methods can be used. In particular, MOCVD is preferable because it can be grown with good crystallinity under reduced pressure to atmospheric pressure.

本発明の半導体レーザ素子では、図1に示すように、p型半導体層に接触して、つまり、p型半導体層の上に、電流阻止層が形成されている。電流阻止層は、通常、活性層に平行な層として形成されていることが好ましい。電流阻止層はストライプ状の溝部を有しており、その溝部は、共振器方向に平行に延設されている。溝部は、共振器端面の内側で終端していてもよいが、共振器端面に至り、開放状態であることが好ましい。ただし、図6(a)に示すように、電流阻止層が、後述する誘電体と同じ材料で形成される場合には、必ずしも開放端となっておらず、溝部の共振器端面までの延長線上であって、電流阻止層の共振器端面近傍(図6中、A)において、誘電体として、電流阻止層の一部が配置していてもよい。   In the semiconductor laser device of the present invention, as shown in FIG. 1, a current blocking layer is formed in contact with the p-type semiconductor layer, that is, on the p-type semiconductor layer. The current blocking layer is usually preferably formed as a layer parallel to the active layer. The current blocking layer has a stripe-shaped groove, and the groove extends in parallel to the resonator direction. The groove portion may be terminated inside the resonator end face, but preferably reaches the resonator end face and is in an open state. However, as shown in FIG. 6 (a), when the current blocking layer is formed of the same material as the dielectric described later, it is not necessarily an open end, and is on the extension line to the resonator end face of the groove. In the vicinity of the resonator end face of the current blocking layer (A in FIG. 6), a part of the current blocking layer may be disposed as a dielectric.

溝部の幅は、例えば、0.3〜50μm程度、シングルモードレーザを作製する場合には、好ましくは1〜5μm程度が挙げられる。電流阻止層の共振器方向の端面は、共振器端面と必ずしも厳密に一致していなくてもよいが、一致していることが好ましい。電流阻止層の共振器方向以外の端面は、積層体の端面と一致していてもよいが、積層体端面の内側に配置されていることが好ましい。電流阻止層における溝部の底面は、半導体層と接触している。つまり、この溝部の深さは、電流阻止層の膜厚に相当する。   The width of the groove is, for example, about 0.3 to 50 μm, and preferably about 1 to 5 μm when a single mode laser is manufactured. The end face of the current blocking layer in the resonator direction does not necessarily coincide exactly with the end face of the resonator, but is preferably coincident. The end face of the current blocking layer other than in the resonator direction may coincide with the end face of the stacked body, but is preferably disposed inside the end face of the stacked body. The bottom surface of the groove in the current blocking layer is in contact with the semiconductor layer. That is, the depth of the groove corresponds to the thickness of the current blocking layer.

電流阻止層は、半導体層(例えば、GaNの屈折率:約2.5)、特に、活性層(例えば、InAlGaNの屈折率:約2.1〜3.5)及び後述する導電性酸化物層よりも屈折率aが小さいことが適している。このような屈折率を有することにより、導波路での光の閉じ込めを確実に行うことができる。
あるいは、半導体レーザ素子の駆動電圧以上の障壁を有する材料からなることが適している。ここで、駆動電圧以上の障壁を有するとは、半導体の絶縁性を保つことができることを意味する。このような障壁を有することにより、安定で良好な電気特性を示し、長寿命の半導体レーザを期待することができる。
The current blocking layer includes a semiconductor layer (for example, refractive index of GaN: about 2.5), in particular, an active layer (for example, refractive index of InAlGaN: about 2.1 to 3.5) and a conductive oxide layer described later. It is suitable that the refractive index a is smaller than that. By having such a refractive index, light can be reliably confined in the waveguide.
Alternatively, it is suitable to be made of a material having a barrier higher than the driving voltage of the semiconductor laser element. Here, having a barrier equal to or higher than the driving voltage means that the insulating properties of the semiconductor can be maintained. By having such a barrier, a stable and good electrical characteristic and a long-life semiconductor laser can be expected.

電流阻止層は、例えば、酸化物及び窒化物、具体的には、SiO(屈折率:約1.5)、Ga、Al、ZrO、SiN、AlN及びAlGaNからなる群、さらにi型の半導体層を含む群から選択される絶縁性の材料により形成することができる。膜厚は特に限定されず、例えば、0.05〜5μm程度が挙げられる。電流阻止層は、単層であってもよいし、多層であってもよい。 The current blocking layer is made of, for example, oxide and nitride, specifically, SiO 2 (refractive index: about 1.5), Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiN, AlN, and AlGaN. It can be formed of an insulating material selected from a group and a group including an i-type semiconductor layer. A film thickness is not specifically limited, For example, about 0.05-5 micrometers is mentioned. The current blocking layer may be a single layer or a multilayer.

また、電流阻止層は、p型半導体層に代えてn型半導体層に接触して、あるいは、p型半導体層及びn型半導体層にそれぞれ接触して、上記と同様に形成してもよい。この場合、溝部、後述する誘電体及び導電性酸化物も、通常、同様に形成される。
なお、本明細書においては、屈折率とは、波長445nmにおける値を意味し、通常、屈折率は、エリプソメーターによって測定された値を指す。
The current blocking layer may be formed in the same manner as described above in contact with the n-type semiconductor layer instead of the p-type semiconductor layer, or in contact with the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer. In this case, the groove, the dielectric and conductive oxide described later are usually formed in the same manner.
In the present specification, the refractive index means a value at a wavelength of 445 nm, and the refractive index usually indicates a value measured by an ellipsometer.

電流阻止層は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、ECRプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の2種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と酸化処理(熱処理)とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。   The current blocking layer can be formed by a method known in the art. For example, evaporation method, sputtering method, reactive sputtering method, ECR plasma sputtering method, magnetron sputtering method, ion beam assisted evaporation method, ion plating method, laser ablation method, CVD method, spray method, spin coating method, dip method or Various methods such as a method of combining two or more of these methods or a method of combining these methods and oxidation treatment (heat treatment) can be used.

電流阻止層の成膜条件としては、電流阻止層(例えば、SiO)を成膜する際に、ターゲットとして酸化ケイ素又はケイ素を用いたスパッタ法等が挙げられる。この際、アルゴンガス、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガス等を適宜用いることができる。また、スパッタガスとして酸素分圧の小さい又はゼロのガスから、酸素分圧の大きいガスに切り替える方法、成膜レートを低下させる方法、RFパワーを増加させる方法、あるいはターゲットと基板との距離を変化させる方法、圧力を低下させる方法等によって成膜する方法が挙げられる。さらに、スパッタ法で保護膜を形成する際、基板の温度を上昇または低下させる方法を用いてもよい。この後、任意に熱処理を行ってもよい。 Examples of film formation conditions for the current blocking layer include sputtering using silicon oxide or silicon as a target when forming a current blocking layer (eg, SiO 2 ). At this time, argon gas, a mixed gas of argon gas and oxygen gas, or the like can be used as appropriate. Also, as a sputtering gas, a method of switching from a gas having a small or zero oxygen partial pressure to a gas having a large oxygen partial pressure, a method of reducing a film formation rate, a method of increasing RF power, or a change in the distance between the target and the substrate And a method of forming a film by a method of reducing the pressure. Furthermore, when forming the protective film by sputtering, a method of increasing or decreasing the temperature of the substrate may be used. Thereafter, an optional heat treatment may be performed.

また、少なくとも電流阻止層の溝部を埋め込むように、導電性酸化物層が形成されている。この導電性酸化物層は、図1(a)〜(d)に示すように電流阻止層の上にわたって形成されていてもよいし、図5(c)及び(c’)に示すように溝部内のみに埋め込まれていてもよい。この導電性酸化物層は、共振器方向の端面が、活性層における共振器端面より内側に配置されている(図5(b’)〜(d’)の11参照)。つまり、共振器方向の端面が、活性層における共振器端面と離間している。これにより、導電性酸化物層が半導体層の積層体の劈開に影響を及ぼさず、意図する方向に確実に劈開を行って、良好な共振器端面を得ることが可能となる。良好な共振器端面を得るためには、対向する一対の端面のうち少なくとも片方において、導電性酸化物層が共振器端面から離間して形成されていればよいが、両方の端面が離間していることが好ましい。その距離は、特に限定されないが、例えば、共振器長が400〜1500μm程度の場合には、その0.001〜10%程度の長さ、具体的には、0.1〜10μm程度の長さ内側に配置していることが適している。導電性酸化物層の共振器方向以外の端面は、積層体の端面と一致していてもよいが、積層体端面の内側に配置されていることが好ましい。   The conductive oxide layer is formed so as to fill at least the groove portion of the current blocking layer. The conductive oxide layer may be formed over the current blocking layer as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), or as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (c ′). It may be embedded only inside. In the conductive oxide layer, the end face in the resonator direction is arranged on the inner side of the resonator end face in the active layer (see 11 in FIGS. 5 (b ') to (d')). That is, the end surface in the resonator direction is separated from the resonator end surface in the active layer. As a result, the conductive oxide layer does not affect the cleavage of the stack of semiconductor layers, and it is possible to reliably cleave in the intended direction and obtain a good resonator end face. In order to obtain a good resonator end surface, it is sufficient that the conductive oxide layer is formed away from the resonator end surface on at least one of the pair of opposed end surfaces. Preferably it is. The distance is not particularly limited. For example, when the resonator length is about 400 to 1500 μm, the length is about 0.001 to 10%, specifically about 0.1 to 10 μm. It is suitable to arrange inside. The end face of the conductive oxide layer other than in the resonator direction may coincide with the end face of the stacked body, but is preferably disposed inside the end face of the stacked body.

導電性酸化物層は、第2導電型半導体層と溝内で接触しており、オーミック電極として機能する。また、電流阻止層の溝部に埋め込まれた導電性酸化物層は、電流阻止層と導電性酸化物層との屈折率差により、所望のレーザの導波路内に光を閉じ込めるクラッド層として機能する。   The conductive oxide layer is in contact with the second conductivity type semiconductor layer in the groove and functions as an ohmic electrode. The conductive oxide layer embedded in the groove of the current blocking layer functions as a cladding layer that confines light in the desired laser waveguide due to the difference in refractive index between the current blocking layer and the conductive oxide layer. .

導電性酸化物層は、例えば、電流阻止層の屈折率a以上であるか、活性層の屈折率dより小さい屈折率bを有するか、あるいはその双方を満足することが好ましい。導電性酸化物層は、例えば、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)及びマグネシウム(Mg)からなる群から選択された少なくとも1種の元素を含む層により形成することができる。具体的にはZnO(屈折率:約1.95)、In、SnO、ATO、ITO(InとSnとの複合酸化物)、MgO等が挙げられる。なかでも、ITO(屈折率:約2.0)が好ましい。 For example, the conductive oxide layer preferably has a refractive index b that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer and / or has a refractive index b smaller than the refractive index d of the active layer. The conductive oxide layer can be formed of, for example, a layer containing at least one element selected from the group consisting of zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), and magnesium (Mg). Specific examples include ZnO (refractive index: about 1.95), In 2 O 3 , SnO 2 , ATO, ITO (a composite oxide of In and Sn), MgO, and the like. Of these, ITO (refractive index: about 2.0) is preferable.

この導電性酸化物膜は、可視光のみならず、例えば、波長360nm〜650nmの波長の光を吸収することなく、効率よく、例えば、透過率が90%以上、あるいは85%以上、80%以上で光を透過させることができるものであることが好ましい。これにより、意図する波長の半導体レーザ素子の電極として利用することができる。さらに、導電性酸化物膜は、例えば、比抵抗が1×10−3Ωcm以下、好ましくは1×10−4〜1×10−6Ωcm程度であることが好ましい。これにより、電極として有効に利用することができる。
導電性酸化物層の膜厚は、特に限定されるものではなく、用いる材料、電流阻止層の膜厚等によって適宜調整することができる。例えば、0.1〜4.0μm程度が挙げられる。
This conductive oxide film efficiently absorbs not only visible light but also, for example, light having a wavelength of 360 nm to 650 nm, for example, a transmittance of 90% or more, 85% or more, 80% or more. It is preferable that light can be transmitted. Thereby, it can utilize as an electrode of the semiconductor laser element of the intended wavelength. Furthermore, the conductive oxide film has a specific resistance of, for example, 1 × 10 −3 Ωcm or less, preferably about 1 × 10 −4 to 1 × 10 −6 Ωcm. Thereby, it can utilize effectively as an electrode.
The thickness of the conductive oxide layer is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the material used, the thickness of the current blocking layer, and the like. For example, about 0.1-4.0 micrometers is mentioned.

導電性酸化物層は、例えば、図5(a)に示したように、半導体の積層体14上の全面に形成(図5(a)中、11)し、フォトリソグラフィ及びエッチング工程等の通常の方法を利用して、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる(図5(b)及び(b’)、図4(c)及び(c’)又は図6(b)参照)。また、半導体層に予めマスク層を形成し、その上に導電性酸化物層を形成してリフトオフ法を利用して形成してもよい。   For example, as shown in FIG. 5A, the conductive oxide layer is formed on the entire surface of the semiconductor laminate 14 (11 in FIG. 5A), and is usually used for photolithography and etching processes. It can be formed by patterning into a desired shape using the method (see FIGS. 5 (b) and (b ′), FIG. 4 (c) and (c ′) or FIG. 6 (b)). . Alternatively, a mask layer may be formed in advance on the semiconductor layer, a conductive oxide layer may be formed thereon, and the lift-off method may be used.

導電性酸化物層は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオン注入法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法又はこれらの方法と熱処理を組み合わせる等、種々の方法を利用することができる。   The conductive oxide layer can be formed by a method known in the art. For example, various methods such as a sputtering method, an ion beam assisted deposition method, an ion implantation method, an ion plating method, a laser ablation method, or a combination of these methods and heat treatment can be used.

具体的には、スパッタ法により導電性酸化物膜、例えば、ITO膜を成膜する際に、スパッタガスとして酸素分圧の小さい又はゼロのガスから大きいガスに切り替えるか、徐々に酸素分圧を増加させて用いる方法、ITO成膜用のターゲットのほかに、In量が多いターゲットまたは酸素量が少ないターゲットを用い、途中でIn量が多いターゲットまたは酸素量が少ないターゲットに切り替える方法、スパッタ装置の投入電力を徐々に又は急激に増大させて成膜する方法等が挙げられる。また、真空蒸着により導電性酸化物膜、例えば、ITO膜を成膜する際に、半導体層の温度を急激又は徐々に上昇または低下させる方法、成膜レートを急激に低下させる方法、イオン銃を用いて酸素イオンを成膜途中から照射する方法等が挙げられる。   Specifically, when a conductive oxide film, for example, an ITO film is formed by sputtering, the sputtering partial gas is switched from a gas having a small or zero oxygen partial pressure to a gas having a large oxygen partial pressure. In addition to the ITO deposition target, a method using a target with a large amount of In or a target with a small amount of oxygen, and a method of switching to a target with a large amount of In or a target with a small amount of oxygen on the way, For example, a method of forming a film by gradually or rapidly increasing the input power. In addition, when a conductive oxide film such as an ITO film is formed by vacuum deposition, a method of rapidly or gradually increasing or decreasing the temperature of the semiconductor layer, a method of rapidly decreasing the film formation rate, an ion gun And a method of irradiating oxygen ions from the middle of the film formation.

さらに、電流阻止層の溝部内であって、導電性酸化物層の端面から共振器端面側に、誘電体が埋め込まれている。つまり、電流阻止層に設けられた溝部内において、溝部の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、内側に導電性酸化物が埋め込まれている。誘電体は、溝部の両端のうち少なくとも一方に設けられていればよい。好ましくは、両端に設けられるものである。その場合は、溝部内において共振器方向に、誘電体、導電性酸化物、誘電体の順に形成されている。   Further, a dielectric is embedded in the groove portion of the current blocking layer from the end face of the conductive oxide layer to the end face of the resonator. That is, in the groove provided in the current blocking layer, the dielectric is embedded on the resonator end face side of the groove, and the conductive oxide is embedded inside. The dielectric should just be provided in at least one of the both ends of the groove. Preferably, it is provided at both ends. In that case, a dielectric, a conductive oxide, and a dielectric are formed in this order in the direction of the resonator in the groove.

このように、導電性酸化物層とは別個に、誘電体膜が共振器端面側に配置されることにより、共振器端面付近における導電性酸化物層の剥がれ、劈開等の不具合を生じさせることなく、かつ、導電性酸化物層との端面による密着性を良好にして、光の閉じ込めを確実にすることができる。その結果、共振器端面から出射されるレーザビームの歪を防止し、良好なFFPパターンを得ることができる。また、共振器端面への電流の流れを最小限に止めることができ、共振器端面での熱の発生を抑制し、CODレベルを向上させることができる。特に、レーザ素子を高出力化しようとした場合、発熱が大きくなるが、特に発熱の顕著な共振器端面における発熱を低減することができる。   As described above, by disposing the dielectric film on the resonator end face side separately from the conductive oxide layer, the conductive oxide layer in the vicinity of the end face of the resonator may be peeled off or cleaved. In addition, the adhesion by the end face with the conductive oxide layer can be improved, and light confinement can be ensured. As a result, distortion of the laser beam emitted from the resonator end face can be prevented, and a good FFP pattern can be obtained. In addition, the flow of current to the resonator end face can be minimized, generation of heat at the resonator end face can be suppressed, and the COD level can be improved. In particular, when an attempt is made to increase the output of the laser element, the heat generation becomes large, but the heat generation at the cavity end face where the heat generation is particularly remarkable can be reduced.

つまり、共振器端面付近まで、導電性酸化物が形成されている場合、共振器端面付近で微小なリークが発生し、消費電力が大きくなり、レーザ素子の発熱が大きくなるとともに、劣化速度が大きくなり、素子寿命が短くなる。また、共振器端面付近を開放し、半導体層を露出した形態とすると、窒化物半導体レーザでは、共振器面付近の半導体層との屈折率差により、レーザから出射されるビームが下向きになり、FFP形状に乱れが見られる。これに対して、本発明のように、共振器面付近に誘電体を埋め込むことによって、素子の信頼性及びFFP形状良好な半導体レーザを得ることができる。   In other words, when the conductive oxide is formed up to the vicinity of the resonator end face, a minute leak occurs near the end face of the resonator, the power consumption increases, the heat generation of the laser element increases, and the deterioration rate increases. Thus, the element life is shortened. Further, when the vicinity of the cavity end face is opened and the semiconductor layer is exposed, the nitride semiconductor laser has a refractive index difference with the semiconductor layer near the cavity face, and the beam emitted from the laser faces downward. Disturbance is seen in the FFP shape. On the other hand, by embedding a dielectric in the vicinity of the resonator surface as in the present invention, a semiconductor laser with good element reliability and FFP shape can be obtained.

誘電体は、例えば、電流阻止層の屈折率a以上であるか、活性層の屈折率dより小さい屈折率cを有するか、あるいはその双方を満足する屈折率cを有することが好ましい。特に、誘電体は、導電性酸化物層の屈折率と近い屈折率を有することが適しており、例えば、±1、好ましくは±0.5の範囲の屈折率を有することが好ましい。また、誘電体は、電流阻止層と異なる材料で形成され、電流阻止層よりも高い屈折率を有する材料で形成すると、光の散乱を抑え、しきい値を下げることができ好ましい。また、別の観点から、半導体レーザ素子の駆動電圧以上の障壁を有する材料からなることが好ましい。   For example, the dielectric preferably has a refractive index c that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer, has a refractive index c smaller than the refractive index d of the active layer, or satisfies both. In particular, the dielectric is suitable to have a refractive index close to that of the conductive oxide layer. For example, the dielectric preferably has a refractive index in the range of ± 1, preferably ± 0.5. In addition, it is preferable that the dielectric is made of a material different from that of the current blocking layer and is formed of a material having a higher refractive index than that of the current blocking layer because light scattering can be suppressed and the threshold value can be lowered. From another viewpoint, it is preferably made of a material having a barrier higher than the driving voltage of the semiconductor laser element.

誘電体は、例えば、酸化物及び窒化物、具体的には、ZrO、SiO(屈折率:約1.45)、Al、Nb、TiO、Ta、AlN及びSiNからなる群から選択される材料により形成することができ、なかでも、ZrO及びSiOが好ましい。特に、誘電体を酸化物で形成する場合、導電性酸化物との密着性を良好に形成することができる。また、誘電体を、絶縁性で、導電性酸化物(例えば、ITO)の屈折率に近い屈折率を有するものとする場合には、光閉じ込めを良好にし、所望のビーム形状のレーザ光を得ることができるため、好ましい。なお、誘電体は、単層でもよいし、適当な屈折率を得るために、組成の異なる複数の材料を積層して用いてもよい。 Dielectrics are, for example, oxides and nitrides, specifically, ZrO 2 , SiO 2 (refractive index: about 1.45), Al 2 O 3 , Nb 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , It can be formed of a material selected from the group consisting of AlN and SiN, and among them, ZrO 2 and SiO 2 are preferable. In particular, when the dielectric is formed of an oxide, adhesion with the conductive oxide can be formed satisfactorily. Further, when the dielectric is an insulating material and has a refractive index close to that of a conductive oxide (for example, ITO), the optical confinement is improved and a laser beam having a desired beam shape is obtained. This is preferable. The dielectric may be a single layer, or a plurality of materials having different compositions may be laminated to obtain an appropriate refractive index.

誘電体の膜厚は特に限定されず、材料の組成、屈折率等によって適宜調整することができ、導電性酸化物層と同程度であることが適している。具体的には、0.1〜2.0μm程度が挙げられる。
誘電体は、少なくとも電流阻止層の溝部内に埋め込まれていればよく、電流阻止層の上に配置されていてもよい。共振器方向以外の端面は、積層体及び/又は電流阻止層の端面と一致していてもよいし、内側に配置されていてもよい。
The film thickness of the dielectric is not particularly limited and can be adjusted as appropriate depending on the composition of the material, the refractive index, and the like, and is preferably about the same as the conductive oxide layer. Specifically, about 0.1-2.0 micrometers is mentioned.
The dielectric material only needs to be embedded in at least the groove portion of the current blocking layer, and may be disposed on the current blocking layer. The end faces other than the direction of the resonator may coincide with the end faces of the laminate and / or the current blocking layer, or may be disposed inside.

誘電体は、共振器方向においては、共振器端面から導電性酸化物の端面まで設けられることが好ましい。
導電性酸化物を設けた後に誘電体を設ける場合、導電性酸化物を被覆してもいい。共振器長が200〜1500μm程度の場合には、その0.006〜5%程度の長さ、具体的には、0.1〜10μm程度の長さであることが適している。
The dielectric is preferably provided from the end face of the resonator to the end face of the conductive oxide in the resonator direction.
When the dielectric is provided after the conductive oxide is provided, the conductive oxide may be coated. When the resonator length is about 200 to 1500 μm, it is suitable that the length is about 0.006 to 5%, specifically about 0.1 to 10 μm.

また、誘電体は、酸化物で形成され、導電性酸化膜と誘電体が接する領域を設けることが好ましい。これにより、導電性酸化物と誘電性部材との密着性を良好にし、共振器面付近での光閉じ込めを確実にすることができる。これは、電流阻止層が酸化物で形成される場合に効果的である。   The dielectric is preferably formed of an oxide and provided with a region where the conductive oxide film and the dielectric are in contact with each other. Thereby, the adhesiveness between the conductive oxide and the dielectric member can be improved, and light confinement in the vicinity of the resonator surface can be ensured. This is effective when the current blocking layer is formed of an oxide.

このような誘電体は、例えば、図4(c’)及び(d’)、図5(c’)及び(d’)に示したように、導電性酸化物11を形成する前又は後に、誘電体10を形成する領域を開口させたマスク(図示せず)を形成し、その上に誘電体10を形成し、マスクを剥離して、誘電体10を溝内に残存させることにより形成することができる。導電性酸化物11が、共振器方向の全体に形成されている場合には、エッチング等によって、共振器端面付近の導電性酸化物11を除去した後、上記と同様の方法により、誘電体10を形成してもよい。   Such a dielectric is formed, for example, before or after forming the conductive oxide 11 as shown in FIGS. 4 (c ′) and (d ′) and FIGS. 5 (c ′) and (d ′). Formed by forming a mask (not shown) in which a region for forming dielectric 10 is opened, forming dielectric 10 thereon, peeling the mask, and leaving dielectric 10 in the groove. be able to. When the conductive oxide 11 is formed in the whole resonator direction, the conductive oxide 11 in the vicinity of the resonator end face is removed by etching or the like, and then the dielectric 10 is formed by the same method as described above. May be formed.

また、図4(e’)及び(e'')に示したように、共振器端面に、後述する端面保護膜を形成するのと同時に端面保護膜の材料を回り込ませることによって、誘電体10を溝内に配置することより形成することができる。
図4(d’)及び(e’)は溝部での共振器方向の断面図である。
さらに、図6(a)に示したように、この誘電体を電流阻止層9と同一材料で形成する場合は、電流阻止層9を形成する際に、共振器端面近傍の溝部を被覆するように電流阻止層9を形成することにより(図6(a)中、A参照)、電流阻止層9の一部を誘電体として配置することができる。
誘電体は、電流阻止層と同様の当該分野で公知の方法によって形成することができる。成膜条件としては、上述した電流阻止層の成膜条件と同様にして形成することができる。
Further, as shown in FIGS. 4E ′ and 4E ″, the dielectric 10 is formed by wrapping the material of the end face protective film at the same time as forming the end face protective film described later on the resonator end face. Can be formed by arranging them in the groove.
4D and 4E are cross-sectional views in the direction of the resonator at the groove.
Furthermore, as shown in FIG. 6A, when this dielectric is formed of the same material as that of the current blocking layer 9, the groove near the resonator end face is covered when the current blocking layer 9 is formed. By forming the current blocking layer 9 on (see A in FIG. 6A), a part of the current blocking layer 9 can be disposed as a dielectric.
The dielectric can be formed by a method known in the art similar to the current blocking layer. The film formation conditions can be the same as the film formation conditions for the current blocking layer described above.

本発明の半導体レーザ素子では、上述した半導体層の積層体は、通常、基板上に形成されている。基板としては、サファイア、スピネル(MgA1)のような絶縁性基板でもよいし、炭化珪素、シリコン、ZnS、ZnO、GaAs、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板でもよいが、窒化物半導体基板(GaN、AlN等)であることが好ましい。
窒化物半導体基板は、例えば、第1主面及び/又は第2主面に0.03〜10°程度のオフ角を有するものであることがより好ましい。その厚みは50μmから10mm程度が挙げられる。窒化物半導体基板は、MOCVD法、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、溶融法等により形成することができる。また、市販のものを用いてもよい。
In the semiconductor laser device of the present invention, the above-mentioned laminated body of semiconductor layers is usually formed on a substrate. The substrate may be an insulating substrate such as sapphire or spinel (MgA1 2 O 4 ), or lithium niobate or neodymium gallate that is lattice-bonded to silicon carbide, silicon, ZnS, ZnO, GaAs, diamond, or a nitride semiconductor. The substrate may be an oxide substrate such as a nitride semiconductor substrate (GaN, AlN, etc.).
More preferably, the nitride semiconductor substrate has, for example, an off angle of about 0.03 to 10 ° on the first main surface and / or the second main surface. The thickness is about 50 μm to 10 mm. The nitride semiconductor substrate can be formed by vapor phase growth methods such as MOCVD method, HVPE method, MBE method, hydrothermal synthesis method for crystal growth in a supercritical fluid, high pressure method, flux method, melting method and the like. A commercially available product may also be used.

窒化物半導体基板は、その一表面において、転位密度が面内でストライプ状に周期的に分布しているものでもよい。例えば、ELO法を用いて低転位密度領域(例えば、第1領域)と高転位密度領域(例えば、第2領域)とを交互にストライプ状に形成したもの、基板上にラテラル成長により半導体層を形成し、この半導体層を基板として用いることにより、結晶欠陥密度、結晶方向等が異なる領域がストライプ状に配置したもの等が挙げられる。また、極性が異なる領域が分布しているものでもよい。例えば、第1領域と第2領域とで、ストライプ状に極性が分断されていてもよい。   The nitride semiconductor substrate may be one in which dislocation density is periodically distributed in a stripe pattern in one surface. For example, a low dislocation density region (for example, a first region) and a high dislocation density region (for example, a second region) are alternately formed in stripes by using the ELO method, and a semiconductor layer is formed on a substrate by lateral growth. By forming and using this semiconductor layer as a substrate, a region in which crystal defect densities, crystal directions, and the like are arranged in a stripe shape can be used. Further, regions having different polarities may be distributed. For example, the polarity may be divided in a stripe shape in the first region and the second region.

ここで、低転位密度領域とは、単位面積当たりの転位数が1×10/cm以下、好ましくは5×10/cm以下の領域であり、高転位密度領域とは、これよりも転位密度が高い領域であればよい。
第1領域と第2領域とが交互にストライプを形成する場合、第1領域の幅は10μm〜500μm、さらに100μm〜500μmが挙げられ、第2領域の幅は2μm〜100μm、10μm〜50μmが挙げられる。ストライプ形状は、破線状に形成されているものを含む。これらの転位測定はCL観察やTEM観察等で行うことができる。
Here, the low dislocation density region is a region where the number of dislocations per unit area is 1 × 10 7 / cm 2 or less, preferably 5 × 10 6 / cm 2 or less. As long as the region has a high dislocation density.
When the first region and the second region alternately form stripes, the width of the first region is 10 μm to 500 μm, further 100 μm to 500 μm, and the width of the second region is 2 μm to 100 μm, 10 μm to 50 μm. It is done. The stripe shape includes a stripe shape. These dislocation measurements can be performed by CL observation, TEM observation, or the like.

窒化物半導体基板は、その一表面において、異なる結晶成長面が分布していてもよい。例えば、第1領域が(0001)面とすれば、第2領域は(0001)面と異なる(000−1)面、(10−10)面、(11−20)面、(10−14)面、(10−15)面、(11−24)面等の結晶成長面が挙げられる。特に、(000−1)面が好ましい。このように部分的に結晶成長面が異なる面を有する基板を用いることにより、基板内部に発生する応力や歪みを緩和させることができ、基板上に応力緩和層を形成することなく、半導体層を膜厚5μm以上で積層することが可能となる。   The nitride semiconductor substrate may have different crystal growth surfaces distributed on one surface thereof. For example, if the first area is the (0001) plane, the second area is different from the (0001) plane (000-1) plane, (10-10) plane, (11-20) plane, (10-14) And crystal growth planes such as a plane, a (10-15) plane, and a (11-24) plane. In particular, the (000-1) plane is preferable. By using a substrate having a partially different crystal growth surface in this way, stress and strain generated in the substrate can be relaxed, and a semiconductor layer can be formed without forming a stress relaxation layer on the substrate. Lamination can be performed with a film thickness of 5 μm or more.

窒化物半導体基板として、例えば、特開2005−175056号公報、特開2004−158500号公報、特開2003−332244号公報等に記載されているものを利用してもよい。
なお、基板上には、レーザ素子として機能する積層体を形成する前に、バッファ層、中間層等(例えば、AlGa1−xN(0≦x≦1)等)を設けていることが好ましい。
As the nitride semiconductor substrate, for example, those described in JP-A-2005-175056, JP-A-2004-158500, JP-A-2003-332244, etc. may be used.
Note that a buffer layer, an intermediate layer, and the like (for example, Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) and the like) are provided over the substrate before forming a stacked body that functions as a laser element. Is preferred.

また、本発明の半導体レーザ素子では、少なくとも半導体層の積層体の両側を被覆する側面保護膜を形成することが好ましい。側面保護膜は、外部と接続する領域を開口させて導電性酸化物層の表面にわたって形成することが好ましい。なお、側面保護膜は、電流阻止層と兼ねてもよいし、誘電体と兼ねてもよい。このような側面保護膜は、導電性酸化物を形成した後、後述するパッド電極を形成する前に形成することが好ましい。   In the semiconductor laser device of the present invention, it is preferable to form a side surface protective film that covers at least both sides of the stacked body of semiconductor layers. The side protective film is preferably formed over the surface of the conductive oxide layer by opening a region connected to the outside. The side surface protective film may also serve as a current blocking layer or may serve as a dielectric. Such a side surface protective film is preferably formed after the conductive oxide is formed and before the pad electrode described later is formed.

側面保護膜の材料はTi、Al、Zr、V、Nb、Hf、Ta、Ga、Si等の酸化物や窒化物が挙げられる。側面保護膜の形成方法は、当該分野で公知、例えば、CVD法、蒸着法、ECR(電子サイクロトロン共鳴プラズマ)スパッタ法、マグネトロンスパッタ法等種々の方法によって単層又は積層構造で形成することができる。なお、単層の膜を、1回又は2回以上、製造方法又は条件を変化させることにより、組成は同じであるが、膜質の異なる膜として形成してもよいし、これらの材料の積層膜としてもよい。   Examples of the material of the side surface protective film include oxides and nitrides such as Ti, Al, Zr, V, Nb, Hf, Ta, Ga, and Si. The method for forming the side surface protective film is known in the art, and can be formed in a single layer or a laminated structure by various methods such as CVD, vapor deposition, ECR (electron cyclotron resonance plasma) sputtering, and magnetron sputtering. . A single-layer film may be formed as a film having the same composition but different film quality by changing the manufacturing method or conditions once or twice or more, or a laminated film of these materials It is good.

導電性酸化物層の表面には、通常、パッド電極が形成されている。パッド電極は、Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、導電性酸化物層側からW−Pd−Au又はNi−Ti−Au、Ni−Pd−Auの順に形成した膜が挙げられる。パッド電極の膜厚は特に限定されないが、最終層のAuの膜厚を100nm程度以上とすることが好ましい。   A pad electrode is usually formed on the surface of the conductive oxide layer. The pad electrode is preferably a laminated film made of a metal such as Ni, Ti, Au, Pt, Pd, or W. Specifically, a film formed in the order of W—Pd—Au or Ni—Ti—Au and Ni—Pd—Au from the conductive oxide layer side can be given. The film thickness of the pad electrode is not particularly limited, but the film thickness of the final layer of Au is preferably about 100 nm or more.

また、基板が導電性基板の場合には、基板裏面に、例えば、n電極が形成されていることが好ましい。n電極は、例えば、スパッタ法、CVD、蒸着等で形成することができる。n電極としては、例えば、総膜厚が1μm程度以下で、基板側から、V(膜厚100Å)−Pt(膜厚2000Å)−Au(膜厚3000Å)、Ti(100Å)−Al(5000Å)、Ti(60Å)−Pt(1000Å)−Au(3000Å)、Ti(60Å)−Mo(500Å)−Pt(1000Å)−Au(2100Å)、Ti(60Å)−Hf(60Å)−Pt(1000Å)−Au(3000Å)、Ti(60Å)−Mo(500Å)−Ti(500Å)−Pt(1000Å)−Au(2100Å)、W−Pt−Au、W−Al−W−Au、あるいは、Hf−Al、Ti−W−Pt−Au、Ti−Pd−Pt−Au、Pd−Pt−Au、Ti−W−Ti−Pt−Au、Mo−Pt−Au、Mo−Ti−Pt−Au、W−Pt−Au、V−Pt−Au、V−Mo−Pt−Au、V−W−Pt−Au、Cr−Pt−Au、Cr−Mo−Pt−Au、Cr−W−Pt−Au等の膜が例示される。   When the substrate is a conductive substrate, for example, an n electrode is preferably formed on the back surface of the substrate. The n electrode can be formed by, for example, sputtering, CVD, vapor deposition, or the like. As the n electrode, for example, the total film thickness is about 1 μm or less, and from the substrate side, V (film thickness 100 mm) -Pt (film thickness 2000 mm) -Au (film thickness 3000 mm), Ti (100 mm) -Al (5000 mm) Ti (60 ()-Pt (1000Å) -Au (3000Å), Ti (60Å) -Mo (500Å) -Pt (1000Å) -Au (2100Å), Ti (60Å) -Hf (60Å) -Pt (1000Å) -Au (3000?), Ti (60?)-Mo (500?)-Ti (500?)-Pt (1000?)-Au (2100?), W-Pt-Au, W-Al-W-Au, or Hf-Al Ti-W-Pt-Au, Ti-Pd-Pt-Au, Pd-Pt-Au, Ti-W-Ti-Pt-Au, Mo-Pt-Au, Mo-Ti-Pt-Au, W-Pt -A , V-Pt-Au, V-Mo-Pt-Au, V-W-Pt-Au, Cr-Pt-Au, Cr-Mo-Pt-Au, Cr-W-Pt-Au, etc. The

さらに、任意に、n電極上にメタライズ電極を形成してもよい。メタライズ電極は、例えば、Ti−Pt−Au−(Au/Sn)、Ti−Pt−Au−(Au/Si)、Ti−Pt−Au−(Au/Ge)、Ti−Pt−Au−In、Au−Sn、In、Au−Si、Au−Ge等により形成することができる。メタライズ電極の膜厚は、特に限定されない。   Further, a metallized electrode may be optionally formed on the n electrode. The metallized electrodes are, for example, Ti—Pt—Au— (Au / Sn), Ti—Pt—Au— (Au / Si), Ti—Pt—Au— (Au / Ge), Ti—Pt—Au—In, It can be formed of Au—Sn, In, Au—Si, Au—Ge, or the like. The film thickness of the metallized electrode is not particularly limited.

本発明の半導体レーザ素子は、通常、基板及び積層体の劈開によって共振器端面が形成されている。
任意に、共振器端面、つまり、共振器面の光反射側及び/又は光出射面に、誘電体膜による端面保護膜が形成されていることが好ましい。誘電体膜はSiO2、ZrO2、TiO2、Al2、Nb2、AlN、AlGaN等の酸化物及び窒化物からなる単層膜又は多層膜とすることが好ましい。共振面が劈開によって形成された場合には、誘電体膜を再現性よく形成することができる。
この端面保護膜は、共振器端面から、共振器端面側の溝部に回り込ませることにより、誘電体として形成することができる。
In the semiconductor laser device of the present invention, the resonator end face is usually formed by cleaving the substrate and the laminate.
Optionally, an end face protective film made of a dielectric film is preferably formed on the resonator end face, that is, on the light reflection side and / or the light exit face of the resonator face. The dielectric film is preferably a single layer film or a multilayer film made of oxides and nitrides such as SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 , AlN, and AlGaN. When the resonance surface is formed by cleavage, the dielectric film can be formed with good reproducibility.
This end face protective film can be formed as a dielectric by wrapping around from the end face of the resonator to the groove on the end face side of the resonator.

さらに、本発明の半導体レーザ素子は、上述した電流阻止層及び導電性酸化物層が、活性層を挟んで一対配置されてなる構造を有していてもよい。
このような構成のレーザ素子は、例えば、上述した基板上に形成され、電流阻止層、導電性酸化物層及び誘電体が形成された半導体層の積層体において、基板を除去するか、n型半導体層の一部(例えば、クラッド層まで又は光ガイド層まで)を除去して、除去した側に、上記と同様に電流阻止層、導電性酸化物層及び誘電体を形成することにより形成することができる。
Furthermore, the semiconductor laser device of the present invention may have a structure in which the above-described current blocking layer and conductive oxide layer are arranged in a pair with an active layer interposed therebetween.
The laser element having such a structure is formed on the above-described substrate, for example, by removing the substrate from the stacked body of the semiconductor layer in which the current blocking layer, the conductive oxide layer, and the dielectric are formed, or n-type. A part of the semiconductor layer (for example, up to the cladding layer or the light guide layer) is removed, and a current blocking layer, a conductive oxide layer, and a dielectric are formed on the removed side in the same manner as described above. be able to.

以下に、本発明の半導体レーザ素子の実施例を図面に基づいて詳細に示す。
実施例1
この実施例の半導体レーザ素子は、図1(a)〜(d)に示すように、基板1上に、n型半導体層、活性層5、p型半導体層が積層されており、p型半導体層の上に、その中央付近にストライプ状の溝部を有する電流阻止層9が形成されている。また、電流阻止層9の溝部内であって、p型半導体層と接触するとともに、電流阻止層9上に及ぶ導電性酸化物層11が形成されている。この導電性酸化物層11は、共振器方向の両方の端面が、共振器端面から内側に離間されている。電流阻止層9の溝部内であって、共振器端面から導電性酸化物11の端面にわたって、溝部の両端に誘電体層10が配置されている。また、導電性酸化物11上にはpパッド電極12が形成されており、基板1裏面には、n電極13が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described in detail based on the drawings.
Example 1
In the semiconductor laser device of this embodiment, as shown in FIGS. 1A to 1D, an n-type semiconductor layer, an active layer 5, and a p-type semiconductor layer are stacked on a substrate 1, and a p-type semiconductor is formed. On the layer, a current blocking layer 9 having a stripe-shaped groove near the center is formed. In addition, a conductive oxide layer 11 is formed in the groove portion of the current blocking layer 9 and in contact with the p-type semiconductor layer and extending over the current blocking layer 9. In the conductive oxide layer 11, both end faces in the resonator direction are spaced inward from the resonator end faces. Dielectric layers 10 are disposed on both ends of the groove portion in the groove portion of the current blocking layer 9 from the resonator end surface to the end surface of the conductive oxide 11. A p-pad electrode 12 is formed on the conductive oxide 11, and an n-electrode 13 is formed on the back surface of the substrate 1.

この半導体レーザ素子の製造方法を以下に示す。
まず、n型GaNからなる基板1をMOVPE反応容器内にセットし、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アンモニア(NH3)、不純物ガスにシランガス(SiH4)を用い、SiをドープしたAl0.33Ga0.67Nよりなるn型クラッド層3を成長させた。
続いて、TMG及びアンモニアを用い、同様の温度で、アンドープのGaNよりなるn側光ガイド層4を成長させた。
A method for manufacturing this semiconductor laser element will be described below.
First, a substrate 1 made of n-type GaN is set in a MOVPE reaction vessel, and trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), ammonia (NH 3 ), silane gas (SiH 4 ) is used as impurity gas, and Si is doped. The n-type cladding layer 3 made of Al 0.33 Ga 0.67 N was grown.
Subsequently, an n-side light guide layer 4 made of undoped GaN was grown at the same temperature using TMG and ammonia.

温度を950℃にして、トリメチルインジウム(TMI)、TMG及びアンモニアを用い、SiをドープしたIn0.02Ga0.98Nよりなる障壁層を成長させた。シランガスを止め、TMI、TMG及びアンモニアを用い、アンドープのIn0.06Ga0.94Nよりなる井戸層を成長させる。これを2回繰り返した後、同温度でTMI、TMG及びアンモニアを用い、In0.02Ga0.98Nよりなる障壁層を成長させて、2ペアの多重量子井戸(MQW)からなる活性層5(屈折率:約2.5)を成長させた。 At a temperature of 950 ° C., a barrier layer made of In 0.02 Ga 0.98 N doped with Si was grown using trimethylindium (TMI), TMG, and ammonia. The well layer made of undoped In 0.06 Ga 0.94 N is grown by stopping the silane gas and using TMI, TMG and ammonia. After repeating this twice, a barrier layer made of In 0.02 Ga 0.98 N is grown using TMI, TMG and ammonia at the same temperature, and an active layer made of two pairs of multiple quantum wells (MQW) 5 (refractive index: about 2.5) was grown.

TMIを止め、TMA、TMG及びアンモニアを用い、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)を流し、Mgをドープしたp型Al0.30Ga0.70Nよりなるp型キャップ層6を成長させた。
続いて、CpMg、TMAを止め、1050℃で、アンドープGaNよりなるp側光ガイド層7を成長させた。
最後に、この上に、TMG及びアンモニアを用い、CpMgを流し、Mgをドープしたp型GaNよりなるp型コンタクト層8を成長させた。
Stop TMI, use TMA, TMG and ammonia, flow biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg), grow p-type cap layer 6 made of Mg-doped p-type Al 0.30 Ga 0.70 N I let you.
Subsequently, Cp 2 Mg and TMA were stopped, and a p-side light guide layer 7 made of undoped GaN was grown at 1050 ° C.
Finally, a p-type contact layer 8 made of p-type GaN doped with Mg was grown on this by flowing Cp 2 Mg using TMG and ammonia.

次いで、半導体の積層体14を形成したウェハ上に、CVD法により、約500nm厚のSiOからなる電流阻止層9(屈折率:約1.5)を形成した(図4(a)参照)。
続いて、電流阻止層9上に、ストライプ状の開口部(ストライプ幅は約5μm)を有するフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとして、例えば、BHFを用いたウェットエッチングにより、電流阻止層9の一部を選択的に除去し、その底部が半導体層に至る溝部15を形成した。この溝部15は共振器方向に開放状態となるように形成する(図4(b)及び(b’)参照)。その後、フォトレジストを除去した。
Next, a current blocking layer 9 (refractive index: about 1.5) made of SiO 2 having a thickness of about 500 nm was formed by CVD on the wafer on which the semiconductor laminate 14 was formed (see FIG. 4A). .
Subsequently, a photoresist having a stripe-shaped opening (stripe width of about 5 μm) is formed on the current blocking layer 9, and the current blocking layer is formed by wet etching using, for example, BHF using the photoresist as a mask. 9 was selectively removed to form a groove 15 whose bottom reaches the semiconductor layer. The groove 15 is formed so as to be open in the resonator direction (see FIGS. 4B and 4B). Thereafter, the photoresist was removed.

その後、溝部15を含む電流阻止層9の上全面に、ITOからなる導電性酸化物層11(屈折率:約2.0)を形成した。その上に、共振器端面から5μm程度を露出させるように、フォトレジストを形成する。このフォトレジストをマスクとして、RIEを行い、溝部15内において半導体層が露出するように導電性酸化物層の一部を選択的に除去した。これにより、溝部15の共振器端面側5μmの範囲で、半導体層が露出した(図4(c)及び(c’)参照)。   Thereafter, a conductive oxide layer 11 (refractive index: about 2.0) made of ITO was formed on the entire surface of the current blocking layer 9 including the groove 15. A photoresist is formed thereon so that about 5 μm is exposed from the end face of the resonator. RIE was performed using this photoresist as a mask, and a part of the conductive oxide layer was selectively removed so that the semiconductor layer was exposed in the trench 15. As a result, the semiconductor layer was exposed in the range of 5 μm from the cavity end face side of the groove 15 (see FIGS. 4C and 4C).

次に、露出した半導体層及びフォトレジスト上にZrOからなる誘電体(膜厚:約400nm)を形成した。その後、フォトレジストを除去することによって、ZrOからなる誘電体10が溝部15に埋め込まれた(図4(d’)及び(d”)参照)。これにより、電流阻止層に設けられた溝部内において、溝部の共振器端面側に誘電体を埋め込み、内側に導電性酸化物を埋め込むことができる。
この際、ITOからなる導電性酸化物層11上に形成するフォトレジストを、窒化物半導体レーザ素子の側面からも離間させて形成することで、ZrOからなる側面保護膜を同時に形成することができる。
その後、p型半導体層のコンタクト抵抗を低減するために、例えば、600℃、酸素雰囲気下でアニールした。
Next, a dielectric (thickness: about 400 nm) made of ZrO 2 was formed on the exposed semiconductor layer and photoresist. Thereafter, by removing the photoresist, the dielectric 10 made of ZrO 2 was embedded in the groove 15 (see FIGS. 4D ′ and 4D ″). Thereby, the groove provided in the current blocking layer. Inside, a dielectric can be embedded in the cavity end face side of the groove, and a conductive oxide can be embedded inside.
At this time, by forming the photoresist formed on the conductive oxide layer 11 made of ITO so as to be separated from the side surface of the nitride semiconductor laser element, the side surface protective film made of ZrO 2 can be simultaneously formed. it can.
Thereafter, in order to reduce the contact resistance of the p-type semiconductor layer, for example, annealing was performed at 600 ° C. in an oxygen atmosphere.

導電性酸化物層11の上に、pパッド電極12を形成した。
また、基板1の裏面を研磨し、研磨したn型GaN基板1の裏面にn電極13を形成した。
その後、GaN基板1を、例えば、共振器方向に垂直な方向に沿って、劈開してウェハをバー状とし、そのバーの劈開面に共振器面を作製した。
続いて、共振器面に、端面保護膜として誘電体膜を形成する。光出射側は、Al23を膜厚70nmで形成した。反対側は、ZrO2及びSiO2(総膜厚700nm)の積層膜で多層誘電体膜を形成した。
最後に共振器面に平行な方向に分割し、バー状のウェハをチップ化し、半導体レーザ素子を得た。
A p-pad electrode 12 was formed on the conductive oxide layer 11.
Further, the back surface of the substrate 1 was polished, and an n-electrode 13 was formed on the polished back surface of the n-type GaN substrate 1.
Thereafter, the GaN substrate 1 was cleaved along, for example, a direction perpendicular to the direction of the resonator to make the wafer into a bar shape, and a resonator surface was produced on the cleavage surface of the bar.
Subsequently, a dielectric film is formed as an end face protective film on the resonator surface. On the light emitting side, Al 2 O 3 was formed with a film thickness of 70 nm. On the opposite side, a multilayer dielectric film was formed of a laminated film of ZrO 2 and SiO 2 (total film thickness 700 nm).
Finally, it was divided in a direction parallel to the resonator surface, and a bar-shaped wafer was chipped to obtain a semiconductor laser device.

実施例2
実施例1と同様に、半導体の積層体14を形成したウェハ上に、スパッタ法を用いて、ITOからなる導電性酸化物層11を膜厚0.4μmで形成した(図5(a)参照)。
その後、導電性酸化物層11上に、ストライプ状のフォトレジスト(ストライプ幅は約5μm、長さは半導体の積層体14の共振器長よりも10μm程度短い)を形成する。このフォトレジストをマスクとして、例えば、HIガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)により、フォトレジストから露出した導電性酸化物層11を除去する。これにより、ストライプ状の導電性酸化物層11を形成した(図5(b)及び(b’)参照)。ここでの導電性酸化物層11は、共振器方向に対向する端面が、半導体層の積層体の共振器端面よりも5μm程度内側に配置されるように形成した。
Example 2
As in Example 1, a conductive oxide layer 11 made of ITO was formed to a thickness of 0.4 μm on the wafer on which the semiconductor laminate 14 was formed by using a sputtering method (see FIG. 5A). ).
Thereafter, a striped photoresist (stripe width is about 5 μm and length is about 10 μm shorter than the resonator length of the semiconductor laminate 14) is formed on the conductive oxide layer 11. Using this photoresist as a mask, the conductive oxide layer 11 exposed from the photoresist is removed by, for example, reactive ion etching (RIE) using HI gas. As a result, a stripe-shaped conductive oxide layer 11 was formed (see FIGS. 5B and 5B). Here, the conductive oxide layer 11 was formed so that the end face opposed to the resonator direction was disposed about 5 μm inside the resonator end face of the stacked body of semiconductor layers.

次いで、露出した半導体層及びフォトレジスト上に、スパッタを用いて約400nm厚のSiOからなる電流阻止層9(屈折率:約1.5)を形成した。このとき同時に側面保護膜も形成することができる。次いで、フォトレジストと、その上に形成された電流阻止層9とを除去した。これにより、電流阻止層9の溝部にのみ導電性酸化物層11が埋め込まれる。
続いて、誘電体を形成する領域を露出する形状でフォトレジストを形成した。そして、露出した部分の電流阻止層をウエットエッチングによって除去し、半導体層を露出させた(図5(c)及び(c’)参照)。
露出した半導体層及びフォトレジスト上に誘電体をスパッタにより形成した。その後、フォトレジストを除去した。これにより、誘電体10が対向する共振器面側の溝部15に埋め込まれた(図5(d’)参照)。
Next, a current blocking layer 9 (refractive index: about 1.5) made of SiO 2 having a thickness of about 400 nm was formed on the exposed semiconductor layer and photoresist by sputtering. At the same time, a side surface protective film can be formed. Next, the photoresist and the current blocking layer 9 formed thereon were removed. Thereby, the conductive oxide layer 11 is embedded only in the groove portion of the current blocking layer 9.
Subsequently, a photoresist was formed so as to expose a region where a dielectric was to be formed. Then, the exposed current blocking layer was removed by wet etching to expose the semiconductor layer (see FIGS. 5C and 5C).
A dielectric was formed on the exposed semiconductor layer and photoresist by sputtering. Thereafter, the photoresist was removed. As a result, the dielectric 10 was buried in the groove 15 on the resonator surface side facing the dielectric 10 (see FIG. 5 (d ′)).

また、誘電体を形成する領域を露出させた際に、一旦フォトレジストを除去し、誘電体を形成する領域と窒化物半導体レーザ素子の側面から離間させてフォトレジストを形成してもよい。これにより、先に形成したSiOからなる側面保護膜の上に、ZrOからなる側面保護膜を誘電体を形成するのと同時に形成することができる。この際、誘電体は、半導体層上、フォトレジスト上及び電流阻止層上に形成される。
これ以降、実施例1と同様にして、半導体レーザ素子を形成した。
Further, when the region for forming the dielectric is exposed, the photoresist may be temporarily removed, and the photoresist may be formed separately from the region for forming the dielectric and the side surface of the nitride semiconductor laser element. Thereby, the side surface protective film made of ZrO 2 can be formed on the side surface protective film made of SiO 2 formed at the same time as the dielectric. At this time, the dielectric is formed on the semiconductor layer, the photoresist, and the current blocking layer.
Thereafter, a semiconductor laser element was formed in the same manner as in Example 1.

比較例1
このレーザ素子は、図3(a)に示すように、誘電性酸化物膜層を形成せず、電流阻止層9に設けられた溝部内に導電性酸化物層11を埋め込む以外、実質的に実施例1と同様の構成のレーザ素子を、実施例1と同様の方法で形成した。
Comparative Example 1
As shown in FIG. 3A, this laser element does not form a dielectric oxide film layer but substantially embeds a conductive oxide layer 11 in a groove provided in the current blocking layer 9. A laser element having the same configuration as in Example 1 was formed by the same method as in Example 1.

比較例2
このレーザ素子は、図3(b)に示すように、誘電性酸化物膜層を形成せず、かつ、電流阻止層9に設けられた溝部内であって、共振器端面と一致するように導電性酸化物層11を埋め込む以外、実質的に実施例2と同様の構成のレーザ素子を、実施例2と同様の方法で形成した。
Comparative Example 2
As shown in FIG. 3B, this laser element does not form a dielectric oxide film layer, and is in a groove provided in the current blocking layer 9 so as to coincide with the end face of the resonator. A laser element having substantially the same configuration as that of Example 2 was formed by the same method as that of Example 2 except that the conductive oxide layer 11 was embedded.

実施例1及び2、比較例1及び2で得られたレーザ素子のそれぞれについて、垂直方向のFFPの強度分布、CODレベル及びライフ試験を行った。
その結果、垂直方向のFFPの強度分布は、図7(a)〜(c)において、実施例1、比較例1及び2の順にそれぞれ示したように、実施例1と比較例2とのレーザ素子では、略同程度の良好な結果が得られたが、比較例1のレーザ素子では、縦方向の閉じ込めに歪が生じ、安定したFFPを得ることができないことが確認された。
また、CODレベルでは、表1に示したように実施例2のレーザ素子では最も高く、実施例1及び比較例1のレーザ素子が略同程度に非常に高かった。一方、比較例2のレーザ素子では、低い結果が得られた。なお、CODレベルの測定は、各実施例及び比較例のレーザ素子20個について測定し、その中の最大と最小の値を除いた18個のサンプルの平均値を示した。

Figure 0005444609
For each of the laser elements obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the FFP intensity distribution, COD level, and life test in the vertical direction were performed.
As a result, as shown in FIGS. 7A to 7C, the FFP intensity distribution in the vertical direction is the laser of Example 1 and Comparative Example 2 as shown in the order of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. With the device, good results of about the same degree were obtained, but it was confirmed that the laser device of Comparative Example 1 was distorted in the vertical confinement and a stable FFP could not be obtained.
Further, at the COD level, as shown in Table 1, the laser element of Example 2 was the highest, and the laser elements of Example 1 and Comparative Example 1 were almost as high. On the other hand, in the laser element of Comparative Example 2, a low result was obtained. The COD level was measured for 20 laser elements of each example and comparative example, and the average value of 18 samples excluding the maximum and minimum values was shown.
Figure 0005444609

さらに、ライフ試験では、図8(実施例2)及び図9(比較例2)にそれぞれ示したように、実施例2のレーザ素子では、安定して動作することが確認された。
一方、比較例2では、突然の発振の停止が確認された。
なお、ライフ試験は、動作温度25℃、出力500mW、APC駆動の条件で、発振波長408nmの半導体レーザ素子を駆動させ、駆動電流値の経時変化(駆動電流値/初期駆動電流値)を測定した。
Furthermore, in the life test, as shown in FIG. 8 (Example 2) and FIG. 9 (Comparative Example 2), it was confirmed that the laser element of Example 2 operates stably.
On the other hand, in Comparative Example 2, it was confirmed that sudden oscillation stopped.
In the life test, a semiconductor laser element having an oscillation wavelength of 408 nm was driven under the conditions of an operating temperature of 25 ° C., an output of 500 mW, and APC driving, and a change with time in the driving current value (driving current value / initial driving current value) was measured. .

このように、実施例1及び2の半導体レーザ素子では、導電性酸化物層とは別個に、誘電性酸化物膜が共振器端面付近に確実に配置されることにより、共振器端面付近における導電性酸化物層の剥がれ、劈開等の不具合を生じさせることなく、かつ、導電性酸化物層との端面による密着性を良好にして、光の閉じ込めを確実にすることができる。よって、共振器端面から出射されるレーザビームの歪を防止し、良好なFFPパターンを得ることができる。
また、共振器端面への電流の流れを最小限に止めることができ、共振器端面での熱の発生を抑制し、CODレベルを向上させることができる。
特に、実施例2の半導体レーザ素子では、図5に示すように、導電性酸化物層をRIEにより成形しているため、形状の制御性が良好となり、導電性酸化物層を所望の位置に精度よく形成することができ、ひいてはCODレベルを向上させることができる。
さらに、長寿命化を図ることが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser elements of Examples 1 and 2, the dielectric oxide film is reliably disposed near the resonator end face separately from the conductive oxide layer, so that the conduction in the vicinity of the resonator end face is achieved. The confinement of light can be ensured without causing troubles such as peeling and cleavage of the conductive oxide layer and with good adhesion by the end face with the conductive oxide layer. Therefore, distortion of the laser beam emitted from the cavity end face can be prevented, and a good FFP pattern can be obtained.
In addition, the flow of current to the resonator end face can be minimized, generation of heat at the resonator end face can be suppressed, and the COD level can be improved.
In particular, in the semiconductor laser device of Example 2, as shown in FIG. 5, since the conductive oxide layer is formed by RIE, the shape controllability is improved, and the conductive oxide layer is placed at a desired position. It can be formed with high accuracy, and the COD level can be improved.
Further, it is possible to extend the life.

一方、比較例1の半導体レーザ素子では、共振器面付近での急激な閉じ込め係数の変化により、垂直方向のFFPの強度分布において乱れが見られ、レーザ素子の長時間の駆動が困難であることが確認された。また、比較例2の半導体レーザ素子は、端面付近での通電による端面劣化を誘発し、他のものと比較してCODレベルが低い結果が得られ、レーザ素子の長時間の駆動が困難であることが確認された。   On the other hand, in the semiconductor laser device of Comparative Example 1, the FFP intensity distribution in the vertical direction is disturbed due to a sudden change in the confinement factor near the resonator surface, and it is difficult to drive the laser device for a long time. Was confirmed. Further, the semiconductor laser element of Comparative Example 2 induces end face deterioration due to energization in the vicinity of the end face, and the result that the COD level is low compared with the other is obtained, and it is difficult to drive the laser element for a long time. It was confirmed.

実施例3
実施例1と同様に、半導体の積層体を形成したウェハ上に、溝部を有する電流阻止層9及び導電性酸化物層11を形成する。
その後、実施例1と同様に、pパッド電極12、n電極13を形成し、GaN基板1を劈開して共振器面を作製する。
続いて、共振器面に、誘電体膜を形成する。光出射側は、Al2を膜厚70nmで形成する。反対側は、ZrO2及びSiO2(総膜厚700nm)の積層膜で多層誘電体膜を形成する。この際、Al2膜を、素子上面に回り込むように誘電体膜を形成することによって、共振器端面付近における溝部15内に、誘電体層10を埋め込む(図4(e’)及び(e”)参照)。
以下、実施例1と同様にして半導体レーザ素子を形成する。
これにより、実施例1と同様の効果を得ることができる。
Example 3
Similar to Example 1, a current blocking layer 9 having a groove and a conductive oxide layer 11 are formed on a wafer on which a semiconductor laminate is formed.
Thereafter, similarly to Example 1, a p-pad electrode 12 and an n-electrode 13 are formed, and the GaN substrate 1 is cleaved to produce a resonator surface.
Subsequently, a dielectric film is formed on the resonator surface. On the light emitting side, Al 2 O 3 is formed with a film thickness of 70 nm. On the opposite side, a multilayer dielectric film is formed of a laminated film of ZrO 2 and SiO 2 (total film thickness 700 nm). At this time, by forming a dielectric film so that the Al 2 O 3 film wraps around the upper surface of the element, the dielectric layer 10 is embedded in the groove 15 in the vicinity of the resonator end face (FIG. 4 (e ′) and ( e ")).
Thereafter, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in Example 1.
Thereby, the same effect as Example 1 can be acquired.

実施例4
実施例1と同様に、半導体の積層体を形成したウェハ上に、電流阻止層9を形成し、ストライプ状の開口部(ストライプ幅は約5μm)を有するフォトレジストを形成する。この際、フォトレジストの開口部を両方の共振器端面から5μm程度離れた位置から開口する。このフォトレジストをマスクとして、例えば、BHFを用いたウエットエッチングすることにより、電流阻止層9の一部を選択的に除去し、その底部が半導体層に至る溝部を形成する(図6(a)中、A参照)。これにより、溝部の共振器端面付近は電流阻止層により埋め込まれ、誘電体層10として機能し得る。
その後、実施例1と同様に導電性酸化物層11を形成する(図6(b)参照)。
以下、実施例1と同様にして半導体レーザ素子を形成する。
Example 4
As in Example 1, the current blocking layer 9 is formed on the wafer on which the semiconductor laminate is formed, and a photoresist having a stripe-shaped opening (stripe width is about 5 μm) is formed. At this time, the opening of the photoresist is opened from a position about 5 μm away from both resonator end faces. Using this photoresist as a mask, for example, by wet etching using BHF, a part of the current blocking layer 9 is selectively removed, and a groove portion whose bottom reaches the semiconductor layer is formed (FIG. 6A). Middle, see A). As a result, the vicinity of the resonator end face of the groove is buried by the current blocking layer and can function as the dielectric layer 10.
Thereafter, the conductive oxide layer 11 is formed in the same manner as in Example 1 (see FIG. 6B).
Thereafter, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in Example 1.

この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様に、共振器端面付近における導電性酸化物層の剥がれ、劈開等の不具合を生じさせることなく、かつ、導電性酸化物層との端面による密着性を良好にして、光の閉じ込めを確実にすることができる。その結果、共振器端面から出射されるレーザビームの歪を防止し、良好なFFPパターンを得ることができるとともに、長寿命化を図ることが可能となる。
また、共振器端面への電流の流れを最小限に止めることができ、共振器端面での熱の発生を抑制し、CODレベルを向上させることができる。
In the semiconductor laser device of this example, as in Example 1, the conductive oxide layer in the vicinity of the cavity end face does not peel off, causes cleavage, and other problems, and depends on the end face with the conductive oxide layer. Adhesion can be improved and light confinement can be ensured. As a result, distortion of the laser beam emitted from the cavity end face can be prevented, a good FFP pattern can be obtained, and a longer life can be achieved.
In addition, the flow of current to the resonator end face can be minimized, generation of heat at the resonator end face can be suppressed, and the COD level can be improved.

実施例5
この実施例の半導体レーザ素子では、導電性酸化物膜を両方の共振器端面から10μm程度離間させて形成し、導電性酸化物層の端面から共振器端面までの露出した半導体層に誘電体を埋め込む。それ以外は、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果が得られる。
Example 5
In the semiconductor laser device of this embodiment, a conductive oxide film is formed at a distance of about 10 μm from both end faces of the resonator, and a dielectric is applied to the exposed semiconductor layer from the end face of the conductive oxide layer to the end face of the resonator. Embed. Other than that, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in the first embodiment.
In the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例6
この実施例の半導体レーザ素子では、導電性酸化物膜を両方の共振器端面から15μm程度離間させて形成し、導電性酸化物層の端面から共振器端面までの露出した半導体層に誘電体を埋め込む。それ以外は、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果が得られる。
Example 6
In the semiconductor laser device of this embodiment, a conductive oxide film is formed with a distance of about 15 μm from both end faces of the resonator, and a dielectric is applied to the exposed semiconductor layer from the end face of the conductive oxide layer to the end face of the resonator. Embed. Other than that, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in the first embodiment.
In the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例7
この実施例の半導体レーザ素子では、導電性酸化物膜を光出射側の共振器端面のみ5μm程度離間させて形成し、導電性酸化物層の端面から共振器端面までの露出した半導体層に誘電体を埋め込む。それ以外は、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子でも、実施例1と同様の効果が得られる。
Example 7
In the semiconductor laser device of this embodiment, a conductive oxide film is formed only on the light emitting side resonator end face with a spacing of about 5 μm, and a dielectric is formed on the exposed semiconductor layer from the end face of the conductive oxide layer to the end face of the resonator. Embed the body. Other than that, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in the first embodiment.
Even in the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例8
この実施例の半導体レーザ素子では、導電性酸化物膜を光出射側の共振器端面から5μm程度離間させて形成し、反射側の共振器端面から10μm程度離間させて形成する。導電性酸化物層の端面から共振器端面までの露出した半導体層に誘電体を埋め込む。それ以外は、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子でも、実施例1と同様の効果が得られる。
Example 8
In the semiconductor laser device of this embodiment, the conductive oxide film is formed so as to be separated from the light emitting side resonator end face by about 5 μm and from the reflecting side resonator end face by about 10 μm. A dielectric is embedded in the exposed semiconductor layer from the end face of the conductive oxide layer to the end face of the resonator. Other than that, a semiconductor laser element is formed in the same manner as in the first embodiment.
Even in the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例9
この実施例の半導体レーザ素子では、溝部の幅を10μmにする以外、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果に加え、溝部を広くすることにより、高出力化が可能となる。
つまり、レーザ素子を高出力化すると、一般に発熱が大きくなるが、このように、溝部を広くすることにより、特に発熱の顕著な共振器端面における発熱を低減することができ、同等の寿命特性やCODレベルを得ることができる。
Example 9
In the semiconductor laser device of this example, the semiconductor laser device is formed in the same manner as in Example 1 except that the width of the groove is set to 10 μm.
In the semiconductor laser device of this embodiment, in addition to the same effects as those of Embodiment 1, it is possible to increase the output by widening the groove.
In other words, when the output of the laser element is increased, heat generation generally increases.However, by widening the groove portion in this way, it is possible to reduce heat generation particularly at the cavity end face where heat generation is remarkable, The COD level can be obtained.

実施例10
この実施例の半導体レーザ素子では、誘電体をAlNにする以外、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果を得ることができる。
Example 10
In the semiconductor laser device of this example, the semiconductor laser device is formed in the same manner as in Example 1 except that the dielectric is AlN.
In the semiconductor laser device of this example, the same effect as that of Example 1 can be obtained.

実施例11
この実施例の半導体レーザ素子は、各半導体層を表2に示す構成として、発振波長を440〜450nm程度のレーザ素子とする以外、実施例1に準じて積層体を形成し、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。

Figure 0005444609
なお、本願表中、「n−」は、n型不純物のドープを示し、「p−」は、p型不純物のドープを示す。
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果を得ることができる。 Example 11
In the semiconductor laser device of this example, each semiconductor layer is configured as shown in Table 2, and a laminated body is formed according to Example 1 except that the laser element has an oscillation wavelength of about 440 to 450 nm. Similarly, a semiconductor laser element is formed.
Figure 0005444609
In the table of the present application, “n−” indicates doping of n-type impurities, and “p−” indicates doping of p-type impurities.
In the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例12
この実施例の半導体レーザ素子は、各半導体層を以下の表3に示す構成として、発振波長を370〜380nm程度のレーザ素子とする以外、実施例1に準じて積層体を形成し、実施例1と同様に半導体レーザ素子を形成する。

Figure 0005444609
この実施例の半導体レーザ素子では、実施例1と同様の効果を得ることができる。 Example 12
In the semiconductor laser device of this example, each semiconductor layer is configured as shown in Table 3 below, and a laminated body is formed in accordance with Example 1 except that the laser element has an oscillation wavelength of about 370 to 380 nm. A semiconductor laser element is formed in the same manner as in 1.
Figure 0005444609
In the semiconductor laser device of this embodiment, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained.

実施例13
この実施例の半導体レーザ素子は、図2(a)〜(d)に示すように、n型半導体層、活性層5、p型半導体層が積層されており、p型半導体層の上に、その中央付近にストライプ状の溝部を有する電流阻止層9が形成されている。また、電流阻止層9の溝部内であって、p型半導体層と接触するとともに、電流阻止層9上に及ぶ導電性酸化物層11が形成されている。この導電性酸化物層11は、共振器方向の端面が、共振器端面から内側に離間されている。電流阻止層9の溝部内であって、共振器端面から導電性酸化物11の端面にわたって、誘電体層10が配置されている。また、導電性酸化物11上にはpパッド電極12が形成されている。
また、n型半導体層の上にも、その中央付近にストライプ状の溝部を有する電流阻止層9が形成されており、上記と同様に、電流阻止層9の溝部内であって、n型半導体層と接触するとともに、電流阻止層9上に及ぶ導電性酸化物層11が形成されている。この導電性酸化物層11は、共振器方向の端面が、共振器端面から内側に離間されている。電流阻止層9の溝部内であって、共振器端面から導電性酸化物11の端面にわたって、誘電体層10が配置されている。また、導電性酸化物11上にはnパッド電極13が形成されている。
Example 13
In the semiconductor laser device of this embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2D, an n-type semiconductor layer, an active layer 5, and a p-type semiconductor layer are stacked, and on the p-type semiconductor layer, Near the center, a current blocking layer 9 having a stripe-shaped groove is formed. In addition, a conductive oxide layer 11 is formed in the groove portion of the current blocking layer 9 and in contact with the p-type semiconductor layer and extending over the current blocking layer 9. The conductive oxide layer 11 has an end face in the resonator direction that is spaced inward from the end face of the resonator. The dielectric layer 10 is disposed in the groove portion of the current blocking layer 9 from the end face of the resonator to the end face of the conductive oxide 11. A p-pad electrode 12 is formed on the conductive oxide 11.
In addition, a current blocking layer 9 having a stripe-shaped groove is formed near the center of the n-type semiconductor layer. Similarly to the above, in the groove of the current blocking layer 9, the n-type semiconductor A conductive oxide layer 11 is formed which contacts the layer and extends over the current blocking layer 9. The conductive oxide layer 11 has an end face in the resonator direction that is spaced inward from the end face of the resonator. The dielectric layer 10 is disposed in the groove portion of the current blocking layer 9 from the end face of the resonator to the end face of the conductive oxide 11. An n pad electrode 13 is formed on the conductive oxide 11.

この半導体レーザ素子の製造方法を以下に示す。
実施例1と同様に、半導体層の積層体、電流阻止層9、導電性酸化物層11、誘電体10を形成した後、基板からn型クラッド層3までを研磨により除去する。
得られたnクラッド層3の表面に、実施例1と同様の方法で、電流阻止層9、導電性酸化物層11、誘電体10を形成する。
その後、pパッド電極12、n電極13等を実施例1と同様に形成する。
A method for manufacturing this semiconductor laser element will be described below.
Similar to the first embodiment, after the semiconductor layer stack, the current blocking layer 9, the conductive oxide layer 11, and the dielectric 10 are formed, the substrate to the n-type cladding layer 3 are removed by polishing.
A current blocking layer 9, a conductive oxide layer 11, and a dielectric 10 are formed on the surface of the obtained n-clad layer 3 in the same manner as in Example 1.
Thereafter, the p pad electrode 12, the n electrode 13 and the like are formed in the same manner as in the first embodiment.

得られた半導体レーザ素子は、実施例1と同様に、導電性酸化物層と端面による密着性を良好にして、光の閉じ込めを確実にすることができ、共振器端面での熱の発生を抑制し、CODレベルを向上させることができ、良好なFFPパターンを得ることができるとともに、長寿命化を図ることが可能となる。   As in Example 1, the obtained semiconductor laser device has good adhesion between the conductive oxide layer and the end face, can ensure light confinement, and can generate heat at the end face of the resonator. In addition, the COD level can be suppressed, a good FFP pattern can be obtained, and the life can be extended.

本発明は、レーザ素子のみならず、発光ダイオード(LED)等の発光素子の製造方法に利用することができる。   The present invention can be used not only for a laser element but also for a method for manufacturing a light emitting element such as a light emitting diode (LED).

本発明の半導体レーザ素子の構造を示す(a)斜視図、(b)正面図、(c)平面図、(d)側面図である。It is (a) perspective view, (b) front view, (c) plan view, and (d) side view showing the structure of the semiconductor laser device of the present invention. 本発明の別の半導体レーザ素子の構造を示す(a)斜視図、(b)正面図、(c)平面図、(d)側面図である。It is (a) perspective view, (b) front view, (c) top view, (d) side view showing the structure of another semiconductor laser device of the present invention. 比較のための半導体レーザ素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor laser element for a comparison. 本発明の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための要部の概略製造工程図である。It is a schematic manufacturing process figure of the principal part for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser element of this invention. 本発明の半導体レーザ素子の別の製造方法を説明するための要部の概略製造工程図である。It is a schematic manufacturing-process figure of the principal part for demonstrating another manufacturing method of the semiconductor laser element of this invention. 本発明の半導体レーザ素子のさらに別の製造方法を説明するための要部の概略製造工程図である。It is a schematic manufacturing-process figure of the principal part for demonstrating another manufacturing method of the semiconductor laser element of this invention. 本発明の半導体レーザ素子と比較のためのレーザ素子とのFFP強度を示すグラフである。It is a graph which shows the FFP intensity | strength of the semiconductor laser element of this invention, and the laser element for a comparison. 本発明の半導体レーザ素子のライフ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the life characteristic of the semiconductor laser element of this invention. 比較のための半導体レーザ素子のライフ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the life characteristic of the semiconductor laser element for a comparison.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
3 n型クラッド層
4 n側光ガイド層
5 活性層
6 キャップ層
7 p側光ガイド層
8 p型コンタクト層
9 電流阻止層
10 誘電体層
11 導電性酸化物層
12 pパッド電極
13 n電極
14 積層体
15 溝部
1 substrate 3 n-type cladding layer 4 n-side light guide layer 5 active layer 6 cap layer 7 p-side light guide layer 8 p-type contact layer 9 current blocking layer 10 dielectric layer 11 conductive oxide layer 12 p-pad electrode 13 n Electrode 14 Laminate 15 Groove

Claims (11)

第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側に導電性酸化物が埋め込まれており、
前記誘電体は、前記導電性酸化物の屈折率±0.5の範囲の屈折率を有し、かつ前記電流阻止層とは異なる材料で形成されてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide is embedded inside the dielectric in the groove,
Said dielectric is a semiconductor laser device characterized Rukoto such is formed of a different material than the have a refractive index in the range of the refractive index ± 0.5 of the conductive oxide, and said current blocking layer.
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側にITOからなる導電性酸化物が埋め込まれており、
前記誘電体は、ZrO、SiO、Al、Nb、TiO、Ta、AlN及びSiNからなる群から選択される材料であり、かつ前記電流阻止層とは異なる材料により形成されてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide made of ITO is embedded inside the dielectric in the groove,
The dielectric is a material selected from the group consisting of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , AlN and SiN, and the current blocking layer A semiconductor laser element formed of different materials .
前記誘電体は、電流阻止層の屈折率a以上及び/又は活性層の屈折率dより小さい屈折率cを有する請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子。   3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the dielectric has a refractive index c that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer and / or smaller than the refractive index d of the active layer. 前記導電性酸化物は、電流阻止層の屈折率a以上及び/又は活性層の屈折率dより小さい屈折率bを有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体レーザ素子。   The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the conductive oxide has a refractive index b that is greater than or equal to the refractive index a of the current blocking layer and / or smaller than the refractive index d of the active layer. 前記誘電体は、ZrO、SiO、Al、Nb、TiO、Ta、AlN及びSiNからなる群から選択される材料により形成されてなる請求項1に記載の半導体レーザ素子。 2. The dielectric according to claim 1, wherein the dielectric is formed of a material selected from the group consisting of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , AlN and SiN. Semiconductor laser device. 前記電流阻止層は、SiO、Ga、Al、ZrO、SiN、AlN及びAlGaNからなる群から選択される材料により形成されてなる請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体レーザ素子。 Said current blocking layer, any one of the preceding claims comprising formed of a material selected from SiO 2, Ga 2 O 3, Al 2 O 3, ZrO 2, SiN, the group consisting of AlN and AlGaN The semiconductor laser device described in 1. 前記電流阻止層は、活性層及び導電性酸化物層よりも屈折率が小さい材料からなる請求項1〜のいずれか1つに記載の半導体レーザ素子。 Said current blocking layer, a semiconductor laser device according to any one of claims 1-6 having a refractive index than the active layer and the conductive oxide layer is made of material having low. 発振波長が440nm以上である請求項1〜のいずれか1つに記載の半導体レーザ素子。 The semiconductor laser device according to the oscillation wavelength of any one of claims 1 to 7 is more than 440 nm. さらに、前記第1導電型層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の第2の溝部を有する第2の電流阻止層を有し、前記第2の溝部内の共振器端面側に第2の誘電体が埋め込まれており、前記第2の溝部内の前記第2の誘電体よりも内側に第2の導電性酸化物層が埋め込まれてなる請求項1〜のいずれか1つに記載の半導体レーザ素子。 And a second current blocking layer having a striped second groove parallel to the resonator direction in contact with the first conductivity type layer, the second current blocking layer being located on the resonator end face side in the second groove. second dielectric is embedded, any one of claims 1-8 in which the second conductive oxide layer is buried inside the second dielectric of said second groove portion The semiconductor laser device described in 1. 第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側に導電性酸化物が埋め込まれており、
前記誘電体は、前記導電性酸化物の屈折率±0.5の範囲の屈折率を有し、
さらに、前記第1導電型層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の第2の溝部を有する第2の電流阻止層を有し、前記第2の溝部内の共振器端面側に第2の誘電体が埋め込まれており、前記第2の溝部内の前記第2の誘電体よりも内側に第2の導電性酸化物層が埋め込まれてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide is embedded inside the dielectric in the groove,
The dielectric has a refractive index in the range of refractive index ± 0.5 of the conductive oxide,
And a second current blocking layer having a striped second groove parallel to the resonator direction in contact with the first conductivity type layer, the second current blocking layer being located on the resonator end face side in the second groove. 2. A semiconductor laser device, wherein a second dielectric oxide is embedded, and a second conductive oxide layer is embedded inside the second dielectric in the second groove.
第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層からなる積層体と、A laminate composed of a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer;
前記第2導電型半導体層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の溝部を有する電流阻止層とを有し、  A current blocking layer having a stripe-shaped groove parallel to the resonator direction in contact with the second conductivity type semiconductor layer;
前記溝部内の共振器端面側に誘電体が埋め込まれており、前記溝部内の前記誘電体よりも内側にITOからなる導電性酸化物が埋め込まれており、  A dielectric is embedded on the resonator end face side in the groove, and a conductive oxide made of ITO is embedded inside the dielectric in the groove,
前記誘電体は、ZrO  The dielectric is ZrO. 2 、SiO, SiO 2 、Al, Al 2 O 3 、Nb, Nb 2 O 3 、TiOTiO 2 、Ta, Ta 2 O 5 、AlN及びSiNからなる群から選択される材料により形成され、Formed of a material selected from the group consisting of AlN and SiN,
さらに、前記第1導電型層に接触して共振器方向に平行なストライプ状の第2の溝部を有する第2の電流阻止層を有し、前記第2の溝部内の共振器端面側に第2の誘電体が埋め込まれており、前記第2の溝部内の前記第2の誘電体よりも内側に第2の導電性酸化物層が埋め込まれてなることを特徴とする半導体レーザ素子。  And a second current blocking layer having a striped second groove parallel to the resonator direction in contact with the first conductivity type layer, the second current blocking layer being located on the resonator end face side in the second groove. 2. A semiconductor laser device, wherein a second dielectric oxide is embedded, and a second conductive oxide layer is embedded inside the second dielectric in the second groove.
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