JPH11233886A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH11233886A
JPH11233886A JP4622198A JP4622198A JPH11233886A JP H11233886 A JPH11233886 A JP H11233886A JP 4622198 A JP4622198 A JP 4622198A JP 4622198 A JP4622198 A JP 4622198A JP H11233886 A JPH11233886 A JP H11233886A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
doped
ridge stripe
type
stripe structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP4622198A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takahashi
孝志 高橋
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11233886A publication Critical patent/JPH11233886A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gallium-nitride-based semiconductor laser element, which can decrease the threshold current more by suppressing the lateral dispersion of the carriers injected into an active layer. SOLUTION: In this device, the ridge-stripe structure including at least an n-type Alx Ga1-x N (0<x<=1) clad layer 104, an Iny Ga1-y N (0<=y<=1) active layer 105 and p-type Alx Ga1-x N clad layer 106 is formed on a substrate 101. Furthermore, on the entire surface of the substrate 101, an Mg-doped Alx Ga1-x N layer 107 and an Mg-doped GaN layer 108 are sequentially laminated. The Mg-doped Alx Ga1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 on the ridge-stripe structure become the p-type region of low resistance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物半導体からなる半導体レーザ装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor laser device comprising a gallium nitride compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は特開平8−125275号に示
されている窒化ガリウム系半導体レーザ素子を示す図で
ある。図10の半導体レーザ素子は、n型のα−SiC
基板1のa面に、MOCVD法を利用して、層厚が2〜
4μmのn型GaN層2、層厚が0.8〜1μmのn型
AlGaNクラッド層3、層厚が300〜600ÅのI
nGaN活性層4、層厚が0.8〜1μmのp型AlG
aNクラッド層5,層厚が0.2〜0.6μmのp型G
aN層6が順に積層形成されている。そして、p型Ga
N層6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またはSiNからなる絶縁層7が形成
されており、絶縁層7および露出しているp型GaN層
6の表面にわたってAu電極8が形成され、またα−S
iC基板1の下面にNi電極9が形成されて構成されて
いる。この半導体レーザ素子では、Au電極8とNi電
極9との間に所定の電圧を印加することで、矢印方向に
レーザビームが出射されるようになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a view showing a gallium nitride based semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-125275. The semiconductor laser device of FIG. 10 is an n-type α-SiC
The layer thickness is 2 to 2 on the a surface of the substrate 1 by using the MOCVD method.
N-type GaN layer 2 having a thickness of 4 μm, n-type AlGaN cladding layer 3 having a thickness of 0.8 to 1 μm, and I having a thickness of 300 to 600 °
nGaN active layer 4, p-type AlG having a layer thickness of 0.8 to 1 μm
aN clad layer 5, p-type G having a layer thickness of 0.2 to 0.6 μm
The aN layers 6 are sequentially laminated. And p-type Ga
On both sides of the N layer 6 except for the center of the surface, an insulating layer 7 made of SiO 2 or SiN is formed in a stripe shape for current confinement, and Au is formed over the insulating layer 7 and the exposed surface of the p-type GaN layer 6. An electrode 8 is formed, and α-S
A Ni electrode 9 is formed on the lower surface of the iC substrate 1. In this semiconductor laser device, by applying a predetermined voltage between the Au electrode 8 and the Ni electrode 9, a laser beam is emitted in the direction of the arrow.

【0003】また、図11は特開平8−97468に示
されている半導体発光素子を示す図である。図11の半
導体発光素子は、サファイア基板10上に、n型GaN
からなる0.01〜0.02μm程度の低温バッファ層
11と、2〜5μm程度の高温バッファ層12と、n型
AlGaNからなる0.1〜0.3μm程度の下部クラ
ッド層13と、ノンドープまたはn型もしくはp型のI
nGaNからなり、下部クラッド層13よりもバンドギ
ャップエネルギーが小さく、屈折率の大きい0.05〜
0.1μm程度の活性層14と、下部クラッド層13と
同じ組成でp型である0.1〜0.3μmの上部クラッ
ド層15と、コンタクト層16とが順次積層されてい
る。
FIG. 11 is a view showing a semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-97468. The semiconductor light emitting device of FIG. 11 has an n-type GaN on a sapphire substrate 10.
A low-temperature buffer layer 11 of about 0.01 to 0.02 μm, a high-temperature buffer layer 12 of about 2 to 5 μm, a lower cladding layer 13 of about 0.1 to 0.3 μm of n-type AlGaN, n-type or p-type I
It is made of nGaN, has a lower band gap energy than the lower cladding layer 13, and has a large refractive index of 0.05 to
An active layer 14 having a thickness of about 0.1 μm, an upper cladding layer 15 having the same composition as the lower cladding layer 13 and having a p-type thickness of 0.1 to 0.3 μm, and a contact layer 16 are sequentially laminated.

【0004】ここで、コンタクト層16は、バッファ層
11,12と同じ組成で低抵抗層である0.3〜2μm
程度のp型GaN層19と、0.05〜0.2μm程度
のp型のInGaN層20とからなっている。そして、
InGaN層20上にはp側電極17が形成され、ま
た、上記のように積層された半導体層の1部をエッチン
グして露出したn型クラッド層13または高温バッファ
層12上にn側電極18が設けられて、半導体レーザの
チップが形成されている。
The contact layer 16 has the same composition as the buffer layers 11 and 12 and is a low resistance layer of 0.3 to 2 μm.
And a p-type InGaN layer 20 of about 0.05 to 0.2 μm. And
A p-side electrode 17 is formed on the InGaN layer 20, and an n-side electrode 18 is formed on the n-type cladding layer 13 or the high-temperature buffer layer 12 which is exposed by etching a part of the semiconductor layer stacked as described above. Are provided to form a semiconductor laser chip.

【0005】この半導体レーザ素子によれば、コンタク
ト層16の少なくともp側電極17に接触する部分をp
型GaNよりもバンドギャップエネルギーの小さい半導
体材料,すなわちp型のInGaN層で形成しているの
で、表面準位の影響を小さくすることができるとともに
p側電極17との接触抵抗を小さくしている。
According to this semiconductor laser device, at least a portion of the contact layer 16 which is in contact with the p-side electrode 17 is p-type.
Since it is formed of a semiconductor material having a smaller band gap energy than that of the p-type GaN, that is, a p-type InGaN layer, the influence of the surface state can be reduced and the contact resistance with the p-side electrode 17 is reduced. .

【0006】また、図12は特開平8−97502号に
示されている窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を
示す図である。図12の半導体レーザ素子は、サファイ
ア基板21上に、n型GaNバッファ層22が2〜5μ
m程度、n型のAlGaNからなる下部クラッド層23
が0.1〜0.3μm程度、ノンドープまたはn型もし
くはp型のInGaNからなる活性層24が0.05〜
0.1μm程度、p型AlGaNからなる上部第1クラ
ッド層25が0.1〜0.3μm程度、n型Siからな
る電流阻止層26が0.2〜0.5μm程度、p型Al
GaNからなる上部第2クラッド層27が0.5〜2μ
m程度、p型GaNからなるコンタクト層28が0.3
〜2μm程度の膜厚で、それぞれ順次に積層されてお
り、この積層体の表面にAuなどからなる上部電極29
が形成されている。また、この積層体の一部において表
面から下部クラッド層23またはバッファ層22が露出
する位置までエッチングされ、下部電極30が形成され
ている。また、電流阻止層26は一部ストライプ状にエ
ッチングで取り除かれて開口を有し、活性層24に至る
電流のための電流路を形成している。
FIG. 12 is a view showing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-97502. In the semiconductor laser device of FIG. 12, an n-type GaN buffer layer 22 is formed on a sapphire substrate 21 by 2 to 5 μm.
Lower cladding layer 23 of m-type and n-type AlGaN
Is about 0.1 to 0.3 μm, and the active layer 24 made of non-doped or n-type or p-type InGaN is 0.05 to 0.3 μm.
About 0.1 μm, the upper first cladding layer 25 made of p-type AlGaN is about 0.1 to 0.3 μm, the current blocking layer 26 made of n-type Si is about 0.2 to 0.5 μm,
The upper second cladding layer 27 made of GaN has a thickness of 0.5 to 2 μm.
m, the contact layer 28 made of p-type GaN is 0.3
Each layer is sequentially laminated with a thickness of about 2 μm, and the upper electrode 29 made of Au or the like is formed on the surface of the laminated body.
Are formed. In addition, the lower electrode 30 is formed by etching a part of the laminate to a position where the lower clad layer 23 or the buffer layer 22 is exposed from the surface. Further, the current blocking layer 26 is partially removed in a striped shape by etching and has an opening to form a current path for a current reaching the active layer 24.

【0007】この半導体レーザ素子では、電流注入領域
を規制するためにストライプ溝に形成された電流阻止層
26を、活性層24で発生する光を吸収する材料で構成
している。これにより、活性層24の横方向での屈折率
差を設けて屈折率導波構造とする機能を併せ有してい
る。
In this semiconductor laser device, the current blocking layer 26 formed in the stripe groove for regulating the current injection region is made of a material that absorbs light generated in the active layer 24. Thereby, the active layer 24 also has a function of providing a refractive index difference in the lateral direction to form a refractive index waveguide structure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図10に示した従来の
窒化ガリウム系半導体レーザ素子では、積層構造表面に
形成した絶縁層7にストライプ状の開口部を形成するこ
とによって活性層に注入する電流を狭窄し、また、図1
1に示した従来の窒化ガリウム系半導体レーザ素子で
は、積層構造の一部を表面からp型コンタクト層16を
通ってp型AlGaN上部クラッド層15途中までエッ
チングして除去してリッジストライプ構造を構成し、こ
のリッジストライプ構造によって、電流をリッジストラ
イプ構造の幅に狭窄して活性層14に注入し、また、図
12に示した従来の窒化ガリウム系半導体レーザ素子で
は、活性層24上にn型Siからなる電流阻止層26が
形成されており、開口幅Wの領域に電流を集中させてい
るようにしている。
In the conventional gallium nitride based semiconductor laser device shown in FIG. 10, the current injected into the active layer is formed by forming a stripe-shaped opening in the insulating layer 7 formed on the surface of the laminated structure. Stenosis, and FIG.
In the conventional gallium nitride-based semiconductor laser device shown in FIG. 1, a part of the laminated structure is removed by etching from the surface to the middle of the p-type AlGaN upper cladding layer 15 through the p-type contact layer 16 to form a ridge stripe structure. The current is confined to the width of the ridge stripe structure and injected into the active layer 14 by the ridge stripe structure. In the conventional gallium nitride based semiconductor laser device shown in FIG. A current blocking layer 26 made of Si is formed so that the current is concentrated in the region of the opening width W.

【0009】このように従来の窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子では、InGaN活性層の上部で電流を狭窄し
ているが、InGaN活性層に注入されたキャリアの横
方向の拡散は抑制されておらず、閾キャリア密度,すな
わち閾電流を高くする原因の一つとなっている。
As described above, in the conventional gallium nitride based semiconductor laser device, although the current is confined at the upper part of the InGaN active layer, the lateral diffusion of the carriers injected into the InGaN active layer is not suppressed. This is one of the causes for increasing the threshold carrier density, that is, the threshold current.

【0010】本発明は、活性層に注入されたキャリアの
横方向の拡散を抑制して閾電流をより低減することの可
能な窒化ガリウム系の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 gallium nitride-based semiconductor laser device capable of suppressing lateral diffusion of carriers injected into an active layer and further reducing a threshold current.

【0011】[0011]

【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、基板上に、少なくとも、n
型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa
1-yN(0≦y≦1)活性層,p型AlxGa1-xNクラッ
ド層を含むリッジストライプ構造が形成されており、さ
らに基板全面にMgドープAlxGa1-xN層,Mgドー
プGaN層が順に積層されており、リッジストライプ構
造上のMgドープAlxGa1-xN層,MgドープGaN
層が低抵抗のp型領域となっ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, at least n substrates are provided on a substrate.
Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga
A ridge stripe structure including a 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer and a p-type Al x Ga 1-x N cladding layer is formed, and a Mg-doped Al x Ga 1-x N layer is formed on the entire surface of the substrate. , Mg-doped GaN layer are sequentially stacked, and the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer and the Mg-doped GaN on the ridge stripe structure are formed.
It is characterized in that the layer is a low-resistance p-type region.

【0012】また、請求項2記載の発明は、基板上に、
少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド
層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,p型Alx
1-xNクラッド層を含むリッジストライプ構造が選択
成長によって形成されており、さらに基板全面にMgド
ープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が順に積層
されており、リッジストライプ構造上のMgドープAl
xGa1-xN層,MgドープGaN層が低抵抗のp型領域
となっていることを特徴としている。
[0012] Further, the invention according to claim 2 provides the above-mentioned, on a substrate,
At least an n-type Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, an In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer, and a p-type Al x G
A ridge stripe structure including an a 1-x N cladding layer is formed by selective growth, and a Mg-doped Al x Ga 1-x N layer and a Mg-doped GaN layer are sequentially stacked on the entire surface of the substrate, thereby forming a ridge stripe structure. Mg-doped Al on
The xGa1 -xN layer and the Mg-doped GaN layer are characterized by being low resistance p-type regions.

【0013】また、請求項3記載の発明は、基板上に、
少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド
層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,MgドープA
xGa1-xNクラッド層,MgドープGaNコンタクト
層を含むリッジストライプ構造が形成されており、さら
にリッジストライプ構造の側面はMgドープAlzGa
1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN層でほぼ平ら
に埋め込まれており、積層構造表面からInyGa1-y
活性層よりも上方のMgドープGaN層,MgドープA
xGa1-xN層,MgドープAlzGa1-zN層が低抵抗
のp型領域となっていることを特徴としている。
[0013] Further, the invention according to claim 3 is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
At least an n-type Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, an In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer, and Mg-doped A
A ridge stripe structure including an l x Ga 1-x N cladding layer and a Mg-doped GaN contact layer is formed, and the side surface of the ridge stripe structure is Mg-doped Al z Ga.
1-z N (0 ≦ z <1) layer, almost flat buried with Mg-doped GaN layer, and In y Ga 1-y N
Mg-doped GaN layer above active layer, Mg-doped A
l x Ga 1-x N layer, Mg-doped Al z Ga 1-z N layer is characterized in that it is a low-resistance p-type region.

【0014】また、請求項4記載の発明は、基板上に、
少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド
層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,MgドープA
xGa1-xNクラッド層を含む台形状または三角形状の
リッジストライプ構造が選択成長によって形成されてお
り、さらにリッジストライプ構造の側面はMgドープA
zGa1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN層でほ
ぼ平らに埋め込まれており、積層構造表面からIny
1-yN活性層よりも上方のMgドープGaN層,Mg
ドープAlxGa1-xN層,MgドープAlzGa1-zN層
が低抵抗のp型領域となっていることを特徴としてい
る。
[0014] Further, the invention according to claim 4 is the invention, wherein:
At least an n-type Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, an In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer, and Mg-doped A
A trapezoidal or triangular ridge stripe structure including an l x Ga 1-x N cladding layer is formed by selective growth, and the side surface of the ridge stripe structure is Mg-doped A.
1 z Ga 1 -zN (0 ≦ z <1) layer, almost flat buried with Mg-doped GaN layer, and In y G
Mg-doped GaN layer above a 1-y N active layer, Mg
It is characterized in that the doped Al x Ga 1 -x N layer and the Mg doped Al z Ga 1 -z N layer are p-type regions with low resistance.

【0015】また、請求項5記載の発明は、基板上に、
少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド
層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層を含む台形状ま
たは三角形状のリッジストライプ構造が選択成長によっ
て形成されており、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層
は台形状または三角形状のリッジストライプ構造の頂上
近傍に設けられており、さらにリッジストライプ構造は
MgドープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層でほ
ぼ平らに埋め込まれており、積層構造表面からIny
1-yN活性層近傍までMgドープGaN層,Mgドー
プAlxGa1-xN層が低抵抗のp型領域となっているこ
とを特徴としている。
[0015] The invention according to claim 5 is a device according to claim 5, wherein
At least a trapezoidal or triangular ridge stripe structure including an n-type Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer and an In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer is selected. The In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer is provided near the top of a trapezoidal or triangular ridge stripe structure, and the ridge stripe structure is formed of Mg-doped Al. x Ga 1-x N layer and Mg-doped GaN layer are almost flatly buried, and the In y G
a 1-y N active layer Mg doped GaN layer to the vicinity, Mg-doped Al x Ga 1-x N layer is characterized in that it is a low-resistance p-type region.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明に係る半導体レーザ
装置の第1の構成例を示す図である。図1を参照する
と、この半導体レーザ装置は、基板101上に、少なく
とも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド層10
4,InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層105,p型A
xGa1-xNクラッド層106を含むリッジストライプ
構造が形成されており、さらに基板全面にMgドープA
xGa1-xN層107,MgドープGaN層108が順
に積層されており、リッジストライプ構造上のMgドー
プAlxGa1-xN層107,MgドープGaN層108
(図1において斜線で示す領域109)が低抵抗のp型領
域となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a semiconductor laser device according to the present invention. Referring to FIG. 1, this semiconductor laser device includes at least an n-type Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer 10 on a substrate 101.
4, In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105, p-type A
A ridge stripe structure including an l x Ga 1-x N cladding layer 106 is formed, and a Mg-doped A
The l x Ga 1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 are sequentially stacked, and the Mg-doped Al x Ga 1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 on the ridge stripe structure are formed.
(A region 109 indicated by oblique lines in FIG. 1) is a low-resistance p-type region.

【0017】すなわち、図1の構成では、n型Alx
1-xN(0<x≦1)クラッド層104,InyGa1-y
N(0≦y≦1)活性層105,p型AlxGa1-xNクラ
ッド層106を含むリッジストライプ構造が形成されて
おり、InyGa1-yN活性層105はリッジストライプ
構造の幅に限定されて構成されている。そして、その側
面をMgドープAlxGa1-xN層107で埋め込んだ構
造となっている。
That is, in the configuration of FIG. 1, the n-type Al x G
a 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y
A ridge stripe structure including an N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 and a p-type Al x Ga 1-x N cladding layer 106 is formed, and the In y Ga 1-y N active layer 105 has a ridge stripe structure. The width is limited. Then, the side surface is buried with an Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 107.

【0018】このような構成では、AlxGa1-xN(0
<x≦1)のバンドギャップエネルギーがInyGa1-y
N(0≦y≦1)よりも大きいため、InyGa1-yN(0
≦y≦1)/AlxGa1-xN(0<x≦1)界面のヘテロ
障壁によってInyGa1-yN(0≦y≦1)活性層105
に注入されたキャリア(電源)は、リッジストライプ幅に
狭窄される。従って、キャリア(電源)が水平方向に拡散
することを有効に抑制できる。
In such a configuration, Al x Ga 1 -xN (0
<X ≦ 1) when the band gap energy is In y Ga 1-y
N (0 ≦ y ≦ 1), so that In y Ga 1-y N (0
≦ y ≦ 1) / Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) interface hetero barrier by In y Ga 1-y N ( 0 ≦ y ≦ 1) active layer 105
(Power supply) injected into the ridge is narrowed to the ridge stripe width. Therefore, it is possible to effectively suppress the carrier (power supply) from being diffused in the horizontal direction.

【0019】また、InyGa1-yN(0≦y≦1)はAl
xGa1-xN(0<x≦1)よりも屈折率が高い材料である
ので、この屈折率差で光をInyGa1-yN(0≦y≦1)
活性層105に閉じ込める屈折率導波構造となってい
る。
In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) is Al
x Ga 1-x N so (0 <x ≦ 1) refractive index than is high material, the light in the refractive index difference In y Ga 1-y N ( 0 ≦ y ≦ 1)
The refractive index waveguide structure is confined in the active layer 105.

【0020】また、MgドープAlxGa1-xN,Mgド
ープGaNは、窒素原料としてNH3を使用した有機金
属気相成長法により結晶成長した場合、そのままの状態
では、膜の抵抗率が104Ω・cm以上と非常に高くな
っている。この原因は、NH3雰囲気で膜中に取り込ま
れた水素によってアクセプターであるMgが不活性にな
っているためであることが知られている。そこで、図1
の半導体レーザ装置では、リッジストライプ構造上のM
gドープAlxGa1-xN層107,MgドープGaN層
108については、これらの膜中の水素を脱離させて、
低抵抗のp型に変化させたものにしている。この場合、
低抵抗のp型領域の抵抗率は数Ω・cm程度まで低減さ
れる。一方、リッジストライプ構造の側面のMgドープ
AlxGa1-xN層107,MgドープGaN層108に
ついては、水素の脱離がなされておらず、高抵抗のまま
となっている。これにより、電流は、抵抗の低いリッジ
ストライプに集中し、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性
層105にキャリアが注入される構成となっている。
Further, when Mg-doped Al x Ga 1 -xN and Mg-doped GaN are grown by metal organic chemical vapor deposition using NH 3 as a nitrogen source, the resistivity of the film remains unchanged. It is as high as 10 4 Ω · cm or more. It is known that the cause is that Mg as an acceptor is inactivated by hydrogen taken into the film in an NH 3 atmosphere. Therefore, FIG.
In the semiconductor laser device of FIG.
For the g-doped Al x Ga 1 -xN layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108, hydrogen in these films is desorbed,
It is changed to a low resistance p-type. in this case,
The resistivity of the low-resistance p-type region is reduced to about several Ω · cm. On the other hand, the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 on the side surfaces of the ridge stripe structure have not been desorbed from hydrogen and remain at high resistance. As a result, the current is concentrated on the ridge stripe having a low resistance, and carriers are injected into the In y Ga 1 -y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105.

【0021】なお、リッジストライプ構造上のMgドー
プAlxGa1-xN層107,MgドープGaN層108
中の水素を脱離させる方法としては、電子線描画装置で
リッジストライプ構造の頂上部にマスクを用いずに直接
電子線を照射する方法がある。また、リッジストライプ
構造の側面にフォトレジスト,ポリイミド,SOG等を
スピンコートして覆い、基板全体に電子線を照射してリ
ッジストライプ構造上のMgドープAlxGa1-xN層1
07,MgドープGaN層108のみを低抵抗化するこ
とも可能である。その他に、リッジストライプ構造の頂
上部に対してAlxGa1-xN層106のバンドギャップ
波長よりも短波長の光を照射する方法等が挙げられる。
The Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 on the ridge stripe structure
As a method for desorbing hydrogen therein, there is a method of directly irradiating the top of the ridge stripe structure with an electron beam without using a mask using an electron beam lithography apparatus. Also, the side surfaces of the ridge stripe structure are covered with a photoresist, polyimide, SOG, or the like by spin coating, and the entire substrate is irradiated with an electron beam to expose the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 1 on the ridge stripe structure.
It is also possible to lower the resistance of only the 07, Mg-doped GaN layer 108. In addition, there is a method of irradiating the top of the ridge stripe structure with light having a wavelength shorter than the band gap wavelength of the Al x Ga 1 -xN layer 106.

【0022】なお、MgドープAlxGa1-xN層10
7,MgドープGaN層108に電子線が侵入して低抵
抗化する深さは約0.5μm程度となっている。従っ
て、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層105から素子
表面までの厚さを0.5μm以下にする必要がある。例
えば、リッジストライプ構造のp型AlxGa1-xNクラ
ッド層106の膜厚を0.1μm、埋め込み層のMgド
ープAlxGa1-xN層107の層厚を0.3μm、Mg
ドープGaN層108の層厚を0.1μmと設定して、
図1の半導体レーザ素子を構成することができる。
The Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 10
7. The depth at which the electron beam penetrates the Mg-doped GaN layer 108 to reduce the resistance is about 0.5 μm. Therefore, the thickness from the In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 to the element surface needs to be 0.5 μm or less. For example, the thickness of the p-type Al x Ga 1 -xN cladding layer 106 having the ridge stripe structure is 0.1 μm, the thickness of the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 107 as the burying layer is 0.3 μm,
By setting the layer thickness of the doped GaN layer 108 to 0.1 μm,
The semiconductor laser device of FIG. 1 can be configured.

【0023】図1の半導体レーザ装置は、より具体的に
は、例えば、サファイア基板101上に、AlN低温バ
ッファ層102,Siドープn型GaNコンタクト層1
03が順に積層され、n型GaNコンタクト層103上
に、n型AlGaNクラッド層104,InGaN−M
QW活性層105,MgドープAlGaNクラッド層1
06が積層されて、n型AlGaNクラッド層104,
InGaN−MQW活性層105,MgドープAlGa
Nクラッド層106がリッジストライプ構造として形成
されている。さらに、n型GaNコンタクト層103お
よびリッジストライプ構造上に、MgドープAlGaN
層107,MgドープGaN層108が順に積層され、
リッジストライプ構造が埋め込まれている。
More specifically, the semiconductor laser device shown in FIG. 1 has, for example, an AlN low-temperature buffer layer 102 and a Si-doped n-type GaN contact layer 1 on a sapphire substrate 101.
03 are sequentially stacked, and an n-type AlGaN cladding layer 104 and an InGaN-M
QW active layer 105, Mg-doped AlGaN cladding layer 1
06 are stacked to form an n-type AlGaN cladding layer 104,
InGaN-MQW active layer 105, Mg-doped AlGa
The N cladding layer 106 is formed as a ridge stripe structure. Further, Mg-doped AlGaN is formed on the n-type GaN contact layer 103 and the ridge stripe structure.
A layer 107 and a Mg-doped GaN layer 108 are sequentially stacked,
A ridge stripe structure is embedded.

【0024】図1において、斜線部109は、例えば電
子線を照射することによってMgドープGaN層10
8,MgドープAlGaN層107,MgドープAlG
aNクラッド層106の一部が低抵抗のp型領域となっ
ている部分を表している。そして、MgドープGaN層
108表面にp側電極110が形成され、また、n型G
aNコンタクト層103に達するまでエッチングされて
表面が露出したn型GaNコンタクト層103上にn側
電極111が形成されている。
In FIG. 1, a hatched portion 109 is formed, for example, by irradiating an electron beam with the Mg-doped GaN layer 10.
8, Mg-doped AlGaN layer 107, Mg-doped AlG
A part of the aN cladding layer 106 is a low resistance p-type region. Then, a p-side electrode 110 is formed on the surface of the Mg-doped GaN layer 108, and the n-type G
An n-side electrode 111 is formed on the n-type GaN contact layer 103 whose surface is exposed by being etched until reaching the aN contact layer 103.

【0025】図2は、図1の半導体レーザ装置の製造工
程例を示す図である。図2を参照すると、最初に、図2
(a)に示すようにサファイア基板101上に、層厚20
0ÅのAlN低温バッファ層102,層厚2μmのSi
ドープn型GaN層103,層厚0.8μmのSiドー
プn型Al0.1Ga0.9N層104,ノンドープInGa
N−MQW活性層105,層厚0.1μmのMgドープ
Al0.1Ga0.9N層106を順次積層形成する。なお、
これらの結晶成長方法には、有機金属気相成長法を用い
ることができる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. Referring to FIG. 2, first, FIG.
(a) As shown in FIG.
0 ° AlN low temperature buffer layer 102, 2 μm thick Si
Doped n-type GaN layer 103, 0.8 μm thick Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 N layer 104, non-doped InGa
An N-MQW active layer 105 and a Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 106 having a thickness of 0.1 μm are sequentially formed. In addition,
Metal-organic vapor phase epitaxy can be used for these crystal growth methods.

【0026】次に、図2(b)に示すように、Mgドープ
Al0.1Ga0.9N層106上に、幅3μmのストライプ
状のCrマスク201をリフトオフ法によって形成し、
Crマスク201をマスクとしてMgドープAl0.1
0.9N層106表面からn型GaNコンタクト層10
3に達するまでドライエッチングを行ない、リッジスト
ライプ構造202を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a stripe-shaped Cr mask 201 having a width of 3 μm is formed on the Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 106 by a lift-off method.
Mg-doped Al 0.1 G using Cr mask 201 as a mask
From the surface of the a 0.9 N layer 106 to the n-type GaN contact layer 10
Then, dry etching is performed until the number reaches 3, and a ridge stripe structure 202 is formed.

【0027】次に、Crマスク201を除去した後に、
有機金属気相成長法により、基板全面に層厚0.3μm
のMgドープAl0.1Ga0.9N層107,層厚0.1μ
mのMgドープGaN層108を順次積層する(図2
(c))。
Next, after removing the Cr mask 201,
0.3 μm layer thickness over the entire surface of the substrate by metal organic chemical vapor deposition
Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 107, layer thickness 0.1 μm
m-doped GaN layers 108 are sequentially stacked (FIG.
(c)).

【0028】続いて、基板表面にフォトレジスト203
をスピンコーティングして基板表面を平坦化し、O2
ラズマアッシングによりリッジストライプ構造202の
頂上部が露出するまでフォトレジスト203をエッチン
グする。そして、基板全体に例えば電子線EBを照射す
ることによって、表面から約0.5μm程度の深さまで
Mgドープ層を低抵抗のp型に変化させる。表面が露出
しているリッジストライプ構造202の頂上部では、M
gドープGaN層108,MgドープAl0.1Ga0.9
層107,MgドープAl0.1Ga0.9Nクラッド層10
6まで低抵抗のp型領域109となる。一方、リッジス
トライプ構造202の外側(側面)ではMgドープGaN
層108表面にフォトレジスト203が厚さ約0.8μ
m程度積層されているため、リッジストライプ構造20
2の外側のMgドープGaN層108,MgドープAl
0.1Ga0.9N層107は高抵抗のままとなっている(図
2(d))。
Subsequently, a photoresist 203 is formed on the substrate surface.
Is spin-coated to flatten the substrate surface, and the photoresist 203 is etched by O 2 plasma ashing until the top of the ridge stripe structure 202 is exposed. Then, by irradiating the entire substrate with, for example, an electron beam EB, the Mg-doped layer is changed to a low-resistance p-type to a depth of about 0.5 μm from the surface. At the top of the ridge stripe structure 202 where the surface is exposed, M
g-doped GaN layer 108, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N
Layer 107, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 10
The p-type region 109 has a low resistance up to 6. On the other hand, outside the ridge stripe structure 202 (side surface), Mg-doped GaN
A photoresist 203 having a thickness of about 0.8 μm is formed on the surface of the layer 108.
m, the ridge stripe structure 20
2, Mg-doped GaN layer 108, Mg-doped Al
The 0.1 Ga 0.9 N layer 107 remains at a high resistance (FIG. 2D).

【0029】次に、フォトレジスト203を除去した後
に、n側電極を形成する領域を除いて、MgドープGa
N層108の表面にNi/Auからなるp側電極110
とCrマスク204を蒸着して形成する(図2(e))。
Next, after the photoresist 203 is removed, Mg-doped Ga is removed except for the region where the n-side electrode is to be formed.
P-side electrode 110 made of Ni / Au on the surface of N layer 108
And a Cr mask 204 are formed by vapor deposition (FIG. 2E).

【0030】その後、Crマスク204をマスクとし
て、MgドープGaN層108の表面からn型GaNコ
ンタクト層103に達するまでドライエッチングする。
最後に、ドライエッチングして表面が露出したn型Ga
Nコンタクト層103上にTi/Alからなるn側電極
111を形成する(図2(f))。
Thereafter, dry etching is performed from the surface of the Mg-doped GaN layer 108 to the n-type GaN contact layer 103 using the Cr mask 204 as a mask.
Finally, n-type Ga whose surface is exposed by dry etching
An n-side electrode 111 made of Ti / Al is formed on the N contact layer 103 (FIG. 2F).

【0031】上記の工程で製造された半導体レーザ素子
においては、InGaN−MQW活性層105がリッジ
ストライプ構造202の幅3μmに限定されて構成され
ている。そして、その側面をMgドープAl0.1Ga0.9
N層107で埋め込んだ構造となっている。Al0.1
0.9NのバンドギャップエネルギーはInGaNより
も大きいため、InGaN/Al0.1Ga0.9N界面のヘ
テロ障壁によってInGaN−MQW活性層105に注
入されたキャリアは幅3μmの領域に狭窄される。従っ
て、キャリアが水平方向に拡散することを防止してい
る。
In the semiconductor laser device manufactured in the above-described steps, the InGaN-MQW active layer 105 is formed so that the width of the ridge stripe structure 202 is limited to 3 μm. Then, the side surface is made of Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9
The structure is buried with the N layer 107. Al 0.1 G
Since the band gap energy of a 0.9 N is greater than InGaN, carriers injected into InGaN-MQW active layer 105 by the heterobarrier InGaN / Al 0.1 Ga 0.9 N interface is confined to a region of width 3 [mu] m. Therefore, the carrier is prevented from being diffused in the horizontal direction.

【0032】また、InGaNはAl0.1Ga0.9Nより
も屈折率が高い材料であるので、キャリアが水平方向に
拡散することを防止するのと同時に、屈折率差で光がI
nGaN−MQW活性層105に閉じ込められる屈折率
導波構造となっている。
Further, since InGaN is a material having a higher refractive index than Al 0.1 Ga 0.9 N, it is possible to prevent the carriers from being diffused in the horizontal direction, and at the same time, to reduce the light due to the difference in refractive index.
The refractive index waveguide structure is confined in the nGaN-MQW active layer 105.

【0033】さらに、リッジストライプ構造202の側
面をフォトレジスト203で平坦化して、リッジストラ
イプ構造202の頂上部から例えば電子線を照射するこ
とにより、リッジストライプの頂上部から深さ0.5μ
m程度までのMgドープ層が低抵抗のp型領域109と
なる。この低抵抗p型領域109は、層厚0.1μmの
MgドープGaN層108,層厚0.3μmのMgドー
プAl0.1Ga0.9N層107,層厚0.1μmのMgド
ープAl0.1Ga0.9Nクラッド層106を含んでいる。
一方、フォトレジスト203に覆われて電子線が照射さ
れていないリッジストライプ構造202の外側(側面)の
MgドープGaN層108,MgドープAl0.1Ga0.9
N層107は、抵抗率が104Ω・cm以上と非常に高
くなっている。従って、電流は抵抗の低いリッジストラ
イプ構造202の部分に集中して流れ、InGaN活性
層105にキャリア(電流)が注入される。
Further, the side surface of the ridge stripe structure 202 is flattened with a photoresist 203, and the top of the ridge stripe structure 202 is irradiated with, for example, an electron beam so as to have a depth of 0.5 μm from the top of the ridge stripe.
The Mg-doped layer up to about m becomes the p-type region 109 with low resistance. The low-resistance p-type region 109, Mg-doped GaN layer 108 having a thickness of 0.1 [mu] m, Mg-doped the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 107 having a thickness of 0.3 [mu] m, the layer thickness 0.1 [mu] m Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N The cladding layer 106 is included.
On the other hand, the Mg-doped GaN layer 108 and the Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 on the outside (side surface) of the ridge stripe structure 202 covered with the photoresist 203 and not irradiated with the electron beam.
The N layer 107 has a very high resistivity of 10 4 Ω · cm or more. Therefore, current flows intensively in the ridge stripe structure 202 having a low resistance, and carriers (current) are injected into the InGaN active layer 105.

【0034】すなわち、リッジストライプ構造202上
のMgドープAlxGa1-xN層107,MgドープGa
N層108が低抵抗のp型領域となっており、一方、リ
ッジストライプ構造202の外側(側面)のMgドープA
xGa1-xN層107,MgドープGaN層108の抵
抗率は104Ω・cm以上と非常に高くなっており、電
流は抵抗の低いリッジストライプ構造202に集中して
InGaN活性層105にキャリアが注入される。In
GaN活性層105は、リッジストライプ構造202の
幅に限定されて構成されており、その側面をMgドープ
AlGaN層107で埋め込んだ構造となっているの
で、InGaN活性層105に注入されたキャリアはヘ
テロ障壁によってリッジストライプ幅に狭窄され、キャ
リアが水平方向に拡散することを抑制している。これに
より、素子の閾電流を低減することができる。
That is, the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer 107 on the ridge stripe structure 202 and the Mg-doped Ga
The N layer 108 is a low-resistance p-type region, while the Mg-doped A
The resistivity of the l x Ga 1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 is as high as 10 4 Ω · cm or more, and the current is concentrated on the ridge stripe structure 202 having a low resistance and the InGaN active layer 105 Is injected into the carrier. In
The GaN active layer 105 is configured to be limited to the width of the ridge stripe structure 202, and has a structure in which the side surfaces are buried with the Mg-doped AlGaN layer 107, so that the carriers injected into the InGaN active layer 105 are heterogeneous. The barrier narrows the width of the ridge stripe, thereby suppressing the carrier from diffusing in the horizontal direction. Thereby, the threshold current of the element can be reduced.

【0035】以上述べたように、図1に示す半導体レー
ザ素子の構造においては、電流(キャリア)と光を幅3μ
mのリッジストライプ構造に集中させる構成となってい
るため、レーザの閾電流を低減することができる。
As described above, in the structure of the semiconductor laser device shown in FIG.
Since the configuration is made to concentrate on the m ridge stripe structure, the threshold current of the laser can be reduced.

【0036】図3は本発明に係る半導体レーザ装置の第
2の構成例を示す図である。図3の半導体レーザ装置
は、基板101上に、少なくとも、n型AlxGa1-x
(0<x≦1)クラッド層104,InyGa1-yN(0≦
y≦1)活性層105,p型AlxGa1-xNクラッド層
106を含むリッジストライプ構造が選択成長によって
形成されており、さらに基板全面にMgドープAlx
1-xN層107,MgドープGaN層108が順に積
層されており、リッジストライプ構造上のMgドープA
xGa1-xN層107,MgドープGaN層108が低
抵抗のp型領域となっている。
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention. In the semiconductor laser device of FIG. 3, at least n-type Al x Ga 1 -xN
(0 <x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y N (0 ≦
y ≦ 1) A ridge stripe structure including an active layer 105 and a p-type Al x Ga 1 -xN cladding layer 106 is formed by selective growth, and further, Mg-doped Al x G is formed on the entire surface of the substrate.
a 1-x N layer 107 and an Mg-doped GaN layer 108 are sequentially stacked, and Mg-doped A on the ridge stripe structure is formed.
The l x Ga 1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108 are low resistance p-type regions.

【0037】図3の半導体レーザ装置が図1の半導体レ
ーザ装置と異なっている点は、n型AlxGa1-xN(0
<x≦1)クラッド層104,InyGa1-yN(0≦y≦
1)活性層105,p型AlxGa1-xNクラッド層10
6を含むリッジストライプ構造が選択成長によって形成
されている点である。例えば、後述のように、SiO2
膜を(0001)面のn型GaNコンタクト層103上に
積層して、〈11−20〉方向にストライプ状の窓を形
成して選択成長用のマスクとし、有機金属気相成長法を
用いてGaN系材料を成長させると、基本的にSiO2
膜上には結晶されず、ストライプ状にn型GaNコンタ
クト層103が露出した面に、矩形状または台形状にリ
ッジストライプ構造を形成できる。このとき、基板面に
対して垂直方向成長する場合に比べて成長速度は遅いな
がら、基板面と水平な方向,すなわち横方向にも結晶成
長は若干進行する。
The semiconductor laser device of FIG. 3 is different from the semiconductor laser device of FIG. 1 in that n-type Al x Ga 1 -xN (0
<X ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦
1) active layer 105, p-type Al x Ga 1-x N cladding layer 10
6 is that the ridge stripe structure including No. 6 is formed by selective growth. For example, as described below, SiO 2
The film is stacked on the (0001) plane n-type GaN contact layer 103, and a stripe-shaped window is formed in the <11-20> direction to form a mask for selective growth. When a GaN-based material is grown, basically SiO 2
A rectangular or trapezoidal ridge stripe structure can be formed on the surface where the n-type GaN contact layer 103 is exposed in a stripe shape without being crystallized on the film. At this time, the crystal growth slightly progresses in a direction horizontal to the substrate surface, that is, in a lateral direction, although the growth rate is lower than that in the case of growing in a direction perpendicular to the substrate surface.

【0038】図1,図2の構成例のようにドライエッチ
ングによってリッジストライプ構造を形成した場合に
は、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層105の側面が
ドライエッチング時にダメージを受けたり、また、リッ
ジストライプ構造の側面にInyGa1-yN(0≦y≦1)
活性層105が露出しているため、MgドープAlx
1-xN層107,MgドープGaN層108の埋め込
み成長をする昇温時に、InyGa1-yN(0≦y≦1)活
性層105の側面が熱処理でダメージを受けてしまうこ
とがある。
When the ridge stripe structure is formed by dry etching as in the configuration examples shown in FIGS. 1 and 2, the side surface of the In y Ga 1 -yN (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 is formed by dry etching. The ridge stripe structure is damaged or In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1)
Since the active layer 105 is exposed, Mg-doped Al x G
The side surface of the In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 may be damaged by the heat treatment during the temperature rise for the embedded growth of the a 1-x N layer 107 and the Mg-doped GaN layer 108. There is.

【0039】これに対し、図3の半導体レーザ装置のよ
うに、選択成長によってリッジストライプ構造を形成す
る場合には、ドライエッチングを用いないためにエッチ
ングダメージを受けることがない。さらに、選択成長中
の横方向成長によってInyGa1-yN(0≦y≦1)活性
層105の側面がAlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド
層106で埋め込まれるため、熱処理によるダメージが
小さくなる。従って、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性
層105の側面の結晶欠陥が減少して、動作時のリーク
電流を減少させることが可能となる。
On the other hand, when the ridge stripe structure is formed by selective growth as in the semiconductor laser device of FIG. 3, no etching damage occurs because dry etching is not used. Furthermore, the lateral surface of the In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 is buried with the Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer 106 by the lateral growth during the selective growth. Therefore, damage due to the heat treatment is reduced. Therefore, crystal defects on the side surface of the In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 are reduced, and the leakage current during operation can be reduced.

【0040】このように、図3の半導体レーザ装置は、
n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド層104,I
yGa1-yN(0≦y≦1)活性層105,MgドープA
xGa1-xN(0<x≦1)クラッド層106が積層して
なるリッジストライプ構造がドライエッチングではな
く、有機金属気相成長法を用いた選択成長によって形成
されている点で、図1の半導体レーザ装置の構造と異な
り、より良好な信頼性の高い特性の半導体レーザ装置を
提供できる。
As described above, the semiconductor laser device of FIG.
n-type Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer 104, I
n y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105, Mg-doped A
The point that the ridge stripe structure formed by laminating the l x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer 106 is formed not by dry etching but by selective growth using a metal organic chemical vapor deposition method. Unlike the structure of the semiconductor laser device of FIG. 1, a semiconductor laser device having better and more reliable characteristics can be provided.

【0041】図4は、図3の半導体レーザ装置の製造工
程例を示す図である。図4を参照すると、最初に、図4
(a)に示すようにサファイア基板(0001)面101上
に、層厚200ÅのAlN低温バッファ層102,層厚
2μmのSiドープn型GaNコンタクト層103を順
次、有機金属気相成長法で積層形成する。次に、n型G
aNコンタクト層103上にSiO2膜401を形成す
る。そして、フォトレジストをマスクとしてSiO2
401を〈11−20〉方向にストライプ状にエッチン
グして除去し、幅2μmのストライプ形状にn型GaN
コンタクト層103を露出させる(図4(b))。
FIG. 4 is a view showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. Referring to FIG. 4, first, FIG.
As shown in FIG. 2A, an AlN low-temperature buffer layer 102 having a thickness of 200 ° and a Si-doped n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 2 μm are sequentially stacked on a sapphire substrate (0001) surface 101 by metal organic chemical vapor deposition. Form. Next, n-type G
An SiO 2 film 401 is formed on the aN contact layer 103. Then, using a photoresist as a mask, the SiO 2 film 401 is removed by etching in a stripe shape in the <11-20> direction, and the n-type GaN is formed into a stripe shape having a width of 2 μm.
The contact layer 103 is exposed (FIG. 4B).

【0042】次に有機金属気相成長法による選択成長を
用いて、ストライプ形状に露出したn型GaNコンタク
ト層103上に、層厚0.8μmのSiドープn型Al
0.1Ga0.9N層104,ノンドープInGaN−MQW
活性層105,層厚0.1μmのMgドープAl0.1
0.9N層106を順次積層形成する(図4(c))。この
際、選択成長を用いることによって、SiO2膜401
上には基本的に結晶成長が行なわれず、リッジストライ
プ構造202が形成される。
Next, using selective growth by metal organic chemical vapor deposition, a 0.8 μm thick Si-doped n-type Al
0.1 Ga 0.9 N layer 104, non-doped InGaN-MQW
Active layer 105, Mg-doped Al 0.1 G having a thickness of 0.1 μm
An a 0.9 N layer 106 is sequentially laminated (FIG. 4C). At this time, by using selective growth, the SiO 2 film 401 is formed.
A ridge stripe structure 202 is formed basically without crystal growth.

【0043】次に、SiO2膜401を除去した後に、
有機金属気相成長法により、基板全面に層厚0.3μm
のMgドープAl0.1Ga0.9N層107,層厚0.1μ
mのMgドープGaN層108を順次積層する(図4
(d))。
Next, after removing the SiO 2 film 401,
0.3 μm layer thickness over the entire surface of the substrate by metal organic chemical vapor deposition
Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 107, layer thickness 0.1 μm
m-doped GaN layers 108 are sequentially stacked (FIG.
(d)).

【0044】続いて、基板表面にフォトレジスト203
をスピンコーティングして基板表面を平坦化し、O2
ラズマアッシングによりリッジストライプ構造202の
頂上部が露出するまでフォトレジスト203をエッチン
グする。そして、基板全体に例えば電子線EBを照射す
ることによって、表面から約0.5μm程度の深さまで
Mgドープ層を低抵抗のp型に変化させる。表面が露出
しているリッジストライプ構造202の頂上部では、M
gドープGaN層108,MgドープAl0.1Ga0.9
層107,MgドープAl0.1Ga0.9Nクラッド層10
6まで低抵抗のp型領域109となる。一方、リッジス
トライプ構造202の外側(側面)ではMgドープGaN
層108表面にフォトレジスト203が厚さ約0.8μ
m程度積層されているため、MgドープGaN層10
8,MgドープAl0.1Ga0.9N層107は高抵抗のま
まとなっている(図4(e))。
Subsequently, a photoresist 203 is formed on the substrate surface.
Is spin-coated to flatten the substrate surface, and the photoresist 203 is etched by O 2 plasma ashing until the top of the ridge stripe structure 202 is exposed. Then, by irradiating the entire substrate with, for example, an electron beam EB, the Mg-doped layer is changed to a low-resistance p-type to a depth of about 0.5 μm from the surface. At the top of the ridge stripe structure 202 where the surface is exposed, M
g-doped GaN layer 108, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N
Layer 107, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 10
The p-type region 109 has a low resistance up to 6. On the other hand, outside the ridge stripe structure 202 (side surface), Mg-doped GaN
A photoresist 203 having a thickness of about 0.8 μm is formed on the surface of the layer 108.
m, the Mg-doped GaN layer 10
8. The Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 107 remains at a high resistance (FIG. 4E).

【0045】最後に、フォトレジスト203を除去した
後に、MgドープGaN層108の表面にNi/Auか
らなるp側電極110を形成し、またMgドープGaN
層108表面からn型GaNコンタクト層103に達す
るまでドライエッチングして表面が露出したn型GaN
コンタクト層103上にTi/Alからなるn側電極1
11を形成する(図4(f))。
Finally, after removing the photoresist 203, a p-side electrode 110 made of Ni / Au is formed on the surface of the Mg-doped GaN layer 108, and the Mg-doped GaN layer is formed.
N-type GaN exposed by dry etching from the surface of layer 108 to n-type GaN contact layer 103
N-side electrode 1 made of Ti / Al on contact layer 103
11 is formed (FIG. 4F).

【0046】このように、図3,図4の半導体レーザ装
置は、上記の工程に示すようにリッジストライプ構造が
選択成長によって形成されており、図2の製造工程とは
異なり、リッジストライプ構造の形成においてドライエ
ッチングを用いていないので、リッジストライプ構造2
02の側面がドライエッチングによるダメージを受ける
ことがない。
As described above, in the semiconductor laser device shown in FIGS. 3 and 4, the ridge stripe structure is formed by selective growth as shown in the above-described process. Unlike the manufacturing process shown in FIG. Since dry etching is not used in the formation, the ridge stripe structure 2
02 is not damaged by dry etching.

【0047】また、選択成長によれば、基本的にSiO
2上には結晶成長されず、ストライプ状にn型GaNバ
ッファ層103が露出した面に矩形状または台形状に結
晶成長されるが、このとき、基板面に対して垂直方向に
成長する場合に比べて成長速度は遅いながら、基板面と
水平な方向,すなわち横方向にも結晶成長が若干進行す
る。そのため、InGaN−MQW活性層105側面が
MgドープAl0.1Ga0.9N層106によって埋め込ま
れて、InGaN−MQW活性層105側面はリッジス
トライプ構造の側面に露出することがない。このため、
MgドープAl0.1Ga0.9N層107,MgドープGa
N層108の成長をする昇温時に、成長温度の低いIn
GaN層105が熱処理でダメージを受けることを防止
できる。
According to the selective growth, basically, SiO 2
The crystal is not grown on 2 but is grown in a rectangular or trapezoidal shape on the exposed surface of the n-type GaN buffer layer 103 in a stripe shape. Although the growth rate is slower, crystal growth slightly progresses in a direction parallel to the substrate surface, that is, in a lateral direction. Therefore, the side surface of the InGaN-MQW active layer 105 is buried by the Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 106, and the side surface of the InGaN-MQW active layer 105 is not exposed to the side surface of the ridge stripe structure. For this reason,
Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 107, Mg-doped Ga
At the time of raising the temperature for growing the N layer 108, In at a low growth temperature is used.
The GaN layer 105 can be prevented from being damaged by the heat treatment.

【0048】このように、図3,図4の半導体レーザ装
置では、図1,図2の半導体レーザ装置の前述した効果
に加えて、リッジストライプ構造が選択成長によって形
成されているため、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層
105の側面がドライエッチングや熱処理によってダメ
ージを受けることがなく、InyGa1-yN(0≦y≦1)
活性層105側面の結晶欠陥が減少して、素子動作時の
リーク電流を減少させることが可能となる。
[0048] Thus, FIG. 3, the semiconductor laser device of FIG. 4, FIG. 1, in addition to the above-described effect of the semiconductor laser device of FIG. 2, since the ridge stripe structure is formed by selective growth, an In y The side surface of the Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 is not damaged by dry etching or heat treatment, and In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1)
Crystal defects on the side surface of the active layer 105 are reduced, so that leakage current during device operation can be reduced.

【0049】図5は本発明に係る半導体レーザ装置の第
3の構成例を示す図である。図5の半導体レーザ装置
は、基板101上に、少なくとも、n型AlxGa1-x
(0<x≦1)クラッド層104,InyGa1-yN(0≦
y≦1)活性層105,MgドープAlxGa1-xNクラ
ッド層106,MgドープGaNコンタクト層501を
含むリッジストライプ構造が形成されており、さらにリ
ッジストライプ構造の側面はMgドープGaN層502
でほぼ平らに埋め込まれており、この積層構造の表面か
らInyGa1-yN活性層105よりも上方のMgドープ
GaN層501,MgドープAlxGa1-xNクラッド層
106,MgドープGaN層502が低抵抗のp型領域
109となっている。
FIG. 5 is a diagram showing a third configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention. In the semiconductor laser device of FIG. 5, at least n-type Al x Ga 1 -xN
(0 <x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y N (0 ≦
y ≦ 1) A ridge stripe structure including the active layer 105, the Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer 106, and the Mg-doped GaN contact layer 501 is formed.
, A Mg-doped GaN layer 501, a Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer 106 above the In y Ga 1 -y N active layer 105 from the surface of the stacked structure, The GaN layer 502 is a low-resistance p-type region 109.

【0050】より具体的に、図5の半導体レーザ装置
は、リッジストライプ構造の頂上部にSiO2等の選択
成長用マスクを形成して、リッジストライプ構造の側面
にのみMgドープGaN層502を成長させて、リッジ
ストライプ構造をほぼ平らに埋め込んでいる。そして、
ほぼ平らになった積層構造全面に、例えば電子線EBを
照射して積層構造表面からInyGa1-yN活性層105
よりも上のMgドープGaN層501,MgドープAl
xGa1-xN層106,MgドープAlzGa1-zN層50
2に低抵抗p型領域を形成している。リッジストライプ
構造の外側(側面)でInyGa1-yN(0≦y≦1)活性層
105面よりも下方にあるMgドープAlzGa1-zN層
502は電子線が侵入しないため高抵抗のままとなって
おり、電流(キャリア)は低抵抗領域のリッジストライプ
構造を通ってInyGa1-yN(0≦y≦1)活性層105
に注入される。
More specifically, in the semiconductor laser device of FIG. 5, a selective growth mask such as SiO 2 is formed on the top of the ridge stripe structure, and the Mg-doped GaN layer 502 is grown only on the side surfaces of the ridge stripe structure. Thus, the ridge stripe structure is buried almost flat. And
For example, an electron beam EB is applied to the entire surface of the substantially flat laminated structure to irradiate the In y Ga 1-y N active layer 105 from the surface of the laminated structure.
Mg-doped GaN layer 501, Mg-doped Al
x Ga 1-x N layer 106, Mg-doped Al z Ga 1-z N layer 50
2, a low-resistance p-type region is formed. Since in the ridge outer stripe structure (aspect) In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) Mg -doped Al z Ga 1-z N layer 502 than the active layer 105 side is located below the electron beam does not enter The current (carrier) remains at the high resistance, and the current (carrier) passes through the ridge stripe structure of the low resistance region and the In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105
Is injected into.

【0051】このように、図5の半導体レーザ装置は、
ドライエッチングで形成したSiドープn型Al0.1
0.9N層104,ノンドープInGaN−MQW活性
層105,MgドープAl0.1Ga0.9N層106,Mg
ドープGaN層501からなるリッジストライプ構造の
側面にのみMgドープGaN層502を成長させて、リ
ッジストライプ構造をほぼ平らに埋め込んでいる点で、
図1,図3に示した半導体レーザ装置の構造と異なって
いる。
As described above, the semiconductor laser device of FIG.
Si-doped n-type Al 0.1 G formed by dry etching
a 0.9 N layer 104, non-doped InGaN-MQW active layer 105, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 106, Mg
The point that the Mg-doped GaN layer 502 is grown only on the side surfaces of the ridge stripe structure composed of the doped GaN layer 501 to embed the ridge stripe structure almost flat.
It is different from the structure of the semiconductor laser device shown in FIGS.

【0052】なお、図5の例では、リッジストライプ構
造の側面には、MgドープGaN層の1層だけが形成さ
れているが、リッジストライプ構造の側面に、Mgドー
プAlzGa1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN層
の2層を形成することもできる。すなわち、図5の例
は、MgドープAlzGa1-zN(0≦z<1)層,Mgド
ープGaN層の2層の構造において、MgドープAlz
Ga1-zN(0≦z<1)層のzが“0”の場合となって
いるものと捉えることができる。
In the example of FIG. 5, only one Mg-doped GaN layer is formed on the side of the ridge stripe structure, but Mg-doped Al z Ga 1 -zN is formed on the side of the ridge stripe structure. Two layers of (0 ≦ z <1) layer and Mg-doped GaN layer can also be formed. That is, the example of FIG. 5, Mg-doped Al z Ga 1-z N ( 0 ≦ z <1) layer, in the structure of two layers of Mg-doped GaN layer, Mg-doped Al z
It can be considered that z of the Ga 1 -zN (0 ≦ z <1) layer is “0”.

【0053】図6は、図5の半導体レーザ装置の製造工
程例を示す図である。図6を参照すると、最初に、図6
(a)に示すようにサファイア基板101上に、層厚20
0ÅのAlN低温バッファ層102,層厚2μmのSi
ドープn型GaN層103,層厚0.5μmのSiドー
プn型Al0.1Ga0.9N層104,ノンドープInGa
N−MQW活性層105,層厚0.4μmのMgドープ
Al0.1Ga0.9N層106,層厚0.1μmのMgドー
プGaN層501を有機金属気相成長法で順に積層形成
する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. Referring to FIG. 6, first, FIG.
(a) As shown in FIG.
0 ° AlN low temperature buffer layer 102, 2 μm thick Si
Doped n-type GaN layer 103, 0.5 μm-thick Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 N layer 104, non-doped InGa
An N-MQW active layer 105, a Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 106 having a layer thickness of 0.4 μm, and a Mg-doped GaN layer 501 having a layer thickness of 0.1 μm are sequentially formed by metal organic chemical vapor deposition.

【0054】次に図6(b)に示すように、MgドープG
aN層501上に、幅3μmのストライプ状SiN層6
01を形成し、SiN層601をマスクとしてMgドー
プGaN層501表面からn型GaNコンタクト層10
3に達するまでドライエッチングを行ない、リッジスト
ライプ構造202を形成する。
Next, as shown in FIG.
On the aN layer 501, a striped SiN layer 6 having a width of 3 μm
Of the n-type GaN contact layer 10 from the surface of the Mg-doped GaN layer 501 using the SiN layer 601 as a mask.
Then, dry etching is performed until the number reaches 3, and a ridge stripe structure 202 is formed.

【0055】次に、上記ストライプ状SiN層601を
マスクとして、リッジストライプ構造202の側面にM
gドープGaN層502を選択成長させて、基板表面を
ほぼ平坦化する(図6(c))。
Next, using the above-mentioned striped SiN layer 601 as a mask, M
The g-doped GaN layer 502 is selectively grown to substantially flatten the substrate surface (FIG. 6C).

【0056】続いて、SiN層601を除去した後に、
基板全体に例えば電子線EBを照射することによって、
表面から約0.5μm程度の深さまで低抵抗のp型領域
109を形成する(図6(d))。リッジストライプ構造に
おいては、MgドープGaN層501,MgドープAl
0.1Ga0.9Nクラッド層106が全て低抵抗化する。一
方、リッジストライプ構造の外側(側面)では、Mgドー
プGaN層502の表面から約0.5μmの領域が低抵
抗化するが、それより下側の領域は高抵抗のままとなっ
ている。
Subsequently, after removing the SiN layer 601,
By irradiating the entire substrate with, for example, an electron beam EB,
A low-resistance p-type region 109 is formed to a depth of about 0.5 μm from the surface (FIG. 6D). In the ridge stripe structure, the Mg-doped GaN layer 501 and the Mg-doped Al
The resistance of all the 0.1 Ga 0.9 N cladding layers 106 is reduced. On the other hand, on the outside (side surface) of the ridge stripe structure, a region having a resistance of about 0.5 μm from the surface of the Mg-doped GaN layer 502 has a low resistance, but a lower region has high resistance.

【0057】次に、n側電極を形成する領域を除いて、
MgドープGaN層502の表面にNi/Auからなる
p側電極110とCrマスク204を蒸着して形成する
(図6(e))。その後、Crマスク204をマスクとし
て、MgドープGaN層501表面からn型GaNコン
タクト層103に達するまでドライエッチングし、表面
が露出したn型GaNコンタクト層103上にTi/A
lからなるn側電極111を形成する(図6(f))。
Next, except for the region where the n-side electrode is formed,
A p-side electrode 110 made of Ni / Au and a Cr mask 204 are formed on the surface of the Mg-doped GaN layer 502 by vapor deposition.
(FIG. 6 (e)). Then, using the Cr mask 204 as a mask, dry etching is performed from the surface of the Mg-doped GaN layer 501 to reach the n-type GaN contact layer 103, and a Ti / A is formed on the exposed n-type GaN contact layer 103.
An n-side electrode 111 of l is formed (FIG. 6F).

【0058】以上の工程で製造した半導体レーザ装置に
おいては、リッジストライプ構造の側面にMgドープG
aN層502を成長させて、リッジストライプ構造をほ
ぼ平らに埋め込み、InyGa1-yN活性層105よりも
上のMgドープGaN層501,MgドープAlxGa
1-xN層106,MgドープAlzGa1-zN層502を
低抵抗化している。一方、リッジストライプ構造の外側
(側面)でInGaN活性層面よりも下側にあるMgドー
プAlzGa1-zN層501は高抵抗のままとなってお
り、電流(キャリア)は低抵抗領域109のリッジストラ
イプ構造に集中してInGaN活性層105にが注入さ
れる。InGaN活性層105に注入されたキャリアは
ヘテロ障壁によってリッジストライプ幅に狭窄され、キ
ャリアが水平方向に拡散することを抑制している。これ
により、素子の閾電流を低減することができる。
In the semiconductor laser device manufactured by the above steps, the Mg-doped G
The aN layer 502 is grown to fill the ridge stripe structure almost flat, and the Mg-doped GaN layer 501 and the Mg-doped Al x Ga above the In y Ga 1-y N active layer 105.
The 1-x N layer 106 and the Mg-doped Al z Ga 1 -z N layer 502 have low resistance. On the other hand, outside the ridge stripe structure
Mg-doped Al z Ga 1-z N layer 501 located below the InGaN active layer plane in (side) has become a left high resistance, the current (carrier) is concentrated in the ridge stripe structure of the low resistance region 109 Is injected into the InGaN active layer 105. The carriers injected into the InGaN active layer 105 are confined to the ridge stripe width by the hetero barrier, thereby suppressing the carriers from being diffused in the horizontal direction. Thereby, the threshold current of the element can be reduced.

【0059】また、積層構造表面のMgドープGaN層
全体が例えば電子線の照射によって低抵抗のp型領域と
なっているので、図1,図3に示した半導体レーザ装置
の構造に比べて、p側電極110とp型GaN層との接
触面積を大きくとることができる。従って、p側の接触
抵抗を低減することができ、素子の動作電圧をより低減
することが可能となる。
Further, since the entire Mg-doped GaN layer on the surface of the laminated structure becomes a low-resistance p-type region by, for example, irradiation with an electron beam, the structure is smaller than that of the semiconductor laser device shown in FIGS. The contact area between the p-side electrode 110 and the p-type GaN layer can be increased. Therefore, the p-side contact resistance can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0060】図7は本発明に係る半導体レーザ装置の第
4の構成例を示す図である。図7の半導体レーザ装置
は、基板101上に、少なくとも、n型AlxGa1-x
(0<x≦1)クラッド層104,InyGa1-yN(0≦
y≦1)活性層105,MgドープAlxGa1-xNクラ
ッド層106を含む台形状または三角形状のリッジスト
ライプ構造が選択成長によって形成されており、さらに
リッジストライプ構造の側面はMgドープGaN層50
2でほぼ平らに埋め込まれており、積層構造表面からI
yGa1-yN活性層105よりも上方のMgドープAl
xGa1-xN層106,MgドープGaN層502が低抵
抗のp型領域となっている。
FIG. 7 is a diagram showing a fourth configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention. In the semiconductor laser device of FIG. 7, at least n-type Al x Ga 1 -xN
(0 <x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y N (0 ≦
y ≦ 1) A trapezoidal or triangular ridge stripe structure including the active layer 105 and the Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer 106 is formed by selective growth, and the side surface of the ridge stripe structure is Mg-doped GaN. Layer 50
2 and is almost flat, and I
Mg-doped Al above the n y Ga 1-y N active layer 105
The xGa 1 -xN layer 106 and the Mg-doped GaN layer 502 are low-resistance p-type regions.

【0061】図7の半導体レーザ装置では、n型Alx
Ga1-xN(0<x≦1)クラッド層104,InyGa
1-yN活性層(0≦y≦1)105,MgドープAlxGa
1-xNクラッド層106を含むリッジストライプ構造が
選択成長によって形成されている。従って、図3,図4
に示した構造の半導体レーザ装置と同様に、InyGa
1-yN(0≦y≦1)活性層105の側面が受けるダメー
ジを十分小さくできるため、InyGa1-yN(0≦y≦
1)活性層105側面の結晶欠陥が減少して、動作時の
リーク電流を減少させることが可能である。
In the semiconductor laser device of FIG. 7, n-type Al x
Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga
1-y N active layer (0 ≦ y ≦ 1) 105, Mg-doped Al x Ga
A ridge stripe structure including the 1-xN cladding layer 106 is formed by selective growth. Therefore, FIGS.
As in the semiconductor laser device having the structure shown in FIG.
Since the damage to the side surface of the 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 can be made sufficiently small, In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦
1) The crystal defects on the side surface of the active layer 105 are reduced, and the leakage current during operation can be reduced.

【0062】また、図7の半導体レーザ装置では、選択
成長するときのマスク幅を狭くすることによって、リッ
ジストライプ構造の形状を三角形状または頂上の狭い台
形状に形成している。リッジストライプ構造の斜面は、
(0001)面上に比べて成長速度が非常に遅いため、選
択成長用マスクを除去した後に有機金属気相成長法で成
長させると、リッジストライプ構造はほぼ平らに埋め込
まれる。そして、平らになった積層構造の表面全体に、
例えば電子線を照射して積層構造表面からInyGa1-y
N活性層105よりも上方のMgドープAlxGa1-x
層106,MgドープGaN層502を低抵抗化してい
る。一方、リッジストライプ構造の外側(側面)でIny
Ga1-yN(0≦y≦1)活性層105面よりも下側にあ
るMgドープGaN層502は高抵抗のままとなってい
る。このため、電流(キャリア)は低抵抗領域のリッジス
トライプを通ってInyGa1-yN(0≦y≦1)活性層1
05に注入される。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 7, the ridge stripe structure is formed into a triangular shape or a trapezoidal shape having a narrow top by reducing the mask width during selective growth. The slope of the ridge stripe structure is
Since the growth rate is much slower than that on the (0001) plane, when the growth is performed by the metal organic chemical vapor deposition method after removing the selective growth mask, the ridge stripe structure is almost buried. And, on the entire surface of the flattened laminated structure,
For example, by irradiating an electron beam, In y Ga 1-y
Mg-doped Al x Ga 1 -x N above the N active layer 105
The resistance of the layer 106 and the Mg-doped GaN layer 502 is reduced. On the other hand, In y on the outside (side surface) of the ridge stripe structure
The Mg-doped GaN layer 502 below the surface of the Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 remains high resistance. Therefore, the current (carrier) passes through the ridge stripe in the low-resistance region and passes through the In y Ga 1 -y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 1.
05.

【0063】また、図7の半導体レーザ装置は、リッジ
ストライプ構造が有機金属気相成長法を用いた選択成長
によって形成されており、リッジストライプ構造の断面
形状がほぼ三角形状になっている点で、図5,図6に示
した半導体レーザ装置の構造と異なっているが、積層構
造の表面全体が低抵抗のp型領域となっているため、図
5,図6の半導体レーザ装置と同様にp側の接触抵抗が
低減でき、素子の動作電圧をより低減することが可能と
なる。
The semiconductor laser device of FIG. 7 has a point that the ridge stripe structure is formed by selective growth using the metal organic chemical vapor deposition method, and the cross-sectional shape of the ridge stripe structure is substantially triangular. Although the structure is different from the structure of the semiconductor laser device shown in FIGS. 5 and 6, since the entire surface of the laminated structure is a low-resistance p-type region, similar to the semiconductor laser device of FIGS. The p-side contact resistance can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0064】一方、図7の半導体レーザ装置は、図5,
図6の前述した効果に加えて、リッジストライプ構造が
選択成長によって形成されているため、InGaN活性
層側面が受けるダメージが小さく、InGaN活性層側
面の結晶欠陥が減少して、動作時のリーク電流を減少さ
せることが可能となる。
On the other hand, the semiconductor laser device of FIG.
In addition to the effect shown in FIG. 6, since the ridge stripe structure is formed by selective growth, damage to the side surface of the InGaN active layer is small, crystal defects on the side surface of the InGaN active layer are reduced, and leakage current during operation is reduced. Can be reduced.

【0065】なお、図7の例では、リッジストライプ構
造の側面には、MgドープGaN層の1層だけが形成さ
れているが、リッジストライプ構造の側面に、Mgドー
プAlzGa1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN層
の2層を形成することもできる。すなわち、図7の例
は、MgドープAlzGa1-zN(0≦z<1)層,Mgド
ープGaN層の2層の構造において、MgドープAlz
Ga1-zN(0≦z<1)層のzが“0”の場合となって
いるものと捉えることができる。
In the example of FIG. 7, only one Mg-doped GaN layer is formed on the side surface of the ridge stripe structure, but Mg-doped Al z Ga 1 -zN is formed on the side surface of the ridge stripe structure. Two layers of (0 ≦ z <1) layer and Mg-doped GaN layer can also be formed. That is, the example of FIG. 7, the Mg-doped Al z Ga 1-z N ( 0 ≦ z <1) layer, in the structure of two layers of Mg-doped GaN layer, Mg-doped Al z
It can be considered that z of the Ga 1 -zN (0 ≦ z <1) layer is “0”.

【0066】図8は、図7の半導体レーザ装置の製造工
程例を示す図である。図8を参照すると、最初に、図8
(a)に示すようにサファイア基板(0001)面101上
に、層厚200ÅのAlN低温バッファ層102,層厚
2μmのSiドープn型GaNコンタクト層103を有
機金属気相成長法で順に積層形成する。次に、n型Ga
Nコンタクト層103上にSiO2膜401を形成す
る。そして、フォトレジストをマスクとしてSiO2
401を〈11−20〉方向にストライプ状にエッチン
グして除去し、幅1μmのストライプ形状にn型GaN
コンタクト層103を露出させる(図8(b))。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. Referring to FIG. 8, first, FIG.
As shown in FIG. 3A, an AlN low-temperature buffer layer 102 having a thickness of 200.degree. and a Si-doped n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 2 .mu.m are sequentially formed on a sapphire substrate (0001) surface 101 by metal organic chemical vapor deposition. I do. Next, n-type Ga
An SiO 2 film 401 is formed on the N contact layer 103. Then, using a photoresist as a mask, the SiO 2 film 401 is removed by etching in a stripe shape in the <11-20> direction, and n-type GaN is formed into a stripe shape having a width of 1 μm.
The contact layer 103 is exposed (FIG. 8B).

【0067】次に、有機金属気相成長法による選択成長
を用いて、ストライプ形状に露出したn型GaNコンタ
クト層103上に、層厚0.5μmのSiドープn型A
0.1Ga0.9N層104,ノンドープInGaN−MQ
W活性層105,層厚0.5μmのMgドープAl0.1
Ga0.9N層106を順に積層形成する(図8(c))。選
択成長を用いることにより、SiO2膜401上には基
本的に結晶成長はなされず、断面形状がほぼ三角形のリ
ッジストライプ構造202が形成される。
Next, a 0.5 μm-thick Si-doped n-type A layer is formed on the n-type GaN contact layer 103 exposed in a stripe shape by selective growth by metal organic chemical vapor deposition.
l 0.1 Ga 0.9 N layer 104, non-doped InGaN-MQ
W active layer 105, Mg-doped Al 0.1 having a thickness of 0.5 μm
The Ga 0.9 N layers 106 are sequentially stacked (FIG. 8C). By using the selective growth, crystal growth is not basically performed on the SiO 2 film 401, and the ridge stripe structure 202 having a substantially triangular cross section is formed.

【0068】次に、SiO2膜401を除去した後に、
有機金属気相成長法によりMgドープGaN層502を
成長させる。リッジストライプ構造の斜面は、(000
1)面上に比べて成長速度が非常に遅いため、SiO2
401を除去して露出させたn型GaNコンタクト層1
03の(0001)面上にMgドープGaN層502の成
長が主として進んでいく。これにより、リッジストライ
プ構造はほぼ平らに埋め込まれる(図8(d))。
Next, after removing the SiO 2 film 401,
The Mg-doped GaN layer 502 is grown by metal organic chemical vapor deposition. The slope of the ridge stripe structure is (000
1) Since the growth rate is much slower than on the surface, the n-type GaN contact layer 1 exposed by removing the SiO 2 film 401
The growth of the Mg-doped GaN layer 502 mainly proceeds on the (0001) plane of No. 03. As a result, the ridge stripe structure is almost flatly buried (FIG. 8D).

【0069】続いて、基板全体に例えば電子線EBを照
射することによって、表面から約0.5μm程度の深さ
までMgドープ層を低抵抗のp型領域109に変化させ
る(図8(e))。リッジストライプ構造においては、Mg
ドープAl0.1Ga0.9Nクラッド層106が全て低抵抗
化する。一方、リッジストライプ構造の外側ではMgド
ープGaN層502の表面から約0.5μmの領域が低
抵抗化するが、それより下側の領域は高抵抗のままとな
っている。
Subsequently, by irradiating the entire substrate with, for example, an electron beam EB, the Mg-doped layer is changed to a low-resistance p-type region 109 to a depth of about 0.5 μm from the surface (FIG. 8E). . In the ridge stripe structure, Mg
The resistance of all the doped Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layers 106 is reduced. On the other hand, outside the ridge stripe structure, a region of about 0.5 μm from the surface of the Mg-doped GaN layer 502 has a low resistance, but a region below it has a high resistance.

【0070】最後に、MgドープGaN層502の表面
にNi/Auからなるp側電極110を形成し、またM
gドープGaN層502表面からn型GaNコンタクト
層103に達するまでドライエッチングして表面が露出
したn型GaNコンタクト層103上にTi/Alから
なるn側電極111を形成する(図8(f))。
Finally, a p-side electrode 110 made of Ni / Au is formed on the surface of the Mg-doped GaN layer 502.
Dry etching is performed from the surface of the g-doped GaN layer 502 to the n-type GaN contact layer 103 to form an n-side electrode 111 made of Ti / Al on the exposed n-type GaN contact layer 103 (FIG. 8F). ).

【0071】以上の工程で製造した半導体レーザ装置に
おいては、三角形状のリッジストライプ構造の外側(側
面)でInGaN−MQW活性層105面よりも下側に
あるMgドープGaN層502は高抵抗のままとなって
いるため、電流はリッジストライプ構造に集中してIn
GaN−MQW活性層105にキャリアが注入される。
In the semiconductor laser device manufactured in the above steps, the Mg-doped GaN layer 502 located below the surface of the InGaN-MQW active layer 105 on the outer side (side surface) of the triangular ridge stripe structure has a high resistance. Current is concentrated on the ridge stripe structure and
Carriers are injected into the GaN-MQW active layer 105.

【0072】また、積層構造表面のMgドープGaN層
502が例えば電子線の照射によって低抵抗のp型領域
となっているので、p側電極110とp型GaN層との
接触面積を大きくとることができる。従って、p側の接
触抵抗を低減することができ、素子の動作電圧をより低
減することが可能となる。
Further, since the Mg-doped GaN layer 502 on the surface of the laminated structure becomes a low-resistance p-type region by, for example, electron beam irradiation, a large contact area between the p-side electrode 110 and the p-type GaN layer is required. Can be. Therefore, the p-side contact resistance can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0073】また、リッジストライプ構造を選択成長に
よって形成しているため、図3に示した素子などと同様
に、InGaN−MQW活性層105側面が受けるダメ
ージを小さくすることができ、素子動作時のリーク電流
を減少させることが可能である。
Further, since the ridge stripe structure is formed by selective growth, damage to the side surface of the InGaN-MQW active layer 105 can be reduced as in the device shown in FIG. It is possible to reduce the leak current.

【0074】このように、図7,図8の半導体レーザ装
置は、図5,図6の前述した効果に加えて、リッジスト
ライプ構造が選択成長によって形成されているため、I
nGaN活性層側面が受けるダメージが小さく、InG
aN活性層側面の結晶欠陥が減少して、動作時のリーク
電流を減少させることが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser devices of FIGS. 7 and 8, in addition to the effects described above with reference to FIGS. 5 and 6, the ridge stripe structure is formed by selective growth.
The damage to the side surface of the nGaN active layer is small, and InG
The crystal defects on the side surfaces of the aN active layer are reduced, and the leakage current during operation can be reduced.

【0075】図9は本発明の半導体レーザ装置の第5の
構成例を示す図である。図9の半導体レーザ装置は、基
板101上に、少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<
x≦1)クラッド層104、InyGa1-yN(0≦y≦
1)活性層105を含む台形状または三角形状のリッジ
ストライプ構造が選択成長によって形成されており、I
yGa1-yN(0≦y≦1)活性層105はリッジストラ
イプ構造の頂上近傍に設けられており、さらにリッジス
トライプ構造はMgドープAlxGa1-xN層901,M
gドープGaN層902でほぼ平らに埋め込まれてお
り、積層構造表面からInyGa1-yN活性層105の近
傍までMgドープAlxGa1-xN層901,Mgドープ
AlxGa1-xN層106(後述のように、この例では、
MgドープAlxGa1-xN層901がMgドープAlx
Ga1-xN層106としての機能を有している)が低抵抗
のp型領域となっている。
FIG. 9 is a diagram showing a fifth configuration example of the semiconductor laser device of the present invention. In the semiconductor laser device shown in FIG. 9, at least n-type Al x Ga 1 -xN (0 <
x ≦ 1) cladding layer 104, In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦
1) A trapezoidal or triangular ridge stripe structure including the active layer 105 is formed by selective growth.
The ny Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 is provided near the top of the ridge stripe structure, and the ridge stripe structure is formed of an Mg-doped Al x Ga 1-x N layer 901 and M
in g-doped GaN layer 902 is embedded in the substantially flat, Mg-doped Al x Ga 1-x N layer 901 of a laminated structure surface to the vicinity of the In y Ga 1-y N active layer 105, Mg-doped Al x Ga 1- xN layer 106 (as described below, in this example,
The Mg-doped Al x Ga 1-x N layer 901 is made of Mg-doped Al x
Ga 1-x N layer 106) has a low resistance p-type region.

【0076】すなわち、図9の半導体レーザ装置では、
選択成長するストライプ幅を例えば1μm以下と非常に
狭くして三角形状または頂上の狭い台形状のリッジスト
ライプ構造を形成し、その頂上近傍にInGaN活性層
105を形成し、リッジストライプ構造全体がMgドー
プAlxGa1-xN(0<x≦1)層901で埋め込まれて
いる点で、図7の半導体レーザ装置の構造と異なってい
る。上記構造によれば、InGaN活性層105の幅を
数1000Å以下と非常に狭くしてキャリアを集中させ
ることができ、素子の閾電流をより低減することが可能
となる。
That is, in the semiconductor laser device of FIG.
The stripe width for selective growth is made extremely narrow, for example, 1 μm or less, to form a triangular or narrow trapezoidal ridge stripe structure with a narrow top, and an InGaN active layer 105 is formed near the top of the ridge stripe structure. It differs from the structure of the semiconductor laser device of FIG. 7 in that it is buried in an Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) layer 901. According to the above-mentioned structure, the width of the InGaN active layer 105 can be extremely narrowed to several thousand degrees or less, so that carriers can be concentrated, and the threshold current of the device can be further reduced.

【0077】より具体的に、図9の半導体レーザ装置で
は、リッジストライプ構造は、ストライプ幅0.5μm
のSiO2ストライプ窓上に形成されており、InyGa
1-yN(0≦y≦1)活性層(InGaN−MQW活性層)
105の幅は約0.2μmと非常に狭く形成されてい
る。InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層(InGaN−
MQW活性層)105の周囲は、MgドープAlxGa
1-xN層(例えばMgドープAl0.1Ga0.9N層)901
で覆われており、キャリアはヘテロ障壁によってInG
aN−MQW活性層105に閉じ込められる。従って、
キャリアを微小な領域に集中させることができるため、
素子の閾電流を低減することが可能となる。
More specifically, in the semiconductor laser device of FIG. 9, the ridge stripe structure has a stripe width of 0.5 μm.
Formed on the SiO 2 stripe window of In y Ga
1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer (InGaN-MQW active layer)
The width of 105 is very narrow, about 0.2 μm. In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer (InGaN-
The periphery of the MQW active layer 105 is Mg-doped Al x Ga
1-x N layer (for example, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer) 901
And the carrier is InG by the hetero barrier.
It is confined in the aN-MQW active layer 105. Therefore,
Since the carrier can be concentrated in a small area,
The threshold current of the device can be reduced.

【0078】ここで、MgドープAlxGa1-xN層(例
えばMgドープAl0.1Ga0.9N層)901は、InG
aN−MQW活性層105の上方、0.4μmの厚さま
で結晶成長されており、上部クラッド層106としての
役割も担っている。
Here, the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer (for example, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer) 901 is made of InG
The crystal is grown to a thickness of 0.4 μm above the aN-MQW active layer 105 and also serves as the upper cladding layer 106.

【0079】また、MgドープAlxGa1-xN層(例え
ばMgドープAl0.1Ga0.9N層)901上には、Mg
ドープGaNコンタクト層902が0.1μmの層厚で
積層されている。図9において、斜線領域109は、例
えば電子線を照射して素子表面から約0.5μmの深さ
まで低抵抗化したp型領域である。三角形状のリッジス
トライプ構造(側面)の外側においては、InyGa1-y
(0≦y≦1)活性層(InGaN−MQW活性層)105
よりも下側のMgドープAlxGa1-xN層(例えばMg
ドープAl0.1Ga0.9N層)901は高抵抗のままにな
っているため、電流はリッジストライプ構造に集中する
構成となっている。
On the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer (for example, Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer) 901,
A doped GaN contact layer 902 is laminated with a layer thickness of 0.1 μm. In FIG. 9, a shaded region 109 is a p-type region that has been reduced in resistance to a depth of about 0.5 μm from the element surface by irradiating, for example, an electron beam. Outside the triangular ridge stripe structure (side surface), In y Ga 1-y N
(0 ≦ y ≦ 1) Active layer (InGaN-MQW active layer) 105
Mg-doped Al x Ga 1-x N layer (for example, Mg
Since the doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer 901 remains at a high resistance, the current is concentrated on the ridge stripe structure.

【0080】また、積層構造表面のMgドープGaNコ
ンタクト層902が低抵抗p型領域となっているので、
p側電極110との接触面積を大きくとることができ
る。従って、p側の接触抵抗を低減することができ、素
子の動作電圧をより低減することが可能となる。
Since the Mg-doped GaN contact layer 902 on the surface of the laminated structure is a low-resistance p-type region,
The contact area with the p-side electrode 110 can be increased. Therefore, the p-side contact resistance can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0081】このように、図9の半導体レーザ装置は、
図7,図8の前述した効果に加えて、InyGa1-y
(0≦y≦1)活性層105がMgドープAlxGa1-x
層901で囲まれた台形状または三角形状のリッジスト
ライプ構造の頂上近傍に形成されているため、Iny
1-yN(0≦y≦1)活性層105の幅を非常に狭くし
てキャリアを集中させることができ、素子の閾電流をさ
らに低減することが可能となる。
As described above, the semiconductor laser device of FIG.
In addition to the effects described above with reference to FIGS. 7 and 8, In y Ga 1-y N
(0 ≦ y ≦ 1) The active layer 105 is made of Mg-doped Al x Ga 1-x N
Since it is formed near the top of the trapezoidal or triangular ridge stripe structure surrounded by the layer 901, In y G
The width of the a 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 105 can be made very narrow to concentrate the carriers, and the threshold current of the device can be further reduced.

【0082】[0082]

【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、基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層,p型AlxGa1-xNクラッド層を含むリ
ッジストライプ構造が形成されており、さらに基板全面
にMgドープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が
順に積層されており、リッジストライプ構造上のMgド
ープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が低抵抗の
p型領域となっており、リッジストライプ構造202の
外側(側面)のMgドープAlxGa1-xN層,Mgドープ
GaN層は高抵抗のままとなっているので、電流は抵抗
の低いリッジストライプ構造に集中して活性層にキャリ
アが注入され、活性層に注入されたキャリアはヘテロ障
壁によってリッジストライプ幅に狭窄され、キャリアが
水平方向に拡散することを抑制している。これにより、
素子の閾電流を低減することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, at least n-type Al x Ga
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) A ridge stripe structure including an active layer and a p-type Al x Ga 1 -xN cladding layer is formed, and a Mg-doped Al x Ga 1 -x N layer and a Mg-doped GaN layer are sequentially stacked on the entire surface of the substrate. are, Mg-doped Al x Ga 1-x N layer on the ridge stripe structure, Mg-doped GaN layer has a low resistance p-type region, Mg-doped Al x outside of the ridge stripe structure 202 (side surface) Since the Ga 1-x N layer and the Mg-doped GaN layer remain at high resistance, current is concentrated on the ridge stripe structure having low resistance, and carriers are injected into the active layer. The hetero-barrier narrows the width of the ridge stripe, and suppresses the diffusion of carriers in the horizontal direction. This allows
The threshold current of the device can be reduced.

【0083】また、請求項2記載の発明によれば、基板
上に、少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)ク
ラッド層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,p型A
xGa1-xNクラッド層を含むリッジストライプ構造が
選択成長によって形成されており、さらに基板全面にM
gドープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が順に
積層されており、リッジストライプ構造上のMgドープ
AlxGa1-xN層,MgドープGaN層が低抵抗のp型
領域となっており、リッジストライプ構造が選択成長に
よって形成されているため、InyGa1-yN(0≦y≦
1)活性層の側面がドライエッチングや熱処理によって
ダメージを受けることがなく、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層側面の結晶欠陥が減少して、素子動作時の
リーク電流を減少させることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, at least an n-type Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer and an In y Ga 1 -y N (0 ≦ y ≦ 1) Active layer, p-type A
A ridge stripe structure including a l x Ga 1-x N cladding layer is formed by selective growth, and a M
A g-doped Al x Ga 1-x N layer and a Mg-doped GaN layer are sequentially stacked, and the Mg-doped Al x Ga 1-x N layer and the Mg-doped GaN layer on the ridge stripe structure are formed as a low-resistance p-type region. Since the ridge stripe structure is formed by selective growth, In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦
1) The side surface of the active layer is not damaged by dry etching or heat treatment, and In y Ga 1-y N (0 ≦ y
.Ltoreq.1) Crystal defects on the side surface of the active layer are reduced, and it is possible to reduce leakage current during device operation.

【0084】また、請求項3記載の発明によれば、基板
上に、少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)ク
ラッド層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,Mgド
ープAlxGa1-xNクラッド層,MgドープGaNコン
タクト層を含むリッジストライプ構造が形成されてお
り、さらにリッジストライプ構造の側面はMgドープA
zGa1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN層でほ
ぼ平らに埋め込まれており、積層構造表面からIny
1-yN活性層よりも上方のMgドープGaN層,Mg
ドープAlxGa1-xN層,MgドープAlzGa1-zN層
が低抵抗のp型領域となっており、リッジストライプ構
造の外側(側面)で活性層面よりも下側にあるMgドープ
AlzGa1-zN層は高抵抗のままとなっているので、電
流(キャリア)は低抵抗領域のリッジストライプ構造に集
中してInGaN活性層105に注入され、活性層に注
入されたキャリアはヘテロ障壁によってリッジストライ
プ幅に狭窄され、キャリアが水平方向に拡散することを
抑制している。これにより、素子の閾電流を低減するこ
とができる。また、積層構造表面のMgドープGaN層
全体が低抵抗のp型領域となっているので、請求項1,
請求項2の半導体レーザ装置の構造に比べて、p側電極
とp型GaN層との接触面積を大きくとることができ
る。従って、p側の接触抵抗を低減することができ、素
子の動作電圧をより低減することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, at least an n-type Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer and an In y Ga 1 -y N (0 ≦ y ≦ 1) A ridge stripe structure including an active layer, a Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer, and a Mg-doped GaN contact layer is formed.
1 z Ga 1 -zN (0 ≦ z <1) layer, almost flat buried with Mg-doped GaN layer, and In y G
Mg-doped GaN layer above a 1-y N active layer, Mg
The doped Al x Ga 1 -x N layer and the Mg doped Al z Ga 1 -z N layer are p-type regions having low resistance, and are formed on the outer side (side surface) of the ridge stripe structure and below the active layer surface. since doped Al z Ga 1-z N layer is stuck in the high resistance, the current (carriers) are injected into the InGaN active layer 105 concentrates on the ridge stripe structure of the low-resistance region, which is injected into the active layer Carriers are narrowed to the width of the ridge stripe by the hetero-barrier, thereby suppressing carriers from being diffused in the horizontal direction. Thereby, the threshold current of the element can be reduced. Further, the entire Mg-doped GaN layer on the surface of the laminated structure is a low-resistance p-type region.
The contact area between the p-side electrode and the p-type GaN layer can be increased as compared with the structure of the semiconductor laser device of the second aspect. Therefore, the p-side contact resistance can be reduced, and the operating voltage of the element can be further reduced.

【0085】また、請求項4記載の発明によれば、基板
上に、少なくとも、n型AlxGa1-xN(0<x≦1)ク
ラッド層、InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層,Mgド
ープAlxGa1-xNクラッド層を含む台形状または三角
形状のリッジストライプ構造が選択成長によって形成さ
れており、さらにリッジストライプ構造の側面はMgド
ープAlzGa1-zN(0≦z<1)層,MgドープGaN
層でほぼ平らに埋め込まれており、積層構造表面からI
yGa1-yN活性層よりも上方のMgドープGaN層,
MgドープAlxGa1-xN層,MgドープAlzGa1-z
N層が低抵抗のp型領域となっており、積層構造の表面
全体が低抵抗のp型領域となっているので、請求項3の
半導体レーザ装置と同様に、p側の接触抵抗が低減で
き、素子の動作電圧をより低減することが可能となる。
さらに、この半導体レーザ装置は、請求項3の前述した
効果に加えて、リッジストライプ構造が選択成長によっ
て形成されているため、活性層側面が受けるダメージが
小さく、活性層側面の結晶欠陥が減少して、動作時のリ
ーク電流を減少させることが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, at least an n-type Al x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) cladding layer and an In y Ga 1 -y N (0 ≦ y ≦ 1) A trapezoidal or triangular ridge stripe structure including an active layer and an Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer is formed by selective growth, and the side surface of the ridge stripe structure is Mg-doped Al z Ga. 1-z N (0 ≦ z <1) layer, Mg-doped GaN
Embedded almost flat with a layer, and I
a Mg-doped GaN layer above the n y Ga 1-y N active layer,
Mg-doped Al x Ga 1-x N layer, Mg-doped Al z Ga 1-z
Since the N layer is a low-resistance p-type region and the entire surface of the laminated structure is a low-resistance p-type region, the p-side contact resistance is reduced as in the semiconductor laser device of claim 3. As a result, the operating voltage of the element can be further reduced.
Further, in this semiconductor laser device, in addition to the above-described effect of claim 3, since the ridge stripe structure is formed by selective growth, damage to the side of the active layer is small, and crystal defects on the side of the active layer are reduced. As a result, the leakage current during operation can be reduced.

【0086】また、請求項5記載の発明によれば、In
yGa1-yN(0≦y≦1)活性層がMgドープAlxGa
1-xN層で囲まれた台形状または三角形状のリッジスト
ライプ構造の頂上近傍に形成されているため、Iny
1-yN(0≦y≦1)活性層の幅を非常に狭くしてキャ
リアを集中させることができ、素子の閾電流をさらに低
減することが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, In
y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer is Mg-doped Al x Ga
Since it is formed near the top of the trapezoidal or triangular ridge stripe structure surrounded by the 1-xN layers, In y G
The width of the a 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer can be made very narrow to concentrate the carriers, and the threshold current of the device can be further reduced.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザ装置の第1の構成例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】図1の半導体レーザ装置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 laser device of FIG. 1;

【図3】本発明に係る半導体レーザ装置の第2の構成例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図4】図3の半導体レーザ装置の製造工程例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. 3;

【図5】本発明に係る半導体レーザ装置の第3の構成例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a third configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】図5の半導体レーザ装置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 laser device of FIG. 5;

【図7】本発明に係る半導体レーザ装置の第4の構成例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a fourth configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図8】図7の半導体レーザ装置の製造工程例を示す図
である。
8 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. 7;

【図9】本発明に係る半導体レーザ装置の第5の構成例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a fifth configuration example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図10】従来の窒化ガリウム系半導体レーザ素子を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional gallium nitride based semiconductor laser device.

【図11】他の従来の窒化ガリウム系半導体レーザ素子
の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of another conventional gallium nitride based semiconductor laser device.

【図12】他の従来の窒化ガリウム系半導体レーザ素子
の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of another conventional gallium nitride based semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 基板 102 AlNバッファ層 103 Siドープn型GaNコンタクト層 104 n型AlxGa1-xN(0<x≦1)クラッド層 105 InyGa1-yN(0≦y≦1)活性層 106 p型AlxGa1-xNクラッド層 107 MgドープAlxGa1-xN層 108 MgドープGaN層 109 低抵抗p型領域 110 p側電極 111 n側電極 201 ドライエッチングマスク 202 リッジストライプ構造 203 フォトレジスト 204 Crマスク 401 SiO2層 501 MgドープGaNコンタクト層 502 MgドープGaN埋め込み層 601 SiN層 901 MgドープAlxGa1-xN層 902 MgドープGaNコンタクト層101 substrate 102 AlN buffer layer 103 Si doped n-type GaN contact layer 104 n-type Al x Ga 1-x N ( 0 <x ≦ 1) cladding layer 105 In y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer 106 p-type Al x Ga 1-x n cladding layer 107 Mg-doped Al x Ga 1-x n layer 108 Mg-doped GaN layer 109 low-resistance p-type region 110 p-side electrode 111 n-side electrode 201 dry etching mask 202 ridge stripe structure 203 Photoresist 204 Cr mask 401 SiO 2 layer 501 Mg-doped GaN contact layer 502 Mg-doped GaN buried layer 601 SiN layer 901 Mg-doped Al x Ga 1-x N layer 902 Mg-doped GaN contact layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層,p型AlxGa1-xNクラッド層を含むリ
ッジストライプ構造が形成されており、さらに基板全面
にMgドープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が
順に積層されており、リッジストライプ構造上のMgド
ープAlxGa1-xN層,MgドープGaN層が低抵抗の
p型領域となっていることを特徴とする半導体レーザ装
置。
At least an n-type Al x Ga film is formed on a substrate.
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) A ridge stripe structure including an active layer and a p-type Al x Ga 1 -xN cladding layer is formed, and a Mg-doped Al x Ga 1 -x N layer and a Mg-doped GaN layer are sequentially stacked on the entire surface of the substrate. Wherein the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer and the Mg-doped GaN layer on the ridge stripe structure are low-resistance p-type regions.
【請求項2】 基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層,p型AlxGa1-xNクラッド層を含むリ
ッジストライプ構造が選択成長によって形成されてお
り、さらに基板全面にMgドープAlxGa1-xN層,M
gドープGaN層が順に積層されており、リッジストラ
イプ構造上のMgドープAlxGa1-xN層,Mgドープ
GaN層が低抵抗のp型領域となっていることを特徴と
する半導体レーザ装置。
2. At least n-type Al x Ga is formed on a substrate.
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) A ridge stripe structure including an active layer and a p-type Al x Ga 1 -xN cladding layer is formed by selective growth, and a Mg-doped Al x Ga 1 -x N layer, M
A semiconductor laser device in which g-doped GaN layers are sequentially stacked, and the Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer and the Mg-doped GaN layer on the ridge stripe structure are low-resistance p-type regions. .
【請求項3】 基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層,MgドープAlxGa1-xNクラッド層,
MgドープGaNコンタクト層を含むリッジストライプ
構造が形成されており、さらにリッジストライプ構造の
側面はMgドープAlzGa1-zN(0≦z<1)層,Mg
ドープGaN層でほぼ平らに埋め込まれており、積層構
造表面からInyGa1-yN活性層よりも上方のMgドー
プGaN層,MgドープAlxGa1-xN層,Mgドープ
AlzGa1-zN層が低抵抗のp型領域となっていること
を特徴とする半導体レーザ装置。
3. At least n-type Al x Ga is formed on a substrate.
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) Active layer, Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer,
A ridge stripe structure including an Mg-doped GaN contact layer is formed, and the side surface of the ridge stripe structure is formed of a Mg-doped Al z Ga 1 -zN (0 ≦ z <1) layer,
It is almost flatly buried with a doped GaN layer, and Mg-doped GaN layer, Mg-doped Al x Ga 1-x N layer, Mg-doped Al z Ga above the In y Ga 1-y N active layer from the surface of the laminated structure. A semiconductor laser device, wherein the 1-z N layer is a low-resistance p-type region.
【請求項4】 基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層,MgドープAlxGa1-xNクラッド層を
含む台形状または三角形状のリッジストライプ構造が選
択成長によって形成されており、さらにリッジストライ
プ構造の側面はMgドープAlzGa1-zN(0≦z<1)
層,MgドープGaN層でほぼ平らに埋め込まれてお
り、積層構造表面からInyGa1-yN活性層よりも上方
のMgドープGaN層,MgドープAlxGa1-xN層,
MgドープAlzGa1-zN層が低抵抗のp型領域となっ
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. At least n-type Al x Ga on a substrate
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) A trapezoidal or triangular ridge stripe structure including an active layer and a Mg-doped Al x Ga 1 -xN cladding layer is formed by selective growth, and the side surface of the ridge stripe structure is Mg-doped Al z Ga 1. -z N (0 ≦ z <1)
, A Mg-doped GaN layer above the In y Ga 1-y N active layer from the surface of the laminated structure, a Mg-doped Al x Ga 1-x N layer,
A semiconductor laser device characterized in that the Mg-doped Al z Ga 1 -zN layer is a low-resistance p-type region.
【請求項5】 基板上に、少なくとも、n型AlxGa
1-xN(0<x≦1)クラッド層、InyGa1-yN(0≦y
≦1)活性層を含む台形状または三角形状のリッジスト
ライプ構造が選択成長によって形成されており、Iny
Ga1-yN(0≦y≦1)活性層は台形状または三角形状
のリッジストライプ構造の頂上近傍に設けられており、
さらにリッジストライプ構造はMgドープAlxGa1-x
N層,MgドープGaN層でほぼ平らに埋め込まれてお
り、積層構造表面からInyGa1-yN活性層近傍までM
gドープGaN層,MgドープAlxGa1-xN層が低抵
抗のp型領域となっていることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
5. At least n-type Al x Ga on a substrate
1-x N (0 <x ≦ 1) cladding layer, In y Ga 1-y N (0 ≦ y
≦ 1) trapezoidal or triangular ridge stripe structure including an active layer is formed by selective growth, an In y
The Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) active layer is provided near the top of the trapezoidal or triangular ridge stripe structure,
Furthermore, the ridge stripe structure is Mg-doped Al x Ga 1-x
The N layer and the Mg-doped GaN layer are buried almost flat, and the M layer extends from the surface of the laminated structure to the vicinity of the In y Ga 1-y N active layer.
A semiconductor laser device wherein a g-doped GaN layer and a Mg-doped Al x Ga 1 -xN layer are low resistance p-type regions.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001077473A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Japan Science & Technology Corp Semiconductor laser
JP2001111171A (en) * 1999-09-29 2001-04-20 Xerox Corp Self-aligned index guide type buried heterostructure nitride laser structure
US6920166B2 (en) 2002-03-19 2005-07-19 Nippon Telegraph & Telephone Corporation Thin film deposition method of nitride semiconductor and nitride semiconductor light emitting device
JP2012089895A (en) * 1999-09-29 2012-05-10 Xerox Corp Index guide type buried heterostructure nitride laser diode structure

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