JPH10173282A - Nitride semiconductor laser element and its manufacture - Google Patents

Nitride semiconductor laser element and its manufacture

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JPH10173282A
JPH10173282A JP33388496A JP33388496A JPH10173282A JP H10173282 A JPH10173282 A JP H10173282A JP 33388496 A JP33388496 A JP 33388496A JP 33388496 A JP33388496 A JP 33388496A JP H10173282 A JPH10173282 A JP H10173282A
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nitride semiconductor
layer
resonance
etching
laser device
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Toshio Matsushita
俊雄 松下
Yasunobu Sugimoto
康宜 杉本
Shuji Nakamura
修二 中村
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a laser element which is improved in output and composed of a nitride semiconductor by using the etched surface of the semiconductor as one resonant surface of the element and the cleavage plane of the semiconductor as the other resonant surface. SOLUTION: After a nitride semiconductor layer containing an active layer 7 is formed on a sapphire substrate 1, the resistance value of a p-type layer is further reduced by removing part of the hydrogen contained in the p-type layer by annealing the wafer in a reaction vessel maintained in a nitrogen atmosphere. Then the wafer is transferred to a polishing device and, after the surface of the substrate 1 on which the nitride semiconductor layer is not formed is lapped, the surface is finished to a specular surface with abrasives. After polishing, the polished substrate is cleaved in a bar-like state in the direction parallel to the resonant surface by scribing and a resonator is formed on the cleavage plane. One of the resonant surface of a laser element thus formed is formed of the cleavage plane on which no reflecting mirror is formed and the other resonant surface is formed of the etched surface which also forms a reflecting mirror 30.

Description

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

【0001】[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
るレーザ素子に関する。
The present invention relates to a nitride semiconductor (In).
X Al Y Ga 1-XY N , 0 ≦ X, 0 ≦ Y, a laser element made of X + Y ≦ 1).

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色LED、純緑
色LEDの材料として、フルカラーLEDディスプレ
イ、交通信号灯等で最近実用化されたばかりである。ま
た、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、文献A:Jpn.J.Appl.Phys. Vol.35 (1996) pp.L2
17-L220、文献B:Appl.Phys.Lett.69(10),2 Sep.1996
pp.1477-1479等)
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have only recently been put to practical use in full-color LED displays, traffic signal lights, and the like as materials for high-brightness blue LEDs and pure green LEDs. The present applicant has recently published a laser oscillation of 410 nm at room temperature under pulse current using this material (for example, Document A: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 35 (1996) pp. L2
17-L220, Document B: Appl. Phys. Lett. 69 (10), 2 Sep. 1996
pp.1477-1479 etc.)

【0003】窒化物半導体よりなるレーザ素子の共振面
は一般にエッチング、劈開等の技術を用いて形成され
る。前記文献Aでは、窒化物半導体をエッチングして対
向する共振面を形成しており、またBでは、サファイア
A面上に窒化物半導体を成長させ、そのサファイアのR
面で劈開することにより共振面を形成している。しか
し、それらのレーザ素子の出力は未だ低く満足できるも
のではなかった。
The resonance surface of a laser device made of a nitride semiconductor is generally formed by using a technique such as etching or cleavage. In the document A, a resonance surface is formed by etching a nitride semiconductor, and in B, a nitride semiconductor is grown on a sapphire A surface, and the sapphire R
Cleavage at the plane forms a resonance plane. However, the outputs of these laser devices were still low and unsatisfactory.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】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、その主たる
目的は、出力の向上した窒化物半導体よりなるレーザ素
子と、その製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a laser device made of a nitride semiconductor having an improved output and a method of manufacturing the same. Is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ素子は、
基板上に活性層を含む窒化物半導体層が積層されて、そ
の窒化物半導体層端面に互いに対向する共振面を有する
窒化物半導体レーザ素子において、前記共振面の一方は
窒化物半導体のエッチング面であり、もう一方の共振面
は窒化物半導体の劈開面であることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a laser device comprising:
In a nitride semiconductor laser device in which a nitride semiconductor layer including an active layer is stacked on a substrate, and the nitride semiconductor layer has an end face having a resonance face facing each other, one of the resonance faces is an etching face of the nitride semiconductor. And the other resonance surface is a cleavage surface of a nitride semiconductor.

【0006】その劈開面は窒化物半導体のM面The cleavage plane is an M plane of a nitride semiconductor.

【外2】 であることが望ましい。M面とは窒化物半導体を六角柱
状の六方晶系で近似した場合に、その側面に相当する四
角形の面である。M面には六角柱の側面に沿ってそれぞ
れ、6種類の面方位で示すことができるが、本明細書で
は前記
[Outside 2] It is desirable that The M-plane is a quadrangular surface corresponding to the side surface when the nitride semiconductor is approximated by a hexagonal hexagonal system. Each of the M planes can be represented by six types of plane orientations along the side surface of the hexagonal prism.

【外3】 が全てのM面の面方位を示しているものとする。[Outside 3] Indicates the plane orientations of all M planes.

【0007】さらに、レーザ素子のレーザ光は主として
劈開面側から取り出されることを特徴としている。レー
ザ光は両方の共振面より出射されるが、本発明におい
て”主として劈開面側から取り出される”とは、劈開面
より出射されるレーザ光が例えば読み取り、書き込み等
の各種光源として使用されることを意味する。なお、も
う一方のエッチング面より出射されるレーザ光は、例え
ばフォトディテクター等の光検出器により検出されて、
レーザ素子が制御されるが、このエッチング面側より出
射されるレーザ光は、本発明においては”主として取り
出される”側を意味するものではない。
Further, the laser light of the laser element is mainly extracted from the cleavage plane side. Although laser light is emitted from both resonance surfaces, "mainly extracted from the cleavage surface side" in the present invention means that the laser light emitted from the cleavage surface is used as various light sources such as reading and writing. Means The laser light emitted from the other etching surface is detected by a photodetector such as a photodetector, for example.
Although the laser element is controlled, the laser light emitted from the etched surface side does not mean a side "mainly extracted" in the present invention.

【0008】本発明のレーザ素子の一態様によれば、エ
ッチングによる共振面にはレーザ光を窒化物半導体層内
に反射させる反射鏡(以下、本明細書でエッチング面側
に形成する反射鏡を第1の反射鏡ということがある。)
が形成されており、劈開面には反射鏡が形成されていな
いことを特徴とする。
According to one aspect of the laser device of the present invention, a reflecting mirror for reflecting laser light into the nitride semiconductor layer (hereinafter, a reflecting mirror formed on the etched surface side in the present specification) is provided on a resonance surface formed by etching. It may be referred to as the first reflecting mirror.)
Are formed, and no reflection mirror is formed on the cleavage plane.

【0009】本発明のレーザ素子の別の態様によれば、
前記エッチング面、及び前記劈開面にはそれぞれレーザ
光を窒化物半導体層内に反射させる反射鏡が形成されて
おり、活性層の発光波長におけるエッチング面側の反射
鏡の反射率が、劈開面側の反射鏡の反射率よりも高く調
整されていることを特徴とする。(以下、本明細書で、
劈開面側に形成する反射鏡を第2の反射鏡ということが
ある。)反射鏡には通常、誘電体よりなる多層膜を形成
することが望ましい。
According to another aspect of the laser device of the present invention,
Reflecting mirrors for reflecting laser light into the nitride semiconductor layer are formed on the etching surface and the cleavage surface, respectively, and the reflectance of the reflecting mirror on the etching surface side at the emission wavelength of the active layer is higher than the cleavage surface side. Is adjusted to be higher than the reflectance of the reflecting mirror. (Hereinafter, in this specification,
The reflecting mirror formed on the cleavage plane side may be referred to as a second reflecting mirror. It is usually desirable to form a multilayer film made of a dielectric on the reflecting mirror.

【0010】また、本発明のレーザ素子の他の態様で
は、基板上に活性層を含む窒化物半導体層が積層され
て、その窒化物半導体層端面に互いに対向する共振面を
有する窒化物半導体レーザ素子において、前記共振面の
少なくとも一方には活性層の発光を反射する反射鏡が形
成されており、その反射鏡の活性層の発光波長における
反射率が調整されて、共振面の反射率が互いに異なるこ
とを特徴とする。この場合の共振面はエッチング、劈開
等、同じ方法で形成されていてもよい。
According to another aspect of the laser device of the present invention, a nitride semiconductor laser including a nitride semiconductor layer including an active layer laminated on a substrate and having resonant surfaces opposed to each other at end faces of the nitride semiconductor layer is provided. In the device, at least one of the resonance surfaces is provided with a reflector for reflecting light emitted from the active layer, and the reflectance of the active layer of the reflector at the emission wavelength is adjusted so that the reflectances of the resonance surfaces are mutually different. It is different. In this case, the resonance surface may be formed by the same method such as etching and cleavage.

【0011】本発明のレーザ素子の製造方法は、基板上
に活性層を含む窒化物半導体層を積層する工程(以下、
積層工程という。)と、その窒化物半導体層をエッチン
グして、対向する窒化物半導体層のエッチング端面に、
それぞれ共振面を作製する工程(以下、エッチング工程
という。)と、共振面作成後、その共振面と共振面との
間にある窒化物半導体を劈開する工程(以下、劈開工程
という。)とを備えることを特徴とする。
In the method of manufacturing a laser device according to the present invention, a step of laminating a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate (hereinafter referred to as a “lamination”)
This is called a laminating step. ) And etching the nitride semiconductor layer to form an etching end face of the opposing nitride semiconductor layer,
A step of forming a resonance surface (hereinafter, referred to as an etching step) and a step of cleaving a nitride semiconductor between the resonance surfaces after the formation of the resonance surface (hereinafter, referred to as a cleavage step). It is characterized by having.

【0012】本発明の製造方法において、エッチング工
程後、劈開工程の前に、それらの共振面に誘電体よりな
る連続した反射鏡(第1の反射鏡)を形成する工程(以
下、第1の反射鏡形成工程という。)を備えることを特
徴とする。
In the manufacturing method of the present invention, after the etching step and before the cleavage step, a step of forming a continuous reflecting mirror (first reflecting mirror) made of a dielectric on those resonance surfaces (hereinafter referred to as a first reflecting mirror). (Reflecting mirror forming step).

【0013】また本発明の製造方法では、劈開工程後、
エッチング面に形成された反射鏡よりも活性層の発光波
長の反射率が低い他の反射鏡(第2の反射鏡)を、劈開
面に形成することもできる。(以下、第2の反射鏡形成
工程という。)
Further, in the manufacturing method of the present invention, after the cleavage step,
Another reflecting mirror (second reflecting mirror) having a lower reflectance at the emission wavelength of the active layer than the reflecting mirror formed on the etched surface may be formed on the cleavage surface. (Hereinafter, this is referred to as a second reflecting mirror forming step.)

【0014】さらに、本発明の製造方法は、基板上に活
性層を含む窒化物半導体層を積層する工程と、その窒化
物半導体層をエッチングして、対向する窒化物半導体層
のエッチング端面に、それぞれ共振面を作製する工程
と、共振面形成後、窒化物半導体層の表面と共振面と
に、連続した誘電体よりなる反射鏡を形成する工程を備
えることを特徴とする。
Further, in the manufacturing method of the present invention, a step of laminating a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate, and etching the nitride semiconductor layer to form an etching end face of the facing nitride semiconductor layer with The method is characterized by comprising a step of forming a resonance surface and a step of forming a reflection mirror made of a continuous dielectric on the surface of the nitride semiconductor layer and the resonance surface after the formation of the resonance surface.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明のレーザ素子の形状
を示す斜視図であり、図2は図1のレーザ素子を、一点
鎖線で示す位置で共振方向に平行に切断した際の概略的
な断面図である。基本構造としては、基板上に、窒化物
半導体よりなるn型層、活性層、p型層が積層されたダ
ブルへテロ構造を有し、それらの窒化物半導体層の端面
には互いに対向する共振面を有している。それら共振面
は活性層の発光波長において異なる反射率を有してい
る。具体的な共振面としては、一方が窒化物半導体のエ
ッチング面とされており、もう一方が窒化物半導体の劈
開面とされている。
FIG. 1 is a perspective view showing the shape of a laser device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the laser device shown in FIG. 1 cut at a position indicated by an alternate long and short dash line in parallel with a resonance direction. FIG. The basic structure has a double hetero structure in which an n-type layer made of a nitride semiconductor, an active layer, and a p-type layer are stacked on a substrate. Surface. The resonance surfaces have different reflectivities at the emission wavelength of the active layer. As a specific resonance surface, one is an etching surface of the nitride semiconductor and the other is a cleavage surface of the nitride semiconductor.

【0016】窒化物半導体をエッチングするには、ウエ
ットエッチング、ドライエッチング等の方法があるが、
共振面となるような平滑な面を形成するには、好ましく
ドライエッチングを用いる。ドライエッチングには、例
えば反応性イオンエッチング(RIE)、反応性イオン
ビームエッチング(RIBE)、電子サイクロトロンエ
ッチング(ECR)、イオンビームエッチング等の装置
があり、いずれもエッチングガスを適宜選択することに
より、窒化物半導体をエッチングして共振面を形成する
ことができる。例えば、本出願人が先に公開した特開平
8−17803号公報に、窒化物半導体の具体的なエッ
チング手段が開示されている。
There are various methods for etching a nitride semiconductor such as wet etching and dry etching.
In order to form a smooth surface that becomes a resonance surface, dry etching is preferably used. Dry etching includes, for example, devices such as reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (ECR), and ion beam etching. The resonance surface can be formed by etching the nitride semiconductor. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei. 8-17803 previously published by the present applicant discloses specific means for etching a nitride semiconductor.

【0017】一方、劈開により窒化物半導体の端面に共
振面を形成するには、例えば、本出願人が先に公開した
特開平8−153931号に記載されているような、サ
ファイアのC面にC軸配向した窒化物半導体を成長させ
た後、サファイア基板をM面で割る方法がある。その
他、上記文献Bに記載されるような、サファイアA面上
に窒化物半導体を成長させ、そのサファイアのR面で劈
開する方法等がある。本発明のレーザ素子において、窒
化物半導体の劈開面の面方位は特に問わないが、好まし
くは窒化物半導体のM面を共振面とすると、非常に歩留
良く、また鏡面に近い共振面が得られる。なお本発明で
いう共振面とは、図1の矢印で示すように、活性層の端
面に形成する共振面を指す。
On the other hand, in order to form a resonance surface on the end face of the nitride semiconductor by cleavage, for example, a C-plane of sapphire described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-153931 previously published by the present applicant. After growing a nitride semiconductor having a C-axis orientation, there is a method of dividing a sapphire substrate by an M plane. In addition, there is a method of growing a nitride semiconductor on the sapphire A plane and cleaving the sapphire on the R plane as described in the above Document B. In the laser device of the present invention, the plane orientation of the cleavage plane of the nitride semiconductor is not particularly limited. However, when the M plane of the nitride semiconductor is used as the resonance plane, a very good yield and a resonance plane close to a mirror surface can be obtained. Can be Note that the resonance surface in the present invention refers to a resonance surface formed on an end surface of the active layer as shown by an arrow in FIG.

【0018】このように窒化物半導体の一方の共振面を
エッチング面とし、さらにもう一方の共振面をエッチン
グ面とすることにより、レーザ素子の共振面の反射率を
異なるようにすることができるので、反射率の低い共振
面より出射されるレーザ光の出力を向上させることがで
きる。特に、図1、2に示すようにエッチング面側の共
振面に活性層の発光波長を反射する第1の反射鏡を形成
すると、劈開面側の反射率がさらに小さくなるので、劈
開面よりレーザ光が直接出射されるため出力の高いレー
ザ素子が得られる。
As described above, by setting one of the resonance surfaces of the nitride semiconductor as an etching surface and the other as an etching surface, the reflectance of the resonance surface of the laser element can be made different. In addition, it is possible to improve the output of the laser light emitted from the resonance surface having a low reflectance. In particular, as shown in FIGS. 1 and 2, when the first reflecting mirror for reflecting the emission wavelength of the active layer is formed on the resonance surface on the etching surface side, the reflectance on the cleavage surface side is further reduced. Since the light is directly emitted, a laser element having a high output can be obtained.

【0019】さらにまた、エッチングにより共振面を形
成すると、図1に示すようにエッチング共振面側には、
共振面とほぼ垂直な位置にあるn層の平面が露出してし
まう。この平面はレーザ光をその表面で反射して、レー
ザ光のファーフィールドパターンを乱す。つまりレーザ
出射光側に共振面よりも突出した平面が存在すると、そ
の平面でレーザ光の形状が乱される。一方劈開面であれ
ば、その突出部分がないために、楕円形に近い一定形状
のレーザ光が得られる。そのため、本発明のレーザ素子
では劈開面側から出射されるレーザ光を主として取り出
して、各種光源として使用することが望ましい。
Further, when the resonance surface is formed by etching, as shown in FIG.
The plane of the n-layer located substantially perpendicular to the resonance surface is exposed. This plane reflects the laser light on its surface and disturbs the far-field pattern of the laser light. In other words, if there is a plane protruding from the resonance surface on the laser emission light side, the shape of the laser light is disturbed on that plane. On the other hand, in the case of a cleavage plane, since there is no protruding portion, a laser beam having a constant shape close to an ellipse can be obtained. Therefore, in the laser device of the present invention, it is desirable to mainly extract laser light emitted from the cleavage plane side and use it as various light sources.

【0020】さらに好ましくは、図1に示すようにエッ
チング面側には第1の反射鏡を形成して、劈開面側には
反射鏡を形成しないことが最も望ましい。レーザ光は共
振面より出射される場合に反射鏡で一部が出射を阻害さ
れる。そのため、劈開面側に反射鏡を形成しないことに
より、光の取出効率が向上し、スロープ効率もよくなる
ので、高出力のレーザが得られる。さらに好ましくは反
射鏡がSiO2、TiO2、ZrO2、ポリイミドのよう
な高誘電体で構成されていると、本発明の製造方法にお
いても非常に都合がよい。つまり、窒化物半導体レーザ
素子の場合には、同一面側にある半導体層からp電極
と、n電極とが取り出されることが多いため、電極形成
の際に、電極間の短絡には非常に注意を要する。しか
し、本発明のように高誘電体よりなる反射鏡を共振面と
共に形成すると、その反射鏡がn、p電極が短絡するの
を防止する絶縁膜として作用するので、レーザ素子の信
頼性が向上する。この誘電体よりなる反射鏡の作用につ
いては、本実施例においてさらに詳説する。
More preferably, as shown in FIG. 1, it is most desirable to form a first reflecting mirror on the etching surface side and not to form a reflecting mirror on the cleavage surface side. When the laser light is emitted from the resonance surface, the emission is partially blocked by the reflecting mirror. Therefore, by not forming a reflecting mirror on the cleavage plane side, light extraction efficiency is improved and slope efficiency is improved, so that a high-output laser can be obtained. More preferably, if the reflecting mirror is made of a high dielectric substance such as SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , or polyimide, it is very convenient in the manufacturing method of the present invention. In other words, in the case of a nitride semiconductor laser device, the p-electrode and the n-electrode are often taken out of the semiconductor layer on the same surface side. Cost. However, when a reflecting mirror made of a high dielectric material is formed together with the resonance surface as in the present invention, the reflecting mirror functions as an insulating film for preventing short-circuiting of the n and p electrodes, thereby improving the reliability of the laser element. I do. The operation of the reflecting mirror made of the dielectric will be described in further detail in this embodiment.

【0021】本発明のレーザ素子では、エッチング面側
に形成した第1の反射鏡の反射率よりも低い反射率を有
する第2の反射鏡を劈開面側に形成してもよい。第2の
反射鏡を形成すると、閾値が低下するという利点はある
が、劈開面側から出射されるレーザ素子の出力は、第2
の反射鏡を形成しないものに比較して、若干低下する。
In the laser device of the present invention, a second reflector having a lower reflectance than the first reflector formed on the etching surface may be formed on the cleavage surface. Although the formation of the second reflecting mirror has the advantage of lowering the threshold value, the output of the laser element emitted from the cleavage plane side is the second
Slightly lower than those without the reflection mirror.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明を実施例において詳説する。図
3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、共振面に平行な方向で素子を切断した際の構造
を示している。図4は窒化物半導体の結晶構造を示すブ
ロックセル図である。図5、図6は本発明の実施例の一
工程において得られるレーザ素子の構造を示す部分断面
図であり、この図はレーザ光の共振方向に平行な方向で
素子を切断した際の図を示している。以下、これらの図
を元に本発明のレーザ素子、及び製造方法について説明
する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples. FIG. 3 is a schematic sectional view showing one structure of the laser device of the present invention, and shows a structure when the device is cut in a direction parallel to the resonance surface. FIG. 4 is a block cell diagram showing a crystal structure of the nitride semiconductor. FIGS. 5 and 6 are partial cross-sectional views showing the structure of a laser device obtained in one step of the embodiment of the present invention. FIGS. 5 and 6 are views when the device is cut in a direction parallel to the resonance direction of laser light. Is shown. Hereinafter, the laser device and the manufacturing method of the present invention will be described based on these drawings.

【0023】[実施例1]以下、図3に示す構造のレー
ザ素子を作製する方法について述べる。 (積層工程) 1) 2インチφのサファイア(C面)よりなる基板1の
上に 2) GaNよりなるバッファ層2 3) Siドープn型GaNよりなるコンタクト層3 4) Siドープn型In0.1Ga0.9Nよりなるクラック
防止層4 5) Siドープn型Al0.2Ga0.8Nよりなるn型クラ
ッド層5 6) SiドープGaNよりなるn型光ガイド層6 7) SiドープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を25
オングストロームと、SiドープIn0.01Ga0.95Nよ
りなる障壁層を50オングストロームと3ペア積層して
最後に井戸層を積層した活性層7 8) Mgドープp型Al0.1Ga0.9Nよりなるp型キャ
ップ層8 9) Mgドープp型GaNよりなるp型光ガイド層9 10) Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nよりなるp型ク
ラッド層10 11) Mgドープp型GaNよりなるp型コンタクト層
11 を順に積層する。
Embodiment 1 A method for manufacturing a laser device having the structure shown in FIG. 3 will be described below. (Lamination process) 1) On a substrate 1 made of 2 inch φ sapphire (C-plane) 2) A buffer layer 23 made of GaN 3) A contact layer 34 made of Si-doped n-type GaN 4) Si-doped n-type In0. Crack preventing layer 4 of 1Ga0.9N 4 5) n-type cladding layer 5 of Si-doped n-type Al0.2Ga0.8N 6) n-type optical guide layer 6 of Si-doped GaN 7) Si-doped In0.2Ga0.8N 25 well layers
An active layer in which a barrier layer composed of Angstroms and Si-doped In0.01Ga0.95N is laminated in pairs of 50 Angstroms and a well layer is finally laminated. 8) A p-type cap layer composed of Mg-doped p-type Al0.1Ga0.9N 8 9) p-type optical guide layer 9 made of Mg-doped p-type GaN 9 10) p-type cladding layer 10 made of Mg-doped p-type Al0.2Ga0.8N 11) p-type contact layer 11 made of Mg-doped p-type GaN Laminate.

【0024】1) 基板1にはサファイアC面の他、R
面、A面を主面とするサファイア、その他、スピネル
(MgA124)のような絶縁性の基板を用いることが
できる。その他SiC(6H、4H、3Cを含む)、Z
nS、ZnO、GaAs、GaN等の半導体基板を用い
て、本発明のような構造の素子とすることもできる。
1) In addition to the sapphire C plane, R
A sapphire having a main surface, A surface, or an insulating substrate such as spinel (MgA1 2 O 4 ) can be used. Other SiC (including 6H, 4H, 3C), Z
Using a semiconductor substrate of nS, ZnO, GaAs, GaN, or the like, an element having a structure as in the present invention can be obtained.

【0025】2) バッファ層2はAlN、GaN、A
lGaN等が、900℃以下の温度で、膜厚数十オング
ストローム〜数百オングストロームで形成できる。この
バッファ層は基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩
和するために形成されるが、窒化物半導体の成長方法、
基板の種類等によっては省略することも可能である。
2) The buffer layer 2 is made of AlN, GaN, A
lGaN or the like can be formed at a temperature of 900 ° C. or less with a film thickness of several tens angstroms to several hundred angstroms. This buffer layer is formed to alleviate the lattice constant mismatch between the substrate and the nitride semiconductor.
It may be omitted depending on the type of the substrate and the like.

【0026】3) n型コンタクト層3はInXAlY
1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成すること
ができ、特にGaN、InGaN、その中でもSi若し
くはGe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n電極と好まし
いオーミック接触が得られる。
3) The n-type contact layer 3 is made of In x Al Y G
a 1 -XYN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), and particularly, by using GaN or InGaN, among which GaN doped with Si or Ge, n A mold layer is obtained, and a favorable ohmic contact with the n-electrode is obtained.

【0027】4) クラック防止層4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n型クラッド層を
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、光閉じ込め層となる層を、好ましくは
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Alを含むn型クラッド層に
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は成長方法、
成長装置等の条件によっては省略することもできるがL
Dを作製する場合には成長させる方が望ましい。このク
ラック防止層はn型コンタクト層内に成長させても良
い。
4) By growing the crack prevention layer 4 from an n-type nitride semiconductor containing In, preferably InGaN, an n-type clad layer containing Al to be grown next can be grown as a thick film. , Very preferred.
In the case of LD, it is necessary to grow a layer to be a light confinement layer, preferably with a thickness of 0.1 μm or more. Conventionally, a thick AlGaN layer is directly formed on a GaN or AlGaN layer.
Was grown, cracks were formed in AlGaN grown later, making it difficult to fabricate the device. However, this crack prevention layer prevents cracks from entering into the n-type clad layer containing Al to be grown next. be able to. The crack preventing layer is preferably grown to a thickness of 100 Å or more and 0.5 μm or less. When the thickness is less than 100 Å, it is difficult to function as a crack prevention as described above, and when the thickness is more than 0.5 μm, the crystal itself tends to turn black. In addition, this crack prevention layer is formed by a growth method,
Depending on the conditions of the growth apparatus and the like, it can be omitted, but L
When producing D, it is desirable to grow it. This crack preventing layer may be grown in the n-type contact layer.

【0028】5) n型クラッド層5はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Alを含む窒化
物半導体、好ましくはAlGaNを成長させることが望
ましく、100オングストローム以上、2μm以下、さ
らに好ましくは500オングストローム以上、1μm以
下で成長させることにより、結晶性の良いキャリア閉じ
込め層が形成できる。
5) The n-type cladding layer 5 functions as a carrier confinement layer and a light confinement layer, and it is desirable to grow a nitride semiconductor containing Al, preferably AlGaN, and more than 100 Å and less than 2 μm, more preferably By growing the layer with a thickness of 500 Å or more and 1 μm or less, a carrier confinement layer having good crystallinity can be formed.

【0029】6) n型光ガイド層6は、活性層の光ガ
イド層として作用し、GaN、InGaNを成長させる
ことが望ましく、通常100オングストローム〜5μ
m、さらに好ましくは200オングストローム〜1μm
の膜厚で成長させることが望ましい。
6) The n-type light guide layer 6 functions as a light guide layer of an active layer, and is preferably used for growing GaN or InGaN, and usually 100 Å to 5 μm.
m, more preferably 200 Å to 1 μm
It is desirable to grow with a film thickness of.

【0030】7) 活性層7は膜厚70オングストロー
ム以下のInを含む窒化物半導体よりなる井戸層と、膜
厚150オングストローム以下の井戸層よりもバンドギ
ャップエネルギーが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とするとレーザ発振しや
すい。
7) The active layer 7 includes a well layer made of a nitride semiconductor containing In and having a thickness of 70 Å or less, and a barrier layer made of a nitride semiconductor having a larger band gap energy than the well layer having a thickness of 150 Å or less. , A laser is likely to oscillate.

【0031】8) キャップ層8はp型としたが、膜厚
が薄いため、n型不純物をドープしてキャリアが補償さ
れたi型としても良く、最も好ましくはp型とする。p
型キャップ層の膜厚は0.1μm以下、さらに好ましく
は500オングストローム以下、最も好ましくは300
オングストローム以下に調整する。0.1μmより厚い
膜厚で成長させると、p型キャップ層中にクラックが入
りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しに
くいからである。またキャリアがこのエネルギーバリア
をトンネル効果により通過できなくなる。Alの組成比
が大きいAlGaN程薄く形成するとLD素子は発振し
やすくなる。例えば、Y値が0.2以上のAlYGa1-Y
Nであれば500オングストローム以下に調整すること
が望ましい。p型キャップ層8の膜厚の下限は特に限定
しないが、10オングストローム以上の膜厚で形成する
ことが望ましい。
8) Although the cap layer 8 is of p-type, the thickness is small, so that the cap layer 8 may be of i-type in which carriers are compensated by doping with n-type impurities, and most preferably p-type. p
The thickness of the mold cap layer is 0.1 μm or less, more preferably 500 Å or less, and most preferably 300 Å or less.
Adjust to less than Angstrom. This is because if the layer is grown with a thickness greater than 0.1 μm, cracks are likely to be formed in the p-type cap layer, and it is difficult to grow a nitride semiconductor layer having good crystallinity. In addition, carriers cannot pass through the energy barrier due to the tunnel effect. When the composition ratio of Al is larger and the thickness of AlGaN is smaller, the LD element is more likely to oscillate. For example, Al Y Ga 1-Y having a Y value of 0.2 or more
If it is N, it is desirable to adjust it to 500 angstroms or less. The lower limit of the thickness of the p-type cap layer 8 is not particularly limited, but is preferably formed to a thickness of 10 Å or more.

【0032】9) p型光ガイド層9は、n型光ガイド
層と同じくGaN、InGaNで成長させることが望ま
しい。また、この層はp型クラッド層を成長させる際の
バッファ層としても作用し、100オングストローム〜
5μm、さらに好ましくは200オングストローム〜1
μmの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド
層として作用する。
9) The p-type light guide layer 9 is preferably made of GaN or InGaN, like the n-type light guide layer. This layer also functions as a buffer layer when growing the p-type cladding layer, and is formed at a thickness of 100 Å to 100 Å.
5 μm, more preferably 200 Å to 1
By growing with a thickness of μm, it functions as a preferable light guide layer.

【0033】10) p型クラッド層10はn型クラッ
ド層と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層
として作用し、Alを含む窒化物半導体、好ましくはA
lGaNを成長させることが望ましく、100オングス
トローム以上、2μm以下、さらに好ましくは500オ
ングストローム以上、1μm以下で成長させることによ
り、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。さ
らに前記のようにこの層をAlを含む窒化物半導体層と
することにより、p型コンタクト層と、p電極との接触
抵抗差ができるので好ましい。
10) Like the n-type cladding layer, the p-type cladding layer 10 functions as a carrier confinement layer and a light confinement layer, and is a nitride semiconductor containing Al, preferably A
It is desirable to grow lGaN, and it is possible to form a carrier confinement layer with good crystallinity by growing it at 100 Å or more and 2 μm or less, more preferably 500 Å or more and 1 μm or less. Further, as described above, it is preferable to form this layer as a nitride semiconductor layer containing Al because a contact resistance difference between the p-type contact layer and the p-electrode can be generated.

【0034】本実施例のようにInGaNよりなる井戸
層を有する量子構造の活性層の場合、その活性層に接し
て、膜厚0.1μm以下のAlを含むp型キャップ層を
設け、そのp型キャップ層よりも活性層から離れた位置
に、p型キャップ層よりもバッドギャップエネルギーが
小さいp型光ガイド層を設け、そのp型光ガイド層より
も活性層から離れた位置に、p型光ガイド層よりもバン
ドギャップが大きいAlを含む窒化物半導体よりなるp
型クラッド層を設けることは非常に好ましい。しかもp
型キャップ層の膜厚を0.1μm以下と薄く設定してあ
るため、キャリアのバリアとして作用することはなく、
p層から注入された正孔が、トンネル効果によりp型キ
ャップ層を通り抜けることができて、活性層で効率よく
再結合し、LDの出力が向上する。つまり、注入された
キャリアは、p型キャップ層のバンドギャップエネルギ
ーが大きいため、半導体素子の温度が上昇しても、ある
いは注入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオー
バーフローせず、p型キャップ層で阻止されるため、キ
ャリアが活性層に貯まり、効率よく発光することが可能
となる。従って、半導体素子が温度上昇しても発光効率
が低下することが少ないので、閾値電流の低いLDを実
現することができる。
In the case of an active layer having a quantum structure having a well layer made of InGaN as in this embodiment, a p-type cap layer having a thickness of 0.1 μm or less and containing Al is provided in contact with the active layer. A p-type light guide layer having a smaller gap energy than the p-type cap layer is provided at a position farther from the active layer than the type cap layer, and a p-type light guide layer is provided at a position further from the active layer than the p-type light guide layer P made of a nitride semiconductor containing Al having a larger band gap than the optical guide layer
It is highly preferred to provide a mold cladding layer. And p
Since the thickness of the mold cap layer is set as thin as 0.1 μm or less, it does not act as a carrier barrier,
The holes injected from the p-layer can pass through the p-type cap layer by the tunnel effect, and are efficiently recombined in the active layer, and the output of the LD is improved. That is, since the injected carriers have a large band gap energy of the p-type cap layer, the carriers do not overflow the active layer even if the temperature of the semiconductor element is increased or the injected current density is increased. Since the carrier is blocked by the cap layer, carriers are accumulated in the active layer, and light can be efficiently emitted. Therefore, even if the temperature of the semiconductor element rises, the luminous efficiency is hardly reduced, so that an LD with a low threshold current can be realized.

【0035】11) p型コンタクト層11はp型のI
XAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構
成することができ、好ましくはMgをドープしたGaN
とすれば、p電極20と最も好ましいオーミック接触が
得られる。(積層工程終了)
11) The p-type contact layer 11 is made of p-type I
n X Al Y Ga 1 -XYN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), preferably GaN doped with Mg
Then, the most preferable ohmic contact with the p electrode 20 can be obtained. (End of lamination process)

【0036】以上の構成で基板1の上に活性層7を含む
窒化物半導体層を積層後、窒素雰囲気中、ウェーハを反
応容器内において、アニーリングを行い、p型層中に含
まれる水素の一部を除去し、p型層をさらに低抵抗化す
る。
After laminating the nitride semiconductor layer including the active layer 7 on the substrate 1 with the above configuration, the wafer is annealed in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel to remove hydrogen contained in the p-type layer. The portion is removed to further reduce the resistance of the p-type layer.

【0037】次に、最上層のp型コンタクト層の表面に
所定の形状のマスクを形成し、RIE(反応性イオンエ
ッチング)装置で、図3に示すように、最上層のp型コ
ンタクト層11と、p型クラッド層10とをメサエッチ
ングして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状と
する。
Next, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and the uppermost p-type contact layer 11 is formed by a RIE (reactive ion etching) apparatus as shown in FIG. And the p-type cladding layer 10 are mesa-etched to form a ridge shape having a stripe width of 4 μm.

【0038】リッジ形成後、露出しているp型層の平面
にマスクを形成し、図3に示すようにストライプ状のリ
ッジに対して左右対称にして、n型コンタクト層22の
平面を露出させる。このようにn電極22を形成すべき
n型コンタクト層3をリッジストライプに対して左右対
称に設けることにより、n層からの電流も活性層に対し
て均一に係るようになり、閾値が低下する。
After forming the ridge, a mask is formed on the exposed plane of the p-type layer, and the plane of the n-type contact layer 22 is exposed symmetrically with respect to the stripe-shaped ridge as shown in FIG. . By providing the n-type contact layer 3 on which the n-electrode 22 is to be formed symmetrically with respect to the ridge stripe, the current from the n-layer also uniformly affects the active layer, and the threshold value is reduced. .

【0039】(エッチング工程)次に、n型コンタクト
層3の表面と、露出しているp型層の表面に所定の形状
のマスクを形成し、同じくRIEを用いて、n型コンタ
クト3の平面とほぼ同じ高さになるようにエッチングを
行い、共振器長700μmの共振面を形成する。
(Etching Step) Next, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the n-type contact layer 3 and on the exposed surface of the p-type layer. Etching is performed so that the height is substantially the same as that described above, and a resonance surface having a resonator length of 700 μm is formed.

【0040】次に、リッジ最上部のp型コンタクト層1
1に、NiとAuよりなるオーミック用のp電極20を
ほぼ全面に形成する。一方、TiとAlよりなるオーミ
ック用のn電極22をストライプ状のn型コンタクト層
のほぼ全面に形成する。なお、ほぼ全面とは80%以上
の面積をいう。このようにn電極も全面に形成し、さら
にリッジに対して左右対称に形成することにより閾値が
低下する。図5は、p電極20形成後のウェーハの部分
断面図であり、レーザの共振方向に平行な方向で、リッ
ジの直上からウェーハを切断した際の概略図を示してい
る。
Next, the p-type contact layer 1 at the top of the ridge
First, an ohmic p-electrode 20 made of Ni and Au is formed on almost the entire surface. On the other hand, an ohmic n-electrode 22 made of Ti and Al is formed on almost the entire surface of the striped n-type contact layer. It should be noted that the almost entire surface refers to an area of 80% or more. As described above, the threshold value is lowered by forming the n-electrode on the entire surface and symmetrically with respect to the ridge. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the wafer after the formation of the p-electrode 20, and is a schematic view when the wafer is cut from directly above the ridge in a direction parallel to the laser resonance direction.

【0041】(第1の反射鏡形成工程)電極形成後、ウ
ェーハをCVD装置に移送し、p電極20、n電極2
2、p型クラッド層10等、基板から上の表面に露出し
ている層全てに渡って、SiO2とTiO2の誘電体多層
膜よりなる第1の反射鏡30を形成する。第1の反射鏡
30の各層の膜厚はλ/4n(λ:活性層の発光波長、
n:材料の屈折率)に従うものとする。第1の反射鏡3
0形成後の断面図を図6に示す。この第1の反射鏡は共
振面側では活性層の発光を反射する反射鏡として作用
し、さらに、n型コンタクト層3、p型クラッド層10
の表面では電極間の短絡を防止する絶縁膜として作用す
る。このように、第1の反射鏡30を共振面と共振面と
の間に連続して形成することにより、非常に効果的に素
子を作製することができる。反射鏡の材料としては例え
ばSiO2、TiO2、ZrO2、Al23、ZnO、M
gO、ポリイミドのような高誘電体材料を用いることが
できる。
(First Reflection Mirror Forming Step) After the electrodes are formed, the wafer is transferred to a CVD apparatus, and the p-electrode 20 and the n-electrode 2 are formed.
2. A first reflecting mirror 30 made of a dielectric multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is formed over all layers exposed from the substrate, such as the p-type cladding layer 10. The thickness of each layer of the first reflecting mirror 30 is λ / 4n (λ: emission wavelength of the active layer,
n: refractive index of the material). First reflector 3
FIG. 6 shows a cross-sectional view after the formation of 0. The first reflecting mirror functions as a reflecting mirror for reflecting the light emitted from the active layer on the resonance surface side, and further has an n-type contact layer 3 and a p-type cladding layer 10.
Acts as an insulating film for preventing a short circuit between the electrodes. As described above, by forming the first reflecting mirror 30 continuously between the resonance surfaces, the element can be manufactured very effectively. As a material of the reflecting mirror, for example, SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , ZnO, M
High dielectric materials such as gO and polyimide can be used.

【0042】第1の反射鏡30形成後、p電極20と、
n電極22の表面に形成されている第1の反射鏡30を
除去する。除去されて露出したp電極20と、n電極2
2の表面には電極面積を広げ、電流を均一に拡散させる
目的で、それぞれpパッド電極21と、nパッド電極2
2とを図3に示すような構造となるように形成する。な
お、図3に示すようにpパッド電極は、絶縁膜としての
第1の反射鏡を介して、p型クラッド層10の表面にも
渡って形成する。
After forming the first reflecting mirror 30, the p-electrode 20 and
The first reflecting mirror 30 formed on the surface of the n-electrode 22 is removed. The exposed p-electrode 20 and the n-electrode 2
In order to enlarge the electrode area on the surface of the substrate 2 and spread the current uniformly, the p-pad electrode 21 and the n-pad electrode 2 are respectively provided.
2 is formed so as to have a structure as shown in FIG. Note that, as shown in FIG. 3, the p-pad electrode is formed over the surface of the p-type cladding layer 10 via a first reflecting mirror as an insulating film.

【0043】(劈開工程)次に、ウェーハを研磨装置に
移送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を
形成していない側のサファイア基板をラッピングし、基
板の厚さを50μmとする。ラッピング後、さらに細か
い研磨剤で1μmポリシングして基板表面を鏡面状とす
る。基板の厚さは70μm以下、さらに好ましくは60
μm以下、最も好ましくは50μm以下とすることによ
り、素子の放熱性が高まり素子が長寿命になる。
(Cleaving Step) Next, the wafer is transferred to a polishing apparatus, and the sapphire substrate on which the nitride semiconductor is not formed is wrapped using a diamond abrasive to reduce the thickness of the substrate to 50 μm. After lapping, the substrate surface is mirror-finished by polishing with a finer abrasive at 1 μm. The thickness of the substrate is 70 μm or less, more preferably 60 μm.
When the thickness is not more than μm, most preferably not more than 50 μm, the heat radiation of the element is enhanced and the life of the element is extended.

【0044】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
図6に示す一点鎖線の位置で、共振面に平行な方向でバ
ー状に劈開し、劈開面に共振器を作製する。これによ
り、劈開面とエッチング面とで構成された共振器長55
0μmの共振面が作製される。なお劈開面はサファイア
基板の上に成長した窒化物半導体面のM面とする。M面
とは前にも説明したが、具体的には、図4に示すよう
に、窒化物半導体を正六角柱の六方晶系で近似した場合
に、その六角柱の側面に相当する四角形の面に相当する
面である。なお、M面で劈開するためには、予めエッチ
ング工程で作製する共振面がM面となるように作製して
おく必要がある。さらにn電極に平行な位置でウェーハ
を切断することにより、図2に示すような形状のレーザ
素子を得る。
After the substrate is polished, the polished surface side is scribed,
Cleavage is performed at a position indicated by a dashed line in FIG. 6 in a bar shape in a direction parallel to the resonance plane, and a resonator is formed on the cleavage plane. Thereby, the resonator length 55 composed of the cleavage plane and the etching plane
A 0 μm resonance surface is produced. Note that the cleavage plane is the M plane of the nitride semiconductor surface grown on the sapphire substrate. Although the M-plane has been described above, specifically, as shown in FIG. 4, when the nitride semiconductor is approximated by a hexagonal system of regular hexagonal prisms, a square surface corresponding to the side surface of the hexagonal prism is used. This is the plane corresponding to. In addition, in order to cleave at the M plane, it is necessary to prepare in advance so that the resonance plane produced in the etching step becomes the M plane. Further, by cutting the wafer at a position parallel to the n-electrode, a laser device having a shape as shown in FIG. 2 is obtained.

【0045】以上のようにしてレーザ素子を作製するこ
とにより、図1に示すような構造の素子を作製すること
ができる。このレーザ素子の共振面の一方は劈開により
形成されて、その劈開面には反射鏡が形成されていな
い。もう一方の共振面はエッチングにより形成され、そ
のエッチング面には反射鏡が形成されている。このレー
ザ素子をフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向
した状態)でヒートシンクに設置し、それぞれの電極を
ワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた
ところ、室温において、閾値電流密度1.5kA/c
m2、閾値電圧6Vで、発振波長405nmの連続発振が
確認された。なお、劈開面側から出射されたレーザ光の
出力は、両方の共振面をエッチングにより形成し、さら
にその共振面に同一反射率を有する反射鏡を形成したも
のに比較して、およそ2倍に向上した。また劈開面側か
ら周されたレーザ光のファーフィールドパターンも、楕
円形であって乱れのない非常に奇麗な形状のものが得ら
れた。
By manufacturing a laser element as described above, an element having a structure as shown in FIG. 1 can be manufactured. One of the resonance surfaces of the laser device is formed by cleavage, and no reflection mirror is formed on the cleavage surface. The other resonance surface is formed by etching, and a reflection mirror is formed on the etching surface. This laser element was placed on a heat sink face up (in a state where the substrate and the heat sink were opposed to each other), and the respective electrodes were wire-bonded to perform laser oscillation at room temperature. At room temperature, the threshold current density was 1.5 kA / c
At m 2 and a threshold voltage of 6 V, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed. The output of the laser beam emitted from the cleavage plane side is about twice as large as that obtained by forming both resonance surfaces by etching and further forming a reflection mirror having the same reflectance on the resonance surfaces. Improved. Further, the laser beam circulated from the cleavage plane side also had an elliptical and very clean shape with no disturbance.

【0046】[実施例2]実施例1において、劈開工程
終了後、劈開面以外の第1の反射鏡の表面にマスクを形
成し、劈開面に同じくSiO2とTiO2の誘電体多層膜
よりなる第2の反射鏡31を形成する。なお第2の反射
鏡31はその膜厚を調整することにより、第1の反射鏡
の反射率の1/10に調整する。
Example 2 In Example 1, after completion of the cleavage step, a mask is formed on the surface of the first reflecting mirror other than the cleavage plane, and a SiO 2 and TiO 2 dielectric multilayer film is similarly formed on the cleavage plane. A second reflecting mirror 31 is formed. The thickness of the second reflecting mirror 31 is adjusted to 1/10 of the reflectance of the first reflecting mirror by adjusting the film thickness.

【0047】第2の反射鏡形成後、マスクを除去し、同
様にしてp電極20、n電極22の表面を露出させ、後
は同様にしてレーザ素子を作製した。このレーザ素子の
構造を示す概略的な断面図を図7に示す。このレーザ素
子も同様に室温において連続発振を示し、実施例1のも
のに比較して出力がおよそ20%低下した。
After the formation of the second reflecting mirror, the mask was removed, and the surfaces of the p-electrode 20 and the n-electrode 22 were exposed in the same manner. FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of this laser element. This laser element also showed continuous oscillation at room temperature, and the output was reduced by about 20% as compared with that of Example 1.

【0048】[実施例3]実施例1のエッチング工程に
おいて、共振器長550μmとなるようにエッチングす
る他は同様にしてエッチングを行う。
[Embodiment 3] In the etching process of Embodiment 1, the etching is performed in the same manner except that etching is performed so that the resonator length becomes 550 µm.

【0049】次に、同様にしてp型コンタクト層11に
p電極20、n型コンタクト層3にn電極22を形成す
る。
Next, a p-electrode 20 is formed on the p-type contact layer 11 and an n-electrode 22 is formed on the n-type contact layer 3 in the same manner.

【0050】電極形成後、片方の共振面となるエッチン
グ面にマスクを形成した後、ウェーハをCVD装置に移
送し、実施例1と同様に基板から上の表面に露出してい
る層全てに渡って、SiO2とTiO2の誘電体多層膜よ
りなる第1の反射鏡を形成する。このように、共振面形
成後、窒化物半導体層の表面と共振面とに、連続した誘
電体よりなる反射鏡を形成する工程を備えることによ
り、前述したように第1の反射鏡が窒化物半導体表面に
形成された絶縁膜として作用し、電極間のショートを防
止すると共に、p電極20の上にpパッド電極21を形
成して、実質的な電極面積を広げることができる。電極
面積が広がると閾値を低下させることができる。
After the formation of the electrodes, a mask is formed on one of the etching surfaces which is to be the resonance surface, and then the wafer is transferred to a CVD apparatus. Thus, a first reflecting mirror composed of a dielectric multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is formed. As described above, after the resonance surface is formed, the step of forming a reflection mirror made of a continuous dielectric on the surface of the nitride semiconductor layer and the resonance surface is provided. By acting as an insulating film formed on the surface of the semiconductor, it is possible to prevent a short circuit between the electrodes and to form a p-pad electrode 21 on the p-electrode 20 to substantially increase the electrode area. As the electrode area increases, the threshold can be reduced.

【0051】その後、マスクを除去した後、共振面と共
振面との間でウェーハを劈開する。このようにして、エ
ッチングにより両方の共振面が作製され、一方の共振面
には反射鏡が形成されて、もう一方の共振面には反射鏡
が形成されておらず、互いの共振面で反射率が異なるレ
ーザ素子が作製できる。このレーザ素子は反射鏡が形成
されていない側の共振面からレーザ光が取り出され、室
温において、同様に閾値電流密度1.5kA/cm2、閾
値電圧6Vで、発振波長405nmの連続発振が確認さ
れた。なお、反射鏡を形成していない共振面側から出射
されたレーザ光の出力は、両方の共振面をエッチングに
より形成し、さらにその共振面に同一反射率を有する反
射鏡を形成したものに比較して、1.3倍に向上した。
但し、レーザ光のファーフィールドパターンは劈開面で
ないために乱れがあった。しかし、この共振面より突出
した平面部は研磨して除去するか、あるいは共振面に近
い位置で基板を劈開することにより除去できる。
Then, after removing the mask, the wafer is cleaved between the resonance surfaces. In this manner, both resonance surfaces are formed by etching, a reflection mirror is formed on one resonance surface, and no reflection mirror is formed on the other resonance surface. Laser elements having different rates can be manufactured. In this laser element, laser light was extracted from the resonance surface on which the reflecting mirror was not formed, and continuous oscillation was confirmed at room temperature with a threshold current density of 1.5 kA / cm 2 , a threshold voltage of 6 V, and an oscillation wavelength of 405 nm. Was done. The output of the laser beam emitted from the side of the resonance surface on which no reflection mirror is formed is compared with the output of a laser mirror having the same reflectance formed on both resonance surfaces by etching. And it improved 1.3 times.
However, the far-field pattern of the laser beam was disturbed because it was not a cleavage plane. However, the flat portion protruding from the resonance surface can be removed by polishing or by cleaving the substrate at a position close to the resonance surface.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ素
子は互いの共振面の反射率を異ならせることにより、高
出力なレーザ素子を実現することができる。しかも片方
を劈開面、もう片方をエッチング面とすると、劈開面側
から出射されるレーザ光はほぼ楕円形に近い非常に奇麗
な形状のレーザ光が得られる。
As described above, the laser device of the present invention can realize a high-power laser device by making the reflectance of the resonance surfaces different from each other. Further, when one side is a cleavage plane and the other side is an etching plane, the laser light emitted from the cleavage plane side can be obtained as a very beautiful laser light having a nearly elliptical shape.

【0053】また本発明の製造方法では、反射鏡を作製
する工程において、絶縁膜も形成することができるた
め、同一面側にあるレーザ素子の電極間ショートを防止
でき、非常に信頼性の高い素子を実現できる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, an insulating film can be formed in the step of manufacturing the reflecting mirror, so that a short circuit between the electrodes of the laser element on the same surface side can be prevented, and very high reliability can be obtained. An element can be realized.

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

【図1】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す概略断面図。
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のレーザ素子の形状を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the laser device of FIG.

【図3】 図2のレーザ素子の構造を詳細に示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the laser device of FIG. 2 in detail;

【図4】 窒化物半導体の結晶構造を模式的に示すユニ
ットセル図。
FIG. 4 is a unit cell diagram schematically showing a crystal structure of a nitride semiconductor.

【図5】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの概略構造を示す部分断面図。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a schematic structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図6】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの概略構造を示す部分断面図。
FIG. 6 is a partial sectional view showing a schematic structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図7】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す概略断面図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・サファイア基板 2・・・バッファ層 3・・・n型コンタクト層 4・・・クラック防止層 5・・・n型クラッド層 6・・・n型光ガイド層 7・・・活性層 8・・・p型キャップ層 9・・・p型光ガイド層 10・・・p型クラッド層 11・・・p型コンタクト層 20・・・p電極 21・・・pパッド電極 22・・・n電極 23・・・nパッド電極 30・・・第1の反射鏡 31・・・第2の反射鏡 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... N-type contact layer 4 ... Crack prevention layer 5 ... N-type cladding layer 6 ... N-type light guide layer 7 ... Active layer 8 ... p-type cap layer 9 ... p-type light guide layer 10 ... p-type cladding layer 11 ... p-type contact layer 20 ... p electrode 21 ... p pad electrode 22 ... n electrode 23 ... n pad electrode 30 ... first reflecting mirror 31 ... second reflecting mirror

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されて、その窒化物半導体層端面に互いに対向する
共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記
共振面の一方は窒化物半導体のエッチング面であり、も
う一方の共振面は窒化物半導体の劈開面であることを特
徴とする窒化物半導体レーザ素子。
1. A nitride semiconductor laser device in which a nitride semiconductor layer including an active layer is laminated on a substrate and has a resonance surface facing an end surface of the nitride semiconductor layer, wherein one of the resonance surfaces is nitride. A nitride semiconductor laser device characterized in that it is a semiconductor etching surface and the other resonance surface is a nitride semiconductor cleavage surface.
【請求項2】 前記劈開面が窒化物半導体のM面 【外1】 であ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。
2. The cleavage plane is an M-plane of a nitride semiconductor. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記レーザ素子のレーザ光は、主として
劈開面から取り出されることを特徴とする請求項1また
は2に記載の窒化物半導体レーザ素子。
3. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein a laser beam of the laser device is mainly extracted from a cleavage plane.
【請求項4】 前記エッチング面にはレーザ光を窒化物
半導体層内に反射させる反射鏡が形成されており、前記
劈開面には反射鏡が形成されていないことを特徴とする
請求項1乃至3の内のいずれか1項に記載の窒化物半導
体レーザ素子。
4. A reflection mirror for reflecting a laser beam into the nitride semiconductor layer is formed on the etching surface, and no reflection mirror is formed on the cleavage surface. 4. The nitride semiconductor laser device according to any one of 3.
【請求項5】 前記エッチング面、及び前記劈開面には
それぞれレーザ光を窒化物半導体層内に反射させる反射
鏡が形成されており、活性層の発光波長におけるエッチ
ング面側の反射鏡の反射率が、劈開面側の反射鏡の反射
率よりも高く調整されていることを特徴とする請求項1
乃至3の内のいずれか1項に記載の窒化物半導体レーザ
素子。
5. A reflection mirror for reflecting laser light into the nitride semiconductor layer is formed on each of the etching surface and the cleavage surface, and the reflectance of the reflection mirror on the etching surface side at the emission wavelength of the active layer. Is adjusted to be higher than the reflectance of the reflecting mirror on the cleavage plane side.
4. The nitride semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項6】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層が
積層されて、その窒化物半導体層端面に互いに対向する
共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記
共振面の少なくとも一方には活性層の発光を反射する反
射鏡が形成されており、その反射鏡の活性層の発光波長
における反射率が調整されて、共振面の反射率が互いに
異なることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
6. A nitride semiconductor laser device in which a nitride semiconductor layer including an active layer is stacked on a substrate and has a resonance surface facing an end surface of the nitride semiconductor layer, wherein at least one of the resonance surfaces is provided. A nitride semiconductor laser device, comprising: a reflector for reflecting light emitted from an active layer, wherein the reflectance at the emission wavelength of the active layer of the reflector is adjusted, and the reflectivities of the resonance surfaces are different from each other. .
【請求項7】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層を
積層する工程と、その窒化物半導体層をエッチングし
て、対向する窒化物半導体層のエッチング端面に、それ
ぞれ共振面を作製する工程と、 共振面作成後、その共振面と共振面との間にある窒化物
半導体を劈開する工程とを備え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。
7. A step of laminating a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate, and a step of etching the nitride semiconductor layer to form a resonance surface on each of the etching end faces of the facing nitride semiconductor layer. And a step of cleaving a nitride semiconductor between the resonance surfaces after the formation of the resonance surfaces.
【請求項8】 共振面形成後、窒化物半導体を劈開する
前に、それらの共振面に誘電体よりなる連続した反射鏡
を形成する工程を備えることを特徴とする請求項7に記
載の製造方法。
8. The manufacturing method according to claim 7, further comprising a step of forming a continuous reflecting mirror made of a dielectric material on the resonance surface after forming the resonance surface and before cleaving the nitride semiconductor. Method.
【請求項9】 窒化物半導体を劈開した後、エッチング
面に形成された反射鏡よりも活性層の発光波長の反射率
が低い他の反射鏡を、劈開面に形成することを特徴とす
る請求項8に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方
法。
9. The method according to claim 1, wherein after the nitride semiconductor is cleaved, another reflecting mirror having a lower reflectance at the emission wavelength of the active layer than the reflecting mirror formed on the etched surface is formed on the cleaved surface. Item 10. A method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to item 8.
【請求項10】 基板上に活性層を含む窒化物半導体層
を積層する工程と、その窒化物半導体層をエッチングし
て、対向する窒化物半導体層のエッチング端面に、それ
ぞれ共振面を作製する工程と、共振面形成後、窒化物半
導体層の表面と共振面とに、誘電体よりなる連続した反
射鏡を形成する工程を備え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。
10. A step of laminating a nitride semiconductor layer including an active layer on a substrate, and a step of etching the nitride semiconductor layer to form a resonance surface on each of the etched end faces of the facing nitride semiconductor layer. Forming a continuous reflecting mirror made of a dielectric on the surface of the nitride semiconductor layer and the resonance surface after the formation of the resonance surface.
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