JP3447920B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物半導体材料を用いた半導体素子に係わり、特に短波
長の発光に供する窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及
びその製造方法に関する。
合物半導体材料を用いた半導体素子に係わり、特に短波
長の発光に供する窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色から紫外域にかけての短波長
発光ダイオードや半導体レーザ用の材料として、ＧａＮ
を初めとする窒化ガリウム系化合物半導体が注目されて
いる。中でも、この材料系を用いた青色半導体レーザ
は、その発振波長が短いがゆえに高密度の情報処理用の
光源としての応用が期待されている。
発光ダイオードや半導体レーザ用の材料として、ＧａＮ
を初めとする窒化ガリウム系化合物半導体が注目されて
いる。中でも、この材料系を用いた青色半導体レーザ
は、その発振波長が短いがゆえに高密度の情報処理用の
光源としての応用が期待されている。
【０００３】低しきい値電流で半導体レーザを発振させ
るためには、活性層へのキャリアの注入と光の閉じ込め
を効率良く行うことが必要である。活性層への効率良い
キャリアの注入を行うためには、ｐｎ接合を有するダブ
ルへテロ接合と電流狭窄構造が重要である。また、光の
閉じ込めを効率良く行うためには大きな屈折率差を付け
た光導波路を形成することが重要である。
るためには、活性層へのキャリアの注入と光の閉じ込め
を効率良く行うことが必要である。活性層への効率良い
キャリアの注入を行うためには、ｐｎ接合を有するダブ
ルへテロ接合と電流狭窄構造が重要である。また、光の
閉じ込めを効率良く行うためには大きな屈折率差を付け
た光導波路を形成することが重要である。
【０００４】しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導
体レーザにおいては、メサによる光導波路形成或いは面
発光型の提案しかなされておらず、その他の構造，製造
方法については殆ど報告されていない。また、このよう
な従来型の半導体レーザではキャリアの注入や光の閉じ
込めが必ずしも十分ではないばかりか、メサ型の光導波
路ではｐ側の接触面積が小さいため素子抵抗の高い特性
になってしまう。他の化合物半導体材料では、メサの両
側を電流ブロック層により埋め込んでキャリアの注入や
光の閉じ込めを効率良く行うことも可能であるが、窒化
ガリウム系化合物半導体材料ではこのような構成をその
まま適用することもできない。
体レーザにおいては、メサによる光導波路形成或いは面
発光型の提案しかなされておらず、その他の構造，製造
方法については殆ど報告されていない。また、このよう
な従来型の半導体レーザではキャリアの注入や光の閉じ
込めが必ずしも十分ではないばかりか、メサ型の光導波
路ではｐ側の接触面積が小さいため素子抵抗の高い特性
になってしまう。他の化合物半導体材料では、メサの両
側を電流ブロック層により埋め込んでキャリアの注入や
光の閉じ込めを効率良く行うことも可能であるが、窒化
ガリウム系化合物半導体材料ではこのような構成をその
まま適用することもできない。
【０００５】これは、次のような理由によると考えられ
る。即ち、窒化ガリウム系化合物半導体材料はその結晶
成長が難しく、良質の結晶品質を得ることは困難であ
る。このことから、エッチングにより所望の面を出して
所望形状のメサを形成するのも難しい。さらに、メサエ
ッチング後の段差のあるところに窒化ガリウム系化合物
半導体材料を再成長するのは極めて難しく、前記したよ
うにメサエッチングにより所望の面を出して所望形状の
メサを形成するのが難しいことは、メサの両側の埋め込
みを益々困難にする。
る。即ち、窒化ガリウム系化合物半導体材料はその結晶
成長が難しく、良質の結晶品質を得ることは困難であ
る。このことから、エッチングにより所望の面を出して
所望形状のメサを形成するのも難しい。さらに、メサエ
ッチング後の段差のあるところに窒化ガリウム系化合物
半導体材料を再成長するのは極めて難しく、前記したよ
うにメサエッチングにより所望の面を出して所望形状の
メサを形成するのが難しいことは、メサの両側の埋め込
みを益々困難にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、窒化
ガリウム系化合物半導体材料を用いた半導体レーザにお
いては、キャリアの注入，光の閉じ込めが必ずしも十分
ではなく、しきい値を低くすることができない。さら
に、メサ型の光導波路では、基板と反対側のコンタクト
部（一般的にはｐ側）の接触面積が小さいため、素子抵
抗の高い特性になってしまう問題があった。
ガリウム系化合物半導体材料を用いた半導体レーザにお
いては、キャリアの注入，光の閉じ込めが必ずしも十分
ではなく、しきい値を低くすることができない。さら
に、メサ型の光導波路では、基板と反対側のコンタクト
部（一般的にはｐ側）の接触面積が小さいため、素子抵
抗の高い特性になってしまう問題があった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、窒化ガリウム系化合物
半導体材料を用いたダブルへテロ構造部におけるキャリ
アの注入及び光の閉じ込めを良好に行うことができ、低
しきい値で発振する短波長の光源として利用できる窒化
ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法を提供
することにある。
ので、その目的とするところは、窒化ガリウム系化合物
半導体材料を用いたダブルへテロ構造部におけるキャリ
アの注入及び光の閉じ込めを良好に行うことができ、低
しきい値で発振する短波長の光源として利用できる窒化
ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法を提供
することにある。
【０００８】
（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、窒化ガリウム系
化合物半導体材料（Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ：
０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）からなり、活性層を
導電型の異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部
を有する窒化ガリウム系化合物半導体レーザにおいて、
前記ダブルヘテロ構造部は、基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体材料からなるバッファ層を介して形成され、
かつメサ型に形成され、このメサ型構造の両側が電流ブ
ロック層で埋め込まれてなることを特徴とする。
な構成を採用している。即ち本発明は、窒化ガリウム系
化合物半導体材料（Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ：
０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）からなり、活性層を
導電型の異なるクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部
を有する窒化ガリウム系化合物半導体レーザにおいて、
前記ダブルヘテロ構造部は、基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体材料からなるバッファ層を介して形成され、
かつメサ型に形成され、このメサ型構造の両側が電流ブ
ロック層で埋め込まれてなることを特徴とする。
【０００９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 電流ブロック層は、窒化ガリウム系化合物半導体材
料からなること。 (2) 窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる電流ブロ
ック層は、高抵抗層であること。 (3) 窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる電流ブロ
ック層は、複数層を積層してｐｎ逆接合を利用するもの
であること。 (4) 電流ブロック層は、酸化膜等の絶縁膜からなるこ
と。 (5) 活性層は、多重量子井戸構造であること。 (6) メサ型構造の活性層の両側が一部が除去され、この
除去部分に窒化ガリウム系化合物半導体からなるマスト
ランスポート層が形成されていること。 (7) 電流ブロック層は、少なくともＡｌを含む層を露出
した面上に形成されていること。 (8) ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の位置
が、基板側電極を形成するためのメサ型構造の中心より
該電極に近くなるように配置されていること。 (9) ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅
が、基板側の電極を形成するためのメサ型構造の幅の１
／５０以下であること。 (10)ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造と基板
側の電極を形成するためのメサ型構造の端部との距離
が、ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅の
３倍以上、２０倍以内であること。 (11)ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の実効
屈折率が、電流ブロック層の実効屈折率よりも小さいこ
と。 (12)ダブルヘテロ構造部は基板側のクラッド層の一部を
除いてメサ型に形成され、該クラッド層はＡｌを含む層
であり、電流ブロック層はＡｌを含まない層であるこ
と。 (13)ダブルヘテロ構造部及び電流ブロック層からなる素
子主要部は、絶縁基板上に形成された第１導電型コンタ
クト層上に形成され、ダブルヘテロ構造部上には第２導
電型コンタクト層が形成され、素子主要部の一部は第１
導電型コンタクト層が露出するまで除去され、露出した
第１導電型コンタクト層上に第１の電極が形成され、第
２導電型コンタクト層上に第２の電極が形成されている
こと。 (14)メサ型のダブルヘテロ構造部は、素子主要部の中央
よりも基板側の第１の電極側に偏って形成されているこ
と。 (15)電流ブロック層は窒化ガリウム系化合物半導体材料
からなり、活性層部が、少なくともＩｎa Ｇａb Ａｌc
Ｂ1-a-b-c Ｎ（０≦ａ，ｂ，ｃ，ａ＋ｂ＋ｃ≦１）から
なる井戸層とＩｎe Ｇａf Ａｌg Ｂ1-e-f-g Ｎ（０≦
ｅ，ｆ，ｇ，ｅ＋ｆ＋ｇ≦１）からなる障壁層とで構成
される単一量子井戸又は多重量子井戸からなること。 (16)電流ブロック層の屈折率が、ダブルヘテロ構造部の
等価屈折率より大きいこと。
は次のものがあげられる。 (1) 電流ブロック層は、窒化ガリウム系化合物半導体材
料からなること。 (2) 窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる電流ブロ
ック層は、高抵抗層であること。 (3) 窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる電流ブロ
ック層は、複数層を積層してｐｎ逆接合を利用するもの
であること。 (4) 電流ブロック層は、酸化膜等の絶縁膜からなるこ
と。 (5) 活性層は、多重量子井戸構造であること。 (6) メサ型構造の活性層の両側が一部が除去され、この
除去部分に窒化ガリウム系化合物半導体からなるマスト
ランスポート層が形成されていること。 (7) 電流ブロック層は、少なくともＡｌを含む層を露出
した面上に形成されていること。 (8) ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の位置
が、基板側電極を形成するためのメサ型構造の中心より
該電極に近くなるように配置されていること。 (9) ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅
が、基板側の電極を形成するためのメサ型構造の幅の１
／５０以下であること。 (10)ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造と基板
側の電極を形成するためのメサ型構造の端部との距離
が、ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅の
３倍以上、２０倍以内であること。 (11)ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の実効
屈折率が、電流ブロック層の実効屈折率よりも小さいこ
と。 (12)ダブルヘテロ構造部は基板側のクラッド層の一部を
除いてメサ型に形成され、該クラッド層はＡｌを含む層
であり、電流ブロック層はＡｌを含まない層であるこ
と。 (13)ダブルヘテロ構造部及び電流ブロック層からなる素
子主要部は、絶縁基板上に形成された第１導電型コンタ
クト層上に形成され、ダブルヘテロ構造部上には第２導
電型コンタクト層が形成され、素子主要部の一部は第１
導電型コンタクト層が露出するまで除去され、露出した
第１導電型コンタクト層上に第１の電極が形成され、第
２導電型コンタクト層上に第２の電極が形成されている
こと。 (14)メサ型のダブルヘテロ構造部は、素子主要部の中央
よりも基板側の第１の電極側に偏って形成されているこ
と。 (15)電流ブロック層は窒化ガリウム系化合物半導体材料
からなり、活性層部が、少なくともＩｎa Ｇａb Ａｌc
Ｂ1-a-b-c Ｎ（０≦ａ，ｂ，ｃ，ａ＋ｂ＋ｃ≦１）から
なる井戸層とＩｎe Ｇａf Ａｌg Ｂ1-e-f-g Ｎ（０≦
ｅ，ｆ，ｇ，ｅ＋ｆ＋ｇ≦１）からなる障壁層とで構成
される単一量子井戸又は多重量子井戸からなること。 (16)電流ブロック層の屈折率が、ダブルヘテロ構造部の
等価屈折率より大きいこと。
【００１０】また本発明は、上記構造の半導体レーザの
製造方法において、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体材料からなるバッファ層を形成する工程と、前記バッ
ファ層上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなり、
活性層を導電型の異なるクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ構造部を形成する工程と、前記ダブルヘテロ構造部を
メサ状に選択エッチングしてメサ型構造を形成する工程
と、気相中に高温放置して結晶を再蒸発させることによ
り、前記メサ型構造の活性層の両側を一部除去する工程
と、気相中に高温放置して結晶を成長することにより、
少なくとも前記活性層の両側の除去した部分に窒化ガリ
ウム系化合物半導体材料からなるマストランスポート層
を形成する工程と、前記メサ型構造の両側に電流ブロッ
ク層を成長する工程とを含むことを特徴とする。さら
に、ダブルヘテロ構造部を選択エッチングするために、
レジスト／中間層／レジストの３層レジストを用いてマ
スクパターンを形成することを特徴とする。
製造方法において、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体材料からなるバッファ層を形成する工程と、前記バッ
ファ層上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなり、
活性層を導電型の異なるクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ構造部を形成する工程と、前記ダブルヘテロ構造部を
メサ状に選択エッチングしてメサ型構造を形成する工程
と、気相中に高温放置して結晶を再蒸発させることによ
り、前記メサ型構造の活性層の両側を一部除去する工程
と、気相中に高温放置して結晶を成長することにより、
少なくとも前記活性層の両側の除去した部分に窒化ガリ
ウム系化合物半導体材料からなるマストランスポート層
を形成する工程と、前記メサ型構造の両側に電流ブロッ
ク層を成長する工程とを含むことを特徴とする。さら
に、ダブルヘテロ構造部を選択エッチングするために、
レジスト／中間層／レジストの３層レジストを用いてマ
スクパターンを形成することを特徴とする。
【００１１】（作用）本発明によれば、サファイア等の
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなるダブ
ルへテロ構造部を直接形成するのではなく、基板上に窒
化ガリウム系化合物半導体材料からなるバッファ層を形
成し、その上にダブルへテロ構造部を形成することによ
り、ダブルへテロ構造部のための結晶成長を比較的容易
に行うことができ、しかも各結晶層の品質を向上させる
ことができる。このため、メサ形成のためのエッチング
により、所望の面を出して所望形状のメサ型構造を形成
することができる。従って、メサエッチング後の段差の
あるところに窒化ガリウム系化合物半導体材料を再成長
するのも容易となり、メサ型構造の側部を電流ブロック
層で埋め込むことが可能となる。
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなるダブ
ルへテロ構造部を直接形成するのではなく、基板上に窒
化ガリウム系化合物半導体材料からなるバッファ層を形
成し、その上にダブルへテロ構造部を形成することによ
り、ダブルへテロ構造部のための結晶成長を比較的容易
に行うことができ、しかも各結晶層の品質を向上させる
ことができる。このため、メサ形成のためのエッチング
により、所望の面を出して所望形状のメサ型構造を形成
することができる。従って、メサエッチング後の段差の
あるところに窒化ガリウム系化合物半導体材料を再成長
するのも容易となり、メサ型構造の側部を電流ブロック
層で埋め込むことが可能となる。
【００１２】そして、メサ型構造の両側を電流ブロック
層で埋め込むことにより、活性層へのキャリアの注入を
効率良く行うことができ、さらに電流ブロック層の屈折
率を活性層のそれより小さくすれば、活性層への光の閉
じ込めも可能となり、発振しきい値の低減をはかり得
る。特に、活性層が多重量子井戸構造をしている場合に
は、さらに発振しきい値の低減をはかることが可能とな
る。さらに、メサ型構造の両側を電流ブロック層で埋め
込むことにより、メサ型構造上のみではなく電流ブロッ
ク層上にもコンタクト層を形成することができ、これに
よりｐ側電極のコンタクトを広くすることができ、電極
−半導体層間のコンタクト抵抗低減による低電圧駆動が
可能となる。
層で埋め込むことにより、活性層へのキャリアの注入を
効率良く行うことができ、さらに電流ブロック層の屈折
率を活性層のそれより小さくすれば、活性層への光の閉
じ込めも可能となり、発振しきい値の低減をはかり得
る。特に、活性層が多重量子井戸構造をしている場合に
は、さらに発振しきい値の低減をはかることが可能とな
る。さらに、メサ型構造の両側を電流ブロック層で埋め
込むことにより、メサ型構造上のみではなく電流ブロッ
ク層上にもコンタクト層を形成することができ、これに
よりｐ側電極のコンタクトを広くすることができ、電極
−半導体層間のコンタクト抵抗低減による低電圧駆動が
可能となる。
【００１３】また、電流ブロック層を少なくともＡｌを
含む層を露出した面上に形成することにより、再成長界
面を通過して流れる無効電流を低減し、低しきい電流，
低動作電圧，高信頼性素子の実現が可能となる。
含む層を露出した面上に形成することにより、再成長界
面を通過して流れる無効電流を低減し、低しきい電流，
低動作電圧，高信頼性素子の実現が可能となる。
【００１４】また、ダブルヘテロ構造部に形成されたメ
サ型構造の位置を電極を形成するためのメサ構造部の中
心より電極に近くなるように配置することにより、電流
経路を短縮し、動作電圧を低減することができる。但
し、ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造部と電
極を形成するためのメサ型構造の端部との距離が、ダブ
ルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅の３倍以
上、２０倍以内であることが望ましい。これは、ダブル
ヘテロ構造部に形成されたメサ型構造が、電極形成用メ
サに近接すると、メサ部を流れる電流に対し側面を流れ
る無効電流経路が長くなり、動作電圧アップの原因にな
ってしまうからである。
サ型構造の位置を電極を形成するためのメサ構造部の中
心より電極に近くなるように配置することにより、電流
経路を短縮し、動作電圧を低減することができる。但
し、ダブルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造部と電
極を形成するためのメサ型構造の端部との距離が、ダブ
ルヘテロ構造部に形成されたメサ型構造の幅の３倍以
上、２０倍以内であることが望ましい。これは、ダブル
ヘテロ構造部に形成されたメサ型構造が、電極形成用メ
サに近接すると、メサ部を流れる電流に対し側面を流れ
る無効電流経路が長くなり、動作電圧アップの原因にな
ってしまうからである。
【００１５】また、ダブルヘテロ構造部に形成されたメ
サ型構造の幅を基板側電極を形成するためのメサ型構造
の幅の１／５０以下に設定することにより、ダブルヘテ
ロ構造部に形成されたメサ型構造に適性な歪みを与え、
しきい電流を低減することができる。
サ型構造の幅を基板側電極を形成するためのメサ型構造
の幅の１／５０以下に設定することにより、ダブルヘテ
ロ構造部に形成されたメサ型構造に適性な歪みを与え、
しきい電流を低減することができる。
【００１６】また、ダブルヘテロ構造部に形成されたメ
サ型構造の実効屈折率を、電流ブロック層の実効屈折率
よりも小さくすることによって、ダブルヘテロ構造部に
形成されたメサ型構造の幅を極端に狭くしなくても光の
ガイド効果が生じ、非点隔差が小さく安定な基本横モー
ド発振する素子を実現することが可能となる。
サ型構造の実効屈折率を、電流ブロック層の実効屈折率
よりも小さくすることによって、ダブルヘテロ構造部に
形成されたメサ型構造の幅を極端に狭くしなくても光の
ガイド効果が生じ、非点隔差が小さく安定な基本横モー
ド発振する素子を実現することが可能となる。
【００１７】また、メサ型構造の活性層の両側を気相中
の高温放置による結晶の再蒸発により除去し、この部分
に気相中の高温放置による結晶の成長によりマストラン
スポート層を形成しているので、メサ型構造の側面に埋
め込む電流ブロック層とメサ界面との結晶性が良好とな
る。このため、メサ側面のリーク電流が低減され活性層
に電流が効果的に注入されるため、より低しきい値で発
振する高出力の短波長の半導体レーザを実現することが
可能となる。
の高温放置による結晶の再蒸発により除去し、この部分
に気相中の高温放置による結晶の成長によりマストラン
スポート層を形成しているので、メサ型構造の側面に埋
め込む電流ブロック層とメサ界面との結晶性が良好とな
る。このため、メサ側面のリーク電流が低減され活性層
に電流が効果的に注入されるため、より低しきい値で発
振する高出力の短波長の半導体レーザを実現することが
可能となる。
【００１８】また、ダブルヘテロ構造部のメサ型構造を
作成するために３層レジストを用いることにより、垂直
の側壁を有するマスクを形成することができ、これによ
りダブルヘテロ構造部のメサ型構造の幅を正確に制御す
ることが可能となる。
作成するために３層レジストを用いることにより、垂直
の側壁を有するマスクを形成することができ、これによ
りダブルヘテロ構造部のメサ型構造の幅を正確に制御す
ることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザの素子構造を
示す断面図である。
形態によって説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザの素子構造を
示す断面図である。
【００２０】サファイア基板１０１上に、ＧａＮバッフ
ァ層１０２を介してｎ型ＧａＮコンタクト層１０３が形
成されている。コンタクト層１０３上には、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１０４，ｎ型ＧａＮガイド層１０５，多
重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０６，ｐ型ＧａＮ
ガイド層１０７，ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０８から
なるメサ型構造が形成され、このメサ型構造の両側には
活性層１０６よりも屈折率の小さい高抵抗ＧａＮ電流ブ
ロック層１１０が埋め込み形成されている。ここで、Ｍ
ＱＷ活性層１０６は、障壁層としてＩｎ組成５％のＩｎ
ＧａＮ、井戸層としてＩｎ組成１５％のＩｎＧａＮを用
いている。そして、メサ型構造及び電流ブロック層１１
０上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９が形成されて
いる。
ァ層１０２を介してｎ型ＧａＮコンタクト層１０３が形
成されている。コンタクト層１０３上には、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１０４，ｎ型ＧａＮガイド層１０５，多
重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０６，ｐ型ＧａＮ
ガイド層１０７，ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０８から
なるメサ型構造が形成され、このメサ型構造の両側には
活性層１０６よりも屈折率の小さい高抵抗ＧａＮ電流ブ
ロック層１１０が埋め込み形成されている。ここで、Ｍ
ＱＷ活性層１０６は、障壁層としてＩｎ組成５％のＩｎ
ＧａＮ、井戸層としてＩｎ組成１５％のＩｎＧａＮを用
いている。そして、メサ型構造及び電流ブロック層１１
０上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９が形成されて
いる。
【００２１】また、電流ブロック層１１０はコンタクト
層１０３上の全面に形成されるのではなく、コンタクト
層１０３の一部が露出するように形成されている。そし
て、コンタクト層１０３の露出部上には、ｎ側電極１１
１が形成されている。さらに、ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０９上にはｐ側電極１１２が形成されている。
層１０３上の全面に形成されるのではなく、コンタクト
層１０３の一部が露出するように形成されている。そし
て、コンタクト層１０３の露出部上には、ｎ側電極１１
１が形成されている。さらに、ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０９上にはｐ側電極１１２が形成されている。
【００２２】なお、メサ型構造は紙面表裏方向にストラ
イプ状となっており、ストライプ幅は０．５〜３μｍ、
ストライプ方向の長さ５００μｍとした。また、メサ型
構造及び電流ブロック層のストライプと直交する方向の
長さは２００μｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の露
出部分のストライプと直交する方向の長さは２００μｍ
とした。
イプ状となっており、ストライプ幅は０．５〜３μｍ、
ストライプ方向の長さ５００μｍとした。また、メサ型
構造及び電流ブロック層のストライプと直交する方向の
長さは２００μｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の露
出部分のストライプと直交する方向の長さは２００μｍ
とした。
【００２３】製造工程としては、周知の有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）を用い、サファイア基板１０１上
に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ層１０２を成長し、そ
の上に厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０３，厚
さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４，厚さ０．
５μｍのｎ型ＧａＮガイド層１０５，厚さ０．３μｍの
ＭＱＷ活性層１０６，厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮガイ
ド層１０７，厚さ１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
０８までを順次成長形成する。
長法（ＭＯＣＶＤ法）を用い、サファイア基板１０１上
に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ層１０２を成長し、そ
の上に厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０３，厚
さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４，厚さ０．
５μｍのｎ型ＧａＮガイド層１０５，厚さ０．３μｍの
ＭＱＷ活性層１０６，厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮガイ
ド層１０７，厚さ１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
０８までを順次成長形成する。
【００２４】次いで、上記の積層膜をｎ型ＧａＮコンタ
クト層１０３が露出するまでメサ状に選択エッチング
し、メサ型構造を形成する。エッチングの方法として
は、マスク材にＳｉＯ2 を用い、塩素ガスなどを用いた
ドライエッチング法や、３００℃程度に昇温したＮａＯ
Ｈ溶液中に浸漬することによるウェットエッチングなど
を用いるのが望ましい。ここで、メサ型構造の下地とな
るＧａＮ層１０３の表面は（０００１）面であり、メサ
の側面は（１1'００）面又は（１１2'０）面となってい
る。但し、x'はｘの反転記号を意味している。
クト層１０３が露出するまでメサ状に選択エッチング
し、メサ型構造を形成する。エッチングの方法として
は、マスク材にＳｉＯ2 を用い、塩素ガスなどを用いた
ドライエッチング法や、３００℃程度に昇温したＮａＯ
Ｈ溶液中に浸漬することによるウェットエッチングなど
を用いるのが望ましい。ここで、メサ型構造の下地とな
るＧａＮ層１０３の表面は（０００１）面であり、メサ
の側面は（１1'００）面又は（１１2'０）面となってい
る。但し、x'はｘの反転記号を意味している。
【００２５】このようにして作成されたメサ型構造につ
いて、メサ部を保護し、高抵抗ＧａＮブロック層１１０
を選択成長させる。高抵抗ＧａＮ層１１０の作成は、亜
鉛を添加することによって行うことができる。ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層１０８と高抵抗ＧａＮ層１１０とをほ
ぼ同一平面内になるように調整した後、厚さ０．３μｍ
のｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を成長する。このコン
タクト層１０９には、横方向に電流を広げるために不純
物が高濃度（１×１０19ｃｍ-3程度）にドープされてい
る。
いて、メサ部を保護し、高抵抗ＧａＮブロック層１１０
を選択成長させる。高抵抗ＧａＮ層１１０の作成は、亜
鉛を添加することによって行うことができる。ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層１０８と高抵抗ＧａＮ層１１０とをほ
ぼ同一平面内になるように調整した後、厚さ０．３μｍ
のｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を成長する。このコン
タクト層１０９には、横方向に電流を広げるために不純
物が高濃度（１×１０19ｃｍ-3程度）にドープされてい
る。
【００２６】ここで、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を
成長する際には、一度、成長装置からウェハを取り出し
ているので、元の結晶領域上に酸化膜が形成され、再成
長層の結晶品質が良くないことが考えられる。従って、
再成長を行う前に水素などで表面を軽く気相エッチング
した後、ｐ型コンタクト層１０９を形成することが望ま
しい。このような工程を経ることによって、元の結晶領
域と再成長層との界面に絶縁物の層が形成されるのを回
避することができる。
成長する際には、一度、成長装置からウェハを取り出し
ているので、元の結晶領域上に酸化膜が形成され、再成
長層の結晶品質が良くないことが考えられる。従って、
再成長を行う前に水素などで表面を軽く気相エッチング
した後、ｐ型コンタクト層１０９を形成することが望ま
しい。このような工程を経ることによって、元の結晶領
域と再成長層との界面に絶縁物の層が形成されるのを回
避することができる。
【００２７】また、再成長層（ｐ型コンタクト層１０
９）を形成する直前に５５０℃程度の低温バッファ層を
形成することも可能である。このようにすることによっ
て、再成長層の初期成長モードにおいて３次元成長する
ことを抑制し、初期から平坦な２次元成長結晶を得るこ
とができる。
９）を形成する直前に５５０℃程度の低温バッファ層を
形成することも可能である。このようにすることによっ
て、再成長層の初期成長モードにおいて３次元成長する
ことを抑制し、初期から平坦な２次元成長結晶を得るこ
とができる。
【００２８】以上述べた２つの工程については、高抵抗
ＧａＮブロック層１１０を形成する際にも同様の効果を
得ることができることはいうまでもない。このようにし
て作成した埋め込み構造を、ＳｉＯ2 などをマスクに用
いたドライエッチング法により、ｎ型ＧａＮ層１０３の
一部が露出するまでエッチングする。そして、電極を周
知の真空蒸着法によって形成する。電極材としては、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１０３に対するｎ側電極としては
Ｔｉ／Ａｕ積層膜１１１、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
９に対するｐ側電極としてはＮｉ／Ａｕ積層膜１１２を
用いる。電極のオーミック化のために、７００℃，５分
の熱処理を行うのが望ましい。
ＧａＮブロック層１１０を形成する際にも同様の効果を
得ることができることはいうまでもない。このようにし
て作成した埋め込み構造を、ＳｉＯ2 などをマスクに用
いたドライエッチング法により、ｎ型ＧａＮ層１０３の
一部が露出するまでエッチングする。そして、電極を周
知の真空蒸着法によって形成する。電極材としては、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１０３に対するｎ側電極としては
Ｔｉ／Ａｕ積層膜１１１、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
９に対するｐ側電極としてはＮｉ／Ａｕ積層膜１１２を
用いる。電極のオーミック化のために、７００℃，５分
の熱処理を行うのが望ましい。
【００２９】このように本実施形態によれば、サファイ
ア基板１０１上に格子不整合を緩和するためのＧａＮバ
ッファ層１０２を形成し、その上にダブルへテロ構造部
を含む積層構造を形成しているので、ダブルへテロ構造
部のための結晶成長を容易に行うことができ、しかも各
結晶層の品質を向上させることができる。このため、メ
サ形状のためのエッチングにより、所望の面を出して所
望形状のメサを形成することができる。従って、メサエ
ッチング後の段差のあるところに窒化ガリウム系化合物
半導体材料を再成長するのも比較的容易となり、メサ側
部を窒化ガリウム系化合物半導体で良好に埋め込むこと
ができる。
ア基板１０１上に格子不整合を緩和するためのＧａＮバ
ッファ層１０２を形成し、その上にダブルへテロ構造部
を含む積層構造を形成しているので、ダブルへテロ構造
部のための結晶成長を容易に行うことができ、しかも各
結晶層の品質を向上させることができる。このため、メ
サ形状のためのエッチングにより、所望の面を出して所
望形状のメサを形成することができる。従って、メサエ
ッチング後の段差のあるところに窒化ガリウム系化合物
半導体材料を再成長するのも比較的容易となり、メサ側
部を窒化ガリウム系化合物半導体で良好に埋め込むこと
ができる。
【００３０】通常、エッチングしただけの結晶側面には
界面準位が多く形成される。このような界面準位はリー
ク電流（無効電流）の元となり、電流注入の効率を低下
させる。従って、メサ側面の界面準位の働きを抑制させ
なければならない。このような界面準位の効果を抑制す
るための一つの手段として、メサ側面をＳｉＯ2 などの
酸化膜等で保護した後にブロック層を形成する方法があ
る。別の手段としては、メサ構造が形成された後に、水
素などでメサ側面を軽くエッチングした後、ブロック層
を形成することも可能である。前者は界面準位を酸化膜
などによってパッシベートすることによって、後者は界
面準位の元となる結晶表面の乱れを除去することによっ
て、界面準位の効果を抑制することができる。
界面準位が多く形成される。このような界面準位はリー
ク電流（無効電流）の元となり、電流注入の効率を低下
させる。従って、メサ側面の界面準位の働きを抑制させ
なければならない。このような界面準位の効果を抑制す
るための一つの手段として、メサ側面をＳｉＯ2 などの
酸化膜等で保護した後にブロック層を形成する方法があ
る。別の手段としては、メサ構造が形成された後に、水
素などでメサ側面を軽くエッチングした後、ブロック層
を形成することも可能である。前者は界面準位を酸化膜
などによってパッシベートすることによって、後者は界
面準位の元となる結晶表面の乱れを除去することによっ
て、界面準位の効果を抑制することができる。
【００３１】また、メサ構造の両側がＧａＮ電流ブロッ
ク層１１０で埋め込まれていることにより、活性層１０
６へのキャリアの注入を効率良く行うことができ、さら
に電流ブロック層１１０としてＧａＮを用い活性層１０
６よりも屈折率を小さくしているので、活性層１０６へ
の光の閉じ込めも可能となり、発振しきい値の低減をは
かり得る。特に、活性層１０６が多重量子井戸構造をし
ているため、さらに発振しきい値の低減をはかることが
可能となる。
ク層１１０で埋め込まれていることにより、活性層１０
６へのキャリアの注入を効率良く行うことができ、さら
に電流ブロック層１１０としてＧａＮを用い活性層１０
６よりも屈折率を小さくしているので、活性層１０６へ
の光の閉じ込めも可能となり、発振しきい値の低減をは
かり得る。特に、活性層１０６が多重量子井戸構造をし
ているため、さらに発振しきい値の低減をはかることが
可能となる。
【００３２】また、メサ型構造の両側を電流ブロック層
１１０で埋め込むことにより、メサ型構造上のみではな
く電流ブロック層１１０上にもｐ型ＧａＮコンタクト層
１０９を形成することができ、これによりｐ側電極１１
２のコンタクトを広くすることができ、電極−半導体層
間のコンタクト抵抗低減による低電圧駆動が可能とな
る。
１１０で埋め込むことにより、メサ型構造上のみではな
く電流ブロック層１１０上にもｐ型ＧａＮコンタクト層
１０９を形成することができ、これによりｐ側電極１１
２のコンタクトを広くすることができ、電極−半導体層
間のコンタクト抵抗低減による低電圧駆動が可能とな
る。
【００３３】（第１の実施形態の変形例）第１の実施形
態では、活性層１０６にＩｎ組成５％のＩｎＧａＮ障壁
層及びＩｎ組成１５％のＩｎＧａＮ井戸層からなるＭＱ
Ｗ構造を用いたが、単一のＩｎＧａＮや単一量子井戸構
造としてもよい。ＭＱＷにした場合には、以下の点で有
利である。即ち、活性層より基板に近い層では基板とＧ
ａＮ系の層との格子定数の違いによって格子欠陥が生じ
やすいが、活性層をＭＱＷにすることによって、格子緩
和が生じ、活性層より上に形成したｐ型層の不純物活性
化率を上昇させることができる。また、障壁層及び井戸
層はＩｎＧａＮに限るものではなく、窒化ガリウム系化
合物半導体材料Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ（０≦
ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）であれば用いることが可
能である。
態では、活性層１０６にＩｎ組成５％のＩｎＧａＮ障壁
層及びＩｎ組成１５％のＩｎＧａＮ井戸層からなるＭＱ
Ｗ構造を用いたが、単一のＩｎＧａＮや単一量子井戸構
造としてもよい。ＭＱＷにした場合には、以下の点で有
利である。即ち、活性層より基板に近い層では基板とＧ
ａＮ系の層との格子定数の違いによって格子欠陥が生じ
やすいが、活性層をＭＱＷにすることによって、格子緩
和が生じ、活性層より上に形成したｐ型層の不純物活性
化率を上昇させることができる。また、障壁層及び井戸
層はＩｎＧａＮに限るものではなく、窒化ガリウム系化
合物半導体材料Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ（０≦
ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）であれば用いることが可
能である。
【００３４】第１の実施形態では、電流ブロック層１１
０としての高抵抗層の製造方法として、結晶成長時のＺ
ｎの添加を例に示したが、水素などをイオン注入するこ
とによる不純物の不活性化により高抵抗化することも可
能である。また、製造工程におけるエッチングマスクや
成長用のマスクは、必ずしもＳｉＯ2 に限るものではな
くＳｉ3 Ｎ4 などでもよい。また、基板はサファイアに
限るものではなく、スピネル，ＺｎＯなどの酸化物、Ｓ
ｉＣ，ＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＳｅ，Ｓｉなどの半導
体、ＭｇＦ2 等の絶縁物を用いることも可能である。
０としての高抵抗層の製造方法として、結晶成長時のＺ
ｎの添加を例に示したが、水素などをイオン注入するこ
とによる不純物の不活性化により高抵抗化することも可
能である。また、製造工程におけるエッチングマスクや
成長用のマスクは、必ずしもＳｉＯ2 に限るものではな
くＳｉ3 Ｎ4 などでもよい。また、基板はサファイアに
限るものではなく、スピネル，ＺｎＯなどの酸化物、Ｓ
ｉＣ，ＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＳｅ，Ｓｉなどの半導
体、ＭｇＦ2 等の絶縁物を用いることも可能である。
【００３５】電流ブロック層１１０はＺｎドープの高抵
抗ＧａＮに限るものではなく、例えばＡｌＮやＩｎＮ、
或いはこれらとＧａＮとの混晶、或いはＳｉＯ2 などの
絶縁膜でもよい。さらに、図２（ａ）に示すように、ｐ
型ＧａＮ層１２１とｎ型ＧａＮ層１２２を積層し、これ
らのｐｎ逆接合を利用したものであってもよい。
抗ＧａＮに限るものではなく、例えばＡｌＮやＩｎＮ、
或いはこれらとＧａＮとの混晶、或いはＳｉＯ2 などの
絶縁膜でもよい。さらに、図２（ａ）に示すように、ｐ
型ＧａＮ層１２１とｎ型ＧａＮ層１２２を積層し、これ
らのｐｎ逆接合を利用したものであってもよい。
【００３６】また、埋め込み層の周辺構造としては、単
純な埋め込みではなく、図２（ｂ）に示すような構造で
もよい。図２（ｂ）では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
９がメサ型構造の側面にも形成されており、電流ブロッ
ク層（高抵抗層）１１０に添加したＺｎの活性層１０６
への拡散を抑制している。この場合、ビルトインポテン
シャルの差を利用して電流狭窄を行うことができる。
純な埋め込みではなく、図２（ｂ）に示すような構造で
もよい。図２（ｂ）では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
９がメサ型構造の側面にも形成されており、電流ブロッ
ク層（高抵抗層）１１０に添加したＺｎの活性層１０６
への拡散を抑制している。この場合、ビルトインポテン
シャルの差を利用して電流狭窄を行うことができる。
【００３７】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図である。なお、図１と同一部分
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図である。なお、図１と同一部分
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３８】本実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、クラッド層１０４，ガイド層１０５，活性層１０
６，ガイド層１０７，クラッド層１０８からなるメサ型
構造において、基板側のクラッド層１０４の一部を残し
たことにある。この場合、Ａｌを含まない高抵抗ＧａＮ
電流ブロック層１１０は、Ａｌを含むｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１０４上に埋込み成長されることになる。
は、クラッド層１０４，ガイド層１０５，活性層１０
６，ガイド層１０７，クラッド層１０８からなるメサ型
構造において、基板側のクラッド層１０４の一部を残し
たことにある。この場合、Ａｌを含まない高抵抗ＧａＮ
電流ブロック層１１０は、Ａｌを含むｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１０４上に埋込み成長されることになる。
【００３９】このような構成であれば、先の第１の実施
形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のよう
な効果が得られる。即ち、高抵抗ＧａＮ電流ブロック層
１１０がｎ型ＧａＮ層１０３と接するのではなく、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層１０４と接することになるので、
リーク電流の低減と共にしきい値の低下をはかることが
できる。
形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のよう
な効果が得られる。即ち、高抵抗ＧａＮ電流ブロック層
１１０がｎ型ＧａＮ層１０３と接するのではなく、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層１０４と接することになるので、
リーク電流の低減と共にしきい値の低下をはかることが
できる。
【００４０】即ち本実施形態では、ＧａＮ電流ブロック
層１１０をｎ型ＧａＡｌＮからなるｎ型クラッド層１０
３の表面を露出させその上に再成長させることにより形
成している。この場合、電流ブロック層１１０として
は、ＺｎドープＧａＮなどの実質的に高抵抗のｉ型層が
望ましい。ここで、Ａｌを含む表面には、ＧａＡｌＮ，
ＩｎＧａＡｌＮなどがある。Ａｌを含む表面上にＧａＮ
の電流ブロック層を形成することで、発生再結合電流を
ヘテロバリアで抑制することができるため、より良い電
流狭窄効果が得られるのである。
層１１０をｎ型ＧａＡｌＮからなるｎ型クラッド層１０
３の表面を露出させその上に再成長させることにより形
成している。この場合、電流ブロック層１１０として
は、ＺｎドープＧａＮなどの実質的に高抵抗のｉ型層が
望ましい。ここで、Ａｌを含む表面には、ＧａＡｌＮ，
ＩｎＧａＡｌＮなどがある。Ａｌを含む表面上にＧａＮ
の電流ブロック層を形成することで、発生再結合電流を
ヘテロバリアで抑制することができるため、より良い電
流狭窄効果が得られるのである。
【００４１】なお、図３では活性層部分を図１と同様に
ＭＱＷ活性層をガイド層で挟んだ構成としているが、必
ずしも量子井戸構造にする必要はなく、単層の活性層と
してもよい。また、本実施形態においても、第１の実施
形態で説明したような各種の変形が可能である。
ＭＱＷ活性層をガイド層で挟んだ構成としているが、必
ずしも量子井戸構造にする必要はなく、単層の活性層と
してもよい。また、本実施形態においても、第１の実施
形態で説明したような各種の変形が可能である。
【００４２】また、図１８に示すように、電流ブロック
層１１０上にもｐ型ＧａＡｌＮ層１０８を形成しておく
ことにより、発生再結合電流をヘテロバリアで抑制する
効果が顕著になり、電流狭窄効果を高めることができ
る。
層１１０上にもｐ型ＧａＡｌＮ層１０８を形成しておく
ことにより、発生再結合電流をヘテロバリアで抑制する
効果が顕著になり、電流狭窄効果を高めることができ
る。
【００４３】（第３の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。
なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。
なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳し
い説明は省略する。
【００４４】本実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、メサ型のダブルヘテロ構造部を、ダブルヘテロ構造
部及び電流ブロック層からなる素子主要部の中央より
も、ｎ側電極１１１側に偏って形成したことにある。即
ち、ダブルヘテロ構造部は、素子主要部の中央ではな
く、ｎ側電極１１１側に偏って形成され、ｎ側電極１１
１側の電流ブロック層の幅は１０μｍとなっている。
は、メサ型のダブルヘテロ構造部を、ダブルヘテロ構造
部及び電流ブロック層からなる素子主要部の中央より
も、ｎ側電極１１１側に偏って形成したことにある。即
ち、ダブルヘテロ構造部は、素子主要部の中央ではな
く、ｎ側電極１１１側に偏って形成され、ｎ側電極１１
１側の電流ブロック層の幅は１０μｍとなっている。
【００４５】このような構成であれば、先の第１の実施
形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、ダブルヘ
テロ構造のストライプ部分が中心より電極側に近いた
め、電流経路を短縮して動作電圧を低くすることができ
る。
形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、ダブルヘ
テロ構造のストライプ部分が中心より電極側に近いた
め、電流経路を短縮して動作電圧を低くすることができ
る。
【００４６】ここで、ダブルヘテロ構造部に形成された
メサ型構造部（ストライプ部）とｎ側電極を形成するた
めのメサ型構造（素子主要部）の端部との距離は、スト
ライプ部の幅の３倍以上、２０倍以内であることが望ま
しい。これは、ストライプ部が素子主要部の端部に近接
すると、ストライプ部を流れる電流に対し側面を流れる
無効電流経路が長くなり、動作電圧アップの原因になっ
てしまうからである。この点から、ストライプ部の幅を
０．５〜３．３μｍ、ストライプ部から素子主要部の端
部までの長さを１０μｍとすればよい。
メサ型構造部（ストライプ部）とｎ側電極を形成するた
めのメサ型構造（素子主要部）の端部との距離は、スト
ライプ部の幅の３倍以上、２０倍以内であることが望ま
しい。これは、ストライプ部が素子主要部の端部に近接
すると、ストライプ部を流れる電流に対し側面を流れる
無効電流経路が長くなり、動作電圧アップの原因になっ
てしまうからである。この点から、ストライプ部の幅を
０．５〜３．３μｍ、ストライプ部から素子主要部の端
部までの長さを１０μｍとすればよい。
【００４７】また、図４の構成において、ストライプ部
の幅を、ｎ側電極１１１を形成するための素子主要部の
幅の１／５０以下に設定する。これにより、ストライプ
部に適性な歪みが与えられることになり、しきい電流を
抑制することができる。さらに、図４の構成において、
ストライプ部の実効屈折率を電流ブロック層１１０の実
効屈折率よりも小さくすることにより、ストライプ部の
幅を極端に狭くしなくても光のガイド効果が生じ、これ
によって非点隔差の小さな素子を実現することが可能と
なる。
の幅を、ｎ側電極１１１を形成するための素子主要部の
幅の１／５０以下に設定する。これにより、ストライプ
部に適性な歪みが与えられることになり、しきい電流を
抑制することができる。さらに、図４の構成において、
ストライプ部の実効屈折率を電流ブロック層１１０の実
効屈折率よりも小さくすることにより、ストライプ部の
幅を極端に狭くしなくても光のガイド効果が生じ、これ
によって非点隔差の小さな素子を実現することが可能と
なる。
【００４８】なお、図４ではＭＱＷ活性層部分を単層と
しているが、図１と同様にＭＱＷ活性層をガイド層で挟
んだ構成としてもよい。また、本実施形態においても、
第１の実施形態で説明したような各種の変形が可能であ
る。さらに、本実施形態のようにストライプ部分を中心
より電極側にずらす構成は、前記図２や図３に示した構
成にも適用することができる。
しているが、図１と同様にＭＱＷ活性層をガイド層で挟
んだ構成としてもよい。また、本実施形態においても、
第１の実施形態で説明したような各種の変形が可能であ
る。さらに、本実施形態のようにストライプ部分を中心
より電極側にずらす構成は、前記図２や図３に示した構
成にも適用することができる。
【００４９】（第４の実施形態）図５は、本発明の第４
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図である。
の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図である。
【００５０】サファイア基板２０１上に、ＧａＮバッフ
ァ層２０２を介してｎ型ＧａＮ層コンタクト層２０３が
形成され、その上にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０４、
ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層２０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２０６、ｐ型ＧａＮ層２０７が積層されたダブル
へテロ構造部がメサ状に加工されている。
ァ層２０２を介してｎ型ＧａＮ層コンタクト層２０３が
形成され、その上にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０４、
ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層２０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２０６、ｐ型ＧａＮ層２０７が積層されたダブル
へテロ構造部がメサ状に加工されている。
【００５１】メサ型構造の活性層２０５の両側は一部除
去され、この部分には活性層２０５より屈折率が低い
（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層（マストランスポート層）２１
１が形成されている。さらに、メサ型構造の両側にはｐ
型ＧａＮ埋め込み層２１２とｎ型ＧａＮ埋め込み層２１
３を積層してなる電流ブロック層が埋め込み形成されて
いる。
去され、この部分には活性層２０５より屈折率が低い
（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層（マストランスポート層）２１
１が形成されている。さらに、メサ型構造の両側にはｐ
型ＧａＮ埋め込み層２１２とｎ型ＧａＮ埋め込み層２１
３を積層してなる電流ブロック層が埋め込み形成されて
いる。
【００５２】メサ型構造部及びｎ型ＧａＮ層２１３上に
はｐ型ＧａＮコンタクト層２０８が形成され、またｎ型
ＧａＮ層コンタクト２０３の一部が露出するように各層
がエッチング除去されている。そして、露出したｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層２０３上にはｎ側電極２２１が形成さ
れ、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８上にはｐ側電極２２
２が形成されている。
はｐ型ＧａＮコンタクト層２０８が形成され、またｎ型
ＧａＮ層コンタクト２０３の一部が露出するように各層
がエッチング除去されている。そして、露出したｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層２０３上にはｎ側電極２２１が形成さ
れ、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８上にはｐ側電極２２
２が形成されている。
【００５３】本実施形態においては、活性層２０５より
屈折率が低い（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層２１１を活性層２
０５に接して形成することにより、活性層２０５への光
閉じ込めが可能となる。さらに、ｐ型ＧａＮ埋め込み層
２１２，ｎ型ＧａＮ埋め込み層２１３により活性層２０
５への電流狭窄が可能となり、活性層２０５への電流注
入が効率的に行われる。即ち、ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０８の表面全体にｐ側電極２２２を形成するが、電流
は埋め込み層２１２，２１３のｐｎ逆接合により活性層
２０５に効果的に注入される。このような構造では、ｐ
側電極２２２のコンタクト面積を広くできるため、電極
−半導体層間のコンタクト抵抗を低減でき、低電圧での
駆動が可能で信頼性が大幅に向上する。また、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２０８により素子表面が平坦化されてい
るため、チップ化しやすいという利点もある。
屈折率が低い（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層２１１を活性層２
０５に接して形成することにより、活性層２０５への光
閉じ込めが可能となる。さらに、ｐ型ＧａＮ埋め込み層
２１２，ｎ型ＧａＮ埋め込み層２１３により活性層２０
５への電流狭窄が可能となり、活性層２０５への電流注
入が効率的に行われる。即ち、ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０８の表面全体にｐ側電極２２２を形成するが、電流
は埋め込み層２１２，２１３のｐｎ逆接合により活性層
２０５に効果的に注入される。このような構造では、ｐ
側電極２２２のコンタクト面積を広くできるため、電極
−半導体層間のコンタクト抵抗を低減でき、低電圧での
駆動が可能で信頼性が大幅に向上する。また、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２０８により素子表面が平坦化されてい
るため、チップ化しやすいという利点もある。
【００５４】製造方法においては、ダブルへテロ構造を
メサ状にエッチングする方法は一般にＲＩＥが用いられ
るが、この際に結晶表面にダメージを与える。このた
め、表面のダメージ層をウェットエッチングで除去する
が、窒化ガリウム系材料はウェットエッチングで除去す
るのが難しい。そこで本実施形態は、結晶成長炉中でエ
ッチング、さらに結晶成長することを特徴としている。
メサ状にエッチングする方法は一般にＲＩＥが用いられ
るが、この際に結晶表面にダメージを与える。このた
め、表面のダメージ層をウェットエッチングで除去する
が、窒化ガリウム系材料はウェットエッチングで除去す
るのが難しい。そこで本実施形態は、結晶成長炉中でエ
ッチング、さらに結晶成長することを特徴としている。
【００５５】即ち、ＲＩＥ等でドライエッチングしてメ
サ形成後に、ＭＯＣＶＤ法等により埋め込み成長する際
に、基板温度８００℃で保持してＮＨ3 ガス流量を少な
くすると、結晶はエッチングされる。特に、ＩｎＧａＮ
層はエッチングレートが大きくメサ部分の活性層２０５
は容易にエッチングされ、ＲＩＥによるダメージ層の除
去が容易である。引き続き、基板温度８００℃で保持し
てＮＨ3 ガス流量を多くすると、マストランスポートに
よりエッチングされた活性層部分とメサ底部の角に結晶
成長する。このような製造方法によると、メサ側面のリ
ーク電流が低減され、活性層２０５に電流が効果的に注
入される。
サ形成後に、ＭＯＣＶＤ法等により埋め込み成長する際
に、基板温度８００℃で保持してＮＨ3 ガス流量を少な
くすると、結晶はエッチングされる。特に、ＩｎＧａＮ
層はエッチングレートが大きくメサ部分の活性層２０５
は容易にエッチングされ、ＲＩＥによるダメージ層の除
去が容易である。引き続き、基板温度８００℃で保持し
てＮＨ3 ガス流量を多くすると、マストランスポートに
よりエッチングされた活性層部分とメサ底部の角に結晶
成長する。このような製造方法によると、メサ側面のリ
ーク電流が低減され、活性層２０５に電流が効果的に注
入される。
【００５６】図６及び図７は、同実施形態の製造工程を
示す断面図である。まず、図６（ａ）に示すように、サ
ファイア基板２０１上に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ
層２０２、厚さ４μｍのｎ型ＧａＮ層コンタクト２０
３、厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０４、厚
さ０．３μｍのＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層２０５、厚さ
１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０６、厚さ０．５
μｍのｐ型ＧａＮ層７をＭＯＣＶＤ法により順次成長す
る。
示す断面図である。まず、図６（ａ）に示すように、サ
ファイア基板２０１上に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ
層２０２、厚さ４μｍのｎ型ＧａＮ層コンタクト２０
３、厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０４、厚
さ０．３μｍのＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層２０５、厚さ
１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０６、厚さ０．５
μｍのｐ型ＧａＮ層７をＭＯＣＶＤ法により順次成長す
る。
【００５７】次いで、図６（ｂ）に示すように、ｐ型Ｇ
ａＮ層２０７の表面にＳｉＯ2 膜２３１を形成した後、
ＰＥＰ法によりパターニングし、エッチングしてｐ型Ｇ
ａＮ層２０７を露出させて、ＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
層２０３が露出するまでエッチングする。ここで、上記
のＳｉＯ2 膜２３１のパターニングを、後述するように
３層レジストを用いて行ってもよい。
ａＮ層２０７の表面にＳｉＯ2 膜２３１を形成した後、
ＰＥＰ法によりパターニングし、エッチングしてｐ型Ｇ
ａＮ層２０７を露出させて、ＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
層２０３が露出するまでエッチングする。ここで、上記
のＳｉＯ2 膜２３１のパターニングを、後述するように
３層レジストを用いて行ってもよい。
【００５８】次いで、ＭＯＣＶＤ反応炉中で８００℃に
保持しておき、ＮＨ3 ガス流量２ｌ／分、Ｎ2 ガス流量
２０ｌ／分を流すと、図６（ｃ）に示すように、表面が
ガスエッチングされ、特に活性層２０５の両側が一部除
去される。
保持しておき、ＮＨ3 ガス流量２ｌ／分、Ｎ2 ガス流量
２０ｌ／分を流すと、図６（ｃ）に示すように、表面が
ガスエッチングされ、特に活性層２０５の両側が一部除
去される。
【００５９】次いで、ＮＨ3 ガス流量１０ｌ／分、Ｎ2
ガス流量２０ｌ／分を流すと、図６（ｄ）に示すよう
に、マストランスポートによりメサ表面の凹凸が埋めら
れるように結晶層（マストランスポート層）２１１が成
長する。
ガス流量２０ｌ／分を流すと、図６（ｄ）に示すよう
に、マストランスポートによりメサ表面の凹凸が埋めら
れるように結晶層（マストランスポート層）２１１が成
長する。
【００６０】次いで、図７（ｅ）に示すように、ｐ型Ｇ
ａＮ埋め込み層２１２、ｎ型ＧａＮ埋め込み層２１３の
電流ブロック層を形成する。なお、上記した活性層両側
のガスエッチング、マストランスポート層の形成、電流
ブロック層の形成は、ＭＯＣＶＤのための原料ガスが供
給される同一の反応炉内で連続して行うことができ、従
ってメサ型構造の側面が大気中に晒されることがない。
ａＮ埋め込み層２１２、ｎ型ＧａＮ埋め込み層２１３の
電流ブロック層を形成する。なお、上記した活性層両側
のガスエッチング、マストランスポート層の形成、電流
ブロック層の形成は、ＭＯＣＶＤのための原料ガスが供
給される同一の反応炉内で連続して行うことができ、従
ってメサ型構造の側面が大気中に晒されることがない。
【００６１】次いで、図７（ｆ）に示すように、表面の
ＳｉＯ2 膜２３１を除去してｐ型ＧａＮコンタクト層２
０８を成長させる。次いで、図７（ｇ）に示すように、
ＳｉＯ2 膜２３１を形成した後、ＰＥＰ法によりパター
ニング、エッチングしてｐ型ＧａＮコンタクト層２０８
を露出させて、ＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層
２０３が露出するまでエッチングする。
ＳｉＯ2 膜２３１を除去してｐ型ＧａＮコンタクト層２
０８を成長させる。次いで、図７（ｇ）に示すように、
ＳｉＯ2 膜２３１を形成した後、ＰＥＰ法によりパター
ニング、エッチングしてｐ型ＧａＮコンタクト層２０８
を露出させて、ＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層
２０３が露出するまでエッチングする。
【００６２】次いで、ｎ側電極２２１としてＴｉ／Ａｕ
積層膜を形成し、さらにｐ側電極２２２としてＮｉ／Ａ
ｕ積層膜を形成した後に熱処理を加えることにより、前
記図３に示す構造が得られる。
積層膜を形成し、さらにｐ側電極２２２としてＮｉ／Ａ
ｕ積層膜を形成した後に熱処理を加えることにより、前
記図３に示す構造が得られる。
【００６３】このようにして得られた半導体レーザにつ
いて、電流−光パワー・電圧特性を調べた結果をそれぞ
れ図８（ａ）（ｂ）に示す。本実施形態では、従来例よ
りしきい値電流が約１／２の良好な特性が得られた。ま
た、ウェハ表面に凹凸が少ないため、チップ化の際の素
子歩留りは９０％以上と良好であった。
いて、電流−光パワー・電圧特性を調べた結果をそれぞ
れ図８（ａ）（ｂ）に示す。本実施形態では、従来例よ
りしきい値電流が約１／２の良好な特性が得られた。ま
た、ウェハ表面に凹凸が少ないため、チップ化の際の素
子歩留りは９０％以上と良好であった。
【００６４】（第４の実施形態の変形例）第４の実施形
態では、マストランスポートによる結晶層２１１を活性
層２０５の側部と共にメサ底部に形成したが、図９
（ａ）に示すように、活性層２０５の側部のみに結晶層
２１１を形成するようにしてもよい。
態では、マストランスポートによる結晶層２１１を活性
層２０５の側部と共にメサ底部に形成したが、図９
（ａ）に示すように、活性層２０５の側部のみに結晶層
２１１を形成するようにしてもよい。
【００６５】また、電流ブロック層は必ずしもｐｎ逆接
合を利用したものに限らず、図９（ｂ）に示すように、
ＧａＮの高抵抗層２１５にしてもよい。さらに、図９
（ｃ）に示すように、活性層２０５が大きくエッチング
されない程度のガスエッチングをした後に、マストラン
スポートによる結晶層２１１を形成するようにしてもよ
い。また、第１の実施形態の変形例でも述べたように、
活性層の構成、電流ブロック層の構成・材料等は、仕様
に応じて適宜変更可能である。
合を利用したものに限らず、図９（ｂ）に示すように、
ＧａＮの高抵抗層２１５にしてもよい。さらに、図９
（ｃ）に示すように、活性層２０５が大きくエッチング
されない程度のガスエッチングをした後に、マストラン
スポートによる結晶層２１１を形成するようにしてもよ
い。また、第１の実施形態の変形例でも述べたように、
活性層の構成、電流ブロック層の構成・材料等は、仕様
に応じて適宜変更可能である。
【００６６】（第５の実施形態）図１０は、本発明の第
５の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。基本構造は図１に示
した第１の実施形態と同じである。
５の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。基本構造は図１に示
した第１の実施形態と同じである。
【００６７】図中３０１はサファイア基板であり、この
基板３０１上にＧａＮバッファ層３０２，ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層３０３，ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３０４，
ｎ型ＧａＮ導波層３０５，ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活
性層３０６，ｐ型ＧａＮ導波層３０７，ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層３０８，ＡｌＧａＮ電流ブロック層３１０，
ｐ型ＧａＮコンタクト層３０９が形成されている。これ
らの結晶成長は、ＭＯＣＶＤ法或いはＭＢＥ法によって
行われる。
基板３０１上にＧａＮバッファ層３０２，ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層３０３，ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３０４，
ｎ型ＧａＮ導波層３０５，ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活
性層３０６，ｐ型ＧａＮ導波層３０７，ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層３０８，ＡｌＧａＮ電流ブロック層３１０，
ｐ型ＧａＮコンタクト層３０９が形成されている。これ
らの結晶成長は、ＭＯＣＶＤ法或いはＭＢＥ法によって
行われる。
【００６８】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０８からｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層３０４まではメサ部を除いてエッ
チング除去され、この両側に高抵抗のＡｌＧａＮ電流ブ
ロック層３１０が形成される。ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０９からｎ型ＧａＮコンタクト層３０３までが部分的
に除去され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３０３上にはｎ側
電極３１１、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０９上にはｐ側
電極３１２が形成される。
ＡｌＧａＮクラッド層３０４まではメサ部を除いてエッ
チング除去され、この両側に高抵抗のＡｌＧａＮ電流ブ
ロック層３１０が形成される。ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０９からｎ型ＧａＮコンタクト層３０３までが部分的
に除去され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３０３上にはｎ側
電極３１１、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０９上にはｐ側
電極３１２が形成される。
【００６９】このレーザの活性層部は、Ｉｎc Ｇａ1-c
Ｎ井戸層／Ｉｎd Ｇａ1-d Ｎ障壁層（ｃ＞ｄ）からなる
多重量子井戸、及びＧａＮ導波層を設けたＳＣＨ構造と
なっている。
Ｎ井戸層／Ｉｎd Ｇａ1-d Ｎ障壁層（ｃ＞ｄ）からなる
多重量子井戸、及びＧａＮ導波層を設けたＳＣＨ構造と
なっている。
【００７０】具体的な組成及び各層の膜厚の例を示す
と、多重量子井戸はＩｎ0.2 Ｇａ0.8Ｎ井戸層（２ｎ
ｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層（４ｎｍ）の５対から
なり、ＧａＮ導波層の厚さはそれぞれ０．１μｍであ
る。また、両クラッド層は、ｎ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ｎ
（０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ｎ（０．３μ
ｍ）からなる。
と、多重量子井戸はＩｎ0.2 Ｇａ0.8Ｎ井戸層（２ｎ
ｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層（４ｎｍ）の５対から
なり、ＧａＮ導波層の厚さはそれぞれ０．１μｍであ
る。また、両クラッド層は、ｎ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ｎ
（０．３μｍ）、ｐ型Ｇａ0.85Ａｌ0.15Ｎ（０．３μ
ｍ）からなる。
【００７１】ここで重要なのは、安定な基本横モード発
振を得るためのメサ幅と活性層部／埋込み層の屈折率差
ΔＮである。活性層部の構造が決まれば、ΔＮは埋込み
層の組成で決まる。本実施形態の例では、埋込み層をＧ
ａ0.94Ａｌ0.06Ｎとし、ストライプ幅を１μｍとした。
振を得るためのメサ幅と活性層部／埋込み層の屈折率差
ΔＮである。活性層部の構造が決まれば、ΔＮは埋込み
層の組成で決まる。本実施形態の例では、埋込み層をＧ
ａ0.94Ａｌ0.06Ｎとし、ストライプ幅を１μｍとした。
【００７２】ここで、安定な基本横モード発振を実現す
るためのストライプ幅と埋込み層組成との関係について
説明する。図１１はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ井戸層（２ｎ
ｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層（４ｎｍ）からなる多
重量子井戸構造（導波層，クラッド層のパラメータは図
１０と同様）を活性層部に用いた場合、Ｇａ1-x Ａｌx
Ｎ埋込み層のＡｌ組成ｘに対して水平横モードの１次モ
ード（高次モード）がカットオフとなる条件、即ち基本
横モードのみが存在する条件を満たすストライプ幅Ｗを
プロットしたものである。安定な基本横モード発振を実
現するには、ストライプ幅Ｗはこの図の曲線で示された
値より小さく設定する必要がある。
るためのストライプ幅と埋込み層組成との関係について
説明する。図１１はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ井戸層（２ｎ
ｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層（４ｎｍ）からなる多
重量子井戸構造（導波層，クラッド層のパラメータは図
１０と同様）を活性層部に用いた場合、Ｇａ1-x Ａｌx
Ｎ埋込み層のＡｌ組成ｘに対して水平横モードの１次モ
ード（高次モード）がカットオフとなる条件、即ち基本
横モードのみが存在する条件を満たすストライプ幅Ｗを
プロットしたものである。安定な基本横モード発振を実
現するには、ストライプ幅Ｗはこの図の曲線で示された
値より小さく設定する必要がある。
【００７３】埋込み構造はキャリアと光を効率的に閉じ
込め、低しきい値での発振を実現するのに適した構造で
あるが、窒化ガリウム系化合物半導体レーザでは、基本
横モードを得るためのメサ幅が狭いため、作成プロセス
ではその制御を厳密に行う必要がある。メサ幅が狭くな
るのは発振波長が短いためで、窒化ガリウム系化合物半
導体レーザでは本質的な問題と言える。
込め、低しきい値での発振を実現するのに適した構造で
あるが、窒化ガリウム系化合物半導体レーザでは、基本
横モードを得るためのメサ幅が狭いため、作成プロセス
ではその制御を厳密に行う必要がある。メサ幅が狭くな
るのは発振波長が短いためで、窒化ガリウム系化合物半
導体レーザでは本質的な問題と言える。
【００７４】メサ幅を比較的大きくするには、水平方向
の屈折率差ΔＮを小さくする、即ち埋込み層のＡｌ組成
を小さくすればよい。但し、ΔＮの制御は組成や膜厚の
制御性に依存するため、確実に高次モードをカットオフ
するには、図１１からも分るように、メサ幅を１μｍ以
下とすることが望ましい。
の屈折率差ΔＮを小さくする、即ち埋込み層のＡｌ組成
を小さくすればよい。但し、ΔＮの制御は組成や膜厚の
制御性に依存するため、確実に高次モードをカットオフ
するには、図１１からも分るように、メサ幅を１μｍ以
下とすることが望ましい。
【００７５】このメサ幅を大きくする手法として、反導
波構造がある。反導波構造は、ストライプ外の屈折率を
ストライプ内より大きくした構造である。この場合、屈
折率差ΔＮは通常の光導波路とは逆の負の値となるが、
ストライプ内外の損失差或いは利得差によって導波モー
ドが形成される。反導波構造は、利得差のみによって導
波モードを形成する、いわゆる利得導波構造とは大きな
違いがある。それは、非点収差が小さく、かつ低しきい
値化が可能なことである。
波構造がある。反導波構造は、ストライプ外の屈折率を
ストライプ内より大きくした構造である。この場合、屈
折率差ΔＮは通常の光導波路とは逆の負の値となるが、
ストライプ内外の損失差或いは利得差によって導波モー
ドが形成される。反導波構造は、利得差のみによって導
波モードを形成する、いわゆる利得導波構造とは大きな
違いがある。それは、非点収差が小さく、かつ低しきい
値化が可能なことである。
【００７６】利得導波型，実屈折率導波型，反導波型を
比較するため、それぞれの非点隔差、及び１次モードと
基本モードとの損失差のストライプ幅依存性を図１２
（ａ）（ｂ）に示した。損失差が大きいほど基本横モー
ドでの発振が得られ易く、また非点隔差が小さいほど光
ディスク等の応用では使い易い特性である。図１２
（ａ）（ｂ）から分るように、利得導波型は非点隔差が
極めて大きく、光ディスク応用には使用できない。これ
に対して実屈折率導波型は非点隔差を小さい値とするこ
とができる。但し、ストライプ幅の大きい領域では高次
モードと基本モードとの損失差が本質的には０であるた
め、図１１でも説明したように、ストライプ幅を極めて
小さく値に制御する必要がある。
比較するため、それぞれの非点隔差、及び１次モードと
基本モードとの損失差のストライプ幅依存性を図１２
（ａ）（ｂ）に示した。損失差が大きいほど基本横モー
ドでの発振が得られ易く、また非点隔差が小さいほど光
ディスク等の応用では使い易い特性である。図１２
（ａ）（ｂ）から分るように、利得導波型は非点隔差が
極めて大きく、光ディスク応用には使用できない。これ
に対して実屈折率導波型は非点隔差を小さい値とするこ
とができる。但し、ストライプ幅の大きい領域では高次
モードと基本モードとの損失差が本質的には０であるた
め、図１１でも説明したように、ストライプ幅を極めて
小さく値に制御する必要がある。
【００７７】これに対して、反導波型は実屈折率同型と
同程度に小さく、かつ比較的広いストライプ幅でも、高
次モードと基本モードとの損失差を大きくすることがで
きるという特徴がある。このような反導波型を採用した
例を次の第６の実施形態で説明する。
同程度に小さく、かつ比較的広いストライプ幅でも、高
次モードと基本モードとの損失差を大きくすることがで
きるという特徴がある。このような反導波型を採用した
例を次の第６の実施形態で説明する。
【００７８】（第６の実施形態）図１３は、本発明の第
６の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。なお、図１０と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
６の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。なお、図１０と同一
部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。
【００７９】本実施形態が図１０に示した第５の実施形
態と異なる点は、電流ブロック層を高抵抗のＩｎ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層３５９としたことにある。これにより、電流
ブロック層３５９の屈折率は、ダブルヘテロ構造部の等
価屈折率より大きくなる。また、電流ブロック層３５９
のバンドギャップは量子井戸を構成する井戸層と同じで
あるため、高抵抗でキャリアが注入されない状態では、
発振波長に対して損失層となる。即ち、屈折率に関して
はストライプ内＜ストライプ外、損失に関してはストラ
イプ内＜ストライプ外という反導波構造が実現される。
態と異なる点は、電流ブロック層を高抵抗のＩｎ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層３５９としたことにある。これにより、電流
ブロック層３５９の屈折率は、ダブルヘテロ構造部の等
価屈折率より大きくなる。また、電流ブロック層３５９
のバンドギャップは量子井戸を構成する井戸層と同じで
あるため、高抵抗でキャリアが注入されない状態では、
発振波長に対して損失層となる。即ち、屈折率に関して
はストライプ内＜ストライプ外、損失に関してはストラ
イプ内＜ストライプ外という反導波構造が実現される。
【００８０】本実施形態では、ストライプ幅を３μｍと
した。このような比較的広いストライプ幅は作成が容易
である。また、以下に述べるように、反導波構造ではス
トライプ幅の許容度も大きいという特徴がある。
した。このような比較的広いストライプ幅は作成が容易
である。また、以下に述べるように、反導波構造ではス
トライプ幅の許容度も大きいという特徴がある。
【００８１】図１４（ａ）（ｂ）は、ダブルヘテロ構造
部のパラメータが図１３に示した本実施形態と同じ場合
に、非点隔差，基本モード損失，１次モードと基本モー
ドとの損失差の各ストライプ幅依存性を示したものであ
る。反導波構造で非点隔差が小さいことは図１２でも説
明した通りであるが、図１４（ｂ）から分るように、ス
トライプ幅３μｍ近辺では、１次モードと基本モードと
の損失差が大きく、かつ基本モードの損失も比較的小さ
いことが分る。従って、安定な基本横モードでかつ低し
きい値での発振が可能である。
部のパラメータが図１３に示した本実施形態と同じ場合
に、非点隔差，基本モード損失，１次モードと基本モー
ドとの損失差の各ストライプ幅依存性を示したものであ
る。反導波構造で非点隔差が小さいことは図１２でも説
明した通りであるが、図１４（ｂ）から分るように、ス
トライプ幅３μｍ近辺では、１次モードと基本モードと
の損失差が大きく、かつ基本モードの損失も比較的小さ
いことが分る。従って、安定な基本横モードでかつ低し
きい値での発振が可能である。
【００８２】（第７の実施形態）図１５は、本発明の第
７の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。基本構造は図５に示
した第４の実施形態と同じである。
７の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの素子構造を示す断面図である。基本構造は図５に示
した第４の実施形態と同じである。
【００８３】図中４０１はサファイア基板であり、この
基板４０１上にＧａＮバッファ層４０２，ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層４０３，ｎ型ＧａＡｌＮクラッド層４０４，
ｎ型ＧａＮ導波層４５４，ＩｎＧａＮ多重量子井戸４０
５，ｐ型ＧａＮ導波層４５６，ｐ型ＧａＡｌＮクラッド
層４０６，ｐ型ＧａＮキャップ層４０７，ＧａＮ埋込み
層４１１，ｐ型ＩｎＧａＮ埋込み層４１２，ｎ型ＧａＮ
埋込み層４１３，ｐ型ＧａＮコンタクト層４０８が形成
されている。４２１はｎ側電極、４２２はｐ側電極であ
る。
基板４０１上にＧａＮバッファ層４０２，ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層４０３，ｎ型ＧａＡｌＮクラッド層４０４，
ｎ型ＧａＮ導波層４５４，ＩｎＧａＮ多重量子井戸４０
５，ｐ型ＧａＮ導波層４５６，ｐ型ＧａＡｌＮクラッド
層４０６，ｐ型ＧａＮキャップ層４０７，ＧａＮ埋込み
層４１１，ｐ型ＩｎＧａＮ埋込み層４１２，ｎ型ＧａＮ
埋込み層４１３，ｐ型ＧａＮコンタクト層４０８が形成
されている。４２１はｎ側電極、４２２はｐ側電極であ
る。
【００８４】本実施形態では、ｐ型ＩｎＧａＮ埋込み層
４１２の損失により、反導波構造を実現している。即
ち、この埋込み層４１２のバンドギャップを活性層部の
井戸層部のバンドギャップと略等しくするか、或いは小
さくすることにより、発振波長に対して損失を与える層
とすることができる。具体的には、ｐ型ＩｎＧａＮ埋込
み層４１２のＩｎ組成を井戸層と同じか或いは大きくす
ればよい。これにより、低しきい値かつ基本横モードで
発振する窒化ガリウム系化合物半導体レーザを得ること
ができる。
４１２の損失により、反導波構造を実現している。即
ち、この埋込み層４１２のバンドギャップを活性層部の
井戸層部のバンドギャップと略等しくするか、或いは小
さくすることにより、発振波長に対して損失を与える層
とすることができる。具体的には、ｐ型ＩｎＧａＮ埋込
み層４１２のＩｎ組成を井戸層と同じか或いは大きくす
ればよい。これにより、低しきい値かつ基本横モードで
発振する窒化ガリウム系化合物半導体レーザを得ること
ができる。
【００８５】（第８の実施形態）図１６及び図１７は、
本発明の第８の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物
半導体レーザの製造工程を示す断面図であり、特にダブ
ルヘテロ構造部のメサ型構造の作成プロセスを示してい
る。本実施形態は、これまでに説明した各実施形態に適
用することができる。
本発明の第８の実施形態に係わる窒化ガリウム系化合物
半導体レーザの製造工程を示す断面図であり、特にダブ
ルヘテロ構造部のメサ型構造の作成プロセスを示してい
る。本実施形態は、これまでに説明した各実施形態に適
用することができる。
【００８６】まず、図１６（ａ）に示すように、サファ
イア基板５０１上に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ層５
０２を成長し、その上に厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層５０３，厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５０４，厚さ０．３μｍのＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層５
０５，厚さ１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５０６、
厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層５０７をＭＯＣＶＤ法に
より順次成長する。
イア基板５０１上に厚さ５０ｎｍのＧａＮバッファ層５
０２を成長し、その上に厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層５０３，厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５０４，厚さ０．３μｍのＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性層５
０５，厚さ１μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５０６、
厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層５０７をＭＯＣＶＤ法に
より順次成長する。
【００８７】次いで、図１６（ｂ）に示すように、ｐ型
ＧａＮ層５０７上にＳｉＯ2 膜５３１を熱ＣＶＤ法によ
り０．４μｍ堆積し、その上にレジスト／中間層／レジ
ストからなる３層レジストを形成した。即ち、ＳｉＯ2
膜５３１上に第１のレジスト５３２を３μｍの厚さに塗
布し、２５０℃の窒素雰囲気に２０分間晒してレジスト
の硬化処理を行った後、Ｔｉ（又はＡｌ）膜５３３を電
子ビーム蒸着法で１００〜２００ｎｍの厚さに蒸着し、
その上に第２のレジスト５３４を１μｍの厚さに塗布し
た。そして、レジスト５３４に光露光プロセスにより、
例えば１μｍ幅のストライプパターンを形成した。
ＧａＮ層５０７上にＳｉＯ2 膜５３１を熱ＣＶＤ法によ
り０．４μｍ堆積し、その上にレジスト／中間層／レジ
ストからなる３層レジストを形成した。即ち、ＳｉＯ2
膜５３１上に第１のレジスト５３２を３μｍの厚さに塗
布し、２５０℃の窒素雰囲気に２０分間晒してレジスト
の硬化処理を行った後、Ｔｉ（又はＡｌ）膜５３３を電
子ビーム蒸着法で１００〜２００ｎｍの厚さに蒸着し、
その上に第２のレジスト５３４を１μｍの厚さに塗布し
た。そして、レジスト５３４に光露光プロセスにより、
例えば１μｍ幅のストライプパターンを形成した。
【００８８】次いで、図１６（ｃ）に示すように、塩素
ガスを用いた反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢ
Ｅ）により、レジスト５３４をマスクにＴｉ膜５３３を
選択エッチングし、ストライプパターンを転写した。
ガスを用いた反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢ
Ｅ）により、レジスト５３４をマスクにＴｉ膜５３３を
選択エッチングし、ストライプパターンを転写した。
【００８９】次いで、図１７（ｄ）に示すように、酸素
ガスを用いたＲＩＢＥにより、Ｔｉ膜５３３をマスクに
レジスト５３２を選択エッチングし、ストライプパター
ンを転写した。このとき、レジスト５３２は既に硬化処
理を行っているため、塩素プラズマに対する耐性は良好
である。このような工程により、略垂直の側壁を有する
レジストマスクを作成することができた。
ガスを用いたＲＩＢＥにより、Ｔｉ膜５３３をマスクに
レジスト５３２を選択エッチングし、ストライプパター
ンを転写した。このとき、レジスト５３２は既に硬化処
理を行っているため、塩素プラズマに対する耐性は良好
である。このような工程により、略垂直の側壁を有する
レジストマスクを作成することができた。
【００９０】次いで、図１７（ｅ）に示すように、レジ
スト５３２及びＴｉ膜５３３をマスクに、ＲＩＥでＳｉ
Ｏ2 膜５３１を選択エッチングし、さらに図１７（ｆ）
に示すように、メサストライプ形成のための選択エッチ
ングを行った。その結果、幅１μｍで垂直な側壁を有す
る、ダブルヘテロ構造のメサ型構造を得ることができ
た。
スト５３２及びＴｉ膜５３３をマスクに、ＲＩＥでＳｉ
Ｏ2 膜５３１を選択エッチングし、さらに図１７（ｆ）
に示すように、メサストライプ形成のための選択エッチ
ングを行った。その結果、幅１μｍで垂直な側壁を有す
る、ダブルヘテロ構造のメサ型構造を得ることができ
た。
【００９１】これ以降は、電流ブロック層（埋込み層）
の成長，コンタクト層の成長，基板側電極形成のための
メサ型構造の形成（例えば、図６及び図７に示す工程）
を行い、さらに電極形成を行うことによって、窒化ガリ
ウム系化合物半導体レーザを作成することができる。
の成長，コンタクト層の成長，基板側電極形成のための
メサ型構造の形成（例えば、図６及び図７に示す工程）
を行い、さらに電極形成を行うことによって、窒化ガリ
ウム系化合物半導体レーザを作成することができる。
【００９２】このように本実施形態によれば、３層レジ
ストを用いることにより、狭いメサストライプでも制御
性良く形成することができ、第１〜第７の実施形態に説
明したような埋込み構造（ＢＨ）のレーザの製造に際し
て極めて有効である。なお、本発明は上述した各実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
ストを用いることにより、狭いメサストライプでも制御
性良く形成することができ、第１〜第７の実施形態に説
明したような埋込み構造（ＢＨ）のレーザの製造に際し
て極めて有効である。なお、本発明は上述した各実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
【００９３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
板上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなるバッフ
ァ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる
メサ型のダブルへテロ構造部を形成し、そのメサ型構造
の両側を電流ブロック層で埋め込む構成としているの
で、ダブルへテロ構造部におけるキャリアの注入及び光
の閉じ込めを良好に行うことができ、低しきい値で発振
する短波長の光源として利用できる窒化ガリウム系化合
物半導体レーザを実現することができる。
板上に窒化ガリウム系化合物半導体材料からなるバッフ
ァ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体材料からなる
メサ型のダブルへテロ構造部を形成し、そのメサ型構造
の両側を電流ブロック層で埋め込む構成としているの
で、ダブルへテロ構造部におけるキャリアの注入及び光
の閉じ込めを良好に行うことができ、低しきい値で発振
する短波長の光源として利用できる窒化ガリウム系化合
物半導体レーザを実現することができる。
【図１】第１の実施形態に係わる化合物半導体レーザの
素子構造を示す断面図。
素子構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態の変形例を示す素子構造断面
図。
図。
【図３】第２の実施形態に係わる化合物半導体レーザの
素子構造を示す断面図。
素子構造を示す断面図。
【図４】第２の実施形態に係わる化合物半導体レーザの
素子構造を示す断面図。
素子構造を示す断面図。
【図５】第３の実施形態に係わる化合物半導体レーザの
素子構造を示す斜視図と断面図。
素子構造を示す斜視図と断面図。
【図６】第４の実施形態における半導体レーザの製造工
程の前半を示す断面図。
程の前半を示す断面図。
【図７】第４の実施形態における半導体レーザの製造工
程の後半を示す断面図。
程の後半を示す断面図。
【図８】第４の実施形態における半導体レーザの光パワ
ー及び電圧特性を示す図。
ー及び電圧特性を示す図。
【図９】第４の実施形態の変形例を示す素子構造断面
図。
図。
【図１０】第５の実施形態に係わる化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図。
の素子構造を示す断面図。
【図１１】高次モードカットオフ条件を示す図。
【図１２】利得導波型，実屈折率導波型，反導波型の特
性比較を示す図。
性比較を示す図。
【図１３】第６の実施形態に係わる化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図。
の素子構造を示す断面図。
【図１４】反導波構造の窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザの特性を示す図。
ーザの特性を示す図。
【図１５】第７の実施形態に係わる化合物半導体レーザ
の素子構造を示す断面図。
の素子構造を示す断面図。
【図１６】第８の実施形態に係わる半導体レーザの製造
工程の前半を示す断面図。
工程の前半を示す断面図。
【図１７】第８の実施形態に係わる半導体レーザの製造
工程の後半を示す断面図。
工程の後半を示す断面図。
【図１８】第２の実施形態の変形例を示す断面図。
１０１，２０１…サファイア基板
１０２，２０２…ＧａＮバッファ層
１０３，２０３…ｎ型ＧａＮコンタクト層
１０４．２０４…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０５…アンドープＧａＮガイド層
１０６，２０５…ＭＱＷ活性層
１０７…アンドープＧａＮガイド層
１０８，２０６…ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０９，２０８…ｐ型ＧａＮコンタクト層
１１０…ＧａＮ層電流ブロック層
１１１，２２１…ｎ側電極
１１２，２２２…ｐ側電極
１２１，２１２…ｐ型ＧａＮ埋め込み層層
１２２，２１３…ｎ型ＧａＮ埋め込み層層
２０７…ｐ型ＧａＮ層
２１１…（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮマストランスポート層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 布上 真也
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地
株式会社東芝研究開発センター内
(72)発明者 波多腰 玄一
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地
株式会社東芝研究開発センター内
(72)発明者 山本 雅裕
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地
株式会社東芝研究開発センター内
(56)参考文献 特開 平８−148718（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−219090（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−152072（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−29708（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−82482（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−92385（ＪＰ，Ａ)
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｐ
ａｒｔ２，，1996年10月15日，Ｖｏｌ.
35 Ｎｏ．10Ｂ，ｐ．Ｌ1315−1317
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (12)
- 【請求項１】基板と、 前記基板上にバッファ層を介して形成されると共に、導
電型の異なる第１及び第２クラッド層で活性層を挟んだ
ダブルヘテロ構造を有するメサストライプと、 前記メサストライプの両側を埋め込む第１及び第２電流
ブロック層と、前記ダブルヘテロ構造を挟んで設けられた第１及び第２
コンタクト層と、 前記第１及び第２のコンタクト層に夫々設けられた第１
及び第２電極と、 を具備し、 前記バッファ層、前記活性層、前記第１及び第２クラッ
ド層、前記第１及び第２電流ブロック層、並びに前記第
１及び第２コンタクト層の夫々は、下記の組成式で表さ
れる材料から基本的になることと、 Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ、 ここで、０≦ ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ ≦１、 前記第１コンタクト層が前記バッファ層上に配設され、
前記メサストライプ及び前記第１及び第２電流ブロック
層が前記第１コンタクト層上に配設された一体的なメサ
を構成し、前記第１電極が前記メサの横で前記第１コン
タクト層上に配設されることと、 前記第１電極と前記メサストライプとの間に位置する前
記第１電流ブロック層の幅が、前記メサストライプを挟
んで前記第１電流ブロック層と対向する前記第２電流ブ
ロック層の幅よりも小さいことと、前記第１クラッド層の下側部分が前記メサストライプの
両側に延びた延長部分を有し、この延長部分上に前記第
１及び第２電流ブロック層が形成され、前記第１クラッ
ド層がＡｌを含む一方、前記第１及び第２電流ブロック
層がＡｌを含まないことと、 を特徴とする窒化ガリウム
系化合物半導体レーザ。 - 【請求項２】前記活性層の両側の一部分がマストランス
ポート層により置換され、前記マストランスポート層が
前記活性層とは異なる組成を有し且つ前記組成式で表さ
れる材料から基本的になることを特徴とする請求項１に
記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ。 - 【請求項３】基板と、 前記基板上にバッファ層を介して形成されると共に、導
電型の異なる第１及び第２クラッド層で活性層を挟んだ
ダブルヘテロ構造を有するメサストライプと、 前記メサストライプの両側を埋め込む第１及び第２電流
ブロック層と、前記ダブルヘテロ構造を挟んで設けられた第１及び第２
コンタクト層と、 前記第１及び第２のコンタクト層に夫々設けられた第１
及び第２電極と、 を具備し、 前記バッファ層、前記活性層、前記第１及び第２クラッ
ド層、前記第１及び第２電流ブロック層、並びに前記第
１及び第２コンタクト層の夫々は、下記の組成式で表さ
れる材料から基本的になることと、 Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ、 ここで、０≦ ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ ≦１、 前記第１コンタクト層が前記バッファ層上に配設され、
前記メサストライプ及び前記第１及び第２電流ブロック
層が前記第１コンタクト層上に配設された一体的なメサ
を構成し、前記第１電極が前記メサの横で前記第１コン
タクト層上に配設されることと、 前記第１電極と前記メサストライプとの間に位置する前
記第１電流ブロック層の幅が、前記メサストライプを挟
んで前記第１電流ブロック層と対向する前記第２電流ブ
ロック層の幅よりも小さいことと、前記活性層の両側の一部分がマストランスポート層によ
り置換され、前記マストランスポート層が前記活性層と
は異なる組成を有し且つ前記組成式で表される材料から
基本的になることと、 を特徴とする窒化ガリウム系化合
物半導体レーザ。 - 【請求項４】前記メサストライプの幅が前記一体的なメ
サの幅の１／５０以下であることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体
レーザ。 - 【請求項５】前記第１電流ブロック層の幅が前記メサス
トライプの幅の３倍以上且つ２０倍以下であることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体レーザ。 - 【請求項６】基板と、 前記基板上にバッファ層を介して形成されると共に、導
電型の異なる第１及び第２クラッド層で活性層を挟んだ
ダブルヘテロ構造を有するメサストライプと、 前記メサストライプの両側を埋め込む第１及び第２電流
ブロック層と、前記ダブルヘテロ構造を挟んで設けられた第１及び第２
コンタクト層と、 前記第１及び第２のコンタクト層に夫々設けられた第１
及び第２電極と、 を具備し、 前記バッファ層、前記活性層、前記第１及び第２クラッ
ド層、前記第１及び第２電流ブロック層、並びに前記第
１及び第２コンタクト層の夫々は、下記の組成式で表さ
れる材料から基本的になることと、 Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ、 ここで、０≦ ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ ≦１、 前記第１コンタクト層が前記バッファ層上に配設され、
前記メサストライプ及び前記第１及び第２電流ブロック
層が前記第１コンタクト層上に配設された一体的なメサ
を構成し、前記第１電極が前記メサの横で前記第１コン
タクト層上に配設されることと、 前記メサにおいて、前記メサストライプは、前記メサの
中央よりも前記第１電極側に偏って形成されることと、前記第１クラッド層の下側部分が前記メサストライプの
両側に延びた延長部分を有し、この延長部分上に前記第
１及び第２電流ブロック層が形成され、前記第１クラッ
ド層がＡｌを含む一方、前記第１及び第２電流ブロック
層がＡｌを含まないことと、 を特徴とする窒化ガリウム
系化合物半導体レーザ。 - 【請求項７】前記活性層の両側の一部分がマストランス
ポート層により置換され、前記マストランスポート層が
前記活性層とは異なる組成を有し且つ前記組成式で表さ
れる材料から基本的になることを特徴とする請求項６に
記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザ。 - 【請求項８】基板と、 前記基板上にバッファ層を介して形成されると共に、導
電型の異なる第１及び第２クラッド層で活性層を挟んだ
ダブルヘテロ構造を有するメサストライプと、 前記メサストライプの両側を埋め込む第１及び第２電流
ブロック層と、前記ダブルヘテロ構造を挟んで設けられた第１及び第２
コンタクト層と、 前記第１及び第２のコンタクト層に夫々設けられた第１
及び第２電極と、 を具備し、 前記バッファ層、前記活性層、前記第１及び第２クラッ
ド層、前記第１及び第２電流ブロック層、並びに前記第
１及び第２コンタクト層の夫々は、下記の組成式で表さ
れる材料から基本的になることと、 Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ、 ここで、０≦ ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ ≦１、 前記第１コンタクト層が前記バッファ層上に配設され、
前記メサストライプ及び前記第１及び第２電流ブロック
層が前記第１コンタクト層上に配設された一体的なメサ
を構成し、前記第１電極が前記メサの横で前記第１コン
タクト層上に配設されることと、 前記メサにおいて、前記メサストライプは、前記メサの
中央よりも前記第１電極側に偏って形成されることと、前記活性層の両側の一部分がマストランスポート層によ
り置換され、前記マストランスポート層が前記活性層と
は異なる組成を有し且つ前記組成式で表される材料から
基本的になることと、 を特徴とする窒化ガリウム系化合
物半導体レーザ。 - 【請求項９】前記第２コンタクト層が前記メサストライ
プと前記第１及び第２電流ブロック層の夫々との間に位
置する延長部分を有することを特徴とする請求項１乃至
８のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザ。 - 【請求項１０】前記第１及び第２電流ブロック層が前記
メサストライプよりも高い屈折率を有することを特徴と
する請求項１乃至９のいずれかに記載の窒化ガリウム系
化合物半導体レーザ。 - 【請求項１１】基板上にバッファ層を形成する工程と、 前記バッファ層上に、活性層を導電型の異なるクラッド
層で挟んだダブルヘテロ構造を形成する工程と、 前記ダブルヘテロ構造をメサ状に選択エッチングしてメ
サストライプを形成する工程と、 気相中に高温放置して結晶を再蒸発させることにより、
前記活性層の両側を一部除去する工程と、 気相中に高温放置して結晶を成長することにより、少な
くとも前記活性層の両側の除去した部分にマストランス
ポート層を形成する工程と、 前記メサストライプの両側に電流ブロック層を成長する
工程とを具備し、前記バッファ層、前記活性層、前記ク
ラッド層、前記電流ブロック層、並びに前記マストラン
スポート層の夫々は、下記の組成式で表される材料から
基本的になる、 Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｂ1-x-y-z Ｎ、 ここで、０≦ ｘ，ｙ，ｚ，ｘ＋ｙ＋ｚ ≦１、 ことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体レーザの
製造方法。 - 【請求項１２】前記ダブルヘテロ構造をメサ状に選択エ
ッチングするために、レジスト／中間層／レジストの３
層レジストを用いてマスクパターンを形成することを特
徴とする請求項１１に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18973097A JP3447920B2 (ja) | 1996-07-26 | 1997-07-15 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-197855 | 1996-07-26 | ||
| JP19785596 | 1996-07-26 | ||
| JP18973097A JP3447920B2 (ja) | 1996-07-26 | 1997-07-15 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
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| JP5394717B2 (ja) | 2008-12-15 | 2014-01-22 | 日本オクラロ株式会社 | 窒化物半導体光素子の製造方法 |
| JP2012129424A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Canon Inc | 窒化物半導体を有する構造体の製造方法、窒化物半導体を有する構造体を備えた発光素子 |
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- 1997-07-15 JP JP18973097A patent/JP3447920B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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