JPH09289352A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子抵抗および駆動電圧を低減した高い信頼
性を有する半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 ＧａＡｌＩｎＮ層を含むダブルヘテロ構
造の半導体レーザ装置において、０．１μｍ以上１．０
μｍ以下の膜厚のＩｎＮコンタクト層を具備する。
性を有する半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 ＧａＡｌＩｎＮ層を含むダブルヘテロ構
造の半導体レーザ装置において、０．１μｍ以上１．０
μｍ以下の膜厚のＩｎＮコンタクト層を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＮ系
の化合物半導体を利用した半導体レーザ装置に関する。
の化合物半導体を利用した半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＡｌＮ系の化合物半導体はワイ
ドギャップ半導体であり、直接遷移型のバンド構造を有
することから、黄から紫外に発光波長を持つ発光素子へ
の応用が期待されている。これらの応用の中でＩｎＧａ
Ｎを発光層、ＡｌＧａＮをクラッド層とするダブルヘテ
ロ構造発光ダイオードが実用化されており、半導体レー
ザの開発も盛んに行われている。以下に半導体レーザの
一般的な作製例を示す。例えば、６Ｈ−ＳｉＣ基板２１
０上に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と記述す
る）により、基板温度約１０５０℃で０．１μｍ程度の
ＡｌＮバッファ層２２０を成長し、引き続き約１０５０
℃の基板温度でｎ型ＧａＮ層２３０を０．５μｍ、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層２４１を１．０μｍ成長する。こ
の後、基板温度を約８００℃に下げ、ＩｎＧａＮ活性層
２５０を０．０１μｍ成長する。この後、再び基板温度
を約１０５０℃に上昇させ、ＭｇドープＡｌＧａＮクラ
ッド層２４２を１．０μｍ、ＭｇドープＧａＮコンタク
ト層２６０を０．５μｍ成長する。
ドギャップ半導体であり、直接遷移型のバンド構造を有
することから、黄から紫外に発光波長を持つ発光素子へ
の応用が期待されている。これらの応用の中でＩｎＧａ
Ｎを発光層、ＡｌＧａＮをクラッド層とするダブルヘテ
ロ構造発光ダイオードが実用化されており、半導体レー
ザの開発も盛んに行われている。以下に半導体レーザの
一般的な作製例を示す。例えば、６Ｈ−ＳｉＣ基板２１
０上に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と記述す
る）により、基板温度約１０５０℃で０．１μｍ程度の
ＡｌＮバッファ層２２０を成長し、引き続き約１０５０
℃の基板温度でｎ型ＧａＮ層２３０を０．５μｍ、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層２４１を１．０μｍ成長する。こ
の後、基板温度を約８００℃に下げ、ＩｎＧａＮ活性層
２５０を０．０１μｍ成長する。この後、再び基板温度
を約１０５０℃に上昇させ、ＭｇドープＡｌＧａＮクラ
ッド層２４２を１．０μｍ、ＭｇドープＧａＮコンタク
ト層２６０を０．５μｍ成長する。
【０００３】成長後、ＭＯＣＶＤ成長装置からウエハを
取り出し、窒素雰囲気中で約６００℃で３０分程度熱処
理し、ＭｇドープしたＡｌＧａＮクラッド層２４２、Ｇ
ａＮコンタクト層２６０を低抵抗ｐ型化する。さらに、
光導波路を構成するために幅約１μｍの開口部を持つ絶
縁体膜２７０をＧａＮコンタクト層２６０上に形成した
後、ｐ側電極２８１を開口部を持つ誘電体膜上全面に形
成し、ｎ側電極２８２をｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０裏
面に通常の真空蒸着法により形成する。さらに、反応性
イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法により端面反射
鏡をドライエッチングにより形成した後、ダイシングに
より個別の素子に分割して、図２に示す半導体レーザが
完成する。
取り出し、窒素雰囲気中で約６００℃で３０分程度熱処
理し、ＭｇドープしたＡｌＧａＮクラッド層２４２、Ｇ
ａＮコンタクト層２６０を低抵抗ｐ型化する。さらに、
光導波路を構成するために幅約１μｍの開口部を持つ絶
縁体膜２７０をＧａＮコンタクト層２６０上に形成した
後、ｐ側電極２８１を開口部を持つ誘電体膜上全面に形
成し、ｎ側電極２８２をｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０裏
面に通常の真空蒸着法により形成する。さらに、反応性
イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法により端面反射
鏡をドライエッチングにより形成した後、ダイシングに
より個別の素子に分割して、図２に示す半導体レーザが
完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
レーザ装置では、特開平６−２６８２５９号公報に示さ
れているように電極が形成されるべき層としてＧａＮ層
が用いられているが、ｐ型キャリアの高濃度化が実現で
きず、素子抵抗が高い。すなわち、駆動電圧が高く、素
子信頼性に悪影響を及ぼすという問題があった。
レーザ装置では、特開平６−２６８２５９号公報に示さ
れているように電極が形成されるべき層としてＧａＮ層
が用いられているが、ｐ型キャリアの高濃度化が実現で
きず、素子抵抗が高い。すなわち、駆動電圧が高く、素
子信頼性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、電極が形成されるべき層
として、ＩｎＮコンタクト層を具備することにより、ｐ
型キャリアの高濃度化を実現し、素子抵抗を低減してそ
の結果、駆動電圧を低減し、素子信頼性の向上する半導
体レーザ装置を提供することにある。
として、ＩｎＮコンタクト層を具備することにより、ｐ
型キャリアの高濃度化を実現し、素子抵抗を低減してそ
の結果、駆動電圧を低減し、素子信頼性の向上する半導
体レーザ装置を提供することにある。
【０００６】上記半導体レーザ装置のＩｎＮコンタクト
層が１μｍを超える厚さを有する場合当該層での光吸収
損失が増加し、しきい値電流の増加を招く。また、０．
１μｍを下回る厚さでは電極形成後における熱処理の
際、コンタクト層を超えて電極金属が拡散し、素子特性
が劣化する。光吸収損失および金属拡散を同時に防止す
るために、ＩｎＮコンタクト層は０．１μｍ以上１μｍ
以下の膜厚を有する。
層が１μｍを超える厚さを有する場合当該層での光吸収
損失が増加し、しきい値電流の増加を招く。また、０．
１μｍを下回る厚さでは電極形成後における熱処理の
際、コンタクト層を超えて電極金属が拡散し、素子特性
が劣化する。光吸収損失および金属拡散を同時に防止す
るために、ＩｎＮコンタクト層は０．１μｍ以上１μｍ
以下の膜厚を有する。
【０００７】ＩｎＮ厚膜を成長する際、膜自身の蒸気圧
が高いため、成長中、熱によりかなりの量の製造膜が再
蒸発し、厚膜化するに従って膜の構造的、電気的な結晶
の特性が悪くなる。一方、窒化物半導体のＶ族原料であ
るアンモニア（ＮＨ3）は熱分解の効率が悪く、ＮＨ3と
有機金属を用いて高品質なＩｎＮ厚膜を製造する場合、
８００℃程度の低温で再蒸発を防止しつつ充分な活性窒
素供給を供給することが要求される。本発明は、前記の
要求を満たすために有機ラジカルの効果を利用して基板
近傍での原料の分解効率を上げ、良質のＩｎＮコンタク
ト層を成長する。
が高いため、成長中、熱によりかなりの量の製造膜が再
蒸発し、厚膜化するに従って膜の構造的、電気的な結晶
の特性が悪くなる。一方、窒化物半導体のＶ族原料であ
るアンモニア（ＮＨ3）は熱分解の効率が悪く、ＮＨ3と
有機金属を用いて高品質なＩｎＮ厚膜を製造する場合、
８００℃程度の低温で再蒸発を防止しつつ充分な活性窒
素供給を供給することが要求される。本発明は、前記の
要求を満たすために有機ラジカルの効果を利用して基板
近傍での原料の分解効率を上げ、良質のＩｎＮコンタク
ト層を成長する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
レーザ装置は、半導体基板上に、ＧａxＡｌyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を含む半導体多層膜を
形成して構成される半導体レーザ装置において、電極が
形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具備して
なることを特徴とするものである。
レーザ装置は、半導体基板上に、ＧａxＡｌyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を含む半導体多層膜を
形成して構成される半導体レーザ装置において、電極が
形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具備して
なることを特徴とするものである。
【０００９】請求項２に記載の半導体レーザ装置は、＜
１１−２０＞方向に５度オフしたｎ型（０００１）珪素
（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ基板上に、ＧａxＡｌyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を含む半導体多
層膜を形成して構成される半導体レーザ装置において、
電極が形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具
備してなることを特徴とするものである。
１１−２０＞方向に５度オフしたｎ型（０００１）珪素
（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ基板上に、ＧａxＡｌyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を含む半導体多
層膜を形成して構成される半導体レーザ装置において、
電極が形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具
備してなることを特徴とするものである。
【００１０】請求項３に記載の半導体レーザ装置は、前
記ＩｎＮコンタクト層が０．１μｍ以上１μｍ以下の膜
厚であることを特徴とするものである。
記ＩｎＮコンタクト層が０．１μｍ以上１μｍ以下の膜
厚であることを特徴とするものである。
【００１１】請求項４に記載の半導体レーザ装置の製造
方法は、請求項１、２、又は３のいずれかに記載の半導
体レーザ装置を製造する方法であって、前記ＩｎＮコン
タクト層を成長させる際、Ｉｎ（インジウム）原料とし
て有機金属、Ｎ（窒素）原料としてＮＨ3を用いる有機
金属気相成長法を用いてなり、熱分解してラジカル状態
になる有機原料を前記インジウム原料及び／又は前記窒
素原料と同時に供給して、再蒸発を防止しつつＩｎＮコ
ンタクト層を成長形成してなることを特徴とするもので
ある。
方法は、請求項１、２、又は３のいずれかに記載の半導
体レーザ装置を製造する方法であって、前記ＩｎＮコン
タクト層を成長させる際、Ｉｎ（インジウム）原料とし
て有機金属、Ｎ（窒素）原料としてＮＨ3を用いる有機
金属気相成長法を用いてなり、熱分解してラジカル状態
になる有機原料を前記インジウム原料及び／又は前記窒
素原料と同時に供給して、再蒸発を防止しつつＩｎＮコ
ンタクト層を成長形成してなることを特徴とするもので
ある。
【００１２】請求項５に記載の半導体レーザ装置の製造
方法は、前記有機原料がアゾ−ターシャルブタンである
ことを特徴とするものである。
方法は、前記有機原料がアゾ−ターシャルブタンである
ことを特徴とするものである。
【００１３】請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造
方法は、前記ＩｎＮコンタクト層が略８００℃の基板温
度で形成されてなることを特徴とするものである。
方法は、前記ＩｎＮコンタクト層が略８００℃の基板温
度で形成されてなることを特徴とするものである。
【００１４】次に、本発明の作用を述べる。
【００１５】ＧａxＡｌyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１）層を含む半導体多層膜により構成されｐ−ｎ
接合を有するダブルヘテロ構造の半導体レーザ装置にお
いて、電極が形成されるべき層として、有機金属、ＮＨ
3および有機ラジカル原料を同時に使用する有機金属気
相成長法を用いて０．１μｍ以上１μｍ以下のＩｎＮコ
ンタクト層を具備することにより、ｐ型キャリアの高濃
度化を実現し（図３）、素子抵抗を低減することができ
る（図４）。本発明は、上記の効果を利用することによ
り駆動電圧を低減し、素子信頼性の向上する半導体レー
ザ装置を作製するものである。
≦ｙ≦１）層を含む半導体多層膜により構成されｐ−ｎ
接合を有するダブルヘテロ構造の半導体レーザ装置にお
いて、電極が形成されるべき層として、有機金属、ＮＨ
3および有機ラジカル原料を同時に使用する有機金属気
相成長法を用いて０．１μｍ以上１μｍ以下のＩｎＮコ
ンタクト層を具備することにより、ｐ型キャリアの高濃
度化を実現し（図３）、素子抵抗を低減することができ
る（図４）。本発明は、上記の効果を利用することによ
り駆動電圧を低減し、素子信頼性の向上する半導体レー
ザ装置を作製するものである。
【００１６】また、本発明はＮＨ3と有機金属に加えて
有機ラジカルを用いることにより、低温で充分な活性窒
素供給が可能となる効果を用いて、III族原料として有
機金属、Ｖ族原料としてＮＨ3を使用する有機金属気相
成長法において、熱分解してラジカル状態になる有機原
料を膜構成原料と同時に供給して８００℃程度の低温で
高品質なＩｎＮコンタクト層を成長するものである。
有機ラジカルを用いることにより、低温で充分な活性窒
素供給が可能となる効果を用いて、III族原料として有
機金属、Ｖ族原料としてＮＨ3を使用する有機金属気相
成長法において、熱分解してラジカル状態になる有機原
料を膜構成原料と同時に供給して８００℃程度の低温で
高品質なＩｎＮコンタクト層を成長するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本実施例で作製したＳｉＣ
基板上のＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮダブルヘテロ構造（青
色）半導体レーザ装置について説明する。
基板上のＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮダブルヘテロ構造（青
色）半導体レーザ装置について説明する。
【００１８】図１に本実施例で作製した（青色）半導体
レーザ装置の構造を示す。図中、III族窒化物系化合物
半導体薄膜の成長は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）によって行った。以下、本発明による半導体レ
ーザ装置の作製方法を順を追って説明する。表面研磨の
後、酸化処理によって表面のダメージ層を除去し、＜１
１−２０＞方向に５度オフしたｎ型（０００１）珪素
（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０を用いた。この６Ｈ
−ＳｉＣ基板１１０をＭＯＣＶＤ装置のリアクタにセッ
トし、リアクタ内を水素で充分に置換した後、水素およ
びＮＨ3を流しながら温度を１５００℃まで上昇させ１
０分間保持し、６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０の表面クリーニ
ングを行った。
レーザ装置の構造を示す。図中、III族窒化物系化合物
半導体薄膜の成長は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）によって行った。以下、本発明による半導体レ
ーザ装置の作製方法を順を追って説明する。表面研磨の
後、酸化処理によって表面のダメージ層を除去し、＜１
１−２０＞方向に５度オフしたｎ型（０００１）珪素
（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０を用いた。この６Ｈ
−ＳｉＣ基板１１０をＭＯＣＶＤ装置のリアクタにセッ
トし、リアクタ内を水素で充分に置換した後、水素およ
びＮＨ3を流しながら温度を１５００℃まで上昇させ１
０分間保持し、６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０の表面クリーニ
ングを行った。
【００１９】続いて、基板温度を１０５０℃まで下降さ
せ、温度を１０５０℃で安定させた後トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）を毎分３×１０-5モル、ＮＨ3を毎分
５リットル流し、５分間の成長で約０．１μｍのＡｌＮ
バッファ層１２０を成長させた。
せ、温度を１０５０℃で安定させた後トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）を毎分３×１０-5モル、ＮＨ3を毎分
５リットル流し、５分間の成長で約０．１μｍのＡｌＮ
バッファ層１２０を成長させた。
【００２０】引き続き、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）
を毎分３×１０-5モル、ＮＨ3を毎分５リットル、シラ
ン（ＳｉＨ4）を毎分０．３ｃｃ流し、１５分間の成長
で約０．５μｍのｎ型ＧａＮ層１３０を成長させた。
を毎分３×１０-5モル、ＮＨ3を毎分５リットル、シラ
ン（ＳｉＨ4）を毎分０．３ｃｃ流し、１５分間の成長
で約０．５μｍのｎ型ＧａＮ層１３０を成長させた。
【００２１】引き続いて、ＮＨ3、ＴＭＧに加えてＴＭ
Ａを毎分６×１０-6モル、ＳｉＨ4を毎分０．３ｃｃ流
し、２５分間の成長で約１μｍのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層
１４１を成長させた。この層の電子濃度は２×１０18ｃ
ｍ-3である。
Ａを毎分６×１０-6モル、ＳｉＨ4を毎分０．３ｃｃ流
し、２５分間の成長で約１μｍのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層
１４１を成長させた。この層の電子濃度は２×１０18ｃ
ｍ-3である。
【００２２】ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＳｉＨ4を止めて温度を
８００℃まで降下させ、温度が８００℃で安定したらＴ
ＭＧ、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）および有機ラジ
カル源としてアゾ−ターシャルブタンをそれぞれ毎分４
×１０-4モル流し、１２秒間の成長で１０ｎｍのＩｎ
0.25Ｇａ0.75Ｎ層１５０を成長させた。この層からの室
温での発光ピーク波長は約４３２ｎｍである。
８００℃まで降下させ、温度が８００℃で安定したらＴ
ＭＧ、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）および有機ラジ
カル源としてアゾ−ターシャルブタンをそれぞれ毎分４
×１０-4モル流し、１２秒間の成長で１０ｎｍのＩｎ
0.25Ｇａ0.75Ｎ層１５０を成長させた。この層からの室
温での発光ピーク波長は約４３２ｎｍである。
【００２３】ＴＭＧ、ＴＭＩおよびアゾ−ターシャルブ
タンを止めて温度を再び１０５０℃まで上昇させ、温度
が１０５０℃で安定したらＴＭＡおよびＣＰ2Ｍｇを毎
分５×１０-6モル流し、２５分間の成長で約１μｍのｐ
型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１４２を成長させた。
タンを止めて温度を再び１０５０℃まで上昇させ、温度
が１０５０℃で安定したらＴＭＡおよびＣＰ2Ｍｇを毎
分５×１０-6モル流し、２５分間の成長で約１μｍのｐ
型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１４２を成長させた。
【００２４】続いて、温度を８００℃まで下降させる。
温度が８００℃で安定したらＴＭＧ、ＴＭＩおよびアゾ
−ターシャルブタンを毎分４×１０-4モル、Ｃｐ2Ｍｇ
を毎分５×１０-5モル流し、１０分間の成長で０．５μ
ｍのｐ型ＩｎＮコンタクト層１６０を成長させる。
温度が８００℃で安定したらＴＭＧ、ＴＭＩおよびアゾ
−ターシャルブタンを毎分４×１０-4モル、Ｃｐ2Ｍｇ
を毎分５×１０-5モル流し、１０分間の成長で０．５μ
ｍのｐ型ＩｎＮコンタクト層１６０を成長させる。
【００２５】以上の工程終了後、ウエハをＭＯＣＶＤ装
置から取り出して、窒素雰囲気中において７００℃で２
０分間の熱処理を行うことにより、マグネシウムを添加
したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１４２およびＩｎＮ層１６０
の低抵抗ｐ型化を行う。本処理後のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
層１４２の正孔濃度は約１×１０18ｃｍ-3、ＩｎＮ層１
６０の正孔濃度は約１×１０19ｃｍ-3であった。
置から取り出して、窒素雰囲気中において７００℃で２
０分間の熱処理を行うことにより、マグネシウムを添加
したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１４２およびＩｎＮ層１６０
の低抵抗ｐ型化を行う。本処理後のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
層１４２の正孔濃度は約１×１０18ｃｍ-3、ＩｎＮ層１
６０の正孔濃度は約１×１０19ｃｍ-3であった。
【００２６】このようにしてIII族窒化物系化合物半導
体薄膜が積層されたウエハの上面にＳｉＯ2薄膜１７０
を電子ビーム蒸着により形成し、通常のフォトリソグラ
フ工程により、幅約１μｍのストライプ状開口部を形成
する。幅約１μｍのストライプ状開口部を形成したＳｉ
Ｏ2膜１７０を含むウエハの上面全面に、Ａｕ／Ｎｉ積
層膜を真空蒸着してｐ電極１８１を作製した。
体薄膜が積層されたウエハの上面にＳｉＯ2薄膜１７０
を電子ビーム蒸着により形成し、通常のフォトリソグラ
フ工程により、幅約１μｍのストライプ状開口部を形成
する。幅約１μｍのストライプ状開口部を形成したＳｉ
Ｏ2膜１７０を含むウエハの上面全面に、Ａｕ／Ｎｉ積
層膜を真空蒸着してｐ電極１８１を作製した。
【００２７】引き続き、ウエハ上面の全面にＳｉＯ2膜
を電子ビーム蒸着により形成し、Ａｕ／Ｎｉ積層膜によ
る電極ストライプ１８１と直交する方向に電子ビーム蒸
着法とフォトリソグラフプロセスを用いて、幅約５００
μｍのＳｉＯ2膜を５０μｍの間隔で形成した。次に、
ＳｉＯ2膜が形成されたウエハを反応性イオンエッチン
グにより、反射ミラーを形成するためにＳｉＯ2膜の開
口部下層の積層膜をＡｌＮ層バッファ層１２０付近ま
で、エッチング除去する。さらに、６Ｈ−ＳｉＣ基板１
１０の裏面を研磨し、６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０の厚みが
約１００μｍになるように加工した後、基板へのオーム
性電極１８２としてＮｉを全面に蒸着する。
を電子ビーム蒸着により形成し、Ａｕ／Ｎｉ積層膜によ
る電極ストライプ１８１と直交する方向に電子ビーム蒸
着法とフォトリソグラフプロセスを用いて、幅約５００
μｍのＳｉＯ2膜を５０μｍの間隔で形成した。次に、
ＳｉＯ2膜が形成されたウエハを反応性イオンエッチン
グにより、反射ミラーを形成するためにＳｉＯ2膜の開
口部下層の積層膜をＡｌＮ層バッファ層１２０付近ま
で、エッチング除去する。さらに、６Ｈ−ＳｉＣ基板１
１０の裏面を研磨し、６Ｈ−ＳｉＣ基板１１０の厚みが
約１００μｍになるように加工した後、基板へのオーム
性電極１８２としてＮｉを全面に蒸着する。
【００２８】最後に、スクライビングまたはダイシング
によりチップに分割し、図１に示す半導体レーザ装置を
形成した（この半導体レーザ装置を通常の方法にて、パ
ッケージに実装してレーザ素子が完成する）。
によりチップに分割し、図１に示す半導体レーザ装置を
形成した（この半導体レーザ装置を通常の方法にて、パ
ッケージに実装してレーザ素子が完成する）。
【００２９】端面反射鏡に反射率を制御するためのコー
ティングを施さず、形成したままの素子に電流を流した
ところ典型的に４０ｍＡの閾値電流で４３２ｎｍの青色
波長でのレーザ発振が観測され、このときの立ち上がり
電圧は理論的に予測される値とほぼ同じ２．９Ｖであっ
た。また、５ｍＷ出力時の駆動電流は４７ｍＡ（効率は
０．３Ｗ／Ａであった）、駆動電圧は３．４Ｖであっ
た。典型的な放射角特性として、垂直方向の広がり角が
１２°の楕円率２の特性が得られた。
ティングを施さず、形成したままの素子に電流を流した
ところ典型的に４０ｍＡの閾値電流で４３２ｎｍの青色
波長でのレーザ発振が観測され、このときの立ち上がり
電圧は理論的に予測される値とほぼ同じ２．９Ｖであっ
た。また、５ｍＷ出力時の駆動電流は４７ｍＡ（効率は
０．３Ｗ／Ａであった）、駆動電圧は３．４Ｖであっ
た。典型的な放射角特性として、垂直方向の広がり角が
１２°の楕円率２の特性が得られた。
【００３０】本実施例で作製した素子と比較するため、
従来方式であるｐ型ＧａＮ層をコンタクト層として使用
した素子（コンタクト層以外の層構造設計、キャリア濃
度の設定は同一）では、典型的なレーザ発振閾値電流は
前述した本発明の素子と同じく４０ｍＡであったが、こ
のときの立ち上がり電圧は３．５Ｖであり、前述した本
発明の素子と比較して０．６Ｖ高い。また、５ｍＷ出力
時の駆動電流も典型的には前述した本発明の素子と同じ
く４７ｍＡであったが、駆動電圧は４．１Ｖであり、前
述した本発明の素子と比較して０．７Ｖ高くなってい
る。
従来方式であるｐ型ＧａＮ層をコンタクト層として使用
した素子（コンタクト層以外の層構造設計、キャリア濃
度の設定は同一）では、典型的なレーザ発振閾値電流は
前述した本発明の素子と同じく４０ｍＡであったが、こ
のときの立ち上がり電圧は３．５Ｖであり、前述した本
発明の素子と比較して０．６Ｖ高い。また、５ｍＷ出力
時の駆動電流も典型的には前述した本発明の素子と同じ
く４７ｍＡであったが、駆動電圧は４．１Ｖであり、前
述した本発明の素子と比較して０．７Ｖ高くなってい
る。
【００３１】本実施例では、＜１１−２０＞方向に５度
オフしたｎ型（０００１）珪素（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ
基板を用いた例について説明し、これを用いるのが最適
ではあるが、ｎ型（０００１）珪素（Ｓｉ）面６Ｈ−Ｓ
ｉＣ基板を用いてもこれに準ずる効果が得られる。
オフしたｎ型（０００１）珪素（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ
基板を用いた例について説明し、これを用いるのが最適
ではあるが、ｎ型（０００１）珪素（Ｓｉ）面６Ｈ−Ｓ
ｉＣ基板を用いてもこれに準ずる効果が得られる。
【００３２】また、本実施例で示した材料、層構造の組
み合わせに限らず、ＧａＮ活性層／ＡｌＧａＮクラッド
層等の組み合わせで構成されるダブルヘテロ構造およ
び、III族窒化物系混晶半導体で構成される単一量子井
戸（ＳＱＷ）および多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層と
して有する半導体レーザ装置においても同様の効果が得
られる。
み合わせに限らず、ＧａＮ活性層／ＡｌＧａＮクラッド
層等の組み合わせで構成されるダブルヘテロ構造およ
び、III族窒化物系混晶半導体で構成される単一量子井
戸（ＳＱＷ）および多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層と
して有する半導体レーザ装置においても同様の効果が得
られる。
【００３３】
【発明の効果】上述したように、本実施例により作製さ
れた０．１μｍ以上１μｍ以下のＩｎＮコンタクト層を
持つ半導体レーザ装置では、ＩｎＮコンタクト層のキャ
リア濃度が、従来から使用されてきたＧａＮコンタクト
層よりも高くすることができるため、駆動電圧が低減
し、素子信頼性の向上した半導体レーザ装置が得られ
る。
れた０．１μｍ以上１μｍ以下のＩｎＮコンタクト層を
持つ半導体レーザ装置では、ＩｎＮコンタクト層のキャ
リア濃度が、従来から使用されてきたＧａＮコンタクト
層よりも高くすることができるため、駆動電圧が低減
し、素子信頼性の向上した半導体レーザ装置が得られ
る。
【００３４】また、この半導体レーザ装置をＭＯＣＶＤ
法を用いて製造し、そのときアゾ−ターシャルブタンと
いった有機ラジカル原料を用いて、前記ＩｎＮコンタク
ト層を形成することにより、８００℃といった低温で高
品質な膜を得ることが可能となる。
法を用いて製造し、そのときアゾ−ターシャルブタンと
いった有機ラジカル原料を用いて、前記ＩｎＮコンタク
ト層を形成することにより、８００℃といった低温で高
品質な膜を得ることが可能となる。
【図１】本実施例により作製した０．１μｍ以上１μｍ
以下のＩｎＮコンタクト層を持つ半導体レーザ装置の模
式図である。
以下のＩｎＮコンタクト層を持つ半導体レーザ装置の模
式図である。
【図２】従来のＧａＮコンタクト層を持つ半導体レーザ
装置の模式図である。
装置の模式図である。
【図３】窒化物を含む化合物半導体におけるバンドギャ
ップと計算により得られるｐ型キャリア濃度の最高値の
関係を示す図である。
ップと計算により得られるｐ型キャリア濃度の最高値の
関係を示す図である。
【図４】窒化物を含む化合物半導体におけるバンドギャ
ップと計算により得られるｐ型コンタクト抵抗の関係を
示す図である。
ップと計算により得られるｐ型コンタクト抵抗の関係を
示す図である。
１１０ ６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板 １２０ ＡｌＮバッファ層 １３０ ｎ型ＧａＮ層 １４１ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 １５０ ＩｎＧａＮ活性層 １４２ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １６０ ｐ型ＩｎＮコンタクト層 １７０ ＳｉＯ2膜 １８１ ｐ電極 １８２ ｎ電極 ２１０ ６Ｈ−ＳｉＣ基板 ２２０ ＡｌＮバッファ層 ２３０ ｎ型ＧａＮ層 ２４１ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ２５０ ＩｎＧａＮ活性層 ２４２ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ２６０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ２７０ ＳｉＯ2膜 ２８１ ｐ電極 ２８２ ｎ電極
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上に、ＧａxＡｌyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を含む半導体多層膜を
形成して構成される半導体レーザ装置において、 電極が形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具
備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 ＜１１−２０＞方向に５度オフしたｎ型
（０００１）珪素（Ｓｉ）面６Ｈ−ＳｉＣ基板上に、Ｇ
ａxＡｌyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）層を
含む半導体多層膜を形成して構成される半導体レーザ装
置において、 電極が形成されるべき層としてＩｎＮコンタクト層を具
備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記ＩｎＮコンタクト層が０．１μｍ以
上１μｍ以下の膜厚であることを特徴とする請求項１又
は２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１、２、又は３のいずれかに記載
の半導体レーザ装置を製造する方法であって、前記Ｉｎ
Ｎコンタクト層を成長させる際、 Ｉｎ（インジウム）原料として有機金属、Ｎ（窒素）原
料としてＮＨ3を用いる有機金属気相成長法を用いてな
り、熱分解してラジカル状態になる有機原料を前記イン
ジウム原料及び／又は前記窒素原料と同時に供給して、
再蒸発を防止しつつＩｎＮコンタクト層を成長形成して
なることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記有機原料がアゾ−ターシャルブタン
であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ
装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記ＩｎＮコンタクト層が略８００℃の
基板温度で形成されてなることを特徴とする請求項４又
は５のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8070027A JPH09289352A (ja) | 1996-02-22 | 1996-03-26 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| US08/803,303 US5995527A (en) | 1996-02-22 | 1997-02-20 | Semiconductor laser device having an inn contact layer and a method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-34686 | 1996-02-22 | ||
| JP3468696 | 1996-02-22 | ||
| JP8070027A JPH09289352A (ja) | 1996-02-22 | 1996-03-26 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289352A true JPH09289352A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=26373525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8070027A Pending JPH09289352A (ja) | 1996-02-22 | 1996-03-26 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5995527A (ja) |
| JP (1) | JPH09289352A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1051070A (ja) * | 1996-07-29 | 1998-02-20 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP2006019705A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-01-19 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、半導体素子の電極構造、光ディスク装置および光伝送システム |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6726969B1 (en) * | 1997-01-28 | 2004-04-27 | Avery Dennison Corporation | In-mold labels and uses thereof |
| JP3420028B2 (ja) * | 1997-07-29 | 2003-06-23 | 株式会社東芝 | ＧａＮ系化合物半導体素子の製造方法 |
| EP1894280A4 (en) * | 2005-06-22 | 2014-03-26 | Binoptics Corp | ALGAINN-BASED LASER PRODUCED BY ETCH FACET TECHNOLOGY |
| US10324468B2 (en) | 2017-11-20 | 2019-06-18 | Brunswick Corporation | System and method for controlling a position of a marine vessel near an object |
| US10429845B2 (en) | 2017-11-20 | 2019-10-01 | Brunswick Corporation | System and method for controlling a position of a marine vessel near an object |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4185256A (en) * | 1978-01-13 | 1980-01-22 | Xerox Corporation | Mode control of heterojunction injection lasers and method of fabrication |
| US5187547A (en) * | 1988-05-18 | 1993-02-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light emitting diode device and method for producing same |
| US5243204A (en) * | 1990-05-18 | 1993-09-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Silicon carbide light emitting diode and a method for the same |
| US5537666A (en) * | 1990-09-12 | 1996-07-16 | Seiko Epson Coropration | Surface emission type semiconductor laser |
| JPH05129656A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Sharp Corp | ｐｎ接合型発光ダイオード |
| US5313078A (en) * | 1991-12-04 | 1994-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Multi-layer silicon carbide light emitting diode having a PN junction |
| US5432808A (en) * | 1993-03-15 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semicondutor light-emitting device |
| JPH07254732A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
| US5740192A (en) * | 1994-12-19 | 1998-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser |
| US5661074A (en) * | 1995-02-03 | 1997-08-26 | Advanced Technology Materials, Inc. | High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same |
| US5670798A (en) * | 1995-03-29 | 1997-09-23 | North Carolina State University | Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same |
| US5625202A (en) * | 1995-06-08 | 1997-04-29 | University Of Central Florida | Modified wurtzite structure oxide compounds as substrates for III-V nitride compound semiconductor epitaxial thin film growth |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP8070027A patent/JPH09289352A/ja active Pending
-
1997
- 1997-02-20 US US08/803,303 patent/US5995527A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1051070A (ja) * | 1996-07-29 | 1998-02-20 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP2006019705A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-01-19 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、半導体素子の電極構造、光ディスク装置および光伝送システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5995527A (en) | 1999-11-30 |
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