JPH10190142A - 選択成長法を用いた窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法及び窒化ガリウム系半導体レーザ - Google Patents
選択成長法を用いた窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法及び窒化ガリウム系半導体レーザInfo
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Abstract
ことにより、ドライエッチング工程の少なく、かつ、サ
イズ制御性に優れた窒化ガリウム系レーザの製造方法を
提供すること、および、前記製造方法により、発振しき
い値電流が小さく、かつ、抵抗が小さい窒化ガリウム系
レーザを提供する。 【解決手段】 基板上に、n型窒化ガリウム系半導体層
を形成し、活性層を形成し、p型窒化ガリウム系半導体
層を形成し、ストライプ状の開口部を持つ絶縁体膜を形
成し、選択成長法によりp型窒化ガリウム系半導体層を
形成する。半導体が六方晶であって、かつ、その表面が
(0001)面であって、かつ、絶縁体膜のストライプ
方向を半導体結晶の[1−100]方向に形成すること
が望ましい。
Description
導体レーザ(以下単に窒化ガリウム系レーザ)の製造方
法に関し、特に、選択成長法を用いた窒化ガリウム系レ
ーザの製造方法に関する。または、本発明は、窒化ガリ
ウム系レーザに関し、特に、選択成長法を用いた窒化ガ
リウム系レーザに関する。
ガリウムといった従来の一般的な化合物半導体に比べ、
禁制帯エネルギーが大きい。そのため、一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される半導体(以下窒化ガリウム系半
導体)は緑から紫外にかけての発光素子、特に半導体レ
ーザ(以下単にレーザ)への応用が期待されている。窒
化ガリウム系半導体は形成方法により六方晶と立方晶の
2種類の結晶構造をとり得るが、六方晶の方がエネルギ
ー的に安定のため、通常は六方晶となる。
必要な全ての半導体層を平坦基板上への結晶成長により
形成するという製造方法により製造されていた。
り製造された、窒化ガリウム系レーザの概略断面図であ
る(S.Nakamura et al.,Exten
ded Abstracts of 1996 Int
ernational Conference on
Solid State Devices andMa
terials,Yokohama,1996,pp.
67−69)。
ザは、(11−20)面を表面とするサファイア基板2
01上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガリウム低
温成長バッファ層102、珪素が添加された厚さ3μm
のn型窒化ガリウムコンタクト層103、珪素が添加さ
れた厚さ0.1μmのn型In0.05Ga0.95N
クラック防止層104、珪素が添加された厚さ0.4μ
mのn型Al0.07Ga0.93Nクラッド層10
5、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒化ガリウ
ム光ガイド層106、厚さ25ÅのアンドープのIn
0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのアンドー
プのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる7周期
の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウムが添加
された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8Nイン
ジウム解離防止層108、マグネシウムが添加された厚
さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層109、マ
グネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型Al0.
07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシウムが
添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウムコンタク
ト層111、ニッケル(第1層)および金(第2層)か
らなるp電極112、チタン(第1層)およびアルミニ
ウム(第2層)からなるn電極113が形成されてい
る。
ーザの半導体層は全て(0001)面を表面とする六方
晶である。図11に示された従来の窒化ガリウム系レー
ザは、全ての半導体層が、平坦なサファイア基板201
上への結晶成長により形成されている。
た、別の窒化ガリウム系レーザの概略断面図である
(S.Nakamura et al.,Appl P
hys.Lett.69(1996)1477)。
とするサファイア基板201上に、厚さ300Åのアン
ドープの窒化ガリウム低温成長バッファ層102、珪素
が添加された厚さ3μmのn型窒化ガリウムコンタクト
層103、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型In
0.05Ga0.95Nクラック防止層104、珪素が
添加された厚さ0.5μmのn型Al0.05Ga0.
95Nクラッド層605、珪素が添加された厚さ0.1
μmのn型窒化ガリウム光ガイド層106、厚さ30Å
のアンドープのIn0.2Ga0.8N量子井戸層と厚
さ60ÅのアンドープのIn0.05Ga0.95N障
壁層からなる7周期の多重量子井戸構造活性層707、
マグネシウムが添加された厚さ200Åのp型Al0.
2Ga0.8Nインジウム解離防止層108、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光
ガイド層109、マグネシウムが添加された厚さ0.5
μmのp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層71
0、マグネシウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒
化ガリウムコンタクト層111、ニッケル(第1層)お
よび金(第2層)からなるp電極112、チタン(第1
層)およびアルミニウム(第2層)からなるn電極11
3、酸化珪素膜215が形成されている。
レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とする六
方晶である。図12に示された従来の窒化ガリウム系レ
ーザは、全ての半導体層が、平坦なサファイア基板20
1上への結晶成長により形成されている。
の窒化ガリウム系レーザは、電流狭窄を行なっていない
ために、発振しきい値電流が大きいなどの問題があっ
た。
ーザは、ドライエッチングにより形成された、幅5μm
のリッジ構造によって電流狭窄を行なっているために、
図11に示された従来の窒化ガリウム系レーザに比べ、
発振しきい値電流が小さくなっている。しかし、図12
に示された従来の窒化ガリウム系レーザは、レーザ表面
に形成されたp電極の接触面積が小さいために電気抵抗
が大きいという問題があった。また、一般に、ドライエ
ッチングはエッチングレートの制御性に劣る、半導体層
が損傷を受けやすい、工程が複雑である、などの問題が
ある。
狭窄構造を形成する窒化ガリウム系レーザの製造方法を
提供すること、および、前記製造方法により、発振しき
い値電流が小さく、かつ、抵抗が小さい窒化ガリウム系
レーザを提供することである。
レーザの製造方法は、基板上に、一般式InxAlyG
a1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y
≦1)で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層
形成する工程と、前記第1導電型半導体層の表面にスト
ライプ状の開口部を有する絶縁体膜を形成する工程と、
前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層または高
抵抗半導体層からなる電流ブロック層を形成する工程
と、前記絶縁体膜を除去する工程と、一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される第2の第1導電型半導体層を少な
くとも一層形成し、前記第2導電型半導体層または高抵
抗半導体層の間の領域を埋め込む工程と、一般式Inx
AlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0
≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層
を形成する工程と、一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる第2の第2導電型半導体層を少なくとも一層形成す
る工程を有することを特徴とする。
プ状の開口部を絶縁体膜で形成する工程は、成長速度が
導波路方向で同程度、導波路と垂直な方向でほとんど成
長しなくなる方向であることを特徴とする。
晶で表面が(0001)面または(0001)面となす
角が10゜以内の面であり、ストライプ状の開口部の方
向は半導体結晶の[11−20]方向または[11−2
0]方向となす角が10゜以内の方向であることを特徴
とする。
体層に挟まれた領域を埋め込む工程は、前記第2導電型
半導体層または高抵抗半導体層上に第2の絶縁体膜を形
成し、前記第2の第1導電型半導体層を成長して前記第
2導電型半導体層または高抵抗半導体層と同じ高さに
し、前記第2の絶縁体膜を除去した後につづけて第2の
第1導電型半導体層を成長することを特徴とする。
ザは、基板上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第1導電型半導体層と、前
記第1導電型半導体層上に形成された一般式InxGa
1−xN(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層
または高抵抗半導体層からなる側面が平坦なストライブ
状の電流ブロック層と、前記第2導電型半導体層または
高抵抗半導体層の間の領域を埋め込む一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される少なくとも一層の第2の第1導電
型半導体層と、前記第2の第1導電型半導体層上に形成
された一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層と、前記活性層上に形成された一般
式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y
≦1、0≦x+y≦1)で表される少なくとも一層の第
2の第2導電型半導体層を有することを特徴とする。
晶で表面が(0001)面または(0001)面となす
角が10゜以内の面であり、第2導電型半導体層または
高抵抗半導体層からなる電流ブロック層のストライプ方
向が半導体結晶の[11−20]方向または[11−2
0]方向となす角が10゜以内の方向であることを特徴
とする。また活性層は光導波方向と垂直な方向で屈曲し
段差が形成されていることを特徴とする。
造方法は、基板上に、一般式InxAlyGa1−x−
yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表
される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工
程と、一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層を形成する工程と、一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される第2導電型半導体層を少なくと
も一層形成する工程と、前記第2導電型半導体層の表面
にストライプ状の開口部を絶縁体膜で形成する工程と、
前記絶縁体膜の開口部上および前記絶縁体膜上の一部ま
で一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される
第2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。
プ状の開口部を絶縁体膜で形成する工程は、成長速度が
導波路と垂直な方向で成長方向と同程度となる方向であ
ることを特徴とする。
晶で表面が(0001)面または(0001)面となす
角が10゜以内の面であり、ストライプ状の開口部の方
向は半導体結晶の[1−100]方向または[1−10
0]方向となす角が10゜以内の方向であることを特徴
とする。
基板上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第1導電型半導体層と、前記第1
導電型半導体層上に形成された一般式InxAlyGa
1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層と前記活性
層上に形成された一般式InxAlyGa1−x−yN
(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表され
る少なくとも一層の第2導電型半導体層と、前記第2導
電型半導体層上に形成されたストライブ状の開口部を有
する絶縁体膜と、前記第2導電型半導体層上及び前記絶
縁体膜上の一部に形成された一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2の第2導電型半導体層を
有することを特徴とする。
晶であってその表面が(0001)面または(000
1)面となす角が10゜以内であり、ストライブ状の開
口部の方向は半導体結晶の[1−100]方向または
[1−100]方向となす角が10゜以内である方向で
あることを特徴とする。
造方法は、基板上に、一般式InxAlyGa1−x−
yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表
される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工
程と、一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層を形成する工程と、一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される第2導電型半導体層を少なくと
も一層形成する工程と、前記第2導電型半導体層の表面
にストライプ状の開口部を有する絶縁体膜を形成する工
程と、前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxAly
Ga1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+
y≦1)で表される第2の第1導電型半導体層からなる
電流ブロック層を形成する工程と、前記絶縁体膜を除去
する工程と、前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブ
ロック層上に一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)
で表される第2の第2導電型半導体層を形成する工程と
を有することを特徴とする。
速度が導波路方向で同程度、導波路と垂直な方向でほと
んど成長しなくなる方向であることを特徴とする。
晶で表面が(0001)面または(0001)面となす
角が10゜以内の面であり、ストライプ状の開口部の方
向が半導体結晶の[11−20]方向または[11−2
0]方向となす角が10゜以内の方向であることを特徴
とする。
基板上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第1導電型半導体層と、前記第1
導電型半導体層上に形成された一般式InxAlyGa
1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層と、前記活
性層上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第2導電型半導体層と、前記第2
導電型半導体層上に形成された一般式InxAlyGa
1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第2の第1導電型半導体層からなる側面
が平坦なストライプ状の電流ブロック層と、前記第2導
電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に形成された
一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層とを有することを特徴とする。
晶であってその表面が(0001)面または(000
1)面となす角が10゜以内であり、電流ブロック層の
ストライプ方向が半導体結晶の[11−20]方向また
は[11−20]方向となす角が10゜以内の方向であ
ることを特徴とする。
造方法は、基板上に、一般式InxAlyGa1−x−
yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表
される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工
程と、一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層を形成する工程と、一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される第2導電型半導体層を少なくと
も一層形成する工程と、前記第2導電型半導体層上にス
トライプ状の絶縁体膜を形成する工程と、前記第1導電
型半導体層の中途まで半導体層をエッチングする工程
と、前記エッチング開口部に、一般式InxGa1−x
N(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層(又は
第1導電型半導体層)と一般式InxGa1−xN(0
≦x≦1)で表される第1導電型半導体層(又は第2導
電型半導体層)とを少なくとも含む半導体層を順次形成
するか、または一般式InxGa1−xN(0≦x≦
1)で表される高抵抗半導体層とを少なくとも含む半導
体層を形成する工程と、前記絶縁体膜を除去する工程
と、一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表され
る第2の第2導電型半導体層を少なくとも一層形成する
工程とを有することを特徴とする。
基板上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第1導電型半導体層と、前記第1
導電型半導体層上に形成された一般式InxAlyGa
1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層と、前記活
性層上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第2導電型半導体層と、前記第1
導電型半導体層、活性層、第2導電型半導体層の側面に
形成された一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で
表される第2の第1導電型半導体層、第2の第2導電型
半導体層からなる電流ブロック層と、前記第2導電型半
導体層上及び前記電流ブロック層上に形成された一般式
InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x+y≦1)で表される第3の第2導電型半導
体層とを有することを特徴とする。
造方法は、基板上に、一般式InxAlyGa1−x−
yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表
される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工
程と、一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層を形成する工程と、一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される第2導電型半導体層を少なくと
も一層形成する工程と、前記第2導電型半導体層上にス
トライプ状の絶縁体膜を形成する工程と、前記絶縁体膜
をマスクとして前記第2導電型半導体層の中途まで半導
体層をエッチングする工程と、前記エッチング開口部
に、一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表され
る第2の第1導電型半導体層を形成する工程と、前記マ
スクを除去する工程と、一般式InxGa1−xN(0
≦x≦1)で表される第2の第2導電型半導体層を少な
くとも一層形成する工程とを有することを特徴とする。
基板上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第1導電型半導体層と、前記第1
導電型半導体層上に形成された一般式InxAlyGa
1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層と、前記活
性層上に形成された一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる少なくとも一層の第2導電型半導体層と、前記第2
導電型半導体層の中に形成された一般式InxGa1−
xN(0≦x≦1)で表される第2の第1導電型半導体
層からなる電流ブロック層と、前記第2導電型半導体層
上及び前記電流ブロック層上に形成された一般式Inx
AlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0
≦x+y≦1)で表される第2の第2導電型半導体層と
を有することを特徴とする。
体結晶の[1−100]方向または[1−100]方向
となす角が10゜以内である方向に形成することを特徴
とする。
基板上の第1導電型半導体層にストライプ状の開口部を
有する絶縁体膜を設け、選択成長により開口部に第2導
電型半導体層を形成する。選択成長により形成された第
2導電型半導体層は側面の平坦性が優れた層となる。絶
縁体膜を除去した後に、さらに第1導電型半導体層、活
性領域を含む複数の半導体層、第2導電型半導体層を順
次成長する。最後にエッチングにより素子形成を行い各
電極を設ける。
1導電型半導体層中の第2導電型半導体層が電流ブロッ
ク層として働くため、発振しきい値電流を小さくでき
る。また電流ブロック層である第2導電型半導体層は選
択成長により形成されているため、ドライエッチングに
より形成した場合と比較して側面の平坦性に優れ、サイ
ズの制御性が良く、かつ、工程が簡易であるという利点
がある。
複数の第1導電型半導体層、活性領域を含む層、複数の
第2導電型半導体層を順次成長する。次に第2導電型半
導体層上にストライプ状の開口部を有する絶縁体膜を形
成し、開口部及び絶縁体膜上の少なくとも一部を覆うよ
うに第2導電型半導体コンタクト層を成長する。最後に
エッチングにより素子形成を行い各電極を設ける。
2導電型半導体層に絶縁体膜による電流ブロック層が形
成されており、発振しきい値電流を小さくすることがで
きる。また第2導電型半導体コンタクト層は絶縁体膜上
の少なくとも一部を覆っているため、第2導電型電極と
の接触面積が広くなり電気抵抗を小さくできるという利
点がある。
複数の第1導電型半導体層、活性領域を含む層、複数の
第2導電型半導体層を順次成長する。次に第2導電型半
導体層上にストライプ状の開口部を有する絶縁体膜を形
成し、選択成長により開口部に第1導電型半導体層を形
成する。選択成長により形成された第1導電型半導体層
は側面の平坦性が優れた層となる。絶縁体膜を除去した
後に、さらに第2導電型半導体層を成長する。最後にエ
ッチングにより素子形成を行い各電極を設ける。
2導電型半導体層中の第1導電型半導体層が電流ブロッ
ク層として働くため、発振しきい値電流を小さくでき
る。また電流ブロック層である第1導電型半導体層は選
択成長により形成されているため、ドライエッチングに
より形成した場合と比較して側面の平坦性に優れ、サイ
ズの制御性が良く、かつ、工程が簡易であるという利点
がある。
態では開口部に台形状半導体層が成長し、第2の実施の
形態では開口部のみならず絶縁体膜の一部にまで半導体
層が成長するが、これは選択成長時の半導体層の面方位
と開口部のストライプ方向によって定まる。
複数の第1導電型半導体層、活性領域を含む層、複数の
第2導電型半導体層を順次成長する。次に絶縁体膜を形
成しこれをマスクとして、該成長層を第1導電型半導体
コンタクト層の途中までエッチングし導波路形状を作成
する。さらに絶縁体膜をマスクとして凹部に第2導電型
半導体層、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層を
埋め込む。第2導電型半導体コンタクト層を形成した
後、エッチングにより素子形成を行い各電極を設ける。
pnpn電流ブロック層が形成されているため、発振し
きい値電流を小さくすることができる。
複数の第1導電型半導体層、活性領域を含む層、複数の
第2導電型半導体層を順次成長する。次に絶縁体膜を形
成しこれをマスクとして、該成長層を第2導電型半導体
層の途中までエッチングする。さらに絶縁体をマスクと
して凹部に第1導電型半導体層を埋め込む。最後に第2
導電型半導体コンタクト層を形成した後、エッチングに
より素子形成を行い各電極を設ける。
2導電型半導体層中の第1導電型半導体層が電流ブロッ
ク層として働くため、発振しきい値電流を小さくでき
る。
ついて、図面を参照して詳しく説明する。
製造方法を用いた窒化ガリウム系レーザの概略断面図で
ある。
ム系レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とす
る六方晶であって、図1に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系レーザは、(0001)面を表面とするサファイア
基板101上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガリ
ウム低温成長バッファ層102、珪素が添加された厚さ
3μmのn型窒化ガリウムコンタクト層103、マグネ
シウムが添加された厚さ0.5μmのp型窒化ガリウム
電流ブロック層114、珪素が添加された厚さ0.1μ
mのn型窒化ガリウム層115、珪素が添加された厚さ
0.4μmのn型Al0.07Ga0.93Nクラッド
層105、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒化
ガリウム光ガイド層106、厚さ25Åのアンドープの
In0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのアン
ドープのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる7
周期の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウムが
添加された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8N
インジウム解離防止層108、マグネシウムが添加され
た厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層10
9、マグネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型A
l0.07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウムコ
ンタクト層111、ニッケル(第1層)および金(第2
層)からなるp電極112、チタン(第1層)およびア
ルミニウム(第2層)からなるn電極113が形成され
ている。
ーザの半導体結晶部分の製造工程に於いては、まず、有
機金属化学気相成長法により、平坦なサファイア基板1
01上に、窒化ガリウム低温成長バッファ層102およ
びn型窒化ガリウムコンタクト層103を前記順序で形
成した後に、n型窒化ガリウムコンタクト層103の結
晶の[11−20]方向に、幅1μmのストライプ状の
厚さ2000Åの酸化珪素膜215を形成した。しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、前記酸化珪素膜
215をマスクとして、その開口部にのみ、選択的にp
型窒化ガリウム電流ブロック層114を形成した。
である。次に、酸化珪素膜215をフッ酸により除去し
た後に、有機金属化学気相成長法により、残るn型窒化
ガリウム層115、n型Al0.07Ga0.93Nク
ラッド層105、n型窒化ガリウム光ガイド層106、
多重量子井戸構造活性層107、p型Al0.2Ga
0.8Nインジウム解離防止層108、p型窒化ガリウ
ム光ガイド層109、p型Al0.07Ga0.93N
クラッド層110、p型窒化ガリウムコンタクト層11
1を前記順序で形成した。
リウム系レーザは、図11に示された従来の窒化ガリウ
ム系レーザに比べ、選択成長法により形成されたp型窒
化ガリウム電流ブロック層114により電流狭窄を行な
っているために、発振しきい値電流が小さいという効果
がある。
ウム系レーザに比べ、p電極112の接触面積が大きい
ためにp電極112の接触抵抗が小さい、電流狭窄構造
形成のためのドライエッチングが不要である、という利
点がある。
03およびp型窒化ガリウム電流ブロック層114の間
に段差があるために、その上に形成された多重量子井戸
活性層107が屈曲し、多重量子井戸活性層107より
以前および以後に形成されたAlGaNクラッド層10
5および110が多重量子井戸活性層107の左右にも
形成され、これにより光の横モード制御が可能である、
という効果もある。
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上に窒化ガリウム
を選択成長により形成する場合、窒化ガリウムは前記六
方晶窒化ガリウム系半導体層の[1−100]方向には
殆ど成長しない。
製造方法では、図1に示された実施例1の窒化ガリウム
系レーザの、(0001)面を表面とする六方晶n型窒
化ガリウムコンタクト層103の上に、p型窒化ガリウ
ム電流ブロック層114を、n型窒化ガリウムコンタク
ト層103の結晶の[11−20]方向にストライプ状
に形成した酸化珪素膜をマスクとした選択成長法により
形成すれば、前記酸化珪素膜上に張り出してp型窒化ガ
リウム電流ブロック層114が形成されることがないと
いう利点がある。
ザの場合、光導波路が半導体結晶の[11−20]方向
に形成されることになるが、窒化ガリウム系半導体の
(11−20)面は容易にはへき開が出来ないため、窒
化ガリウム系レーザの共振器鏡面はへき開によって形成
することが出来ず、他のドライエッチング等の方法によ
り形成する必要がある。
ようにも変形も可能である。
図2に示す実施例1の工程までは同様である。酸化珪素
膜215をフッ酸により除去した後に、p型窒化ガリウ
ム電流ブロック層114上に酸化珪素膜のマスクを設
け、有機金属化学気相成長法によりn型窒化ガリウム層
115をp型窒化ガリウム電流ブロック層114と同じ
高さまで埋め込み成長し平坦化する。その後n型Al
0.07Ga0.93Nクラッド層105、n型窒化ガ
リウム光ガイド層106、多重量子井戸構造活性層10
7、p型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層
108、p型窒化ガリウム光ガイド層109、p型Al
0.07Ga0.93Nクラッド層110、p型窒化ガ
リウムコンタクト層111を前記順序で形成することに
より、段差のない半導体層上に活性層107を形成する
ことができる。第1の実施の形態の他の実施例は実施例
1と比較して活性層107の組成が場所により異なると
いう組成変調が起きることがないという利点もある。
製造方法を用いた窒化ガリウム系レーザの概略断面図で
ある。
ム系レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とす
る六方晶であって、図3に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系レーザは、(11−20)面を表面とするサファイ
ア基板201上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガ
リウム低温成長バッファ層102、珪素が添加された厚
さ3μmのn型窒化ガリウムコンタクト層103、珪素
が添加された厚さ0.1μmのn型In0.05Ga
0.95Nクラック防止層104、珪素が添加された厚
さ0.4μmのn型Al0.07Ga0.93Nクラッ
ド層105、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒
化ガリウム光ガイド層106、厚さ25Åのアンドープ
のIn0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのア
ンドープのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる
7周期の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウム
が添加された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8
Nインジウム解離防止層108、マグネシウムが添加さ
れた厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層10
9、マグネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型A
l0.07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウム層
214、厚さ2000Åの酸化珪素膜215、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.3μmのp型窒化ガリウムコ
ンタクト層111、ニッケル(第1層)および金(第2
層)からなるp電極112、チタン(第1層)およびア
ルミニウム(第2層)からなるn電極113が形成され
ている。
ーザの半導体結晶部分の製造工程に於いては、まず、有
機金属化学気相成長法により、平坦なサファイア基板2
01上に、窒化ガリウム低温成長バッファ層102、n
型窒化ガリウムコンタクト層103、n型In0.05
Ga0.95Nクラック防止層104、n型Al0.0
7Ga0.93Nクラッド層105、n型窒化ガリウム
光ガイド層106、多重量子井戸構造活性層107、p
型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層10
8、p型窒化ガリウム光ガイド層109、p型Al0.
07Ga0.93Nクラッド層110、p型窒化ガリウ
ム層214を前記順序で形成した後に、n型窒化ガリウ
ムコンタクト層103ないしp型窒化ガリウム層214
の結晶の[1−100]方向に、幅5μmのストライプ
状の開口部を持つ酸化珪素膜215を形成した。しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、前記酸化珪素膜
215をマスクとして、その開口部にのみ、選択的にp
型窒化ガリウムコンタクト層111を形成した。図4は
ここまでの工程終了後の概略断面図である。
リウム系レーザは、図11に示された従来の窒化ガリウ
ム系レーザに比べ、選択成長法により形成されたp型窒
化ガリウムコンタクト層111および酸化珪素膜215
により電流狭窄を行なっているために、発振しきい値電
流が小さいという効果がある。また、前述の通り、(0
001)面を表面とする六方晶窒化ガリウム系半導体層
上に窒化ガリウムを選択成長により形成する場合、窒化
ガリウムは前記六方晶窒化ガリウム系半導体層の[11
−20]方向には[0001]方向と同程度の成長速度
を持つ。
窒化ガリウム系レーザは、(0001)面を表面とする
六方晶p型窒化ガリウム層214の上に、p型窒化ガリ
ウムコンタクト層111を、p型窒化ガリウム層214
の結晶の[1−100]方向にストライプ状の開口部を
持つ酸化珪素膜をマスクとした選択成長法により形成し
ている。よって、本発明の実施例2の窒化ガリウム系レ
ーザは、図3に示されたように、前記酸化珪素膜上に張
り出してp型窒化ガリウムコンタクト層111が形成さ
れ、p電極112の接触面積が大きく、コンタクト抵抗
が小さいという効果がある。
の窒化ガリウム系レーザは、電流狭窄構造形成のための
ドライエッチングが不要である、p型窒化ガリウムコン
タクト層111を選択成長法により形成する際にマスク
として用いた酸化珪素膜215により光の横モード制御
が可能である、という効果もある。
リウム系レーザに比べ、段差のない半導体層上に活性層
107を形成しているため、活性層107の組成が場所
により異なるという組成変調が起きることがないという
利点もある。
合、光導波路が半導体結晶の[1−100]方向に形成
されることになるが、窒化ガリウム系半導体の(1−1
00)面はへき開面であるため、窒化ガリウム系レーザ
の共振器鏡面をへき開によって形成することが出来ると
いう利点もある。
製造方法を用いた窒化ガリウム系レーザの概略断面図で
ある。
ム系レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とす
る六方晶であって、図5に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系レーザは、(0001)面を表面とするサファイア
基板101上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガリ
ウム低温成長バッファ層102、珪素が添加された厚さ
3μmのn型窒化ガリウムコンタクト層103、珪素が
添加された厚さ0.1μmのn型In0.05Ga0.
95Nクラック防止層104、珪素が添加された厚さ
0.4μmのn型Al0.07Ga0.93Nクラッド
層105、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒化
ガリウム光ガイド層106、厚さ25Åのアンドープの
In0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのアン
ドープのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる7
周期の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウムが
添加された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8N
インジウム解離防止層108、マグネシウムが添加され
た厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層10
9、マグネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型A
l0.07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウム層
214、珪素が添加された厚さ0.5μmのn型窒化ガ
リウム電流ブロック層315、マグネシウムが添加され
た厚さ0.3μmのp型窒化ガリウムコンタクト層11
1、ニッケル(第1層)および金(第2層)からなるp
電極112、チタン(第1層)およびアルミニウム(第
2層)からなるn電極113が形成されている。
ーザの半導体結晶部分の製造工程に於いては、まず、有
機金属化学気相成長法により、平坦なサファイア基板1
01上に、窒化ガリウム低温成長バッファ層102、n
型窒化ガリウムコンタクト層103、n型In0.05
Ga0.95Nクラック防止層104、n型Al0.0
7Ga0.93Nクラッド層105、n型窒化ガリウム
光ガイド層106、多重量子井戸構造活性層107、p
型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層10
8、p型窒化ガリウム光ガイド層109、p型Al0.
07Ga0.93Nクラッド層110、p型窒化ガリウ
ム層214を前記順序で形成した後に、n型窒化ガリウ
ムコンタクト層103ないしp型窒化ガリウム層214
の結晶の[11−20]方向に幅5μmのストライプ状
の厚さ2000Åの酸化珪素膜215を形成した。しか
る後に、有機金属化学気相成長法により、前記酸化珪素
膜215をマスクとして、その開口部にのみ、選択的に
n型窒化ガリウム電流ブロック層315を形成した。
である。次に、酸化珪素膜215をフッ酸により除去し
た後に、有機金属化学気相成長法により、残るp型窒化
ガリウムコンタクト層111を形成した。
リウム系レーザは、図11に示された従来の窒化ガリウ
ム系レーザに比べ、選択成長法により形成されたn型窒
化ガリウム電流ブロック層315により電流狭窄を行な
っているために、発振しきい値電流が小さいという効果
がある。
ウム系レーザに比べ、p電極112の接触面積が大きい
ためにp電極112の接触抵抗が小さい、電流狭窄構造
形成のためのドライエッチングが不要である、という効
果もある。
リウム系レーザに比べ、段差のない半導体層上に活性層
107を形成しているため、活性層107の組成が場所
により異なるという組成変調が起きることがないという
利点もある。
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上に窒化ガリウム
を選択成長により形成する場合、窒化ガリウムは前記六
方晶窒化ガリウム系半導体層の[1−100]方向には
殆ど成長しない。よって、本発明の窒化ガリウム系レー
ザの製造方法では、図5に示された実施例3の窒化ガリ
ウム系レーザの、(0001)面を表面とする六方晶p
型窒化ガリウム層214の上に、n型窒化ガリウム電流
ブロック層315を、p型窒化ガリウム層214の結晶
の[11−20]方向にストライプ状に形成した酸化珪
素膜をマスクとした選択成長法により形成すれば、前記
酸化珪素膜上に張り出してn型窒化ガリウム電流ブロッ
ク層315が形成されることがないという利点がある。
ザの場合、光導波路が半導体結晶の[11−20]方向
に形成されることになるが、窒化ガリウム系半導体の
(11−20)面はへき開面ではないため、窒化ガリウ
ム系レーザの共振器鏡面はへき開によって形成すること
が出来ず、他のドライエッチング等の方法により形成す
る必要がある。
リウム系半導体層上に選択成長法により窒化ガリウムを
形成する場合、窒化ガリウムは、前記六方晶窒化ガリウ
ム系半導体層の、[1−100]方向には殆ど成長しな
いが、[11−20]方向には[0001]方向と同程
度の成長速度を持つ。前記実施例1ないし実施例3で
は、窒化ガリウム系半導体のこの特性を利用している。
ム系レーザに於いては、いずれも、光導波路が半導体結
晶の[11−20]方向に形成されているが、光導波路
は半導体結晶の[11−20]方向または[11−2
0]方向と10゜以内の角をなす方向に形成されていれ
ば、本発明の実施に支障はない。
20]方向と10゜以上の角をなす方向に形成した場合
に於いても、選択成長法により形成される半導体層の
[11−20]方向への成長を抑制すれば、本発明の実
施に支障はない。この場合、絶縁体膜の厚さを形成すべ
き電流ブロック層と同程度の厚さとする。
ザに於いては、光導波路が半導体結晶の[1−100]
方向に形成されているが、光導波路は半導体結晶の[1
−100]方向または[1−100]方向と10゜以内
の角をなす方向に形成されていれば、本発明の実施に支
障はない。
00]方向と10゜以上の角をなす方向に形成した場合
に於いても、p電極112の接触面積が減ること以外に
は、本発明の実施に支障はない。
製造方法を用いた窒化ガリウム系レーザの概略断面図で
ある。
ム系レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とす
る六方晶であって、図7に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系レーザは、(0001)面を表面とするサファイア
基板101上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガリ
ウム低温成長バッファ層102、珪素が添加された厚さ
3μmのn型窒化ガリウムコンタクト層103、珪素が
添加された厚さ0.1μmのn型In0.05Ga0.
95Nクラック防止層104、珪素が添加された厚さ
0.4μmのn型Al0.07Ga0.93Nクラッド
層105、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒化
ガリウム光ガイド層106、厚さ25Åのアンドープの
In0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのアン
ドープのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる7
周期の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウムが
添加された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8N
インジウム解離防止層108、マグネシウムが添加され
た厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層10
9、マグネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型A
l0.07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウム層
214、珪素が添加された厚さ0.5μmのn型電流ブ
ロック層315、マグネシウムが添加された厚さ0.5
μmのp型電流ブロック層114、珪素が添加された厚
さ0.5μmのn型電流ブロック層315、マグネシウ
ムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウムコン
タクト層111、ニッケル(第1層)および金(第2
層)からなるp電極112、チタン(第1層)およびア
ルミニウム(第2層)からなるn電極113が形成され
ている。
ーザの半導体結晶部分の製造工程に於いては、まず、有
機金属化学気相成長法により、平坦なサファイア基板1
01上に、窒化ガリウム低温成長バッファ層102、n
型窒化ガリウムコンタクト層103、p型窒化ガリウム
電流ブロック層114、n型窒化ガリウム層115、n
型Al0.07Ga0.93Nクラッド層105、n型
窒化ガリウム光ガイド層106、多重量子井戸構造活性
層107、p型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離
防止層108、p型窒化ガリウム光ガイド層109、p
型Al0.07Ga0.93Nクラッド層110、p型
窒化ガリウム層214を前記順序で形成した後に、n型
窒化ガリウムコンタクト層103ないしp型窒化ガリウ
ム層214の結晶の[11−20]方向に幅1μmのス
トライプ状の酸化珪素膜215を形成し、前記酸化珪素
膜215をマスクとして、反応性イオンビームエッチン
グ法により、n型窒化ガリウムコンタクト層103の中
途まで半導体層をエッチングした。しかる後に、有機金
属化学気相成長法により、前記酸化珪素膜215をマス
クとして、その開口部にのみ、選択的にn型電流ブロッ
ク層315、p型電流ブロック層114、n型電流ブロ
ック層315を前記順序で形成した。
である。次に、酸化珪素膜215をフッ酸により除去し
た後に、有機金属化学気相成長法により、残るp型窒化
ガリウムコンタクト層111を形成した。
リウム系レーザは、図11に示された従来の窒化ガリウ
ム系レーザに比べ、選択成長法により形成されたn型窒
化ガリウム電流ブロック層315およびp型窒化ガリウ
ム電流ブロック層114により電流狭窄を行なっている
ために、発振しきい値電流が小さいという効果がある。
ウム系レーザに比べ、p電極112の接触面積が大きい
ためにp電極112の接触抵抗が小さい、という効果も
ある。図1に示された本発明の実施例1の窒化ガリウム
系レーザに比べ、段差のない半導体層上に活性層107
を形成しているため、活性層107の組成が場所により
異なるという組成変調が起きることがないという利点も
ある。
合、光導波路が半導体結晶の[1−100]方向に形成
されているが、窒化ガリウム系半導体の(1−100)
面はへき開面であるため、レーザの共振器鏡面をへき開
によって形成することが出来るという利点もある。
製造方法を用いた窒化ガリウム系レーザの概略断面図で
ある。
ム系レーザの半導体層は全て(0001)面を表面とす
る六方晶であって、図9に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系レーザは、(0001)面を表面とするサファイア
基板101上に、厚さ300Åのアンドープの窒化ガリ
ウム低温成長バッファ層102、珪素が添加された厚さ
3μmのn型窒化ガリウムコンタクト層103、珪素が
添加された厚さ0.1μmのn型In0.05Ga0.
95Nクラック防止層104、珪素が添加された厚さ
0.4μmのn型Al0.07Ga0.93Nクラッド
層105、珪素が添加された厚さ0.1μmのn型窒化
ガリウム光ガイド層106、厚さ25Åのアンドープの
In0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ50Åのアン
ドープのIn0.05Ga0.95N障壁層からなる7
周期の多重量子井戸構造活性層107、マグネシウムが
添加された厚さ200Åのp型Al0.2Ga0.8N
インジウム解離防止層108、マグネシウムが添加され
た厚さ0.1μmのp型窒化ガリウム光ガイド層10
9、マグネシウムが添加された厚さ0.4μmのp型A
l0.07Ga0.93Nクラッド層110、マグネシ
ウムが添加された厚さ0.2μmのp型窒化ガリウム層
214、珪素が添加された厚さ0.5μmのn型窒化ガ
リウム電流ブロック層315、マグネシウムが添加され
た厚さ0.3μmのp型窒化ガリウムコンタクト層11
1、ニッケル(第1層)および金(第2層)からなるp
電極112、チタン(第1層)およびアルミニウム(第
2層)からなるn電極113が形成されている。
ーザの半導体結晶部分の製造工程に於いては、まず、有
機金属化学気相成長法により、平坦なサファイア基板1
01上に窒化ガリウム低温成長バッファ層102、n型
窒化ガリウムコンタクト層103、n型In0.05G
a0.95Nクラック防止層104、n型Al0.07
Ga0.93Nクラッド層105、n型窒化ガリウム光
ガイド層106、多重量子井戸構造活性層107、p型
Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防止層108、
p型窒化ガリウム光ガイド層109、p型Al0.07
Ga0.93Nクラッド層110、p型窒化ガリウム層
214を前記順序で形成した後に、n型窒化ガリウムコ
ンタクト層103ないしp型窒化ガリウム層214の結
晶の[11−20]方向に幅1μmのストライプ状の酸
化珪素膜215を形成し、前記酸化珪素膜215をマス
クとして、反応性イオンビームエッチング法により、
p型窒化ガリウム層214の中途まで半導体層をエッチ
ングした。しかる後に、有機金属化学気相成長法によ
り、前記酸化珪素膜215をマスクとして、その開口部
にのみ、選択的にn型電流ブロック層315を形成し
た。図10はここまでの工程終了後の概略断面図であ
る。次に、酸化珪素膜215をフッ酸により除去した後
に、有機金属化学気相成長法により、残るp型窒化ガリ
ウムコンタクト層111を形成した。
リウム系レーザは、図11に示された従来の窒化ガリウ
ム系レーザに比べ、選択成長法により形成されたn型窒
化ガリウム電流ブロック層315により電流狭窄を行な
っているために、発振しきい値電流が小さいという効果
がある。
ウム系レーザに比べ、p電極112の接触面積が大きい
ためにp電極112の接触抵抗が小さい、という効果も
ある。図1に示された本発明の実施例1の窒化ガリウム
系レーザに比べ、段差のない半導体層上に活性層107
を形成しているため、活性層107の組成が場所により
異なるという組成変調が起きることがないという利点も
ある。
の窒化ガリウム系レーザに比べ、活性層107をドライ
エッチングしていないことから、活性層107に対する
ドライエッチングによる損傷がないという利点もある。
合、光導波路が半導体結晶の[1−100]方向に形成
されているが、窒化ガリウム系半導体の(1−100)
面はへき開面であるため、レーザの共振器鏡面をへき開
によって形成することが出来るという利点もある。
の窒化ガリウム系レーザは、光導波路が半導体結晶の
[1−100]方向に形成されているが、光導波路は半
導体結晶の[1−100]方向または[1−100]方
向と10゜以内の角をなす方向に形成されていれば、本
発明の実施に支障はない。
00]方向と10゜以上の角をなす方向に形成した場合
に於いても、レーザの共振器鏡面をドライエッチングな
どのへき開以外の方法で形成すれば、本発明の実施に支
障はない。
実施例4および実施例5に記載の窒化ガリウム系レーザ
は、いずれも(0001)面を表面とするサファイア基
板上に形成されているが、(11−20)面を表面とす
るサファイア基板上に形成しても、本発明の実施に支障
はない。
ーザは、(11−20)面を表面とするサファイア基板
上に形成されているが、(0001)面を表面とするサ
ファイア基板上に形成しても、本発明の実施に支障はな
い。
載の窒化ガリウム系レーザは、(0001)面または
(11−20)面を表面とするサファイア基板上に形成
しなくとも、例えば炭化珪素基板あるいはMgAl2O
4基板あるいは窒化ガリウム基板あるいは(0001)
面および(11−20)面以外の面を表面とするサファ
イア基板といった他の基板上に形成した場合も、本発明
の実施に支障はない。
実施例5に示された構造の窒化ガリウム系レーザに限ら
れるものではなく、各層の層厚や各層の組成や各層のド
ーピング濃度や電極材料やマスク材料やドライエッチン
グ深さやストライプ幅の様々な組み合わせの窒化ガリウ
ム系レーザに於いて支障はない。
ガリウム系レーザに於いては、いずれも、半導体層の表
面は(0001)面であるが、半導体層の表面は(00
01)面または(0001)面とのなす角が10゜以内
である面であれば、本発明の実施に支障はない。
流狭窄構造を形成することにより、ドライエッチング工
程が少なく、かつ、リッジの高さなどのサイズの制御性
に優れた窒化ガリウム系レーザの製造方法を提供するこ
とができ、これにより製造された窒化ガリウム系半導体
レーザは発振しきい値が小さく、かつ電流抵抗を小さく
することができる。
略断面図である。
造工程の中途を示す概略断面図である。
略断面図である。
造工程の中途を示す概略断面図である。
略断面図である。
造工程の中途を示す概略断面図である。
略断面図である。
造工程の中途を示す概略断面図である。
略断面図である。
製造工程の中途を示す概略断面図である。
窒化ガリウム系レーザの概略断面図である。
来の窒化ガリウム系レーザの概略断面図である。
層 105 n型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 106 n型窒化ガリウム光ガイド層 107 多重量子井戸構造活性層 108 p型Al0.2Ga0.8Nインジウム解離防
止層 109 p型窒化ガリウム光ガイド層 110 p型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 111 p型窒化ガリウムコンタクト層 112 ニッケルおよび金からなるp電極 113 チタンおよびアルミニウムからなるn電極 114 p型窒化ガリウム電流ブロック層 115 n型窒化ガリウム層 201 (11−20)面を表面とするサファイア基板 214 p型窒化ガリウム層 215 酸化珪素膜 315 n型窒化ガリウム電流ブロック層 605 n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 707 多重量子井戸構造活性層 710 p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層
Claims (23)
- 【請求項1】 基板上に、一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成す
る工程と、 前記第1導電型半導体層の表面にストライプ状の開口部
を有する絶縁体膜を形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層または高
抵抗半導体層からなる電流ブロック層を形成する工程
と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第1導電
型半導体層を少なくとも一層形成し、前記第2導電型半
導体層または高抵抗半導体層の間の領域を埋め込む工程
と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第2導電
型半導体層を少なくとも一層形成する工程を有すること
を特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項2】 基板上に、一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成す
る工程と、 前記第1導電型半導体層の表面に、成長速度が導波路方
向で同程度、導波路と垂直な方向でほとんど成長しなく
なる方向のストライプ状の開口部を絶縁体膜で形成する
工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層または高
抵抗半導体層からなる電流ブロック層を形成する工程
と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第1導電
型半導体層を少なくとも一層形成し、前記第2導電型半
導体層または高抵抗半導体層の間の領域を埋め込む工程
と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第2導電
型半導体層を少なくとも一層形成する工程を有すること
を特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項3】 基板上に、結晶構造が六方晶で表面が
(0001)面または(0001)面となす角が10゜
以内の面である一般式InxAlyGa1−x−yN
(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表され
る第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工程
と、 前記第1導電型半導体層の表面に半導体結晶の
[11−20]方向または[11−20]方向となす角
が10゜以内の方向であるストライプ状の開口部を絶縁
体膜で形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層または高
抵抗半導体層からなる電流ブロック層を形成する工程
と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第1導電
型半導体層を少なくとも一層形成し、前記第2導電型半
導体層または高抵抗半導体層に挟まれた領域を埋め込む
工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2の第2導電
型半導体層を少なくとも一層の半導体層を形成する工程
とを有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項4】 前記第2導電型半導体層または高抵抗半
導体層に挟まれた領域を埋め込む工程は、前記第2導電
型半導体層または高抵抗半導体層上に第2の絶縁体膜を
形成し、前記第2の第1導電型半導体層を成長して前記
第2導電型半導体層または高抵抗半導体層と同じ高さに
し、前記第2の絶縁体膜を除去した後につづけて第2の
第1導電型半導体層を成長することを特徴とする請求項
1または2または3記載の窒化ガリウム系半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項5】 基板上に形成された一般式InxAly
Ga1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+
y≦1)で表される少なくとも一層の第1導電型半導体
層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般式
InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第2導電
型半導体層または高抵抗半導体層からなる側面が平坦な
ストライブ状の電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層または高抵抗半導体層の間の領
域を埋め込む一般式InxAlyGa1−x−yN(0
≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される少
なくとも一層の第2の第1導電型半導体層と、 前記第2の第1導電型半導体層上に形成された一般式I
nxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井戸
活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2の第2導電型半導体層
を有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レー
ザ。 - 【請求項6】 基板上に形成された結晶構造が六方晶で
表面が(0001)面または(0001)面となす角が
10゜以内の面である一般式InxAlyGa1−x−
yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表
された少なくとも一層の第1導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般式InxG
a1−xN(0≦x≦1)で表され、ストライプ方向が
半導体結晶の[11−20]方向または[11−20]
方向となす角が10゜以内の方向である第2導電型半導
体層または高抵抗半導体層からなる電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層または高抵抗半導体層の間の領
域を埋め込む一般式InxAlyGa1−x−yN(0
≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される少
なくとも一層の第2の第1導電型半導体層と、 前記第2の第1導電型半導体層上に形成された一般式I
nxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井戸
活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2の第2導電型半導体層
を有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レー
ザ。 - 【請求項7】 前記活性層は光導波方向と垂直な方向で
屈曲し段差が形成されていることを特徴とする請求項5
または6に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項8】 基板上に、一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成す
る工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面にストライプ状の開口部
を絶縁体膜で形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部上および前記絶縁体膜上の一部ま
で一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される
第2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項9】 基板上に、一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形成す
る工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面に、成長速度が導波路と
垂直な方向で成長方向と同程度となる方向のストライプ
状の開口部を絶縁体膜で形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部上および前記絶縁体膜上の一部ま
で一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される
第2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項10】 基板上に、結晶構造が六方晶でその表
面が(0001)面または(0001)面となす角が1
0゜以内である面の一般式InxAlyGa1−x−y
N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表さ
れる第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工程
と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面に、半導体結晶の[1−
100]方向または[1−100]方向となす角が10
゜以内の方向となるストライプ状の開口部を絶縁体膜で
形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部上および前記絶縁体膜上の一部ま
で一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される
第2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項11】 基板上に形成された一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される少なくとも一層の第1導電型半導
体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般
式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y
≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井
戸活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第2導電型半導体層上に形成されたストライブ状の
開口部を有する絶縁体膜と、 前記第2導電型半導体層上及び前記絶縁体膜上の一部に
形成された一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で
表される第2の第2導電型半導体層を有することを特徴
とする窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項12】 基板上に形成された半導体層の結晶構
造が六方晶であってその表面が(0001)面または
(0001)面となす角が10゜以内である面の一般式
InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x+y≦1)で表される少なくとも一層の第1
導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層と
前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第2導電型半導体層上に形成された半導体結晶の
[11−20]方向または[11−20]方向となす角
が10゜以内である方向のストライブ状の開口部を有す
る絶縁体膜と、 前記第2導電型半導体層上及び前記絶縁体膜上の一部に
形成された一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で
表される第2の第2導電型半導体層を有することを特徴
とする窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項13】 基板上に、一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形
成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面にストライプ状の開口部
を有する絶縁体膜を形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第2の第1導電型半導体層からなる電流
ブロック層を形成する工程と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有すること
を特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項14】 基板上に、一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形
成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面に、成長速度が導波路方
向で同程度、導波路と垂直な方向でほとんど成長しなく
なる方向のストライプ状の開口部を絶縁体膜で形成する
工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第2の第1導電型半導体層からなる電流
ブロック層を形成する工程と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層を形成する工程を有することを
特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項15】 基板上に、結晶構造が六方晶で表面が
(0001)面または(0001)面となす角が10゜
以内の面である一般式InxAlyGa1−x−yN
(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表され
る第1導電型半導体層を少なくとも一層形成する工程
と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクま
たは量子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層の表面に半導体結晶の[11−
20]方向または[11−20]方向となす角が10゜
以内の方向であるストライプ状の開口部を有する絶縁体
膜を形成する工程と、 前記絶縁体膜の開口部にのみ一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第2の第1導電型半導体層を形成する工
程と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層を形成する工程とを有すること
を特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項16】 基板上に形成された一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される少なくとも一層の第1導電型半導
体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般
式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y
≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井
戸活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第2導電型半導体層上に形成された一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表される第2の第1導電型半導体層から
なる側面が平坦なストライプ状の電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
形成された一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で
表される第2の第2導電型半導体層とを有することを特
徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項17】 基板上に形成された半導体層の結晶構
造が六方晶であってその表面が(0001)面または
(0001)面となす角が10゜以内である面の一般式
InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦
1、0≦x+y≦1)で表される少なくとも一層の第1
導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般式InxA
lyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井戸活性層
と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第2導電型半導体層上に形成された一般式InxG
a1−xN(0≦x≦1)で表され、ストライプ方向が
半導体結晶の[11−20]方向または[11−20]
方向となす角が10゜以内の方向である第2の第1導電
型半導体層からなる電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
形成された一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で
表される第2の第2導電型半導体層を有することを特徴
とする窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項18】 基板上に、一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形
成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層上にストライプ状の絶縁体膜を
形成する工程と、 前記第1導電型半導体層の中途まで半導体層をエッチン
グする工程と、 前記エッチング開口部に、一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2導電型半導体層(又は第
1導電型半導体層)と一般式InxGa1−xN(0≦
x≦1)で表される第1導電型半導体層(又は第2導電
型半導体層)とを少なくとも含む半導体層を順次形成す
るか、または一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)
で表される高抵抗半導体層とを少なくとも含む半導体層
を形成する工程と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層を少なくとも一層形成する工程
とを有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項19】 基板上に形成された一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される少なくとも一層の第1導電型半導
体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般
式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y
≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井
戸活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第1導電型半導体層、活性層、第2導電型半導体層
の側面に形成された一般式InxGa1−xN(0≦x
≦1)で表される第2の第1導電型半導体層、第2の第
2導電型半導体層からなる電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
形成された一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦
x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第3
の第2導電型半導体層とを有することを特徴とする窒化
ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項20】 基板上に、一般式InxAlyGa1
−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦
1)で表される第1導電型半導体層を少なくとも一層形
成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量
子井戸活性層を形成する工程と、 一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0
≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2導電型半導
体層を少なくとも一層形成する工程と、 前記第2導電型半導体層上にストライプ状の絶縁体膜を
形成する工程と、 前記絶縁体膜をマスクとして前記第2導電型半導体層の
中途まで半導体層をエッチングする工程と、 前記エッチング開口部に、一般式InxGa1−xN
(0≦x≦1)で表される第2の第1導電型半導体層を
形成する工程と、 前記絶縁体膜を除去する工程と、 一般式InxGa1−xN(0≦x≦1)で表される第
2の第2導電型半導体層を少なくとも一層形成する工程
とを有することを特徴とする窒化ガリウム系半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項21】 基板上に形成された一般式InxAl
yGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)で表される少なくとも一層の第1導電型半導
体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成された一般
式InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y
≦1、0≦x+y≦1)で表されるバルクまたは量子井
戸活性層と、 前記活性層上に形成された一般式InxAlyGa1−
x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)
で表される少なくとも一層の第2導電型半導体層と、 前記第2導電型半導体層の中に形成された一般式Inx
Ga1−xN(0≦x≦1)で表される第2の第1導電
型半導体層からなる電流ブロック層と、 前記第2導電型半導体層上及び前記電流ブロック層上に
形成された一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦
x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される第2
の第2導電型半導体層とを有することを特徴とする窒化
ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項22】 前記絶縁体膜のストライプ方向を半導
体結晶の[1−100]方向または[1−100]方向
となす角が10゜以内である方向に形成することを特徴
とする請求項18又は20記載の窒化ガリウム系半導体
レーザの製造方法。 - 【請求項23】 前記電流ブロック層のストライプ方向
が半導体結晶の[1−100]方向または[1−10
0]方向となす角が10゜以内であることを特徴とする
請求項19又は21記載の窒化ガリウム系半導体レー
ザ。
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