JPH11177185A - 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体レーザInfo
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- JPH11177185A JPH11177185A JP36220397A JP36220397A JPH11177185A JP H11177185 A JPH11177185 A JP H11177185A JP 36220397 A JP36220397 A JP 36220397A JP 36220397 A JP36220397 A JP 36220397A JP H11177185 A JPH11177185 A JP H11177185A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体レーザのキャビティの反りを小さくして
端面の平行度を向上させ、発振しきい電流密度を低下さ
せ発光効率を向上させること。 【解決手段】サファイア基板１のａ面上に窒化ガリウム
系化合物半導体から成る各層２〜９を形成した半導体レ
ーザ１００において、キャビティＲの長さ方向をサファ
イア基板のｃ軸に垂直な方向（ｍ軸）とした。サファイ
ア基板１のａ面上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶
成長させると、その半導体はその半導体のｃ軸に沿って
成長する。この時、基板は反るが、基板面の反りはｍ軸
方向が最も小さい。よって、ａ面上において、このｍ軸
方向に光軸が向くようにキャビティＲを形成すれば、両
端面Ｓの平行度が高くなる。
端面の平行度を向上させ、発振しきい電流密度を低下さ
せ発光効率を向上させること。 【解決手段】サファイア基板１のａ面上に窒化ガリウム
系化合物半導体から成る各層２〜９を形成した半導体レ
ーザ１００において、キャビティＲの長さ方向をサファ
イア基板のｃ軸に垂直な方向（ｍ軸）とした。サファイ
ア基板１のａ面上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶
成長させると、その半導体はその半導体のｃ軸に沿って
成長する。この時、基板は反るが、基板面の反りはｍ軸
方向が最も小さい。よって、ａ面上において、このｍ軸
方向に光軸が向くようにキャビティＲを形成すれば、両
端面Ｓの平行度が高くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振しきい電流密
度を低下させた窒化ガリウム(GaN) 系化合物半導体レー
ザに関する。特に、キャビティの長さ方向の反りを防止
したレーザに関する。
度を低下させた窒化ガリウム(GaN) 系化合物半導体レー
ザに関する。特に、キャビティの長さ方向の反りを防止
したレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、クラッド層、活性層等を窒化ガリ
ウム系化合物半導体(AlxGayIn1-x-yN)(0≦x ≦1,0 ≦y
≦1,0 ≦x+y ≦1)とした半導体レーザが知られている。
その半導体レーザは、サファイア基板のａ面上に窒化ガ
リウム系化合物半導体を成長させ、キャビティの長さ方
向（光軸方向）がｃ軸の向きになるように形成してい
た。
ウム系化合物半導体(AlxGayIn1-x-yN)(0≦x ≦1,0 ≦y
≦1,0 ≦x+y ≦1)とした半導体レーザが知られている。
その半導体レーザは、サファイア基板のａ面上に窒化ガ
リウム系化合物半導体を成長させ、キャビティの長さ方
向（光軸方向）がｃ軸の向きになるように形成してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サファイア基板のａ面
上には、ａ面に垂直な方向をｃ軸とする窒化ガリウム系
化合物半導体が成長する。この場合、サファイアと窒化
ガリウム系化合物半導体には熱膨張係数の結晶軸異方性
がある。このため、ａ面のサファイア基板を用いた場合
には、サファイア基板はｃ軸方向に沿って最も大きく反
り、ｍ軸方向に沿った反りは最も小さい。このため、サ
ファイア基板のｃ軸方向に沿ってキャビティを形成する
と、そのキャビティの光軸が最大曲率を有する円弧に沿
って形成されることになる。このため、キャビティの両
端面の平行度が低下し、光路が反るために、端面間での
効率の良い多重反射が行なわれない。そのために、発振
しきい電流密度が低下すると共に発光効率が低いという
問題がある。
上には、ａ面に垂直な方向をｃ軸とする窒化ガリウム系
化合物半導体が成長する。この場合、サファイアと窒化
ガリウム系化合物半導体には熱膨張係数の結晶軸異方性
がある。このため、ａ面のサファイア基板を用いた場合
には、サファイア基板はｃ軸方向に沿って最も大きく反
り、ｍ軸方向に沿った反りは最も小さい。このため、サ
ファイア基板のｃ軸方向に沿ってキャビティを形成する
と、そのキャビティの光軸が最大曲率を有する円弧に沿
って形成されることになる。このため、キャビティの両
端面の平行度が低下し、光路が反るために、端面間での
効率の良い多重反射が行なわれない。そのために、発振
しきい電流密度が低下すると共に発光効率が低いという
問題がある。
【０００４】本発明は、この問題を解決するために成さ
れたものであり、キャビティの反りをなるべく小さくす
ることで、レーザの発振しきい電流密度を低下させると
共に発光効率を向上させることを目的とする。
れたものであり、キャビティの反りをなるべく小さくす
ることで、レーザの発振しきい電流密度を低下させると
共に発光効率を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、サファイア基
板のａ面上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る各層
を形成した半導体レーザにおいて、キャビティの長さ方
向をサファイア結晶のｃ軸に垂直な方向としたことを特
徴とする。
板のａ面上に窒化ガリウム系化合物半導体から成る各層
を形成した半導体レーザにおいて、キャビティの長さ方
向をサファイア結晶のｃ軸に垂直な方向としたことを特
徴とする。
【０００６】
【発明の作用及び効果】サファイア基板のａ面｛１１−
２０｝上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させ
ると、その窒化ガリウム系化合物半導体はその結晶体の
ｃ軸＜０００１＞に沿って成長する。この時、サファイ
ア基板は反る。この反り方は等方的ではなく、ｃ軸に沿
った反りが最も大きく、ｍ軸方向＜１０−１０＞の反り
は最も小さい。よって、ａ面上において、ｍ軸方向に光
軸が向くようにキャビティを形成することで、両端面の
平行度が高くなり、キャビティにおいて効率の良い多重
反射が行なわれ、光増幅の効率が高くなる。よって、レ
ーザの発振しきい電流密度が低下すると共に発光効率
（内部量子効率）が増加する。
２０｝上に窒化ガリウム系化合物半導体を結晶成長させ
ると、その窒化ガリウム系化合物半導体はその結晶体の
ｃ軸＜０００１＞に沿って成長する。この時、サファイ
ア基板は反る。この反り方は等方的ではなく、ｃ軸に沿
った反りが最も大きく、ｍ軸方向＜１０−１０＞の反り
は最も小さい。よって、ａ面上において、ｍ軸方向に光
軸が向くようにキャビティを形成することで、両端面の
平行度が高くなり、キャビティにおいて効率の良い多重
反射が行なわれ、光増幅の効率が高くなる。よって、レ
ーザの発振しきい電流密度が低下すると共に発光効率
（内部量子効率）が増加する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお、本発明は下記実施例に限定さ
れるものではない。図１は、本発明の具体的な実施例に
係る半導体レーザ１００の構成を示した断面図である。
半導体レーザ１００は、サファイア基板１を有してお
り、そのサファイア基板１上に５０ｎｍのAlN バッファ
層２が形成されている。
基づいて説明する。なお、本発明は下記実施例に限定さ
れるものではない。図１は、本発明の具体的な実施例に
係る半導体レーザ１００の構成を示した断面図である。
半導体レーザ１００は、サファイア基板１を有してお
り、そのサファイア基板１上に５０ｎｍのAlN バッファ
層２が形成されている。
【０００８】そのバッファ層２の上には、順に、膜厚約
４．０μｍ、電子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(S
i)ドープGaN から成るｎ層３、膜厚５００ｎｍ、電子密
度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(Si)ドープ Al0.1Ga
0.9Nから成るｎクラッド層４、膜厚１００ｎｍ、電子密
度１×１０18／ｃｍ3 のシリコン(Si)ドープGaN からな
るｎガイド層５、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層６
２と膜厚約35ÅのGa0.95In0.05N から成る井戸層６１と
が交互に積層された多重量子井戸構造(MQW) の活性層６
が形成されている。バリア層６２は６層、井戸層６１は
５層である。そして、その活性層６の上に、膜厚１００
ｎｍ、ホール密度５×１０17／ｃｍ3 のマグネシウム(M
g)ドープGaN から成るｐガイド層７、膜厚５００ｎｍ、
ホール密度５×１０17／ｃｍ3 、マグネシウム(Mg)ドー
プAl0.1Ga0.9N から成るｐクラッド層８、膜厚２００ｎ
ｍ、ホール密度５×１０17／ｃｍ3 、マグネシウム(Mg)
ドープGaN から成るｐコンタクト層９が形成されてい
る。そして、ｐコンタクト層９上にNi電極１０が形成さ
れている。又、ｎ層３上にはAlから成る電極１１が形成
されている。
４．０μｍ、電子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(S
i)ドープGaN から成るｎ層３、膜厚５００ｎｍ、電子密
度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(Si)ドープ Al0.1Ga
0.9Nから成るｎクラッド層４、膜厚１００ｎｍ、電子密
度１×１０18／ｃｍ3 のシリコン(Si)ドープGaN からな
るｎガイド層５、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層６
２と膜厚約35ÅのGa0.95In0.05N から成る井戸層６１と
が交互に積層された多重量子井戸構造(MQW) の活性層６
が形成されている。バリア層６２は６層、井戸層６１は
５層である。そして、その活性層６の上に、膜厚１００
ｎｍ、ホール密度５×１０17／ｃｍ3 のマグネシウム(M
g)ドープGaN から成るｐガイド層７、膜厚５００ｎｍ、
ホール密度５×１０17／ｃｍ3 、マグネシウム(Mg)ドー
プAl0.1Ga0.9N から成るｐクラッド層８、膜厚２００ｎ
ｍ、ホール密度５×１０17／ｃｍ3 、マグネシウム(Mg)
ドープGaN から成るｐコンタクト層９が形成されてい
る。そして、ｐコンタクト層９上にNi電極１０が形成さ
れている。又、ｎ層３上にはAlから成る電極１１が形成
されている。
【０００９】この半導体レーザ１００の平面は、図２の
ように構成されている。図２の領域Ａが層３の露出面で
ある。その層３の露出面Ａに電極１１が形成されてい
る。図２の線Ｌ１、Ｌ２が、キャビディＲの端面Ｓを形
成するためのエッチングラインである。
ように構成されている。図２の領域Ａが層３の露出面で
ある。その層３の露出面Ａに電極１１が形成されてい
る。図２の線Ｌ１、Ｌ２が、キャビディＲの端面Ｓを形
成するためのエッチングラインである。
【００１０】次に、この構造の半導体レーザ１００の製
造方法について説明する。上記半導体レーザ１００は、
有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE 」と示す）に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)3)（以下「TMG 」と記す）とトリメチルアルミニウム
(Al(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）とトリメチルインジ
ウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）とシラン(SiH4)
とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以
下「CP2Mg 」と記す）である。
造方法について説明する。上記半導体レーザ１００は、
有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE 」と示す）に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)3)（以下「TMG 」と記す）とトリメチルアルミニウム
(Al(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）とトリメチルインジ
ウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）とシラン(SiH4)
とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以
下「CP2Mg 」と記す）である。
【００１１】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１をMOVPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速２liter/分で約３０分反応室に流しながら
温度１１００℃でサファイア基板１をベーキングした。
ａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１をMOVPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速２liter/分で約３０分反応室に流しながら
温度１１００℃でサファイア基板１をベーキングした。
【００１２】次に、温度を４００℃まで低下させて、H2
を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を１．８×
１０-5モル／分で約９０秒間供給してAlN のバッファ層
２を約５０ｎｍの厚さに形成した。次に、サファイア基
板１の温度を１１５０℃に保持し、H2を２０liter/分、
NH3 を１０liter/分、TMG を１．７×１０-4モル／分、
H2ガスにて０．８６ｐｐｍに希釈されたシラン(SiH4)を
２０×１０-8モル／分で導入し、膜厚約４．０μｍ、電
子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(Si)ドープGaN か
らなるｎ層３を形成した。
を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を１．８×
１０-5モル／分で約９０秒間供給してAlN のバッファ層
２を約５０ｎｍの厚さに形成した。次に、サファイア基
板１の温度を１１５０℃に保持し、H2を２０liter/分、
NH3 を１０liter/分、TMG を１．７×１０-4モル／分、
H2ガスにて０．８６ｐｐｍに希釈されたシラン(SiH4)を
２０×１０-8モル／分で導入し、膜厚約４．０μｍ、電
子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(Si)ドープGaN か
らなるｎ層３を形成した。
【００１３】上記のｎ層３を形成した後、続いて温度を
１１００℃に保持し、H2を２０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMA を５．０×１０-6モル／分、TMG を５．０
×１０-5モル／分、H2ガスにて０．８６ｐｐｍに希釈さ
れたシラン(SiH4)を８×１０-9モル／分で導入し、膜厚
５００ｎｍ、電子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(S
i)ドープAl0.1Ga0.9N からなるｎクラッド層４を形成し
た。
１１００℃に保持し、H2を２０liter/分、NH3 を１０li
ter/分、TMA を５．０×１０-6モル／分、TMG を５．０
×１０-5モル／分、H2ガスにて０．８６ｐｐｍに希釈さ
れたシラン(SiH4)を８×１０-9モル／分で導入し、膜厚
５００ｎｍ、電子密度１×１０18／ｃｍ3 、シリコン(S
i)ドープAl0.1Ga0.9N からなるｎクラッド層４を形成し
た。
【００１４】次に、温度を１１００℃に保持し、H2を２
０liter/分、TMG を５×１０-5モル／分、H2ガスにて
０．８６ｐｐｍに希釈された(SiH4)を８×１０-9モル／
分で導入し、膜厚１００ｎｍ、電子密度１×１０18／ｃ
ｍ3 のシリコン(Si)ドープGaNからなるｎガイド層５を
形成した。
０liter/分、TMG を５×１０-5モル／分、H2ガスにて
０．８６ｐｐｍに希釈された(SiH4)を８×１０-9モル／
分で導入し、膜厚１００ｎｍ、電子密度１×１０18／ｃ
ｍ3 のシリコン(Si)ドープGaNからなるｎガイド層５を
形成した。
【００１５】次に、N2又はH2、NH3 及びTMG を供給し
て、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層６２を形成し
た。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供給して、
膜厚約35ÅのGa0.95In0.05N から成る井戸層６１を形成
した。さらに、バリア層６２と井戸層６１を同一条件で
４周期形成し、その上にGaN から成るバリア層６２を形
成した。このようにして５周期のMQW 構造の活性層６を
形成した。
て、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層６２を形成し
た。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供給して、
膜厚約35ÅのGa0.95In0.05N から成る井戸層６１を形成
した。さらに、バリア層６２と井戸層６１を同一条件で
４周期形成し、その上にGaN から成るバリア層６２を形
成した。このようにして５周期のMQW 構造の活性層６を
形成した。
【００１６】続いて、温度を１１００℃に保持し、N2又
はH2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMG を０．
５×１０-4モル／分、Cp2Mg を２×１０-7モル／分で導
入して、マグネシウム(Mg)がドーピングされた、膜厚約
１０ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープGaN からなるｐガイ
ド層７を形成した。
はH2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMG を０．
５×１０-4モル／分、Cp2Mg を２×１０-7モル／分で導
入して、マグネシウム(Mg)がドーピングされた、膜厚約
１０ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープGaN からなるｐガイ
ド層７を形成した。
【００１７】次に、温度を１１００℃に保持し、N2又は
H2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を５×１
０-6モル／分、TMG を５×１０-5モル／分、及び、Cp2M
g を２×１０-7モル／分で導入して、マグネシウム(Mg)
がドーピングされた、膜厚約１００ｎｍのマグネシウム
(Mg)ドープのAl0.1Ga0.9N からなるｐクラッド層８を形
成した。
H2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMA を５×１
０-6モル／分、TMG を５×１０-5モル／分、及び、Cp2M
g を２×１０-7モル／分で導入して、マグネシウム(Mg)
がドーピングされた、膜厚約１００ｎｍのマグネシウム
(Mg)ドープのAl0.1Ga0.9N からなるｐクラッド層８を形
成した。
【００１８】次に、温度を１１００℃に保持し、N2又は
H2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMG を５×１
０-5モル／分、Cp2Mg を２×１０-7モル／分で導入し
て、マグネシウム(Mg)がドーピングされた、膜厚約２０
０ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN からなるｐコン
タクト層９を形成した。
H2を２０liter/分、NH3 を１０liter/分、TMG を５×１
０-5モル／分、Cp2Mg を２×１０-7モル／分で導入し
て、マグネシウム(Mg)がドーピングされた、膜厚約２０
０ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN からなるｐコン
タクト層９を形成した。
【００１９】次に、電子線照射装置を用いて、ｐコンタ
クト層９、ｐクラッド層８及びｐガイド層７に一様に電
子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧約１０
ｋＶ、試料電流１μＡ、ビームの移動速度０．２ｍｍ／
ｓｅｃ、ビーム径６０μｍφ、真空度５．０×１０-5Ｔ
ｏｒｒである。この電子線の照射により、ｐコンタクト
層９、ｐクラッド層８及びｐガイド層７はそれぞれ、ホ
ール濃度５×１０17／ｃｍ3 、５×１０17／ｃｍ3 、５
×１０17／ｃｍ3 となった。このようにして多層構造の
ウエハを形成することができた。
クト層９、ｐクラッド層８及びｐガイド層７に一様に電
子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧約１０
ｋＶ、試料電流１μＡ、ビームの移動速度０．２ｍｍ／
ｓｅｃ、ビーム径６０μｍφ、真空度５．０×１０-5Ｔ
ｏｒｒである。この電子線の照射により、ｐコンタクト
層９、ｐクラッド層８及びｐガイド層７はそれぞれ、ホ
ール濃度５×１０17／ｃｍ3 、５×１０17／ｃｍ3 、５
×１０17／ｃｍ3 となった。このようにして多層構造の
ウエハを形成することができた。
【００２０】次に、ｐコンタクト層９の上に、スパッタ
リングによりSiO2層を２００ｎｍの厚さに形成し、その
SiO2層上にフォトレジストを塗布した。そして、フォト
リソグラフにより、ｎ層３に対する電極形成部位のフォ
トレジストを除去し、フォトレジストによって覆われて
いないSiO2層をフッ化水素酸系エッチング液で除去し
た。
リングによりSiO2層を２００ｎｍの厚さに形成し、その
SiO2層上にフォトレジストを塗布した。そして、フォト
リソグラフにより、ｎ層３に対する電極形成部位のフォ
トレジストを除去し、フォトレジストによって覆われて
いないSiO2層をフッ化水素酸系エッチング液で除去し
た。
【００２１】次に、フォトレジスト及びSiO2層によって
覆われていない部位のｐコンタクト層９、ｐクラッド層
８、ｐガイド層７、活性層６、ｎガイド層５、ｎクラッ
ド層４及びｎ層３の一部を真空度０．０４Ｔｏｒｒ、高
周波電力０．４４Ｗ／ｃｍ2、BCl3ガスを１０ｍｌ／分
の割合で供給しドライエッチングし、その後Arでドライ
エッチングした。この工程で、図１に示すように、ｎ層
３に対する電極取り出しのための領域Ａが形成された。
その後、SiO2層を除去した。
覆われていない部位のｐコンタクト層９、ｐクラッド層
８、ｐガイド層７、活性層６、ｎガイド層５、ｎクラッ
ド層４及びｎ層３の一部を真空度０．０４Ｔｏｒｒ、高
周波電力０．４４Ｗ／ｃｍ2、BCl3ガスを１０ｍｌ／分
の割合で供給しドライエッチングし、その後Arでドライ
エッチングした。この工程で、図１に示すように、ｎ層
３に対する電極取り出しのための領域Ａが形成された。
その後、SiO2層を除去した。
【００２２】次に、一様にNiを蒸着し、フォトレジスト
の塗布、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を
経て、ｐコンタクト層９の上に電極１０を形成した。一
方、ｎ層３に対しては、アルミニウムを蒸着して電極１
１を形成した。
の塗布、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を
経て、ｐコンタクト層９の上に電極１０を形成した。一
方、ｎ層３に対しては、アルミニウムを蒸着して電極１
１を形成した。
【００２３】次に、キャビティ端面Ｓを形成するための
ドライエッチングを次のように行った。ウエハの全上面
に一様にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ
により、ｍ軸方向に幅、ｃ軸方向に長さを有するストラ
イプ状の領域Ｂ（図２）が除去され、キャビティＲの長
さＬの幅でｃ軸に沿って覆われたレジストマスク１２が
形成された。
ドライエッチングを次のように行った。ウエハの全上面
に一様にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ
により、ｍ軸方向に幅、ｃ軸方向に長さを有するストラ
イプ状の領域Ｂ（図２）が除去され、キャビティＲの長
さＬの幅でｃ軸に沿って覆われたレジストマスク１２が
形成された。
【００２４】次に、真空度1mTorr、高周波電力300WでCl
2 ガスを5 ml/ 分の割合で供給し、レジストマスク１２
で覆われていないストライプ状の領域Ｂをサファイア基
板１が露出するまで、反応性イオンビームエッチング(R
IBE)によりドライエッチングした。
2 ガスを5 ml/ 分の割合で供給し、レジストマスク１２
で覆われていないストライプ状の領域Ｂをサファイア基
板１が露出するまで、反応性イオンビームエッチング(R
IBE)によりドライエッチングした。
【００２５】その後、上記の如く処理されたウエハをレ
ーザのキャビティＲの長さ方向（ｍ軸）（キャビティＲ
の端面Ｓに垂直な方向）に沿ってスクライビングしてス
クライブ溝を形成し、キャビティ端面Ｓに平行なｃ軸方
向にダイシンクして、短冊片を得た。（図３）次に、キ
ャビティ端面Ｓを保護するために、キャビティ端面Ｓに
SiO2をスパッタリングにより蒸着した。そして、各短冊
片をローラで押圧して、既に、ｍ軸方向に沿って形成さ
れているスクライブ溝を利用して、各素子チップに分離
した。
ーザのキャビティＲの長さ方向（ｍ軸）（キャビティＲ
の端面Ｓに垂直な方向）に沿ってスクライビングしてス
クライブ溝を形成し、キャビティ端面Ｓに平行なｃ軸方
向にダイシンクして、短冊片を得た。（図３）次に、キ
ャビティ端面Ｓを保護するために、キャビティ端面Ｓに
SiO2をスパッタリングにより蒸着した。そして、各短冊
片をローラで押圧して、既に、ｍ軸方向に沿って形成さ
れているスクライブ溝を利用して、各素子チップに分離
した。
【００２６】このようにして、図４に示すような半導体
レーザ１００を得た。図４では、各層の寸法と曲率が誇
張されて示されているが、図４はサファイア基板１がｍ
軸方向には反りがなく、ｃ軸方向に反りがあることを示
している。このように、キャビティＲは、その長さ方
向、即ち、光軸がｍ軸となるように形成されている。よ
って、キャビティＲの光軸は直線であり、対向する２つ
のキャビティ端面Ｓは光軸に垂直となり、それらの平行
度は高い。
レーザ１００を得た。図４では、各層の寸法と曲率が誇
張されて示されているが、図４はサファイア基板１がｍ
軸方向には反りがなく、ｃ軸方向に反りがあることを示
している。このように、キャビティＲは、その長さ方
向、即ち、光軸がｍ軸となるように形成されている。よ
って、キャビティＲの光軸は直線であり、対向する２つ
のキャビティ端面Ｓは光軸に垂直となり、それらの平行
度は高い。
【００２７】図５に示すように、キャビティＲの長さＬ
が７００μｍの場合の最大変位Ｘを測定した。キャビテ
ィＲの長さ方向をサファイア基板１のｍ軸の方向とした
場合には最大変位Ｘは３００Åであり、キャビティＲの
長さ方向をサファイア基板１のｃ軸の方向とした従来の
場合には最大変位Ｘは７００Åである。これは、率（Ｘ
／Ｌ）にして、本実施例の場合が０．０４であり、従来
の場合が０．１４であり、著しい反りの改善が見られる
ことが分かる。
が７００μｍの場合の最大変位Ｘを測定した。キャビテ
ィＲの長さ方向をサファイア基板１のｍ軸の方向とした
場合には最大変位Ｘは３００Åであり、キャビティＲの
長さ方向をサファイア基板１のｃ軸の方向とした従来の
場合には最大変位Ｘは７００Åである。これは、率（Ｘ
／Ｌ）にして、本実施例の場合が０．０４であり、従来
の場合が０．１４であり、著しい反りの改善が見られる
ことが分かる。
【００２８】このようにして、基板１に対する垂直度及
び端面間の平行度が高く、しかも、表面の平坦性が高く
鏡面性の高いキャビティ端面Ｓが得られた。これによ
り、キャビティ端面Ｓでの光の反射率が高くなり、光の
閉じ込め効果が高く、しきい値電流を低下させることが
できた。このようにして得たレーザダイオード１００
は、駆動電流は1000ｍＡにて発光出力10ｍＷ，発振ピー
ク波長 380ｎｍであった。
び端面間の平行度が高く、しかも、表面の平坦性が高く
鏡面性の高いキャビティ端面Ｓが得られた。これによ
り、キャビティ端面Ｓでの光の反射率が高くなり、光の
閉じ込め効果が高く、しきい値電流を低下させることが
できた。このようにして得たレーザダイオード１００
は、駆動電流は1000ｍＡにて発光出力10ｍＷ，発振ピー
ク波長 380ｎｍであった。
【００２９】キャビティ端面Ｓには、SiO2の保護膜が形
成されているが、SiO2等の酸化珪素、Si3N4 等の窒化珪
素、その他のTiO2等の誘電体による多重層を端面Ｓに形
成しても良い。この多重層の各層の厚さを最適に設計す
ることで、端面Ｓでの反射率をさらに向上させることが
できる。
成されているが、SiO2等の酸化珪素、Si3N4 等の窒化珪
素、その他のTiO2等の誘電体による多重層を端面Ｓに形
成しても良い。この多重層の各層の厚さを最適に設計す
ることで、端面Ｓでの反射率をさらに向上させることが
できる。
【００３０】上記実施例において、層２〜層９までの結
晶材料は窒化ガリウム系化合物半導体であれば良く、結
晶材料や組成比には特に限定されない。一般式、AlxGaY
In1- X-YN(0≦X ≦1,0 ≦Y ≦1,0 ≦X+Y ≦1)で表される
２元、３元、４元の任意の３族窒化物半導体を用いるこ
とができる。また、活性層６をＭＱＷ構造としている
が、ＳＱＷ構造であっても良い。また、活性層６とクラ
ッド層４、８の組成比は、ダブルヘテロ接合を形成する
場合には、活性層６のバンドギャップがクラッド層４、
８のバンドギャップよりも狭くなり、格子定数が整合す
るように選択すれば良い。又、４元の任意の３族窒化物
半導体を用いる場合には、バンドギャップと格子定数を
独立変化させることができるので、各層での格子定数を
一致させたダブルヘテロ接合が可能となる。ダブルヘテ
ロ接合に構成するのが望ましいが、本発明はダブルヘテ
ロ接合に限定されるものではなく、シングルヘテロ接
合、ホモ接合等であっても良い。
晶材料は窒化ガリウム系化合物半導体であれば良く、結
晶材料や組成比には特に限定されない。一般式、AlxGaY
In1- X-YN(0≦X ≦1,0 ≦Y ≦1,0 ≦X+Y ≦1)で表される
２元、３元、４元の任意の３族窒化物半導体を用いるこ
とができる。また、活性層６をＭＱＷ構造としている
が、ＳＱＷ構造であっても良い。また、活性層６とクラ
ッド層４、８の組成比は、ダブルヘテロ接合を形成する
場合には、活性層６のバンドギャップがクラッド層４、
８のバンドギャップよりも狭くなり、格子定数が整合す
るように選択すれば良い。又、４元の任意の３族窒化物
半導体を用いる場合には、バンドギャップと格子定数を
独立変化させることができるので、各層での格子定数を
一致させたダブルヘテロ接合が可能となる。ダブルヘテ
ロ接合に構成するのが望ましいが、本発明はダブルヘテ
ロ接合に限定されるものではなく、シングルヘテロ接
合、ホモ接合等であっても良い。
【００３１】また、ｐガイド層、ｐクラッド層及びｐコ
ンタクト層を電子線照射により低抵抗化したが、熱アニ
ーリング、N2プラズマガス中での熱処理、レーザ照射に
よって行ってもよい。上記の実施例において、電極１１
の形成時のエッチング工程のマスクには、SiO2の他、金
属、レジスト等、ドライエッチングに対する耐エッチン
グ性があり、下層のGaN 系の半導体に対して選択的にエ
ッチング又は剥離できるものなら採用できる。さらに、
キャビティ端面を形成するためのエンチング工程のマス
クにはフォトレジストを用いたが、その他、 SiO2 等の
ドライエッチングに対する耐エッチング性があり、下層
の電極１０、１１に対して、選択的にエッチング又は剥
離できるものなら採用できる。
ンタクト層を電子線照射により低抵抗化したが、熱アニ
ーリング、N2プラズマガス中での熱処理、レーザ照射に
よって行ってもよい。上記の実施例において、電極１１
の形成時のエッチング工程のマスクには、SiO2の他、金
属、レジスト等、ドライエッチングに対する耐エッチン
グ性があり、下層のGaN 系の半導体に対して選択的にエ
ッチング又は剥離できるものなら採用できる。さらに、
キャビティ端面を形成するためのエンチング工程のマス
クにはフォトレジストを用いたが、その他、 SiO2 等の
ドライエッチングに対する耐エッチング性があり、下層
の電極１０、１１に対して、選択的にエッチング又は剥
離できるものなら採用できる。
【図１】本発明の具体的な実施例に係る半導体レーザの
構成を示した断面図。
構成を示した断面図。
【図２】同実施例の半導体レーザの平面図。
【図３】同実施例の斜視図。
【図４】同実施例の半導体レーザの反りに関する斜視
図。
図。
【図５】半導体レーザの反りの程度を示した説明図。
100 …半導体レーザ １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…ｎ層 ４…ｎクラッド層 ６…活性層 ７…ｐクラッド層 ８…ｐガイド層 １０、１１…電極 ６１…井戸層 ６２…バリア層 １２…フォトレジスト Ｓ…キャビティ端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 湧口 光雄 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】サファイア基板のａ面上に窒化ガリウム系
化合物半導体から成る各層を形成した半導体レーザにお
いて、 キャビティの長さ方向をサファイア結晶のｃ軸に垂直な
方向としたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36220397A JPH11177185A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36220397A JPH11177185A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11177185A true JPH11177185A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18476257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36220397A Pending JPH11177185A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11177185A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001128925A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 蛍光表示方法および装置 |
| JP2001128926A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 蛍光表示方法および装置 |
| JP2003031895A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2003101142A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物系半導体発光素子 |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP36220397A patent/JPH11177185A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001128925A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 蛍光表示方法および装置 |
| JP2001128926A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 蛍光表示方法および装置 |
| JP2003031895A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2003101142A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物系半導体発光素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040210 |