JPH09214044A - Nitride semiconductor laser device - Google Patents

Nitride semiconductor laser device

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Publication number
JPH09214044A
JPH09214044A JP8012797A JP1279796A JPH09214044A JP H09214044 A JPH09214044 A JP H09214044A JP 8012797 A JP8012797 A JP 8012797A JP 1279796 A JP1279796 A JP 1279796A JP H09214044 A JPH09214044 A JP H09214044A
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JP
Japan
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layer
type
nitride semiconductor
laser device
active layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP8012797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Yamada
孝夫 山田
Shinichi Nagahama
慎一 長濱
Shigeto Iwasa
成人 岩佐
Shuji Nakamura
修二 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09214044A publication Critical patent/JPH09214044A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower a threshold current of a laser device composed of nitride semiconductor by providing a current stopping layer having a striped through- hole and composed of p or i type nitride semiconductor between an n type contact layer and an active layer composed of nitride semiconductor having a quantum structure. SOLUTION: An active layer 14 of a laser device has a quantum structure. The quantum structure means a single quantum well structure and a multiple quantum well structure, etc., each of which emits light owing to quantum effect thereof. The active layer is preferably a multiple quantum well structure. Nitride semiconductor lases by constructing the active layer as the quantum structure. Furhtrer, the laser device includes between an n type contact layer 11 and the active layer a current stopping layer 20 having a striped through-hole and composed of p or i nitride semiconductor. The current stopping layer 20 is formed between the n type contact layer 11 and the active layer 14 to hereby narrow a current between the stripes and form an optical waveguide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(InX
YGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなるレ
ーザ素子に関する。
The present invention relates to a nitride semiconductor (In XA).
l Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, a laser element made of X + Y ≦ 1).

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は従来より短波長レーザの
材料として研究されており、最近我々はこの材料を用い
て、室温でのパルス発振を報告した(例えば、日経エレ
クトロニクス 1995.1.15 (No.653) p13〜p15)。報告
されたレーザ素子は電極ストライプ型のレーザ素子であ
るが、しきい値電流密度が4kA/cm2もあり、室温で
連続発振させるためには、さらにしきい値電流を下げる
必要がある。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have been studied as a material for short wavelength lasers, and we have recently reported pulse oscillation at room temperature using this material (for example, Nikkei Electronics 1995.1.15 (No. 653) p13 to p15). Although the reported laser device is an electrode stripe type laser device, it has a threshold current density of 4 kA / cm 2, and it is necessary to further reduce the threshold current for continuous oscillation at room temperature.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、窒化
物半導体よりなるレーザ素子のしきい値電流を下げ、室
温での連続発振を目指すことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the threshold current of a laser device made of a nitride semiconductor and aim for continuous oscillation at room temperature.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ素子は、
少なくとも基板の上に、n型窒化物半導体よりなるn型
コンタクト層と、量子構造を有する窒化物半導体よりな
る活性層とを備え、前記n型コンタクト層と、前記活性
層との間にはp型若しくはi型の窒化物半導体よりなる
電流阻止層を備えており、前記電流阻止層にはストライ
プ状の貫通孔が設けられていることを特徴とする。但
し、本明細書で述べる貫通孔とは、内部が中空の貫通孔
ではなく、内部は電流阻止層と異なる窒化物半導体で構
成されている。
According to the present invention, there is provided a laser device comprising:
An n-type contact layer made of an n-type nitride semiconductor and an active layer made of a nitride semiconductor having a quantum structure are provided on at least a substrate, and a p layer is provided between the n-type contact layer and the active layer. Type or i-type nitride semiconductor is provided, and the current blocking layer is provided with stripe-shaped through holes. However, the through hole described in the present specification is not a through hole having a hollow inside, but is made of a nitride semiconductor different from the current blocking layer inside.

【0005】本発明のレーザ素子は、前記電流阻止層
と、前記活性層との間に、少なくともアルミニウムを含
むn型の窒化物半導体よりなる光閉じ込め層を備えるこ
とを特徴とする。さらにまた、活性層と、前記光閉じ込
め層との間に、n型のInXGa1-XN(0≦X≦1)よ
りなる光ガイド層を備えることがさらに望ましい。
The laser device of the present invention is characterized in that an optical confinement layer made of an n-type nitride semiconductor containing at least aluminum is provided between the current blocking layer and the active layer. Furthermore, it is more desirable to provide an optical guide layer made of n-type In X Ga 1 -X N (0 ≦ X ≦ 1) between the active layer and the light confinement layer.

【0006】さらに、本発明のレーザ素子では前記貫通
孔は、活性層側のストライプ幅が広く、n型コンタクト
層側のストライプ幅が狭いことを特徴とする。最も好ま
しくは、前記貫通孔はV溝状のストライプである。
Further, in the laser element of the present invention, the through hole has a wide stripe width on the active layer side and a narrow stripe width on the n-type contact layer side. Most preferably, the through holes are V-groove shaped stripes.

【0007】前記電流阻止層は、n型コンタクト層に接
して形成されていることを特徴とする。n型コンタクト
層はAlYGa1-YN(0≦Y≦1)よりなり、前記電流
阻止層がAlY'Ga1-Y'N(0≦Y'≦1)よりなること
がさらに好ましい。
The current blocking layer is formed in contact with the n-type contact layer. More preferably, the n-type contact layer is made of Al Y Ga 1-Y N (0 ≦ Y ≦ 1), and the current blocking layer is made of Al Y ′ Ga 1-Y ′ N (0 ≦ Y ′ ≦ 1). .

【0008】また本発明のレーザ素子では、活性層を挟
んでn型コンタクト層と対向する窒化物半導体層の最表
面には、少なくともp型窒化物半導体よりなるp型コン
タクト層が設けられており、そのp型コンタクト層のほ
ぼ全面に正電極が設けられていることを特徴とする。
Further, in the laser device of the present invention, the p-type contact layer made of at least a p-type nitride semiconductor is provided on the outermost surface of the nitride semiconductor layer facing the n-type contact layer with the active layer interposed therebetween. The positive electrode is provided on almost the entire surface of the p-type contact layer.

【0009】[0009]

【作用】図1は本発明のレーザ素子の一構造を示す模式
的な断面図であり、10は基板、11はn型コンタクト
層、20は電流阻止層、12はn型光閉じ込め層、13
はn型光ガイド層、14は活性層、15はp型光ガイド
層、16はp型光閉じ込め層、17はp型コンタクト層
を示している。本発明のレーザ素子の活性層14は量子
構造を有している。量子構造とは単一量子井戸構造、多
重量子井戸構造等の量子効果により発光する構造であ
り、活性層は好ましくは多重量子井戸構造とする。活性
層を量子構造とすることにより窒化物半導体がレーザ発
振する。さらに本発明のレーザ素子ではn型コンタクト
層11と、活性層14との間にp型若しくはi型の窒化
物半導体よりなる、ストライプ状の貫通孔が設けられた
電流阻止層20を有している。この電流阻止層20はn
型コンタクト層11と活性層14との間に形成されるこ
とにより、ストライプ間に電流を狭窄させて導波路を形
成することができる。しかも、n型コンタクト層11
と、活性層14との間に形成されるので結晶性のよい窒
化物半導体が成長できる。貫通孔のストライプ幅は10
μm以下、さらに好ましくは5μm以下、最も好ましく
は3μm以下に調整する。10μmよりも大きいと活性
層に光が集中できにくく、しきい値電流が上昇する。ス
トライプ幅の下限値は特に限定しないが、通常は0.0
1μm以上が望ましい。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one structure of the laser device of the present invention. 10 is a substrate, 11 is an n-type contact layer, 20 is a current blocking layer, 12 is an n-type optical confinement layer, 13
Is an n-type light guide layer, 14 is an active layer, 15 is a p-type light guide layer, 16 is a p-type light confinement layer, and 17 is a p-type contact layer. The active layer 14 of the laser device of the present invention has a quantum structure. The quantum structure is a structure that emits light by a quantum effect such as a single quantum well structure and a multiple quantum well structure, and the active layer preferably has a multiple quantum well structure. When the active layer has a quantum structure, the nitride semiconductor oscillates. Further, the laser device of the present invention has a current blocking layer 20 having a stripe-shaped through hole made of a p-type or i-type nitride semiconductor between the n-type contact layer 11 and the active layer 14. There is. This current blocking layer 20 is n
By being formed between the mold contact layer 11 and the active layer 14, a current can be narrowed between the stripes to form a waveguide. Moreover, the n-type contact layer 11
And the active layer 14, the nitride semiconductor having good crystallinity can be grown. The stripe width of the through hole is 10
It is adjusted to be not more than μm, more preferably not more than 5 μm, most preferably not more than 3 μm. If it is larger than 10 μm, it is difficult to concentrate light on the active layer, and the threshold current increases. The lower limit of the stripe width is not particularly limited, but is usually 0.0
1 μm or more is desirable.

【0010】本発明のレーザ素子は、電流阻止層20
と、活性層14との間に、アルミニウムを含むn型の窒
化物半導体よりなる光閉じ込め層12を備えている。こ
の光閉じ込め層12は、好ましくは二元混晶あるいは三
元混晶のAlYGa1-YN(0<Y≦1)とすることによ
り、結晶性の良いものが得られ、また活性層との屈折率
差を大きくしてレーザ光の縦モードの閉じ込めに有効で
ある。この層は通常0.1μm〜1μmの膜厚で成長さ
せることが望ましい。0.1μmよりも薄いと光閉じ込
め層として作用しにくく、1μmよりも厚いと、結晶中
にクラックが入りやすくなり素子作成が困難となる傾向
にある。
The laser device of the present invention comprises a current blocking layer 20.
And the active layer 14, the optical confinement layer 12 made of an n-type nitride semiconductor containing aluminum is provided. The light confinement layer 12 is preferably a binary mixed crystal or a ternary mixed crystal of Al Y Ga 1 -Y N (0 <Y ≦ 1) to obtain a good crystallinity, and the active layer It is effective for confining the longitudinal mode of the laser light by increasing the difference in refractive index between and. This layer is usually preferably grown to a thickness of 0.1 μm to 1 μm. If it is thinner than 0.1 μm, it is difficult to act as a light confining layer, and if it is thicker than 1 μm, cracks are likely to occur in the crystal, and it tends to be difficult to manufacture an element.

【0011】さらに本発明のレーザ素子は光閉じ込め層
12と、活性層14との間にn型ののInXGa1-X
(0≦X≦1)よりなる光ガイド層13を備えている。
この層は通常100オングストローム〜1μmの膜厚で
成長させることが望ましく、特にInGaN、GaNと
することにより次の活性層5を量子井戸構造とすること
が容易に可能になる。
Further, in the laser device of the present invention, an n-type In X Ga 1-X N is formed between the optical confinement layer 12 and the active layer 14.
The optical guide layer 13 made of (0 ≦ X ≦ 1) is provided.
It is usually desirable to grow this layer to a film thickness of 100 angstrom to 1 μm, and particularly by using InGaN or GaN, it becomes possible to easily make the next active layer 5 a quantum well structure.

【0012】次に、本発明のレーザ素子では図1に示す
ように貫通孔は、活性層側のストライプ幅が広く、n型
コンタクト層側のストライプ幅が狭くされている。つま
り、電流阻止層20がメサ形状を有している。このよう
なメサ形状とすると、貫通孔の上に窒化物半導体を成長
させる場合、電流阻止層の斜面部分に均一な膜厚で結晶
成長可能となる。特に窒化物半導体はMOVPEのよう
な気相法で成長されるため、貫通孔の端面が垂直である
と、その端面に結晶成長させるには、ガスの回り込みが
不均一となり、均一な膜ができにくい傾向にある。特に
本発明のレーザ素子では活性層が量子構造であるため、
その量子構造を構成する窒化物半導体の膜厚はシビアに
制御する必要がある。そこで、前記のようにメサ形状を
有していると、膜厚が制御されて結晶性のよい活性層が
成長可能となる。
Next, in the laser device of the present invention, as shown in FIG. 1, the through hole has a wide stripe width on the active layer side and a narrow stripe width on the n-type contact layer side. That is, the current blocking layer 20 has a mesa shape. With such a mesa shape, when a nitride semiconductor is grown on the through hole, it is possible to grow a crystal with a uniform film thickness on the slope portion of the current blocking layer. In particular, since a nitride semiconductor is grown by a vapor phase method such as MOVPE, if the end surface of the through hole is vertical, the gas wraparound becomes nonuniform for crystal growth on that end surface, and a uniform film can be formed. It tends to be difficult. Particularly in the laser device of the present invention, since the active layer has a quantum structure,
It is necessary to severely control the film thickness of the nitride semiconductor forming the quantum structure. Therefore, if it has a mesa shape as described above, the film thickness is controlled and an active layer with good crystallinity can be grown.

【0013】さらに前記貫通孔はV溝状のストライプが
好ましい。図2は図1に示すレーザ素子の楕円で囲まれ
た部分を拡大して示す断面図であり、図1よりも現実に
近い構造を示している。この図に示すようにV溝とする
と、その溝の中にn型光閉じ込め層12、n型光ガイド
層13、活性層14、p型光ガイド層15、及びp型光
閉じ込め層16がV溝中に入りやすくなる。活性層から
発するレーザ光は、縦モードが活性層の上下にある光閉
じ込め層により制御される。V溝を形成すると、活性層
15を挟む横方向の光閉じ込め層が溝中に入り込むこと
により、レーザ光の横モードが制御でき、溝中に光閉じ
込めが可能となるのでレーザのしきい値電流を下げるこ
とができる。つまり、このV溝により横方向の活性層が
屈折率の異なるクラッド層で挟まれたいわば屈折率導波
のレーザ素子ができる。
Further, the through holes are preferably V-groove shaped stripes. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion surrounded by an ellipse of the laser element shown in FIG. 1, and shows a structure closer to reality than that of FIG. As shown in this figure, if the groove is a V groove, the n-type light confinement layer 12, the n-type light guide layer 13, the active layer 14, the p-type light guide layer 15, and the p-type light confinement layer 16 are V-shaped. It becomes easier to enter the groove. The laser light emitted from the active layer has a longitudinal mode controlled by the optical confinement layers above and below the active layer. When the V-shaped groove is formed, a lateral optical confinement layer sandwiching the active layer 15 enters into the groove, whereby the lateral mode of laser light can be controlled and optical confinement can be achieved in the groove. Can be lowered. In other words, the V-groove makes it possible to form a so-called refractive index guided laser element in which the lateral active layer is sandwiched by the clad layers having different refractive indexes.

【0014】また図3は本発明の他のレーザ素子の構造
を示す模式的な断面図であり、図1及び図2と同一符号
は同一部材を示す。このレーザ素子は、V溝ではない
が、同様に電流阻止層がメサ形状になるような貫通孔を
有しており、貫通孔の深さがn型コンタクト層11まで
達している。この図3の貫通孔を拡大しても図2に示す
図と同様になり、前記作用と同一の作用を有する。本発
明において、貫通孔、またはV溝の好ましい深さは電流
阻止層20の膜厚によっても異なるが、最も重要なこと
は、少なくともn型光閉じ込め層12と、活性層14と
が貫通孔中に存在し、最も好ましくはp型光閉じ込め層
16も含めたレーザの光閉じ込め構造が貫通孔中に存在
していることである。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of another laser device of the present invention, and the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same members. Although this laser element is not a V-shaped groove, it also has a through hole that allows the current blocking layer to have a mesa shape, and the depth of the through hole reaches the n-type contact layer 11. Even if the through hole of FIG. 3 is enlarged, it becomes the same as the view shown in FIG. 2 and has the same operation as the above. In the present invention, the preferable depth of the through hole or the V groove varies depending on the film thickness of the current blocking layer 20, but most importantly, at least the n-type optical confinement layer 12 and the active layer 14 are in the through hole. And most preferably, the optical confinement structure of the laser including the p-type optical confinement layer 16 is present in the through hole.

【0015】さらに本発明のレーザ素子では電流阻止層
20は、n型コンタクト層に接して形成されていること
を特徴とする。電流阻止層は好ましくはp型窒化物半導
体で形成される。仮にこの電流阻止層20を光閉じ込め
層12と、n型光ガイド層13の間に形成すると、レー
ザの横モードの光が広がってしまい、しきい値電流が高
くなる傾向にある。また他の作用として、p型窒化物半
導体は結晶性の良い層の上に成長させるのが、厚膜で成
長でき、特性に優れたp型結晶が得られる。そのため、
結晶性の良いn型コンタクト層の上に成長させたp型電
流阻止層は結晶性良く成長でき、さらに結晶性の良い電
流阻止層の上にn型光閉じ込め等を成長させる際におい
ても、先に成長されたp層の結晶性を引き継いで、好ま
しいn型光閉じ込め層が成長できる。
Further, the laser element of the present invention is characterized in that the current blocking layer 20 is formed in contact with the n-type contact layer. The current blocking layer is preferably formed of p-type nitride semiconductor. If the current blocking layer 20 is formed between the optical confinement layer 12 and the n-type optical guide layer 13, the transverse mode light of the laser spreads, and the threshold current tends to increase. In addition, as another function, the p-type nitride semiconductor is grown on a layer having good crystallinity, and a thick film can be grown to obtain a p-type crystal having excellent characteristics. for that reason,
The p-type current blocking layer grown on the n-type contact layer having good crystallinity can grow with good crystallinity, and even when n-type optical confinement is grown on the current blocking layer with good crystallinity, A preferable n-type optical confinement layer can be grown by inheriting the crystallinity of the p layer grown in 1.

【0016】また、n型コンタクト層11はAlYGa
1-YN(0≦Y≦1)よりなり、電流阻止層20がAlY'
Ga1-Y'N(0≦Y'≦1)よりなることが好ましい。さ
らに、n型コンタクト層11と電流阻止層20とが同一
組成を有することが好ましい。同一組成の窒化物半導体
は格子定数が一致するため、後に成長させる電流阻止層
を結晶性良く成長できる。また、電流阻止層をAlGa
Nとすると、GaNに較べてp型になりやすい傾向にあ
る。従ってn型コンタクト層11を電極とオーミックが
得やすいGaNとして、電流阻止層20をp型半導体が
得やすいAlGaNとしても良い。なお、p型の窒化物
半導体はZn、Mg、Cd、Be、Ca等のII族元素よ
りなるアクセプター不純物を、結晶成長中に窒化物半導
体層中にドープすることによって得られるが、この電流
阻止層20の場合、優れたp型特性が得られにくいた
め、本明細書の請求項及び詳細な説明中では、アクセプ
ター不純物を含む窒化物半導体層よりなる電流阻止層
を、p型若しくはi型の窒化物半導体層と定義する。
The n-type contact layer 11 is made of Al Y Ga.
1-YN (0 ≦ Y ≦ 1) and the current blocking layer 20 is Al Y ′
It is preferably made of Ga 1 -Y ′ N (0 ≦ Y ′ ≦ 1). Furthermore, it is preferable that the n-type contact layer 11 and the current blocking layer 20 have the same composition. Since the nitride semiconductors having the same composition have the same lattice constant, the current blocking layer to be grown later can be grown with good crystallinity. The current blocking layer is made of AlGa.
When it is N, it tends to be p-type as compared with GaN. Therefore, the n-type contact layer 11 may be GaN, which is easy to obtain ohmic contact with the electrode, and the current blocking layer 20 may be AlGaN, which is easy to obtain a p-type semiconductor. The p-type nitride semiconductor can be obtained by doping the nitride semiconductor layer with an acceptor impurity made of a group II element such as Zn, Mg, Cd, Be, or Ca during crystal growth. In the case of the layer 20, it is difficult to obtain excellent p-type characteristics. Therefore, in the claims and the detailed description of the present specification, a current blocking layer made of a nitride semiconductor layer containing an acceptor impurity is a p-type or i-type layer. It is defined as a nitride semiconductor layer.

【0017】また本発明のレーザ素子では、活性層14
を挟んでn型コンタクト層11と対向する窒化物半導体
層の最表面には、p型窒化物半導体よりなるp型コンタ
クト層17が設けられており、そのp型コンタクト層1
7のほぼ全面に正電極が設けられていることを特徴とす
る。本発明ではn型コンタクト層11側に形成した電流
阻止層20が活性層に係る電流を集中させる。従ってこ
の電流阻止層20が存在するため、最上層のp型コンタ
クト層のほぼ全面に正電極を形成することができるの
で、しきい値電圧を低下させることができる。
In the laser device of the present invention, the active layer 14
A p-type contact layer 17 made of a p-type nitride semiconductor is provided on the outermost surface of the nitride semiconductor layer facing the n-type contact layer 11 with the p-type contact layer 1 interposed therebetween.
It is characterized in that a positive electrode is provided on almost the entire surface of 7. In the present invention, the current blocking layer 20 formed on the n-type contact layer 11 side concentrates the current related to the active layer. Therefore, since the current blocking layer 20 exists, the positive electrode can be formed on almost the entire surface of the uppermost p-type contact layer, so that the threshold voltage can be lowered.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[実施例]図4は本発明の一実施例に係るレーザ素子の
構造を示す模式的な断面図であり、共振面に平行な方向
で切断したレーザ素子断面図を表している。以下、この
図を基に、MOVPE法により本発明のレーザ素子を作
製する方法について詳説する。
[Embodiment] FIG. 4 is a schematic sectional view showing a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention, and shows a laser device sectional view taken in a direction parallel to a resonance plane. Hereinafter, a method for producing the laser device of the present invention by the MOVPE method will be described in detail with reference to this drawing.

【0019】サファイアのA面を主面とする基板100
をMOVPE装置の反応容器内に設置した後、原料ガス
にTMG(トリメチルガリウム)と、アンモニアを用
い、温度500℃でサファイア基板の表面にGaNより
なるバッファ層を200オングストロームの膜厚で成長
させた。基板100にはサファイアR面の他、A面、C
面を主面とするサファイアも使用でき、またこの他スピ
ネル(MgAl24、111面)、SiC、MgO、S
i、ZnO等の単結晶よりなる従来より知られている基
板が用いられる。バッファ層は、基板と窒化物半導体と
の格子不整合を緩和する作用があり、他にAlN、Al
GaN等を成長させることも可能である。このバッファ
層を成長させることにより、基板の上に成長させるn型
窒化物半導体の結晶性が良くなることが知られている
が、成長方法、基板の種類等によりバッファ層が成長さ
れない場合もある。なお、この図ではバッファ層は図示
していない。
Substrate 100 whose main surface is the A-side of sapphire
Was placed in a reaction vessel of a MOVPE apparatus, TMG (trimethylgallium) and ammonia were used as source gases, and a buffer layer made of GaN was grown to a thickness of 200 Å on the surface of the sapphire substrate at a temperature of 500 ° C. . Substrate 100 includes sapphire R surface, A surface, and C surface.
Sapphire whose main surface is a main surface can also be used. Besides this, spinel (MgAl 2 O 4 , 111 surface), SiC, MgO, S
A conventionally known substrate made of a single crystal such as i or ZnO is used. The buffer layer has a function of alleviating the lattice mismatch between the substrate and the nitride semiconductor.
It is also possible to grow GaN or the like. It is known that by growing this buffer layer, the crystallinity of the n-type nitride semiconductor grown on the substrate is improved, but the buffer layer may not be grown depending on the growth method, the type of the substrate and the like. . The buffer layer is not shown in this figure.

【0020】続いて温度を1050℃に上げ、原料ガス
にTMG、アンモニア、ドナー不純物としてSiH
4(シラン)ガスを用いて、SiドープGaNよりなる
n型コンタクト層101を4μmの膜厚で成長させた。
n型コンタクト層101はInXAlYGa1-X-YN(0
≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、特にG
aN、InGaN、その中でもSiをドープしたGaN
で構成することにより、キャリア濃度の高いn型層が得
られ、また負電極と好ましいオーミック接触が得られる
ので、レーザ素子のしきい値電流を低下させることがで
きる。負電極の材料としてはAl、Ti、W、Cu、Z
n、Sn、In等の金属若しくは合金が好ましいオーミ
ックが得られる。GaNに限らず窒化物半導体は、ノン
ドープ(不純物をドープしない状態)でも結晶内部にで
きる窒素空孔のためn型となる性質があるが、Si、G
e、Sn等のドナー不純物を結晶成長中にドープするこ
とにより、キャリア濃度が高く、好ましいn型特性を示
す窒化物半導体が得られる。
Then, the temperature is raised to 1050 ° C., TMG and ammonia are used as a source gas, and SiH is used as a donor impurity.
An n-type contact layer 101 made of Si-doped GaN was grown to a thickness of 4 μm using 4 (silane) gas.
The n-type contact layer 101 is made of In X Al Y Ga 1-XY N (0
≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), and especially G
aN, InGaN, GaN doped with Si among them
With such a constitution, an n-type layer having a high carrier concentration can be obtained and preferable ohmic contact with the negative electrode can be obtained, so that the threshold current of the laser element can be reduced. Al, Ti, W, Cu, Z
A metal or alloy such as n, Sn, In or the like can provide a preferable ohmic. Although not limited to GaN, nitride semiconductors have the property of becoming n-type due to nitrogen vacancies formed inside the crystal even when non-doped (in a state where impurities are not doped).
By doping a donor impurity such as e or Sn during crystal growth, a nitride semiconductor having a high carrier concentration and exhibiting preferable n-type characteristics can be obtained.

【0021】次に温度を1050℃に保持して、原料ガ
スにTMG、アンモニア、不純物ガスにCp2Mgを用
い、Mgドープp型GaNよりなる電流阻止層200を
0.5μmの膜厚で成長させた。
Next, while maintaining the temperature at 1050 ° C., TMG, ammonia was used as a source gas, and Cp 2 Mg was used as an impurity gas, and a current blocking layer 200 made of Mg-doped p-type GaN was grown to a thickness of 0.5 μm. .

【0022】電流阻止層200を成長後、ウェーハを反
応容器から取り出し、電流阻止層20を、n型コンタク
ト層101に達する深さで、V溝状にメサエッチして、
図4に示すように貫通孔を形成した。なおV溝の幅は5
μmとして、電流阻止層200の表面に、ストライプ状
に深さ2.5μmで形成した。
After growing the current blocking layer 200, the wafer is taken out of the reaction vessel, and the current blocking layer 20 is mesa-etched in a V-groove shape at a depth reaching the n-type contact layer 101.
Through holes were formed as shown in FIG. The width of the V groove is 5
and a depth of 2.5 μm on the surface of the current blocking layer 200.

【0023】次に、再度ウェーハを反応容器に移送し、
温度を750℃にして、原料ガスにTMG、TMI(ト
リメチルインジウム)、アンモニア、不純物ガスにシラ
ンガスを用い、SiドープIn0.1Ga0.9Nよりなるク
ラック防止層301を500オングストロームの膜厚で
成長させた。このクラック防止層301はInを含むn
型の窒化物半導体、好ましくはInGaNで成長させる
ことにより、次に成長させるAlを含む窒化物半導体よ
りなるn型光閉じ込め層102を厚膜で成長させること
が可能となり、非常に好ましい。LDの場合は、光閉じ
込め層、光ガイド層となる層を、例えば0.1μm以上
の膜厚で成長させる必要がある。従来ではGaN、Al
GaN層の上に直接厚膜のAlGaNを成長させると、
後から成長させたAlGaNにクラックが入るので素子
作製が困難であったが、このクラック防止層301が、
次に成長させる光閉じ込め層にクラックが入るのを防止
することができる。なおこのクラック防止層は100オ
ングストローム以上、0.5μm以下の膜厚で成長させ
ることが好ましい。100オングストロームよりも薄い
と前記のようにクラック防止として作用しにくく、0.
5μmよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。
なお、このクラック防止層301は成長方法、成長装置
によっては省略することもできる。
Next, the wafer is transferred again to the reaction container,
The temperature was set to 750 ° C., TMG, TMI (trimethylindium), ammonia was used as a source gas, and silane gas was used as an impurity gas, and a crack prevention layer 301 made of Si-doped In0.1Ga0.9N was grown to a thickness of 500 angstroms. . The crack prevention layer 301 includes n containing In
It is very preferable that the n-type optical confinement layer 102 made of a nitride semiconductor containing Al to be grown next can be grown in a thick film by growing the n-type optical semiconductor layer, preferably InGaN. In the case of LD, it is necessary to grow the layers serving as the light confinement layer and the light guide layer to have a film thickness of, for example, 0.1 μm or more. Conventionally GaN, Al
If a thick film of AlGaN is grown directly on the GaN layer,
Although it was difficult to fabricate the device because the AlGaN grown later had cracks, the crack prevention layer 301
It is possible to prevent the optical confinement layer to be grown next from cracking. The crack preventing layer is preferably grown to a thickness of 100 Å or more and 0.5 μm or less. If it is thinner than 100 angstroms, it is difficult to act as a crack prevention as described above.
If it is thicker than 5 μm, the crystals themselves tend to turn black.
The crack prevention layer 301 may be omitted depending on the growing method and growing apparatus.

【0024】次に、原料ガスにTEG、TMA(トリメ
チルアルミニウム)、アンモニア、不純物ガスにシラン
ガスを用いて、Siドープn型Al0.3Ga0.7Nよりな
るn型光閉じ込め層102を0.5μmの膜厚で成長さ
せた。n型光閉じ込め層102はAlを含むn型の窒化
物半導体で構成し、好ましくは二元混晶あるいは三元混
晶のAlYGa1-YN(0<Y≦1)とすることにより、
結晶性の良いものが得られ、また活性層との屈折率差を
大きくしてレーザ光の縦モードの閉じ込めに有効であ
る。この層は通常0.1μm〜1μmの膜厚で成長させ
ることが望ましい。0.1μmよりも薄いと光閉じ込め
層として作用しにくく、1μmよりも厚いと、結晶中に
クラックが入りやすくなり素子作成が困難となる傾向に
ある。
Next, using TEG, TMA (trimethylaluminum), ammonia as a raw material gas, and silane gas as an impurity gas, an n-type optical confinement layer 102 made of Si-doped n-type Al0.3Ga0.7N having a thickness of 0.5 μm is formed. Grown thick. The n-type optical confinement layer 102 is composed of an n-type nitride semiconductor containing Al, and is preferably a binary mixed crystal or a ternary mixed crystal of Al Y Ga 1 -Y N (0 <Y ≦ 1). ,
It is possible to obtain a crystal having good crystallinity, and it is effective in confining the longitudinal mode of laser light by increasing the difference in refractive index from the active layer. This layer is usually preferably grown to a thickness of 0.1 μm to 1 μm. If it is thinner than 0.1 μm, it is difficult to act as a light confining layer, and if it is thicker than 1 μm, cracks are likely to occur in the crystal, and it tends to be difficult to manufacture an element.

【0025】続いて、原料ガスにTMG、アンモニア、
不純物ガスにシランガスを用い、Siドープn型GaN
よりなるn型光ガイド層103を500オングストロー
ムの膜厚で成長させた。n型光ガイド層103は、In
を含むn型の窒化物半導体若しくはn型GaN、好まし
くは三元混晶若しくは二元混晶のInXGa1-XN(0≦
X≦1)とする。この層は通常100オングストローム
〜1μmの膜厚で成長させることが望ましく、特にIn
GaN、GaNとすることにより次の活性層104を量
子構造とすることが容易に可能になる。
Then, TMG, ammonia, and
Si-doped n-type GaN using silane gas as impurity gas
The n-type light guide layer 103 was made to grow to a film thickness of 500 angstroms. The n-type light guide layer 103 is In
N-type nitride semiconductor containing n or n-type GaN, preferably ternary mixed crystal or binary mixed crystal of In X Ga 1-X N (0 ≦
X ≦ 1). It is usually desirable to grow this layer to a film thickness of 100 Å to 1 μm.
By using GaN or GaN, the next active layer 104 can be easily formed into a quantum structure.

【0026】次に原料ガスにTMG、TMI、アンモニ
アを用いて活性層104を成長させた。活性層は温度を
750℃に保持して、まずノンドープIn0.2Ga0.8N
よりなる井戸層を25オングストロームの膜厚で成長さ
せる。次にTMIのモル比を変化させるのみで同一温度
で、ノンドープIn0.01Ga0.95Nよりなる障壁層を5
0オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を1
3回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚0.1μ
mの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層14を成長
させた。活性層104はInを含む窒化物半導体で構成
し、好ましくは三元混晶のIn XGa1-XN(0<X<
1)とすることが望ましい。三元混晶のInGaNは四
元混晶のものに比べて結晶性が良い物が得られるので、
発光出力が向上する。その中でも特に好ましくは活性層
をInXGa1-XNよりなる井戸層と、井戸層よりもバン
ドギャップの大きい窒化物半導体よりなる障壁層とを積
層した多重量子井戸構造(MQW:Multi-quantum-wel
l)とする。障壁層も同様に三元混晶のInX'Ga1-X'
N(0≦X'<1、X'<X)が好ましく、井戸+障壁+井
戸+・・・+障壁+井戸層となるように積層して多重量
子井戸構造を構成する。このように活性層をInGaN
を積層したMQWとすると、量子準位間発光で約365
nm〜660nm間での高出力なLDを実現することが
できる。さらに、井戸層の上にInGaNよりなる障壁
層を積層すると、InGaNよりなる障壁層はGaN、
AlGaN結晶に比べて結晶が柔らかい。そのためクラ
ッド層のAlGaNの厚さを厚くできるのでレーザ発振
が実現できる。さらに、InGaNとGaNとでは結晶
の成長温度が異なる。例えばMOVPE法ではInGa
Nは600℃〜800℃で成長させるのに対して、Ga
Nは800℃より高い温度で成長させる。従って、In
GaNよりなる井戸層を成長させた後、GaNよりなる
障壁層を成長させようとすれば、成長温度を上げてやる
必要がある。成長温度を上げると、先に成長させたIn
GaN井戸層が分解してしまうので結晶性の良い井戸層
を得ることは難しい。さらに井戸層の膜厚は数十オング
ストロームしかなく、薄膜の井戸層が分解するとMQW
を作製するのが困難となる。それに対し本発明では、障
壁層もInGaNであるため、井戸層と障壁層が同一温
度で成長できる。従って、先に形成した井戸層が分解す
ることがないので結晶性の良いMQWを形成することが
できる。これはMQWの最も好ましい態様を示したもの
であるが、他に井戸層をInGaN、障壁層をGaN、
AlGaNのように井戸層よりも障壁層のバンドギャッ
プエネルギーを大きくすればどのような組成でも良い。
またこの活性層104を単一の井戸層のみで構成した単
一量子井戸構造としても良い。
Next, the source gas is TMG, TMI, and ammonium.
The active layer 104 was grown by using. Active layer
Hold at 750 ℃, first undoped In0.2Ga0.8N
A well layer consisting of 25 angstroms
Let Next, change the TMI molar ratio to the same temperature.
A barrier layer made of non-doped In0.01Ga0.95N.
It is grown to a film thickness of 0 angstrom. This operation 1
Repeat 3 times, and finally grow the well layer to a total film thickness of 0.1μ
Growth of active layer 14 with multiple quantum well structure of m thickness
I let it. The active layer 104 is composed of a nitride semiconductor containing In.
However, ternary mixed crystal In is preferable. XGa1-XN (0 <X <
It is desirable to set 1). The ternary mixed crystal InGaN has four
As a crystal with better crystallinity than that of the original mixed crystal can be obtained,
The luminous output is improved. Among them, the active layer is particularly preferable.
To InXGa1-XWell layer made of N and van rather than well layer
And a barrier layer made of a nitride semiconductor with a large gap.
Layered multiple quantum well structure (MQW: Multi-quantum-wel)
l). Similarly, for the barrier layer, ternary mixed crystal InX 'Ga1-X '
N (0 ≦ X ′ <1, X ′ <X) is preferable, well + barrier + well
Door + ... + Barrier + Layered to form a well layer
Configure a child well structure. In this way, the active layer is made of InGaN.
If MQW is made by stacking the
It is possible to realize a high-power LD between nm and 660 nm.
it can. Furthermore, a barrier made of InGaN is formed on the well layer.
When the layers are stacked, the InGaN barrier layer is GaN,
The crystal is softer than the AlGaN crystal. Because of that
Laser oscillation is possible because the thickness of AlGaN in the saddle layer can be increased.
Can be realized. Furthermore, InGaN and GaN are crystalline
Have different growth temperatures. For example, in the MOVPE method, InGa
N is grown at 600 ° C. to 800 ° C., whereas Ga is grown.
N is grown at a temperature higher than 800 ° C. Therefore, In
After growing a well layer made of GaN, it is made of GaN
If you try to grow the barrier layer, you will raise the growth temperature
There is a need. When the growth temperature is raised, the In grown previously
Well layer with good crystallinity because the GaN well layer is decomposed
Hard to get. Furthermore, the thickness of the well layer is several tens of angstroms.
There is only a strom, and if the thin well layer decomposes, MQW
Is difficult to manufacture. On the other hand, in the present invention,
Since the wall layer is also InGaN, the well layer and the barrier layer have the same temperature.
You can grow in degrees. Therefore, the well layer previously formed is decomposed.
Therefore, it is possible to form MQW with good crystallinity.
it can. This shows the most preferred form of MQW
In addition, the well layer is InGaN, the barrier layer is GaN,
The band gap of the barrier layer is better than that of the well layer like AlGaN.
Any composition may be used as long as the energy is increased.
Further, the active layer 104 is a single well layer composed of only a single well layer.
A single quantum well structure may be used.

【0027】活性層104成長後、温度を1050℃に
してTMG、TMA、アンモニア、アクセプター不純物
源としてCp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウ
ム)を用い、Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nよりなる
p型キャップ層302を100オングストロームの膜厚
で成長させた。このp型キャップ層302は1μm以
下、さらに好ましくは10オングストローム以上、0.
1μm以下の膜厚で成長させることにより、InGaN
よりなる活性層が分解するのを防止するキャップ層とし
ての作用があり、また活性層の上にAlを含むp型窒化
物半導体、好ましくはAlYGa1-YN(0<Y<1)よ
りなるp型キャップ層を成長させることにより、発光出
力が格段に向上する。このp型キャップ層の膜厚は1μ
mよりも厚いと、層自体にクラックが入りやすくなり素
子作製が困難となる傾向にある。なおこのp型キャップ
層302も成長方法、成長装置等によっては省略可能で
ある。
After the growth of the active layer 104, the temperature is set to 1050 ° C., TMG, TMA, ammonia, and Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) as an acceptor impurity source are used, and a p-type cap made of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N is used. Layer 302 was grown to a thickness of 100 Angstroms. The p-type cap layer 302 has a thickness of 1 μm or less, more preferably 10 angstroms or more, and 0.1.
InGaN is grown by growing the film to a thickness of 1 μm or less.
P-type nitride semiconductor containing Al on the active layer, preferably Al Y Ga 1 -Y N (0 <Y <1). By growing the p-type cap layer made of, the light emission output is remarkably improved. The film thickness of this p-type cap layer is 1 μm.
If it is thicker than m, the layer itself tends to be cracked, and it tends to be difficult to manufacture the device. The p-type cap layer 302 can also be omitted depending on the growing method, growing apparatus, and the like.

【0028】次に温度を1050℃に保持しながら、T
MG、アンモニア、Cp2Mgを用いMgドープp型G
aNよりなるp型光ガイド層105を500オングスト
ロームの膜厚で成長させた。このp型光ガイド層105
も、Inを含むp型の窒化物半導体若しくはp型Ga
N、好ましくは二元混晶または三元混晶のInXGa1-X
N(0≦X≦1)を成長させる。光ガイド層は、通常1
00オングストローム〜1μmの膜厚で成長させること
が望ましく、特にInGaN、GaNとすることによ
り、次のp型光閉じ込め層106を結晶性良く成長でき
る。
Next, while maintaining the temperature at 1050 ° C., T
Mg-doped p-type G using MG, ammonia, and Cp2Mg
The p-type light guide layer 105 made of aN was grown to a film thickness of 500 angstrom. This p-type light guide layer 105
P-type nitride semiconductor containing In or p-type Ga
N, preferably binary or ternary mixed In x Ga 1-x
Grow N (0 ≦ X ≦ 1). The light guide layer is usually 1
It is desirable to grow the film with a film thickness of 00 angstrom to 1 μm. In particular, by using InGaN or GaN, the next p-type optical confinement layer 106 can be grown with good crystallinity.

【0029】続いて、TMG、TMA、アンモニア、C
p2Mgを用いてMgドープAl0.3Ga0.7Nよりなる
p型光閉じ込め層106を0.5μmの膜厚で成長させ
た。このp型光閉じ込め層106は、Alを含むp型の
窒化物半導体で構成し、好ましくは二元混晶または三元
混晶のAlYGa1-YN(0<Y≦1)とすることにより
結晶性の良いものが得られる。p型光閉じ込め層はn型
光閉じ込め層と同じく、0.1μm〜1μmの膜厚で成
長させることが望ましく、AlGaNのようなAlを含
むp型窒化物半導体とすることにより、活性層との屈折
率差を大きくして光閉じ込め層として有効に作用する。
Then, TMG, TMA, ammonia, C
A p-type optical confinement layer 106 made of Mg-doped Al0.3Ga0.7N was grown to a thickness of 0.5 μm using p2Mg. The p-type optical confinement layer 106 is made of a p-type nitride semiconductor containing Al, and is preferably a binary mixed crystal or a ternary mixed crystal of Al Y Ga 1 -Y N (0 <Y ≦ 1). As a result, a crystal having good crystallinity can be obtained. Like the n-type light confinement layer, it is desirable that the p-type light confinement layer be grown to have a film thickness of 0.1 μm to 1 μm, and by using a p-type nitride semiconductor containing Al such as AlGaN, The refractive index difference is increased to effectively act as a light confinement layer.

【0030】続いて、TMG、アンモニア、Cp2Mg
を用い、Mgドープp型GaNよりなるp型コンタクト
層107を0.5μmの膜厚で成長させた。p型コンタ
クト層17はp型InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦
Y、X+Y≦1)で構成することができ、特にInGa
N、GaN、その中でもMgをドープしたp型GaNと
すると、最もキャリア濃度の高いp型層が得られて、正
電極と良好なオーミック接触が得られ、しきい値電流を
低下させることができる。正電極の材料としてはNi、
Pd、Ir、Rh、Pt、Ag、Au等の比較的仕事関
数の高い金属又は合金がオーミックが得られやすい。以
上のようにして、V字状の溝(貫通孔)を有する電流阻
止層20の上に成長させた窒化物半導体層は、そのV溝
中にn型クラック防止層301〜p型コンタクト層10
7までが全て納められており、活性層104に対しては
屈折率導波に相当する素子構造が作製されている。
Then, TMG, ammonia, Cp2Mg
Was used to grow a p-type contact layer 107 made of Mg-doped p-type GaN with a film thickness of 0.5 μm. The p-type contact layer 17 is formed of p-type In X Al Y Ga 1-XY N (0 ≦ X, 0 ≦.
Y, X + Y ≦ 1), especially InGa
When N, GaN, and among them, p-type GaN doped with Mg, a p-type layer having the highest carrier concentration is obtained, good ohmic contact with the positive electrode is obtained, and the threshold current can be reduced. . The material of the positive electrode is Ni,
A metal or alloy having a relatively high work function such as Pd, Ir, Rh, Pt, Ag, and Au is likely to obtain ohmic contact. As described above, the nitride semiconductor layer grown on the current blocking layer 20 having the V-shaped groove (through hole) has the n-type crack prevention layer 301 to the p-type contact layer 10 in the V groove.
7 are all contained, and an element structure corresponding to a refractive index waveguide is manufactured for the active layer 104.

【0031】次に、サファイア基板のA面に窒化物半導
体を積層したウェーハを反応容器から取り出した後、反
応性イオンエッチング(RIE)装置にて、最上層のp
型コンタクト層107から選択エッチを行い、負電極を
形成すべきn型コンタクト層101の平面を露出させ
た。次に最上層のp型コンタクト層107のほぼ全面に
正電極を形成し、露出させたn型コンタクト層101に
は、V溝に平行なストライプ状の負電極を形成した。
Next, after taking out the wafer in which the nitride semiconductor is laminated on the A surface of the sapphire substrate from the reaction container, the uppermost p layer is formed by a reactive ion etching (RIE) apparatus.
Selective etching was performed from the mold contact layer 107 to expose the plane of the n-type contact layer 101 on which the negative electrode was to be formed. Next, a positive electrode was formed on almost the entire surface of the uppermost p-type contact layer 107, and a striped negative electrode parallel to the V groove was formed on the exposed n-type contact layer 101.

【0032】電極形成後、ウェーハを研磨装置に移送
し、サファイア基板を80μmの厚さになるまで研磨し
て薄くした後、サファイア基板面のR面、つまりストラ
イプ電極に垂直な方向に相当する窒化物半導体層側に傷
を付け、外力により基板をR面で劈開して、劈開面が露
出した半導体バーを作製した。この操作により、サファ
イア基板はR面で劈開されたが、窒化物半導体層の劈開
面は基板のR面とは異なるねじれの位置にある面で劈開
されていた。しかし窒化物半導体層の劈開面において、
活性層が含まれているV溝の劈開面は鏡面であり、劈開
面と劈開面とが平行であった。なお本実施例において、
共振面は劈開により形成したが、この他、エッチング、
研磨等の手段を用いて共振面を形成することもできる。
After forming the electrodes, the wafer is transferred to a polishing apparatus, the sapphire substrate is polished to a thickness of 80 μm to be thin, and then the sapphire substrate surface is nitrided corresponding to the R surface, that is, the direction perpendicular to the stripe electrodes. The semiconductor layer side was scratched, and the substrate was cleaved at the R surface by an external force to produce a semiconductor bar with the cleaved surface exposed. By this operation, the sapphire substrate was cleaved at the R plane, but the cleaved surface of the nitride semiconductor layer was cleaved at a plane at a twist position different from the R plane of the substrate. However, on the cleavage plane of the nitride semiconductor layer,
The cleavage plane of the V groove containing the active layer was a mirror surface, and the cleavage plane was parallel to the cleavage plane. In this example,
The resonance surface was formed by cleavage, but in addition to this, etching,
The resonance surface can also be formed by using a means such as polishing.

【0033】以上のようにして得られた半導体バーの劈
開面に誘電体多層膜よりなる反射鏡をスパッタリング装
置を用いて形成した後、R面に対して垂直な位置でダイ
シングによりバーを切断して500μm角のレーザチッ
プとした。このレーザチップをヒートシンクに設置し、
常温でパルス発振させたところ、しきい値電流密度2k
A/cm2で410nmのレーザ発振を示した。
After forming a reflecting mirror made of a dielectric multilayer film on the cleaved surface of the semiconductor bar obtained as described above by using a sputtering apparatus, the bar is cut by dicing at a position perpendicular to the R plane. To obtain a laser chip of 500 μm square. Place this laser chip on the heat sink,
Threshold current density of 2k when pulsed at room temperature
It showed a laser oscillation of 410 nm at A / cm 2 .

【0034】[実施例2]実施例1において、電流阻止
層200の組成をMgドープp型Al0.1Ga0.9Nとす
る他は同様にしてレーザ素子を作製したところ、実施例
1と同等のレーザ素子が作製できた。
[Embodiment 2] A laser device was manufactured in the same manner as in Embodiment 1 except that the composition of the current blocking layer 200 was Mg-doped p-type Al0.1Ga0.9N. A device could be produced.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のレーザ素子は活性層とn型コン
タクト層との間に設けられて、貫通孔を有するp型若し
くはn型の電流阻止層により、貫通孔中に活性層とその
活性層を挟むn型とp型のクラッド層とが入るようにな
り、屈折率導波型のレーザ素子が実現できるため、素子
のしきい値が低下する。また電流阻止層があるため、p
層の全面に正電極が形成できるのでしきい値の電圧も低
下する。このように本発明のレーザ素子によると、窒化
物半導体でしきい値の低下した屈折率導波型のレーザ素
子が実現でき、連続発振する短波長のレーザ素子を生産
する上でその産業上の利用価値は多大である。
The laser device of the present invention is provided between the active layer and the n-type contact layer, and the p-type or n-type current blocking layer having the through hole allows the active layer and the active layer in the through hole to be activated. Since the n-type and p-type clad layers sandwiching the layers come into contact with each other and a refractive index waveguide type laser element can be realized, the threshold value of the element is lowered. Since there is a current blocking layer, p
Since the positive electrode can be formed on the entire surface of the layer, the threshold voltage also decreases. As described above, according to the laser device of the present invention, it is possible to realize a refractive index waveguide type laser device in which the threshold value is lowered by the nitride semiconductor, and it is industrially applicable in producing a continuous wave lasing short wavelength laser device. The utility value is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の楕円部の構造を拡大して示す断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the elliptical portion of FIG.

【図3】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例を説明するためのレーザ素子
の構造を示す模式断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a laser device for explaining an example of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・・基板 11・・・・n型コンタクト層 20・・・・電流阻止層 12・・・・n型光閉じ込め層 13・・・・n型光ガイド層 14・・・・活性層 15・・・・p型光ガイド層 16・・・・p型光閉じ込め層 17・・・・p型コンタクト層 10 ... Substrate 11 ... N-type contact layer 20 ... Current blocking layer 12 ... N-type optical confinement layer 13 ... N-type optical guide layer 14 ... Active layer 15 ... P-type optical guide layer 16 ... P-type optical confinement layer 17 ... P-type contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 修二 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Nakamura 491, Oka, Kaminaka-cho, Anan City, Tokushima Prefecture Nichia Kagaku Kogyo Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも基板の上に、n型窒化物半導
体よりなるn型コンタクト層と、量子構造を有する窒化
物半導体よりなる活性層とを備え、前記n型コンタクト
層と、前記活性層との間にはp型若しくはi型の窒化物
半導体よりなる電流阻止層を備えており、前記電流阻止
層にはストライプ状の貫通孔が設けられていることを特
徴とする窒化物半導体レーザ素子。
1. An n-type contact layer made of an n-type nitride semiconductor and an active layer made of a nitride semiconductor having a quantum structure are provided on at least a substrate, and the n-type contact layer and the active layer are provided. A nitride semiconductor laser device characterized in that a current blocking layer made of a p-type or i-type nitride semiconductor is provided between the two, and the current blocking layer is provided with stripe-shaped through holes.
【請求項2】 前記電流阻止層と、前記活性層との間
に、少なくともアルミニウムを含むn型の窒化物半導体
よりなる光閉じ込め層を備えることを特徴とする請求項
1に記載のレーザ素子。
2. The laser device according to claim 1, further comprising an optical confinement layer made of an n-type nitride semiconductor containing at least aluminum between the current blocking layer and the active layer.
【請求項3】 前記活性層と、前記光閉じ込め層との間
に、n型のInXGa1 -XN(0≦X≦1)よりなる光ガ
イド層を備えることを特徴とする請求項2に記載のレー
ザ素子。
3. An optical guide layer made of n-type In X Ga 1 -X N (0 ≦ X ≦ 1) is provided between the active layer and the light confinement layer. 2. The laser device according to item 2.
【請求項4】 前記貫通孔は、活性層側のストライプ幅
が広く、n型コンタクト層側のストライプ幅が狭いこと
を特徴とする請求項1乃至請求項3の内のいずれか一項
に記載のレーザ素子。
4. The through hole has a wide stripe width on the active layer side and a narrow stripe width on the n-type contact layer side, according to any one of claims 1 to 3. Laser device.
【請求項5】 前記貫通孔はV字状であることを特徴と
する請求項4に記載のレーザ素子。
5. The laser device according to claim 4, wherein the through hole is V-shaped.
【請求項6】 前記電流阻止層は、n型コンタクト層に
接して形成されていることを特徴とする請求項1乃至請
求項5の内のいずれか一項に記載のレーザ素子。
6. The laser device according to claim 1, wherein the current blocking layer is formed in contact with the n-type contact layer.
【請求項7】 前記n型コンタクト層がAlYGa1-Y
(0≦Y≦1)よりなり、前記電流阻止層がAlY'Ga
1-Y'N(0≦Y'≦1)よりなることを特徴とする請求項
1乃至請求項6の内のいずれか一項に記載のレーザ素
子。
7. The n-type contact layer is Al Y Ga 1 -Y N
(0 ≦ Y ≦ 1), and the current blocking layer is Al Y ′ Ga.
7. The laser device according to claim 1, wherein the laser device is made of 1-Y ′ N (0 ≦ Y ′ ≦ 1).
【請求項8】 前記活性層を挟んでn型コンタクト層と
対向する窒化物半導体層の最表面には、少なくともp型
窒化物半導体よりなるp型コンタクト層が設けられてお
り、そのp型コンタクト層のほぼ全面に正電極が設けら
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の内の
いずれか一項に記載のレーザ素子。
8. A p-type contact layer made of at least a p-type nitride semiconductor is provided on the outermost surface of the nitride semiconductor layer facing the n-type contact layer with the active layer interposed therebetween. 8. The laser device according to claim 1, wherein a positive electrode is provided on substantially the entire surface of the layer.
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