WO2006106928A1 - 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 - Google Patents

窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 Download PDF

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gallium nitride
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laser device
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Yasuhiko Matsushita
Shuuichi Nakazawa
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Sanyo Electric Co., Ltd.
Tottori Sanyo Electric Co., Ltd.
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    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a compound semiconductor laser device and a compound semiconductor laser device manufactured by this manufacturing method.
  • the present invention relates to a gallium nitride-based high-slope efficiency capable of emitting blue-violet short-wavelength light.
  • the present invention relates to a compound semiconductor laser device manufacturing method and a gallium nitride-based compound semiconductor laser device manufactured by this manufacturing method.
  • nitride-based semiconductors are mainly used for blue LEDs and blue-violet semiconductor lasers.
  • This nitride-based semiconductor is usually formed on a nitride semiconductor substrate such as a sapphire substrate, SiC substrate or GaN by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, MBE (Molecular Beam Epitaxy) It is grown using a crystal growth method such as the line epitaxy (HV) method or the HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • HV line epitaxy
  • HVPE Hydride Vapor Phase Epitaxy
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional nitride-based semiconductor element 50.
  • the nitride-based semiconductor laser device 50 includes a buffer layer 52, an undoped GaN layer 53, an n-GaN contact layer 54, an n-AlGaN cladding layer 55, an n-GaN optical guide layer 56, and an active layer on a sapphire substrate 51. 57 and a p-GaN optical guide layer 58 are formed in this order.
  • a p-AlGaN cladding layer 59 is formed in a ridge shape on a region of a predetermined width of the p-GaN optical guide layer 58, and a current confinement layer 60 is formed on the side surface of the ridge-shaped p-AlGaN cladding layer 59. Is formed. Further, a p ⁇ GaN contact layer 61 is formed on the upper surface of the p—AlGaN cladding layer 59 and the current confinement layer 60. A partial region from the p—Ga N contact layer 61 to the n—GaN contact layer 54 is removed, and the n—GaN contact layer 54 is exposed to form a mesa shape.
  • An n-electrode 62 is formed on a predetermined region of the exposed n-GaN contact layer 54, and a p-type electrode is formed on the predetermined region of the p-GaN contact layer 61.
  • a pole 63 is formed.
  • Patent Document 1 a SiC substrate having a plane (off-plane) inclined within a range of 0.02 ° to 0.6 ° with respect to the (OOOl) Si plane of the SiC crystal is used as the substrate. It has been shown that good crystallinity can be obtained when a nitride-based semiconductor layer is used, and that a similar result can be obtained using a gallium nitride substrate. Further, Patent Document 2 below discloses an invention of a nitride-based semiconductor light-emitting device using a gallium nitride substrate having a C surface force tilt angle of 0.03 degrees or more and 10 degrees or less.
  • a nitride-based semiconductor layer with good crystallinity In the case of using a gallium nitride substrate having a (0001) surface force with an inclined surface of 1 degree or more and 20 degrees or less in a predetermined direction, a nitride-based semiconductor layer with good crystallinity can be obtained.
  • Patent Document 4 a nitride semiconductor layer having excellent crystallinity can be obtained even in an InGaN system when a gallium nitride substrate having an inclined surface of 15 ° to 60 ° from the (OOOl) C plane is used. That power is shown respectively.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-233391
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-223743
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-16000
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-344089
  • the resulting gallium nitride-based compound semiconductor laser device has a problem as a device characteristic that the slope efficiency is low, and a high light output. Some were not suitable for force use.
  • the present inventors have conducted various experiments in order to investigate the reason why the above-described gallium nitride compound semiconductor laser device has a low slope efficiency.
  • the gallium nitride compound semiconductor has a low slope efficiency.
  • the laser element has a (0001) Ga plane, which is the crystal growth surface of the gallium nitride substrate, with a tilt angle of one direction or two directions.
  • a gallium nitride-based compound semiconductor laser device having a high slope efficiency with a limited inclination angle has already been filed as Japanese Patent Application No. 2005-022332 (hereinafter referred to as “prior application”).
  • the off-angle of the gallium nitride substrate surface that can be used for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device having a large slope efficiency is limited, and is out of the range. It has been pointed out that the slope efficiency decreases when a gallium nitride compound semiconductor laser device is fabricated on a substrate with a large off-angle.
  • the present inventors have conducted various experiments in order to investigate the cause of producing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device having a low slope efficiency when a gallium nitride substrate having a large off-angle region as described above is used. As a result, it was found that the slope efficiency is limited by the growth rate of the active layer of the gallium nitride compound semiconductor laser element formed on the gallium nitride substrate in the region with a large off angle, and the present invention was completed. It is.
  • the present invention has a problem in the prior art that when a gallium nitride compound semiconductor laser device is fabricated on a gallium nitride substrate having a large off angle, a gallium nitride compound semiconductor laser device having a low slope efficiency can be obtained. Even if a gallium nitride substrate with a large off angle is used, the device resistance and the driving voltage can be reduced, and the driving force can be reduced. There are few high rises It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser device capable of emitting blue-violet light of a force and a gallium nitride compound semiconductor laser device manufactured by this manufacturing method.
  • the invention of the method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to claim 1 is a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device on a gallium nitride substrate, the method comprising: As the crystal growth plane, use a plane tilted by 0.16 degrees or more and 5.0 degrees or less in the absolute value in the (100) direction of the (OOOl) Ga plane, and the active layer is 0.5 AZ seconds or more and 5.0 AZ seconds or less. It is characterized by growing at a growth rate of.
  • the growth rate of the active layer is 0.5AZ. If it is less than 2 seconds, the slope efficiency of the uncoated gallium nitride compound semiconductor laser element may not reach 0.3 WZA, but if the growth rate of the active layer is 0.5 AZ seconds or more, the slope efficiency is 0.6 WZA or more. It becomes.
  • the upper limit of the growth rate of the active layer should be limited to 5.0 AZ seconds . Also, if the upper limit of the tilt angle exceeds 5 degrees, In atoms will not sufficiently enter the MQW active layer, and the oscillation wavelength will be 395 nm or less, which is not preferable.
  • the gallium nitride compound semiconductor laser device having a slope efficiency of 0.6 WZA or more can be obtained stably.
  • the reason for this result is not yet clear at present, and is thought to be due to the following reasons:
  • the cause of the decrease in the slope efficiency of the laser element is estimated as follows.
  • the slope efficiency is mainly determined by the luminous efficiency of the active layer, but in the case of an InGaN active layer, an In composition localization phenomenon occurs in the growth layer when island growth occurs. An active layer with high luminous efficiency can be obtained It will be.
  • the growth rate of the active layer is reduced and the growth is performed on the substrate surface having a large off angle as in the conventional case, the step density of the crystal plane is significantly increased due to the large off angle.
  • the crystal growth morphological force step growth is not performed, and the island-like growth as seen on the substrate surface with a small off angle is not obtained. Therefore, for these reasons, a nitride compound semiconductor laser device having a low slope efficiency has hitherto been obtained on a substrate surface having a large off angle.
  • the above problem could be improved by increasing the growth rate of the active layer from 0.5 AZ seconds to 5. OAZ seconds.
  • the growth rate of the active layer from 0.5 AZ seconds to 5. OAZ seconds.
  • the invention according to claim 2 is the method for producing a gallium nitride compound semiconductor laser element according to claim 1, wherein the oscillation wavelength force of the semiconductor laser element is 395. It is characterized by being -405 nm.
  • the invention according to claim 3 provides the semiconductor laser device according to the method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser device according to claim 1 or 2.
  • the feature is that the surface of the resonator is a natural surface of the crystal.
  • the invention according to claim 4 provides the method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein The exit surface of the resonator surface of the semiconductor laser element is adjusted to have a reflectivity of 10 to 30%, and an end face coat having a reflectivity of 70% or more is formed on the rear surface of the resonator surface.
  • the invention according to claim 5 provides the method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein The semiconductor laser device is characterized in that an end face coat having a reflectance of 10% or less is formed on the exit face of the resonator surface of the semiconductor laser element, and an end face coat having a reflectivity of 70% or more is formed on the rear face of the resonator face.
  • the invention of a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to claim 6 is a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device on a gallium nitride substrate, wherein the nitride (OOOl) Ga surface as the crystal growth surface of the gallium substrate
  • the square root of (A 2 + B 2 ) is 0 when the off angle in the ⁇ 1-100> direction of A is A and the off angle of the (0001) Ga surface in the ⁇ 11-20> direction is B.
  • the surface is 17 or more and 7.0 or less, and the active layer is grown at a growth rate of 0.5 AZ seconds or more and 5.0 AZ seconds or less.
  • the uncoated gallium nitride compound semiconductor laser device indicates that the growth rate of the active layer is less than 0.5 AZ seconds
  • the slope efficiency is 0.6 WZA or more when the growth rate of the active layer is 0.5 AZ seconds or more.
  • the upper limit of the growth rate of the active layer should be limited to 5.
  • OA / sec. is there.
  • the square root of (A 2 + B 2 ) exceeds 7.0, In atoms will not sufficiently enter the MQW active layer and the oscillation wavelength will be 395 nm or less, which is not preferable.
  • the invention according to claim 7 is the method for producing a gallium nitride-based compound semiconductor laser element according to claim 6, wherein the oscillation wavelength force of the semiconductor laser element is 395. It is characterized by being -405 nm.
  • the invention according to claim 8 provides the semiconductor laser device according to the method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser device according to claim 6 or 7.
  • the feature is that the surface of the resonator is a natural surface of the crystal.
  • the invention according to claim 9 is directed to the method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to any one of claims 6 to 8, wherein The exit surface of the resonator surface of the semiconductor laser element is adjusted to have a reflectivity of 10 to 30%, and an end face coat having a reflectivity of 70% or more is formed on the rear surface of the resonator surface.
  • the invention according to claim 10 is the gallium nitride-based compound semiconductor laser device according to any one of claims 6 to 8, wherein the resonator of the semiconductor laser device is used.
  • An end face coat having a reflectivity of 10% or less is formed on the exit surface of the face, and an end face coat having a reflectivity of 70% or more is formed on the rear face of the resonator face.
  • the invention of the gallium nitride compound semiconductor laser device according to claim 11 is a gallium nitride compound semiconductor laser device formed on a gallium nitride substrate.
  • the crystal growth surface of the gallium nitride substrate has a plane inclined at an absolute value of 0.16 degrees or more and 5.0 degrees or less in the 1-100> direction of the (0001) Ga plane, and the active layer is It is characterized by being grown at a growth rate of 5AZ seconds or more and 5.0AZ seconds or less.
  • the invention of the gallium nitride compound semiconductor laser device according to claim 12 is a gallium nitride compound semiconductor laser device formed on a gallium nitride substrate.
  • the off-angle of the (0001) Ga plane in the ⁇ 1-20> direction is B and the off-angle in the ⁇ 11-20> direction of the (0001) Ga plane is B (A 2 + B 2 ) having a surface with a square root of 0.17 or more and 7.0 or less, and the active layer is grown at a growth rate of 0.5 AZ seconds or more and 5.0 AZ seconds or less.
  • the present invention has the following excellent effects. That is, according to the invention of the gallium nitride compound semiconductor laser device manufacturing method according to claims 1 and 6, the slope efficiency is stably 0.6 WZA even if variation is taken into account.
  • the above gallium nitride compound semiconductor laser device can be manufactured.
  • the manufacturing yield of the gallium nitride-based compound laser device is obtained by making the resonator surface a natural cracked surface of the crystal. Therefore, the effect of the present invention can be utilized more remarkably industrially.
  • the exit surface of the resonator surface has a reflectivity adjusted to 10 to 30%, and the rear surface of the resonator surface
  • the exit surface of the resonator surface is formed with an end surface coat having a reflectance of 10% or less, and
  • the present invention is suitable for a semiconductor laser device in which an end surface coat having a reflectance of 70% or more is formed on the rear surface. Therefore, the effect of the present invention can be used more remarkably because it can be adapted to the use requiring higher light output.
  • the gallium nitride compound semiconductor laser device having a slope efficiency of 6 WZA or more can be stably obtained even if variations are taken into account. can get.
  • FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view of a gallium nitride compound semiconductor laser device of the present invention.
  • FIG.2 Active layer growth rate in gallium nitride-based compound semiconductor laser device when the crystal growth surface of the GaN substrate is inclined to the 1-100> direction of the (OOOl) Ga surface at 0.30 degree It is a figure which shows the relationship between and slope efficiency.
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of a conventional gallium nitride compound semiconductor laser device.
  • the growth rate of the active layer is 0.20 AZ seconds (Comparative Example 1), 0.30 AZ seconds (Comparative Example 2), 0.40 AZ seconds (Comparative Example 3), 0.50 AZ seconds (Example 1).
  • the relationship between the growth rate of the active layer and the slope efficiency by fabricating 6 types of gallium nitride compound semiconductor laser elements of 0.70 AZ seconds (Example 2) and 1.00 AZ seconds (Example 3) I investigated.
  • the growth temperature is 1100 ° C by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), and the raw materials are NH, trimethylgallium, trimethylaluminum,
  • the growth rate of the MQW active layer described above corresponds to the growth rate of the active layer in the present invention, and is controlled so that the growth rates correspond to Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3, respectively. did. Furthermore, the growth temperature is 800 ° C, the raw materials are NH,
  • an InGaN optical guide layer (4) was grown to 0.1 ⁇ m.
  • the growth temperature is 800 ° C
  • the raw materials are NH, trimethylgallium, and trimethylaluminum.
  • the AlGaN cap layer (5) was grown to 0.02 ⁇ m, then the temperature was raised, the growth temperature was 1100 ° C, and the raw materials were NH, trimethylgallium, trimethylaluminum, and cyclopentadiene.
  • a p-type AlGaN cladding layer (6) was grown at a growth rate of 3. 5 m at OAZsec.
  • the growth temperature is 1100 ° C, the raw materials are NH, and trimethylgallium.
  • a p-type GaN contact layer (7) was grown to 0.005 ⁇ m using cyclopentagel magnesium.
  • the electrode process was performed according to the following procedure. First, a P-type electrode (8) made of PtZPd is formed, and then a ridge (7, 8) that is a current confinement portion is formed by dry etching. Next, a SiO film (on both sides of the ridge is formed using a CVD apparatus. 10) was formed. Next, Ti / Pd / Au
  • Example 7 1.00 407 According to the result shown in FIG. 2, when a substrate having an absolute value of 0.30 degrees tilted in the (1) -100> direction of the (0001) Ga plane is used, the active layer It can be seen that if the growth rate is 0.5 AZ seconds or more, the slope efficiency is 0.75 WZ A or more. If the growth rate of this active layer is 0.7 AZ seconds or more, a slope efficiency of 0.8 WZA or more can be expected. Even if the growth rate of the active layer is too fast, the crystal quality of the MQW active layer deteriorates and the reliability of the device decreases, so the upper limit of the growth rate of the active layer should be limited to 5.0 AZ seconds. In addition, if the upper limit of the tilt angle exceeds 5 degrees, In atoms cannot sufficiently enter the MQW active layer, and the oscillation wavelength becomes 395 nm or less, which is not preferable.
  • the off angle of the (0001) Ga surface in the ⁇ 1 100> direction is A
  • the off angle of the (0001) Ga surface in the ⁇ 11-20> direction is B.
  • the growth rate of the active layer is obtained by stacking each semiconductor layer on the substrate in the same manner as in Experimental Example 1, using a square root of (A 2 + B 2 ) of 0.30.
  • Example 4 0.20 AZ seconds (Comparative Example 4), 0.30 AZ seconds (Comparative Example 5), 0.40 AZ seconds (Comparative Example 6), 0.50 AZ seconds (Example 4), Six types of gallium nitride compound semiconductor laser devices of 70 AZ seconds (Example 5) and 1.00 AZ seconds (Example 6) were fabricated.
  • the slope efficiency is 0 if the growth rate of the active layer is 0.5 AZ seconds or more. It can be seen that it is over 70WZA. If the growth rate of this active layer is 0.5 to 0.90 AZ seconds, a slope efficiency of 0.75 WZA or higher can be expected. However, in FIG. Within the range of key, the same slope efficiency is obtained up to 5.oAZ seconds. Even if the growth rate of the active layer is too high, the crystal quality of the MQW active layer will deteriorate and the reliability of the device will decrease, so the upper limit of the growth rate of the active layer should be limited to 5. OAZ seconds. In addition, if the square root of (A 2 + B 2 ) exceeds 7.0, In atoms cannot sufficiently enter the MQW active layer, and the oscillation wavelength becomes 395 nm or less, which is not preferable.
  • Example 7 and Comparative Example 7 the crystal growth surface of the GaN substrate has an inclination angle of 0.30 degrees to the (1 100) direction of the (0001) Ga surface, and the active layer is grown on this substrate.
  • Two types of gallium nitride compounds are formed by laminating each semiconductor layer in the same manner as in Experimental Example 1 so that the speed is 1.
  • OA Example 7
  • 0.4 AZ seconds Comparative Example 7
  • a semiconductor laser element was fabricated.
  • the slope efficiency and the oscillation wavelength of each were 10 W average values of 0.8 W / A and 407 nm for the gallium nitride compound semiconductor laser element of Example 7, and 0.2 WZA and 398 nm for Comparative Example 7. It became.
  • the oscillation wavelengths of the gallium nitride compound semiconductor laser elements of Example 7 and Comparative Example 7 are shown in Table 1 for comparison with other examples.
  • Example 8 and Comparative Example 8 the crystal growth surface of the GaN substrate has an off angle in the ⁇ 1 100> direction of the (0001) Ga surface as A, and the (0001) Ga surface in the ⁇ 11-20> direction is off.
  • the angle is B
  • Two types of gallium nitride compound semiconductors are formed by laminating each semiconductor layer in the same manner as in Experimental Example 1 so that 0 AZ seconds (Example 8) and 0.4 AZ seconds (Comparative Example 8) are obtained. A laser element was produced.
  • the slope efficiency and oscillation wavelength of each element are 0.7 WZA and 409 nm in the case of the gallium nitride compound semiconductor laser element of Example 8, and 0.3 WZA and 399 nm in the case of Comparative Example 8, as an average value of 10 elements. It was.
  • the oscillation wavelengths of the gallium nitride compound semiconductor laser elements of Example 8 and Comparative Example 8 are shown in Table 2 for comparison with other examples.
  • the gallium nitride-based compound semiconductor laser device of the present invention is an MQW active layer well. Although the oscillation wavelength can be changed by changing the In composition of the layer, the effect becomes more remarkable when the oscillation wavelength force is S395 to 405 nm.
  • the resonator surface is made a natural rough surface of the crystal, a resonator surface with good specularity can be obtained, so that the element yield is greatly improved. Therefore, the effect of the present invention is industrially improved. Remarkably available.
  • the present invention is applied to a semiconductor laser device in which the reflectance of the emission surface of the resonator surface is adjusted to 10 to 30%, and an end face coat having a reflectance of 70% or more is formed on the rear surface of the resonator surface. Then, since the return light noise that enters from the outside through the exit surface can be reduced, the noise characteristics can be improved when applied to an optical pickup, and the effects of the present invention can be used more remarkably.
  • the present invention is applied to a semiconductor laser device in which an exit surface coat having a reflectance of 10% or less is formed on the exit surface of the resonator surface, and an end surface coat having a reflectivity of 70% or more is formed on the rear surface of the resonator surface. Since the reflectance of the emission surface is low and the ratio of light emitted to the outside is increased and higher output is obtained, the effect of the present invention can be used more remarkably.

Abstract

　本発明の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法は、窒化ガリウム基板の結晶成長面として（０００１）Ｇａ面の<１－１００>方向に絶対値で０．１６度以上５．０度以下傾斜した面、又は、（０００１）Ｇａ面の<１－１００>方向へのオフ角度をＡとし、（０００１）Ｇａ面の<１１－２０>方向へのオフ角度をＢとした場合の（Ａ２＋Ｂ２）の平方根が０．１７以上７．０以下である面を用い、かつ活性層を０．５Å／秒以上５．０Å／秒以下の成長速度で成長させることを特徴とする。これにより、オフ角度の大きな窒化ガリウム基板を使用しても、スロープ効率が大きく、素子抵抗が減少し、駆動電圧を低減でき、しかも、製造歩留まりが高く、バラツキが少なく、高出力の青紫色の光を発することができる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及びこの製造方法で作製された化合物半導体レーザ素子を提供することができる。

Description

明 細 書
窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化ガリウム系 化合物半導体レーザ素子
技術分野
[0001] 本発明は、化合物半導体レーザ素子の製造方法及びこの製造方法で作製された 化合物半導体レーザ素子に関し、特に青紫色の短波長の光を発することができるス ロープ効率の大きい窒化ガリウム系の化合物半導体レーザ素子の製造方法及びこ の製造方法で作製された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子に関する。
背景技術
[0002] 近年、青色 LEDや青紫色半導体レーザには、窒化物系半導体が主として用いられ ている。この窒化物系半導体は、通常、サファイア基板、 SiC基板または GaNなどの 窒化物系半導体用基板上に、 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属気相成長）法、 MBE (Molecular Beam Epitaxy;分子線ェピタキシャル成 長）法、または、 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy)法などの結晶成長法を用い て成長させる。このうち、結晶成長法としては、 MOCVD法が最もよく利用されている
[0003] 従来の窒化物系半導体レーザ素子の一具体例を図 4に示す。なお、図 4は、従来 の窒化物系半導体素子 50の模式的な断面図である。この窒化物系半導体レーザ素 子 50は、サファイア基板 51上にバッファ層 52、アンドープ GaN層 53、 n— GaNコン タクト層 54、 n— AlGaNクラッド層 55、 n— GaN光ガイド層 56、活性層 57、 p-GaN 光ガイド層 58が順に形成されてなる。 p— GaN光ガイド層 58の所定幅の領域上にリ ッジ状に p— AlGaNクラッド層 59が形成されており、このリッジ状の p— AlGaNクラッ ド層 59の側面に電流狭窄層 60が形成されている。さらに、 p— AlGaNクラッド層 59 の上面および電流狭窄層 60上に p - GaNコンタクト層 61が形成されて!、る。 p— Ga Nコンタクト層 61から n— GaNコンタクト層 54までの一部領域が除去されて n— GaN コンタクト層 54が露出し、メサ形状が形成されている。露出した n— GaNコンタクト層 5 4の所定領域上に n電極 62が形成され、 p - GaNコンタクト層 61の所定領域上に p電 極 63が形成されている。
[0004] ところで、このようなサファイア基板上に窒化ガリウム系半導体層が形成されてなる 窒化物系半導体素子においては、サファイア基板と窒化ガリウム系半導体層との間 の格子定数の差が大きい。このため、サファイア基板上に形成された窒化ガリウム系 半導体層は多くの転位を含んでおり結晶性が劣化している。したがって、サファイア 基板を用いた窒化物系半導体素子においては、良好な素子特性を実現することが 困難である。
[0005] そこで、下記特許文献 1には、基板として SiC結晶の（OOOl) Si面に対して 0. 02度 ないし 0. 6度の範囲内で傾斜した面 (オフ面）を有する SiC基板を用いて窒化物系 半導体層を形成すると、良好な結晶性が得られることが示されており、また、窒化ガリ ゥム基板を用いても同様の結果が得られることが示唆されている。さらに、下記特許 文献 2には窒化ガリウム基板として C面力 の傾斜角度が 0. 03度以上、 10度以下の ものを使用した窒化物系半導体発光素子の発明が、また、下記特許文献 3には窒化 ガリウム基板として（0001)面力も所定の方向に 1度以上 20度以下の傾斜面を有す るものを使用すると結晶性の良好な窒化物系半導体層が得られることが、さらに、下 記特許文献 4には、窒化ガリウム基板として (OOOl) C面から 15度以上 60度以下の 傾斜面を有するものを使用すると InGaN系においても結晶性の良好な窒化物半導 体層が得られること力 それぞれ示されている。
特許文献 1：特開平 11― 233391号公報
特許文献 2：特開 2000 - 223743号公報
特許文献 3 :特開 2002— 16000号公報
特許文献 4：特開 2002— 344089号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上述のような窒化ガリウム基板の（0001)面から所定の傾斜面を有す るものを使用して形成された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子においては、 結晶性の良好な窒化物系半導体層が得られるにしても、得られた窒化ガリゥム系化 合物半導体レーザ素子のスロープ効率が小さぐ素子特性として問題があり、高光出 力使用には適さないものが作製される場合があった。
[0007] 一方、本発明者等は、上記のスロープ効率が小さ ヽ窒化ガリウム系化合物半導体 レーザ素子が作製される原因を検討すべく種々実験を重ねた結果、スロープ効率が 小さい窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子は、窒化ガリウム基板の結晶成長面 である（0001) Ga面の傾斜角度が、一方向に傾斜させる場合であつても 2方向に傾 斜させる場合であっても、所定の数値範囲から外れる場合に生じることを見出し、この 傾斜角度を限定したスロープ効率が大きい窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 に関して既に特願 2005— 023322号 (以下、「先願」という。）として特許出願してい る。
[0008] すなわち、先願明細書及び図面には、スロープ効率が大きい窒化ガリウム系化合 物半導体レーザ素子の製造に使用し得る窒化ガリウム基板表面のオフ角度が限定さ れており、その範囲外となるオフ角度の大きな基板上に窒化ガリウム系化合物半導 体レーザ素子を作製する場合には、スロープ効率が低下することが指摘されて 、る。
[0009] 一方、オフ角度の大きい領域の窒化ガリウム基板表面に窒化ガリウム系化合物半 導体レーザ素子を形成すると、素子抵抗が減少し、駆動電圧が低減できるという利点 が別に存在することも判明している。しかし、このような利点もスロープ効率の満足で きる素子が得られないため、オフ角度の大きな基板は従来力 窒化ガリウム系化合 物半導体レーザ素子作製用としては用いられてこな力つた。
[0010] 本発明者等は、上述のようなオフ角度の大きい領域の窒化ガリウム基板を使用する とスロープ効率が小さい窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子が作製される原因 を検討すべく種々実験を重ねた結果、このスロープ効率はオフ角度の大きい領域の 窒化ガリウム基板上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の活性層 の成長速度に律速されることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
[0011] すなわち、本発明は、オフ角度の大きな窒化ガリウム基板上に窒化ガリウム系化合 物半導体レーザ素子を作製するとスロープ効率が小さい窒化ガリウム系化合物半導 体レーザ素子が得られるという従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、 オフ角度の大きな窒化ガリウム基板を使用しても、スロープ効率が大きぐ素子抵抗 力 、さぐ駆動電圧を低減でき、し力も、製造歩留まりが高ぐノ ツキが少なぐ高出 力の青紫色の光を発することができる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製 造方法及びこの製造方法で作製された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を 提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求の範囲第 1項 に係る窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法の発明は、窒化ガリウム 基板上に、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を作製する方法であって、前記 窒化ガリウム基板の結晶成長面として（OOOl) Ga面のく 1— 100〉方向に絶対値で 0. 16度以上 5. 0度以下傾斜した面を用い、かつ活性層を 0. 5AZ秒以上 5. 0AZ秒 以下の成長速度で成長させることを特徴とする。
[0013] この場合、窒化ガリウム基板の結晶成長面の傾斜が（0001) Ga面のく 1— 100〉方 向に絶対値で 0. 16度以上の場合、活性層の成長速度が 0. 5AZ秒未満であると アンコート窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子のスロープ効率が 0. 3WZAに も達しない場合が生じるが、活性層の成長速度が 0. 5 AZ秒以上ではスロープ効率 が 0. 6WZA以上となる。ただ、活性層の成長速度が速すぎても MQW活性層の結 晶品質が悪くなるために素子の信頼性が低下するので、活性層の成長速度の上限 は 5. 0AZ秒に止めるべきである。また、傾斜角度の上限が 5度を超えると MQW活 性層内に In原子が十分に入らなくなり、発振波長が 395nm以下となってしまうので 好ましくない。
[0014] このような窒化ガリウム基板の結晶成長面の傾斜角度範囲と活性層の成長速度の 組合せにおいて安定的にスロープ効率が 0. 6WZA以上の窒化ガリウム系化合物 半導体レーザ素子が得られる力 このような結果が得られることの理由は、現在のとこ ろまだ明確になっておらず、今後の研究を待つ必要がある力 以下の理由によるもの と考えられる。
[0015] 従来、オフ角度の大きい基板面を用いた場合、レーザ素子のスロープ効率が低下 していた原因としては次のように推測される。一般に、スロープ効率は主に活性層の 発光効率の大きさで決定されるが、 InGaN活性層の場合、島状成長になると In組成 の局在化現象が成長層内で発生し、その結果、発光効率の大きな活性層が得られる ことになる。し力しながら、従来のように活性層の成長速度を小さくして、オフ角度の 大きな基板面上に成長させると、大きなオフ角度により結晶面のステップ密度が高く なっている影響を顕著に受け、結晶成長形態力ステップ成長となり、オフ角度の小さ な基板面上で見られるような島状成長とはならなくなる。したがって、これらの理由で 、従来はオフ角度の大きな基板面上では、スロープ効率の小さな窒化物化合物半導 体レーザ素子し力得られな力つた。
[0016] 一方、本発明では、活性層の成長速度を 0. 5AZ秒以上 5. OAZ秒以下と大きく することで、上記問題点を改善することができた。すなわち、オフ角度の絶対値が大 きな基板面でも、成長速度を速くすることで、ステップ成長ではなぐ島状成長の結晶 成長形態が得られるようになり、その結果、 In組成の局在化現象が成長層内で発生 し、発光効率が大きな活性層を得ることが可能となったものと思われる。
[0017] また、請求の範囲第 2項に係る発明は、請求の範囲第 1項に記載の窒化ガリウム系 化合物半導体レーザ素子の製造方法にお!、て、前記半導体レーザ素子の発振波長 力 395〜405nmであることを特徴とする。
[0018] また、請求の範囲第 3項に係る発明は、請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の窒 化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法にぉ 、て、前記半導体レーザ素 子の共振器面を結晶の自然へきか 、面としたことを特徴とする。
[0019] また、請求の範囲第 4項に係る発明は、請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれ力 1項 に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法にぉ 、て、前記半導 体レーザ素子の共振器面の出射面を反射率が 10〜30%に調整し、前記共振器面 の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴とする。
[0020] また、請求の範囲第 5項に係る発明は、請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれ力 1項 に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法にぉ 、て、前記半導 体レーザ素子の共振器面の出射面に反射率 10%以下の端面コートを形成し、前記 共振器面の後面に反射 70%以上の端面コートを形成したことを特徴とする。
[0021] さらに、請求の範囲第 6項に係る窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造 方法の発明は、窒化ガリウム基板上に、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を 作製する方法であって、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面として、（OOOl) Ga面 の〈1— 100〉方向へのオフ角度を Aとし、 (0001) Ga面の〈11 - 20〉方向へのオフ角 度を Bとした場合の（A2+B2)の平方根が 0. 17以上 7. 0以下である面を用い、かつ 活性層を 0. 5AZ秒以上 5. 0AZ秒以下の成長速度で成長させることを特徴とする
[0022] この場合、（A2+B2)の平方根が 0. 17以上 7. 0以下の場合、活性層の成長速度 が 0. 5AZ秒未満であるとアンコート窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子のスロ ープ効率が 0. 3WZA以上にも達しない場合が生じる力 活性層の成長速度が 0. 5 AZ秒以上ではスロープ効率が 0. 6WZA以上となる。ただ、活性層の成長速度が 速すぎても MQW活性層の結晶品質が悪くなるために素子の信頼性が低下するの で、活性層の成長速度の上限は 5. OA/秒に止めるべきである。また、（A2 + B2)の 平方根が 7. 0を超えると MQW活性層内に In原子が十分に入らなくなり、発振波長 が 395nm以下となってしまうので好ましくない。
[0023] また、請求の範囲第 7項に係る発明は、請求の範囲第 6項に記載の窒化ガリウム系 化合物半導体レーザ素子の製造方法にお!、て、前記半導体レーザ素子の発振波長 力 395〜405nmであることを特徴とする。
[0024] また、請求の範囲第 8項に係る発明は、請求の範囲第 6項又は第 7項に記載の窒 化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法にぉ 、て、前記半導体レーザ素 子の共振器面を結晶の自然へきか 、面としたことを特徴とする。
[0025] また、請求の範囲第 9項に係る発明は、請求の範囲第 6項〜第 8項のいずれ力 1項 に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法にぉ 、て、前記半導 体レーザ素子の共振器面の出射面を反射率が 10〜30%に調整し、前記共振器面 の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴とする。
[0026] また、請求の範囲第 10項に係る発明は、請求の範囲第 6項〜第 8項のいずれか 1 項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子において、前記半導体レーザ 素子の共振器面の出射面に反射率 10%以下の端面コートを形成し、前記共振器面 の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したとを特徴とする。
[0027] さらに、請求の範囲第 11項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の発 明は、窒化ガリウム基板上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子で あって、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面が（0001) Ga面のく 1— 100〉方向に絶 対値で 0. 16度以上 5. 0度以下傾斜した面を有し、かつ活性層が 0. 5AZ秒以上 5 . 0AZ秒以下の成長速度で成長させたものであることを特徴とする。
[0028] また、請求の範囲第 12項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の発 明は、窒化ガリウム基板上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子で あって、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面が、（0001) Ga面のく 1— 100〉方向へ のオフ角度を Aとし、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場合の（ A2+B2)の平方根が 0. 17以上 7. 0以下である面を有し、かつ活性層が 0. 5AZ秒 以上 5. 0AZ秒以下の成長速度で成長させたものであることを特徴とする。
発明の効果
[0029] 本発明は、上記のような構成を備えることにより、以下に述べるような優れた効果を 奏する。すなわち、請求の範囲第 1項及び請求の範囲第 6項に係る窒化ガリウム系化 合物半導体レーザ素子製造方法の発明によれば、バラツキを考慮しても安定的にス ロープ効率が 0. 6WZA以上の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を製造し得 る。
[0030] また、請求の範囲第 2項及び請求の範囲第 7項に係る発明によれば、発振波長が 3 95〜405nmの青紫色範囲である場合に本発明の効果がより顕著に現われる。
[0031] また、請求の範囲第 3項及び請求の範囲第 8項に係る発明によれば、共振器面を 結晶の自然へきかい面にすることにより、窒化ガリウム系化合物レーザ素子の製造歩 留りが大きく向上するため、工業的に本発明の効果をより顕著に利用できる。
[0032] また、請求の範囲第 4項及び請求の範囲第 9項に係る発明によれば、共振器面の 出射面は反射率が 10〜30%に調整されており、共振器面の後面は反射率 70%以 上の端面コートが形成されている半導体レーザ素子に対して本発明を適用すること により、光ピックアップへの応用時にノイズ特性を向上させることができるため、本発 明の効果をより顕著に利用できる。
[0033] また、請求の範囲第 5項及び請求の範囲第 10項に係る発明によれば、共振器面の 出射面は反射率 10%以下の端面コートが形成されており、共振器面の後面は反射 率 70%以上の端面コートが形成されている半導体レーザ素子に対して本発明を適 用することにより、より高い光出力を要求される用途の場合に適合できるため、本発 明の効果をより顕著に利用できる。
[0034] さらに、請求の範囲第 11項及び請求の範囲第 12項に係る発明によれば、バラツキ を考慮してもそれぞれ安定的にスロープ効率が 6WZA以上の窒化ガリウム系化合 物半導体レーザ素子が得られる。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本発明の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の拡大縦断面図である。
[図 2]GaN基板の結晶成長面が（OOOl) Ga面のく 1— 100〉方向のへの傾斜角度が 0 . 30度の場合の、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子における活性層成長速 度とスロープ効率の関係を示す図である。
[図 3]GaN基板の結晶成長面が（OOOl) Ga面の〈1— 100〉方向へのオフ角度を Aと し、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場合、（A2+B2)の平方 根が 0. 30の場合の、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子における活性層成長 速度とスロープ効率の関係を示す図である。
[図 4]従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の拡大縦断面図である。
符号の説明
1 GaN基板
2 n型 AlGaNクラッド層
3 MQV活性層
4 InGaN光ガイド層
5 AlGaNキャップ層
6 p型 AlGaNクラッド層
7 p型 GaNコンタクト層
8 p型電極
9 パッド電極
10 SiO膜
2
11 n型電極
発明を実施するための最良の形態 [0037] 以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例及び図面を用いて詳細に説 明するが、以下に述べた実施例は、本発明の技術思想を具体ィ匕するための窒化ガリ ゥム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及びこの製造方法で作製された窒化ガ リウム系化合物半導体レーザ素子を例示するものであって、本発明をこの実施例に 特定することを意図するものではなぐ本発明は特許請求の範囲に示した技術思想 を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。
[実験例 1] (実施例 1〜3及び比較例 1〜3)
GaN基板の結晶成長面として、（OOOl) Ga面の〈1 100〉方向へのオフ角度が 0 . 30度のものを使用し、この基板上にそれぞれ以下のようにして各半導体層を積層 することにより、活性層の成長速度が、 0. 20AZ秒 (比較例 1)、0. 30AZ秒 (比較 例 2)、 0. 40 AZ秒 (比較例 3)、 0. 50AZ秒 (実施例 1)、 0. 70AZ秒 (実施例 2) 、 1. 00 AZ秒 (実施例 3)である 6種類の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を 作製することにより、活性層の成長速度とスロープ効率との関係を調べた。
[0038] まず、図 1に示したように、 GaN基板（1)上に、 MOCVD (有機金属気相成長法） 法により成長温度 1100°C、原料に NH、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、
3
GeHを用い、 n型 AlGaNクラッド層（2)を成長速度 3· OAZsecで 1· 0 m成長さ
4
せた。
[0039] その後、温度を下降させ、 3周期構造 MQW活性層 (3)のうち InGaN井戸層を、成 長温度 800°C、原料【こ NH、トリメチノレガリウム、トリメチノレインジウムを用！/、、 0. 003
3
μ m成長させ、次に MQW活性層（3)のうち GaN障壁層を、原料に NH、トリメチル
3 ガリウムを用い 0. 成長させた。以上の MQW活性層の成長速度が、本発明 に 、う活性層の成長速度に相当し、ここでは比較例 1〜 3及び実施例 1〜 3にそれぞ れ対応する成長速度となるように制御した。さらに、成長温度 800°C、原料に NH、ト
3 リメチルガリウム、トリメチルインジウムを用い、 InGaN光ガイド層（4)を 0. 1 μ m成長 させた。
[0040] その後、成長温度 800°C、原料に NH、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムを
3
用い、 AlGaNキャップ層 (5)を 0. 02 μ m成長させ、次に、温度を上昇させ、成長温 度 1100°C、原料に NH、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、シクロペンタジェ -ルマグネシウムを用い、 p型 AlGaNクラッド層（6)を成長速度 3. OAZsecで 0· 5 m成長させた。そして、最後に、成長温度 1100°C、原料に NH、トリメチルガリウム
3
、シクロペンタジェ-ルマグネシウムを用い、 p型 GaNコンタクト層（7)を 0. 005 μ m 成長させた。
[0041] 次に、電極プロセスを以下の手順で行った。まず、 PtZPdからなる P型電極（8)を 形成し、その後、ドライエッチングにより、電流狭窄部分であるリッジ（7、 8)を形成し、 次に、 CVD装置を用いてリッジ両側に SiO膜（10)を形成した。次に、 Ti/Pd/Au
2
力もなるノ ッド電極 (9)を形成し、基板の裏側を研磨してウェハを 110 μ m程度の厚 さにし、最後に AlZPtZAu力もなる n型電極（11)を形成して、ウェハを完成させた 。引き続いて、スクライブ工程を用いて素子分離し、図 1に示す窒化ガリウム系化合物 半導体レーザ素子を完成させた。
[0042] 完成した 6種類の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子について、室温下で、ァ ンコート状態で、それぞれ 10個ずつ特性評価を行い、その平均値を求めた。結果を 活性層の成長速度とアンコートレーザ素子のスロープ効率 (WZA)の関係を図 2に、 また、それぞれの発振波長を表 1にまとめて示した。
[0043] [表 1]
活性層成長速度 発振波長
秒） (nm )
比較例 1 0. 20 405
比較例 2 408
比較例 3 403
実施例 1 ό d 0 o. 50 406
実施例 2 0. 寸O C寸 70 408
実施例 3 1 . 0 ο ο0 o 41 1
比較例 7 398
実施例 7 1 . 00 407 図 2に示した結果によると、（0001) Ga面のく 1— 100〉方向に傾斜した角度の絶対 値が 0. 30度の基板を用いた場合、活性層の成長速度が 0. 5AZ秒以上であれば スロープ効率が 0. 75WZ A以上となっていることが分かる。この活性層の成長速度 が 0. 7AZ秒以上であるとスロープ効率が 0. 8WZA以上を期待できる。活性層の 成長速度が速すぎても MQW活性層の結晶品質が悪くなるために素子の信頼性が 低下するので、活性層の成長速度の上限は 5. 0AZ秒に止めるべきである。また、 傾斜角度の上限が 5度を超えると MQW活性層内に In原子が十分に入らなくなり、発 振波長が 395nm以下となってしまうので好ましくない。
[実験例 2] (実施例 4〜6及び比較例 4〜6)
次に、 GaN基板の結晶成長面として、（0001) Ga面の〈1 100〉方向へのオフ角 度を Aとし、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場合、（A2+B2) の平方根が 0. 30のものを使用し、この基板上にそれぞれ実験例 1の場合と同様にし て各半導体層を積層することにより、活性層の成長速度が、 0. 20AZ秒 (比較例 4) 、 0. 30 AZ秒 (比較例 5)、 0. 40 AZ秒 (比較例 6)、 0. 50 AZ秒 (実施例 4)、 0. 70AZ秒 (実施例 5)、 1. 00 AZ秒 (実施例 6)である 6種類の窒化ガリウム系化合 物半導体レーザ素子を作製した。
[0044] 完成した 6種類の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子について、室温下で、ァ ンコート状態で、それぞれ 10個ずつ特性評価を行い、その平均値を求めた。結果を GaN基板の結晶成長面が（OOOl) Ga面の〈1— 100〉方向へのオフ角度を Aとし、 ( 0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場合、（A2+B2)の平方根が 0 . 30の場合の、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子における活性層成長速度と アンコートレーザ素子のスロープ効率 (WZA)の関係を図 3に、また、それぞれの発 振波長を表 2にまとめて示した。
[0045] [表 2]
Figure imgf000014_0001
図 3に示した結果によると、前記 (A2+B2)の平方根が 0. 30の基板を用いた場合 は、活性層の成長速度が 0. 5AZ秒以上であればスロープ効率が 0. 70WZA以 上となっていることが分かる。この活性層の成長速度が 0. 5〜0. 90AZ秒であると スロープ効率が 0. 75WZA以上を期待できる。し力しながら、図 3においてはバラッ キの範囲内で 5. oAZ秒まで同程度のスロープ効率が得られている。活性層の成長 速度が速すぎても MQW活性層の結晶品質が悪くなるために素子の信頼性が低下 するので、活性層の成長速度の上限は 5. OAZ秒に止めるべきである。また、（A2 + B2)の平方根が 7. 0を超えると MQW活性層内に In原子が十分に入らなくなり、発振 波長が 395nm以下となってしまうので好ましくない。
[実施例 7及び比較例 7]
実施例 7及び比較例 7として、 GaN基板の結晶成長面が（0001) Ga面の〈1 100 〉方向のへの傾斜角度が 0. 30度のものを用い、この基板上に活性層の成長速度を 1. OA (実施例 7)及び 0. 4AZ秒 (比較例 7)となるように、それぞれ実験例 1の場合 と同様にして各半導体層を積層することにより 2種類の窒化ガリウム系化合物半導体 レーザ素子を作製した。それぞれのスロープ効率及び発振波長は、 10素子の平均 値として、実施例 7の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の場合は 0. 8W/A 及び 407nmとなり、比較例 7の場合は 0. 2WZA及び 398nmとなった。なお、実施 例 7及び比較例 7の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の発振波長については 、他の例との比較のために、表 1にまとめて示した。
[実施例 8及び比較例 8]
実施例 8及び比較例 8として、 GaN基板の結晶成長面が（0001) Ga面の〈1 100 〉方向へのオフ角度を Aとし、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとし た場合、 A=0. 25及び B=0. 17であり、（A2+B2)の平方根が 0. 30である基板を 用い、この基板上に活性層の成長速度を 1. 0AZ秒 (実施例 8)及び 0. 4AZ秒（ 比較例 8)となるように、それぞれ実験例 1の場合と同様にして各半導体層を積層する ことにより 2種類の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を作製した。それぞれの スロープ効率及び発振波長は、 10素子の平均値として、実施例 8の窒化ガリウム系 化合物半導体レーザ素子の場合は 0. 7WZA及び 409nmとなり、比較例 8の場合 は 0. 3WZA及び 399nmとなった。なお、実施例 8及び比較例 8の窒化ガリウム系 化合物半導体レーザ素子の発振波長については、他の例との比較のために、表 2に まとめて示した。
なお、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子は、 MQW活性層の井戸 層の In組成を変化させることにより発振波長を変えることができるが、その発振波長 力 S395〜405nmである場合により効果が顕著となる。
[0047] また、共振器面を結晶の自然へきかい面にすることにより、鏡面性の良好な共振器 面が得られるために素子歩留りが大きく向上するので、工業的には本発明の効果を より顕著に利用できる。
[0048] また、共振器面の出射面は反射率を 10〜30%に調整し、共振器面の後面に反射 率 70%以上の端面コートを形成した半導体レーザ素子に対して本発明を適用すると 、外部から出射面を経て入ってくる戻り光ノイズを低減できるので、光ピックアップへ の応用時にノイズ特性を向上させることができ、本発明の効果をより顕著に利用でき る。
[0049] また、共振器面の出射面は反射率 10%以下の端面コートを形成し、共振器面の後 面は反射率 70%以上の端面コートを形成した半導体レーザ素子に対して本発明を 適用すると、出射面の反射率が低いために外部に出射する光の割合が増え、より高 出力が得られるから、本発明の効果をより顕著に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 窒化ガリウム基板上に、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を作製する方法 であって、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面として (OOOl) Ga面のく 1 100〉方 向に絶対値で 0. 16度以上 5. 0度以下傾斜した面を用い、かつ活性層を 0. 5AZ 秒以上 5. 0AZ秒以下の成長速度で成長させることを特徴とする窒化ガリウム系化 合物半導体レーザ素子の製造方法。
[2] 前記半導体レーザ素子の発振波長が 395〜405nmであることを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法。
[3] 前記半導体レーザ素子の共振器面を結晶の自然へきか!/、面としたことを特徴とす る請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の 製造方法。
[4] 前記半導体レーザ素子の共振器面の出射面を反射率が 10〜30%に調整し、前 記共振器面の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴とする請求 の範囲第 1項〜第 3項のいずれか 1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ 素子の製造方法。
[5] 前記半導体レーザ素子の共振器面の出射面に反射率 10%以下の端面コートを形 成し、前記共振器面の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴と する請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれか 1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導 体レーザ素子の製造方法。
[6] 窒化ガリウム基板上に、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子を作製する方法 であって、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面として、（0001) Ga面のく 1— 100〉方 向へのオフ角度を Aとし、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場 合の（A2+B2)の平方根が 0. 17以上 7. 0以下である面を用い、かつ活性層を 0. 5 AZ秒以上 5. 0AZ秒以下の成長速度で成長させることを特徴とする窒化ガリウム 系化合物半導体レーザ素子の製造方法。
[7] 前記半導体レーザ素子の発振波長が 395〜405nmであることを特徴とする請求の 範囲第 6項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法。
[8] 前記半導体レーザ素子の共振器面を結晶の自然へきか!/、面としたことを特徴とす る請求の範囲第 6項又は第 7項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の 製造方法。
[9] 前記半導体レーザ素子の共振器面の出射面を反射率が 10〜30%に調整し、前 記共振器面の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴とする請求 の範囲第 6項〜第 8項のいずれか 1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ 素子の製造方法。
[10] 前記半導体レーザ素子の共振器面の出射面に反射率 10%以下の端面コートを形 成し、前記共振器面の後面に反射率 70%以上の端面コートを形成したことを特徴と する請求の範囲第 6項〜第 8項のいずれか 1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導 体レーザ素子の製造方法。
[11] 窒化ガリウム基板上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子であつ て、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面が（0001) Ga面のく 1— 100〉方向に絶対値 で 0. 16度以上 5. 0度以下傾斜した面を有し、かつ活性層が 5AZ秒以上 5. OA/ 秒以下の成長速度で成長させたものであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半 導体レーザ素子。
[12] 窒化ガリウム基板上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子であつ て、前記窒化ガリウム基板の結晶成長面が、（0001) Ga面の〈1 100〉方向へのォ フ角度を Aとし、（0001) Ga面の〈11— 20〉方向へのオフ角度を Bとした場合の（A2 + B2)の平方根が 0. 17以上 7. 0以下である面を有し、かつ活性層が 0. 5AZ秒以 上 5. 0AZ秒以下の成長速度で成長させたものであることを特徴とする窒化ガリウム 系化合物半導体レーザ素子。
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