JPH1051064A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH1051064A JPH1051064A JP20447296A JP20447296A JPH1051064A JP H1051064 A JPH1051064 A JP H1051064A JP 20447296 A JP20447296 A JP 20447296A JP 20447296 A JP20447296 A JP 20447296A JP H1051064 A JPH1051064 A JP H1051064A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ及びその製造方法に関し、劈開
により短波長半導体レーザの共振器ミラーを構成する。 【解決手段】 ジンクブレンド構造を有する単結晶半導
体基板１の主面を、｛１００｝面から〔０１１〕方向も
しくは〔０１−１〕方向に０．５°以上且つ３０°以下
の角度だけ傾けた面とするとともに、ジンクブレンド構
造を有する単結晶半導体基板１の｛０１１｝劈開面３も
しくは｛０１−１｝劈開面にほぼ整列するＡｌＩＮＧａ
Ｎ半導体からなる多層構造２の｛１−１００｝劈開面４
をレーザ共振器面とする。
により短波長半導体レーザの共振器ミラーを構成する。 【解決手段】 ジンクブレンド構造を有する単結晶半導
体基板１の主面を、｛１００｝面から〔０１１〕方向も
しくは〔０１−１〕方向に０．５°以上且つ３０°以下
の角度だけ傾けた面とするとともに、ジンクブレンド構
造を有する単結晶半導体基板１の｛０１１｝劈開面３も
しくは｛０１−１｝劈開面にほぼ整列するＡｌＩＮＧａ
Ｎ半導体からなる多層構造２の｛１−１００｝劈開面４
をレーザ共振器面とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ及びそ
の製造方法に関するものであり、特に、ＩｎＧａＮ等の
ウルツ鉱型化合物半導体を発光部にした短波長半導体レ
ーザの共振器構造及びその製造方法に関するものであ
る。
の製造方法に関するものであり、特に、ＩｎＧａＮ等の
ウルツ鉱型化合物半導体を発光部にした短波長半導体レ
ーザの共振器構造及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、緑色から紫外線の短波長領域で発
振する半導体レーザは、光磁気ディスク等の記録密度を
向上させる新しい光源として期待されているが、この様
な、短波長レーザはＧａＮ系化合物半導体を用いて作製
されている。
振する半導体レーザは、光磁気ディスク等の記録密度を
向上させる新しい光源として期待されているが、この様
な、短波長レーザはＧａＮ系化合物半導体を用いて作製
されている。
【０００３】このＧａＮ系化合物半導体は、ウルツ鉱型
化合物半導体であるため、類似の結晶構造を有する六方
晶系のサファイア基板或いは６Ｈ−ＳｉＣ基板上にＭＯ
ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用いてエピタキシャ
ル成長させていた。
化合物半導体であるため、類似の結晶構造を有する六方
晶系のサファイア基板或いは６Ｈ−ＳｉＣ基板上にＭＯ
ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用いてエピタキシャ
ル成長させていた。
【０００４】特に、最近、サファイア基板上に、Ｇａ
Ｎ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体
からなる多層構造をエピタキシャル成長させることによ
り、注入励起によるレーザ発振に成功したことが報告
（必要ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．３５，ｐ．Ｌ７４，１
９９６参照）されているので、ここで、図５を参照し
て、この半導体レーザを説明する。
Ｎ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ等のＧａＮ系化合物半導体
からなる多層構造をエピタキシャル成長させることによ
り、注入励起によるレーザ発振に成功したことが報告
（必要ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．３５，ｐ．Ｌ７４，１
９９６参照）されているので、ここで、図５を参照し
て、この半導体レーザを説明する。
【０００５】図５参照 この半導体レーザは、（０００１）面を主面とするサフ
ァイア基板３１上に、ＧａＮ低温バッファ層３２及びｎ
型ＧａＮバッファ層３３を介して、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３５、ＩｎＧａＮＭ
ＱＷ活性層３６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３８、及び、ｐ型ＧａＮコンタクト層
３９をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成長させた
のち、エッチングによりｎ型ＧａＮバッファ層３３の一
部を露出させて、ｎ側電極４１を設けると共に、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層３９上にはｐ側電極４０を設けたもの
である。
ァイア基板３１上に、ＧａＮ低温バッファ層３２及びｎ
型ＧａＮバッファ層３３を介して、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３５、ＩｎＧａＮＭ
ＱＷ活性層３６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３８、及び、ｐ型ＧａＮコンタクト層
３９をＭＯＶＰＥ法によってエピタキシャル成長させた
のち、エッチングによりｎ型ＧａＮバッファ層３３の一
部を露出させて、ｎ側電極４１を設けると共に、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層３９上にはｐ側電極４０を設けたもの
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
レーザにおいては、サファイア基板の劈開方向と、Ｇａ
Ｎ系化合物半導体層の劈開方向とが３０°ずれているた
め、劈開を利用してレーザ共振器のミラーを作製できな
いという問題がある。
レーザにおいては、サファイア基板の劈開方向と、Ｇａ
Ｎ系化合物半導体層の劈開方向とが３０°ずれているた
め、劈開を利用してレーザ共振器のミラーを作製できな
いという問題がある。
【０００７】このため、従来はドライ・エッチングによ
って形成したエッチング端面を共振器ミラーとしている
が、この様なエッチング端面は平坦性及び垂直性が劣る
ため、エッチング端面での光の損失が極めて大きいとい
う問題があり、素子特性の向上の妨げになっている。
って形成したエッチング端面を共振器ミラーとしている
が、この様なエッチング端面は平坦性及び垂直性が劣る
ため、エッチング端面での光の損失が極めて大きいとい
う問題があり、素子特性の向上の妨げになっている。
【０００８】したがって、本発明は、ＧａＮ系化合物半
導体を用いた短波長半導体レーザにおいて、劈開により
共振器ミラーを構成することを目的とする。
導体を用いた短波長半導体レーザにおいて、劈開により
共振器ミラーを構成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、また、図２は基板の面方位とＧａＮ
成長層の結晶構造の相関の説明図であり、この図１及び
図２を参照して本発明における課題を解決するための手
段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、ジンクブレンド構造を有する単結晶半
導体基板１上にＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造
２を設けた半導体レーザにおいて、ジンクブレンド構造
を有する単結晶半導体基板１の主面を、｛１００｝面か
ら〔０１１〕方向もしくは〔０１−１〕方向に０．５°
以上且つ３０°以下の角度だけ傾けた面とするととも
に、ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
｛０１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面にほぼ
整列するＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２の
｛１−１００｝劈開面４をレーザ共振器面としたことを
特徴とする。
成の説明図であり、また、図２は基板の面方位とＧａＮ
成長層の結晶構造の相関の説明図であり、この図１及び
図２を参照して本発明における課題を解決するための手
段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、ジンクブレンド構造を有する単結晶半
導体基板１上にＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造
２を設けた半導体レーザにおいて、ジンクブレンド構造
を有する単結晶半導体基板１の主面を、｛１００｝面か
ら〔０１１〕方向もしくは〔０１−１〕方向に０．５°
以上且つ３０°以下の角度だけ傾けた面とするととも
に、ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
｛０１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面にほぼ
整列するＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２の
｛１−１００｝劈開面４をレーザ共振器面としたことを
特徴とする。
【００１０】この様に、基板１としてウルツ鉱型化合物
半導体とは異なった結晶構造のジンクブレンド構造を有
する単結晶半導体基板１を用いることによって、ジンク
ブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の劈開面、即
ち、｛０１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面を
利用して、ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２
を、その劈開面である｛１−１００｝劈開面４で劈開す
ることができる。
半導体とは異なった結晶構造のジンクブレンド構造を有
する単結晶半導体基板１を用いることによって、ジンク
ブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の劈開面、即
ち、｛０１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面を
利用して、ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２
を、その劈開面である｛１−１００｝劈開面４で劈開す
ることができる。
【００１１】なお、上記のＡｌＩＮＧａＮ半導体とは、
Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
半導体であり、二元のＧａＮ、三元のＡｌＧａＮ、三元
のＩｎＧａＮ、さらには、四元のＡｌＩＮＧａＮを含む
ものであり、また、本明細書においては、通常“１バ
ー”或いは“２バー”で表される指数を便宜的に、“−
１”或いは“−２”等で表記する。
Ａｌx Ｉｎy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
半導体であり、二元のＧａＮ、三元のＡｌＧａＮ、三元
のＩｎＧａＮ、さらには、四元のＡｌＩＮＧａＮを含む
ものであり、また、本明細書においては、通常“１バ
ー”或いは“２バー”で表される指数を便宜的に、“−
１”或いは“−２”等で表記する。
【００１２】図２（ａ）参照 ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の（１
００）面にＧａＮ成長層７をＭＯＶＰＥ法によって成長
させた場合、ＧａＮ成長層７は（０００１）方向、即
ち、ｃ軸方向に配向し、且つ、ＧａＮ成長層７の劈開面
である（１−１００）面とジンクブレンド構造を有する
単結晶半導体基板１の劈開面、即ち、（０１１）劈開面
もしくは（０１−１）劈開面とが平行となる結晶方位関
係をもって結晶成長する。
００）面にＧａＮ成長層７をＭＯＶＰＥ法によって成長
させた場合、ＧａＮ成長層７は（０００１）方向、即
ち、ｃ軸方向に配向し、且つ、ＧａＮ成長層７の劈開面
である（１−１００）面とジンクブレンド構造を有する
単結晶半導体基板１の劈開面、即ち、（０１１）劈開面
もしくは（０１−１）劈開面とが平行となる結晶方位関
係をもって結晶成長する。
【００１３】図２（ｂ）参照 しかし、この場合、ＧａＮ成長層７の（１−１００）面
とジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
（０１１）面とが平行になるドメインＡと、ＧａＮ成長
層７の（１−１００）面とジンクブレンド構造を有する
単結晶半導体基板１の（０１−１）面とが平行になるド
メインＢとが混在して成長するために、単結晶の成長層
が得られないという問題がある。
とジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
（０１１）面とが平行になるドメインＡと、ＧａＮ成長
層７の（１−１００）面とジンクブレンド構造を有する
単結晶半導体基板１の（０１−１）面とが平行になるド
メインＢとが混在して成長するために、単結晶の成長層
が得られないという問題がある。
【００１４】この場合、ドメインＡにおいては、ドメイ
ンＡのＧａＮ成長層の窒素原子９で構成される破線で示
す基本六角構造の一辺がジンクブレンド構造を有する単
結晶基板のカチオン８の（０１１）面に沿った配列方向
と平行になり、即ち、（０１１）面とＧａＮ成長層７の
（１−１００）面とが整列し、ジンクブレンド構造を有
する単結晶基板１を（０１１）面で劈開すると、ＧａＮ
成長層７も（１−１００）面に沿って劈開することにな
る。
ンＡのＧａＮ成長層の窒素原子９で構成される破線で示
す基本六角構造の一辺がジンクブレンド構造を有する単
結晶基板のカチオン８の（０１１）面に沿った配列方向
と平行になり、即ち、（０１１）面とＧａＮ成長層７の
（１−１００）面とが整列し、ジンクブレンド構造を有
する単結晶基板１を（０１１）面で劈開すると、ＧａＮ
成長層７も（１−１００）面に沿って劈開することにな
る。
【００１５】また、ドメインＢにおいては、ドメインＢ
のＧａＮ成長層の窒素原子１０で構成される破線で示す
基本六角構造の一辺がジンクブレンド構造を有する単結
晶基板のカチオン８の（０１１）面と直交する（０１−
１）面に沿った配列方向と平行になり、即ち、（０１−
１）面とＧａＮ成長層７の（１−１００）面とが整列
し、ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１を（０１
−１）面で劈開すると、ＧａＮ成長層７も（１−１０
０）面に沿って劈開することになる。
のＧａＮ成長層の窒素原子１０で構成される破線で示す
基本六角構造の一辺がジンクブレンド構造を有する単結
晶基板のカチオン８の（０１１）面と直交する（０１−
１）面に沿った配列方向と平行になり、即ち、（０１−
１）面とＧａＮ成長層７の（１−１００）面とが整列
し、ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１を（０１
−１）面で劈開すると、ＧａＮ成長層７も（１−１０
０）面に沿って劈開することになる。
【００１６】この様に、ドメインＡとドメインＢとが混
在すると、ドメインの境界に存在する高密度の結晶欠陥
のために成長層が著しく劣ったものとなり、レーザ発振
させることは困難になる。
在すると、ドメインの境界に存在する高密度の結晶欠陥
のために成長層が著しく劣ったものとなり、レーザ発振
させることは困難になる。
【００１７】この問題を解決するためには、ジンクブレ
ンド構造を有する単結晶基板１の面方位、即ち、主面の
面方位を｛１００｝面から〔０１１〕方向に０．５°以
上、より好ましくは５°以上傾ければ良く、その場合に
は、ドメインＡが優先的に成長する。
ンド構造を有する単結晶基板１の面方位、即ち、主面の
面方位を｛１００｝面から〔０１１〕方向に０．５°以
上、より好ましくは５°以上傾ければ良く、その場合に
は、ドメインＡが優先的に成長する。
【００１８】また、主面の方位を｛１００｝面から〔０
１−１〕方向に０．５°以上、より好ましくは５°以上
傾けた場合には、ドメインＢが優先的に成長するので、
ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１をどちらかに
傾けることによって片方のドメインのみが選択的に結晶
成長することになる。
１−１〕方向に０．５°以上、より好ましくは５°以上
傾けた場合には、ドメインＢが優先的に成長するので、
ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１をどちらかに
傾けることによって片方のドメインのみが選択的に結晶
成長することになる。
【００１９】なお、ジンクブレンド構造を有する単結晶
半導体基板１の劈開とともに、ＡｌＩｎＧａＮ半導体か
らなる多層構造２を再現性良く、安定して劈開するため
には、傾ける角度を３０°以下、より好ましくは２０°
以下にする必要がある。
半導体基板１の劈開とともに、ＡｌＩｎＧａＮ半導体か
らなる多層構造２を再現性良く、安定して劈開するため
には、傾ける角度を３０°以下、より好ましくは２０°
以下にする必要がある。
【００２０】したがって、結晶性が良好なＡｌＩｎＧａ
Ｎ半導体からなる多層構造２を得るためには、ジンクブ
レンド構造を有する単結晶基板１の主面を｛１００｝面
から〔０１１〕方向もしくは〔０１−１〕方向に０．５
°以上の角度だけ傾ける必要があり、また、劈開を安定
して行うためには傾きを３０°以下にする必要がある。
なお、図１において、傾き角は（９０°−θ）で表され
る。
Ｎ半導体からなる多層構造２を得るためには、ジンクブ
レンド構造を有する単結晶基板１の主面を｛１００｝面
から〔０１１〕方向もしくは〔０１−１〕方向に０．５
°以上の角度だけ傾ける必要があり、また、劈開を安定
して行うためには傾きを３０°以下にする必要がある。
なお、図１において、傾き角は（９０°−θ）で表され
る。
【００２１】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
主面を、｛１００｝面から〔０１１〕方向もしくは〔０
１−１〕方向に５°以上且つ２０°以下の角度だけ傾け
た面とすることを特徴とする。
て、ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板１の
主面を、｛１００｝面から〔０１１〕方向もしくは〔０
１−１〕方向に５°以上且つ２０°以下の角度だけ傾け
た面とすることを特徴とする。
【００２２】この様に、傾き角度を５°以上且つ２０°
以下にすることによって、ＡｌＩｎＧａＮ半導体からな
る多層構造２の結晶性はさらに良好になり、且つ、さら
に安定した劈開が可能になる。
以下にすることによって、ＡｌＩｎＧａＮ半導体からな
る多層構造２の結晶性はさらに良好になり、且つ、さら
に安定した劈開が可能になる。
【００２３】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、ジンクブレンド構造を有する単結晶半
導体基板１が、ＧａＰまたはＧａＡｓからなることを特
徴とする。
（２）において、ジンクブレンド構造を有する単結晶半
導体基板１が、ＧａＰまたはＧａＡｓからなることを特
徴とする。
【００２４】一般に、ＧａＮ系化合物半導体をエピタキ
シャル成長させる場合、１０００℃程度の高温において
成長させるので、このエピタキシャル成長工程の温度に
耐え得る基板１が必要になるが、この様な温度に適した
ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体として、Ｇａ
ＰとＧａＡｓとがあり、この内ではＧａＰの方がより好
適である。
シャル成長させる場合、１０００℃程度の高温において
成長させるので、このエピタキシャル成長工程の温度に
耐え得る基板１が必要になるが、この様な温度に適した
ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体として、Ｇａ
ＰとＧａＡｓとがあり、この内ではＧａＰの方がより好
適である。
【００２５】（４）また、本発明は、半導体レーザの製
造方法において、主面が｛１００｝面から〔０１１〕方
向もしくは〔０１−１〕方向に０．５°以上且つ３０°
以下の角度だけ傾けた面からなるジンクブレンド構造を
有する単結晶半導体基板１上に、ＡｌＩＮＧａＮ半導体
からなる多層構造２を成長させると共に、ジンクブレン
ド構造を有する単結晶半導体基板１を｛０１１｝劈開面
３もしくは｛０１−１｝劈開面で劈開することによっ
て、ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２を｛１−
１００｝劈開面４で劈開させ、この｛１−１００｝劈開
面４をレーザ共振器面とすることを特徴とする。
造方法において、主面が｛１００｝面から〔０１１〕方
向もしくは〔０１−１〕方向に０．５°以上且つ３０°
以下の角度だけ傾けた面からなるジンクブレンド構造を
有する単結晶半導体基板１上に、ＡｌＩＮＧａＮ半導体
からなる多層構造２を成長させると共に、ジンクブレン
ド構造を有する単結晶半導体基板１を｛０１１｝劈開面
３もしくは｛０１−１｝劈開面で劈開することによっ
て、ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造２を｛１−
１００｝劈開面４で劈開させ、この｛１−１００｝劈開
面４をレーザ共振器面とすることを特徴とする。
【００２６】この様に、ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる
多層構造２の表面にけがき傷を付けた後、ジンクブレン
ド構造を有する単結晶基板１の裏面を押圧することによ
って、ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１は｛０
１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面に沿って劈
開し、それに伴ってＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層
構造２も｛１−１００｝劈開面４に沿って劈開すること
になる。
多層構造２の表面にけがき傷を付けた後、ジンクブレン
ド構造を有する単結晶基板１の裏面を押圧することによ
って、ジンクブレンド構造を有する単結晶基板１は｛０
１１｝劈開面３もしくは｛０１−１｝劈開面に沿って劈
開し、それに伴ってＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層
構造２も｛１−１００｝劈開面４に沿って劈開すること
になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図３及び図４を参照して、本発明
の実施の形態を説明する。 図３（ａ）参照 まず、（１００）面から（０１１）面の方向に１０°傾
けた面を主面とするＧａＰ基板１１上にＭＯＶＰＥ法を
用いて、５００℃の成長温度において、厚さ０．０３μ
ｍのＧａＮ低温バッファ層１２を成長させる。このＧａ
Ｎ低温バッファ層１２は、その上にＡｌＧａＮ層等の半
導体層を結晶性良く成長させるために必要となる。
の実施の形態を説明する。 図３（ａ）参照 まず、（１００）面から（０１１）面の方向に１０°傾
けた面を主面とするＧａＰ基板１１上にＭＯＶＰＥ法を
用いて、５００℃の成長温度において、厚さ０．０３μ
ｍのＧａＮ低温バッファ層１２を成長させる。このＧａ
Ｎ低温バッファ層１２は、その上にＡｌＧａＮ層等の半
導体層を結晶性良く成長させるために必要となる。
【００２８】次いで、成長温度を１０３０℃に上げて、
厚さ２．０μｍのｎ型ＡｌＧａＮバッファ層（Ａｌ組成
比０．１）１３、及び、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光
閉じ込め層１４を成長させたのち、成長温度を８００℃
に降下させ、厚さ３ｎｍのＩｎＧａＮ（Ｉｎ組成比０．
１）活性層１５を成長させる。
厚さ２．０μｍのｎ型ＡｌＧａＮバッファ層（Ａｌ組成
比０．１）１３、及び、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光
閉じ込め層１４を成長させたのち、成長温度を８００℃
に降下させ、厚さ３ｎｍのＩｎＧａＮ（Ｉｎ組成比０．
１）活性層１５を成長させる。
【００２９】引き続いて、成長温度を再び１０３０℃に
上げて、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光閉じ込め層１
６、厚さ１．０μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１７、
及び、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１８を
成長させる。
上げて、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光閉じ込め層１
６、厚さ１．０μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１７、
及び、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１８を
成長させる。
【００３０】図３（ｂ）参照 次いで、成長層の一部を〈０１１〉方向にストライプ状
にドライ・エッチングすることによって、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１３の一部を露出させ、この露出部にＴｉ
／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極２０を形成すると
ともに、ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に〈０１１〉方
向にストライプ状に伸びるＮｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ
側電極１９を形成する。
にドライ・エッチングすることによって、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１３の一部を露出させ、この露出部にＴｉ
／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極２０を形成すると
ともに、ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に〈０１１〉方
向にストライプ状に伸びるＮｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ
側電極１９を形成する。
【００３１】図４参照 次いで、図示しないものの、成長層表面にけがき傷を設
けたのち、ＧａＰ基板１１を裏面側から押圧することに
よって、ＧａＰ基板１１を（０１１）劈開面２１で劈開
する。
けたのち、ＧａＰ基板１１を裏面側から押圧することに
よって、ＧａＰ基板１１を（０１１）劈開面２１で劈開
する。
【００３２】この時、ＧａＰ基板１１の劈開に伴って、
ＧａＰ基板１１の（０１１）面にほぼ整列している、即
ち、１０°（＝９０°−８０°）傾いている（１−１０
０）劈開面２２においてｐ型ＧａＮコンタクト層１８乃
至ＧａＮ低温バッファ層１２も劈開し、互いに対向する
この一対の（１−１００）劈開面２２がレーザ共振器ミ
ラーとなる。
ＧａＰ基板１１の（０１１）面にほぼ整列している、即
ち、１０°（＝９０°−８０°）傾いている（１−１０
０）劈開面２２においてｐ型ＧａＮコンタクト層１８乃
至ＧａＮ低温バッファ層１２も劈開し、互いに対向する
この一対の（１−１００）劈開面２２がレーザ共振器ミ
ラーとなる。
【００３３】この様に、本発明の実施の形態において
は、ＧａＮ系化合物半導体からなる短波長レーザのレー
ザ共振器ミラーを劈開によって形成しているので、レー
ザ共振器ミラーの平坦性及び垂直性が良好になり、高効
率のレーザ発振が可能になる。
は、ＧａＮ系化合物半導体からなる短波長レーザのレー
ザ共振器ミラーを劈開によって形成しているので、レー
ザ共振器ミラーの平坦性及び垂直性が良好になり、高効
率のレーザ発振が可能になる。
【００３４】なお、上記の実施の形態において、ＧａＰ
基板１１の主面を、（１００）面から（０１１）面方向
への傾き角を１０°としているが、１０°に限られるも
のではなく、上記図２に関して説明したように、シング
ルドメインで各成長層が成長するように、０．５°以上
傾ければ良いものであり、より再現性良くシングルドメ
インの成長層を得るためには５°以上傾ければ良い。
基板１１の主面を、（１００）面から（０１１）面方向
への傾き角を１０°としているが、１０°に限られるも
のではなく、上記図２に関して説明したように、シング
ルドメインで各成長層が成長するように、０．５°以上
傾ければ良いものであり、より再現性良くシングルドメ
インの成長層を得るためには５°以上傾ければ良い。
【００３５】また、各成長層をＧａＰ基板１１の劈開を
利用して劈開させるためには、傾き角を３０°以下にす
る必要があり、より再現性良く劈開するためには２０°
以下にする必要がある。
利用して劈開させるためには、傾き角を３０°以下にす
る必要があり、より再現性良く劈開するためには２０°
以下にする必要がある。
【００３６】また、上記実施の形態においては、ＧａＰ
基板１１の主面を、（１００）面から（０１１）面方向
へ傾けているが、（１００）面から（０１−１）面方向
に傾けても良いものであり、この場合には、成長層の劈
開面である（１−１００）面は、ＧａＰ基板１１の（０
１−１）面に整列することになるので、エッチングによ
って形成するストライプの方向を〈０１−１〉方向と
し、（０１−１）面で劈開すれば良い。
基板１１の主面を、（１００）面から（０１１）面方向
へ傾けているが、（１００）面から（０１−１）面方向
に傾けても良いものであり、この場合には、成長層の劈
開面である（１−１００）面は、ＧａＰ基板１１の（０
１−１）面に整列することになるので、エッチングによ
って形成するストライプの方向を〈０１−１〉方向と
し、（０１−１）面で劈開すれば良い。
【００３７】また、上記実施の形態においては、基板と
して、耐熱性を考慮してＧａＰ基板１１を用いている
が、結晶成長温度によっては、ＧａＰと同じジンクブレ
ンド構造を有するＧａＡｓを基板として用いても良いも
のである。
して、耐熱性を考慮してＧａＰ基板１１を用いている
が、結晶成長温度によっては、ＧａＰと同じジンクブレ
ンド構造を有するＧａＡｓを基板として用いても良いも
のである。
【００３８】なお、上記の実施の形態における面方位は
一例であり、記載されている面方位と結晶学的に等価な
全ての面を含むものである。
一例であり、記載されている面方位と結晶学的に等価な
全ての面を含むものである。
【００３９】また、上記の実施の形態においては、活性
層としてＩｎ組成比が０．１のＩｎ 0.1 Ｇａ0.9 Ｎを用
いているが、必要とする波長に応じて混晶比をＡｌx Ｉ
ｎyＧａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の範囲内
で変えても良いものであり、且つ、それに伴って、光閉
じ込め層及びクラッド層の混晶比をＡｌa Ｉｎb Ｇａ
1-a-b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の範囲内で変えて
も良い。
層としてＩｎ組成比が０．１のＩｎ 0.1 Ｇａ0.9 Ｎを用
いているが、必要とする波長に応じて混晶比をＡｌx Ｉ
ｎyＧａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の範囲内
で変えても良いものであり、且つ、それに伴って、光閉
じ込め層及びクラッド層の混晶比をＡｌa Ｉｎb Ｇａ
1-a-b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）の範囲内で変えて
も良い。
【００４０】また、上記の実施の形態においては光閉じ
込め層を用いているが、必ずしも必要なものでなく、ク
ラッド層と活性層とによって直接ヘテロ接合を形成して
も良く、さらに、光閉じ込め層及びクラッド層は必ずし
も上下対称的にする必要はなく、互いに混晶比の異なる
Ａｌa Ｉｎb Ｇａ1-a-b Ｎを用いても良いものである。
込め層を用いているが、必ずしも必要なものでなく、ク
ラッド層と活性層とによって直接ヘテロ接合を形成して
も良く、さらに、光閉じ込め層及びクラッド層は必ずし
も上下対称的にする必要はなく、互いに混晶比の異なる
Ａｌa Ｉｎb Ｇａ1-a-b Ｎを用いても良いものである。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、ＧａＮ系化合物半導体
を用いて短波長半導体レーザを構成する場合、基板とし
てジンクブレンド構造を有する単結晶半導体を用いるこ
とにより、基板の劈開に伴ってＧａＮ系化合物半導体層
を劈開しているので、平坦性と垂直性とに優れた共振器
ミラーを形成することができ、短波長半導体レーザの特
性向上に寄与するところが大きく、延いては、光情報記
録装置等の光源としてその高密度化に寄与するところが
大きい。
を用いて短波長半導体レーザを構成する場合、基板とし
てジンクブレンド構造を有する単結晶半導体を用いるこ
とにより、基板の劈開に伴ってＧａＮ系化合物半導体層
を劈開しているので、平坦性と垂直性とに優れた共振器
ミラーを形成することができ、短波長半導体レーザの特
性向上に寄与するところが大きく、延いては、光情報記
録装置等の光源としてその高密度化に寄与するところが
大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】基板の面方位とＧａＮ成長層の結晶構造の相関
の説明図である。
の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の半導体レーザの斜視図で
ある。
ある。
【図５】従来の半導体レーザの断面図である。
１ ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板 ２ ＡｌＧａＩｎＮ半導体からなる多層構造 ３ ｛０１１｝劈開面 ４ ｛１−１００｝劈開面 ５ 電極 ６ 電極 ７ ＧａＮ成長層 ８ ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板のカ
チオン ９ ドメインＡのＧａＮ成長層の窒素原子 １０ ドメインＢのＧａＮ成長層の窒素原子 １１ ＧａＰ基板 １２ ＧａＮ低温バッファ層 １３ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 １４ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 １５ ＩｎＧａＮ活性層 １６ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 １７ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １９ ｐ側電極 ２０ ｎ側電極 ２１ （０１１）劈開面 ２２ （１−１００）劈開面 ３１ サファイア基板 ３２ ＧａＮ低温バッファ層 ３３ ｎ型ＧａＮバッファ層 ３４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ３５ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 ３６ ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層 ３７ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 ３８ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ３９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４０ ｐ側電極 ４１ ｎ側電極
チオン ９ ドメインＡのＧａＮ成長層の窒素原子 １０ ドメインＢのＧａＮ成長層の窒素原子 １１ ＧａＰ基板 １２ ＧａＮ低温バッファ層 １３ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 １４ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 １５ ＩｎＧａＮ活性層 １６ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 １７ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １９ ｐ側電極 ２０ ｎ側電極 ２１ （０１１）劈開面 ２２ （１−１００）劈開面 ３１ サファイア基板 ３２ ＧａＮ低温バッファ層 ３３ ｎ型ＧａＮバッファ層 ３４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ３５ ｎ型ＧａＮ光閉じ込め層 ３６ ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層 ３７ ｐ型ＧａＮ光閉じ込め層 ３８ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ３９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４０ ｐ側電極 ４１ ｎ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】 ジンクブレンド構造を有する単結晶半導
体基板上にＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造を設
けた半導体レーザにおいて、前記ジンクブレンド構造を
有する単結晶半導体基板の主面を、｛１００｝面から
〔０１１〕方向もしくは〔０１−１〕方向に０．５°以
上且つ３０°以下の角度だけ傾けた面とするとともに、
前記ジンクブレンド構造を有する単結晶半導体基板の
｛０１１｝劈開面もしくは｛０１−１｝劈開面にほぼ整
列する前記ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造の
｛１−１００｝劈開面をレーザ共振器面としたことを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記ジンクブレンド構造を有する単結晶
半導体基板の主面を、｛１００｝面から〔０１１〕方向
もしくは〔０１−１〕方向に５°以上且つ２０°以下の
角度だけ傾けた面とすることを特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記ジンクブレンド構造を有する単結晶
半導体基板が、ＧａＰまたはＧａＡｓからなることを特
徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 主面が｛１００｝面から〔０１１〕方向
もしくは〔０１−１〕方向に０．５°以上且つ３０°以
下の角度だけ傾けた面からなるジンクブレンド構造を有
する単結晶半導体基板上に、ＡｌＩＮＧａＮ半導体から
なる多層構造を成長させると共に、前記ジンクブレンド
構造を有する単結晶半導体基板を｛０１１｝劈開面もし
くは｛０１−１｝劈開面で劈開することによって、前記
ＡｌＩＮＧａＮ半導体からなる多層構造を｛１−１０
０｝劈開面で劈開させ、前記｛１−１００｝劈開面をレ
ーザ共振器面とすることを特徴とする半導体レーザの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20447296A JPH1051064A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20447296A JPH1051064A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051064A true JPH1051064A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16491104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20447296A Withdrawn JPH1051064A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1051064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
| WO2008056530A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Koha Co., Ltd. | Semiconductor laser and process for manufacture thereof |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP20447296A patent/JPH1051064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
| WO2008056530A1 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Koha Co., Ltd. | Semiconductor laser and process for manufacture thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |