JPH1154831A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

Semiconductor light-emitting element

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Publication number
JPH1154831A
JPH1154831A JP9210265A JP21026597A JPH1154831A JP H1154831 A JPH1154831 A JP H1154831A JP 9210265 A JP9210265 A JP 9210265A JP 21026597 A JP21026597 A JP 21026597A JP H1154831 A JPH1154831 A JP H1154831A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
conductivity type
semiconductor
light emitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP9210265A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Hara
義博 原
Akihiko Ishibashi
明彦 石橋
Yoshiteru Hasegawa
義晃 長谷川
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
Masahiro Kume
雅博 粂
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element, which efficiently dissipates heat generated at the time of its operation and, as the result, its life is prolonged. SOLUTION: An n-type GaN layer 103 which is used as a first conductivity type semiconductor layer, an n-type AlGaN clad layer 104, an InGaN active layer 105 which is a luminous layer, a p-type AlGaN clad layer 106 which is used as a second conductivity type semiconductor layer, and a p-type GaN layer 107, are formed on a substrate 101. Thereafter, a striped region having the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor layer and the luminous layer is formed. Here, by forming the width of a layer wider, which is formed with the luminous layer, than a width of 50 μm, the diffusion of heat generated at the time of the operation of a semiconductor light-receiving element takes place efficiently, and the life of the semiconductor light-emitting element is prolonged.

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、半導体発光素子に
関する。
[0001] The present invention relates to a semiconductor light emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】サファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成してなる従来の半導体レーザについては
例えば、特開平7−176826号公報に記載されてい
るものを挙げることができる。そこで以下では、上記の
従来の半導体発光素子について図面を参照しながら説明
する。図6(a)及び(b)は、特開平7−17682
6号公報に記載されている半導体発光素子の構造を示す
断面図、及び上面図である。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser in which a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a sapphire substrate is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176826. Therefore, the above-described conventional semiconductor light emitting device will be described below with reference to the drawings. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-17682.
6A and 6B are a cross-sectional view and a top view illustrating a structure of a semiconductor light-emitting element described in Japanese Patent Application Publication No. 6-2006.

【0003】図6に示した従来の半導体発光素子は下記
のような手順で形成される。まずサファイア(000
1)面基板601上にMOVPE法等により、GaNバ
ッファ層602、n型GaN層603、n型AlGaN
クラッド層604、発光層であるInGaN活性層60
5、p型AlGaNクラッド層606、p型GaN層6
07の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、
n型GaN層603及びp型GaN層607に対して各
々n型およびp型の電極を形成する。この時サファイア
基板601は絶縁性であるため、p型およびn型の電極
は共に成長させた半導体層側からとる必要がある。そこ
で、適当なマスク材料を用いて半導体結晶の中心部をス
トライプ状に残して図6(a)に示すように、左右両端
の部分をn型GaN層603が露出するまでエッチング
する。窒化ガリウム系化合物半導体は化学的に極めて安
定した物質であるためウェットエッチングされにくく、
ドライエッチングによりn型GaN層603を露出させ
る。なお、残すストライプの幅は50μm以下である。
[0006] The conventional semiconductor light emitting device shown in FIG. 6 is formed by the following procedure. First, sapphire (000
1) A GaN buffer layer 602, an n-type GaN layer 603, and an n-type AlGaN
Cladding layer 604, InGaN active layer 60 as a light emitting layer
5, p-type AlGaN cladding layer 606, p-type GaN layer 6
07 are epitaxially grown. next,
N-type and p-type electrodes are formed on the n-type GaN layer 603 and the p-type GaN layer 607, respectively. At this time, since the sapphire substrate 601 is insulative, the p-type and n-type electrodes need to be taken from the side of the grown semiconductor layer. Therefore, as shown in FIG. 6A, the right and left ends are etched until the n-type GaN layer 603 is exposed, while leaving the center of the semiconductor crystal in a stripe shape using an appropriate mask material. Gallium nitride-based compound semiconductors are chemically extremely stable substances, so they are hardly wet-etched,
The n-type GaN layer 603 is exposed by dry etching. Note that the width of the remaining stripe is 50 μm or less.

【0004】最後に、p型GaN層607上にp型電極
608を、ドライエッチングにより露出させた2つのn
型GaN層603上にn型電極609を、それぞれ真空
蒸着により蒸着する。
[0004] Finally, a p-type electrode 608 is formed on the p-type GaN layer 607 by exposing two n-type electrodes exposed by dry etching.
An n-type electrode 609 is respectively deposited on the type GaN layer 603 by vacuum deposition.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体発光素子では、素子の中心部のストライ
プ幅が50μm以下であるため、以下に述べるような問
題点が生じる。
However, in the above-mentioned conventional semiconductor light emitting device, the following problems occur because the stripe width at the center of the device is 50 μm or less.

【0006】それは、放熱の問題である。半導体発光素
子(半導体レーザ)を動作させた場合、発熱が生じるわ
けであるが、その発熱量は、抵抗の最も高いn型AlG
aNクラッド層604からInGaN活性層605、p
型AlGaNクラッド層までのp−n接合部が最も大き
くなる。ここで、上記した従来の半導体発光素子では、
ストライプ幅が50μm以下と狭いため、動作時の十分
な放熱を行うことができなくなってしまい、その結果、
図7に示すように、光出力を3mWで一定とした時の素
子の電流値が経時的に徐々に増加し(しきい値が増
加)、最終的には40時間程度で素子が劣化して全く動
作しなくなってしまう。
[0006] That is the problem of heat dissipation. When a semiconductor light emitting device (semiconductor laser) is operated, heat is generated. The amount of heat generated is the n-type AlG having the highest resistance.
aN cladding layer 604 to InGaN active layer 605, p
The pn junction up to the AlGaN cladding layer is the largest. Here, in the above-described conventional semiconductor light emitting device,
Since the stripe width is as narrow as 50 μm or less, sufficient heat radiation during operation cannot be performed. As a result,
As shown in FIG. 7, when the light output is fixed at 3 mW, the current value of the element gradually increases with time (the threshold value increases), and finally the element deteriorates in about 40 hours. It will not work at all.

【0007】そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、動
作時に発生した熱を効率良く放熱し、結果として、長寿
命化された半導体発光素子を提供することを主たる目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is a primary object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device which efficiently dissipates heat generated during operation and, as a result, has a longer life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくとも
第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型の半導体層の上
部に形成された第二の伝導型の半導体層、及び第一の伝
導型の半導体層と第二の半導体層の間に形成された発光
層を有し、発光層が形成されている層の幅が50μmよ
りも大きい構成となっている。この構成によれば、活性
層付近で発生する熱を効率よく拡散することができる。
In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device of the present invention comprises a semiconductor light emitting device having at least a first conductive type semiconductor layer and a first conductive type semiconductor layer on a substrate. A semiconductor layer of the second conductivity type formed, and a light emitting layer formed between the semiconductor layer of the first conductivity type and the second semiconductor layer, the width of the layer on which the light emitting layer is formed is The configuration is larger than 50 μm. According to this configuration, heat generated near the active layer can be efficiently diffused.

【0009】また本発明の半導体発光素子は、基板上
に、少なくとも第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型
の半導体層の上部に形成された第二の伝導型の半導体
層、及び第一の伝導型の半導体層と第二の半導体層の間
に形成された発光層を有するストライプ状の領域と、第
1の伝導型の半導体層上に形成された第1の電極と、第
2の伝導型の半導体層上に形成された第2の電極とが形
成され、第1の電極がストライプ状の領域に平行な方向
及び垂直な方向に形成されている構成となっている。こ
の構成によれば、電極の抵抗を少なくすることができ、
結果として素子動作時に生じる熱を効率よく拡散するこ
とができる。
The semiconductor light emitting device of the present invention further comprises a semiconductor layer of at least a first conductivity type on a substrate, a semiconductor layer of a second conductivity type formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, and A stripe-shaped region having a light-emitting layer formed between the first conductivity type semiconductor layer and the second semiconductor layer, a first electrode formed on the first conductivity type semiconductor layer, And a second electrode formed on the second conductivity type semiconductor layer, and the first electrode is formed in a direction parallel to and perpendicular to the stripe-shaped region. According to this configuration, the resistance of the electrode can be reduced,
As a result, heat generated during operation of the element can be efficiently diffused.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る半導体発光素子について図面を参照しながら説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】(実施の形態1)図1は、本発明実施の形
態1における半導体発光素子の製造工程断面図((a)
〜(d))及び上面図((e))を示したものであり、
以下では図1を参照しながら本発明実施の形態1におけ
る半導体発光素子及びその製造方法について説明する。
なお、ここではサファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明を行
う。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention in a manufacturing process ((a)).
To (d)) and a top view ((e)).
Hereinafter, a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, a description will be given of a semiconductor laser in which a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a sapphire substrate as an example.

【0012】図1に示すように、まず、サファイア(0
001)面基板101上に、MOVPE法等によりGa
Nバッファ層102、第1伝導型の半導体層としてのn
型GaN層103及びn型AlGaNクラッド層10
4、発光層であるInGaN活性層105を順次エピタ
キシャル成長させる。次に、発光層105上にSiO2
膜110をプラズマCVD法等により堆積した後、適当
なマスクを用いて発光層105およびSiO2膜110
の中心部の幅20μm以外の領域をエッチングにより除
去する(図1(a))。
As shown in FIG. 1, first, sapphire (0
001) on the surface substrate 101 by MOVPE method or the like.
N buffer layer 102, n as a first conductivity type semiconductor layer
-Type GaN layer 103 and n-type AlGaN cladding layer 10
4. The InGaN active layer 105, which is a light emitting layer, is sequentially epitaxially grown. Next, SiO 2 is formed on the light emitting layer 105.
After depositing the film 110 by a plasma CVD method or the like, the light emitting layer 105 and the SiO 2 film 110 are deposited using an appropriate mask.
The region other than the width of 20 μm at the center of the pattern is removed by etching (FIG. 1A).

【0013】次に、MOVPE法によりZnOからなる
絶縁層111を発光層105と同じ厚さだけ再成長させ
る。なお、この時n型AlGaNクラッド層104が露
出された領域にのみ絶縁層111が再成長する(図1
(b))。その後、中心部のSiO2膜110を除去
し、再びMOVPE法等により第2伝導型半導体層とし
てのp型AlGaNクラッド層106及びp型GaN層
107の各半導体層をエピタキシャル成長させる。以上
のようにして、発光層(活性層)105の埋め込み構造
を形成することができる(図1(c))。
Next, the insulating layer 111 made of ZnO is regrown to the same thickness as the light emitting layer 105 by MOVPE. At this time, the insulating layer 111 regrows only in a region where the n-type AlGaN cladding layer 104 is exposed.
(B)). After that, the central portion of the SiO 2 film 110 is removed, and the respective semiconductor layers of the p-type AlGaN cladding layer 106 and the p-type GaN layer 107 as the second conductivity type semiconductor layer are again epitaxially grown by MOVPE or the like. As described above, a buried structure of the light emitting layer (active layer) 105 can be formed (FIG. 1C).

【0014】次に、埋め込まれた発光層105を含む幅
150μmのストライプ状の領域を適当なマスクにより
覆い、その左右両端部をn型GaN層103が露出する
までドライエッチングを行うことによりストライプ状の
領域を形成する。なお、残りのn型GaN層103の厚
さは、抵抗を小さくするために1μm以上あることが望
ましい。マスク除去後、p型GaN層107上にp型電
極108を、露出した2つのn型GaN層103上にn
型電極109を、それぞれ真空蒸着により蒸着すると半
導体レーザが完成する(図1(d))。これにより活性
層が形成されている層が50μm以上(具体的には15
0μm)の半導体レーザを得ることができる。
Next, a stripe-shaped region having a width of 150 μm including the buried light-emitting layer 105 is covered with a suitable mask, and the left and right ends thereof are subjected to dry etching until the n-type GaN layer 103 is exposed. Is formed. Note that the thickness of the remaining n-type GaN layer 103 is desirably 1 μm or more in order to reduce resistance. After removing the mask, a p-type electrode 108 is formed on the p-type GaN layer 107 and n-type electrodes are formed on the two exposed n-type GaN layers 103.
When the mold electrodes 109 are respectively deposited by vacuum deposition, a semiconductor laser is completed (FIG. 1D). Thereby, the layer on which the active layer is formed is 50 μm or more (specifically, 15 μm or more).
0 μm).

【0015】以上のようにして形成した半導体レーザの
特性として、光出力を3mWで一定とした時の電流値の
変化を図2に示す。本実施の形態によれば、中心部のス
トライプ状領域の幅が150μmと広いため、ストライ
プ部の表面積が大きくなり、主としてn型AlGaN層
104〜p型AlGaN層106のp−n接合部で発生
するジュール熱を効率よく放熱することができる。従っ
て、温度上昇を抑え電流値の増加を最小限に抑制するこ
とができ、素子の寿命を1000時間程度に長くするこ
とができる。なお、ストライプの幅が広いとその上に形
成される電極(本実施の形態ではp型GaN層107上
に形成されたp型電極108)の面積も大きくすること
ができるため、コンタクト抵抗に基づいて発生した熱を
も効率よく放熱することができる。また本実施の形態で
は、活性層が形成されている層の幅を150μmとした
が、50μmを越えるように形成してやれば効果を得る
ことができる。
FIG. 2 shows, as characteristics of the semiconductor laser formed as described above, changes in the current value when the optical output is fixed at 3 mW. According to the present embodiment, since the width of the stripe-shaped region at the center is as large as 150 μm, the surface area of the stripe is large, and mainly occurs at the pn junction of n-type AlGaN layer 104 to p-type AlGaN layer 106. Joule heat can be efficiently dissipated. Therefore, a rise in temperature can be suppressed and an increase in the current value can be suppressed to a minimum, and the life of the element can be extended to about 1000 hours. If the width of the stripe is large, the area of the electrode formed thereon (the p-type electrode 108 formed on the p-type GaN layer 107 in this embodiment) can be increased, so The generated heat can also be efficiently dissipated. Further, in the present embodiment, the width of the layer on which the active layer is formed is set to 150 μm. However, an effect can be obtained if it is formed so as to exceed 50 μm.

【0016】また本実施の形態によれば、上記した図6
に示す従来の半導体発光素子と比較して光損失も少なく
することができる。
According to the present embodiment, FIG.
The light loss can be reduced as compared with the conventional semiconductor light emitting device shown in FIG.

【0017】図6に示した従来の半導体発光素子におい
て、素子の中心部のストライプ端面は上記したように、
ドライエッチングにより形成しているために平坦性が悪
く、端面での光の散乱が生じてしまうような状態となっ
ている。ここで例えば、図6においてストライプ幅が発
光層605内の発光スポットの水平方向の広がりの大き
さ程度(10μm程度)に狭くなると、ストライプの端
面で光損失が発生してしまい、その結果、図8に示すよ
うに、しきい値電流が大きくなり、また発振後のスロー
プ効率も小さくなってしまう。
In the conventional semiconductor light emitting device shown in FIG. 6, the stripe end face at the center of the device is, as described above,
Since it is formed by dry etching, the flatness is poor and light is scattered at the end face. Here, for example, in FIG. 6, when the stripe width is reduced to about the size of the horizontal spread of the light emitting spots in the light emitting layer 605 (about 10 μm), light loss occurs at the end face of the stripe. As shown in FIG. 8, the threshold current increases, and the slope efficiency after oscillation decreases.

【0018】これに対して本実施の形態によれば、発光
層105の周辺を絶縁層111により取り囲んでいるた
め、光を閉じこめることができ、結果として光損失を最
小限に抑制することができる。なお、本実施の形態にお
ける半導体発光素子の電流−光出力特性を図3示す。図
3からも明らかなように、ストライプ幅を10μm程度
に狭くした場合に生じるドライエッチング端面における
光の散乱による光損失がなくなり、実際のところ、しき
い値電流が低減され、また、発振後のスロープ効率も大
きくなる。また、発光層105を埋め込み構造としてい
るために、電流を狭窄して電流密度を上げることがで
き、光出力を大きくすることもできる。
On the other hand, according to the present embodiment, since the periphery of the light emitting layer 105 is surrounded by the insulating layer 111, light can be confined, and as a result, light loss can be suppressed to a minimum. . Note that FIG. 3 shows current-light output characteristics of the semiconductor light emitting device in the present embodiment. As is clear from FIG. 3, light loss due to light scattering on the dry etching end face which occurs when the stripe width is reduced to about 10 μm is eliminated, and in fact, the threshold current is reduced, and the oscillation after oscillation is reduced. The slope efficiency also increases. In addition, since the light emitting layer 105 has a buried structure, the current can be narrowed to increase the current density, and the light output can be increased.

【0019】(実施の形態2)図4は、本発明実施の形
態2における半導体発光素子の断面図(図4(a))及
び上面図(図4(b))を示したものであり、以下では
図4を参照しながら本発明実施の形態2における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態1と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a sectional view (FIG. 4A) and a top view (FIG. 4B) of a semiconductor light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, as in the first embodiment, a description will be given by taking a semiconductor laser in which a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a sapphire substrate as an example.

【0020】本実施の形態が上記の実施の形態1と異な
るのは、発光層(活性層)405が絶縁層により囲まれ
ておらず、発光層を含むストライプの部分がリッジ構造
になっていることである。
This embodiment is different from the first embodiment in that the light emitting layer (active layer) 405 is not surrounded by the insulating layer, and the stripe portion including the light emitting layer has a ridge structure. That is.

【0021】以下では、図4に示した本実施の形態にお
ける半導体発光素子の製造工程について説明する。
Hereinafter, a description will be given of a manufacturing process of the semiconductor light emitting device in the present embodiment shown in FIG.

【0022】まずサファイア(0001)面基板401
上に、MOVPE法等により、GaNバッファ層40
2、第1伝導型の半導体層としてのn型GaN層403
及びn型AlGaNクラッド層404、発光層であるI
nGaN活性層405、第2伝導型半導体層としてのp
型AlGaNクラッド層406及びp型GaN層407
の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、p型
GaN層407上にp型電極408を蒸着した後、中心
部の幅20μmの領域をフォトレジスト等でマスクし
て、イオンミリングにより図4に示すようにp型AlG
aN層406が露出するまでリッジストライプ状にエッ
チングを行う。マスク除去後、リッジの部分を含む幅1
50μmの領域をSiO2膜等でマスクし、その左右両
端の長方形領域をn型GaN層403が露出するまでド
ライエッチングする。ドライエッチング用マスクを除去
後、n型GaN層403上に2つのn型電極409を真
空蒸着により形成し、半導体発光素子を完成する。これ
により活性層が形成されている層が50μm以上(具体
的には150μm)の半導体レーザを得ることができ
る。
First, a sapphire (0001) plane substrate 401
A GaN buffer layer 40 is formed thereon by MOVPE or the like.
2. n-type GaN layer 403 as first conductivity type semiconductor layer
And the n-type AlGaN cladding layer 404 and the light emitting layer I
nGaN active layer 405, p as second conductivity type semiconductor layer
-Type AlGaN cladding layer 406 and p-type GaN layer 407
Are epitaxially grown. Next, after depositing a p-type electrode 408 on the p-type GaN layer 407, a region having a width of 20 μm at the center is masked with a photoresist or the like, and p-type AlG is formed by ion milling as shown in FIG.
Etching is performed in a ridge stripe shape until the aN layer 406 is exposed. After removing the mask, width 1 including the ridge
The region of 50 μm is masked with a SiO 2 film or the like, and the rectangular regions at the left and right ends thereof are dry-etched until the n-type GaN layer 403 is exposed. After removing the dry etching mask, two n-type electrodes 409 are formed on the n-type GaN layer 403 by vacuum evaporation to complete a semiconductor light emitting device. As a result, a semiconductor laser in which the layer on which the active layer is formed is 50 μm or more (specifically, 150 μm) can be obtained.

【0023】本実施の形態の半導体発光素子において
も、発光層405が含まれるストライプ状領域の幅が1
50μmと広いため、上記の実施の形態1と同様に、中
心部のストライプ状領域の幅が150μmと広いため、
ストライプ部の表面積が大きくなり、主としてn型Al
GaN層404〜p型AlGaN層406のp−n接合
部で発生するジュール熱を効率よく放熱することができ
る。なお本実施の形態では、活性層が形成されている層
の幅を150μmとしたが、50μmを越えるように形
成してやれば効果を得ることができる。
Also in the semiconductor light emitting device of the present embodiment, the width of the stripe region including the light emitting layer 405 is 1
Since the width of the stripe region at the center is as large as 150 μm, as in the first embodiment,
The surface area of the stripe portion is increased, and mainly n-type Al
Joule heat generated at the pn junction between the GaN layer 404 and the p-type AlGaN layer 406 can be efficiently radiated. In the present embodiment, the width of the layer on which the active layer is formed is set to 150 μm, but an effect can be obtained if the active layer is formed so as to exceed 50 μm.

【0024】また本実施の形態によれば、発光層405
を絶縁層で取り囲んではいないものの、p型電極がリッ
ジストライプ状に形成されているため、電流が発光層4
05に高密度に注入されるので光出力を大きくすること
ができる。
Further, according to the present embodiment, the light emitting layer 405
Is not surrounded by an insulating layer, but since the p-type electrode is formed in a ridge stripe shape, current is not applied to the light emitting layer 4.
The light output can be increased because the light is injected at a high density into the substrate.

【0025】(実施の形態3)図5は、本発明実施の形
態3における半導体発光素子の断面図(図5(a))及
び上面図(図5(b))を示したものであり、以下では
図5を参照しながら本発明実施の形態3における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態1と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows a sectional view (FIG. 5A) and a top view (FIG. 5B) of a semiconductor light emitting device according to Embodiment 3 of the present invention. Hereinafter, the semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, as in the first embodiment, a description will be given by taking a semiconductor laser in which a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a sapphire substrate as an example.

【0026】本実施の形態が上記の実施の形態1と異な
るのは、n型電極509の形状であり、その他の部分に
ついては基本的には実施の形態1と同様であるので説明
を省略する。なお、ドライエッチングせずに残す中心部
の領域は図5(b)に示すように、縦300μm、横1
50μmとする。
The present embodiment is different from the above-described first embodiment in the shape of the n-type electrode 509, and the other parts are basically the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof is omitted. . The central region left without dry etching has a length of 300 μm and a width of 1 μm as shown in FIG.
It is 50 μm.

【0027】本実施の形態の半導体発光素子は、素子を
上から見た場合(図5(b))にn型電極509が発光
層を含むストライプ部分を取り囲むように形成されてい
るため、半導体発光素子の動作時に電流が中心部のp型
電極508から周辺部のn型電極509に向かってあら
ゆる方向に流れ、電流が流れる半導体結晶の領域を大き
くすることができる。従って、p型電極508およびn
型電極509間の電気抵抗を小さくすることができ、結
果として、素子動作時の発熱(素子そのものから動作時
に発生するジュール熱など)を抑えることができ、素子
を長寿命化することができる。
In the semiconductor light emitting device of the present embodiment, the n-type electrode 509 is formed so as to surround the stripe portion including the light emitting layer when the device is viewed from above (FIG. 5B). When the light-emitting element operates, current flows in all directions from the central p-type electrode 508 to the peripheral n-type electrode 509, so that the region of the semiconductor crystal in which the current flows can be enlarged. Therefore, the p-type electrode 508 and n
Electric resistance between the mold electrodes 509 can be reduced, and as a result, heat generation during operation of the element (such as Joule heat generated during operation from the element itself) can be suppressed, and the life of the element can be extended.

【0028】上記の図5に示した例では、ストライプ部
分を取り囲むようにn型電極を形成したが、必ずしもス
トライプ部分を取り囲むようにn型電極を形成する必要
性はなく、ストライプに対して垂直な方向にn型電極を
形成しさえすれば、少なくとも図6に示した半導体発光
素子と比較してn型電極の面積を大きくすることがで
き、半導体発光素子動作時の発熱を抑制することができ
る。
In the example shown in FIG. 5, the n-type electrode is formed so as to surround the stripe portion. However, it is not necessary to form the n-type electrode so as to surround the stripe portion. As long as the n-type electrode is formed in any direction, the area of the n-type electrode can be increased at least as compared with the semiconductor light-emitting element shown in FIG. 6, and heat generation during operation of the semiconductor light-emitting element can be suppressed. it can.

【0029】また、本実施の形態では、ストライプ部分
の構造は上記の実施の形態1と同様であるため、ストラ
イプ部分の表面積を大きくしつつ、n型電極の面積も大
きくすることができるため、非常に効率的に放熱を行う
ことができる。
In this embodiment, since the structure of the stripe portion is the same as that of the first embodiment, the surface area of the stripe portion can be increased and the area of the n-type electrode can be increased. Heat can be dissipated very efficiently.

【0030】以上本発明について実施の形態とともに説
明を行ったが、なお、実施の形態1から3いずれの場合
も、露出されるn型GaNおよびn型電極の形状は図に
示したような形状に限らず、任意の形状をとることがで
きる。また、p型およびn型電極は、いくつかの領域に
分割して形成してもよい。さらに、ここではサファイア
基板上の窒化ガリウム系化合物半導体による半導体レー
ザを例として説明したが、本発明の効果は無論これに限
られるものではなく、半導体レーザ以外の発光素子ある
いは窒化ガリウム系化合物半導体以外の材料にも適用で
きる。
Although the present invention has been described with the embodiments, the shapes of the exposed n-type GaN and n-type electrode in any of the first to third embodiments are as shown in the drawings. Not limited to this, any shape can be adopted. Further, the p-type and n-type electrodes may be formed by being divided into several regions. Furthermore, although a semiconductor laser using a gallium nitride-based compound semiconductor on a sapphire substrate has been described here as an example, the effect of the present invention is not limited to this, and a light-emitting element other than a semiconductor laser or a gallium nitride-based compound semiconductor may be used. It can be applied to any material.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、半導体結晶の表面を凸状
にドライエッチングして、p型およびn型電極を共にエ
ピタキシャル成長層側に形成した半導体レーザにおい
て、ドライエッチングせずに残すストライプ状領域の幅
を50μmより広くすることにより、素子動作時の放熱
を効率よく行うことができ、その結果、レーザのしきい
値電流を低減し、発振後のスロープ効率も大きくするこ
とができる。また、素子を長寿命化し、信頼性を向上さ
せることができる。
As described above, in the semiconductor laser in which the surface of the semiconductor crystal is dry-etched in a convex shape and both the p-type and n-type electrodes are formed on the side of the epitaxial growth layer, the stripe-shaped region is left without dry etching. By making the width larger than 50 μm, heat can be efficiently radiated at the time of device operation, and as a result, the threshold current of the laser can be reduced and the slope efficiency after oscillation can be increased. Further, the life of the element can be prolonged, and the reliability can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
製造工程断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
一定の光出力での電流値の変化を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a change in a current value at a constant optical output of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
電流−光出力特性を示す図
FIG. 3 is a diagram showing current-light output characteristics of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態2における半導体レーザの
素子構造を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing an element structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態3における半導体レーザの
素子構造を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing an element structure of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention;

【図6】従来の半導体レーザの素子構造を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing an element structure of a conventional semiconductor laser.

【図7】従来の半導体レーザの一定の光出力での電流値
の変化を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a change in current value at a constant light output of a conventional semiconductor laser.

【図8】従来の半導体レーザの電流−光出力特性を示す
FIG. 8 is a diagram showing current-light output characteristics of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 絶縁性基板 102 バッファ層 103 n型GaN層 104 n型AlGaN層 105 InGaN活性層 106 p型AlGaN層 107 p型GaN層 108 p型電極 109 n型電極 110 SiO2膜 111 絶縁層 401 絶縁性基板 402 バッファ層 403 n型GaN層 404 n型AlGaN層 405 InGaN活性層 406 p型AlGaN層 407 p型GaN層 408 p型電極 409 n型電極 501 絶縁性基板 502 バッファ層 503 n型GaN層 504 n型AlGaN層 505 InGaN活性層 506 p型AlGaN層 507 p型GaN層 508 p型電極 509 n型電極 511 絶縁層 601 絶縁性基板 602 バッファ層 603 n型GaN層 604 n型AlGaN層 605 InGaN活性層 606 p型AlGaN層 607 p型GaN層 608 p型電極 609 n型電極101 insulating substrate 102 buffer layer 103 n-type GaN layer 104 n-type AlGaN layer 105 InGaN active layer 106 p-type AlGaN layer 107 p-type GaN layer 108 p-type electrode 109 n-type electrode 110 SiO 2 film 111 insulating layer 401 insulating substrate 402 buffer layer 403 n-type GaN layer 404 n-type AlGaN layer 405 InGaN active layer 406 p-type AlGaN layer 407 p-type GaN layer 408 p-type electrode 409 n-type electrode 501 insulating substrate 502 buffer layer 503 n-type GaN layer 504 n-type AlGaN layer 505 InGaN active layer 506 p-type AlGaN layer 507 p-type GaN layer 508 p-type electrode 509 n-type electrode 511 insulating layer 601 insulating substrate 602 buffer layer 603 n-type GaN layer 604 n-type AlGaN layer 605 InGaN active layer 06 p-type AlGaN layer 607 p-type GaN layer 608 p-type electrode 609 n-type electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸口 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Isao Kidoguchi 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Yuzaburo Ban 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域が形成された半導体発光素子で
あって、前記発光層が形成されている層の幅が50μm
よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
1. A semiconductor layer of at least a first conductivity type on a substrate, a semiconductor layer of a second conductivity type formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, and the first conductivity type. A semiconductor light-emitting element in which a stripe-shaped region having a light-emitting layer formed between the semiconductor layer and the second semiconductor layer is formed, wherein the width of the layer on which the light-emitting layer is formed is 50 μm
A semiconductor light emitting device characterized by being larger than the above.
【請求項2】第二の伝導型の半導体層がリッジストライ
プ構造を有することを特徴とする請求項1に記載の半導
体発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor layer of the second conductivity type has a ridge stripe structure.
【請求項3】発光層が絶縁層に挟まれた埋め込み構造で
あることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素
子。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer has a buried structure sandwiched between insulating layers.
【請求項4】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第1の伝導型の半導体
層上に形成された第1の電極と、前記第2の伝導型の半
導体層上に形成された第2の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記第1の電極が前記ストライプ状
の領域に平行な方向及び垂直な方向に形成されているこ
とを特徴とする半導体発光素子。
4. A semiconductor layer of at least a first conductivity type on a substrate, a semiconductor layer of a second conductivity type formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, and the first conductivity type. A stripe-shaped region having a light emitting layer formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; a first electrode formed on the first conductivity type semiconductor layer; A second electrode formed on a conductive type semiconductor layer, wherein the first electrode is formed in a direction parallel to and perpendicular to the stripe-shaped region. A semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第1の伝導型の半導体
層上に形成された第1の電極と、前記第2の伝導型の半
導体層上に形成された第2の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記第1の電極が前記ストライプ状
の領域を取り囲むように形成されていることを特徴とす
る半導体発光素子。
5. A semiconductor layer of at least a first conductivity type on a substrate, a semiconductor layer of a second conductivity type formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, and the first conductivity type. A stripe-shaped region having a light emitting layer formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; a first electrode formed on the first conductivity type semiconductor layer; A semiconductor light emitting device having a second electrode formed on a conductive type semiconductor layer, wherein the first electrode is formed so as to surround the stripe-shaped region. Semiconductor light emitting device.
【請求項6】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第1の伝導型の半導体
層上に形成された第1の電極と、前記第2の伝導型の半
導体層上に形成された第2の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記発光層が形成されている層の幅
が50μmよりも大きく、かつ、前記第1の電極が前記
ストライプ状の領域に平行な方向及び垂直な方向に形成
されていることを特徴とする半導体発光素子。
6. A semiconductor layer of at least a first conductivity type on a substrate, a semiconductor layer of a second conductivity type formed on the semiconductor layer of the first conductivity type, and the first conductivity type. A stripe-shaped region having a light emitting layer formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; a first electrode formed on the first conductivity type semiconductor layer; A second electrode formed on a conductive type semiconductor layer, wherein the width of the layer on which the light emitting layer is formed is larger than 50 μm and the first electrode Are formed in a direction parallel to and perpendicular to the stripe-shaped region.
【請求項7】第一の伝導型の半導体層および第二の伝導
型の半導体層がAlxGayInzN(0≦x,y,z≦
1; x+y+z=1)を含むことを特徴とする請求項
1から6いずれかに記載の半導体発光素子。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer are Al x Ga y In z N (0 ≦ x, y, z ≦
1; x + y + z = 1). The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein x + y + z = 1).
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