JPH10294533A - Nitride compound semiconductor laser and its manufacture - Google Patents

Nitride compound semiconductor laser and its manufacture

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JPH10294533A
JPH10294533A JP3832598A JP3832598A JPH10294533A JP H10294533 A JPH10294533 A JP H10294533A JP 3832598 A JP3832598 A JP 3832598A JP 3832598 A JP3832598 A JP 3832598A JP H10294533 A JPH10294533 A JP H10294533A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable carriers to be effectively injected into an active layer and to enable a nitride semiconductor laser to be restrained from operating in a high-order mode, to operate on a low operating voltage, and to be enhanced in low-noise characteristics by a method wherein a mesa-type current injection layer is provided above the active layer, and a current block is provided to the side of the mesa-type current injection layer to form a current constriction structure. SOLUTION: Two parallel grooves cut in the surface of a multilayer structure SL are filled up with insulator (polymide) or semiconductor material for the formation of a current block layer 111. A polyimide layer not only functions as a layer to stop and constrict a current but also is suitable for a light trapping region used for restraining a high-order mode. N-type Gax Iny Alz N (x+y+z=1, 0<=x, y, z<=1) can be used as the above semiconductor material, wherein a PN junction is formed to constrict a current. The current blocking layer 111 is formed on N-type In0.1 Ga0.9 , provided so as to reach near an active layer 105 in a P-type clad layer 106, and effectively restrains an injected current from diffusing in a lateral direction.

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、窒化物化合物半導
体材料を用いた半導体素子に係わり、特に窒化ガリウム
系青紫色半導体レーザ及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device using a nitride compound semiconductor material, and more particularly to a gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaN、InGaN、GaAl
N、InGaAlN等の窒化ガリウム系化合物半導体は
高密度光ディスクシステム等への応用を目的とした短波
長半導体レーザの材料として注目されている。発振波長
の短いレーザ光は集光サイズを小さくできるので記録密
度を高めるためには有効であるからである。
2. Description of the Related Art In recent years, GaN, InGaN, GaAl
Gallium nitride-based compound semiconductors such as N and InGaAlN have attracted attention as materials for short-wavelength semiconductor lasers intended for application to high-density optical disk systems and the like. This is because laser light having a short oscillation wavelength can reduce the condensed light size, which is effective for increasing the recording density.

【0003】抵閾値電流で半導体レーザを発振させるた
めには、活性層へのキャリア注入を効率良く行うことが
必要であり、ヘテロ接合を有するpn接合と電流狭窄構
造の形成が重要である。また、光ディスクのピックアッ
プ光源として用いられる半導体レーザでは発振モードの
制御が必要であり、活性層からはみ出したレーザ光を適
度に吸収させ屈折率差を大きくするとともに吸収により
高次モードの利得を減少させ安定な基本横モード発振を
起こす構造の形成が重要である。
In order to oscillate a semiconductor laser with a threshold current, it is necessary to efficiently inject carriers into the active layer, and it is important to form a pn junction having a heterojunction and a current confinement structure. In addition, a semiconductor laser used as a pickup light source for an optical disk needs to control the oscillation mode, and appropriately absorbs laser light protruding from the active layer to increase the refractive index difference and reduce the gain of higher-order modes by absorption. It is important to form a structure that causes stable fundamental transverse mode oscillation.

【0004】しかしながら、窒化物化合物半導体レーザ
においては、電極ストライプ構造またはp型半導体層の
みリッジ構造に形成した所謂利得導波構造レーザしか報
告されていない。一方、バルク活性層に対し多重量子井
戸構造活性層は閾値電流密度を低減できることが、In
GaAlP系等の従来の材料系で知られており、窒化物
化合物半導体レーザでは当初より多重量子井戸構造活性
層が用いられたが、これに反して未だ閾値電流が高く、
動作電圧も高いために消費電力が大きくなり寿命が短い
ばかりか、発振したレーザ光はノイズが大きく光ディス
クシステムに適用できない。また、従来の利得導波型半
導体レーザは数mW程度の光出力しか実現できないため
に、光ディスクシステムの消去・記録用に必要な30m
W以上の高出力半導体レーザには適していない。
However, as a nitride compound semiconductor laser, only a so-called gain waveguide structure laser in which only an electrode stripe structure or a p-type semiconductor layer is formed in a ridge structure has been reported. On the other hand, the fact that the multiple quantum well structure active layer can reduce the threshold current density with respect to the bulk active layer
It is known in conventional material systems such as GaAlP system and the like, and a nitride compound semiconductor laser uses a multiple quantum well structure active layer from the beginning. On the contrary, the threshold current is still high,
Since the operating voltage is high, the power consumption is large and the life is short, and the oscillated laser light has a large noise and cannot be applied to an optical disk system. Further, since the conventional gain waveguide type semiconductor laser can realize only an optical output of about several mW, the 30 m required for erasing / recording of the optical disk system is required.
It is not suitable for a high-power semiconductor laser of W or more.

【0005】これは、量子井戸活性層へ高密度で高効率
のキャリア注入が難しいことと、低雑音特性のための基
本横モード制御ができる構造を形成することが難しいこ
とと、さらに複数の半導体レーザを容易に集積できない
ためである。即ち、基本横モード利得のみを得られる適
当な吸収領域を形成しながら、電極から活性層へ電流を
広げずに狭窄したまま基本横モード利得に必要な高電流
密度で活性層にキャリア注入することが困難であった。
また、電流狭窄領域と吸収領域を交互に形成することが
難しいために、複数の窒化物化合物半導体レーザを集積
することが困難であった。
[0005] This is because it is difficult to inject high-density and high-efficiency carriers into the quantum well active layer, it is difficult to form a structure capable of controlling the fundamental transverse mode for low noise characteristics, and it is difficult to form a plurality of semiconductors. This is because lasers cannot be easily integrated. That is, carriers are injected into the active layer at a high current density required for the basic transverse mode gain while forming a suitable absorption region where only the basic transverse mode gain can be obtained, and without confining the current from the electrodes to the active layer. Was difficult.
In addition, since it is difficult to alternately form the current confinement region and the absorption region, it has been difficult to integrate a plurality of nitride compound semiconductor lasers.

【0006】このように、光ディスク等への実用に供す
る低閾値電流、低電圧で動作し、基本横モードで連続発
振する信頼性の高い窒化ガリウム系青紫色半導体レーザ
を実現するためには、活性層へのキャリア注入を効率的
に行うと共に高次モードを吸収する様な構造を形成する
ことが重要であるが、未だこれらを満足する構成は得ら
れていないのが現状である。
As described above, in order to realize a highly reliable gallium nitride-based blue-violet semiconductor laser which operates at a low threshold current and a low voltage and is continuously oscillated in a fundamental transverse mode, which is practically used for an optical disk or the like, It is important to efficiently inject carriers into the layer and to form a structure that absorbs higher-order modes. However, at present, a structure that satisfies these conditions has not yet been obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、窒化物化合物半導体を用いた半導体レーザでは、基
本横モード制御が可能な電流狭窄構造を形成することが
難しく、雑音特性が悪いばかりか活性層へ高密度でキャ
リア注入を行うことができず、低閾値電流、低動作電
圧、低雑音特性、高光出力の素子を実現する事が困難で
あった。
As described above, conventionally, in a semiconductor laser using a nitride compound semiconductor, it is difficult to form a current confinement structure capable of controlling a fundamental transverse mode, and not only is the noise characteristic poor. High-density carriers cannot be injected into the active layer, and it has been difficult to realize an element having a low threshold current, a low operating voltage, low noise characteristics, and a high optical output.

【0008】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、基本横モード制御構造の
形成が容易であるばかりか、活性層へ高密度でキャリア
注入を行うことができる電流狭窄構造により、低閾値電
流、低動作電圧、低雑音特性で信頼性の高い、窒化物化
合物半導体レーザを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention not only to easily form a basic transverse mode control structure but also to perform high-density carrier injection into an active layer. It is an object of the present invention to provide a highly reliable nitride compound semiconductor laser having a low threshold current, a low operating voltage, a low noise characteristic and a high current confinement structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、窒化ガリウム系化合物半導体(Gax Iny Al
z N:x+y+z=1、0≦x、y、z≦1)からな
り、活性層を導電型の異なる半導体層で挟んだ半導体レ
ーザにおいて、該活性層の上部に形成され該活性層にキ
ャリアを注入するための電流狭窄構造がメサ型に形成さ
れ、該メサ型電流狭窄構造の側面は電流ブロック層で覆
われていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. That is, the present invention provides a gallium nitride-based compound semiconductor (Ga x In y Al
zN : x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1). In a semiconductor laser in which an active layer is sandwiched between semiconductor layers of different conductivity types, carriers are formed on the active layer and carriers are formed in the active layer. A current confinement structure for injection is formed in a mesa shape, and a side surface of the mesa current confinement structure is covered with a current block layer.

【0010】ここで、本発明の望ましい実施形態として
は次のようなものが挙げられる。(1)電流ブロック層
は、有機性絶縁膜、酸化膜、またはメサ型電流狭窄構造
とは導電性の異なる窒化ガリウム系化合物半導体である
こと。 (2)活性層は多重量子井戸構造であること。 (3)該電流狭窄構造の幅W1と活性層下部の導電型の
異なり電極金属と接する半導体層の膜厚W2との関係
が、 W1≦4・W2 となること。 (4)メサ型電流狭窄構造が複数あること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The current block layer is an organic insulating film, an oxide film, or a gallium nitride-based compound semiconductor having a different conductivity from the mesa-type current confinement structure. (2) The active layer has a multiple quantum well structure. (3) The relationship between the width W1 of the current constriction structure and the film thickness W2 of the semiconductor layer in contact with the electrode metal having a different conductivity type under the active layer is W1 ≦ 4 · W2. (4) There are a plurality of mesa-type current confinement structures.

【0011】また本発明は、活性層を導電型の異なる半
導体層で挟んだ窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製
造方法において、前記活性層の土地の半導体層表面にp
電極を形成する工程と、前記p電極上には耐エッチング
マスク金属を形成し、電流ブロック層形成のために前記
活性層の土地の半導体層表面の一部にはフォトレジスト
で窓を形成し、前記耐エッチングマスク金属とフォトレ
ジストを用いて溝を形成する工程と、前記溝を埋め込み
前記電流ブロック層を形成する工程を含むことを特徴と
する。
The present invention also provides a method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser in which an active layer is sandwiched between semiconductor layers of different conductivity types.
Forming an electrode, forming an etching-resistant mask metal on the p-electrode, forming a window with a photoresist on a part of the semiconductor layer surface on the active layer for forming a current blocking layer, Forming a groove using the etching-resistant mask metal and photoresist; and filling the groove to form the current blocking layer.

【0012】本発明によれば、窒化物化合物半導体レー
ザにおいて、該活性層の上部にメサ型の電流狭窄構造を
設け、さらにメサ型電流狭窄構造の側面に電流ブロック
層を設けることにより、低閾値電流、低動作電圧、低雑
音特性で高信頼性の連続発振が可能になる。
According to the present invention, in the nitride compound semiconductor laser, the mesa-type current confinement structure is provided on the active layer, and the current blocking layer is provided on the side surface of the mesa-type current confinement structure. Highly reliable continuous oscillation with current, low operating voltage and low noise characteristics becomes possible.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例を参照しつつ説明する。図1は本発明の第1の
実施例に係わる窒化ガリウム系青色半導体レーザ装置の
概略構成を表す断面図である。図中、101はサファイ
ア基板、LSは、基板101の上に形成された窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる積層構造体である。すなわ
ち、積層構造体LSにおいて、102はGaNバッファ
層、103はn型GaNコンタクト層(Siドープ、不
純物濃度5×1018cm-3、層厚4μm)、104は
n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層(Siドープ、1×
1018-3、0.3μm)、105はGaN導波領域
(アンドープ、0.1μm)と量子井戸構造の活性領域
とp型GaN導波領域(Mgドープ、0.1μm)が積
層されてなるSCH−MQW(Separate Confinement He
ter o-structure multi-Quantum Well) 活性層(ここ
で、活性領域は、In0.2 Ga0.8 N量子井戸層(アン
ドープ、2nm)とIn0.05Ga0.95N障壁層(アンド
ープ、4nm)とのペアーが10周期積層された量子井
戸構造を有する)、さらに、106はp型Al0.15Ga
0.85Nクラッド層(Mgドープ、1×1018cm-3
0.3μm)、107はp型GaNコンタクト層(Mg
ドープ、1×1018cm-3、1μm)である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a gallium nitride based blue semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a sapphire substrate, and LS is a laminated structure made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed on the substrate 101. That is, in the multilayer structure LS, 102 is a GaN buffer layer, 103 is an n-type GaN contact layer (Si-doped, impurity concentration 5 × 1018 cm −3 , layer thickness 4 μm), 104 is an n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer ( Si dope, 1 ×
1018 -3 , 0.3 μm) and 105 are SCHs in which a GaN waveguide region (undoped, 0.1 μm), an active region having a quantum well structure, and a p-type GaN waveguide region (Mg doped, 0.1 μm) are stacked. -MQW (Separate Confinement He
tero-structure multi-Quantum Well) The active layer (where the active region is 10 pairs of an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (undoped, 2 nm) and an In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (undoped, 4 nm)). 106 has a p-type Al 0.15 Ga
0.85 N cladding layer (Mg doped, 1 × 1018 cm −3 ,
0.3 μm), 107 is a p-type GaN contact layer (Mg
Dope, 1 × 10 18 cm −3 , 1 μm).

【0014】また、108はSiO2 絶縁膜、109は
Pt(10nm)/Ti(50nm)/Pt(30n
m)/Au(100nm)構造のp側電極、100はC
r/Au構造のp電極パッド、112はTi/Au構造
のn側電極、113はCr/Au構造のマウント用膜で
ある。また、特に図示していないが、レーザ光出射端面
にはTiO2 /SiO2 を多層に積層した高反射コート
が施されている。
Reference numeral 108 denotes an SiO 2 insulating film, and 109 denotes Pt (10 nm) / Ti (50 nm) / Pt (30n).
m) / Au (100 nm) p-side electrode, 100 is C
Reference numeral 112 denotes an n-side electrode having a Ti / Au structure, and reference numeral 113 denotes a mounting film having a Cr / Au structure. Although not particularly shown, a high reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 is laminated in multiple layers is applied to the laser light emitting end face.

【0015】本発明によれば、積層構造体LSの表面に
2本の略平行な溝が形成され、その溝に絶縁物あるいは
半導体材料が埋め込まれて形成された電流ブロック層1
11が設けられている。電流ブロック層111を形成す
る絶縁物材料としては、絶縁物としては、例えば、ポリ
イミドを用いることができる。また、電流ブロック層1
11を形成する半導体材料としては、例えば、n型Ga
x Iny Alx N(x+y+z=1、0≦x、y、z≦
1)などを挙げることができる。すなわちn型半導体を
用いることにより、pn接合を形成して効果的に電流を
狭窄することができる。
According to the present invention, two substantially parallel grooves are formed on the surface of the laminated structure LS, and the current blocking layer 1 is formed by embedding an insulator or a semiconductor material in the grooves.
11 are provided. As an insulator material for forming the current block layer 111, for example, polyimide can be used as the insulator. The current blocking layer 1
As a semiconductor material for forming 11, for example, n-type Ga
x In y Al x N (x + y + z = 1,0 ≦ x, y, z ≦
1) and the like. That is, by using an n-type semiconductor, a pn junction can be formed to effectively confine the current.

【0016】ポリイミドで埋め込まれた電流ブロック層
111は、電流を阻止して狭窄する層として動作すると
ともに、光閉じこめ領域としても機能する。ポリイミド
は、波長400から450nm帯において、光吸収率が
90〜60%と高いために、高次モードを抑制するため
の光閉じ込め領域として極めて適している。
The current block layer 111 buried with polyimide functions as a layer that blocks current and blocks current, and also functions as a light confinement region. Polyimide is extremely suitable as a light confinement region for suppressing higher-order modes because its light absorption is as high as 90 to 60% in a wavelength band of 400 to 450 nm.

【0017】また、電流ブロック層111の材料として
例えばn型In0.1 Ga0.9 N層を用いた場合には、こ
の材料が発振波長に対して透明であり、高次の横モード
光を効果的に吸収して、基本横モード発振を得ることが
できるようになる。
When, for example, an n-type In 0.1 Ga 0.9 N layer is used as the material of the current blocking layer 111, this material is transparent with respect to the oscillation wavelength, so that high-order transverse mode light can be effectively removed. By absorbing, fundamental transverse mode oscillation can be obtained.

【0018】ここで、図1に示したように、電流ブロッ
ク層111の深さは、p型クラッド層106の中で、活
性層105の近傍まで達するように深く形成することが
望ましい。その理由は、電流ブロック層111をp型ク
ラッド層106の深くまで形成した方が、注入された電
流の横方向への拡散をより効果的に抑制し、また、高次
モード光もより効果的に吸収することができるからであ
る。
Here, as shown in FIG. 1, it is desirable that the current blocking layer 111 be formed deep in the p-type cladding layer 106 so as to reach the vicinity of the active layer 105. The reason is that, when the current blocking layer 111 is formed deeper in the p-type cladding layer 106, diffusion of the injected current in the lateral direction is more effectively suppressed, and higher-order mode light is also more effective. This is because it can be absorbed.

【0019】つまり、p型クラッド層106の活性層1
05寄りまで電流ブロック層111を形成することによ
り、横方向への電流経路を遮断して、電流を効果的に狭
窄することができ、基本横モード発振もより促進するこ
とができる。
That is, the active layer 1 of the p-type cladding layer 106
By forming the current blocking layer 111 to the position near 05, the current path in the lateral direction can be cut off, the current can be effectively confined, and the fundamental transverse mode oscillation can be further promoted.

【0020】次に、上記窒化物化合物半導体レーザの製
造方法について、図2A〜図2Fの工程断面図を参照し
つつ説明する。ここでは、電流ブロック層111の材料
としてポリイミドを用いた場合について例示する。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned nitride compound semiconductor laser will be described with reference to the process sectional views of FIGS. 2A to 2F. Here, a case where polyimide is used as a material of the current blocking layer 111 will be described as an example.

【0021】ます、図2(a)に示す様に、有機金属気
相成長法(以下、MOCVD法と略す)でサファイア基
板上に、GaNバッファ層102からp型CaNコンタ
クト層107までを成長する。次に、n電極形成のため
に結晶成長した半導体層の一部の領域をn型GaNコン
タクト層103までエッチングしメサ型を形成する。特
に図示していないが、GaNバッファ層102は550
℃で30nm堆積させた後に1100℃で1μm成長さ
せた2層構造とすることで、平坦で結晶欠陥の少ない窒
化物化合物半導体層をその上に成長できる。
First, as shown in FIG. 2A, a layer from the GaN buffer layer 102 to the p-type CaN contact layer 107 is grown on a sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as MOCVD). . Next, a partial region of the semiconductor layer crystal-grown for forming an n-electrode is etched to the n-type GaN contact layer 103 to form a mesa. Although not particularly shown, the GaN buffer layer 102 is 550
By forming a two-layer structure in which 30 nm is deposited at 1 ° C. and then 1 μm is grown at 1100 ° C., a flat nitride compound semiconductor layer with few crystal defects can be grown thereon.

【0022】次いで、図2(b)に示す様に、ウェハ全
面にSiO2 絶縁膜108を900nm堆積し、n型G
aNコンタクト層103の一部にTi/Au構造n側電
極112を形成する。n側電極112は後に形成される
ストライプ状の電流狭窄構造に対し平行で、且つ間隔が
10μm以下の位置に形成することが望ましい。さらに
n型GaNコンタクト層103の膜厚が2μm以上で、
且つそのキャリア濃度が2×1018cm-3以上であれ
ば、光出射領域とn側電極との間の素子抵抗成分とn電
極の接触抵抗成分とを合わせて1Ω以下に抑制すること
が可能であり、低電圧で半導体レーザの駆動ができるよ
うになる。
Next, as shown in FIG. 2B, a 900 nm thick SiO 2 insulating film 108 is deposited on the entire surface of the wafer,
A Ti / Au structure n-side electrode 112 is formed on a part of the aN contact layer 103. It is desirable that the n-side electrode 112 is formed at a position parallel to a stripe-shaped current confinement structure to be formed later and at a distance of 10 μm or less. Further, when the thickness of the n-type GaN contact layer 103 is 2 μm or more,
If the carrier concentration is 2 × 1018 cm −3 or more, it is possible to suppress the total element resistance component between the light emitting region and the n-side electrode and the contact resistance component of the n-electrode to 1 Ω or less. Thus, the semiconductor laser can be driven at a low voltage.

【0023】次いで、図2(c)に示す様に、メサ型上
部にPt(10nm)/Ti(50nm)/Pt(30
nm)/Au(100nm)積層構造のp側電極109
と層厚が1μmのニッケル(Ni)からなるNiドライ
エッチングマスク910を3μmの幅のストライプ状に
形成する。このp側電極109とNiドライエッチング
マスク910の幅は2μmから8μmまでの範囲が望ま
しい。
Next, as shown in FIG. 2C, Pt (10 nm) / Ti (50 nm) / Pt (30
nm) / Au (100 nm) laminated p-side electrode 109
And a Ni dry etching mask 910 made of nickel (Ni) having a layer thickness of 1 μm is formed in a stripe shape having a width of 3 μm. The width of the p-side electrode 109 and the Ni dry etching mask 910 is preferably in the range of 2 μm to 8 μm.

【0024】次いで、図2の(d)で示す様に、フォト
レジスト912を用いてp側電極109とNiドライエ
ッチングマスク910の両側に幅10μmの開口部を設
ける。さらに、塩素ガスを含むドライエッチング法によ
りp−Al0.15Ga0.85Nクラッド層106まで電流狭
窄構造のため溝Gを形成して、フォトレジスト912及
びNiドライエッチングマスク910を剥離する。ここ
で、ドライエッチング法による溝Gの形成における側面
の角度θは90゜が望ましい。しかし、θが90゜以上
135゜以下の範囲であれば、活性層105への電流注
入の幅はp電極109の幅Wに対して0μmから+2.
6μmの誤差範囲にあるので、閾値電流の上限は最大で
2倍程度に抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, openings having a width of 10 μm are provided on both sides of the p-side electrode 109 and the Ni dry etching mask 910 by using a photoresist 912. Further, a groove G is formed for the current confinement structure up to the p-Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 106 by a dry etching method containing a chlorine gas, and the photoresist 912 and the Ni dry etching mask 910 are removed. Here, the angle θ of the side surface in forming the groove G by the dry etching method is preferably 90 °. However, if θ is in the range of 90 ° to 135 °, the width of current injection into active layer 105 is from 0 μm to +2.
Since it is within the error range of 6 μm, the upper limit of the threshold current can be suppressed to about twice at the maximum.

【0025】また、電流ブロック層の間隔W1と横モー
ドとの関係について調べた結果、間隔W1を8μm以下
とすると基本モードが生じやすい傾向がみられた。従っ
てW1が8μm以下となるように、溝G、Gの間隔を決
定することが望ましい。
In addition, as a result of examining the relationship between the interval W1 of the current blocking layer and the transverse mode, it was found that when the interval W1 was 8 μm or less, the basic mode tended to occur. Therefore, it is desirable to determine the interval between the grooves G so that W1 is 8 μm or less.

【0026】一方、サファイア基板101の上の窒化ガ
リウム系結晶層の成長に際しては、2μm以上とするこ
とにより結晶の歪みが緩和され、平坦な結晶層が得られ
る傾向がみられた。
On the other hand, when the gallium nitride-based crystal layer is grown on the sapphire substrate 101, the crystal strain is reduced by setting the thickness to 2 μm or more, and a flat crystal layer tends to be obtained.

【0027】さらに、電気抵抗の観点からみると、p型
層に比べてn型層は、1桁以上シート抵抗が高い。そし
て、電流ブロック層の間隔がn型GaNコンタクト層1
03の層厚W2の4倍以下となる関係を満たせば、n側
の素子抵抗がレーザ発振時の動作電圧や消費電力等の特
性に実質的に影響しないことがないことが分かった。具
体的には、W1をW2の4倍以下とすれば、半導体レー
ザの動作電圧に寄与する抵抗成分の比率は、p側:n側
=10:1程度となり、素子のn側の抵抗成分は、p側
の抵抗成分に比べて無視出来る程度に小さく、素子抵抗
はp型層の抵抗成分によって一意的に決定される。
Further, from the viewpoint of electric resistance, the n-type layer has a sheet resistance higher by one digit or more than the p-type layer. The distance between the current blocking layers is equal to the n-type GaN contact layer 1.
It has been found that if the relationship of not more than four times the layer thickness W2 of No. 03 is satisfied, the element resistance on the n-side does not substantially affect characteristics such as operating voltage and power consumption during laser oscillation. Specifically, if W1 is set to four times or less of W2, the ratio of the resistance component contributing to the operating voltage of the semiconductor laser is about p: n = 10: 1, and the resistance component on the n side of the element is , P-side resistance component is negligibly small, and the element resistance is uniquely determined by the resistance component of the p-type layer.

【0028】以上の検討結果から、電流ブロック層の間
隔W1とn型GaNコンタクト層の層厚W2との関係と
して、W1≦4・W2なる条件を満たす場合に、サファ
イア基板の上に良質な窒化ガリウム結晶層を成長でき、
基本横モードも抑制することができ、さらに素子抵抗も
十分に低減することができるようになることが分かっ
た。
From the above examination results, when the relationship between the current block layer interval W1 and the n-type GaN contact layer thickness W2 satisfies the condition of W1 ≦ 4 · W2, a good-quality nitride on a sapphire substrate is obtained. Gallium crystal layer can be grown,
It has been found that the fundamental transverse mode can be suppressed and the element resistance can be sufficiently reduced.

【0029】さらに、本発明によれば、伝流注入の幅は
セルフアラインプロセスでp電極109の幅により決定
されるので、狭い電流狭窄構造の形成に適している。つ
まり、電流注入の幅が狭い電流狭窄構造においても、p
電極109の接触面積を最大化させることが出来、その
結果として電極接触部の抵抗の増大を防ぐことができる
という利点がある。
Further, according to the present invention, the width of the current injection is determined by the width of the p-electrode 109 in the self-alignment process, so that it is suitable for forming a narrow current confinement structure. That is, even in the current confinement structure where the width of current injection is narrow, p
There is an advantage that the contact area of the electrode 109 can be maximized, and as a result, an increase in resistance of the electrode contact portion can be prevented.

【0030】次いで、図2(e)に示す様に、n側電極
112の上部を除くウェハ全面にポリイミドをコーティ
ングし、酸素アッシング法でp側電極109が露出する
までエッチングする。このようにして、溝Gにポリイミ
ドを埋めこんで電流ブロック層111を形成することが
できる。この程度では感光性ポリイミドを用いると容易
である。しかし、ウェハ全面にポリイミドをコーティン
グし、通常のリソグラフィ工程を用いてn側電極112
上部のみ露出させるようにしても良い。
Next, as shown in FIG. 2E, polyimide is coated on the entire surface of the wafer except for the upper portion of the n-side electrode 112, and is etched by oxygen ashing until the p-side electrode 109 is exposed. Thus, the current blocking layer 111 can be formed by embedding the polyimide in the groove G. In this case, it is easy to use photosensitive polyimide. However, the entire surface of the wafer is coated with polyimide, and the n-side electrode 112 is formed using a normal lithography process.
Only the upper part may be exposed.

【0031】また、電流ブロック層111の材料として
n型In0.1 Ga0.9 Nを用いる場合には、ポリイミド
の代わりにn型In0.1 Ga0.9 N層をウェーハ全面に
堆積し、p側電極109が露出するまでエッチングすれ
ばよい。このようにして、溝Gにn型In0.1 Ga0.9
N層を埋めこんだ電流ブロック層111を形成すること
ができる。
When n-type In 0.1 Ga 0.9 N is used as the material of the current blocking layer 111, an n-type In 0.1 Ga 0.9 N layer is deposited on the entire surface of the wafer instead of polyimide, and the p-side electrode 109 is exposed. Etching may be performed until the etching is completed. Thus, the n-type In 0.1 Ga 0.9 is formed in the groove G.
The current blocking layer 111 in which the N layer is embedded can be formed.

【0032】ここで、SiO2 絶縁膜108の側面や上
面に、またはn側電極112の一部領域にポリイミドな
どの材料が残っても、配線に問題が生じなければ素子特
性に悪影響を与えないことは言うまでもない。また、電
流ブロック及び光閉じこめのための層111は、ポリイ
ミドやn型In0.1 Ga0.9 Nの替わりに、その他の絶
縁物やn型Gax Iny Alx N(x+y+z=1、0
≦x、y、z≦1)であっても構わない。
Here, even if a material such as polyimide remains on the side surface or the upper surface of the SiO 2 insulating film 108 or on a part of the n-side electrode 112, the characteristics of the device are not adversely affected unless a problem occurs in the wiring. Needless to say. In addition, instead of polyimide or n-type In 0.1 Ga 0.9 N, another layer of an insulator or n-type Ga x In y Al x N (x + y + z = 1, 0) is used instead of polyimide or n-type In 0.1 Ga 0.9 N.
≦ x, y, z ≦ 1).

【0033】次いで、図2(f)に示す様に、ワイアボ
ンディングまたはフィリップチップマウントのためのp
電極パッド110を形成する。次いで、サファイア基板
101裏面を鏡面研磨して基板101の厚さを50μm
する。さらに、Cr/Au積層構造のマウント用膜11
3を形成する。そして、基板に対して垂直な面に沿って
劈開する。その劈開面には特に図示しないがTiO2
SiO2 を多層に積層した高反射コートを施す。さら
に、図1に示したように、銅(Cu)、立方晶窒化硼素
またはダイヤモンド等の熱伝導性の高いヒートシンク1
20上にTi/Pt/Au等をメタライズした層121
に対して、金・スズ(AuSu)共晶半田122を用い
てマウントする。尚、電流注入のための配線123a,
123bは金(Au)線またはアルミニウム(Al)線
を用いる。
Next, as shown in FIG. 2 (f), p
An electrode pad 110 is formed. Next, the back surface of the sapphire substrate 101 is mirror-polished to reduce the thickness of the substrate 101 to 50 μm.
I do. Furthermore, the mounting film 11 having a Cr / Au laminated structure
Form 3 Then, it is cleaved along a plane perpendicular to the substrate. Although not particularly shown, TiO 2 /
A high reflection coat in which SiO 2 is laminated in multiple layers is applied. Further, as shown in FIG. 1, a heat sink 1 having high thermal conductivity, such as copper (Cu), cubic boron nitride, or diamond.
A layer 121 metallized with Ti / Pt / Au or the like on 20
Is mounted using gold-tin (AuSu) eutectic solder 122. Note that wirings 123a for current injection,
123b uses a gold (Au) wire or an aluminum (Al) wire.

【0034】本実施例による半導体レーザは、共振器長
0.5mmの場合、閾値電流60mA、発振波長は42
0nm、動作電圧は5.2Vで室温で連続発振した。さ
らに50℃、30mW駆動における素子寿命は5000
時間以上、20℃から70℃における相対強度雑音は−
140dB/Hz以下であった。本レーザの場合、p側
電極109に対してセルフアラインにp−AI0.15Ga
0.85Nクラッド層106までの深さの電流狭窄構造を形
成することによって、p型層における電流の横方向拡散
を抑制し、SCH−MQW活性層105へのキャリア注
入効率を高めることができるばかりか、ポリイミドで電
流ブロック層111を形成することで良好な光閉じ込め
領域を形成し高次モードを抑制できる。また、SCH−
MQW活性層105はSiO2 絶縁膜108とTiO2
/SiO2 多層構造高反射コートにより完全に覆われて
いる構造にすることで表面リーク電流を抑制できる。従
って、低電流注入で室温連続発振し、さらに低雑音特性
が得られた。
The semiconductor laser according to this embodiment has a threshold current of 60 mA and an oscillation wavelength of 42 when the cavity length is 0.5 mm.
At 0 nm, the operating voltage was 5.2 V and continuous oscillation occurred at room temperature. Furthermore, the device life at 50 ° C. and 30 mW drive is 5000.
The relative intensity noise from 20 ° C to 70 ° C for more than
It was 140 dB / Hz or less. In the case of this laser, p-AI 0.15 Ga is self-aligned with respect to the p-side electrode 109.
By forming a current confinement structure having a depth of up to 0.85 N cladding layer 106, it is possible not only to suppress the lateral diffusion of current in the p-type layer but also to increase the efficiency of carrier injection into the SCH-MQW active layer 105. By forming the current block layer 111 with polyimide, a good light confinement region can be formed, and higher modes can be suppressed. SCH-
The MQW active layer 105 is composed of a SiO 2 insulating film 108 and TiO 2
The surface leakage current can be suppressed by making the structure completely covered by the / SiO 2 multilayer structure high reflection coat. Therefore, continuous oscillation at room temperature was achieved with low current injection, and further low noise characteristics were obtained.

【0035】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図3は本発明の第2の実施例に係わる窒化ガリウ
ム系青色半導体レーザ装置の概略構成を説明する断面図
である。図中、201はサファイア基板であり、LS
は、その上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体か
らなる積層構造体である。すなわち、積層構造体LSに
おいて、202はGaNバッファ層、203はn型Ga
Nコンタクト層(Siドープ、5×1018cm-3、4
μm)、204はn型A10.15Ga0.85Nクラッド層
(Siドープ、1×1018cm-3、0.3μm)、2
05はGaN導波領域(アンドープ、0.1μm)上に
In0.2 Ga0.8 N量子井戸(アンドープ、2nm)が
10層とそれを挟むIn0.05Ga0.95N障壁層(アンド
ープ、4nm)からなる量子井戸構造活性領域、さらに
p型GaN導波領域(Mgドープ、0.1μm)が積層
されてなるSCH−MQW(Separate Confinement Hete
ro-structure Multi-Quantum Well) 活性層、206は
p−A10.15Ga0.85Nクラッド層(Mgドープ、1×
1018cm-3、0.3μm)、207はp−GaNコ
ンタクト層(Mgドープ、1×1018cm-3、1μ
m)である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a sectional view illustrating a schematic configuration of a gallium nitride based blue semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 201 is a sapphire substrate, LS
Is a laminated structure made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed thereon. That is, in the multilayer structure LS, 202 is a GaN buffer layer, and 203 is an n-type Ga
N contact layer (Si-doped, 5 × 1018 cm −3 , 4
μm), 204 is an n-type A1 0.15 Ga 0.85 N cladding layer (Si-doped, 1 × 10 18 cm −3 , 0.3 μm), 2
Reference numeral 05 denotes a quantum well composed of 10 In 0.2 Ga 0.8 N quantum wells (undoped, 2 nm) on a GaN waveguide region (undoped, 0.1 μm) and an In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (undoped, 4 nm) sandwiching the quantum well. An SCH-MQW (Separate Confinement Hete) formed by stacking a structure active region and a p-type GaN waveguide region (Mg doped, 0.1 μm)
ro-structure Multi-Quantum Well) The active layer 206 is a p-A1 0.15 Ga 0.85 N cladding layer (Mg doped, 1 ×)
1018 cm −3 , 0.3 μm) and 207 are p-GaN contact layers (Mg doped, 1 × 10 18 cm −3 , 1 μm)
m).

【0036】また、208はSiO2 絶縁膜、209は
Pt(10nm)/Ti(50nm)/Pt(30n
m)/Au(100nm)構造p側電極、210はCr
/Au構造p電極パッド、211は電流ブロック層、2
12はTi/Au構造n側電極、213はCr/Au構
造マウント用膜である。また、特にしていないが、レー
ザ光取射端面にはTiO2 /SiO2 を多層に積層した
高反射コートを施している。
Reference numeral 208 denotes an SiO 2 insulating film, and 209 denotes Pt (10 nm) / Ti (50 nm) / Pt (30n).
m) / Au (100 nm) structure p-side electrode, 210 is Cr
/ Au structure p electrode pad, 211 is a current block layer, 2
Reference numeral 12 denotes a Ti / Au structure n-side electrode, and reference numeral 213 denotes a Cr / Au structure mounting film. Although not particularly described, a high-reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 is laminated in multiple layers is applied to the laser light emitting end face.

【0037】本実施例が図1で示される本発明の実施例
1に対して異なる点は、電流ブロック及び光閉じ込めの
ための層211が、図3(a)の場合n型A10.15Ga
0.85Nクラッド層204まで、図3(b)の場合n型G
aNコンタクト層203まで、それぞれ達していること
にある。製造工程においてドライエッチングの時間を調
節することにより、層211の深さを調節することがで
きる。製造工程の概略を説明すると、まず、MOCVD
法でサファイア基板上にGaNバッファ層202からp
型GaNコンタクト層207までを成長し、次に溝を形
成し、さらにポリイミドなどの絶縁物を埋め込むことに
より、図示した半導体レーザを製造することができる。
具体的な製造工程は、ほぼ前述の実施例1と同様である
ので省略する。
This embodiment is different from the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that the layer 211 for current block and light confinement is n-type A1 0.15 Ga in FIG.
Up to 0.85 N cladding layer 204, n-type G in the case of FIG.
That is, each of them reaches the aN contact layer 203. By adjusting the dry etching time in the manufacturing process, the depth of the layer 211 can be adjusted. The outline of the manufacturing process will be described first.
From the GaN buffer layer 202 on the sapphire substrate
The illustrated semiconductor laser can be manufactured by growing up to the type GaN contact layer 207, then forming a groove, and further embedding an insulator such as polyimide.
The specific manufacturing process is almost the same as that of the first embodiment, and thus the description is omitted.

【0038】ここで、図(a)に示したように、電流ブ
ロック層211をn型A10.15Ga0.85Nクラッド層2
04に達するまで形成した場合には、図1に示した素子
よりもさらに電流の狭窄を効果的に達成することができ
る。また活性層205をブロック層211によって分離
することができるので、基本横モード発振を容易に生じ
させることができる。但し、この場合には、n型層20
4とブロック層211とが接触するので、ブロック層2
11の材料としては、ポリイミドなどの絶縁物を用いる
ことが望ましい。
Here, as shown in FIG. 3A, the current blocking layer 211 is formed of an n-type A1 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 2.
In the case where it is formed to reach 04, current constriction can be more effectively achieved than the element shown in FIG. Further, since the active layer 205 can be separated by the block layer 211, fundamental transverse mode oscillation can be easily generated. However, in this case, the n-type layer 20
4 and the block layer 211 are in contact with each other.
It is desirable to use an insulator such as polyimide as the material 11.

【0039】一方、図3(b)に示したように、電流ブ
ロック層211をn型GaNコンタクト層203まで形
成した場合には、電極を介して注入された電流がさらに
効果的に狭窄される。基板の材料として導電性のSiC
などを用いた場合には、n側電極を図示したように基板
213に対して上側に設けるのではなく。基板の下側に
設けることができる。このような場合には、特に図3
(b)の構成によって効果的に注入電極を狭窄すること
ができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the current blocking layer 211 is formed up to the n-type GaN contact layer 203, the current injected through the electrode is more effectively constricted. . Conductive SiC as substrate material
In the case where n-side electrodes are used, the n-side electrode is not provided above the substrate 213 as illustrated. It can be provided below the substrate. In such a case, in particular, FIG.
With the configuration of (b), the injection electrode can be effectively constricted.

【0040】図3(a)に示した構造の半導体レーザの
試算の結果、共振器長0.5mmの場合、閾値電流55
mA、発振波長は420nm、動作電圧は5.1Vで室
温連続発振した。さらに50℃、30mW駆動における
素子寿命は5000時間以上、20℃から70℃におけ
る相対強度雑音は−145dB/Hz以下であった。本
レーザの場合、p側電極209を用いてn型Al0.15
0.85Nクラッド層204までの電流狭窄構造を形成せ
いすることによって電流の横方向拡散を抑制し、SCH
−MQW活性層205へのキャリア注入効率を高めるこ
とができる。また、波長400から450nm帯におい
て、光吸収率が90〜60%と高いポリイミドを用いる
ことにより、効果的に光閉じこめ領域を形成して高次モ
ードを効果的に抑制できる。さらに、SCH−MQW活
性層205はSi02 絶縁膜208とTi02 /SiO
2 多層構造高反射コートにより完全に覆われている構造
にすることで表面リーク電流を抑制できる。従って、低
電流注入で室温連続発振し、さらに低雑音特性が得られ
た。
As a result of trial calculation of the semiconductor laser having the structure shown in FIG. 3A, when the cavity length is 0.5 mm, the threshold current 55
mA, the oscillation wavelength was 420 nm, and the operating voltage was 5.1 V. Further, the device life at 50 ° C. and 30 mW drive was 5000 hours or more, and the relative intensity noise from 20 ° C. to 70 ° C. was −145 dB / Hz or less. In the case of this laser, n-type Al 0.15 G
By forming a current confinement structure up to the a 0.85 N cladding layer 204, the lateral diffusion of the current is suppressed and the SCH
-The efficiency of carrier injection into the MQW active layer 205 can be improved. In addition, by using polyimide having a high light absorption of 90 to 60% in a wavelength band of 400 to 450 nm, a light confinement region can be effectively formed and a higher mode can be effectively suppressed. Further, the SCH-MQW active layer 205 is composed of the SiO 2 insulating film 208 and the TiO 2 / SiO
The surface leakage current can be suppressed by adopting a structure that is completely covered by the two- layer structure high reflection coat. Therefore, continuous oscillation at room temperature was achieved with low current injection, and further low noise characteristics were obtained.

【0041】また、p側電極209の形成に際してパタ
ーンのずれなどによって、p側電極がn型In0.1 Ga
0.9 N電流ブロック層211に接触して形成されても、
ポリイミドなどの絶縁物を用いるので閾値電流の大幅な
増大は起こらなかった。
Further, when the p-side electrode 209 is formed, the p-side electrode becomes n-type In 0.1 Ga due to a pattern shift or the like.
Even if it is formed in contact with the 0.9 N current block layer 211,
Since an insulator such as polyimide was used, a large increase in threshold current did not occur.

【0042】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図4は本発明の第3の実施例に係わる窒化ガイウ
ム系青色半導体レーザ装置の概略構成を説明する断面図
である。同図中、301はサファイア基板であり、LS
は、その上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体か
らなる積層構造体である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a gallium nitride based blue semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 301 denotes a sapphire substrate;
Is a laminated structure made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed thereon.

【0043】積層構造体LSにおいて、302はGaN
バッファ層、300はn型GaNコンタクト層(Siド
ープ、5×1018cm-3、4μm)、304はn型A
0.15Ga0.85Nクラッド層(Siドープ、1×101
8cm-3、0.3μm)、305はGaN導波領域(ア
ンドーア、0.1μm)上にln0.2 Ga0.8 N量子井
戸(アンドープ、2nm)が10層とそれを挟むIn
0.05Ga0.95N障壁層(アンドープ、4nm)からなる
量子井戸構造活性領域、さらにp型GaN導波領域(M
gドープ、0.1μm)が積層されてなるSCH−MQ
W(Separate Confinement Hetero-structure Multi-Qu
antum Well)活性層、306はp型Al 0.15Ga0.85
クラッド層(Mgドープ、1×1018cm-3、0.3
μm)、307はp型GaNコンタクト層(Mgドー
プ、1×1018cm-31μm)である。
In the laminated structure LS, 302 is GaN
Buffer layer, 300 is an n-type GaN contact layer (Si-doped, 5 × 1018 cm −3 , 4 μm), 304 is an n-type A
l 0.15 Ga 0.85 N cladding layer (Si-doped, 1 × 101
8 cm −3 , 0.3 μm) and 305 are ln 0.2 Ga 0.8 N quantum wells (undoped, 2 nm) on a GaN waveguide region (Andor, 0.1 μm) and In sandwiching them.
A quantum well structure active region composed of a 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (undoped, 4 nm), and a p-type GaN waveguide region (M
g-doped, 0.1 μm)
W (Separate Confinement Hetero-structure Multi-Qu
antum Well) active layer 306 is p-type Al 0.15 Ga 0.85 N
Cladding layer (Mg doped, 1 × 1018 cm −3 , 0.3
μm) and 307 are p-type GaN contact layers (Mg doped, 1 × 1018 cm −3 11 μm).

【0044】また、308はSiO2 絶縁膜、309は
Pt(10nm)/Ti(50nm)/Pt(30n
m)/Au(100nm)構造p側電極、310はCr
/Au構造p電極パッド、311は電流ブロック層、3
12はTi/Au構造n側電極、313はCr/Au構
造のマウント用膜である。また、特に図示していない
が、レーザ光出射端面にはTiO2 /SiO2 を多層に
積層した高反射コートを施している。
Reference numeral 308 denotes an SiO 2 insulating film, and reference numeral 309 denotes Pt (10 nm) / Ti (50 nm) / Pt (30n).
m) / Au (100 nm) structure p-side electrode, 310 is Cr
/ Au structure p electrode pad, 311 is current block layer, 3
Reference numeral 12 denotes an n-side electrode having a Ti / Au structure, and 313 denotes a mounting film having a Cr / Au structure. Although not particularly shown, a high reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 is laminated in multiple layers is applied to the laser light emitting end face.

【0045】本実施例が図1で示される本発明の実施例
1に対して異なる点は、電流ブロック311を4箇所設
けている点である。これにより、電流注入領域及びレー
ザ出射口は3個所形成され、いわゆる「マルチ・ビーム
型」のレーザ素子を形成することができる。この半導体
レーザの製造工程は本発明の実施例1と概略同様である
ので省略する。ここで、電流ブロック及び光閉じ込めの
ための層311は本発明の第1の実施例と同様にポリイ
ミドなどの絶縁物やn−Gax Iny Alz N(x+y
+z=1、0≦x、y、z≦1)となる任意の組成の半
導体材料を用いることが出来る。
This embodiment differs from the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that four current blocks 311 are provided. As a result, the current injection region and the laser emission port are formed at three places, so that a so-called “multi-beam type” laser element can be formed. The manufacturing process of this semiconductor laser is substantially the same as that of the first embodiment of the present invention, and therefore will not be described. Here, the layer 311 is first insulator such as the embodiment similarly to the polyimide or n-Ga x In y Al z N (x + y of the present invention for confining current blocking and light
+ Z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1) can be used.

【0046】本発明の実施例3によれば、共振器長0.
5mmの場合、閾値電流180mA、発振波長は420
nm、動作電圧は5.6Vで室温連続発振した。さらに
最大光出力は100mWであった。本レーザの場合、本
発明の実施例1と比較して電流ブロック及び光り閉じ込
めのための層を複数とすることで、電流注入領域、及び
レーザ出射口が複数となりさらなる高光出力特性が得ら
れた。このように、高光出力が容易に得られるので本実
施例によれば、高出力のレーザ・ポインタなどを容易に
実現することが出来る。
According to the third embodiment of the present invention, the resonator length is set to 0.1.
In the case of 5 mm, the threshold current is 180 mA and the oscillation wavelength is 420
nm, the operating voltage was 5.6 V, and continuous oscillation was performed at room temperature. Further, the maximum light output was 100 mW. In the case of the present laser, compared to the first embodiment of the present invention, by using a plurality of layers for the current block and light confinement, the number of current injection regions and the number of laser emission ports were increased, and further higher light output characteristics were obtained. . As described above, since a high light output can be easily obtained, according to this embodiment, a high-output laser pointer or the like can be easily realized.

【0047】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。図5は本発明の第4の実施例に係わる窒化ガリウ
ム系青色半導体レーザ装置の概略構成を説明する断面図
である。同図中、501はサファイア基板であり、LS
は、その上に、形成された窒化ガリウム系化合物半導体
からなる積層構造体である。積層構造体LSにおいて、
502はGaNバッファ層、503はn型GaNコンタ
クト層(Siドープ、5×1018cm-3、4μm)、
504はn型Al0.15Ga0.85Nクラッド層(Siドー
プ、1×1018cm-3、0.3μm)、505はGa
N導波領域(アンドーア、0.1μm)上に1n0.2
Ga0.8N量子井戸(アンドープ、2nm)が10層
とそれを挟むIn0.05Ga0.95N障壁層(アン
ドープ、4nm)からなる量子井戸構造活性領域、さら
にp型GaN導波領域(Mgドープ、0.1μm)が積
層されてなるSCH−MQW(Separate Confinement H
etero-structure Multi-Quantum Well)活性層、506
はp型Al0.15Ga0.85Nクラッド層(Mgドープ、1
×1018cm-3、0.3μm)、507はp型GaN
コンタクト層(Mgドープ、1×1018cm-31μ
m)である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a sectional view illustrating a schematic configuration of a gallium nitride based blue semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 501 is a sapphire substrate, LS
Is a laminated structure made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed thereon. In the laminated structure LS,
502 is a GaN buffer layer, 503 is an n-type GaN contact layer (Si-doped, 5 × 1018 cm −3 , 4 μm),
504 denotes an n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer (Si-doped, 1 × 10 18 cm −3 , 0.3 μm), 505 denotes Ga
1n0.2 on N waveguide region (Andor, 0.1 μm)
An active region of a quantum well structure composed of 10 layers of Ga0.8N quantum wells (undoped, 2 nm) and an In0.05Ga0.95N barrier layer (undoped, 4 nm) sandwiching them, and a p-type GaN waveguide region (Mg-doped, 0.1 nm). SCH-MQW (Separate Confinement H)
etero-structure Multi-Quantum Well) Active layer, 506
Denotes a p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer (Mg-doped, 1
× 1018 cm -3 , 0.3 μm), 507 is p-type GaN
Contact layer (Mg doped, 1 × 1018 cm −3 1μ)
m).

【0048】また、508はSiO2 絶縁膜、509
A、509BはPt(10nm)/Ti(50nm)/
Pt(30nm)/Au(100nm)構造p側電極、
510A、510BはCr/Au構造p電極パッド、5
11A、511Bは電流ブロック層、512はTi/A
u構造n側電極、513はCr/Au構造のマウント用
膜である。また、特に図示していないが、レーザ光射端
面にはTiO2 /SiO2 を多層に積層した高反射コー
トを施している。
Reference numeral 508 denotes an SiO 2 insulating film;
A, 509B are Pt (10 nm) / Ti (50 nm) /
Pt (30 nm) / Au (100 nm) structure p-side electrode,
510A and 510B are Cr / Au structure p electrode pads, 5
11A and 511B are current blocking layers and 512 is Ti / A
The u-structure n-side electrode 513 is a mounting film having a Cr / Au structure. Although not particularly shown, a high reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 is laminated in multiple layers is applied to the end face of the laser beam.

【0049】本実施例も図4に示した第3実施例と同様
に3以上の電流ブロック層511A、511Bを有す
る。本実施例が第3実施例と異なる点は、電流ブロック
層511A、511B同士の間隔が一定でない点にあ
る。すなわち、本実施例においては、p側電極509A
の両側の電流ブロック層511A、511Aの間隔が広
く、p側電極509Bの両側の電流ブロック層511
B、511Bの間隔が狭い。また、本実施例において
は、これらの間隔の異なるp側電極509A、509B
が分離して形成され、それぞれ別の電極パッド510
A、510Bに接続されている。
This embodiment also has three or more current blocking layers 511A and 511B as in the third embodiment shown in FIG. This embodiment differs from the third embodiment in that the distance between the current blocking layers 511A and 511B is not constant. That is, in the present embodiment, the p-side electrode 509A
Of the current blocking layers 511A and 511A on both sides of the p-side electrode 509B are large.
B and 511B are narrow. In the present embodiment, the p-side electrodes 509A and 509B having different intervals are used.
Are formed separately, each having a separate electrode pad 510.
A, 510B.

【0050】本実施例によれば、このように、マルチビ
ーム・レーザのそれぞれの電流ブロック層511A、5
11Bの間隔を異なるものとすることにより、それぞれ
のレーザを異なる用途に用いることができるようにな
る。
According to the present embodiment, the current blocking layers 511A, 511A,
By making the intervals of 11B different, each laser can be used for different applications.

【0051】例えば、p側電極509Aの両側の電流ブ
ロック層511A、511Aの間隔を約8μm程度とす
れば、約20〜30mWの光出力が得られ、光ディスク
・システムのデータ書き込み用の光源として用いること
ができる。一方、p側電極509Bの両側の電流ブロッ
ク層511B、511Bの間隔を、例えば約2μmとす
れば、光ディスク・システムのデータ読み取り用に適し
た低出力の基本横モード発振のレーザ光を低電流駆動条
件で得ることができる。すなわち、ひとつの半導体レー
ザチップで、光ディスクの読み取りと書き込みが実現で
きるようになり、システムの光学系をコンパクトにする
ことができるようになる。この場合に、電流ブロック層
の間隔の広いレーザ部分の活性層の層厚を、電流ブロッ
ク層の間隔の狭いレーザ部分の活性層の層厚と比べて厚
くすると、高出力用レーザの光出をさらに増大すること
ができる。
For example, if the distance between the current blocking layers 511A and 511A on both sides of the p-side electrode 509A is about 8 μm, an optical output of about 20 to 30 mW can be obtained and used as a light source for writing data in an optical disk system. be able to. On the other hand, if the distance between the current blocking layers 511B and 511B on both sides of the p-side electrode 509B is set to, for example, about 2 μm, low-power fundamental transverse mode oscillation laser light suitable for data reading of an optical disk system is driven at a low current. Condition can be obtained. That is, reading and writing of the optical disk can be realized by one semiconductor laser chip, and the optical system of the system can be made compact. In this case, if the thickness of the active layer in the laser portion having a large gap between the current blocking layers is larger than the thickness of the active layer in the laser portion having a small gap between the current blocking layers, the light output of the high-power laser is reduced. It can be further increased.

【0052】本実施例によれば、ひとつの半導体レーザ
素子の中に複数のレーザ部分をアレイ状に並べることが
でき、高出力のレーザ・ポインタや、レーザを用いたデ
ィスプレイ装置の実現が可能となる。この場合に、活性
層の組成を各レーザ部ごとに調節することにより、RG
B3色のレーザの集積化も可能となり、1系統の光学レ
ンズを用いたラスター・スキャン式の画像ディスプレイ
が容易に実現され、特に、屋外での大画面表示も低消費
電力で可能となる。
According to the present embodiment, a plurality of laser portions can be arranged in an array in one semiconductor laser element, and a high-output laser pointer and a display device using a laser can be realized. Become. In this case, the RG is adjusted by adjusting the composition of the active layer for each laser unit.
Lasers of three colors B can be integrated, and a raster scan type image display using one optical lens can be easily realized. In particular, large-screen display outdoors can be performed with low power consumption.

【0053】なお、本実施例における電流ブロック51
1A、511Bも、前述の各実施例の場合と同様に、ポ
リイミドなどの絶縁物や、n型Gax Iny Alz
(x+y+=1、0≦x、y、z≦1)などの半導体材
料から適宜選択することができる。
Note that the current block 51 in this embodiment is
1A and 511B are also made of an insulator such as polyimide or n-type Ga x In y Al z N, similarly to the above-described embodiments.
(X + y + = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1) and the like can be appropriately selected.

【0054】次に、本発明の第5の実施例について説明
する。図6は本発明の第5の実施例に係わる窒化ガリウ
ム系青色半導体レーザ装置の概略構成を説明する断面図
である。同図中、601はサファイア基板であり、LS
は窒化ガリウム系化合物半導体からなる積層構造体であ
る。積層構造体LSにおいて、602はGaNバッファ
層、603はn型GaNコンタクト層(Siドープ、5
×1018cm-3、4μm)、604はn型AI0.15
0.85Nグラッド層(Siドープ、1×1018c
-3、0.3μm)、605はGaN導波領域(アンド
ープ、0.1μm)上にIn0.2 Ga0.8 N量子井戸
(アンドープ、2nm)が10層とそれを挟むln0.05
Ga0.95N障壁層(アンドープ、4nm)からなる量子
井戸構造活性領域、さらにp型GaN導波領域(Mgド
ープ、0.1μm)が積層されてなるSCH−MQW
(Separate Confinement Hetero-structure Multi -Qua
ntum Well )活性層、606はp型A10.15Ga
0.85Nクラッド層(Mgドープ、1×1018cm
-3、0.3μm)、607はp型GaNコンタクト層
(Mgドープ、2×1017cm-3、1μm)、614
はp+ 型GaNコンタクト層(Mgドープ、2×101
8cm-3、0.1μm)である。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view illustrating a schematic configuration of a gallium nitride based blue semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 601 denotes a sapphire substrate;
Is a laminated structure made of a gallium nitride-based compound semiconductor. In the laminated structure LS, 602 is a GaN buffer layer, 603 is an n-type GaN contact layer (Si-doped, 5
× 1018 cm -3 , 4 μm), 604 is n-type AI 0.15 G
a 0.85 N Glad layer (Si doped, 1 × 1018c
m −3 , 0.3 μm), 605 is a GaN waveguide region (undoped, 0.1 μm) with 10 layers of In 0.2 Ga 0.8 N quantum wells (undoped, 2 nm) and ln 0.05 sandwiching it.
SCH-MQW in which a quantum well structure active region composed of a Ga 0.95 N barrier layer (undoped, 4 nm) and a p-type GaN waveguide region (Mg doped, 0.1 μm) are further laminated.
(Separate Confinement Hetero-structure Multi -Qua
ntum Well) Active layer 606 is p-type A10.15Ga
0.85N cladding layer (Mg doped, 1 × 1018cm
-3, 0.3μm), 607 a p-type GaN contact layer (Mg doped, 2 × 1017cm -3, 1μm) , 614
Is a p + -type GaN contact layer (Mg-doped, 2 × 101
8 cm -3 , 0.1 μm).

【0055】また、608はSiO2 絶縁膜、609は
Pt(10nm)/Ti(50nm)/Pt(30n
m)/Au(100nm)構造p側電極、610はCr
/Au構造のp電極パッド、611は電流ブロック層、
612はTi/Au構造n側電極、613はCr/Au
構造のマウント用膜である。また、特に図示していない
が、レーザ光出射端面にはTiO2 /SiO2 を多層に
積層した高反射コートを施している。
Reference numeral 608 denotes an SiO 2 insulating film, and 609 denotes Pt (10 nm) / Ti (50 nm) / Pt (30n).
m) / Au (100 nm) structure p-side electrode, 610 is Cr
/ Au structure p electrode pad, 611 is a current blocking layer,
612 is a Ti / Au structure n-side electrode, and 613 is Cr / Au
It is a mounting membrane with a structure. Although not particularly shown, a high reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 is laminated in multiple layers is applied to the laser light emitting end face.

【0056】本実施形態が図1で示される本発明の実施
例1に対して異なる点は、p型GaNコンタクト層60
7及びp+ 型GaNコンタクト層614のキャリア濃度
が、それぞれ電極の近傍で高くなるように形成された2
段階構造になっていることにある。これは、コンタクト
層607、614の形成に際して、不純物の濃度を適宜
調節することにより実現することが出きる。その他の製
造工程の要部は前述した実施例と概略同様であるので省
略する。ここで、電流ブロック及び光閉じ込めのための
層611は、本発明の第1の実施例と同様にn型Gax
Iny Alz N(x+y+z=1、0≦x、y、z≦
1)となる任意の組成を用いても構わない。
This embodiment is different from the first embodiment of the present invention shown in FIG.
7 and the p + -type GaN contact layer 614 are formed such that the carrier concentration becomes higher near the electrode.
It has a step structure. This can be realized by appropriately adjusting the impurity concentration when forming the contact layers 607 and 614. The other main parts of the manufacturing process are substantially the same as those of the above-described embodiment, and thus will not be described. Here, the current block and the layer 611 for optical confinement are n-type Ga x, as in the first embodiment of the present invention.
In y Al z N (x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦
Any composition that satisfies 1) may be used.

【0057】本実施例によれば、共振器長0.5mmの
場合、閾値電流180mA、発振波長は420nm、動
作電圧は5.3Vで室温連続発振した。さらに最大光出
力は100mWであった。また、光出力5mWにおける
寿命は7000時間以上であった。本レーザの場合、本
発明の実施例1の特性に比べ、p電極との接触抵抗が低
減したために動作電圧が低減し、発熱が抑制されること
で素子寿命を伸ばすことができた。また、p+ 型GaN
コンタクト層614をInを含みp型GaNよりエネル
ギーギャップの小さいp型Gax Iny Alz N(x+
y+z=1、0≦x、z≦1、0<y≦1)とすること
で、p型GaNコンタクト層607より高キャリア濃度
にすることができるので、p+ 型GaNコンタクト層6
14と同様に動作電圧を低減できた。
According to the present example, when the resonator length was 0.5 mm, the threshold current was 180 mA, the oscillation wavelength was 420 nm, the operating voltage was 5.3 V, and continuous oscillation was performed at room temperature. Further, the maximum light output was 100 mW. The life at an optical output of 5 mW was 7000 hours or more. In the case of this laser, as compared with the characteristics of the first embodiment of the present invention, the operating voltage was reduced because the contact resistance with the p-electrode was reduced, and the heat generation was suppressed, so that the element life could be extended. Also, p + type GaN
Small p-type Ga energy gap than the p-type GaN contact layer 614 comprises In x In y Al z N ( x +
y + z = 1,0 ≦ x, With z ≦ 1,0 <y ≦ 1) , it is possible to higher carrier concentration than the p-type GaN contact layer 607, p + -type GaN contact layer 6
As in the case of No. 14, the operating voltage could be reduced.

【0058】次に、本発明の第6の実施例について説明
する。図7は、パターニングしたヒートシンクの上に本
発明の半導体レーザをフリップ・チップ・マウントした
半導体レーザの概略断面図である。同図においては、半
導体レーザの一例として、前述した実施例1の窒化ガリ
ウム系青色半導体レーザを示した。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic sectional view of a semiconductor laser in which the semiconductor laser of the present invention is flip-chip mounted on a patterned heat sink. FIG. 1 shows the gallium nitride-based blue semiconductor laser of the first embodiment described above as an example of the semiconductor laser.

【0059】図7に示した半導体レーザ素子において
は、サファイア基板101の裏面を鏡面研磨して基板の
厚さを50μmとし、Cr/Au構造のマウント用膜1
13を蒸着し、さらに電流狭窄構造に垂直な面で劈開
し、その劈開面にはTiO2 /SiO2 を多層に積層し
た高反射コートを施した。ヒートシンク520は、C
u、立方晶窒化硼素またはダイアモンド等の熱伝導性の
高い材料により形成され、その表面には、電極分離のた
めの溝CGが形成され、Ti/Pt/Au等の電極パタ
ーン521が選択的にメタライズされている。半導体レ
ーザ素子は、その電極110及び112が、ヒートシン
ク520の電極パターン521の上にそれぞれ接続する
ように、AuSn共晶、AuGe共晶またはAuSi共
晶等の半田材122を用いてマウントされている。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 7, the back surface of the sapphire substrate 101 is mirror-polished to a thickness of 50 μm, and the mounting film 1 having a Cr / Au structure is used.
13 was vapor-deposited and cleaved along a plane perpendicular to the current confinement structure, and the cleaved face was subjected to a high reflection coating in which TiO 2 / SiO 2 was laminated in multiple layers. The heat sink 520 is
u, cubic boron nitride or diamond, etc., and a groove CG for electrode separation is formed on the surface thereof, and an electrode pattern 521 such as Ti / Pt / Au is selectively formed. Metallized. The semiconductor laser element is mounted using a solder material 122 such as AuSn eutectic, AuGe eutectic or AuSi eutectic so that its electrodes 110 and 112 are respectively connected on the electrode pattern 521 of the heat sink 520. .

【0060】本実施例によれば、共振器長0.5mmの
場合、閾値電流60mA、発振波長は420nm、動作
電圧は5.2Vで室温連続発振した。さらに50℃、3
0mW駆動における素子寿命は10000時間以上、2
0℃から70℃における相対強度雑音は−140dB/
Hz以下であった。本レーザの場合、活性層105で発
生する熱を直下のヒートシンク520から逃がすことが
できるので放熱性に優れ、素子寿命が向上した。尚、本
実施例で用いる半導体レーザ素子としては、前途した本
発明のいずれの実施例の半導体レーザでも同様に用いる
ことができ、同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
According to the present embodiment, when the resonator length was 0.5 mm, the threshold current was 60 mA, the oscillation wavelength was 420 nm, and the operating voltage was 5.2 V. 50 ° C, 3
The device life at 0 mW drive is 10,000 hours or more, 2
The relative intensity noise from 0 ° C. to 70 ° C. is −140 dB /
Hz or less. In the case of this laser, the heat generated in the active layer 105 can be released from the heat sink 520 immediately below, so that the heat radiation is excellent and the element life is improved. As the semiconductor laser device used in the present embodiment, the semiconductor laser of any of the embodiments of the present invention can be used in the same manner, and it goes without saying that the same effect can be obtained.

【0061】以上、具体例を図示しつつ、本発明の実施
の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの
具体例に限定されるものはない。例えば、上述した各実
施例においては、エッチング後の溝Gをポリイミドやn
型Gax Iny Alz N(x+y+z=1、0≦x、
y、z≦1)などで埋め込んで電流ブロック層111、
311、411、511を形成しているが、本発明はこ
れに限定されるものではない。この他にも、電流をブロ
ックできる絶縁物、または半導体の材料を用いて同様の
効果を得ることができる。
The embodiment of the invention has been described with reference to specific examples. However, the invention is not limited to these specific examples. For example, in each of the above-described embodiments, the groove G after the etching is made of polyimide or n.
Ga x In y Al z N (x + y + z = 1, 0 ≦ x,
y, z ≦ 1) and the like,
Although 311 411 511 are formed, the present invention is not limited to this. In addition, a similar effect can be obtained by using an insulator capable of blocking a current or a semiconductor material.

【0062】またp側電極、n側電極も各実施例に限定
されるものではない。この他にも、例えば、p側電極と
してAu−Be/Au、Au−Zn/Au、Pt/Ni
/Au、Au−Zn/Ti/Au等種々選択でき、n側
電極としてAl/Ti/Au、Al/Ni/Au、Al
/Au、Ni/Al/Ti/Au、Au−Sn/Au、
Au−Ge/Ni/Au等種々選択できる。さらに夫々
の電極のオーミック性を改良する為に、p−GaNコン
タクト層、n−GaNコンタクト層の表面の不純物濃度
をイオン注入等を利用して高める工夫を行っても良い。
Further, the p-side electrode and the n-side electrode are not limited to the embodiments. In addition, for example, Au-Be / Au, Au-Zn / Au, Pt / Ni
/ Au, Au-Zn / Ti / Au, etc., and Al / Ti / Au, Al / Ni / Au, Al
/ Au, Ni / Al / Ti / Au, Au-Sn / Au,
Various selections such as Au-Ge / Ni / Au can be made. Further, in order to improve the ohmic properties of the respective electrodes, a contrivance may be made to increase the impurity concentration on the surface of the p-GaN contact layer or the n-GaN contact layer by using ion implantation or the like.

【0063】また、半導体レーザを構成している各半導
体層の組成や膜厚も適宜調節することができる。また、
その導電型も反転させることができる。また、本発明
は、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子以外
にも、フォトダイオードなどの受光素子や光変調素子な
どの光デバイスに適用が可能である。
Further, the composition and thickness of each semiconductor layer constituting the semiconductor laser can be adjusted as appropriate. Also,
Its conductivity type can also be reversed. Further, the present invention can be applied to an optical device such as a light receiving element such as a photodiode and a light modulation element in addition to a light emitting element such as a semiconductor laser and a light emitting diode.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、窒
化物化合物半導体レーザにおいて、該活性層の上部にメ
サ型の電流注入層を設け、さらにメサ型電流注入層の側
面に電流ブロック層を設けることで、電流狭窄構造の形
成が可能であるばかりか、基本横モード制御構造の形成
が可能である。これにより、活性層へのキャリア注入を
効率的に行うと共に高次モードを抑制することができ、
低閾値電流、低動作電圧、低雑音特性で信頼性の高い、
窒化物化合物半導体レーザを実現することができ、光デ
ィスクシステム等の光元として要求されるレーザ性能を
満たすことが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, in the nitride compound semiconductor laser, a mesa-type current injection layer is provided on the active layer, and a current block is formed on a side surface of the mesa-type current injection layer. By providing the layer, not only can a current confinement structure be formed, but also a basic transverse mode control structure can be formed. This makes it possible to efficiently inject carriers into the active layer and suppress higher-order modes,
Low threshold current, low operating voltage, low noise characteristics and high reliability,
A nitride compound semiconductor laser can be realized, and the laser performance required as a light source of an optical disk system or the like can be satisfied.

【0065】また本発明によれば、セルフアラインプロ
セスで容易に精度良く電流狭窄構造を形成できる。さら
に、同一のプロセスで容易にアレイ化ができるので、光
ディスクシステムの消去・記録において要求される高出
力レーザも実現できる。
According to the present invention, the current confinement structure can be easily and accurately formed by the self-alignment process. Furthermore, since the array can be easily formed by the same process, a high-output laser required for erasing and recording in the optical disk system can be realized.

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

【図1】 本発明の第1の実施例に係わる図。FIG. 1 is a diagram related to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例の製造工程に係わる
図。
FIG. 2 is a diagram related to a manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施例に係わる図。FIG. 3 is a diagram related to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第3の実施例に係わる図。FIG. 4 is a diagram related to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第4の実施例に係わる図。FIG. 5 is a diagram related to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第5の実施例に係わる図。FIG. 6 is a diagram related to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第6の実施例に係わる図であって、
第1の実施例のレーザをヒートシンクにマウントした例
を示す図。
FIG. 7 is a diagram related to a sixth embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the laser according to the first embodiment is mounted on a heat sink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401…サファイア基板 102、202、302、402…GaNバッファ層 103、203、303、403…n−GaNコンタク
ト層 104、204、304、404…n−Al0.15Ga
0.85Nクラッド層 105、205、305、405…SCH−MQW活性
層 106、206、306、406…p−Al0.15Ga
0.85Nクラッド層 107、207、307、407…p−GaNコンタク
ト層 108、208、308、408…SiO2 絶縁膜 109、209、309、409…Pt/Ti/Pt/
Au構造p側電極 110、210、310、410…p電極パッド 111、311、411…ポリイミド 112、212、312、412…Ti/Au構造n側
電極 113、213、313、413…Cr/Au構造アセ
ンブリ用膜 120、520…ヒートシンク
101, 201, 301, 401 sapphire substrate 102, 202, 302, 402 GaN buffer layer 103, 203, 303, 403 n-GaN contact layer 104, 204, 304, 404 n-Al 0.15 Ga
0.85 N cladding layers 105, 205, 305, 405 ... SCH-MQW active layers 106, 206, 306, 406 ... p-Al 0.15 Ga
0.85 N cladding layer 107,207,307,407 ... p-GaN contact layer 108, 208, 308, 408 ... SiO 2 insulating film 109,209,309,409 ... Pt / Ti / Pt /
Au structure p-side electrode 110, 210, 310, 410 ... p electrode pad 111, 311, 411 ... polyimide 112, 212, 312, 412 ... Ti / Au structure n-side electrode 113, 213, 313, 413 ... Cr / Au structure Assembly membrane 120, 520 ... heat sink

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masayuki Ishikawa 1 Tokoba, Komukai Toshiba-cho, Saisaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒化ガリウム系化合物半導体(Gax In
y Alz N:x+y+Z=1、0≦x、y、z≦1)か
らなり、活性層を導電型の異なる半導体層で挟んだ半導
体レーザにおいて、 該活性層の上部に形成され該活性層にキャリアを注入す
るための電流狭窄構造がメサ型に形成され、該メサ型電
流狭窄構造の側面は絶縁物の電流ブロック層で覆われて
いることを特徴とする窒化物化合物半導体レーザ。
A gallium nitride-based compound semiconductor (Ga x In)
y Al z N: x + y + Z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1), wherein the active layer is sandwiched between semiconductor layers of different conductivity types. A nitride compound semiconductor laser, wherein a current confinement structure for injecting carriers is formed in a mesa shape, and a side surface of the mesa current confinement structure is covered with a current blocking layer made of an insulator.
【請求項2】窒化ガリウム系化合物半導体(Gax In
y Alz N:x+y+Z=1、0≦x、y、z≦1)か
らなり、活性層を導電型の異なる半導体層で挟んだ半導
体レーザにおいて、 該活性層の上部に形成され該活性層にキャリアを注入す
るための電流狭窄構造がメサ型に形成され、該メサ型電
流狭窄構造の側面は導電性の異なる窒化ガリウム系化合
物半導体電流ブロック層で覆われていることを特徴とす
る窒化物化合物半導体レーザ。
2. A gallium nitride-based compound semiconductor (Ga x In)
y Al z N: x + y + Z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1), wherein the active layer is sandwiched between semiconductor layers of different conductivity types. A nitride compound, wherein a current constriction structure for injecting carriers is formed in a mesa shape, and a side surface of the mesa type current confinement structure is covered with a gallium nitride-based compound semiconductor current block layer having different conductivity. Semiconductor laser.
【請求項3】請求項1及び2記載の窒化物化合物半導体
レーザにおいて、活性層は多重量子井戸構造であること
を特徴とする窒化物化合物半導体レーザ。
3. The nitride compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the active layer has a multiple quantum well structure.
【請求項4】請求項1及び2記載の窒化物化合物半導体
レーザにおいて、電流狭窄構造の幅W1と活性層下部の
導電型の異なり電極金属と接する半導体層の膜厚W2と
の関係が、 W1≦4・W2 となることを特徴とする窒化物化合物半導体レーザ。
4. The nitride compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the relationship between the width W1 of the current confinement structure and the thickness W2 of the semiconductor layer in contact with the electrode metal having a different conductivity type under the active layer is expressed as W1. .Ltoreq.4.W2. A nitride compound semiconductor laser.
【請求項5】請求項1及び2記載の窒化物化合物半導体
レーザにおいて、メサ型電流狭窄構造が複数あることを
特徴とする窒化物化合物半導体レーザ。
5. The nitride compound semiconductor laser according to claim 1, wherein a plurality of mesa-type current confinement structures are provided.
【請求項6】基板上に第1導電型のクラッド層、活性
層、第2導電層のクラッド層を少なくとも含んだ積層構
造体を設けてなる窒化ガリウム系化合物半導体(Gax
InyAlz N:x+y+z=1、0≦x、y、z≦
1)レーザにおいて、前記積層構造体の前記第2導電型
のクラッド層の側の主面に少なくとも2本の溝を設け、
この溝のそれぞれに絶縁物からなる電流ブロック層を設
けたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザ。
6. A gallium nitride-based compound semiconductor (Ga x ) comprising a laminated structure including at least a first conductive type clad layer, an active layer, and a second conductive layer clad layer provided on a substrate.
In y Al z N: x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦
1) In the laser, at least two grooves are provided on a main surface of the laminated structure on the side of the cladding layer of the second conductivity type;
A gallium nitride-based compound semiconductor laser, wherein a current block layer made of an insulator is provided in each of the grooves.
【請求項7】前記電流ブロック層は、前記第2導電型の
クラッド層に達する深さを有することを特徴とする請求
項6記載の窒化物化合物半導体レーザ。
7. The nitride compound semiconductor laser according to claim 6, wherein said current blocking layer has a depth reaching said second conductivity type cladding layer.
【請求項8】前記電流ブロック層は、前記第1導電型の
クラッド層に達する深さを有することを特徴とする請求
項6記載の窒化物化合物半導体レーザ。
8. The nitride compound semiconductor laser according to claim 6, wherein said current blocking layer has a depth reaching said cladding layer of said first conductivity type.
【請求項9】前記積層構造体は、前記第1導電型のクラ
ッド層の下に形成された第1導電型のコンタクト層をさ
らに有し、前記電流ブロック層は、前記第1導電型のコ
ンタクト層に達する深さを有することを特徴とする請求
項6記載の窒化物化合物半導体レーザ。
9. The multilayer structure further includes a first conductivity type contact layer formed below the first conductivity type cladding layer, and the current blocking layer includes the first conductivity type contact layer. 7. The nitride compound semiconductor laser according to claim 6, having a depth reaching the layer.
【請求項10】前記電流ブロック層を構成する前記絶縁
物は、ポリイミドであることを特徴とする請求項6記載
の窒化物化合物半導体レーザ。
10. The nitride compound semiconductor laser according to claim 6, wherein said insulator forming said current blocking layer is polyimide.
【請求項11】基板上に第1導電型のクラッド層、活性
層、第2導電型のクラッド層を少なくとも含んだ積層構
造体を設けてなる窒化ガリウム系化合物半導体(Gax
InyAlz N:x+y+z=1、0≦x、y、z≦
1)レーザにおいて、前記積層構造体の前記第2導電型
のクラッド層の側の主面に少なくとも2本の溝を設け、
前記溝のそれぞれに第1導電型の窒化ガリウム系化合物
半導体からなる電流ブロック層を設けたことを特徴とす
る窒化ガリウム系化合物半導体レーザ。
11. A gallium nitride-based compound semiconductor (Ga x ) comprising a laminated structure including at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer provided on a substrate.
In y Al z N: x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦
1) In the laser, at least two grooves are provided on a main surface of the laminated structure on the side of the cladding layer of the second conductivity type;
A gallium nitride-based compound semiconductor laser, wherein a current blocking layer made of a first conductivity type gallium nitride-based compound semiconductor is provided in each of the grooves.
【請求項12】活性層を導電型の異なる半導体層で挟ん
だ窒化ガリウム系化合物半導体レーザを製造する方法に
おいて、前記活性層の土地の半導体層表面にp電極を形
成する工程と、前記p電極上には耐エッチングマスク金
属を形成し、電流ブロック層形成のために前記活性層の
土地の半導体層表面の一部にはフォトレジストで窓を形
成し、前記耐エッチングマスク金属とフォトレジストを
用いて溝を形成する工程と、前記溝を埋め込み前記電流
ブロック層を形成する工程を含むことを特徴とする窒化
物化合物半導体レーザの製造方法。
12. A method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser in which an active layer is sandwiched between semiconductor layers of different conductivity types, wherein a step of forming a p-electrode on the surface of the semiconductor layer on the land of the active layer; An etching-resistant mask metal is formed thereon, and a window is formed with a photoresist on a part of the surface of the semiconductor layer on the land of the active layer for forming a current blocking layer, and the etching-resistant mask metal and the photoresist are used. Forming a current blocking layer by filling the groove and forming the current blocking layer.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332341A (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor laser
JP2002185082A (en) * 2000-12-15 2002-06-28 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser array
JP2003124514A (en) * 2001-10-17 2003-04-25 Sony Corp Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
EP1323215A1 (en) * 2000-07-26 2003-07-02 American Xtal Technology, Inc. Improved transparent substrate light emitting diode
WO2005015647A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Vichel Inc. Nitride micro light emitting diode with high brightness and method of manufacturing the same
KR100470904B1 (en) * 2002-07-20 2005-03-10 주식회사 비첼 High brightness nitride micro size light emitting diode and method of manufacturing the same
KR100495004B1 (en) * 2002-07-09 2005-06-10 엘지이노텍 주식회사 Light emitting diode and method for fabricating thereof
KR20150097990A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and lighting apparatus

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264285A (en) * 1988-04-15 1989-10-20 Omron Tateisi Electron Co Surface light-emitting type semiconductor laser
JPH02219090A (en) * 1989-02-20 1990-08-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Display device
JPH0521902A (en) * 1991-07-11 1993-01-29 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device
JPH05343798A (en) * 1992-06-09 1993-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser
JPH06291417A (en) * 1992-09-11 1994-10-18 Fr Telecom Optoelectronic device and manufacture thereof
JPH07122821A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Toshiba Corp Semiconductor laser device and its manufacture
JPH07202340A (en) * 1993-12-28 1995-08-04 Sharp Corp Visible-light semiconductor laser
JPH0818159A (en) * 1994-04-25 1996-01-19 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and fabrication thereof
JPH0897468A (en) * 1994-09-28 1996-04-12 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting device
JPH08107254A (en) * 1994-09-14 1996-04-23 Xerox Corp Multiwavelength laser diode array
JPH08111558A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Hitachi Ltd Semiconductor laser element
JPH08220358A (en) * 1995-02-09 1996-08-30 Hitachi Ltd Waveguide type optical element
JPH08255952A (en) * 1995-03-16 1996-10-01 Rohm Co Ltd Fabrication of semiconductor light emission element
JPH08330678A (en) * 1995-03-27 1996-12-13 Mitsubishi Cable Ind Ltd Semiconductor laser
JPH0936473A (en) * 1995-07-14 1997-02-07 Hitachi Ltd Semiconductor laser element
JPH0945985A (en) * 1995-07-27 1997-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser and fabrication thereof
JPH09266352A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor light emitting element
JPH09298343A (en) * 1996-03-07 1997-11-18 Sharp Corp Gallium nitride compd. semiconductor light emitting device and manufacture thereof
JPH10223983A (en) * 1997-02-04 1998-08-21 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264285A (en) * 1988-04-15 1989-10-20 Omron Tateisi Electron Co Surface light-emitting type semiconductor laser
JPH02219090A (en) * 1989-02-20 1990-08-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Display device
JPH0521902A (en) * 1991-07-11 1993-01-29 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device
JPH05343798A (en) * 1992-06-09 1993-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser
JPH06291417A (en) * 1992-09-11 1994-10-18 Fr Telecom Optoelectronic device and manufacture thereof
JPH07122821A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Toshiba Corp Semiconductor laser device and its manufacture
JPH07202340A (en) * 1993-12-28 1995-08-04 Sharp Corp Visible-light semiconductor laser
JPH0818159A (en) * 1994-04-25 1996-01-19 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and fabrication thereof
JPH08107254A (en) * 1994-09-14 1996-04-23 Xerox Corp Multiwavelength laser diode array
JPH0897468A (en) * 1994-09-28 1996-04-12 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting device
JPH08111558A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Hitachi Ltd Semiconductor laser element
JPH08220358A (en) * 1995-02-09 1996-08-30 Hitachi Ltd Waveguide type optical element
JPH08255952A (en) * 1995-03-16 1996-10-01 Rohm Co Ltd Fabrication of semiconductor light emission element
JPH08330678A (en) * 1995-03-27 1996-12-13 Mitsubishi Cable Ind Ltd Semiconductor laser
JPH0936473A (en) * 1995-07-14 1997-02-07 Hitachi Ltd Semiconductor laser element
JPH0945985A (en) * 1995-07-27 1997-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser and fabrication thereof
JPH09298343A (en) * 1996-03-07 1997-11-18 Sharp Corp Gallium nitride compd. semiconductor light emitting device and manufacture thereof
JPH09266352A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor light emitting element
JPH10223983A (en) * 1997-02-04 1998-08-21 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332341A (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor laser
EP1323215A1 (en) * 2000-07-26 2003-07-02 American Xtal Technology, Inc. Improved transparent substrate light emitting diode
EP1323215A4 (en) * 2000-07-26 2006-11-15 Lumei Optoelectronics Corp Improved transparent substrate light emitting diode
JP2002185082A (en) * 2000-12-15 2002-06-28 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser array
JP2003124514A (en) * 2001-10-17 2003-04-25 Sony Corp Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
KR100495004B1 (en) * 2002-07-09 2005-06-10 엘지이노텍 주식회사 Light emitting diode and method for fabricating thereof
KR100470904B1 (en) * 2002-07-20 2005-03-10 주식회사 비첼 High brightness nitride micro size light emitting diode and method of manufacturing the same
WO2005015647A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Vichel Inc. Nitride micro light emitting diode with high brightness and method of manufacturing the same
US7595511B2 (en) 2003-08-08 2009-09-29 Sang-Kyu Kang Nitride micro light emitting diode with high brightness and method of manufacturing the same
US7906787B2 (en) 2003-08-08 2011-03-15 Sang-Kyu Kang Nitride micro light emitting diode with high brightness and method for manufacturing the same
KR20150097990A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and lighting apparatus

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