JPH1197802A - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH1197802A JPH1197802A JP25919697A JP25919697A JPH1197802A JP H1197802 A JPH1197802 A JP H1197802A JP 25919697 A JP25919697 A JP 25919697A JP 25919697 A JP25919697 A JP 25919697A JP H1197802 A JPH1197802 A JP H1197802A
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- substrate
- nitride semiconductor
- iii nitride
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電流狭窄構造を有し、動作電流の低くまた発振
モードの安定したIII 族窒化物半導体発光素子およびそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）またはガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）などの半導体基板１ｓ上に III族窒化物半導体２〜
７が積層されてなる III族窒化物半導体発光素子であっ
て、ストライプ状の低抵抗の電流路Ｎとこれを挟む２つ
の高抵抗の電流狭窄層１ｂからなる電流狭窄層構造が半
導体基板の III族窒化物半導体２に隣接する部分に形成
されている。
モードの安定したIII 族窒化物半導体発光素子およびそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）またはガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）などの半導体基板１ｓ上に III族窒化物半導体２〜
７が積層されてなる III族窒化物半導体発光素子であっ
て、ストライプ状の低抵抗の電流路Ｎとこれを挟む２つ
の高抵抗の電流狭窄層１ｂからなる電流狭窄層構造が半
導体基板の III族窒化物半導体２に隣接する部分に形成
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板およ
びその上に積層された III族窒化物半導体からなり、電
流狭窄構造を有する III族窒化物半導体発光素子および
その製造方法に関する。
びその上に積層された III族窒化物半導体からなり、電
流狭窄構造を有する III族窒化物半導体発光素子および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（但し０≦
ｘ，ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される III族窒化物
半導体は、１．９ｅＶから６．２ｅＶにわたるバンドギ
ャップをもつ直接遷移型半導体で、５００nm前半より短
波長側の可視域および紫外域の光源である短波長レーザ
ーダイオードや発光ダイオードを実現させる材料として
期待されている。しかし、大型で良質なバルク単結晶の
育成は非常に難しいため、III族窒化物の結晶薄膜の作
製は、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）、スピネル（ＭｇＡｌ
2 Ｏ4 ）、炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）、シリコン（Ｓ
ｉ）等の結晶基板上にヘテロエピタキシャルで行われ
る。いずれも III族窒化物と大きな格子不整合があるた
め、基板とエピタキシャル膜の間に低温ＧａＮ層あるい
は低温ＡｌＮ層からなる低温バッファー層を導入するこ
とで良質なエピタキシャル膜が得られる。そして、シリ
コン（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）をドーパントに用
いることでｎ型やｐ型の伝導性制御が実現できる。
ｘ，ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される III族窒化物
半導体は、１．９ｅＶから６．２ｅＶにわたるバンドギ
ャップをもつ直接遷移型半導体で、５００nm前半より短
波長側の可視域および紫外域の光源である短波長レーザ
ーダイオードや発光ダイオードを実現させる材料として
期待されている。しかし、大型で良質なバルク単結晶の
育成は非常に難しいため、III族窒化物の結晶薄膜の作
製は、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）、スピネル（ＭｇＡｌ
2 Ｏ4 ）、炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）、シリコン（Ｓ
ｉ）等の結晶基板上にヘテロエピタキシャルで行われ
る。いずれも III族窒化物と大きな格子不整合があるた
め、基板とエピタキシャル膜の間に低温ＧａＮ層あるい
は低温ＡｌＮ層からなる低温バッファー層を導入するこ
とで良質なエピタキシャル膜が得られる。そして、シリ
コン（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）をドーパントに用
いることでｎ型やｐ型の伝導性制御が実現できる。
【０００３】また、従来のレーザダイオードでは、動作
電流の低減、発振モード (横モード) の安定化および発
光スポットの位置を限定する目的で活性層のストライプ
状の一部にのみ電流路を限定する電流狭窄構造が広く採
用されている。これは、III族窒化物半導体を用いたレ
ーザダイオードも例外ではなく、特性向上のためには必
要不可欠である。しかしながら、 III族窒化物半導体に
おいては、部分的に不純物を添加したりあるいは部分的
にエピタキシャル成長させた表面全体にさらに良質のエ
ピタキシャル成長させる技術は未だ確立していないた
め、電流狭窄構造を III族窒化物半導体中に有するＬＤ
はまだ実現していない。
電流の低減、発振モード (横モード) の安定化および発
光スポットの位置を限定する目的で活性層のストライプ
状の一部にのみ電流路を限定する電流狭窄構造が広く採
用されている。これは、III族窒化物半導体を用いたレ
ーザダイオードも例外ではなく、特性向上のためには必
要不可欠である。しかしながら、 III族窒化物半導体に
おいては、部分的に不純物を添加したりあるいは部分的
にエピタキシャル成長させた表面全体にさらに良質のエ
ピタキシャル成長させる技術は未だ確立していないた
め、電流狭窄構造を III族窒化物半導体中に有するＬＤ
はまだ実現していない。
【０００４】図３は従来のIII 族窒化物半導体を用いた
電流狭窄構造を有するＤＨ構造のレーザダイオードの断
面図であり、（ａ）は電極による電流狭窄構造の場合で
あり、（ｂ）はメサ構造による電流狭窄構造の場合であ
る。サファイア等の絶縁性基板１ｉ上にAlN のバッファ
層２、GaN の第１のコンタクト層３、AlX Gay In1-X- Y
N の第１のクラッド層４、GaN の活性層５、AlX Gay In
1-X-Y N の第２のクラッド層６およびGaN の第２のコン
タクト層７が順次積層されている。そしてエピタキシャ
ル層側電極８および基板側電極９がそれぞれ形成されて
いる。
電流狭窄構造を有するＤＨ構造のレーザダイオードの断
面図であり、（ａ）は電極による電流狭窄構造の場合で
あり、（ｂ）はメサ構造による電流狭窄構造の場合であ
る。サファイア等の絶縁性基板１ｉ上にAlN のバッファ
層２、GaN の第１のコンタクト層３、AlX Gay In1-X- Y
N の第１のクラッド層４、GaN の活性層５、AlX Gay In
1-X-Y N の第２のクラッド層６およびGaN の第２のコン
タクト層７が順次積層されている。そしてエピタキシャ
ル層側電極８および基板側電極９がそれぞれ形成されて
いる。
【０００５】電極による電流狭窄構造の場合は、コンタ
クト層７上のストライプ状の隙間を挟んだ2 枚の絶縁層
（酸化ケイ素層）Ｚの上に、エピタキシャル側電極９が
形成されている。コンタクト層７とエピタキシャル側電
極９のストライプ状の接触部が電流路Ｎであり、活性層
ではこれに対応したストライプ状領域のみに電流は流れ
る。
クト層７上のストライプ状の隙間を挟んだ2 枚の絶縁層
（酸化ケイ素層）Ｚの上に、エピタキシャル側電極９が
形成されている。コンタクト層７とエピタキシャル側電
極９のストライプ状の接触部が電流路Ｎであり、活性層
ではこれに対応したストライプ状領域のみに電流は流れ
る。
【０００６】メサ構造による電流狭窄構造の場合は、第
２のコンタクト層７の両側がエピタキシャル側電極層と
共にエッチングされてメサ構造とされている。残されス
トライプ状部分が電流路Ｎであり、活性層ではこれに対
応したストライプ状領域のみに電流は流れる。電流狭窄
構造はレーザダイオードに類似の層構成の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）においても発光効率の向上に有効であるこ
とは知られている。
２のコンタクト層７の両側がエピタキシャル側電極層と
共にエッチングされてメサ構造とされている。残されス
トライプ状部分が電流路Ｎであり、活性層ではこれに対
応したストライプ状領域のみに電流は流れる。電流狭窄
構造はレーザダイオードに類似の層構成の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）においても発光効率の向上に有効であるこ
とは知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの構造
では、ストライプ幅を5 μm 以下と狭くすることは困難
であり、またレーザ発振時のジュール熱のエピタキシャ
ル側からの放熱は、熱伝導の低い絶縁層を介しての電極
からまたは狭い電極からと十分ではなく、素子の高温化
のため安定したレーザ発振は得にくかった。
では、ストライプ幅を5 μm 以下と狭くすることは困難
であり、またレーザ発振時のジュール熱のエピタキシャ
ル側からの放熱は、熱伝導の低い絶縁層を介しての電極
からまたは狭い電極からと十分ではなく、素子の高温化
のため安定したレーザ発振は得にくかった。
【０００８】本発明の目的は、電流狭窄構造を有し、動
作電流の低くまた発振モードの安定したIII 族窒化物半
導体発光素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
作電流の低くまた発振モードの安定したIII 族窒化物半
導体発光素子およびその製造方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【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、半導体基板上に III族窒化物半導体が積層されて
なる III族窒化物半導体発光素子であって、ストライプ
状の低抵抗の電流路とこれを挟む２つの高抵抗の電流狭
窄層からなる電流狭窄層構造は半導体基板の III族窒化
物半導体に隣接する部分に形成されていることとする。
めに、半導体基板上に III族窒化物半導体が積層されて
なる III族窒化物半導体発光素子であって、ストライプ
状の低抵抗の電流路とこれを挟む２つの高抵抗の電流狭
窄層からなる電流狭窄層構造は半導体基板の III族窒化
物半導体に隣接する部分に形成されていることとする。
【００１０】前記電流狭窄構造はストライプ状の低抵抗
の高密度ドナー添加層（以下ｎ+ 層と記す）とその両側
を基板面に沿って挟む高抵抗の低密度アクセプター添加
層（以下ｐ- 層と記す）からなると良い。前記半導体基
板はシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化珪
素（ＳｉＣ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）のいずれ
かであると良い。
の高密度ドナー添加層（以下ｎ+ 層と記す）とその両側
を基板面に沿って挟む高抵抗の低密度アクセプター添加
層（以下ｐ- 層と記す）からなると良い。前記半導体基
板はシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化珪
素（ＳｉＣ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）のいずれ
かであると良い。
【００１１】前記半導体基板はｎ+ 基板上にｎ- 層を有
するエピタキシャルウェハであり、前記ｎ+ 層は基板の
ｎ- 層を貫通してさらにドナーが高密度に添加されて形
成され、前記ｐ- 層は基板のｎ- 層にアクセプタが添加
されて形成されると良い。前記半導体基板はｎ+ 基板上
にｐ- 層を有するエピタキシャルウェハであり、前記ｎ
+ 層は基板のｐ- 層を貫通してドナーが高密度に添加さ
れて形成されると良い。
するエピタキシャルウェハであり、前記ｎ+ 層は基板の
ｎ- 層を貫通してさらにドナーが高密度に添加されて形
成され、前記ｐ- 層は基板のｎ- 層にアクセプタが添加
されて形成されると良い。前記半導体基板はｎ+ 基板上
にｐ- 層を有するエピタキシャルウェハであり、前記ｎ
+ 層は基板のｐ- 層を貫通してドナーが高密度に添加さ
れて形成されると良い。
【００１２】III族窒化物半導体においては、部分的に
不純物を添加したりあるいは部分的にエピタキシャル成
長させた表面全体に良質のエピタキシャル成長させる技
術は未だ確立していない。Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣまたはＧ
ａＡｓの結晶においては不純物添加やフォトリソグラフ
ィを適用した後でも結晶表面は良質であり、その上にエ
ピタキシャル成長して良質の III族窒化物半導体膜を得
ることができる。従って、本発明による、予め電流狭窄
構造を形成したこれらの基板に III族窒化物半導体発光
素子を形成することができる。
不純物を添加したりあるいは部分的にエピタキシャル成
長させた表面全体に良質のエピタキシャル成長させる技
術は未だ確立していない。Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣまたはＧ
ａＡｓの結晶においては不純物添加やフォトリソグラフ
ィを適用した後でも結晶表面は良質であり、その上にエ
ピタキシャル成長して良質の III族窒化物半導体膜を得
ることができる。従って、本発明による、予め電流狭窄
構造を形成したこれらの基板に III族窒化物半導体発光
素子を形成することができる。
【００１３】ＧａＡｌＡｓ系の一般のレーザダイオード
ではエピタキシャル層中に電流狭窄構造を形成できるの
で、電流狭窄構造から活性層の間にはクラッド層しかな
いことに対して、本発明に係る III族窒化物半導体発光
素子ではバッファ層、コンタクト層およびクラッド層が
あり、電流狭窄構造から活性層までの距離はやや大きい
が、電流狭窄構造のないレーザダイオードに比較すれ
ば、電流狭窄構造の効果は十分あり、以下の効果が期待
できる。
ではエピタキシャル層中に電流狭窄構造を形成できるの
で、電流狭窄構造から活性層の間にはクラッド層しかな
いことに対して、本発明に係る III族窒化物半導体発光
素子ではバッファ層、コンタクト層およびクラッド層が
あり、電流狭窄構造から活性層までの距離はやや大きい
が、電流狭窄構造のないレーザダイオードに比較すれ
ば、電流狭窄構造の効果は十分あり、以下の効果が期待
できる。
【００１４】レーザー発振開始電流および動作電流の低
減が可能となる。一方、レーザーの光出力−電流特性に
おいて、レーザー出力が数ｍＷ以上になるとキンクが現
れる不安定モード（図２（ｂ）参照）をキンクが現れな
い安定モードに改善できる。レーザーの発振スポット
は、基板に形成したストライプはぼ同じ幅に限定でき
る。
減が可能となる。一方、レーザーの光出力−電流特性に
おいて、レーザー出力が数ｍＷ以上になるとキンクが現
れる不安定モード（図２（ｂ）参照）をキンクが現れな
い安定モードに改善できる。レーザーの発振スポット
は、基板に形成したストライプはぼ同じ幅に限定でき
る。
【００１５】
実施例１ 本発明の実施例として、ｎ- Ｓｉ（１，１，１）基板に
電流狭窄構造を作製した例を記す。図１は本発明に係る
基板に電流狭窄構造を形成したＤＨ構造の III族窒化物
半導体レーザーダイオードの断面図である。以下工程順
に説明する。
電流狭窄構造を作製した例を記す。図１は本発明に係る
基板に電流狭窄構造を形成したＤＨ構造の III族窒化物
半導体レーザーダイオードの断面図である。以下工程順
に説明する。
【００１６】基板１ｓとして、Ｎｄ（ドナー濃度）＝１
×１０18cm-3のｎ+ Ｓｉ（１，１，１）の半導体基板１
ａ面上にＮｄ＝１×１０15cm-3のｎ- エピタキシャル層
１ｂ（厚さ１００nm）を有するエピタキシャルウェハを
半導体基板１ｓとして用いた。ｎ- エピタキシャル層１
ａ上に保護膜として厚さ１μm のＳｉＯ2 膜を形成し、
フォトリソグラフィーにより幅５μm のストライプ状の
パターンのマスクを形成した。そして、イオン注入によ
りアクセプタ（ホウ素）をｎ- のドナー濃度と同程度ド
ーピングしてストライプ状領域を挟んで２つのｐ- 層１
ｂを形成した。
×１０18cm-3のｎ+ Ｓｉ（１，１，１）の半導体基板１
ａ面上にＮｄ＝１×１０15cm-3のｎ- エピタキシャル層
１ｂ（厚さ１００nm）を有するエピタキシャルウェハを
半導体基板１ｓとして用いた。ｎ- エピタキシャル層１
ａ上に保護膜として厚さ１μm のＳｉＯ2 膜を形成し、
フォトリソグラフィーにより幅５μm のストライプ状の
パターンのマスクを形成した。そして、イオン注入によ
りアクセプタ（ホウ素）をｎ- のドナー濃度と同程度ド
ーピングしてストライプ状領域を挟んで２つのｐ- 層１
ｂを形成した。
【００１７】ＳｉＯ2 膜を取り除いたあと、上記と同じ
方法で上記のｐ- 層の上にＳｉＯ2膜のマスクを形成
し、イオン注入により砒素をＮｄ＝１×１０18cm-3だけ
ドーピングし、ストライプ状のｎ+ 領域を形成し、９０
０℃のアニールを行った。以上のプロセスにより基板表
面に電流路Ｎとなるストライプ状のｎ+ 領域とこれを挟
んだ電流の流れない電流狭窄層となるｐ- 層１ｂからな
る電流狭窄構造が形成できる。以下、この配列をｐ- ／
ｎ+ ／ｐ- のように記す。
方法で上記のｐ- 層の上にＳｉＯ2膜のマスクを形成
し、イオン注入により砒素をＮｄ＝１×１０18cm-3だけ
ドーピングし、ストライプ状のｎ+ 領域を形成し、９０
０℃のアニールを行った。以上のプロセスにより基板表
面に電流路Ｎとなるストライプ状のｎ+ 領域とこれを挟
んだ電流の流れない電流狭窄層となるｐ- 層１ｂからな
る電流狭窄構造が形成できる。以下、この配列をｐ- ／
ｎ+ ／ｐ- のように記す。
【００１８】ＳｉＯ2 膜を取り除いたのち III族窒化物
層の成長に移る。III族窒化物の成長にはＲＦラジカル
ビームＭＢＥを用いた。上記の電流狭窄構造を形成した
基板表面に、厚さ２nmのＡｌＮのバッファー層２を形成
後、厚さ３００nmのｎ- ＧａＮの第１のコンタクト層
３、厚さ３２５nmのｎ- ＡｌＧａＮの第１のクラッド層
４、厚さ５０nmのｎ- ＧａＮ活性層５、厚さ３２５nmの
ｐ-ＡｌＧａＮの第２のクラッド層６、厚さ３００nmの
ｐ- ＧａＮの第２のコンタクト層７の順に形成し、ＤＨ
構造とした。その後、エピタキシャル層側電極８および
基板側電極９をそれぞれ形成した。
層の成長に移る。III族窒化物の成長にはＲＦラジカル
ビームＭＢＥを用いた。上記の電流狭窄構造を形成した
基板表面に、厚さ２nmのＡｌＮのバッファー層２を形成
後、厚さ３００nmのｎ- ＧａＮの第１のコンタクト層
３、厚さ３２５nmのｎ- ＡｌＧａＮの第１のクラッド層
４、厚さ５０nmのｎ- ＧａＮ活性層５、厚さ３２５nmの
ｐ-ＡｌＧａＮの第２のクラッド層６、厚さ３００nmの
ｐ- ＧａＮの第２のコンタクト層７の順に形成し、ＤＨ
構造とした。その後、エピタキシャル層側電極８および
基板側電極９をそれぞれ形成した。
【００１９】そして、共振面はＳｉ（１，１，１）面を
劈開して得られる III族窒化物（活性層はＧａＮ）の劈
開面（１，−１，０、）面となる。図２は本発明に係る
電流狭窄構造を有するＤＨ構造の短波長レーザーダイオ
ードの光出力の入力パルス電流依存性を示すグラフであ
る。カーブａは本発明に係るレーザーダイオードであ
り、カーブｂは比較のための電流狭窄構造を持たない同
じ層構成のレーザーダイオードである。電流狭窄構造を
形成することにより、従来の電流狭窄構造を持たないＤ
Ｈ構造に比べ、より低電流でのレーザー発振できること
が判る。また、キンクも改善されレーザー発振は安定モ
ードであることが確認できる。 実施例２ 実施例１におけるｎ- ／ｎ+ Ｓｉ（１，１，１）基板に
換えてｐ- ／ｎ+ Ｓｉ（１，１，１）面／基板を用いて
電流狭窄構造を作製した。ｐ- 層のアクセプタ濃度はＮ
ａ≒１×１０15cm-3、ドナー濃度はＮｄ≒１×１０18cm
-3とした。
劈開して得られる III族窒化物（活性層はＧａＮ）の劈
開面（１，−１，０、）面となる。図２は本発明に係る
電流狭窄構造を有するＤＨ構造の短波長レーザーダイオ
ードの光出力の入力パルス電流依存性を示すグラフであ
る。カーブａは本発明に係るレーザーダイオードであ
り、カーブｂは比較のための電流狭窄構造を持たない同
じ層構成のレーザーダイオードである。電流狭窄構造を
形成することにより、従来の電流狭窄構造を持たないＤ
Ｈ構造に比べ、より低電流でのレーザー発振できること
が判る。また、キンクも改善されレーザー発振は安定モ
ードであることが確認できる。 実施例２ 実施例１におけるｎ- ／ｎ+ Ｓｉ（１，１，１）基板に
換えてｐ- ／ｎ+ Ｓｉ（１，１，１）面／基板を用いて
電流狭窄構造を作製した。ｐ- 層のアクセプタ濃度はＮ
ａ≒１×１０15cm-3、ドナー濃度はＮｄ≒１×１０18cm
-3とした。
【００２０】実施例１と同様にフォトリソグラフィーに
よりストライプ幅５μm のパターンを形成後、ストライ
プ中心の両側に保護膜としてＳｉＯ2 膜を１μm 形成し
た。キャリアを制限させるストライプ中心にイオン注入
にて砒素をドーピングし、ｎ + 領域（Ｎｄ≒１×１０18
cm-3）を形成した。その後、９００℃でアニールを行っ
た。以上のプロセスで基板表面にｐ- ／ｎ+ ／ｐ- のス
トライプ状の狭窄構造が形成でき、中央のｎ+ の領域に
キャリアを局在させ電流路Ｎとすることが可能となる。
ＳｉＯ2 膜を取り除いた後、 III族窒化物エピタキシャ
ル成長させ、ＤＨ構造の短波長レーザーダイオードを作
製した結果、同様な特性が得られた。 実施例３ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、Ｓｉと同じ結晶構
造を持つゲルマニウム（Ｇｅ）基板に電流狭窄構造を作
製した。
よりストライプ幅５μm のパターンを形成後、ストライ
プ中心の両側に保護膜としてＳｉＯ2 膜を１μm 形成し
た。キャリアを制限させるストライプ中心にイオン注入
にて砒素をドーピングし、ｎ + 領域（Ｎｄ≒１×１０18
cm-3）を形成した。その後、９００℃でアニールを行っ
た。以上のプロセスで基板表面にｐ- ／ｎ+ ／ｐ- のス
トライプ状の狭窄構造が形成でき、中央のｎ+ の領域に
キャリアを局在させ電流路Ｎとすることが可能となる。
ＳｉＯ2 膜を取り除いた後、 III族窒化物エピタキシャ
ル成長させ、ＤＨ構造の短波長レーザーダイオードを作
製した結果、同様な特性が得られた。 実施例３ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、Ｓｉと同じ結晶構
造を持つゲルマニウム（Ｇｅ）基板に電流狭窄構造を作
製した。
【００２１】ｎ- ／ｎ+ Ｇｅ（１，１，１）面の基板
（Ｎｄ≒１×１０15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm-3）を使
用し、実施例１と同じ方法でＤＨ構造の短波長レーザー
ダイオードを作製した。その結果、実施例１と同様な特
性が得られた。 実施例４ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、ＧａＮと同じ六方
晶構造を持つ炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）基板に電流狭窄
構造を作製した。
（Ｎｄ≒１×１０15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm-3）を使
用し、実施例１と同じ方法でＤＨ構造の短波長レーザー
ダイオードを作製した。その結果、実施例１と同様な特
性が得られた。 実施例４ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、ＧａＮと同じ六方
晶構造を持つ炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）基板に電流狭窄
構造を作製した。
【００２２】ｎ- ／ｎ+ ６Ｈ−ＳｉＣ（０，０，０，
１）基板（Ｎｄ≒１×１０15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm
-3）を使用し、ドナーとして窒素（Ｎ）を、アクセプタ
ーとしてアルミニウム（Ａｌ）を用い、実施例１と同じ
ＤＨ構造の短波長レーザーダイオードを作製した。但し
共振面は、ＳｉＣ（１，−１，０，０）面を劈開して得
られるＧａＮ（１，−１，０，０）劈開面を用いた。
１）基板（Ｎｄ≒１×１０15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm
-3）を使用し、ドナーとして窒素（Ｎ）を、アクセプタ
ーとしてアルミニウム（Ａｌ）を用い、実施例１と同じ
ＤＨ構造の短波長レーザーダイオードを作製した。但し
共振面は、ＳｉＣ（１，−１，０，０）面を劈開して得
られるＧａＮ（１，−１，０，０）劈開面を用いた。
【００２３】その結果、実施例１と同様な特性が得られ
た。 実施例５ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、閃亜鉛構造のガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）基板に電流狭窄構造を作製した。
ｎ- ／ｎ+ ＧａＡｓ（１，１，１）面（Ｎｄ≒１×１０
15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm-3）を使用し、ドナーとし
てシリコン（Ｓｉ）を、アクセプターとしてベリリウム
（Ｂｅ）を用い、実施例１と同じＤＨ構造の短波長レー
ザーダイオードを作製した。但し共振面は、ＧａＡｓと
ＧａＮとの劈開性が異なるため、ＧａＡｓ（１，１，
０）面を劈開後、ＧａＮの端面をエッチングまたは研磨
することにより共振面を得た。
た。 実施例５ 実施例１におけるＳｉ基板に換えて、閃亜鉛構造のガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）基板に電流狭窄構造を作製した。
ｎ- ／ｎ+ ＧａＡｓ（１，１，１）面（Ｎｄ≒１×１０
15cm-3／Ｎｄ≒１×１０18cm-3）を使用し、ドナーとし
てシリコン（Ｓｉ）を、アクセプターとしてベリリウム
（Ｂｅ）を用い、実施例１と同じＤＨ構造の短波長レー
ザーダイオードを作製した。但し共振面は、ＧａＡｓと
ＧａＮとの劈開性が異なるため、ＧａＡｓ（１，１，
０）面を劈開後、ＧａＮの端面をエッチングまたは研磨
することにより共振面を得た。
【００２４】その結果、実施例１と同様な特性が得られ
た。
た。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン（Ｓｉ）、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）またはガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体基板上に III族窒化物
半導体が積層されてなる III族窒化物半導体発光素子で
あって、ストライプ状の低抵抗の電流路とこれを挟む２
つの高抵抗の電流狭窄層からなる電流狭窄層構造を半導
体基板の III族窒化物半導体に隣接する部分に形成した
ため、 III族窒化物結晶基板ではまだ確立できていない
が、上記の結晶においては不純物添加やフォトリソグラ
フィを適用した後でも、エピタキシャル成長して良質の
III族窒化物半導体膜を得ることができ、また、本発明
に係る III族窒化物半導体発光素子ではバッファ層、コ
ンタクト層およびクラッド層があり、電流狭窄構造から
活性層の距離は大きいが、電流狭窄構造のないレーザダ
イオードに比較すれば、発振開始電流および動作電流は
低減し、レーザーの光出力−電流特性において、レーザ
ー出力が数ｍＷ以上になるとキンクが現れる不安定モー
ドをキンクが現れない安定モードに改善できる。
ルマニウム（Ｇｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）またはガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体基板上に III族窒化物
半導体が積層されてなる III族窒化物半導体発光素子で
あって、ストライプ状の低抵抗の電流路とこれを挟む２
つの高抵抗の電流狭窄層からなる電流狭窄層構造を半導
体基板の III族窒化物半導体に隣接する部分に形成した
ため、 III族窒化物結晶基板ではまだ確立できていない
が、上記の結晶においては不純物添加やフォトリソグラ
フィを適用した後でも、エピタキシャル成長して良質の
III族窒化物半導体膜を得ることができ、また、本発明
に係る III族窒化物半導体発光素子ではバッファ層、コ
ンタクト層およびクラッド層があり、電流狭窄構造から
活性層の距離は大きいが、電流狭窄構造のないレーザダ
イオードに比較すれば、発振開始電流および動作電流は
低減し、レーザーの光出力−電流特性において、レーザ
ー出力が数ｍＷ以上になるとキンクが現れる不安定モー
ドをキンクが現れない安定モードに改善できる。
【００２６】また、半導体基板は絶縁性基板に較べ熱伝
導がよいため、ＬＤの基板側の放熱がよく動作電流は低
くなり、信頼性は高い。また、上記の半導体基板におけ
るプロセス技術は確立しており、製造プロセスが安定で
あり、製造歩留りは高くなる。
導がよいため、ＬＤの基板側の放熱がよく動作電流は低
くなり、信頼性は高い。また、上記の半導体基板におけ
るプロセス技術は確立しており、製造プロセスが安定で
あり、製造歩留りは高くなる。
【図１】本発明に係る基板に電流狭窄構造を形成したＤ
Ｈ構造の III族窒化物半導体レーザーダイオードの断面
図
Ｈ構造の III族窒化物半導体レーザーダイオードの断面
図
【図２】本発明に係る電流狭窄構造を有するＤＨ構造の
短波長レーザーダイオードの光出力の入力パルス電流依
存性を示すグラフ
短波長レーザーダイオードの光出力の入力パルス電流依
存性を示すグラフ
【図３】従来のIII 族窒化物半導体を用いた電流狭窄構
造を有するＤＨ構造のレーザダイオードの断面図であ
り、（ａ）は電極による電流狭窄構造の場合であり、
（ｂ）はメサ構造による電流狭窄構造の場合
造を有するＤＨ構造のレーザダイオードの断面図であ
り、（ａ）は電極による電流狭窄構造の場合であり、
（ｂ）はメサ構造による電流狭窄構造の場合
１ｉ 絶縁性基板 １ｓ 半導体基板 １ａ ｎ- エピタキシャル層 １ｂ ｐ- エピタキシャル層 ２ バッファ層 ３ 第１のコンタクト層 ４ 第１のクラッド層 ５ 活性層 ６ 第２のコンタクト層 ７ 第２のコンタクト層 ８ エピタキシャル層側電極 ９ 基板側電極 Ｎ 電流路 Ｚ 絶縁層
Claims (5)
- 【請求項１】半導体基板上に III族窒化物半導体が積層
されてなる III族窒化物半導体発光素子であって、スト
ライプ状の低抵抗の電流路とこれを挟む２つの高抵抗の
電流狭窄層からなる電流狭窄層構造は半導体基板の III
族窒化物半導体に隣接する部分に形成されていることを
特徴とする III族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項２】前記電流狭窄構造はストライプ状の低抵抗
の高密度ドナー添加層（以下ｎ+ 層と記す）とその両側
を基板面に沿って挟む高抵抗の低密度アクセプター添加
層（以下ｐ- 層と記す）からなることを特徴とする請求
項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項３】前記半導体基板はシリコン（Ｓｉ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、炭化珪素（ＳｉＣ）またはガリウム
砒素（ＧａＡｓ）のいずれかであることを特徴とする請
求項１または２に記載の III族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項４】前記半導体基板はｎ+ 基板上に低密度ドナ
ー添加層（以下ｎ-層と記す）を有するエピタキシャル
ウェハであり、前記ｎ+ 層は基板のｎ- 層を貫通してさ
らにドナーが高密度に添加されて形成され、前記ｐ- 層
は基板のｎ-層にアクセプタが添加されて形成されるこ
とを特徴とする請求項１ないし３に記載の III族窒化物
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】前記半導体基板はｎ+ 基板上にｐ- 層を有
するエピタキシャルウェハであり、前記ｎ+ 層は基板の
ｐ- 層を貫通してドナーが高密度に添加されて形成され
ることを特徴とする請求項１ないし３に記載の III族窒
化物半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25919697A JPH1197802A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25919697A JPH1197802A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197802A true JPH1197802A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17330721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25919697A Withdrawn JPH1197802A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197802A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6844565B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-01-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor component for the emission of electromagnetic radiation and method for production thereof |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP25919697A patent/JPH1197802A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6844565B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-01-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor component for the emission of electromagnetic radiation and method for production thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041125 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050124 |