JPH1187850A - 窒化物系化合物半導体レーザ素子及びレーザ装置 - Google Patents
窒化物系化合物半導体レーザ素子及びレーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化ガリウム系化合物半導体レーザをパッケ
ージに組み込んだ際、レーザ素子の積層構造体を通して
漏れ出る光によるホトダイオードの誤作動があった。 【解決手段】 基板と基板上の積層構造体を有する窒化
物系化合物半導体レーザ素子において、積層構造体中
の、活性層を挟んでサブマウント等へのマウント面とは
反対側のクラッド層と、マウント面に、活性層よりも小
さなバンドギャップを有する光吸収層を設けることを特
徴とする、窒化物系化合物半導体レーザ素子。
ージに組み込んだ際、レーザ素子の積層構造体を通して
漏れ出る光によるホトダイオードの誤作動があった。 【解決手段】 基板と基板上の積層構造体を有する窒化
物系化合物半導体レーザ素子において、積層構造体中
の、活性層を挟んでサブマウント等へのマウント面とは
反対側のクラッド層と、マウント面に、活性層よりも小
さなバンドギャップを有する光吸収層を設けることを特
徴とする、窒化物系化合物半導体レーザ素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色領域から紫外
領域で発光可能な窒化物系化合物半導体レーザ素子及び
レーザ装置に関する。
領域で発光可能な窒化物系化合物半導体レーザ素子及び
レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウムは、バンドギャップが３．
４ｅＶと大きいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。
４ｅＶと大きいＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。
【０００３】このため、窒化ガリウム系化合物半導体
は、青色領域から紫外光領域で発光可能な発光素子の材
料として積極的に研究されている。図８を参照しなが
ら、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザを説明す
る。
は、青色領域から紫外光領域で発光可能な発光素子の材
料として積極的に研究されている。図８を参照しなが
ら、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザを説明す
る。
【０００４】この半導体レーザは、３Ｃ−ＳｉＣ基板４
６上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層２３、Ａｓを添加したＧａＮ発光層５４、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２８、及びｐ型ＧａＮコンタク
ト層５９を順次積層した構造を備えている。ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２８の上にはストライプ状開口部を有す
るｎ型ＧａＮ電流阻止層４５が形成され、また、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層５９の上にはｐ側電極１０が、３Ｃ−
ＳｉＣ基板の裏面にはｎ側電極１１が、それぞれ形成さ
れている。ｐ側電極１０からｎ側電極１１へ流れる電流
は、ｎ型ＧａＮ電流阻止層４５によって狭窄される。こ
のような窒化ガリウム系化合物半導体レーザは、例え
ば、特開平７−２４９８２０号公報に開示されている。
６上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層２３、Ａｓを添加したＧａＮ発光層５４、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２８、及びｐ型ＧａＮコンタク
ト層５９を順次積層した構造を備えている。ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２８の上にはストライプ状開口部を有す
るｎ型ＧａＮ電流阻止層４５が形成され、また、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層５９の上にはｐ側電極１０が、３Ｃ−
ＳｉＣ基板の裏面にはｎ側電極１１が、それぞれ形成さ
れている。ｐ側電極１０からｎ側電極１１へ流れる電流
は、ｎ型ＧａＮ電流阻止層４５によって狭窄される。こ
のような窒化ガリウム系化合物半導体レーザは、例え
ば、特開平７−２４９８２０号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図８に示した従来の窒
化ガリウム系化合物半導体レーザにおいては、電極を素
子の上面及び下面の全面に渡って配置することは実用的
ではなく、例えば図９に示すように、端部には電極によ
り被覆されていない領域５２を有する事が多い。図１０
は、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ、それも
図９でより詳細に示した、上面には電極により被覆され
ていない領域５２を有する従来の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザを、パッケージに組み込んだ場合の一例を
示す概念図である。図１０において、５０が半導体レー
ザ素子、５１がホトダイオード、５３が半導体レーザ素
子の背面すなわち、図８における、電極１０側である。
また、図１１（ａ）は図１０に示した従来の窒化ガリウ
ム系化合物半導体レーザを、パッケージに組み込んだ場
合の、該半導体レーザ素子とホトダイオードとの位置関
係を、図１０に矢印Ａで示した方向から見た状態を、図
１１（ｂ）は、同じく、図１０に矢印Ｂで示した方向か
ら見た状態を示す概念図である。
化ガリウム系化合物半導体レーザにおいては、電極を素
子の上面及び下面の全面に渡って配置することは実用的
ではなく、例えば図９に示すように、端部には電極によ
り被覆されていない領域５２を有する事が多い。図１０
は、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ、それも
図９でより詳細に示した、上面には電極により被覆され
ていない領域５２を有する従来の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザを、パッケージに組み込んだ場合の一例を
示す概念図である。図１０において、５０が半導体レー
ザ素子、５１がホトダイオード、５３が半導体レーザ素
子の背面すなわち、図８における、電極１０側である。
また、図１１（ａ）は図１０に示した従来の窒化ガリウ
ム系化合物半導体レーザを、パッケージに組み込んだ場
合の、該半導体レーザ素子とホトダイオードとの位置関
係を、図１０に矢印Ａで示した方向から見た状態を、図
１１（ｂ）は、同じく、図１０に矢印Ｂで示した方向か
ら見た状態を示す概念図である。
【０００６】多くの場合、図１０に示した様に、半導体
レーザ素子５０の背面５３側には、該半導体レーザの背
後の出力を検知し、制御する目的で、ホトダイオード５
１が配置されている。この場合、従来の窒化ガリウム系
化合物半導体レーザにおいては、その構成要素であると
ころの積層構造体が発振波長に対して透明であるため、
活性層中で発生した光の一部は図１１（ａ）及び（ｂ）
に示した様に、レーザ素子の上面の、電極により被覆さ
れていない領域５２から漏れ出て、当該ホトダイオード
にノイズとなって入射し、誤制御の原因となる可能性が
あった。また、一般的なパッケージにおいては、気密封
止のためにキャップが溶接されているため、漏れ出た光
は、キャップ内壁に当たって多重反射を起こすため、ホ
トダイオード５１が、図１０に示した様な半導体レーザ
素子５０の背面５３側以外の場所に配置されている場合
においても、当該ホトダイオードにノイズとなって入射
し、誤制御の原因となる可能性があった。
レーザ素子５０の背面５３側には、該半導体レーザの背
後の出力を検知し、制御する目的で、ホトダイオード５
１が配置されている。この場合、従来の窒化ガリウム系
化合物半導体レーザにおいては、その構成要素であると
ころの積層構造体が発振波長に対して透明であるため、
活性層中で発生した光の一部は図１１（ａ）及び（ｂ）
に示した様に、レーザ素子の上面の、電極により被覆さ
れていない領域５２から漏れ出て、当該ホトダイオード
にノイズとなって入射し、誤制御の原因となる可能性が
あった。また、一般的なパッケージにおいては、気密封
止のためにキャップが溶接されているため、漏れ出た光
は、キャップ内壁に当たって多重反射を起こすため、ホ
トダイオード５１が、図１０に示した様な半導体レーザ
素子５０の背面５３側以外の場所に配置されている場合
においても、当該ホトダイオードにノイズとなって入射
し、誤制御の原因となる可能性があった。
【０００７】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、窒化ガリウム系化合
物半導体レーザ素子と同一のパッケージ内に配置される
ホトダイオードによる誤制御の原因となるところの、当
該窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子からの光の漏
れを生じない、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素
子、当該窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子が
同一のパッケージ内に配置されたレーザ装置、並びに、
当該窒化物系化合物半導体レーザ素子を受光素子で光電
変換し、その光電変換出力を元に、該窒化物系化合物半
導体レーザ素子に注入する電流を制御する回路、を提供
する事にある。
であり、その目的とするところは、窒化ガリウム系化合
物半導体レーザ素子と同一のパッケージ内に配置される
ホトダイオードによる誤制御の原因となるところの、当
該窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子からの光の漏
れを生じない、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素
子、当該窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子が
同一のパッケージ内に配置されたレーザ装置、並びに、
当該窒化物系化合物半導体レーザ素子を受光素子で光電
変換し、その光電変換出力を元に、該窒化物系化合物半
導体レーザ素子に注入する電流を制御する回路、を提供
する事にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、基板と、該基板
上に設けられた積層構造体とを備えた窒化系化合物半導
体レーザ素子であって、該積層構造体中の、活性層を挟
んでサブマウント等へのマウント面とは反対側のクラッ
ド層と、当該マウント面の間の、任意の部位に、該活性
層よりも小さなバンドギャップを有しているところの光
吸収層を設けることを特徴とする。
の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、基板と、該基板
上に設けられた積層構造体とを備えた窒化系化合物半導
体レーザ素子であって、該積層構造体中の、活性層を挟
んでサブマウント等へのマウント面とは反対側のクラッ
ド層と、当該マウント面の間の、任意の部位に、該活性
層よりも小さなバンドギャップを有しているところの光
吸収層を設けることを特徴とする。
【０００９】本発明の請求項２に記載の窒化物系化合物
半導体レーザ素子は、請求項１に記載の発明において、
前記光吸収層にストライプ状の除去部があり、該積層構
造体のマウント面とは反対側の面上に、発光部より該ス
トライプ状の除去部を通して、マウント面と反対側の面
上に至る光路を完全に遮る形で、不透明電極が配置され
ていることを特徴とする。
半導体レーザ素子は、請求項１に記載の発明において、
前記光吸収層にストライプ状の除去部があり、該積層構
造体のマウント面とは反対側の面上に、発光部より該ス
トライプ状の除去部を通して、マウント面と反対側の面
上に至る光路を完全に遮る形で、不透明電極が配置され
ていることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項３に記載の窒化物系化合物
半導体レーザ素子は、請求項１または２に記載の発明に
おいて、該積層構造体の、活性層を挟んで、サブマウン
ト等へのマウント面と同じ側にも該活性層よりも小さな
バンドギャップを有しているところの光吸収層を設ける
ことを特徴とする。
半導体レーザ素子は、請求項１または２に記載の発明に
おいて、該積層構造体の、活性層を挟んで、サブマウン
ト等へのマウント面と同じ側にも該活性層よりも小さな
バンドギャップを有しているところの光吸収層を設ける
ことを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項４に記載の窒化物系化合物
半導体レーザ素子は、請求項１または請求項２または請
求項３に記載の発明において、前記電流狭窄層が、Ｇａ
sＡｌtＩｎ1-s-tＮ（０＜ｓ＜１、０≦ｔ＜１、０＜ｓ
＋ｔ＜１）から形成されている事を特徴とする。
半導体レーザ素子は、請求項１または請求項２または請
求項３に記載の発明において、前記電流狭窄層が、Ｇａ
sＡｌtＩｎ1-s-tＮ（０＜ｓ＜１、０≦ｔ＜１、０＜ｓ
＋ｔ＜１）から形成されている事を特徴とする。
【００１２】本発明の請求項５に記載の半導体レーザ装
置は、請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４
に記載の、窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子
が同一のパッケージ内に配置されたことを特徴とする。
置は、請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４
に記載の、窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子
が同一のパッケージ内に配置されたことを特徴とする。
【００１３】次に本発明の作用について説明する。本発
明の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子において、
両電極間に電圧が与えられると、半導体積層構造体の中
をｐ側電極からｎ側電極へと電流が流れ、発光が活性層
において生じるが、その光はクラッド層中にも一部染み
出しを生じる。しかしながら、活性層を挟んで、サブマ
ウント等へのマウント面とは反対側に、該活性層よりも
小さなバンドギャップを有しているところの光吸収層を
具備しているため、該窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザと同一パッケージ内にホトダイオードが配置された場
合でも、クラッド層中へ染み出した光は、該光吸収層に
吸収されてしまうか、電流路となる該光吸収層の開口部
を通過した後、上面の電極により遮光されてしまうかの
いずれかで、いずれの場合によっても、ホトダイオード
にノイズとなって入射し、誤制御の原因となる事はな
い。
明の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子において、
両電極間に電圧が与えられると、半導体積層構造体の中
をｐ側電極からｎ側電極へと電流が流れ、発光が活性層
において生じるが、その光はクラッド層中にも一部染み
出しを生じる。しかしながら、活性層を挟んで、サブマ
ウント等へのマウント面とは反対側に、該活性層よりも
小さなバンドギャップを有しているところの光吸収層を
具備しているため、該窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザと同一パッケージ内にホトダイオードが配置された場
合でも、クラッド層中へ染み出した光は、該光吸収層に
吸収されてしまうか、電流路となる該光吸収層の開口部
を通過した後、上面の電極により遮光されてしまうかの
いずれかで、いずれの場合によっても、ホトダイオード
にノイズとなって入射し、誤制御の原因となる事はな
い。
【００１４】さらに好ましくは、活性層を挟んで、サブ
マウント等へのマウント面とは同じ側にも、該活性層よ
りも小さなバンドギャップを有しているところの光吸収
層を設けていれば、例え基板材料が発光波長に対して透
明であった場合でも、クラッド層中へ染み出した光がマ
ウント面で反射して雑音となる事もない。
マウント等へのマウント面とは同じ側にも、該活性層よ
りも小さなバンドギャップを有しているところの光吸収
層を設けていれば、例え基板材料が発光波長に対して透
明であった場合でも、クラッド層中へ染み出した光がマ
ウント面で反射して雑音となる事もない。
【００１５】またさらに好ましくは、該光吸収層を、活
性層に対して、該光吸収層と同じ側にある各層とは互い
に異なる導電型を有するものとし、かつ該光吸収層内
に、ストライプ状の除去部を設ける事により、該光吸収
層に、電流狭窄の効果を付与することができる。
性層に対して、該光吸収層と同じ側にある各層とは互い
に異なる導電型を有するものとし、かつ該光吸収層内
に、ストライプ状の除去部を設ける事により、該光吸収
層に、電流狭窄の効果を付与することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を説明する。な
お、本願明細書において、「窒化ガリウム系化合物半導
体」とは、窒化ガリウム（ＧａＮ）のＧａが部分的に他
のＩＩＩ族元素に置き換えられた半導体、例えば、Ｇａ
sＡｌtＩｎ1-s-tＮ（０＜ｓ≦１、０≦ｔ＜１、０＜ｓ
＋ｔ≦１）を含み、各構成原子の一部が不純物原子等に
置き換えられた半導体や、他の不純物が添加された半導
体をも含むものとする。
お、本願明細書において、「窒化ガリウム系化合物半導
体」とは、窒化ガリウム（ＧａＮ）のＧａが部分的に他
のＩＩＩ族元素に置き換えられた半導体、例えば、Ｇａ
sＡｌtＩｎ1-s-tＮ（０＜ｓ≦１、０≦ｔ＜１、０＜ｓ
＋ｔ≦１）を含み、各構成原子の一部が不純物原子等に
置き換えられた半導体や、他の不純物が添加された半導
体をも含むものとする。
【００１７】（実施例１）図１を参照しながら、本発明
による窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第１の
実施例を説明する。図１は、本実施例の半導体レーザ素
子の断面を摸式的に示している。この半導体レーザ素子
は、図１に示されるように、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基
板１と、基板１上に設けられた半導体積層構造１００
と、発光に必要な電流（駆動電流）を供給するための一
対の電極１０及び１１とを備えている。また、この半導
体レーザ素子のマウント面は、電極１１側である。
による窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第１の
実施例を説明する。図１は、本実施例の半導体レーザ素
子の断面を摸式的に示している。この半導体レーザ素子
は、図１に示されるように、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基
板１と、基板１上に設けられた半導体積層構造１００
と、発光に必要な電流（駆動電流）を供給するための一
対の電極１０及び１１とを備えている。また、この半導
体レーザ素子のマウント面は、電極１１側である。
【００１８】以下に、半導体積層構造１００の構成を詳
細に説明する。この半導体積層構造１００は、低抵抗ｎ
型６Ｈ−ＳｉＣ基板１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮ
バッファ層（厚さ０．６μｍ）２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層（厚さ０．７μｍ）３、ノンドープＩｎ
0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層（厚さ４０Å）１４、Ｍｇドープ
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ０．７μｍ）５、ｐ
型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層（厚さ０．２μｍ）１
７、およびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．５μｍ）
９を含んでいる。
細に説明する。この半導体積層構造１００は、低抵抗ｎ
型６Ｈ−ＳｉＣ基板１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮ
バッファ層（厚さ０．６μｍ）２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層（厚さ０．７μｍ）３、ノンドープＩｎ
0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層（厚さ４０Å）１４、Ｍｇドープ
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ０．７μｍ）５、ｐ
型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層（厚さ０．２μｍ）１
７、およびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．５μｍ）
９を含んでいる。
【００１９】ｐ型ＧａＮコンタクト層９の上面にはｐ側
電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極１１が
形成されている。不図示の電流供給回路から電極１０及
び１１に電圧が与えられると、半導体積層構造体１００
の中をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れ、
発光は活性層において生じるが、その光はクラッド層中
にも一部染み出しを生じる。しかし、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ
0.64Ｎ光吸収層１７が、活性層よりも小さなバンドギャ
ップを有し、さらにｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５
を挟んでノンドープＩｎ0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層１４と反
対側に形成されているため、該窒化ガリウム系化合物半
導体レーザと同一パッケージにホトダイオードが配置さ
れた場合でも、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５中へ
染み出した光は、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層１７
に吸収されてしまい、該ホトダイオードにノイズとなっ
て入射し、誤制御の原因となる事はない。
電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極１１が
形成されている。不図示の電流供給回路から電極１０及
び１１に電圧が与えられると、半導体積層構造体１００
の中をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れ、
発光は活性層において生じるが、その光はクラッド層中
にも一部染み出しを生じる。しかし、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ
0.64Ｎ光吸収層１７が、活性層よりも小さなバンドギャ
ップを有し、さらにｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５
を挟んでノンドープＩｎ0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層１４と反
対側に形成されているため、該窒化ガリウム系化合物半
導体レーザと同一パッケージにホトダイオードが配置さ
れた場合でも、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５中へ
染み出した光は、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層１７
に吸収されてしまい、該ホトダイオードにノイズとなっ
て入射し、誤制御の原因となる事はない。
【００２０】以下に、図１の半導体レーザ素子の製造方
法を説明する。なお、本実施例では、窒化ガリウム系半
導層の形成に有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）を用いる。詳細には、Ｖ族原料としてアンモニア
（ＮＨ3）を用い、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ二ウム（ＴＭＡ）、
またはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。キャ
リアガスはＨ2及びＮ2がある。Ｐ型不純物としては、ビ
スシクロぺンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、
Ｎ型不純物としては、モノシラン（ＳｉＨ4）を用い
る。
法を説明する。なお、本実施例では、窒化ガリウム系半
導層の形成に有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）を用いる。詳細には、Ｖ族原料としてアンモニア
（ＮＨ3）を用い、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ二ウム（ＴＭＡ）、
またはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。キャ
リアガスはＨ2及びＮ2がある。Ｐ型不純物としては、ビ
スシクロぺンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、
Ｎ型不純物としては、モノシラン（ＳｉＨ4）を用い
る。
【００２１】上記ＭＯＣＶＤ法によって結晶成長を行う
ため、低抵抗のｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１を不図示のＭＯ
ＣＶＤ装置のサセプタ上に配置した後、基板温度を１２
００℃程度にまで昇温することによって、基板１の表面
に対して清浄化処理を施す。
ため、低抵抗のｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１を不図示のＭＯ
ＣＶＤ装置のサセプタ上に配置した後、基板温度を１２
００℃程度にまで昇温することによって、基板１の表面
に対して清浄化処理を施す。
【００２２】次に、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１の温度を１
０００℃程度まで降温した後、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１
の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層３を成長させる。その後、基板温度を８０
０〜８５０℃程度に降温し、ノンドープＩｎ0.32Ｇａ
0.68Ｎ活性層１４を成長させる。次に、基板温度を１０
００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層５を成長させる。その後、その後、基板温度を
再び８００〜８５０℃程度に降温し、ＭｇドープＩｎ
0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層１７を成長させ、さらに基板温
度を１０００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＧａＮコン
タクト層９を成長させる。然る後、基板１をＭＯＣＶＤ
装置から取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱ア
ニーリングを行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に
変化させる。この後、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ
側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１の
裏面にｎ側電極１１を形成する。
０００℃程度まで降温した後、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１
の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層３を成長させる。その後、基板温度を８０
０〜８５０℃程度に降温し、ノンドープＩｎ0.32Ｇａ
0.68Ｎ活性層１４を成長させる。次に、基板温度を１０
００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層５を成長させる。その後、その後、基板温度を
再び８００〜８５０℃程度に降温し、ＭｇドープＩｎ
0.36Ｇａ0.64Ｎ光吸収層１７を成長させ、さらに基板温
度を１０００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＧａＮコン
タクト層９を成長させる。然る後、基板１をＭＯＣＶＤ
装置から取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱ア
ニーリングを行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に
変化させる。この後、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ
側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１の
裏面にｎ側電極１１を形成する。
【００２３】尚、本実施例では、ｎ型ＧａＮバッファ層
２の厚みを０．６μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．７μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ノンドープＩｎ
0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層１４の厚みを４０Åとしたが、３
０〜８００Å程度であればよい。３０Åより薄いと光の
閉じ込めが不十分となり、８００Åより厚いと、しきい
電流密度の増大を招く。また、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ
光吸収層１７の厚みを０．２μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
正孔の活性層への注入効率の低下が許容できない程に増
大する。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．
５μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。
０．１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗
が十分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮ
コンタクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大す
る。
２の厚みを０．６μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．７μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ノンドープＩｎ
0.32Ｇａ0.68Ｎ活性層１４の厚みを４０Åとしたが、３
０〜８００Å程度であればよい。３０Åより薄いと光の
閉じ込めが不十分となり、８００Åより厚いと、しきい
電流密度の増大を招く。また、ｐ型Ｉｎ0.36Ｇａ0.64Ｎ
光吸収層１７の厚みを０．２μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
正孔の活性層への注入効率の低下が許容できない程に増
大する。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．
５μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。
０．１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗
が十分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮ
コンタクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大す
る。
【００２４】以上説明した実施例１においては、活性層
よりもバンドギャップの小さな光吸収層の存在によっ
て、その光吸収層の組成や層厚によっては、キャリアの
活性層への注入効率が低下する事も懸念される。この点
は、当該光吸収層に、開口部を設け、開口部から漏れ出
る光については電極デザインで遮光できる構造をとる事
で解決できる。以下に、実施例２でしめす。
よりもバンドギャップの小さな光吸収層の存在によっ
て、その光吸収層の組成や層厚によっては、キャリアの
活性層への注入効率が低下する事も懸念される。この点
は、当該光吸収層に、開口部を設け、開口部から漏れ出
る光については電極デザインで遮光できる構造をとる事
で解決できる。以下に、実施例２でしめす。
【００２５】（実施例２）図２を参照しながら、本発明
による窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第２の
実施例を説明する。図２は、本実施例の半導体レーザ素
子の断面を摸式的に示している。この半導体レーザ素子
は、図２に示されるように、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基
板１と、基板１上に設けられた半導体積層構造２００
と、発光に必要な電流（駆動電流）を供給するための一
対の電極１０及び１１とを備えている。また、この半導
体レーザ素子のマウント面は、電極１１側である。
による窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第２の
実施例を説明する。図２は、本実施例の半導体レーザ素
子の断面を摸式的に示している。この半導体レーザ素子
は、図２に示されるように、低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基
板１と、基板１上に設けられた半導体積層構造２００
と、発光に必要な電流（駆動電流）を供給するための一
対の電極１０及び１１とを備えている。また、この半導
体レーザ素子のマウント面は、電極１１側である。
【００２６】以下に、半導体積層構造２００の構成を詳
細に説明する。この半導体積層構造２００は、低抵抗ｎ
型６Ｈ−ＳｉＣ基板１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮ
バッファ層（厚さ０．７μｍ）２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層（厚さ０．８μｍ）３、ノンドープＩｎ
0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層（厚さ５０Å）２４、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ０．８μｍ）５、ｎ型Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層（厚さ０．１μｍ）２６、お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．８μｍ）９を含
んでいる。ここで、ｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２
６は、共振器長方向に延びるストライプ状の領域に開口
部を持っている。
細に説明する。この半導体積層構造２００は、低抵抗ｎ
型６Ｈ−ＳｉＣ基板１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮ
バッファ層（厚さ０．７μｍ）２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層（厚さ０．８μｍ）３、ノンドープＩｎ
0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層（厚さ５０Å）２４、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ０．８μｍ）５、ｎ型Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層（厚さ０．１μｍ）２６、お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．８μｍ）９を含
んでいる。ここで、ｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２
６は、共振器長方向に延びるストライプ状の領域に開口
部を持っている。
【００２７】ＭｇドープＧａＮコンタクト層９の上面に
はｐ側電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極
１１が形成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電
極であり、発光部より該ストライプ状の領域を通り、ｐ
型ＧａＮコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を
完全に遮る形で配置されている。
はｐ側電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極
１１が形成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電
極であり、発光部より該ストライプ状の領域を通り、ｐ
型ＧａＮコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を
完全に遮る形で配置されている。
【００２８】不図示の電流供給回路から電極１０及び１
１に電圧が与えられると、半導体積層構造体２００の中
をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。こ
の際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９とに挟まれたｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ
光吸収層２６は、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５や
ｐ型ＧａＮコンタクト層９と反対の導電型を有している
ために、正孔の活性層への注入を大きく阻害する作用を
してしまうが、本実施例のように、当該ｎ型Ｉｎ0.35Ｇ
ａ0.65Ｎ光吸収層２６にストライプ状の開口部を設けて
おけば、正孔は選択的に開口部を通して活性層へ注入さ
れ、発光は活性層の当該開口部の直下にある部分におい
て生じる。その光はクラッド層中にも一部染み出しを生
じる。しかし、ｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７
が、活性層よりも小さなバンドギャップを有し、さらに
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を挟んでノンドープ
Ｉｎ0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層２４と反対側に形成されてい
るため、該窒化ガリウム系化合物半導体レーザと同一パ
ッケージ内にホトダイオードが配置された場合でも、Ｍ
ｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５中へ染み出した
光は、ｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７に吸収され
てしまうか、電流路となるｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸
収層２７の開口部を通過した後、ｐ側電極１０により遮
光されてしまうかのいずれかで、いずれの場合によって
も、該ホトダイオードにノイズとなって入射し、誤制御
の原因となる事はない。また、本実施例においては、ｎ
型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２６が、前述の通り、ｐ
型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５やｐ型ＧａＮコンタク
ト層９と反対の導電型を有しているために、有していな
い場合に対して、しきい電流の低減や横モードの制御が
可能であるという利点もある。
１に電圧が与えられると、半導体積層構造体２００の中
をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。こ
の際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９とに挟まれたｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ
光吸収層２６は、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５や
ｐ型ＧａＮコンタクト層９と反対の導電型を有している
ために、正孔の活性層への注入を大きく阻害する作用を
してしまうが、本実施例のように、当該ｎ型Ｉｎ0.35Ｇ
ａ0.65Ｎ光吸収層２６にストライプ状の開口部を設けて
おけば、正孔は選択的に開口部を通して活性層へ注入さ
れ、発光は活性層の当該開口部の直下にある部分におい
て生じる。その光はクラッド層中にも一部染み出しを生
じる。しかし、ｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７
が、活性層よりも小さなバンドギャップを有し、さらに
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を挟んでノンドープ
Ｉｎ0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層２４と反対側に形成されてい
るため、該窒化ガリウム系化合物半導体レーザと同一パ
ッケージ内にホトダイオードが配置された場合でも、Ｍ
ｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５中へ染み出した
光は、ｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７に吸収され
てしまうか、電流路となるｐ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸
収層２７の開口部を通過した後、ｐ側電極１０により遮
光されてしまうかのいずれかで、いずれの場合によって
も、該ホトダイオードにノイズとなって入射し、誤制御
の原因となる事はない。また、本実施例においては、ｎ
型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２６が、前述の通り、ｐ
型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５やｐ型ＧａＮコンタク
ト層９と反対の導電型を有しているために、有していな
い場合に対して、しきい電流の低減や横モードの制御が
可能であるという利点もある。
【００２９】以下に、図５（ａ）〜（ｆ）を参照しなが
ら、図２の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型６Ｈ−ＳｉＣ
基板１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し
た後、基板温度を１２００℃程度にまで昇温することに
よって、基板１の表面に対して清浄化処理を施す。
ら、図２の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型６Ｈ−ＳｉＣ
基板１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し
た後、基板温度を１２００℃程度にまで昇温することに
よって、基板１の表面に対して清浄化処理を施す。
【００３０】次に、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１の温度を１
０００℃程度まで降温した後、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１
の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層３を成長させる。その後、基板温度を８０
０〜８５０℃程度に降温し、ノンドープＩｎ0.31Ｇａ
0.69Ｎ活性層２４を成長させる。次に、基板温度を１０
００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層５を成長させる。その後、その後、基板温度を
再び８００〜８５０℃程度に降温し、ＭｇドープＩｎ
0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７を成長させる。こうして、
図５（ａ）に示す構造が得られる。
０００℃程度まで降温した後、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板１
の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層３を成長させる。その後、基板温度を８０
０〜８５０℃程度に降温し、ノンドープＩｎ0.31Ｇａ
0.69Ｎ活性層２４を成長させる。次に、基板温度を１０
００℃程度まで昇温し、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層５を成長させる。その後、その後、基板温度を
再び８００〜８５０℃程度に降温し、ＭｇドープＩｎ
0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７を成長させる。こうして、
図５（ａ）に示す構造が得られる。
【００３１】次に、一且、上記半導体層の積層された基
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によって、図５（ｂ）に示すようなマスク１２
をＭｇドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７上に形成
する。このマスク１２は、レジストから形成されたもの
であってもよく、また、ＳｉＯｘやＳｉＮｘ（ｘは１か
ら２程度の整数）、あるいはＮｉから形成されたもので
あってもよい。マスク３２は、ストライプ状の開口部１
３を有している。
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によって、図５（ｂ）に示すようなマスク１２
をＭｇドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ光吸収層２７上に形成
する。このマスク１２は、レジストから形成されたもの
であってもよく、また、ＳｉＯｘやＳｉＮｘ（ｘは１か
ら２程度の整数）、あるいはＮｉから形成されたもので
あってもよい。マスク３２は、ストライプ状の開口部１
３を有している。
【００３２】次に、ドライエッチング技術によって、図
５（ｃ）に示されるように、ＭｇドープＩｎ0.35Ｇａ
0.65Ｎ光吸収層２７のうち、マスク１２で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする。ＭｇドープＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層５の表面が露出した時点で、エッ
チングをストップさせる。上記エッチングは、例えば、
Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ得る。こ
の後、図５（ｄ）に示したとおり、適切なエッチャン
ト、例えばマスク１２がフォトレジストである場合は有
機溶剤、によってマスク１２を除去する。
５（ｃ）に示されるように、ＭｇドープＩｎ0.35Ｇａ
0.65Ｎ光吸収層２７のうち、マスク１２で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする。ＭｇドープＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層５の表面が露出した時点で、エッ
チングをストップさせる。上記エッチングは、例えば、
Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ得る。こ
の後、図５（ｄ）に示したとおり、適切なエッチャン
ト、例えばマスク１２がフォトレジストである場合は有
機溶剤、によってマスク１２を除去する。
【００３３】その後、２回目の結晶成長（再成長）のた
め、再び、基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセッ
トし、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、図５
（ｅ）に示すように、ＭｇドープＧａＮコンタクト層９
を成長させる。
め、再び、基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセッ
トし、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、図５
（ｅ）に示すように、ＭｇドープＧａＮコンタクト層９
を成長させる。
【００３４】然る後、基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り
出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱アニーリングを
行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に変化させる。
この後、図５（ｆ）に示すように、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層９上にｐ側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型６Ｈ−Ｓ
ｉＣ基板１の裏面にｎ側電極１１を形成する。
出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱アニーリングを
行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に変化させる。
この後、図５（ｆ）に示すように、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層９上にｐ側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型６Ｈ−Ｓ
ｉＣ基板１の裏面にｎ側電極１１を形成する。
【００３５】尚、本実施例では、ｎ型ＧａＮバッファ層
２の厚みを０．７μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．８μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ノンドープＩｎ
0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層２４の厚みを５０Åとしたが、３
０〜８００Å程度であればよい。３０Åより薄いと光の
閉じ込めが不十分となり、８００Åより厚いと、しきい
電流密度の増大を招く。また、ｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ
光吸収層２６の厚みを０．１μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
正孔の活性層への注入効率の低下が許容できない程に増
大する。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．
８μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。
０．１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗
が十分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮ
コンタクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大す
る。
２の厚みを０．７μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．８μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ノンドープＩｎ
0.31Ｇａ0.69Ｎ活性層２４の厚みを５０Åとしたが、３
０〜８００Å程度であればよい。３０Åより薄いと光の
閉じ込めが不十分となり、８００Åより厚いと、しきい
電流密度の増大を招く。また、ｎ型Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ
光吸収層２６の厚みを０．１μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
正孔の活性層への注入効率の低下が許容できない程に増
大する。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．
８μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。
０．１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗
が十分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮ
コンタクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大す
る。
【００３６】以上説明した、実施例１及び２において
は、光吸収層を活性層を挟んで、サブマウント等へのマ
ウント面とは反対側のみに設けたが、例えば選択する基
板が、発光波長に対して透明であり、活性層を挟んで、
サブマウント等へのマウント面と同じ側に漏れ出た光が
マウント面で反射を起こし素子外へと漏れ出る事が考え
られる場合も、同様に解決できる。この場合は、サブマ
ウント等へのマウント面と同じ側にも光吸収層を設けれ
ば良い。以下に、実施例３及び４で説明する。
は、光吸収層を活性層を挟んで、サブマウント等へのマ
ウント面とは反対側のみに設けたが、例えば選択する基
板が、発光波長に対して透明であり、活性層を挟んで、
サブマウント等へのマウント面と同じ側に漏れ出た光が
マウント面で反射を起こし素子外へと漏れ出る事が考え
られる場合も、同様に解決できる。この場合は、サブマ
ウント等へのマウント面と同じ側にも光吸収層を設けれ
ば良い。以下に、実施例３及び４で説明する。
【００３７】（実施例３）図３を参照しながら、本発明
の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第３の実施
例を説明する。本実施例の半導体レーザ素子は、図３に
示されるように、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１と、基板２
１上に設けられた半導体積層構造３００と、発光に必要
な電流を供給するための一対の電極１０及び１１とを備
えている。また、この半導体レーザ素子のマウント面
は、電極１１側である。
の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第３の実施
例を説明する。本実施例の半導体レーザ素子は、図３に
示されるように、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１と、基板２
１上に設けられた半導体積層構造３００と、発光に必要
な電流を供給するための一対の電極１０及び１１とを備
えている。また、この半導体レーザ素子のマウント面
は、電極１１側である。
【００３８】以下に、半導体積層構造３００の構成を説
明する。この半導体積層構造３００は、低抵抗ＧａＮ基
板２１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮバッファ層（厚
さ０．９μｍ）２、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層
（厚さ０．１μｍ）３６、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層（厚さ０．９μｍ）３、ノンドープＩｎ0.30Ｇａ
0.70Ｎ活性層（厚さ１５０Å）３４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層（厚さ０．９μｍ）５、ｐ型Ｉｎ0.34
Ｇａ0.66Ｎ光吸収層（厚さ０．１μｍ）３７、およびｐ
型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．９μｍ）９を含んでい
る。ここで、Ｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７は、
共振器長方向に延びるストライプ状の領域に開口部を持
っている。
明する。この半導体積層構造３００は、低抵抗ＧａＮ基
板２１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮバッファ層（厚
さ０．９μｍ）２、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層
（厚さ０．１μｍ）３６、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層（厚さ０．９μｍ）３、ノンドープＩｎ0.30Ｇａ
0.70Ｎ活性層（厚さ１５０Å）３４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層（厚さ０．９μｍ）５、ｐ型Ｉｎ0.34
Ｇａ0.66Ｎ光吸収層（厚さ０．１μｍ）３７、およびｐ
型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．９μｍ）９を含んでい
る。ここで、Ｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７は、
共振器長方向に延びるストライプ状の領域に開口部を持
っている。
【００３９】Ｐ型ＧａＮコンタクト層９の上面にはｐ側
電極１０が形成され、基板の裏面にはｎ側電極１１が形
成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電極であ
り、発光部より該ストライプ状の領域を通り、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を完全に
遮る形で配置されている。
電極１０が形成され、基板の裏面にはｎ側電極１１が形
成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電極であ
り、発光部より該ストライプ状の領域を通り、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を完全に
遮る形で配置されている。
【００４０】不図示の電流供給回路から電極１０及び１
１に電圧が与えられると、半導体積層構造体３００の中
をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。こ
の際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９とに挟まれたｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ
光吸収層３７は、そのバンドギャップが活性層のそれよ
りも小さいために、正孔の活性層への注入を阻害する作
用をしてしまうが、本実施例のように、当該ｐ型Ｉｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７にストライプ状の開口部を
設けておけば、正孔は開口部を通して活性層へ注入さ
れ、発光は活性層の当該開口部の直下にある部分におい
て生じる。その光はクラッド層中にも一部染み出しを生
じる。しかし、該窒化ガリウム系化合物半導体レーザと
同一パッケージ内にホトダイオードが配置されていて
も、ｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７及びｎ型Ｉｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３６が、活性層の上下にそれぞ
れ配置されているために、上下いずれのクラッド層に漏
れ出た光も、上下の光吸収層に吸収されてしまうか、ｐ
型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層２７の開口部を通過した
後、ｐ側電極１０により遮光されてしまうかのいずれか
で、いずれの場合によっても、該ホトダイオードにノイ
ズとなって入射し、誤制御の原因となる事はない。
１に電圧が与えられると、半導体積層構造体３００の中
をｐ側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。こ
の際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９とに挟まれたｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ
光吸収層３７は、そのバンドギャップが活性層のそれよ
りも小さいために、正孔の活性層への注入を阻害する作
用をしてしまうが、本実施例のように、当該ｐ型Ｉｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７にストライプ状の開口部を
設けておけば、正孔は開口部を通して活性層へ注入さ
れ、発光は活性層の当該開口部の直下にある部分におい
て生じる。その光はクラッド層中にも一部染み出しを生
じる。しかし、該窒化ガリウム系化合物半導体レーザと
同一パッケージ内にホトダイオードが配置されていて
も、ｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７及びｎ型Ｉｎ
0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３６が、活性層の上下にそれぞ
れ配置されているために、上下いずれのクラッド層に漏
れ出た光も、上下の光吸収層に吸収されてしまうか、ｐ
型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層２７の開口部を通過した
後、ｐ側電極１０により遮光されてしまうかのいずれか
で、いずれの場合によっても、該ホトダイオードにノイ
ズとなって入射し、誤制御の原因となる事はない。
【００４１】以下に、図６（ａ）〜（ｆ）を参照しなが
ら、図３の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型ＧａＮ基板２
１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し、基
板温度を１０００℃程度にまで昇温した後、ｎ型ＧａＮ
基板２１の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２を成長させ
る。その後、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温
し、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３６を形成し、そ
の後、再び基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、
ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３を成長させる。然る
後に再び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、
ノンドープＩｎ0.30Ｇａ0.70Ｎ活性層３４を形成する。
その後、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、Ｍ
ｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を形成する。次
に再び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、Ｍ
ｇドープＩｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７を成長させ
る。こうして、図６（ａ）に示す構造が得られる。
ら、図３の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型ＧａＮ基板２
１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し、基
板温度を１０００℃程度にまで昇温した後、ｎ型ＧａＮ
基板２１の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２を成長させ
る。その後、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温
し、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３６を形成し、そ
の後、再び基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、
ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３を成長させる。然る
後に再び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、
ノンドープＩｎ0.30Ｇａ0.70Ｎ活性層３４を形成する。
その後、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、Ｍ
ｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を形成する。次
に再び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、Ｍ
ｇドープＩｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７を成長させ
る。こうして、図６（ａ）に示す構造が得られる。
【００４２】次に、一且、上記半導体層の積層された基
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によって、図６（ｂ）に示すようなマスク１２
をＭｇドープＩｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７上に形成
する。このマスク１２は、レジストから形成されたもの
であってもよく、また、ＳｉＯｘやＳｉＮｘ（ｘは１か
ら２程度の整数）、あるいはＮｉから形成されたもので
あってもよい。マスク３２は、ストライプ状の開口部１
３を有している。
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術によって、図６（ｂ）に示すようなマスク１２
をＭｇドープＩｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層３７上に形成
する。このマスク１２は、レジストから形成されたもの
であってもよく、また、ＳｉＯｘやＳｉＮｘ（ｘは１か
ら２程度の整数）、あるいはＮｉから形成されたもので
あってもよい。マスク３２は、ストライプ状の開口部１
３を有している。
【００４３】次に、ドライエッチング技術によって、図
６（ｃ）に示されるように、ＭｇドープＩｎ0.34Ｇａ
0.66Ｎ光吸収層３７のうち、マスク１２で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする。ＭｇドープＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層５の表面が露出した時点で、エッ
チングをストップさせる。上記エッチングは、例えば、
Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ得る。こ
の後、図６（ｄ）に示したとおり、適切なエッチャン
ト、例えばマスク１２がフォトレジストである場合は有
機溶剤、によってマスク１２を除去する。
６（ｃ）に示されるように、ＭｇドープＩｎ0.34Ｇａ
0.66Ｎ光吸収層３７のうち、マスク１２で覆われていな
い部分を選択的にエッチングする。ＭｇドープＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層５の表面が露出した時点で、エッ
チングをストップさせる。上記エッチングは、例えば、
Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ得る。こ
の後、図６（ｄ）に示したとおり、適切なエッチャン
ト、例えばマスク１２がフォトレジストである場合は有
機溶剤、によってマスク１２を除去する。
【００４４】その後、２回目の結晶成長（再成長）のた
め、再び、基板をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセット
し、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層９を成長させる。しかる後、基板をＭ
ＯＣＶＤ装置から取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００
℃の熱アニーリングを行い、それによってＭｇドープ層
をｐ型に変化させる。この後、図６（ｆ）に示すよう
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ側電極１０を形成
し、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１の裏面にｎ側電極１１を
形成する。
め、再び、基板をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセット
し、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層９を成長させる。しかる後、基板をＭ
ＯＣＶＤ装置から取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００
℃の熱アニーリングを行い、それによってＭｇドープ層
をｐ型に変化させる。この後、図６（ｆ）に示すよう
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層９上にｐ側電極１０を形成
し、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１の裏面にｎ側電極１１を
形成する。
【００４５】尚、本実施例では、ｎ型ＧａＮバッファ層
２の厚みを０．９μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．９μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ
0.66Ｎ光吸収層３６とｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層
３７の厚みをそれぞれ０．１μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
キャリアの活性層への注入効率の低下が許容できない程
に増大する。また、ノンドープＩｎ0.30Ｇａ0.70Ｎ活性
層３４の厚みを１５０Åとしたが、３０〜８００Å程度
であればよい。３０Åより薄いと光の閉じ込めが不十分
となり、８００Åより厚いと、しきい電流密度の増大を
招く。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．９
μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。０．
１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗が十
分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮコン
タクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大する。
２の厚みを０．９μｍとしたが、０．５〜４μｍ程度で
あればよい。０．５μｍより薄いと、当該ｎ型ＧａＮバ
ッファ層上の積層構造に基板の結晶欠陥を引き継ぎ易
く、４μｍより厚いと、当該ｎ型ＧａＮバッファ層自体
の抵抗成分が無視できない程に増大する。また、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５の厚みを０．９μｍとしたが、０．
７〜１μｍ程度であればよい。０．７μｍより薄いと活
性層で生じる光の閉じ込めが不十分となり、１μｍより
厚いと、当該Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層中にクラック
が発生する危険性が高くなる。また、ｎ型Ｉｎ0.34Ｇａ
0.66Ｎ光吸収層３６とｐ型Ｉｎ0.34Ｇａ0.66Ｎ光吸収層
３７の厚みをそれぞれ０．１μｍとしたが、０．０５〜
０．５μｍ程度であればよい。０．０５μｍより薄いと
光吸収の効果が十分ではなく、０．５μｍより厚いと、
キャリアの活性層への注入効率の低下が許容できない程
に増大する。また、ノンドープＩｎ0.30Ｇａ0.70Ｎ活性
層３４の厚みを１５０Åとしたが、３０〜８００Å程度
であればよい。３０Åより薄いと光の閉じ込めが不十分
となり、８００Åより厚いと、しきい電流密度の増大を
招く。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９の厚みを０．９
μｍとしたが、０．１〜１μｍ程度であればよい。０．
１μｍより薄いとｐ側電極１０とのコンタクト抵抗が十
分に下がらず、１μｍより厚いと、当該ｐ型ＧａＮコン
タクト層自体の抵抗成分が無視できない程に増大する。
【００４６】以上、実施例３では、活性層を挟んで、サ
ブマウント等へのマウント面と同じ側にも光吸収層を設
けた例であるが、場合により、実施例４の通り、当該光
吸収層に開口部を設ける事も可能である。
ブマウント等へのマウント面と同じ側にも光吸収層を設
けた例であるが、場合により、実施例４の通り、当該光
吸収層に開口部を設ける事も可能である。
【００４７】（実施例４）図４を参照しながら、本発明
の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第４の実施
例を説明する。本実施例の半導体レーザ素子は、図４に
示されるように、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１と、基板２
１上に設けられた半導体積層構造４００と、発光に必要
な電流を供給するための一対の電極１０及び１１とを備
えている。また、この半導体レーザ素子のマウント面
は、電極１１側である。
の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の第４の実施
例を説明する。本実施例の半導体レーザ素子は、図４に
示されるように、低抵抗ｎ型ＧａＮ基板２１と、基板２
１上に設けられた半導体積層構造４００と、発光に必要
な電流を供給するための一対の電極１０及び１１とを備
えている。また、この半導体レーザ素子のマウント面
は、電極１１側である。
【００４８】以下に、半導体積層構造４００の構成を説
明する。この半導体積層構造４００は、低抵抗ｎ型Ｇａ
Ｎ基板２１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮバッファ層
（厚さ１．０μｍ）２、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ
0.347Ｎ光吸収層（厚さ０．２μｍ）４６、ｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ１μｍ）３、ノンドープＩ
ｎ0.29Ｇａ0.71Ｎ活性層（厚さ２５０Å）４４、ｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ１μｍ）５、ｐ型Ｇａ
0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層（厚さ０．２μ
ｍ）４７、およびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ１．０
μｍ）９を含んでいる。
明する。この半導体積層構造４００は、低抵抗ｎ型Ｇａ
Ｎ基板２１に近い側から順番に、ｎ型ＧａＮバッファ層
（厚さ１．０μｍ）２、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ
0.347Ｎ光吸収層（厚さ０．２μｍ）４６、ｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ１μｍ）３、ノンドープＩ
ｎ0.29Ｇａ0.71Ｎ活性層（厚さ２５０Å）４４、ｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（厚さ１μｍ）５、ｐ型Ｇａ
0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層（厚さ０．２μ
ｍ）４７、およびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ１．０
μｍ）９を含んでいる。
【００４９】ここで、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ
0.347Ｎ光吸収層４６及びＰ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ
0.347Ｎ光吸収層４７は、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の領域に開口部を持っている。
0.347Ｎ光吸収層４６及びＰ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ
0.347Ｎ光吸収層４７は、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の領域に開口部を持っている。
【００５０】ｐ型ＧａＮコンタクト層９の上面にはｐ側
電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極１１が
形成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電極であ
り、発光部より、Ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４７に設けた該ストライプ状の領域を通り、ｐ
型ＧａＮコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を
完全に遮る形で配置されている。一方、ｎ型ＧａＡｌＩ
ｎＮ光吸収層６に設けたストライプ状の開口部は、発光
部より、該ストライプ状の領域を通り、ｎ型ＧａＮバッ
ファ層２、ｎ型ＧａＮ基板２１を経て、マウント面で反
射し、また、ｎ型ＧａＮ基板２１、ｎ型ＧａＮバッファ
層２を経て、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸
収層４６へ戻る光路を、完全に遮る形で配置されてい
る。
電極１０が形成され、基板１の裏面にはｎ側電極１１が
形成されている。ここでｐ側電極１０は不透明電極であ
り、発光部より、Ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４７に設けた該ストライプ状の領域を通り、ｐ
型ＧａＮコンタクト層９を経て、素子外部へ至る光路を
完全に遮る形で配置されている。一方、ｎ型ＧａＡｌＩ
ｎＮ光吸収層６に設けたストライプ状の開口部は、発光
部より、該ストライプ状の領域を通り、ｎ型ＧａＮバッ
ファ層２、ｎ型ＧａＮ基板２１を経て、マウント面で反
射し、また、ｎ型ＧａＮ基板２１、ｎ型ＧａＮバッファ
層２を経て、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸
収層４６へ戻る光路を、完全に遮る形で配置されてい
る。
【００５１】不図示の電流供給回路から電極１０及び１
１に電圧が与えられ、半導体積層構造体４００の中をｐ
側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。この
際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層９とに挟まれたｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉ
ｎ0.347Ｎ光吸収層４７は、そのバンドギャップが活性
層のそれよりも小さいために、正孔の活性層への注入を
阻害する作用をしてしまうが、本実施例のように、当該
ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７にス
トライプ状の開口部を設けておけば、正孔は開口部を通
して活性層へ注入される。同様に、ｎ型ＧａＮバッファ
層２と、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とに挟まれ
たｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
は、そのバンドギャップが活性層のそれよりも小さいた
めに、電子の活性層への注入を阻害する作用をしてしま
うが、本実施例のように、当該ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038
Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６にストライプ状の開口部を設
けておけば、電子は開口部を通して活性層へ注入され
る。生じた活性層の発光は、上下のクラッド層中にも一
部染み出しを生じる。しかし、該窒化ガリウム系化合物
半導体レーザと同一パッケージ内にホトダイオードが配
置されていても、ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４７及びｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４６が、活性層の上下にそれぞれ配置されてい
るために、上下いずれのクラッド層に漏れ出た光も、直
接、またはマウント面で反射した後に、光吸収層により
吸収されてしまうか、ｐ側電極１０により遮光されてし
まうかのいずれかで、いずれの場合によっても、該ホト
ダイオードにノイズとなって入射し、誤制御の原因とな
る事はない。
１に電圧が与えられ、半導体積層構造体４００の中をｐ
側電極１０からｎ側電極１１へと電流が流れる。この
際、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５と、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層９とに挟まれたｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉ
ｎ0.347Ｎ光吸収層４７は、そのバンドギャップが活性
層のそれよりも小さいために、正孔の活性層への注入を
阻害する作用をしてしまうが、本実施例のように、当該
ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７にス
トライプ状の開口部を設けておけば、正孔は開口部を通
して活性層へ注入される。同様に、ｎ型ＧａＮバッファ
層２と、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３とに挟まれ
たｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
は、そのバンドギャップが活性層のそれよりも小さいた
めに、電子の活性層への注入を阻害する作用をしてしま
うが、本実施例のように、当該ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038
Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６にストライプ状の開口部を設
けておけば、電子は開口部を通して活性層へ注入され
る。生じた活性層の発光は、上下のクラッド層中にも一
部染み出しを生じる。しかし、該窒化ガリウム系化合物
半導体レーザと同一パッケージ内にホトダイオードが配
置されていても、ｐ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４７及びｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ
光吸収層４６が、活性層の上下にそれぞれ配置されてい
るために、上下いずれのクラッド層に漏れ出た光も、直
接、またはマウント面で反射した後に、光吸収層により
吸収されてしまうか、ｐ側電極１０により遮光されてし
まうかのいずれかで、いずれの場合によっても、該ホト
ダイオードにノイズとなって入射し、誤制御の原因とな
る事はない。
【００５２】以下に、図７（ａ）〜（ｈ）を参照しなが
ら、図４の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型ＧａＮ基板２
１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し、基
板温度を１０００℃程度にまで昇温した後、ｎ型ＧａＮ
基板２１の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２を成長させ
る。その後、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温
し、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
を形成する。こうして、図７（ａ）に示す構造が得られ
る。
ら、図４の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。実
施例１で用いたものと同様のＭＯＣＶＤ法によって、１
回目の結晶成長を行うため、低抵抗のｎ型ＧａＮ基板２
１を不図示のＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に配置し、基
板温度を１０００℃程度にまで昇温した後、ｎ型ＧａＮ
基板２１の上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２を成長させ
る。その後、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温
し、ｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
を形成する。こうして、図７（ａ）に示す構造が得られ
る。
【００５３】次に、一且、上記半導体層の積層された基
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術（及びエッチング技術）によって、図７（ｂ）
に示すようなＳｉ０ｘ（ｘは１から２程度の整数）マス
ク１２をｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層
４６上に形成する。このマスク１２は、図示のとおり、
ストライプ状に形成されている。次に、ドライエッチン
グ技術によって、図７（ｃ）に示されるように、ｎ型Ｇ
ａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６のうち、マ
スク１２で覆われていない部分を選択的にエッチングす
る。ｎ型Ｇａ0. 615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
が除去され、ｎ型ＧａＮバッファ層２が露出した時点
で、エッチングをストップさせる。上記エッチングは、
例えば、Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ
得る。この後、図７（ｄ）に示したとおり、適切なエッ
チャント、例えばマスク１２がフォトレジストである場
合は有機溶剤、によってマスク１２を除去する。
板１を成長室から取り出した後、通常のフォトリソグラ
フィ技術（及びエッチング技術）によって、図７（ｂ）
に示すようなＳｉ０ｘ（ｘは１から２程度の整数）マス
ク１２をｎ型Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層
４６上に形成する。このマスク１２は、図示のとおり、
ストライプ状に形成されている。次に、ドライエッチン
グ技術によって、図７（ｃ）に示されるように、ｎ型Ｇ
ａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６のうち、マ
スク１２で覆われていない部分を選択的にエッチングす
る。ｎ型Ｇａ0. 615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６
が除去され、ｎ型ＧａＮバッファ層２が露出した時点
で、エッチングをストップさせる。上記エッチングは、
例えば、Ｃｌ2等のガスを用いたＲＩＥによって行われ
得る。この後、図７（ｄ）に示したとおり、適切なエッ
チャント、例えばマスク１２がフォトレジストである場
合は有機溶剤、によってマスク１２を除去する。
【００５４】その後、２回目の結晶成長（再成長）のた
め、再び、基板をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセット
し、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３を成長させる。然る後に再
び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、ノンド
ープＩｎ0.29Ｇａ0.71活性層４４を形成する。その後、
基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、Ｍｇドープ
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を形成する。次に再び、
基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、Ｍｇドープ
Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７を成長さ
せる。こうして、図７（ｅ）に示す構造が得られる。
め、再び、基板をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセット
し、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、ｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３を成長させる。然る後に再
び、基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、ノンド
ープＩｎ0.29Ｇａ0.71活性層４４を形成する。その後、
基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、Ｍｇドープ
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５を形成する。次に再び、
基板温度を８００〜８５０℃程度に降温し、Ｍｇドープ
Ｇａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７を成長さ
せる。こうして、図７（ｅ）に示す構造が得られる。
【００５５】次に、再度、上記半導体層の積層された基
板１を成長室から取り出した後、先述のｎ型Ｇａ0.615
Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６に対して実施した場
合と同様の、通常のフォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術によって、図７（ｆ）に示した通り、Ｍｇドー
プＧａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７に開口
部を設ける。
板１を成長室から取り出した後、先述のｎ型Ｇａ0.615
Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４６に対して実施した場
合と同様の、通常のフォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術によって、図７（ｆ）に示した通り、Ｍｇドー
プＧａ0.615Ａｌ0.038Ｉｎ0.347Ｎ光吸収層４７に開口
部を設ける。
【００５６】その後、３回目の結晶成長（再成長）のた
め、再び、基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセッ
トし、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、図７
（ｇ）に示した通り、ＭｇドープＧａＮコンタクト層９
を成長させる。しかる後、基板１をＭＯＣＶＤ装置から
取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱アニーリン
グを行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に変化させ
る。この後、図７（ｈ）に示すように、ｐ型ＧａＮコン
タクト層９上にｐ側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型Ｇａ
Ｎ基板の裏面にｎ側電極１１を形成する。
め、再び、基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上にセッ
トし、基板温度を１０００℃程度まで昇温した後、図７
（ｇ）に示した通り、ＭｇドープＧａＮコンタクト層９
を成長させる。しかる後、基板１をＭＯＣＶＤ装置から
取り出した後、Ｎ2雰囲気で、８００℃の熱アニーリン
グを行い、それによってＭｇドープ層をｐ型に変化させ
る。この後、図７（ｈ）に示すように、ｐ型ＧａＮコン
タクト層９上にｐ側電極１０を形成し、低抵抗ｎ型Ｇａ
Ｎ基板の裏面にｎ側電極１１を形成する。
【００５７】尚、本実施例中で記載した各層の厚みは、
必ずしも記載の通りである必要はなく、それぞれ、実施
例３で記載した範囲にあれば何ら問題はない。
必ずしも記載の通りである必要はなく、それぞれ、実施
例３で記載した範囲にあれば何ら問題はない。
【００５８】以上、実施例１〜４に用いた光吸収層は、
ＧａＡｌＩｎＮであったが、その他、ＧａＩｎＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ等のｎ型ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＣｄＺ
ｅＳＳｅ等のｎ型ＩＩ−ＶＩ族半導体、あるいはＳｉや
Ｇｅであっても、そのバンドギャップが活性層よりも小
さければ良い。
ＧａＡｌＩｎＮであったが、その他、ＧａＩｎＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ等のｎ型ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＣｄＺ
ｅＳＳｅ等のｎ型ＩＩ−ＶＩ族半導体、あるいはＳｉや
Ｇｅであっても、そのバンドギャップが活性層よりも小
さければ良い。
【００５９】また、実施例１、３、及び４に用いた光吸
収層の導電型は、当該光吸収層が隣接する各層と同じで
あるが、実施例３及び４に用いた開口部を有する光吸収
層については、反対の導電型であってもよい。
収層の導電型は、当該光吸収層が隣接する各層と同じで
あるが、実施例３及び４に用いた開口部を有する光吸収
層については、反対の導電型であってもよい。
【００６０】また、光吸収層を配置する位置は、クラッ
ド層から漏れ出る光が確実に吸収され、外部に漏れ出る
事の無い位置に配置すればよく、必ずしも本実施例に示
した位置に限定されるものではない。
ド層から漏れ出る光が確実に吸収され、外部に漏れ出る
事の無い位置に配置すればよく、必ずしも本実施例に示
した位置に限定されるものではない。
【００６１】また、本発明における窒化ガリウム系化合
物半導体レーザ素子を構成する基板は、ここに挙げたも
のに制約されるものではない。即ち、６Ｈ−ＳｉＣやＧ
ａＮにも、例えば、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＮ、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4、ＧａＡｓ、ＬｉＡｌＯ2、ＬｉＧａＯ2なども
可能である。
物半導体レーザ素子を構成する基板は、ここに挙げたも
のに制約されるものではない。即ち、６Ｈ−ＳｉＣやＧ
ａＮにも、例えば、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＮ、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4、ＧａＡｓ、ＬｉＡｌＯ2、ＬｉＧａＯ2なども
可能である。
【００６２】また、積層構造体の形成方法としては、有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）法を用いたが、その他
の原子制御成長法、例えばＭＢＥ法やＨＶＰＥ法などで
も何ら問題はない。
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）法を用いたが、その他
の原子制御成長法、例えばＭＢＥ法やＨＶＰＥ法などで
も何ら問題はない。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、窒化ガリウム系化合物
半導体レーザ素子と同一のパッケージ内に配置されるホ
トダイオードによる誤制御の原因となるところの、当該
窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子からの光の漏れ
を生じない、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子、
当該窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子が同一
のパッケージ内に配置されたレーザ装置、並びに、当該
窒化物系化合物半導体レーザ素子を受光素子で光電変換
し、その光電変換出力を元に、該窒化物系化合物半導体
レーザ素子に注入する電流を制御する回路、が提供され
る。
半導体レーザ素子と同一のパッケージ内に配置されるホ
トダイオードによる誤制御の原因となるところの、当該
窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子からの光の漏れ
を生じない、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子、
当該窒化物系化合物半導体レーザ素子と受光素子が同一
のパッケージ内に配置されたレーザ装置、並びに、当該
窒化物系化合物半導体レーザ素子を受光素子で光電変換
し、その光電変換出力を元に、該窒化物系化合物半導体
レーザ素子に注入する電流を制御する回路、が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の第１の実施例の断面模式図である。
素子の第１の実施例の断面模式図である。
【図２】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の第２の実施例の断面模式図である。
素子の第２の実施例の断面模式図である。
【図３】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の第３の実施例の断面模式図である。
素子の第３の実施例の断面模式図である。
【図４】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の第４の実施例の断面模式図である。
素子の第４の実施例の断面模式図である。
【図５】（ａ）から（ｆ）は、図２の窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図６】（ａ）から（ｆ）は、図３の窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図７】（ａ）から（ｈ）は、図４の窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
合物半導体発光素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図８】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの断
面摸式図である。
面摸式図である。
【図９】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザを示
す摸式図である。
す摸式図である。
【図１０】図９に示した従来の窒化ガリウム系化合物半
導体レーザを、パッケージに組み込んだ場合の一例を示
す概念図である。
導体レーザを、パッケージに組み込んだ場合の一例を示
す概念図である。
【図１１】図１０の如く、従来の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザをパッケージに組み込んだ場合の、該半導
体レーザ素子とホトダイオードとの位置関係を示し、図
１１（ａ）は、ホトダイオードを上面から見た場合、図
１１（ｂ）は、ホトダイオードを真横から見た場合を示
す概念図である。
半導体レーザをパッケージに組み込んだ場合の、該半導
体レーザ素子とホトダイオードとの位置関係を示し、図
１１（ａ）は、ホトダイオードを上面から見た場合、図
１１（ｂ）は、ホトダイオードを真横から見た場合を示
す概念図である。
１ 低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板 ２、２２ｂ ｎ型ＧａＮバッファ層 ３、２３ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ５、２８ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ９、５９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １２ エッチングマスク １３ エッチングマスクの開口部 １４、２４、３４、４４ ノンドープＩｎＧａＮ活性層 １７、３７、４７ ｐ型ＧａＡｌＩｎＮ光吸収層 ２１ 低抵抗ｎ型ＧａＮ基板 ２６、３６、４６ ｎ型ＧａＡｌＩｎＮ光吸収層 ４５ ｎ型ＧａＮ電流阻止層 ４６ ３Ｃ−ＳｉＣ基板 ５０ 半導体レーザ素子 ５１ ホトダイオード ５２ レーザ素子の上面の、電極により被覆されていな
い領域 ５３ 半導体レーザ素子の背面 ５４ Ａｓを添加したＧａＮ発光層
い領域 ５３ 半導体レーザ素子の背面 ５４ Ａｓを添加したＧａＮ発光層
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に設けられた積層構造
体とを備えた窒化物系化合物半導体レーザ素子であっ
て、該積層構造体中の、活性層を挟んでサブマウント等
へのマウント面とは反対側のクラッド層と、当該マウン
ト面の間の、任意の部位に、該活性層よりも小さなバン
ドギャップを有しているところの光吸収層を設けること
を特徴とする、窒化物系化合物半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記光吸収層にストライプ状の除去部が
あり、該積層構造体のマウント面とは反対側の面上に、
発光部より該ストライプ状の除去部を通して、マウント
面と反対側の面上に至る光路を完全に遮る形で、不透明
電極が配置されていることを特徴とした、請求項１に記
載の窒化物系化合物半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 該積層構造体の、活性層を挟んで、サブ
マウント等へのマウント面と同じ側にも該活性層よりも
小さなバンドギャップを有しているところの光吸収層を
設けることを特徴とする、請求項１または請求項２に記
載の窒化物系化合物半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記電流狭窄層が、ＧａsＡｌtＩｎ
1-s-tＮ（０＜ｓ＜１、０≦ｔ＜１、０＜ｓ＋ｔ＜１）
から形成されている事を特徴とする、請求項１、請求項
２、または請求項３に記載の窒化物系化合物半導体レー
ザ素子。 - 【請求項５】 請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４に記載の、窒化物系化合物半導体レーザ素子と
受光素子が同一のパッケージ内に配置されたレーザ装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23792597A JPH1187850A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 窒化物系化合物半導体レーザ素子及びレーザ装置 |
| US09/143,608 US6549552B1 (en) | 1997-09-03 | 1998-08-31 | Nitride-type compound semiconductor laser device and laser apparatus incorporating the same |
| TW087114565A TW388143B (en) | 1997-09-03 | 1998-09-02 | Nitride-type compound semiconductor laser device and laser apparatus incorporating the same |
| KR1019980036197A KR100277310B1 (ko) | 1997-09-03 | 1998-09-03 | 질화물계 화합물 반도체 레이저 소자 및 이를 사용하는 레이저장치 |
| US10/302,538 US6842470B2 (en) | 1997-09-03 | 2002-11-22 | Nitride-type compound semiconductor laser device and laser apparatus incorporating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23792597A JPH1187850A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 窒化物系化合物半導体レーザ素子及びレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187850A true JPH1187850A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17022497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23792597A Pending JPH1187850A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 窒化物系化合物半導体レーザ素子及びレーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6549552B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1187850A (ja) |
| KR (1) | KR100277310B1 (ja) |
| TW (1) | TW388143B (ja) |
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| US6693935B2 (en) | 2000-06-20 | 2004-02-17 | Sony Corporation | Semiconductor laser |
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| US7250640B2 (en) | 1999-06-09 | 2007-07-31 | Ricoh Company, Ltd. | Production of a GaN bulk crystal substrate and a semiconductor device formed on a GaN bulk crystal substrate |
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| JP4110222B2 (ja) * | 2003-08-20 | 2008-07-02 | 住友電気工業株式会社 | 発光ダイオード |
| KR100506741B1 (ko) * | 2003-12-24 | 2005-08-08 | 삼성전기주식회사 | 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
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| JP2006108350A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子 |
| KR101124290B1 (ko) * | 2005-11-03 | 2012-03-27 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법 |
| TW200735418A (en) * | 2005-11-22 | 2007-09-16 | Rohm Co Ltd | Nitride semiconductor device |
| WO2007116517A1 (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Fujitsu Limited | 化合物半導体構造とその製造方法 |
| DE102006046297A1 (de) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterlaser |
| CN110783418B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-12-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光电传感器及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US4359774A (en) * | 1980-11-04 | 1982-11-16 | Rca Corporation | Light emitting device |
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