JP2000294875A - 窒化物レーザ素子構造 - Google Patents
窒化物レーザ素子構造Info
- Publication number
- JP2000294875A JP2000294875A JP11095129A JP9512999A JP2000294875A JP 2000294875 A JP2000294875 A JP 2000294875A JP 11095129 A JP11095129 A JP 11095129A JP 9512999 A JP9512999 A JP 9512999A JP 2000294875 A JP2000294875 A JP 2000294875A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- layer
- laser device
- insulating film
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高出力でもＦＦＰが良好な単一横モードとな
り、歩留も良い新規な素子構造を得る。 【構成】活性層上に形成された第１のｐ型窒化物半導体
層の上にストライプ状の開口部を有する絶縁膜を形成す
ることで、次に形成する第２の窒化物半導体層は前記開
口部より選択成長していく。すなわちこの窒化物半導体
レーザ素子は、エッチングによってリッジを形成する必
要がなくなり、窒化物半導体を積層していくだけで所望
の屈折率差が得られるようになる。
り、歩留も良い新規な素子構造を得る。 【構成】活性層上に形成された第１のｐ型窒化物半導体
層の上にストライプ状の開口部を有する絶縁膜を形成す
ることで、次に形成する第２の窒化物半導体層は前記開
口部より選択成長していく。すなわちこの窒化物半導体
レーザ素子は、エッチングによってリッジを形成する必
要がなくなり、窒化物半導体を積層していくだけで所望
の屈折率差が得られるようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎbＡ
ｌcＧａ1-b-cＮ、０≦ｂ、０≦ｃ、ｂ＋ｃ＜１）よりな
るレーザ素子に関する。
ｌcＧａ1-b-cＮ、０≦ｂ、０≦ｃ、ｂ＋ｃ＜１）よりな
るレーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者は、実用可能な窒化物半導体レ
ーザ素子として、例えばJpn.J.Appl.Phys.Vol.37(199
8）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998の文献に
素子構造を提案している。上記文献の技術は、サファイ
ア基板上部に、部分的に形成されたＳｉＯ2膜を介して
選択成長された転位の少ないＧａＮよりなる窒化物半導
体基板の上に、レーザ素子構造となる窒化物半導体層を
複数積層してなる素子とすることで、室温での連続発振
１万時間以上を可能とするものである。素子構造として
は、選択成長された窒化物半導体基板上に、ｎ−Ａｌk
Ｇａ1-kＮ（０≦ｋ＜１）よりなるｎ型コンタクト層、
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層、ｎ−Ａｌ
0.14Ｇａ 0.86Ｎ／ＧａＮの多層膜よりなるｎ型クラッド
層、ｎ−ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層、Ｉｎ0.02Ｇａ
0.98Ｎ／Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる多重量子井戸構造
の活性層、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型電子閉じ
込め層、ｐ−ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層、ｐ−Ａｌ
0.14Ｇａ0.86Ｎ／ＧａＮの多層膜よりなるｐ型クラッド
層、ｐ−ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層により構成さ
れている。
ーザ素子として、例えばJpn.J.Appl.Phys.Vol.37(199
8）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998の文献に
素子構造を提案している。上記文献の技術は、サファイ
ア基板上部に、部分的に形成されたＳｉＯ2膜を介して
選択成長された転位の少ないＧａＮよりなる窒化物半導
体基板の上に、レーザ素子構造となる窒化物半導体層を
複数積層してなる素子とすることで、室温での連続発振
１万時間以上を可能とするものである。素子構造として
は、選択成長された窒化物半導体基板上に、ｎ−Ａｌk
Ｇａ1-kＮ（０≦ｋ＜１）よりなるｎ型コンタクト層、
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層、ｎ−Ａｌ
0.14Ｇａ 0.86Ｎ／ＧａＮの多層膜よりなるｎ型クラッド
層、ｎ−ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層、Ｉｎ0.02Ｇａ
0.98Ｎ／Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる多重量子井戸構造
の活性層、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型電子閉じ
込め層、ｐ−ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層、ｐ−Ａｌ
0.14Ｇａ0.86Ｎ／ＧａＮの多層膜よりなるｐ型クラッド
層、ｐ−ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層により構成さ
れている。
【０００３】さらにこのレーザ素子は、ＦＦＰ（ファー
フィールドパターン）が良好な単一の横モードとなるよ
うにｐ型コンタクト層からｐ型クラッド層の一部までを
部分的にエッチングした、リッジ構造をとっている。
フィールドパターン）が良好な単一の横モードとなるよ
うにｐ型コンタクト層からｐ型クラッド層の一部までを
部分的にエッチングした、リッジ構造をとっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような屈折率導波型構造で高出力タイプの窒化物半導体
レーザ素子を実現するためにはエッチングする位置とし
ては、リッジ直下の活性層部とその他の活性層部との実
効屈折率差を１００分の１のオーダーで制御する必要が
あり、それにはｐ型クラッド層がほんの一部だけ残るま
で、すなわちｐ型光ガイド層の直前までの０．０１μｍ
以下の精度でエッチングしてリッジを形成しなければな
らない。それには上記の構造でも可能ではあるが、歩留
の点で問題があった。
ような屈折率導波型構造で高出力タイプの窒化物半導体
レーザ素子を実現するためにはエッチングする位置とし
ては、リッジ直下の活性層部とその他の活性層部との実
効屈折率差を１００分の１のオーダーで制御する必要が
あり、それにはｐ型クラッド層がほんの一部だけ残るま
で、すなわちｐ型光ガイド層の直前までの０．０１μｍ
以下の精度でエッチングしてリッジを形成しなければな
らない。それには上記の構造でも可能ではあるが、歩留
の点で問題があった。
【０００５】そこで本発明ではリッジ形成のためのエッ
チングを必要としない新規な素子構造を提供すること
で、高出力タイプ（例えば３０ｍＷ）でも歩留が良く、
ＦＦＰも良好な単一横モードとなるような窒化物半導体
レーザ素子を得ることが可能になる。
チングを必要としない新規な素子構造を提供すること
で、高出力タイプ（例えば３０ｍＷ）でも歩留が良く、
ＦＦＰも良好な単一横モードとなるような窒化物半導体
レーザ素子を得ることが可能になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
（１）〜（１０）の構成により本発明の目的を達成する
ことができる。 （１） 活性層上に形成された第１のｐ型窒化物半導体
層の上にストライプ状の開口部を有する第１の絶縁膜が
形成され、さらに前記開口部より第２のｐ型窒化物半導
体層が形成されて、その第２のｐ型窒化物半導体により
リッジが形成されていることを特徴とする窒化物半導体
レーザ素子。 （２） 前記第１のｐ型窒化物半導体層と第２のｐ型窒
化物半導体層が同じ組成を有することを特徴とする前記
（１）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１）〜（１０）の構成により本発明の目的を達成する
ことができる。 （１） 活性層上に形成された第１のｐ型窒化物半導体
層の上にストライプ状の開口部を有する第１の絶縁膜が
形成され、さらに前記開口部より第２のｐ型窒化物半導
体層が形成されて、その第２のｐ型窒化物半導体により
リッジが形成されていることを特徴とする窒化物半導体
レーザ素子。 （２） 前記第１のｐ型窒化物半導体層と第２のｐ型窒
化物半導体層が同じ組成を有することを特徴とする前記
（１）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【０００７】（３） 前記ストライプ状の開口部は３μ
ｍ以下であることを特徴とする前記（１）ないし（２）
のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。 （４） 前記第１のｐ型窒化物半導体層はＡｌXＧａ1-X
Ｎ（０≦Ｘ＜１）層を有する光ガイド層であり、第２の
ｐ型窒化物半導体層はＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜１かつ
Ｘ＜Ｙ）を有するクラッド層であることを特徴とする前
記（１）または（３）のいずれかに記載の窒化物半導体
レーザ素子。
ｍ以下であることを特徴とする前記（１）ないし（２）
のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。 （４） 前記第１のｐ型窒化物半導体層はＡｌXＧａ1-X
Ｎ（０≦Ｘ＜１）層を有する光ガイド層であり、第２の
ｐ型窒化物半導体層はＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜１かつ
Ｘ＜Ｙ）を有するクラッド層であることを特徴とする前
記（１）または（３）のいずれかに記載の窒化物半導体
レーザ素子。
【０００８】（５） 前記第１および第２のｐ型窒化物
半導体層はいずれもＡｌXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を
有する光ガイド層であることを特徴とする前記（２）ま
たは（３）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
子。 （６） 前記第１の絶縁膜はストライプ幅が２μｍ以上
２００μｍ以下、膜厚が０．５μｍ以下であることを特
徴とする前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の窒
化物半導体レーザ素子。
半導体層はいずれもＡｌXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を
有する光ガイド層であることを特徴とする前記（２）ま
たは（３）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
子。 （６） 前記第１の絶縁膜はストライプ幅が２μｍ以上
２００μｍ以下、膜厚が０．５μｍ以下であることを特
徴とする前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の窒
化物半導体レーザ素子。
【０００９】（７） 前記リッジの最上層表面には電極
が形成され、リッジの側面および前記第１の絶縁膜表面
には第２の絶縁膜が形成されていることを特徴とする前
記（１）ないし（６）のいずれかに記載の窒化物半導体
レーザ素子。 （８） 前記窒化物半導体レーザ素子は少なくともエピ
タキシャル成長されたＧａＮを含んだ基板上に窒化物半
導体が積層されてなるものであることを特徴とする前記
（１）ないし（７）のいずれかに記載の窒化物半導体レ
ーザ素子。
が形成され、リッジの側面および前記第１の絶縁膜表面
には第２の絶縁膜が形成されていることを特徴とする前
記（１）ないし（６）のいずれかに記載の窒化物半導体
レーザ素子。 （８） 前記窒化物半導体レーザ素子は少なくともエピ
タキシャル成長されたＧａＮを含んだ基板上に窒化物半
導体が積層されてなるものであることを特徴とする前記
（１）ないし（７）のいずれかに記載の窒化物半導体レ
ーザ素子。
【００１０】つまり本発明は、活性層上に形成された第
１のｐ型窒化物半導体層の上にストライプ状の開口部を
有する第１の絶縁膜を形成することで、次に形成する第
２のｐ型窒化物半導体層は前記開口部より選択成長して
いく。すなわちこの窒化物半導体レーザ素子は、エッチ
ングによってリッジを形成する必要がなくなり、窒化物
半導体層を積層していくだけで、所望の屈折率差が得ら
れるようになる。さらにエッチングによってリッジを形
成するよりも歩留が良く、ＦＦＰも良好な単一横モード
となる素子が得られるものである。
１のｐ型窒化物半導体層の上にストライプ状の開口部を
有する第１の絶縁膜を形成することで、次に形成する第
２のｐ型窒化物半導体層は前記開口部より選択成長して
いく。すなわちこの窒化物半導体レーザ素子は、エッチ
ングによってリッジを形成する必要がなくなり、窒化物
半導体層を積層していくだけで、所望の屈折率差が得ら
れるようになる。さらにエッチングによってリッジを形
成するよりも歩留が良く、ＦＦＰも良好な単一横モード
となる素子が得られるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の窒化物半導体レーザ素子
は、第１のｐ型窒化物半導体層の上に形成する第１の絶
縁膜を開口部を有するストライプ状とすることで、第１
の絶縁膜形成後の第２のｐ型窒化物半導体層をＭＯＶＰ
Ｅ（有機金属気相成長法）で成長させるとき、窒化物半
導体は、絶縁膜と絶縁膜との間の開口部から上方（積層
方向）に選択成長される。選択成長されることにより窒
化物半導体はエッチングをすることなく既にリッジ状に
なっており、新たにリッジを形成することなくＦＦＰ
（ファーフィールドパターン）が良好な単一の横モード
を得ることができる。また、この絶縁膜と絶縁膜との間
の開口部の幅は３μｍ以下とする。３μｍより大きい
と、発振は単一の横モードでなく、多モードとなってし
まう。さらに開口部の幅は１μｍ以上２μｍ以下とする
ことが望ましい。
は、第１のｐ型窒化物半導体層の上に形成する第１の絶
縁膜を開口部を有するストライプ状とすることで、第１
の絶縁膜形成後の第２のｐ型窒化物半導体層をＭＯＶＰ
Ｅ（有機金属気相成長法）で成長させるとき、窒化物半
導体は、絶縁膜と絶縁膜との間の開口部から上方（積層
方向）に選択成長される。選択成長されることにより窒
化物半導体はエッチングをすることなく既にリッジ状に
なっており、新たにリッジを形成することなくＦＦＰ
（ファーフィールドパターン）が良好な単一の横モード
を得ることができる。また、この絶縁膜と絶縁膜との間
の開口部の幅は３μｍ以下とする。３μｍより大きい
と、発振は単一の横モードでなく、多モードとなってし
まう。さらに開口部の幅は１μｍ以上２μｍ以下とする
ことが望ましい。
【００１２】本発明において、前記第１の絶縁膜の膜厚
は、好ましくは１０オングストローム以上、０．５μｍ
以下とし、好ましくは１０オングストローム以上、０．
１μｍ以下とする。このように第１の絶縁膜は薄ければ
薄いほど好ましい。この第１の絶縁膜を厚く形成する
と、第２のｐ型窒化物半導体をＭＯＶＰＥで成長させる
とき、絶縁膜と絶縁膜との間の開口部に、原料ガスやキ
ャリアガスなどが効率的に当たらなくなってしまい、結
晶性が悪くなってしまう。
は、好ましくは１０オングストローム以上、０．５μｍ
以下とし、好ましくは１０オングストローム以上、０．
１μｍ以下とする。このように第１の絶縁膜は薄ければ
薄いほど好ましい。この第１の絶縁膜を厚く形成する
と、第２のｐ型窒化物半導体をＭＯＶＰＥで成長させる
とき、絶縁膜と絶縁膜との間の開口部に、原料ガスやキ
ャリアガスなどが効率的に当たらなくなってしまい、結
晶性が悪くなってしまう。
【００１３】本発明において第１の絶縁膜のストライプ
幅は、２μｍ以上２００μｍ以下にすることが望まし
い。ストライプ幅を２μｍ以上とするのは、リッジ状に
形成された窒化物窒化物半導体をｐ電極で覆い被せると
き、ｐ電極の端部が絶縁膜上にあるようにするためであ
る。ストライプ幅が小さいと、ｐ電極が第１の絶縁膜す
べてを覆ってしまい、さらにｐ電極の端部が第１の絶縁
膜下の第１のｐ型窒化物半導体まで達するおそれがあ
り、通電してしまうとレーザとして発振しなくなってし
まう。さらに好ましくはストライプ幅を１０μｍ以上と
する。またストライプ幅が２００μｍより大きいと、第
２の窒化物半導体を形成するとき、第１の絶縁膜の開口
部から窒化物半導体が選択成長されるだけでなく、第１
の絶縁膜上からも窒化物半導体が成長してしまう。この
絶縁膜上から成長する窒化物半導体は非常に転位が多
く、さらに選択成長された窒化物半導体と結合してしま
い、この絶縁膜上の窒化物半導体をエッチングしないと
リッジ状にならなくなってしまうので好ましくない。
幅は、２μｍ以上２００μｍ以下にすることが望まし
い。ストライプ幅を２μｍ以上とするのは、リッジ状に
形成された窒化物窒化物半導体をｐ電極で覆い被せると
き、ｐ電極の端部が絶縁膜上にあるようにするためであ
る。ストライプ幅が小さいと、ｐ電極が第１の絶縁膜す
べてを覆ってしまい、さらにｐ電極の端部が第１の絶縁
膜下の第１のｐ型窒化物半導体まで達するおそれがあ
り、通電してしまうとレーザとして発振しなくなってし
まう。さらに好ましくはストライプ幅を１０μｍ以上と
する。またストライプ幅が２００μｍより大きいと、第
２の窒化物半導体を形成するとき、第１の絶縁膜の開口
部から窒化物半導体が選択成長されるだけでなく、第１
の絶縁膜上からも窒化物半導体が成長してしまう。この
絶縁膜上から成長する窒化物半導体は非常に転位が多
く、さらに選択成長された窒化物半導体と結合してしま
い、この絶縁膜上の窒化物半導体をエッチングしないと
リッジ状にならなくなってしまうので好ましくない。
【００１４】また、前記第１の絶縁膜はＭＯＶＰＥ反応
雰囲気に耐えることのできるものとする。この条件を満
たす物質としては、例えばＳｉＯＮ（ＳｉＮ、ＳｉＯ2
の化合物）、ＳｉＮ、ＳｉＯ2などが挙げられ、いずれ
の物質を用いても良いが、好ましくはＳｉＯＮを用い
る。ＳｉＯＮは、化学的に非常に安定な物質であり、こ
の膜を極端に薄くしても分解などは起こらない。
雰囲気に耐えることのできるものとする。この条件を満
たす物質としては、例えばＳｉＯＮ（ＳｉＮ、ＳｉＯ2
の化合物）、ＳｉＮ、ＳｉＯ2などが挙げられ、いずれ
の物質を用いても良いが、好ましくはＳｉＯＮを用い
る。ＳｉＯＮは、化学的に非常に安定な物質であり、こ
の膜を極端に薄くしても分解などは起こらない。
【００１５】また、リッジの側面および第１の絶縁膜表
面に形成される第２の絶縁膜は、屈折率がＧａＮより小
さい材料であればよく、例えばＺｒＯ2やＳｉＯ2がある
が、好ましい材料としてはＺｒＯ2が挙げられる。この
材料によって、リッジ直下の活性層部とその他の活性層
部との実効屈折率差が決まる。
面に形成される第２の絶縁膜は、屈折率がＧａＮより小
さい材料であればよく、例えばＺｒＯ2やＳｉＯ2がある
が、好ましい材料としてはＺｒＯ2が挙げられる。この
材料によって、リッジ直下の活性層部とその他の活性層
部との実効屈折率差が決まる。
【００１６】また、ｐ型光ガイド層は少なくともＡｌX
Ｇａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を有し、またｐ型クラッド
層は少なくともＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜１かつＸ＜
Ｙ）を有していればよく、例えばどちらも後述の実施例
のような構造が挙げられる。これらの層の一部またはす
べては、これらを形成する前にストライプ状の第１の絶
縁膜を形成するためにウエハーを一度ＭＯＶＰＥ反応容
器から外に出してしまうので、転位などが発生し、結晶
性は若干悪くなってしまう。しかし、活性層までは結晶
性が良く、転位もほとんどないので、本発明の構造は、
高出力でもＦＦＰが良好な単一横モードとなる本発明の
目的を十分達成しうるものである。
Ｇａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を有し、またｐ型クラッド
層は少なくともＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜１かつＸ＜
Ｙ）を有していればよく、例えばどちらも後述の実施例
のような構造が挙げられる。これらの層の一部またはす
べては、これらを形成する前にストライプ状の第１の絶
縁膜を形成するためにウエハーを一度ＭＯＶＰＥ反応容
器から外に出してしまうので、転位などが発生し、結晶
性は若干悪くなってしまう。しかし、活性層までは結晶
性が良く、転位もほとんどないので、本発明の構造は、
高出力でもＦＦＰが良好な単一横モードとなる本発明の
目的を十分達成しうるものである。
【００１７】さらに、以下に本発明の一実施の形態であ
る窒化物半導体素子の構造を示す窒化物半導体素子の模
式的断面図である図１を用いて説明する。図１はサファ
イア基板１上に、窒化物半導体基板２、ｎ型コンタクト
層３、ｎ型クラッド層４、ｎ型光ガイド層５、活性層
６、ｐ側キャップ層７、ｐ型光ガイド層８、ｐ型クラッ
ド層９、ｐ型コンタクト層１０が順に積層された構造を
有する。さらに、ｎ型コンタクト層３上にｎオーミック
電極２０とｎパッド電極２１を、ｐ型コンタクト層１０
上にｐオーミック電極２２とｐパッド電極２３がそれぞ
れ形成されている。
る窒化物半導体素子の構造を示す窒化物半導体素子の模
式的断面図である図１を用いて説明する。図１はサファ
イア基板１上に、窒化物半導体基板２、ｎ型コンタクト
層３、ｎ型クラッド層４、ｎ型光ガイド層５、活性層
６、ｐ側キャップ層７、ｐ型光ガイド層８、ｐ型クラッ
ド層９、ｐ型コンタクト層１０が順に積層された構造を
有する。さらに、ｎ型コンタクト層３上にｎオーミック
電極２０とｎパッド電極２１を、ｐ型コンタクト層１０
上にｐオーミック電極２２とｐパッド電極２３がそれぞ
れ形成されている。
【００１８】本発明において、基板としては例えば、Ｃ
面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、
スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、窒化物
半導体と格子整合する酸化物基板等、従来知られている
基板材料を用い、またこれらをオフアングルしたものを
用いることができる。さらにこれらの基板材料は後述の
選択成長で用いられる異種基板としても用いることがで
きる。
面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、
スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、窒化物
半導体と格子整合する酸化物基板等、従来知られている
基板材料を用い、またこれらをオフアングルしたものを
用いることができる。さらにこれらの基板材料は後述の
選択成長で用いられる異種基板としても用いることがで
きる。
【００１９】また、本発明において、基板としては上記
基板材料と、この上に窒化物半導体の横方向の成長を利
用して選択成長させた転位の少ない窒化物半導体とを有
する材料を基板とすることができる。
基板材料と、この上に窒化物半導体の横方向の成長を利
用して選択成長させた転位の少ない窒化物半導体とを有
する材料を基板とすることができる。
【００２０】窒化物半導体の選択成長の方法としては、
特に限定されず、窒化物半導体の結晶転位を低減できる
方法であればよい。例えば、前記Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．に記
載の方法、本出願人が提出した特願平１０−７７２４５
号、特願平１０−２７５８２６号、特願平１０−３６３
５２０号の各明細書に記載の方法等を挙げることがで
き、これらの方法によってＥＬＯＧ（Epitaxial Latera
l Overgrowth GaN）と呼ばれる基板が得られる。
特に限定されず、窒化物半導体の結晶転位を低減できる
方法であればよい。例えば、前記Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．に記
載の方法、本出願人が提出した特願平１０−７７２４５
号、特願平１０−２７５８２６号、特願平１０−３６３
５２０号の各明細書に記載の方法等を挙げることがで
き、これらの方法によってＥＬＯＧ（Epitaxial Latera
l Overgrowth GaN）と呼ばれる基板が得られる。
【００２１】本発明では、このＥＬＯＧ基板を用いるこ
とが望ましい。ＥＬＯＧ基板を用いることで、少なくと
も第１のｐ型ＧａＮまでは非常に結晶転位の少ない窒化
物半導体が得られ、高出力でも特性のよい窒化物半導体
レーザが得られる。
とが望ましい。ＥＬＯＧ基板を用いることで、少なくと
も第１のｐ型ＧａＮまでは非常に結晶転位の少ない窒化
物半導体が得られ、高出力でも特性のよい窒化物半導体
レーザが得られる。
【００２２】また、本発明において、その他の活性層、
クラッド層等のデバイス構造としては、特に限定され
ず、種々の層構造を用いることができる。デバイス構造
の具体的な実施の形態としては、例えば後述の実施例に
記載されているデバイス構造が挙げられる。また、電極
等も特に限定されず種々のものを用いることができる。
本発明において、窒化物半導体の成長はＭＯＶＰＥ、Ｍ
ＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハラ
イド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒
化物半導体を成長させるのに知られているすべての方法
を適用できる。
クラッド層等のデバイス構造としては、特に限定され
ず、種々の層構造を用いることができる。デバイス構造
の具体的な実施の形態としては、例えば後述の実施例に
記載されているデバイス構造が挙げられる。また、電極
等も特に限定されず種々のものを用いることができる。
本発明において、窒化物半導体の成長はＭＯＶＰＥ、Ｍ
ＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハラ
イド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒
化物半導体を成長させるのに知られているすべての方法
を適用できる。
【００２３】
【実施例】［実施例１］ （窒化物半導体基板２）図１に示すようにＡ面がオリフ
ラ面として形成されているＣ面を主面とするサファイア
基板１を用意し、まずサファイア基板１をＭＯＣＶＤ反
応容器内にセットし、下地層として５００℃にてアンド
ープのＧａＮよりなる層を２００オングストロームと、
続けて１０５０℃にてアンドープのＧａＮよりなる層を
２．５μｍの、総膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導
体層を形成する。
ラ面として形成されているＣ面を主面とするサファイア
基板１を用意し、まずサファイア基板１をＭＯＣＶＤ反
応容器内にセットし、下地層として５００℃にてアンド
ープのＧａＮよりなる層を２００オングストロームと、
続けて１０５０℃にてアンドープのＧａＮよりなる層を
２．５μｍの、総膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導
体層を形成する。
【００２４】次に窒化物半導体層を成長させた後、窒化
物半導体層表面にストライプ状のフォトマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部５μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。このとき、ストライプ方向はオリフラ面に対して
垂直に形成する。
物半導体層表面にストライプ状のフォトマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部５μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。このとき、ストライプ方向はオリフラ面に対して
垂直に形成する。
【００２５】続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ2膜の形
成されていない部分のＧａＮをサファイア基板が露出さ
れるまでエッチングして凹凸を形成することで、ＧａＮ
をストライプ状にし、最後に凸部上部のＳｉＯ2を除去
する。
成されていない部分のＧａＮをサファイア基板が露出さ
れるまでエッチングして凹凸を形成することで、ＧａＮ
をストライプ状にし、最後に凸部上部のＳｉＯ2を除去
する。
【００２６】ストライプ状のＧａＮを形成後、ウエハー
を反応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガスにＴＭＧ
（トリメチルガリウム）、アンモニアを用い、アンドー
プのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を１５μｍの
膜厚で成長させる。以上のようにして窒化物半導体基板
（ＥＬＯＧ基板）２を得る。
を反応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガスにＴＭＧ
（トリメチルガリウム）、アンモニアを用い、アンドー
プのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を１５μｍの
膜厚で成長させる。以上のようにして窒化物半導体基板
（ＥＬＯＧ基板）２を得る。
【００２７】（ｎ型コンタクト層３）次に得られた窒化
物半導体基板２上にＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスと
してシランガスを用い、１０５０℃でＳｉを１×１０18
／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層３
を４．５μｍの膜厚で成長させる。
物半導体基板２上にＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスと
してシランガスを用い、１０５０℃でＳｉを１×１０18
／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層３
を４．５μｍの膜厚で成長させる。
【００２８】（ｎ型クラッド層４）次に、温度を１０５
０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ
ＧａＮよりなるＡ層を２５オングストロームの膜厚で成
長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシラ
ンガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧ
ａＮよりなるＢ層を２５オングストロームの膜厚で成長
させる。そして、この操作をそれぞれ１６０回繰り返し
てＡ層とＢ層の積層し、総膜厚８０００オングストロー
ムの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型クラッド層４を
成長させる。
０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ
ＧａＮよりなるＡ層を２５オングストロームの膜厚で成
長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシラ
ンガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧ
ａＮよりなるＢ層を２５オングストロームの膜厚で成長
させる。そして、この操作をそれぞれ１６０回繰り返し
てＡ層とＢ層の積層し、総膜厚８０００オングストロー
ムの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型クラッド層４を
成長させる。
【００２９】（ｎ型光ガイド層５）次に、同様の温度
で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドー
プのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層５を７５０オングス
トロームの膜厚で成長させる。
で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドー
プのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層５を７５０オングス
トロームの膜厚で成長させる。
【００３０】（活性層６）次に、温度を８００℃にし
て、原料ガスにＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭ
Ｇ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガス
を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎＧａ
Ｎよりなる障壁層を１００オングストロームの膜厚で成
長させる。続いて、シランガスを止め、アンドープのＩ
ｎＧａＮよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚
で成長させる。この操作を３回繰り返し、最後に障壁層
を積層した総膜厚５５０オングストロームの多重量子井
戸構造（ＭＱＷ）の活性層６を成長させる。
て、原料ガスにＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭ
Ｇ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガス
を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎＧａ
Ｎよりなる障壁層を１００オングストロームの膜厚で成
長させる。続いて、シランガスを止め、アンドープのＩ
ｎＧａＮよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚
で成長させる。この操作を３回繰り返し、最後に障壁層
を積層した総膜厚５５０オングストロームの多重量子井
戸構造（ＭＱＷ）の活性層６を成長させる。
【００３１】（ｐ側キャップ層７）次に、同様の温度
で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、
不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０19／ｃｍ3ドープ
したＡｌＧａＮよりなるｐ側キャップ層７を１００オン
グストロームの膜厚で成長させる。
で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、
不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０19／ｃｍ3ドープ
したＡｌＧａＮよりなるｐ側キャップ層７を１００オン
グストロームの膜厚で成長させる。
【００３２】（ｐ型光ガイド層８）次に、温度を１０５
０℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、
アンドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層９を７５０
オングストロームの膜厚で成長させる。このｐ型光ガイ
ド層８は、アンドープとして成長させるが、ｐ側キャッ
プ層７からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０16
／ｃｍ3となりｐ型を示す。またこの層は意図的にＭｇ
をドープしても良い。以上までの層を積層した後、ウエ
ハーをＭＯＶＰＥ反応容器から取り出す。
０℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、
アンドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層９を７５０
オングストロームの膜厚で成長させる。このｐ型光ガイ
ド層８は、アンドープとして成長させるが、ｐ側キャッ
プ層７からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０16
／ｃｍ3となりｐ型を示す。またこの層は意図的にＭｇ
をドープしても良い。以上までの層を積層した後、ウエ
ハーをＭＯＶＰＥ反応容器から取り出す。
【００３３】（第１の絶縁膜３０）次にＣＶＤ装置に移
し、ＳｉＯＮよりなる第１の絶縁膜３０をサファイアの
オリフラ面に対して垂直にストライプ状に形成する。こ
の絶縁膜３０は、マスク技術を用いてストライプ幅１０
μｍ、開口部１．５μｍ、膜厚５００オングストローム
とする。
し、ＳｉＯＮよりなる第１の絶縁膜３０をサファイアの
オリフラ面に対して垂直にストライプ状に形成する。こ
の絶縁膜３０は、マスク技術を用いてストライプ幅１０
μｍ、開口部１．５μｍ、膜厚５００オングストローム
とする。
【００３４】（ｐ型クラッド層９）次に、ＣＶＤ装置か
ら取り出し、再びＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温
度を１０５０℃にして原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びア
ンモニアを用い、アンドープのＡｌＧａＮよりなるＡ層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、Ｔ
ＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇ
を５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるＢ層を
２５オングストロームの膜厚で成長させる。そして、こ
の操作をそれぞれ１００回繰り返してＡ層とＢ層を積層
し、総膜厚５０００オングストロームの多層膜（超格子
構造）よりなるｐ型クラッド層９を成長させる。
ら取り出し、再びＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温
度を１０５０℃にして原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びア
ンモニアを用い、アンドープのＡｌＧａＮよりなるＡ層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、Ｔ
ＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇ
を５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるＢ層を
２５オングストロームの膜厚で成長させる。そして、こ
の操作をそれぞれ１００回繰り返してＡ層とＢ層を積層
し、総膜厚５０００オングストロームの多層膜（超格子
構造）よりなるｐ型クラッド層９を成長させる。
【００３５】（ｐ型コンタクト層１０）次に、同様の温
度で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物
ガスとしてＣｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3
ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１０を１５
０オングストロームの膜厚で成長させる。
度で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物
ガスとしてＣｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3
ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１０を１５
０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３６】反応終了後、反応容器内において、ウエハ
ーを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層を更に低抵抗化する。アニーリング後、ウエハーを
反応容器から取り出し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を用い、ｎ電極を形成すべきｎ型コンタクト層３の
表面を露出させる。
ーを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層を更に低抵抗化する。アニーリング後、ウエハーを
反応容器から取り出し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を用い、ｎ電極を形成すべきｎ型コンタクト層３の
表面を露出させる。
【００３７】さらにそれぞれのコンタクト層上にｐオー
ミック電極２２とｐパッド電極２３、ｎオーミック電極
２０とｎパッド電極２１を、その他のｐ側層のリッジ側
面および第１の絶縁膜３０表面には第２の絶縁膜３１と
してＺｒＯ2を形成する。第２の絶縁膜としてＺｒ酸化
物を形成すると、ｐ−ｎ面の絶縁がとれるだけでなく、
横モードの安定を図ることもでき好ましい。
ミック電極２２とｐパッド電極２３、ｎオーミック電極
２０とｎパッド電極２１を、その他のｐ側層のリッジ側
面および第１の絶縁膜３０表面には第２の絶縁膜３１と
してＺｒＯ2を形成する。第２の絶縁膜としてＺｒ酸化
物を形成すると、ｐ−ｎ面の絶縁がとれるだけでなく、
横モードの安定を図ることもでき好ましい。
【００３８】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウエハーのサファイア基板を研磨して７０μｍと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面（１１−００面、六角柱状の
結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製する。
共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形
成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図
１に示すようなレーザ素子とする。得られたレーザ素子
をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボ
ンディングして、室温でレーザ発振を試みた。
成したウエハーのサファイア基板を研磨して７０μｍと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面（１１−００面、六角柱状の
結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製する。
共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形
成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図
１に示すようなレーザ素子とする。得られたレーザ素子
をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボ
ンディングして、室温でレーザ発振を試みた。
【００３９】その結果、室温においてしきい値２．０ｋ
Ａ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎ
ｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示
し、さらに歩留を挙げることができた。
Ａ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎ
ｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示
し、さらに歩留を挙げることができた。
【００４０】［実施例２］実施例１において、活性層６
およびｐ側キャップ層７までは同様に形成する。 （ｐ型光ガイド層８および第１の絶縁膜３０）次に、温
度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニ
アを用い、ｐ型光ガイド層８の一部として、アンドープ
のＧａＮを５０オングストロームの膜厚で成長させる。
およびｐ側キャップ層７までは同様に形成する。 （ｐ型光ガイド層８および第１の絶縁膜３０）次に、温
度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニ
アを用い、ｐ型光ガイド層８の一部として、アンドープ
のＧａＮを５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４１】以上ｐ型光ガイド層の一部までを積層した
後、ウエハーをＭＯＶＰＥ反応容器から取り出す。続い
てウエハーをＣＶＤ装置に移し、ＳｉＯＮよりなる第１
の絶縁膜３０をサファイアのオリフラ面に対して垂直に
ストライプ状に形成する。この絶縁膜３０は、マスク技
術を用いてストライプ幅１０μｍ、開口部１．５μｍ、
膜厚５００オングストロームとする。
後、ウエハーをＭＯＶＰＥ反応容器から取り出す。続い
てウエハーをＣＶＤ装置に移し、ＳｉＯＮよりなる第１
の絶縁膜３０をサファイアのオリフラ面に対して垂直に
ストライプ状に形成する。この絶縁膜３０は、マスク技
術を用いてストライプ幅１０μｍ、開口部１．５μｍ、
膜厚５００オングストロームとする。
【００４２】さらに、ＣＶＤ装置から取り出し、再びＭ
ＯＶＰＥ反応容器にセットし、アンドープのＧａＮを７
００オングストロームの膜厚で成長させる。これによ
り、アンドープのＧａＮはストライプ状に形成した絶縁
膜の開口部から選択成長するので、ｐ型光ガイド層は総
膜厚７５０オングストロームの、部分的に絶縁膜を挟ん
だ層となる。
ＯＶＰＥ反応容器にセットし、アンドープのＧａＮを７
００オングストロームの膜厚で成長させる。これによ
り、アンドープのＧａＮはストライプ状に形成した絶縁
膜の開口部から選択成長するので、ｐ型光ガイド層は総
膜厚７５０オングストロームの、部分的に絶縁膜を挟ん
だ層となる。
【００４３】以下、ｐ型クラッド層以降は実施例１と同
様にしてレーザ素子を得る。このレーザ素子は実施例１
と同様に室温においてしきい値２．０ｋＡ／ｃｍ2、３
０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振が
確認され、１０００時間以上の寿命を示した。
様にしてレーザ素子を得る。このレーザ素子は実施例１
と同様に室温においてしきい値２．０ｋＡ／ｃｍ2、３
０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振が
確認され、１０００時間以上の寿命を示した。
【００４４】［実施例３］実施例１において、第１の絶
縁膜３０の膜厚を１０００オングストロームにした他は
同様にしてレーザ素子を作製した。室温においてしきい
値２．３ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認され、８００時間以上の
寿命を示した。
縁膜３０の膜厚を１０００オングストロームにした他は
同様にしてレーザ素子を作製した。室温においてしきい
値２．３ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認され、８００時間以上の
寿命を示した。
【００４５】［実施例４］実施例１において、ストライ
プ状に形成した第１の絶縁膜３０の開口部を２μｍにし
た他は同様にしてレーザ素子を作製した。その結果、し
きい値２．５ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発
振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、８００時間以
上の寿命を示した。
プ状に形成した第１の絶縁膜３０の開口部を２μｍにし
た他は同様にしてレーザ素子を作製した。その結果、し
きい値２．５ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発
振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、８００時間以
上の寿命を示した。
【００４６】［実施例５］実施例１において、第１の絶
縁膜３０をＳｉＮとした他は同様にしてレーザ素子を作
製した。その結果、実施例１と同様にしきい値２．５ｋ
Ａ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎ
ｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示
した。
縁膜３０をＳｉＮとした他は同様にしてレーザ素子を作
製した。その結果、実施例１と同様にしきい値２．５ｋ
Ａ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎ
ｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示
した。
【００４７】［実施例６］実施例１において、窒化物半
導体を作製する際に用いるサファイア基板を、Ｃ面を主
面とし、Ａ面がオリフラ面として形成されており、さら
にステップ上にオフアングルされ、そのオフ角が０．１
３°、ステップに沿う方向（段差方向）がＡ面に垂直に
形成された基板を用いる。その他は実施例１と同様にし
てレーザ素子を得る。この結果、室温においてしきい値
１．８ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長
４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の
寿命を示した。
導体を作製する際に用いるサファイア基板を、Ｃ面を主
面とし、Ａ面がオリフラ面として形成されており、さら
にステップ上にオフアングルされ、そのオフ角が０．１
３°、ステップに沿う方向（段差方向）がＡ面に垂直に
形成された基板を用いる。その他は実施例１と同様にし
てレーザ素子を得る。この結果、室温においてしきい値
１．８ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長
４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の
寿命を示した。
【００４８】［実施例７］実施例１において、窒化物半
導体基板を以下のようにした他は同様にしてレーザ素子
を作製した。 （窒化物半導体基板２）図１に示すようにＡ面がオリフ
ラ面として形成されているＣ面を主面とするサファイア
基板１を用意し、まずサファイア基板１をＭＯＣＶＤ反
応容器内にセットし、下地層として５００℃にてアンド
ープのＧａＮよりなる層を２００オングストロームと、
続けて１０５０℃にてアンドープのＧａＮよりなる層を
２．５μｍの、総膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導
体層を形成する。
導体基板を以下のようにした他は同様にしてレーザ素子
を作製した。 （窒化物半導体基板２）図１に示すようにＡ面がオリフ
ラ面として形成されているＣ面を主面とするサファイア
基板１を用意し、まずサファイア基板１をＭＯＣＶＤ反
応容器内にセットし、下地層として５００℃にてアンド
ープのＧａＮよりなる層を２００オングストロームと、
続けて１０５０℃にてアンドープのＧａＮよりなる層を
２．５μｍの、総膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導
体層を形成する。
【００４９】次にストライプ状のフォトマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部２μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。ストライプ方向は、オリフラ面に対して垂直な方
向で形成する。保護膜形成後、ウエハーをＭＯＶＰＥ反
応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガスにＴＭＧ、ア
ンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなる窒化物半
導体層を１５μｍの膜厚で成長させ、これを窒化物半導
体基板とする。
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部２μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。ストライプ方向は、オリフラ面に対して垂直な方
向で形成する。保護膜形成後、ウエハーをＭＯＶＰＥ反
応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガスにＴＭＧ、ア
ンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなる窒化物半
導体層を１５μｍの膜厚で成長させ、これを窒化物半導
体基板とする。
【００５０】その他は実施例１と同様にしてレーザ素子
を得る。この結果、室温においてしきい値２．０ｋＡ／
ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎｍの
連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示し
た。
を得る。この結果、室温においてしきい値２．０ｋＡ／
ｃｍ2、３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎｍの
連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示し
た。
【００５１】［実施例８］実施例１において、窒化物半
導体基板および電極を以下のようにした他は同様にして
レーザ素子を作製した。 （窒化物半導体基板２’）Ａ面がオリフラ面として形成
されているＣ面を主面とするサファイア基板上にＭＯＶ
ＰＥ反応容器内で５００℃にてアンドープのＧａＮより
なる層を２００オングストロームと、続けて１０５０℃
にてアンドープのＧａＮよりなる層を２．５μｍの、総
膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導体層を形成する。
導体基板および電極を以下のようにした他は同様にして
レーザ素子を作製した。 （窒化物半導体基板２’）Ａ面がオリフラ面として形成
されているＣ面を主面とするサファイア基板上にＭＯＶ
ＰＥ反応容器内で５００℃にてアンドープのＧａＮより
なる層を２００オングストロームと、続けて１０５０℃
にてアンドープのＧａＮよりなる層を２．５μｍの、総
膜厚が約２．５μｍとなる窒化物半導体層を形成する。
【００５２】次に窒化物半導体層を成長させた後、窒化
物半導体層表面にストライプ状のフォトマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部５μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。このとき、ストライプ方向はオリフラ面に対して
垂直に形成する。
物半導体層表面にストライプ状のフォトマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部５μ
ｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成
する。このとき、ストライプ方向はオリフラ面に対して
垂直に形成する。
【００５３】続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ2膜の形
成されていない部分のＧａＮをサファイア基板が露出さ
れるまでエッチングして凹凸を形成することで、ＧａＮ
をストライプ状にし、最後に凸部上部のＳｉＯ2を除去
する。
成されていない部分のＧａＮをサファイア基板が露出さ
れるまでエッチングして凹凸を形成することで、ＧａＮ
をストライプ状にし、最後に凸部上部のＳｉＯ2を除去
する。
【００５４】ストライプ状のＧａＮを形成後、ウエハー
をＭＯＶＰＥ反応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガ
スにＴＭＧ（トリメチルガリウム）、アンモニアを用
い、アンドープのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層
を１５μｍの膜厚で成長させる。続いて、ＨＶＰＥで１
５０μｍの膜厚ＳｉドープのＧａＮを作製する。次に得
られたウエハーのサファイア基板およびＭＯＶＰＥによ
り作製したアンドープのＧａＮ層を研磨、除去し厚さが
約１００μｍのＧａＮ基板２’を得た。
をＭＯＶＰＥ反応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガ
スにＴＭＧ（トリメチルガリウム）、アンモニアを用
い、アンドープのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層
を１５μｍの膜厚で成長させる。続いて、ＨＶＰＥで１
５０μｍの膜厚ＳｉドープのＧａＮを作製する。次に得
られたウエハーのサファイア基板およびＭＯＶＰＥによ
り作製したアンドープのＧａＮ層を研磨、除去し厚さが
約１００μｍのＧａＮ基板２’を得た。
【００５５】得られたＧａＮ基板２’上にｎ型コンタク
ト層３からｐ型コンタクト層１０までを実施例１と同様
にして作製する。反応終了後、反応容器内において、ウ
エハーを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行
い、ｐ型層を更に低抵抗化する。
ト層３からｐ型コンタクト層１０までを実施例１と同様
にして作製する。反応終了後、反応容器内において、ウ
エハーを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行
い、ｐ型層を更に低抵抗化する。
【００５６】アニーリング後、ウエハーを反応容器から
取り出し、ｐ型コンタクト層上にｐオーミック電極２２
とｐパッド電極２３を、その他のリッジ側面および第１
の絶縁膜表面には第２の絶縁膜３１としてＺｒＯ2を形
成し、窒化物半導体の素子構造が形成されていない表面
をさ研磨し、総膜厚を１００μｍ〜２００μｍとする。
その研磨表面の全面に、ｎオーミック電極２０とｎパッ
ド電極２１を形成する。
取り出し、ｐ型コンタクト層上にｐオーミック電極２２
とｐパッド電極２３を、その他のリッジ側面および第１
の絶縁膜表面には第２の絶縁膜３１としてＺｒＯ2を形
成し、窒化物半導体の素子構造が形成されていない表面
をさ研磨し、総膜厚を１００μｍ〜２００μｍとする。
その研磨表面の全面に、ｎオーミック電極２０とｎパッ
ド電極２１を形成する。
【００５７】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウエハーをストライプ状の電極に垂直な方向でバ
ー状に劈開し、劈開面（Ｍ面）に共振器を作製する。共
振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成
し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図３
に示すようなレーザ素子とする。得られたレーザ素子を
ヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボン
ディングして、室温でレーザ発振を試みた。
成したウエハーをストライプ状の電極に垂直な方向でバ
ー状に劈開し、劈開面（Ｍ面）に共振器を作製する。共
振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成
し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図３
に示すようなレーザ素子とする。得られたレーザ素子を
ヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボン
ディングして、室温でレーザ発振を試みた。
【００５８】その結果、実施例１と同様に、室温におい
てしきい値２．０ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力におい
て発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００
時間以上の寿命を示した。
てしきい値２．０ｋＡ／ｃｍ2、３０ｍＷの出力におい
て発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００
時間以上の寿命を示した。
【００５９】
【発明の効果】本発明のような素子構造にすることによ
って、高出力タイプでも歩留が良く、ＦＦＰも良好な単
一横モードとなるよう窒化物半導体レーザ素子を得るこ
とが可能になる。
って、高出力タイプでも歩留が良く、ＦＦＰも良好な単
一横モードとなるよう窒化物半導体レーザ素子を得るこ
とが可能になる。
【図１】図１は、本発明の一実施の形態である窒化物半
導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施の形態である窒化物
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施の形態である窒化物
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
１・・・サファイア基板 ２・・・窒化物半導体基板 ３・・・ｎ型コンタクト層 ４・・・ｎ型クラッド層 ５・・・ｎ型光ガイド層 ６・・・活性層 ７・・・ｐ側キャップ層 ８・・・ｐ型光ガイド層 ９・・・ｐ型クラッド層 １０・・・ｐ型コンタクト層 ２０・・・ｎオーミック電極 ２１・・・ｎパッド電極 ２２・・・ｐオーミック電極 ２３・・・ｐパッド電極 ３０・・・第１の絶縁膜 ３１・・・第２の絶縁膜
Claims (8)
- 【請求項１】活性層上に形成された第１のｐ型窒化物半
導体層の上にストライプ状の開口部を有する第１の絶縁
膜が形成され、さらに前記開口部より第２のｐ型窒化物
半導体層が形成されて、その第２のｐ型窒化物半導体に
よりリッジが形成されていることを特徴とする窒化物半
導体レーザ素子。 - 【請求項２】前記第１のｐ型窒化物半導体層と第２のｐ
型窒化物半導体層が同じ組成を有することを特徴とする
請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項３】前記ストライプ状の開口部は３μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれ
か１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項４】前記第１のｐ型窒化物半導体層はＡｌXＧ
ａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を有する光ガイド層であり、
第２のｐ型窒化物半導体層はＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜
１かつＸ＜Ｙ）を有するクラッド層であることを特徴と
する請求項１または請求項３のいずれか１項に記載の窒
化物半導体レーザ素子。 - 【請求項５】前記第１および第２のｐ型窒化物半導体層
はいずれもＡｌXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）層を有する光
ガイド層であることを特徴とする請求項２または請求項
３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項６】前記第１の絶縁膜はストライプ幅が２μｍ
以上２００μｍ以下、膜厚が０．５μｍ以下であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
記載の窒化物半導体レーザ素子。 - 【請求項７】前記リッジの最上層表面には電極が形成さ
れ、リッジの側面および前記第１の絶縁膜表面には第２
の絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１な
いし請求項６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レー
ザ素子。 - 【請求項８】前記窒化物半導体レーザ素子は少なくとも
エピタキシャル成長されたＧａＮを含んだ基板上に窒化
物半導体が積層されてなるものであることを特徴とする
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の窒化物
半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09512999A JP3656454B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09512999A JP3656454B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294875A true JP2000294875A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3656454B2 JP3656454B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=14129225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09512999A Expired - Fee Related JP3656454B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3656454B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009212521A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sharp Corp | 放熱特性が改善された半導体レーザ |
| US8101465B2 (en) | 2003-02-07 | 2012-01-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device with a back electrode |
| WO2014016024A1 (de) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Steglaser |
| US8975639B2 (en) | 2010-04-06 | 2015-03-10 | Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademi Nauk | Substrate for epitaxial growth |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111384663A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氮化镓基半导体激光器及其制作方法 |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP09512999A patent/JP3656454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8101465B2 (en) | 2003-02-07 | 2012-01-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device with a back electrode |
| JP2009212521A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sharp Corp | 放熱特性が改善された半導体レーザ |
| US8073031B2 (en) | 2008-03-03 | 2011-12-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Laser diode with improved heat dissipation |
| US8975639B2 (en) | 2010-04-06 | 2015-03-10 | Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademi Nauk | Substrate for epitaxial growth |
| WO2014016024A1 (de) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Steglaser |
| CN104604052A (zh) * | 2012-07-24 | 2015-05-06 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 背脊激光器 |
| US9281656B2 (en) | 2012-07-24 | 2016-03-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Ridge laser |
| CN104604052B (zh) * | 2012-07-24 | 2017-05-31 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 背脊激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3656454B2 (ja) | 2005-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3220977B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体レーザ素子の製造方法。 | |
| JP2002374043A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
| JP2900990B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3446660B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3716974B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP2002237648A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2891348B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JPH09246651A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3794530B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3656454B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3264163B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP4628651B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3235440B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子とその製造方法 | |
| JP4639571B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JPH11224972A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3685682B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP4304883B2 (ja) | 窒化物半導体レーザダイオード、並びにその製造方法 | |
| JP3438675B2 (ja) | 窒化物半導体の成長方法 | |
| JP2005101536A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3307218B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP3888036B2 (ja) | ｎ型窒化物半導体の成長方法 | |
| JP2002270967A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP4931271B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びそれを用いた発光装置 | |
| JP4815734B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3849876B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040720 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050215 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050228 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100318 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100318 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130318 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130318 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140318 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |