JPH11340573A - Gallium nitride based semiconductor laser element - Google Patents

Gallium nitride based semiconductor laser element

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JPH11340573A
JPH11340573A JP14678698A JP14678698A JPH11340573A JP H11340573 A JPH11340573 A JP H11340573A JP 14678698 A JP14678698 A JP 14678698A JP 14678698 A JP14678698 A JP 14678698A JP H11340573 A JPH11340573 A JP H11340573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
layer
gallium nitride
laser device
based semiconductor
Prior art date
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Application number
JP14678698A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Okumura
敏之 奥村
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element, having a good laser ocsillation characteristic which is capable of being used as a light source of an optical disc system. SOLUTION: In a gallium nitride based semiconductor laser element having an activated layer 6, comprising a semiconductor nitride formed between at least clad layers 4 and 9, and/or guide layers 5 and 8, on a substrate 1, a length in a direction of a laser resonator of an ohmic electrode 11 which supplies current to the activated layer, is shorter than the length of the laser resonator.

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、光ディクスシステ
ムの光源に用いられる窒化ガリウム系半導体レーザ素子
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride based semiconductor laser device used as a light source in an optical disk system.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外から緑色の波長領域での発光波長を
有する半導体レーザ素子(LD)の半導体材料として、
窒化ガリウム系半導体(GaInAlN)が用いられて
いる。この窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ
素子は、例えば、特開平9−219560号公報に記載
されており、その斜視図を図8に示す。図8において、
201はサファイア基板、202はGaNバッファ層、
203はn−GaNコンタクト層、204はn−In
0.1Ga0.9N層、205はn−Al0.3Ga0.7Nクラッ
ド層、206はn−GaNガイド層、207はIn0.2
Ga0.8N量子井戸層とIn0.05Ga0.95N障壁層とか
らなる多重量子井戸構造活性層、208はp−Al0.2
Ga0.8N層、209はp−GaNガイド層、210は
p−Al0.3Ga0.7Nクラッド層、211はp−GaN
コンタクト層、212はp側電極、213はn側電極で
ある。ここで、多重量子井戸構造活性層207は、2.
5nm厚のIn0.2Ga0.8N量子井戸層が14層、5.
0nm厚のIn0.05Ga0.95N障壁層が13層、の合計
27層で構成され、量子井戸層と障壁層が交互に形成さ
れている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor material of a semiconductor laser device (LD) having an emission wavelength in the ultraviolet to green wavelength range,
Gallium nitride based semiconductor (GaInAlN) is used. A semiconductor laser device using this gallium nitride-based semiconductor is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219560, and a perspective view thereof is shown in FIG. In FIG.
201 is a sapphire substrate, 202 is a GaN buffer layer,
203 is an n-GaN contact layer, 204 is n-In
0.1 Ga 0.9 N layer, 205 is n-Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer, 206 is n-GaN guide layer, 207 is In 0.2
A multiple quantum well structure active layer comprising a Ga 0.8 N quantum well layer and an In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, 208 is p-Al 0.2
Ga 0.8 N layer, 209 is a p-GaN guide layer, 210 is a p-Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer, 211 is p-GaN
A contact layer 212 is a p-side electrode, and 213 is an n-side electrode. Here, the multiple quantum well structure active layer 207 includes:
5nm In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layers 14 layers thick, 5.
A total of 27 layers of 13 In 0.05 Ga 0.95 N barrier layers having a thickness of 0 nm are formed, and quantum well layers and barrier layers are formed alternately.

【0003】この従来例ではストライプ状のp側電極2
12とn側電極213とをウェハー上に形成した後、サ
ファイア基板を劈開してレーザ共振器を作製しており、
共振器の端面で各電極は切断されており、各電極の共振
器方向の長さとレーザ共振器の長さは一致していた。
In this conventional example, a striped p-side electrode 2 is formed.
After forming 12 and the n-side electrode 213 on the wafer, the sapphire substrate is cleaved to produce a laser resonator.
Each electrode was cut off at the end face of the resonator, and the length of each electrode in the resonator direction was equal to the length of the laser resonator.

【0004】一方、窒化ガリウム系半導体を用いた半導
体レーザ素子を光ディスクシステムの光源として用いる
場合、データの読み出し時における雑音によるデータの
読み出しエラーを防止するために、一定電流を注入して
も光出力が変調されている自励発振型の半導体レーザ素
子が用いられており、このような半導体レーザ素子は特
開平9−191160号公報に記載されており、その断
面図を図9に示す。図9において、221はn−SiC
基板、222はn−AlNバッファ層、223はn−A
0.15Ga0.85Nクラッド層、224は厚さ50nmの
In0.15Ga0.85N活性層、225はp−Al0.15Ga
0.85N第1p型クラッド層、226はp−In0.2Ga
0.8N可飽和吸収層、227はn−Al0.25Ga0.75
電流ブロック層、228はp−Al0.15Ga0.85N第2
p型クラッド層、229はp−GaNキャップ層、23
0はp−GaNコンタクト層、231はp側電極、23
2はn側電極ある。この従来例においては、活性層22
4で発生した光の一部が可飽和吸収層226で吸収され
ることによって可飽和吸収層226の吸収係数が変化
し、それに伴って活性層224からのレーザ発振による
発光強度が周期的に変化する。その結果、レーザからの
出射光の干渉性が低下する。このように干渉性が低下し
た半導体レーザ素子を光ディスクシステムの光源として
用いると、ディスクでの反射光が半導体レーザ素子に戻
ってきても、レーザからの出射光と反射による戻り光が
干渉を起こさないため雑音の発生が抑えられ、データの
読み出しエラーを防止できる。
On the other hand, when a semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor is used as a light source for an optical disk system, in order to prevent a data reading error due to noise at the time of reading data, the optical output is not increased even if a constant current is injected. A self-sustained pulsation type semiconductor laser device in which is modulated is used. Such a semiconductor laser device is described in JP-A-9-191160, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG. In FIG. 9, 221 is n-SiC
Substrate, 222 is n-AlN buffer layer, 223 is n-A
l 0.15 Ga 0.85 N clad layer, 224 is a 50 nm thick In 0.15 Ga 0.85 N active layer, 225 is p-Al 0.15 Ga
0.85 N first p-type cladding layer, 226 is p-In 0.2 Ga
0.8 N saturable absorption layer, 227 is n-Al 0.25 Ga 0.75 N
The current blocking layer 228 is p-Al 0.15 Ga 0.85 N second
p-type cladding layer, 229 is a p-GaN cap layer, 23
0 is a p-GaN contact layer, 231 is a p-side electrode, 23
2 is an n-side electrode. In this conventional example, the active layer 22
4 is absorbed by the saturable absorption layer 226, thereby changing the absorption coefficient of the saturable absorption layer 226, and the emission intensity of the laser oscillation from the active layer 224 periodically changes. I do. As a result, the coherence of the light emitted from the laser decreases. When the semiconductor laser element having reduced coherence is used as a light source of an optical disk system, even if the light reflected from the disk returns to the semiconductor laser element, the emitted light from the laser and the return light due to reflection do not cause interference. Therefore, generation of noise is suppressed, and a data reading error can be prevented.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の窒
化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子は以下の
ような問題点があった。まず、可飽和吸収層を付加した
自励発振型の半導体レーザ素子に関しては、この可飽和
吸収層で活性層から発生する光が吸収されるため、レー
ザ共振器内部での光の損失が増大する。その結果、半導
体レーザ素子の発振閾値電流が増大するとともに、発光
効率が低下してしまうという問題があった。さらにこの
従来の自励発振型半導体レーザ素子では、活性層を挟む
クラッド層の一方にのみ可飽和吸収層を付加している
か、あるいは、活性層を挟むガイド層の一方にのみ可飽
和吸収層を付加しているため、レーザからの出射光の遠
視野像が対称でなくなり、レンズを用いて出射光を集光
する場合に、集光スポットサイズを十分に小さく出来な
い、という問題も生じていた。
However, a conventional semiconductor laser device using a gallium nitride based semiconductor has the following problems. First, as for a self-pulsation type semiconductor laser device having a saturable absorption layer, light generated from the active layer is absorbed by the saturable absorption layer, so that light loss inside the laser resonator increases. . As a result, there has been a problem that the oscillation threshold current of the semiconductor laser element increases and the luminous efficiency decreases. Further, in this conventional self-pulsation type semiconductor laser device, a saturable absorbing layer is added to only one of the cladding layers sandwiching the active layer, or a saturable absorbing layer is provided only to one of the guiding layers sandwiching the active layer. Because of the addition, the far-field pattern of the emitted light from the laser is not symmetrical, and when the emitted light is condensed using a lens, there has been a problem that the focused spot size cannot be sufficiently reduced. .

【0006】一方、可飽和吸収層が付加されていない従
来の窒化ガリウム系半導体を用いた半導体レーザ素子に
おいては、従来の自励発振型半導体レーザ素子に見られ
るような発振閾値電流の増大、発光効率の低下、集光ス
ポットサイズを小さく出来ないという問題は発生しない
が、この半導体レーザ素子を光ディスクシステムの光源
として用いると、自励発振しないためディスクからの戻
り光によって雑音が発生し、データの読み出し時に読み
出しエラーを生じていた。従って、可飽和吸収層が付加
されていない従来の窒化ガリウム系半導体を用いた半導
体レーザ素子は光ディスクシステム用の光源として実用
に供することが出来ないという問題があった。
On the other hand, in a semiconductor laser device using a conventional gallium nitride-based semiconductor to which no saturable absorbing layer is added, an increase in oscillation threshold current and light emission as in a conventional self-sustained pulsation type semiconductor laser device are observed. The problem of reduced efficiency and the inability to reduce the size of the focused spot does not occur.However, if this semiconductor laser device is used as a light source for an optical disk system, self-oscillation does not occur, so noise is generated by the return light from the disk, and A read error occurred during reading. Therefore, there has been a problem that a conventional semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor without a saturable absorption layer cannot be practically used as a light source for an optical disk system.

【0007】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
たものであり、窒化ガリウム系半導体レーザ素子におけ
る課題を解決して、光ディスクシステムの光源としての
使用が可能な、良好なレーザ発振特性を有する窒化ガリ
ウム系半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and solves the problem of a gallium nitride based semiconductor laser device to provide a good laser oscillation characteristic which can be used as a light source for an optical disk system. It is an object to provide a gallium nitride based semiconductor laser device having the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような発明を見い出
すにあたって、本発明者は従来素子における前記課題解
決のために詳細に検討を行い、その結果、従来の自励発
振型の半導体レーザ素子で用いられている可飽和吸収層
を用いることなく、簡単な構成で自励発振型の半導体レ
ーザ素子が得られることを見い出した。
In order to find such an invention, the present inventors have studied in detail to solve the above-mentioned problems in the conventional device, and as a result, have found that the conventional self-sustained pulsation type semiconductor laser device. It has been found that a self-pulsation type semiconductor laser device can be obtained with a simple configuration without using the saturable absorption layer used.

【0009】すなわち、本発明に係る窒化ガリウム系半
導体レーザ素子は、窒化物半導体からなる少なくともク
ラッド層及び/またはガイド層に挟まれた窒化物半導体
よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レーザ素
子において、活性層に電流を供給するオーミック電極の
レーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の長さよりも
短いことを特徴とする。このようにオーミック電極のレ
ーザ共振器方向の長さをレーザ共振器の長さよりも短く
することによって、レーザ共振器方向の一部の活性層に
電流が注入されない領域が形成されることになる。この
時に電流が注入されない領域においてもレーザ光が導波
されることによって、電流が注入されない領域がレーザ
光を吸収する可飽和吸収領域として働く。この可飽和吸
収領域によって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子は自
励発振特性を有することができる。一方、従来の窒化ガ
リウム系半導体レーザで用いられていたようなレーザの
共振器方向における活性層のすべての領域に電流を注入
する場合には、可飽和吸収する領域が形成されておら
ず、自励発振特性は得られなかった。
That is, a gallium nitride based semiconductor laser device according to the present invention comprises a gallium nitride based semiconductor laser device having at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a cladding layer and / or a guide layer. , The length of the ohmic electrode for supplying current to the active layer in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator. By making the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction shorter than the length of the laser resonator, a region where current is not injected is formed in a part of the active layer in the laser resonator direction. At this time, since the laser light is guided even in the region where the current is not injected, the region where the current is not injected functions as a saturable absorption region for absorbing the laser light. The saturable absorption region allows the gallium nitride based semiconductor laser device to have self-pulsation characteristics. On the other hand, when current is injected into all regions of the active layer in the laser cavity direction as used in a conventional gallium nitride based semiconductor laser, no saturable absorption region is formed, and Excitation oscillation characteristics were not obtained.

【0010】また、本発明のように窒化ガリウム系半導
体材料ではなく、砒素化ガリウム系半導体材料(AlG
aAs)や燐化インジウム系半導体材料(InGaAs
P)を用いた場合には、電極の共振器方向の長さを共振
器の長さより短くしたとしても注入された電流が半導体
中で広がってしまい、すべての活性層の領域に電流が注
入されてしまい、自励発振特性が得られなかった。一
方、窒化ガリウム系半導体材料では、電気抵抗値が大き
いことにより電流広がりがほとんど生じていないため
に、電極の形成していない領域の直下の半導体層には電
流が注入されないことが判明し、本発明に至った。
Further, instead of the gallium nitride-based semiconductor material as in the present invention, a gallium arsenide-based semiconductor material (AlG
aAs) or indium phosphide-based semiconductor material (InGaAs)
When P) is used, the injected current spreads in the semiconductor even if the length of the electrode in the resonator direction is shorter than the length of the resonator, and the current is injected into all the active layer regions. As a result, self-excited oscillation characteristics could not be obtained. On the other hand, in the case of gallium nitride based semiconductor materials, since current spread hardly occurs due to a large electric resistance value, it has been found that current is not injected into the semiconductor layer immediately below the region where no electrode is formed. Invented the invention.

【0011】さらに、本発明の自励発振を実現する窒化
物系半導体レーザ素子は、電極のレーザ共振器方向の長
さが、レーザ共振器の長さに対して1μmから100μ
mだけ短くすることにより得られた。この長さの違いが
1μmより短い場合には可飽和吸収領域となる活性層の
影響が小さいため自励発振特性は得られない。また、こ
の長さの違いが100μmより長くなると、可飽和吸収
領域となる活性層の影響が大きくなり、半導体レーザ素
子の光出力−電流特性にヒシテリシスが生じることによ
って光ディスクシステムには用いることができなくな
る。
Further, according to the nitride semiconductor laser device for realizing self-sustained pulsation of the present invention, the length of the electrode in the laser resonator direction is 1 μm to 100 μm with respect to the length of the laser resonator.
It was obtained by shortening by m. If the difference in length is shorter than 1 μm, the effect of the active layer serving as the saturable absorption region is small, and no self-excited oscillation characteristics can be obtained. If the difference in length is longer than 100 μm, the influence of the active layer serving as a saturable absorption region increases, and hysteresis occurs in the optical output-current characteristics of the semiconductor laser device, so that the semiconductor laser device can be used in an optical disk system. Disappears.

【0012】本発明では、レーザ共振器方向の一部に形
成された電流注入されない活性層においてレーザ光が吸
収されることによる発振閾値電流密度の若干の増大を引
き起こしているが、電流注入される共振器方向の長さを
短くしているため発振閾値電流自体は増大することな
く、良好なレーザ発振特性を有する窒化ガリウム系半導
体レーザ素子を得ることができる。
In the present invention, although the active layer formed in a part in the laser cavity direction where the current is not injected causes a slight increase in the oscillation threshold current density due to the absorption of the laser beam, the current injection is performed. Since the length in the resonator direction is shortened, the oscillation threshold current itself does not increase, and a gallium nitride based semiconductor laser device having good laser oscillation characteristics can be obtained.

【0013】また、本発明の窒化物系化合物半導体レー
ザ素子がレーザ発振するように十分に大きなレーザ利得
を得るためには、電流注入される活性層領域が適当な長
さが必要であり、このためオーミック電極の長さが10
0μm以上500μm以下とすることが望ましい。10
0μmよりも小さい場合には十分に大きなレーザ利得が
得られないため、半導体レーザ素子の発振閾値電流値は
増大し、逆に500μmよりも大きいと、活性層に電流
注入される領域が長くなるため発振閾値電流値が増大し
てしまう問題があった。
Further, in order to obtain a sufficiently large laser gain so that the nitride-based compound semiconductor laser device of the present invention oscillates, an active layer region into which current is injected needs to have an appropriate length. The ohmic electrode length is 10
It is desirable that the thickness be 0 μm or more and 500 μm or less. 10
If the diameter is smaller than 0 μm, a sufficiently large laser gain cannot be obtained, so that the oscillation threshold current value of the semiconductor laser element increases. Conversely, if it is larger than 500 μm, the region where current is injected into the active layer becomes longer. There is a problem that the oscillation threshold current value increases.

【0014】さらに、レーザ共振器方向の長さがレーザ
共振器の長さより短い電極は、p側電極であることが好
ましい。これは、p型窒化物系化合物半導体はn型窒化
物系化合物半導体に比べて電気抵抗が大きいため、より
確実に注入された電流が窒化ガリウム系半導体中を広が
ることが防止でき、可飽和吸収領域をより確実に形成で
きるためである。また、p側電極、n側電極の両方とも
にレーザ共振器の長さよりも短くしても構わない。
Further, the electrode whose length in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator is preferably a p-side electrode. This is because the p-type nitride-based compound semiconductor has a higher electric resistance than the n-type nitride-based compound semiconductor, so that the injected current can be more reliably prevented from spreading in the gallium nitride-based semiconductor, and saturable absorption can be prevented. This is because the region can be formed more reliably. Further, both the p-side electrode and the n-side electrode may be shorter than the length of the laser resonator.

【0015】また、本発明のような自励発振型の半導体
レーザを得るためには、活性層内に存在する電子と正孔
の密度が高速で変調される必要があるが、活性層として
用いられる窒化ガリウム系半導体材料は、電子・正孔と
もにその有効質量が大きいことと多数の結晶欠陥が存在
していることにより電子や正孔の移動度が大幅に低下し
ている。従って、発光再結合によって電子・正孔が消滅
しても、拡散により新たに電子と正孔が注入されず、電
子と正孔の密度が変調されにくくなっている。そこで、
本発明のように、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の活
性層を、単一量子井戸層、あるいは、量子井戸層と障壁
層とを交互に積層してなる量子井戸構造活性層からなり
量子井戸層の層数が2以上4以下である多重量子井戸構
造で構成し、さらには、活性層を形成する量子井戸層の
厚さを10nm以下とすることにより、活性層全体で電
子と正孔を拡散しやすくして、電子と正孔の密度が変調
されやすくなった。この結果、安定して自励発振特性を
有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子が得られた。ま
た、多重量子井戸構造で構成された活性層の場合、活性
層を形成する障壁層の厚さが厚すぎると、電子と正孔が
活性層の全体にわたって、均一に分布することが阻害さ
れるために、電子と正孔とが再結合しにくくなってしま
う。この結果、自励発振特性のレーザ特性が悪化してし
まうことになるが、障壁層の厚さを10nm以下とすれ
ば正孔と電子とは活性層内で均一に分布することにな
り、良好な自励発振特性を有する窒化ガリウム系半導体
レーザが得られた。
Further, in order to obtain a self-pulsation type semiconductor laser as in the present invention, it is necessary to modulate the density of electrons and holes existing in the active layer at a high speed. The resulting gallium nitride-based semiconductor material has a large decrease in the mobility of electrons and holes due to the large effective mass of both electrons and holes and the presence of many crystal defects. Therefore, even if electrons and holes disappear due to radiative recombination, no new electrons and holes are injected by diffusion, and the density of electrons and holes is hardly modulated. Therefore,
As in the present invention, the active layer of the gallium nitride based semiconductor laser device is a single quantum well layer or a quantum well structure active layer in which quantum well layers and barrier layers are alternately stacked. The multi-quantum well structure in which the number of layers is 2 or more and 4 or less, and furthermore, by making the thickness of the quantum well layer forming the active layer 10 nm or less, electrons and holes are diffused in the entire active layer. This makes it easier to modulate the electron and hole densities. As a result, a gallium nitride based semiconductor laser device having stable self-sustained pulsation characteristics was obtained. In the case of an active layer having a multiple quantum well structure, if the thickness of the barrier layer forming the active layer is too large, it is difficult to uniformly distribute electrons and holes throughout the active layer. Therefore, it becomes difficult for electrons and holes to recombine. As a result, the laser characteristics of the self-sustained pulsation deteriorate, but if the thickness of the barrier layer is set to 10 nm or less, holes and electrons are uniformly distributed in the active layer. A gallium nitride based semiconductor laser having excellent self-sustained pulsation characteristics was obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、具体例に従ってさらに詳細
に説明する。 (第1の実施例)図1は本発明の第1の実施例に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子を示す斜視図である。こ
の図において、1はc面を表面として有するサファイア
基板、2はGaNバッファ層、3はn−GaNn型コン
タクト層、4はn−Al0.1Ga0.9Nn型クラッド層、
5はn−GaNガイド層、6は2層のIn0.2Ga0.8
量子井戸層と1層のIn0.05Ga0.95N障壁層とからな
る多重量子井戸構造活性層、7はAl0.2Ga0.8N蒸発
防止層、8はp−GaNガイド層、9はp−Al0.1
0.9Np型クラッド層、10はp−GaNp型コンタ
クト層、11はp側電極、12はn側電極、13はSi
2絶縁膜である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. (First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a sapphire substrate having a c-plane as a surface, 2 is a GaN buffer layer, 3 is an n-GaN n-type contact layer, 4 is an n-Al 0.1 Ga 0.9 Nn-type cladding layer,
5 is an n-GaN guide layer, 6 is a two-layer In 0.2 Ga 0.8 N
A multiple quantum well structure active layer comprising a quantum well layer and one In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, 7 is an Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer, 8 is a p-GaN guide layer, and 9 is p-Al 0.1 G
a 0.9 Np-type cladding layer, 10 is a p-GaN p-type contact layer, 11 is a p-side electrode, 12 is an n-side electrode, and 13 is Si
O 2 insulating film.

【0017】本実施例では、p側電極11のレーザ共振
器方向の長さを300μmとし、レーザの共振器の長さ
を330μmとすることによって、GaN系半導体にお
いてオーミック電極形成された直下に対応する多重量子
井戸構造活性層の領域にのみ電流が供給され、電極が形
成されていない領域に対応する多重量子井戸構造活性層
の領域が可飽和吸収領域として機能するため、自励発振
特性を有する窒化物系化合物半導体レーザ素子が得られ
た。
In this embodiment, the length of the p-side electrode 11 in the laser resonator direction is set to 300 μm, and the length of the laser resonator is set to 330 μm, so that the p-side electrode 11 can be formed just below the ohmic electrode on the GaN-based semiconductor. Current is supplied only to the region of the multi-quantum well structure active layer, and the region of the multi-quantum well structure active layer corresponding to the region where no electrode is formed functions as a saturable absorption region, and thus has a self-excited oscillation characteristic. A nitride-based compound semiconductor laser device was obtained.

【0018】本発明において、サファイア基板1の表面
はa面、r面、m面等の他の面方位であっても構わな
い。また、サファイア基板に限らずGaN基板、SiC
基板、スピネル基板、MgO基板、Si基板、GaAs
基板も用いることが出来る。特にGaN基板とSiC基
板の場合はサファイア基板に比べて基板上に積層した窒
化ガリウム系半導体材料との格子定数差が小さく良好な
結晶性の膜が得られ、さらに劈開しやすいため、劈開に
よるレーザ共振器端面の形成が容易であるという利点が
ある。バッファ層2はその上に窒化ガリウム系半導体を
エピタキシャル成長させることが出来るものであればG
aNにこだわらず他の材料、例えばAlNやAlGaN
3元混晶を用いてもよい。
In the present invention, the surface of the sapphire substrate 1 may have another plane orientation such as a plane, r plane, or m plane. Not only sapphire substrate but also GaN substrate, SiC
Substrate, spinel substrate, MgO substrate, Si substrate, GaAs
Substrates can also be used. In particular, in the case of a GaN substrate and a SiC substrate, a good crystalline film having a small difference in lattice constant from a gallium nitride-based semiconductor material laminated on a substrate is obtained as compared with a sapphire substrate, and is easily cleaved. There is an advantage that the resonator end face can be easily formed. The buffer layer 2 is made of G if a gallium nitride based semiconductor can be epitaxially grown thereon.
Other materials regardless of aN, such as AlN and AlGaN
A ternary mixed crystal may be used.

【0019】n型クラッド層4及びp型クラッド層9
は、Al0.1Ga0.9N以外のAl組成を持つAlGaN
3元混晶でもよい。この場合Al組成を大きくすると活
性層とクラッド層とのエネルギーギャップ差及び屈折率
差が大きくなり、キャリアや光が活性層に有効に閉じ込
められてさらに発振閾値電流値の低減及び、温度特性の
向上が図れる。またキャリアや光の閉じ込めが保持され
る程度でAl組成を小さくしていくと、クラッド層にお
けるキャリアの移動度が大きくなるため、半導体レーザ
素子の素子抵抗を小さくできる利点がある。さらにこれ
らのクラッド層は微量に他の元素を含んだ4元以上の混
晶半導体でもよく、n型クラッド層4とp型クラッド層
9とで混晶の組成が同一でなくても構わない。
N-type cladding layer 4 and p-type cladding layer 9
Is AlGaN having an Al composition other than Al 0.1 Ga 0.9 N
A ternary mixed crystal may be used. In this case, when the Al composition is increased, the energy gap difference and the refractive index difference between the active layer and the cladding layer increase, and carriers and light are effectively confined in the active layer, further reducing the oscillation threshold current value and improving the temperature characteristics. Can be achieved. Also, if the Al composition is reduced to such an extent that the confinement of carriers and light is maintained, the mobility of carriers in the cladding layer increases, and thus there is an advantage that the device resistance of the semiconductor laser device can be reduced. Further, these cladding layers may be quaternary or higher mixed crystal semiconductors containing trace amounts of other elements, and the composition of the mixed crystals in the n-type cladding layer 4 and the p-type cladding layer 9 may not be the same.

【0020】ガイド層5、8は、そのエネルギーギャッ
プが、多重量子井戸構造活性層6を構成する量子井戸層
のエネルギーギャップとクラッド層4、9のエネルギー
ギャップの間の値を持つような材料であればGaNにこ
だわらず他の材料、例えばInGaN、AlGaN3元
混晶やInGaAlN4元混晶等を用いてもよい。また
ガイド層全体にわたってドナー又はアクセプターをドー
ピングする必要はなく、多重量子井戸構造活性層6側の
一部のみをノンドープとしてもよく、さらにはガイド層
全体をノンドープとしてもよい。この場合、ガイド層に
存在するキャリアが少なくなり、自由キャリアによる光
の吸収が低減されて、さらに発振閾値電流が低減できる
という利点がある。また、必ずしもガイド層を必要とす
る訳ではなく、ガイド層を有しないような窒化ガリウム
系半導体レーザであっても半導体レーザ素子として機能
する。
The guide layers 5 and 8 are made of a material whose energy gap has a value between the energy gap of the quantum well layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 and the energy gap of the cladding layers 4 and 9. If so, other materials such as InGaN, AlGaN ternary mixed crystal, InGaAlN quaternary mixed crystal, etc. may be used without being limited to GaN. Further, it is not necessary to dope the entire guide layer with a donor or an acceptor, and only a part of the multiple quantum well structure active layer 6 side may be non-doped, and further, the entire guide layer may be non-doped. In this case, there are advantages that the number of carriers existing in the guide layer is reduced, light absorption by free carriers is reduced, and the oscillation threshold current can be further reduced. Further, a gallium nitride based semiconductor laser having no guide layer does not always need to have a guide layer and functions as a semiconductor laser device.

【0021】多重量子井戸構造活性層6を構成する2層
のIn0.2Ga0.8N量子井戸層と1層のIn0.05Ga
0.95N障壁層は、必要なレーザ発振波長に応じてその組
成を設定すればよく、発振波長を長くしたい場合は量子
井戸層のIn組成を大きくし、短くしたい場合は量子井
戸層のIn組成を小さくする。また量子井戸層と障壁層
は、InGaN3元混晶に微量に他の元素を含んだ4元
以上の混晶半導体でもよい。さらにIn0.05Ga0.95
障壁層は単にGaNを用いてもよい。
Two In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layers and one In 0.05 Ga layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 are formed.
The composition of the 0.95 N barrier layer may be set according to the required laser oscillation wavelength. If it is desired to increase the oscillation wavelength, the In composition of the quantum well layer should be increased. Make it smaller. Further, the quantum well layer and the barrier layer may be a quaternary or higher mixed crystal semiconductor containing a trace amount of another element in an InGaN ternary mixed crystal. Further, In 0.05 Ga 0.95 N
The barrier layer may simply use GaN.

【0022】また本実施例では、多重量子井戸構造活性
層6に接するようにAl0.2Ga0.8N蒸発防止層7を形
成しているが、これは量子井戸層が成長温度を上昇して
いる間に蒸発してしまうことを防ぐためである。従っ
て、量子井戸層を保護するものであれば蒸発防止層7と
して用いることができ、他のAl組成を有するAlGa
N3元混晶やGaNを用いてもよい。また、この蒸発防
止層7にMgをドーピングしてもよく、この場合はp−
GaNガイド層8やp−Al0.1Ga0.9Np型クラッド
層9から正孔が注入され易くなるという利点がある。さ
らに、量子井戸層のIn組成が小さい場合は蒸発防止層
7を形成しなくても量子井戸層は蒸発しないため、特に
蒸発防止層7を形成しなくても、本実施例の窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子の特性は損なわれない。
In this embodiment, the Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 7 is formed so as to be in contact with the active layer 6 having a multiple quantum well structure. This is to prevent evaporation. Therefore, any material that protects the quantum well layer can be used as the evaporation prevention layer 7 and has a different Al composition.
N-ternary mixed crystal or GaN may be used. Further, the evaporation preventing layer 7 may be doped with Mg.
There is an advantage that holes are easily injected from the GaN guide layer 8 and the p-Al 0.1 Ga 0.9 Np type clad layer 9. Further, when the In composition of the quantum well layer is small, the quantum well layer does not evaporate even if the evaporation prevention layer 7 is not formed. The characteristics of the laser element are not impaired.

【0023】次に、図1〜図3を参照して上記窒化ガリ
ウム系半導体レーザの作製方法を説明する。以下の説明
ではMOCVD法(有機金属気相成長法)を用いた場合
を示しているが、GaNをエピタキシャル成長できる成
長法であればよく、MBE法(分子線エピタキシャル成
長法)やHVPE(ハイドライド気相成長法)等の他の
気相成長法を用いることもできる。
Next, a method for fabricating the gallium nitride based semiconductor laser will be described with reference to FIGS. In the following description, the case where the MOCVD method (metal organic chemical vapor deposition) is used is shown. However, any growth method capable of epitaxially growing GaN may be used. Other vapor phase epitaxy methods such as the method described above.

【0024】まず所定の成長炉内に設置された、c面を
表面として有する厚さ350μmのサファイア基板1上
に、トリメチルガリウム(TMG)とアンモニア(NH
3)を原料に用いて、成長温度550℃でGaNバッフ
ァ層2を35nm成長させる。
First, trimethylgallium (TMG) and ammonia (NH 3) are placed on a 350 μm thick sapphire substrate 1 having a c-plane as a surface, which is set in a predetermined growth furnace.
Using 3 ) as a raw material, a GaN buffer layer 2 is grown at a growth temperature of 550 ° C. to a thickness of 35 nm.

【0025】次に成長温度を1050℃まで上昇させ
て、TMGとNH3、及びシランガス(SiH4)を原料
に用いて、厚さ3μmのSiドープn−GaNn型コン
タクト層3を成長する。さらに続けてトリメチルアルミ
ニウム(TMA)を原料に加え、成長温度は1050℃
のままで厚さ0.7μmのSiドープn−Al0.1Ga
0.9Nn型クラッド層4を成長する。続けて、TMAの
供給を止めて、成長温度は1050℃のままで厚さ0.
05μmのSiドープn−GaNガイド層5を成長す
る。
Next, the growth temperature is raised to 1050 ° C., and a 3 μm-thick Si-doped n-GaN n-type contact layer 3 is grown using TMG, NH 3 , and silane gas (SiH 4 ) as raw materials. Subsequently, trimethyl aluminum (TMA) was added to the raw material, and the growth temperature was 1050 ° C.
0.7 μm thick Si-doped n-Al 0.1 Ga
A 0.9 Nn-type cladding layer 4 is grown. Subsequently, the supply of TMA was stopped, and the growth temperature was kept at 1050 ° C. to achieve a thickness of 0.1 mm.
A 05 μm Si-doped n-GaN guide layer 5 is grown.

【0026】次に、成長温度を750℃に下げ、TMG
とNH3、及びトリメチルインジウム(TMI)を原料
に用いて、In0.2Ga0.8N量子井戸層(厚さ5n
m)、In0.05Ga0.95N障壁層(厚さ5nm)、In
0.2Ga0.8N量子井戸層(厚さ5nm)を順次成長する
ことにより多重量子井戸構造活性層(トータルの厚さ1
5nm)6を作製する。さらに続けてTMGとTMAと
NH3を原料に用いて、成長温度は750℃のままで厚
さ10nmのAl0.2Ga0.8N蒸発防止層7を成長す
る。
Next, the growth temperature was lowered to 750 ° C.
, NH 3 , and trimethylindium (TMI) as raw materials, an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (5 n thick).
m), In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (5 nm thick), In
By sequentially growing a 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer (thickness: 5 nm), a multiple quantum well structure active layer (total thickness of 1
5 nm) 6. Subsequently, using TMG, TMA and NH 3 as raw materials, an Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 7 having a thickness of 10 nm is grown at a growth temperature of 750 ° C.

【0027】次に、再び成長温度を1050℃に上昇し
て、TMGとNH3、及びビスシクロペンタジエニルマ
グネシウム(Cp2Mg)を原料に用いて、厚さ0.0
5μmのMgドープp−GaNガイド層8を成長する。
さらに続けてTMAを原料に加え、成長温度は1050
℃のままで厚さ0.7μmのMgドープp−Al0.1
0.9Np型クラッド層9を成長する。続けて、TMA
を原料から除いて、成長温度は1050℃のままで厚さ
0.2μmのMgドープp−GaNp型コンタクト層1
0を成長して、窒化ガリウム系半導体ウエハーを完成す
る。その後、この窒化ガリウム系半導体ウエハーを80
0℃の窒素ガス雰囲気中でアニールして、Mgドープの
p型層を低抵抗化する。
Next, the growth temperature was raised again to 1050 ° C., and TMG, NH 3 , and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) were used as raw materials to form a layer having a thickness of 0.050 mm.
A 5 μm Mg-doped p-GaN guide layer 8 is grown.
Subsequently, TMA was added to the raw material, and the growth temperature was 1050.
0.7 μm-thick Mg-doped p-Al 0.1 G at 100 ° C.
a 0.9 Np-type cladding layer 9 is grown. Continue, TMA
Was removed from the raw material, and the growth temperature was kept at 1050 ° C., and the Mg-doped p-GaN p-type contact layer 1 having a thickness of 0.2 μm was formed.
0 is grown to complete a gallium nitride based semiconductor wafer. Then, the gallium nitride based semiconductor wafer is
Anneal in a nitrogen gas atmosphere at 0 ° C. to lower the resistance of the Mg-doped p-type layer.

【0028】さらに通常のフォトリソグラフィーとドラ
イエッチング技術を用いて、200μm幅のストライプ
状にp−GaNp型コンタクト層10の最表面から、n
−GaNn型コンタクト層3が露出するまでエッチング
を行い、メサ構造を作製する。次に、上記と同様のフォ
トリソグラフィーとドライエッチング技術を用いて、残
ったp−GaNp型コンタクト層10の最表面に、2μ
m幅のリッジストライプを形成するようにp−GaNp
型コンタクト層10、p−Al0.1Ga0.9Np型クラッ
ド層9の一部をエッチングする。続いて、リッジストラ
イプの側面とリッジストライプ以外のp型層表面に厚さ
200nmのSiO2絶縁膜13を電流阻止層として形
成する。
Further, the n-type p-GaN p-type contact layer 10 is stripped from the outermost surface of the p-GaN p-type contact layer 10 by a conventional photolithography and dry etching technique.
-Etching is performed until the GaN n-type contact layer 3 is exposed to form a mesa structure. Next, by using the same photolithography and dry etching techniques as described above, 2 μm is formed on the outermost surface of the remaining p-GaN p-type contact layer 10.
p-GaNp to form an m-width ridge stripe
A part of the p-type contact layer 10 and the p-Al 0.1 Ga 0.9 Np-type clad layer 9 is etched. Subsequently, an SiO 2 insulating film 13 having a thickness of 200 nm is formed as a current blocking layer on the side surfaces of the ridge stripe and on the surface of the p-type layer other than the ridge stripe.

【0029】さらに、このSiO2絶縁膜13とリッジ
ストライプ14の表面に、p側電極のレーザ共振器に垂
直な方向の幅Wp=150μm、p側電極のレーザ共振
器に平行な方向の幅Lp=300μmの長方形状にニッ
ケルと金からなるp側電極11を、p側電極間距離Dp
=50μmの間隔で形成し、エッチングにより露出した
n−GaNn型コンタクト層3の表面にn側電極のレー
ザ共振器に垂直な方向の幅Wn=150μm、n側電極
のレーザ共振器に平行な方向の幅Ln=300μmの長
方形状にチタンとアルミニウムからなるn側電極12を
n側電極間距離Dn=50μmの間隔で形成して、窒化
ガリウム系半導体ウエハーを完成する。この時の窒化ガ
リウム系半導体ウエハーの上面図を図2に示す。図2に
示す半導体レーザ素子ウエハーでは、半導体レーザ素子
を3つ並べたように配置している。
Further, the width Wp of the p-side electrode in the direction perpendicular to the laser resonator is 150 μm and the width Lp of the p-side electrode in the direction parallel to the laser resonator is formed on the surfaces of the SiO 2 insulating film 13 and the ridge stripe 14. = P-side electrode 11 made of nickel and gold in a rectangular shape of 300 μm
= W = 150 μm in the direction perpendicular to the laser resonator of the n-side electrode on the surface of the n-GaN n-type contact layer 3 exposed by etching and formed in a direction parallel to the laser resonator of the n-side electrode. The n-side electrodes 12 made of titanium and aluminum are formed in a rectangular shape having a width Ln = 300 μm at an interval of n-side electrode distance Dn = 50 μm to complete a gallium nitride based semiconductor wafer. FIG. 2 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor wafer at this time. In the semiconductor laser device wafer shown in FIG. 2, three semiconductor laser devices are arranged in a line.

【0030】その後、このウエハーをリッジストライプ
14と垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成す
るために、通常のフォトリソグラフィー法とドライエッ
チング法を用いてオーミック電極が形成されていない領
域(間隔Dpの間)をドライエッチングすることによっ
てレーザ共振器端面を形成する。図3に、本発明の作製
工程におけるドライエッチングを施す時点の上面図を示
す。この時、電極と共振器端面との距離L1、L2はと
もに15μm、ドライエッチングする領域の長さL3は
20μmとする。続いて、この窒化ガリウム系半導体ウ
エハーを個々のレーザチップとして分割する。そして、
各チップをステムにマウントし、ワイヤーボンディング
により各電極とリード端子とを接続して、窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を完成する。
Thereafter, in order to form a cavity of the semiconductor laser device on the wafer in a direction perpendicular to the ridge stripe 14, a region where the ohmic electrode is not formed (interval) by using a usual photolithography method and a dry etching method. Dp) is dry-etched to form a laser cavity end face. FIG. 3 is a top view at the time of performing dry etching in the manufacturing process of the present invention. At this time, the distances L1 and L2 between the electrode and the resonator end face are both 15 μm, and the length L3 of the region to be dry-etched is 20 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. And
Each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

【0031】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAと
いう良好なレーザ特性が得られた。また、本実施の形態
の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向
の長さが半導体レーザ素子の共振器の長さより30μm
だけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に
対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能する
ので、自励発振することも確認された。この結果、光デ
ィスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導
体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防
止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体
レーザ素子が実現できた。
The semiconductor laser device manufactured as described above had good laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. In the semiconductor laser device of the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is 30 μm longer than the length of the resonator of the semiconductor laser device.
By making the length as short as possible, the region of the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed functions as a saturable absorption region, and it was also confirmed that self-sustained pulsation occurred. As a result, when the gallium nitride-based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride-based semiconductor laser device could be realized.

【0032】本実施例では、サファイア基板は硬くて劈
開しにくいので、共振器端面を形成するために電極が形
成されていない領域をドライエッチングすることで半導
体レーザ素子の共振器端面を形成している。従来技術の
ように共振器端面で電極を切断している場合には、電極
材料がドライエッチングされにくいため、電極材料をエ
ッチングできるエッチング条件では共振器端面が荒れ
て、その結果、レーザ光の反射率が低下してレーザ発振
のための閾値電流が増加する問題が生じていた。本実施
の形態のように、電極の形成していない部分をエッチン
グする場合には、上記のような問題が生じることがな
く、レーザ共振器面として使用できるきれいな表面を有
する共振器面が得られる。また、本実施の形態では電極
を形成後にドライエッチングにより共振器面を形成した
が、ドライエッチングにより共振器面を形成後に電極を
形成してもよい。
In this embodiment, since the sapphire substrate is hard and difficult to be cleaved, the region where no electrode is formed is dry-etched to form the cavity end face to form the cavity end face of the semiconductor laser device. I have. When the electrode is cut at the cavity facet as in the prior art, the electrode material is hardly dry-etched, so that the cavity facet is roughened under the etching conditions that can etch the electrode material. There has been a problem that the rate decreases and the threshold current for laser oscillation increases. In the case where a portion where an electrode is not formed is etched as in the present embodiment, the above-described problem does not occur, and a resonator surface having a clean surface that can be used as a laser resonator surface is obtained. . Further, in the present embodiment, the resonator surface is formed by dry etching after forming the electrode, but the electrode may be formed after forming the resonator surface by dry etching.

【0033】本実施の形態では、オーミック電極のレー
ザ共振器方向の長さを300μmとし、レーザ共振器の
長さよりも30μmだけ短くしたが、オーミック電極の
レーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以
下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上1
00μm以下であれば、本実施の形態と同様の効果が得
られる。また、本実施の形態では共振器と電極との共振
器方向の距離L1、L2を共に15μmとしたが、L
1、L2を同じ距離にする必要はなく、少なくとの一方
の共振器面から1μm以上電極が形成されない領域が存
在すれば構わない。
In the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 300 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 30 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm to 500 μm. And the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 1
When the thickness is not more than 00 μm, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In this embodiment, the distances L1 and L2 between the resonator and the electrodes in the resonator direction are both 15 μm.
It is not necessary that 1 and L2 be the same distance, and it is sufficient if there is a region where no electrode is formed 1 μm or more from at least one of the resonator surfaces.

【0034】なお、本実施例では多重量子井戸構造活性
層6を構成する量子井戸層と障壁層の層厚をともに5n
mとしたが、これらの層厚が同一である必要はなく、異
なっていても構わない。また量子井戸層と障壁層の各層
厚を10nm以下とすれば、本実施例にこだわらず、他
の層厚でも同等の効果が得られる。また、多重量子井戸
構造活性層6の量子井戸層数は3層や4層でもよく、単
一量子井戸構造活性層でも構わない。
In this embodiment, the thicknesses of the quantum well layer and the barrier layer constituting the multiple quantum well structure active layer 6 are both 5n.
However, the thicknesses of these layers need not be the same and may be different. Further, if the thickness of each of the quantum well layer and the barrier layer is set to 10 nm or less, the same effect can be obtained with other layer thicknesses without being limited to the present embodiment. The number of quantum well layers in the multiple quantum well structure active layer 6 may be three or four, or may be a single quantum well structure active layer.

【0035】さらに本実施例では絶縁体であるサファイ
アを基板として用いたため、エッチングにより露出した
n−GaNn型コンタクト層3の表面にn側電極12を
形成しているが、n型導電性を有するGaN、SiC、
Si、GaAs等を基板に用いれば、この基板の裏面に
n側電極12を形成してもよい。この場合には、特に2
00μm幅のストライプ状のメサ構造を作製する必要は
なく、共振器方向のp側電極の長さを共振器の長さより
短くなるようにすれば、n側電極は裏面全面に形成され
ていても構わない。さらには、電流阻止層であるSiO
2絶縁膜13は、SiN等の他の誘電体絶縁膜やn型導
電性や半絶縁性を有する半導体材料を用いても構わな
い。また、窒化物系半導体のp型とn型の構成を逆にし
ても構わない。
Further, in this embodiment, since sapphire, which is an insulator, is used as the substrate, the n-side electrode 12 is formed on the surface of the n-GaN n-type contact layer 3 exposed by etching, but has n-type conductivity. GaN, SiC,
If Si, GaAs, or the like is used for the substrate, the n-side electrode 12 may be formed on the back surface of the substrate. In this case, in particular, 2
It is not necessary to manufacture a stripe-shaped mesa structure having a width of 00 μm. If the length of the p-side electrode in the resonator direction is shorter than the length of the resonator, the n-side electrode can be formed on the entire back surface. I do not care. Furthermore, the current blocking layer of SiO
(2) The insulating film 13 may be made of another dielectric insulating film such as SiN or a semiconductor material having n-type conductivity or semi-insulating property. The p-type and n-type configurations of the nitride semiconductor may be reversed.

【0036】(第2の実施例)基板として用いたサファ
イアの厚さを100μmと薄くしたこと以外は、第1の
実施例と同様にして窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウ
エハーをまず作製する。この時、第1の実施例と同様に
図2に示されるように、Wp=150μm、Lp=30
0μmの長方形状にニッケルと金からなるp側電極11
を、Dp=50μmの間隔で形成し、Wn=150μ
m、Ln=300μmの長方形状にチタンとアルミニウ
ムからなるn側電極12をDn=50μmの間隔で形成
している。
(Second Embodiment) A gallium nitride based semiconductor laser device wafer is first manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the thickness of sapphire used as a substrate is reduced to 100 μm. At this time, as shown in FIG. 2, Wp = 150 μm and Lp = 30 as in the first embodiment.
P-side electrode 11 made of nickel and gold in a rectangular shape of 0 μm
Are formed at intervals of Dp = 50 μm, and Wn = 150 μm
The n-side electrodes 12 made of titanium and aluminum are formed in a rectangular shape with m and Ln = 300 μm at intervals of Dn = 50 μm.

【0037】その後、このウエハーをリッジストライプ
14と垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成す
るために、線A−Bに沿ってリッジストライプ14と垂
直な方向に劈開することによってレーザ共振器端面を形
成する。図4に、本発明の作製工程における劈開する時
点の上面図を示す。この時電極と共振器面との距離L
1’、L2’は共に25μm、半導体レーザ素子の共振
器長L4は350μmとしている。続いて、この窒化ガ
リウム系半導体ウエハーを個々のレーザチップとして分
割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイ
ヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続し
て、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。
Thereafter, the wafer is cleaved along the line AB in the direction perpendicular to the ridge stripe 14 to form a semiconductor laser device resonator in the direction perpendicular to the ridge stripe 14. Form an end face. FIG. 4 is a top view at the time of cleavage in the manufacturing process of the present invention. At this time, the distance L between the electrode and the resonator surface
1 ′ and L2 ′ are both 25 μm, and the cavity length L4 of the semiconductor laser device is 350 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

【0038】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAと
いう良好なレーザ特性が得られた。また、本実施の形態
の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向
の長さが半導体レーザ素子の共振器の長さより50μm
だけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に
対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能する
ので、自励発振することも確認された。この結果、光デ
ィスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導
体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防
止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体
レーザ素子が実現できた。
The semiconductor laser device manufactured as described above has good laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. In the semiconductor laser device of the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is 50 μm larger than the length of the resonator of the semiconductor laser device.
By making the length as short as possible, the region of the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed functions as a saturable absorption region, and it was also confirmed that self-sustained pulsation occurred. As a result, when the gallium nitride-based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride-based semiconductor laser device could be realized.

【0039】本実施例では、サファイア基板の厚さを1
00μm以下まで薄くすることにより劈開が可能となる
ことを利用しているが、この場合にはサファイア基板は
非常に固いので劈開する部分に大きな荷重を掛けて劈開
する必要がある。劈開する部分に電極を形成している場
合には、電極に大きな荷重が掛かることにより電極が変
形して劈開面よりはみ出すことになる。これによって、
電極が電気的に短絡を引き起こすことがあり、半導体レ
ーザ素子の生産歩留まりが低下する。従って、電極が形
成されていない部分を劈開して共振器面を作製すること
が好ましい。
In this embodiment, the thickness of the sapphire substrate is set to 1
Utilizing the fact that cleavage is possible by reducing the thickness to not more than 00 μm, in this case, since the sapphire substrate is very hard, it is necessary to apply a large load to the portion to be cleaved for cleavage. In the case where an electrode is formed in a portion to be cleaved, a large load is applied to the electrode, so that the electrode is deformed and protrudes from the cleavage plane. by this,
The electrodes may cause an electrical short circuit, which lowers the production yield of the semiconductor laser device. Accordingly, it is preferable to cleave the portion where the electrode is not formed to produce the resonator surface.

【0040】本実施の形態では、オーミック電極のレー
ザ共振器方向の長さを300μmとし、レーザ共振器の
長さよりも50μmだけ短くしたが、オーミック電極の
レーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以
下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上1
00μm以下であれば、本実施の形態と同様の効果が得
られる。また、本実施の形態では共振器と電極との共振
器方向の距離L1’、L2’を共に25μmとしたが、
L1’、L2’を同じ距離にする必要はなく、少なくと
の一方の共振器面から1μm以上電極が形成されない領
域が存在すれば構わない。
In this embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is set to 300 μm and shorter than the length of the laser resonator by 50 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is set to 100 μm to 500 μm. And the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 1
When the thickness is not more than 00 μm, the same effect as in the present embodiment can be obtained. In this embodiment, the distances L1 ′ and L2 ′ between the resonator and the electrode in the resonator direction are both 25 μm.
It is not necessary that L1 ′ and L2 ′ be the same distance, and it is sufficient if there is a region where no electrode is formed at least 1 μm from at least one of the resonator surfaces.

【0041】(第3の実施例)基板として厚さ50μm
の絶縁性GaN基板を用いたこと以外は、第1の実施例
と同様にして窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハー
をまず作製する。この時、第1の実施例と同様に図2に
示されるように、Wp=150μm、Lp=300μm
の長方形状にニッケルと金からなるp側電極11を、D
p=50μmの間隔で形成し、Wn=150μm、Ln
=300μmの長方形状にチタンとアルミニウムからな
るn側電極12をDn=50μmの間隔で形成してい
る。
(Third Embodiment) A substrate having a thickness of 50 μm
A gallium nitride based semiconductor laser device wafer is first manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the insulating GaN substrate is used. At this time, as shown in FIG. 2, similarly to the first embodiment, Wp = 150 μm, Lp = 300 μm
A p-side electrode 11 made of nickel and gold is
formed at intervals of p = 50 μm, Wn = 150 μm, Ln
= 300 μm rectangular n-side electrodes 12 made of titanium and aluminum are formed at an interval of Dn = 50 μm.

【0042】その後、このウエハーをリッジストライプ
と垂直な方向に半導体レーザ素子の共振器を作成するた
めに、線C−Dに沿ってリッジストライプと垂直な方向
に劈開することによってレーザ共振器端面を形成する。
図5に、本発明の作製工程における劈開する時点の上面
図を示す。この時電極の長さL5、L6は共に150μ
m、半導体レーザ素子の共振器長L7は350μmとし
ているので、半導体レーザの共振器の長さと電極の共振
器方向の長さの総和との差は50μmである。続いて、
窒化ガリウム系半導体ウエハーを個々のレーザチップと
して分割する。そして、各チップをステムにマウント
し、ワイヤーボンディングにより各電極とリード端子と
を接続して、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成す
る。
Thereafter, in order to form a resonator of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the ridge stripe in the direction perpendicular to the ridge stripe, the laser cavity facet is cleaved along the line CD in a direction perpendicular to the ridge stripe. Form.
FIG. 5 shows a top view at the time of cleavage in the manufacturing process of the present invention. At this time, the electrode lengths L5 and L6 are both 150 μm.
m, and the resonator length L7 of the semiconductor laser element is 350 μm, so that the difference between the length of the resonator of the semiconductor laser and the total length of the electrodes in the resonator direction is 50 μm. continue,
The gallium nitride based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

【0043】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子は、発振波長410nm、発振閾値電流30mAと
いう良好なレーザ特性が得られた。また、本実施の形態
の半導体レーザ素子では、オーミック電極の共振器方向
の長さを半導体レーザ素子の共振器の長さより50μm
だけ短かくすることで、電極が形成されていない領域に
対応する活性層の領域が可飽和吸収領域として機能する
ので、自励発振することも確認された。この結果、光デ
ィスクシステム用として本実施例の窒化ガリウム系半導
体レーザ素子を用いると、データの読み出しエラーを防
止することができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体
レーザ素子が実現できた。
The semiconductor laser device manufactured as described above had good laser characteristics of an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 30 mA. In the semiconductor laser device of the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the resonator direction is set to 50 μm from the length of the resonator of the semiconductor laser device.
By making the length as short as possible, the region of the active layer corresponding to the region where the electrode is not formed functions as a saturable absorption region, and it was also confirmed that self-sustained pulsation occurred. As a result, when the gallium nitride-based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride-based semiconductor laser device could be realized.

【0044】尚、本実施例では、電極が形成されている
領域を劈開しているが、厚さ50μmのGaN基板の場
合にはサファイア基板に比べて劈開しやすいので、大き
な荷重を掛ける必要がなく、電極が形成されている領域
を劈開しても電極の変形は生じず、生産歩留まりの低下
は生じない。本実施例のように共振器面まで電極が形成
されていると、半導体レーザ素子の内部において共振器
面までレーザ光の横モードが安定することで、レーザ光
の非点収差が低減されるため、レーザ光をレンズで集光
した場合のスポット径が小さくできるという利点があ
る。但し、GaN基板でも厚さが大きくなると、劈開の
際に大きな荷重を必要とするので、厚さが厚い場合には
生産歩留まりを向上させるためには第2の実施例と同様
に電極が形成されていない領域を劈開して共振器端面を
形成することが好ましい。
In the present embodiment, the region where the electrodes are formed is cleaved. However, a GaN substrate having a thickness of 50 μm is cleaved more easily than a sapphire substrate, so that a large load must be applied. In addition, even if the region where the electrode is formed is cleaved, the electrode is not deformed, and the production yield does not decrease. When the electrodes are formed up to the cavity surface as in the present embodiment, the transverse mode of the laser beam is stabilized up to the cavity surface inside the semiconductor laser device, so that the astigmatism of the laser beam is reduced. In addition, there is an advantage that the spot diameter when the laser light is focused by the lens can be reduced. However, if the thickness of the GaN substrate is too large, a large load is required at the time of cleavage. Therefore, when the thickness is large, the electrodes are formed in the same manner as in the second embodiment in order to improve the production yield. It is preferable to form a cavity end face by cleaving a region that is not present.

【0045】本実施の形態では、オーミック電極のレー
ザ共振器方向の長さの総和を300μmとし、レーザ共
振器の長さよりも50μmだけ短くしたが、オーミック
電極のレーザ共振器方向の長さが100μm以上500
μm以下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm
以上100μm以下であれば、本実施の形態と同様の効
果が得られる。また、本実施の形態では2つに分割され
たオーミック電極の長さL5、L6をそれぞれ同じ15
0μmとしたが、それぞれの長さが異なっていても構わ
ない。更に、オーミック電極が3つに分割されている場
合でも同様の効果が得られる。オーミック電極のレーザ
共振器方向の長さが100μm以上500μm以下であ
り、レーザ共振器の長さとの差が1μm以上100μm
以下であれば構わない。
In this embodiment, the total length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 300 μm, which is shorter than the length of the laser resonator by 50 μm. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm. More than 500
μm or less, and the difference from the length of the laser resonator is 1 μm
When the thickness is not less than 100 μm, the same effect as in the present embodiment can be obtained. Also, in the present embodiment, the lengths L5 and L6 of the two divided ohmic electrodes
Although the length is set to 0 μm, the lengths may be different. Further, the same effect can be obtained even when the ohmic electrode is divided into three. The length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm or less, and the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 100 μm.
It does not matter if it is below.

【0046】さらに、本実施例では絶縁性のGaN基板
を用いたため、n側電極をエッチングにより露出させた
n−GaNn型コンタクト層の表面にn側電極を形成し
たが、n型GaN基板を用いた場合には、n側電極をn
型GaN基板裏面側に形成してもよい。この場合にはp
側電極を第1乃至3の実施例のいずれかに示す形状にし
ておけば、n型GaN基板裏面全面に形成しても構わな
い。
Furthermore, in this embodiment, since an insulating GaN substrate was used, the n-side electrode was formed on the surface of the n-GaN n-type contact layer where the n-side electrode was exposed by etching. The n-side electrode is n
It may be formed on the back side of the type GaN substrate. In this case p
If the side electrode has the shape shown in any of the first to third embodiments, it may be formed on the entire back surface of the n-type GaN substrate.

【0047】(第4の実施例)リッジストライプの側面
と、リッジストライプ以外のp型層表面に形成する電流
阻止層として、第3の実施例で用いたSiO2絶縁膜1
3の代わりに、厚さ0.5μmのSiドープn−Al
0.25Ga0.75N層15を用いたこと以外は、電極形成工
程前まで第3の実施例と同様に窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子ウエハーを作製した。
(Fourth Embodiment) The SiO 2 insulating film 1 used in the third embodiment was used as a current blocking layer formed on the side surface of the ridge stripe and on the surface of the p-type layer other than the ridge stripe.
In place of 3, a 0.5 μm thick Si-doped n-Al
A gallium nitride-based semiconductor laser device wafer was manufactured in the same manner as in the third embodiment until before the electrode forming step, except that the 0.25 Ga 0.75 N layer 15 was used.

【0048】続いて、この窒化ガリウム系半導体レーザ
素子ウエハーの表面に、リッジストライプ14と垂直な
方向に幅10μmのSiO2絶縁膜(厚さ200nm)
からなるストライプ21を290μmの間隔で形成す
る。この時の窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハー
の上面図を図6に示す。さらに、ストライプ21とリッ
ジストライプ14とSiドープn−Al0.25Ga0.75
層15との表面にニッケルと金からなるp側電極22を
形成し、エッチングにより露出したn−GaNn型コン
タクト層にチタンとアルミニウムからなるn側電極23
を形成している。
Subsequently, on the surface of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer, an SiO 2 insulating film (thickness: 200 nm) having a width of 10 μm in a direction perpendicular to the ridge stripe 14.
Are formed at intervals of 290 μm. FIG. 6 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer at this time. Further, the stripe 21, the ridge stripe 14, and the Si-doped n-Al 0.25 Ga 0.75 N
A p-side electrode 22 made of nickel and gold is formed on the surface of the layer 15, and an n-side electrode 23 made of titanium and aluminum is formed on the n-GaN n-type contact layer exposed by etching.
Is formed.

【0049】その後、このウエハーをリッジストライプ
14と垂直な方向にレーザの共振器を作製するために、
線E−Fに沿ってリッジストライプと垂直な方向に劈開
することによってレーザ共振器端面を形成する。この時
の窒化ガリウム系半導体レーザ素子ウエハーの上面図を
図7に示す。この時、ストライプ21と共振器面との距
離L8、L9は共に145μm、半導体レーザの共振器
長L10は300μmとしている。続いて、この窒化ガ
リウム系半導体ウエハーを個々のレーザチップとして分
割する。そして、各チップをステムにマウントし、ワイ
ヤーボンディングにより各電極とリード端子とを接続し
て、窒化ガリウム系半導体レーザ素子を完成する。
After that, in order to fabricate a laser resonator in a direction perpendicular to the ridge stripe 14,
Cleaving along the line EF in a direction perpendicular to the ridge stripe forms a laser cavity end face. FIG. 7 shows a top view of the gallium nitride based semiconductor laser device wafer at this time. At this time, the distances L8 and L9 between the stripe 21 and the cavity surface are both 145 μm, and the cavity length L10 of the semiconductor laser is 300 μm. Subsequently, the gallium nitride-based semiconductor wafer is divided into individual laser chips. Then, each chip is mounted on a stem, each electrode is connected to a lead terminal by wire bonding, and a gallium nitride based semiconductor laser device is completed.

【0050】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子は、発振波長410nm、発振閾値電流25mAと
いう良好なレーザ特性が得られた。また、本実施の形態
の半導体レーザ素子では、SiO2絶縁膜からなるスト
ライプ21が形成されている領域ではp−GaNp型コ
ンタクト層とp側電極及びn側電極とオーミック接触し
ていないために、この領域には電流が注入されない。す
なわち、窒化ガリウム系半導体層とオーミック接触する
電極の共振器方向の長さとレーザ共振器の長さとの差が
10μmだけ短くなっている。従って、ストライプ21
が形成されている領域に対応する活性層の領域が可飽和
吸収領域として機能するので、半導体レーザ素子は自励
発振することも確認された。この結果、光ディスクシス
テム用として本実施例の窒化ガリウム系半導体レーザ素
子を用いると、データの読み出しエラーを防止すること
ができ、実用に供する窒化ガリウム系半導体レーザ素子
が実現できた。
The semiconductor laser device manufactured as described above had good laser characteristics such as an oscillation wavelength of 410 nm and an oscillation threshold current of 25 mA. In the semiconductor laser device of the present embodiment, since the p-GaN p-type contact layer is not in ohmic contact with the p-side electrode and the n-side electrode in the region where the stripes 21 made of the SiO 2 insulating film are formed, No current is injected into this region. That is, the difference between the length of the electrode in ohmic contact with the gallium nitride based semiconductor layer in the resonator direction and the length of the laser resonator is reduced by 10 μm. Therefore, stripe 21
Since the region of the active layer corresponding to the region where is formed functions as a saturable absorption region, it was also confirmed that the semiconductor laser device oscillated by itself. As a result, when the gallium nitride-based semiconductor laser device of this example was used for an optical disk system, a data read error could be prevented, and a practical gallium nitride-based semiconductor laser device could be realized.

【0051】本実施の形態では、オーミック電極のレー
ザ共振器方向の長さを290μmとし、レーザ共振器の
長さよりも10μmだけ短くしたが、オーミック電極の
レーザ共振器方向の長さが100μm以上500μm以
下であり、レーザ共振器の長さとの違いが1μm以上1
00μm以下であれば、本実施の形態と同様の効果が得
られる。また、本実施の形態では2つに分割された電極
の共振器方向の距離L8、L9を共に145μmとした
が、距離L8、L9を同じ距離にする必要はなく、少な
くとも一方の共振器面から1μm以上100μm以下の
電極が形成されない領域が存在すれば構わない。また、
レーザ共振器端面を形成するための劈開をストライプ2
1で行っても構わない。
In the present embodiment, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 290 μm and is shorter by 10 μm than the length of the laser resonator. However, the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction is 100 μm or more and 500 μm. And the difference from the length of the laser resonator is 1 μm or more and 1
When the thickness is not more than 00 μm, the same effect as in the present embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the distances L8 and L9 in the resonator direction of the two divided electrodes are both 145 μm, but the distances L8 and L9 need not be the same distance, and at least one of the resonator surfaces is It suffices if there is a region where an electrode of 1 μm to 100 μm is not formed. Also,
Cleavage for forming laser cavity end face is stripe 2
You can go with 1.

【0052】さらに、本実施例では絶縁性のGaN基板
を用いたが、エッチングにより露出したn−GaNコン
タクト層の表面にn側電極を形成しているが、n型導電
性を有するGaNを基板に用いれば、この基板の裏面に
n側電極を形成してもよい。このとき少なくともストラ
イプ21を図7に示す形状に形成すれば、n側電極は基
板裏面全面に形成されていても構わない。
Further, in this embodiment, an insulating GaN substrate is used, but an n-side electrode is formed on the surface of the n-GaN contact layer exposed by etching. , An n-side electrode may be formed on the back surface of the substrate. At this time, if at least the stripe 21 is formed in the shape shown in FIG. 7, the n-side electrode may be formed on the entire back surface of the substrate.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したように本発明による窒化ガリウ
ム系半導体レーザ素子では、レーザ共振器の方向の一部
の活性層において、電流が供給されない領域が形成され
ることになり、この電流が供給されない領域では発光が
導波されて発光を吸収することになり、結果として可飽
和吸収領域の役割を果たすことになり、自励発振特性を
有することができた。これにより、良好なレーザ発振特
性を有し、光ディスク用として使用可能な、データの読
み出し時にエラーを発生しない窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子が実現できた。
As described above, in the gallium nitride based semiconductor laser device according to the present invention, a region to which no current is supplied is formed in a part of the active layer in the direction of the laser resonator. In the region where the light emission is not performed, the light emission is guided and absorbs the light emission. As a result, the light emission plays a role of a saturable absorption region, and has a self-excited oscillation characteristic. As a result, a gallium nitride-based semiconductor laser device having good laser oscillation characteristics and usable for an optical disk, which does not generate an error when reading data, can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 2 is a top view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 3 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 4 is a top view illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 5 is a top view illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例に係る半導体レーザ素子
の製造工程を示す上面図である。
FIG. 7 is a top view illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】従来の半導体レーザ素子を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional semiconductor laser device.

【図9】従来の自励発振型の窒化ガリウム系半導体レー
ザ素子を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a conventional self-pulsation type gallium nitride based semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サファイア基板 2 GaNバッファ層 3 n−GaNn型コンタクト層 4 n−Al0.1Ga0.9Nn型クラッド層 5 n−GaNガイド層 6 多重量子井戸構造活性層 7 Al0.2Ga0.8N蒸発防止層 8 p−GaNガイド層 9 p−Al0.1Ga0.9Np型クラッド層 10 p−GaNp型コンタクト層 11 p側電極 12 n側電極 13 SiO2絶縁膜 14 リッジストライプ 15 Siドープn−Al0.25Ga0.75N層1 sapphire substrate 2 GaN buffer layer 3 n-Gann type contact layer 4 n-Al 0.1 Ga 0.9 Nn type cladding layer 5 n-GaN guide layer 6 multiple quantum well structure active layer 7 Al 0.2 Ga 0.8 N evaporation preventing layer 8 p- GaN guide layer 9 p-Al 0.1 Ga 0.9 Np-type cladding layer 10 p-GaN p-type contact layer 11 p-side electrode 12 n-side electrode 13 SiO 2 insulating film 14 ridge stripe 15 Si-doped n-Al 0.25 Ga 0.75 N layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、窒化物半導体からなる少なく
ともクラッド層及び/またはガイド層に挟まれた窒化物
半導体よりなる活性層を備えた窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子において、前記活性層に電流を供給するオーミ
ック電極のレーザ共振器方向の長さが、レーザ共振器の
長さよりも短いことを特徴とする窒化ガリウム系半導体
レーザ素子。
1. A gallium nitride-based semiconductor laser device comprising, on a substrate, at least an active layer made of a nitride semiconductor sandwiched between a clad layer and / or a guide layer made of a nitride semiconductor, wherein a current is applied to the active layer. A gallium nitride based semiconductor laser device, wherein the length of the supplied ohmic electrode in the laser resonator direction is shorter than the length of the laser resonator.
【請求項2】 前記オーミック電極のレーザ共振器方向
の長さと前記レーザ共振器の長さとの差が1μm以上1
00μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の
窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
2. The difference between the length of the ohmic electrode in the laser resonator direction and the length of the laser resonator is 1 μm or more and 1 μm or more.
2. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness of the gallium nitride based semiconductor laser device is not more than 00 μm.
【請求項3】 前記オーミック電極のレーザ共振器方向
の長さが100μm以上500μm以下であることを特
徴とする請求項1又は2に記載の窒化ガリウム系半導体
レーザ素子。
3. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1, wherein a length of the ohmic electrode in a laser resonator direction is not less than 100 μm and not more than 500 μm.
【請求項4】 前記オーミック電極はp側電極であるこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の窒化
ガリウム系半導体レーザ素子。
4. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1, wherein said ohmic electrode is a p-side electrode.
【請求項5】 前記活性層が、単一量子井戸層からなる
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の窒
化ガリウム系半導体レーザ素子。
5. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1, wherein said active layer comprises a single quantum well layer.
【請求項6】 前記活性層が、量子井戸層と障壁層とを
交互に積層してなる量子井戸構造活性層からなり、量子
井戸層の層数が2以上4以下であることを特徴とする請
求項1乃至4のいずれかに記載の窒化ガリウム系半導体
レーザ素子。
6. The active layer comprises a quantum well structure active layer in which quantum well layers and barrier layers are alternately stacked, and the number of quantum well layers is 2 or more and 4 or less. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項7】 前記活性層を形成する量子井戸層の厚さ
が、10nm以下であることを特徴とする請求項5又は
6に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
7. The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 5, wherein the thickness of the quantum well layer forming the active layer is 10 nm or less.
【請求項8】 前記活性層を形成する障壁層の厚さが、
10nm以下であることを特徴とする請求項6又は7に
記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
8. The barrier layer forming the active layer has a thickness of:
The gallium nitride based semiconductor laser device according to claim 6, wherein the thickness is 10 nm or less.
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