JPH10256660A - 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH10256660A JPH10256660A JP5455197A JP5455197A JPH10256660A JP H10256660 A JPH10256660 A JP H10256660A JP 5455197 A JP5455197 A JP 5455197A JP 5455197 A JP5455197 A JP 5455197A JP H10256660 A JPH10256660 A JP H10256660A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- type
- type semiconductor
- gallium nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作電圧が低い絶縁基板上の窒化ガリウム半
導体レーザを実現する。 【解決手段】 サファイア基板１０１上にｎ型半導体層
（１０３〜１０５）、ＭＱＷ活性層１０６、ｐ型半導体
層（１０７〜１０９）が形成されている。素子の約半分
の領域はｎ型ＧａＮ層１０３が露出するまで１０４〜１
０９までの層が除去され、ｎ側電極１１２が形成されて
いる。ｐ側は電流をストライプ状に狭窄するために、ｐ
型ＧａＮ層１０９を残し、ストライプ外のｐ型ＧａＮ層
１０９を除去してリッジ１１０を形成する。リッジ１１
０のｐ型ＧａＮ層１０９上にｐ側電極１１１を形成す
る。リッジ１１０の位置はｎ側電極１１２を形成するた
め、エッチング側壁１１３に近づけ、ｎ側電極１１２と
ｐ側電極１１１が接近するようにする。ｎ型ＧａＮ層１
０３を横方向に流れる距離が短くなり、抵抗が小さくで
き、動作電圧を低減できる。
導体レーザを実現する。 【解決手段】 サファイア基板１０１上にｎ型半導体層
（１０３〜１０５）、ＭＱＷ活性層１０６、ｐ型半導体
層（１０７〜１０９）が形成されている。素子の約半分
の領域はｎ型ＧａＮ層１０３が露出するまで１０４〜１
０９までの層が除去され、ｎ側電極１１２が形成されて
いる。ｐ側は電流をストライプ状に狭窄するために、ｐ
型ＧａＮ層１０９を残し、ストライプ外のｐ型ＧａＮ層
１０９を除去してリッジ１１０を形成する。リッジ１１
０のｐ型ＧａＮ層１０９上にｐ側電極１１１を形成す
る。リッジ１１０の位置はｎ側電極１１２を形成するた
め、エッチング側壁１１３に近づけ、ｎ側電極１１２と
ｐ側電極１１１が接近するようにする。ｎ型ＧａＮ層１
０３を横方向に流れる距離が短くなり、抵抗が小さくで
き、動作電圧を低減できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色から紫外のレ
ーザ光を発生させることができる、窒化ガリウム系半導
体レーザとその製造方法に関するものである。
ーザ光を発生させることができる、窒化ガリウム系半導
体レーザとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクの密度を上げるためにはレー
ザ光源の波長を短くすることが必要であり、そのために
半導体レーザの短波長化が進められてきた。現在波長７
８０ｎｍのＧａＡｌＡｓ赤外半導体レーザがＣＤに用い
られており、ＣＤより高密度のＤＶＤには波長６５０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｌＰ赤色半導体レーザが用いられてい
る。ＤＶＤの密度を更に上げて高品質の画像を記録する
ＨＤ−ＤＶＤには波長４１０ｎｍの紫色の半導体レーザ
が必要であり、これを実現出来る半導体材料として窒化
ガリウム（ＧａＮ）系の化合物半導体がある。
ザ光源の波長を短くすることが必要であり、そのために
半導体レーザの短波長化が進められてきた。現在波長７
８０ｎｍのＧａＡｌＡｓ赤外半導体レーザがＣＤに用い
られており、ＣＤより高密度のＤＶＤには波長６５０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｌＰ赤色半導体レーザが用いられてい
る。ＤＶＤの密度を更に上げて高品質の画像を記録する
ＨＤ−ＤＶＤには波長４１０ｎｍの紫色の半導体レーザ
が必要であり、これを実現出来る半導体材料として窒化
ガリウム（ＧａＮ）系の化合物半導体がある。
【０００３】図９に従来の窒化ガリウム系の半導体レー
ザの構造図を示す(Applied PhysicsLetters,vol.69,p.1
477,1996)。図９に示すようにサファイア基板９０１上
にＭＯＶＰＥ法により５５０℃でＴＭＧ（トリメチルガ
リウム）及びＮＨ３を用いてＧａＮ層９０２（厚さ３０
ｎｍ）を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＳｉＨ４
（モノシラン）を追加してｎ型ＧａＮ層９０３（厚さ３
μｍ）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を追加して
ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０４（厚さ０．５
μｍ）、ｎ型ＧａＮ層９０５（厚さ０．１μｍ）を堆積
する。
ザの構造図を示す(Applied PhysicsLetters,vol.69,p.1
477,1996)。図９に示すようにサファイア基板９０１上
にＭＯＶＰＥ法により５５０℃でＴＭＧ（トリメチルガ
リウム）及びＮＨ３を用いてＧａＮ層９０２（厚さ３０
ｎｍ）を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＳｉＨ４
（モノシラン）を追加してｎ型ＧａＮ層９０３（厚さ３
μｍ）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を追加して
ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０４（厚さ０．５
μｍ）、ｎ型ＧａＮ層９０５（厚さ０．１μｍ）を堆積
する。
【０００４】次に温度を７００℃に下げ、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層９０６を堆積した後、再び１０００℃に昇温
し、ＴＭＡ、ＴＭＧ、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）及びＮＨ３を用いてｐ型ＧａＮ層９０
７（厚さ０．１μｍ）、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッ
ド層９０８（厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＮ層９０９
（厚さ０．２μｍ）を堆積する。
メチルインジウム）、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層９０６を堆積した後、再び１０００℃に昇温
し、ＴＭＡ、ＴＭＧ、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）及びＮＨ３を用いてｐ型ＧａＮ層９０
７（厚さ０．１μｍ）、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッ
ド層９０８（厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＮ層９０９
（厚さ０．２μｍ）を堆積する。
【０００５】次に、ｐ型ＧａＮ層９０９をストライプ状
にドライエッチングしてリッジ９１０を形成し、ｐ側電
極９１１をリッジ上に形成する。エッチングはｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０８の間に達するまで行な
う。最後にｐ型Ａｌ0.05Ｇａ 0.95Ｎクラッド層９０８か
らｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０４の一部をド
ライエッチングして、ｎ型ＧａＮ層９０３を露出させ、
９０３上にｎ側電極９１２を形成する。
にドライエッチングしてリッジ９１０を形成し、ｐ側電
極９１１をリッジ上に形成する。エッチングはｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０８の間に達するまで行な
う。最後にｐ型Ａｌ0.05Ｇａ 0.95Ｎクラッド層９０８か
らｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層９０４の一部をド
ライエッチングして、ｎ型ＧａＮ層９０３を露出させ、
９０３上にｎ側電極９１２を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ｐ側電極９１１に正電
圧、ｎ側電極９１２に負電圧を印加すると、電子がｎ型
ＧａＮ層９０３を横方向に流れリッジ９１０の下の活性
層９０６で、ｐ型ＧａＮ層９０９から流れて来た正孔と
結合してレーザ光を発生する。この時、電子が薄いｎ型
ＧａＮ層９０３（厚さｔ＝３μｍ）を流れるので、この
層の抵抗率がρ＝１０-2Ω・ｃｍの場合、レーザの共振
器長がＬ＝０．５ｍｍ、ｐ側電極とｎ側電極の距離がｌ
＝２００μｍとすると、ｎ型ＧａＮ層９０３の電気抵抗
Ｒは、Ｒ＝ρ×ｌ／（Ｌ×ｔ）＝１３．３Ωと大きな値
となる。
圧、ｎ側電極９１２に負電圧を印加すると、電子がｎ型
ＧａＮ層９０３を横方向に流れリッジ９１０の下の活性
層９０６で、ｐ型ＧａＮ層９０９から流れて来た正孔と
結合してレーザ光を発生する。この時、電子が薄いｎ型
ＧａＮ層９０３（厚さｔ＝３μｍ）を流れるので、この
層の抵抗率がρ＝１０-2Ω・ｃｍの場合、レーザの共振
器長がＬ＝０．５ｍｍ、ｐ側電極とｎ側電極の距離がｌ
＝２００μｍとすると、ｎ型ＧａＮ層９０３の電気抵抗
Ｒは、Ｒ＝ρ×ｌ／（Ｌ×ｔ）＝１３．３Ωと大きな値
となる。
【０００７】このように大きな抵抗のため、１００ｍＡ
の動作電流で半導体レーザを動作させた時には動作電圧
は１．３Ｖ余分に上昇する。この余分の電圧分は、薄い
ｎ型ＧａＮ層９０３内でジュール熱になり、レーザ素子
の温度上昇を招いて光出力を一定に維持するのが困難に
なったり、素子の信頼性を悪化させる要因となる。
の動作電流で半導体レーザを動作させた時には動作電圧
は１．３Ｖ余分に上昇する。この余分の電圧分は、薄い
ｎ型ＧａＮ層９０３内でジュール熱になり、レーザ素子
の温度上昇を招いて光出力を一定に維持するのが困難に
なったり、素子の信頼性を悪化させる要因となる。
【０００８】そこで本発明は、素子に加わる直列抵抗分
を小さくして、過剰な素子の温度上昇を抑制し、信頼性
の高い窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法
を提供することを目的とする。
を小さくして、過剰な素子の温度上昇を抑制し、信頼性
の高い窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザでは、ｐ側電
極とｎ側電極の距離を１５０μｍ以下にして、ｎ型電極
を形成する薄いｎ型半導体層（ＧａＮ層）内の抵抗を小
さくする。
め、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザでは、ｐ側電
極とｎ側電極の距離を１５０μｍ以下にして、ｎ型電極
を形成する薄いｎ型半導体層（ＧａＮ層）内の抵抗を小
さくする。
【００１０】また、ｎ型ＧａＮ層中にｎ型ＩｎＧａＮを
挿入し、このｎ型ＩｎＧａＮ層を露出させてｎ側電極を
この層上に形成する。ＩｎＧａＮ結晶はｎ型不純物であ
るＳｉを高濃度にドーピングして抵抗率を容易に小さく
することが出来る。ｎ型ＧａＮに直接Ｓｉを高濃度にド
ーピングすると、結晶にクラックが入りやすくなるた
め、高濃度にドーピングすることは困難である。
挿入し、このｎ型ＩｎＧａＮ層を露出させてｎ側電極を
この層上に形成する。ＩｎＧａＮ結晶はｎ型不純物であ
るＳｉを高濃度にドーピングして抵抗率を容易に小さく
することが出来る。ｎ型ＧａＮに直接Ｓｉを高濃度にド
ーピングすると、結晶にクラックが入りやすくなるた
め、高濃度にドーピングすることは困難である。
【００１１】ｎ側電極を形成する方法は、ドライエッチ
ング又はイオンミリングでｎ型ＧａＮ層を露出させた
後、ｎ側電極材料を真空蒸着する前に、表面を化学エッ
チング又はドライエッチングで清浄にする。このように
することにより、低抵抗なオーミック電極を形成するこ
とが出来る。
ング又はイオンミリングでｎ型ＧａＮ層を露出させた
後、ｎ側電極材料を真空蒸着する前に、表面を化学エッ
チング又はドライエッチングで清浄にする。このように
することにより、低抵抗なオーミック電極を形成するこ
とが出来る。
【００１２】ｎ側電極材料を真空蒸着する前に、Ｓｉ等
のｎ型不純物をイオン注入してアニールし、表面の電子
濃度を高くすることにより、更に低抵抗なｎ型オーミッ
ク電極を形成することが出来る。
のｎ型不純物をイオン注入してアニールし、表面の電子
濃度を高くすることにより、更に低抵抗なｎ型オーミッ
ク電極を形成することが出来る。
【００１３】
（実施の形態１）本発明の第１の実施の形態の窒化ガリ
ウム系化合物半導体レーザの構造図を図１に示す。サフ
ァイア基板１０１上に基板に近い方にｎ型半導体層（１
０３〜１０５）があり、ＭＱＷ活性層１０６を挟んでｐ
型半導体層（１０７〜１０９）がある。素子の約半分の
領域はｎ型ＧａＮ層１０３が露出するまで１０４〜１０
９までの各層が除去されており、ｎ側電極１１２が形成
されている。
ウム系化合物半導体レーザの構造図を図１に示す。サフ
ァイア基板１０１上に基板に近い方にｎ型半導体層（１
０３〜１０５）があり、ＭＱＷ活性層１０６を挟んでｐ
型半導体層（１０７〜１０９）がある。素子の約半分の
領域はｎ型ＧａＮ層１０３が露出するまで１０４〜１０
９までの各層が除去されており、ｎ側電極１１２が形成
されている。
【００１４】ｐ側は電流をストライプ状に狭窄するため
に、幅１０μｍでｐ型ＧａＮ層１０９を残し、ストライ
プ外のｐ型ＧａＮ層１０９を除去してリッジ１１０を形
成し、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層１０８の表面を露出さ
せ、リッジ１１０のｐ型ＧａＮ層１０９上にｐ側電極１
１１を形成する。リッジ１１０の位置はｎ側電極１１２
を形成するためのエッチング側壁１１３に近づけ、ｎ側
電極１１２とｐ側電極１１１が接近するようにする。
に、幅１０μｍでｐ型ＧａＮ層１０９を残し、ストライ
プ外のｐ型ＧａＮ層１０９を除去してリッジ１１０を形
成し、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層１０８の表面を露出さ
せ、リッジ１１０のｐ型ＧａＮ層１０９上にｐ側電極１
１１を形成する。リッジ１１０の位置はｎ側電極１１２
を形成するためのエッチング側壁１１３に近づけ、ｎ側
電極１１２とｐ側電極１１１が接近するようにする。
【００１５】本実施の形態では、ｎ側電極１１２とｐ側
電極１１１の距離ｌを図２に示すように５０μｍとし
た。この時電流は図２の矢印で示すように、ｎ型ＧａＮ
層１０３を横方向に流れる距離が短くなり、直列抵抗を
小さくすることが出来る。ｎ型ＧａＮ層１０３が厚さｔ
＝３μｍで、この層の抵抗率がρ＝１０-2Ω・ｃｍの場
合、レーザの共振器長がＬ＝０．５ｍｍ、ｐ側電極１１
１とｎ側電極１１２の距離がｌ＝５０μｍとすると、ｎ
型ＧａＮ層１０３の電気抵抗Ｒは、Ｒ＝ρ×ｌ／（Ｌ×
ｔ）＝３．３Ωになる。
電極１１１の距離ｌを図２に示すように５０μｍとし
た。この時電流は図２の矢印で示すように、ｎ型ＧａＮ
層１０３を横方向に流れる距離が短くなり、直列抵抗を
小さくすることが出来る。ｎ型ＧａＮ層１０３が厚さｔ
＝３μｍで、この層の抵抗率がρ＝１０-2Ω・ｃｍの場
合、レーザの共振器長がＬ＝０．５ｍｍ、ｐ側電極１１
１とｎ側電極１１２の距離がｌ＝５０μｍとすると、ｎ
型ＧａＮ層１０３の電気抵抗Ｒは、Ｒ＝ρ×ｌ／（Ｌ×
ｔ）＝３．３Ωになる。
【００１６】一般に半導体レーザは連続動作させると、
結晶の温度上昇によりレーザの発振しきい電流の増大と
電流−光変換効率の低下を招く。従って一定の電流を流
すと徐々に光出力が低下する。そのために、光出力が一
定になるように電流を増加させる自動制御回路を設ける
が、素子の発熱が大きいと、熱暴走を起こして一定の光
出力を維持できなくなる。図３に光出力を３ｍＷ一定に
保つための電流値を電極間距離ｌに対して調べた結果を
示す。ｌが１５０μｍを越えると急激に電流値が増加し
ているのがわかる。これは、素子の発熱のために、熱暴
走が起こり始めているからである。
結晶の温度上昇によりレーザの発振しきい電流の増大と
電流−光変換効率の低下を招く。従って一定の電流を流
すと徐々に光出力が低下する。そのために、光出力が一
定になるように電流を増加させる自動制御回路を設ける
が、素子の発熱が大きいと、熱暴走を起こして一定の光
出力を維持できなくなる。図３に光出力を３ｍＷ一定に
保つための電流値を電極間距離ｌに対して調べた結果を
示す。ｌが１５０μｍを越えると急激に電流値が増加し
ているのがわかる。これは、素子の発熱のために、熱暴
走が起こり始めているからである。
【００１７】図４に本実施の形態の窒化ガリウム系化合
物半導体レーザの製造工程を示す。まず、図４（ａ）に
示すように面方位が（１０００）のサファイア基板４０
１上にＭＯＶＰＥ法により５５０℃でＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）及びＮＨ３を用いてＧａＮ層４０２（厚さ
３０ｎｍ）を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＳｉＨ
４（モノシラン）を追加してｎ型ＧａＮ層４０３（厚さ
３μｍ）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を追加し
てｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層４０４（厚さ０．
５μｍ）、ｎ型ＧａＮ層４０５（厚さ０．１μｍ）を堆
積する。
物半導体レーザの製造工程を示す。まず、図４（ａ）に
示すように面方位が（１０００）のサファイア基板４０
１上にＭＯＶＰＥ法により５５０℃でＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）及びＮＨ３を用いてＧａＮ層４０２（厚さ
３０ｎｍ）を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＳｉＨ
４（モノシラン）を追加してｎ型ＧａＮ層４０３（厚さ
３μｍ）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を追加し
てｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層４０４（厚さ０．
５μｍ）、ｎ型ＧａＮ層４０５（厚さ０．１μｍ）を堆
積する。
【００１８】次に温度を７００℃に下げ、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層４０６を堆積する。図５にＭＱＷ活性層の構
造を示す。厚さ５０ｎｍの４層のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障
壁層５０１に挟まれた厚さ３０ｎｍの３層のＩｎ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ量子井戸層５０２から構成されている。ＭＱＷ
活性層を堆積後再び１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、ＴＭ
Ｇ、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）
及びＮＨ３を用いてｐ型ＧａＮ層４０７（厚さ０．１μ
ｍ）、ＴＭＡを追加してｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッ
ド層４０８（厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＮ層４０９
（厚さ０．２μｍ）を堆積する。
メチルインジウム）、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層４０６を堆積する。図５にＭＱＷ活性層の構
造を示す。厚さ５０ｎｍの４層のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障
壁層５０１に挟まれた厚さ３０ｎｍの３層のＩｎ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ量子井戸層５０２から構成されている。ＭＱＷ
活性層を堆積後再び１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、ＴＭ
Ｇ、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）
及びＮＨ３を用いてｐ型ＧａＮ層４０７（厚さ０．１μ
ｍ）、ＴＭＡを追加してｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッ
ド層４０８（厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＮ層４０９
（厚さ０．２μｍ）を堆積する。
【００１９】ＭＯＶＰＥ法による結晶成長後の基板に、
全面にＮｉ／Ａｕ電極４１１を真空蒸着した後、ストラ
イプ状のレジストパターン４１４をホトリソグラフィで
形成し、Ａｒイオンミリングによりｐ型ＧａＮ層４０９
の表面からｐ型Ａｌ0.05Ｇａ 0.95Ｎ層４０８までエッチ
ングして、図４（ｂ）に示すようなリッジ４１０を形成
する。
全面にＮｉ／Ａｕ電極４１１を真空蒸着した後、ストラ
イプ状のレジストパターン４１４をホトリソグラフィで
形成し、Ａｒイオンミリングによりｐ型ＧａＮ層４０９
の表面からｐ型Ａｌ0.05Ｇａ 0.95Ｎ層４０８までエッチ
ングして、図４（ｂ）に示すようなリッジ４１０を形成
する。
【００２０】次に、図４（ｃ）に示すようにＳｉＯ２膜
４１５をマスクにして、Ｃｌ２／Ｈ２ガスを用いた反応
性ドライエッチングにより、ｎ型ＧａＮ層４０３までエ
ッチングする。ドライエッチング後、ＳｉＯ２膜４１５
を除去し、ｎ型ＧａＮ層４０３の露出させた面上にＴｉ
／Ａｌ電極４１２を蒸着して図４（ｄ）に示すように半
導体レーザが完成する。ｎ側電極４１２を蒸着する前の
表面処理として、ＨＦを用いた化学エッチング又はＣｌ
２／Ｈ２ガス反応性ドライエッチングで表面をエッチン
グし、Ｇａ酸化物を取り除いて清浄な表面に電極金属を
蒸着する。
４１５をマスクにして、Ｃｌ２／Ｈ２ガスを用いた反応
性ドライエッチングにより、ｎ型ＧａＮ層４０３までエ
ッチングする。ドライエッチング後、ＳｉＯ２膜４１５
を除去し、ｎ型ＧａＮ層４０３の露出させた面上にＴｉ
／Ａｌ電極４１２を蒸着して図４（ｄ）に示すように半
導体レーザが完成する。ｎ側電極４１２を蒸着する前の
表面処理として、ＨＦを用いた化学エッチング又はＣｌ
２／Ｈ２ガス反応性ドライエッチングで表面をエッチン
グし、Ｇａ酸化物を取り除いて清浄な表面に電極金属を
蒸着する。
【００２１】なお、本実施例では、ｎ側電極４１２を形
成するためにドライエッチングを用いたが、Ａｒイオン
ミリングでエッチングを行なうことも出来る。
成するためにドライエッチングを用いたが、Ａｒイオン
ミリングでエッチングを行なうことも出来る。
【００２２】図６に本実施の形態の窒化ガリウム系化合
物半導体レーザの電圧−電流特性を図９に示す従来のレ
ーザと比較して示す。電圧−電流特性の直線部分の傾き
（傾きの逆数が直列抵抗を表す）が従来のレーザよりも
大きくなっており、ｐ側とｎ側電極間の距離を短くした
効果が現れているのがわかる。すなわち、従来約２０Ω
であった直列抵抗が１０Ωに半減することが出来た。
物半導体レーザの電圧−電流特性を図９に示す従来のレ
ーザと比較して示す。電圧−電流特性の直線部分の傾き
（傾きの逆数が直列抵抗を表す）が従来のレーザよりも
大きくなっており、ｐ側とｎ側電極間の距離を短くした
効果が現れているのがわかる。すなわち、従来約２０Ω
であった直列抵抗が１０Ωに半減することが出来た。
【００２３】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
よる窒化ガリウム系化合物半導体レーザでは、図７に示
すようにｎ側Ｔｉ／Ａｌ電極７１２をｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ
0.9Ｎ層７１６（厚さ０．１μｍ）上に形成するように
している。ＩｎＧａＮ層はＳｉをドーピングすることに
より、容易に１０19／ｃｍ3以上の電子濃度を得ること
が出来、電流を流しやすくすることが出来る。ｎ型Ｇａ
Ｎで１０19／ｃｍ3という電子濃度を得るためにＳｉを
高濃度にドーピングすると、結晶にクラックが入って結
晶欠陥が発生しやすくなるが、Ｉｎが入ることで結晶が
やわらかくなり、結晶欠陥を少なくすることが出来る。
よる窒化ガリウム系化合物半導体レーザでは、図７に示
すようにｎ側Ｔｉ／Ａｌ電極７１２をｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ
0.9Ｎ層７１６（厚さ０．１μｍ）上に形成するように
している。ＩｎＧａＮ層はＳｉをドーピングすることに
より、容易に１０19／ｃｍ3以上の電子濃度を得ること
が出来、電流を流しやすくすることが出来る。ｎ型Ｇａ
Ｎで１０19／ｃｍ3という電子濃度を得るためにＳｉを
高濃度にドーピングすると、結晶にクラックが入って結
晶欠陥が発生しやすくなるが、Ｉｎが入ることで結晶が
やわらかくなり、結晶欠陥を少なくすることが出来る。
【００２４】（実施の形態３）本発明の実施の形態３で
は、ｎ側電極８１２を蒸着する前に、ｎ型ＧａＮ層８０
３にＳｉをイオン注入して、表面の電子濃度を高くして
おき、図８に示すようにこのイオン注入層８１７上にｎ
側電極８１２を形成する。イオン注入は加速電圧２００
ｋｅＶ、ドーズ量１０13／ｃｍ2で行ない、注入後Ｎ２
雰囲気中で７００度１０分間のアニールを行なってＳｉ
を活性化させる。この時の表面電子濃度は１０１９／ｃ
ｍ３以上となり、電極金属との間に低抵抗のコンタクト
を実現することが出来る
は、ｎ側電極８１２を蒸着する前に、ｎ型ＧａＮ層８０
３にＳｉをイオン注入して、表面の電子濃度を高くして
おき、図８に示すようにこのイオン注入層８１７上にｎ
側電極８１２を形成する。イオン注入は加速電圧２００
ｋｅＶ、ドーズ量１０13／ｃｍ2で行ない、注入後Ｎ２
雰囲気中で７００度１０分間のアニールを行なってＳｉ
を活性化させる。この時の表面電子濃度は１０１９／ｃ
ｍ３以上となり、電極金属との間に低抵抗のコンタクト
を実現することが出来る
【００２５】
【発明の効果】本発明の窒化ガリウム系半導体レーザで
は、ｐ側とｎ側の電極間の距離を短くすることにより、
直列抵抗が小さくて動作電圧が低く、信頼性に優れたレ
ーザが実現出来、実用上大きな効果を有する。
は、ｐ側とｎ側の電極間の距離を短くすることにより、
直列抵抗が小さくて動作電圧が低く、信頼性に優れたレ
ーザが実現出来、実用上大きな効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザの構造断面図
導体レーザの構造断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザの電極間距離と電流経路を示す図
導体レーザの電極間距離と電流経路を示す図
【図３】電極間距離と光出力を一定に保つための電流値
の関係を示す図
の関係を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザの製造工程断面図
導体レーザの製造工程断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザのＭＱＷ活性層の層構成を示す断面図
導体レーザのＭＱＷ活性層の層構成を示す断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザの電圧−電流特性を従来例のものと比較した
図
導体レーザの電圧−電流特性を従来例のものと比較した
図
【図７】本発明の第２の実施の形態の窒化ガリウム系半
導体レーザの構造断面図
導体レーザの構造断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態の窒化ガリウム系化
合物半導体レーザの構造を示す断面図
合物半導体レーザの構造を示す断面図
【図９】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの構
造断面図
造断面図
１０１，４０１，９０１ （１０００）サファイア基板 １０２，４０２，９０２ ＧａＮ低温成長バッファー層 １０３，４０３，７０３，８０３，９０３ ｎ型ＧａＮ
層 １０４，４０４，９０４ ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラ
ッド層 １０５，４０５，９０５ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 １０６，４０６，９０６ Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 １０７，４０７，９０７ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 １０８，４０８，９０８ ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラ
ッド層 １０９，４０９，９０９ ｐ型ＧａＮ層 １１０，４１０，９１０ リッジ １１１，４１１，９１１ ｐ側Ｎｉ／Ａｕ電極 １１２，４１２，７１２，８１２，９１２ ｎ側Ｔｉ／
Ａｌ電極 １１３，４１３，９１３ エッチング側壁 ４１４ ストライプ状レジストパターン ４１５ ＳｉＯ２膜 ５０１ Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層（４層） ５０２ Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層（３層） ７１６ ｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層 ８１７ Ｓｉイオン注入層
層 １０４，４０４，９０４ ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラ
ッド層 １０５，４０５，９０５ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 １０６，４０６，９０６ Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／Ｉｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 １０７，４０７，９０７ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 １０８，４０８，９０８ ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラ
ッド層 １０９，４０９，９０９ ｐ型ＧａＮ層 １１０，４１０，９１０ リッジ １１１，４１１，９１１ ｐ側Ｎｉ／Ａｕ電極 １１２，４１２，７１２，８１２，９１２ ｎ側Ｔｉ／
Ａｌ電極 １１３，４１３，９１３ エッチング側壁 ４１４ ストライプ状レジストパターン ４１５ ＳｉＯ２膜 ５０１ Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層（４層） ５０２ Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層（３層） ７１６ ｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ層 ８１７ Ｓｉイオン注入層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 原 義博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石橋 明彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上村 信行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 義晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁基板上に形成されたｎ型半導体層、
活性層、ｐ型半導体層とを備えた、半導体レーザであっ
て、 前記活性層を含む半導体層が除去されて、前記ｎ型層が
露出しており、 ｎ型半導体層上には電極が形成されており、 前記ｐ型半導体層にも、ストライプ状に電流を流す領域
が形成されており、 前記ストライプ状に電流を流す領域と、前記ｎ型半導体
層上の電極との間の間隔が、電極の端の近い方どうしで
１５０μｍ以下である窒化ガリウム系半導体レーザ。 - 【請求項２】 ｎ側電極を形成するｎ型層が、ＩｎＧａ
Ｎ混晶半導体層である請求項１に記載の窒化ガリウム系
半導体レーザ。 - 【請求項３】 絶縁性基板上に、ｎ型半導体層、活性
層、ｐ型半導体層を順次形成する工程と、 前記活性層を含む半導体層を、イオンミリングまたは反
応性ドライエッチングで除去して前記ｎ型半導体層を露
出させる工程と、 前記ｎ型半導体層表面を清浄にする工程と、 前記ｎ型半導体層表面にｎ側電極を形成する工程とを含
む窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 絶縁性基板上に、ｎ型半導体層、活性
層、ｐ型半導体層を順次形成する工程と、 前記活性層を含む半導体層を、イオンミリングまたは反
応性ドライエッチングで除去して前記ｎ型半導体層を露
出させる工程と、 前記ｎ型半導体層にｎ型不純物をイオン注入する工程
と、 前記ｎ型半導体層表面にｎ側電極を形成する工程とを含
む窒化ガリウム系半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5455197A JPH10256660A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5455197A JPH10256660A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256660A true JPH10256660A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12973833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5455197A Pending JPH10256660A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10256660A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005268769A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子及び窒化物半導体基板の製造方法、並びに窒化物半導体素子の製造方法 |
| JP2006135221A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
| US7257140B2 (en) | 2003-08-04 | 2007-08-14 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
| US8089093B2 (en) | 2004-02-20 | 2012-01-03 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device including different concentrations of impurities |
-
1997
- 1997-03-10 JP JP5455197A patent/JPH10256660A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7257140B2 (en) | 2003-08-04 | 2007-08-14 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
| JP2005268769A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子及び窒化物半導体基板の製造方法、並びに窒化物半導体素子の製造方法 |
| US8089093B2 (en) | 2004-02-20 | 2012-01-03 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device including different concentrations of impurities |
| JP2006135221A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
| US7471711B2 (en) | 2004-11-09 | 2008-12-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4977931B2 (ja) | ＧａＮ系半導体レーザの製造方法 | |
| JP3449535B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JPH10294531A (ja) | 窒化物化合物半導体発光素子 | |
| JP2011101039A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP2008109092A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4313628B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2002319703A (ja) | 半導体装置およびその作製方法 | |
| JP4967657B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子およびその製造方法 | |
| US6928096B2 (en) | Nitride-based semiconductor laser device and method of fabricating the same | |
| JP2001068786A (ja) | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPWO2006030845A1 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子 | |
| JP4534435B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP2002314203A (ja) | ３族窒化物半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2006229210A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH09266352A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH1093198A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP3782230B2 (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法及びｉｉｉ−ｖ族化合物半導体素子の製造方法 | |
| JPH10256660A (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2009038408A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3763708B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3878707B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP3767031B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP4118025B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 | |
| JP2006032925A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法、光ピックアップ装置 | |
| JP4249920B2 (ja) | 端面窓型半導体レーザ装置およびその製造方法 |