JPH0818159A - Semiconductor laser element and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor laser element and fabrication thereof

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JPH0818159A
JPH0818159A JP4158395A JP4158395A JPH0818159A JP H0818159 A JPH0818159 A JP H0818159A JP 4158395 A JP4158395 A JP 4158395A JP 4158395 A JP4158395 A JP 4158395A JP H0818159 A JPH0818159 A JP H0818159A
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structure
resonator
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plane
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Shigekazu Minagawa
Toshiaki Tanaka
Kenji Uchida
憲治 内田
俊明 田中
重量 皆川
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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    • H01S5/32341Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Abstract

PURPOSE:To achieve a technology for forming a resonator structure essential for a laser diode in order to realize a short wavelength semiconductor laser element, corresponding to a color from blue green to violet, using a GaInN/ AlGaN based material. CONSTITUTION:A resonator plane having planarity of good atomic order and extending perpendicularly to a substrate is formed, by cleavage method or selective growth technology, in the waveguide structures 3-7 of AlGaN based material formed on a semiconductor substrate having Diamond or ZincBlende crystal structure or on a semiconductor or ceramic single crystal substrate 1 having hexagonal system Wurtzite crystal structure. Laser oscillation can be, with the oscillation wavelength in the range of 420-440nm, achieved through optical pumping and current injection at room temperature through the use of the resonator edge.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報端末或は光応用計測用に適する光源について述べており、特に短波長半導体レーザ素子及びその作製方法に関する。 The present invention relates is describes a light source suitable for measuring optical information terminals or optical applications, in particular, short-wavelength semiconductor laser device and a manufacturing method thereof.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来の技術では、GaInN/AlGaN材料を用いた青色発光ダイオードを構成する素子構造については、例えば公知例1)アプライド・フィジックス・レター1994年,64巻,1687-1689頁(Appl. Phys. Lett., 64, 1 In conventional art, for the element structure constituting the blue light emitting diode using GaInN / AlGaN materials, for example known example 1) Applied Physics Letters 1994, 64, pp. 1687-1689 (Appl . Phys. Lett., 64, 1
687-1689(1994).)において述べられている。 Stated in 687-1689 (1994).).

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、窒素系材料を用いた青色発光ダイオードに適する発光活性層や光導波層の構成について言及しているが、レーザダイオードに必要な共振器構造を形成して誘導放出光を増幅することにより、レーザ発振を得ることに関して内容を述べていない。 In THE INVENTION to be solved INVENTION The above prior art, it mentions the structure of the blue light emitting suitable diode light emitting active layer and optical waveguide layer using nitrogen-based material, a resonator structure required for laser diode by amplifying the induced emission light formed and does not mention the contents with respect to obtaining a laser oscillation.

【0004】本発明の目的は、窒素系材料を用いたダイオード特性を有する発光素子において、六方晶系Wurtzi An object of the present invention is a light-emitting element having a diode characteristic with a nitrogenous material, hexagonal Wurtzi
te結晶構造をもち(0001)C面ジャストの結晶面を有した半導体もしくはセラミックス単結晶基板上に、AlGaInN The te crystal structure has (0001) semiconductor or ceramic single crystal substrate having a crystal plane of C-plane just, AlGaInN
材料からなる共振器構造を作製し、共振器内部に発生した誘導放出光を増幅することによりレーザ発振を可能とするものである。 To produce a resonator structure made of a material, it is intended to enable laser oscillation by amplifying the induced emission light generated inside the resonator. 特に本発明では、青緑色から紫色に相当する短波長半導体レーザ素子をAlGaInN材料系において実現するために、従来注目されていなかった素子作製技術を述べ、少なくともレーザダイオードに必須である共振器構造を形成する技術を提案する。 Particularly in the present invention, a short-wavelength semiconductor laser element corresponding to purple blue-green to achieve the AlGaInN material system, said conventional eyed not the element fabrication techniques, a resonator structure is essential to at least a laser diode to propose the formation technology. これにより、レーザ発振に必要な原子オーダで良好な平坦性を有した共振器面をさらに歩留まりよく作製でき、かつその端面反射率を安定して得ることを目的とする。 Accordingly, an object be obtained a cavity surface having a good flatness in atomic order required for laser oscillation more good yield can be manufactured, and the facet reflectivity stable. また、共振器端面近傍において禁制帯幅の大きな導波路構造領域を端面透明領域として設定することにより、高出力レーザ動作を可能にする。 Further, by setting the large waveguide structure region of the forbidden band width as the end surface transparent regions in the resonator end face neighborhood, it enables high output laser operation.

【0005】また本発明の他の目的は、半導体レーザにおいて新しいレーザ共振器構造や導波路構造を提供するものであり、埋め込み構造により端面透明構造とした高出力動作を達成することにある。 [0005] Another object of the present invention is to provide a new laser cavity structure or a waveguide structure in a semiconductor laser, it is to achieve a high output operation with the end surface transparent structure by embedding structure. 特に本発明では、青緑色から紫色に相当する短波長半導体レーザ素子をGaInN/ In particular, in this invention, a short-wavelength semiconductor laser element corresponding to purple blue green GaInN /
AlGaN材料系において実現するために、従来試みられていない技術であり、少なくともレーザダイオードに必須である共振器構造を形成する方法を提案し、さらに横モードを制御する屈折率導波埋め込み構造や高出力動作に必要な端面透明構造を形成することにより、青緑色から紫色を示すGaInN/AlGaNレーザの高出力動作を達成する。 To achieve the AlGaN material system is a technique that has not been attempted conventionally, at least the laser diode proposed a method of forming a resonator structure is essential for further and index guiding buried structure for controlling the transverse mode highly by forming the end faces transparent structure required output operation, to achieve high output operation of GaInN / AlGaN laser shown a violet blue-green.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための手段を以下に説明する。 Means for Solving the Problems] will be described below means for achieving the above object.

【0007】本発明では、用いる基板を六方晶系のWurt [0007] In the present invention, Wurt the substrate used hexagonal
zite結晶構造を有する半導体もしくはセラミックス単結晶基板としたときに、該基板の性質を利用して原子オーダで平坦性良好な共振器面を劈開技術により形成するか、或いは該基板上の方向に依存して成長する窒素化物単結晶の形状を利用した選択成長技術により形成する。 When a semiconductor or ceramic single crystal substrate having a zite crystal structure, or flatness in atomic order by utilizing the property of the substrate good cavity end face is formed by cleavage techniques, or depending on the direction on the substrate It was formed by selective growth technique utilizing nitrides single crystal shape grown.

【0008】劈開技術によってレーザの共振器面を作製するときには、基板面方位を指定し、かつその上に結晶成長して形成する共振器の方向とそれに対して劈開する方向を規定する。 [0008] When making the cavity surface of the laser by cleaving technique is to specify the substrate surface orientation, and defines a direction of cleavage direction to that of the resonators formed by crystal growth thereon.

【0009】結晶成長における選択成長技術によってレーザの共振器面を作製するときには、基板面方位を指定し、かつその上に結晶成長して形成する共振器方向を規定し、さらに基板に対して垂直な側面を形成できる選択結晶成長条件を用いる。 [0009] When making the cavity surface of the laser by selective growth technology in crystal growth, specifies the substrate surface orientation, and defines a cavity direction be formed by crystal growth thereon, further perpendicular to the substrate using selective crystal growth condition for forming a side. また、領域選択成長を利用することにより、面積の狭い領域と広い領域において結晶成長速度が異なることをもとにして、領域により量子井戸構造或は歪量子井戸構造の量子準位エネルギーの高低を制御する。 Further, by utilizing a region selective growth, the crystal growth rate in the narrow region and the wide region of different areas based on the height of the quantum level energy of the quantum well structure or a strained quantum well structure by region Control.

【0010】 [0010]

【作用】上記を目的として本発明では、(0001)C面ジャストの結晶面を有したWurtzite構造を有する半導体基板 [Action] In the present invention the purpose of the above, a semiconductor substrate having a Wurtzite structure having a crystal plane of (0001) C plane just
SiCやセラミックス基板Al 2 O 3等の単結晶基板上に、AlGa The SiC or a ceramic substrate such as Al 2 O 3 single crystal substrate, AlGa
InN材料からなる導波路構造を作製した後、劈開技術により共振器面を形成するか、或いは該基板上に選択成長技術により結晶成長した窒素化物単結晶の形状を利用して共振器を形成し、共振器内部で発生した誘導放出光を増幅してレーザ発振を可能とした。 After preparing a waveguide structure consisting of InN material, or to form a cavity surface by cleaving techniques, or by selective growth technique onto a substrate using a crystal grown nitrides monocrystalline shape to form a cavity allowed for the laser oscillation by amplifying the induced emission light generated inside the resonator.

【0011】劈開技術により共振器面を作製する際に、 [0011] In making the cavity surface by cleaving techniques,
上記基板を用いてAlGaInN材料からなる導波路共振器構造を該基板の結晶面(11-20)A面に対して平行な方向に設け、かつ該基板の(11-20)A面に対して垂直な方向に劈開を行うことによって、原子オーダで平坦性良好な共振器面を形成することができることを見出した。 The waveguide cavity structure made of AlGaInN material using the substrate provided in a direction parallel to the crystal plane (11-20) A plane of the substrate, and the substrate (11-20) to the A plane by performing the cleavage in a direction perpendicular, it found that it is possible to form the flatness good cavity end face in atomic order. このように基板面と共振器及び劈開方向を規定することにより、劈開法を用いてAlGaInN材料の結晶面(11-20)A面を基板の By thus defining the cavity and the cleavage direction to the substrate plane, the crystal plane of the AlGaInN material using a cleaving method (11-20) A-plane of the substrate
(0001)C面に対して垂直な共振器面として切り出すことができ、高い歩留り80〜90%をもって劈開共振器の作製が達成できた。 (0001) can be cut out as vertical cavity surface against the C-plane, making the cleavage resonator could be achieved with 80 to 90% higher yield. 端面のもつ反射率は、端面保護膜を施していない状態で18%から20%の範囲であった。 Reflectance with the end surface ranged from 18% to 20% in a state not subjected to end face protective film.
これらは、発光活性層の屈折率から算出される値に相当するものである。 These are equivalent to the value calculated from the refractive index of the light emitting active layer.

【0012】また選択成長技術により共振器面を作製する際に、上記基板上において六角形状のパターン領域に [0012] In making the cavity surface by selective growth technique, a hexagonal pattern region on said substrate
AlGaInN材料の選択成長を行うと、結晶成長条件によって側面を基板の(0001)C面に対して垂直に形成できる六角柱状の構造を作製できることを見出した。 When a selective growth of the AlGaInN material, was found to be able to produce a columnar structure hexagonal capable of forming vertical side against (0001) C plane of the substrate by crystal growth conditions. このことを利用して、少なくとも共振器を形成する両端面近傍に六角柱状の領域を設け、両端にある六角柱の側面のうち相向かい平行となる2つの面を共振器面とすることができる。 By utilizing this, it provided the area of ​​the hexagonal columnar shape both end surfaces near the forming at least the cavity, the two surfaces of a phase opposite parallel sides of the hexagonal cylinder at the ends can be the resonator surface . このとき、該共振器の方向を該基板の(11-20)A面に対して垂直な方向に設けておき、相向かい平行となる2 At this time, the direction of the resonator may be provided in a direction perpendicular to the (11-20) A plane of the substrate, a phase opposite parallel 2
つの六角柱の側面は該基板の(11-20)A面に対して平行であるように設定する。 One aspect of the hexagonal column is set to be parallel to the substrate (11-20) A plane. 選択成長技術による共振器面は、 Cavity surface by selective growth technique,
AlGaInN材料の結晶面(10-10)M面に相当する。 Corresponding to the crystal plane (10-10) M surface of the AlGaInN material. この結晶面(10-10)M面は、上記のような六角柱構造における基板に対して垂直な側面として形成される。 The crystal plane (10-10) M surface is formed as a vertical side surface to the substrate in a hexagonal prism structure as described above. パターン精度のよい選択成長を行える結晶成長条件は、成長する材料や原料の性質に合わせて制御することに基づく。 Crystal growth conditions capable of performing good selective growth of the pattern accuracy is based on controlled according to material and material properties to grow. 例えば、 For example,
成長温度を比較的低く、また原料供給比V族元素とIII The growth temperature relatively low, the raw material supply ratio V group element and III
族元素の比V/IIIを比較的大きくしていったときに、絶縁膜SiO 2やSiNにより形成した正六角形のパターン領域に対して上記のような六角柱構造の側面を基板の(0001) When the ratio V / III of group elements began to relatively large, the insulating film SiO 2 and with respect to the regular hexagonal pattern region formed by SiN substrate side of the Hashira Rokkaku structure as described above (0001)
C面に対して垂直に形成できるようになる。 It is possible to form vertical to C-plane. この領域選択成長により、レーザ共振器構造を形成すると同時に、 The area selective growth, to form a laser cavity structure simultaneously,
導波路構造を作製する際に、発光活性層の発振波長制御や端面透明導波路領域の波長を制御できる。 In making a waveguide structure can control the wavelength of the oscillation wavelength control and the end face transparent waveguide region of the light emitting active layer. 選択成長の特徴として、パターン領域の形状や幅及び面積によって成長速度を制御できることが挙げられる。 As a feature of selective growth include ability to control the growth rate depending on the shape and the width and area of ​​the pattern area. パターンの広い領域では成長速度が遅くなり、相対的にパターンの狭い領域では成長速度が速くなる。 Growth rate is slower when large areas of the pattern, the growth rate is faster in the narrow relatively pattern area. このことを利用して、 By utilizing this,
発光活性層を量子井戸構造としたとき、共振器内部において幅の狭いパターン領域を形成しておけば厚膜の量子井戸層となり、共振器端面近傍では六角形状の広いパターン領域を形成しておき薄膜の量子井戸層を得る。 When the light-emitting active layer and a quantum well structure, by forming a narrow pattern region width inside the resonator becomes a quantum well layer of a thick film, the cavity end face near the previously formed hexagonal wide pattern area obtaining a quantum well layer of a thin film. 即ち、共振器内部の導波路領域では発光活性層内における量子準位のエネルギーが低く実効的な禁制帯幅は小さくなり、共振器端面近傍の導波路領域では発光活性層における量子準位のエネルギーが高く共振器内部とは逆に実効的な禁制帯幅は大きくなる。 That is, the resonator quantum level energy effective forbidden bandwidth low within the waveguide region in the light emitting active layer is reduced, the energy of the quantum level in the light emitting active layer in the waveguide region of the cavity near the end faces the effective band gap increases as opposed to the internal high resonator. 共振器端面近傍は、その禁制帯幅エネルギーが共振器内部に導波されたレーザ光のエネルギーよりも大きくなるため、端面透明構造としての役割を果たす。 Resonator facet vicinity, since the bandgap energy is larger than the energy of the laser light guided to the resonator, serves as the end surface transparent structure.

【0013】上記六角柱の導波路共振器構造において、 [0013] In the waveguide cavity structure of the hexagonal prism,
六つの側面をすべて共振器面とするときには、正六角形のパターン領域を利用して作製し、リングレーザの共振器面とすることができる。 When all six sides resonator surface is produced by using a regular hexagonal pattern area may be a cavity surface of the ring laser. また、六角柱構造の上下面も相平行した面とすることができるので、面発光レーザの垂直共振器面としても適用可能である。 Further, it is possible to upper and lower surfaces or mutually parallel surfaces of the Hashira Rokkaku structure can also be applied as a vertical cavity surface of the surface-emitting laser.

【0014】Wurtzite構造を有する半導体基板SiCやセラミックス基板Al 2 O 3 ,ZnO,MgO及びMnO等の(0001)C面の他に、Diamond構造やZinc Blende構造を有する半導体基板Si,GaAs,GaP及びInP等の(111)面〔(001)面から54.7° [0014] The semiconductor substrate SiC or a ceramic substrate having a Wurtzite structure Al 2 O 3, ZnO, in addition to the (0001) C plane, such as MgO and MnO, a semiconductor substrate Si with Diamond structure and Zinc blende structure, GaAs, GaP and (111) plane, such as InP [(001) plane from 54.7 °
傾いた面〕を用いることができる。 It can be used inclined plane].

【0015】結晶成長の際に、成長する材料や原料の性質に合わせて結晶成長条件を制御することや、具体的には成長温度を比較的低く、また原料供給比を例えばV族元素とIII族元素の比V/IIIで示すとV/IIIを比較的大きくしていったときに、絶縁膜SiO 2やSiNにより形成した正六角形のパターン領域に対して上記基板に垂直な六角形側面を選択成長により作製可能となる。 [0015] During the crystal growth, by controlling the crystal growth conditions to suit the materials and material properties for growth and, specifically, relatively low growth temperature and the raw material supply ratio for example V group element and III when it began to relatively large V / III when indicated by the ratio V / III of group elements, perpendicular hexagon sides to the substrate relative to the regular hexagonal pattern region formed by an insulating film of SiO 2 or SiN it is possible produced by selective growth. この領域選択成長により、レーザ共振器構造を形成すると同時に、 The area selective growth, to form a laser cavity structure simultaneously,
導波路構造を作製でき、さらにはこれらを埋め込んだ構造より端面透明構造を作製できる。 Waveguide structure can produce, further the end face transparent structure can be produced from the embedded structure of these.

【0016】 [0016]

【実施例】 【Example】

(実施例1)本発明の一実施例を図1,2により説明する。 An embodiment (Embodiment 1) The present invention will be described with reference to FIGS. まず図1において、(0001)C面ジャストの結晶面を有するサファイアAl 2 O 3基板1を用いて、その上にGaNバッファ層2(d=0.01〜0.03μm),n型GaN光導波層3(d= First, in FIG. 1, (0001) using a sapphire the Al 2 O 3 substrate 1 having a crystal plane of C-plane just, GaN buffer layer 2 formed thereon (d = 0.01~0.03μm), n-type GaN optical waveguide layer 3 (d =
4〜6μm,N D =5×10 17 〜9×10 17 /cm 3 ),n型Al 0 . 1 Ga 0 . 9 4~6μm, N D = 5 × 10 17 ~9 × 10 17 / cm 3), n -type Al 0. 1 Ga 0. 9
N光導波層4(d=0.03〜0.05μm,N D =3×10 17 〜7×10 17 / N optical waveguide layer 4 (d = 0.03~0.05μm, N D = 3 × 10 17 ~7 × 10 17 /
cm 3 ),アンドープIn 0 . 2 Ga 0 . 8 N(d=5〜10nm)圧縮歪量子井戸層とアンドープGaN(d=5〜10nm)量子障壁層からなる多重量子井戸活性層5,p型Al 0 . 1 Ga 0 . 9 N光導波層6(d=0. cm 3), an undoped In 0. 2 Ga 0. 8 N (d = 5~10nm) compressive strained quantum well layer and an undoped GaN (d = 5~10nm) multi-quantum well active layer 5 composed of a quantum barrier layer, p-type al 0. 1 Ga 0. 9 N optical waveguide layer 6 (d = 0.
03〜0.05μm,N A =3×10 17 〜7×10 17 /cm 3 ),p型GaN光導波層7(d=0.5〜0.9μm,N A =7×10 17 〜3×10 18 /cm 3 ) 03~0.05μm, N A = 3 × 10 17 ~7 × 10 17 / cm 3), p -type GaN optical guide layer 7 (d = 0.5~0.9μm, N A = 7 × 10 17 ~3 × 10 18 / cm 3)
をまず有機金属気相成長(MOCVD)法によってエピタキシャル成長した。 Epitaxially grown by the first metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). その後、図2に示すように、基板の Thereafter, as shown in FIG. 2, the substrate
(11-20)A面と平行な方向にストライプ方向を決定し、その方向に共振器導波路構造ができるように、図1において層3の途中に到るまで層7から層3をエッチング除去する。 (11-20) The stripe direction determines the A direction parallel to the surface, to allow the resonator waveguide structure in that direction, a layer 3 etched from the layer 7 up to the middle of the layer 3 in FIG. 1 to. 次に、絶縁膜を用いて、電流狭窄層8を形成する。 Next, using the insulating film, forming a current confinement layer 8. さらに、ホトリソグラフィー技術と電子線加熱蒸着によりp側電極9及びn側電極10を形成した後、図2 Further, after forming the p-side electrode 9 and the n-side electrode 10 by heating deposition photolithography technique and electron beam, FIG. 2
において波線で示した方向、つまり基板の(11-20)A面に対して垂直な方向に、劈開法を用いて劈開共振器面を形成することにより、図1に示す素子断面を得る。 Obtaining the direction indicated by the broken line, i.e. in a direction perpendicular to the (11-20) A plane of the substrate, by forming a cleavage cavity surface using a cleaving method, the element cross section shown in FIG. 1 in. この共振器面は、上記導波路構造を形成する窒素化物において、結晶面(11-20)A面に相当する。 The cavity surface, in the nitrogen compound to form the waveguide structure, corresponding to the crystal plane (11-20) A plane. 次に、スクライブして素子を切り出して分離する。 Then separated by cutting the element is scribed.

【0017】本実施例では、基板面と共振器及び劈開方向を規定し劈開法を用いることにより、AlGaInN材料の結晶面(11-20)A面を基板の(0001)C面に対して、垂直でかつ原子層オーダの良好な平坦性を有する共振器面として切り出すことができた。 [0017] In this embodiment, by using the cleavage method defines a cavity and the cleavage direction to the substrate surface, with respect to (0001) C plane crystal surfaces (11-20) A plane of a substrate of AlGaInN material, It could be excised as a resonator surface having a good flatness of the vertical and and atomic layer order. さらに、80〜90%の高い歩留りをもって劈開共振器を作製でき、このときの端面反射率は、端面保護膜を施していない状態で18%から20%の範囲であった。 Furthermore, can produce a cleavage resonator with a high yield of 80-90%, the facet reflectivity at this time ranged from 18% to 20% in a state not subjected to end face protective film. この反射率は、発光活性層の屈折率から算出される値に相当する良好な値である。 The reflectance is good value corresponding to a value calculated from the refractive index of the light emitting active layer. 上記共振器構造によって、共振器内部に発生した誘導放出光を増幅して外部にレーザ光としてとりだすことができた。 By the resonator structure, it was possible to take out a laser beam to the outside amplified stimulated emission light generated inside the resonator. 電極を蒸着する以前には、He-Cdガスレーザを用いた光励起を行うことよってレーザ発振する素子を得た。 Prior to depositing the electrode, to obtain a device for laser oscillation I by performing the optical pumping using a He-Cd gas laser.
さらに、電極を形成した後には、電流注入によるレーザ発振も可能であり、劈開共振器面から得られる素子の発振波長は420〜430nmの範囲であった。 Further, after forming the electrodes is also possible lasing by current injection, the oscillation wavelength of the element obtained from the cleavage cavity surface was in the range of 420~430Nm.

【0018】(実施例2)本発明の他実施例を図3により説明する。 [0018] Other examples of (Example 2) The present invention will be described with reference to FIG. 本実施例では、層7まで実施例1と同様にしてMOCVD法により結晶成長するが、その後絶縁膜マスクを利用して、ホトリソグラフィーとエッチングによりストライプを作製した。 In this embodiment, although the crystal growth by MOCVD in the same manner as in Example 1 until the layer 7, by using a subsequent insulating film mask, to produce a stripe by photolithography and etching. 次に、n型GaN電流狭窄埋め込み層11(d=0.6〜1.0μm,N D =1×10 18 〜3×10 18 /c Next, n-type GaN current confinement buried layer 11 (d = 0.6~1.0μm, N D = 1 × 10 18 ~3 × 10 18 / c
m 3 )を選択成長し、さらに絶縁膜マスクを除去して、p m 3) was selectively grown, and further removing the insulating film mask, p
型GaNコンタクト層12(d=1〜3μm,N A =7×10 17 〜3×1 -Type GaN contact layer 12 (d = 1~3μm, N A = 7 × 10 17 ~3 × 1
0 18 /cm 3 )を埋め込み成長した。 0 18 / cm 3) was embedded growth. この後、実施例1と全く同様に素子を作製することにより、図3の素子断面を得た。 Thereafter, by making the device in exactly the same manner as in Example 1 to obtain a device cross section of FIG.

【0019】本実施例では、実施例1と同様に作製した共振器構造によって、共振器内部に発生した誘導放出光を増幅して外部にレーザ光としてとりだすことができた。 [0019] In this embodiment, the resonator structure was prepared in the same manner as in Example 1, it was possible to take out a laser beam to the outside amplified stimulated emission light generated inside the resonator. 本素子においても、光励起及び電流注入によってレーザ発振が可能であり、得られた発振波長は420〜4 In this device, it is capable of laser oscillation by light excitation and current injection, resulting oscillation wavelength 420-4
30nmの範囲で実施例1と同様であるが、光励起による励起光パワー密度や電流注入励起による電流密度において、実施例1の素子よりも1/2から1/3の低閾値で動作するレーザ素子を得た。 Is similar to Example 1 in a range of 30 nm, the current density due to the pumping light power density and current injection excitation by light excitation laser device operating at low threshold 1/3 to 1/2 than the device of Example 1 It was obtained.

【0020】(実施例3)本発明の他実施例を図4 [0020] Other embodiments (Embodiment 3) The present invention FIG. 4
(a),(b)により説明する。 (A), it is described by (b). まず図4(a)において、実施例1や2と同様にして、層3までMOCVD法により結晶成長する。 First, in FIG. 4 (a), in the same manner as in Example 1 and 2, crystal grows by MOCVD until the layer 3. その後、絶縁膜とリソグラフィー及びエッチングにより、図4(b)に示した正六角形状のパターンを基板の(11-20)A面とは垂直な方向につなげて並べていったストライプ形状を選択成長用のマスクとして形成する。 Thereafter, the insulating film and lithography and etching, and FIG. 4 (b) to indicate the regular hexagonal pattern of the substrate (11-20) for selectively grown stripes went side by side by connecting in a direction perpendicular to the A plane It formed as a mask. 次に、MOCVD法の選択成長条件を用いて、n型GaN光導波層13(d=0.1〜0.2μm,N D =5×10 Next, using the selective growth conditions of the MOCVD method, n-type GaN optical guide layer 13 (d = 0.1~0.2μm, N D = 5 × 10
17 〜7×10 17 /cm 3 )、及び実施例1や2と同様の層4から層12までを結晶成長する。 17 ~7 × 10 17 / cm 3 ), and Examples 1 and 2 and similar layer 4 to the layer 12 to the crystal growth. ここで、上記絶縁膜マスクパターン上で、図2において共振器の端面に相当し相向かう正六角形の側面は基板の(11-20)A面に対して平行でかつ基板の(0001)C面に垂直に形成されている。 Here, the insulating film on the mask pattern, parallel and of the substrate (0001) with respect to a regular hexagonal sides of the substrate (11-20) A plane corresponding to heading phase to the end surface of the resonator in FIG. 2 C plane It is vertically formed on. この共振器面は、上記導波路構造を形成する窒素化物において、結晶面(10-10)M面に相当する。 The cavity surface, in the nitrogen compound to form the waveguide structure, corresponding to the crystal plane (10-10) M surface. さらに、実施例1や2と同様にして、絶縁膜8やp側電極9及びn側電極1 Further, in the same manner as in Example 1 and 2, the insulating film 8 and p-side electrode 9 and the n-side electrode 1
0を設け、スクライブして素子を切り出して分離する。 0 provided, separated by cut out device and scribe.

【0021】本実施例では、基板面と共振器方向を規定し、選択成長するパターンを工夫することにより、AlGa [0021] In this embodiment, by devising a pattern defining the resonator direction and the substrate surface, it is selectively grown, AlGa
InN材料の結晶面(10-10)M面を基板の(0001)C面に対して、垂直でかつ原子層オーダの良好な平坦性を有する共振器面として形成することができた。 Crystal plane of InN material (10-10) M surface with respect to (0001) C plane of the substrate, could be formed as a resonator plane having good flatness of the vertical and and atomic layer order. さらに、90〜9 In addition, 90-9
5%の高い歩留りをもって制度のよい共振器面を選択成長技術により作製できた。 It could be produced by the selective growth technique a good cavity end face of system with a 5% higher yield. このときの端面反射率は、端面保護膜を施していない状態で18%から20%の範囲であった。 Facet reflectivity at this time ranged from 18% to 20% in a state not subjected to end face protective film. この反射率は、発光活性層の屈折率から算出される値に相当する良好な値である。 The reflectance is good value corresponding to a value calculated from the refractive index of the light emitting active layer. 上記六角柱をつなげた共振器構造によっても、共振器内部に発生した誘導放出光を増幅して外部にレーザ光としてとりだすことができた。 Also by the resonator structure obtained by connecting the hexagonal column, I was able to take out to the outside as laser light by amplifying the induced emission light generated inside the resonator. 本素子においても、光励起及び電流注入によってレーザ発振が可能であり、得られた発振波長は420 In this device, it is capable of laser oscillation by light excitation and current injection, resulting oscillation wavelength 420
〜430nmの範囲で実施例1と同様であるが、光励起による励起光パワー密度や電流注入励起による電流密度において、実施例2の素子と同様であるかもしくはそれよりも低閾値で動作するレーザ素子を得た。 Laser device is in the range of ~430nm the same as in Example 1, operating in the pumping light power density and the current density by current injection excitation, the similar to the device is to or lower threshold than Example 2 by photoexcitation It was obtained.

【0022】(実施例4)本発明の他実施例を図5 [0022] Other embodiments of the present invention (Example 4) 5
(a),(b)により説明する。 (A), it is described by (b). 本実施例では、実施例3とほぼ同様に素子を作製するが、図5(b)において、絶縁膜とリソグラフィー及びエッチングにより、共振器内部をストレートな導波路構造とし、共振器端面近傍を正六角形状のパターンを基に六角柱状の導波路構造を作製する。 In this embodiment, to produce substantially similar to elements in Example 3, in FIG. 5 (b), the insulating film and lithography and etching, the resonator interior and straight waveguide structure, positive cavity facets vicinity based on the hexagonal pattern making hexagonal columnar waveguide structure. ここで、共振器端面近傍の六角柱状導波路構造は、実施例3と同様に作製し、共振器内部のストライプ幅より共振器端面近傍の正六角形状パターン領域幅を広くとる。 Here, hexagonal columnar waveguide structure of the cavity near the end surface is prepared in the same manner as in Example 3, wider hexagonal pattern region width of the cavity near the end faces from the cavity inside the stripe width. また、共振器方向は基板の(11-20)A面とは垂直な方向に設定する。 Further, the resonator direction is the (11-20) A plane of the substrate is set in a vertical direction. この後、実施例3と全く同様にして素子を作製することにより、図5(a)の素子断面を得た。 Thereafter, by manufacturing the elements in the same manner as in Example 3 to obtain an element cross-section of FIG. 5 (a).

【0023】本実施例では、実施例3の場合と異なり、 [0023] In the present embodiment, unlike in the case of Example 3,
共振器内部では、ストライプ幅を狭く調節することにより、歪量子井戸層の膜厚を共振器端面近傍の六角柱領域よりも厚くできる。 Inside the resonator, by adjusting narrow stripe width, the thickness of the strained quantum well layer may be thicker than the hexagonal prism region of the cavity end face neighborhood. これにより、共振器端面部の導波路領域の方が共振器内部より活性層の実効的な禁制帯幅を少なくとも60meV以上大きくできた。 Thus, towards the waveguide region of the cavity end face it could be increased at least 60meV more effective forbidden bandwidth of the resonator interior than the active layer. このことは、 This means that,
共振器端面近傍の正六角柱導波路構造が、共振器内部の導波光に対してほとんど光吸収のない端面透明領域として機能することを示す。 Regular hexagonal prism waveguide structure of the cavity near the end surface indicates that the function as the end surface transparent area almost no light absorption for intracavity of the guided light. 上記複合した共振器構造によっても、共振器内部に発生した誘導放出光を増幅して外部にレーザ光としてとりだすことができた。 It said the complexed resonator structures, could be drawn to the outside as laser light by amplifying the induced emission light generated inside the resonator. 本素子においても、光励起及び電流注入によってレーザ発振が可能であり、得られた発振波長は430〜440nmの範囲で実施例3より長波長側であった。 In this device, is capable of laser oscillation by light excitation and current injection, oscillation wavelength obtained was longer wavelength side than that of Example 3 in the range of 430~440Nm. 本素子は、実施例3と同様の基本特性である上に、実施例3の素子よりも2倍から3倍の高出力動作を得た。 This element is on the basic characteristics as in Example 3 to yield 3 times the high output operation from the double than the element of Example 3.

【0024】(実施例5)本発明の他実施例を図6 [0024] Other embodiments (Embodiment 5) The present invention FIG 6
(a),(b)により説明する。 (A), it is described by (b). 本実施例では、図6 In this embodiment, FIG. 6
(a)において層2,アンドープGaN層14(d=5〜6μ In (a) layer 2, the undoped GaN layer 14 (d = 5~6μ
m),アンドープGaInN/AlGaNDBR構造高反射膜層1 m), an undoped GaInN / AlGaNDBR structure high reflection film layer 1
5,層3を成長した後、図6(b)の六角形状絶縁膜パターンマスクを利用して、実施例3や4の六角柱状導波路構造領域とほぼ同様にして層12まで選択成長するが、最後にアンドープGaInN/AlGaNDBR構造高反射膜層16を形成する。 5, after growing the layers 3, by utilizing the hexagonal insulating film pattern mask of FIG. 6 (b), but selectively grown until the layer 12 in much the same way as the hexagonal columnar waveguide structure region in Example 3 and 4 and finally forming an undoped GaInN / AlGaNDBR structure high reflection film layer 16. 次に、リソグラフィー及びエッチングにより、層12に到るまで層16を円柱状に加工する。 Then, by lithography and etching to process the layer 16 in a cylindrical shape up to the layer 12. この後、実施例3や4と全く同様にして素子を作製することにより、図6(a)の素子断面を得た。 Thereafter, by manufacturing the elements in the same manner as in Example 3 or 4, to give the element cross-section in FIG. 6 (a).

【0025】本実施例では、六角柱状導波路構造の平坦な上下面に形成したDBR構造高反射膜層を共振器面とした面発光垂直共振器構造を作製できた。 [0025] In this example, it was able to produce a flat the DBR structure high reflection film layer formed on upper and lower surfaces and cavity surface surface emitting vertical cavity structure of hexagonal columnar waveguide structure. 本素子では、 In this device,
基板側のDBR構造高反射膜層15では反射率99%以上、上面側のDBR構造高反射膜層16では反射率90 Substrate side of the DBR structure high reflection film layer 15, the reflectivity of 99% or more, DBR structure on the upper surface side high reflection film layer 16 in reflectivity 90
%以上が得られ、共振器内部で発生した誘導放出光を増幅して光励起及び電流注入によって垂直共振方向にレーザ光を取りだすことが可能であった。 % Or more was obtained, it was possible to take out a laser beam in the vertical resonance direction by photoexcitation and current injection and amplifies the induced emission light generated inside the resonator. 得られた発振波長は420〜430nmの範囲で、光励起による励起光パワーや電流注入励起による電流において、実施例3や4 The resulting emission wavelength is in the range of 420~430Nm, in current by the excitation light power and current injection excitation by light excitation, Example 3 and 4
の素子よりも低閾値で動作するレーザ素子を得た。 To obtain a laser device operating at lower threshold than the elements.

【0026】このように本発明では、AlGaInN半導体レーザの共振器面を基板の(11-20)A面に対して垂直方向に劈開技術により作製した場合、基板に対して垂直でかつ原子オーダの良好な平坦性をもつ共振器端面をAlGaInN [0026] Thus, in the present invention, the substrate cavity surface of the AlGaInN semiconductor laser (11-20) when prepared by cleaving techniques in a direction perpendicular to the A plane and the atomic order perpendicular to the substrate AlGaInN the resonator end surface having a good flatness
結晶の(11-20)A面において歩留良く形成することができた。 Crystals (11-20) were able to yield well formed in the A plane. また、選択成長技術により基板の(11-20)A面に対して垂直方向に共振器を作製し、基板に対して垂直でかつ原子オーダの良好な平坦性をもつ共振器端面をAlGaInN Further, to prepare a cavity in a direction perpendicular to the (11-20) A plane of the substrate by selective growth technique, AlGaInN the resonator end surface having a good flatness and atomic order perpendicular to the substrate
結晶の(10-10)M面に形成できた。 It was formed on the (10-10) M face of the crystal. 両者において、端面保護膜を施していない状態での端面反射率は18%から2 In both facet reflectivity in a state not subjected to end face protective film from 18% 2
0%の範囲であった。 It was in the range of 0%. これは、活性層の屈折率から算出される値に相当する。 This corresponds to a value calculated from the refractive index of the active layer. 本素子では、室温において光励起また電流注入を行ったときに、レーザ動作を得ることができた。 In this device, when subjected to photoexcitation The current injection at room temperature, it was possible to obtain a laser operation. 素子の発振波長は、420〜440nmの範囲であった。 The oscillation wavelength of the device was in the range of 420~440Nm.

【0027】(実施例6)本発明の他実施例を図7 [0027] Other embodiments of the present invention (Embodiment 6) FIG. 7
(a),(b),図8(a),(b)により説明する。 (A), (b), FIG. 8 (a), described by (b).
(001)面から54.7°の面方位を有した(111)面から0. (001) having a plane orientation of 54.7 ° from the surface (111) from the plane 0.
5°傾いた面を有するn型GaAs基板21を用いて、その上にn型GaAsバッファ層22(d=0.5μm,N D =1×10 18 cm With n-type GaAs substrate 21 having a 5 ° inclined plane, n-type GaAs buffer layer 22 (d = 0.5 [mu] m thereon, N D = 1 × 10 18 cm
-3 ),n型 GaInP光導波層23(d=2.0μm,N D =1×10 18 c -3), n-type GaInP optical waveguide layer 23 (d = 2.0μm, N D = 1 × 10 18 c
m -3 )をまず有機金属気相成長法(MOCVD)法によってエピタキシャル成長した。 epitaxially grown by m -3) the first metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. その後、絶縁膜SiN層24(d=0.1 Thereafter, the insulating film SiN layer 24 (d = 0.1
μm)を蒸着して、図7(b)に示す正六角形状のパターンを形成した。 [mu] m) and evaporated to form a regular hexagonal pattern shown in FIG. 7 (b). 次に、n型GaInAsP光導波層25(d=0. Next, n-type GaInAsP light waveguide layer 25 (d = 0.
25μm,N D =5×10 17 cm -3 ),アンドープGaAs光分離閉じ込め層26(d=0.05μm),アンドープInGaAs(d=6nm,歪量1.8%)歪量子井戸層2層と,アンドープGaAs(d=8nm)量子障壁層1層からなる圧縮歪多重量子井戸活性層27, 25μm, N D = 5 × 10 17 cm -3), an undoped GaAs optical separate confinement layer 26 (d = 0.05 .mu.m), an undoped InGaAs (d = 6 nm, the strain amount of 1.8%) and strained quantum well layer 2-layer, an undoped GaAs (d = 8 nm) compressive strained multiple quantum well active layer 27 made of the quantum barrier layer 1 layer,
アンドープGaAs光分離閉じ込め層28(d=0.05μm),p An undoped GaAs optical separate confinement layer 28 (d = 0.05μm), p
型GaInAsP光導波層29(d=0.25μm,N A =7×10 17 cm -3 ) -Type GaInAsP optical waveguide layer 29 (d = 0.25μm, N A = 7 × 10 17 cm -3)
をMOCVDにより選択成長した。 It was selectively grown by MOCVD.

【0028】図7(b)の正六角形状パターンは導波路構造としてこのまま使うことができる。 The hexagonal pattern in FIG. 7 (b) can be used as it is as a waveguide structure. またホトリソグラフィーとドライ加工により、ストレートな導波路構造を形成し、このストレートな導波路形状の周囲に対して導波路構造長手方向の両端から5〜20μm間隔をあけて、図8(b)に示すように絶縁膜で形成した正六角形のパターンマスクをホトリソグラフィーとエッチングにより作製した。 Photolithography and dry processing also forms a straight waveguide structure, at a 5~20μm distance from the waveguide structure longitudinal ends relative to the periphery of the straight waveguide shape, in FIG. 8 (b) regular hexagonal pattern mask formed by the insulating film as shown was manufactured by photolithography and etching. 次に、p型GaInP層(d=2〜3μm,N D =7× Then, p-type GaInP layer (d = 2~3μm, N D = 7 ×
10 17 〜2×10 18 cm -3 )とp型GaAs層(d=0.2〜1.0μm,N A = 10 17 ~2 × 10 18 cm -3 ) and p-type GaAs layer (d = 0.2~1.0μm, N A =
5×10 18 〜1×10 19 cm -3 )による埋め込み層30をMOC 5 × 10 18 ~1 × 10 19 cm -3) the buried layer 30 by MOC
VD法により埋め込み成長した後、ホトリソグラフィーを利用して水素イオンを打ち込んだ電流狭窄領域31を形成した。 After burying growth by VD method to form a current confinement region 31 implanted with hydrogen ions using photolithography. さらに、p側電極32及びn側電極33を蒸着し、スクライブして図8(a)の断面と図8(b)の上面を有した素子の形を得た。 Furthermore, depositing a p-side electrode 32 and the n-side electrode 33, was obtained in the form of elements having a top surface cross-section and figure 8 by scribing (a) 8 (b).

【0029】本実施例では、共振器長1000μmの素子が室温における閾値電流5〜10mAで直流動作し、 [0029] In this embodiment, elements of the resonator length 1000μm is DC operating at the threshold current 5~10mA at room temperature,
発振波長は970〜980nmの範囲であった。 Oscillation wavelength was in the range of 970~980nm. 最大光出力200mW以上の高出力動作を得ることができ、最高レーザ発振温度は150〜160℃を得た。 You can obtain the maximum light output 200mW or more high-output operation, the maximum lasing temperature to give a 150 to 160 ° C.. 動作温度60℃における光出力100mWの定出力動作で200 In the constant output operation of the light output 100mW at operating temperature 60 ° C. 200
0時間以上の長期信頼性を達成した。 It was achieved 0 hours or more of long-term reliability.

【0030】(実施例7)本発明の他実施例を実施例6 [0030] (Example 7) Other examples embodiments of the present invention 6
と同様に図7(a),(b),図8(a),(b)により説明する。 Similar to FIG. 7 (a), (b), FIG. 8 (a), described by (b). (0001)C面から0.5°傾いた面を有するAl 2 O (0001) Al 2 the C-plane has a 0.5 ° inclined plane O
3又はSiC基板を21'を用いて、その上にGaNバッファ層22'(d=0.01〜0.05μm),n型GaN光導波層23'(d=3 'Using, thereon GaN buffer layer 22' 3 or SiC substrate 21 (d = 0.01~0.05μm), n-type GaN optical waveguide layer 23 '(d = 3
〜5μm,N D =5×10 17 〜1×10 18 cm -3 )をまず有機金属気相成長法(MOCVD)法によってエピタキシャル成長した。 5 .mu.m, were epitaxially grown by N D = 5 × 10 17 ~1 × 10 18 cm -3) is first metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
その後、絶縁膜SiN層24'(d=0.1μm)を蒸着して、図7(b)に示す正六角形状のパターンを形成した。 Thereafter, by depositing the insulating film SiN layer 24 'and (d = 0.1 [mu] m), to form a regular hexagonal pattern shown in FIG. 7 (b). 次に、n型GaN光導波層25'(d=0.5〜1.0μm,N D =5×10 Next, n-type GaN optical guide layer 25 '(d = 0.5~1.0μm, N D = 5 × 10
17 〜1×10 18 cm -3 ),アンドープAlGaN光導波層26'(d= 17 ~1 × 10 18 cm -3) , an undoped AlGaN optical waveguide layer 26 '(d =
0.03〜0.05μm),アンドープInGaN(d=6nm,歪量1.8%) 0.03~0.05Myuemu), an undoped InGaN (d = 6nm, strain amount of 1.8%)
歪量子井戸層2層と,アンドープGaN(d=8nm)量子障壁層1層からなる多重量子井戸活性層27',アンドープAlG A strained quantum well layer 2-layer, an undoped GaN (d = 8nm) multi-quantum well active layer 27 made of the quantum barrier layer 1 layer ', undoped AlG
aN光導波層28'(d=0.03〜0.05μm),p型GaN光導波層29'(d=0.25〜0.5μm,N A =7×10 17 〜1×10 18 cm -3 )をMOCVDにより選択成長した。 aN optical waveguide layer 28 '(d = 0.03~0.05μm), p -type GaN optical waveguide layer 29' by MOCVD to (d = 0.25~0.5μm, N A = 7 × 10 17 ~1 × 10 18 cm -3) selectively grown.

【0031】図7(b)の正六角形状パターンは導波路構造としてこのまま使うことができる。 The hexagonal pattern in FIG. 7 (b) can be used as it is as a waveguide structure. またホトリソグラフィーとドライ加工により、ストレートな導波路構造を形成し、このストレートな導波路形状の周囲に対して導波路構造長手方向の両端から5〜20μm間隔をあけて、図8(b)に示すように絶縁膜で形成した正六角形のパターンマスクをホトリソグラフィーとエッチングにより作製した。 Photolithography and dry processing also forms a straight waveguide structure, at a 5~20μm distance from the waveguide structure longitudinal ends relative to the periphery of the straight waveguide shape, in FIG. 8 (b) regular hexagonal pattern mask formed by the insulating film as shown was manufactured by photolithography and etching. 次に、p型GaN埋め込み層30'(d=2〜3 Then, p-type GaN buried layer 30 '(d = 2~3
μm,N D =7×10 17 〜5×10 18 cm -3 )をMOCVD法により埋め込み成長した後、ホトリソグラフィーを利用して水素イオンを打ち込んだ電流狭窄領域31を形成した。 [mu] m, after burying growth by N D = 7 × 10 17 ~5 × 10 18 cm -3) the MOCVD method to form a current confinement region 31 implanted with hydrogen ions using photolithography. さらに、p側電極32及びn側電極33を蒸着し、スクライブして図38(a)の断面と図8(b)の上面を有した素子の形を得た。 Furthermore, depositing a p-side electrode 32 and the n-side electrode 33, was obtained in the form of elements having an upper surface of the cross section and diagram of FIG. 38 by scribing (a) 8 (b). 材料はことなるが、素子構造は実施例1と同様にして作製できた。 Material different, but the element structure could be produced in the same manner as in Example 1.

【0032】本実施例によると、中央部の導波路構造に導波された誘導放出光の増幅が可能である共振器構造が [0032] According to this embodiment, the resonator structure is possible induction of the emitted light amplification is guided in the waveguide structure of the central portion
Nitride系材料においても埋め込み構造により形成できた。 It was also formed by embedding structures in Nitride material. これにより、電流注入によるレーザ発振が可能であった。 Thus, it was possible lasing by current injection. 発振波長は420〜430nmの範囲であり、青紫色を呈したレーザ光を得た。 The oscillation wavelength is in the range of 420~430Nm, to obtain a laser light bluish purple color.

【0033】(実施例8)本発明の他実施例を図9 [0033] Other embodiments of the present invention (Embodiment 8) FIG. 9
(a),(b),図10(a),(b)により説明する。 (A), (b), FIG. 10 (a), described by (b).
本実施例では、実施例7とほぼ同様に素子を作製するが、図9(b)において導波路構造を形成する際に、実施例6や7における長方形状の絶縁膜パターン長手方向の両端に対して、正六角柱の三つの側面を隣接するように形成しかつ両端面が相対して平行に位置するように設定した。 In this embodiment, to produce substantially similar to elements in Example 7, when forming the waveguide structure in FIG. 9 (b), a rectangular-shaped insulating film pattern longitudinal ends in Example 6 and 7 in contrast, the formed and both end faces so as to be adjacent to three sides of the regular hexagonal prism is set to be positioned in parallel relative. これにより、両端の側面は基板に対して垂直であり、共振器内部の導波光に対して共振器ミラーとなる。 Thus, the side surface of both ends are perpendicular to the substrate, a resonator mirror with respect to the resonator inside of the guided light. その他は、実施例7と全く同様に素子を作製した。 Others A device was produced in exactly the same manner as in Example 7.
最終的には、図10(a)の断面と図10(b)の上面を有した素子の形を得た。 Finally, to obtain a form of elements having a cross-section and the upper surface shown in FIG. 10 (b) of FIG. 10 (a).

【0034】本実施例では、実施例7と同様に作製した共振器構造によって共振器内部の導波路構造に導波された誘導放出光に対して増幅を行なうことができ、電流注入によるレーザ発振が可能であった。 [0034] In this embodiment, it is possible to perform amplification with respect to stimulated emission light is guided to the inside of the resonator waveguide structure by the resonator structure fabricated in the same manner as in Example 7, the laser oscillation due to current injection It was possible. 本素子の基本特性は、実施例7とほぼ同様であった。 The basic characteristics of this element was almost the same as in Example 7.

【0035】(実施例9)本発明の他実施例を図11 [0035] (Example 9) Other embodiments of the present invention FIG. 11
(a),(b),図12(a),(b)により説明する。 (A), (b), FIG. 12 (a), described by (b).
本実施例では、実施例7や8とほぼ同様に素子を作製するが、図11(b)において導波路構造を形成する際に、実施例6や7における長方形状の絶縁膜パターン長手方向の両端に対して、正六角柱を隣接するように形成しかつ両端面が相対して平行に位置するように設定した。 In this embodiment, to produce substantially similar to elements in Example 7 and 8, when forming the waveguide structure in FIG. 11 (b), the rectangular in Example 6 and 7 insulator patterns longitudinal against both ends, formed and both end faces so as to be adjacent the regular hexagonal prism is set to be positioned in parallel relative. これにより、両端の側面は基板に対して垂直であり、共振器内部の導波光に対して共振器ミラーとなる。 Thus, the side surface of both ends are perpendicular to the substrate, a resonator mirror with respect to the resonator inside of the guided light.
その上、共振器端面近傍における正六角柱領域では、共振器内部のストレートな導波路領域より歪多重量子井戸構造活性層の実効的な禁制帯幅を少なくとも60meV Moreover, the regular hexagonal prism region in the resonator near the end faces, at least the effective bandgap of the strained multiple quantum well structure active layer than straight waveguide region of the resonator 60meV
以上大きく設定できた。 I was able to set larger or more. このことにより、共振器端面近傍の正六角柱領域における導波路構造は、共振器内部の導波光に対してほとんど光吸収のない端面透明構造の機能を果たした。 Thus, the waveguide structure in the regular hexagonal prism region of the cavity end face neighborhood played most functions of the end face transparent structure without light absorption for intracavity of the guided light. その他は、実施例7や8と全く同様に素子を作製した。 Others A device was produced in exactly the same manner as in Example 7 and 8. 最終的には、図12(a)の断面と図1 Finally, cross section and diagram of FIG. 12 (a) 1
2(b)の上面を有した素子の形を得た。 It was obtained in the form of elements having an upper surface of the 2 (b).

【0036】本実施例では、実施例7や8と同様に作製した共振器構造によって、共振器内部の導波路構造に導波された誘導放出光に対して増幅を行なうことができ、 [0036] In this embodiment may be carried out by the resonator structure fabricated in the same manner as in Example 7 and 8, the amplification with respect to being guided into the resonator inside the waveguide structure relaxation light,
電流注入によるレーザ発振が可能であった。 Laser oscillation by current injection was possible. 本実施例の素子特性は、高出力特性を除いて実施例7や8とほぼ同様であった。 Element characteristics of this example was almost the same as in Example 7 and 8 with the exception of high output characteristics. 本素子は、実施例2や3の素子よりも2倍から3倍の高出力動作を得た。 This device, to obtain a high output operation of the two to three times than the device of Example 2 and 3.

【0037】(実施例10)実施例9と全く同様の順序とパターン形状により、実施例6のInGaAs/GaAs/GaInP [0037] (Example 10) by exactly the same order as the pattern shape as in Example 9, InGaAs / GaAs / GaInP Example 6
材料を用いてレーザ素子構造を作製した。 To produce a laser device structure using a material.

【0038】本実施例では、高出力特性以外は実施例6 [0038] In this embodiment, other than the high output characteristic Example 6
とほぼ同じ基本特性を得た。 When was obtained almost the same basic characteristics. 最大光出力は実施例1よりも大きくでき400mW以上の高出力動作を得ることができた。 Maximum optical output was able to obtain a high output operation of the above 400mW be greater than in the first embodiment. また、動作温度60℃における光出力200m Further, the light output at the operating temperature of 60 ° C. 200 meters
Wの定出力動作で2000時間以上の長期信頼性を達成した。 It was achieved 2000 hours or more of long-term reliability in the W constant output operation.

【0039】 [0039]

【発明の効果】本発明により、DiamondやZinc Blende構造である立方晶系の半導体基板上だけでなく、Wurtzite According to the present invention, not only the cubic semiconductor substrate is Diamond and Zinc blende structure, wurtzite
構造を有した六方晶系の半導体基板やセラミックス基板上に半導体レーザ素子に必須であるレーザ共振器構造や導波路構造を形成する新しい手段を提供し、埋め込み構造により屈折率導波構造や端面透明構造を形成して高出力動作にも有効な素子構造の実現を可能にした。 Providing new means for forming a laser cavity structure or a waveguide structure is essential to the semiconductor laser element on a semiconductor substrate or a ceramic substrate of a hexagonal system having a structure, the refractive index waveguide structure by buried structure and the end face transparent and enabling the implementation of the effective element structure in high-power operation to form a structure. 本発明の実施例では、InGaAs/GaAs/GaInPレーザをGaAs(111)面基板上に作製した結果、従来の作製技術による素子よりも低閾値で高出力特性を達成でき、閾値電流は5〜10 In an embodiment of the present invention, InGaAs / GaAs / GaInP laser a GaAs (111) surface results produced on a substrate, can also achieve high output characteristics at low threshold than the element by conventional fabrication techniques, the threshold current is 5-10
mAであり波長970〜980nmの範囲でレーザ発振し、400mW以上の高出力動作を得た。 And laser oscillation in the range of mA in and wavelength 970~980Nm, to obtain a more high-output operation 400 mW. また、GaInN/ In addition, GaInN /
GaN/AlGaN材料を用いてAl 2 O 3やSiC基板上に圧縮歪多重量子井戸構造活性層を有した異種二重接合構造を形成し、電流注入によるレーザ発振を確認できた。 The as Al 2 O 3 or compressive strain on the SiC substrate multiquantum well structure active layer heterologous double junction structure having the form by using the GaN / AlGaN material, was confirmed laser oscillation by current injection. 発振波長は420〜430nmの範囲であり、青紫色を呈したレーザ光を得た。 The oscillation wavelength is in the range of 420~430Nm, to obtain a laser light bluish purple color.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例を示す素子構造断面図。 [1] element structure sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における共振器方向と劈開方向を示す上面概略図。 Schematic top view of the resonator direction and the cleavage direction in an embodiment of the present invention; FIG.

【図3】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。 Device structure cross-sectional view showing another embodiment of the present invention; FIG.

【図4】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) Device structure cross-sectional view showing another embodiment of the invention, FIG (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図5】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) [5] device structure cross-sectional view showing another embodiment of the present invention (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図6】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) 6 device structure cross-sectional view showing another embodiment of the present invention (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図7】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) 7 device structure cross-sectional view showing another embodiment of the present invention (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図8】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) [8] element structure sectional view showing another embodiment of the present invention (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図9】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a) [9] element structure sectional view showing another embodiment of the present invention (a)
及び上面図(b)。 And a top view (b).

【図10】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a)及び上面図(b)。 [10] Other embodiments shows an element structure sectional view of the present invention (a) and top view (b).

【図11】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a)及び上面図(b)。 [11] This other embodiment shows an element structure sectional view of the invention (a) and top view (b).

【図12】本発明の他実施例を示す素子構造断面図(a)及び上面図(b)。 [12] This other embodiment shows an element structure sectional view of the invention (a) and top view (b).

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…(0001)C面を有したAl 2 O 3基板、2…アンドープGaN 1 ... (0001) Al 2 O 3 substrate having a C surface, 2 ... undoped GaN
バッファ層、3…n型GaN光導波層、4…n型AlGaN光導波層、5…アンドープGaInN/GaN多重量子井戸構造活性層、6…p型AlGaN光導波層、7…p型GaN光導波層、8 Buffer layer, 3 ... n-type GaN optical guide layer, 4 ... n-type AlGaN optical waveguide layer, 5 ... undoped GaInN / GaN multi-quantum well structure active layer, 6 ... p-type AlGaN optical waveguide layer, 7 ... p-type GaN optical guide layer, 8
…絶縁膜、9…p側電極、10…n側電極、11…n型 ... insulating film, 9 ... p-side electrode, 10 ... n-side electrode, 11 ... n-type
GaN電流狭窄埋メ込み層、12…p型GaNコンタクト層、 GaN current confinement Umame inclusive layer, 12 ... p-type GaN contact layer,
13…n型GaN光導波層、14…アンドープGaN層、15 13 ... n-type GaN optical waveguide layer, 14 ... undoped GaN layer, 15
…GaInN/AlGaNDBR構造高反射膜、16…GaInN/AlGaN ... GaInN / AlGaNDBR structure high reflection film, 16 ... GaInN / AlGaN
DBR構造高反射膜、1…(111)面から0.5°オフしたn型GaAs基板、2…n型GaAsバッファ層、3…n型Ga DBR structure high reflection film, 1 ... (111) plane from 0.5 ° off the n-type GaAs substrate, 2 ... n-type GaAs buffer layer, 3 ... n-type Ga
InP光導波層、4…絶縁膜SiN、5…n型GaInAsP光導波層、6…アンドープGaAs光分離閉じ込め層、7…InGaAs InP optical waveguide layer, 4: insulating layer SiN, 5 ... n-type GaInAsP light waveguide layer, 6 ... undoped GaAs optical separate confinement layer, 7 ... InGaAs
/GaAs圧縮歪多重量子井戸構造活性層、8…アンドープG / GaAs compressively strained multiple quantum well structure active layer, 8 ... undoped G
aAs光分離閉じ込め層、9…p型GaInAsP光導波層、10 aAs light separation confinement layer, 9 ... p-type GaInAsP waveguide layer, 10
…p型GaInP/GaAs埋め込み層、1'…(0001)C面から0. 0 ... p-type GaInP / GaAs buried layer, 1 '... (0001) from the C plane.
5°オフしたAl 2 O 3又はSiC基板、2'…GaNバッファ層、 5 ° off the Al 2 O 3 or SiC substrate, 2 '... GaN buffer layer,
3'…n型GaN光導波層、5'…n型GaN光導波層、6'… 3 '... n-type GaN optical waveguide layer, 5' ... n-type GaN optical guide layer, 6 '...
p型AlGaN光導波層、7'…アンドープGaInN/GaN圧縮歪多重量子井戸構造活性層、8'…n型AlGaN光導波層、 p-type AlGaN optical waveguide layer, 7 '... undoped GaInN / GaN compressive strained multiple quantum well structure active layer, 8' ... n-type AlGaN optical waveguide layer,
9'…p型GaN光導波層、10'…p型GaN埋め込み層、1 9 '... p-type GaN optical guide layer, 10' ... p-type GaN buried layer, 1
1…水素イオン打ち込み電流狭窄領域、12…p側電極、13…n側電極。 1 ... hydrogen ion implanted current confinement region, 12 ... p-side electrode, 13 ... n-side electrode.

Claims (24)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】単結晶基板上に設けた半導体発光素子において、用いる基板が六方晶系のWurtzite結晶構造を有する半導体もしくはセラミックス単結晶基板であり、かつ基板面指数を(0001)C面ジャストとし、該基板上に導波路構造を設けて共振器面を形成する際に、ストライプ状共振器を該基板の結晶面(11-20)A面に対して平行な方向に設けておき、該基板の(11-20)A面に対して垂直な方向に劈開法を用いて該基板の(0001)C面に対して垂直な面を切り出してこの面を両端に相対して平行に設けた共振器を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の作製方法。 1. A semiconductor light emitting element provided on a single crystal substrate, the substrate is a semiconductor or ceramic single crystal substrate having a Wurtzite hexagonal crystal structure, and the substrate surface index and (0001) C plane just used , when forming a cavity surface to provide a waveguide structure on the substrate, it may be provided in a direction parallel to the stripe-shaped cavity relative to the crystal plane of the substrate (11-20) a plane, the substrate of (11-20) using the cleavage method in a direction perpendicular to the a plane of the substrate (0001) is cut out surface perpendicular to the C-plane resonance which is provided in parallel relative to the surface at both ends the method for manufacturing a semiconductor laser device characterized by forming the vessel.
  2. 【請求項2】上記導波路構造はAlGaInN材料からなることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子の作製方法。 2. A method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein said waveguide structure is characterized in that it consists of AlGaInN material.
  3. 【請求項3】該基板上にAlGaInN材料からなる導波路構造の共振器面をAlGaInN材料の結晶面(11-20)A面になるように形成したとき、この共振器面は該基板の結晶面(1 Wherein the crystal plane of the AlGaInN material cavity surface of the waveguide structure made of AlGaInN material on the substrate (11-20) when formed such that surface A, the cavity surface crystal substrate surface (1
    1-20)A面に対して垂直であることを特徴とする請求項1 Claim, characterized in that it is perpendicular to 1-20) A plane 1
    記載の半導体レーザ素子の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor laser device according.
  4. 【請求項4】単結晶基板上に設けた半導体発光素子において、用いる基板を(0001)C面ジャストの結晶面を有した六方晶系の半導体もしくはセラミックス単結晶基板として、この基板上にストライプ状共振器の方向を該基板の(11-20)A面に対して垂直な方向に設けておき、該基板面の結晶面(0001)C面に対して垂直な相平行する側面を選択結晶成長技術により形成して共振器面としたとき、 4. A semiconductor light emitting element provided on a single crystal substrate is used as the semiconductor or ceramic single crystal substrate a substrate (0001) hexagonal system having a crystal plane of C-plane just striped on the substrate the direction of the resonator may be provided in a direction perpendicular to the (11-20) a plane of the substrate, the crystal plane of the substrate surface (0001) selective crystal growth side parallel vertical phase with respect to the C-plane when the resonator surface is formed by a technique,
    この側面を該基板の(11-20)A面に対して平行に設定し、 The sides set parallel to the (11-20) A plane of the substrate,
    両端に相対して平行に設けた共振器面を形成することにより、誘導放出光を増幅してレーザ発振を得ることを特徴とする半導体レーザ素子の作製方法。 By forming a cavity face provided in parallel relative to the opposite ends, the method for manufacturing a semiconductor laser device characterized by obtaining by amplifying laser oscillation induced emission light.
  5. 【請求項5】該基板上に設けた導波路構造における少なくとも共振器両端面近傍に相当する領域が六角柱状の光導波層からなり、六角柱光導波層の側面が該基板の結晶面(0001)C面に対して垂直でありかつその側面は両端面において相向かう一対の平行な面を形成しており、この一対の両端面を共振器面とすることを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 5. A region corresponding to at least the cavity end faces the vicinity of the waveguide structure provided on the substrate is made of a light waveguide layer of hexagonal prism, the side surface of the hexagonal prism optical waveguide layer crystal face of the substrate (0001 ) and its side is perpendicular to the C plane forms a pair of parallel surfaces facing phase in both end surfaces, according to claim 4, characterized in that the pair of end surfaces and the resonator surface the method for manufacturing a semiconductor laser device.
  6. 【請求項6】該基板上に設けた導波路構造は共振器全体にわたって六角柱状光導波層の組み合せによりなることを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 Waveguide structure provided wherein said substrate on the method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, characterized in that the combination of hexagonal columnar optical waveguide layer over the resonator.
  7. 【請求項7】該基板上にAlGaInN材料からなる導波路構造を選択結晶成長技術により形成し、該基板に垂直である側面を設けたときに、形成される共振器両端面をAlGa 7. on the substrate is formed by selective crystal growth technology a waveguide structure consisting of AlGaInN material, when provided with a side which is perpendicular to the substrate, AlGa resonator end faces to be formed
    InN材料の結晶面(10-10)M面に設定してあることを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, wherein the is set to the crystal plane (10-10) M surface of the InN material.
  8. 【請求項8】特許請求項目第4から7項記載事項において、該ストライプ状共振器のパターンは絶縁膜をマスクとして用いることにより形成し、絶縁膜のマスクパターン以外に選択的にAlGaInN材料を結晶成長することにより、共振器導波路構造を作製することを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 8. The claims items 4 to 7 of claims matters, the pattern of the stripe-shaped resonator is formed by using the insulating film as a mask, selectively AlGaInN material than the mask pattern of the insulating film crystal by growing method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, wherein making a resonator waveguide structure.
  9. 【請求項9】該発光活性層は格子歪を導入した歪量子井戸層により構成した単一或は多重歪量子井戸構造であることを特徴とする請求項1又は4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 9. manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1 or 4, wherein the light-emitting active layer is a single or a multiple strained quantum well structure constituted by a strained quantum well layer obtained by introducing a lattice strain Method.
  10. 【請求項10】少なくとも共振器端面近傍に設けた六角柱状の導波路構造内では、歪量子井戸構造発光活性層の実効的な量子準位間エネルギーが共振器内部領域より大きい値を有しており、共振器内部の導波路構造を伝播するレーザ光に対して共振器端面近傍における六角柱状の導波路構造は光吸収のない透明領域となっていることを特徴とする請求項4記載の半導体レーザ素子の作製方法。 The method according to claim 10, wherein at least the cavity end face in a columnar waveguide structure hexagonal provided in the vicinity, the effective quantum level between energy of the strained quantum well structure light emitting active layer have a resonator inner area greater than cage semiconductor according to claim 4, wherein the waveguide structure of the hexagonal prism has a no light absorption transparent region in the resonator facet proximity to the laser light propagating inside the resonator waveguide structure a method for manufacturing a laser element.
  11. 【請求項11】共振器端面近傍に設けた六角柱状の導波路構造内では、歪量子井戸構造発光活性層の実効的な量子準位間エネルギーが共振器内部領域より少なくとも6 The 11. resonator end faces in a columnar waveguide structure hexagonal provided in the vicinity, the effective quantum level between energy of the strained quantum well structure light emitting active layer is at least more resonator inner area 6
    0meV以上大きい値を有していることにより、共振器内部の導波路構造を伝播するレーザ光に対して共振器端面近傍領域が透明領域となっていることを特徴とする請求項10記載の半導体レーザ素子の作製方法。 By having a larger value than 0 meV, semiconductor according to claim 10, wherein the cavity region near the end surface with respect to the laser beam propagating inside the resonator waveguide structure is characterized in that has a transparent region a method for manufacturing a laser element.
  12. 【請求項12】Wurtzite構造を有する半導体基板上に形成された導波路共振器構造を有する半導体レーザ素子において、上記導波路共振器の端器は結晶面方向が(11-2 12. A semiconductor laser device having a waveguide resonator structure formed on a semiconductor substrate having a Wurtzite structure, the end device of the waveguide resonator is a crystal plane direction (11-2
    0)A面であることを特徴とする半導体レーザ素子。 0) semiconductor laser device which is a A plane.
  13. 【請求項13】上記導波路共振器構造はAlGaInN材料からなることを特徴とする請求項12記載の半導体レーザ素子。 13. A semiconductor laser device according to claim 12, wherein said waveguide resonator structure, characterized in that it consists of AlGaInN material.
  14. 【請求項14】Wurtzite構造を有する半導体基板上に形成された導波路共振器構造を有する半導体レーザ素子において、上記導波路共振器の端面は結晶面方位が(10-1 14. The semiconductor laser device having a waveguide resonator structure formed on a semiconductor substrate having a Wurtzite structure, the end face of the waveguide cavity is a crystal plane orientation of (10-1
    0)M面であることを特徴とする半導体レーザ素子。 0) semiconductor laser device which is a M-plane.
  15. 【請求項15】上記導波路共振器構造はAlGaInN材料からなることを特徴とする請求項14記載の半導体レーザ素子。 15. The waveguide resonator structure semiconductor laser device according to claim 14, wherein in that it consists of AlGaInN material.
  16. 【請求項16】半導体もしくはセラミックス単結晶基板上に設けた禁制帯幅の大きな光導波層に挾まれた禁制帯幅の小さな発光活性層を有した異種二重接合構造において、レーザ光の導波路構造を少なくとも六角柱状の該光導波層により構成しており、該発光活性層の形状は該光導波層と同じく六角柱状であるか或は該光導波層の形状の中に埋め込まれた形であり、六角柱の導波路形状のうち六角形を構成する六つの側面は該基板面に対して垂直であり、これらの側面全て或は相対する二つの面同志をレーザ光に対する共振器ミラーとすることを特徴とする半導体レーザ素子。 16. A semiconductor or ceramic single crystal heterologous double junction structure having a small light emitting active layer of bandgap sandwiched in large optical waveguide layer of the band gap which is provided on a substrate, the waveguide of the laser beam structure constitutes at least hexagonal columnar optical waveguide layer, the shape of the light emitting active layer in the form embedded in the shape of or optical waveguide layer which is also hexagonal prism and the optical waveguide layer There, six sides constituting the hexagonal of the waveguide shape of hexagonal prism is perpendicular to the substrate surface, and the resonator mirror for the laser beam to all of these aspects or two opposite faces comrades the semiconductor laser device characterized by.
  17. 【請求項17】上記発光活性層を埋め込んだ該光導波層の形状や該発光活性層の形状が正六角柱を構成しており、導波光を正六角柱形状の光導波路構造に伝播させ、 17. The shape of the light emitting active layer embedded optical waveguide layer shape and the light-emitting active layer constitute the regular hexagonal prism, to propagate guided light in the optical waveguide structure of the regular Hashira Rokkaku shape,
    上記六角柱それぞれの面のうち相平行する面をFabry-Pe A surface parallel out phase of the hexagonal column respectively face Fabry-Pe
    rot共振器のミラーとし、これに導波光を反射させて増幅することによりレーザを発振させることを特徴とする請求項16に記載の半導体レーザ素子。 The semiconductor laser device according to claim 16 which is a mirror of rot resonator, and wherein the oscillating the laser by amplifying this to reflect guided light.
  18. 【請求項18】上記基板が立方晶系のDiamond或いはZin 18. The substrate is cubic of Diamond or Zin
    c Blende構造を有するときには、基板面方位が(001)面から54.7°傾いた(111)面を有しているか或は(111) When having a c blende structure, the substrate surface orientation of (001) plane from the inclined 54.7 ° (111) or whether has a surface (111)
    面から0〜30°範囲のオフ角度を有しており、該基板が六方晶系のWurtzite構造を有するときには、基板面方位が(0001)C面から0〜30°範囲のオフ角度を有していることを特徴とする請求項16又は17に記載の半導体レーザ素子。 Surface has an off-angle of 0 to 30 ° range, when the substrate has a Wurtzite hexagonal structure, the substrate surface orientation of (0001) from the C plane having an off-angle of 0 to 30 ° range the semiconductor laser device according to claim 16 or 17, characterized in that is.
  19. 【請求項19】上記発光活性層は直方体の形状であり、 19. The light emitting active layer is a rectangular parallelepiped shape,
    かつ正六角柱状の該光導波層が該発光活性層を埋め込んだ導波路構造を構成しており、正六角形をなす該光導波層の六つの側面が基板面に対して垂直であることを特徴とする請求項16乃至18のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 And the optical waveguide layer of regular hexagonal columnar constitutes a waveguide structure with embedded light-emitting active layer, wherein the six sides of the optical waveguide layer constituting the regular hexagon is vertical to the substrate surface the semiconductor laser device according to any one of claims 16 to 18,.
  20. 【請求項20】上記発光活性層と該光導波層は直方体形状の導波路構造を構成しており、共振方向となる導波路構造長手方向の両端面は正六角形をなす六面のうち三つの側面によりなっており、両端の三つの側面は基板面に対して垂直であり、少なくとも三つの側面のうち真中の面同志は長手方向の両端面となるようにあいたいして平行であり、相対する面同志は基板面に対して垂直であることを特徴とする請求項16乃至19のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 20. The light emitting active layer and the optical waveguide layer constitute a waveguide structure having a rectangular parallelepiped shape, both end faces of the waveguide structure longitudinally a resonance direction of three of the six surfaces constituting the regular hexagon has become the sides, three sides of both ends are perpendicular to the substrate surface, the surface comrades middle of the at least three sides is much parallel Ai such that the opposite longitudinal end faces, opposing surfaces comrades semiconductor laser device according to any one of claims 16 to 19, characterized in that it is perpendicular to the substrate surface.
  21. 【請求項21】上記発光活性層と該光導波層は真中に直方体状の形状と共振方向となる導波路構造長手方向の両端に正六角柱状の形状が隣接して組合わさった導波路構造を構成しており、両端の正六角柱導波路形状のうち六つの側面が基板面に対して垂直であり、少なくとも長手方向の両端面となる相対する面同志は基板面に対して垂直であることを特徴とする請求項16乃至20のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 The method according to claim 21, wherein said light emitting active layer and the optical waveguide layer is adjacent the regular hexagonal columnar shape waveguide structure opposite longitudinal ends of the rectangular shape in the middle and the resonance direction associated therewith waveguide structure configured and are perpendicular to the six side faces the substrate surface of the regular hexagonal prism shape of the waveguide at both ends, that is opposing sides each other comprising at least longitudinal both end faces is perpendicular to the substrate surface the semiconductor laser device according to any one of claims 16 to 20, characterized.
  22. 【請求項22】上記光導波層と少なくとも該発光活性層は選択成長により形成し、直方体状や正六角柱状の導波路構造を構成しており、正六角柱状の側面は基板に対して垂直であり少なくとも共振器となる両端面は基板面に対して垂直であることを特徴とする請求項16乃至21 22. The optical waveguide layer and at least the light emitting active layer is formed by selective growth, it constitutes a rectangular parallelepiped or regular hexagonal columnar waveguide structure, regular hexagonal columnar side perpendicular to the substrate It claims 16 to 21 both end faces there is at least a resonator is characterized in that is perpendicular to the substrate surface
    のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 The semiconductor laser device according to any one of.
  23. 【請求項23】上記発光活性層は格子歪を導入した歪量子井戸層により構成した単一或は多重歪量子井戸構造であることを特徴とする請求項16乃至22のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 23. The semiconductor according to any of claims 16 to 22, wherein said light emitting active layer is a single or a multiple strained quantum well structure constituted by a strained quantum well layer obtained by introducing a lattice strain laser element.
  24. 【請求項24】共振器端面近傍に設けた正六角柱状の導波路構造では、歪量子井戸構造である該発光活性層の実効的な量子準位間エネルギーが共振器内部領域におけるより大きい値を有しており、共振器内部の直方体状導波路構造を伝播するレーザ光に対して共振器端面近傍における正六角柱状の導波路構造は光吸収のない透明領域となっていることを特徴とする請求項21又は22に記載の半導体レーザ素子。 24. The waveguide structure of regular hexagonal columnar provided near the cavity end face, the effective quantum level between energy of the light emitting active layer is a strained quantum well structure larger value in the resonator inner area has, wherein the waveguide structure of regular hexagonal columnar in the resonator facet proximity to the laser light propagating through the rectangular parallelepiped waveguide structure of the internal cavity has a no light absorbing transparent region the semiconductor laser device according to claim 21 or 22.
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