JPH1154831A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH1154831A JPH1154831A JP9210265A JP21026597A JPH1154831A JP H1154831 A JPH1154831 A JP H1154831A JP 9210265 A JP9210265 A JP 9210265A JP 21026597 A JP21026597 A JP 21026597A JP H1154831 A JPH1154831 A JP H1154831A
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作時に発生した熱を効率良く放熱し、結果
として、長寿命化された半導体発光素子を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 基板１０１上に、第一の伝導型の半導体
層としてのｎ型ＧａＮ層１０３及びｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１０４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層１０５、
第２伝導型半導体層としてのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０６及びｐ型ＧａＮ層１０７を形成した後、この第一
の伝導型の半導体層、第二の伝導型の半導体層及び発光
層を有するストライプ状の領域を形成する。ここで、発
光層が形成されている層の幅を５０μｍよりも大きくす
ることにより、動作時に発生する熱の拡散を効率よく
し、半導体発光素子の寿命を長くする。
として、長寿命化された半導体発光素子を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 基板１０１上に、第一の伝導型の半導体
層としてのｎ型ＧａＮ層１０３及びｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１０４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層１０５、
第２伝導型半導体層としてのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０６及びｐ型ＧａＮ層１０７を形成した後、この第一
の伝導型の半導体層、第二の伝導型の半導体層及び発光
層を有するストライプ状の領域を形成する。ここで、発
光層が形成されている層の幅を５０μｍよりも大きくす
ることにより、動作時に発生する熱の拡散を効率よく
し、半導体発光素子の寿命を長くする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】サファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成してなる従来の半導体レーザについては
例えば、特開平７−１７６８２６号公報に記載されてい
るものを挙げることができる。そこで以下では、上記の
従来の半導体発光素子について図面を参照しながら説明
する。図６（ａ）及び（ｂ）は、特開平７−１７６８２
６号公報に記載されている半導体発光素子の構造を示す
断面図、及び上面図である。
物半導体を形成してなる従来の半導体レーザについては
例えば、特開平７−１７６８２６号公報に記載されてい
るものを挙げることができる。そこで以下では、上記の
従来の半導体発光素子について図面を参照しながら説明
する。図６（ａ）及び（ｂ）は、特開平７−１７６８２
６号公報に記載されている半導体発光素子の構造を示す
断面図、及び上面図である。
【０００３】図６に示した従来の半導体発光素子は下記
のような手順で形成される。まずサファイア（０００
１）面基板６０１上にＭＯＶＰＥ法等により、ＧａＮバ
ッファ層６０２、ｎ型ＧａＮ層６０３、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６０４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層６０
５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６０６、ｐ型ＧａＮ層６
０７の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、
ｎ型ＧａＮ層６０３及びｐ型ＧａＮ層６０７に対して各
々ｎ型およびｐ型の電極を形成する。この時サファイア
基板６０１は絶縁性であるため、ｐ型およびｎ型の電極
は共に成長させた半導体層側からとる必要がある。そこ
で、適当なマスク材料を用いて半導体結晶の中心部をス
トライプ状に残して図６（ａ）に示すように、左右両端
の部分をｎ型ＧａＮ層６０３が露出するまでエッチング
する。窒化ガリウム系化合物半導体は化学的に極めて安
定した物質であるためウェットエッチングされにくく、
ドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層６０３を露出させ
る。なお、残すストライプの幅は５０μｍ以下である。
のような手順で形成される。まずサファイア（０００
１）面基板６０１上にＭＯＶＰＥ法等により、ＧａＮバ
ッファ層６０２、ｎ型ＧａＮ層６０３、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６０４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層６０
５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６０６、ｐ型ＧａＮ層６
０７の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、
ｎ型ＧａＮ層６０３及びｐ型ＧａＮ層６０７に対して各
々ｎ型およびｐ型の電極を形成する。この時サファイア
基板６０１は絶縁性であるため、ｐ型およびｎ型の電極
は共に成長させた半導体層側からとる必要がある。そこ
で、適当なマスク材料を用いて半導体結晶の中心部をス
トライプ状に残して図６（ａ）に示すように、左右両端
の部分をｎ型ＧａＮ層６０３が露出するまでエッチング
する。窒化ガリウム系化合物半導体は化学的に極めて安
定した物質であるためウェットエッチングされにくく、
ドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層６０３を露出させ
る。なお、残すストライプの幅は５０μｍ以下である。
【０００４】最後に、ｐ型ＧａＮ層６０７上にｐ型電極
６０８を、ドライエッチングにより露出させた２つのｎ
型ＧａＮ層６０３上にｎ型電極６０９を、それぞれ真空
蒸着により蒸着する。
６０８を、ドライエッチングにより露出させた２つのｎ
型ＧａＮ層６０３上にｎ型電極６０９を、それぞれ真空
蒸着により蒸着する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体発光素子では、素子の中心部のストライ
プ幅が５０μｍ以下であるため、以下に述べるような問
題点が生じる。
た従来の半導体発光素子では、素子の中心部のストライ
プ幅が５０μｍ以下であるため、以下に述べるような問
題点が生じる。
【０００６】それは、放熱の問題である。半導体発光素
子（半導体レーザ）を動作させた場合、発熱が生じるわ
けであるが、その発熱量は、抵抗の最も高いｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６０４からＩｎＧａＮ活性層６０５、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層までのｐ−ｎ接合部が最も大き
くなる。ここで、上記した従来の半導体発光素子では、
ストライプ幅が５０μｍ以下と狭いため、動作時の十分
な放熱を行うことができなくなってしまい、その結果、
図７に示すように、光出力を３ｍＷで一定とした時の素
子の電流値が経時的に徐々に増加し（しきい値が増
加）、最終的には４０時間程度で素子が劣化して全く動
作しなくなってしまう。
子（半導体レーザ）を動作させた場合、発熱が生じるわ
けであるが、その発熱量は、抵抗の最も高いｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６０４からＩｎＧａＮ活性層６０５、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層までのｐ−ｎ接合部が最も大き
くなる。ここで、上記した従来の半導体発光素子では、
ストライプ幅が５０μｍ以下と狭いため、動作時の十分
な放熱を行うことができなくなってしまい、その結果、
図７に示すように、光出力を３ｍＷで一定とした時の素
子の電流値が経時的に徐々に増加し（しきい値が増
加）、最終的には４０時間程度で素子が劣化して全く動
作しなくなってしまう。
【０００７】そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、動
作時に発生した熱を効率良く放熱し、結果として、長寿
命化された半導体発光素子を提供することを主たる目的
とする。
作時に発生した熱を効率良く放熱し、結果として、長寿
命化された半導体発光素子を提供することを主たる目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくとも
第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型の半導体層の上
部に形成された第二の伝導型の半導体層、及び第一の伝
導型の半導体層と第二の半導体層の間に形成された発光
層を有し、発光層が形成されている層の幅が５０μｍよ
りも大きい構成となっている。この構成によれば、活性
層付近で発生する熱を効率よく拡散することができる。
めに本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくとも
第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型の半導体層の上
部に形成された第二の伝導型の半導体層、及び第一の伝
導型の半導体層と第二の半導体層の間に形成された発光
層を有し、発光層が形成されている層の幅が５０μｍよ
りも大きい構成となっている。この構成によれば、活性
層付近で発生する熱を効率よく拡散することができる。
【０００９】また本発明の半導体発光素子は、基板上
に、少なくとも第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型
の半導体層の上部に形成された第二の伝導型の半導体
層、及び第一の伝導型の半導体層と第二の半導体層の間
に形成された発光層を有するストライプ状の領域と、第
１の伝導型の半導体層上に形成された第１の電極と、第
２の伝導型の半導体層上に形成された第２の電極とが形
成され、第１の電極がストライプ状の領域に平行な方向
及び垂直な方向に形成されている構成となっている。こ
の構成によれば、電極の抵抗を少なくすることができ、
結果として素子動作時に生じる熱を効率よく拡散するこ
とができる。
に、少なくとも第一の伝導型の半導体層、第一の伝導型
の半導体層の上部に形成された第二の伝導型の半導体
層、及び第一の伝導型の半導体層と第二の半導体層の間
に形成された発光層を有するストライプ状の領域と、第
１の伝導型の半導体層上に形成された第１の電極と、第
２の伝導型の半導体層上に形成された第２の電極とが形
成され、第１の電極がストライプ状の領域に平行な方向
及び垂直な方向に形成されている構成となっている。こ
の構成によれば、電極の抵抗を少なくすることができ、
結果として素子動作時に生じる熱を効率よく拡散するこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る半導体発光素子について図面を参照しながら説明す
る。
る半導体発光素子について図面を参照しながら説明す
る。
【００１１】（実施の形態１）図１は、本発明実施の形
態１における半導体発光素子の製造工程断面図（（ａ）
〜（ｄ））及び上面図（（ｅ））を示したものであり、
以下では図１を参照しながら本発明実施の形態１におけ
る半導体発光素子及びその製造方法について説明する。
なお、ここではサファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明を行
う。
態１における半導体発光素子の製造工程断面図（（ａ）
〜（ｄ））及び上面図（（ｅ））を示したものであり、
以下では図１を参照しながら本発明実施の形態１におけ
る半導体発光素子及びその製造方法について説明する。
なお、ここではサファイア基板上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明を行
う。
【００１２】図１に示すように、まず、サファイア（０
００１）面基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ法等によりＧａ
Ｎバッファ層１０２、第１伝導型の半導体層としてのｎ
型ＧａＮ層１０３及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０
４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層１０５を順次エピタ
キシャル成長させる。次に、発光層１０５上にＳｉＯ2
膜１１０をプラズマＣＶＤ法等により堆積した後、適当
なマスクを用いて発光層１０５およびＳｉＯ2膜１１０
の中心部の幅２０μｍ以外の領域をエッチングにより除
去する（図１（ａ））。
００１）面基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ法等によりＧａ
Ｎバッファ層１０２、第１伝導型の半導体層としてのｎ
型ＧａＮ層１０３及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０
４、発光層であるＩｎＧａＮ活性層１０５を順次エピタ
キシャル成長させる。次に、発光層１０５上にＳｉＯ2
膜１１０をプラズマＣＶＤ法等により堆積した後、適当
なマスクを用いて発光層１０５およびＳｉＯ2膜１１０
の中心部の幅２０μｍ以外の領域をエッチングにより除
去する（図１（ａ））。
【００１３】次に、ＭＯＶＰＥ法によりＺｎＯからなる
絶縁層１１１を発光層１０５と同じ厚さだけ再成長させ
る。なお、この時ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４が露
出された領域にのみ絶縁層１１１が再成長する（図１
（ｂ））。その後、中心部のＳｉＯ2膜１１０を除去
し、再びＭＯＶＰＥ法等により第２伝導型半導体層とし
てのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６及びｐ型ＧａＮ層
１０７の各半導体層をエピタキシャル成長させる。以上
のようにして、発光層（活性層）１０５の埋め込み構造
を形成することができる（図１（ｃ））。
絶縁層１１１を発光層１０５と同じ厚さだけ再成長させ
る。なお、この時ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４が露
出された領域にのみ絶縁層１１１が再成長する（図１
（ｂ））。その後、中心部のＳｉＯ2膜１１０を除去
し、再びＭＯＶＰＥ法等により第２伝導型半導体層とし
てのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６及びｐ型ＧａＮ層
１０７の各半導体層をエピタキシャル成長させる。以上
のようにして、発光層（活性層）１０５の埋め込み構造
を形成することができる（図１（ｃ））。
【００１４】次に、埋め込まれた発光層１０５を含む幅
１５０μｍのストライプ状の領域を適当なマスクにより
覆い、その左右両端部をｎ型ＧａＮ層１０３が露出する
までドライエッチングを行うことによりストライプ状の
領域を形成する。なお、残りのｎ型ＧａＮ層１０３の厚
さは、抵抗を小さくするために１μｍ以上あることが望
ましい。マスク除去後、ｐ型ＧａＮ層１０７上にｐ型電
極１０８を、露出した２つのｎ型ＧａＮ層１０３上にｎ
型電極１０９を、それぞれ真空蒸着により蒸着すると半
導体レーザが完成する（図１（ｄ））。これにより活性
層が形成されている層が５０μｍ以上（具体的には１５
０μｍ）の半導体レーザを得ることができる。
１５０μｍのストライプ状の領域を適当なマスクにより
覆い、その左右両端部をｎ型ＧａＮ層１０３が露出する
までドライエッチングを行うことによりストライプ状の
領域を形成する。なお、残りのｎ型ＧａＮ層１０３の厚
さは、抵抗を小さくするために１μｍ以上あることが望
ましい。マスク除去後、ｐ型ＧａＮ層１０７上にｐ型電
極１０８を、露出した２つのｎ型ＧａＮ層１０３上にｎ
型電極１０９を、それぞれ真空蒸着により蒸着すると半
導体レーザが完成する（図１（ｄ））。これにより活性
層が形成されている層が５０μｍ以上（具体的には１５
０μｍ）の半導体レーザを得ることができる。
【００１５】以上のようにして形成した半導体レーザの
特性として、光出力を３ｍＷで一定とした時の電流値の
変化を図２に示す。本実施の形態によれば、中心部のス
トライプ状領域の幅が１５０μｍと広いため、ストライ
プ部の表面積が大きくなり、主としてｎ型ＡｌＧａＮ層
１０４〜ｐ型ＡｌＧａＮ層１０６のｐ−ｎ接合部で発生
するジュール熱を効率よく放熱することができる。従っ
て、温度上昇を抑え電流値の増加を最小限に抑制するこ
とができ、素子の寿命を１０００時間程度に長くするこ
とができる。なお、ストライプの幅が広いとその上に形
成される電極（本実施の形態ではｐ型ＧａＮ層１０７上
に形成されたｐ型電極１０８）の面積も大きくすること
ができるため、コンタクト抵抗に基づいて発生した熱を
も効率よく放熱することができる。また本実施の形態で
は、活性層が形成されている層の幅を１５０μｍとした
が、５０μｍを越えるように形成してやれば効果を得る
ことができる。
特性として、光出力を３ｍＷで一定とした時の電流値の
変化を図２に示す。本実施の形態によれば、中心部のス
トライプ状領域の幅が１５０μｍと広いため、ストライ
プ部の表面積が大きくなり、主としてｎ型ＡｌＧａＮ層
１０４〜ｐ型ＡｌＧａＮ層１０６のｐ−ｎ接合部で発生
するジュール熱を効率よく放熱することができる。従っ
て、温度上昇を抑え電流値の増加を最小限に抑制するこ
とができ、素子の寿命を１０００時間程度に長くするこ
とができる。なお、ストライプの幅が広いとその上に形
成される電極（本実施の形態ではｐ型ＧａＮ層１０７上
に形成されたｐ型電極１０８）の面積も大きくすること
ができるため、コンタクト抵抗に基づいて発生した熱を
も効率よく放熱することができる。また本実施の形態で
は、活性層が形成されている層の幅を１５０μｍとした
が、５０μｍを越えるように形成してやれば効果を得る
ことができる。
【００１６】また本実施の形態によれば、上記した図６
に示す従来の半導体発光素子と比較して光損失も少なく
することができる。
に示す従来の半導体発光素子と比較して光損失も少なく
することができる。
【００１７】図６に示した従来の半導体発光素子におい
て、素子の中心部のストライプ端面は上記したように、
ドライエッチングにより形成しているために平坦性が悪
く、端面での光の散乱が生じてしまうような状態となっ
ている。ここで例えば、図６においてストライプ幅が発
光層６０５内の発光スポットの水平方向の広がりの大き
さ程度（１０μｍ程度）に狭くなると、ストライプの端
面で光損失が発生してしまい、その結果、図８に示すよ
うに、しきい値電流が大きくなり、また発振後のスロー
プ効率も小さくなってしまう。
て、素子の中心部のストライプ端面は上記したように、
ドライエッチングにより形成しているために平坦性が悪
く、端面での光の散乱が生じてしまうような状態となっ
ている。ここで例えば、図６においてストライプ幅が発
光層６０５内の発光スポットの水平方向の広がりの大き
さ程度（１０μｍ程度）に狭くなると、ストライプの端
面で光損失が発生してしまい、その結果、図８に示すよ
うに、しきい値電流が大きくなり、また発振後のスロー
プ効率も小さくなってしまう。
【００１８】これに対して本実施の形態によれば、発光
層１０５の周辺を絶縁層１１１により取り囲んでいるた
め、光を閉じこめることができ、結果として光損失を最
小限に抑制することができる。なお、本実施の形態にお
ける半導体発光素子の電流−光出力特性を図３示す。図
３からも明らかなように、ストライプ幅を１０μｍ程度
に狭くした場合に生じるドライエッチング端面における
光の散乱による光損失がなくなり、実際のところ、しき
い値電流が低減され、また、発振後のスロープ効率も大
きくなる。また、発光層１０５を埋め込み構造としてい
るために、電流を狭窄して電流密度を上げることがで
き、光出力を大きくすることもできる。
層１０５の周辺を絶縁層１１１により取り囲んでいるた
め、光を閉じこめることができ、結果として光損失を最
小限に抑制することができる。なお、本実施の形態にお
ける半導体発光素子の電流−光出力特性を図３示す。図
３からも明らかなように、ストライプ幅を１０μｍ程度
に狭くした場合に生じるドライエッチング端面における
光の散乱による光損失がなくなり、実際のところ、しき
い値電流が低減され、また、発振後のスロープ効率も大
きくなる。また、発光層１０５を埋め込み構造としてい
るために、電流を狭窄して電流密度を上げることがで
き、光出力を大きくすることもできる。
【００１９】（実施の形態２）図４は、本発明実施の形
態２における半導体発光素子の断面図（図４（ａ））及
び上面図（図４（ｂ））を示したものであり、以下では
図４を参照しながら本発明実施の形態２における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態１と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
態２における半導体発光素子の断面図（図４（ａ））及
び上面図（図４（ｂ））を示したものであり、以下では
図４を参照しながら本発明実施の形態２における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態１と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
【００２０】本実施の形態が上記の実施の形態１と異な
るのは、発光層（活性層）４０５が絶縁層により囲まれ
ておらず、発光層を含むストライプの部分がリッジ構造
になっていることである。
るのは、発光層（活性層）４０５が絶縁層により囲まれ
ておらず、発光層を含むストライプの部分がリッジ構造
になっていることである。
【００２１】以下では、図４に示した本実施の形態にお
ける半導体発光素子の製造工程について説明する。
ける半導体発光素子の製造工程について説明する。
【００２２】まずサファイア（０００１）面基板４０１
上に、ＭＯＶＰＥ法等により、ＧａＮバッファ層４０
２、第１伝導型の半導体層としてのｎ型ＧａＮ層４０３
及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０４、発光層であるＩ
ｎＧａＮ活性層４０５、第２伝導型半導体層としてのｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層４０６及びｐ型ＧａＮ層４０７
の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、ｐ型
ＧａＮ層４０７上にｐ型電極４０８を蒸着した後、中心
部の幅２０μｍの領域をフォトレジスト等でマスクし
て、イオンミリングにより図４に示すようにｐ型ＡｌＧ
ａＮ層４０６が露出するまでリッジストライプ状にエッ
チングを行う。マスク除去後、リッジの部分を含む幅１
５０μｍの領域をＳｉＯ2膜等でマスクし、その左右両
端の長方形領域をｎ型ＧａＮ層４０３が露出するまでド
ライエッチングする。ドライエッチング用マスクを除去
後、ｎ型ＧａＮ層４０３上に２つのｎ型電極４０９を真
空蒸着により形成し、半導体発光素子を完成する。これ
により活性層が形成されている層が５０μｍ以上（具体
的には１５０μｍ）の半導体レーザを得ることができ
る。
上に、ＭＯＶＰＥ法等により、ＧａＮバッファ層４０
２、第１伝導型の半導体層としてのｎ型ＧａＮ層４０３
及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０４、発光層であるＩ
ｎＧａＮ活性層４０５、第２伝導型半導体層としてのｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層４０６及びｐ型ＧａＮ層４０７
の各半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、ｐ型
ＧａＮ層４０７上にｐ型電極４０８を蒸着した後、中心
部の幅２０μｍの領域をフォトレジスト等でマスクし
て、イオンミリングにより図４に示すようにｐ型ＡｌＧ
ａＮ層４０６が露出するまでリッジストライプ状にエッ
チングを行う。マスク除去後、リッジの部分を含む幅１
５０μｍの領域をＳｉＯ2膜等でマスクし、その左右両
端の長方形領域をｎ型ＧａＮ層４０３が露出するまでド
ライエッチングする。ドライエッチング用マスクを除去
後、ｎ型ＧａＮ層４０３上に２つのｎ型電極４０９を真
空蒸着により形成し、半導体発光素子を完成する。これ
により活性層が形成されている層が５０μｍ以上（具体
的には１５０μｍ）の半導体レーザを得ることができ
る。
【００２３】本実施の形態の半導体発光素子において
も、発光層４０５が含まれるストライプ状領域の幅が１
５０μｍと広いため、上記の実施の形態１と同様に、中
心部のストライプ状領域の幅が１５０μｍと広いため、
ストライプ部の表面積が大きくなり、主としてｎ型Ａｌ
ＧａＮ層４０４〜ｐ型ＡｌＧａＮ層４０６のｐ−ｎ接合
部で発生するジュール熱を効率よく放熱することができ
る。なお本実施の形態では、活性層が形成されている層
の幅を１５０μｍとしたが、５０μｍを越えるように形
成してやれば効果を得ることができる。
も、発光層４０５が含まれるストライプ状領域の幅が１
５０μｍと広いため、上記の実施の形態１と同様に、中
心部のストライプ状領域の幅が１５０μｍと広いため、
ストライプ部の表面積が大きくなり、主としてｎ型Ａｌ
ＧａＮ層４０４〜ｐ型ＡｌＧａＮ層４０６のｐ−ｎ接合
部で発生するジュール熱を効率よく放熱することができ
る。なお本実施の形態では、活性層が形成されている層
の幅を１５０μｍとしたが、５０μｍを越えるように形
成してやれば効果を得ることができる。
【００２４】また本実施の形態によれば、発光層４０５
を絶縁層で取り囲んではいないものの、ｐ型電極がリッ
ジストライプ状に形成されているため、電流が発光層４
０５に高密度に注入されるので光出力を大きくすること
ができる。
を絶縁層で取り囲んではいないものの、ｐ型電極がリッ
ジストライプ状に形成されているため、電流が発光層４
０５に高密度に注入されるので光出力を大きくすること
ができる。
【００２５】（実施の形態３）図５は、本発明実施の形
態３における半導体発光素子の断面図（図５（ａ））及
び上面図（図５（ｂ））を示したものであり、以下では
図５を参照しながら本発明実施の形態３における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態１と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
態３における半導体発光素子の断面図（図５（ａ））及
び上面図（図５（ｂ））を示したものであり、以下では
図５を参照しながら本発明実施の形態３における半導体
発光素子について説明する。なお、ここでも上記の実施
の形態１と同様に、サファイア基板上に窒化ガリウム系
化合物半導体を形成した半導体レーザを例にとって説明
を行う。
【００２６】本実施の形態が上記の実施の形態１と異な
るのは、ｎ型電極５０９の形状であり、その他の部分に
ついては基本的には実施の形態１と同様であるので説明
を省略する。なお、ドライエッチングせずに残す中心部
の領域は図５（ｂ）に示すように、縦３００μｍ、横１
５０μｍとする。
るのは、ｎ型電極５０９の形状であり、その他の部分に
ついては基本的には実施の形態１と同様であるので説明
を省略する。なお、ドライエッチングせずに残す中心部
の領域は図５（ｂ）に示すように、縦３００μｍ、横１
５０μｍとする。
【００２７】本実施の形態の半導体発光素子は、素子を
上から見た場合（図５（ｂ））にｎ型電極５０９が発光
層を含むストライプ部分を取り囲むように形成されてい
るため、半導体発光素子の動作時に電流が中心部のｐ型
電極５０８から周辺部のｎ型電極５０９に向かってあら
ゆる方向に流れ、電流が流れる半導体結晶の領域を大き
くすることができる。従って、ｐ型電極５０８およびｎ
型電極５０９間の電気抵抗を小さくすることができ、結
果として、素子動作時の発熱（素子そのものから動作時
に発生するジュール熱など）を抑えることができ、素子
を長寿命化することができる。
上から見た場合（図５（ｂ））にｎ型電極５０９が発光
層を含むストライプ部分を取り囲むように形成されてい
るため、半導体発光素子の動作時に電流が中心部のｐ型
電極５０８から周辺部のｎ型電極５０９に向かってあら
ゆる方向に流れ、電流が流れる半導体結晶の領域を大き
くすることができる。従って、ｐ型電極５０８およびｎ
型電極５０９間の電気抵抗を小さくすることができ、結
果として、素子動作時の発熱（素子そのものから動作時
に発生するジュール熱など）を抑えることができ、素子
を長寿命化することができる。
【００２８】上記の図５に示した例では、ストライプ部
分を取り囲むようにｎ型電極を形成したが、必ずしもス
トライプ部分を取り囲むようにｎ型電極を形成する必要
性はなく、ストライプに対して垂直な方向にｎ型電極を
形成しさえすれば、少なくとも図６に示した半導体発光
素子と比較してｎ型電極の面積を大きくすることがで
き、半導体発光素子動作時の発熱を抑制することができ
る。
分を取り囲むようにｎ型電極を形成したが、必ずしもス
トライプ部分を取り囲むようにｎ型電極を形成する必要
性はなく、ストライプに対して垂直な方向にｎ型電極を
形成しさえすれば、少なくとも図６に示した半導体発光
素子と比較してｎ型電極の面積を大きくすることがで
き、半導体発光素子動作時の発熱を抑制することができ
る。
【００２９】また、本実施の形態では、ストライプ部分
の構造は上記の実施の形態１と同様であるため、ストラ
イプ部分の表面積を大きくしつつ、ｎ型電極の面積も大
きくすることができるため、非常に効率的に放熱を行う
ことができる。
の構造は上記の実施の形態１と同様であるため、ストラ
イプ部分の表面積を大きくしつつ、ｎ型電極の面積も大
きくすることができるため、非常に効率的に放熱を行う
ことができる。
【００３０】以上本発明について実施の形態とともに説
明を行ったが、なお、実施の形態１から３いずれの場合
も、露出されるｎ型ＧａＮおよびｎ型電極の形状は図に
示したような形状に限らず、任意の形状をとることがで
きる。また、ｐ型およびｎ型電極は、いくつかの領域に
分割して形成してもよい。さらに、ここではサファイア
基板上の窒化ガリウム系化合物半導体による半導体レー
ザを例として説明したが、本発明の効果は無論これに限
られるものではなく、半導体レーザ以外の発光素子ある
いは窒化ガリウム系化合物半導体以外の材料にも適用で
きる。
明を行ったが、なお、実施の形態１から３いずれの場合
も、露出されるｎ型ＧａＮおよびｎ型電極の形状は図に
示したような形状に限らず、任意の形状をとることがで
きる。また、ｐ型およびｎ型電極は、いくつかの領域に
分割して形成してもよい。さらに、ここではサファイア
基板上の窒化ガリウム系化合物半導体による半導体レー
ザを例として説明したが、本発明の効果は無論これに限
られるものではなく、半導体レーザ以外の発光素子ある
いは窒化ガリウム系化合物半導体以外の材料にも適用で
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、半導体結晶の表面を凸状
にドライエッチングして、ｐ型およびｎ型電極を共にエ
ピタキシャル成長層側に形成した半導体レーザにおい
て、ドライエッチングせずに残すストライプ状領域の幅
を５０μｍより広くすることにより、素子動作時の放熱
を効率よく行うことができ、その結果、レーザのしきい
値電流を低減し、発振後のスロープ効率も大きくするこ
とができる。また、素子を長寿命化し、信頼性を向上さ
せることができる。
にドライエッチングして、ｐ型およびｎ型電極を共にエ
ピタキシャル成長層側に形成した半導体レーザにおい
て、ドライエッチングせずに残すストライプ状領域の幅
を５０μｍより広くすることにより、素子動作時の放熱
を効率よく行うことができ、その結果、レーザのしきい
値電流を低減し、発振後のスロープ効率も大きくするこ
とができる。また、素子を長寿命化し、信頼性を向上さ
せることができる。
【図１】本発明の実施の形態１における半導体レーザの
製造工程断面図
製造工程断面図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体レーザの
一定の光出力での電流値の変化を示す図
一定の光出力での電流値の変化を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における半導体レーザの
電流−光出力特性を示す図
電流−光出力特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体レーザの
素子構造を示す断面図
素子構造を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体レーザの
素子構造を示す断面図
素子構造を示す断面図
【図６】従来の半導体レーザの素子構造を示す断面図
【図７】従来の半導体レーザの一定の光出力での電流値
の変化を示す図
の変化を示す図
【図８】従来の半導体レーザの電流−光出力特性を示す
図
図
１０１ 絶縁性基板 １０２ バッファ層 １０３ ｎ型ＧａＮ層 １０４ ｎ型ＡｌＧａＮ層 １０５ ＩｎＧａＮ活性層 １０６ ｐ型ＡｌＧａＮ層 １０７ ｐ型ＧａＮ層 １０８ ｐ型電極 １０９ ｎ型電極 １１０ ＳｉＯ2膜 １１１ 絶縁層 ４０１ 絶縁性基板 ４０２ バッファ層 ４０３ ｎ型ＧａＮ層 ４０４ ｎ型ＡｌＧａＮ層 ４０５ ＩｎＧａＮ活性層 ４０６ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ４０７ ｐ型ＧａＮ層 ４０８ ｐ型電極 ４０９ ｎ型電極 ５０１ 絶縁性基板 ５０２ バッファ層 ５０３ ｎ型ＧａＮ層 ５０４ ｎ型ＡｌＧａＮ層 ５０５ ＩｎＧａＮ活性層 ５０６ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ５０７ ｐ型ＧａＮ層 ５０８ ｐ型電極 ５０９ ｎ型電極 ５１１ 絶縁層 ６０１ 絶縁性基板 ６０２ バッファ層 ６０３ ｎ型ＧａＮ層 ６０４ ｎ型ＡｌＧａＮ層 ６０５ ＩｎＧａＮ活性層 ６０６ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ６０７ ｐ型ＧａＮ層 ６０８ ｐ型電極 ６０９ ｎ型電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸口 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域が形成された半導体発光素子で
あって、前記発光層が形成されている層の幅が５０μｍ
よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】第二の伝導型の半導体層がリッジストライ
プ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の半導
体発光素子。 - 【請求項３】発光層が絶縁層に挟まれた埋め込み構造で
あることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項４】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第１の伝導型の半導体
層上に形成された第１の電極と、前記第２の伝導型の半
導体層上に形成された第２の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記第１の電極が前記ストライプ状
の領域に平行な方向及び垂直な方向に形成されているこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項５】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第１の伝導型の半導体
層上に形成された第１の電極と、前記第２の伝導型の半
導体層上に形成された第２の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記第１の電極が前記ストライプ状
の領域を取り囲むように形成されていることを特徴とす
る半導体発光素子。 - 【請求項６】基板上に、少なくとも第一の伝導型の半導
体層、前記第一の伝導型の半導体層の上部に形成された
第二の伝導型の半導体層、及び前記第一の伝導型の半導
体層と前記第二の半導体層の間に形成された発光層を有
するストライプ状の領域と、前記第１の伝導型の半導体
層上に形成された第１の電極と、前記第２の伝導型の半
導体層上に形成された第２の電極とが形成された半導体
発光素子であって、前記発光層が形成されている層の幅
が５０μｍよりも大きく、かつ、前記第１の電極が前記
ストライプ状の領域に平行な方向及び垂直な方向に形成
されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項７】第一の伝導型の半導体層および第二の伝導
型の半導体層がＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦
１； ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含むことを特徴とする請求項
１から６いずれかに記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210265A JPH1154831A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210265A JPH1154831A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154831A true JPH1154831A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16586534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9210265A Pending JPH1154831A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154831A (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63120491A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH06232450A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体及びその電極形成方法 |
| JPH07176826A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 |
| JPH07297476A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPH0846291A (ja) * | 1994-08-04 | 1996-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH08330631A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH08330678A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-12-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体レーザ |
| JPH0964455A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 長波長帯面発光レーザ |
-
1997
- 1997-08-05 JP JP9210265A patent/JPH1154831A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63120491A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH06232450A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体及びその電極形成方法 |
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| JPH0964455A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 長波長帯面発光レーザ |
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