JP2001274521A - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents
窒化物半導体発光素子Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化物半導体発光素子において、高温・高出
力動作での素子寿命を飛躍的に改善し、さらに長時間の
素子寿命を実現すること。 【解決手段】 井戸層と障壁層とが積層されてなる量子
井戸構造の活性層１１０を有する窒化物半導体発光素子
であって、前記活性層は、互いに転位密度が異なる高転
位密度領域１１６と低転位密度領域１０４とを有し、前
記低転位密度領域は、前記高転位密度領域より転位密度
が低いと共に少なくとも一部に電流注入領域が形成さ
れ、前記活性層の不純物濃度が1018cm-3未満である。
力動作での素子寿命を飛躍的に改善し、さらに長時間の
素子寿命を実現すること。 【解決手段】 井戸層と障壁層とが積層されてなる量子
井戸構造の活性層１１０を有する窒化物半導体発光素子
であって、前記活性層は、互いに転位密度が異なる高転
位密度領域１１６と低転位密度領域１０４とを有し、前
記低転位密度領域は、前記高転位密度領域より転位密度
が低いと共に少なくとも一部に電流注入領域が形成さ
れ、前記活性層の不純物濃度が1018cm-3未満である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青紫色半導体レー
ザ等の窒化物半導体発光素子に関する。
ザ等の窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は青紫色レーザ素子の材料
としてたいへん有望であり、中村他がJpn. J. Appl. Ph
ys. vol. 36 (1997), pp. L1568-1571で報告しているよ
うに、既に室温において2mW出力で１万時間以上の連続
発振寿命が報告されている。図４にそのレーザの断面構
造図を示す。一般に、レーザ素子の寿命を長くするため
には転位密度を低減することが不可欠であり、図４のレ
ーザ素子においては、サファイア基板１０１上のGaN膜
１０２上に、ストライプ状のSiO2膜（マスク）１０３を
形成し、その上にGaNを成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、その低転位密度領域１０４の上にp電極１０５が
形成されるようにレーザ素子を作製している。
としてたいへん有望であり、中村他がJpn. J. Appl. Ph
ys. vol. 36 (1997), pp. L1568-1571で報告しているよ
うに、既に室温において2mW出力で１万時間以上の連続
発振寿命が報告されている。図４にそのレーザの断面構
造図を示す。一般に、レーザ素子の寿命を長くするため
には転位密度を低減することが不可欠であり、図４のレ
ーザ素子においては、サファイア基板１０１上のGaN膜
１０２上に、ストライプ状のSiO2膜（マスク）１０３を
形成し、その上にGaNを成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、その低転位密度領域１０４の上にp電極１０５が
形成されるようにレーザ素子を作製している。
【０００３】中村他による上記の方法によって作製され
たGaN基板はELOG(Epitaxial Lateral Overgrowth GaN)
基板と呼ばれており、SiO2マスクの無い部分（窓領域）
の上部では、サファイア基板上GaN膜の高密度の貫通転
位がそのまま引き継がれて膜が成長するために、高い
（1012m-2以上）転位密度となっているが、SiO2マスク
の上部ではマスクによって転位の伝播がさえぎられるた
めに、低い（1011m-2未満）転位密度が実現している。
ただし、SiO2マスクの中心付近では両側の窓領域から横
方向成長してきたGaNがぶつかるため、転位が新たに発
生し高い転位密度となっている。
たGaN基板はELOG(Epitaxial Lateral Overgrowth GaN)
基板と呼ばれており、SiO2マスクの無い部分（窓領域）
の上部では、サファイア基板上GaN膜の高密度の貫通転
位がそのまま引き継がれて膜が成長するために、高い
（1012m-2以上）転位密度となっているが、SiO2マスク
の上部ではマスクによって転位の伝播がさえぎられるた
めに、低い（1011m-2未満）転位密度が実現している。
ただし、SiO2マスクの中心付近では両側の窓領域から横
方向成長してきたGaNがぶつかるため、転位が新たに発
生し高い転位密度となっている。
【０００４】そして、低転位領域（SiO2マスク上で中心
から離れた部分：図中でドット模様を付していない領
域）１０４の上部にp電極１０５が形成されるようにレ
ーザ素子を作製すると、活性層内の低転位密度領域に電
流が注入されるため、転位に起因した素子の劣化が起こ
りにくくなり、素子の寿命が長くなると考えられる。
から離れた部分：図中でドット模様を付していない領
域）１０４の上部にp電極１０５が形成されるようにレ
ーザ素子を作製すると、活性層内の低転位密度領域に電
流が注入されるため、転位に起因した素子の劣化が起こ
りにくくなり、素子の寿命が長くなると考えられる。
【０００５】図４のレーザ素子は、Siドープn型GaN-ELO
G基板１０６上にSiドープn型In0.1Ga0.9N層１０７、 12
0周期のSiドープn型GaN層（厚さ2.5nm）とアンドープAl
0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるn型クラッド層１
０８、Siドープn型GaN（厚さ0.1μm）からなるn型光閉
じ込め層１０９、Siドープn型In0.15Ga0.85N量子井戸層
（厚さ3.5nm）とSiドープn型In0.02Ga0.98N障壁層（厚
さ10.5nm）からなる多重量子井戸活性層２１０、Mgドー
プp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層（厚さ20nm）１１１、Mgド
ープp型GaN（厚さ0.1μm）からなるp型光閉じ込め層１
１２、120周期のMgドープp型GaN層（厚さ2.5nm）とアン
ドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるp型クラ
ッド層１１３、 Mgドープp型GaN（厚さ0.05μm）からな
るp型コンタクト層１１４を順に成長した後に、ドライ
エッチングなどにより図４に示すようなリッジ構造を形
成し、最後にNiとAuからなるp電極１０５とTiとAlから
なるn電極１１５を蒸着して作製されている。
G基板１０６上にSiドープn型In0.1Ga0.9N層１０７、 12
0周期のSiドープn型GaN層（厚さ2.5nm）とアンドープAl
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０８、Siドープn型GaN（厚さ0.1μm）からなるn型光閉
じ込め層１０９、Siドープn型In0.15Ga0.85N量子井戸層
（厚さ3.5nm）とSiドープn型In0.02Ga0.98N障壁層（厚
さ10.5nm）からなる多重量子井戸活性層２１０、Mgドー
プp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層（厚さ20nm）１１１、Mgド
ープp型GaN（厚さ0.1μm）からなるp型光閉じ込め層１
１２、120周期のMgドープp型GaN層（厚さ2.5nm）とアン
ドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるp型クラ
ッド層１１３、 Mgドープp型GaN（厚さ0.05μm）からな
るp型コンタクト層１１４を順に成長した後に、ドライ
エッチングなどにより図４に示すようなリッジ構造を形
成し、最後にNiとAuからなるp電極１０５とTiとAlから
なるn電極１１５を蒸着して作製されている。
【０００６】上記のマスクを用いる方法の他に、転位密
度の低い領域を作製する方法として、中村他が応用物理
第６８巻第７号pp.793-796に記述しているように、サフ
ァイア基板上GaN膜をドライエッチングしてストライプ
状にGaN膜を残し、その上にGaN再成長を行うことによっ
て側面成長を利用して平坦な膜を形成する方法（以下マ
スクレスELOGと呼ぶ）もある。この方法では残されたス
トライプ状GaNの上部ではGaN膜の貫通転位が引き継がれ
て高転位密度となるが、GaNをエッチングしサファイア
が露出した領域の上部では低転位密度となる。そしてこ
の低転位密度領域にレーザ素子を形成することによって
長い素子寿命が得られている。
度の低い領域を作製する方法として、中村他が応用物理
第６８巻第７号pp.793-796に記述しているように、サフ
ァイア基板上GaN膜をドライエッチングしてストライプ
状にGaN膜を残し、その上にGaN再成長を行うことによっ
て側面成長を利用して平坦な膜を形成する方法（以下マ
スクレスELOGと呼ぶ）もある。この方法では残されたス
トライプ状GaNの上部ではGaN膜の貫通転位が引き継がれ
て高転位密度となるが、GaNをエッチングしサファイア
が露出した領域の上部では低転位密度となる。そしてこ
の低転位密度領域にレーザ素子を形成することによって
長い素子寿命が得られている。
【０００７】一方、発明者らはJpn. J. Appl. Phys. vo
l. 36 (1997), pp. L899-902あるいはNEC Research and
Development vol.41 (2000) No.1 pp.74-85で述べてい
るように、FIELO(Facet-Initiated Epitaxial Lateral
Overgrowth)と呼ばれる方法によって基板あるいは活性
層全面にわたって転位密度を低くすることに成功してい
る。FIELOにおいては、ELOGと同様にサファイア基板上
のGaN膜上に、ストライプ状のSiO2膜（マスク）を形成
するが、ハイドライド気相成長によって選択成長させる
ことによって貫通転位を曲げることができ、ELOGのよう
に転位密度の高い領域は生じず、基板全面にわたって転
位密度を低くできる。
l. 36 (1997), pp. L899-902あるいはNEC Research and
Development vol.41 (2000) No.1 pp.74-85で述べてい
るように、FIELO(Facet-Initiated Epitaxial Lateral
Overgrowth)と呼ばれる方法によって基板あるいは活性
層全面にわたって転位密度を低くすることに成功してい
る。FIELOにおいては、ELOGと同様にサファイア基板上
のGaN膜上に、ストライプ状のSiO2膜（マスク）を形成
するが、ハイドライド気相成長によって選択成長させる
ことによって貫通転位を曲げることができ、ELOGのよう
に転位密度の高い領域は生じず、基板全面にわたって転
位密度を低くできる。
【０００８】以上述べたように、低転位密度のGaNを作
製する技術の進展に伴って、400-450nm程度の波長領域
で発振する青紫色窒化物半導体レーザの素子寿命は飛躍
的に改善されてきた。一方、閾値電流密度などのレーザ
素子特性そのものを改善する技術として活性層へのSi不
純物の添加が挙げられる。長濱他が特開平10-12969号公
報に記載しているように、活性層にSi不純物（あるいは
Mgなどの他の不純物）を1019-1021cm-3の濃度で添加す
ることにより、レーザの閾値は改善される。
製する技術の進展に伴って、400-450nm程度の波長領域
で発振する青紫色窒化物半導体レーザの素子寿命は飛躍
的に改善されてきた。一方、閾値電流密度などのレーザ
素子特性そのものを改善する技術として活性層へのSi不
純物の添加が挙げられる。長濱他が特開平10-12969号公
報に記載しているように、活性層にSi不純物（あるいは
Mgなどの他の不純物）を1019-1021cm-3の濃度で添加す
ることにより、レーザの閾値は改善される。
【０００９】秩父他は、Applied Physics Letter 73 (1
998), pp.496-498.やProc. of the2nd Int. Symp. on B
lue Laser and Light Emitting Diodes, (1998), p.38
1,において、活性層にSi不純物を添加することによる閾
値低減のメカニズムについて述べており、不純物添加に
よるピエゾ電界遮蔽効果、量子井戸構造の平坦性改善な
ど複数の可能性を挙げている。このように不純物添加に
よるレーザ特性改善のメカニズムはまだ完全に解明され
たわけではないが、この不純物添加によるレーザ特性改
善は広く業界に認知されており、近年作製されている窒
化物半導体レーザにおいては活性層にSi不純物を添加す
るのが常識となっている。
998), pp.496-498.やProc. of the2nd Int. Symp. on B
lue Laser and Light Emitting Diodes, (1998), p.38
1,において、活性層にSi不純物を添加することによる閾
値低減のメカニズムについて述べており、不純物添加に
よるピエゾ電界遮蔽効果、量子井戸構造の平坦性改善な
ど複数の可能性を挙げている。このように不純物添加に
よるレーザ特性改善のメカニズムはまだ完全に解明され
たわけではないが、この不純物添加によるレーザ特性改
善は広く業界に認知されており、近年作製されている窒
化物半導体レーザにおいては活性層にSi不純物を添加す
るのが常識となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の窒化物半導体レーザ素子においても、応用上の観点
から十分な素子の信頼性が実現しているとは言いがた
い。400-450nm程度の波長領域で発振する窒化物半導体
レーザをDVDなどの光ディスクに用いるためには、書き
込み用も考慮に入れると、70℃において、30mW出力で50
00時間以上の素子寿命が必要である。それにもかかわら
ず、中村他がJSAP International No.1 pp.5-17(2000)
に述べているように、これまでのところ、60℃において
も、30mW出力で500時間程度の素子寿命しか実現してい
ない。
来の窒化物半導体レーザ素子においても、応用上の観点
から十分な素子の信頼性が実現しているとは言いがた
い。400-450nm程度の波長領域で発振する窒化物半導体
レーザをDVDなどの光ディスクに用いるためには、書き
込み用も考慮に入れると、70℃において、30mW出力で50
00時間以上の素子寿命が必要である。それにもかかわら
ず、中村他がJSAP International No.1 pp.5-17(2000)
に述べているように、これまでのところ、60℃において
も、30mW出力で500時間程度の素子寿命しか実現してい
ない。
【００１１】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に改善
し、さらに長時間の素子寿命を実現することができる窒
化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
ので、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に改善
し、さらに長時間の素子寿命を実現することができる窒
化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化物半
導体レーザの製造技術について研究を行ってきた結果、
FIELO-GaN基板上に作製した窒化物半導体レーザ素子に
おいて活性層に不純物を添加しなくても閾値の低いもの
ができること等を見出し、さらに、それらの素子の寿命
が長いという兆候も得ることができた。
導体レーザの製造技術について研究を行ってきた結果、
FIELO-GaN基板上に作製した窒化物半導体レーザ素子に
おいて活性層に不純物を添加しなくても閾値の低いもの
ができること等を見出し、さらに、それらの素子の寿命
が長いという兆候も得ることができた。
【００１３】本発明者らは、ペレット（１チップにおけ
る一つの半導体レーザ素子）の転位密度分布や活性層不
純物濃度とレーザ素子の閾値、素子寿命との関連をさら
に詳しく調べるため、FIELO基板上とELOG基板上とに同
時成長によりレーザ構造を成長し、レーザ素子を作製し
た。そして、活性層量子井戸に添加するSi不純物濃度に
ついて、アンドープ、1×1018cm-3、5×1018cm-3の３種
類のものを作製した。
る一つの半導体レーザ素子）の転位密度分布や活性層不
純物濃度とレーザ素子の閾値、素子寿命との関連をさら
に詳しく調べるため、FIELO基板上とELOG基板上とに同
時成長によりレーザ構造を成長し、レーザ素子を作製し
た。そして、活性層量子井戸に添加するSi不純物濃度に
ついて、アンドープ、1×1018cm-3、5×1018cm-3の３種
類のものを作製した。
【００１４】上記レーザ素子の構造は、後述する第１実
施形態で述べるものと同一である。ここで用いたELOG基
板においては、マスク幅20μm、窓部5μmのSiO2マスク
パターンを用いており、マスク幅が通常のELOG（マスク
幅は通常10μm程度以下）に比べてかなり広い。このよ
うにマスク幅が広い場合、横方向成長で広い領域のSiO2
マスクを埋め込まなければならないので、平坦な膜を作
製するのがあまり容易ではないが、転位密度の低い領域
の面積を大きくすることができる。ここでは、平坦に埋
め込むために成長条件（III族原料とV族原料の流量比）
の最適化を行った上で、従来より幅広いマスク幅のELOG
を実現した。
施形態で述べるものと同一である。ここで用いたELOG基
板においては、マスク幅20μm、窓部5μmのSiO2マスク
パターンを用いており、マスク幅が通常のELOG（マスク
幅は通常10μm程度以下）に比べてかなり広い。このよ
うにマスク幅が広い場合、横方向成長で広い領域のSiO2
マスクを埋め込まなければならないので、平坦な膜を作
製するのがあまり容易ではないが、転位密度の低い領域
の面積を大きくすることができる。ここでは、平坦に埋
め込むために成長条件（III族原料とV族原料の流量比）
の最適化を行った上で、従来より幅広いマスク幅のELOG
を実現した。
【００１５】表１に、これらから作製した数個のレーザ
素子の初期閾値電流密度の平均値および70℃、30mWで10
0時間APC動作した後の素子劣化状況を示す。
素子の初期閾値電流密度の平均値および70℃、30mWで10
0時間APC動作した後の素子劣化状況を示す。
【表１】
【００１６】初期閾値電流密度は６種類の試料で大きな
差は見られず、FIELO上の素子ではアンドープおよび1×
1018cm-3のドーピングで若干閾値が下がる傾向が見られ
ている。すなわち、Si不純物濃度が1019cm-3レベルまで
は至っていないものの、閾値に大きなSi不純物濃度依存
性はなく、かつ、少なくともFIELO上においてはバラツ
キの範囲の可能性はあるもののSi不純物を添加しない方
が閾値が低くなるという傾向が得られた。そして、素子
の劣化に関しては、ELOG上の5×1018cm-3ドーピングの
素子においてのみ若干の電圧上昇（劣化）が見られた。
差は見られず、FIELO上の素子ではアンドープおよび1×
1018cm-3のドーピングで若干閾値が下がる傾向が見られ
ている。すなわち、Si不純物濃度が1019cm-3レベルまで
は至っていないものの、閾値に大きなSi不純物濃度依存
性はなく、かつ、少なくともFIELO上においてはバラツ
キの範囲の可能性はあるもののSi不純物を添加しない方
が閾値が低くなるという傾向が得られた。そして、素子
の劣化に関しては、ELOG上の5×1018cm-3ドーピングの
素子においてのみ若干の電圧上昇（劣化）が見られた。
【００１７】上記の実験結果から、高温・高出力動作で
の素子の劣化には、高転位密度領域の有無とSi不純物濃
度の両方が関係していると考えられる。すなわち、基板
全面にわたって転位密度が低減されているFIELO上の素
子では劣化が起こりにくいが、電流注入する領域は低転
位密度領域であってもペレット内に高転位密度領域が存
在するELOG上素子の場合には劣化が起こりやすいと考え
られる。さらに、高転位密度領域がペレット内に存在す
る場合においても、活性層に添加されている不純物濃度
が小さい場合には劣化は起こりにくいと考えられる。
の素子の劣化には、高転位密度領域の有無とSi不純物濃
度の両方が関係していると考えられる。すなわち、基板
全面にわたって転位密度が低減されているFIELO上の素
子では劣化が起こりにくいが、電流注入する領域は低転
位密度領域であってもペレット内に高転位密度領域が存
在するELOG上素子の場合には劣化が起こりやすいと考え
られる。さらに、高転位密度領域がペレット内に存在す
る場合においても、活性層に添加されている不純物濃度
が小さい場合には劣化は起こりにくいと考えられる。
【００１８】これらの現象のメカニズムは次のように推
測される。高温・高出力動作では、素子には大きな電流
が流れ、発熱も大きく、発生する光の強度も高い。この
熱や光のエネルギーにより、電流の流れていない部分の
転位が増殖しながら活性層領域（電流の流れている部
分）にまで移動してきて素子を劣化させる可能性が考え
られる。そして、活性層への不純物添加の有無が転位の
増殖や運動に影響を与える理由としては、不純物添加に
よって結晶に局所的な歪みが導入されて転位が増殖した
り動きやすくなる効果や不純物準位によるレーザ光吸収
による発熱が転位の増殖や運動を促進する効果などが考
えられる。
測される。高温・高出力動作では、素子には大きな電流
が流れ、発熱も大きく、発生する光の強度も高い。この
熱や光のエネルギーにより、電流の流れていない部分の
転位が増殖しながら活性層領域（電流の流れている部
分）にまで移動してきて素子を劣化させる可能性が考え
られる。そして、活性層への不純物添加の有無が転位の
増殖や運動に影響を与える理由としては、不純物添加に
よって結晶に局所的な歪みが導入されて転位が増殖した
り動きやすくなる効果や不純物準位によるレーザ光吸収
による発熱が転位の増殖や運動を促進する効果などが考
えられる。
【００１９】このような素子の劣化を防ぐには素子内の
すべての領域で転位密度を低くすることが最も望まし
い。FIELO基板を用いれば基板面内のすべての領域が低
転位密度になるが、FIELO基板を作製するためには、MOV
PE成長装置だけでなく、ハイドライドVPE成長装置も用
意する必要があり、現状ではコストが高くなる。将来、
FIELO基板の大量生産ができるようになればこのコスト
の問題は解決される見通しであるが、現状ではELOGやマ
スクレスELOGによるGaN基板を利用する方がコスト面で
有利である。
すべての領域で転位密度を低くすることが最も望まし
い。FIELO基板を用いれば基板面内のすべての領域が低
転位密度になるが、FIELO基板を作製するためには、MOV
PE成長装置だけでなく、ハイドライドVPE成長装置も用
意する必要があり、現状ではコストが高くなる。将来、
FIELO基板の大量生産ができるようになればこのコスト
の問題は解決される見通しであるが、現状ではELOGやマ
スクレスELOGによるGaN基板を利用する方がコスト面で
有利である。
【００２０】ELOGやマスクレスELOGによるGaN基板を用
いたレーザ素子において、高温・高出力動作寿命を改善
するためには次の２つの方法が考えられる。１つは、EL
OG作製時のSiO2マスク幅もしくはマスクレスELOG作製時
のサファイア露出領域の幅を十分広くして高転位密度領
域の影響を少なくする方法である。もう１つは、活性層
の不純物濃度を低くして高転位密度領域から低転位密度
領域への転位の増殖と移動を抑制する方法である。
いたレーザ素子において、高温・高出力動作寿命を改善
するためには次の２つの方法が考えられる。１つは、EL
OG作製時のSiO2マスク幅もしくはマスクレスELOG作製時
のサファイア露出領域の幅を十分広くして高転位密度領
域の影響を少なくする方法である。もう１つは、活性層
の不純物濃度を低くして高転位密度領域から低転位密度
領域への転位の増殖と移動を抑制する方法である。
【００２１】前者の方法では、横方向成長で埋め込むべ
き領域の面積が大きくなるので、埋め込むのに必要な成
長時間が長くなり、しかも、平坦な膜を作製するのが難
しくなる。しかしながら、横方向成長しやすい成長条件
（例えばTMG流量を1分あたり1μmol以下にする）を用い
れば30μm程度のマスク幅（あるいはサファイア露出領
域幅）でも平坦な膜で埋め込むことが可能である。
き領域の面積が大きくなるので、埋め込むのに必要な成
長時間が長くなり、しかも、平坦な膜を作製するのが難
しくなる。しかしながら、横方向成長しやすい成長条件
（例えばTMG流量を1分あたり1μmol以下にする）を用い
れば30μm程度のマスク幅（あるいはサファイア露出領
域幅）でも平坦な膜で埋め込むことが可能である。
【００２２】後者の方法は、Si不純物を添加した方が閾
値電流密度が低くなるという従来の窒化物半導体レーザ
素子の常識と反する方向性であるが、前述のように少な
くとも発明者らが実験した範囲ではSi不純物濃度による
閾値電流密度の大きな変化は見られなかった。これはFI
ELO基板での結果が如実に物語るように発明者らが作製
した活性層（電流注入領域）の転位密度が低く欠陥が少
ないことが関係していると推測している。
値電流密度が低くなるという従来の窒化物半導体レーザ
素子の常識と反する方向性であるが、前述のように少な
くとも発明者らが実験した範囲ではSi不純物濃度による
閾値電流密度の大きな変化は見られなかった。これはFI
ELO基板での結果が如実に物語るように発明者らが作製
した活性層（電流注入領域）の転位密度が低く欠陥が少
ないことが関係していると推測している。
【００２３】転位では転位芯を通してのキャリアの非放
射再結合が起こると考えられるが、これを軽減するには
活性層の不純物濃度を増大してキャリア拡散長を短くす
ることで、転位芯へのキャリアの流入を押さえることが
有効と考えられる。しかし、一方で不純物濃度を1019cm
-3以上にするとオージェ再結合と呼ばれる非放射再結合
が盛んになることは多くの半導体で報告されている。
射再結合が起こると考えられるが、これを軽減するには
活性層の不純物濃度を増大してキャリア拡散長を短くす
ることで、転位芯へのキャリアの流入を押さえることが
有効と考えられる。しかし、一方で不純物濃度を1019cm
-3以上にするとオージェ再結合と呼ばれる非放射再結合
が盛んになることは多くの半導体で報告されている。
【００２４】従来、不純物濃度を高める必要があったの
は活性層での転位密度が高く、この転位芯での非放射再
結合を防ぐためであったと考えられる。一方、転位密度
を大幅に低減した領域に電流を注入するレーザにあって
は転位芯での非放射再結合よりはオージェ再結合を軽減
することが重要であることを実験結果は示していると考
えられる。
は活性層での転位密度が高く、この転位芯での非放射再
結合を防ぐためであったと考えられる。一方、転位密度
を大幅に低減した領域に電流を注入するレーザにあって
は転位芯での非放射再結合よりはオージェ再結合を軽減
することが重要であることを実験結果は示していると考
えられる。
【００２５】なお、活性層が量子井戸構造ではなく厚さ
10nm以上の単層膜の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3よ
り小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには
顕著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層
膜であっても量子井戸構造としての効果（状態密度の立
ち上がりが急峻になるために光学利得が増加し、しきい
値が下がり温度特性も向上する）が現れる活性層厚が10
nm未満（単一量子井戸構造）の場合には不純物濃度を10
18cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と同様に
長寿命化は顕著であった。
10nm以上の単層膜の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3よ
り小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには
顕著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層
膜であっても量子井戸構造としての効果（状態密度の立
ち上がりが急峻になるために光学利得が増加し、しきい
値が下がり温度特性も向上する）が現れる活性層厚が10
nm未満（単一量子井戸構造）の場合には不純物濃度を10
18cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と同様に
長寿命化は顕著であった。
【００２６】厚さ10nm以上の単層膜活性層で長寿命化効
果が顕著でない理由の一つとしては、厚い活性層では不
純物濃度を低減するとその直列抵抗が増加し発熱量が大
きくなり、不純物を添加量が小さくても転位の増殖と移
動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、発
熱量とは別に量子井戸構造の場合に不純物濃度を大きい
と寿命が短くなる理由としては厚い単層膜活性層の場合
に較べて活性層体積に占める界面の割合が著しく増加
し、これら界面での不純物の偏析が起こり、界面再結合
速度の増大をもたらすのみならず、転位の増殖や移動を
増長させるためだと考えられる。
果が顕著でない理由の一つとしては、厚い活性層では不
純物濃度を低減するとその直列抵抗が増加し発熱量が大
きくなり、不純物を添加量が小さくても転位の増殖と移
動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、発
熱量とは別に量子井戸構造の場合に不純物濃度を大きい
と寿命が短くなる理由としては厚い単層膜活性層の場合
に較べて活性層体積に占める界面の割合が著しく増加
し、これら界面での不純物の偏析が起こり、界面再結合
速度の増大をもたらすのみならず、転位の増殖や移動を
増長させるためだと考えられる。
【００２７】したがって、本発明は、上記知見に基づい
た技術であり、前記課題を解決するために以下の構成を
採用した。すなわち、本発明の窒化物半導体発光素子で
は、井戸層と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の
活性層を有する窒化物半導体発光素子であって、前記活
性層は、互いに転位密度が異なる高転位密度領域と低転
位密度領域とを有し、前記低転位密度領域は、前記高転
位密度領域より転位密度が低いと共に少なくとも一部に
電流注入領域が形成され、前記活性層の不純物濃度が10
18cm-3未満であることを特徴とする。
た技術であり、前記課題を解決するために以下の構成を
採用した。すなわち、本発明の窒化物半導体発光素子で
は、井戸層と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の
活性層を有する窒化物半導体発光素子であって、前記活
性層は、互いに転位密度が異なる高転位密度領域と低転
位密度領域とを有し、前記低転位密度領域は、前記高転
位密度領域より転位密度が低いと共に少なくとも一部に
電流注入領域が形成され、前記活性層の不純物濃度が10
18cm-3未満であることを特徴とする。
【００２８】この窒化物半導体発光素子では、低転位密
度領域の少なくとも一部に電流注入領域が形成され、量
子井戸構造の活性層の不純物濃度が1018cm-3未満である
ので、活性層における不純物濃度が低くオージェ再結合
が軽減されると共に、高転位密度領域から低転位密度領
域の電流注入領域への転位の増殖と移動を抑制すること
ができ、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に長く
することができる。
度領域の少なくとも一部に電流注入領域が形成され、量
子井戸構造の活性層の不純物濃度が1018cm-3未満である
ので、活性層における不純物濃度が低くオージェ再結合
が軽減されると共に、高転位密度領域から低転位密度領
域の電流注入領域への転位の増殖と移動を抑制すること
ができ、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に長く
することができる。
【００２９】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記低転位密度領域が前記高転位密度領域の転位密度の
１０分の１以下の転位密度である場合に好適である。ま
た、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記電流注入領
域の平均転位密度が活性層全領域の平均転位密度の１０
分の１以下である場合に好適である。
前記低転位密度領域が前記高転位密度領域の転位密度の
１０分の１以下の転位密度である場合に好適である。ま
た、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記電流注入領
域の平均転位密度が活性層全領域の平均転位密度の１０
分の１以下である場合に好適である。
【００３０】さらに、本発明の窒化物半導体発光素子
は、前記高転位密度領域が、少なくとも一部の転位密度
が1012m-2以上であり、前記低転位密度領域の電流注入
領域の平均転位密度が、1011m-2未満である場合に好適
である。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記
活性層が、全領域の平均転位密度が1012m-2以上であ
り、かつ、前記低転位密度領域の電流注入領域の平均転
位密度が1011m-2未満である場合に好適である。
は、前記高転位密度領域が、少なくとも一部の転位密度
が1012m-2以上であり、前記低転位密度領域の電流注入
領域の平均転位密度が、1011m-2未満である場合に好適
である。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記
活性層が、全領域の平均転位密度が1012m-2以上であ
り、かつ、前記低転位密度領域の電流注入領域の平均転
位密度が1011m-2未満である場合に好適である。
【００３１】これらの窒化物半導体発光素子では、少な
くとも活性層内における電流が注入される領域の転位密
度が、他の領域の高転位密度領域の１／１０以下であ
り、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であることによ
る効果（高転位密度領域からの転位の移動・増殖の抑
制）が顕著に得られる。
くとも活性層内における電流が注入される領域の転位密
度が、他の領域の高転位密度領域の１／１０以下であ
り、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であることによ
る効果（高転位密度領域からの転位の移動・増殖の抑
制）が顕著に得られる。
【００３２】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が1011
m-2未満であり、かつ、電流注入領域から5μm以内の領
域の平均転位密度が1012m-2以上である場合に好適であ
る。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記活性
層上には、他の半導体層を介して電流注入電極が形成さ
れ、前記活性層が、前記電流注入電極の直下の領域の平
均転位密度が1011m-2未満であり、かつ、前記領域から5
μm以内の領域の平均転位密度が1012m-2以上である場合
に好適である。
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が1011
m-2未満であり、かつ、電流注入領域から5μm以内の領
域の平均転位密度が1012m-2以上である場合に好適であ
る。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記活性
層上には、他の半導体層を介して電流注入電極が形成さ
れ、前記活性層が、前記電流注入電極の直下の領域の平
均転位密度が1011m-2未満であり、かつ、前記領域から5
μm以内の領域の平均転位密度が1012m-2以上である場合
に好適である。
【００３３】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が電流
注入領域から5μm以内の領域の平均転位密度の１０分の
１以下である場合に好適である。また、本発明の窒化物
半導体発光素子は、前記活性層上には、他の半導体層を
介して電流注入電極が形成され、前記活性層が、前記電
流注入電極の直下の領域の平均転位密度が前記領域から
5μm以内の領域の平均転位密度の１０分の１以下である
場合に好適である。
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が電流
注入領域から5μm以内の領域の平均転位密度の１０分の
１以下である場合に好適である。また、本発明の窒化物
半導体発光素子は、前記活性層上には、他の半導体層を
介して電流注入電極が形成され、前記活性層が、前記電
流注入電極の直下の領域の平均転位密度が前記領域から
5μm以内の領域の平均転位密度の１０分の１以下である
場合に好適である。
【００３４】これらの窒化物半導体発光素子では、電流
が注入される領域より１０倍以上の転位密度を有する領
域が、電流が注入される領域の５μｍ以内に存在してお
り、この場合、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であ
ることによる効果（高転位密度領域からの転位の移動・
増殖の抑制）が特に顕著に得られる。
が注入される領域より１０倍以上の転位密度を有する領
域が、電流が注入される領域の５μｍ以内に存在してお
り、この場合、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であ
ることによる効果（高転位密度領域からの転位の移動・
増殖の抑制）が特に顕著に得られる。
【００３５】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
窒化物半導体が露出した基板表面にパターニングされた
マスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させて作製
されることが好ましい。すなわち、この窒化物半導体発
光素子では、いわゆるELOG基板に作製されるので、いわ
ゆるFIELO基板に比べて低コストで作製することができ
る。
窒化物半導体が露出した基板表面にパターニングされた
マスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させて作製
されることが好ましい。すなわち、この窒化物半導体発
光素子では、いわゆるELOG基板に作製されるので、いわ
ゆるFIELO基板に比べて低コストで作製することができ
る。
【００３６】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
窒化物半導体層が形成された基板表面をエッチングによ
り加工して部分的に窒化物半導体層を除去した後に窒化
物を成長させて作製されることが好ましい。すなわち、
この窒化物半導体発光素子では、いわゆるマスクレスEL
OG基板に作製されるので、いわゆるFIELO基板に比べて
低コストで作製することができる。
窒化物半導体層が形成された基板表面をエッチングによ
り加工して部分的に窒化物半導体層を除去した後に窒化
物を成長させて作製されることが好ましい。すなわち、
この窒化物半導体発光素子では、いわゆるマスクレスEL
OG基板に作製されるので、いわゆるFIELO基板に比べて
低コストで作製することができる。
【００３７】本発明の窒化物半導体発光素子は、井戸層
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体が露
出した基板表面にパターニングされたマスク材料を形成
した後に窒化物を選択成長させて作製され、前記マスク
材料が、マスク幅25μm以上でパターニングされている
ことを特徴とする。この窒化物半導体発光素子では、い
わゆるELOG基板に作製される場合において、マスク材料
がマスク幅25μm以上でパターニングされているので、
高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広い低転位密
度領域が確保され、高転位密度領域からの影響が大幅に
抑制される。
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体が露
出した基板表面にパターニングされたマスク材料を形成
した後に窒化物を選択成長させて作製され、前記マスク
材料が、マスク幅25μm以上でパターニングされている
ことを特徴とする。この窒化物半導体発光素子では、い
わゆるELOG基板に作製される場合において、マスク材料
がマスク幅25μm以上でパターニングされているので、
高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広い低転位密
度領域が確保され、高転位密度領域からの影響が大幅に
抑制される。
【００３８】本発明の窒化物半導体発光素子は、井戸層
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体層が
形成された基板表面をエッチングにより加工して部分的
に窒化物半導体層を除去した後に窒化物を成長させて作
製され、前記エッチングによる加工が、幅25μm以上の
領域に施されていることを特徴とする。この窒化物半導
体発光素子では、いわゆるマスクレスELOG基板に作製さ
れる場合において、エッチングによる加工が幅25μm以
上の領域に施されているので、高温・高出力で高信頼性
が得られる十分に広い低転位密度領域が確保され、高転
位密度領域からの影響が大幅に抑制される。
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体層が
形成された基板表面をエッチングにより加工して部分的
に窒化物半導体層を除去した後に窒化物を成長させて作
製され、前記エッチングによる加工が、幅25μm以上の
領域に施されていることを特徴とする。この窒化物半導
体発光素子では、いわゆるマスクレスELOG基板に作製さ
れる場合において、エッチングによる加工が幅25μm以
上の領域に施されているので、高温・高出力で高信頼性
が得られる十分に広い低転位密度領域が確保され、高転
位密度領域からの影響が大幅に抑制される。
【００３９】なお、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層に添加した不純物がＳｉであることが好まし
い。
前記活性層に添加した不純物がＳｉであることが好まし
い。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施
形態における窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。
いて、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施
形態における窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。
【００４１】第１実施形態における半導体レーザ素子の
構造を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイ
ア基板１０１上にGaN膜１０２をMOCVDにより成長する。
その後、GaN膜１０２上に、ストライプ状のSiO2膜（マ
スク）１０３を[1,-1,0,0]方向に形成し、その上にSiを
添加したn型GaNをMOCVD成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、n型GaN-ELOG基板１０６を作製する。この際、比
較のために、SiO2膜のマスク幅を10μmにした基板と該
マスク幅を25μmにした基板の両方を用意した。
構造を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイ
ア基板１０１上にGaN膜１０２をMOCVDにより成長する。
その後、GaN膜１０２上に、ストライプ状のSiO2膜（マ
スク）１０３を[1,-1,0,0]方向に形成し、その上にSiを
添加したn型GaNをMOCVD成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、n型GaN-ELOG基板１０６を作製する。この際、比
較のために、SiO2膜のマスク幅を10μmにした基板と該
マスク幅を25μmにした基板の両方を用意した。
【００４２】この基板上にさらに引き続き、Siドープn
型In0.1Ga0.9N層１０７、 120周期のSiドープn型GaN層
（厚さ2.5nm）とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5n
m）からなるn型クラッド層１０８、Siドープn型GaN（厚
さ0.1μm）からなるn型光閉じ込め層１０９、アンドー
プIn0.15Ga0.85N量子井戸層（厚さ3.5nm）とアンドープ
In0.02Ga0.98N障壁層（厚さ10.5nm）からなる多重量子
井戸活性層1１０、Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層
（厚さ20nm）１１１、Mgドープp型GaN（厚さ0.1μm）か
らなるp型光閉じ込め層１１２、 120周期のMgドープp型
GaN層（厚さ2.5nm）とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚
さ2.5nm）からなるp型クラッド層１１３、 Mgドープp型
GaN（厚さ0.05μm）からなるp型コンタクト層１１４を
順に成長した後に、ドライエッチングなどにより図１に
示すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなる
p電極１０５とTiとAlからなるn電極１１５を蒸着によ
り、図１に示す半導体レーザ素子が作製される。
型In0.1Ga0.9N層１０７、 120周期のSiドープn型GaN層
（厚さ2.5nm）とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5n
m）からなるn型クラッド層１０８、Siドープn型GaN（厚
さ0.1μm）からなるn型光閉じ込め層１０９、アンドー
プIn0.15Ga0.85N量子井戸層（厚さ3.5nm）とアンドープ
In0.02Ga0.98N障壁層（厚さ10.5nm）からなる多重量子
井戸活性層1１０、Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層
（厚さ20nm）１１１、Mgドープp型GaN（厚さ0.1μm）か
らなるp型光閉じ込め層１１２、 120周期のMgドープp型
GaN層（厚さ2.5nm）とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚
さ2.5nm）からなるp型クラッド層１１３、 Mgドープp型
GaN（厚さ0.05μm）からなるp型コンタクト層１１４を
順に成長した後に、ドライエッチングなどにより図１に
示すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなる
p電極１０５とTiとAlからなるn電極１１５を蒸着によ
り、図１に示す半導体レーザ素子が作製される。
【００４３】なお、比較のために、活性層の障壁層及び
量子井戸層にSi不純物を1×1018cm- 3添加したレーザ素
子及び活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ
素子も作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子
顕微鏡によって転位を観察したところ、すべての素子に
対して前述の高転位密度領域１１６と低転位密度領域１
０４とがはっきりと観察され、転位密度は高転位密度領
域１１６で5×1012m-2程度、低転位密度領域１０４で2
×1010m-2程度であった。このように、本実施形態で
は、高転位密度領域１１６と低転位密度領域１０４とが
活性層の層方向に形成され、活性層の面内で転位密度が
大きく変化している。
量子井戸層にSi不純物を1×1018cm- 3添加したレーザ素
子及び活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ
素子も作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子
顕微鏡によって転位を観察したところ、すべての素子に
対して前述の高転位密度領域１１６と低転位密度領域１
０４とがはっきりと観察され、転位密度は高転位密度領
域１１６で5×1012m-2程度、低転位密度領域１０４で2
×1010m-2程度であった。このように、本実施形態で
は、高転位密度領域１１６と低転位密度領域１０４とが
活性層の層方向に形成され、活性層の面内で転位密度が
大きく変化している。
【００４４】転位密度の測定は透過電子顕微鏡による観
察で調べることができるが、より簡便にはエッチピット
密度で調べることもできる。窒化物半導体では、リン酸
と硫酸の混合液を200℃程度に加熱し、その溶液に試料
を１時間程度浸すことによりエッチピットが形成され
る。基本的にはエッチピットは転位の存在するところに
形成されるので、エッチピット密度は転位密度にほぼ対
応する。
察で調べることができるが、より簡便にはエッチピット
密度で調べることもできる。窒化物半導体では、リン酸
と硫酸の混合液を200℃程度に加熱し、その溶液に試料
を１時間程度浸すことによりエッチピットが形成され
る。基本的にはエッチピットは転位の存在するところに
形成されるので、エッチピット密度は転位密度にほぼ対
応する。
【００４５】転位（エッチピット）密度が低い場合に
は、広い面積で転位（エッチピット）数を数えなければ
精度の良い密度の測定はできない。例えば、転位密度10
11m-2程度の場合には少なくとも10-10m2程度の面積での
測定が必要である。この面積は10μm角四方に対応する
が、ELOG基板上成長膜ではストライプに垂直な方向に転
位密度が大きく空間変化するため、測定は「ストライプ
方向100μm」×「ストライプに垂直方向1μm」の長方形
領域で行う必要がある。
は、広い面積で転位（エッチピット）数を数えなければ
精度の良い密度の測定はできない。例えば、転位密度10
11m-2程度の場合には少なくとも10-10m2程度の面積での
測定が必要である。この面積は10μm角四方に対応する
が、ELOG基板上成長膜ではストライプに垂直な方向に転
位密度が大きく空間変化するため、測定は「ストライプ
方向100μm」×「ストライプに垂直方向1μm」の長方形
領域で行う必要がある。
【００４６】SiO2マスク幅またはSi不純物濃度の異なる
これら６つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表２
に示す。
これら６つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表２
に示す。
【表２】
【００４７】初期閾値電流密度は６つの素子でほとんど
差が見られないが、素子劣化については、SiO2マスク幅
が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3
添加した素子において、著しい劣化が見られ、100時間
動作終了前に発振が止まってしまった。それ以外の５つ
の試料についてはほとんど劣化は見られなかった。ま
た、劣化した素子について、透過型電子顕微鏡によって
転位を観察したところ、高転位密度領域から低転位密度
領域に転位が移動し増殖しているのが観察された。
差が見られないが、素子劣化については、SiO2マスク幅
が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3
添加した素子において、著しい劣化が見られ、100時間
動作終了前に発振が止まってしまった。それ以外の５つ
の試料についてはほとんど劣化は見られなかった。ま
た、劣化した素子について、透過型電子顕微鏡によって
転位を観察したところ、高転位密度領域から低転位密度
領域に転位が移動し増殖しているのが観察された。
【００４８】この試料において、高転位密度領域は、動
作試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度
離れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は
活性層（電流注入する領域）まで進出していた。これに
対し、活性層に不純物を添加していない素子では、転位
の分布は動作試験前と全く変わらない状況であった。ま
た、SiO2マスク幅が25μmであり、かつ、活性層にSi不
純物を5×1018cm-3添加した素子においては、高転位密
度領域１１６から低転位密度領域１０４に転位が移動し
増殖しているのが観察されたが、高転位密度領域１１６
の進出は5μm程度の距離にとどまっており活性層（電流
注入する領域）まで進出してはいなかった。
作試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度
離れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は
活性層（電流注入する領域）まで進出していた。これに
対し、活性層に不純物を添加していない素子では、転位
の分布は動作試験前と全く変わらない状況であった。ま
た、SiO2マスク幅が25μmであり、かつ、活性層にSi不
純物を5×1018cm-3添加した素子においては、高転位密
度領域１１６から低転位密度領域１０４に転位が移動し
増殖しているのが観察されたが、高転位密度領域１１６
の進出は5μm程度の距離にとどまっており活性層（電流
注入する領域）まで進出してはいなかった。
【００４９】このように、本実施形態では、高転位密度
領域１１６が活性層（電流注入する領域）から5μm以内
の近傍に存在している場合であっても、不純物濃度が低
い（1018cm-3未満）ことによる効果が顕著に得られて、
転位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従
来から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わない
こと、もしくは、SiO2マスク幅を十分広くすること（２
５μｍ以上）により、高転位密度領域１１６から低転位
密度領域１０４への転位の移動・増殖が抑制され、高温
・高出力でのレーザ素子寿命が飛躍的に改善される。
領域１１６が活性層（電流注入する領域）から5μm以内
の近傍に存在している場合であっても、不純物濃度が低
い（1018cm-3未満）ことによる効果が顕著に得られて、
転位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従
来から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わない
こと、もしくは、SiO2マスク幅を十分広くすること（２
５μｍ以上）により、高転位密度領域１１６から低転位
密度領域１０４への転位の移動・増殖が抑制され、高温
・高出力でのレーザ素子寿命が飛躍的に改善される。
【００５０】なお、本実施形態における素子長寿命効果
を示すために、比較として高転位密度領域及び低転位密
度領域の転位密度を様々に変化させたものを作製し、そ
れぞれについて高温・高出力動作での素子劣化試験を行
った。なお、転位密度は選択成長の成長条件を変えるこ
とによってある程度制御できる。
を示すために、比較として高転位密度領域及び低転位密
度領域の転位密度を様々に変化させたものを作製し、そ
れぞれについて高温・高出力動作での素子劣化試験を行
った。なお、転位密度は選択成長の成長条件を変えるこ
とによってある程度制御できる。
【００５１】その結果、本実施形態では、高転位密度領
域と低転位密度領域とで転位密度が１０倍以上異なって
いる場合であっても、Si不純物を添加しないことによる
長寿命化現象が顕著に生じ、素子の劣化が抑制されるこ
とが確認された。高転位密度領域からの転位の移動・増
殖により素子の劣化が起こっていることを考えると、転
位密度の空間分布（例えば、活性層の面内における転位
密度の変化）があまり大きくない場合には効果は小さい
はずなのでこの結果は当然と言え、実際に転位密度が空
間的に一様なレーザ素子では不純物を添加しないことに
よる長寿命化効果は全く見られなかった。
域と低転位密度領域とで転位密度が１０倍以上異なって
いる場合であっても、Si不純物を添加しないことによる
長寿命化現象が顕著に生じ、素子の劣化が抑制されるこ
とが確認された。高転位密度領域からの転位の移動・増
殖により素子の劣化が起こっていることを考えると、転
位密度の空間分布（例えば、活性層の面内における転位
密度の変化）があまり大きくない場合には効果は小さい
はずなのでこの結果は当然と言え、実際に転位密度が空
間的に一様なレーザ素子では不純物を添加しないことに
よる長寿命化効果は全く見られなかった。
【００５２】また、ここで述べた活性層への不純物添加
とは、量子井戸層または障壁層いずれか一方または両者
への不純物添加のことを指しており、活性層内のすべて
の層をアンドープにするか、もしくは、Si不純物添加量
を1018cm-3より小さくすることによって初めて素子の長
寿命化が実現される。
とは、量子井戸層または障壁層いずれか一方または両者
への不純物添加のことを指しており、活性層内のすべて
の層をアンドープにするか、もしくは、Si不純物添加量
を1018cm-3より小さくすることによって初めて素子の長
寿命化が実現される。
【００５３】また、活性層を量子井戸構造ではなくInGa
N単層膜にした場合の実験を行った結果、InGaN単層膜の
厚さが10nm以上の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3より
小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには顕
著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層膜
であっても量子井戸構造としての効果が現れる活性層厚
が10nm未満（単一量子井戸構造）の場合にはSi不純物濃
度を1018cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と
同様に長寿命化が顕著にあらわれた。
N単層膜にした場合の実験を行った結果、InGaN単層膜の
厚さが10nm以上の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3より
小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには顕
著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層膜
であっても量子井戸構造としての効果が現れる活性層厚
が10nm未満（単一量子井戸構造）の場合にはSi不純物濃
度を1018cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と
同様に長寿命化が顕著にあらわれた。
【００５４】このように、厚さ10nm以上のInGaN単層膜
活性層で長寿命化効果が顕著でない理由の一つとして
は、前記したように厚い活性層では発熱量が大きいため
にSi不純物を添加しない活性層においても転位の増殖と
移動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、
これも前記したことだが発熱量とは別に量子井戸構造の
場合にＳｉ不純物濃度を大きいと寿命が短くなる理由と
しては厚い単層膜活性層の場合に較べて活性層体積に占
める界面の割合が著しく増加し、これら界面での不純物
の偏析が起こり、界面再結合速度の増大などをもたらし
たり、転位の増殖や移動を増長させるためだと考える。
活性層で長寿命化効果が顕著でない理由の一つとして
は、前記したように厚い活性層では発熱量が大きいため
にSi不純物を添加しない活性層においても転位の増殖と
移動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、
これも前記したことだが発熱量とは別に量子井戸構造の
場合にＳｉ不純物濃度を大きいと寿命が短くなる理由と
しては厚い単層膜活性層の場合に較べて活性層体積に占
める界面の割合が著しく増加し、これら界面での不純物
の偏析が起こり、界面再結合速度の増大などをもたらし
たり、転位の増殖や移動を増長させるためだと考える。
【００５５】また、長濱他が特開平10-12969号公報で記
載しているように、MgなどのSi以外の不純物を添加する
ことによりレーザ素子の閾値を低減することも行われて
いるが、このようなレーザ素子においても不純物を添加
しないことにより、高温・高出力レーザ素子寿命が大幅
に改善されると考えられる。実際に我々は、活性層にMg
不純物を添加したレーザ素子と添加しないレーザ素子で
70℃、30mWでの素子劣化を比較した結果、不純物添加し
ない素子より添加した素子の方が劣化が顕著であった。
載しているように、MgなどのSi以外の不純物を添加する
ことによりレーザ素子の閾値を低減することも行われて
いるが、このようなレーザ素子においても不純物を添加
しないことにより、高温・高出力レーザ素子寿命が大幅
に改善されると考えられる。実際に我々は、活性層にMg
不純物を添加したレーザ素子と添加しないレーザ素子で
70℃、30mWでの素子劣化を比較した結果、不純物添加し
ない素子より添加した素子の方が劣化が顕著であった。
【００５６】次に、本発明の第２実施形態について、図
２を参照しながら説明する。図２は、第２実施形態にお
ける窒化物半導体レーザ素子の断面構造図である。
２を参照しながら説明する。図２は、第２実施形態にお
ける窒化物半導体レーザ素子の断面構造図である。
【００５７】第２実施形態の半導体レーザ素子の構造
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板１０１上にGaN膜をMOCVDにより成長する。その上にス
トライプ状のSiO2マスクを形成し、ドライエッチングに
より窓部のGaNをサファイアまでエッチングした。次にS
iO2マスクを除去し、できたストライプ状GaN３０１上に
MOCVDによりSiを添加したn型GaN３０２を再成長させ
る。
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板１０１上にGaN膜をMOCVDにより成長する。その上にス
トライプ状のSiO2マスクを形成し、ドライエッチングに
より窓部のGaNをサファイアまでエッチングした。次にS
iO2マスクを除去し、できたストライプ状GaN３０１上に
MOCVDによりSiを添加したn型GaN３０２を再成長させ
る。
【００５８】ある程度の時間成長すると、側面方向から
のGaNがつながり平坦なGaN膜ができる。ストライプ状Ga
Nの上部では高密度の貫通転位がそのまま引き継がれる
ため高転位密度領域（図中でドット模様を付していない
領域）１１６ができるが、側面成長により形成されたGa
Nが低転位密度領域１０４となる。また、左右から横方
向成長してきたGaNがぶつかる領域には新たに転位が発
生し高い転位密度となっている。
のGaNがつながり平坦なGaN膜ができる。ストライプ状Ga
Nの上部では高密度の貫通転位がそのまま引き継がれる
ため高転位密度領域（図中でドット模様を付していない
領域）１１６ができるが、側面成長により形成されたGa
Nが低転位密度領域１０４となる。また、左右から横方
向成長してきたGaNがぶつかる領域には新たに転位が発
生し高い転位密度となっている。
【００５９】比較のために、サファイア露出領域幅を10
μmにした基板と該幅を25μmにした基板との両方を用意
した。この基板の上に、Siドープn型In0.1Ga0.9N層１０
７、120周期のSiドープn型GaN層（厚さ2.5nm）とアンド
ープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるn型クラッ
ド層１０８、Siドープn型GaN（厚さ0.1μm）からなるn
型光閉じ込め層１０９、アンドープIn0.15Ga0.85N量子
井戸層（厚さ3.5nm）とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層
（厚さ10.5nm）からなる多重量子井戸活性層1１０、Mg
ドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層（厚さ20nm）１１１、
Mgドープp型GaN（厚さ0.1μm）からなるp型光閉じ込め
層１１２、 120周期のMgドープp型GaN層（厚さ2.5nm）
とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるp
型クラッド層１１３、 Mgドープp型GaN（厚さ0.05μm）
からなるp型コンタクト層１１４を順に成長した後に、
ドライエッチングなどにより図２に示すようなリッジ構
造を形成し、最後にNiとAuからなるp電極１０５とTiとA
lからなるn電極１１５を蒸着により、図２に示す半導体
レーザ素子が作製される。
μmにした基板と該幅を25μmにした基板との両方を用意
した。この基板の上に、Siドープn型In0.1Ga0.9N層１０
７、120周期のSiドープn型GaN層（厚さ2.5nm）とアンド
ープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるn型クラッ
ド層１０８、Siドープn型GaN（厚さ0.1μm）からなるn
型光閉じ込め層１０９、アンドープIn0.15Ga0.85N量子
井戸層（厚さ3.5nm）とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層
（厚さ10.5nm）からなる多重量子井戸活性層1１０、Mg
ドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層（厚さ20nm）１１１、
Mgドープp型GaN（厚さ0.1μm）からなるp型光閉じ込め
層１１２、 120周期のMgドープp型GaN層（厚さ2.5nm）
とアンドープAl0.14Ga0.86N層（厚さ2.5nm）からなるp
型クラッド層１１３、 Mgドープp型GaN（厚さ0.05μm）
からなるp型コンタクト層１１４を順に成長した後に、
ドライエッチングなどにより図２に示すようなリッジ構
造を形成し、最後にNiとAuからなるp電極１０５とTiとA
lからなるn電極１１５を蒸着により、図２に示す半導体
レーザ素子が作製される。
【００６０】比較のために、活性層の障壁層及び量子井
戸層にSi不純物を1×1018cm-3添加したレーザ素子及び
活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ素子も
作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子顕微鏡
によって転位を観察したところ、すべての素子に対して
前述の高転位密度領域と低転位密度領域とがはっきりと
観察され、転位密度は高転位密度領域で5×1012m-2程
度、低転位密度領域で2×1010m-2程度であった。
戸層にSi不純物を1×1018cm-3添加したレーザ素子及び
活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ素子も
作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子顕微鏡
によって転位を観察したところ、すべての素子に対して
前述の高転位密度領域と低転位密度領域とがはっきりと
観察され、転位密度は高転位密度領域で5×1012m-2程
度、低転位密度領域で2×1010m-2程度であった。
【００６１】SiO2マスク幅またはSi不純物濃度の異なる
これら６つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表３
に示す。
これら６つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表３
に示す。
【表３】
【００６２】初期閾値電流密度は６つの素子でほとんど
差が見られないが、素子劣化については、サファイア露
出領域幅が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加した素子において、著しい劣化が見られ、
100時間動作終了前に発振を停止してしまった。それ以
外の５つの試料についてはほとんど劣化は見られなかっ
た。
差が見られないが、素子劣化については、サファイア露
出領域幅が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加した素子において、著しい劣化が見られ、
100時間動作終了前に発振を停止してしまった。それ以
外の５つの試料についてはほとんど劣化は見られなかっ
た。
【００６３】また、劣化した素子について、透過型電子
顕微鏡によって転位を観察したところ、高転位密度領域
から低転位密度領域に転位が移動し増殖しているのが観
察された。この試料において、高転位密度領域は、動作
試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度離
れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は活
性層（電流注入する領域）まで進出していた。
顕微鏡によって転位を観察したところ、高転位密度領域
から低転位密度領域に転位が移動し増殖しているのが観
察された。この試料において、高転位密度領域は、動作
試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度離
れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は活
性層（電流注入する領域）まで進出していた。
【００６４】これに対し、活性層に不純物を添加してい
ない素子では、転位の分布は動作試験前と全く変わらな
い状況であった。また、サファイア露出領域幅が25μm
であり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加し
た素子においては、高転位密度領域１１６から低転位密
度領域１０４に転位が移動し増殖しているのが観察され
たが、高転位密度領域１１６の進出は5μm程度の距離に
とどまっており活性層（電流注入する領域）まで進出し
てはいなかった。
ない素子では、転位の分布は動作試験前と全く変わらな
い状況であった。また、サファイア露出領域幅が25μm
であり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加し
た素子においては、高転位密度領域１１６から低転位密
度領域１０４に転位が移動し増殖しているのが観察され
たが、高転位密度領域１１６の進出は5μm程度の距離に
とどまっており活性層（電流注入する領域）まで進出し
てはいなかった。
【００６５】この結果、本実施形態では、活性層（電流
注入する領域）から5μm以内の近傍に高転位密度領域１
１６が存在している場合であっても、不純物濃度が低い
（10 18cm-3未満）ことによる効果が顕著に得られて、転
位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従来
から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わないこ
と、もしくは、サファイア露出領域幅を十分広くするこ
とにより、高転位密度領域１１６から低転位密度領域１
０４への転位の移動・増殖が抑制され、高温・高出力で
のレーザ素子寿命が飛躍的に改善されることがわかる。
注入する領域）から5μm以内の近傍に高転位密度領域１
１６が存在している場合であっても、不純物濃度が低い
（10 18cm-3未満）ことによる効果が顕著に得られて、転
位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従来
から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わないこ
と、もしくは、サファイア露出領域幅を十分広くするこ
とにより、高転位密度領域１１６から低転位密度領域１
０４への転位の移動・増殖が抑制され、高温・高出力で
のレーザ素子寿命が飛躍的に改善されることがわかる。
【００６６】次に、本発明の第３実施形態について、図
３を参照しながら説明する。図３は、第３実施形態にお
ける面発光型窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。
３を参照しながら説明する。図３は、第３実施形態にお
ける面発光型窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。
【００６７】第３実施形態の半導体レーザ素子の構造
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板１０１上にGaN膜１０２をMOCVDにより成長する。その
後、GaN膜１０２上に、ストライプ状の２０周期ZrO2/Si
O2膜（マスク）４０３を[1,-1,0,0]方向に形成し、その
上にSiを添加したn型GaNをMOCVD成長することによって
選択成長させ、マスク上に横方向成長した低転位密度の
GaNを形成し、n型GaN-ELOG基板１０６を作製する。
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板１０１上にGaN膜１０２をMOCVDにより成長する。その
後、GaN膜１０２上に、ストライプ状の２０周期ZrO2/Si
O2膜（マスク）４０３を[1,-1,0,0]方向に形成し、その
上にSiを添加したn型GaNをMOCVD成長することによって
選択成長させ、マスク上に横方向成長した低転位密度の
GaNを形成し、n型GaN-ELOG基板１０６を作製する。
【００６８】ZrO2/SiO2膜は、誘電体多層膜反射鏡（Ｄ
ＢＲ）の働きも兼ねている。この基板上にさらに引き続
き、アンドープIn0.15Ga0.85N量子井戸層（厚さ3.5nm）
とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層（厚さ10.5nm）から
なる多重量子井戸活性層1１０、Mgドープp型Al0.4Ga0.6
N/GaN40周期多層膜反射鏡（DBR）４１３、Mgドープp型G
aN（厚さ0.05μm）からなるp型コンタクト層１１４を順
に成長した後に、ドライエッチングなどにより図３に示
すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなるp
電極１０５とTiとAlからなるn電極１１５を蒸着により
作製する。
ＢＲ）の働きも兼ねている。この基板上にさらに引き続
き、アンドープIn0.15Ga0.85N量子井戸層（厚さ3.5nm）
とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層（厚さ10.5nm）から
なる多重量子井戸活性層1１０、Mgドープp型Al0.4Ga0.6
N/GaN40周期多層膜反射鏡（DBR）４１３、Mgドープp型G
aN（厚さ0.05μm）からなるp型コンタクト層１１４を順
に成長した後に、ドライエッチングなどにより図３に示
すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなるp
電極１０５とTiとAlからなるn電極１１５を蒸着により
作製する。
【００６９】この面発光レーザでは、裏面（すなわちサ
ファイア基板側）からレーザ光が出射される。比較のた
めに、活性層の障壁層及び量子井戸層にSi不純物を1×1
018cm-3添加したレーザ素子及び活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加したレーザ素子も作製した。これらの面発
光レーザ素子においても、上記実施形態と同様に活性層
に不純物を添加しない素子で、高温・高出力動作での長
寿命化が実現した。
ファイア基板側）からレーザ光が出射される。比較のた
めに、活性層の障壁層及び量子井戸層にSi不純物を1×1
018cm-3添加したレーザ素子及び活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加したレーザ素子も作製した。これらの面発
光レーザ素子においても、上記実施形態と同様に活性層
に不純物を添加しない素子で、高温・高出力動作での長
寿命化が実現した。
【００７０】なお、上記各実施形態では、窒化物半導体
発光素子として半導体レーザに適用したが、他の半導体
発光素子に採用しても構わない。例えば、ＬＥＤやＳＬ
Ｄ(Super Luminescent Diode)に用いてもよい。
発光素子として半導体レーザに適用したが、他の半導体
発光素子に採用しても構わない。例えば、ＬＥＤやＳＬ
Ｄ(Super Luminescent Diode)に用いてもよい。
【００７１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の窒化物半導
体発光素子によれば、低転位密度領域の少なくとも一部
に電流注入領域が形成され、量子井戸構造の活性層の不
純物濃度が1018cm-3未満であるので、活性層における不
純物濃度が低くオージェ再結合が軽減されると共に、高
転位密度領域から低転位密度領域の電流注入領域への転
位の増殖と移動を抑制することができ、高温・高出力動
作でのレーザ素子等の寿命を飛躍的に長くすることがで
きる。
体発光素子によれば、低転位密度領域の少なくとも一部
に電流注入領域が形成され、量子井戸構造の活性層の不
純物濃度が1018cm-3未満であるので、活性層における不
純物濃度が低くオージェ再結合が軽減されると共に、高
転位密度領域から低転位密度領域の電流注入領域への転
位の増殖と移動を抑制することができ、高温・高出力動
作でのレーザ素子等の寿命を飛躍的に長くすることがで
きる。
【００７２】また、本発明の窒化物半導体発光素子によ
れば、窒化物半導体が露出した基板表面にパターニング
されたマスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させ
て作製され、マスク材料が、マスク幅25μm以上でパタ
ーニングされている、又は窒化物半導体層が形成された
基板表面をエッチングにより加工して部分的に窒化物半
導体層を除去した後に窒化物を成長させて作製され、エ
ッチングによる加工が、幅25μm以上の領域に施されて
いるので、高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広
い低転位密度領域が確保され、高転位密度領域からの影
響が大幅に抑制される。
れば、窒化物半導体が露出した基板表面にパターニング
されたマスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させ
て作製され、マスク材料が、マスク幅25μm以上でパタ
ーニングされている、又は窒化物半導体層が形成された
基板表面をエッチングにより加工して部分的に窒化物半
導体層を除去した後に窒化物を成長させて作製され、エ
ッチングによる加工が、幅25μm以上の領域に施されて
いるので、高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広
い低転位密度領域が確保され、高転位密度領域からの影
響が大幅に抑制される。
【００７３】したがって、本発明により、書き込み可能
な光ディスク用光源として、実用可能な窒化物半導体レ
ーザ等が実現できるようになり、産業上の利用価値は非
常に大きい。
な光ディスク用光源として、実用可能な窒化物半導体レ
ーザ等が実現できるようになり、産業上の利用価値は非
常に大きい。
【図１】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第１実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第２実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図３】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第３実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図４】本発明に係る窒化物半導体発光素子の従来例を
示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
１０１ サファイア基板 １０２ GaN膜 １０３ ストライプ状SiO2膜（マスク） １０４ 低転位密度領域（ドット模様を付していない領
域） １０５ p電極 １０６ ELOG基板 １０７ InGaN層 １０８ n型クラッド層 １０９ n型光閉じ込め層 １１０ アンドープ活性層 １１１ キャップ層 １１２ p型光閉じ込め層 １１３ p型クラッド層 １１４ p型コンタクト層 １１５ n電極 １１６ 高転位密度領域（ドット模様を付した領域） ２１０ Siドープ活性層 ３０１ ストライプ状GaN ３０２ n型GaN ４０３ ストライプ状ZrO2/SiO2多層膜 ４１３ p型AlGaN/GaN多層膜反射鏡
域） １０５ p電極 １０６ ELOG基板 １０７ InGaN層 １０８ n型クラッド層 １０９ n型光閉じ込め層 １１０ アンドープ活性層 １１１ キャップ層 １１２ p型光閉じ込め層 １１３ p型クラッド層 １１４ p型コンタクト層 １１５ n電極 １１６ 高転位密度領域（ドット模様を付した領域） ２１０ Siドープ活性層 ３０１ ストライプ状GaN ３０２ n型GaN ４０３ ストライプ状ZrO2/SiO2多層膜 ４１３ p型AlGaN/GaN多層膜反射鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仁道 正明 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA51 AA65 AA71 AA74 AB17 CA07 CB05 DA05 DA07 DA35 EA28
Claims (14)
- 【請求項１】 井戸層と障壁層とが積層されてなる量子
井戸構造の活性層を有する窒化物半導体発光素子であっ
て、 前記活性層は、互いに転位密度が異なる高転位密度領域
と低転位密度領域とを有し、 前記低転位密度領域は、前記高転位密度領域より転位密
度が低いと共に少なくとも一部に電流注入領域が形成さ
れ、 前記活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であることを特
徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の窒化物半導体発光素子
において、 前記低転位密度領域は、前記高転位密度領域の転位密度
の１０分の１以下の転位密度であることを特徴とする窒
化物半導体発光素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の窒化物半導体発光素子
において、 前記活性層は、前記電流注入領域の平均転位密度が活性
層全領域の平均転位密度の１０分の１以下であることを
特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記高転位密度領域は、少なくとも一部の転位密度が10
12m-2以上であり、 前記低転位密度領域の電流注入領域の平均転位密度は、
1011m-2未満であることを特徴とする窒化物半導体発光
素子。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記活性層は、全領域の平均転位密度が1012m-2以上で
あり、かつ、前記低転位密度領域の電流注入領域の平均
転位密度が1011m-2未満であることを特徴とする窒化物
半導体発光素子。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記活性層は、前記電流注入領域の平均転位密度が1011
m-2未満であり、かつ、電流注入領域から5μm以内の領
域の平均転位密度が1012m-2以上であることを特徴とす
る窒化物半導体発光素子。 - 【請求項７】 請求項１から５のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記活性層上には、他の半導体層を介して電流注入電極
が形成され、 前記活性層は、前記電流注入電極の直下の領域の平均転
位密度が1011m-2未満であり、かつ、前記領域から5μm
以内の領域の平均転位密度が1012m-2以上であることを
特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項８】 請求項１から５のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記活性層は、前記電流注入領域の平均転位密度が電流
注入領域から5μm以内の領域の平均転位密度の１０分の
１以下であることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項９】 請求項１から５のいずれかに記載の窒化
物半導体発光素子において、 前記活性層上には、他の半導体層を介して電流注入電極
が形成され、 前記活性層は、前記電流注入電極の直下の領域の平均転
位密度が前記領域から5μm以内の領域の平均転位密度の
１０分の１以下であることを特徴とする窒化物半導体発
光素子。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の窒
化物半導体発光素子において、 窒化物半導体が露出した基板表面にパターニングされた
マスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させて作製
されたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項１１】 請求項１から９のいずれかに記載の窒
化物半導体発光素子において、 窒化物半導体層が形成された基板表面をエッチングによ
り加工して部分的に窒化物半導体層を除去した後に窒化
物を成長させて作製されたことを特徴とする窒化物半導
体発光素子。 - 【請求項１２】 井戸層と障壁層とが積層されてなる量
子井戸構造の活性層を有する窒化物半導体発光素子であ
って、 窒化物半導体が露出した基板表面にパターニングされた
マスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させて作製
され、 前記マスク材料は、マスク幅25μm以上でパターニング
されていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項１３】 井戸層と障壁層とが積層されてなる量
子井戸構造の活性層を有する窒化物半導体発光素子であ
って、 窒化物半導体層が形成された基板表面をエッチングによ
り加工して部分的に窒化物半導体層を除去した後に窒化
物を成長させて作製され、 前記エッチングによる加工は、幅25μm以上の領域に施
されていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれかに記載の
窒化物半導体発光素子において、 前記活性層に添加した不純物がＳｉであることを特徴と
する窒化物半導体発光素子。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000085198A JP3623713B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 窒化物半導体発光素子 |
| US09/816,754 US6855959B2 (en) | 2000-03-24 | 2001-03-26 | Nitride based semiconductor photo-luminescent device |
| US11/007,327 US20050098793A1 (en) | 2000-03-24 | 2004-12-09 | Nitride based semiconductor photo-luminescent device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000085198A JP3623713B2 (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | 窒化物半導体発光素子 |
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|---|---|
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ID=18601572
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002305356A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法 |
| JP2005159278A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-06-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子、及びその製造方法 |
| JP2006156509A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JP2006351794A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタ |
| WO2008004437A1 (fr) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Panasonic Corporation | Élément semi-conducteur émettant de la lumière et procédé de fabrication de celui-ci |
| US7327770B2 (en) | 2003-04-24 | 2008-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device |
| JP2008273835A (ja) * | 2008-06-09 | 2008-11-13 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP2009506550A (ja) * | 2005-08-25 | 2009-02-12 | ビンオプテイクス・コーポレイシヨン | 低コストのＩｎＧａＡｌＮに基づくレーザ |
| US7498608B2 (en) | 2001-10-29 | 2009-03-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride-composite semiconductor laser element, its manufacturing method, and semiconductor optical device |
| JP2009277724A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ |
| JP2011066456A (ja) * | 2002-07-30 | 2011-03-31 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | ｐ型活性層を有するＩＩＩ族窒化物発光装置 |
| US8101465B2 (en) | 2003-02-07 | 2012-01-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device with a back electrode |
| JP7448994B2 (ja) | 2019-10-23 | 2024-03-13 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 垂直共振器型面発光レーザのための共振空洞および分布ブラッグ反射器鏡をエピタキシャル側方過成長領域のウイング上に製作する方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4290358B2 (ja) * | 2001-10-12 | 2009-07-01 | 住友電気工業株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2003229645A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Nec Corp | 量子井戸構造およびそれを用いた半導体素子ならびに半導体素子の製造方法 |
| JP4443097B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2010-03-31 | ソニー株式会社 | ＧａＮ系半導体素子の作製方法 |
| US7083993B2 (en) * | 2003-04-15 | 2006-08-01 | Luminus Devices, Inc. | Methods of making multi-layer light emitting devices |
| JP4276020B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2009-06-10 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 |
| US20050221515A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | Katsunori Yanashima | Method for producing semiconductor light emitting device, method for producing semiconductor device, method for producing device, method for growing nitride type III-V group compound semiconductor layer, method for growing semiconductor layer, and method for growing layer |
| KR100568299B1 (ko) * | 2004-03-31 | 2006-04-05 | 삼성전기주식회사 | 질화갈륨계 반도체 발광소자 |
| US20060017064A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-01-26 | Saxler Adam W | Nitride-based transistors having laterally grown active region and methods of fabricating same |
| US9583678B2 (en) | 2009-09-18 | 2017-02-28 | Soraa, Inc. | High-performance LED fabrication |
| US8911518B1 (en) * | 2010-11-17 | 2014-12-16 | Soraa, Inc. | Method and system for dicing substrates containing gallium and nitrogen material with conductive core via structures |
| US8686431B2 (en) | 2011-08-22 | 2014-04-01 | Soraa, Inc. | Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices |
| US9646827B1 (en) | 2011-08-23 | 2017-05-09 | Soraa, Inc. | Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen |
| US8912025B2 (en) | 2011-11-23 | 2014-12-16 | Soraa, Inc. | Method for manufacture of bright GaN LEDs using a selective removal process |
| US11309686B2 (en) * | 2017-06-20 | 2022-04-19 | Sony Corporation | Surface emitting laser and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3931631A (en) * | 1973-07-23 | 1976-01-06 | Monsanto Company | Gallium phosphide light-emitting diodes |
| US3962716A (en) * | 1973-11-12 | 1976-06-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Reduction of dislocations in multilayer structures of zinc-blend materials |
| JPH04127521A (ja) | 1990-09-19 | 1992-04-28 | Fujitsu Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JP2839077B2 (ja) * | 1995-06-15 | 1998-12-16 | 日本電気株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US6010937A (en) * | 1995-09-05 | 2000-01-04 | Spire Corporation | Reduction of dislocations in a heteroepitaxial semiconductor structure |
| EP0852416B1 (en) | 1995-09-18 | 2002-07-10 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor material, method of producing the semiconductor material, and semiconductor device |
| JPH09153643A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体素子 |
| EP2234142A1 (en) * | 1997-04-11 | 2010-09-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor substrate |
| JP3496512B2 (ja) | 1997-06-30 | 2004-02-16 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP3930161B2 (ja) | 1997-08-29 | 2007-06-13 | 株式会社東芝 | 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法 |
| US6015979A (en) * | 1997-08-29 | 2000-01-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same |
| JP3925753B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2007-06-06 | ソニー株式会社 | 半導体素子およびその製造方法ならびに半導体発光素子 |
| JP3653169B2 (ja) * | 1998-01-26 | 2005-05-25 | シャープ株式会社 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 |
| JP3604278B2 (ja) | 1998-02-17 | 2004-12-22 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザー素子 |
| US6608327B1 (en) * | 1998-02-27 | 2003-08-19 | North Carolina State University | Gallium nitride semiconductor structure including laterally offset patterned layers |
| US6086673A (en) * | 1998-04-02 | 2000-07-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for producing high-quality III-V nitride substrates |
| US6218280B1 (en) * | 1998-06-18 | 2001-04-17 | University Of Florida | Method and apparatus for producing group-III nitrides |
| JP4245691B2 (ja) | 1998-08-04 | 2009-03-25 | シャープ株式会社 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び光ピックアップ装置 |
| JP4196439B2 (ja) | 1998-08-27 | 2008-12-17 | ソニー株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP3592553B2 (ja) * | 1998-10-15 | 2004-11-24 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系半導体装置 |
-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000085198A patent/JP3623713B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-26 US US09/816,754 patent/US6855959B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-12-09 US US11/007,327 patent/US20050098793A1/en not_active Abandoned
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002305356A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法 |
| US7498608B2 (en) | 2001-10-29 | 2009-03-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride-composite semiconductor laser element, its manufacturing method, and semiconductor optical device |
| US8502238B2 (en) | 2001-10-29 | 2013-08-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride-composite semiconductor laser element, its manufacturing method, and semiconductor optical device |
| US8334544B2 (en) | 2001-10-29 | 2012-12-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device including growth-inhibiting film at dislocation concentrated region |
| US7781244B2 (en) | 2001-10-29 | 2010-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing nitride-composite semiconductor laser element, with disclocation control |
| JP2011066456A (ja) * | 2002-07-30 | 2011-03-31 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | ｐ型活性層を有するＩＩＩ族窒化物発光装置 |
| US8101465B2 (en) | 2003-02-07 | 2012-01-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device with a back electrode |
| US7327770B2 (en) | 2003-04-24 | 2008-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device |
| JP2005159278A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-06-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子、及びその製造方法 |
| JP2006156509A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JP2006351794A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタ |
| JP2009506550A (ja) * | 2005-08-25 | 2009-02-12 | ビンオプテイクス・コーポレイシヨン | 低コストのＩｎＧａＡｌＮに基づくレーザ |
| WO2008004437A1 (fr) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Panasonic Corporation | Élément semi-conducteur émettant de la lumière et procédé de fabrication de celui-ci |
| US8178889B2 (en) | 2006-07-05 | 2012-05-15 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting element having a single defect concentrated region and a light emitting which is not formed on the single defect concentrated region |
| JP2009277724A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ |
| JP2008273835A (ja) * | 2008-06-09 | 2008-11-13 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
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