JPH09260771A - 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JPH09260771A JPH09260771A JP6763196A JP6763196A JPH09260771A JP H09260771 A JPH09260771 A JP H09260771A JP 6763196 A JP6763196 A JP 6763196A JP 6763196 A JP6763196 A JP 6763196A JP H09260771 A JPH09260771 A JP H09260771A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 容易にストライプ幅の狭い活性領域が作製で
きる窒化物半導体レーザ素子の製造方法と、従来の電極
ストライプ型のレーザ素子よりも閾値電流が低下した新
規な窒化物半導体レーザ素子の構造とを提供して、室温
での連続発振を目指す。 【構成】 第１の窒化物半導体層の上に、活性層と異な
る屈折率を有し、さらに表面に窒化物半導体が成長でき
る性質を有する電流阻止層を形成し、前記電流阻止層の
表面に所定のストライプ溝を有するマスクを形成し、さ
らにマスクが形成された電流阻止層をエッチングして、
その電流阻止層に活性層の導波路に相当するストライプ
状の開口部を形成することにより、電流阻止層がストラ
イプ状の開口部を有する形状で、窒化物半導体積層構造
の内部に形成されている。
きる窒化物半導体レーザ素子の製造方法と、従来の電極
ストライプ型のレーザ素子よりも閾値電流が低下した新
規な窒化物半導体レーザ素子の構造とを提供して、室温
での連続発振を目指す。 【構成】 第１の窒化物半導体層の上に、活性層と異な
る屈折率を有し、さらに表面に窒化物半導体が成長でき
る性質を有する電流阻止層を形成し、前記電流阻止層の
表面に所定のストライプ溝を有するマスクを形成し、さ
らにマスクが形成された電流阻止層をエッチングして、
その電流阻止層に活性層の導波路に相当するストライプ
状の開口部を形成することにより、電流阻止層がストラ
イプ状の開口部を有する形状で、窒化物半導体積層構造
の内部に形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ
XＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりな
るレーザ素子とそのレーザ素子の製造方法に関する。
XＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりな
るレーザ素子とそのレーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外〜青色の領域に発光するレーザ素子
の材料として窒化物半導体が知られており、本出願人
は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温で
の４１０ｎｍのレーザ発振を発表した（例えば、Jpn.J.
Appl.Phys. Vol.35 (1996) pp.L74-76）。発表したレー
ザ素子はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であ
り、活性層を含む窒化物半導体層のストライプ幅を数十
μｍにして、レーザ発振させたものである。
の材料として窒化物半導体が知られており、本出願人
は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温で
の４１０ｎｍのレーザ発振を発表した（例えば、Jpn.J.
Appl.Phys. Vol.35 (1996) pp.L74-76）。発表したレー
ザ素子はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であ
り、活性層を含む窒化物半導体層のストライプ幅を数十
μｍにして、レーザ発振させたものである。
【０００３】前記レーザ素子では、ストライプ導波路を
作製するための電流狭窄はエッチングにより形成された
ストライプの幅によって調整されており、閾値電流は１
〜２Ａもある。またエッチングによりストライプ導波路
を形成するには、非常にストライプ幅の狭いフォトマス
クを窒化物半導体の最表面に形成する必要があるが、ス
トライプ幅の狭いフォトマスクを作製すると、そのフォ
トマスクの位置合わせが難しいため、ストライプ幅を狭
くすることが困難な傾向にある。導波路の幅は閾値電流
を下げるためには狭いほど好ましい。
作製するための電流狭窄はエッチングにより形成された
ストライプの幅によって調整されており、閾値電流は１
〜２Ａもある。またエッチングによりストライプ導波路
を形成するには、非常にストライプ幅の狭いフォトマス
クを窒化物半導体の最表面に形成する必要があるが、ス
トライプ幅の狭いフォトマスクを作製すると、そのフォ
トマスクの位置合わせが難しいため、ストライプ幅を狭
くすることが困難な傾向にある。導波路の幅は閾値電流
を下げるためには狭いほど好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】４１０ｎｍの短波長レ
ーザのパルス発振が確認された現在では、早急に室温で
の連続発振が望まれている。従って、本発明はこのよう
な事情を鑑みて成されたものであって、その目的とする
ところは、容易にストライプ幅の狭い活性領域が作製で
きる窒化物半導体レーザ素子の製造方法と、従来の電極
ストライプ型のレーザ素子よりも閾値電流が低下した新
規な窒化物半導体レーザ素子の構造とを提供して、室温
での連続発振を目指すことにある。
ーザのパルス発振が確認された現在では、早急に室温で
の連続発振が望まれている。従って、本発明はこのよう
な事情を鑑みて成されたものであって、その目的とする
ところは、容易にストライプ幅の狭い活性領域が作製で
きる窒化物半導体レーザ素子の製造方法と、従来の電極
ストライプ型のレーザ素子よりも閾値電流が低下した新
規な窒化物半導体レーザ素子の構造とを提供して、室温
での連続発振を目指すことにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明のレーザ素子
は、表面に窒化物半導体が成長できる性質を有する電流
阻止層が、ストライプ状の開口部を有する形状で、窒化
物半導体積層構造の内部に形成されていることを特徴と
する。開口部のストライプ幅は１０μｍ以下、さらに好
ましくは５μｍ以下、最も好ましくは３μｍ以下の幅に
調整されていることが、閾値電流を低下させる上で望ま
しい。
は、表面に窒化物半導体が成長できる性質を有する電流
阻止層が、ストライプ状の開口部を有する形状で、窒化
物半導体積層構造の内部に形成されていることを特徴と
する。開口部のストライプ幅は１０μｍ以下、さらに好
ましくは５μｍ以下、最も好ましくは３μｍ以下の幅に
調整されていることが、閾値電流を低下させる上で望ま
しい。
【０００６】電流阻止層は、基板と活性層との間に形成
され、さらに、その活性層の一部が、電流阻止層の開口
部内に埋め込まれていることを特徴とする。また電流阻
止層は活性層に接して形成されていることが好ましい。
され、さらに、その活性層の一部が、電流阻止層の開口
部内に埋め込まれていることを特徴とする。また電流阻
止層は活性層に接して形成されていることが好ましい。
【０００７】また本発明の製造方法は、第１の窒化物半
導体層の上に、表面に窒化物半導体が成長できる性質を
有する電流阻止層を形成する工程と、前記電流阻止層の
表面に所定の形状でマスクを形成する工程と、マスクが
形成された電流阻止層をエッチングして、その電流阻止
層に活性層の導波路に相当するストライプ状の開口部を
形成する工程とを具備することを特徴とする。
導体層の上に、表面に窒化物半導体が成長できる性質を
有する電流阻止層を形成する工程と、前記電流阻止層の
表面に所定の形状でマスクを形成する工程と、マスクが
形成された電流阻止層をエッチングして、その電流阻止
層に活性層の導波路に相当するストライプ状の開口部を
形成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００８】さらに、本発明の製造方法では、前記スト
ライプ状の開口部内に、第２の窒化物半導体よりなる活
性層を成長させる工程を備えることを特徴とする。
ライプ状の開口部内に、第２の窒化物半導体よりなる活
性層を成長させる工程を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】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る。このレーザ素子は、基
本的に基板１の上に窒化物半導体よりなるｎ型コンタク
ト層２、ｎ型光閉じ込め層３、ｎ型光ガイド層４、活性
層５、ｐ型光ガイド層６、ｐ型光閉じ込め層７、ｐ型コ
ンタクト層８の積層構造を有しており、ストライプ状の
開口部を有する電流阻止層２０が、活性層５とｐ型光ガ
イド層６との間に形成されている。
造を示す模式的な断面図である。このレーザ素子は、基
本的に基板１の上に窒化物半導体よりなるｎ型コンタク
ト層２、ｎ型光閉じ込め層３、ｎ型光ガイド層４、活性
層５、ｐ型光ガイド層６、ｐ型光閉じ込め層７、ｐ型コ
ンタクト層８の積層構造を有しており、ストライプ状の
開口部を有する電流阻止層２０が、活性層５とｐ型光ガ
イド層６との間に形成されている。
【００１０】電流阻止層２０は表面に窒化物半導体が成
長でき、さらに、活性層に電流を集中させるために電流
の流れを阻止して、電流狭窄する作用を奏するようにす
る材料が形成でき、例えば、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）、
ＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）、ｐ型、ｎ型、ｉ型の窒化物
半導体（但し、ｐ型、ｎ型の窒化物半導体の場合は、電
流阻止層で素子に逆バイアスが係るようにすることはい
うまでもない。）または窒化物半導体よりも抵抗率が大
きいＺｎＯ、ＳｉＣ、その他、窒化物半導体を成長で
き、窒化物半導体よりも抵抗率が大きい公知の酸化物
（例えば特開平２−２２９４７５号公報）等を挙げるこ
とができる。そしてその中で活性層と屈折率の異なる材
料、特に活性層よりも屈折率の小さい材料を適宜選択す
る。
長でき、さらに、活性層に電流を集中させるために電流
の流れを阻止して、電流狭窄する作用を奏するようにす
る材料が形成でき、例えば、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）、
ＭｇＡｌ2Ｏ4（スピネル）、ｐ型、ｎ型、ｉ型の窒化物
半導体（但し、ｐ型、ｎ型の窒化物半導体の場合は、電
流阻止層で素子に逆バイアスが係るようにすることはい
うまでもない。）または窒化物半導体よりも抵抗率が大
きいＺｎＯ、ＳｉＣ、その他、窒化物半導体を成長で
き、窒化物半導体よりも抵抗率が大きい公知の酸化物
（例えば特開平２−２２９４７５号公報）等を挙げるこ
とができる。そしてその中で活性層と屈折率の異なる材
料、特に活性層よりも屈折率の小さい材料を適宜選択す
る。
【００１１】ストライプ状の開口部を有する電流阻止層
２０を形成することにより、その開口部内に電流を集中
させ、活性層にストライプ状の導波路を形成することが
できる。さらに、電流阻止層２０はその表面に窒化物半
導体が成長する性質を有しているため、活性層５の上に
あるｐ型光閉じ込め層６〜ｐ型コンタクト層８までを連
続して成長できる。そのため最上層のｐ型コンタクト層
８の面積が広いままで成長できるので、正電極１０の電
極面積も広げることができるので、正電極のコンタクト
抵抗を下げることが可能となり、順方向電圧が下がる。
このためレーザ素子の駆動電圧と電流と両方を下げるこ
とができる。
２０を形成することにより、その開口部内に電流を集中
させ、活性層にストライプ状の導波路を形成することが
できる。さらに、電流阻止層２０はその表面に窒化物半
導体が成長する性質を有しているため、活性層５の上に
あるｐ型光閉じ込め層６〜ｐ型コンタクト層８までを連
続して成長できる。そのため最上層のｐ型コンタクト層
８の面積が広いままで成長できるので、正電極１０の電
極面積も広げることができるので、正電極のコンタクト
抵抗を下げることが可能となり、順方向電圧が下がる。
このためレーザ素子の駆動電圧と電流と両方を下げるこ
とができる。
【００１２】図１では電流阻止層が、活性層５に接し
て、活性層５とｐ型コンタクト層８との間に設けられて
いるが、電流を阻止するという作用であれば、ｎ型コン
タクト層２〜ｐ型コンタクト層８の間であれば、窒化物
半導体積層構造のどの層の間に形成しても良い。好まし
くは図１に示すように活性層５に接して形成することが
望ましい。なぜなら、活性層５に接して形成することに
より、電流阻止層２０の上に形成されているｐ型光ガイ
ド層６、ｐ型光閉じ込め層７等が、電流阻止層２０の開
口部内に埋め込まれたような形となり、活性層の発光が
開口部内集中するようになる。電流阻止層２０は活性層
と異なる屈折率を有するために、活性層の発光がストラ
イプ状の開口部内に集中することにより、実効屈折率導
波型のレーザ素子となり、閾値電流を低下させることが
できる。図１に示すような構造の場合、電流阻止層２０
の材料の屈折率は、活性層５および光ガイド層６よりも
小さいことが望ましい。
て、活性層５とｐ型コンタクト層８との間に設けられて
いるが、電流を阻止するという作用であれば、ｎ型コン
タクト層２〜ｐ型コンタクト層８の間であれば、窒化物
半導体積層構造のどの層の間に形成しても良い。好まし
くは図１に示すように活性層５に接して形成することが
望ましい。なぜなら、活性層５に接して形成することに
より、電流阻止層２０の上に形成されているｐ型光ガイ
ド層６、ｐ型光閉じ込め層７等が、電流阻止層２０の開
口部内に埋め込まれたような形となり、活性層の発光が
開口部内集中するようになる。電流阻止層２０は活性層
と異なる屈折率を有するために、活性層の発光がストラ
イプ状の開口部内に集中することにより、実効屈折率導
波型のレーザ素子となり、閾値電流を低下させることが
できる。図１に示すような構造の場合、電流阻止層２０
の材料の屈折率は、活性層５および光ガイド層６よりも
小さいことが望ましい。
【００１３】また、図２も本発明のレーザ素子に係る他
の態様を示す模式的な断面図であり、図１と同一符号は
同一部材を示している。このレーザ素子は、ストライプ
状の開口部を有する電流阻止層２０が、活性層５に接し
て、活性層５とｎ型光ガイド層４との間に形成されてい
る。この図のように電流阻止層２０を活性層よりも下、
つまり、ｎ型層側に形成することにより、活性層５が電
流阻止層２０の開口部内に埋め込まれたような形とな
る。開口部内に埋め込まれたストライプ状の活性層は、
同時にそのストライプ側面には屈折率の異なる電流阻止
層があるため、埋め込みヘテロ型のレーザ素子が作製さ
れることにより、閾値電流を低下させることができる。
の態様を示す模式的な断面図であり、図１と同一符号は
同一部材を示している。このレーザ素子は、ストライプ
状の開口部を有する電流阻止層２０が、活性層５に接し
て、活性層５とｎ型光ガイド層４との間に形成されてい
る。この図のように電流阻止層２０を活性層よりも下、
つまり、ｎ型層側に形成することにより、活性層５が電
流阻止層２０の開口部内に埋め込まれたような形とな
る。開口部内に埋め込まれたストライプ状の活性層は、
同時にそのストライプ側面には屈折率の異なる電流阻止
層があるため、埋め込みヘテロ型のレーザ素子が作製さ
れることにより、閾値電流を低下させることができる。
【００１４】図３も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る。このレーザ素子
は、電流阻止層２０の膜厚を活性層５の膜厚よりも厚く
形成して、開口部の深さを深くしている。さらに、電流
阻止層２０を活性層よりも下のｎ型コンタクト層２の表
面に形成しているにより、ｎ型光閉じ込め層３、ｎ型光
ガイド層４、活性層５、ｐ型光ガイド層６、光閉じ込め
層７が開口部内に埋め込まれた構造を有している。この
ように、活性層６と、活性層６よりもバンドギャップが
大きい光閉じ込め層４、７を開口部内に埋め込んだ構造
とすると。開口部内の活性層の横方向の光が制御され
て、単一モードのレーザ光が得られ易く、また閾値も低
下させることができる。
の構造を示す模式的な断面図である。このレーザ素子
は、電流阻止層２０の膜厚を活性層５の膜厚よりも厚く
形成して、開口部の深さを深くしている。さらに、電流
阻止層２０を活性層よりも下のｎ型コンタクト層２の表
面に形成しているにより、ｎ型光閉じ込め層３、ｎ型光
ガイド層４、活性層５、ｐ型光ガイド層６、光閉じ込め
層７が開口部内に埋め込まれた構造を有している。この
ように、活性層６と、活性層６よりもバンドギャップが
大きい光閉じ込め層４、７を開口部内に埋め込んだ構造
とすると。開口部内の活性層の横方向の光が制御され
て、単一モードのレーザ光が得られ易く、また閾値も低
下させることができる。
【００１５】図４ないし図８は本発明の製造方法の一工
程において得られる窒化物半導体ウェーハの主要部の構
造を示す模式的な断面図である。以下これらの図面を元
に本発明の製造方法について詳説する。
程において得られる窒化物半導体ウェーハの主要部の構
造を示す模式的な断面図である。以下これらの図面を元
に本発明の製造方法について詳説する。
【００１６】［実施例１］スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）１
１１面を主面とする基板１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、基板１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る。基板１にはスピネルの他、Ａ
面、Ｒ面、Ｃ面を主面とするサファイアも使用でき、ま
たこの他、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＧａＮ、Ｓｉ、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。バッファ層は基板の種類、成長方法等によっては削
除できるので、図では特に示していない。
１１面を主面とする基板１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、基板１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る。基板１にはスピネルの他、Ａ
面、Ｒ面、Ｃ面を主面とするサファイアも使用でき、ま
たこの他、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＧａＮ、Ｓｉ、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。バッファ層は基板の種類、成長方法等によっては削
除できるので、図では特に示していない。
【００１７】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２を４μｍの膜厚で成長させる。ｎ型
コンタクト層２はＩｎXＡｌYＧａ 1-X-YＮ（０≦X、０≦
Y、X＋Y≦１）で構成することができ、特にＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、その中でもＳｉドープ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、Ｚｎ、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。
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２を４μｍの膜厚で成長させる。ｎ型
コンタクト層２はＩｎXＡｌYＧａ 1-X-YＮ（０≦X、０≦
Y、X＋Y≦１）で構成することができ、特にＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、その中でもＳｉドープ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、Ｚｎ、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。
【００１８】次に、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（図示せず）を５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。クラック防止
層はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧ
ａＮ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３１２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、ＡｌＧａＮ
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にクラックが入りやすくなるので
素子作製が困難であったが、このクラック防止層が、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。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
クラック防止層も成長方法、成長装置等によっては省略
可能であるので特に図示していないが、レーザ素子を作
製する上では成長させる方が好ましい。
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（図示せず）を５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。クラック防止
層はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧ
ａＮ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３１２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、ＡｌＧａＮ
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にクラックが入りやすくなるので
素子作製が困難であったが、このクラック防止層が、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。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
クラック防止層も成長方法、成長装置等によっては省略
可能であるので特に図示していないが、レーザ素子を作
製する上では成長させる方が好ましい。
【００１９】次に、原料ガスにＴＭＧ、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Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎより
なるｎ型光閉じ込め層３を０．６μｍの膜厚で成長させ
る。ｎ型光閉じ込め層３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Ａ
ｌYＧａ1-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
してレーザ光の縦方向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。
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Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎより
なるｎ型光閉じ込め層３を０．６μｍの膜厚で成長させ
る。ｎ型光閉じ込め層３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Ａ
ｌYＧａ1-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
してレーザ光の縦方向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。
【００２０】続いて、温度を１０５０℃にして、ＴＭ
Ｇ、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４を５００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。このｎ型光ガイド
層４は、Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体若しくはｎ型Ｇ
ａＮ、好ましくは三元混晶若しくは二元混晶のＩｎXＧ
ａ1-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ＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることにより次の活性
層５を量子構造とすることが容易に可能になる。
Ｇ、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４を５００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。このｎ型光ガイド
層４は、Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体若しくはｎ型Ｇ
ａＮ、好ましくは三元混晶若しくは二元混晶のＩｎXＧ
ａ1-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ＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることにより次の活性
層５を量子構造とすることが容易に可能になる。
【００２１】次に、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモ
ニアを用いて活性層５を成長させる。活性層５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
５０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を
４回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３２５オ
ングストロームの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性
層５を成長させる。
ニアを用いて活性層５を成長させる。活性層５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
５０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を
４回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３２５オ
ングストロームの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性
層５を成長させる。
【００２２】活性層５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ＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X＜
１）を含む層とすることが望ましい。三元混晶のＩｎＧ
ａＮ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-quan
tum-well）とする。障壁層も同様に三元混晶のＩｎX'Ｇ
ａ1-X'Ｎ（０≦X'＜１、X'＜X）が好ましく、例えば井
戸＋障壁＋井戸＋・・・＋障壁＋井戸層（逆でも可）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３６５ｎｍ〜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、Ｉｎ
ＧａＮとＧａＮとでは結晶の成長温度が異なる。例えば
ＭＯＶＰＥ法ではＩｎＧａＮは６００℃〜８００℃で成
長させるのに対して、ＧａＮは８００℃より高い温度で
成長させる。従って、ＩｎＧａＮ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ＩｎＧａＮ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。また活性層５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。
し、好ましくは三元混晶のＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X＜
１）を含む層とすることが望ましい。三元混晶のＩｎＧ
ａＮ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-quan
tum-well）とする。障壁層も同様に三元混晶のＩｎX'Ｇ
ａ1-X'Ｎ（０≦X'＜１、X'＜X）が好ましく、例えば井
戸＋障壁＋井戸＋・・・＋障壁＋井戸層（逆でも可）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３６５ｎｍ〜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、Ｉｎ
ＧａＮとＧａＮとでは結晶の成長温度が異なる。例えば
ＭＯＶＰＥ法ではＩｎＧａＮは６００℃〜８００℃で成
長させるのに対して、ＧａＮは８００℃より高い温度で
成長させる。従って、ＩｎＧａＮ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ＩｎＧａＮ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。また活性層５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。
【００２３】（電流阻止層を成長する工程）続いて、原
料ガスにＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスにジ
エチルジンクを用い、１０５０℃でＺｎドープｉ型Ａｌ
0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる電流阻止層２０を０．５μｍの膜
厚で成長させる。ｉ型窒化物半導体を成長させるには、
Ｚｎ、Ｃｄ等のII族元素よりなるｐ型不純物を、ｎ導電
性が補償される程度ドープするか、またはＡｌの混晶比
を例えば０．４以上にするとｉ型となりやすい。窒化物
半導体は結晶内部の窒素空孔により、ノンドープの状態
でｎ型になりやすいことが知られている。しかし窒素空
孔によるｎ型では該キャリア濃度を制御することは困難
である。そこで、Ｚｎ、Ｃｄ等のII族元素よりなるアク
セプター不純物をドープすることにより、ｎ型導電性が
補償されてｉ型若しくはｐ型が得やすくなる。図４に電
流阻止層２０を形成したウェーハの主要部の構造を示
す。
料ガスにＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスにジ
エチルジンクを用い、１０５０℃でＺｎドープｉ型Ａｌ
0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる電流阻止層２０を０．５μｍの膜
厚で成長させる。ｉ型窒化物半導体を成長させるには、
Ｚｎ、Ｃｄ等のII族元素よりなるｐ型不純物を、ｎ導電
性が補償される程度ドープするか、またはＡｌの混晶比
を例えば０．４以上にするとｉ型となりやすい。窒化物
半導体は結晶内部の窒素空孔により、ノンドープの状態
でｎ型になりやすいことが知られている。しかし窒素空
孔によるｎ型では該キャリア濃度を制御することは困難
である。そこで、Ｚｎ、Ｃｄ等のII族元素よりなるアク
セプター不純物をドープすることにより、ｎ型導電性が
補償されてｉ型若しくはｐ型が得やすくなる。図４に電
流阻止層２０を形成したウェーハの主要部の構造を示
す。
【００２４】先にも述べたように、電流阻止層の材料と
してはその表面に窒化物半導体が成長できる材料であれ
ば良く、例えばサファイア、スピネルのように窒化物半
導体以外の材料を成長させる場合には、ウェーハを一度
反応容器から取り出し、他のＣＶＤ装置を用いて、先に
形成した第１の窒化物半導体層（実施例では活性層５）
の表面に形成することができる。窒化物半導体自身を電
流阻止層とするには、ｉ型の窒化物半導体の他、電流阻
止層が逆バイアスとなるように、ｎ型窒化物半導体とｐ
型窒化物半導体からなる、少なくとも２層構造として、
ｎ−ｐ接合を形成することもできる。
してはその表面に窒化物半導体が成長できる材料であれ
ば良く、例えばサファイア、スピネルのように窒化物半
導体以外の材料を成長させる場合には、ウェーハを一度
反応容器から取り出し、他のＣＶＤ装置を用いて、先に
形成した第１の窒化物半導体層（実施例では活性層５）
の表面に形成することができる。窒化物半導体自身を電
流阻止層とするには、ｉ型の窒化物半導体の他、電流阻
止層が逆バイアスとなるように、ｎ型窒化物半導体とｐ
型窒化物半導体からなる、少なくとも２層構造として、
ｎ−ｐ接合を形成することもできる。
【００２５】このように、活性層をＩｎXＧａ1-XＮを含
む層として、電流阻止層をＡｌYＧａ1-YＮを含む層にす
ると、活性層との屈折率差を大きくできるので横方向の
光閉じ込めが効果的に行える。さらに好ましいことに、
ＡｌYＧａ1-YＮはY値が大きくなるに従って、つまりＡ
ｌ混晶比が大きくなるに従って、抵抗率が大きくなると
いう性質を有している。このため、ｉ型の電流阻止層と
して使用するには最適である。この性質はＡｌYＧａ1-Y
Ｎの非常に有用な作用である。
む層として、電流阻止層をＡｌYＧａ1-YＮを含む層にす
ると、活性層との屈折率差を大きくできるので横方向の
光閉じ込めが効果的に行える。さらに好ましいことに、
ＡｌYＧａ1-YＮはY値が大きくなるに従って、つまりＡ
ｌ混晶比が大きくなるに従って、抵抗率が大きくなると
いう性質を有している。このため、ｉ型の電流阻止層と
して使用するには最適である。この性質はＡｌYＧａ1-Y
Ｎの非常に有用な作用である。
【００２６】電流阻止層２０形成後、反応容器内を常温
まで冷却し、ウェーハを反応容器から取り出す。そのウ
ェーハを他のＣＶＤ装置に移送して、図５に示すように
電流阻止層２０の表面に、ＳｉＯ2よりなるマスク３０
を２μｍのストライプ幅の開口部を有する形状で形成す
る。マスク３０の材料としては、窒化物半導体よりもエ
ッチングレートが遅い材料であれば、どのような材料で
も良く、ＳｉＯ2の他に例えばＳｉXＮYよりなる窒化ケ
イ素、ＳｉＯ2以外のＳｉXＯY等を形成することができ
る。本発明の製造方法では、このように開口部のストラ
イプ幅が狭いマスクを形成することにより、活性層のス
トライプ導波路を容易に形成できる。
まで冷却し、ウェーハを反応容器から取り出す。そのウ
ェーハを他のＣＶＤ装置に移送して、図５に示すように
電流阻止層２０の表面に、ＳｉＯ2よりなるマスク３０
を２μｍのストライプ幅の開口部を有する形状で形成す
る。マスク３０の材料としては、窒化物半導体よりもエ
ッチングレートが遅い材料であれば、どのような材料で
も良く、ＳｉＯ2の他に例えばＳｉXＮYよりなる窒化ケ
イ素、ＳｉＯ2以外のＳｉXＯY等を形成することができ
る。本発明の製造方法では、このように開口部のストラ
イプ幅が狭いマスクを形成することにより、活性層のス
トライプ導波路を容易に形成できる。
【００２７】次にマスク３０が形成されたウェーハを、
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に移送し、ＣＣ
ｌ4ガスを用いて、マスクの上から電流阻止層２０を活
性層５二達する深さでエッチングする。エッチング後、
マスク３０をフッ酸で除去したウェーハの構造を示す断
面図を図６に示す。
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置に移送し、ＣＣ
ｌ4ガスを用いて、マスクの上から電流阻止層２０を活
性層５二達する深さでエッチングする。エッチング後、
マスク３０をフッ酸で除去したウェーハの構造を示す断
面図を図６に示す。
【００２８】エッチング後、再度ウェーハを反応容器内
に移し、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型キャップ層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。このｐ型キャップ
層は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１μｍ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、ｐ型キャップ層も成長方法、成長装置等によっては
省略可能であるため、特に図示していない。
に移し、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型キャップ層を１００オ
ングストロームの膜厚で成長させる。このｐ型キャップ
層は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１μｍ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、ｐ型キャップ層も成長方法、成長装置等によっては
省略可能であるため、特に図示していない。
【００２９】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６を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。ｐ型光ガイド層６も、Ｉｎを含
むｐ型の窒化物半導体若しくはｐ型ＧａＮ、好ましくは
二元混晶または三元混晶のＩｎXＧａ1-XＮ（０≦X≦
１）を成長させる。ｐ型光ガイド層６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
ｐ型光閉じ込め層７を結晶性良く成長できる。
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６を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。ｐ型光ガイド層６も、Ｉｎを含
むｐ型の窒化物半導体若しくはｐ型ＧａＮ、好ましくは
二元混晶または三元混晶のＩｎXＧａ1-XＮ（０≦X≦
１）を成長させる。ｐ型光ガイド層６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
ｐ型光閉じ込め層７を結晶性良く成長できる。
【００３０】続いて、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃ
ｐ2Ｍｇを用いてＭｇドープＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎよりな
るｐ型光閉じ込め層７を０．６μｍの膜厚で成長させ
る。なお、ｐ型光閉じ込め層７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ＡｌaＧａ1-aＮ（０＜a≦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７はｎ型
光閉じ込め層３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、レーザ光の縦方向の光閉じ込め層
として有効に作用する。
ｐ2Ｍｇを用いてＭｇドープＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎよりな
るｐ型光閉じ込め層７を０．６μｍの膜厚で成長させ
る。なお、ｐ型光閉じ込め層７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ＡｌaＧａ1-aＮ（０＜a≦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７はｎ型
光閉じ込め層３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、レーザ光の縦方向の光閉じ込め層
として有効に作用する。
【００３１】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８を、０．２μｍの膜厚で成長させる。ｐ型コンタク
ト層８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ＩｎＧａＮ、Ｇ
ａＮ、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、Ｐ
ｄ、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。成長
後のウェーハの主要部の断面図が図７である。
を用い、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層８を、０．２μｍの膜厚で成長させる。ｐ型コンタク
ト層８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ＩｎＧａＮ、Ｇ
ａＮ、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、Ｐ
ｄ、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。成長
後のウェーハの主要部の断面図が図７である。
【００３２】以上のようにして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、ｐ型コンタクト
層８の表面に、新たなＳｉＯ2よりなる第２のマスク３
１を形成した後、ＲＩＥで、負電極を形成すべきｎ型コ
ンタクト層２の平面を露出させる。エッチング後の断面
図を図８に示す。
ウェーハを反応容器から取り出した後、ｐ型コンタクト
層８の表面に、新たなＳｉＯ2よりなる第２のマスク３
１を形成した後、ＲＩＥで、負電極を形成すべきｎ型コ
ンタクト層２の平面を露出させる。エッチング後の断面
図を図８に示す。
【００３３】次に、第２のマスク３１を同じくフッ酸で
除去した後、ｐ型コンタクト層８のほぼ全面に正電極１
０を形成し、先ほど露出させたｎ型コンタクト層２に
は、活性層の発振領域に平行、つまり電流阻止層２０の
ストライプ状の開口部に平行な、ストライプ状の負電極
１１を形成する。なお、この図に示すように、活性層の
ストライプの長さ方向、つまり共振方向に対して平行な
負電極１１を、正電極１０を挟んで対向する形状で設け
ている。このように、正電極１０を挟んでレーザの共振
方向に平行な負電極を対向して設けることにより、電流
が電極に均一に分配されるため、窒化物半導体層に電界
の集中を回避できるので閾値電流を下げることができる
という作用もある。この負電極の作用については、同一
面側に正、負一対の電極が形成された窒化物半導体より
なるレーザ素子であれば、素子の構造を問わず全てにつ
いて適用可能である。
除去した後、ｐ型コンタクト層８のほぼ全面に正電極１
０を形成し、先ほど露出させたｎ型コンタクト層２に
は、活性層の発振領域に平行、つまり電流阻止層２０の
ストライプ状の開口部に平行な、ストライプ状の負電極
１１を形成する。なお、この図に示すように、活性層の
ストライプの長さ方向、つまり共振方向に対して平行な
負電極１１を、正電極１０を挟んで対向する形状で設け
ている。このように、正電極１０を挟んでレーザの共振
方向に平行な負電極を対向して設けることにより、電流
が電極に均一に分配されるため、窒化物半導体層に電界
の集中を回避できるので閾値電流を下げることができる
という作用もある。この負電極の作用については、同一
面側に正、負一対の電極が形成された窒化物半導体より
なるレーザ素子であれば、素子の構造を問わず全てにつ
いて適用可能である。
【００３４】電極形成後、ウェーハを研磨装置に移送
し、基板を８０μｍの厚さになるまで研磨して薄くした
後、負電極１１に垂直な方向でウェーハを劈開して共振
面を作製する。共振面となる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て共振
器を作製する。さらにストライプ状の負電極１１に平行
な方向でウェーハをダイシングして、共振器長５００μ
ｍのレーザチップとする。図４はこのレーザチップの構
造を示す断面図である。以上のようにして得られたチッ
プをヒートシンクに設置してレーザ素子としたところ、
しきい値電流が直流０．１Ａで、１０Ｖ、４１０ｎｍの
連続発振を示した。
し、基板を８０μｍの厚さになるまで研磨して薄くした
後、負電極１１に垂直な方向でウェーハを劈開して共振
面を作製する。共振面となる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て共振
器を作製する。さらにストライプ状の負電極１１に平行
な方向でウェーハをダイシングして、共振器長５００μ
ｍのレーザチップとする。図４はこのレーザチップの構
造を示す断面図である。以上のようにして得られたチッ
プをヒートシンクに設置してレーザ素子としたところ、
しきい値電流が直流０．１Ａで、１０Ｖ、４１０ｎｍの
連続発振を示した。
【００３５】［実施例２］実施例１において、ｎ型コン
タクト層２成長後、そのｎ型コンタクト層２の表面に、
電流阻止層として、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎを
０．５μｍと、その上にＳｉドープｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎを０．５μｍ成長させる。
タクト層２成長後、そのｎ型コンタクト層２の表面に、
電流阻止層として、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎを
０．５μｍと、その上にＳｉドープｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎを０．５μｍ成長させる。
【００３６】電流阻止層成長後、同様に２μｍの開口部
を有するストライプ形状のマスクを形成して、電流阻止
層をｎ型コンタクト層２までエッチングする。後は実施
例１と同様にして、電流阻止層の開口部に、クラック防
止層、ｎ型光閉じ込め層、ｎ型光ガイド層、活性層、ｐ
型キャップ層、ｐ型光ガイド層を成長させ、そのｐ型光
ガイド層の上に、ｐ型光閉じ込め層、ｐ型コンタクト層
を成長させる。その後同様にしてレーザ素子としたとこ
ろ、実施例１とほぼ同等の特性を示すレーザ素子が作製
できた。なお、このレーザ素子の構造は図３に示してい
る。
を有するストライプ形状のマスクを形成して、電流阻止
層をｎ型コンタクト層２までエッチングする。後は実施
例１と同様にして、電流阻止層の開口部に、クラック防
止層、ｎ型光閉じ込め層、ｎ型光ガイド層、活性層、ｐ
型キャップ層、ｐ型光ガイド層を成長させ、そのｐ型光
ガイド層の上に、ｐ型光閉じ込め層、ｐ型コンタクト層
を成長させる。その後同様にしてレーザ素子としたとこ
ろ、実施例１とほぼ同等の特性を示すレーザ素子が作製
できた。なお、このレーザ素子の構造は図３に示してい
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ素
子は、窒化物半導体積層構造の間に、ストライプ状の開
口部を有する電流阻止層を有することにより、活性層に
電流を集中させることができる。また、本発明の製造方
法では電流阻止層の表面に、導波路に相当するストライ
プ溝を有するマスクを形成することにより、ストライプ
幅の狭い電流阻止層を形成することが容易にできるよう
になる。このため、窒化物半導体を用いたレーザ素子が
室温で連続発振可能となり、その産業上の利用価値は非
常に大きい。
子は、窒化物半導体積層構造の間に、ストライプ状の開
口部を有する電流阻止層を有することにより、活性層に
電流を集中させることができる。また、本発明の製造方
法では電流阻止層の表面に、導波路に相当するストライ
プ溝を有するマスクを形成することにより、ストライプ
幅の狭い電流阻止層を形成することが容易にできるよう
になる。このため、窒化物半導体を用いたレーザ素子が
室温で連続発振可能となり、その産業上の利用価値は非
常に大きい。
【図１】 本発明に係るレーザ素子の一構造を示す模式
断面図。
断面図。
【図２】 本発明に係るレーザ素子の一構造を示す模式
断面図。
断面図。
【図３】 本発明に係るレーザ素子の一構造を示す模式
断面図。
断面図。
【図４】 実施例の一工程を説明するためのウェーハの
主要部の構造を示す模式断面図。
主要部の構造を示す模式断面図。
【図５】 実施例の一工程を説明するためのウェーハの
主要部の構造を示す模式断面図。
主要部の構造を示す模式断面図。
【図６】 実施例の一工程を説明するためのウェーハの
主要部の構造を示す模式断面図。
主要部の構造を示す模式断面図。
【図７】 実施例の一工程を説明するためのウェーハの
主要部の構造を示す模式断面図。
主要部の構造を示す模式断面図。
【図８】 実施例の一工程を説明するためのウェーハの
主要部の構造を示す模式断面図。
主要部の構造を示す模式断面図。
１・・・基板 ２・・・ｎ型コンタクト層 ３・・・ｎ型光閉じ込め層 ４・・・ｎ型光ガイド層 ５・・・活性層 ６・・・ｐ型光ガイド層 ７・・・ｐ型光閉じ込め層 ８・・・ｐ型コンタクト層 ２０・・・電流阻止層 ３０・・・マスク １０・・・正電極 １１・・・負電極
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層と異なる屈折率を有し、さらに表
面に窒化物半導体が成長できる性質を有する電流阻止層
が、ストライプ状の開口部を有する形状で、窒化物半導
体積層構造の内部に形成されていることを特徴とする窒
化物半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記電流阻止層は、基板と活性層との間
に形成され、さらに、その活性層の一部が、電流阻止層
の開口部内に埋め込まれていることを特徴とする請求項
１に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 第１の窒化物半導体層の上に、活性層と
異なる屈折率を有し、さらに表面に窒化物半導体が成長
できる性質を有する電流阻止層を形成する工程と、前記
電流阻止層の表面に所定のストライプ溝を有するマスク
を形成する工程と、マスクが形成された電流阻止層をエ
ッチングして、その電流阻止層に活性層の導波路に相当
するストライプ状の開口部を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記ストライプ状の開口部内に、第２の
窒化物半導体よりなる活性層を成長させる工程を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体レーザ
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6763196A JPH09260771A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6763196A JPH09260771A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260771A true JPH09260771A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13350537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6763196A Pending JPH09260771A (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260771A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077470A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP2001077471A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP2001291930A (ja) * | 2000-04-06 | 2001-10-19 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体光デバイス装置 |
| JP2011055009A (ja) * | 2010-12-13 | 2011-03-17 | Meijo Univ | 半導体レーザ |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP6763196A patent/JPH09260771A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077470A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP2001077471A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP4603113B2 (ja) * | 1999-09-01 | 2010-12-22 | 学校法人 名城大学 | 半導体レーザ |
| JP2001291930A (ja) * | 2000-04-06 | 2001-10-19 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体光デバイス装置 |
| JP2011055009A (ja) * | 2010-12-13 | 2011-03-17 | Meijo Univ | 半導体レーザ |
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