JPH10326940A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

Semiconductor light-emitting element

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JPH10326940A
JPH10326940A JP15029297A JP15029297A JPH10326940A JP H10326940 A JPH10326940 A JP H10326940A JP 15029297 A JP15029297 A JP 15029297A JP 15029297 A JP15029297 A JP 15029297A JP H10326940 A JPH10326940 A JP H10326940A
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etching stop
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conductive type
group iii
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easily manufactured semiconductor light-emitting element of a III group nitride material group with superior controllability of etching depth. SOLUTION: On a sapphire substrate 101, a GaN buffer layer 102, an (n)-type GaN contact layer 103, an (n)-type Al0.15 Ga0.85 N clad layer 104, an In0.05 Ga0.95 N active layer 105, a (p)-type In0.07 Ga0.6 Al0.33 N etching stop layer 106, a (p)-type Al0.15 Ga0.85 N clad layer 107 and a (p)-type GaN contact layer 108 are successively laminated. Also, a (p) side electrode 109 is formed on the (p)-type GaN contact layer 108 and an (n) side electrode 110 is formed on the (n)-type GaN contact layer 103.

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、III族窒化物材料
系の半導体発光素子に関する。
The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特開平8−125275号に示さ
れているようなIII族窒化物系化合物半導体レーザ素子
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a group III nitride compound semiconductor laser device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-125275 has been known.

【0003】図7は、特開平8−125275号に示さ
れている従来のIII族窒化物系化合物半導体レーザ素子
の構成図である。図7を参照すると、n型のα−SiC
基板1のa面には、MOCVD法を用いて、n型のGa
N層2、n型AlGaNクラッド層3、InGaN活性
層4、p型AlGaNクラッド層5、p型GaN層6が
順次に積層されている。
FIG. 7 is a block diagram of a conventional group III nitride compound semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-125275. Referring to FIG. 7, n-type α-SiC
On the a surface of the substrate 1, n-type Ga is
An N layer 2, an n-type AlGaN cladding layer 3, an InGaN active layer 4, a p-type AlGaN cladding layer 5, and a p-type GaN layer 6 are sequentially stacked.

【0004】そして、p型GaN層6上の表面中央部を
除く両側に、電流狭窄のためストライプ状のSiO2
たはSiNからなる絶縁層7が形成され、この絶縁層7
およびp型GaN層6の表面にわたってAu電極8が形
成されている。また、α−SiC基板1の下面にはNi
電極9が形成されている。図7に示す構造では、電流は
p型GaN層6の表面に形成した絶縁層7によってスト
ライプ状の領域に狭窄される構成になっており、利得導
波型の半導体レーザ素子となっている。
On both sides of the p-type GaN layer 6 except for the center of the surface, a striped insulating layer 7 made of SiO 2 or SiN is formed for current confinement.
And an Au electrode 8 is formed over the surface of the p-type GaN layer 6. The lower surface of the α-SiC substrate 1 is Ni
An electrode 9 is formed. In the structure shown in FIG. 7, the current is confined to a stripe-shaped region by the insulating layer 7 formed on the surface of the p-type GaN layer 6, and the semiconductor laser device is a gain guided semiconductor laser device.

【0005】このように、図7に示したIII族窒化物材
料系半導体レーザ素子は利得導波型となっているが、閾
電流をより低減し、また高い光出力まで横モードを安定
させて動作させるためには屈折率導波型にする必要があ
る。
As described above, the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG. 7 is of a gain waveguide type. However, the threshold current is further reduced, and the transverse mode is stabilized up to a high optical output. In order to operate, it is necessary to use a refractive index guided type.

【0006】図8は特開平8−97468号に示されて
いるIII族窒化物系化合物半導体レーザ素子の断面図で
ある。図8を参照すると、サファイア基板10上には、
n型のGaNからなる低温バッファ層11、高温バッフ
ァ層12、n型AlGaNからなる下部クラッド層1
3、ノンドープまたはn型またはp型のInGaNから
なる活性層14、下部クラッド層13と同じ組成のp型
上部クラッド層15、p型GaN層19とp型InGa
N層20からなるコンタクト層16が順次に積層されて
いる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-97468. Referring to FIG. 8, on the sapphire substrate 10,
Low-temperature buffer layer 11, high-temperature buffer layer 12, made of n-type GaN, lower cladding layer 1 made of n-type AlGaN
3, an active layer 14 made of non-doped or n-type or p-type InGaN, a p-type upper cladding layer 15 having the same composition as the lower cladding layer 13, a p-type GaN layer 19 and p-type InGa
The contact layers 16 composed of the N layers 20 are sequentially laminated.

【0007】そして、コンタクト層16上にp側電極1
7が形成され、また、積層された半導体層の1部をエッ
チングして露出した高温バッファ層12上にn側電極1
8が形成されている。また、p側電極17に合わせてコ
ンタクト層16およびp型クラッド層15の一部は、エ
ッチングされてメサ型形状を構成している。
Then, the p-side electrode 1 is formed on the contact layer 16.
7 is formed, and the n-side electrode 1 is formed on the high-temperature buffer layer 12 exposed by etching a part of the stacked semiconductor layers.
8 are formed. Further, a part of the contact layer 16 and a part of the p-type cladding layer 15 are etched to form a mesa shape in accordance with the p-side electrode 17.

【0008】このように、図8に示した構造は、活性層
14の上までエッチングして形成したメサ型形状により
リッジ導波路が形成されているため、電流だけでなく光
も水平横方向に閉じ込められる屈折率導波型の半導体レ
ーザ素子となっている。
As described above, in the structure shown in FIG. 8, since the ridge waveguide is formed by the mesa shape formed by etching up to the active layer 14, not only the current but also the light is distributed in the horizontal direction. This is a confined refractive index guided semiconductor laser device.

【0009】しかしながら、図8に示したIII族窒化物
材料系半導体レーザ素子において、リッジ導波路は、素
子表面からコンタクト層16およびp型クラッド層15
の一部をエッチングし、InGaN活性層14よりも上
でエッチングを停止させて形成しており、このエッチン
グ深さがばらつくと、リッジ導波路の実効屈折率が変化
してレーザの閾電流や遠視野像等の素子特性が変化して
しまう。そのため、エッチング深さを精密に制御する必
要がある。
However, in the group III nitride-based semiconductor laser device shown in FIG. 8, the ridge waveguide is formed such that the contact layer 16 and the p-type cladding layer 15 extend from the surface of the device.
Is formed by stopping the etching above the InGaN active layer 14, and if the etching depth varies, the effective refractive index of the ridge waveguide changes and the threshold current of the laser and the distance The element characteristics such as a field image change. Therefore, it is necessary to precisely control the etching depth.

【0010】また、図9は、特開平8−97503号に
示されているAlGaAs材料系の代表的な屈折率導波
型半導体レーザの一例を示す図である。図9を参照する
と、n型GaAs基板21上には、n型AlGaAs下
部クラッド層22、ノンドープまたはn型またはp型の
AlGaAs活性層23、p型AlGaAs第1上部ク
ラッド層24、n型GaAs電流制限層25、p型Al
GaAs第2上部クラッド層26、p型GaAsコンタ
クト層27が順次に積層されている。そして、p型Ga
Asコンタクト層27の上面,n型GaAs基板21の
下面には、それぞれ、p側電極28,n側電極29が形
成されている。この構造では、n型GaAsからなる電
流制限層25により注入電流を幅wのストライプ状領域
に制限すると同時に、活性層で発生した光を吸収するこ
とにより、ストライプ内外で屈折率差を設けることがで
きる。そのため、幅wの領域に光は閉じ込められて安定
して導波することができる。
FIG. 9 is a view showing an example of a typical refractive index guided semiconductor laser based on an AlGaAs material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-97503. Referring to FIG. 9, on an n-type GaAs substrate 21, an n-type AlGaAs lower cladding layer 22, a non-doped or n-type or p-type AlGaAs active layer 23, a p-type AlGaAs first upper cladding layer 24, an n-type GaAs current Restriction layer 25, p-type Al
A GaAs second upper cladding layer 26 and a p-type GaAs contact layer 27 are sequentially stacked. And p-type Ga
A p-side electrode 28 and an n-side electrode 29 are formed on the upper surface of the As contact layer 27 and the lower surface of the n-type GaAs substrate 21, respectively. In this structure, the current limiting layer 25 made of n-type GaAs limits the injection current to a stripe-shaped region having a width w, and at the same time, absorbs light generated in the active layer to provide a difference in refractive index between inside and outside of the stripe. it can. Therefore, the light is confined in the region of the width w and can be guided stably.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図9に示したような半
導体レーザの構造は、AlGaAs材料系において広く
用いられている構造である。AlGaAs材料系では、
GaAsとAlGaAsを化学エッチングによって選択
的にエッチングすることが比較的容易に可能であるた
め、n型GaAs電流制限層25を幅wのストライプ状
にp型AlGaAs第1上部クラッド層24の表面まで
選択的にエッチングしてストライプ構造を形成してい
る。
The structure of a semiconductor laser as shown in FIG. 9 is a structure widely used in an AlGaAs material system. In the AlGaAs material system,
Since it is relatively easy to selectively etch GaAs and AlGaAs by chemical etching, the n-type GaAs current limiting layer 25 is selected as a stripe of width w up to the surface of the p-type AlGaAs first upper cladding layer 24. Etching to form a stripe structure.

【0012】これに対し、III族窒化物材料系では、化
学エッチングによってはほとんどエッチングがなされ
ず、またAlGaAs材料系のようにInGaN,Ga
N,AlGaNをそれぞれ選択的にエッチングすること
が困難である。そのため、図9に示したような構造をII
I族窒化物材料系で作製する場合には、エッチング深さ
を精密に制御しながら電流狭窄層をドライエッチングし
なければならず、製造が困難となっている。
On the other hand, in a group III nitride material, etching is hardly performed by chemical etching, and InGaN and Ga are different from those in an AlGaAs material.
It is difficult to selectively etch N and AlGaN, respectively. Therefore, the structure as shown in FIG.
In the case of using a group I nitride material, the current confinement layer must be dry-etched while controlling the etching depth precisely, which makes production difficult.

【0013】本発明は、エッチング深さの制御性が良好
で製造が容易なIII族窒化物材料系の半導体発光素子(半
導体レーザ素子)を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a group III nitride material-based semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) which has good controllability of etching depth and is easy to manufacture.

【0014】また、本発明は、エッチング深さの制御性
が良好で製造が容易であり、リッジ導波路構造を有する
III族窒化物材料系の半導体発光素子(半導体レーザ素
子)を提供することを目的としている。
The present invention has good controllability of etching depth, is easy to manufacture, and has a ridge waveguide structure.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) based on a group III nitride material.

【0015】また、本発明は、エッチング深さの制御性
が良好で製造が容易であり、かつ動作電圧を低減させた
リッジ導波路型III族窒化物材料系の半導体発光素子(半
導体レーザ素子)を提供することを目的としている。
Further, the present invention provides a ridge waveguide type group III nitride material-based semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) which has good controllability of etching depth, is easy to manufacture, and has a reduced operating voltage. It is intended to provide.

【0016】また、本発明は、エッチング深さの制御性
が良好で製造が容易な屈折率導波型のIII族窒化物材料
系の半導体発光素子(半導体レーザ素子)を提供すること
を目的としている。
Another object of the present invention is to provide a group III nitride material-based semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) of a refractive index guide type which has good controllability of etching depth and is easy to manufacture. I have.

【0017】また、本発明は、エッチング深さの制御性
が良好で製造が容易であり、かつ動作電圧を低減させた
屈折率導波型のIII族窒化物材料系の半導体発光素子(半
導体レーザ素子)を提供することを目的としている。
Further, the present invention provides a semiconductor light emitting device (semiconductor laser) of a group III nitride material based on a refractive index guide, which has good controllability of etching depth, is easy to manufacture, and has a reduced operating voltage. Element).

【0018】また、本発明は、エッチング深さの制御性
が良好で製造が容易であり、動作電圧を低減させたIn
を含む活性層を有する屈折率導波型のIII族窒化物材料
系の半導体発光素子(半導体レーザ素子)を提供すること
を目的としている。
Further, according to the present invention, the controllability of the etching depth is good, the manufacturing is easy, and the operating voltage is reduced.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) of a group III nitride material based on a refractive index guide having an active layer containing.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、n型クラッド層とp型クラ
ッド層とに活性層が挾まれた構造が基板上に積層された
III族窒化物材料系半導体発光素子において、Inを含
むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材
料からなるエッチングストップ層が活性層の近傍に積層
されており、上記エッチングストップ層の表面までIn
を含まないIII族窒化物材料からなる層をエッチングし
てストライプ構造が形成されていることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type cladding layer and a p-type cladding layer is laminated on a substrate.
In the group III nitride semiconductor light emitting device, an etching stop layer made of a group III nitride material containing In and having a larger band gap than the active layer is laminated near the active layer, and the etching stop layer In to the surface of
Is characterized in that a stripe structure is formed by etching a layer made of a group III nitride material containing no.

【0020】また、請求項2記載の発明は、基板上に、
少なくとも、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電
型エッチングストップ層,第2導電型クラッド層,第2
導電型コンタクト層を含む構造が積層されており、第2
導電型エッチングストップ層は、Inを含むIII族窒化
物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材料からなり、
また、エッチングストップ層よりも上の層はInを含ま
ないIII族窒化物材料系で構成されており、素子表面か
ら第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
を第2導電型エッチングストップ層の表面までほぼ垂直
にエッチングしてリッジ導波路が形成されていることを
特徴としている。
Further, according to the invention of claim 2, the invention is characterized in that:
At least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type etching stop layer, a second conductivity type cladding layer, a second
The structure including the conductive type contact layer is laminated, and the second
The conductive type etching stop layer is made of a material having a larger band gap than the active layer in a group III nitride material containing In,
Further, the layer above the etching stop layer is made of a group III nitride material containing no In, and the second conductivity type contact layer and the second conductivity type cladding layer are separated from the element surface by the second conductivity type etching stop. It is characterized in that the ridge waveguide is formed by being etched almost vertically to the surface of the layer.

【0021】また、請求項3記載の発明は、基板上に、
少なくとも、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電
型エッチングストップ層,第2導電型クラッド層,第2
導電型コンタクト層を含む構造が積層されており、第2
導電型エッチングストップ層は、Inを含むIII族窒化
物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材料からなり、
また、エッチングストップ層よりも上の層はInを含ま
ないIII族窒化物材料系で構成されており、素子表面か
ら第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
を第2導電型エッチングストップ層の表面まで逆メサ形
状にエッチングしてリッジ導波路が形成されていること
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided:
At least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type etching stop layer, a second conductivity type cladding layer, a second
The structure including the conductive type contact layer is laminated, and the second
The conductive type etching stop layer is made of a material having a larger band gap than the active layer in a group III nitride material containing In,
Further, the layer above the etching stop layer is made of a group III nitride material containing no In, and the second conductivity type contact layer and the second conductivity type cladding layer are separated from the element surface by the second conductivity type etching stop. It is characterized in that a ridge waveguide is formed by etching in an inverted mesa shape up to the surface of the layer.

【0022】また、請求項4記載の発明は、基板上に、
少なくとも、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電
型エッチングストップ層,第2導電型クラッド層,第2
導電型コンタクト層を含む構造が積層されており、第2
導電型エッチングストップ層は、Inを含むIII族窒化
物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材料からなり、
また、エッチングストップ層よりも上の層はInを含ま
ないIII族窒化物材料系で構成されており、素子表面か
ら第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
を第2導電型エッチングストップ層の表面までエッチン
グしてストライプ構造が形成され、該ストライプ構造の
両側にストライプ構造と平行に、素子表面から第2導電
型コンタクト層および第2導電型クラッド層を第2導電
型エッチングストップ層の表面まで周期的にエッチング
して回折格子が形成されていることを特徴としている。
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that:
At least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type etching stop layer, a second conductivity type cladding layer, a second
The structure including the conductive type contact layer is laminated, and the second
The conductive type etching stop layer is made of a material having a larger band gap than the active layer in a group III nitride material containing In,
Further, the layer above the etching stop layer is made of a group III nitride material containing no In, and the second conductivity type contact layer and the second conductivity type cladding layer are separated from the element surface by the second conductivity type etching stop. A stripe structure is formed by etching to the surface of the layer, and a second conductivity type contact layer and a second conductivity type cladding layer are formed on both sides of the stripe structure in parallel with the stripe structure from the element surface to form a second conductivity type etching stop layer. It is characterized in that a diffraction grating is formed by etching periodically up to the surface.

【0023】また、請求項5記載の発明は、基板上に、
少なくとも、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電
型エッチングストップ層,第1導電型または半絶縁性の
電流狭窄層,第2導電型クラッド層,第2導電型コンタ
クト層を含む構造が積層されており、第2導電型エッチ
ングストップ層は、Inを含むIII族窒化物材料で活性
層よりも禁制帯幅の大きい材料からなり、また、電流狭
窄層は、Inを含まずに活性層よりも禁制帯幅が小さい
かまたは同じ材料からなり、電流狭窄層が第2導電型エ
ッチングストップ層の表面までエッチングされてストラ
イプ溝が形成されていることを特徴としている。
Further, according to the invention described in claim 5, the substrate is provided with:
A structure including at least a first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type etching stop layer, a first conductive type or semi-insulating current confinement layer, a second conductive type clad layer, and a second conductive type contact layer. The second conductivity type etching stop layer is formed of a group III nitride material containing In and having a larger band gap than the active layer, and the current confinement layer is made of an active layer containing no In. The current constriction layer is etched to the surface of the second conductivity type etching stop layer to form a stripe groove.

【0024】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の半導体発光素子において、活性層はInを含むIII
族窒化物材料からなり、また、第1導電型または半絶縁
性の電流狭窄層はInを含まずにAsまたはPを含むII
I族窒化物材料からなることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, the active layer contains In.
The current confinement layer of a first conductivity type or semi-insulating current confinement layer containing As or P without containing In
It is characterized by being made of a group I nitride material.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本発明の半導体レーザ素子は、基本
的には、n型クラッド層とp型クラッド層とに活性層が
挾まれた構造が、基板上に積層されたIII族窒化物材料
系の半導体レーザ素子となっており、Inを含むIII族
窒化物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材料からな
るエッチングストップ層が活性層の近傍に積層されてお
り、上記エッチングストップ層の表面までInを含まな
いIII族窒化物材料からなる層をエッチングしてストラ
イプ構造が形成されていることを特徴としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The semiconductor laser device of the present invention basically has a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type cladding layer and a p-type cladding layer, and is a group III nitride material-based semiconductor laser device laminated on a substrate. An etching stop layer made of a group III nitride material containing In and having a larger band gap than the active layer is stacked near the active layer, and does not contain In up to the surface of the etching stop layer. A stripe structure is formed by etching a layer made of a group III nitride material.

【0026】本発明の半導体発光素子では、これに電流
を注入すると、n型クラッド層とp型クラッド層とに挾
まれたIII族窒化物材料からなる活性層で発光再結合し
て、青色〜紫外線領域の光が放出される。発光した光は
クラッド層に挾まれた活性層を導波しながら誘導放出に
より増幅され、素子の両端面の反射鏡の間で共振してレ
ーザ発振する。
In the semiconductor light-emitting device of the present invention, when a current is injected into the semiconductor light-emitting device, the light-emitting recombination occurs in the active layer made of the group III nitride material sandwiched between the n-type cladding layer and the p-type cladding layer, and the blue to blue light is recombined. Light in the ultraviolet region is emitted. The emitted light is amplified by stimulated emission while being guided through the active layer sandwiched between the cladding layers, and resonates between the reflecting mirrors on both end faces of the element to oscillate laser.

【0027】活性層の近傍に積層されたエッチングスト
ップ層の表面までエッチングして形成されたストライプ
構造は、活性層に注入される電流をストライプの幅に限
定して集中させる働きをする。これにより、レーザの閾
電流を低減できる。
The stripe structure formed by etching up to the surface of the etching stop layer laminated near the active layer functions to concentrate the current injected into the active layer only to the width of the stripe. Thereby, the threshold current of the laser can be reduced.

【0028】また、活性層の近傍に積層されたエッチン
グストップ層は、活性層よりも禁制帯幅の大きい材料で
構成されている。そのため、注入されたキャリアはエッ
チングストップ層内で再結合することがなく、リーク電
流の発生を抑制できる。また、活性層で発光した光はエ
ッチングストップ層で吸収されないため、光の吸収損失
が生じない。
Further, the etching stop layer laminated near the active layer is made of a material having a larger forbidden band width than the active layer. Therefore, the injected carriers do not recombine in the etching stop layer, and the generation of a leak current can be suppressed. Further, light emitted from the active layer is not absorbed by the etching stop layer, so that light absorption loss does not occur.

【0029】塩素系ガスを用いたドライエッチングで
は、Inの塩化物の沸点が500℃以上と高いため、I
nを含む材料のエッチングレートはInを含まない材料
に比べて低くなる傾向がある。そこで、エッチングする
サンプルの温度が上昇しないようにサンプルの温度を低
温で制御しながらエッチングすることにより、Inを含
む層においてエッチングレートを極端に低下させること
ができる。本発明の半導体レーザ素子においては、In
を含むエッチングストップ層の表面までInを含まない
III族窒化物材料からなる層を塩素系ガスでドライエッ
チングしてストライプ構造を形成している。従って、エ
ッチング深さをエッチングストップ層の位置と層厚によ
って厳密に規定することができる。
In dry etching using a chlorine-based gas, since the boiling point of chloride of In is as high as 500 ° C. or more, I
The etching rate of a material containing n tends to be lower than that of a material not containing In. Therefore, by performing etching while controlling the temperature of the sample at a low temperature so that the temperature of the sample to be etched does not increase, the etching rate of the layer containing In can be extremely reduced. In the semiconductor laser device of the present invention, In
Does not contain In up to the surface of the etching stop layer containing
A layer made of a group III nitride material is dry-etched with a chlorine-based gas to form a stripe structure. Therefore, the etching depth can be strictly defined by the position and the thickness of the etching stop layer.

【0030】図1は本発明に係る半導体発光素子(半導
体レーザ素子)の一構成例を示す図である。図1を参照
すると、この半導体レーザ素子は、サファイア基板10
1上に、GaNバッファ層102,n型GaNコンタク
ト層103,n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層10
4,In0.05Ga0.95N活性層105,p型In0.07
0.6Al0.33Nエッチングストップ層106,p型A
0.15Ga0.85Nクラッド層107,p型GaNコンタ
クト層108が順次に積層されている。なお、109は
p型GaNコンタクト層108上に形成されたp側電極
であり、110はn型GaNコンタクト層103上に形
成されたn側電極である。
FIG. 1 is a view showing one configuration example of a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention. Referring to FIG. 1, this semiconductor laser device includes a sapphire substrate
1, a GaN buffer layer 102, an n-type GaN contact layer 103, an n-type Al 0.15 Ga 0.85 N clad layer 10
4, In 0.05 Ga 0.95 N active layer 105, p-type In 0.07 G
a 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106, p-type A
A l 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 107 and a p-type GaN contact layer 108 are sequentially laminated. Reference numeral 109 denotes a p-side electrode formed on the p-type GaN contact layer 108, and 110 denotes an n-side electrode formed on the n-type GaN contact layer 103.

【0031】図2は図1の半導体レーザ素子の製造工程
例を示す図である。この製造工程例では、最初にサファ
イア基板101上に、層厚0.02μm程度のGaNバ
ッファ層102,層厚3μm程度のn型GaNコンタク
ト層103,層厚0.8μm程度のn型Al0.15Ga
0.85Nクラッド層104,層厚0.05μm程度のIn
0.05Ga0.95N活性層105,層厚0.1μm程度のp
型In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層1
06,層厚0.8μm程度のp型Al0.15Ga0.85Nク
ラッド層107,層厚0.2μm程度のp型GaNコン
タクト層108を、MOCVD法で順次にエピタキシャ
ル成長させる(図2(a))。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. In this manufacturing process example, first, a GaN buffer layer 102 having a layer thickness of about 0.02 μm, an n-type GaN contact layer 103 having a layer thickness of about 3 μm, and an n-type Al 0.15 Ga layer having a layer thickness of about 0.8 μm are formed on a sapphire substrate 101.
0.85 N cladding layer 104, In thickness of about 0.05 μm
0.05 Ga 0.95 N active layer 105, p of about 0.1 μm thickness
Type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 1
06, a p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 107 having a layer thickness of about 0.8 μm and a p-type GaN contact layer 108 having a layer thickness of about 0.2 μm are sequentially epitaxially grown by MOCVD (FIG. 2A).

【0032】次に、幅5μm程度のストライプ領域を除
いてp型GaNコンタクト層108およびp型Al0.15
Ga0.85Nクラッド層107をECR−RIBE法を用
いてほぼ垂直にドライエッチングする(図2(b))。これ
により、水平方向の電流と光を閉じ込めるためのリッジ
導波路が形成される。このとき、エッチングガスに塩素
系ガスを使用し、また基板温度が室温近傍になるように
制御することにより、Inを含まないp型GaNコンタ
クト層108およびp型Al0.15Ga0.85Nクラッド層
107はエッチングされるが、Inを含むp型In0.07
Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層106表面ま
で達すると、エッチングはほぼ停止する。これはInの
塩素化合物の沸点が500℃以上と高いためである。
Next, the p-type GaN contact layer 108 and p-type Al 0.15 are removed except for a stripe region having a width of about 5 μm.
The Ga 0.85 N cladding layer 107 is dry-etched almost vertically by using the ECR-RIBE method (FIG. 2B). As a result, a ridge waveguide for confining horizontal current and light is formed. At this time, the p-type GaN contact layer 108 containing no In and the p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 107 are controlled by using a chlorine-based gas as an etching gas and controlling the substrate temperature to be around room temperature. Etched, but p-type In 0.07 containing In
When reaching the surface of the Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106, the etching is almost stopped. This is because the boiling point of the chlorine compound of In is as high as 500 ° C. or higher.

【0033】次に、n側の電極を形成するために、p型
In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層10
6表面からn型GaNコンタクト層103の途中までE
CR−RIBE法でドライエッチングを行なう(図2
(c))。このときは、エッチングガスに塩素系ガスを使
用し、基板温度が200℃以上になるように制御する。
これにより、Inを含むIn0.07Ga0.6Al0.33Nエ
ッチングストップ層106およびIn0.05Ga0.95N活
性層105もエッチングされる。
Next, in order to form an n-side electrode, a p-type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 10 is formed.
6 from the surface to the middle of the n-type GaN contact layer 103
Dry etching is performed by CR-RIBE method (FIG. 2).
(c)). At this time, a chlorine-based gas is used as an etching gas, and control is performed so that the substrate temperature becomes 200 ° C. or higher.
Thereby, the In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 containing In and the In 0.05 Ga 0.95 N active layer 105 are also etched.

【0034】しかる後、リッジ導波路の頂上のp型Ga
Nコンタクト層108表面にp側電極109を真空蒸着
で形成し、また図2(c)の工程でエッチングして露出さ
せたn型GaNコンタクト層103の表面にn側電極1
10をそれぞれ真空蒸着で形成する。最後に、基板をチ
ップ状に分離して共振器を形成する(図2(d))。
Thereafter, the p-type Ga on the top of the ridge waveguide is formed.
A p-side electrode 109 is formed on the surface of the N-contact layer 108 by vacuum evaporation, and the n-side electrode 1 is formed on the surface of the n-type GaN contact layer 103 which is etched and exposed in the step of FIG.
10 are each formed by vacuum evaporation. Finally, the substrate is separated into chips to form a resonator (FIG. 2D).

【0035】ところで、このようなリッジ導波路型半導
体レーザ素子では、活性層からリッジストライプ底面ま
での距離を制御することが重要である。この距離によっ
てリッジ導波路内外の実効屈折率差が変化するためであ
る。活性層からリッジストライプ底面までの距離がばら
つくと、水平横方向の光の分布が変化して、レーザの遠
視野像や閾電流等の特性がばらついてしまう。
In such a ridge waveguide type semiconductor laser device, it is important to control the distance from the active layer to the bottom of the ridge stripe. This is because the effective refractive index difference inside and outside the ridge waveguide changes depending on this distance. When the distance from the active layer to the bottom of the ridge stripe varies, the distribution of light in the horizontal and horizontal directions changes, and characteristics such as the far-field pattern and threshold current of the laser vary.

【0036】図1,図2の半導体レーザ素子では、In
を含むIn0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ
層106がIn0.05Ga0.95As活性層105上に積層
されており、In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングス
トップ層105の表面でドライエッチングを停止させて
エッチング深さd1を制御している。従って、活性層1
05からリッジストライプ底面(p型Al0.15Ga0.85
Nクラッド層107の底面)までの距離は、In0.07
0.6Al0.33Nエッチングストップ層106の層厚で
設定できるため、制御性よく素子を製造することができ
る。
In the semiconductor laser device shown in FIGS.
An In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 containing GaN is laminated on the In 0.05 Ga 0.95 As active layer 105, and dry etching is stopped at the surface of the In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 105 to perform etching. The depth d1 is controlled. Therefore, the active layer 1
05 from the bottom of the ridge stripe (p-type Al 0.15 Ga 0.85
The distance to the bottom surface of the N cladding layer 107 is In 0.07 G
Since the thickness can be set by the layer thickness of the a 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106, the element can be manufactured with good controllability.

【0037】一方、図2(c)に示したドライエッチング
工程においては、エッチングストップ層106をもエッ
チングしており、エッチングストップ層106の機能を
用いていない。この場合、n側電極をとるために、エッ
チング底面が層厚3μm程度のn型GaNコンタクト層
103中にあればよいので、エッチング深さの制御に関
してそれほど厳密性を必要としない。
On the other hand, in the dry etching step shown in FIG. 2C, the etching stop layer 106 is also etched, and the function of the etching stop layer 106 is not used. In this case, in order to obtain the n-side electrode, the etching bottom only needs to be in the n-type GaN contact layer 103 having a layer thickness of about 3 μm, so that strict control of the etching depth is not required.

【0038】また、図1の構成例において、In0.07
0.6Al0.33Nエッチングストップ層106の禁制帯
幅はIn0.05Ga0.95As活性層105の禁制帯幅より
も大きくなっている。従って、エッチングストップ層1
06を活性層105に隣接して形成してもエッチングス
トップ層106内でキャリアが再結合しないため、リー
ク電流の発生を抑制できる。また、In0.07Ga0.6
0.33Nエッチングストップ層106はIn0.05Ga
0.95As活性層105で発光した光を吸収しない透明な
媒質であるため、光の吸収損失が生じない。そして、屈
折率についても、In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチン
グストップ層106の方がIn0.05Ga0.95As活性層
105よりも小さいため、活性層105に光を閉じ込め
る作用をする。
In the configuration example of FIG. 1, In 0.07 G
The forbidden band width of the a 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 is larger than the forbidden band width of the In 0.05 Ga 0.95 As active layer 105. Therefore, the etching stop layer 1
Even if 06 is formed adjacent to the active layer 105, carriers do not recombine in the etching stop layer 106, so that generation of a leak current can be suppressed. In addition, In 0.07 Ga 0.6 A
l 0.33 N etching stop layer 106 is In 0.05 Ga
Since it is a transparent medium that does not absorb the light emitted by the 0.95 As active layer 105, no light absorption loss occurs. Also, as for the refractive index, the In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 is smaller than the In 0.05 Ga 0.95 As active layer 105, and thus acts to confine light in the active layer 105.

【0039】上述のことから、エッチングストップ層1
06に用いる材料は、Inを含み、かつ活性層105よ
りも禁制帯幅が大きいIII族窒化物でなけれらばならな
い。例えば、活性層105の材料がGaNであれば、エ
ッチングストップ層106には、GaNと格子整合する
In0.18Al0.82Nや、In0.18Al0.82NとGaNの
混晶が用いられる。また、活性層105の材料がInG
aNの場合には、エッチングストップ層106として
は、上記の材料に加えて、活性層105よりもIn含有
量の少ないInGaNも使用することができる。
From the above, the etching stop layer 1
The material used for 06 must be a group III nitride containing In and having a larger forbidden band width than the active layer 105. For example, if the material of the active layer 105 is GaN, the etching stop layer 106 is made of In 0.18 Al 0.82 N lattice-matched with GaN or a mixed crystal of In 0.18 Al 0.82 N and GaN. The material of the active layer 105 is InG.
In the case of aN, InGaN having less In content than the active layer 105 can be used as the etching stop layer 106 in addition to the above materials.

【0040】以上のように、図1のIII族窒化物材料系
半導体レーザ素子は、基板101上に、少なくとも、第
1導電型クラッド層104,活性層105,第2導電型
エッチングストップ層106,第2導電型クラッド層1
07,第2導電型コンタクト層108を含む構造が積層
されており、第2導電型エッチングストップ層106
は、Inを含むIII族窒化物材料で活性層105よりも
禁制帯幅の大きい材料からなり、また、エッチングスト
ップ層106よりも上の層はInを含まないIII族窒化
物材料系で構成されており、素子表面から第2導電型コ
ンタクト層108および第2導電型クラッド層107を
第2導電型エッチングストップ層106の表面までほぼ
垂直にエッチングしてリッジ導波路を形成したものとな
っている。
As described above, the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG. 1 has at least the first conductivity type cladding layer 104, the active layer 105, the second conductivity type etching stop layer 106, Second conductivity type cladding layer 1
07, a structure including the second conductivity type contact layer 108 is laminated, and the second conductivity type etching stop layer 106 is formed.
Is a group III nitride material containing In and made of a material having a larger band gap than the active layer 105, and a layer above the etching stop layer 106 is made of a group III nitride material containing no In. The ridge waveguide is formed by etching the second conductivity type contact layer 108 and the second conductivity type cladding layer 107 almost vertically from the element surface to the surface of the second conductivity type etching stop layer 106. .

【0041】図1のIII族窒化物材料系半導体レーザ素
子においては、Inを含むIII族窒化物材料で活性層1
05よりも禁制帯幅の大きい材料からなる第2導電型エ
ッチングストップ層106を活性層105の上部に設け
ており、素子表面からInを含まないIII族窒化物材料
系で構成された第2導電型コンタクト層108および第
2導電型クラッド層107を第2導電型エッチングスト
ップ層106の表面までほぼ垂直にエッチングしてリッ
ジ導波路を形成しており、Inを含むエッチングストッ
プ層106の表面でドライエッチングを停止できるた
め、リッジ導波路のエッチング深さを厳密に制御するこ
とができる。そして、このリッジ導波路の領域に電流が
狭窄されるため、閾値電流が低減される。また、活性層
105で発光した光はリッジ導波路を導波するため、水
平横モードが安定した屈折率導波型導体レーザとして動
作する。
In the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG. 1, the active layer 1 is made of a group III nitride material containing In.
A second conductivity type etching stop layer 106 made of a material having a larger forbidden band width than that of the active layer 105 is provided on the active layer 105. The mold contact layer 108 and the second conductivity type cladding layer 107 are etched substantially perpendicularly to the surface of the second conductivity type etching stop layer 106 to form a ridge waveguide, and dry on the surface of the etching stop layer 106 containing In. Since the etching can be stopped, the etching depth of the ridge waveguide can be strictly controlled. Since the current is confined in the ridge waveguide region, the threshold current is reduced. In addition, since the light emitted from the active layer 105 is guided through the ridge waveguide, it operates as a refractive index guided semiconductor laser in which the horizontal and transverse modes are stable.

【0042】図3は本発明に係る半導体発光素子(半導
体レーザ素子)の他の構成例を示す図である。図3の半
導体レーザ素子は、素子の積層構成については、図1に
示した構成例と同様であるが、リッジ導波路が逆メサ形
状になっている点で、図1に示した半導体レーザ素子と
相違している。逆メサ形状のリッジ導波路は、ECR−
RIBE法でリッジ導波路をドライエッチングして形成
する工程において、基板101に対して斜めからイオン
ビームを照射して約45度の角度でドライエッチングす
ることによって形成される。なお、この場合、リッジ導
波路の側面をそれぞれ角度を変えて斜めにドライエッチ
ングするため、ドライエッチングを2回行なう必要があ
る。そして、図1に示した半導体レーザ素子と同様に、
In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層10
6の表面でドライエッチングを停止させることができる
ため、エッチング深さの制御が容易となっている。
FIG. 3 is a view showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention. The semiconductor laser device shown in FIG. 3 has the same layer configuration as that of the semiconductor laser device shown in FIG. 1 except that the ridge waveguide has an inverted mesa shape. Is different. The inverted mesa ridge waveguide is ECR-
In the step of forming the ridge waveguide by dry etching by the RIBE method, the ridge waveguide is formed by irradiating the substrate 101 obliquely with an ion beam and performing dry etching at an angle of about 45 degrees. In this case, since the side surfaces of the ridge waveguide are dry-etched obliquely at different angles, it is necessary to perform dry etching twice. And, like the semiconductor laser device shown in FIG.
In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 10
Since the dry etching can be stopped on the surface of No. 6, it is easy to control the etching depth.

【0043】図3のようにリッジ導波路を逆メサ形状と
する構造では、リッジ導波路の下幅w2を例えば3μm
程度に狭くした場合でも、リッジ導波路の上幅w1は約
6μm程度と広くすることができる。従って、電流を活
性層105の狭いストライプ領域に狭窄しつつ、同時に
p側電極109とp型GaNコンタクト層108との接
触面積を広くして接触抵抗の増加を抑制することがで
き、これにより、素子の閾電流および動作電圧を低減す
ることができる。
In the structure in which the ridge waveguide has an inverted mesa shape as shown in FIG. 3, the lower width w 2 of the ridge waveguide is set to, for example, 3 μm.
Even when the width is made as small as possible, the upper width w 1 of the ridge waveguide can be made as large as about 6 μm. Therefore, the current can be confined to the narrow stripe region of the active layer 105, and at the same time, the contact area between the p-side electrode 109 and the p-type GaN contact layer 108 can be widened to suppress an increase in contact resistance. The threshold current and operating voltage of the device can be reduced.

【0044】換言すれば、図3のIII族窒化物材料系半
導体レーザ素子は、基板101上に、少なくとも、第1
導電型クラッド層104,活性層105,第2導電型エ
ッチングストップ層106,第2導電型クラッド層10
7,第2導電型コンタクト層108を含む構造が積層さ
れており、第2導電型エッチングストップ層106は、
Inを含むIII族窒化物材料で活性層105よりも禁制
帯幅の大きい材料からなり、また、エッチングストップ
層106よりも上の層はInを含まないIII族窒化物材
料系で構成されており、素子表面から第2導電型コンタ
クト層108および第2導電型クラッド層107を第2
導電型エッチングストップ層106の表面まで逆メサ形
状にエッチングしてリッジ導波路が形成されている。
In other words, the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG.
Conductive type cladding layer 104, active layer 105, second conductive type etching stop layer 106, second conductive type cladding layer 10
7, a structure including the second conductivity type contact layer 108 is laminated, and the second conductivity type etching stop layer 106 is
The In-containing group III nitride material is made of a material having a larger band gap than the active layer 105, and the layer above the etching stop layer 106 is made of a group III nitride material containing no In. The second conductive type contact layer 108 and the second conductive type clad layer 107 are
A ridge waveguide is formed by etching the surface of the conductive type etching stop layer 106 into an inverted mesa shape.

【0045】すなわち、図3のIII族窒化物材料系半導
体レーザ素子においては、Inを含むIII族窒化物材料
で活性層105よりも禁制帯幅の大きい材料からなる第
2導電型エッチングストップ層106を活性層105の
上部に設けており、素子表面からInを含まないIII族
窒化物材料系で構成された第2導電型コンタクト層10
8および第2導電型クラッド層107を第2導電型エッ
チングストップ層106の表面まで逆メサ形状にエッチ
ングしてリッジ導波路を形成している。
That is, in the III-nitride material semiconductor laser device shown in FIG. 3, the second conductivity type etching stop layer 106 made of a III-nitride material containing In and having a larger forbidden band width than the active layer 105 is used. Is provided on the active layer 105, and the second conductivity type contact layer 10 made of a group III nitride material containing no In from the element surface is provided.
The ridge waveguide is formed by etching the cladding layer 107 of the second conductivity type and the second conductivity type up to the surface of the etching stop layer of the second conductivity type in an inverted mesa shape.

【0046】従って、図1の半導体レーザ素子と同様
に、リッジ導波路を有する屈折率導波型導体レーザの構
造となっているが、図3の半導体レーザ素子では、リッ
ジ導波路が逆メサ形状になっており、リッジ導波路を逆
メサ形状にすることで、電流を狭窄する幅を狭くして、
かつ上部電極109と第2導電型コンタクト層108と
の接触面積を広くすることができる。すなわち、電極と
の接触抵抗を低減でき、素子の動作電圧を低下させるこ
とができる。特に、III族窒化物材料系ではp型半導体
層のキャリア濃度を高くすることが困難であり、p側電
極とp型半導体層との接触抵抗が高くなってしまう。従
って、上部電極がp側電極の場合には、電極との接触抵
抗を低減できる逆メサ形状が有効である。
Therefore, like the semiconductor laser device of FIG. 1, the structure of the refractive index waveguide type semiconductor laser having the ridge waveguide is adopted. In the semiconductor laser device of FIG. 3, the ridge waveguide has an inverted mesa shape. By making the ridge waveguide an inverted mesa shape, the current constriction width is reduced,
In addition, the contact area between the upper electrode 109 and the second conductivity type contact layer 108 can be increased. That is, the contact resistance with the electrode can be reduced, and the operating voltage of the element can be reduced. In particular, in a group III nitride material, it is difficult to increase the carrier concentration of the p-type semiconductor layer, and the contact resistance between the p-side electrode and the p-type semiconductor layer increases. Therefore, when the upper electrode is the p-side electrode, an inverted mesa shape that can reduce the contact resistance with the electrode is effective.

【0047】図4は本発明に係る半導体発光素子(半導
体レーザ素子)の他の構成例を示す図である。図4の半
導体レーザ素子は、素子の積層構造については、図1,
図3に示した半導体レーザ素子と同様であるが、図4の
半導体レーザ素子においては、リッジ導波路(ストライ
プ構造)の両側にリッジ導波路(ストライプ構造)と平行
に素子表面からIn0.07Ga0.6Al0.33Nエッチング
ストップ層106の表面まで周期的なエッチングによっ
て回折格子401が形成されている。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention. The semiconductor laser device shown in FIG.
The semiconductor laser device shown in FIG. 3 is the same as the semiconductor laser device shown in FIG. 3, but in the semiconductor laser device shown in FIG. 4, In 0.07 Ga 0.6 is placed on both sides of the ridge waveguide (stripe structure) in parallel with the ridge waveguide (stripe structure). The diffraction grating 401 is formed by periodic etching up to the surface of the Al 0.33 N etching stop layer 106.

【0048】ここで、回折格子401は、より具体的に
は、塩素系ガスを用いたECR−RIBE法でドライエ
ッチングして形成され、Inを含むIn0.07Ga0.6
0.33Nエッチングストップ層106の表面でドライエ
ッチングが停止する。従って、回折格子401のエッチ
ング深さについても、制御性良く形成することができ
る。
Here, more specifically, the diffraction grating 401 is formed by dry etching by an ECR-RIBE method using a chlorine-based gas, and contains In 0.07 Ga 0.6 A containing In.
The dry etching stops on the surface of the l 0.33 N etching stop layer 106. Therefore, the etching depth of the diffraction grating 401 can be formed with good controllability.

【0049】図4の構成では、電流が注入されるストラ
イプ領域(リッジ導波路)107,108の外側に漏れた
光は、回折格子401で反射されるため、光はストライ
プ領域(リッジ導波路)を確実に導波する。これにより、
図4の半導体レーザ素子は、安定した屈折率導波型半導
体レーザとして動作する。
In the configuration shown in FIG. 4, light leaked to the outside of the stripe regions (ridge waveguides) 107 and 108 into which current is injected is reflected by the diffraction grating 401. Is surely guided. This allows
The semiconductor laser device of FIG. 4 operates as a stable refractive index guided semiconductor laser.

【0050】換言すれば、図4のIII族窒化物材料系半
導体レーザ素子は、基板101上に、少なくとも第1導
電型クラッド層104,活性層105,第2導電型エッ
チングストップ層106,第2導電型クラッド層10
7,第2導電型コンタクト層108を含む構造が積層さ
れており、第2導電型エッチングストップ層106はI
nを含むIII族窒化物材料で活性層105よりも禁制帯
幅の大きい材料からなり、また、エッチングストップ層
106よりも上の層はInを含まないIII族窒化物材料
系で構成されており、ストライプ構造(リッジ構造)10
7,108の両側にストライプ構造107,108と平
行に素子表面から第2導電型コンタクト層107および
第2導電型クラッド層108を第2導電型エッチングス
トップ層106の表面まで周期的にエッチングして回折
格子401が形成されたものとなっていることにより、
屈折率導波型導体レーザとして動作させることができ
る。
In other words, the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG. 4 has at least a first conductivity type cladding layer 104, an active layer 105, a second conductivity type etching stop layer 106, a second conductivity type Conductive cladding layer 10
7, a structure including the second conductivity type contact layer 108 is laminated, and the second conductivity type etching stop layer 106
The n-containing group III nitride material is made of a material having a larger bandgap than the active layer 105, and the layer above the etching stop layer 106 is made of a group III nitride material containing no In. , Stripe structure (ridge structure) 10
The second conductive type contact layer 107 and the second conductive type cladding layer 108 are periodically etched from the element surface to the surface of the second conductive type etching stop layer 106 on both sides of the layers 7 and 108 in parallel with the stripe structures 107 and 108. By having the diffraction grating 401 formed,
It can be operated as a refractive index guided laser.

【0051】また、この場合、エッチングストップ層1
06は、Inを含む材料で構成されており、また、エッ
チングストップ層106の表面でドライエッチングを停
止できるため、回折格子401のエッチング深さを厳密
に制御することができる。
In this case, the etching stop layer 1
Numeral 06 is made of a material containing In, and since the dry etching can be stopped on the surface of the etching stop layer 106, the etching depth of the diffraction grating 401 can be strictly controlled.

【0052】図5は本発明に係る半導体発光素子(半導
体レーザ素子)の他の構成例を示す図である。図5の半
導体レーザ素子は、サファイア基板101上に、GaN
バッファ層102,n型GaNコンタクト層103,n
型Al0.15Ga0.85Nクラッド層104,In0.05Ga
0.95N活性層105,p型In0.07Ga0.6Al0.33
エッチングストップ層106が形成され、p型In0.07
Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層106の上
に、電流が注入されるストライプ領域を除いてn型Ga
0.90.1電流狭窄層501が形成されている。さら
に、n型GaN0.90.1電流狭窄層501およびp型I
0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層106
の上に、p型Al0.15Ga0.85Nクラッド層107,p
型GaNコンタクト層108が順次に積層されている。
また、p型GaNコンタクト層108上には、p側電極
109が形成され、n型GaNコンタクト層103上に
は、n側電極110が形成されている。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention. The semiconductor laser device shown in FIG.
Buffer layer 102, n-type GaN contact layer 103, n
Type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 104, In 0.05 Ga
0.95 N active layer 105, p-type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N
An etching stop layer 106 is formed, and p-type In 0.07
On the Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106, except for a stripe region into which current is injected, n-type Ga
An N 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 is formed. Further, the n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 and the p-type I
n 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106
A p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 107, p
Type GaN contact layers 108 are sequentially stacked.
A p-side electrode 109 is formed on the p-type GaN contact layer 108, and an n-side electrode 110 is formed on the n-type GaN contact layer 103.

【0053】図6は図5の半導体レーザ素子の製造工程
例を示す図である。この製造工程例では、最初にサファ
イア基板101上に、層厚0.02μm程度のGaNバ
ッファ層102,層厚3μm程度のn型GaNコンタク
ト層103,層厚0.8μm程度のn型Al0.15Ga
0.85Nクラッド層104,層厚0.05μm程度のIn
0.05Ga0.95N活性層105,層厚0.1μm程度のp
型In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層1
06,層厚0.2μm程度のn型GaN0.90.1電流狭
窄層501を、MOCVD法で順次にエピタキシャル成
長させる(図6(a))。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. In this manufacturing process example, first, a GaN buffer layer 102 having a layer thickness of about 0.02 μm, an n-type GaN contact layer 103 having a layer thickness of about 3 μm, and an n-type Al 0.15 Ga layer having a layer thickness of about 0.8 μm are formed on a sapphire substrate 101.
0.85 N cladding layer 104, In thickness of about 0.05 μm
0.05 Ga 0.95 N active layer 105, p of about 0.1 μm thickness
Type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 1
06, an n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 having a layer thickness of about 0.2 μm is sequentially epitaxially grown by MOCVD (FIG. 6A).

【0054】次に、n型GaN0.90.1電流狭窄層50
1をECR−RIBE法を用いてドライエッチングし
て、幅5μmのストライプ領域601を形成する(図6
(b))。このとき、エッチングガスに塩素系ガスを使用
し、また基板温度が室温近傍になるように制御すること
により、Inを含まないn型GaN0.90.1電流狭窄層
501はエッチングされるが、Inを含むp型In0.07
Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層106表面に
達するとエッチングがほぼ停止する。
Next, the n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 50
6 is dry-etched using the ECR-RIBE method to form a stripe region 601 having a width of 5 μm (FIG. 6).
(b)). At this time, the n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 not containing In is etched by using a chlorine-based gas as an etching gas and controlling the substrate temperature to be around room temperature. Including p-type In 0.07
When the surface reaches the surface of the Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106, the etching is almost stopped.

【0055】次に、n型GaN0.90.1電流狭窄層50
1およびストライプ領域601表面に露出しているp型
In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層10
6上に、層厚0.8μm程度のp型Al0.15Ga0.85
クラッド層107,層厚0.2μm程度のp型GaNコ
ンタクト層108を、MOCVD法でエピタキシャル成
長させる(図6(c))。
Next, the n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 50
1 and p-type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 10 exposed on the surface of stripe region 601
6, p-type Al 0.15 Ga 0.85 N having a layer thickness of about 0.8 μm
A cladding layer 107 and a p-type GaN contact layer 108 having a thickness of about 0.2 μm are epitaxially grown by MOCVD (FIG. 6C).

【0056】そして、n側の電極を形成するために、p
型GaNコンタクト層108表面からn型GaNコンタ
クト層103の途中までECR−RIBE法でドライエ
ッチングを行なう(図6(d))。このときは、エッチング
ガスに塩素系ガスを使用し、基板温度が200℃以上に
なるように制御する。これにより、Inを含むIn0.07
Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層106および
In0.05Ga0.95N活性層105もエッチングされる。
Then, in order to form the n-side electrode, p
Dry etching is performed by ECR-RIBE from the surface of the n-type GaN contact layer 103 to the middle of the n-type GaN contact layer 103 (FIG. 6D). At this time, a chlorine-based gas is used as an etching gas, and control is performed so that the substrate temperature becomes 200 ° C. or higher. Thereby, In 0.07 containing In
The Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 and the In 0.05 Ga 0.95 N active layer 105 are also etched.

【0057】しかる後、p型GaNコンタクト層108
表面にp側電極109を真空蒸着で形成し、また、図6
(d)の工程でエッチングして露出させたn型GaNコン
タクト層103の表面にn側電極110を真空蒸着で形
成する。最後に、基板をチップ状に分離して共振器を形
成する(図6(e))。
After that, the p-type GaN contact layer 108
A p-side electrode 109 is formed on the surface by vacuum evaporation.
An n-side electrode 110 is formed by vacuum evaporation on the surface of the n-type GaN contact layer 103 which has been etched and exposed in the step (d). Finally, the substrate is separated into chips to form a resonator (FIG. 6E).

【0058】図5の半導体レーザ素子においては、n型
GaN0.90.1電流狭窄層501がp型In0.07Ga
0.6Al0.33Nエッチングストップ層106の表面まで
ストライプ状にエッチングされており、ストライプ領域
はpn構造となって電流が流れるが、ストライプ領域の
外側はpnpn構造となっており、逆バイアス接合によ
って電流がブロックされる。これにより、キャリアをス
トライプ領域の下の活性層105に閉じ込めて素子の閾
電流を低減させることができる。
In the semiconductor laser device of FIG. 5, the n-type GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 has a p-type In 0.07 Ga
The surface of the 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 106 is etched in a stripe shape, and the stripe region has a pn structure and a current flows, but the outside of the stripe region has a pnpn structure. Blocked. As a result, carriers can be confined in the active layer 105 below the stripe region, and the threshold current of the device can be reduced.

【0059】また、図5の半導体レーザ素子では、p型
In0.07Ga0.6Al0.33Nエッチングストップ層10
6はInを含むIII族窒化物系材料からなり、n型G
aN0.90.1電流狭窄層501はInを含まない材料か
らなっているため、塩素ガス系のドライエッチングによ
ってGaN0.90.1電流狭窄層501を選択的にエッチ
ングすることが可能となっている。そのため、n型Ga
0.90.1電流狭窄層501のエッチング残りが生じた
り、エッチングしすぎてエッチング底面がIn0.05Ga
0.95N活性層105まで達してしまうことがなく、素子
製造が容易となっている。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 5, the p-type In 0.07 Ga 0.6 Al 0.33 N etching stop layer 10 is used.
Numeral 6 is made of a group III nitride-based material containing In.
Since the aN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 is made of a material that does not contain In, the GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 can be selectively etched by dry etching using a chlorine gas. Therefore, n-type Ga
The N 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 may be left unetched or may be excessively etched, resulting in an etching bottom of In 0.05 Ga.
It does not reach the 0.95 N active layer 105, and the device is easy to manufacture.

【0060】また、電流狭窄層501として、In0.05
Ga0.95N活性層105よりも禁制帯幅が小さく、かつ
Inを含まない材料であるGaN0.90.1を使用してい
るため、GaN0.90.1電流狭窄層501はIn0.05
0.95N活性層105で発光した光を吸収する。従っ
て、ストライプ領域の外側では光の損失が大きくなり、
ストライプの内外で実効屈折率差が生じ、光はストライ
プ領域を導波する。これにより安定した屈折率導波型半
導体レーザとして動作する。
As the current confinement layer 501, In 0.05
Since GaN 0.9 P 0.1 , which is a material having a smaller forbidden band width and containing no In than the Ga 0.95 N active layer 105, is used, the GaN 0.9 P 0.1 current confinement layer 501 has In 0.05 G
a 0.95 The light emitted by the N active layer 105 is absorbed. Therefore, light loss is large outside the stripe region,
An effective refractive index difference occurs inside and outside the stripe, and light is guided through the stripe region. Thereby, it operates as a stable refractive index guided semiconductor laser.

【0061】また、図5の半導体レーザ素子では、素子
の内部に電流狭窄層を有しているため、図1〜図4に示
した構造の半導体レーザ素子に比べて、p側電極109
とp型GaNコンタクト層108との接触面積を大きく
とることができる。従って、p側電極との接触抵抗を低
減して、素子の動作電圧をさらに低減することができ
る。
The semiconductor laser device of FIG. 5 has a current confinement layer inside the device, so that the p-side electrode 109 is different from the semiconductor laser device having the structure shown in FIGS.
Contact area with the p-type GaN contact layer 108 can be increased. Therefore, the contact resistance with the p-side electrode can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0062】換言すれば、図5のIII族窒化物材料系半
導体レーザ素子は、基板101上に、少なくとも、第1
導電型クラッド層104,活性層105,第2導電型エ
ッチングストップ層106,第1導電型または半絶縁性
の電流狭窄層501,第2導電型クラッド層107,第
2導電型コンタクト層108を含む構造が積層されてお
り、第2導電型エッチングストップ層106は、Inを
含むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい
材料からなり、電流狭窄層501はInを含まずに活性
層よりも禁制帯幅が小さいかまたは同じ材料からなり、
電流狭窄層501が第2導電型エッチングストップ層の
表面までエッチングされてストライプ溝(ストライプ領
域)が形成されていることを特徴としている。
In other words, the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG.
Including a conductive type cladding layer 104, an active layer 105, a second conductive type etching stop layer 106, a first conductive type or semi-insulating current constriction layer 501, a second conductive type cladding layer 107, and a second conductive type contact layer 108. The structure is laminated, the second conductivity type etching stop layer 106 is a group III nitride material containing In and made of a material having a larger bandgap than the active layer, and the current confinement layer 501 is active without containing In. Made of the same or smaller material than the layer
The present invention is characterized in that the current confinement layer 501 is etched to the surface of the etching stop layer of the second conductivity type to form a stripe groove (stripe region).

【0063】図5のIII族窒化物材料系半導体レーザ素
子においては、活性層105の上に第2導電型エッチン
グストップ層106が形成され、その上に第1導電型ま
たは半絶縁性の電流狭窄層501が積層されており、こ
の電流狭窄層501間のストライプ溝(ストライプ領域)
を電流が流れて活性層105に注入される。
In the group III nitride semiconductor laser device of FIG. 5, a second conductivity type etching stop layer 106 is formed on an active layer 105, and a first conductivity type or semi-insulating current confinement is formed thereon. A layer 501 is laminated, and a stripe groove (stripe region) between the current confinement layers 501 is formed.
Flows into the active layer 105.

【0064】また、第2導電型エッチングストップ層1
06はInを含むIII族窒化物材料からなり、電流狭窄
層501はInを含まないIII族窒化物材料からなって
いるため、塩素ガス系のドライエッチングによって電流
狭窄層501を選択的にエッチングすることが可能とな
っている。そのため、エッチング深さを厳密に制御する
ことができる。
The second conductive type etching stop layer 1
Reference numeral 06 is made of a group III nitride material containing In, and the current confinement layer 501 is made of a group III nitride material containing no In. Therefore, the current confinement layer 501 is selectively etched by dry etching using a chlorine gas. It has become possible. Therefore, the etching depth can be strictly controlled.

【0065】また、電流狭窄層501は活性層105よ
りも禁制帯幅が小さいかまたは同じ材料からなってお
り、活性層105で発光した光を吸収する。従って、ス
トライプ領域の内外で実効屈折率が生じ、光はストライ
プ領域を導波する。これにより屈折率導波型導体レーザ
として動作させることができる。
The current confinement layer 501 has a smaller band gap than the active layer 105 or is made of the same material, and absorbs light emitted from the active layer 105. Therefore, an effective refractive index is generated inside and outside the stripe region, and light is guided through the stripe region. Thereby, it is possible to operate as a refractive index guided laser.

【0066】また上記の構造では、電流狭窄層501が
素子の内部に埋め込まれているため、第2導電型コンタ
クト層108の幅をストライプ溝の幅に依存せずに大き
くすることが可能である。これにより、上部電極109
と第2導電型コンタクト層108との接触面積を広くで
き、素子の動作電圧を低減することができる。
In the above structure, since the current confinement layer 501 is embedded in the element, the width of the second conductivity type contact layer 108 can be increased without depending on the width of the stripe groove. . Thereby, the upper electrode 109
The contact area between the contact layer and the second conductivity type contact layer 108 can be increased, and the operating voltage of the element can be reduced.

【0067】さらに、図5のIII族窒化物材料系半導体
レーザ素子において、活性層105を、Inを含むIII
族窒化物材料からなるものとし、第1導電型または半絶
縁性の電流狭窄層105を、Inを含まずにAsまたは
Pを含むIII族窒化物材料からなるものとすることがで
きる。
Further, in the group III nitride material based semiconductor laser device of FIG.
The first conductivity type or semi-insulating current confinement layer 105 may be made of a group III nitride material containing As or P without containing In.

【0068】すなわち、図5の半導体レーザ素子では、
活性層105の材料としてGaNを用いた場合には、電
流狭窄層501の材料として活性層105と同じ材料で
あるGaNを用いることができる。しかし、活性層10
5の材料が例えばInGaNのようにInを含む材料の
場合には、Inを含むため、電流狭窄層501にInG
aNを用いることができない。そこで、図5のIII族窒
化物材料系半導体レーザ素子においては、電流狭窄層5
01に、Inを含まずに活性層よりも禁制帯幅が小さい
かまたは同じ材料として、AsまたはPを含むIII族窒
化物材料系を使用する。例えば、GaNP,GaNA
s,GaNAsPなどが電流狭窄層501として使用さ
れる。これにより、塩素系ドライエッチングで電流狭窄
層501を選択エッチングでき、かつ屈折率導波型半導
体レーザとして動作させることができる。
That is, in the semiconductor laser device of FIG.
When GaN is used as the material of the active layer 105, GaN, which is the same material as the active layer 105, can be used as the material of the current confinement layer 501. However, the active layer 10
5 is a material containing In such as InGaN, for example, contains In.
aN cannot be used. Therefore, in the group III nitride semiconductor laser device shown in FIG.
01, a group III nitride material containing As or P is used as a material which does not contain In and has the same or smaller band gap than the active layer. For example, GANP, GANA
s, GNAsP or the like is used as the current confinement layer 501. Thus, the current confinement layer 501 can be selectively etched by chlorine-based dry etching, and can be operated as a refractive index guided semiconductor laser.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
発明によれば、Inを含むIII族窒化物材料からなるエ
ッチングストップ層が活性層近傍に積層されており、エ
ッチングストップ層の表面までInを含まないIII族窒
化物材料からなる層をエッチングしてストライプ構造を
形成しており、この際、サンプルの温度を低温に制御し
て、塩素系ガスを用いたドライエッチングでエッチング
を行なうことにより、Inを含むエッチングストップ層
の表面でエッチングを停止させることができる。従っ
て、エッチング深さの制御性が良好であり、素子の製造
が容易となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the etching stop layer made of a group III nitride material containing In is laminated near the active layer, and the surface of the etching stop layer is formed. A layer made of a group III nitride material containing no In is etched to form a stripe structure. At this time, the temperature of the sample is controlled to a low temperature, and etching is performed by dry etching using a chlorine-based gas. Thereby, the etching can be stopped at the surface of the etching stop layer containing In. Therefore, the controllability of the etching depth is good, and the manufacture of the element is easy.

【0070】また、請求項2記載の発明によれば、素子
表面からInを含まないIII族窒化物材料系で構成され
た第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
をInを含む第2導電型エッチングストップ層の上面ま
でほぼ垂直にエッチングしてリッジ導波路を形成してい
るので、エッチング深さの制御性が良好であり、リッジ
導波路型半導体レーザ素子を容易に製造し提供すること
ができる。
According to the second aspect of the present invention, the second conductive type contact layer and the second conductive type clad layer made of a group III nitride material containing no In from the element surface are formed of the second conductive type clad layer containing In. Since the ridge waveguide is formed by etching almost vertically to the upper surface of the two-conductivity type etching stop layer, the controllability of the etching depth is good, and the ridge waveguide type semiconductor laser device can be easily manufactured and provided. be able to.

【0071】また、請求項3記載の発明によれば、素子
表面からInを含まないIII族窒化物材料系で構成され
た第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
をInを含む第2導電型エッチングストップ層の上面ま
で逆メサ形状にエッチングしてリッジ導波路を形成して
いるので、エッチング深さの制御性が良好であり、リッ
ジ導波路型半導体レーザ素子を容易に製造することがで
きる。さらに、逆メサ形状のエッチングがなされること
によって、上部電極と第2導電型コンタクト層との接触
面積を広くすることができ、素子の動作電圧を低減させ
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the second conductive type contact layer and the second conductive type clad layer made of a group III nitride material containing no In from the element surface are formed of the second conductive type clad layer. Since the ridge waveguide is formed by etching the upper surface of the two-conductivity type etching stop layer in an inverted mesa shape, the controllability of the etching depth is good, and the ridge waveguide type semiconductor laser device can be easily manufactured. Can be. Further, by performing the reverse mesa-shaped etching, the contact area between the upper electrode and the second conductivity type contact layer can be increased, and the operating voltage of the element can be reduced.

【0072】また、請求項4記載の発明によれば、スト
ライプ構造の両側にストライプ構造と平行に素子表面か
ら第2導電型コンタクト層および第2導電型クラッド層
を第2導電型エッチングストップ層の表面まで周期的に
エッチングして回折格子を形成しているので、光をスト
ライプ領域に閉じ込めることができ、屈折率導波型半導
体レーザとして動作させることができる。また、回折格
子の作製において、第2導電型エッチングストップ層の
表面でエッチングを停止させることができ、回折格子の
エッチング深さの制御性が良好である。
According to the fourth aspect of the present invention, the second conductivity type contact layer and the second conductivity type cladding layer are formed on both sides of the stripe structure in parallel with the stripe structure from the element surface. Since the diffraction grating is formed by periodically etching the surface, light can be confined in the stripe region, and the device can be operated as a refractive index guided semiconductor laser. Further, in the production of the diffraction grating, the etching can be stopped at the surface of the second conductivity type etching stop layer, and the controllability of the etching depth of the diffraction grating is excellent.

【0073】また、請求項5記載の発明によれば、第2
導電型エッチングストップ層の上にストライプ溝を有す
る第1導電型または半絶縁性の電流狭窄層が積層されて
おり、電流狭窄層は活性層よりも禁制帯幅が小さいかま
たは同じ材料からなっているため、活性層で発光した光
を吸収して屈折率導波型半導体レーザとして動作させる
ことができる。また、第2導電型エッチングストップ層
はInを含むIII族窒化物材料からなり、電流狭窄層は
Inを含まないIII族窒化物材料からなっているため、
塩素ガス系のドライエッチングによって電流狭窄層を選
択的にエッチングすることができ、ストライプ溝の深さ
を制御性よく形成することができる。また、第2導電型
コンタクト層の面積を広くできるため、上部電極との接
触抵抗を低減して素子の動作電圧を低減できる。
According to the fifth aspect of the present invention, the second
A first conductivity type or semi-insulating current confinement layer having a stripe groove is laminated on the conduction type etching stop layer, and the current confinement layer has a smaller band gap than the active layer or is made of the same material. Therefore, the light emitted by the active layer can be absorbed to operate as a refractive index guided semiconductor laser. Further, the second conductivity type etching stop layer is made of a group III nitride material containing In, and the current confinement layer is made of a group III nitride material containing no In.
The current confinement layer can be selectively etched by chlorine gas-based dry etching, and the depth of the stripe groove can be formed with good controllability. Further, since the area of the second conductivity type contact layer can be increased, the contact resistance with the upper electrode can be reduced, and the operating voltage of the element can be reduced.

【0074】また、請求項6記載の発明によれば、第2
導電型エッチングストップ層の上にストライプ溝を有す
る第1導電型または半絶縁性の電流狭窄層が積層されて
おり、電流狭窄層の材料としてInを含まずにAsまた
はPを含むIII族窒化物材料系を使用しているため、I
nを含む材料で活性層が構成されている場合でも、電流
狭窄層の禁制帯幅を活性層よりも小さいかまたは同じに
することができ、屈折率導波型半導体レーザを構成でき
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the second
A first conductivity type or semi-insulating current confinement layer having a stripe groove is laminated on a conduction type etching stop layer, and a group III nitride containing As or P without containing In as a material of the current confinement layer Since the material system is used, I
Even when the active layer is made of a material containing n, the bandgap of the current confinement layer can be made smaller or the same as that of the active layer, and a refractive index guided semiconductor laser can be formed.

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

【図1】本発明に係る半導体発光素子(半導体レーザ素
子)の一構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention.

【図2】図1の半導体発光素子(半導体レーザ素子)の製
造工程例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) of FIG. 1;

【図3】本発明に係る半導体発光素子(半導体レーザ素
子)の他の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体発光素子(半導体レーザ素
子)の他の構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体発光素子(半導体レーザ素
子)の他の構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention.

【図6】図5の半導体発光素子(半導体レーザ素子)の製
造工程例を示す図である。
6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) of FIG. 5;

【図7】III族窒化物材料系を用いた従来の利得導波型
半導体レーザを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional gain guided semiconductor laser using a group III nitride material.

【図8】III族窒化物材料系を用いた従来の屈折率導波
型半導体レーザを示す図である。
FIG. 8 is a view showing a conventional refractive index guided semiconductor laser using a group III nitride material.

【図9】AlGaAs材料系を用いた従来の屈折率導波
型半導体レーザを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a conventional refractive index guided semiconductor laser using an AlGaAs material system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 サファイア基板 102 GaNバッファ層 103 n型GaNコンタクト層 104 n型AlGaNクラッド層 105 InGaN活性層 106 p型InGaAlNエッチング
ストップ層 107 p型AlGaNクラッド層 108 p型GaNコンタクト層 109 p側電極 110 n側電極 401 回折格子 501 n型GaNP電流狭窄層 601 ストライプ領域
Reference Signs List 101 sapphire substrate 102 GaN buffer layer 103 n-type GaN contact layer 104 n-type AlGaN cladding layer 105 InGaN active layer 106 p-type InGaAlN etching stop layer 107 p-type AlGaN cladding layer 108 p-type GaN contact layer 109 p-side electrode 110 n-side electrode 401 diffraction grating 501 n-type GaNP current confinement layer 601 stripe region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型クラッド層とp型クラッド層とに活
性層が挾まれた構造が基板上に積層されたIII族窒化物
材料系半導体発光素子において、Inを含むIII族窒化
物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材料からなるエ
ッチングストップ層が活性層の近傍に積層されており、
上記エッチングストップ層の表面までInを含まないII
I族窒化物材料からなる層をエッチングしてストライプ
構造が形成されていることを特徴とする半導体発光素
子。
1. A group III nitride semiconductor light emitting device having a structure in which an active layer is sandwiched between an n-type cladding layer and a p-type cladding layer is laminated on a substrate. An etching stop layer made of a material having a larger bandgap than the active layer is laminated near the active layer,
No In containing up to the surface of the etching stop layer II
A semiconductor light emitting device, wherein a stripe structure is formed by etching a layer made of a group I nitride material.
【請求項2】 基板上に、少なくとも、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型エッチングストップ層,第
2導電型クラッド層,第2導電型コンタクト層を含む構
造が積層されており、第2導電型エッチングストップ層
は、Inを含むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯
幅の大きい材料からなり、また、エッチングストップ層
よりも上の層はInを含まないIII族窒化物材料系で構
成されており、素子表面から第2導電型コンタクト層お
よび第2導電型クラッド層を第2導電型エッチングスト
ップ層の表面までほぼ垂直にエッチングしてリッジ導波
路が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
2. A structure comprising at least a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type etching stop layer, a second conductivity type clad layer, and a second conductivity type contact layer are laminated on a substrate. The second conductivity type etching stop layer is made of a group III nitride material containing In and having a larger bandgap than the active layer, and a layer above the etching stop layer is a group III nitride material containing no In. A ridge waveguide is formed by etching the second conductive type contact layer and the second conductive type clad layer substantially vertically from the element surface to the surface of the second conductive type etching stop layer from the element surface. A semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 基板上に、少なくとも、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型エッチングストップ層,第
2導電型クラッド層,第2導電型コンタクト層を含む構
造が積層されており、第2導電型エッチングストップ層
は、Inを含むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯
幅の大きい材料からなり、また、エッチングストップ層
よりも上の層はInを含まないIII族窒化物材料系で構
成されており、素子表面から第2導電型コンタクト層お
よび第2導電型クラッド層を第2導電型エッチングスト
ップ層の表面まで逆メサ形状にエッチングしてリッジ導
波路が形成されていることを特徴とする半導体発光素
子。
3. A structure including at least a first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type etching stop layer, a second conductive type clad layer, and a second conductive type contact layer is laminated on a substrate. The second conductivity type etching stop layer is made of a group III nitride material containing In and having a larger bandgap than the active layer, and a layer above the etching stop layer is a group III nitride material containing no In. The ridge waveguide is formed by etching the second conductive type contact layer and the second conductive type clad layer from the element surface to the surface of the second conductive type etching stop layer in an inverted mesa shape from the element surface. A semiconductor light-emitting device.
【請求項4】 基板上に、少なくとも、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型エッチングストップ層,第
2導電型クラッド層,第2導電型コンタクト層を含む構
造が積層されており、第2導電型エッチングストップ層
は、Inを含むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯
幅の大きい材料からなり、また、エッチングストップ層
よりも上の層はInを含まないIII族窒化物材料系で構
成されており、素子表面から第2導電型コンタクト層お
よび第2導電型クラッド層を第2導電型エッチングスト
ップ層の表面までエッチングしてストライプ構造が形成
され、該ストライプ構造の両側にストライプ構造と平行
に、素子表面から第2導電型コンタクト層および第2導
電型クラッド層を第2導電型エッチングストップ層の表
面まで周期的にエッチングして回折格子が形成されてい
ることを特徴とする半導体発光素子。
4. A structure including at least a first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type etching stop layer, a second conductive type clad layer, and a second conductive type contact layer is laminated on a substrate. The second conductivity type etching stop layer is made of a group III nitride material containing In and having a larger bandgap than the active layer, and a layer above the etching stop layer is made of a group III nitride material containing no In. And a second conductive type contact layer and a second conductive type clad layer are etched from the element surface to the surface of the second conductive type etching stop layer to form a stripe structure, and both sides of the stripe structure are formed. In parallel with the stripe structure, the second conductive type contact layer and the second conductive type clad layer are periodically etched from the element surface to the surface of the second conductive type etching stop layer. A semiconductor light-emitting device, wherein a diffraction grating is formed by forming a diffraction grating.
【請求項5】 基板上に、少なくとも、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型エッチングストップ層,第
1導電型または半絶縁性の電流狭窄層,第2導電型クラ
ッド層,第2導電型コンタクト層を含む構造が積層され
ており、第2導電型エッチングストップ層は、Inを含
むIII族窒化物材料で活性層よりも禁制帯幅の大きい材
料からなり、また、電流狭窄層は、Inを含まずに活性
層よりも禁制帯幅が小さいかまたは同じ材料からなり、
電流狭窄層が第2導電型エッチングストップ層の表面ま
でエッチングされてストライプ溝が形成されていること
を特徴とする半導体発光素子。
5. A substrate comprising at least a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type etching stop layer, a first conductivity type or semi-insulating current confinement layer, a second conductivity type clad layer, A structure including a two-conductivity-type contact layer is laminated. The second-conductivity-type etching stop layer is made of a group III nitride material containing In and having a larger forbidden band width than the active layer. Is made of the same material or a material having a smaller forbidden band width than the active layer without containing In,
A semiconductor light emitting device, wherein a current confinement layer is etched to a surface of an etching stop layer of a second conductivity type to form a stripe groove.
【請求項6】 請求項5記載の半導体発光素子におい
て、活性層はInを含むIII族窒化物材料からなり、ま
た、第1導電型または半絶縁性の電流狭窄層はInを含
まずにAsまたはPを含むIII族窒化物材料からなるこ
とを特徴とする半導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the active layer is made of a group III nitride material containing In, and the first conductivity type or semi-insulating current confinement layer is made of As without containing In. A semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride material containing P.
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