JP2002094190A - Nitride-based semiconductor light emitting device - Google Patents
Nitride-based semiconductor light emitting deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）もしくはＴｌＮ（窒
化タリウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族窒化物
系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からなる半導
体発光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a III-V semiconductor such as BN (boron nitride), GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride), InN (indium nitride), TIN (thallium nitride) or a mixed crystal thereof. The present invention relates to a semiconductor light emitting device comprising a group III nitride semiconductor (hereinafter, referred to as a nitride semiconductor).
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高密度かつ大容量の光ディスクシ
ステムに用いられる記録または再生用の光源として、青
色または紫色の光を発する窒化物系半導体レーザ素子の
研究開発が行われている。2. Description of the Related Art In recent years, as a recording or reproducing light source used in a high-density and large-capacity optical disk system, research and development of a nitride-based semiconductor laser device emitting blue or violet light have been conducted.
【０００３】図９は従来の窒化物系半導体レーザ素子の
例を示す模式的な断面図である。図９に示す半導体レー
ザ素子は、サファイア基板８１のＣ（０００１）面上
に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長法）によ
り、アンドープのＡｌＧａＮからなるバッファ層８２、
アンドープＧａＮ層８３、ｎ−ＧａＮからなるｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層８４、ｎ−ＩｎＧａＮからなるクラック
防止層８５、ｎ−ＡｌＧａＮからなるｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層８６、ＩｎＧａＮからなる発光層８７、ｐ−Ａ
ｌＧａＮからなるｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１および
ｐ−ＧａＮからなるｐ−ＧａＮコンタクト層９２が順に
形成されてなる。FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example of a conventional nitride semiconductor laser device. In the semiconductor laser device shown in FIG. 9, a buffer layer 82 made of undoped AlGaN is formed on a C (0001) plane of a sapphire substrate 81 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
Undoped GaN layer 83, n-Ga made of n-GaN
N contact layer 84, crack preventing layer 85 made of n-InGaN, n-AlGaN clad layer 86 made of n-AlGaN, light emitting layer 87 made of InGaN, p-A
A p-AlGaN cladding layer 91 made of 1GaN and a p-GaN contact layer 92 made of p-GaN are sequentially formed.
【０００４】発光層８７は、ｎ−ＧａＮからなるｎ−Ｇ
ａＮ光ガイド層８８と、ＩｎＧａＮからなり多重量子井
戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ活性層８９と、ｐ−Ｇ
ａＮからなるｐ−ＧａＮ光ガイド層９０とが順に積層さ
れてなる。[0004] The light emitting layer 87 is made of n-G
aN optical guide layer 88, MQW active layer 89 made of InGaN and having a multiple quantum well (MQW) structure, and p-G
A p-GaN optical guide layer 90 made of aN is sequentially laminated.
【０００５】ｐ−ＧａＮコンタクト層９２からｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層９１の所定深さまでがエッチングによ
り除去されている。それにより、ｐ−ＧａＮコンタクト
層９２およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１からなるス
トライプ状のリッジ部９３が形成されるとともに、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層９１に平坦部が形成される。この
リッジ部９３のｐ−ＧａＮコンタクト層９２上にｐ電極
１３１が形成されている。また、ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層９１の平坦部からｎ−ＧａＮコンタクト層８４まで
の一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層８４のｎ電極形成領域９４が露出している。
この露出したｎ電極形成領域９４上にｎ電極１３２が形
成されている。[0005] From the p-GaN contact layer 92, p-Al
A predetermined depth of the GaN cladding layer 91 has been removed by etching. Thereby, a stripe-shaped ridge portion 93 composed of the p-GaN contact layer 92 and the p-AlGaN cladding layer 91 is formed, and the p-GaN contact layer 92 and the p-AlGaN cladding layer 91 are formed.
A flat portion is formed in the AlGaN cladding layer 91. A p-electrode 131 is formed on the p-GaN contact layer 92 of the ridge 93. Further, a part of the region from the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 91 to the n-GaN contact layer 84 is removed by etching, and the n-electrode formation region 94 of the n-GaN contact layer 84 is exposed.
An n-electrode 132 is formed on the exposed n-electrode formation region 94.
【０００６】リッジ部９３の両側面、ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層９１の平坦部上面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
９１からｎ−ＧａＮコンタクト層８４までの側面、なら
びにｎ電極１３２が形成された領域を除くｎ−ＧａＮコ
ンタクト層８４上面にＳｉＯ 2 等のＳｉ酸化物からなる
絶縁膜９５が形成されている。[0006] Both sides of the ridge portion 93, p-AlGaN
Upper surface of the flat portion of the lad layer 91, p-AlGaN cladding layer
From 91 to the n-GaN contact layer 84,
N-GaN core excluding the region where the n-electrode 132 is formed
SiO on the contact layer 84 TwoConsisting of Si oxide such as
An insulating film 95 is formed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図９の半導体レーザ素
子においては、例えば従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザ素子と比較して、発光層８７とｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層８６およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１との屈折
率の差が約４分の１から３分の１と小さい。このため、
発光層８７のＭＱＷ活性層８９において発生した光は、
発光層８７に導波されにくい。In the semiconductor laser device of FIG. 9, for example, the light emitting layer 87 and the n-AlGaN cladding layer 86 and the p-AlGaN cladding layer 91 are different from the conventional AlGaAs semiconductor laser device. The difference in refractive index is as small as about one-fourth to one-third. For this reason,
The light generated in the MQW active layer 89 of the light emitting layer 87 is
It is hard to be guided by the light emitting layer 87.
【０００８】また、発光層８７のＭＱＷ活性層８９にお
いて発生した光を閉じ込めるｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
８６およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１の外側に位置
するｎ−ＧａＮコンタクト層８４およびｐ−ＧａＮコン
タクト層９２の屈折率が、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８
６およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１よりも大きくな
るいわゆる反導波構造となることから、基本垂直横モー
ドが得られにくい。Further, n-GaN contact layer 84 and p-GaN contact layer 92 located outside n-AlGaN cladding layer 86 and p-AlGaN cladding layer 91 for confining light generated in MQW active layer 89 of light emitting layer 87. Has a refractive index of n-AlGaN cladding layer 8
6 and a so-called anti-waveguide structure that is larger than the p-AlGaN cladding layer 91, so that it is difficult to obtain the fundamental vertical transverse mode.
【０００９】ここで、例えばＧａＡｓのような吸収係数
の大きな材料から構成されるコンタクト層は、クラッド
層からしみ出した光を吸収することが可能である。しか
しながら、上記のようにＧａＮから構成されるｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９２は、吸収係数が小さいため、ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層９１からしみ出した光を吸収するこ
とができない。Here, a contact layer made of a material having a large absorption coefficient, such as GaAs, can absorb light that has leaked from the cladding layer. However, p-Ga composed of GaN as described above
Since the N contact layer 92 has a small absorption coefficient, the p-A
The light seeping out of the lGaN cladding layer 91 cannot be absorbed.
【００１０】したがって、図９の半導体レーザ素子にお
いては、発光層８７に十分に光を閉じ込めることが困難
であり、垂直横モードが高次モードになりやすい。この
ため、半導体レーザ素子のしきい値電流の低減化を図る
ことが困難である。Therefore, in the semiconductor laser device of FIG. 9, it is difficult to sufficiently confine the light in the light emitting layer 87, and the vertical / lateral mode is likely to be a higher-order mode. Therefore, it is difficult to reduce the threshold current of the semiconductor laser device.
【００１１】垂直横モードが高次モードになることを防
止するためには、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８６および
ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９１のＡｌ組成を大きくする
（例えば０．０７より大きくする）か、または、ｎ−Ｇ
ａＮコンタクト層８４に数％のＡｌを加える（例えばＡ
ｌを０．０２程度加える）。それにより、基本垂直横モ
ードが得られやすくなる。しかしながら、このようにＡ
ｌ組成が大きくなることによって成長層にクラックが発
生しやすくなり、その結果素子の歩留りが大きく低下し
てしまう。In order to prevent the vertical and transverse modes from becoming higher-order modes, the Al composition of the n-AlGaN cladding layer 86 and the p-AlGaN cladding layer 91 must be increased (for example, greater than 0.07) or Or n-G
A few percent of Al is added to the aN contact layer 84 (for example, A
1 is added about 0.02). This makes it easier to obtain the basic vertical / horizontal mode. However, A
As the l composition increases, cracks are likely to occur in the growth layer, and as a result, the yield of the device is greatly reduced.
【００１２】ところで、上記の半導体レーザ素子のＭＱ
Ｗ活性層８９は、ＧａＮやＡｌＧａＮに比べて格子定数
が大きいＩｎＧａＮから構成される。このようなＩｎＧ
ａＮから構成されるＭＱＷ活性層８９は、膜厚を大きく
すると結晶性が劣化する。したがって、ＭＱＷ活性層８
９の結晶性を劣化させないためには、ＭＱＷ活性層８９
の厚さを数十Åと小さくする必要がある。しかしなが
ら、このようにＭＱＷ活性層８９の厚さを小さくした場
合、発光層８７に特に光を閉じ込めにくく、垂直横モー
ドがさらに高次モードになりやすい。このため、半導体
レーザ素子においてしきい値電流の低減化を図ることが
より困難となる。By the way, the MQ of the semiconductor laser device described above
The W active layer 89 is made of InGaN having a larger lattice constant than GaN or AlGaN. Such InG
The crystallinity of the MQW active layer 89 made of aN deteriorates as the film thickness increases. Therefore, the MQW active layer 8
In order not to deteriorate the crystallinity of the MQW 9, the MQW active layer 89
Needs to be reduced to several tens of millimeters. However, when the thickness of the MQW active layer 89 is reduced in this way, it is particularly difficult to confine light in the light emitting layer 87, and the vertical and transverse modes are more likely to become higher-order modes. For this reason, it becomes more difficult to reduce the threshold current in the semiconductor laser device.
【００１３】一方、ｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層９１は抵抗が大きいため、上記の半導体
レーザ素子においては電極間の直列抵抗が大きくなる。
このため、半導体レーザ素子において動作電圧の低減化
を図ることが困難である。特に、半導体レーザ素子を０
℃以下のような低温で動作させる場合、ｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層９１における抵抗がより大きくなるので、動
作電圧がさらに高くなり、絶縁破壊等の素子破壊が発生
しやすくなる。On the other hand, p-AlG made of p-AlGaN
Since the aN cladding layer 91 has a large resistance, in the above-described semiconductor laser device, the series resistance between the electrodes is large.
For this reason, it is difficult to reduce the operating voltage in the semiconductor laser device. In particular, the semiconductor laser element
When operating at a low temperature such as below
Since the resistance in the cladding layer 91 is further increased, the operating voltage is further increased, and device breakdown such as dielectric breakdown is likely to occur.
【００１４】本発明の目的は、クラックの発生による歩
留りの低下をまねくことなく、発光層における光の閉じ
込めを効果的に行うことによりしきい値電流の低減化が
図られた窒化物系半導体発光素子を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device in which threshold current is reduced by effectively confining light in a light emitting layer without causing a decrease in yield due to cracks. It is to provide an element.
【００１５】本発明の他の目的は、クラックの発生によ
る歩留りの低下をまねくことなく、動作電圧の低減化が
図られた窒化物系半導体発光素子を提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor light-emitting device in which the operating voltage is reduced without lowering the yield due to the occurrence of cracks.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る窒化物系半導体発光素子は、III 族窒化物系
半導体からなり活性層を含む発光層上に、III 族窒化物
系半導体からなり活性層よりも大きなバンドギャップを
有しかつ活性層よりも小さな屈折率を有するｐ型クラッ
ド層が形成され、ｐ型クラッド層の厚さが０．３μｍ未
満であるものである。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A nitride-based semiconductor light-emitting device according to a first aspect of the present invention comprises a group-III nitride-based semiconductor light-emitting layer including a group III nitride-based semiconductor and an active layer. A p-type cladding layer having a band gap larger than that of the active layer and having a smaller refractive index than that of the active layer is formed, and the thickness of the p-type cladding layer is less than 0.3 μm.
【００１７】本発明に係る窒化物系半導体発光素子にお
いては、ｐ型クラッド層の厚さが０．３μｍ未満と小さ
く抑えられている。このため、活性層において発生した
光のｐ型クラッド層へのしみ出しが抑制され、垂直横モ
ードにおける高次モードをカットオフすることが可能で
ある。それにより、窒化物系半導体発光素子においてし
きい値電流の低減化を図ることが可能になるとともに、
レーザ光を集光した際の集光特性の向上が図られる。In the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, the thickness of the p-type cladding layer is suppressed to a small value of less than 0.3 μm. Therefore, seepage of light generated in the active layer into the p-type cladding layer is suppressed, and it is possible to cut off higher-order modes in the vertical and transverse modes. This makes it possible to reduce the threshold current in the nitride-based semiconductor light emitting device,
The light collection characteristics when the laser light is collected are improved.
【００１８】特に、上記の窒化物系半導体発光素子で
は、活性層の厚さを小さくした場合においてもｐ型クラ
ッド層への光のしみ出しを抑制することが可能である。
したがって、このような窒化物系半導体発光素子におい
ては、活性層の厚さを小さくすることが可能である。こ
こで、活性層の厚さが小さな窒化物系半導体発光素子に
おいては活性層において良好な結晶性を実現することが
可能となることから、上記の窒化物系半導体発光素子に
おいては素子特性の向上を図ることが可能となる。In particular, in the nitride-based semiconductor light-emitting device described above, even when the thickness of the active layer is reduced, it is possible to suppress the light seeping into the p-type cladding layer.
Therefore, in such a nitride semiconductor light emitting device, the thickness of the active layer can be reduced. Here, in the nitride-based semiconductor light-emitting device having a small active layer thickness, it is possible to realize good crystallinity in the active layer. Can be achieved.
【００１９】さらに、上記の窒化物系半導体発光素子に
おいては、抵抗の大きなｐ型クラッド層の厚さが０．３
μｍ未満と小さいため、電極間の直列抵抗の低減化が図
られる。それにより、この窒化物系半導体発光素子にお
いては、素子の動作電圧の低減化を図ることが可能とな
る。Further, in the above-mentioned nitride semiconductor light emitting device, the thickness of the p-type cladding layer having a large resistance is 0.3
Since it is as small as less than μm, the series resistance between the electrodes can be reduced. This makes it possible to reduce the operating voltage of the nitride semiconductor light emitting device.
【００２０】クラッド層のアルミニウム組成が０．０５
以下であってもよい。このようにクラッド層のアルミニ
ウム組成を０．０５以下にすることによって、窒化物系
半導体層の成長時に発生する窒化物系半導体層にかかる
歪を小さくすることができ、窒化物系半導体層でのクラ
ック発生を防止できる。それにより、素子の歩留りを低
下させることなく、窒化物系半導体発光素子の動作電圧
の低減化を図ることが可能となる。The aluminum composition of the cladding layer is 0.05
It may be as follows. By setting the aluminum composition of the cladding layer to 0.05 or less as described above, the strain applied to the nitride-based semiconductor layer during the growth of the nitride-based semiconductor layer can be reduced. Cracks can be prevented. Thus, it is possible to reduce the operating voltage of the nitride-based semiconductor light emitting device without lowering the yield of the device.
【００２１】また、発光層は、活性層上に、ｐ型クラッ
ド層よりも小さなバンドギャップを有しかつｐ型クラッ
ド層よりも大きな屈折率を有するとともに活性層よりも
大きなバンドギャップを有しかつ活性層よりも小さな屈
折率を有するｐ型光ガイド層をさらに含み、ｐ型光ガイ
ド層上にｐ型クラッド層が形成されてもよい。The light emitting layer has a smaller band gap on the active layer than the p-type cladding layer, a larger refractive index than the p-type cladding layer, and a larger band gap than the active layer. The light emitting device may further include a p-type light guide layer having a smaller refractive index than the active layer, and the p-type clad layer may be formed on the p-type light guide layer.
【００２２】このような窒化物系半導体発光素子におい
ても、活性層への光の閉じ込めを効果的に行ってしきい
値電流の低減を図ることが可能になるとともに、ｐ型ク
ラッド層における抵抗を低減して窒化物系半導体発光素
子の動作電圧の低減を図ることが可能となる。In such a nitride-based semiconductor light emitting device, the threshold current can be reduced by effectively confining the light in the active layer, and the resistance in the p-type cladding layer can be reduced. This makes it possible to reduce the operating voltage of the nitride-based semiconductor light emitting device.
【００２３】また、発光層は、活性層上に形成されｐ型
光ガイド層よりも大きなハンドギャップを有するｐ型の
キャリア漏れ防止層をさらに含み、キャリア漏れ防止層
上にｐ型光ガイド層が形成されてもよい。この場合、キ
ャリア漏れ防止層により、活性層からｐ型光ガイド層へ
のキャリアの漏れを防止することが可能となる。したが
って、このような窒化物系半導体発光素子においては、
しきい値電流の低減化がさらに図られる。The light emitting layer further includes a p-type carrier leakage prevention layer formed on the active layer and having a larger hand gap than the p-type light guide layer, and the p-type light guide layer is formed on the carrier leakage prevention layer. It may be formed. In this case, the carrier leakage prevention layer can prevent the leakage of carriers from the active layer to the p-type light guide layer. Therefore, in such a nitride semiconductor light emitting device,
The threshold current can be further reduced.
【００２４】ｐ型クラッド層にリッジ部が形成され、リ
ッジ部の厚さが０．３μｍ未満であってもよい。この場
合、しきい値電流および動作電圧の低減化が図られたリ
ッジ導波型構造を有する窒化物系半導体発光素子が得ら
れる。A ridge may be formed in the p-type cladding layer, and the thickness of the ridge may be less than 0.3 μm. In this case, a nitride semiconductor light emitting device having a ridge waveguide structure in which the threshold current and the operating voltage are reduced can be obtained.
【００２５】第２の発明に係る窒化物系半導体発光素子
は、III 族窒化物系半導体からなり、活性層上に活性層
よりも大きなバンドギャップを有しかつ活性層よりも小
さな屈折率を有するｐ型光ガイド層が形成されてなる発
光層を備え、ｐ型光ガイド層上にｐ電極がオーミック接
触しているものである。The nitride-based semiconductor light-emitting device according to the second invention is made of a group III nitride-based semiconductor, has a larger band gap on the active layer than the active layer, and has a smaller refractive index than the active layer. A light emitting layer having a p-type light guide layer formed thereon is provided, and a p-electrode is in ohmic contact with the p-type light guide layer.
【００２６】本発明に係る窒化物系半導体発光素子にお
いては、発光層を構成するｐ型光ガイド層にｐ電極がオ
ーミック接触している。このような窒化物系半導体発光
素子においては、活性層において発生した光を活性層に
効果的に閉じこめ、垂直横モードにおける高次モードを
カットオフすることが可能となる。それにより、窒化物
系半導体発光素子においてしきい値電流の低減化を図る
ことが可能になるとともに、レーザ光を集光した際の集
光特性の向上が図られる。In the nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention, the p-electrode is in ohmic contact with the p-type light guide layer constituting the light-emitting layer. In such a nitride-based semiconductor light emitting device, light generated in the active layer can be effectively confined in the active layer, and higher-order modes in the vertical and transverse modes can be cut off. This makes it possible to reduce the threshold current in the nitride-based semiconductor light-emitting device and to improve the light-collecting characteristics when laser light is collected.
【００２７】特に、上記の窒化物系半導体発光素子で
は、活性層の厚さを小さくした場合においても活性層に
光を効果的に閉じこめることが可能である。したがっ
て、このような窒化物系半導体発光素子においては、活
性層の厚さを小さくすることが可能である。ここで、活
性層の厚さが小さな窒化物系半導体発光素子においては
活性層において良好な結晶性を実現することが可能とな
ることから、上記の窒化物系半導体発光素子においては
素子特性の向上を図ることが可能となる。In particular, in the nitride-based semiconductor light emitting device described above, light can be effectively confined in the active layer even when the thickness of the active layer is reduced. Therefore, in such a nitride semiconductor light emitting device, the thickness of the active layer can be reduced. Here, in the nitride-based semiconductor light-emitting device having a small active layer thickness, it is possible to realize good crystallinity in the active layer. Can be achieved.
【００２８】さらに、上記の窒化物系半導体発光素子に
おいては、抵抗の大きなｐ型クラッド層が形成されてい
ないため、電極間の直列抵抗の低減化が図られる。それ
により、この窒化物系半導体発光素子においては、素子
の動作電圧の低減化を図ることが可能となる。Further, in the above-mentioned nitride semiconductor light emitting device, since the p-type clad layer having a large resistance is not formed, the series resistance between the electrodes can be reduced. This makes it possible to reduce the operating voltage of the nitride semiconductor light emitting device.
【００２９】特に、この場合においては、素子の動作温
度の変化に伴う動作電圧の変動を抑制することが可能と
なる。したがって、低温下において素子を動作させる場
合においても、絶縁破壊等の素子破壊の発生を防止する
ことが可能となる。In particular, in this case, it is possible to suppress a change in the operating voltage due to a change in the operating temperature of the element. Therefore, even when the device is operated at a low temperature, it is possible to prevent the occurrence of device breakdown such as dielectric breakdown.
【００３０】また、発光層は、活性層上に形成されｐ型
光ガイド層よりも大きなバンドギャップを有するｐ型の
キャリア漏れ防止層をさらに含み、キャリア漏れ防止層
上にｐ型光ガイド層が形成されてもよい。この場合、キ
ャリア漏れ防止層により、活性層からｐ型光ガイド層へ
のキャリアの漏れを防止することが可能となる。したが
って、このような窒化物系半導体発光素子においては、
しきい値電流の低減化がさらに図られる。The light emitting layer further includes a p-type carrier leakage prevention layer formed on the active layer and having a band gap larger than that of the p-type light guide layer, and the p-type light guide layer is formed on the carrier leakage prevention layer. It may be formed. In this case, the carrier leakage prevention layer can prevent the leakage of carriers from the active layer to the p-type light guide layer. Therefore, in such a nitride semiconductor light emitting device,
The threshold current can be further reduced.
【００３１】ｐ型光ガイド層にリッジ部が形成され、リ
ッジ部の上面にｐ電極がオーミック接触していてもよ
い。この場合においては、しきい値電流および動作電圧
の低減化が図られたリッジ導波型構造を有する窒化物系
半導体発光素子が実現される。A ridge may be formed in the p-type light guide layer, and a p-electrode may be in ohmic contact with the upper surface of the ridge. In this case, a nitride-based semiconductor light emitting device having a ridge waveguide structure in which the threshold current and the operating voltage are reduced is realized.
【００３２】[0032]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体発光素
子として、半導体レーザ素子について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor laser device will be described as a semiconductor light emitting device according to the present invention.
【００３３】図１は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.
【００３４】図１に示す半導体レーザ素子１００は、サ
ファイア基板１のＣ（０００１）面上に、アンドープの
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなり厚さが２５０Åであるバッ
ファ層２、厚さ２μｍのアンドープＧａＮ層３、Ｓｉド
ープのＧａＮからなる厚さ３μｍのｎ−ＧａＮコンタク
ト層４、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ
０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層５、Ｓｉド
ープのＡｌ0.05Ｇａ0. 95Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層６、発光層７、ＭｇドープのＡｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８お
よびＭｇドープのＧａＮからなる厚さ０．０５μｍのｐ
−ＧａＮコンタクト層９が順に形成されてなる。このよ
うな各層２〜９は、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属化学
的気相成長法）により形成される。The semiconductor laser device 100 shown in FIG. 1 has a buffer layer 2 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 N and having a thickness of 250 ° on a C (0001) plane of a sapphire substrate 1 and an undoped GaN having a thickness of 2 μm. Layer 3, 3 μm thick n-GaN contact layer 4 made of Si-doped GaN, 0.1 μm thick n-InGaN crack prevention layer 5 made of Si-doped In 0.1 Ga 0.9 N, Si-doped Al 0.05 Ga n-a in thickness 1μm consisting 0. 95 n
lGaN cladding layer 6, light emitting layer 7, Mg-doped Al
P-AlGaN cladding layer 8 made of 0.05 Ga 0.95 N and 0.05 μm thick p made of Mg-doped GaN
-GaN contact layer 9 is formed in order. Each of these layers 2 to 9 is formed by, for example, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
【００３５】図２は、発光層７の詳細な構造を示す模式
的な部分拡大断面図である。図２に示すように、発光層
７は、ＳｉドープのＧａＮからなる厚さ０．１μｍのｎ
−ＧａＮ光ガイド層７１と、多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造を有するＭＱＷ活性層７２と、ＭｇドープのＧａＮか
らなる厚さ０．１μｍのｐ−ＧａＮ光ガイド層７３とか
ら構成される。ＭＱＷ活性層７２は、ＳｉドープのＩｎ
0.02Ｇａ0.98Ｎからなる厚さ９０ｎｍの４つのｎ−Ｉｎ
ＧａＮ障壁層７２ａとＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
からなる厚さ３０ｎｍの３つのｎ−ＩｎＧａＮ井戸層７
２ｂとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する。FIG. 2 is a schematic partial enlarged sectional view showing a detailed structure of the light emitting layer 7. As shown in FIG. 2, the light emitting layer 7 is made of n-type silicon-doped GaN having a thickness of 0.1 μm.
A GaN light guide layer 71, an MQW active layer 72 having a multiple quantum well (MQW) structure, and a 0.1 μm-thick p-GaN light guide layer 73 made of Mg-doped GaN. The MQW active layer 72 is made of Si-doped In.
Four 90 nm thick n-In layers of 0.02 Ga 0.98 N
GaN barrier layer 72a and Si-doped In 0.1 Ga 0.9 N
N-InGaN well layers 7 each having a thickness of 30 nm and made of
2b are alternately stacked.
【００３６】なお、ここでは、クラッド層に比べてバン
ドギャップが小さくかつクラッド層に比べて屈折率が大
きいとともに、活性層に比べてバンドギャップが大きく
かつ活性層に比べて屈折率が小さい層を光ガイド層と定
義している。また、本例のように活性層が多重量子井戸
構造を有する場合には、活性層の井戸層のバンドギャッ
プの大きさを活性層のバンドギャップの大きさと定義す
る。Here, a layer having a smaller band gap than the cladding layer and a larger refractive index than the cladding layer, and a layer having a larger band gap than the active layer and a smaller refractive index than the active layer are used herein. It is defined as a light guide layer. When the active layer has a multiple quantum well structure as in this example, the size of the band gap of the well layer of the active layer is defined as the size of the band gap of the active layer.
【００３７】図１に示すように、ｐ−ＧａＮコンタクト
層９からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８までの一部領域が
反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）または反応性イ
オンビームエッチング法（ＲＩＢＥ法）によりエッチン
グされている。それにより、ｐ−ＧａＮコンタクト層９
およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８からなるストライプ
状のリッジ部１０が形成されるとともに、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎクラッド層８に平坦部が形成される。このように、本
実施例の半導体レーザ素子１００はリッジ導波型構造を
有する。As shown in FIG. 1, a partial region from the p-GaN contact layer 9 to the p-AlGaN cladding layer 8 is formed by a reactive ion etching method (RIE method) or a reactive ion beam etching method (RIBE method). Has been etched. Thereby, the p-GaN contact layer 9
And a stripe-shaped ridge portion 10 composed of a p-AlGaN cladding layer 8 and p-AlGa
A flat portion is formed in the N cladding layer 8. As described above, the semiconductor laser device 100 of this embodiment has a ridge waveguide structure.
【００３８】上記のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦
部からｎ−ＧａＮコンタクト層４までの一部領域がＲＩ
Ｅ法またはＲＩＢＥ法によりエッチングされ、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４のｎ電極形成領域１１が露出してい
る。Part of the region from the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 8 to the n-GaN contact layer 4 is RI
Etching by E method or RIBE method, n-Ga
The n-electrode formation region 11 of the N-contact layer 4 is exposed.
【００３９】リッジ部１０のｐ−ＧａＮコンタクト層９
上にｐ電極１３１が形成され、ｎ−ＧａＮコンタクト層
４のｎ電極形成領域１１上にｎ電極１３２が形成されて
いる。さらに、リッジ部１０の両側面、ｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層８の平坦部上面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
８からｎ−ＧａＮコンタクト層４までの側面、ならびに
ｎ電極１３２が形成された領域を除くｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の上面に、ＳｉＯ2 等からなる絶縁膜１２が形
成されている。The p-GaN contact layer 9 of the ridge 10
A p-electrode 131 is formed thereon, and an n-electrode 132 is formed on the n-electrode formation region 11 of the n-GaN contact layer 4. Further, both side surfaces of the ridge portion 10, p-AlGaN
Flat upper surface of the cladding layer 8, the side surface of the p-AlGaN cladding layer 8 to the n-GaN contact layer 4, and the upper surface of the n-GaN contact layer 4 except for the region where the n electrode 132 is formed from SiO 2 or the like The insulating film 12 is formed.
【００４０】上記において、半導体レーザ素子１００の
リッジ部１０のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さｔ1
は０．３μｍ未満である。一方、リッジ部１０の両側に
位置するｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦部の厚さｔ
2 は、半導体レーザ素子１００の横モード制御の点か
ら、０．０５〜０．１５μｍであることが好ましい。な
お、この場合においては、ｔ1 およびｔ2 がｔ1 ＞ｔ2
の関係を満たしている。In the above, the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 of the ridge portion 10 of the semiconductor laser device 100
Is less than 0.3 μm. On the other hand, the thickness t of the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 8 located on both sides of the ridge portion 10
2 is preferably 0.05 to 0.15 μm from the viewpoint of controlling the transverse mode of the semiconductor laser device 100. Note that in this case, t 1 and t 2 are t 1 > t 2
Meet the relationship.
【００４１】ここで、この場合においては、リッジ部１
０の厚さｔ1 をｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さと定
義する。ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さｔ1 が０．
３μｍ未満に設定された半導体レーザ素子１００におい
ては、以下のような効果が得られる。Here, in this case, the ridge 1
A thickness t 1 of 0 is defined as the thickness of the p-AlGaN cladding layer 8. When the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 is equal to 0.
In the semiconductor laser device 100 set to less than 3 μm, the following effects can be obtained.
【００４２】図３は、図１の半導体レーザ素子の所定領
域におけるレーザ光の電界分布を示す模式的な断面図で
ある。なお、図３においては絶縁膜１２およびｐ電極１
３１の図示を省略している。ここではＸ軸に電界の大き
さをとり、Ｙ軸を半導体レーザ素子１００の各層６〜９
に垂直な方向の空間軸としている。FIG. 3 is a schematic sectional view showing an electric field distribution of laser light in a predetermined region of the semiconductor laser device of FIG. In FIG. 3, the insulating film 12 and the p-electrode 1
The illustration of 31 is omitted. Here, the magnitude of the electric field is set on the X axis, and the Y axis is set on each of the layers 6 to 9
And the spatial axis in the direction perpendicular to the direction.
【００４３】なお、図３は、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
６の所定領域、発光層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８
およびｐ−ＧａＮコンタクト層９におけるレーザ光の電
界分布を示すものであり、ここではこれ以外の領域にお
けるレーザ光の電界分布については図示していない。こ
の場合、各ＡｌＧａＮクラッド層６，８における電界分
布は指数関数（ｅｘｐ．）で表され、一方、発光層７の
ＭＱＷ活性層７２および各ＧａＮ光ガイド層７１，７
３、ならびにｐ−ＧａＮコンタクト層９における電界分
布は正弦関数および余弦関数（ｓｉｎおよびｃｏｓ）で
表される。FIG. 3 shows a predetermined region of the n-AlGaN cladding layer 6, the light emitting layer 7, and the p-AlGaN cladding layer 8.
5 shows the electric field distribution of the laser light in the p-GaN contact layer 9 and the electric field distribution of the laser light in other regions is not shown here. In this case, the electric field distribution in each of the AlGaN cladding layers 6 and 8 is represented by an exponential function (exp.), While the MQW active layer 72 of the light emitting layer 7 and the GaN light guide layers 71 and 7 are provided.
3, and the electric field distribution in the p-GaN contact layer 9 are represented by a sine function and a cosine function (sin and cos).
【００４４】図３に示すように、厚さｔ1 が０．３μｍ
未満のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８を備えた半導体レー
ザ素子１００においては、発光層７からｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層８への光のしみ出しが小さく、発光層７にお
ける光の閉じ込めが効果的に行われる。このため、垂直
横モードが最低次の基本モードとなる。このような半導
体レーザ素子１００においては、しきい値電流の低減化
が図られるとともに、レーザ光を集光した際の集光特性
の向上が図られる。As shown in FIG. 3, the thickness t 1 is 0.3 μm
In the semiconductor laser device 100 having the p-AlGaN cladding layer 8 of less than
Light seepage into the cladding layer 8 is small, and light is confined in the light emitting layer 7 effectively. Therefore, the vertical / horizontal mode is the lowest basic mode. In such a semiconductor laser device 100, the threshold current is reduced, and the light-collecting characteristics when laser light is collected are improved.
【００４５】ここで、比較のため、ｐ−ＡｌＧａＮクラ
ッド層８の厚さｔ1 を０．３μｍ以上とした場合につい
て説明する。Here, the case where the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 is 0.3 μm or more will be described for comparison.
【００４６】図１の半導体レーザ素子１００と同様の構
造を有し、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さｔ1 が
０．３μｍ以上である半導体レーザ素子のレーザ光の電
界分布を図４に示す。なお、図４（ａ）は、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層８の厚さｔ1 が０．６μｍより大きい場
合について示しており、図４（ｂ）はｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層８の厚さｔ1 が０．３〜０．６μｍ程度である
場合について示している。FIG. 4 shows the electric field distribution of laser light of a semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 100 of FIG. 1 and having a thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 of 0.3 μm or more. . FIG. 4A shows p-AlG
aN thickness t 1 of the cladding layer 8 has shown the case 0.6μm greater than 4 (b) is when the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 is about 0.3~0.6μm Is shown.
【００４７】図４は、図３の場合と同様、Ｘ軸に電界の
大きさをとり、Ｙ軸を半導体レーザ素子の各層６〜９に
垂直な方向の空間軸とした模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram in which the magnitude of the electric field is taken on the X axis and the Y axis is the spatial axis in a direction perpendicular to the layers 6 to 9 of the semiconductor laser device, as in the case of FIG.
【００４８】また、図４においては、図３の場合と同
様、半導体レーザ素子の詳細な構造の図示を省略すると
ともに、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層６の所定領域、発光
層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｐ−ＧａＮコ
ンタクト層９以外の領域におけるレーザ光の電界分布に
ついては図示していない。In FIG. 4, as in the case of FIG. 3, the detailed structure of the semiconductor laser device is omitted, and the predetermined region of the n-AlGaN cladding layer 6, the light emitting layer 7, and the p-AlGaN cladding layer The electric field distribution of the laser light in the region other than the region 8 and the p-GaN contact layer 9 is not shown.
【００４９】図４（ａ）に示すように、ｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層８の厚さｔ1 が０．６μｍより大きい場合、
ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８に大きな電界が存在する。
すなわち、発光層７からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８へ
の光のしみ出しが大きく、発光層７において光の閉じ込
めが十分に行われない。このような状態では、垂直横モ
ードは高次モード、この場合は１次モードとなる。した
がって、このような半導体レーザ素子においては、しき
い値電流の低減化を図ることが非常に困難であり、ま
た、レーザ光を集光した際の集光特性が良好ではない。As shown in FIG. 4A, p-AlGaN
When the thickness t 1 of the cladding layer 8 is larger than 0.6 μm,
A large electric field exists in the p-AlGaN cladding layer 8.
That is, light seeping from the light emitting layer 7 to the p-AlGaN cladding layer 8 is large, and the light is not sufficiently confined in the light emitting layer 7. In such a state, the vertical / lateral mode is a higher-order mode, in this case, a primary mode. Therefore, in such a semiconductor laser device, it is very difficult to reduce the threshold current, and the light condensing characteristics when condensing the laser light are not good.
【００５０】一方、図４（ｂ）に示すように、ｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８の厚さｔ1 が０．３〜０．６μｍ程
度の場合、電界はｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８とｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９との界面付近にわずかに存在する程
度である。すなわち、この場合においては、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層８の厚さｔ1 が０．６μｍより大きい図
４（ａ）の場合に比べて、発光層７からｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層８への光のしみ出しが小さくなる。On the other hand, as shown in FIG.
When the thickness t 1 of the GaN cladding layer 8 is about 0.3 to 0.6 μm, the electric field is between the p-AlGaN cladding layer 8 and p-G
It exists only slightly near the interface with the aN contact layer 9. That is, in this case, p-AlG
The thickness t 1 of the aN cladding layer 8 is larger than 0.6 μm, as compared with the case of FIG.
Exudation of light to the cladding layer 8 is reduced.
【００５１】しかしながら、この場合においても発光層
７に十分に光を閉じ込めることができず、垂直横モード
は１次モードとなる。したがって、半導体レーザ素子に
おいてしきい値電流の低減化を図ることが困難であり、
また、レーザ光を集光した際の集光特性が良好ではな
い。However, even in this case, light cannot be sufficiently confined in the light emitting layer 7, and the vertical / lateral mode becomes the primary mode. Therefore, it is difficult to reduce the threshold current in the semiconductor laser device,
Further, the light-collecting characteristics when the laser light is collected are not good.
【００５２】以上のように、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
８の厚さｔ1 が０．３μｍ未満と小さい半導体レーザ素
子１００のｐ型半導体層側においては、発光層７からｐ
−ＡｌＧａＮクラッド層８への光のしみ出しを抑制し、
垂直横モードにおける高次モードをカットオフすること
ができる。このため、半導体レーザ素子１００において
は、しきい値電流の低減化を図ることが可能になる。ま
た、この場合、レーザ光を集光した際の集光特性が良好
である。As described above, on the p-type semiconductor layer side of the semiconductor laser device 100 where the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 is smaller than 0.3 μm,
-Suppresses seepage of light to the AlGaN cladding layer 8;
Higher order modes in the vertical and horizontal modes can be cut off. Therefore, in the semiconductor laser device 100, the threshold current can be reduced. Further, in this case, the light-collecting characteristics when the laser light is collected are good.
【００５３】このような半導体レーザ素子１００におい
ては、ＭＱＷ活性層７２の厚さを小さくした場合におい
ても、ｐ型半導体層側への光のしみ出しを抑制すること
ができる。したがって、半導体レーザ素子１００におい
てはＭＱＷ活性層７２の厚さを小さくすることができ
る。厚さの小さなＭＱＷ活性層７２においては良好な結
晶性が実現されることから、このような半導体レーザ素
子１００においては素子特性の向上が図られる。In such a semiconductor laser device 100, even when the thickness of the MQW active layer 72 is reduced, it is possible to suppress the exudation of light toward the p-type semiconductor layer. Therefore, in the semiconductor laser device 100, the thickness of the MQW active layer 72 can be reduced. Since good crystallinity is realized in the MQW active layer 72 having a small thickness, device characteristics of such a semiconductor laser device 100 are improved.
【００５４】また、半導体レーザ素子１００において
は、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８により、ＭＱＷ活性層
７２からのキャリアの漏れを十分に抑制することが可能
である。したがって、しきい値電流の低減がさらに図ら
れる。In the semiconductor laser device 100, the p-AlGaN cladding layer 8 can sufficiently suppress the leakage of carriers from the MQW active layer 72. Therefore, the threshold current can be further reduced.
【００５５】さらに、半導体レーザ素子１００において
は、抵抗の大きなｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さｔ
1 が０．３μｍ未満と小さいので、ｐ電極１３１とｎ電
極１３２との間の直列抵抗を小さくすることが可能とな
る。したがって、半導体レーザ素子１００においては動
作電圧の低減化が図られる。Further, in the semiconductor laser device 100, the thickness t of the p-AlGaN
Since 1 is as small as less than 0.3 μm, the series resistance between the p-electrode 131 and the n-electrode 132 can be reduced. Therefore, in the semiconductor laser device 100, the operating voltage can be reduced.
【００５６】なお、上記の半導体レーザ素子１００にお
いては、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層６がともにＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから構成
されているが、Ａｌ組成が０．０５よりも大きくてもよ
い。ただし、クラッド層のＡｌ組成を０．０５以下にす
ることによって、窒化物系半導体層の成長時に発生する
窒化物系半導体層にかかる歪を小さくすることができ、
窒化物系半導体層でのクラックの発生を防止することが
できる。それにより、素子の歩留りを低下させることな
く、窒化物系半導体発光素子の動作電圧の低減化を図る
ことが可能となる。In the above-described semiconductor laser device 100, the p-AlGaN cladding layer 8 and the n-AlG
Although both the aN cladding layers 6 are made of Al 0.05 Ga 0.95 N, the Al composition may be larger than 0.05. However, by setting the Al composition of the cladding layer to 0.05 or less, the strain applied to the nitride-based semiconductor layer during the growth of the nitride-based semiconductor layer can be reduced,
Cracks can be prevented from occurring in the nitride-based semiconductor layer. Thus, it is possible to reduce the operating voltage of the nitride-based semiconductor light emitting device without lowering the yield of the device.
【００５７】また、上記の半導体レーザ素子１００にお
いては、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層６がともにＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから構成
され、同じ大きさのバンドギャップを有する場合につい
て説明したが、バンドギャップの大きさが異なるｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層８およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
６が形成されてもよい。In the above-described semiconductor laser device 100, the p-AlGaN cladding layer 8 and the n-AlG
Although the case where both the aN cladding layers 6 are made of Al 0.05 Ga 0.95 N and have the same band gap has been described, p-A having different band gaps is used.
An lGaN cladding layer 8 and an n-AlGaN cladding layer 6 may be formed.
【００５８】また、上記においてはｎ−ＧａＮ光ガイド
層７１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３の両方が形成さ
れる場合について説明したが、ｎ−ＧａＮ光ガイド層７
１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３のどちらか一方のみ
が形成された構造であってもよく、また、ｎ−ＧａＮ光
ガイド層７１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３の両方が
形成されない構造であってもよい。Although the case where both the n-GaN light guide layer 71 and the p-GaN light guide layer 73 are formed has been described above, the n-GaN light guide layer 7 is formed.
A structure in which only one of the p-GaN light guide layer 73 and the n-GaN light guide layer 73 is formed may be used, or a structure in which both the n-GaN light guide layer 71 and the p-GaN light guide layer 73 are not formed. You may.
【００５９】図５は本発明の他の実施例における半導体
レーザ素子を示す模式的な断面図である。図５に示す半
導体レーザ素子１０１は、以下の点を除いて、図１の半
導体レーザ素子１００と同様の構造を有する。FIG. 5 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention. The semiconductor laser device 101 shown in FIG. 5 has the same structure as the semiconductor laser device 100 of FIG. 1 except for the following points.
【００６０】図５に示すように、半導体レーザ素子１０
１においては、発光層７を構成する厚さ０．１μｍのｐ
−ＧａＮ光ガイド層７３の所定領域が所定深さまでエッ
チングされ、リッジ部１０ａが形成されている。As shown in FIG. 5, the semiconductor laser device 10
In No. 1, a 0.1 μm thick p
A predetermined region of the -GaN light guide layer 73 is etched to a predetermined depth to form a ridge 10a.
【００６１】この場合、ｐ−ＧａＮ光ガイド層７３の平
坦部の厚さは、半導体レーザ素子１０１の横モード制御
の点から、０．０５μｍ以下であることが好ましい。ま
た、ＭＱＷ活性層７２が露出するまでｐ−ＧａＮ光ガイ
ド層７３の所定領域がエッチングされてＭＱＷ活性層７
２上にリッジ状のｐ−ＧａＮ光ガイド層７３が形成され
た構造であってもよい。In this case, the thickness of the flat portion of the p-GaN light guide layer 73 is preferably 0.05 μm or less from the viewpoint of controlling the lateral mode of the semiconductor laser device 101. Further, a predetermined region of the p-GaN optical guide layer 73 is etched until the MQW active layer 72 is exposed, and the MQW active layer 7 is etched.
2, a ridge-shaped p-GaN optical guide layer 73 may be formed.
【００６２】半導体レーザ素子１０１においては、ｐ−
ＧａＮ光ガイド層７３のリッジ部１０ａの上面にｐ電極
１３１が形成されている。また、ｐ−ＧａＮ光ガイド層
７３のリッジ部１０ａの両側面、ｐ−ＧａＮ光ガイド層
７３の平坦部上面、ｐ−ＧａＮ光ガイド層７３からｎ−
ＧａＮコンタクト層４までの側面、ならびにｎ電極１３
２が形成された領域を除くｎ−ＧａＮコンタクト層４の
上面にＳｉＯ2 等からなる絶縁膜１２が形成されてい
る。In the semiconductor laser device 101, p-
A p-electrode 131 is formed on the upper surface of the ridge portion 10a of the GaN light guide layer 73. Further, both side surfaces of the ridge portion 10a of the p-GaN light guide layer 73, the upper surface of the flat portion of the p-GaN light guide layer 73, and the n-
Side surface up to GaN contact layer 4 and n-electrode 13
An insulating film 12 made of SiO 2 or the like is formed on the upper surface of the n-GaN contact layer 4 except for a region where the second insulating film 2 is formed.
【００６３】本実施例の半導体レーザ素子１０１におい
ては、図１の半導体レーザ素子１００のようなｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層およびｐ−ＧａＮコンタクト層が形成
されず、代わりにｐ−ＧａＮ光ガイド層７３にリッジ部
１０ａが形成されてリッジ部１０ａの上面がｐ電極１３
１にオーミック接触している。In the semiconductor laser device 101 of this embodiment, the p-Al
The GaN cladding layer and the p-GaN contact layer are not formed. Instead, the ridge 10a is formed in the p-GaN optical guide layer 73, and the upper surface of the ridge 10a is
Ohmic contact with 1.
【００６４】このような半導体レーザ素子１０１のｐ型
半導体層側においては、ＭＱＷ活性層７２で発生した光
のしみ出しがｐ−ＧａＮ光ガイド層７３に限られる。こ
のため、光のしみ出しを抑制してＭＱＷ活性層７２に光
を効果的に閉じ込めることができる。それにより、垂直
横モードにおける高次モードを十分にカットオフするこ
とができる。したがって、半導体レーザ素子１０１にお
いては、しきい値電流の低減化が図られるとともに、レ
ーザ光を集光した際の集光特性が向上する。On the p-type semiconductor layer side of such a semiconductor laser device 101, exudation of light generated in the MQW active layer 72 is limited to the p-GaN light guide layer 73. For this reason, light seepage can be suppressed and light can be effectively confined in the MQW active layer 72. This makes it possible to sufficiently cut off higher-order modes in the vertical and horizontal modes. Therefore, in the semiconductor laser element 101, the threshold current is reduced, and the light-collecting characteristics when the laser light is collected are improved.
【００６５】このような半導体レーザ素子１０１におい
ては、ＭＱＷ活性層７２の厚さを小さくした場合におい
ても、光のしみ出しを抑制してＭＱＷ活性層７２に効果
的に光を閉じ込めることができる。したがって、半導体
レーザ素子１０１においてはＭＱＷ活性層７２の厚さを
小さくすることができる。厚さの小さなＭＱＷ活性層７
２においては良好な結晶性が実現されることから、この
ような半導体レーザ素子１０１においては素子特性の向
上が図られる。In such a semiconductor laser device 101, even when the thickness of the MQW active layer 72 is reduced, light can be prevented from seeping out and light can be effectively confined in the MQW active layer 72. Therefore, in the semiconductor laser device 101, the thickness of the MQW active layer 72 can be reduced. MQW active layer 7 with small thickness
In No. 2, since good crystallinity is realized, the device characteristics of such a semiconductor laser device 101 are improved.
【００６６】また、半導体レーザ素子１０１おいては、
抵抗が大きいｐ−ＡｌＧａＮクラッド層が形成されてい
ないため、動作電圧の低減化が十分に図られる。In the semiconductor laser device 101,
Since the p-AlGaN cladding layer having a large resistance is not formed, the operating voltage can be sufficiently reduced.
【００６７】特に、このような半導体レーザ素子１０１
においては、素子の動作温度の変化に伴う動作電圧の変
動を小さく抑えることが可能である。すなわち、半導体
レーザ素子１０１においては、動作温度を下げた場合に
おいても動作電圧の上昇が小さいので、低温下において
も絶縁破壊等の素子破壊の発生を防止することができ
る。In particular, such a semiconductor laser device 101
In, it is possible to suppress a change in operating voltage due to a change in operating temperature of the element. That is, in the semiconductor laser element 101, even when the operating temperature is lowered, the increase in the operating voltage is small, so that it is possible to prevent the occurrence of element breakdown such as dielectric breakdown even at a low temperature.
【００６８】図６は本発明のさらに他の実施例における
半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【００６９】図６に示す半導体レーザ素子１０２は、Ｍ
ＱＷ活性層７２上にキャリア漏れ防止層７４が形成され
るとともにこのキャリア漏れ防止層７４上にｐ−ＧａＮ
光ガイド層７３が形成された点を除いて、図５の半導体
レーザ素子１０１と同様の構造を有する。The semiconductor laser device 102 shown in FIG.
A carrier leakage prevention layer 74 is formed on QW active layer 72, and p-GaN is formed on carrier leakage prevention layer 74.
It has the same structure as the semiconductor laser device 101 of FIG. 5 except that the light guide layer 73 is formed.
【００７０】キャリア漏れ防止層７４は、ＭＱＷ活性層
７２およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３に比べて大きなバ
ンドギャップを有する。なお、ここでは、前述のように
ｎ−ＩｎＧａＮ井戸層７２ｂのバンドギャップの大きさ
をＭＱＷ活性層７２のバンドギャップの大きさと定義す
る。The carrier leakage prevention layer 74 has a larger band gap than the MQW active layer 72 and the p-GaN optical guide layer 73. Here, as described above, the size of the band gap of the n-InGaN well layer 72b is defined as the size of the band gap of the MQW active layer 72.
【００７１】例えば、上記の半導体レーザ素子１０２に
おいてはｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる厚さ２００Å
のキャリア漏れ防止層７４が形成されている。このよう
なキャリア漏れ防止層７４が形成された半導体レーザ素
子１０２においては、キャリア漏れ防止層７４が障壁と
なるため、ＭＱＷ活性層７２からｐ−ＧａＮ光ガイド層
７３へのキャリア（電子）の漏れが防止される。For example, in the semiconductor laser device 102 described above, the thickness of 200 .mu.m made of p-Al 0.25 Ga 0.75 N is used.
Is formed. In the semiconductor laser device 102 in which the carrier leakage prevention layer 74 is formed, the carrier leakage prevention layer 74 serves as a barrier, and thus the leakage of carriers (electrons) from the MQW active layer 72 to the p-GaN optical guide layer 73. Is prevented.
【００７２】上記の半導体レーザ素子１０２のｐ型半導
体層側においては、ＭＱＷ活性層７２で発生した光のし
み出しがキャリア漏れ防止層７４およびｐ−ＧａＮ光ガ
イド層７３に限られる。このため、光のしみ出しを抑制
してＭＱＷ活性層７２に光を効果的に閉じ込めることが
できる。それにより、垂直横モードにおける高次モード
を十分にカットオフすることができる。したがって、半
導体レーザ素子１０２においては、しきい値電流の低減
化が図られるとともに、レーザ光を集光した際の集光特
性が向上する。On the p-type semiconductor layer side of the above-described semiconductor laser device 102, the exudation of light generated in the MQW active layer 72 is limited to the carrier leakage prevention layer 74 and the p-GaN light guide layer 73. For this reason, light seepage can be suppressed and light can be effectively confined in the MQW active layer 72. This makes it possible to sufficiently cut off higher-order modes in the vertical and horizontal modes. Therefore, in the semiconductor laser device 102, the threshold current is reduced, and the light condensing characteristics when condensing the laser light are improved.
【００７３】特に、この場合においては、ＭＱＷ活性層
７２上にキャリア漏れ防止層７４が形成されているた
め、ＭＱＷ活性層７２からｐ−ＧａＮ光ガイド層７３へ
の電子（キャリア）の漏れを防止することが可能とな
る。したがって、半導体レーザ素子１０２においては、
しきい値電流の低減化がさらに図られる。In particular, in this case, since the carrier leakage prevention layer 74 is formed on the MQW active layer 72, the leakage of electrons (carriers) from the MQW active layer 72 to the p-GaN optical guide layer 73 is prevented. It is possible to do. Therefore, in the semiconductor laser device 102,
The threshold current can be further reduced.
【００７４】このような半導体レーザ素子１０２におい
ては、ＭＱＷ活性層７２の厚さを小さくした場合におい
ても、光のしみ出しを抑制してＭＱＷ活性層７２に効果
的に光を閉じ込めることができる。したがって、半導体
レーザ素子１０２においては、ＭＱＷ活性層７２の厚さ
を小さくすることができる。厚さの小さなＭＱＷ活性層
７２においては良好な結晶性が実現されることから、こ
のような半導体レーザ素子１０２においては素子特性の
向上が図られる。In such a semiconductor laser device 102, even when the thickness of the MQW active layer 72 is reduced, light can be prevented from seeping out and light can be effectively confined in the MQW active layer 72. Therefore, in the semiconductor laser device 102, the thickness of the MQW active layer 72 can be reduced. Since good crystallinity is realized in the MQW active layer 72 having a small thickness, device characteristics of such a semiconductor laser device 102 are improved.
【００７５】また、半導体レーザ素子１０２おいては、
抵抗が大きいｐ−ＡｌＧａＮクラッド層が形成されてい
ないため、動作電圧の低減化が十分に図られる。In the semiconductor laser device 102,
Since the p-AlGaN cladding layer having a large resistance is not formed, the operating voltage can be sufficiently reduced.
【００７６】特に、このような半導体レーザ素子１０２
においては、素子の動作温度の変化に伴う動作電圧の変
動を小さく抑えることが可能である。すなわち、半導体
レーザ素子１０２においては、動作温度を下げた場合に
おいても動作電圧の上昇が小さいので、低温下において
も絶縁破壊等の素子破壊の発生を防止することができ
る。In particular, such a semiconductor laser device 102
In, it is possible to suppress a change in operating voltage due to a change in operating temperature of the element. That is, in the semiconductor laser device 102, even when the operating temperature is lowered, the increase in the operating voltage is small, so that even at a low temperature, occurrence of device breakdown such as dielectric breakdown can be prevented.
【００７７】なお、上記においてキャリア漏れ防止層７
４は抵抗の大きなｐ−ＡｌＧａＮから構成されている
が、厚さが２００Åと小さいため、キャリア漏れ防止層
７４は半導体レーザ素子１０２の動作電圧には影響しな
い。キャリアの漏れを十分に抑制しかつ素子の動作電圧
の低減化を図る上では、キャリア漏れ防止層７４の厚さ
は１５０〜３００Åであることが好ましい。In the above description, the carrier leakage prevention layer 7
Reference numeral 4 is made of p-AlGaN having a large resistance. However, since the thickness is as small as 200 °, the carrier leakage prevention layer 74 does not affect the operating voltage of the semiconductor laser device 102. In order to sufficiently suppress carrier leakage and reduce the operating voltage of the device, the thickness of the carrier leakage prevention layer 74 is preferably 150 to 300 °.
【００７８】半導体レーザ素子１００〜１０２におい
て、各層の構成は上記に限定されるものではない。各層
は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌの少なくとも１つ
を含む窒化物系半導体から構成されていればよい。ま
た、上記においては基板としてサファイア基板を用いて
いるが、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ等からなる基板を用いて
もよい。In the semiconductor laser devices 100 to 102, the configuration of each layer is not limited to the above. Each layer may be made of a nitride-based semiconductor containing at least one of Al, Ga, In, B and Tl. In the above description, a sapphire substrate is used as the substrate, but a substrate made of Si, SiC, GaN, or the like may be used.
【００７９】さらに、上記においては基板上にｎ型層お
よびｐ型層がこの順で形成される場合について説明した
が、基板上にｐ型層およびｎ型層がこの順で形成されて
もよい。Further, the case where the n-type layer and the p-type layer are formed in this order on the substrate has been described above, but the p-type layer and the n-type layer may be formed in this order on the substrate. .
【００８０】また、上記においては本発明をリッジ導波
型構造を有する半導体レーザ素子に適用する場合につい
て説明したが、本発明をセルフアライン型構造を有する
半導体レーザ素子に適用してもよい。この場合について
以下に説明する。In the above, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure has been described. However, the present invention may be applied to a semiconductor laser device having a self-aligned structure. This case will be described below.
【００８１】図７は、本発明のさらに他の実施例におけ
る半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。図７
に示す半導体レーザ素子は、サファイア基板２１のＣ
（０００１）面上に、アンドープのＡｌＧａＮからなる
バッファ層２２、アンドープＧａＮ層２３、ｎ−ＧａＮ
からなるｎ−ＧａＮコンタクト層２４、ｎ−Ａｌ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎからなるｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２５、発光
層２６、ｐ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ−ＡｌＧａ
Ｎ第１クラッド層２７、開口部を有するｎ−ＡｌＧａＮ
からなるｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層２８、ｐ−Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
２９およびｐ−ＧａＮからなるｐ−ＧａＮコンタクト層
３０が順に積層されてなる。ｐ−ＧａＮコンタクト層３
０からｎ−ＧａＮコンタクト層２４までの一部領域が除
去され、ｎ−ＧａＮコンタクト層２４が露出している。
この露出したｎ−ＧａＮコンタクト層２４上にｎ電極１
３２が形成されている。また、ｐ−ＧａＮコンタクト層
３０の所定領域上にはｐ電極１３１が形成されている。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention. FIG.
The semiconductor laser device shown in FIG.
On the (0001) plane, a buffer layer 22 made of undoped AlGaN, an undoped GaN layer 23, and n-GaN
N-GaN contact layer 24 made of n-Al 0.05 G
n-AlGaN cladding layer 25 made of a 0.95 N, light emitting layer 26, p-AlGa made of p-Al 0.05 Ga 0.95 N
N first cladding layer 27, n-AlGaN having an opening
N-AlGaN current blocking layer 28 of p-Al
A p-AlGaN second cladding layer 29 made of 0.05 Ga 0.95 N and a p-GaN contact layer 30 made of p-GaN are sequentially laminated. p-GaN contact layer 3
A part of the region from 0 to the n-GaN contact layer 24 is removed, exposing the n-GaN contact layer 24.
The n-electrode 1 is formed on the exposed n-GaN contact layer 24.
32 are formed. Further, a p-electrode 131 is formed on a predetermined region of the p-GaN contact layer 30.
【００８２】なお、上記の発光層２６の構造は、図１の
半導体レーザ素子１００の発光層７の構造と同様であ
る。The structure of the light emitting layer 26 is the same as the structure of the light emitting layer 7 of the semiconductor laser device 100 shown in FIG.
【００８３】このように、上記の半導体レーザ素子はセ
ルフアライン型構造を有する。このような半導体レーザ
素子においては、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層２７お
よびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層２９の厚さの合計が
０．３μｍ未満となるようにする。それにより、図１の
半導体レーザ素子１００と同様の効果が得られる。As described above, the semiconductor laser device has a self-aligned structure. In such a semiconductor laser device, the total thickness of the p-AlGaN first cladding layer 27 and the p-AlGaN second cladding layer 29 is set to be less than 0.3 μm. Thereby, the same effect as that of the semiconductor laser device 100 of FIG. 1 can be obtained.
【００８４】また、ｐ型のクラッド層が形成されないセ
ルフアライン型構造の半導体レーザ素子であってもよ
い。A semiconductor laser device having a self-aligned structure in which a p-type clad layer is not formed may be used.
【００８５】例えば、図７の半導体レーザ素子におい
て、開口部を有するｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層２８
が発光層２６上に直接形成され、このｎ−ＡｌＧａＮ電
流ブロック層２８上およびｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック
層２８の開口部内で露出した発光層２６上にｐ−ＧａＮ
コンタクト層３０が形成された構造であってもよい。こ
の場合においては、図２の半導体レーザ素子１０１と同
様の効果が得られる。さらに、この場合、図３の半導体
レーザ素子１０２のように、発光層２６のＭＱＷ活性層
とｐ−ＧａＮ光ガイド層との間にキャリア漏れ防止層を
形成してもよい。For example, in the semiconductor laser device of FIG. 7, the n-AlGaN current blocking layer 28 having an opening is provided.
Is formed directly on the light emitting layer 26, and p-GaN is formed on the n-AlGaN current blocking layer 28 and on the light emitting layer 26 exposed in the opening of the n-AlGaN current blocking layer 28.
The structure in which the contact layer 30 was formed may be sufficient. In this case, the same effect as that of the semiconductor laser device 101 of FIG. 2 can be obtained. Further, in this case, a carrier leakage prevention layer may be formed between the MQW active layer of the light emitting layer 26 and the p-GaN light guide layer as in the semiconductor laser device 102 of FIG.
【００８６】図８は、本発明のさらに他の実施例におけ
る半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【００８７】図８に示す半導体レーザ素子は、ＭＱＷ活
性層７２上にキャリア漏れ防止層７４が形成されるとと
もにこのキャリア漏れ防止層７４上にｐ−ＧａＮ光ガイ
ド層７３が形成された点を除いて、図１の半導体レーザ
素子１００と同様の構造を有する。The semiconductor laser device shown in FIG. 8 is different from the semiconductor laser device in that a carrier leakage prevention layer 74 is formed on the MQW active layer 72 and a p-GaN light guide layer 73 is formed on the carrier leakage prevention layer 74. Thus, it has the same structure as the semiconductor laser device 100 of FIG.
【００８８】キャリア漏れ防止層７４は、ＭＱＷ活性層
７２およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３に比べて大きなバ
ンドギャップを有する。なお、ここでは、前述のように
ｎ−ＩｎＧａＮ井戸層７２ｂのバンドギャップの大きさ
をＭＱＷ活性層７２のバンドギャップの大きさと定義す
る。The carrier leakage prevention layer 74 has a larger band gap than the MQW active layer 72 and the p-GaN optical guide layer 73. Here, as described above, the size of the band gap of the n-InGaN well layer 72b is defined as the size of the band gap of the MQW active layer 72.
【００８９】例えば、本実施例の半導体レーザ素子にお
いては、ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる厚さ２００Å
のキャリア漏れ防止層７４が形成されている。このよう
なキャリア漏れ防止層７４が形成された本実施例の半導
体レーザ素子においては、キャリア漏れ防止層７４が障
壁となるため、ＭＱＷ活性層７２からｐ−ＧａＮ光ガイ
ド層７３へのキャリア（電子）の漏れが防止される。For example, in the semiconductor laser device of this embodiment, the thickness of 200 .mu.m of p-Al 0.25 Ga 0.75 N is used.
Is formed. In the semiconductor laser device of the present embodiment in which such a carrier leakage prevention layer 74 is formed, the carrier (electron) from the MQW active layer 72 to the p-GaN light guide layer 73 because the carrier leakage prevention layer 74 serves as a barrier. ) Is prevented from leaking.
【００９０】本実施例の半導体レーザにおいては、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層８の厚さｔ1が０．３μｍ未満と
小さいため、ｐ型半導体層側において、発光層７からｐ
−ＡｌＧａＮクラッド層８への光のしみ出しを抑制し、
垂直モードにおける高次モードをカットオフすることが
できる。このため、本半導体レーザ素子においては、し
きい値電流の低減化を図ることが可能になる。また、こ
の場合、レーザ光を集光した際の集光特性が良好であ
る。In the semiconductor laser of this embodiment, p-
Since the thickness t 1 of the AlGaN cladding layer 8 is as small as less than 0.3 μm, p
-Suppresses seepage of light to the AlGaN cladding layer 8;
Higher order modes in the vertical mode can be cut off. Therefore, in the present semiconductor laser device, the threshold current can be reduced. Further, in this case, the light-collecting characteristics when the laser light is collected are good.
【００９１】加えて、本半導体レーザ素子においては、
ＭＱＷ活性層７２の厚さを小さくした場合においても、
ｐ型半導体層側への光のしみ出しを抑制することができ
る。厚さの小さなＭＱＷ活性層７２においては、良好な
結晶性が実現されることから、このような半導体レーザ
素子においては素子特性の向上が図られる。In addition, in the present semiconductor laser device,
Even when the thickness of the MQW active layer 72 is reduced,
Exudation of light to the p-type semiconductor layer side can be suppressed. Since good crystallinity is realized in the MQW active layer 72 having a small thickness, device characteristics of such a semiconductor laser device can be improved.
【００９２】また、本実施例の半導体レーザ素子におい
ては、図１の半導体レーザ素子に比較して、キャリア漏
れ防止層７４により、ＭＱＷ活性層７２からのキャリア
漏れを、より一層十分に抑制することが可能である。し
たがって、しきい値電流の低減がさらに図られる。Further, in the semiconductor laser device of this embodiment, the carrier leakage from the MQW active layer 72 is more sufficiently suppressed by the carrier leakage prevention layer 74 as compared with the semiconductor laser device of FIG. Is possible. Therefore, the threshold current can be further reduced.
【００９３】さらに、本実施例の半導体レーザ素子にお
いては、抵抗の大きなｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の厚
さｔ1 が０．３μｍ未満と小さいので、ｐ電極１３１と
ｎ電極１３２との間の直列抵抗を小さくすることが可能
となる。したがって、本実施例の半導体レーザ素子にお
いては動作電圧の低減化が図られる。Further, in the semiconductor laser device of this embodiment, since the thickness t 1 of the p-AlGaN cladding layer 8 having a large resistance is as small as less than 0.3 μm, the series connection between the p electrode 131 and the n electrode 132 Resistance can be reduced. Therefore, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the operating voltage can be reduced.
【００９４】なお、上記の本実施例の半導体レーザ素子
においては、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｎ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層６がともにＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから
構成されているが、Ａｌ組成が０．０５よりも大きくて
もよい。ただし、クラッド層のＡｌ組成を０．０５以下
にすることによって、窒化物系半導体層の成長時に発生
する窒化物系半導体層にかかる歪を小さくすることがで
き、窒化物系半導体層でのクラックの発生を防止するこ
とができる。それにより、素子の歩留りを低下させるこ
となく、窒化物系半導体発光素子の動作電圧の低減化を
図ることが可能となる。In the semiconductor laser device of the present embodiment, the p-AlGaN cladding layer 8 and the n-A
Although both the lGaN cladding layers 6 are made of Al 0.05 Ga 0.95 N, the Al composition may be larger than 0.05. However, by setting the Al composition of the cladding layer to 0.05 or less, the strain applied to the nitride-based semiconductor layer during the growth of the nitride-based semiconductor layer can be reduced, and the crack in the nitride-based semiconductor layer can be reduced. Can be prevented from occurring. Thus, it is possible to reduce the operating voltage of the nitride-based semiconductor light emitting device without lowering the yield of the device.
【００９５】また、上記の本実施例の半導体レーザ素子
においては、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｎ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層６がともにＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから
構成され、同じ大きさのバンドギャップを有する場合に
ついて説明したが、バンドギャップの大きさが異なるｐ
−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層６が形成されてもよい。In the semiconductor laser device of the present embodiment, the p-AlGaN cladding layer 8 and the n-A
The case where both the lGaN cladding layers 6 are made of Al 0.05 Ga 0.95 N and have the same band gap has been described.
-AlGaN cladding layer 8 and n-AlGaN cladding layer 6 may be formed.
【００９６】また、上記においてはｎ−ＧａＮ光ガイド
層７１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３の両方が形成さ
れる場合について説明したが、ｎ−ＧａＮ光ガイド層７
１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３のどちらか一方のみ
が形成された構造であってもよく、また、ｎ−ＧａＮ光
ガイド層７１およびｐ−ＧａＮ光ガイド層７３の両方が
形成されない構造であってもよい。In the above description, the case where both the n-GaN light guide layer 71 and the p-GaN light guide layer 73 are formed has been described.
A structure in which only one of the p-GaN light guide layer 73 and the n-GaN light guide layer 73 is formed may be used, or a structure in which both the n-GaN light guide layer 71 and the p-GaN light guide layer 73 are not formed. You may.
【００９７】なお、上記においては本発明を半導体レー
ザ素子に適用する場合について説明したが、本発明を半
導体レーザ素子以外の半導体発光素子に適用してもよ
い。In the above description, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser device has been described. However, the present invention may be applied to a semiconductor light emitting device other than the semiconductor laser device.
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザ素子を
示す模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.
【図２】図１の半導体レーザ素子の発光層の詳細な構造
を示す模式的な部分拡大図である。FIG. 2 is a schematic partial enlarged view showing a detailed structure of a light emitting layer of the semiconductor laser device of FIG.
【図３】図１の半導体レーザ素子の所定領域におけるレ
ーザ光の電界分布を示す模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing an electric field distribution of laser light in a predetermined region of the semiconductor laser device of FIG.
【図４】ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層の厚さが０．３μｍ
以上である半導体レーザ素子のレーザ光の電界分布を示
す模式的な断面図である。FIG. 4 shows a p-AlGaN cladding layer having a thickness of 0.3 μm.
It is a typical sectional view showing the electric field distribution of the laser beam of the above-mentioned semiconductor laser device.
【図５】本発明の他の実施例における半導体レーザ素子
を示す模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図７】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図８】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子を示す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図９】従来の窒化物系半導体レーザ素子の例を示す模
式的な断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example of a conventional nitride-based semiconductor laser device.
１ サファイア基板 ２ バッファ層 ３ アンドープＧａＮ層 ４ ｎ−ＧａＮコンタクト層 ５ ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層 ６ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ７ 発光層 ８ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 ９ ｐ−ＧａＮコンタクト層 １０，１０ａ リッジ部 １１ ｎ電極形成領域 １２ 絶縁膜 ７１ ｎ−ＧａＮ光ガイド層 ７２ ＭＱＷ活性層 ７３ ｐ−ＧａＮ光ガイド層 ７４ キャリア漏れ防止層 １００，１０１，１０２ 半導体レーザ素子 １３１ ｐ電極 １３２ ｎ電極 Reference Signs List 1 sapphire substrate 2 buffer layer 3 undoped GaN layer 4 n-GaN contact layer 5 n-InGaN crack prevention layer 6 n-AlGaN cladding layer 7 light emitting layer 8 p-AlGaN cladding layer 9 p-GaN contact layer 10, 10a ridge 11 n electrode formation region 12 insulating film 71 n-GaN optical guide layer 72 MQW active layer 73 p-GaN optical guide layer 74 carrier leakage prevention layer 100, 101, 102 semiconductor laser device 131 p electrode 132 n electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 隆司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 野村 康彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA05 CA14 CA40 5F073 AA13 AA44 AA51 AA74 CA02 CA07 EA18 EA23 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takashi Kano 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiko Nomura 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 5F041 AA03 CA05 CA14 CA40 5F073 AA13 AA44 AA51 AA74 CA02 CA07 EA18 EA23
Claims (8)
含む発光層上に、III 族窒化物系半導体からなり前記活
性層よりも大きなバンドギャップを有しかつ前記活性層
よりも小さな屈折率を有するｐ型クラッド層が形成さ
れ、前記ｐ型クラッド層の厚さが０．３μｍ未満である
ことを特徴とする窒化物系半導体発光素子。1. A light emitting layer comprising a group III nitride-based semiconductor and including an active layer, a light emitting layer comprising a group III nitride-based semiconductor having a larger band gap than the active layer and a smaller refractive index than the active layer. Wherein the p-type cladding layer having the following formula is formed, and the thickness of the p-type cladding layer is less than 0.3 μm.
５以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系
半導体発光素子。2. The method according to claim 1, wherein the cladding layer has an aluminum composition of 0.0
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the number is 5 or less.
型クラッド層よりも小さなバンドギャップを有しかつ前
記ｐ型クラッド層よりも大きな屈折率を有するとともに
前記活性層よりも大きなバンドギャップを有しかつ前記
活性層よりも小さな屈折率を有するｐ型光ガイド層をさ
らに含み、前記ｐ型光ガイド層上に前記ｐ型クラッド層
が形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の
窒化物系半導体発光素子。3. The light emitting layer according to claim 1, wherein the light emitting layer is provided on the active layer.
P-type light having a smaller band gap than the p-type cladding layer, a larger refractive index than the p-type cladding layer, a larger band gap than the active layer, and a smaller refractive index than the active layer. 3. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a guide layer, wherein the p-type clad layer is formed on the p-type light guide layer.
前記ｐ型光ガイド層よりも大きなバンドギャップを有す
るｐ型のキャリア漏れ防止層をさらに含み、前記キャリ
ア漏れ防止層上に前記ｐ型光ガイド層が形成されたこと
を特徴とする請求項３記載の窒化物系半導体発光素子。4. The light emitting layer further includes a p-type carrier leakage prevention layer formed on the active layer and having a band gap larger than that of the p-type light guide layer, wherein the p-type carrier leakage prevention layer is formed on the carrier leakage prevention layer. 4. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein a light guide layer is formed.
れ、前記リッジ部の厚さが０．３μｍ未満であることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半
導体発光素子。5. The nitride semiconductor according to claim 1, wherein a ridge is formed in the p-type cladding layer, and the thickness of the ridge is less than 0.3 μm. Light emitting element.
上に前記活性層よりも大きなバンドギャップを有しかつ
前記活性層よりも小さな屈折率を有するｐ型光ガイド層
が形成されてなる発光層を備え、前記ｐ型光ガイド層上
にｐ電極がオーミック接触していることを特徴とする窒
化物系半導体発光素子。6. A p-type light guide layer having a band gap larger than that of the active layer and a refractive index smaller than that of the active layer is formed on the active layer. A nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a light-emitting layer, wherein a p-electrode is in ohmic contact with the p-type light guide layer.
前記ｐ型光ガイド層よりも大きなバンドギャップを有す
るｐ型のキャリア漏れ防止層をさらに含み、前記キャリ
ア漏れ防止層上に前記ｐ型光ガイド層が形成されたこと
を特徴とする請求項６記載の窒化物系半導体発光素子。7. The light emitting layer further includes a p-type carrier leakage prevention layer formed on the active layer and having a larger band gap than the p-type light guide layer, and the p-type carrier leakage prevention layer is formed on the carrier leakage prevention layer. 7. The nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein a light guide layer is formed.
れ、前記リッジ部の上面に前記ｐ電極がオーミック接触
していることを特徴とする請求項６または７記載の窒化
物系半導体発光素子。8. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein a ridge portion is formed in said p-type light guide layer, and said p-electrode is in ohmic contact with an upper surface of said ridge portion. element.
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