JPH1027940A - 半導体レーザー装置 - Google Patents
半導体レーザー装置Info
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- JPH1027940A JPH1027940A JP8183001A JP18300196A JPH1027940A JP H1027940 A JPH1027940 A JP H1027940A JP 8183001 A JP8183001 A JP 8183001A JP 18300196 A JP18300196 A JP 18300196A JP H1027940 A JPH1027940 A JP H1027940A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作電圧が低く、活性層に平行方向のレーザ
ー光が屈折率分布で閉じ込められて、単一モードで連続
発振する低しきい値の半導体レーザー装置を実現する。 【解決手段】 ＭＯＶＰＥ法を用い、まずｐ型ＳｉＣ基
板３０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層３０３からｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層３０６までの各層を結晶成長す
る。次に結晶成長後ＳｉＯ２膜３１１をＣＶＤ法により
全面に堆積し、ホトリソグラフィとエッチングによりス
トライプ状のリッジ３１０を形成する。再びＭＯＶＰＥ
法により、絶縁層３０７を成長する。この時、ＳｉＯ２
膜上には結晶成長せずにリッジの両側のみを絶縁層で埋
めることが出来る。最後に、ＳｉＯ２膜をエッチングで
除去した後もう一度ＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＧａＮコン
タクト層３０８を結晶成長し、ｎ側電極３０９とｐ型基
板側電極３０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
ｐ型ＳｉＣ基板を用いて、基板と反対側のｎ側の電極を
形成する半導体層をｎ型とすることにより、接触抵抗を
小さくでき、動作電流の低減が図れる。
ー光が屈折率分布で閉じ込められて、単一モードで連続
発振する低しきい値の半導体レーザー装置を実現する。 【解決手段】 ＭＯＶＰＥ法を用い、まずｐ型ＳｉＣ基
板３０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層３０３からｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層３０６までの各層を結晶成長す
る。次に結晶成長後ＳｉＯ２膜３１１をＣＶＤ法により
全面に堆積し、ホトリソグラフィとエッチングによりス
トライプ状のリッジ３１０を形成する。再びＭＯＶＰＥ
法により、絶縁層３０７を成長する。この時、ＳｉＯ２
膜上には結晶成長せずにリッジの両側のみを絶縁層で埋
めることが出来る。最後に、ＳｉＯ２膜をエッチングで
除去した後もう一度ＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＧａＮコン
タクト層３０８を結晶成長し、ｎ側電極３０９とｐ型基
板側電極３０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
ｐ型ＳｉＣ基板を用いて、基板と反対側のｎ側の電極を
形成する半導体層をｎ型とすることにより、接触抵抗を
小さくでき、動作電流の低減が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
情報処理装置に用いられる、半導体レーザー装置に関す
るものである。
情報処理装置に用いられる、半導体レーザー装置に関す
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
ザー光源の波長を短くすることが必要であり、そのため
に半導体レーザーの短波長化が進められてきた。現在波
長７８０ｎｍのＧａＡｌＡｓ赤外半導体レーザーがＣＤ
に用いられており、更に高密度のＤＶＤには波長６５０
ｎｍのＩｎＧａＡｌＰ赤色半導体レーザーが用いられ
る。ＤＶＤの密度を更に上げ高品質の画像を記録するＨ
Ｄ−ＤＶＤには紫色の半導体レーザーが必要であり、こ
れを実現出来る半導体材料としてＧａＮ系の化合物半導
体が有望である。
ザー光源の波長を短くすることが必要であり、そのため
に半導体レーザーの短波長化が進められてきた。現在波
長７８０ｎｍのＧａＡｌＡｓ赤外半導体レーザーがＣＤ
に用いられており、更に高密度のＤＶＤには波長６５０
ｎｍのＩｎＧａＡｌＰ赤色半導体レーザーが用いられ
る。ＤＶＤの密度を更に上げ高品質の画像を記録するＨ
Ｄ−ＤＶＤには紫色の半導体レーザーが必要であり、こ
れを実現出来る半導体材料としてＧａＮ系の化合物半導
体が有望である。
【０００３】図９に従来のＧａＮ系の発光素子の構造図
を示す（特開平７−１６２０３８号公報）。図９に示す
ようにサファイア基板９０上にＭＯＶＰＥ法によりＧａ
Ｎ層９１を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、
ＴＭＧ、ＳｉＨ４及びＮＨ３を用いてｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層９２を堆積する。次に温度を７００℃に下げ、
ＴＭＩ、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎＧａＮ活性層９
３を堆積した後、再び１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、Ｔ
ＭＧ、Ｃｐ２Ｍｇ及びＮＨ３を用いてｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層９４を堆積する。
を示す（特開平７−１６２０３８号公報）。図９に示す
ようにサファイア基板９０上にＭＯＶＰＥ法によりＧａ
Ｎ層９１を堆積した後、１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、
ＴＭＧ、ＳｉＨ４及びＮＨ３を用いてｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層９２を堆積する。次に温度を７００℃に下げ、
ＴＭＩ、ＴＭＧ及びＮＨ３を用いてＩｎＧａＮ活性層９
３を堆積した後、再び１０００℃に昇温し、ＴＭＡ、Ｔ
ＭＧ、Ｃｐ２Ｍｇ及びＮＨ３を用いてｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層９４を堆積する。
【０００４】次に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層９２、Ｉ
ｎＧａＮ活性層９３、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９４の
一部をドライエッチングし、ｎ−ＧａＮ層９１、及びｐ
−ＡｌＧａＮ層９４上にそれぞれｎ型電極９５、ｐ型電
極９６を形成する。
ｎＧａＮ活性層９３、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９４の
一部をドライエッチングし、ｎ−ＧａＮ層９１、及びｐ
−ＡｌＧａＮ層９４上にそれぞれｎ型電極９５、ｐ型電
極９６を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来のＧａ
Ｎ系発光素子は、ＬＥＤである。レーザーを実現するた
めには、レーザー発振領域（活性領域）の電流密度を数
ＫＡ／ｃｍ２程度まで高くする必要があるため、図８に
示すように、注入電流を幅数μｍのストライプ領域に制
限する必要がある。図９に示す従来のＧａＮ系発光素子
において、電流を狭窄するためにｐ型半導体層９４とｐ
型電極９６の接触面積を小さくすると、ｐ型半導体と電
極の接触抵抗が大きいために、この部分で数１０Ω以上
の抵抗分がレーザーダイオードに直列に加わってしま
い、動作電圧の著しい上昇を招いてしまう。
Ｎ系発光素子は、ＬＥＤである。レーザーを実現するた
めには、レーザー発振領域（活性領域）の電流密度を数
ＫＡ／ｃｍ２程度まで高くする必要があるため、図８に
示すように、注入電流を幅数μｍのストライプ領域に制
限する必要がある。図９に示す従来のＧａＮ系発光素子
において、電流を狭窄するためにｐ型半導体層９４とｐ
型電極９６の接触面積を小さくすると、ｐ型半導体と電
極の接触抵抗が大きいために、この部分で数１０Ω以上
の抵抗分がレーザーダイオードに直列に加わってしま
い、動作電圧の著しい上昇を招いてしまう。
【０００６】そこで本発明は、電流狭窄構造を有して
も、半導体と電極の接触抵抗を低く抑える事が出来、動
作電圧の上昇を抑えて余分な発熱を少なくして高温でも
連続発振が可能なＧａＮ系半導体レーザー装置を提供す
ることを目的とする。
も、半導体と電極の接触抵抗を低く抑える事が出来、動
作電圧の上昇を抑えて余分な発熱を少なくして高温でも
連続発振が可能なＧａＮ系半導体レーザー装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】課題を解決するために本
発明のＧａＮ系半導体レーザーではｐ型のＳｉＣやｐ型
のＺｎＯ基板を用いて、ＡｌＧａＩｎＮ半導体の多層膜
よりなるレーザー構造を作製する。この場合基板と反対
側の、電極とのコンタクトをとる半導体層の導電型はｎ
型となる。ｎ型ＧａＮやｎ型ＩｎＧａＮは電極との間の
接触抵抗をｐ型との場合の１００分の１以下にすること
が出来る。これにより動作電圧の低減が可能となる。
発明のＧａＮ系半導体レーザーではｐ型のＳｉＣやｐ型
のＺｎＯ基板を用いて、ＡｌＧａＩｎＮ半導体の多層膜
よりなるレーザー構造を作製する。この場合基板と反対
側の、電極とのコンタクトをとる半導体層の導電型はｎ
型となる。ｎ型ＧａＮやｎ型ＩｎＧａＮは電極との間の
接触抵抗をｐ型との場合の１００分の１以下にすること
が出来る。これにより動作電圧の低減が可能となる。
【０００８】
（実施の形態１）本発明の第１の実施の形態を図１を用
いて説明する。
いて説明する。
【０００９】（０００１）面から［１１−２０］方向に
３．５度傾斜したｐ型ＳｉＣ基板１０２上にｐ型ＡｌＮ
バッファー層１０３（厚さ２０ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２
Ｇａ０．８Ｎクラッド層１０４（厚さ１μｍ）、Ｉｎ
０．１Ｇａ０．９Ｎ活性層１０５（厚さ１０ｎｍ）、ｎ
型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層１０６（厚さ１μ
ｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０７がある。
３．５度傾斜したｐ型ＳｉＣ基板１０２上にｐ型ＡｌＮ
バッファー層１０３（厚さ２０ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２
Ｇａ０．８Ｎクラッド層１０４（厚さ１μｍ）、Ｉｎ
０．１Ｇａ０．９Ｎ活性層１０５（厚さ１０ｎｍ）、ｎ
型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層１０６（厚さ１μ
ｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０７がある。
【００１０】コンタクト層上には、開口部の幅が５μｍ
のＳｉＯ２膜１０８（厚さ４００ｎｍ）があり、基板側
にはＡｌ電極１０１、ＳｉＯ２膜上にはＴｉ／Ａｕ電極
１０９（どちらも厚さ４００ｎｍ）がある。ｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０７とｎ側Ｔｉ／Ａｕ電極１０９の接触
している部分は幅５μｍであるが、ｎ型ＧａＮとＴｉと
の接触抵抗は１０−４Ωｃｍ２で、ｐ型ＧａＮとＮｉの
接触抵抗の１００分の１程度なので、レーザーの共振器
長が５００μｍの時のコンタクト抵抗は４Ωになる。す
なわち、１００ｍＡの動作電流時でコンタクト抵抗によ
る動作電圧の上昇分はたかだか０．４Ｖに抑えられるこ
とになる。
のＳｉＯ２膜１０８（厚さ４００ｎｍ）があり、基板側
にはＡｌ電極１０１、ＳｉＯ２膜上にはＴｉ／Ａｕ電極
１０９（どちらも厚さ４００ｎｍ）がある。ｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０７とｎ側Ｔｉ／Ａｕ電極１０９の接触
している部分は幅５μｍであるが、ｎ型ＧａＮとＴｉと
の接触抵抗は１０−４Ωｃｍ２で、ｐ型ＧａＮとＮｉの
接触抵抗の１００分の１程度なので、レーザーの共振器
長が５００μｍの時のコンタクト抵抗は４Ωになる。す
なわち、１００ｍＡの動作電流時でコンタクト抵抗によ
る動作電圧の上昇分はたかだか０．４Ｖに抑えられるこ
とになる。
【００１１】本実施例では、（０００１）面から［１１
−２０］方向に３．５度傾斜したＳｉＣ基板を用いてい
るが、これは、基板上にＭＯＶＰＥ法によって堆積する
ＡｌＧａＩｎＮ膜の表面の平坦性を良くするためであ
る。傾斜角が２度から１２度までの範囲の基板を用いる
ことによって、平坦性の良い膜が得られる。なお、（０
００１）面から２度以下のずれの基板を用いてもよい。
−２０］方向に３．５度傾斜したＳｉＣ基板を用いてい
るが、これは、基板上にＭＯＶＰＥ法によって堆積する
ＡｌＧａＩｎＮ膜の表面の平坦性を良くするためであ
る。傾斜角が２度から１２度までの範囲の基板を用いる
ことによって、平坦性の良い膜が得られる。なお、（０
００１）面から２度以下のずれの基板を用いてもよい。
【００１２】本発明の別の実施例では、基板１０２にｐ
型ＺｎＯを用いる。ＺｎＯもＧａＮと格子定数が近いの
で、ＭＯＶＰＥにより結晶成長を行うことが出来る。ま
た、電気絶縁膜としてＳｉＯ２を用いたが、ＳｉＮやＡ
ｌ２Ｏ３やポリイミドを用いることも出来る。
型ＺｎＯを用いる。ＺｎＯもＧａＮと格子定数が近いの
で、ＭＯＶＰＥにより結晶成長を行うことが出来る。ま
た、電気絶縁膜としてＳｉＯ２を用いたが、ＳｉＮやＡ
ｌ２Ｏ３やポリイミドを用いることも出来る。
【００１３】活性層としては、Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ
膜を用いたが、ＧａＮガイド層（厚さ１００ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリア層（厚さ５ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎウエル層（厚さ３ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリア層（厚さ５ｎｍ）／Ｇ
ａＮガイド層（厚さ１００ｎｍ）から構成される単一量
子井戸（ＳＱＷ）構造であってもよい。また、上記ＳＱ
Ｗ構造でＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎウエル層が複数あ
って、ウエル層の間にＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリ
ア層がある多重量子井戸（ＭＱＷ）構造でもよい。
膜を用いたが、ＧａＮガイド層（厚さ１００ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリア層（厚さ５ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎウエル層（厚さ３ｎｍ）／Ｉ
ｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリア層（厚さ５ｎｍ）／Ｇ
ａＮガイド層（厚さ１００ｎｍ）から構成される単一量
子井戸（ＳＱＷ）構造であってもよい。また、上記ＳＱ
Ｗ構造でＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎウエル層が複数あ
って、ウエル層の間にＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎバリ
ア層がある多重量子井戸（ＭＱＷ）構造でもよい。
【００１４】本発明の別の実施例では、バッファー層１
０３とｐ型クラッド層１０４の間にｐ型Ｉｎ０．０５Ｇ
ａ０．９５Ｎバッファー層（厚さ５０ｎｍ）を入れてい
る。この層は、基板１０２とバッファー層１０３の界面
に格子定数の違いから発生する転位が活性層の方に進行
するのを阻止する働きがある。また、ＩｎＧａＮはＡｌ
ＧａＮよりもやわらかいので、歪を緩和してクラックが
はいるのを防止することが出来る。このＩｎＧａＮバッ
ファー層はｐ型クラッド層の間にあってもよい。
０３とｐ型クラッド層１０４の間にｐ型Ｉｎ０．０５Ｇ
ａ０．９５Ｎバッファー層（厚さ５０ｎｍ）を入れてい
る。この層は、基板１０２とバッファー層１０３の界面
に格子定数の違いから発生する転位が活性層の方に進行
するのを阻止する働きがある。また、ＩｎＧａＮはＡｌ
ＧａＮよりもやわらかいので、歪を緩和してクラックが
はいるのを防止することが出来る。このＩｎＧａＮバッ
ファー層はｐ型クラッド層の間にあってもよい。
【００１５】更に、ｎ型コンタクト層１０７にはｎ型Ｉ
ｎＧａＮ層やｎ型ＧａＮ層とｎ型ＩｎＧａＮ層の２層構
造を用いることも出来る。
ｎＧａＮ層やｎ型ＧａＮ層とｎ型ＩｎＧａＮ層の２層構
造を用いることも出来る。
【００１６】図２に本発明の第１の実施の形態の半導体
レーザーの製造工程図を示す。結晶成長はＭＯＶＰＥ法
を用い、まず図２（ａ）に示すようにｐ型ＳｉＣ基板１
０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層１０３からｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０７までの各層を結晶成長する。
レーザーの製造工程図を示す。結晶成長はＭＯＶＰＥ法
を用い、まず図２（ａ）に示すようにｐ型ＳｉＣ基板１
０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層１０３からｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０７までの各層を結晶成長する。
【００１７】次に図２（ｂ）に示すように結晶成長後Ｓ
ｉＯ２膜１０８をＣＶＤ法により全面に堆積し、図２
（ｃ）に示すようにホトリソグラフィとエッチングによ
りストライプ状の開口部１１０を形成する。
ｉＯ２膜１０８をＣＶＤ法により全面に堆積し、図２
（ｃ）に示すようにホトリソグラフィとエッチングによ
りストライプ状の開口部１１０を形成する。
【００１８】最後に、ｎ側電極１０９とｐ型基板側電極
１０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
１０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
【００１９】（実施の形態２）次に本発明の第２の実施
の形態を図３を用いて説明する。
の形態を図３を用いて説明する。
【００２０】基板３０２としては第１の実施の形態と同
様に（０００１）面から［１１−２０］方向に３．５度
傾斜したｐ型ＳｉＣ基板を用い、ｐ型バッファー層３０
３から活性層３０５までは第１の実施の形態と同様であ
る。活性層上のｎ型クラッド層３０６の厚さは１μｍで
あるが、幅５μｍのリッジ３１０の部分以外は厚さ０．
２μｍになっており、リッジの両側には絶縁性ＺｎＯ半
導体層３０７があり、電流がリッジの部分にのみ流れる
ようにしている。リッジ３１０及び絶縁性半導体層３０
７の上にはｎ型ＧａＮコンタクト層３０８があり、電極
３０１、３０９がある。
様に（０００１）面から［１１−２０］方向に３．５度
傾斜したｐ型ＳｉＣ基板を用い、ｐ型バッファー層３０
３から活性層３０５までは第１の実施の形態と同様であ
る。活性層上のｎ型クラッド層３０６の厚さは１μｍで
あるが、幅５μｍのリッジ３１０の部分以外は厚さ０．
２μｍになっており、リッジの両側には絶縁性ＺｎＯ半
導体層３０７があり、電流がリッジの部分にのみ流れる
ようにしている。リッジ３１０及び絶縁性半導体層３０
７の上にはｎ型ＧａＮコンタクト層３０８があり、電極
３０１、３０９がある。
【００２１】絶縁層３０７にはＡｌＮを用いることも出
来る。ＺｎＯ、ＡｌＮ共に屈折率がｎ型Ａｌ０．２Ｇａ
０．８Ｎクラッド層よりも小さいので、活性層のリッジ
方向の屈折率がリッジ直下で高くなり、屈折率差により
光をリッジの部分に閉じ込めることが出来る。
来る。ＺｎＯ、ＡｌＮ共に屈折率がｎ型Ａｌ０．２Ｇａ
０．８Ｎクラッド層よりも小さいので、活性層のリッジ
方向の屈折率がリッジ直下で高くなり、屈折率差により
光をリッジの部分に閉じ込めることが出来る。
【００２２】図４に本発明の第２の実施の形態の半導体
レーザーの製造工程図を示す。結晶成長はＭＯＶＰＥ法
を用い、まず図４（ａ）に示すようにｐ型ＳｉＣ基板３
０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層３０３からｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３０６までの各層を結晶成長する。
レーザーの製造工程図を示す。結晶成長はＭＯＶＰＥ法
を用い、まず図４（ａ）に示すようにｐ型ＳｉＣ基板３
０２上に、ｐ型ＡｌＮバッファー層３０３からｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３０６までの各層を結晶成長する。
【００２３】次に図４（ｂ）に示すように結晶成長後Ｓ
ｉＯ２膜３１１をＣＶＤ法により全面に堆積し、ホトリ
ソグラフィとエッチングによりストライプ状のリッジ３
１０を形成する。
ｉＯ２膜３１１をＣＶＤ法により全面に堆積し、ホトリ
ソグラフィとエッチングによりストライプ状のリッジ３
１０を形成する。
【００２４】次に再びＭＯＶＰＥ法により、絶縁層３０
７を成長する。この時、図４（ｃ）に示すようにＳｉＯ
２膜上には結晶成長せずにリッジの両側のみを絶縁層で
埋めることが出来る。
７を成長する。この時、図４（ｃ）に示すようにＳｉＯ
２膜上には結晶成長せずにリッジの両側のみを絶縁層で
埋めることが出来る。
【００２５】最後に、ＳｉＯ２膜をエッチングで除去し
た後もう一度ＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト
層３０８を結晶成長し、ｎ側電極３０９とｐ型基板側電
極３０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
た後もう一度ＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト
層３０８を結晶成長し、ｎ側電極３０９とｐ型基板側電
極３０１を蒸着して半導体レーザーが完成する。
【００２６】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態では、図５に示すようにリッジの中にｎ型クラッド層
５０６とｎ型コンタクト層５０８を含んでおり、リッジ
５１０の両側には第２の実施例と同様に絶縁性半導体層
５０７がある。
態では、図５に示すようにリッジの中にｎ型クラッド層
５０６とｎ型コンタクト層５０８を含んでおり、リッジ
５１０の両側には第２の実施例と同様に絶縁性半導体層
５０７がある。
【００２７】第３の実施例では、第２の実施例に比べて
ＭＯＶＰＥの回数を１回減らせる利点がある。すなは
ち、図６の製造工程図に示すように、リッジ形成後のＭ
ＯＶＰＥは１回ですむことになる。但し、ｎ側電極と接
する部分の面積が第２の実施例よりも狭くなるので、コ
ンタクト抵抗は増大する。
ＭＯＶＰＥの回数を１回減らせる利点がある。すなは
ち、図６の製造工程図に示すように、リッジ形成後のＭ
ＯＶＰＥは１回ですむことになる。但し、ｎ側電極と接
する部分の面積が第２の実施例よりも狭くなるので、コ
ンタクト抵抗は増大する。
【００２８】図７に本発明の実施の形態１の半導体レー
ザーの特性を示す。図７は本発明の半導体レーザー装置
の電流−電圧及び電流−光出力特性であり、比較のため
に、比較例として図８に示す半導体レーザーの特性を示
してある。
ザーの特性を示す。図７は本発明の半導体レーザー装置
の電流−電圧及び電流−光出力特性であり、比較のため
に、比較例として図８に示す半導体レーザーの特性を示
してある。
【００２９】比較図の構造は、図８に示すように、ｎ型
ＳｉＣ基板８０２を用い、その上にＡｌＮバッファー層
８０３を有している。バッファー層８０３上には、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層８０４、ＩｎＧａＮ活性層８０
５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８０６、ｐ型ＧａＮコン
タクト層８０７がある。ｐ側電極８０９には、Ｎｉ／Ａ
ｕを用いている。８０８は電流をストライプ上に狭窄す
るためのＳｉＯ２膜である。以上のように、比較例は、
本発明の実施の形態１の構造でｎとｐを逆転させた構造
となっている。
ＳｉＣ基板８０２を用い、その上にＡｌＮバッファー層
８０３を有している。バッファー層８０３上には、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層８０４、ＩｎＧａＮ活性層８０
５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８０６、ｐ型ＧａＮコン
タクト層８０７がある。ｐ側電極８０９には、Ｎｉ／Ａ
ｕを用いている。８０８は電流をストライプ上に狭窄す
るためのＳｉＯ２膜である。以上のように、比較例は、
本発明の実施の形態１の構造でｎとｐを逆転させた構造
となっている。
【００３０】図７より、本発明の実施例の半導体レーザ
ーの動作電圧は、比較例の半導体レーザーの４５Ｖから
１０Ｖまで大幅に低減していることがわかる。比較例の
構造では、ｐ型ＧａＮとＮｉの接触抵抗が１０−２Ωｃ
ｍ２と大きく、コンタクト抵抗が４００Ωにもなってし
まうからである。レーザーのしきい電流も下がっている
のは、コンタクト抵抗による発熱も少なくなっているた
めである。また、光出力の熱飽和も起こりにくく、高出
力まで直線性の良い光出力が得られている。
ーの動作電圧は、比較例の半導体レーザーの４５Ｖから
１０Ｖまで大幅に低減していることがわかる。比較例の
構造では、ｐ型ＧａＮとＮｉの接触抵抗が１０−２Ωｃ
ｍ２と大きく、コンタクト抵抗が４００Ωにもなってし
まうからである。レーザーのしきい電流も下がっている
のは、コンタクト抵抗による発熱も少なくなっているた
めである。また、光出力の熱飽和も起こりにくく、高出
力まで直線性の良い光出力が得られている。
【００３１】本発明の第２および第３の実施の形態によ
る半導体レーザーでは、屈折率差により光をリッジの直
下の活性層に閉じ込めているため、更にしきい電流を低
減出来ると共に、放射されるレーザー光の強度分布が単
峰性の単一横モードにすることが出来る。単一横モード
の光分布は光ディスク等のレーザー光を回折限界まで絞
り込んで用いる場合には絶対必要な特性である。
る半導体レーザーでは、屈折率差により光をリッジの直
下の活性層に閉じ込めているため、更にしきい電流を低
減出来ると共に、放射されるレーザー光の強度分布が単
峰性の単一横モードにすることが出来る。単一横モード
の光分布は光ディスク等のレーザー光を回折限界まで絞
り込んで用いる場合には絶対必要な特性である。
【００３２】活性層にＳＱＷやＭＱＷ構造を用いると活
性層内の発光効率が更に良くなり、しきい電流を低減す
ることが出来る。また、しきい電流の温度依存性を小さ
くすることが出来、高温での動作温度範囲を拡大するこ
とが出来る。
性層内の発光効率が更に良くなり、しきい電流を低減す
ることが出来る。また、しきい電流の温度依存性を小さ
くすることが出来、高温での動作温度範囲を拡大するこ
とが出来る。
【００３３】ｎ側電極と接するコンタクト層にＧａＮの
代わりにＩｎＧａＮを用いると更に接触抵抗を低く出来
る効果がある。ｎ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５ＮとＴｉとの
接触抵抗は１０−５Ωｃｍ２まで低減される。
代わりにＩｎＧａＮを用いると更に接触抵抗を低く出来
る効果がある。ｎ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５ＮとＴｉとの
接触抵抗は１０−５Ωｃｍ２まで低減される。
【００３４】ＩｎＧａＮバッファー層を導入する効果
は、転位を活性層に及ぼさないことであり、レーザーの
ライフを延ばすことに貢献する。また、レーザー結晶の
組立実装時の機械的や熱的歪により結晶にクラックが入
って特性が劣化するのを防ぐのにも有効である。
は、転位を活性層に及ぼさないことであり、レーザーの
ライフを延ばすことに貢献する。また、レーザー結晶の
組立実装時の機械的や熱的歪により結晶にクラックが入
って特性が劣化するのを防ぐのにも有効である。
【００３５】
【発明の効果】本発明の半導体レーザー装置は、ｐ型Ｓ
ｉＣやｐ型ＺｎＯ基板を用いることによって、電流狭窄
構造を有するｎ側の電極をｎ型ＧａＮとの間に形成する
ことができ、大幅に動作電圧を低減することが出来て高
信頼性の高密度光ディスク用光源として用いることが出
来る。
ｉＣやｐ型ＺｎＯ基板を用いることによって、電流狭窄
構造を有するｎ側の電極をｎ型ＧａＮとの間に形成する
ことができ、大幅に動作電圧を低減することが出来て高
信頼性の高密度光ディスク用光源として用いることが出
来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体レーザーの
構造を示す図
構造を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態の半導体レーザーの
製造工程を示す図
製造工程を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態の半導体レーザーの
構造を示す図
構造を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態の半導体レーザーの
製造工程を示す図
製造工程を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態の半導体レーザーの
構造を示す図
構造を示す図
【図６】本発明の第３の実施の形態の半導体レーザーの
製造工程を示す図
製造工程を示す図
【図７】本発明の第１の実施の形態の半導体レーザーの
特性を示す図
特性を示す図
【図８】比較例の半導体レーザーの構造を示す図
【図９】従来の半導体発光素子の構造を示す図
１０１ ｐ側Ａｌ電極 １０２ ｐ型ＳｉＣ基板 １０３ ｐ型ＡｌＮバッファー層 １０４ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １０５ ＩｎＧａＮ活性層 １０６ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 １０７ ｎ型ＧａＮコンタクト層 １０８ ＳｉＯ２膜 １０９ ｎ型Ｔｉ／Ａｕ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (13)
- 【請求項１】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
上のＡｌxＧａyＩｎ1- x-yＮ半導体の多層膜により構成
されることを特徴とする半導体レーザー装置。 - 【請求項２】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
上にｐ型ＡｌxＧａ1-xＮバッファー層、ｐ型ＡｌyＧａ
1-yＮクラッド層、ＩｎzＧａ1-zＮ活性層、ｎ型ＡｌyＧ
ａ1-yＮクラッド層、ｎ型ＧａＮコンタクト層があるこ
とを特徴とする半導体レーザー装置。 - 【請求項３】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
上にｐ型ＡｌxＧａ1-xＮバッファー層、ｐ型ＡｌyＧａ
1-yＮクラッド層、ＩｎzＧａ1-zＮ活性層、ｎ型ＡｌyＧ
ａ1-yＮクラッド層、ｎ型ＧａＮコンタクト層があり、
該コンタクト層上にストライプ状の開口部を有する電気
絶縁性の材料からなる層を有することを特徴とする半導
体レーザー装置。 - 【請求項４】 電気絶縁性材料がＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａ
ｌ2Ｏ3またはポリイミドからなることを特徴とする請求
項３に記載の半導体レーザー装置。 - 【請求項５】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
上にｐ型ＡｌxＧａ1-xＮバッファー層、ｐ型ＡｌyＧａ
1-yＮクラッド層、ＩｎzＧａ1-zＮ活性層、ｎ型ＡｌyＧ
ａ1-yＮクラッド層があり、該ｎ型クラッド層にストラ
イプ状にリッジがあり、該リッジの底辺は前記活性層に
達しておらず、前記リッジの両側には、絶縁性の半導体
層があり、更に前記リッジ及び絶縁性半導体層上にｎ型
ＧａＮコンタクト層があることを特徴とする半導体レー
ザー装置。 - 【請求項６】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
上にｐ型ＡｌxＧａ1-xＮバッファー層、ｐ型ＡｌyＧａ
1-yＮクラッド層、ＩｎzＧａ1-zＮ活性層、ｎ型ＡｌyＧ
ａ1-yＮクラッド層、ｎ型ＧａＮコンタクト層があり、
該ｎ型コンタクト層にストライプ状にリッジがあり、該
リッジの底辺は前記ｎ型コンタクト層を突き抜けている
が前記活性層には達しておらず、前記リッジの両側に
は、絶縁性の半導体層があることを特徴とする半導体レ
ーザー装置。 - 【請求項７】 絶縁性の半導体層がＺｎＯ、またはＡｌ
Ｎからなることを特徴とする、請求項５または６に記載
の半導体レーザー装置。 - 【請求項８】 ｐ型ＳｉＣ基板または、ｐ型ＺｎＯ基板
表面が（０００１）面からある方向に２〜１２度の範囲
で傾斜していることを特徴とする、請求項１、２、３、
５、または６に記載の半導体レーザー装置。 - 【請求項９】 ＩｎzＧａ1-zＮ活性層が基板側より、Ｇ
ａＮガイド層、ＩｎaＧａ1-aＮバリア層、ＩｎbＧａ1-b
Ｎウエル層、ＩｎaＧａ1-aＮバリア層、ＧａＮガイド層
から構成されていることを特徴とする、請求項１、２、
３、５、または６に記載の半導体レーザー装置。 - 【請求項１０】 ＩｎＧａＮウエル層が複数のＩｎＧａ
Ｎバリア層とＩｎＧａＮウエル層を交互に積層したもの
からなることを特徴とする請求項９に記載の半導体レー
ザー装置。 - 【請求項１１】 ｐ型バッファー層とｐ型クラッド層の
間あるいは、ｐ型クラッド層の間にｐ型ＩｎＧａＮバッ
ファー層を有していることを特徴とする、請求項１、
２、３、５、または６に記載の半導体レーザー装置。 - 【請求項１２】 ｎ型コンタクト層がｎ型ＩｎＧａＮ
層、または基板側よりｎ型ＧａＮ層とｎ型ＩｎＧａＮ層
の２層より構成されていることを特徴とする、請求項
１、２、３、５、または６に記載の半導体レーザー装
置。 - 【請求項１３】 ｐ型基板上のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ
半導体の多層膜により構成されることを特徴とする半導
体レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8183001A JPH1027940A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8183001A JPH1027940A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体レーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1027940A true JPH1027940A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16128027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8183001A Pending JPH1027940A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1027940A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1555732A2 (en) | 2004-01-19 | 2005-07-20 | Lg Electronics Inc. | Nitride semiconductor laser diode and method for manufacturing the same |
| JP2006511944A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | クリー インコーポレイテッド | 半導体メサ構造および導電性接合部を含む電子素子ならびに関連素子を形成する方法 |
| WO2006121000A1 (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Rohm Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製法 |
| US7508001B2 (en) | 2004-06-21 | 2009-03-24 | Panasonic Corporation | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| JP2009524251A (ja) * | 2006-01-20 | 2009-06-25 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 有機金属化学気相成長を介して半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長を促進させるための方法 |
| KR101102168B1 (ko) * | 2005-02-18 | 2012-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조 방법 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494184A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JPH04236478A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| JPH05206513A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
| JPH06326416A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体素子 |
| JPH07235723A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH0856055A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Hitachi Ltd | 半導体レーザー装置 |
| JPH0864910A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH0897468A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH08125275A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP8183001A patent/JPH1027940A/ja active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494184A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JPH04236478A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Pioneer Electron Corp | 半導体発光素子 |
| JPH05206513A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
| JPH06326416A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 化合物半導体素子 |
| JPH07235723A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH0856055A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Hitachi Ltd | 半導体レーザー装置 |
| JPH0864910A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-03-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH0897468A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH08125275A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511944A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | クリー インコーポレイテッド | 半導体メサ構造および導電性接合部を含む電子素子ならびに関連素子を形成する方法 |
| EP1555732A2 (en) | 2004-01-19 | 2005-07-20 | Lg Electronics Inc. | Nitride semiconductor laser diode and method for manufacturing the same |
| EP1555732A3 (en) * | 2004-01-19 | 2007-07-25 | Lg Electronics Inc. | Nitride semiconductor laser diode and method for manufacturing the same |
| US7508001B2 (en) | 2004-06-21 | 2009-03-24 | Panasonic Corporation | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| KR101102168B1 (ko) * | 2005-02-18 | 2012-01-02 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조 방법 |
| WO2006121000A1 (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Rohm Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製法 |
| JP2009524251A (ja) * | 2006-01-20 | 2009-06-25 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 有機金属化学気相成長を介して半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長を促進させるための方法 |
| US8405128B2 (en) | 2006-01-20 | 2013-03-26 | The Regents Of The University Of California | Method for enhancing growth of semipolar (Al,In,Ga,B)N via metalorganic chemical vapor deposition |
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