KR20030074314A - 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저 - Google Patents

3족 질화물계 화합물 반도체 레이저 Download PDF

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Abstract

3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에서, 가이드 층을 손상시키지 않고 캐리어 주입 리지부를 형성시키기 위해,
사파이어 기판(1), AlN 버퍼층(2), Si 도핑된 GaN의 n층(3), Si 도핑된 Al0.1Ga0.9N의 n 클래드층(4), Si 도핑된 GaN의 n 가이드층(5), 막 두께 약 35Å의 GaN의 배리어층(62)과 막 두께 약 35Å의 Ga0.95In0.05N의 우물(well)층(61)의 MQW 구조의 활성층(6), Mg 도핑된 GaN의 p 가이드층(7), Mg 도핑된 Al0.25Ga0.75N의 p층(8), Mg 도핑된 Al0.1Ga0.9N의 p 클래드층(9), Mg 도핑된 GaN의 p 콘택트층(10), Ni 전극(11) 및 Al 전극(12)으로 구성된 반도체 레이저(100)의 공진 리지부(A)에 접한 정공 주입 리지부(B)를 Ni 전극(10)의 폭(w)에 맞추어, 대략 동일한 폭으로 형성한다. 이것의 에칭 경우, p층(8)은 알루미늄 조성이 크기 때문에, 에칭 속도가 낮아지고, p 가이드층(7)의 손상을 방지할 수 있다.

Description

3족 질화물계 화합물 반도체 레이저 {A GROUP Ⅲ NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR LASER}
본 발명은 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에 관한 것이다. 특히 공진기 부분이 리지(ridge) 형인 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에 관한 것이다.
종래에는, 클래드(clad)층, 활성층 등을 3족 질화물계 화합물 반도체(AlxGayInx1-x-yN, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 형성한 반도체 레이저가 알려져 있었다. 이 반도체 레이저는 사파이어 기판 위에 3족 질화물계 화합물 반도체를 순차적으로 적층하여 성장시켜 다층의 반도체 소자이다. 예를 들면, 출원인의 선행 출원인 일본 특허 공개 공보 제2000-261105호 공보에 기재된 반도체 레이저가 도 3에 나타나 있다.
도 3의 반도체 레이저(900)는 사파이어 기판(91) 위에, 순차적으로 버퍼층(92), n층(93), n 클래드층(94), n 가이드층(95), 전자다중 우물(MQW)층으로 이루어진 활성층(96), p 가이드층(94), p 클래드층(98), p 콘택트층(99)을 적층하고, 예를 들면 포토레지스트를 사용하여 도 3과 같은 공진기 부분(공진 리지부)(A)을 형성하고 있고, 양전극(901)은 p 콘택트층(99) 상부에, 음전극(902)은 n층(92)의 에칭면에 형성하는 것이다.
전자다중 우물(MQW)층으로 형성된 활성층(96)은 레이저 발진의 주체인 반도체층으로, 양전극(901), 음전극(902)에서 각각 주입된 캐리어(정공(正孔) 및 전자)가 여기서 결합하여 공진이 생긴다. n 가이드층(95)과 함께 p 가이드층(97)은 활성층(96)에 캐리어를 가두는 기능이 있다. 또한, n 클래드층(94)과 p 클래드층(98)은 그의 내부에 레이저광을 가두는 기능이 있다. 또한, n 층(93)과 p 콘택트층(99)은 각각 음전극(902)과 양전극(901)에서의 캐리어 소자층으로의 주입이 원활하게 이루어지도록 설치되어 있는 반도체층이다.
이 3족 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 반도체 소자를 효율 좋게 레이저 발진시키기 위해서, 예를 들면 전류 협착의 목적으로, 전극의 접촉면적을 줄이는(양전극(901)의 폭 w를 줄임) 등의 수단뿐만 아니라, 상기 공보에서는 깊은 정공 주입 리지부(B)를 형성시키는 것을 제안하고 있다. 즉, 공진 리지부(A)와 정공 주입 리지부(B)의 경계를 p 가이드층(97)과 p 클래드층(98)의 경계로 하는 것이다.
따라서, 이와 같은 정공 주입 리지부(B)를 형성시키는 경우, 하나의 와이퍼 상에 전체의 반도체 레이저에 대해서 진공 리지부(A)와 정공 주입 리지부(B)의 경계를 p 가이드층과 p 클래드층(98)의 경계로 하는 것은 용이하지 않다. 하나의 와이퍼에 형성된 3족 질화물계 화합물 반도체층은 그의 와이퍼의 장소마다 미소하게 막 두께가 다르기 때문이다. 여기서, 출원인은 상기 공보에서 개시한 바와 같이, p가이드층(97)을 일부 에칭해서라도, p 클래드층(98)을 완전히 에칭하는 것을 제안하고 있다.
그러나 p 가이드층(97)의 두께는 예를 들면 100 nm 정도로 얇기 때문에, 예를 들면 200 nm의 p 콘택트층(99)과 500 nm 정도의 p 클래드층(98)을 완전히 에칭하는 조건을 설정해버리면, p 가이드층(97)이 적지 않게 손상을 받게되어 반도체 레이저로서의 소자 특성이 악화될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 리지형의 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에 있어서, 특히 그의 제조 시에, 캐리어 주입 리지부를 형성하면서, 가이드층을 잘 손상시키지 않는 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한, 광공진 리지부에 클래드층의 일부를 설치한 후에, 그 두께를 제어하기 용이하게 하여, 방출된 레이저빔 형상을 완전한 원에 근접하게 하는 것도 목적으로 한다.
도 1에서 (a)는 본 발명의 구체적인 제1 실시예에 따른 반도체 레이저의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이고, (b)는 개략적인 사시도이다.
도 2는 AlxGa1-xN에서 Al 조성비 x(0≤x≤1)와 에칭속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래의 반도체 레이저의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도4는 본 발명의 구체적인 제2의 실시예에 따르는 반도체 레이저의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 특허청구범위 제1항에 기재된 발명은, 기판 위에 3족 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 복수의 층을 형성한 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에 있어서, 레이저 발진의 주체인 활성층에 대해서, 실질적으로 캐리어를 가두는 가이드층으로 작용하는 제1층, 레이저 발진의 주체인 활성층과 제1층에 대해서, 주로 광을 가두도록 작용하는, 제1층의 상부에 설치된 제1층보다도 굴절률이 작은 제2층, 및 상기 제1층과 상기 제2층 사이에, 또는 제2층 중에 설치된, 상기 제2층보다도 3족원소 중 알루미늄(Al) 조성이 큰 제3층을 포함하는 하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제2층 중에 제3층을 설치한다고 하는 것은 제2층이 상하 2개의 층으로 이루어지고, 이의 사이의 층으로서 제3층을 설치한다는 것을 말한다. 제2층을 구성하는 상하 2개의 층의 조성은 일치해도 되고, 또한 일치하지 않아도 된다. 제3층의 알루미늄(Al) 조성이 해당 제2층을 구성하는 상하 2개의 층 중 어떠한 알루미늄(Al) 조성보다도 크다면, 본 발명에 포함되는 것이다. 또한, 특허청구범위 제2항에 기재된 발명은 제2층은 제1층보다도 3족 원소 중 알루미늄(Al) 조성이 크다는 것을 특징으로 한다. 또한, 제3항에 기재된 발명은 제2층은 클래드층으로 작용한다는 것을 특징으로 한다.
또한, 제4항에 기재된 발명은 공진기 부분을 남기고 그 주변부를 제거하고, 공진기를 형성시키는 것으로, 제2층보다도 위쪽에 설치된 전극의 폭을 남기고 적어도 제3층 위층에 대략 전부를 제거하는 것으로 공진기 부분에 접한 캐리어 주입부를 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 제5항에 기재된 발명은 전극이 양전극인 것을 특징으로 한다. 또한제6항에 기재된 발명은 제3층은 제2층보다 3족 원소 중에 알루미늄(Al)조성이 10% 이상 많다는 것을 특징으로 한다. 여기서 10% 이상 많다고 하는 것은 제3층과 제2층에서 알루미늄의 전체 3족 원소에 대한 비율을 x3과 x2( 0≤x3, x2≤1)로 한 경우, x3≥x2+0.1인 것을 의미한다. 또한 제7항에 기재된 발명은 제3층은 제1층보다도 막 두께가 얇은 층인 것을 특징으로 한다.
레이저 발진의 주체가 되는 활성층에 대해서 실질적으로 캐리어를 가두는 가이드층으로 작용하는 제1층과 주로 광을 가두는 작용을 하는 제2층 사이에 제2층보다도 3족 원소 중 알루미늄(Al) 조성이 큰 제3층을 설치하기 때문에, 제3층을 에칭하는 경우, 제1층을 보호하는 것이 가능하다. 이것은 3족 질화물계 화합물 반도체의 에칭 속도는 알루미늄(Al) 조성이 클 수록 느려지므로, 제3층이 에칭될 때까지 시간이 지연되기 때문이다. 즉, 캐리어 주입 리지부를 형성하는 경우, 제조상에 편차가 있어도, 가이드 층을 손상되지는 않는다. 또는 주로 광을 가두는 작용을 하는 제2층 중에 제2층보다 3족 원소 중 알루미늄(Al) 조성이 큰 제3층을 설치하기 때문에, 공진기 부분의 구성에 클래드층을 일부 설계하는 것으로, 공진기 부분에 설치된 클래드층의 두께를 제어하기 용이하게 되어, 방출된 레이저빔의 형상을 온전한 원형에 가깝게 하는 것이 가능하다(제1항 내지 제4항). 또한, 양전극 측, 즉 제2층이 p형인 경우에는 제조가 용이하다(제5항).
제2층과 제3층의 알루미늄(Al) 조성의 차이가 10% 이상이면, 제3층의 에칭 속도가 지연되는 효과가 충분하게 된다(제6항). 또한, 제3층이 제1층보다 막 두께가 얇은 층인 경우에는 레이저 다이오드의 특성을 저하시키지 않고 가이드층을 손상시키기 않도록 할 수 있다. 또는 공진기 부분에 설치된 클래드층의 두께를 제어하기에 용이하게 할 수 있다(제7항).
(실시예)
이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 따라, 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 (a)는 본 발명의 구체적인 제1 실시예에 속한 반도체 레이저(100)의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1의 (b)는 반도체 레이저(100)의 개략적인 사시도이다.
반도체 레이저(100)는 사파이어 기판(1)이 있고, 이 사파이어 기판(1) 위에 50 nm의 AlN 버퍼층(2)이 형성되어 있다. 그러나, 버퍼층으로 GaN, GaInN, 또는 AlGaN도 사용 가능하다. 이 버퍼층(2) 위에는 순차적으로 막 두께 약 4.0㎛, 전자밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 GaN으로 형성된 n층(3), 막 두께 500 nm, 전자밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 형성된 n 클래드층(4), 막 두께 100 nm, 전자밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 GaN으로 형성된 n 가이드층(5), 막 두께 약 35Å인 GaN으로 형성된 배리어층(62)과 막 두께 약 35Å의 Ga0.95In0.05N으로 형성된 우물층(61)이 교대로 적층된 다층 전자 우물구조(MQW)의 활성층(6)이 형성되어 있다. 여기서, 이 활성층(6) 위에 막 두께 100 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3의 마그네슘(Mg) 도핑된 GaN으로 형성된 p 가이드층(7), 막 두께 50 nm, 홀밀도5×1017㎝-3의 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.25Ga0.75N으로 형성된 p층(8), 막 두께 500 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3의 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 형성된 p 클래드층(9), 막 두께 200 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3의 마그네슘(Mg) 도핑된 GaN으로 이루어진 p 콘택트층(10)이 형성되어 있다. 그러나 콘택트층은 AlGaN 또는 GaInN으로도 형성할 수 있다. 여기서, p 콘택트층(10) 위에 폭 5 ㎛의 니켈(Ni) 전극(11)이 형성되어 있다. 또한, n층(3) 위에는 알루미늄(Al)으로 형성된 전극(12)이 형성되어 있다.
반도체 레이저(100)의 공진 리지부(A)에 접한 정공 주입 리지부(B)는 Ni 전극(11)의 폭(w) 5㎛에 맞추어, 대략 동일한 폭인 5㎛로 형성되어 있다. 반도체 레이저(100)에서 정공 주입 리지부(B)는 Ni 전극(11), p 콘택트층(10) 및 p 클래드층(9)으로 형성되고, 공진 리지부(A)에는 p 클래드층(9)이 없다.
이하, 이러한 구조를 가진 반도체 레이저(100)의 제조방법에 대해 설명한다. 상기 반도체 레이저(100)는 유기 금속화합물 기상 성장법(이하, "MOVPE"라 함)으로 기상 성장시켜 제조시킨다. 사용된 가스는 NH3와 캐리어 가스 H2또는 N2와 트리메틸갈륨(Ga(CH3)3, 이하, TMG라 칭함)과 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3, 이하, TMA라 칭함)과, 트리메틸인듐(In(CH3)3, 이하, TMI라 칭함)과 실란(SiH4)와 비스사이클로펜타디에닐마그네슘(Mg(C5H5)2, 이하, CP2Mg로 칭함)이 있다.
또한, 유기세정 및 열처리에 의해 세정한 a면을 주면(主面)으로 하고, 단결정의 사파이어 기판(1)을 MOVPE 장치의 반응실에 배치된 감수체(susceptor)에 장착시킨다. 다음, 상압에서 H2를 유속 2L/분으로 약 30분 반응실에 유동시키면서 온도 110℃에서 사파이어 기판(1)을 베이킹하였다.
이후, 온도를 400℃까지 낮추고, H2를 20 L/분, NH3를 10L/분, TMA를 18μmol/분으로 약 90초간 공급하여 AlN의 버퍼층(2)를 약 5 nm의 두께로 형성시켰다. 다음, 사파이어 기판(1)의 온도를 1150℃로 유지하고, H2를 20 L/분, NH3을 10 L/분, TMG를 170 μmol/분, H2가스로 해서 0.86 ppm으로 희석시킨 실란(SiH4)을 2nmol/분으로 도입하고, 막 두께를 약 4.0 ㎛, 전자 밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 GaN으로 이루어진 n층(3)을 형성하였다.
상기의 n층(3)을 형성시킨 후, 계속해서 온도를 1100℃로 유지하고, H2를 20 L/분, NH3를 10L/분, TMA를 5μmol/분, TMG를 50μmol/분, H2가스로 해서 0.86 ppm으로 희석시킨 실란(SiH4)을 8nmol/분으로 도입하고, 막 두께를 약 500nm, 전자 밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 이루어진 n 클래드층(4)을 형성하였다.
이후, 온도를 1100℃로 유지하고, H2를 20 L/분, TMG를 50μmol/분, H2가스로 해서 0.86 ppm으로 희석시킨 실란(SiH4)을 8nmol/분으로 도입하고, 막 두께를 약100nm, 전자 밀도 1×1018㎝-3, 실리콘(Si) 도핑된 GaN으로 이루어진 n 가이드층(5)을 형성하였다.
이후, N2또는 H2, NH3, TMG 및 TMI를 공급하여 막 두께 약 35Å의 Ga0.95In0.05N으로 이루어진 우물층(61)과, N2또는 H2, NH3및 TMG를 공급하여 막 두께 약 35Å의 GaN으로 이루어진 배리어층(62)을 4주기 형성하여, MQW 구조의 활성층(6)을 형성하였다.
계속해서, 온도를 1100℃로 유지하고, N2또는 H2를 20 L/분, NH3를 10L/분, TMG를 50μmol/분, Cp2Mg를 0.2 μmol/분으로 도입해서, 막 두께 약 100nm의 마그네슘(Mg) 도핑된 GaN으로 이루어진 n 가이드층(7)을 형성하였다.
이후, 온도를 1100℃로 유지하고, N2또는 H2를 20L/분, NH3를 10L/분, TMA를 15μmol/분, TMG를 50μmol/분, 및 Cp2Mg를 0.2 μmol/분으로 도입해서, 막 두께 약 50nm의 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.25Ga0.75N으로 이루어진 p층(8)을 형성하였다.
이후, 온도를 1100℃로 유지하고, N2또는 H2를 20L/분, NH3를 10L/분, TMA를 5μmol/분, TMG를 50μmol/분, 및 Cp2Mg를 0.2 μmol/분으로 도입해서, 막 두께 약 500nm의 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 이루어진 p 클래드층(9)을 형성하였다.
이후, 온도를 1100℃로 유지하고, N2또는 H2를 20L/분, NH3를 10L/분, TMG를50μmol/분, 및 Cp2Mg를 0.2 μmol/분으로 도입해서, 막 두께 약 200nm의 마그네슘(Mg) 도핑된 GaN으로 이루어진 p 콘택트층(10)을 형성하였다.
이후, 전자선 조사장치를 이용하여, p 콘택트층(10), p 클래드층(9), p층(8) 및 p 가이드층(7)에 동일하게 전자선을 조사하였다. 전자선의 조사조건은 가속전압 약 10 kV, 시료전류 1μA, 빔의 이동속도 0.2 mm/s, 빔 지름 60 ㎛φ, 진공도 50 μTorr이다. 이 전자선의 조사에 의해, p 콘택트층(10), p 클래드층(9), p층(8) 및 p 가이드층(7)은 각각 홀밀도 5×1017㎝-3, 5×1017㎝-3, 5×1017㎝-3, 및 5×1017㎝-3으로 하였다. 이와 같이 하여, 다층 구조의 와이퍼를 형성시키는 것이 가능하였다.
이후, p 콘택트층(10) 위에 스퍼터링에 의해 SiO2층을 200 nm의 두께로 형성하고 , 이 SiO2층 상에 포토레지스트를 도포하였다. 여기에, 사진식각에 의해 정공 주입 리지부(B)의 외부(도 1의 X 영역)에 해당하는 부위의 포토레지스트를 제거하고, 포토레지스트에 의해 도포되지 않은 SiO2층을 불화수소산계의 에칭액으로 제거하였다.
이후, 포토레지스트 및 SiO2층에 의해 피복되지 않은 부위의 p 콘택트층(10), p 클래드층(9)을 진공도 0.4 Torr, 고주파 전력 0.44W/㎠, BCl3가스를 10 ㎖/분의 비율로 공급하여 건식 에칭을 하였다. 이 공정에서, 도 1에 나타난정공 주입 리지부(B)가 형성되었다. 이 후 SiO2층을 제거하였다.
이후, n층(3)에 대해 전극(12)을 형성시키기 위한 영역 C를 형성시키기 위해, 스퍼터링에 의해 SiO2층을 200 nm의 두께로 형성하고, 그 SiO2층 상에 포토레지스트를 도포하였다. 여기서, 사진식각에 의해 영역 C인 부위의 포토레지스트를 제거하고, 포토레지스트에 의해 피복되어 있지 않은 SiO2층을 불화수소산계 에칭액으로 제거하였다.
이후, 포토레지스트 및 SiO2층에 의해 피복되지 않은 부위의 p 가이드층(7), 활성층(6), n 가이드층(5), n 클래드층(4) 및 n층(3)의 일부를 진공도 0.04 Torr, 고주파 전력 0.44W/㎠, BCl3가스를 10 ㎖/분의 비율로 공급하여 건식 에칭을 하고, 이후, Ar로 건식 에칭하였다. 이 공정에서, 도 1에 나타난 영역 C가 형성되는 동시에 공진 리지부(A)가 형성되었다. 이 후 SiO2층을 제거하였다.
이후, 동일하게 니켈(Ni)을 증착하고, 포토레지스트의 도포, 사진 식각 공정, 에칭 공정을 실시하고, p 콘택트층(10) 위에 폭 5 ㎛의 전극(11)을 형성하였다. 한편, n층(3)에 대해서는, 알루미늄(Al)을 증착하여 전극(12)을 형성하였다.
이와 같이 해서, 도 1에 나타난 바와 같은, 반도체 레이저(100)를 얻었다. 도 1에 나타난 반도체 레이저(100)는 정공 주입 리지부(B) 이외의 반도체층을 p 콘택트층(10) 및 p 클래드층(9)을 전부 에칭하고, 정공 주입 리지부(B)를 형성한 것이다. 또한, 소자간에는 편차가 있지만, p층(8)에 근처에 공진 리지부(A)와 정공주입 리지부(B)의 경계가 형성되었다.
또한, 비교를 위해, 도3에 나타난 반도체 레이저(900)를 전부 동일하게 형성시켰다. 도 3에 나타난 반도체 레이저(900)는 도 1의 반도체 레이저(100)의 p층(8)을 제거한 것이다. 도 3에 나타낸 반도체 레이저(900)는 하나의 와이퍼 중에 가이드층(97)이 크게 손상되고, 및 클래드층(98)의 에칭이 충분하지 않기 때문에, 전류 협착이 충분하지 않는 등, 특성이 악화된 반도체 레이저가 10% 정도 제조되었다. 한편, 도 1의 반도체 레이저(100)에서는 하나의 와이퍼 중에 가이드층(7)이 크게 손상된 것은 없어, 전류 협착에 대해서도 대략 문제가 없는 도 3에 나타난 반도체 레이저(900)의 합격품과 특성이 대략 동등한 반도체 레이저를 제조할 수 있었다.
도 2에는 알루미늄 조성과 에칭 속도의 실험예가 나타나 있다. 10%의 알루미늄 조성비의 차이는 에칭 속도에서 5%의 차이가 생기는 것을 알 수 있다.
도 4에 본 발명의 구체적인 제2의 실시예에 따른 반도체 레이저(200)의 구성이 나타난 개략적인 단면도이다. 도 4의 반도체 레이저(200)의 구성과 도 1의 반도체 레이저(100)의 구성의 차이는 p 가이드층(7)과 p 콘택트층(10) 사이의 층이 아래에서 막 두께 20 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3, 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 형성된 하부 p 클래드층(910), 막 두께 50 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3, 마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.25Ga0.75N으로 형성된 p층(8), 막 두께 480 nm, 홀밀도 5×1017㎝-3,마그네슘(Mg) 도핑된 Al0.1Ga0.9N으로 형성된 상부 p 클래드층(920)으로 이루어져 있고, 공진 리지부(A)에 하부 p 클래드층(910)이 존재한다는 것이다. 도 4의 반도체 레이저(200) 제조에서, 해당 층 구성에 따라 원료 공급을 행하고 에피텍시얼 성장을 한 것과, 에칭에서 하부의 p 클래드층(910)과 상부의 p 클래드층(920)의 사이에 p층(8)에서 에칭이 정지하도록 에칭시간을 조정하는 것의 2가지 점을 제외하고는 상기의 도1의 반도체 레이저(100)의 제조방법과 동일하였다.
도 4가 반도체 레이저(200)를 레이저 발진시키는 경우, 방출된 빔 형상은 원형에 근접한 것이다. 한편, 도1에 반도체 레이저를 발진시킨 경우, 방출된 빔의 형상은 온전한 원형의 좌우 상부에 오목한 부분이 있는 빔 형성이었다. 따라서, 공진 리지부(A)에 하부 p 클래드층(910)이 존재함에 따라, 레이저 발진 시에 방출된 빔 형상은 원형에 근접하게 될 수 있고, 이와 같이 하부의 p 클래드층(910)의 막 두께를 Al 조성이 많은 p층(8)의 존재에서 용이하게 제어할 수 있다.
상기 제1 실시예에서는 제1층으로서 단층의 p 가이드층(7), 제2층으로서 단층의 p 클래드층(9), 그 사이에 제3층으로서 단층의 p층(8)을 형성시킨 것을 개시하고, 상기 제2 실시예에서는 제2층으로서 2층의 하부 p 클래드층(910)과 상부의 p 클래드층(920), 그의 사이에 제3층으로서 단층의 p층(8)을 형성시킨 것을 개시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 특히, 어떠한 층도 다중 층으로 해도 좋고, 또한 어떠한 층과의 사이에도 다른 기능을 부가시키기 위한 층을 설치하는 것도 가능하다. 다중 층의 경우, 제2층의 알루미늄 조성은 실질적으로 광을가두는 결정을 하고 있는 알루미늄이 많은 구성층의 알루미늄 조성을, 제3층의 알루미늄 조성은 실질적으로 에칭 속도를 결정하고 있는 알루미늄이 많은 구성층의 알루미늄 조성을 비교하는 것에 있다.
제3층의 알루미늄 조성은 상기와 같이 제2층의 알루미늄 조성보다 크게 하는 것이 좋고, 예를 들면 AlN으로도 좋다. 제3층이 충분히 얇다면, 터널 효과에 의해 전류를 흐르게 하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저는 캐리어 주입 리지부를 형성하면서, 가이드층을 잘 손상하지 않는 구조를 제공하였고, 또한, 광공진 리지부에 클래드층의 일부를 설치한 후에, 그 두께를 제어하기 용이하게 하여, 방출된 레이저빔 형상을 완전한 원에 근접하게 하였다.

Claims (7)

  1. 기판 상에 3족 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 복수의 층을 형성한 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저에 있어서,
    레이저 발진의 주체인 활성층에 대해서, 실질적으로 가이드층으로 작용하는 제1층,
    레이저 발진의 주체인 활성층과 상기 제1층에 대해서, 상기 제1층의 상부에 설치된 상기 제1층보다도 굴절률이 작은 제2층, 및
    상기 제1층과 상기 제2층 사이에, 또는 제2층의 중간에 설치된 상기 제2층보다도 3족원소 중 알루미늄(Al) 조성이 큰 제3층
    을 포함하는 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2층이 상기 제1층보다 3족 원소중 알루미늄(Al) 조성이 큰 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2층이 클래드층으로 작용하는 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진기 부분을 남기고 그의 주변부를 제거하여, 공진기를 형성하며, 상기 제2층 보다 상부에 설치된 전극의 폭을 남기고 적어도 상기 제3층의 상부의 층의 대략 전부를 제거하는 것으로 상기 공진기 부분에 접한 캐리어 주입부가 형성되는 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극이 양전극인 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3층은 상기 제2층보다도 3족 원소 중 알루미늄(Al) 조성이 10% 이상 많은 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3층은 상기 제1층보다도 막 두께가 두꺼운 층인 3족 질화물계 화합물 반도체 레이저.
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