JPH1032367A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH1032367A JPH1032367A JP18438296A JP18438296A JPH1032367A JP H1032367 A JPH1032367 A JP H1032367A JP 18438296 A JP18438296 A JP 18438296A JP 18438296 A JP18438296 A JP 18438296A JP H1032367 A JPH1032367 A JP H1032367A
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- sapphire substrate
- gan
- layer
- compound semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ及び製造方法に関し、サファイ
ア基板の劈開を利用して短波長半導体レーザの共振器面
を形成する。 【解決手段】 サファイア基板１の主面をｄ面２にする
と共に、出射端面側のサファイア基板１の端面をｒ面４
とし、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の共振器面を
｛１１−２０｝面５とする。
ア基板の劈開を利用して短波長半導体レーザの共振器面
を形成する。 【解決手段】 サファイア基板１の主面をｄ面２にする
と共に、出射端面側のサファイア基板１の端面をｒ面４
とし、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の共振器面を
｛１１−２０｝面５とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ及びそ
の製造方法に関するものであり、特に、ＧａＮ系化合物
半導体を用いた短波長半導体レーザの共振器の構造及び
その製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものであり、特に、ＧａＮ系化合物
半導体を用いた短波長半導体レーザの共振器の構造及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、緑色から紫外領域にかけた短波長
半導体レーザの研究が盛んに行われており、光磁気ディ
スク等の光磁気記録装置の記録密度を向上させるため
の、書込・読出用の新たな光源として期待されている。
半導体レーザの研究が盛んに行われており、光磁気ディ
スク等の光磁気記録装置の記録密度を向上させるため
の、書込・読出用の新たな光源として期待されている。
【０００３】従来、青色発光素子として用いられている
ＧａＮ系化合物半導体は、ウルツ鉱型化合物半導体であ
るため、六方晶系のサファイア基板或いは類似の結晶構
造を有する６Ｈ−ＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法（有機金
属気相成長法）を用いてエピタキシャル成長させてい
た。
ＧａＮ系化合物半導体は、ウルツ鉱型化合物半導体であ
るため、六方晶系のサファイア基板或いは類似の結晶構
造を有する６Ｈ−ＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法（有機金
属気相成長法）を用いてエピタキシャル成長させてい
た。
【０００４】図５（ａ）参照 例えば、サファイア基板を用いた場合には、（０００
１）面を主面とするサファイア（０００１）基板５１上
に、ＧａＮバッファ層５２を介して、ｎ型ＧａＮバッフ
ァ層５３、ｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層５４、ｎ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層５５、ｎ型ＧａＮ光ガイド層
５６、ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層５７、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層５８、ｐ型ＧａＮ光ガイド層５９、ｐ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６０、及び、ｐ型ＧａＮコン
タクト層６１をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成
長させる。
１）面を主面とするサファイア（０００１）基板５１上
に、ＧａＮバッファ層５２を介して、ｎ型ＧａＮバッフ
ァ層５３、ｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層５４、ｎ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層５５、ｎ型ＧａＮ光ガイド層
５６、ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層５７、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層５８、ｐ型ＧａＮ光ガイド層５９、ｐ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６０、及び、ｐ型ＧａＮコン
タクト層６１をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成
長させる。
【０００５】次いで、ドライ・エッチングによりｎ型Ｇ
ａＮバッファ層５３の一部を露出させて、ｎ側電極６２
を設けると共に、ｐ型ＧａＮコンタクト層６１上にはｐ
側電極６３を設けたのち、さらに、ドライ・エッチング
を施して一対の平行な端面を形成し、この端面を共振器
面にすることによってレーザ発振に成功している（必要
ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３５，ｐ．Ｌ７４，１９９６
参照）。
ａＮバッファ層５３の一部を露出させて、ｎ側電極６２
を設けると共に、ｐ型ＧａＮコンタクト層６１上にはｐ
側電極６３を設けたのち、さらに、ドライ・エッチング
を施して一対の平行な端面を形成し、この端面を共振器
面にすることによってレーザ発振に成功している（必要
ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３５，ｐ．Ｌ７４，１９９６
参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の短波長
半導体レーザにおいては、共振器面をエッチングによっ
て形成しているので平坦性、平行性、及び、垂直性に優
れた端面が得られないため、光の損失が大きく、しきい
値電流密度が大きくなるという問題がある。
半導体レーザにおいては、共振器面をエッチングによっ
て形成しているので平坦性、平行性、及び、垂直性に優
れた端面が得られないため、光の損失が大きく、しきい
値電流密度が大きくなるという問題がある。
【０００７】図５（ｂ）参照 また、エッチングによって共振器面を形成した場合、Ｉ
ｎＧａＮＭＱＷ活性層５７から出射されたレーザ光は、
図に示すように、残存するサファイア基板５１によって
進路が妨げられ、所期のファーフィールドパターン６４
が得られないという問題もある。
ｎＧａＮＭＱＷ活性層５７から出射されたレーザ光は、
図に示すように、残存するサファイア基板５１によって
進路が妨げられ、所期のファーフィールドパターン６４
が得られないという問題もある。
【０００８】この様な、問題は、エッチングにより共振
器面を作製することに起因するものであるが、劈開によ
り共振器面を形成しようとしても、ＧａＮ系化合物半導
体層の容易劈開面である（１−１００）面の方向と、サ
ファイア基板５１の容易劈開面である（１−１０２）面
の方向が３０°ずれて成長し、且つ、基板面に対してサ
ファイア基板５１の劈開面が５７．３５°と垂直から遠
い（３０°以上）ため、サファイア基板５１を劈開する
ことによってきれいな共振器端面が得られない。この事
情を図６を参照して説明する。なお、本明細書において
は、通常“１バー”或いは“２バー”で表される指数を
便宜的に、“−１”或いは“−２”等で表記する。
器面を作製することに起因するものであるが、劈開によ
り共振器面を形成しようとしても、ＧａＮ系化合物半導
体層の容易劈開面である（１−１００）面の方向と、サ
ファイア基板５１の容易劈開面である（１−１０２）面
の方向が３０°ずれて成長し、且つ、基板面に対してサ
ファイア基板５１の劈開面が５７．３５°と垂直から遠
い（３０°以上）ため、サファイア基板５１を劈開する
ことによってきれいな共振器端面が得られない。この事
情を図６を参照して説明する。なお、本明細書において
は、通常“１バー”或いは“２バー”で表される指数を
便宜的に、“−１”或いは“−２”等で表記する。
【０００９】図６（ａ）参照 図６（ａ）は（０００１）面を主面とするサファイア基
板の酸素（Ｏ）原子面を示すもので、Ｏ原子６５は正六
角形を構成するように配列し、劈開面方向６６に沿って
劈開する性質を有している。
板の酸素（Ｏ）原子面を示すもので、Ｏ原子６５は正六
角形を構成するように配列し、劈開面方向６６に沿って
劈開する性質を有している。
【００１０】図６（ｂ）参照 一方、図６（ｂ）はサファイア基板上に成長するＧａＮ
系化合物半導体のＮ原子面を示すもので、サファイア基
板のＯ原子６５の配置に整列するようにＮ原子６７が配
列することになるが、このＧａＮ系化合物半導体の容易
に劈開できる劈開面方向６８は、Ｎ原子６７が構成する
正六角形の中心と頂点を結んだ方向となり、サファイア
基板の容易に劈開できる劈開面方向６６と３０°ずれた
方向となる。
系化合物半導体のＮ原子面を示すもので、サファイア基
板のＯ原子６５の配置に整列するようにＮ原子６７が配
列することになるが、このＧａＮ系化合物半導体の容易
に劈開できる劈開面方向６８は、Ｎ原子６７が構成する
正六角形の中心と頂点を結んだ方向となり、サファイア
基板の容易に劈開できる劈開面方向６６と３０°ずれた
方向となる。
【００１１】即ち、（０００１）面、即ち、ｃ面を主面
とするサファイア基板上にＧａＮ系化合物半導体層をエ
ピタキシャル成長させた場合、ＧａＮ系化合物半導体の
主面もｃ面となり、且つ、サファイア基板の｛１１−２
０｝面とＧａＮ系化合物半導体の｛１−１００｝面とが
平行になるように成長し、このため、サファイア基板の
劈開によってはＧａＮ系化合物半導体層に共振器面を形
成できないことになる。
とするサファイア基板上にＧａＮ系化合物半導体層をエ
ピタキシャル成長させた場合、ＧａＮ系化合物半導体の
主面もｃ面となり、且つ、サファイア基板の｛１１−２
０｝面とＧａＮ系化合物半導体の｛１−１００｝面とが
平行になるように成長し、このため、サファイア基板の
劈開によってはＧａＮ系化合物半導体層に共振器面を形
成できないことになる。
【００１２】また、６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いた場合に
は、劈開法により平坦性及び平行度の優れた共振器面を
形成することが可能であるが、大口径で高品質の６Ｈ−
ＳｉＣ基板がなく、且つ、価格も高いために量産には向
かないといった問題がある。
は、劈開法により平坦性及び平行度の優れた共振器面を
形成することが可能であるが、大口径で高品質の６Ｈ−
ＳｉＣ基板がなく、且つ、価格も高いために量産には向
かないといった問題がある。
【００１３】したがって、本発明は、サファイア基板を
用いると共に、サファイア基板の劈開を利用して短波長
半導体レーザの共振器面を形成することを目的とする。
用いると共に、サファイア基板の劈開を利用して短波長
半導体レーザの共振器面を形成することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１（ａ）参照 （１）本発明は、サファイア基板１上にＧａＮ系化合物
半導体層３を積層させた半導体レーザにおいて、サファ
イア基板１の主面をｄ面２にすると共に、出射端面側の
サファイア基板１の端面をｒ面４とし、且つ、ＧａＮ系
化合物半導体層３の共振器面を｛１１−２０｝面５とし
たことを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１（ａ）参照 （１）本発明は、サファイア基板１上にＧａＮ系化合物
半導体層３を積層させた半導体レーザにおいて、サファ
イア基板１の主面をｄ面２にすると共に、出射端面側の
サファイア基板１の端面をｒ面４とし、且つ、ＧａＮ系
化合物半導体層３の共振器面を｛１１−２０｝面５とし
たことを特徴とする。
【００１５】この様に、サファイア基板１の主面をｄ面
２、即ち、｛１０−１４｝面にすると、その上に成長す
るＧａＮ系化合物半導体層３の主面はｃ面、即ち、｛０
００１｝面となり、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の
劈開面である｛１１−２０｝面５と、サファイア基板１
の劈開面であるｒ面４、即ち、｛１−１０２｝面は、角
度θ（≒６°）で交わり、且つ、その交線はｄ面２に平
行になるので、サファイア基板１を基板面に垂直に近い
（１０°以内）ｒ面４で劈開することによって、ＧａＮ
系化合物半導体層３も｛１１−２０｝面５で劈開し、こ
の｛１１−２０｝面５を共振器面とすることができる。
２、即ち、｛１０−１４｝面にすると、その上に成長す
るＧａＮ系化合物半導体層３の主面はｃ面、即ち、｛０
００１｝面となり、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の
劈開面である｛１１−２０｝面５と、サファイア基板１
の劈開面であるｒ面４、即ち、｛１−１０２｝面は、角
度θ（≒６°）で交わり、且つ、その交線はｄ面２に平
行になるので、サファイア基板１を基板面に垂直に近い
（１０°以内）ｒ面４で劈開することによって、ＧａＮ
系化合物半導体層３も｛１１−２０｝面５で劈開し、こ
の｛１１−２０｝面５を共振器面とすることができる。
【００１６】したがって、共振器面を劈開によって形成
しているので、共振器面の平坦性及び平行性に優れ、光
の損失が少なく、且つ、サファイア基板１も出射端面で
劈開されているので、サファイア基板１により出射した
レーザ光の進路が妨げられることはない。
しているので、共振器面の平坦性及び平行性に優れ、光
の損失が少なく、且つ、サファイア基板１も出射端面で
劈開されているので、サファイア基板１により出射した
レーザ光の進路が妨げられることはない。
【００１７】（２）また、本発明は、半導体レーザの製
造方法において、ｄ面２を主面とするサファイア基板１
上にＧａＮ系化合物半導体層３を成長させたのち、サフ
ァイア基板１をｒ面４で劈開することによって、ＧａＮ
系化合物半導体層３を｛１１−２０｝面５で劈開し、
｛１１−２０｝面５を共振器面としたことを特徴とす
る。
造方法において、ｄ面２を主面とするサファイア基板１
上にＧａＮ系化合物半導体層３を成長させたのち、サフ
ァイア基板１をｒ面４で劈開することによって、ＧａＮ
系化合物半導体層３を｛１１−２０｝面５で劈開し、
｛１１−２０｝面５を共振器面としたことを特徴とす
る。
【００１８】図１（ｂ）参照 （３）また、本発明は、サファイア基板１上にＧａＮ系
化合物半導体層３を積層させた半導体レーザにおいて、
サファイア基板１の主面をｃ面にすると共に、ＧａＮ系
化合物半導体層３のｃ面をサファイア基板１の主面と平
行とし、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の｛１−１０
０｝面８を、サファイア基板１の｛１−１００｝面７に
平行にしたことを特徴とする。
化合物半導体層３を積層させた半導体レーザにおいて、
サファイア基板１の主面をｃ面にすると共に、ＧａＮ系
化合物半導体層３のｃ面をサファイア基板１の主面と平
行とし、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３の｛１−１０
０｝面８を、サファイア基板１の｛１−１００｝面７に
平行にしたことを特徴とする。
【００１９】この様に、サファイア基板１の主面をｃ面
にした場合、ＧａＮ系化合物半導体層３の｛１−１０
０｝面８とサファイア基板１の｛１−１００｝面７とが
平行になるように成長させ、サファイア基板１の｛１−
１０２｝面９で劈開することにより、ＧａＮ系化合物半
導体層３の｛１−１００｝面８で劈開することができ、
この場合には、基板面内での容易劈開の方向が一致して
いるため、平坦性に優れた劈開面を容易に、且つ、確実
に作製することができる。
にした場合、ＧａＮ系化合物半導体層３の｛１−１０
０｝面８とサファイア基板１の｛１−１００｝面７とが
平行になるように成長させ、サファイア基板１の｛１−
１０２｝面９で劈開することにより、ＧａＮ系化合物半
導体層３の｛１−１００｝面８で劈開することができ、
この場合には、基板面内での容易劈開の方向が一致して
いるため、平坦性に優れた劈開面を容易に、且つ、確実
に作製することができる。
【００２０】（４）また、本発明は、上記（３）におい
て、サファイア基板１とＧａＮ系化合物半導体層３との
間に、｛１１１｝配向したスピネル構造を有する中間層
６を介在させたことを特徴とする。
て、サファイア基板１とＧａＮ系化合物半導体層３との
間に、｛１１１｝配向したスピネル構造を有する中間層
６を介在させたことを特徴とする。
【００２１】この様に、サファイア基板１とＧａＮ系化
合物半導体層３との間に、｛１１１｝配向したスピネル
構造（ＸＹ2 Ｚ4 構造）を有する中間層６を介在させる
ことにより、スピネル構造を有する中間層６を構成する
Ｚ原子は、サファイア基板１を構成するＯ原子に整列し
て配列し、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３を構成する
Ｎ原子は、スピネル構造を有する中間層６を構成するＸ
原子に整列して配列することになるので、ＧａＮ系化合
物半導体層３の｛１−１００｝面８とサファイア基板１
の｛１−１００｝面７とが平行になる。
合物半導体層３との間に、｛１１１｝配向したスピネル
構造（ＸＹ2 Ｚ4 構造）を有する中間層６を介在させる
ことにより、スピネル構造を有する中間層６を構成する
Ｚ原子は、サファイア基板１を構成するＯ原子に整列し
て配列し、且つ、ＧａＮ系化合物半導体層３を構成する
Ｎ原子は、スピネル構造を有する中間層６を構成するＸ
原子に整列して配列することになるので、ＧａＮ系化合
物半導体層３の｛１−１００｝面８とサファイア基板１
の｛１−１００｝面７とが平行になる。
【００２２】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、スピネル構造を有する中間層６が、マグネシアスピ
ネルであることを特徴とする。
て、スピネル構造を有する中間層６が、マグネシアスピ
ネルであることを特徴とする。
【００２３】この様な用途に用いるスピネル構造を有す
る中間層６としては、マグネシアスピネル、即ち、Ｍｇ
Ａｌ2 Ｏ4 が適当である。
る中間層６としては、マグネシアスピネル、即ち、Ｍｇ
Ａｌ2 Ｏ4 が適当である。
【００２４】（６）また、本発明は、上記（４）または
（５）において、スピネル構造を有する中間層６の厚さ
が、５００Å以下であることを特徴とする。
（５）において、スピネル構造を有する中間層６の厚さ
が、５００Å以下であることを特徴とする。
【００２５】この様なスピネル構造を有する中間層６の
厚さは、ＧａＮ系化合物半導体層３の原子配置を制御す
るためには１４Å以上必要であり、また、スピネル構造
を有する中間層６の劈開方向は、ＧａＮ系化合物半導体
層３及びサファイア基板１の劈開方向と約３０°ずれて
いるので、劈開を確実におこなうために、５００Å以下
の厚さにする必要がある。
厚さは、ＧａＮ系化合物半導体層３の原子配置を制御す
るためには１４Å以上必要であり、また、スピネル構造
を有する中間層６の劈開方向は、ＧａＮ系化合物半導体
層３及びサファイア基板１の劈開方向と約３０°ずれて
いるので、劈開を確実におこなうために、５００Å以下
の厚さにする必要がある。
【００２６】（７）また、本発明は、半導体レーザの製
造方法において、ｃ面を主面とするサファイア基板１上
に、｛１１１｝配向したスピネル構造を有する中間層６
を成長させ、次いで、ｃ面を主面とするＧａＮ系化合物
半導体層３を成長させたのち、サファイア基板１を｛１
−１０２｝面７で劈開することによって、ＧａＮ系化合
物半導体層３を｛１−１００｝面８で劈開し、この｛１
−１００｝面８を共振器面にしたことを特徴とする。
造方法において、ｃ面を主面とするサファイア基板１上
に、｛１１１｝配向したスピネル構造を有する中間層６
を成長させ、次いで、ｃ面を主面とするＧａＮ系化合物
半導体層３を成長させたのち、サファイア基板１を｛１
−１０２｝面７で劈開することによって、ＧａＮ系化合
物半導体層３を｛１−１００｝面８で劈開し、この｛１
−１００｝面８を共振器面にしたことを特徴とする。
【００２７】（８）また、本発明は、上記（７）におい
て、ＧａＮ系化合物半導体層３を成長させる前に、サフ
ァイア基板１及びスピネル構造を有する中間層６を５０
０〜９００℃で熱処理することを特徴とする。
て、ＧａＮ系化合物半導体層３を成長させる前に、サフ
ァイア基板１及びスピネル構造を有する中間層６を５０
０〜９００℃で熱処理することを特徴とする。
【００２８】この様に、スピネル構造を有する中間層６
を５００〜９００℃で熱処理することにより、ＧａＮ系
化合物半導体層３を所望の結晶配列方向に成長させるこ
とが容易になる成長面を得ることができる。
を５００〜９００℃で熱処理することにより、ＧａＮ系
化合物半導体層３を所望の結晶配列方向に成長させるこ
とが容易になる成長面を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図２を参照して、本発明の第１の
実施の形態を説明する。 図２（ａ）参照 まず、ｄ面、即ち、（１０−１４）面を主面とするサフ
ァイア基板１１上に、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウ
ム）を１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏ
ｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例
えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての
水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓ
ｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例え
ば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を９００〜１１５０
℃、例えば、１０００℃とした状態で、厚さ１０〜１０
０ｎｍ、好適には３０ｎｍのＡｌＮバッファ層１２を成
長させる。
実施の形態を説明する。 図２（ａ）参照 まず、ｄ面、即ち、（１０−１４）面を主面とするサフ
ァイア基板１１上に、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウ
ム）を１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏ
ｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例
えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての
水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓ
ｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例え
ば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を９００〜１１５０
℃、例えば、１０００℃とした状態で、厚さ１０〜１０
０ｎｍ、好適には３０ｎｍのＡｌＮバッファ層１２を成
長させる。
【００３０】次いで、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）
を１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／
分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４
５μｍｏｌ／分、アンモニア（ＮＨ3 ）を０．０２〜
０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、Ｓｉ2
Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、例え
ば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスと
しての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０
００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、
例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８５０〜１１
００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜５０
００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ 0.1 Ｇａ
0.9 Ｎクラッド層１３を成長させる。
を１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／
分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４
５μｍｏｌ／分、アンモニア（ＮＨ3 ）を０．０２〜
０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、Ｓｉ2
Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、例え
ば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスと
しての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０
００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、
例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８５０〜１１
００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜５０
００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ 0.1 Ｇａ
0.9 Ｎクラッド層１３を成長させる。
【００３１】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／
分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリ
アガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例え
ば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０
Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８
００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚
さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層１４を成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／
分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリ
アガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例え
ば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０
Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８
００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚
さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層１４を成長させる。
【００３２】引き続いて、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍ
ｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎ（トリ
メチルインジウム）を２５〜２５０μｍｏｌ／分、例え
ば、１００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．
２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャ
リアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例
えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６
０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を
５５０〜８００℃、例えば、６５０℃とした状態で、厚
さ１〜２０ｎｍ、好適には３ｎｍのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
活性層１５を成長させる。
ｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎ（トリ
メチルインジウム）を２５〜２５０μｍｏｌ／分、例え
ば、１００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．
２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャ
リアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例
えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６
０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を
５５０〜８００℃、例えば、６５０℃とした状態で、厚
さ１〜２０ｎｍ、好適には３ｎｍのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
活性層１５を成長させる。
【００３３】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１
〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／
分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３００
０ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧
力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒと
し、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃
とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００
ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１６を成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１
〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／
分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３００
０ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧
力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒと
し、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃
とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００
ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１６を成長させる。
【００３４】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０
〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ア
ンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．
１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム
を０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μ
ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００
〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、
成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏ
ｒｒとし、成長温度を８５０〜１１００℃、例えば、９
５０℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には
５００ｎｍのｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７を
成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０
〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ア
ンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．
１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム
を０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μ
ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００
〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、
成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏ
ｒｒとし、成長温度を８５０〜１１００℃、例えば、９
５０℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には
５００ｎｍのｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７を
成長させる。
【００３５】なお、この場合のＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラ
ッド層１３，１７の成長速度は０．６〜５．５μｍ／
時、典型的には２．６μｍ／時であり、また、ＧａＮ光
ガイド層１４，１６の成長速度は０．５〜５．２μｍ／
時、典型的には２．４μｍ／時であり、さらに、Ｉｎ
0.1 Ｇａ0.9 Ｎ活性層１５の成長速度は０．１〜１．５
μｍ／時、典型的には０．６μｍ／時である。
ッド層１３，１７の成長速度は０．６〜５．５μｍ／
時、典型的には２．６μｍ／時であり、また、ＧａＮ光
ガイド層１４，１６の成長速度は０．５〜５．２μｍ／
時、典型的には２．４μｍ／時であり、さらに、Ｉｎ
0.1 Ｇａ0.9 Ｎ活性層１５の成長速度は０．１〜１．５
μｍ／時、典型的には０．６μｍ／時である。
【００３６】次いで、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３を
〈１１−２０〉方向にストライプ状にエッチングしたの
ち、露出したｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３に
ｎ側電極としてのＴｉ／Ａｕ電極１８を設け、一方、ｐ
型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７上にはｐ側電極と
してＮｉ／Ａｕ電極１９を設ける。
層１７乃至ｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３を
〈１１−２０〉方向にストライプ状にエッチングしたの
ち、露出したｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３に
ｎ側電極としてのＴｉ／Ａｕ電極１８を設け、一方、ｐ
型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７上にはｐ側電極と
してＮｉ／Ａｕ電極１９を設ける。
【００３７】次いで、成長層側に適当に罫書き傷をつけ
たのち、サファイア基板１１を裏面から押圧することに
よって、サファイア基板１１をｒ面、即ち、（１−１０
２）面で劈開すると、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ＡｌＮバッファ層１２も（１１−２０）面で
劈開し、この（１１−２０）面を共振器面とすることに
よって短波長半導体レーザが完成する。
たのち、サファイア基板１１を裏面から押圧することに
よって、サファイア基板１１をｒ面、即ち、（１−１０
２）面で劈開すると、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ＡｌＮバッファ層１２も（１１−２０）面で
劈開し、この（１１−２０）面を共振器面とすることに
よって短波長半導体レーザが完成する。
【００３８】図２（ｂ）参照 上述の様に、ｄ面２１を主面とするサファイア基板１１
上に、ＧａＮ系化合物半導体層２０をエピタキシャル成
長させた場合、ＧａＮ系化合物半導体層２０の主面はｃ
面、即ち、（０００１）面となり、且つ、サファイア基
板１１の劈開面であるｒ面２２と、ＧａＮ系化合物半導
体層２０の劈開面である（１１−２０）面２３は角度θ
（＝９０−δ≒６°）で交わり、且つ、この交線はｄ面
２１と平行になる。
上に、ＧａＮ系化合物半導体層２０をエピタキシャル成
長させた場合、ＧａＮ系化合物半導体層２０の主面はｃ
面、即ち、（０００１）面となり、且つ、サファイア基
板１１の劈開面であるｒ面２２と、ＧａＮ系化合物半導
体層２０の劈開面である（１１−２０）面２３は角度θ
（＝９０−δ≒６°）で交わり、且つ、この交線はｄ面
２１と平行になる。
【００３９】図２（ｃ）参照 したがって、サファイア基板１１をｒ面２２で劈開した
場合に、ＧａＮ系化合物半導体の劈開面である（１１−
２０）面２３とは、θ（＝６°）しかずれていないの
で、容易に劈開することになる。
場合に、ＧａＮ系化合物半導体の劈開面である（１１−
２０）面２３とは、θ（＝６°）しかずれていないの
で、容易に劈開することになる。
【００４０】この様な（１１−２０）面２３からなる劈
開面を共振器面とすることによって、共振器面の平坦性
及び平行性は良好になるので、光の損失が少なくなり、
また、サファイア基板１１も劈開されているので、サフ
ァイア基板１１のｄ面２１がレーザ光の進路を妨げるこ
とがない。
開面を共振器面とすることによって、共振器面の平坦性
及び平行性は良好になるので、光の損失が少なくなり、
また、サファイア基板１１も劈開されているので、サフ
ァイア基板１１のｄ面２１がレーザ光の進路を妨げるこ
とがない。
【００４１】次に、図３及び図４を参照して本発明の第
２の実施の形態を説明する。なお、図３（ｂ）は、図３
（ａ）の一点鎖線に沿った断面図であり、また、図４
（ａ）はサファイア基板の酸素原子（Ｏ原子）面を、図
４（ｂ）はマグネシアスピネル層の各原子面を、及び、
図４（ｃ）はＧａＮのＮ原子面を表すものである。
２の実施の形態を説明する。なお、図３（ｂ）は、図３
（ａ）の一点鎖線に沿った断面図であり、また、図４
（ａ）はサファイア基板の酸素原子（Ｏ原子）面を、図
４（ｂ）はマグネシアスピネル層の各原子面を、及び、
図４（ｃ）はＧａＮのＮ原子面を表すものである。
【００４２】図３（ａ）及び（ｂ）参照 まず、（０００１）面、即ち、ｃ面を主面とするサファ
イア基板３１上に、マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ
4 ）層３２をＭｇＡｌ2 （ＯＣ3 Ｈ7 ）8 を用いたＭＯ
ＶＰＥ法により、厚さ１４〜５００Å、例えば、１００
Å堆積させたのち、７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒの水素雰囲気中で、５００〜９００℃、例
えば、８００℃で５〜２０分、例えば、１０分間熱処理
する。
イア基板３１上に、マグネシアスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ
4 ）層３２をＭｇＡｌ2 （ＯＣ3 Ｈ7 ）8 を用いたＭＯ
ＶＰＥ法により、厚さ１４〜５００Å、例えば、１００
Å堆積させたのち、７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒの水素雰囲気中で、５００〜９００℃、例
えば、８００℃で５〜２０分、例えば、１０分間熱処理
する。
【００４３】図４（ａ）及び（ｂ）参照 このマグネシアスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）層３２は、
サファイア（Ａｌ2 Ｏ 3 ）と酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）が１：１に混ざった組成であり、図４（ｂ）に示す
ように、Ｏ原子（酸素原子）４６が稠密構造をとって、
（１１１）面のＯ原子４６の並びが、図４（ａ）に示す
サファイア基板のｃ面のＯ原子４１の配列と同じである
ため、（１１１）に配向した単結晶が得られやすい。
サファイア（Ａｌ2 Ｏ 3 ）と酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）が１：１に混ざった組成であり、図４（ｂ）に示す
ように、Ｏ原子（酸素原子）４６が稠密構造をとって、
（１１１）面のＯ原子４６の並びが、図４（ａ）に示す
サファイア基板のｃ面のＯ原子４１の配列と同じである
ため、（１１１）に配向した単結晶が得られやすい。
【００４４】図４（ｂ）及び（ｃ）参照 このマグネシアスピネル層のＭｇ元素４３及び下層のＭ
ｇ元素４４の原子の配列、即ち、正六角形構造にも、Ｇ
ａＮのＮ原子４８の配列が同じになることがあるため、
このマグネシアスピネル層上にＧａＮ系化合物半導体を
成長させた場合には、その成長条件によっては、Ｏ原子
４６の配列に整列する様に、即ち、サファイア基板のＯ
原子４１の配列に整列するようにｃ軸配向のＧａＮ系化
合物半導体が成長する場合と、マグネシアスピネル層の
Ｍｇ元素４３及び下層のＭｇ元素４４の原子の配列に整
列するように、即ち、サファイア基板のＯ原子４１の配
列から３０°ずれた配列でｃ軸配向のＧａＮ系化合物半
導体が成長する場合がある。
ｇ元素４４の原子の配列、即ち、正六角形構造にも、Ｇ
ａＮのＮ原子４８の配列が同じになることがあるため、
このマグネシアスピネル層上にＧａＮ系化合物半導体を
成長させた場合には、その成長条件によっては、Ｏ原子
４６の配列に整列する様に、即ち、サファイア基板のＯ
原子４１の配列に整列するようにｃ軸配向のＧａＮ系化
合物半導体が成長する場合と、マグネシアスピネル層の
Ｍｇ元素４３及び下層のＭｇ元素４４の原子の配列に整
列するように、即ち、サファイア基板のＯ原子４１の配
列から３０°ずれた配列でｃ軸配向のＧａＮ系化合物半
導体が成長する場合がある。
【００４５】そこで、上述のように、５００〜９００℃
で熱処理を加えることによって、マグネシアスピネル層
の表面構造を、その上に成長するＧａＮ系化合物半導体
のＮ原子４８がマグネシアスピネル層のＭｇ元素４３及
び下層のＭｇ元素４４の原子の配列に整列する様にする
ことができるようにしたので、サファイア基板の劈開面
方向４２、即ち、（１−１０２）面方向と、ＧａＮ系化
合物半導体層の劈開面方向４９、即ち、（１−１００）
面方向とが基板面内で平行になる。
で熱処理を加えることによって、マグネシアスピネル層
の表面構造を、その上に成長するＧａＮ系化合物半導体
のＮ原子４８がマグネシアスピネル層のＭｇ元素４３及
び下層のＭｇ元素４４の原子の配列に整列する様にする
ことができるようにしたので、サファイア基板の劈開面
方向４２、即ち、（１−１０２）面方向と、ＧａＮ系化
合物半導体層の劈開面方向４９、即ち、（１−１００）
面方向とが基板面内で平行になる。
【００４６】なお、熱処理温度が５００℃以下では熱処
理の効果がなく、一方、９００℃以上では、マグネシア
スピネル層の表面構造が、ＧａＮ系化合物半導体のＮ原
子４８がマグネシアスピネル層のＯ原子４６の配列に整
列するように成長しやすくなる構造となる。
理の効果がなく、一方、９００℃以上では、マグネシア
スピネル層の表面構造が、ＧａＮ系化合物半導体のＮ原
子４８がマグネシアスピネル層のＯ原子４６の配列に整
列するように成長しやすくなる構造となる。
【００４７】また、マグネシアスピネル層の劈開面方向
４７は、サファイア基板の劈開面方向４２、及び、Ｇａ
Ｎ系化合物半導体層の劈開面方向４９と３０°ずれるの
で、サファイア基板とＧａＮ系化合物半導体層の劈開を
確実に行うためには、マグネシアスピネル層の厚さは５
００Å以下にする必要があり、また、マグネシアスピネ
ル層を介在させる効果を確実にするためには１４Å以上
の厚さが必要である。
４７は、サファイア基板の劈開面方向４２、及び、Ｇａ
Ｎ系化合物半導体層の劈開面方向４９と３０°ずれるの
で、サファイア基板とＧａＮ系化合物半導体層の劈開を
確実に行うためには、マグネシアスピネル層の厚さは５
００Å以下にする必要があり、また、マグネシアスピネ
ル層を介在させる効果を確実にするためには１４Å以上
の厚さが必要である。
【００４８】再び、図３（ａ）及び（ｂ）参照 次いで、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＴＭＧａを１０〜１０
０μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニ
アを０．０３〜０．３ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏ
ｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３
０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成
長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒ
ｒとし、成長温度を４００〜８００℃、例えば、５５０
℃とした状態で、厚さ１０〜１００ｎｍ、好適には３０
ｎｍのＧａＮ低温バッファ層３３をマグネシアスピネル
層３２上に成長させる。
０μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニ
アを０．０３〜０．３ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏ
ｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３
０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成
長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒ
ｒとし、成長温度を４００〜８００℃、例えば、５５０
℃とした状態で、厚さ１０〜１００ｎｍ、好適には３０
ｎｍのＧａＮ低温バッファ層３３をマグネシアスピネル
層３２上に成長させる。
【００４９】次いで、上記第１の実施の形態と同様に、
ＴＭＧａを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μ
ｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例
えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニア（ＮＨ3 ）を０．
０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、
Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、
例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガ
スとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、
１０００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８５０〜
１１００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜
５０００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ0.1 Ｇ
ａ0.9 Ｎクラッド層１３を成長させる。
ＴＭＧａを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μ
ｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例
えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニア（ＮＨ3 ）を０．
０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、
Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、
例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガ
スとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、
１０００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８５０〜
１１００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜
５０００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ0.1 Ｇ
ａ0.9 Ｎクラッド層１３を成長させる。
【００５０】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／
分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリ
アガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例え
ば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０
Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８
００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚
さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層１４を成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、Ｓｉ2 Ｈ6 を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／
分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリ
アガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例え
ば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０
Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８
００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚
さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層１４を成長させる。
【００５１】引き続いて、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍ
ｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを２５
〜２５０μｍｏｌ／分、例えば、１００μｍｏｌ／分、
アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、
０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を
３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ
を流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜８００℃、例え
ば、６５０℃とした状態で、厚さ１〜２０ｎｍ、好適に
は３ｎｍのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ活性層１５を成長させ
る。
ｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを２５
〜２５０μｍｏｌ／分、例えば、１００μｍｏｌ／分、
アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、
０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を
３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ
を流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜８００℃、例え
ば、６５０℃とした状態で、厚さ１〜２０ｎｍ、好適に
は３ｎｍのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ活性層１５を成長させ
る。
【００５２】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１
〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／
分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３００
０ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧
力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒと
し、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃
とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００
ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１６を成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを
０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／
分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１
〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／
分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３００
０ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧
力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒと
し、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃
とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００
ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１６を成長させる。
【００５３】引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍ
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０
〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ア
ンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．
１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム
を０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μ
ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００
〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、
成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏ
ｒｒとし、成長温度を８５０〜１１００℃、例えば、９
５０℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には
５００ｎｍのｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７を
成長させる。
ｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０
〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ア
ンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．
１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム
を０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μ
ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００
〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、
成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏ
ｒｒとし、成長温度を８５０〜１１００℃、例えば、９
５０℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には
５００ｎｍのｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７を
成長させる。
【００５４】次いで、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３を
〈１−１００〉方向にストライプ状にエッチングしたの
ち、露出したｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３ｎ
側電極としてのＴｉ／Ａｕ電極１８を設け、一方、ｐ型
Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７上にはｐ側電極とし
てＮｉ／Ａｕ電極１９を設ける。
層１７乃至ｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３を
〈１−１００〉方向にストライプ状にエッチングしたの
ち、露出したｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１３ｎ
側電極としてのＴｉ／Ａｕ電極１８を設け、一方、ｐ型
Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層１７上にはｐ側電極とし
てＮｉ／Ａｕ電極１９を設ける。
【００５５】次いで、成長層側に適当に罫書き傷をつけ
たのち、サファイア基板３１を裏面から押圧することに
よって、サファイア基板３１を容易劈開面、即ち、（１
−１０２）面３４で劈開すると、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9
Ｎクラッド層１７乃至ＧａＮ低温バッファ層３３も容易
劈開面、即ち、（１−１００）面３５で劈開し、この
（１−１００）面３５を共振器面とすることによって短
波長半導体レーザが完成する。
たのち、サファイア基板３１を裏面から押圧することに
よって、サファイア基板３１を容易劈開面、即ち、（１
−１０２）面３４で劈開すると、ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9
Ｎクラッド層１７乃至ＧａＮ低温バッファ層３３も容易
劈開面、即ち、（１−１００）面３５で劈開し、この
（１−１００）面３５を共振器面とすることによって短
波長半導体レーザが完成する。
【００５６】この第２の実施の形態においては、マグネ
シアスピネル層を介在させることにより、サファイア基
板３１の容易劈開面とｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ＧａＮ低温バッファ層３３からなるＧａＮ系
化合物半導体層の容易劈開面が平行になるので、サファ
イア基板３１の劈開を利用して、平坦性及び平行性に優
れた共振器面を形成することができる。
シアスピネル層を介在させることにより、サファイア基
板３１の容易劈開面とｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド
層１７乃至ＧａＮ低温バッファ層３３からなるＧａＮ系
化合物半導体層の容易劈開面が平行になるので、サファ
イア基板３１の劈開を利用して、平坦性及び平行性に優
れた共振器面を形成することができる。
【００５７】なお、上記の各実施の形態の説明において
は、一つの結晶面方位しか示していないが、示した結晶
面方位に限定されるものではなく、示した結晶面方位と
結晶学的に等価な全ての結晶面方位を含むものである。
は、一つの結晶面方位しか示していないが、示した結晶
面方位に限定されるものではなく、示した結晶面方位と
結晶学的に等価な全ての結晶面方位を含むものである。
【００５８】また、上記の第１の実施の形態において
は、バッファ層としてＡｌＮバッファ層を用い、一方、
第２の実施の形態においてはＧａＮ低温バッファ層を用
いているが、互いに、他方のバッファ層を用いても良い
ものである。
は、バッファ層としてＡｌＮバッファ層を用い、一方、
第２の実施の形態においてはＧａＮ低温バッファ層を用
いているが、互いに、他方のバッファ層を用いても良い
ものである。
【００５９】また、上記の各実施の形態においては、活
性層としてＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎを用いているが、必要と
する波長に応じて混晶比をＡｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の範囲内で変えても良いも
のであり、且つ、それに伴って、光ガイド層及びクラッ
ド層の混晶比をＡｌa Ｇａ1-a-b Ｉｎb Ｎ（０≦ａ≦
１、０≦ｂ≦１）の範囲内で変えても良い。
性層としてＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎを用いているが、必要と
する波長に応じて混晶比をＡｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の範囲内で変えても良いも
のであり、且つ、それに伴って、光ガイド層及びクラッ
ド層の混晶比をＡｌa Ｇａ1-a-b Ｉｎb Ｎ（０≦ａ≦
１、０≦ｂ≦１）の範囲内で変えても良い。
【００６０】また、上記の実施の形態においては光ガイ
ド層を用いているが、必ずしも必要なものでなく、クラ
ッド層と活性層とによって直接ヘテロ接合を形成しても
良く、さらに、光ガイド層及びクラッド層は必ずしも上
下対称的にする必要はなく、互いに混晶比の異なるＡｌ
a Ｇａ1-a-b Ｉｎb Ｎを用いても良いものである。
ド層を用いているが、必ずしも必要なものでなく、クラ
ッド層と活性層とによって直接ヘテロ接合を形成しても
良く、さらに、光ガイド層及びクラッド層は必ずしも上
下対称的にする必要はなく、互いに混晶比の異なるＡｌ
a Ｇａ1-a-b Ｉｎb Ｎを用いても良いものである。
【００６１】また、実施の形態に用いた原料も上記の原
料に限られるものではなく、有機金属原料はメチル系に
代えてエチル系、即ち、ＴＥＧａ（トリエチルガリウ
ム）、ＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）、及び、Ｔ
ＥＩｎ（トリエチルインジウム）を用いても良く、さら
に、Ｎ源としてもアンモニアの代わりに、Ｎ2 Ｈ4 、
（ＣＨ3 ）3 ＣＮＨ2 、Ｃ2 Ｈ5 Ｎ3 、或いは、ＣＨ3
ＮＨ・ＮＨ2 を用いても良い。
料に限られるものではなく、有機金属原料はメチル系に
代えてエチル系、即ち、ＴＥＧａ（トリエチルガリウ
ム）、ＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）、及び、Ｔ
ＥＩｎ（トリエチルインジウム）を用いても良く、さら
に、Ｎ源としてもアンモニアの代わりに、Ｎ2 Ｈ4 、
（ＣＨ3 ）3 ＣＮＨ2 、Ｃ2 Ｈ5 Ｎ3 、或いは、ＣＨ3
ＮＨ・ＮＨ2 を用いても良い。
【００６２】さらに、不純物原料も、ｎ型用としてはＳ
ｉ2 Ｈ6 の代わりに、ＳｉＨ4 或いはＣＨ3 ＳｉＨ3 を
用いても良く、また、ｐ型用としてはビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウム〔（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ〕の代わり
に、（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ、（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）
2 Ｍｇ、（ｉ−Ｃ3 Ｈ7 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ、或いは、
（ｎ−Ｃ3 Ｈ7 Ｃ5 Ｈ4 ）2 を用いても良い。
ｉ2 Ｈ6 の代わりに、ＳｉＨ4 或いはＣＨ3 ＳｉＨ3 を
用いても良く、また、ｐ型用としてはビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウム〔（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ〕の代わり
に、（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ、（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）
2 Ｍｇ、（ｉ−Ｃ3 Ｈ7 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ、或いは、
（ｎ−Ｃ3 Ｈ7 Ｃ5 Ｈ4 ）2 を用いても良い。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、サファイア基板を用い
て短波長半導体レーザを構成する場合、主面がｄ面のサ
ファイア基板を用いるか、或いは、主面がｃ面のサファ
イア基板を用いた場合にはスピネル構造を有する中間層
を介在させることによって、劈開面によって共振器ミラ
ーを構成することができるので、光の損失が少なくな
り、且つ、サファイア基板の主面によりレーザ光の進路
が妨げられることがなくなり、高品質・高効率の短波長
半導体レーザを形成することができ、光情報記録装置等
の光源としてその高密度化に寄与するところが大きい。
て短波長半導体レーザを構成する場合、主面がｄ面のサ
ファイア基板を用いるか、或いは、主面がｃ面のサファ
イア基板を用いた場合にはスピネル構造を有する中間層
を介在させることによって、劈開面によって共振器ミラ
ーを構成することができるので、光の損失が少なくな
り、且つ、サファイア基板の主面によりレーザ光の進路
が妨げられることがなくなり、高品質・高効率の短波長
半導体レーザを形成することができ、光情報記録装置等
の光源としてその高密度化に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における原子配列の
説明図である。
説明図である。
【図５】従来の短波長半導体レーザの説明図である。
【図６】従来の短波長半導体レーザにおける原子配列の
説明図である。
説明図である。
１ サファイア基板 ２ ｄ面 ３ ＧａＮ系化合物半導体層 ４ ｒ面 ５ ｛１１−２０｝面 ６ スピネル構造の中間層 ７ ｛１−１００｝面 ８ ｛１−１００｝面 ９ ｛１−１０２｝面 １１ サファイア基板 １２ ＡｌＮバッファ層 １３ ｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層 １４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １５ Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ活性層 １６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １７ ｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッド層 １８ Ｔｉ／Ａｕ電極 １９ Ｎｉ／Ａｕ電極 ２０ ＧａＮ系化合物半導体層 ２１ ｄ面 ２２ ｒ面 ２３ ｛１１−２０｝面 ３１ サファイア基板 ３２ マグネシアスピネル層 ３３ ＧａＮ低温バッファ層 ３４ ｛１−１０２｝面 ３５ ｛１−１００｝面 ４１ Ｏ原子 ４２ 劈開面方向 ４３ Ｍｇ原子 ４４ 下層のＭｇ原子 ４５ Ａｌ原子 ４６ Ｏ原子 ４７ 劈開面方向 ４８ Ｎ原子 ４９ 劈開面方向 ５１ サファイア基板 ５２ ＧａＮバッファ層 ５３ ｎ型ＧａＮバッファ層 ５４ ｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層 ５５ ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 ５６ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ５７ ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層 ５８ ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 ５９ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ６０ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 ６１ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ６２ ｎ側電極 ６３ ｐ側電極 ６４ ファーフィールドパターン ６５ Ｏ原子 ６６ 劈開面方向 ６７ Ｎ原子 ６８ 劈開面方向
Claims (8)
- 【請求項１】 サファイア基板上にＧａＮ系化合物半導
体層を積層させた半導体レーザにおいて、前記サファイ
ア基板の主面をｄ面にすると共に、出射端面側の前記サ
ファイア基板の端面をｒ面とし、且つ、前記ＧａＮ系化
合物半導体層の共振器面を｛１１−２０｝面としたこと
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 ｄ面を主面とするサファイア基板上にＧ
ａＮ系化合物半導体層を成長させたのち、前記サファイ
ア基板をｒ面で劈開することによって、前記ＧａＮ系化
合物半導体層を｛１１−２０｝面で劈開し、前記｛１１
−２０｝面を共振器面としたことを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。 - 【請求項３】 サファイア基板上にＧａＮ系化合物半導
体層を積層させた半導体レーザにおいて、前記サファイ
ア基板の主面をｃ面にすると共に、前記ＧａＮ系化合物
半導体層のｃ面を前記サファイア基板の主面と平行と
し、且つ、前記ＧａＮ系化合物半導体層の｛１−１０
０｝面を、前記サファイア基板の｛１−１００｝面に平
行にしたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 上記サファイア基板と上記ＧａＮ系化合
物半導体層との間に、｛１１１｝配向したスピネル構造
を有する中間層を介在させたことを特徴とする請求項３
記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 上記スピネル構造を有する中間層が、マ
グネシアスピネルであることを特徴とする請求項４記載
の半導体レーザ。 - 【請求項６】 上記スピネル構造を有する中間層の厚さ
が、５００Å以下であることを特徴とする請求項４また
は５に記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 ｃ面を主面とするサファイア基板上に、
｛１１１｝配向したスピネル構造を有する中間層を成長
させ、次いで、ｃ面を主面とするＧａＮ系化合物半導体
層を成長させたのち、前記サファイア基板を｛１−１０
２｝面で劈開することによって、前記ＧａＮ系化合物半
導体層を｛１−１００｝面で劈開し、前記｛１−１０
０｝面を共振器面にしたことを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項８】 上記ＧａＮ系化合物半導体層を成長させ
る前に、上記サファイア基板及び上記スピネル構造を有
する中間層を、５００〜９００℃で熱処理することを特
徴とする請求項７記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18438296A JPH1032367A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18438296A JPH1032367A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032367A true JPH1032367A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16152219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18438296A Withdrawn JPH1032367A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032367A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009212179A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
| EP2178129A1 (en) * | 2007-08-03 | 2010-04-21 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
| EP2031665B1 (en) * | 2006-06-13 | 2016-08-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Gallium nitride compound semiconductor light emitting element |
-
1996
- 1996-07-15 JP JP18438296A patent/JPH1032367A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2031665B1 (en) * | 2006-06-13 | 2016-08-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Gallium nitride compound semiconductor light emitting element |
| EP2178129A1 (en) * | 2007-08-03 | 2010-04-21 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
| EP2178129A4 (en) * | 2007-08-03 | 2012-08-29 | Nichia Corp | SEMICONDUCTOR ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| EP3065186A3 (en) * | 2007-08-03 | 2016-11-23 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
| EP3267495A1 (en) * | 2007-08-03 | 2018-01-10 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element |
| JP2009212179A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |