JPH08316571A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH08316571A JPH08316571A JP4766096A JP4766096A JPH08316571A JP H08316571 A JPH08316571 A JP H08316571A JP 4766096 A JP4766096 A JP 4766096A JP 4766096 A JP4766096 A JP 4766096A JP H08316571 A JPH08316571 A JP H08316571A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 青から紫外域にわたる発光波長を有する半導
体レーザに関し、基板の垂直劈開を利用してレーザ共振
器を作製できる半導体レーザ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 立方晶系の単結晶基板１０と、単結晶基
板１０上にエピタキシャル成長されており、その劈開面
３０によりレーザ共振器が構成されているエピタキシャ
ル結晶層１２とを有し、単結晶基板１０の劈開面２８と
エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０とが平行ではな
く、エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０と単結晶基
板の表面との交線が、単結晶基板１０の劈開面２８と単
結晶基板１０の表面との交線Ｌにほぼ一致するように構
成する。
体レーザに関し、基板の垂直劈開を利用してレーザ共振
器を作製できる半導体レーザ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 立方晶系の単結晶基板１０と、単結晶基
板１０上にエピタキシャル成長されており、その劈開面
３０によりレーザ共振器が構成されているエピタキシャ
ル結晶層１２とを有し、単結晶基板１０の劈開面２８と
エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０とが平行ではな
く、エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０と単結晶基
板の表面との交線が、単結晶基板１０の劈開面２８と単
結晶基板１０の表面との交線Ｌにほぼ一致するように構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに係
り、特に青から紫外域にわたる発光波長を有する半導体
レーザ及びその製造方法に関する。
り、特に青から紫外域にわたる発光波長を有する半導体
レーザ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザを、ＩｎＰ系の半導
体レーザを例に挙げて説明する。ＩｎＰ系の半導体レー
ザには、閃亜鉛鉱構造を有する面方位（１００）のＩｎ
Ｐ単結晶基板が用いられる。ＩｎＰ基板上には、ＩｎＰ
結晶からなる第１クラッド層と、閃亜鉛鉱構造のＩｎx
Ｇａ1-x-yＡｓyＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ結晶か
らなる第２クラッド層とが連続してエピタキシャル成長
され、レーザ素子が構成される。
体レーザを例に挙げて説明する。ＩｎＰ系の半導体レー
ザには、閃亜鉛鉱構造を有する面方位（１００）のＩｎ
Ｐ単結晶基板が用いられる。ＩｎＰ基板上には、ＩｎＰ
結晶からなる第１クラッド層と、閃亜鉛鉱構造のＩｎx
Ｇａ1-x-yＡｓyＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ結晶か
らなる第２クラッド層とが連続してエピタキシャル成長
され、レーザ素子が構成される。
【０００３】光子密度を高めて誘導放出の時間率を高め
るレーザ共振器は、対向する平行な面の対により作製さ
れるが、半導体レーザにおいては、対向する平行な劈開
面によりレーザ共振器を構成することが一般的である。
このとき、通常の半導体レーザではレーザ光が結晶表面
と平行に導波する構造をとるため、レーザ共振器となる
劈開面は結晶表面と垂直になる必要がある。
るレーザ共振器は、対向する平行な面の対により作製さ
れるが、半導体レーザにおいては、対向する平行な劈開
面によりレーザ共振器を構成することが一般的である。
このとき、通常の半導体レーザではレーザ光が結晶表面
と平行に導波する構造をとるため、レーザ共振器となる
劈開面は結晶表面と垂直になる必要がある。
【０００４】上記のＩｎＰ系半導体レーザでは、エピタ
キシャル結晶層の結晶構造はＩｎＰ基板と同じ閃亜鉛鉱
構造であることから、成長表面の結晶面もＩｎＰ基板と
同じく（１００）面となっている。従って、（１００）
面に対して垂直な劈開面においてエピタキシャル結晶層
を劈開できればレーザ共振器を作製することができる。
キシャル結晶層の結晶構造はＩｎＰ基板と同じ閃亜鉛鉱
構造であることから、成長表面の結晶面もＩｎＰ基板と
同じく（１００）面となっている。従って、（１００）
面に対して垂直な劈開面においてエピタキシャル結晶層
を劈開できればレーザ共振器を作製することができる。
【０００５】閃亜鉛鉱構造においては、その劈開面は
（１００）面と垂直な（１１０）面である。従って、Ｉ
ｎＰ基板表面の（１００）面と、劈開面である（１１
０）面との交線に沿って間隔ＤでＩｎＰ基板を劈開すれ
ば、エピタキシャル結晶層も（１１０）面において劈開
されるので、（１１０）面からなる長さＤのレーザ共振
器を作製することができる。
（１００）面と垂直な（１１０）面である。従って、Ｉ
ｎＰ基板表面の（１００）面と、劈開面である（１１
０）面との交線に沿って間隔ＤでＩｎＰ基板を劈開すれ
ば、エピタキシャル結晶層も（１１０）面において劈開
されるので、（１１０）面からなる長さＤのレーザ共振
器を作製することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＡｌxＧａ
1-x-yＩｎyＮ結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−
ｘ−ｙ≦１）は、２．１〜６．２ｅＶの範囲でバンドギ
ャップを変化することができる直接遷移型の半導体材料
であり、青色から紫外域にかけての発光素子材料として
注目されており、この材料を用いて１ｃｄを越える高輝
度の青色発光ダイオード（ＬＥＤ）も作製されている。
1-x-yＩｎyＮ結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−
ｘ−ｙ≦１）は、２．１〜６．２ｅＶの範囲でバンドギ
ャップを変化することができる直接遷移型の半導体材料
であり、青色から紫外域にかけての発光素子材料として
注目されており、この材料を用いて１ｃｄを越える高輝
度の青色発光ダイオード（ＬＥＤ）も作製されている。
【０００７】しかしながら、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結
晶を用いた半導体レーザは未だ実現されていない。これ
は、主として次の理由による。即ち、上述のようにレー
ザ共振器にはエピタキシャル結晶層の劈開面を用いるた
め、単結晶基板とエピタキシャル結晶層との結晶構造が
同一であることが望ましいが、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ
結晶と結晶構造が等しいＧａＮやＡｌＮのバルク結晶は
育成困難であり単結晶基板が入手できないため、Ａｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶を成長できる基板としては主にサ
ファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板が用いられてきたからであ
る。
晶を用いた半導体レーザは未だ実現されていない。これ
は、主として次の理由による。即ち、上述のようにレー
ザ共振器にはエピタキシャル結晶層の劈開面を用いるた
め、単結晶基板とエピタキシャル結晶層との結晶構造が
同一であることが望ましいが、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ
結晶と結晶構造が等しいＧａＮやＡｌＮのバルク結晶は
育成困難であり単結晶基板が入手できないため、Ａｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶を成長できる基板としては主にサ
ファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板が用いられてきたからであ
る。
【０００８】サファイア基板はコランダム型の結晶構造
を有するため、ウルツ鉱構造を有するＡｌxＧａ1-x-yＩ
ｎyＮ結晶とは結晶構造が異なるうえに劈開性をもたな
い。従って、サファイア基板上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎy
Ｎ結晶を用いた半導体レーザを作製しようとした場合、
従来のように基板の垂直劈開を利用してレーザ共振器を
作製することができないといった問題があった。
を有するため、ウルツ鉱構造を有するＡｌxＧａ1-x-yＩ
ｎyＮ結晶とは結晶構造が異なるうえに劈開性をもたな
い。従って、サファイア基板上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎy
Ｎ結晶を用いた半導体レーザを作製しようとした場合、
従来のように基板の垂直劈開を利用してレーザ共振器を
作製することができないといった問題があった。
【０００９】本発明の目的は、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ
結晶を用いた半導体レーザにおいて、基板の垂直劈開を
利用してレーザ共振器を作製できる半導体レーザ及びそ
の製造方法を提供することにある。
結晶を用いた半導体レーザにおいて、基板の垂直劈開を
利用してレーザ共振器を作製できる半導体レーザ及びそ
の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、立方晶系の
単結晶基板と、前記単結晶基板上にエピタキシャル成長
されており、その劈開面によりレーザ共振器が構成され
ているエピタキシャル結晶層とを有し、前記単結晶基板
の劈開面と前記エピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
ではなく、前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記単
結晶基板の表面との交線が、前記単結晶基板の劈開面と
前記単結晶基板の表面との交線にほぼ一致していること
を特徴とする半導体レーザによって達成される。こうす
ることにより、単結晶基板の劈開面とエピタキシャル結
晶層の劈開面とが平行でない場合でも、エピタキシャル
結晶層の劈開面によりレーザ共振器を構成することがで
きる。
単結晶基板と、前記単結晶基板上にエピタキシャル成長
されており、その劈開面によりレーザ共振器が構成され
ているエピタキシャル結晶層とを有し、前記単結晶基板
の劈開面と前記エピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
ではなく、前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記単
結晶基板の表面との交線が、前記単結晶基板の劈開面と
前記単結晶基板の表面との交線にほぼ一致していること
を特徴とする半導体レーザによって達成される。こうす
ることにより、単結晶基板の劈開面とエピタキシャル結
晶層の劈開面とが平行でない場合でも、エピタキシャル
結晶層の劈開面によりレーザ共振器を構成することがで
きる。
【００１１】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
る立方晶系の単結晶基板と、前記単結晶基板上にエピタ
キシャル成長されており、（１−１００）面の面方位を
有する劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面
の結晶面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャ
ル結晶層とを有し、前記エピタキシャル結晶層の劈開面
と前記単結晶基板の表面との交線は、（１００）面から
なる前記単結晶基板の劈開面と前記単結晶基板の表面と
の交線にほぼ一致していることを特徴とする半導体レー
ザによっても達成される。こうすることにより、単結晶
基板の劈開面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
でない場合でも、エピタキシャル結晶層の劈開面により
レーザ共振器を構成することができる。
る立方晶系の単結晶基板と、前記単結晶基板上にエピタ
キシャル成長されており、（１−１００）面の面方位を
有する劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面
の結晶面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャ
ル結晶層とを有し、前記エピタキシャル結晶層の劈開面
と前記単結晶基板の表面との交線は、（１００）面から
なる前記単結晶基板の劈開面と前記単結晶基板の表面と
の交線にほぼ一致していることを特徴とする半導体レー
ザによっても達成される。こうすることにより、単結晶
基板の劈開面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
でない場合でも、エピタキシャル結晶層の劈開面により
レーザ共振器を構成することができる。
【００１２】また、上記の半導体レーザにおいて、前記
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、ス
ピネル構造を有する化合物であることが望ましい。ま
た、上記の半導体レーザにおいて、前記スピネル構造を
有する化合物は、ＭｇＡｌ2Ｏ4であることが望ましい。
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、ス
ピネル構造を有する化合物であることが望ましい。ま
た、上記の半導体レーザにおいて、前記スピネル構造を
有する化合物は、ＭｇＡｌ2Ｏ4であることが望ましい。
【００１３】また、上記の半導体レーザにおいて、前記
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、岩
塩構造を有する化合物であることが望ましい。また、上
記の半導体レーザにおいて、前記岩塩構造を有する化合
物は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ又はＣｏＯであることが
望ましい。
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、岩
塩構造を有する化合物であることが望ましい。また、上
記の半導体レーザにおいて、前記岩塩構造を有する化合
物は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ又はＣｏＯであることが
望ましい。
【００１４】また、上記の半導体レーザにおいて、前記
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、ペ
ロブスカイト構造を有する化合物であることが望まし
い。また、上記の半導体レーザにおいて、前記ペロブス
カイト構造を有する化合物は、ＳｒＴｉＯ3であること
が望ましい。
エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、前記単結晶基板は、ペ
ロブスカイト構造を有する化合物であることが望まし
い。また、上記の半導体レーザにおいて、前記ペロブス
カイト構造を有する化合物は、ＳｒＴｉＯ3であること
が望ましい。
【００１５】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
るシリコン基板と、前記シリコン基板上にエピタキシャ
ル成長されており、（１−１００）面の面方位を有する
劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結晶
面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶
層とを有し、前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記
単結晶基板の表面との交線は、（−１１１）面からなる
前記単結晶基板の劈開面と前記単結晶基板の表面との交
線にほぼ一致していることを特徴とする半導体レーザに
よっても達成される。こうすることにより、シリコン基
板の劈開面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行で
ない場合でも、エピタキシャル結晶層の劈開面によりレ
ーザ共振器を構成することができる。
るシリコン基板と、前記シリコン基板上にエピタキシャ
ル成長されており、（１−１００）面の面方位を有する
劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結晶
面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶
層とを有し、前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記
単結晶基板の表面との交線は、（−１１１）面からなる
前記単結晶基板の劈開面と前記単結晶基板の表面との交
線にほぼ一致していることを特徴とする半導体レーザに
よっても達成される。こうすることにより、シリコン基
板の劈開面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行で
ない場合でも、エピタキシャル結晶層の劈開面によりレ
ーザ共振器を構成することができる。
【００１６】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
る立方晶系の単結晶基板上に、成長表面の結晶面が実質
的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層をエピ
タキシャル成長するエピタキシャル成長工程と、前記単
結晶基板の劈開面が（１００）面となり、前記エピタキ
シャル結晶層の劈開面が（１−１００）面となるよう
に、前記単結晶基板及び前記エピタキシャル結晶層を劈
開し、対向する前記エピタキシャル結晶層の劈開面によ
り構成されるレーザ共振器を形成するレーザ共振器形成
工程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方
法によっても達成される。このようにして半導体レーザ
を製造することにより、単結晶基板の劈開面とエピタキ
シャル結晶層の劈開面とが平行でない場合であっても、
レーザ共振器を作製することができる。
る立方晶系の単結晶基板上に、成長表面の結晶面が実質
的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層をエピ
タキシャル成長するエピタキシャル成長工程と、前記単
結晶基板の劈開面が（１００）面となり、前記エピタキ
シャル結晶層の劈開面が（１−１００）面となるよう
に、前記単結晶基板及び前記エピタキシャル結晶層を劈
開し、対向する前記エピタキシャル結晶層の劈開面によ
り構成されるレーザ共振器を形成するレーザ共振器形成
工程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方
法によっても達成される。このようにして半導体レーザ
を製造することにより、単結晶基板の劈開面とエピタキ
シャル結晶層の劈開面とが平行でない場合であっても、
レーザ共振器を作製することができる。
【００１７】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に、成長表面の結晶面が実質的に
（０００１）面であるＧａＮ系エピタキシャル結晶層を
エピタキシャル成長する工程を有する半導体レーザの製
造方法において、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１１）面
と前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の（０００１）面
とが平行で、且つ、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１−
２）面と前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の（１−１
００）面とが平行になるように、前記ＧａＮ系エピタキ
シャル結晶層の成長前の前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板を９００
℃より高い温度で熱処理することを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法によっても達成される。このようにして
半導体レーザを製造すれば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4基板上に成長するＧａＮ系エピタキシャル結晶
層との結晶方位関係が、劈開方向の一致する関係となる
ので、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板に沿って劈開することによりＧ
ａＮ系エピタキシャル結晶層にレーザ共振器を形成する
ことができる。
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に、成長表面の結晶面が実質的に
（０００１）面であるＧａＮ系エピタキシャル結晶層を
エピタキシャル成長する工程を有する半導体レーザの製
造方法において、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１１）面
と前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の（０００１）面
とが平行で、且つ、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１−
２）面と前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の（１−１
００）面とが平行になるように、前記ＧａＮ系エピタキ
シャル結晶層の成長前の前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板を９００
℃より高い温度で熱処理することを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法によっても達成される。このようにして
半導体レーザを製造すれば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4基板上に成長するＧａＮ系エピタキシャル結晶
層との結晶方位関係が、劈開方向の一致する関係となる
ので、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板に沿って劈開することによりＧ
ａＮ系エピタキシャル結晶層にレーザ共振器を形成する
ことができる。
【００１８】また、上記の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記熱処理は、水素雰囲気中にて行うことが望ま
しい。こうすることにより、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板とＧａＮ
系エピタキシャル結晶層との結晶方位関係を、劈開方向
が一致する関係にすることができる。また、上記の半導
体レーザの製造方法において、前記熱処理は１分以上行
うことが望ましい。こうすることにより、ＭｇＡｌ2Ｏ4
基板とＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位関係
を、劈開方向が一致する関係にすることができる。
いて、前記熱処理は、水素雰囲気中にて行うことが望ま
しい。こうすることにより、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板とＧａＮ
系エピタキシャル結晶層との結晶方位関係を、劈開方向
が一致する関係にすることができる。また、上記の半導
体レーザの製造方法において、前記熱処理は１分以上行
うことが望ましい。こうすることにより、ＭｇＡｌ2Ｏ4
基板とＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位関係
を、劈開方向が一致する関係にすることができる。
【００１９】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上にエピ
タキシャル成長され、成長表面の面方位が実質的に（０
００１）面であるＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層とを有
することを特徴とする半導体発光素子によっても達成さ
れる。このようにして、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に形成され
たＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層に半導体発光素子を構
成することにより、青色から紫外域に発光波長を有する
半導体発光素子を形成することができる。
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上にエピ
タキシャル成長され、成長表面の面方位が実質的に（０
００１）面であるＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層とを有
することを特徴とする半導体発光素子によっても達成さ
れる。このようにして、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に形成され
たＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層に半導体発光素子を構
成することにより、青色から紫外域に発光波長を有する
半導体発光素子を形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、本願発明者により新た
に見いだされた２つの事柄によっている。第１に、スピ
ネル構造、岩塩構造、ペロブスカイト構造等の立方晶系
の結晶構造を有する金属酸化物単結晶の（１１１）面上
に、面方位（０００１）を有する高品質のＡｌxＧａ
1-x-yＩｎyＮ結晶をエピタキシャル成長することができ
ることである。
に見いだされた２つの事柄によっている。第１に、スピ
ネル構造、岩塩構造、ペロブスカイト構造等の立方晶系
の結晶構造を有する金属酸化物単結晶の（１１１）面上
に、面方位（０００１）を有する高品質のＡｌxＧａ
1-x-yＩｎyＮ結晶をエピタキシャル成長することができ
ることである。
【００２１】Ｈ．Ｍ．Ｍａｎａｓｅｖｉｔ等は、スピネ
ル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）基板上にＡｌＮ及びＧａＮの結晶成
長を試みている（H.M.Manasevit, F.M.Erdnan, and W.
I.Simpson, J.Electrochem.Soc., vol.118 (1971) p.18
64 ）。彼らは、スピネル基板上に単結晶が成長できた
という明瞭な結果を得ておらず、これはスピネルがサフ
ァイアに比べて熱的安定性に乏しいためであるとしてい
る。しかし、本願発明者は成長条件を適当に制御するこ
とにより高品質なＧａＮ結晶がスピネル基板上に成長可
能であることを始めて見いだした。
ル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）基板上にＡｌＮ及びＧａＮの結晶成
長を試みている（H.M.Manasevit, F.M.Erdnan, and W.
I.Simpson, J.Electrochem.Soc., vol.118 (1971) p.18
64 ）。彼らは、スピネル基板上に単結晶が成長できた
という明瞭な結果を得ておらず、これはスピネルがサフ
ァイアに比べて熱的安定性に乏しいためであるとしてい
る。しかし、本願発明者は成長条件を適当に制御するこ
とにより高品質なＧａＮ結晶がスピネル基板上に成長可
能であることを始めて見いだした。
【００２２】第２に、単結晶基板の劈開面と、単結晶基
板上に成長したエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
でない場合であっても、エピタキシャル結晶層の劈開面
と単結晶基板の表面との交線が、単結晶基板の劈開面と
単結晶基板の表面との交線にほぼ一致している場合に
は、その交線に沿って単結晶基板を劈開することによ
り、基板の劈開面とエピタキシャル結晶の劈開面とから
なる破断端面を得ることができることである。
板上に成長したエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行
でない場合であっても、エピタキシャル結晶層の劈開面
と単結晶基板の表面との交線が、単結晶基板の劈開面と
単結晶基板の表面との交線にほぼ一致している場合に
は、その交線に沿って単結晶基板を劈開することによ
り、基板の劈開面とエピタキシャル結晶の劈開面とから
なる破断端面を得ることができることである。
【００２３】以下に、これらの点について詳述する。な
お、本願明細書において面方位を記述する際には、
お、本願明細書において面方位を記述する際には、
【００２４】
【数１】 等は、それぞれ、（１−１００）、（−１１１）のよう
に、マイナスの符号を付して表現するものとする。図１
は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、サファ
イア基板上、及びスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）基板上に成
長したＧａＮ膜の結晶性をＸ線ロッキングカーブにより
測定した結果である。
に、マイナスの符号を付して表現するものとする。図１
は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、サファ
イア基板上、及びスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）基板上に成
長したＧａＮ膜の結晶性をＸ線ロッキングカーブにより
測定した結果である。
【００２５】Ｘ線ロッキングカーブでは、その半値幅が
狭いほどに結晶性が良いことを示し、良質なＧａＮ膜の
場合、その値は約４〜６分程度である。図示するよう
に、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅は、サファイア基板
上に成長した場合には２６０秒（図１（ａ））、スピネ
ル基板上に成長した場合に３１０秒であり（図１
（ｂ））、スピネル基板上に成長したＧａＮ膜がサファ
イア基板上に成長したＧａＮ膜に比べて遜色のない良好
な結晶性を有していることが判る。
狭いほどに結晶性が良いことを示し、良質なＧａＮ膜の
場合、その値は約４〜６分程度である。図示するよう
に、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅は、サファイア基板
上に成長した場合には２６０秒（図１（ａ））、スピネ
ル基板上に成長した場合に３１０秒であり（図１
（ｂ））、スピネル基板上に成長したＧａＮ膜がサファ
イア基板上に成長したＧａＮ膜に比べて遜色のない良好
な結晶性を有していることが判る。
【００２６】図２は、サファイア基板上及びスピネル基
板上に成長したＧａＮ膜におけるフォトルミネッセンス
（ＰＬ）スペクトルである。図２（ａ）がサファイア基
板上にＧａＮ膜を成長した場合、図２（ｂ）がスピネル
基板上に成長した場合である。図示するように、両者の
ＰＬスペクトルは、共に３６０ｎｍでのバンド端からの
発光が支配的なスペクトルとなっており、両者の品質が
同等であることが判る。
板上に成長したＧａＮ膜におけるフォトルミネッセンス
（ＰＬ）スペクトルである。図２（ａ）がサファイア基
板上にＧａＮ膜を成長した場合、図２（ｂ）がスピネル
基板上に成長した場合である。図示するように、両者の
ＰＬスペクトルは、共に３６０ｎｍでのバンド端からの
発光が支配的なスペクトルとなっており、両者の品質が
同等であることが判る。
【００２７】このように、スピネル基板上に成長したＧ
ａＮ膜は、サファイア基板上に成長したＧａＮ膜とほぼ
同一の膜質を得ることができる。従って、ＧａＮ膜と同
一の結晶構造を有するＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶は、
スピネル構造、岩塩構造、ペロブスカイト構造等の立方
晶系の結晶構造を有する金属酸化物単結晶の（１１１）
面上に成長することが可能であると考えられる。
ａＮ膜は、サファイア基板上に成長したＧａＮ膜とほぼ
同一の膜質を得ることができる。従って、ＧａＮ膜と同
一の結晶構造を有するＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶は、
スピネル構造、岩塩構造、ペロブスカイト構造等の立方
晶系の結晶構造を有する金属酸化物単結晶の（１１１）
面上に成長することが可能であると考えられる。
【００２８】図３は、本発明により基板を劈開する際の
原理説明図である。従来は、単結晶基板上にエピタキシ
ャル結晶層を成長した際に、単結晶基板表面に垂直なエ
ピタキシャル結晶層の劈開面を得るためには、単結晶基
板の劈開面がエピタキシャル結晶層の劈開面と平行であ
る必要があると考えられていた。しかし、単結晶基板１
０の劈開面２８と、単結晶基板１０上に成長したエピタ
キシャル結晶層１２の劈開面３０とが平行でない場合で
も、エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０と単結晶基
板１０の表面との交線が、単結晶基板１０の劈開面２８
と単結晶基板１０の表面との交線Ｌにほぼ一致している
場合には、その交線Ｌに沿って単結晶基板１０を劈開す
ることにより、単結晶基板１０の劈開面２８とエピタキ
シャル結晶層１２の劈開面３０とからなる破断端面が得
られることが判った。
原理説明図である。従来は、単結晶基板上にエピタキシ
ャル結晶層を成長した際に、単結晶基板表面に垂直なエ
ピタキシャル結晶層の劈開面を得るためには、単結晶基
板の劈開面がエピタキシャル結晶層の劈開面と平行であ
る必要があると考えられていた。しかし、単結晶基板１
０の劈開面２８と、単結晶基板１０上に成長したエピタ
キシャル結晶層１２の劈開面３０とが平行でない場合で
も、エピタキシャル結晶層１２の劈開面３０と単結晶基
板１０の表面との交線が、単結晶基板１０の劈開面２８
と単結晶基板１０の表面との交線Ｌにほぼ一致している
場合には、その交線Ｌに沿って単結晶基板１０を劈開す
ることにより、単結晶基板１０の劈開面２８とエピタキ
シャル結晶層１２の劈開面３０とからなる破断端面が得
られることが判った。
【００２９】基板を劈開する際のこのような性質は、半
導体レーザを作製する上で有用である。即ち、単結晶基
板１０とエピタキシャル結晶層１２との結晶構造が異な
り、互いの劈開面が平行でない場合であっても、例えば
図４に示すように、エピタキシャル結晶層１２の劈開面
３０が単結晶基板１０の表面に対して垂直であれば、エ
ピタキシャル結晶層１２の劈開面３０によりレーザ共振
器を構成することが可能だからである。
導体レーザを作製する上で有用である。即ち、単結晶基
板１０とエピタキシャル結晶層１２との結晶構造が異な
り、互いの劈開面が平行でない場合であっても、例えば
図４に示すように、エピタキシャル結晶層１２の劈開面
３０が単結晶基板１０の表面に対して垂直であれば、エ
ピタキシャル結晶層１２の劈開面３０によりレーザ共振
器を構成することが可能だからである。
【００３０】例えば、スピネル基板上にＧａＮ膜をエピ
タキシャル成長した場合には、ＧａＮ膜の劈開面となる
（１−１００）面はスピネル基板に対して垂直であり、
レーザ共振器を構成することができる。従って、上述し
た２つの事項を組み合わせることにより、高品質のＡｌ
xＧａ1 -x-yＩｎyＮ結晶を、立方晶系の結晶構造を有す
る金属酸化物単結晶の（１１１）面上にエピタキシャル
成長できるとともに、基板表面に対して垂直な劈開面を
形成することができるので、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結
晶を用いた半導体レーザを形成することが可能となる。
タキシャル成長した場合には、ＧａＮ膜の劈開面となる
（１−１００）面はスピネル基板に対して垂直であり、
レーザ共振器を構成することができる。従って、上述し
た２つの事項を組み合わせることにより、高品質のＡｌ
xＧａ1 -x-yＩｎyＮ結晶を、立方晶系の結晶構造を有す
る金属酸化物単結晶の（１１１）面上にエピタキシャル
成長できるとともに、基板表面に対して垂直な劈開面を
形成することができるので、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結
晶を用いた半導体レーザを形成することが可能となる。
【００３１】次に、本発明の第１実施形態による半導体
レーザ及びその製造方法について図５乃至図７を用いて
説明する。図５は本実施形態による半導体レーザの構造
を示す概略図、図６及び図７は本実施形態による半導体
レーザの製造方法を示す工程図である。始めに、本実施
形態による半導体レーザの構造を図５を用いて説明す
る。図５（ａ）は本実施形態による半導体レーザの概略
図、図５（ｂ）はその断面図である。
レーザ及びその製造方法について図５乃至図７を用いて
説明する。図５は本実施形態による半導体レーザの構造
を示す概略図、図６及び図７は本実施形態による半導体
レーザの製造方法を示す工程図である。始めに、本実施
形態による半導体レーザの構造を図５を用いて説明す
る。図５（ａ）は本実施形態による半導体レーザの概略
図、図５（ｂ）はその断面図である。
【００３２】基板表面が（１１１）面であるスピネル単
結晶基板１０上には、表面の面方位が（０００１）面で
あるエピタキシャル結晶層１２が成長されている。エピ
タキシャル結晶層１２は、ｎ−ＧａＮからなる膜厚４μ
ｍのバッファ層１４と、ｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる
膜厚１μｍのクラッド層１６と、ノンドープＩｎ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎからなる膜厚０．０５μｍの活性層１８と、ｐ
−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる膜厚１μｍのクラッド層２
０と、ｐ−ＧａＮからなる膜厚０．５μｍのコンタクト
層２２とが積層して形成されている（図５（ｂ））。
結晶基板１０上には、表面の面方位が（０００１）面で
あるエピタキシャル結晶層１２が成長されている。エピ
タキシャル結晶層１２は、ｎ−ＧａＮからなる膜厚４μ
ｍのバッファ層１４と、ｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる
膜厚１μｍのクラッド層１６と、ノンドープＩｎ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎからなる膜厚０．０５μｍの活性層１８と、ｐ
−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる膜厚１μｍのクラッド層２
０と、ｐ−ＧａＮからなる膜厚０．５μｍのコンタクト
層２２とが積層して形成されている（図５（ｂ））。
【００３３】エピタキシャル結晶層１２は、メサ型構造
にパターニングされており、コンタクト層２０上には金
（Ａｕ）からなるｐ型電極２４が、バッファ層１４上に
はアルミ（Ａｌ）からなるｎ型電極２６が形成されてい
る。単結晶基板１０の劈開面２８は（１００）面により
構成され、単結晶基板１０の表面と、交線Ｌにおいて接
している。
にパターニングされており、コンタクト層２０上には金
（Ａｕ）からなるｐ型電極２４が、バッファ層１４上に
はアルミ（Ａｌ）からなるｎ型電極２６が形成されてい
る。単結晶基板１０の劈開面２８は（１００）面により
構成され、単結晶基板１０の表面と、交線Ｌにおいて接
している。
【００３４】レーザ共振器を構成するエピタキシャル結
晶層の劈開面３０は（１−１００）面により構成され、
単結晶基板１０の表面と垂直であるとともに、交線Ｌに
おいて単結晶基板１０の表面と接している（図５
（ａ））。次に、本実施形態による半導体レーザの製造
方法を、図６及び図７を用いて説明する。
晶層の劈開面３０は（１−１００）面により構成され、
単結晶基板１０の表面と垂直であるとともに、交線Ｌに
おいて単結晶基板１０の表面と接している（図５
（ａ））。次に、本実施形態による半導体レーザの製造
方法を、図６及び図７を用いて説明する。
【００３５】基板表面が（１１１）面であるスピネルの
単結晶基板１０上に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＧａＮ
からなる膜厚４μｍのバッファ層１４と、ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0 .8Ｎからなる膜厚１μｍのクラッド層１６と、ノ
ンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる膜厚０．０５μｍの
活性層１８と、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる膜厚１μ
ｍのクラッド層２０と、ｐ−ＧａＮからなる膜厚０．５
μｍのコンタクト層２２とを連続してエピタキシャル成
長し、表面の面方位が（０００１）面であるエピタキシ
ャル結晶層１２を形成する。これにより、エピタキシャ
ル結晶層１２にはレーザ素子が形成される（図６
（ａ））。
単結晶基板１０上に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＧａＮ
からなる膜厚４μｍのバッファ層１４と、ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0 .8Ｎからなる膜厚１μｍのクラッド層１６と、ノ
ンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる膜厚０．０５μｍの
活性層１８と、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる膜厚１μ
ｍのクラッド層２０と、ｐ−ＧａＮからなる膜厚０．５
μｍのコンタクト層２２とを連続してエピタキシャル成
長し、表面の面方位が（０００１）面であるエピタキシ
ャル結晶層１２を形成する。これにより、エピタキシャ
ル結晶層１２にはレーザ素子が形成される（図６
（ａ））。
【００３６】次いで、通常のリソグラフィー技術とドラ
イエッチング技術によりエピタキシャル結晶層１２をク
ラッド層１６までパターニングし、メサ型構造を形成す
る。続いて、コンタクト層２２上に、例えばＡｕを蒸着
し、ｐ型電極２４を形成する。同様に、メサエッチング
により露出したバッファ層１４上に、例えばＡｌを蒸着
し、ｎ型電極２６を形成する（図６（ｂ））。
イエッチング技術によりエピタキシャル結晶層１２をク
ラッド層１６までパターニングし、メサ型構造を形成す
る。続いて、コンタクト層２２上に、例えばＡｕを蒸着
し、ｐ型電極２４を形成する。同様に、メサエッチング
により露出したバッファ層１４上に、例えばＡｌを蒸着
し、ｎ型電極２６を形成する（図６（ｂ））。
【００３７】その後、単結晶基板１０の（１００）面に
沿って、単結晶基板１０を例えば９００μｍ間隔で劈開
する。このようにして単結晶基板１０を劈開することに
より、エピタキシャル結晶層１２は（１−１００）面に
沿って劈開される。形成された劈開面３０は、単結晶基
板１０の表面に対して垂直であり、（１−１００）面か
らなる劈開面３０により構成される長さ９００μｍのレ
ーザ共振器が形成される（図７（ａ））。
沿って、単結晶基板１０を例えば９００μｍ間隔で劈開
する。このようにして単結晶基板１０を劈開することに
より、エピタキシャル結晶層１２は（１−１００）面に
沿って劈開される。形成された劈開面３０は、単結晶基
板１０の表面に対して垂直であり、（１−１００）面か
らなる劈開面３０により構成される長さ９００μｍのレ
ーザ共振器が形成される（図７（ａ））。
【００３８】次いで、劈開した単結晶基板１０を素子ご
とにダイシングし、長さ９００μｍのレーザ共振器を有
する半導体レーザを形成する（図７（ｂ））。このよう
に、本実施形態によれば、スピネル基板上にＡｌxＧａ
1-x-yＩｎyＮ系結晶からなるレーザ素子をエピタキシャ
ル成長し、スピネル基板を劈開する際にスピネル基板表
面に対して垂直方向にエピタキシャル結晶層を劈開した
ので、その劈開面によりレーザ共振器を構成することが
可能となり、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶を用いた半導
体レーザを実現することができる。
とにダイシングし、長さ９００μｍのレーザ共振器を有
する半導体レーザを形成する（図７（ｂ））。このよう
に、本実施形態によれば、スピネル基板上にＡｌxＧａ
1-x-yＩｎyＮ系結晶からなるレーザ素子をエピタキシャ
ル成長し、スピネル基板を劈開する際にスピネル基板表
面に対して垂直方向にエピタキシャル結晶層を劈開した
ので、その劈開面によりレーザ共振器を構成することが
可能となり、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶を用いた半導
体レーザを実現することができる。
【００３９】なお、上記実施形態では、ＡｌxＧａ1-x-y
ＩｎyＮ結晶をエピタキシャル成長する単結晶基板とし
てスピネル基板を用いたが、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結
晶がエピタキシャル成長できると同時に、単結晶基板を
劈開する際にエピタキシャル結晶層が単結晶基板の表面
に対して垂直に劈開できれば良いので、スピネル基板に
限定されるものではない。
ＩｎyＮ結晶をエピタキシャル成長する単結晶基板とし
てスピネル基板を用いたが、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結
晶がエピタキシャル成長できると同時に、単結晶基板を
劈開する際にエピタキシャル結晶層が単結晶基板の表面
に対して垂直に劈開できれば良いので、スピネル基板に
限定されるものではない。
【００４０】例えば、スピネル構造、岩塩構造、ペロブ
スカイト構造等の立方晶系の結晶構造を有する金属酸化
物単結晶の（１１１）面や、単結晶シリコンの（１１
１）面上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶を成長すること
ができる。特に、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の
岩塩構造を有する単結晶基板や、ＳｒＴｉＯ3等のペロ
ブスカイト構造を有する単結晶基板が望ましい。
スカイト構造等の立方晶系の結晶構造を有する金属酸化
物単結晶の（１１１）面や、単結晶シリコンの（１１
１）面上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶を成長すること
ができる。特に、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ等の
岩塩構造を有する単結晶基板や、ＳｒＴｉＯ3等のペロ
ブスカイト構造を有する単結晶基板が望ましい。
【００４１】また、ペロブスカイト構造を有する単結晶
基板は、立方晶系の基本ペロブスカイト構造であっても
よいし、変形ペロブスカイト構造であってもよい。ま
た、単結晶基板の表面には（１１１）面の性質があれば
よいので、その性質が変わらない範囲で面方位がオフセ
ットされていてもよい。例えば±１０゜程度のオフセッ
トであれば（１１１）面の性質を維持することができる
ので、その単結晶基板を用いて半導体レーザを構成する
ことができる。
基板は、立方晶系の基本ペロブスカイト構造であっても
よいし、変形ペロブスカイト構造であってもよい。ま
た、単結晶基板の表面には（１１１）面の性質があれば
よいので、その性質が変わらない範囲で面方位がオフセ
ットされていてもよい。例えば±１０゜程度のオフセッ
トであれば（１１１）面の性質を維持することができる
ので、その単結晶基板を用いて半導体レーザを構成する
ことができる。
【００４２】また、単結晶基板として（１１１）シリコ
ン基板を用いる場合には、エピタキシャル結晶層の劈開
面と単結晶基板の表面との交線が、単結晶基板の劈開面
と単結晶基板の表面との交線に一致するように、シリコ
ン基板を（−１１１）面において劈開することが望まし
い。また、上記実施形態では、エピタキシャル結晶層の
劈開性を利用して半導体レーザを形成したが、ＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層の光学特性を利用して他の半導体
発光素子を形成してもよい。例えば、（１１１）ＭｇＡ
ｌ2Ｏ4基板上に、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を用い
た青色発光ダイオードを形成することができる。
ン基板を用いる場合には、エピタキシャル結晶層の劈開
面と単結晶基板の表面との交線が、単結晶基板の劈開面
と単結晶基板の表面との交線に一致するように、シリコ
ン基板を（−１１１）面において劈開することが望まし
い。また、上記実施形態では、エピタキシャル結晶層の
劈開性を利用して半導体レーザを形成したが、ＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層の光学特性を利用して他の半導体
発光素子を形成してもよい。例えば、（１１１）ＭｇＡ
ｌ2Ｏ4基板上に、ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を用い
た青色発光ダイオードを形成することができる。
【００４３】次に、本発明の第２実施形態による半導体
レーザの製造方法について図８乃至図１０を用いて説明
する。図８はスピネル基板とＧａＮ結晶層の結晶方位関
係を説明する図、図９は本実施形態による半導体レーザ
の構造を示す概略断面図、図１０は本実施形態による半
導体レーザの製造方法を示す図である。
レーザの製造方法について図８乃至図１０を用いて説明
する。図８はスピネル基板とＧａＮ結晶層の結晶方位関
係を説明する図、図９は本実施形態による半導体レーザ
の構造を示す概略断面図、図１０は本実施形態による半
導体レーザの製造方法を示す図である。
【００４４】第１実施形態では、スピネル（１１１）基
板上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層をエピタキシャル
成長し、半導体レーザを製造する方法について示した。
しかし、下地の基板としてスピネルを用いた場合、この
基板上にＧａＮ系結晶層を成長すると、基板とエピタキ
シャル結晶層の結晶方位関係が不安定になるという問題
がった。以下に、スピネル（１１１）基板上に面方位
（０００１）を有するＧａＮ結晶層をエピタキシャル成
長した場合を例に説明する。
板上にＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層をエピタキシャル
成長し、半導体レーザを製造する方法について示した。
しかし、下地の基板としてスピネルを用いた場合、この
基板上にＧａＮ系結晶層を成長すると、基板とエピタキ
シャル結晶層の結晶方位関係が不安定になるという問題
がった。以下に、スピネル（１１１）基板上に面方位
（０００１）を有するＧａＮ結晶層をエピタキシャル成
長した場合を例に説明する。
【００４５】スピネル（１１１）基板の表面は、図８
（ａ）に示す酸素原子配列を有している。スピネルの劈
開面は（００１）面であり、（１１１）面上での劈開方
向は、図８（ａ）に点線で示す［１−１０］方向とな
る。一方、ＧａＮ（０００１）表面は、図８（ｂ）に示
す窒素原子配列を有している。ＧａＮの劈開面は（１０
−１０）面であり、（０００１）面上での劈開方向は、
図８（ｂ）に一点鎖線で示す［１１−２０］方向とな
る。
（ａ）に示す酸素原子配列を有している。スピネルの劈
開面は（００１）面であり、（１１１）面上での劈開方
向は、図８（ａ）に点線で示す［１−１０］方向とな
る。一方、ＧａＮ（０００１）表面は、図８（ｂ）に示
す窒素原子配列を有している。ＧａＮの劈開面は（１０
−１０）面であり、（０００１）面上での劈開方向は、
図８（ｂ）に一点鎖線で示す［１１−２０］方向とな
る。
【００４６】ここで、レーザ共振器を劈開により作成す
る場合には、スピネル基板の劈開方向とＧａＮ結晶層の
劈開方向とが一致する必要がある。すなわち、スピネル
基板の（１１−２）面とＧａＮ結晶層の（１−１００）
面とが平行になる必要がある。ところが、従来のエピタ
キシャル成長方法によりＧａＮ結晶層を成長すると、図
８（ｃ）に示すようにスピネル基板とＧａＮ結晶層との
劈開方向が一致する場合（以下、結晶方位関係αと呼
ぶ）と、図８（ｄ）に示すようにスピネル基板とＧａＮ
結晶層との劈開方向が３０゜ずれる場合（以下、結晶方
位関係βと呼ぶ）とがランダムに現れてしまうという問
題があった。
る場合には、スピネル基板の劈開方向とＧａＮ結晶層の
劈開方向とが一致する必要がある。すなわち、スピネル
基板の（１１−２）面とＧａＮ結晶層の（１−１００）
面とが平行になる必要がある。ところが、従来のエピタ
キシャル成長方法によりＧａＮ結晶層を成長すると、図
８（ｃ）に示すようにスピネル基板とＧａＮ結晶層との
劈開方向が一致する場合（以下、結晶方位関係αと呼
ぶ）と、図８（ｄ）に示すようにスピネル基板とＧａＮ
結晶層との劈開方向が３０゜ずれる場合（以下、結晶方
位関係βと呼ぶ）とがランダムに現れてしまうという問
題があった。
【００４７】このような現状を打開すべく本願発明者が
鋭意検討を行った結果、ＧａＮ結晶層の成長前にスピネ
ル基板の熱処理を行うことが重要であり、このときの熱
処理温度を制御することにより結晶方位関係を完全に制
御できることを新たに見いだした。表１は、ＧａＮ結晶
層成長前のスピネル基板を水素雰囲気中にて様々な温度
で熱処理した場合の、スピネル基板と、その後に堆積し
たＧａＮ結晶層との結晶方位関係をまとめたものであ
る。
鋭意検討を行った結果、ＧａＮ結晶層の成長前にスピネ
ル基板の熱処理を行うことが重要であり、このときの熱
処理温度を制御することにより結晶方位関係を完全に制
御できることを新たに見いだした。表１は、ＧａＮ結晶
層成長前のスピネル基板を水素雰囲気中にて様々な温度
で熱処理した場合の、スピネル基板と、その後に堆積し
たＧａＮ結晶層との結晶方位関係をまとめたものであ
る。
【００４８】
【表１】表１に示すように、基板処理温度が５００℃以
下の場合には結晶方位関係αと結晶方位関係βとがラン
ダムに現れる。基板処理温度が５００〜９００℃の間で
は、結晶方位関係βが安定的に現れる。また、基板処理
温度が９００℃を越える場合には、結晶方位関係αが安
定的に現れる。
下の場合には結晶方位関係αと結晶方位関係βとがラン
ダムに現れる。基板処理温度が５００〜９００℃の間で
は、結晶方位関係βが安定的に現れる。また、基板処理
温度が９００℃を越える場合には、結晶方位関係αが安
定的に現れる。
【００４９】この結果より、劈開方向が一致する結晶方
位関係であるところの結晶方位関係αを安定的に得るた
めには、９００℃を超える温度における基板熱処理を行
えばよいことが判る。次に、本実施形態による半導体レ
ーザ及びその製造方法について、図９及び図１０を用い
て説明する。
位関係であるところの結晶方位関係αを安定的に得るた
めには、９００℃を超える温度における基板熱処理を行
えばよいことが判る。次に、本実施形態による半導体レ
ーザ及びその製造方法について、図９及び図１０を用い
て説明する。
【００５０】本実施形態では、スピネル基板上に、ｐ−
ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ−ＧａＮ構造を有する紫色半導
体レーザを形成する場合を例に説明する。図９に示すよ
うに、スピネル基板３２上にはｎ−ＧａＮ結晶層３４よ
りなる第１クラッド層を、ｎ−ＧａＮ結晶層３４上には
ＩｎＧａＮ結晶層３６よりなる活性層を、ＩｎＧａＮ結
晶層３６上にはｐ−ＧａＮ層よりなる第２クラッド層を
形成する。
ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ−ＧａＮ構造を有する紫色半導
体レーザを形成する場合を例に説明する。図９に示すよ
うに、スピネル基板３２上にはｎ−ＧａＮ結晶層３４よ
りなる第１クラッド層を、ｎ−ＧａＮ結晶層３４上には
ＩｎＧａＮ結晶層３６よりなる活性層を、ＩｎＧａＮ結
晶層３６上にはｐ−ＧａＮ層よりなる第２クラッド層を
形成する。
【００５１】まず、スピネル基板１０を、水素雰囲気
中、１０３０℃の温度で１０分間熱処理する。この熱処
理により、その後に成長するＧａＮ結晶層との結晶方位
関係が結晶方位関係αとなる。結晶方位関係αを得るた
めには、前述のように９００℃を超える温度での熱処理
が必要である。処理時間は熱処理温度に関係すると考え
られるが、１分以上の熱処理によってその効果をえるこ
とができる。熱処理雰囲気は、水素雰囲気に限らず、真
空中、窒素中、アルゴン中など、還元性雰囲気中又は不
活性雰囲気中にて行うことができる。
中、１０３０℃の温度で１０分間熱処理する。この熱処
理により、その後に成長するＧａＮ結晶層との結晶方位
関係が結晶方位関係αとなる。結晶方位関係αを得るた
めには、前述のように９００℃を超える温度での熱処理
が必要である。処理時間は熱処理温度に関係すると考え
られるが、１分以上の熱処理によってその効果をえるこ
とができる。熱処理雰囲気は、水素雰囲気に限らず、真
空中、窒素中、アルゴン中など、還元性雰囲気中又は不
活性雰囲気中にて行うことができる。
【００５２】次いで、基板温度を、低温バッファ層の成
長温度である５５０℃まで下げ、Ｖ族元素の原料ガスで
あるＮＨ3（アンモニア）を導入する。続いて、III族元
素の原料ガスであるＴＭＧ（トリメチルガリウム）を所
定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりＧａＮよりなる低
温バッファ層を形成する。例えば、３６秒間ＴＭＧを流
し、膜厚約３０ｎｍのＧａＮ層を形成する。
長温度である５５０℃まで下げ、Ｖ族元素の原料ガスで
あるＮＨ3（アンモニア）を導入する。続いて、III族元
素の原料ガスであるＴＭＧ（トリメチルガリウム）を所
定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりＧａＮよりなる低
温バッファ層を形成する。例えば、３６秒間ＴＭＧを流
し、膜厚約３０ｎｍのＧａＮ層を形成する。
【００５３】この後、ＮＨ3を流したままで基板温度を
ｎ−ＧａＮ結晶層３４の成長温度である１０３０℃まで
再度上昇する。次いで、III族元素の原料ガスであるＴ
ＭＧを所定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりｎ−Ｇａ
Ｎ結晶層３４を堆積する。こうして、ｎ−ＧａＮ結晶層
３４よりなる膜厚約４μｍのクラッド層を形成する。ｎ
型のドーピングには、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）を
用いる。
ｎ−ＧａＮ結晶層３４の成長温度である１０３０℃まで
再度上昇する。次いで、III族元素の原料ガスであるＴ
ＭＧを所定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりｎ−Ｇａ
Ｎ結晶層３４を堆積する。こうして、ｎ−ＧａＮ結晶層
３４よりなる膜厚約４μｍのクラッド層を形成する。ｎ
型のドーピングには、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）を
用いる。
【００５４】続いて、ＮＨ3を流したままで基板温度を
ＩｎＧａＮ結晶層３６の成長温度である８００℃まで下
げ、アルミの原料ガスであるＴＭＩ（トリメチルインジ
ウム）とＴＭＧを所定の時間導入する。こうして、ＭＯ
ＶＰＥ法により膜厚約２０ｎｍのＩｎＧａＮ結晶層３６
を堆積し、活性層とする。この後、ＮＨ3を流したまま
で基板温度をｐ−ＧａＮ結晶層３８の成長温度である１
０３０℃まで再度上昇する。
ＩｎＧａＮ結晶層３６の成長温度である８００℃まで下
げ、アルミの原料ガスであるＴＭＩ（トリメチルインジ
ウム）とＴＭＧを所定の時間導入する。こうして、ＭＯ
ＶＰＥ法により膜厚約２０ｎｍのＩｎＧａＮ結晶層３６
を堆積し、活性層とする。この後、ＮＨ3を流したまま
で基板温度をｐ−ＧａＮ結晶層３８の成長温度である１
０３０℃まで再度上昇する。
【００５５】次いで、III族元素の原料ガスであるＴＭ
Ｇを所定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＧａＮ
結晶層３８を堆積する。こうして、ｐ−ＧａＮ結晶層３
８よりなる膜厚約２μｍのクラッド層を形成する。ｐ型
のドーピングには、例えばＣｐ2Ｍｇを用いる。このよ
うにして、スピネル基板１０上にｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａ
Ｎ／ｎ−ＧａＮ構造を形成した後、図６（ｂ）乃至図７
（ｂ）に示す第１実施形態による半導体レーザの製造方
法と同様にして半導体レーザを製造する。
Ｇを所定の時間導入し、ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＧａＮ
結晶層３８を堆積する。こうして、ｐ−ＧａＮ結晶層３
８よりなる膜厚約２μｍのクラッド層を形成する。ｐ型
のドーピングには、例えばＣｐ2Ｍｇを用いる。このよ
うにして、スピネル基板１０上にｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａ
Ｎ／ｎ−ＧａＮ構造を形成した後、図６（ｂ）乃至図７
（ｂ）に示す第１実施形態による半導体レーザの製造方
法と同様にして半導体レーザを製造する。
【００５６】このようにして半導体レーザを製造するこ
とにより、スピネル基板とｎ−ＧａＮ結晶層３８の結晶
方位関係が結晶方位関係αとなるので、劈開によりレー
ザ共振器を製造することができる。このように、本実施
形態によれば、スピネル（１１１）基板上にＧａＮ系結
晶層を成長する場合において、ＧａＮ系結晶層の成長前
に所定の温度による熱処理を行うので、スピネル基板と
ＧａＮ結晶層との結晶方位関係を一致させることができ
る。
とにより、スピネル基板とｎ−ＧａＮ結晶層３８の結晶
方位関係が結晶方位関係αとなるので、劈開によりレー
ザ共振器を製造することができる。このように、本実施
形態によれば、スピネル（１１１）基板上にＧａＮ系結
晶層を成長する場合において、ＧａＮ系結晶層の成長前
に所定の温度による熱処理を行うので、スピネル基板と
ＧａＮ結晶層との結晶方位関係を一致させることができ
る。
【００５７】これにより、スピネル基板の劈開によって
ＧａＮ系結晶層を同時に劈開し、レーザ共振器を形成で
きるのでＧａＮ系結晶により半導体レーザを製造するこ
とができる。なお、上記実施形態では、スピネル基板上
にｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ−ＧａＮ構造の半導体レ
ーザを形成する場合について示したが、他のＧａＮ系結
晶を用いた半導体レーザを構成することもできる。例え
ば、第１実施形態に示したようなＡｌxＧａ1-x-yＩｎy
Ｎ結晶層を用いて半導体レーザを構成してもよい。
ＧａＮ系結晶層を同時に劈開し、レーザ共振器を形成で
きるのでＧａＮ系結晶により半導体レーザを製造するこ
とができる。なお、上記実施形態では、スピネル基板上
にｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ−ＧａＮ構造の半導体レ
ーザを形成する場合について示したが、他のＧａＮ系結
晶を用いた半導体レーザを構成することもできる。例え
ば、第１実施形態に示したようなＡｌxＧａ1-x-yＩｎy
Ｎ結晶層を用いて半導体レーザを構成してもよい。
【００５８】また、上記実施形態における成膜条件等は
ほんの一例にすぎず、その構造や製造装置等に応じて適
宜最適化することが望ましい。
ほんの一例にすぎず、その構造や製造装置等に応じて適
宜最適化することが望ましい。
【００５９】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、立方晶系
の単結晶基板と、単結晶基板上にエピタキシャル成長さ
れており、その劈開面によりレーザ共振器が構成されて
いるエピタキシャル結晶層とを有し、単結晶基板の劈開
面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行ではなく、
エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶基板の表面との
交線が、単結晶基板の劈開面と単結晶基板の表面との交
線にほぼ一致するように半導体レーザを構成したので、
エピタキシャル結晶層の劈開面によりレーザ共振器を構
成することができる。
の単結晶基板と、単結晶基板上にエピタキシャル成長さ
れており、その劈開面によりレーザ共振器が構成されて
いるエピタキシャル結晶層とを有し、単結晶基板の劈開
面とエピタキシャル結晶層の劈開面とが平行ではなく、
エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶基板の表面との
交線が、単結晶基板の劈開面と単結晶基板の表面との交
線にほぼ一致するように半導体レーザを構成したので、
エピタキシャル結晶層の劈開面によりレーザ共振器を構
成することができる。
【００６０】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
る立方晶系の単結晶基板と、単結晶基板上にエピタキシ
ャル成長されており、（１−１００）面の面方位を有す
る劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結
晶面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結
晶層とを有し、エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶
基板の表面との交線は、（１００）面からなる単結晶基
板の劈開面と単結晶基板の表面との交線にほぼ一致する
ように半導体レーザを構成したので、エピタキシャル結
晶層の劈開面によりレーザ共振器を構成することができ
る。
る立方晶系の単結晶基板と、単結晶基板上にエピタキシ
ャル成長されており、（１−１００）面の面方位を有す
る劈開面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結
晶面が実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結
晶層とを有し、エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶
基板の表面との交線は、（１００）面からなる単結晶基
板の劈開面と単結晶基板の表面との交線にほぼ一致する
ように半導体レーザを構成したので、エピタキシャル結
晶層の劈開面によりレーザ共振器を構成することができ
る。
【００６１】また、上記の半導体レーザにおいて、エピ
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板としてスピネル構
造を有する化合物を適用することができる。また、上記
の半導体レーザにおいて、スピネル構造を有する化合物
としてＭｇＡｌ2Ｏ4を適用することができる。
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板としてスピネル構
造を有する化合物を適用することができる。また、上記
の半導体レーザにおいて、スピネル構造を有する化合物
としてＭｇＡｌ2Ｏ4を適用することができる。
【００６２】また、上記の半導体レーザにおいて、エピ
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板として岩塩構造を
有する化合物を適用することができる。また、上記の半
導体レーザにおいて、岩塩構造を有する化合物としてＭ
ｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ又はＣｏＯを適用することができ
る。
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板として岩塩構造を
有する化合物を適用することができる。また、上記の半
導体レーザにおいて、岩塩構造を有する化合物としてＭ
ｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ又はＣｏＯを適用することができ
る。
【００６３】また、上記の半導体レーザにおいて、エピ
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板としてペロブスカ
イト構造を有する化合物を適用することができる。ま
た、上記の半導体レーザにおいて、ペロブスカイト構造
を有する化合物としてＳｒＴｉＯ3を適用することがで
きる。
タキシャル結晶層としてウルツ鉱構造を有するＡｌxＧ
ａ1-x-yＩｎyＮ結晶層を、単結晶基板としてペロブスカ
イト構造を有する化合物を適用することができる。ま
た、上記の半導体レーザにおいて、ペロブスカイト構造
を有する化合物としてＳｒＴｉＯ3を適用することがで
きる。
【００６４】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
るシリコン基板と、シリコン基板上にエピタキシャル成
長されており、（１−１００）面の面方位を有する劈開
面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結晶面が
実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層と
を有し、エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶基板の
表面との交線は、（−１１１）面からなる単結晶基板の
劈開面と単結晶基板の表面との交線にほぼ一致するよう
に半導体レーザを構成したので、エピタキシャル結晶層
の劈開面によりレーザ共振器を構成することができる。
るシリコン基板と、シリコン基板上にエピタキシャル成
長されており、（１−１００）面の面方位を有する劈開
面によりレーザ共振器が構成され、成長表面の結晶面が
実質的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層と
を有し、エピタキシャル結晶層の劈開面と単結晶基板の
表面との交線は、（−１１１）面からなる単結晶基板の
劈開面と単結晶基板の表面との交線にほぼ一致するよう
に半導体レーザを構成したので、エピタキシャル結晶層
の劈開面によりレーザ共振器を構成することができる。
【００６５】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
る立方晶系の単結晶基板上に、成長表面の結晶面が実質
的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層をエピ
タキシャル成長するエピタキシャル成長工程と、単結晶
基板の劈開面が（１００）面となり、エピタキシャル結
晶層の劈開面が（１−１００）面となるように、単結晶
基板及びエピタキシャル結晶層を劈開し、対向するエピ
タキシャル結晶層の劈開面により構成されるレーザ共振
器を形成するレーザ共振器形成工程とにより半導体レー
ザを製造したので、単結晶基板の劈開面とエピタキシャ
ル結晶層の劈開面とが平行でない場合であっても、劈開
によってレーザ共振器を作製することができる。また、
面方位が実質的に（１１１）面であるＭｇＡｌ2Ｏ4基板
上に、成長表面の結晶面が実質的に（０００１）面であ
るＧａＮ系エピタキシャル結晶層をエピタキシャル成長
する工程を有する半導体レーザの製造方法において、前
記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１１）面と前記ＧａＮ系エピ
タキシャル結晶層の（０００１）面とが平行で、且つ、
前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１−２）面と前記ＧａＮ系
エピタキシャル結晶層の（１−１００）面とが平行にな
るように、前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の成長前
の前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板を９００℃より高い温度で熱処
理すれば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に
成長するＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位関
係が、劈開方向の一致する関係となるので、ＭｇＡｌ2
Ｏ4基板に沿って劈開することによりＧａＮ系エピタキ
シャル結晶層にレーザ共振器を形成することができる。
る立方晶系の単結晶基板上に、成長表面の結晶面が実質
的に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層をエピ
タキシャル成長するエピタキシャル成長工程と、単結晶
基板の劈開面が（１００）面となり、エピタキシャル結
晶層の劈開面が（１−１００）面となるように、単結晶
基板及びエピタキシャル結晶層を劈開し、対向するエピ
タキシャル結晶層の劈開面により構成されるレーザ共振
器を形成するレーザ共振器形成工程とにより半導体レー
ザを製造したので、単結晶基板の劈開面とエピタキシャ
ル結晶層の劈開面とが平行でない場合であっても、劈開
によってレーザ共振器を作製することができる。また、
面方位が実質的に（１１１）面であるＭｇＡｌ2Ｏ4基板
上に、成長表面の結晶面が実質的に（０００１）面であ
るＧａＮ系エピタキシャル結晶層をエピタキシャル成長
する工程を有する半導体レーザの製造方法において、前
記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１１）面と前記ＧａＮ系エピ
タキシャル結晶層の（０００１）面とが平行で、且つ、
前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１−２）面と前記ＧａＮ系
エピタキシャル結晶層の（１−１００）面とが平行にな
るように、前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の成長前
の前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板を９００℃より高い温度で熱処
理すれば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に
成長するＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位関
係が、劈開方向の一致する関係となるので、ＭｇＡｌ2
Ｏ4基板に沿って劈開することによりＧａＮ系エピタキ
シャル結晶層にレーザ共振器を形成することができる。
【００６６】また、上記の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記熱処理を水素雰囲気中にて行えば、ＭｇＡｌ
2Ｏ4基板とＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位
関係を、劈開方向が一致する関係にすることができる。
また、上記の半導体レーザの製造方法において、前記熱
処理を１分以上行えば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板とＧａＮ系エ
ピタキシャル結晶層との結晶方位関係を、劈開方向が一
致する関係にすることができる。
いて、前記熱処理を水素雰囲気中にて行えば、ＭｇＡｌ
2Ｏ4基板とＧａＮ系エピタキシャル結晶層との結晶方位
関係を、劈開方向が一致する関係にすることができる。
また、上記の半導体レーザの製造方法において、前記熱
処理を１分以上行えば、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板とＧａＮ系エ
ピタキシャル結晶層との結晶方位関係を、劈開方向が一
致する関係にすることができる。
【００６７】また、面方位が実質的に（１１１）面であ
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上にエピタキ
シャル成長され、成長表面の面方位が実質的に（０００
１）面であるＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層とにより半
導体発光素子を構成したので、青色から紫外域に発光波
長を有する半導体発光素子を形成することができる。
るＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上にエピタキ
シャル成長され、成長表面の面方位が実質的に（０００
１）面であるＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層とにより半
導体発光素子を構成したので、青色から紫外域に発光波
長を有する半導体発光素子を形成することができる。
【図１】ＭＯＶＰＥ法により成長したＧａＮ膜の結晶性
を示すＸ線ロッキングカーブである。
を示すＸ線ロッキングカーブである。
【図２】サファイア基板上及びスピネル基板上に成長し
たＧａＮ膜におけるＰＬスペクトルを示すグラフであ
る。
たＧａＮ膜におけるＰＬスペクトルを示すグラフであ
る。
【図３】本発明の実施形態における基板を劈開する際の
原理説明図である。
原理説明図である。
【図４】劈開面により構成されるレーザ共振器の概要を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体レーザの構
造を示す概略図である。
造を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態による半導体レーザの製
造方法を示す工程断面図（その１）である。
造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図７】本発明の第１実施形態による半導体レーザの製
造方法を示す工程断面図（その２）である。
造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図８】スピネル基板とＧａＮ結晶層の結晶方位関係を
説明する図である。
説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態による半導体レーザの構
造を示す概略断面図である。
造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による半導体レーザの
製造方法を示す図である。
製造方法を示す図である。
１０…単結晶基板 １２…エピタキシャル結晶層 １４…バッファ層 １６…クラッド層 １８…活性層 ２０…クラッド層 ２２…コンタクト層 ２４…ｐ型電極 ２６…ｎ型電極 ２８…劈開面 ３０…劈開面 ３２…スピネル基板 ３４…ｎ−ＧａＮ結晶層 ３６…ＩｎＧａＮ結晶層 ３８…ｐ−ＧａＮ結晶層
Claims (14)
- 【請求項１】 立方晶系の単結晶基板と、 前記単結晶基板上にエピタキシャル成長されており、そ
の劈開面によりレーザ共振器が構成されているエピタキ
シャル結晶層とを有し、 前記単結晶基板の劈開面と前記エピタキシャル結晶層の
劈開面とが平行ではなく、 前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記単結晶基板の
表面との交線が、前記単結晶基板の劈開面と前記単結晶
基板の表面との交線にほぼ一致していることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項２】 面方位が実質的に（１１１）面である立
方晶系の単結晶基板と、 前記単結晶基板上にエピタキシャル成長されており、
（１−１００）面の面方位を有する劈開面によりレーザ
共振器が構成され、成長表面の結晶面が実質的に（００
０１）面であるエピタキシャル結晶層とを有し、 前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記単結晶基板の
表面との交線は、（１００）面からなる前記単結晶基板
の劈開面と前記単結晶基板の表面との交線にほぼ一致し
ていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体レーザにおいて、 前記エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡ
ｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、 前記単結晶基板は、スピネル構造を有する化合物である
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体レーザにおいて、 前記スピネル構造を有する化合物は、ＭｇＡｌ2Ｏ4であ
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項２記載の半導体レーザにおいて、 前記エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡ
ｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、 前記単結晶基板は、岩塩構造を有する化合物であること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体レーザにおいて、 前記岩塩構造を有する化合物は、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｎｉ
Ｏ又はＣｏＯであることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項７】 請求項２記載の半導体レーザにおいて、 前記エピタキシャル結晶層は、ウルツ鉱構造を有するＡ
ｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ結晶層であり、 前記単結晶基板は、ペロブスカイト構造を有する化合物
であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項８】 請求項７記載の半導体レーザにおいて、 前記ペロブスカイト構造を有する化合物は、ＳｒＴｉＯ
3であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項９】 面方位が実質的に（１１１）面であるシ
リコン基板と、 前記シリコン基板上にエピタキシャル成長され、（１−
１００）面の面方位を有する劈開面によりレーザ共振器
が構成されており、成長表面の結晶面が実質的に（００
０１）面であるエピタキシャル結晶層とを有し、 前記エピタキシャル結晶層の劈開面と前記単結晶基板の
表面との交線は、（−１１１）面からなる前記単結晶基
板の劈開面と前記単結晶基板の表面との交線にほぼ一致
していることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１０】 面方位が実質的に（１１１）面である
立方晶系の単結晶基板上に、成長表面の結晶面が実質的
に（０００１）面であるエピタキシャル結晶層をエピタ
キシャル成長するエピタキシャル成長工程と、 前記単結晶基板の劈開面が（１００）面となり、前記エ
ピタキシャル結晶層の劈開面が（１−１００）面となる
ように、前記単結晶基板及び前記エピタキシャル結晶層
を劈開し、対向する前記エピタキシャル結晶層の劈開面
により構成されるレーザ共振器を形成するレーザ共振器
形成工程とを有することを特徴とする半導体レーザの製
造方法。 - 【請求項１１】 面方位が実質的に（１１１）面である
ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上に、成長表面の結晶面が実質的に
（０００１）面であるＧａＮ系エピタキシャル結晶層を
エピタキシャル成長する工程を有する半導体レーザの製
造方法において、 前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１１）面と前記ＧａＮ系エ
ピタキシャル結晶層の（０００１）面とが平行で、且
つ、前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板の（１１−２）面と前記Ｇａ
Ｎ系エピタキシャル結晶層の（１−１００）面とが平行
になるように、前記ＧａＮ系エピタキシャル結晶層の成
長前の前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板を９００℃より高い温度で
熱処理することを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の半導体レーザの製造
方法において、 前記熱処理は、水素雰囲気中にて行うことを特徴とする
半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１１又は１２記載の半導体レー
ザの製造方法において、 前記熱処理は１分以上行うことを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項１４】 面方位が実質的に（１１１）面である
ＭｇＡｌ2Ｏ4基板と、 前記ＭｇＡｌ2Ｏ4基板上にエピタキシャル成長され、成
長表面の面方位が実質的に（０００１）面であるＡｌx
Ｇａ1-x-yＩｎyＮ結晶層とを有することを特徴とする半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4766096A JPH08316571A (ja) | 1995-03-16 | 1996-03-05 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5706095 | 1995-03-16 | ||
| JP7-57060 | 1995-03-16 | ||
| JP4766096A JPH08316571A (ja) | 1995-03-16 | 1996-03-05 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316571A true JPH08316571A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=26387826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4766096A Withdrawn JPH08316571A (ja) | 1995-03-16 | 1996-03-05 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316571A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506639A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-03-22 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | スピネルブール、ウェハおよびそれらの製造法 |
| WO2008056530A1 (fr) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Koha Co., Ltd. | Laser à semiconducteur et son procédé de fabrication |
| JP2009212179A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
| US7919815B1 (en) | 2005-02-24 | 2011-04-05 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel wafers and methods of preparation |
-
1996
- 1996-03-05 JP JP4766096A patent/JPH08316571A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007506639A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-03-22 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | スピネルブール、ウェハおよびそれらの製造法 |
| US7919815B1 (en) | 2005-02-24 | 2011-04-05 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel wafers and methods of preparation |
| WO2008056530A1 (fr) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Koha Co., Ltd. | Laser à semiconducteur et son procédé de fabrication |
| JP2009212179A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
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