JP2002134839A - Nitride semiconductor laser element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element capable of continuous oscillation at room temperatures by reducing a threshold current of a laser element made of nitride semiconductor. SOLUTION: At least an optical guide layer made of p-type nitride semiconductor, an optical confinement layer, and a contact layer are formed on an active layer made of nitride semiconductor containing In. The widths of optical guide layer in a direction in parallel with the oscillation direction of laser beam of the laser element, the optical confinement layer, and the contact layer are made smaller by an etching adjustment than the width of active layer. In addition, an insulating thin film is formed continuously on an etching face of the optical guide layer, the optical confinement layer, and the contact layer, and a positive electrode connected to the contact layer is formed through the insulating thin film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ
_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりな
るレーザ素子に関する。The present invention relates to a nitride semiconductor (In).
_{X Al Y Ga 1-XY N} , 0 ≦ X, 0 ≦ Y, a laser element made of X + Y ≦ 1).

【０００２】[0002]

【従来の技術】紫外〜青色に発振する半導体レーザの材
料として窒化物半導体が研究されているが、最近まで実
際に発振に成功したという報告は成されていなかった。
ところが、我々は９５年１２月この材料よりなるレーザ
素子で、４１０ｎｍの室温でのパルス発振を世界で初め
て発表した。2. Description of the Related Art A nitride semiconductor has been studied as a material for a semiconductor laser that emits ultraviolet to blue light. However, until recently, there was no report that oscillation was actually successful.
However, in December 1995, we announced the world's first pulse oscillation at room temperature of 410 nm with a laser device made of this material.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】パルス発振に成功した
素子はストライプ状の電極を正電極とし、電極幅でもっ
て活性層に係る電流を制限する利得導波型のレーザ素子
であり、しきい値電流密度で４ｋＡ／cm^２以上ある。連
続発振させるためにはしきい値電流密度をさらに下げる
必要がある。An element which succeeds in pulse oscillation is a gain-guided laser element in which a stripe-shaped electrode is used as a positive electrode, and the current applied to the active layer is limited by the electrode width. The current density is 4 kA / cm ² or more. For continuous oscillation, it is necessary to further reduce the threshold current density.

【０００４】従って本発明はこのような事情を鑑みて成
されたものであって、その目的とするところは、窒化物
半導体よりなるレーザ素子のしきい値電流を小さくし
て、室温で連続発振可能な素子を実現することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the threshold current of a laser device made of a nitride semiconductor and to achieve continuous oscillation at room temperature. It is to realize possible elements.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ素子は、
（ａ）Ｉｎを含む窒化物半導体よりなる活性層の上に、
ｐ型の窒化物半導体よりなる光ガイド層、光閉じ込め層
及びコンタクト層を有し、（ｂ）前記レーザ素子のレー
ザ光の共振方向に平行な方向にあたる前記光ガイド層、
光閉じこめ層及びコンタクト層の幅が前記活性層の幅よ
りもエッチングにより狭く調整され、（ｃ）前記光ガイ
ド層、光閉じこめ層及びコンタクト層のエッチング面に
は絶縁性薄膜が連続して形成されて、その絶縁性薄膜を
介してコンタクト層と接続した正電極が設けられている
ことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a laser device comprising:
(A) On an active layer made of a nitride semiconductor containing In,
(b) an optical guide layer comprising a p-type nitride semiconductor, an optical confinement layer, and a contact layer, and (b) the optical guide layer in a direction parallel to a resonance direction of laser light of the laser element;
The width of the light confinement layer and the contact layer is adjusted to be smaller than the width of the active layer by etching, and (c) an insulating thin film is continuously formed on the etched surfaces of the light guide layer, the light confinement layer, and the contact layer. And a positive electrode connected to the contact layer via the insulating thin film.

【０００６】さらに本発明のレーザ素子では、エッチン
グされた前記光ガイド層、前記光閉じこめ層及び前記コ
ンタクト層の断面形状は、レーザ光の共振方向に垂直な
方向に対し、活性層側を底部とし、コンタクト層側を上
部とする台形を有することを特徴とする。Further, in the laser device according to the present invention, the etched light guide layer, the light confinement layer and the contact layer have a sectional shape in which the bottom is on the active layer side with respect to the direction perpendicular to the laser light resonance direction. And a trapezoid having the contact layer side as the upper part.

【０００７】さらにまた、前記活性層はＩｎ_XＧａ_1-XＮ
（０＜X＜１）よりなる井戸層を有する多重量子井戸構
造であることを特徴とする。Further, the active layer is made of In _x Ga ₁ -xN.
It is characterized by having a multiple quantum well structure having a well layer composed of (0 <X <1).

【０００８】[0008]

【作用】窒化物半導体は厚膜を成長させるのが困難であ
るという性質を有している。例えばＡｌを含む窒化物半
導体は特にその性質が強い。レーザ発振させるためには
結晶性の良い活性層を成長させることが重要である。本
発明の（ａ）要件では、活性層をＩｎを含む窒化物半導
体としているので、その結晶の性質がＡｌを含む他の窒
化物半導体に比べて柔らかいため、厚膜を成長させやす
く結晶性の良い活性層が成長できる。さらに活性層の上
にｐ型窒化物半導体よりなる光ガイド層を設けている。
ＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザであれば活性層で光ガイ
ド層が兼用でき特に必要がないが、窒化物半導体の場
合、前記したように厚膜が成長させにくいため、この光
ガイド層が必須となる。次の光閉じ込め層は活性層より
もバンドギャップが大きい層であればどのような層でも
良いが、活性層よりもバンドギャップを大きくするため
には、Ａｌを含む窒化物半導体が選択される。ところが
Ａｌを含むｐ型窒化物半導体は電極とのオーミックが取
りにくいので、コンタクト層を必須とする。The nitride semiconductor has a property that it is difficult to grow a thick film. For example, a nitride semiconductor containing Al has particularly strong properties. In order to cause laser oscillation, it is important to grow an active layer having good crystallinity. According to the requirement (a) of the present invention, since the active layer is made of a nitride semiconductor containing In, its crystal properties are softer than those of other nitride semiconductors containing Al. A good active layer can be grown. Further, an optical guide layer made of a p-type nitride semiconductor is provided on the active layer.
In the case of a GaAlAs-based semiconductor laser, the light guide layer can also be used as the active layer, which is not particularly necessary. However, in the case of a nitride semiconductor, as described above, it is difficult to grow a thick film, so this light guide layer is essential. The next light confinement layer may be any layer as long as it has a larger band gap than the active layer, but a nitride semiconductor containing Al is selected in order to make the band gap larger than the active layer. However, since a p-type nitride semiconductor containing Al is difficult to form an ohmic contact with an electrode, a contact layer is required.

【０００９】（ｂ）の要件ではレーザ素子のレーザ光の
共振方向に平行な方向にあたる光ガイド層、光閉じこめ
層及びコンタクト層の幅がエッチングにより活性層の幅
よりも狭く調整されているので、いわゆる実効屈折率導
波型のレーザ素子となる。このような構造であると電流
が活性層よりも上のｐ型層中で広がらずに、活性層の一
点に集中でき、しかも光はｐ型層の下の活性部のみに集
中できるので、横モードのレーザ光の閉じ込めができ、
しきい値電流を低下させることができる。In the requirement (b), the width of the light guide layer, the light confinement layer, and the contact layer in the direction parallel to the resonance direction of the laser light of the laser element is adjusted to be smaller than the width of the active layer by etching. This is a so-called effective refractive index guided laser device. With such a structure, the current can be concentrated on one point of the active layer without spreading in the p-type layer above the active layer, and light can be concentrated only on the active portion below the p-type layer. Mode laser light can be confined,
The threshold current can be reduced.

【００１０】（ｃ）の要件では、絶縁性薄膜により光ガ
イド層、光閉じこめ層及びコンタクト層のエッチング面
を保護すると共に、直接大面積の正電極をエッチングさ
れたコンタクト層に形成するのが難しいので、絶縁性薄
膜を介して大面積の正電極が形成できるようにしてい
る。また、正と負の電極を同一面側に設けた窒化物半導
体レーザ素子でも、絶縁性薄膜を介することにより、両
電極間の短絡を防止することができる。According to the requirement (c), it is difficult to protect the etched surfaces of the optical guide layer, the optical confinement layer, and the contact layer with the insulating thin film, and to directly form a large-area positive electrode on the etched contact layer. Therefore, a large-area positive electrode can be formed via the insulating thin film. Further, even in a nitride semiconductor laser device having positive and negative electrodes provided on the same surface side, a short circuit between both electrodes can be prevented by interposing an insulating thin film.

【００１１】次に、エッチングされた光ガイド層、光閉
じこめ層及びコンタクト層の断面形状を、レーザ光の共
振方向に垂直な方向に対し、活性層側を底部とし、コン
タクト層側を上部とする台形とすると、膜厚が均一でピ
ット、欠陥の無い絶縁性薄膜を形成することができる。
絶縁性薄膜にピット、欠陥があると電極をＣＶＤ等で形
成する際に電極材料がピット中に侵入して、素子を電気
的に短絡させる恐れがある。Next, the cross-sectional shapes of the etched light guide layer, light confinement layer and contact layer are set such that the active layer side is the bottom and the contact layer side is the top in the direction perpendicular to the laser light resonance direction. With a trapezoid, an insulating thin film having a uniform thickness and no pits or defects can be formed.
If the insulating thin film has pits or defects, the electrode material may enter the pits when the electrode is formed by CVD or the like, and may short-circuit the element.

【００１２】また活性層はＩｎ_XＧａ_1-XＮ（０＜X＜
１）よりなる井戸層を有する多重量子井戸構造であるこ
とを特徴とする。ＩｎＧａＮは結晶性良く成長できる。
Ｉｎ_XＧａ_1-XＮよりなる井戸層の膜厚は１００オングス
トローム以下、さらに好ましくは７０オングストローム
以下が望ましい。多重量子井戸構造の場合、障壁層も積
層するが障壁層は井戸層よりもバンドギャップが大きい
ＩｎＧａＮ、ＧａＮを選択し、特に好ましくは障壁層も
ＩｎＧａＮとすると、井戸層と障壁層が両方ともＩｎを
含むため同一温度で成長できるので、ＧａＮを形成する
ときのように高温にしなくても済み、先に形成したＩｎ
ＧａＮ井戸層が分解しにくくなる。そのため多重量子井
戸構造の全体の結晶性が良くなるため容易にレーザ発振
しやすくなる。障壁層の膜厚は特に限定しないが、井戸
層の２倍以下の膜厚を有していることが望ましい。The active layer is made of In _x Ga ₁ -xN (0 <x <
It is characterized by having a multiple quantum well structure having a well layer consisting of 1). InGaN can be grown with good crystallinity.
The thickness of the well layer made of In _x Ga ₁ -xN is preferably 100 Å or less, more preferably 70 Å or less. In the case of a multiple quantum well structure, a barrier layer is also laminated, but InGaN or GaN having a larger band gap than the well layer is selected. Particularly preferably, when the barrier layer is also made of InGaN, both the well layer and the barrier layer are made of InGaN. GaN can be grown at the same temperature, so that it is not necessary to raise the temperature as in the case of forming GaN.
The GaN well layer is less likely to be decomposed. As a result, the overall crystallinity of the multiple quantum well structure is improved, so that laser oscillation can be easily performed. Although the thickness of the barrier layer is not particularly limited, it is preferable that the thickness be equal to or less than twice the thickness of the well layer.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係るレ
ーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、図２は図
１のレーザ素子の形状を示す斜視図である。図１は図２
に示す素子のレーザ光の共振方向に垂直方向で切断した
際の断面図を示している。素子構造としては、基板１の
上に、ｎ型コンタクト層２、ｎ型光閉じこめ層３、ｎ型
光ガイド層４、活性層５、ｐ型光ガイド層６、ｐ型光閉
じ込め層７、ｐ型コンタクト層８を順に積層した基本構
造を有している。なお、本明細書で示すレーザ素子の構
造はあくまでも基本的な構造を示すものであり、これら
に示す層の間に他の窒化物半導体よりなる層を挿入して
も、本発明の請求項に示す思想を逸脱しない範囲であれ
ば適宜変更を加えても良い。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the laser device shown in FIG. FIG. 1 is FIG.
2 shows a cross-sectional view of the element shown in FIG. As an element structure, an n-type contact layer 2, an n-type light confinement layer 3, an n-type light guide layer 4, an active layer 5, a p-type light guide layer 6, a p-type light confinement layer 7, It has a basic structure in which the mold contact layers 8 are sequentially stacked. It should be noted that the structure of the laser element shown in this specification shows only a basic structure, and even if a layer made of another nitride semiconductor is inserted between the layers shown in the description, the claims of the present invention may be applied. Changes may be made as appropriate as long as they do not deviate from the idea shown.

【００１４】基板１はサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃、Ａ面、Ｃ
面、Ｒ面）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、１１１面）等の
絶縁性基板が多く用いられるが、この他ＳｉＣ、Ｍｇ
Ｏ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の単結晶よりなる従来より知られて
いる基板が用いられる。The substrate 1 is made of sapphire (Al ₂ O ₃ , A surface, C
Surface, R surface), and an insulating substrate such as spinel (MgAl ₂ O ₄ , 111 surface).
A conventionally known substrate made of a single crystal such as O, Si, and ZnO is used.

【００１５】ｎ型コンタクト層２はＩｎ_XＡｌ_YＧａ
_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することが
でき、特にＧａＮ、ＩｎＧａＮ、その中でもＳｉをドー
プしたＧａＮで構成することにより、キャリア濃度の高
いｎ型層が得られ、また負電極２０と好ましいオーミッ
ク接触が得られるので、レーザ素子のしきい値電流を低
下させることができる。負電極２０の材料としてはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しく
は合金が好ましいオーミックが得られる。ＧａＮに限ら
ず窒化物半導体は、ノンドープ（不純物をドープしない
状態）でも結晶内部にできる窒素空孔のためｎ型となる
性質があるが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等のドナー不純物を結
晶成長中にドープすることにより、キャリア濃度が高
く、好ましいｎ型特性を示す窒化物半導体が得られる。The n-type contact layer 2 is made of In _x Al _Y Ga
It can be composed of _1-XYN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1). In particular, by being composed of GaN, InGaN, and particularly of GaN doped with Si, an n-type layer having a high carrier concentration can be formed. As a result, a preferable ohmic contact with the negative electrode 20 is obtained, so that the threshold current of the laser element can be reduced. The material of the negative electrode 20 is A
Metals or alloys such as l, Ti, W, Cu, Zn, Sn, and In can provide an ohmic. Not only GaN but also nitride semiconductors have the property of being n-type due to nitrogen vacancies formed in the crystal even when they are non-doped (in a state where impurities are not doped). However, donor impurities such as Si, Ge, and Sn are added during crystal growth. By doping, a nitride semiconductor having a high carrier concentration and exhibiting preferable n-type characteristics can be obtained.

【００１６】ｎ型光閉じこめ層３はＡｌを含むｎ型の窒
化物半導体で構成し、好ましくは二元混晶あるいは三元
混晶のＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０＜Y≦１）とすることによ
り、結晶性の良いものが得られ、また活性層との屈折率
差を大きくしてレーザ光の縦モードの閉じ込めに有効で
ある。この層は通常０．１μｍ〜１μｍの膜厚で成長さ
せることが望ましい。０．１μｍよりも薄いと光閉じ込
め層として作用しにくく、１μｍよりも厚いと、結晶中
にクラックが入りやすくなり素子作成が困難となる傾向
にある。The n-type optical confinement layer 3 is made of an n-type nitride semiconductor containing Al, and preferably has a binary or ternary mixed crystal of Al _Y Ga ₁ -YN (0 <Y ≦ 1). By doing so, a material having good crystallinity can be obtained, and the difference in refractive index from the active layer is increased, which is effective for confining the longitudinal mode of laser light. This layer is usually preferably grown to a thickness of 0.1 μm to 1 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, it does not easily function as a light confinement layer.

【００１７】ｎ型光ガイド層４は、Ｉｎを含むｎ型の窒
化物半導体若しくはｎ型ＧａＮで構成し、好ましくは三
元混晶若しくは二元混晶のＩｎ_XＧａ_1-XＮ（０≦X＜
１）とする。この層は通常１００オングストローム〜１
μｍの膜厚で成長させることが望ましく、特にＩｎＧａ
Ｎ、ＧａＮとすることにより次の活性層５を量子井戸構
造とすることが容易に可能になる。The n-type light guide layer 4 is made of an n-type nitride semiconductor containing In or n-type GaN, preferably a ternary mixed crystal or a binary mixed crystal of In _x Ga ₁ -xN (0 ≦ n). X <
1). This layer is typically 100 Angstroms to 1
It is desirable to grow with a film thickness of μm, especially InGa
By using N and GaN, the next active layer 5 can easily have a quantum well structure.

【００１８】活性層５は先にも述べたように、Ｉｎを含
む窒化物半導体で構成し、好ましくは三元混晶のＩｎ_X
Ｇａ_1-XＮ（０＜X＜１）とする。三元混晶のＩｎＧａＮ
は四元混晶のものに比べて結晶性が良い物が得られるの
で、発光出力が向上する。その中でも特に好ましくは活
性層をＩｎ_XＧａ_1-XＮよりなる井戸層と、井戸層よりも
バンドギャップの大きい窒化物半導体よりなる障壁層と
を積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi-quantum-
well）とする。障壁層も同様に三元混晶のＩｎ _X'Ｇａ
_1-X'Ｎ（０≦X'＜１、X'＜X）が好ましく、井戸＋障壁
＋井戸＋・・・＋障壁＋井戸層となるように積層して多
重量子井戸構造を構成する。このように活性層をＩｎＧ
ａＮを積層したＭＱＷとすると、量子準位間発光で約３
６５ｎｍ〜６６０ｎｍ間での高出力なＬＤを実現するこ
とができる。さらに、井戸層の上にＩｎＧａＮよりなる
障壁層を積層すると、ＩｎＧａＮよりなる障壁層はＧａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ結晶に比べて結晶が柔らかい。そのため
クラッド層のＡｌＧａＮの厚さを厚くできるのでレーザ
発振が実現できる。さらに、ＩｎＧａＮとＧａＮとでは
結晶の成長温度が異なる。例えばＭＯＶＰＥ法ではＩｎ
ＧａＮは６００℃〜８００℃で成長させるのに対して、
ＧａＮは８００℃より高い温度で成長させる。従って、
ＩｎＧａＮよりなる井戸層を成長させた後、ＧａＮより
なる障壁層を成長させようとすれば、成長温度を上げて
やる必要がある。成長温度を上げると、先に成長させた
ＩｎＧａＮ井戸層が分解してしまうので結晶性の良い井
戸層を得ることは難しい。さらに井戸層の膜厚は数十オ
ングストロームしかなく、薄膜の井戸層が分解するとＭ
ＱＷを作製するのが困難となる。それに対し本発明で
は、障壁層もＩｎＧａＮであるため、井戸層と障壁層が
同一温度で成長できる。従って、先に形成した井戸層が
分解することがないので結晶性の良いＭＱＷを形成する
ことができる。これはＭＱＷの最も好ましい態様を示し
たものであるが、他に井戸層をＩｎＧａＮ、障壁層をＧ
ａＮ、ＡｌＧａＮのように井戸層よりも障壁層のバンド
ギャップエネルギーを大きくすればどのような組成でも
良い。The active layer 5 contains In as described above.
Ternary mixed crystal In_X
Ga_1-XN (0 <X <1). Ternary mixed crystal InGaN
Can be obtained with better crystallinity than quaternary mixed crystals
Thus, the light emission output is improved. Among them, the activity is particularly preferable.
Insulating layer_XGa_1-XN well layer and more than the well layer
A barrier layer made of a nitride semiconductor having a large band gap;
Quantum well structure (MQW: Multi-quantum-
well). Similarly, the barrier layer is made of ternary mixed crystal In. _{X '}Ga
_{1-X '}N (0 ≦ X ′ <1, X ′ <X) is preferred, and well + barrier
+ Well + ... + barrier + well layer
Construct a quantum well structure. Thus, the active layer is formed of InG
Assuming that MQW has a stacked aN, about 3
Realization of high-output LD between 65 nm and 660 nm
Can be. Furthermore, it consists of InGaN on the well layer
When the barrier layers are stacked, the barrier layer made of InGaN becomes Ga
The crystal is softer than the N and AlGaN crystals. for that reason
Since the thickness of the AlGaN cladding layer can be increased, the laser
Oscillation can be realized. In addition, InGaN and GaN
Different crystal growth temperatures. For example, in the MOVPE method, In
GaN grows at 600-800 ° C.,
GaN is grown at a temperature higher than 800 ° C. Therefore,
After growing a well layer made of InGaN,
If you try to grow a barrier layer, increase the growth temperature
I need to do it. When the growth temperature is raised, it grows first
Wells with good crystallinity because the InGaN well layer is decomposed
It is difficult to get a door layer. Furthermore, the thickness of the well layer is several tens
And the well layer of the thin film decomposes to M
It becomes difficult to produce QW. In contrast, in the present invention
The well layer and the barrier layer are made of InGaN because the barrier layer is also made of InGaN.
Can be grown at the same temperature. Therefore, the well layer formed earlier
Form MQW with good crystallinity because it does not decompose
be able to. This shows the most preferred aspect of MQW
In addition, the well layer is made of InGaN, and the barrier layer is made of G.
Band of barrier layer rather than well layer like aN, AlGaN
Any composition if the gap energy is increased
good.

【００１９】多重量子井戸構造の活性層５の総膜厚は１
００オングストローム以上に調整することが好ましい。
１００オングストロームよりも薄いと、十分に出力が上
がらず、レーザ発振しにくい傾向にある。また活性層の
膜厚も厚すぎると出力が低下する傾向にあり、１μｍ以
下、さらに好ましくは０．５μｍ以下に調整することが
望ましい。１μｍよりも厚いと活性層の結晶性が悪くな
るか、レーザ光が活性層中に広がってしまい、しきい値
電流が増加する傾向にある。The total thickness of the active layer 5 having the multiple quantum well structure is 1
It is preferable to adjust the thickness to 00 angstrom or more.
If the thickness is less than 100 angstroms, the output does not increase sufficiently, and laser oscillation tends to be difficult. If the thickness of the active layer is too large, the output tends to decrease, and it is desirable that the thickness be adjusted to 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. If the thickness is more than 1 μm, the crystallinity of the active layer deteriorates, or the laser light spreads in the active layer, and the threshold current tends to increase.

【００２０】次にｐ型光ガイド層６は、Ｉｎを含む窒化
物半導体若しくはＧａＮで構成し、好ましくは二元混晶
または三元混晶のＩｎ_YＧａ_1-YＮ（０＜Y≦１）を成長
させるる。この光ガイド層６は、通常１００オングスト
ローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望ましく、特
にＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることにより、次のｐ型光閉
じこめ層７を結晶性良く成長できる。なお、ｐ型の窒化
物半導体はＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃａ等のアクセプ
ター不純物を結晶成長中にドープすることによって得ら
れるが、その中でもＭｇが最も好ましいｐ型特性を示
す。また結晶成長後、不活性ガス雰囲気中で、４００℃
以上でアニーリングすることにより、さらに低抵抗なｐ
型を得ることができる。Next, the p-type light guide layer 6 is made of a nitride semiconductor containing In or GaN, preferably a binary or ternary mixed crystal of In _Y Ga ₁ -YN (0 <Y ≦ 1). To grow). The light guide layer 6 is preferably grown with a thickness of usually 100 Å to 1 μm. In particular, by using InGaN or GaN, the next p-type light confinement layer 7 can be grown with good crystallinity. Note that a p-type nitride semiconductor can be obtained by doping an acceptor impurity such as Zn, Mg, Be, Cd, or Ca during crystal growth, and Mg exhibits the most preferable p-type characteristics. After crystal growth, at 400 ° C. in an inert gas atmosphere.
By annealing as described above, a lower resistance p
You can get the mold.

【００２１】ｐ型光閉じこめ層７は、Ａｌを含むｐ型の
窒化物半導体で構成し、好ましくは二元混晶または三元
混晶のＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０＜Y≦１）とすることにより
結晶性の良いものが得られる。このｐ型光閉じこめ層は
ｎ型光閉じこめ層と同じく、０．１μｍ〜１μｍの膜厚
で成長させることが望ましく、ＡｌＧａＮのようなＡｌ
を含むｐ型窒化物半導体とすることにより、活性層との
屈折率差を大きくして、縦モードのレーザ光の光閉じ込
め層として有効に作用する。The p-type optical confinement layer 7 is made of a p-type nitride semiconductor containing Al, and is preferably a binary mixed crystal or ternary mixed crystal Al _Y Ga ₁ -YN (0 <Y ≦ 1). By doing so, a material having good crystallinity can be obtained. This p-type optical confinement layer is preferably grown to a thickness of 0.1 μm to 1 μm, like the n-type optical confinement layer.
By using a p-type nitride semiconductor containing, the difference in the refractive index from the active layer is increased, and the layer effectively functions as a light confinement layer for longitudinal mode laser light.

【００２２】ｐ型コンタクト層８はｐ型Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ
_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することが
でき、特にＩｎＧａＮ、ＧａＮ、その中でもＭｇをドー
プしたｐ型ＧａＮとすると、最もキャリア濃度の高いｐ
型層が得られて、正電極３０と良好なオーミック接触が
得られ、しきい値電流を低下させることができる。正電
極３０の材料としてはＮｉ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、
Ａｇ、Ａｕ等の比較的仕事関数の高い金属又は合金がオ
ーミックが得られやすい。The p-type contact layer 8 is made of p-type In _x Al _Y Ga
_1-XYN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1). In particular, when InGaN, GaN, and particularly p-type GaN doped with Mg, p-GaN having the highest carrier concentration is used.
A mold layer is obtained, good ohmic contact with the positive electrode 30 is obtained, and the threshold current can be reduced. Materials of the positive electrode 30 include Ni, Pd, Ir, Rh, Pt,
A metal or alloy having a relatively high work function, such as Ag or Au, can easily obtain an ohmic.

【００２３】以上、本発明のレーザ素子の基本構造につ
いて説明したが、本明細書において示すｎ型層の一般式
Ａｌ_XＧａ_1-XＮ、ｐ型層のＡｌ_XＧａ_1-XＮ等の組成比X
値は単に一般式を示しているに過ぎず、ｎ型層のXとｐ
型層のXとが同一の値を示すものではない。また同様に
他の一般式において使用するY値も同一の一般式が同一
の値を示すものではない。While the basic structure of the laser device of the present invention has been described above, the n-type layer represented by the general formula Al _x Ga ₁ -xN, the p-type layer Al _x Ga ₁ -xN, etc. Composition ratio X
The values are merely general formulas, X and p of the n-type layer
X in the mold layer does not indicate the same value. Similarly, the Y values used in other general formulas do not indicate the same value in the same general formula.

【００２４】次に、本発明のレーザ素子では、レーザ光
の共振方向に水平な方向のｐ型光ガイド層６、ｐ型光閉
じこめ層７及びｐ型コンタクト層８は、エッチングによ
り活性層５の幅よりも狭くされる。エッチング手段はド
ライエッチングを好ましく用い、例えば反応性イオンエ
ッチング、イオンミリング、ＥＣＲエッチング、集束イ
オンビームエッチング、イオンビームアシストエッチン
グ等を用いることができる。エッチングされたｐ型層の
好ましい幅としては、１０μｍ以下、さらに好ましくは
５μｍ以下、最も好ましくは３μｍ以下に調整すると、
レーザの非点隔差が小さくなり、しきい値電流も低くな
る。図１ではこれらのエッチング手段により端面を垂直
にエッチングしているが、メサエッチによりエッチング
後の断面形状が台形になるようにするのがさらに好まし
い。Next, in the laser device of the present invention, the p-type light guide layer 6, the p-type light confinement layer 7, and the p-type contact layer 8 in the direction horizontal to the resonance direction of the laser beam are etched to form the active layer 5. It is narrower than the width. As the etching means, dry etching is preferably used, and for example, reactive ion etching, ion milling, ECR etching, focused ion beam etching, ion beam assisted etching, or the like can be used. When the preferred width of the etched p-type layer is adjusted to 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and most preferably 3 μm or less,
The astigmatism of the laser is reduced and the threshold current is also reduced. Although the end face is vertically etched by these etching means in FIG. 1, it is more preferable that the cross-sectional shape after the etching be trapezoidal by the mesa etch.

【００２５】次に絶縁性薄膜１０を形成するには、プラ
ズマＣＶＤ、スパッタリング、分子線蒸着等の常用され
ている気相製膜手段を用いることができる。絶縁性薄膜
１０の材料としては、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ａｌ
Ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃等の高誘電体材料が使用できる。この絶縁
性薄膜の膜厚は特に問うものではないが、例えば０．０
１μｍ〜５０μｍ程度の膜厚で形成できる。Next, in order to form the insulating thin film 10, it is possible to use a commonly used gas phase film forming means such as plasma CVD, sputtering and molecular beam deposition. As a material of the insulating thin film 10, for example, SiO ₂ , SiN, Al
High dielectric materials such as N and Al ₂ O ₃ can be used. The thickness of the insulating thin film is not particularly limited, but may be, for example, 0.0
It can be formed with a film thickness of about 1 μm to 50 μm.

【００２６】本発明に類似した技術として例えば特開平
６−１５２０７２号公報に屈折率導波型のレーザ素子が
示されている。しかしながらこの公報ではエッチング深
さが活性層を超えてｎ型層にまで至っている。本発明の
レーザ素子ではエッチング深さは図１、図３に示すよう
に活性層を超えない。活性層を超えないことによりエッ
チングダメージが活性層中に入りにくくなるので、レー
ザ素子の寿命を長くすることができる。As a technique similar to the present invention, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-152072 discloses a refractive index guided laser element. However, in this publication, the etching depth extends beyond the active layer to the n-type layer. In the laser device of the present invention, the etching depth does not exceed the active layer as shown in FIGS. By not exceeding the active layer, etching damage hardly enters the active layer, so that the life of the laser element can be extended.

【００２７】正電極３０は絶縁性薄膜１０を介してｐ型
コンタクト層８に接続されている。なおこの図では電極
をｐ型コンタクト層８の真上に形成しているが、図３に
示すように、電極面積を広げるために絶縁性薄膜１０を
介して正電極３０を延長してもよい。The positive electrode 30 is connected to the p-type contact layer 8 via the insulating thin film 10. In this figure, the electrode is formed directly above the p-type contact layer 8, but as shown in FIG. 3, the positive electrode 30 may be extended via the insulating thin film 10 to increase the electrode area. .

【００２８】図３は本発明の他の実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式的な断面図である。この図では、ｐ
型光ガイド層６、ｐ型光閉じこめ層７及びｐ型コンタク
ト層８のエッチング後の断面形状が、レーザ光の共振方
向に垂直な方向に対し、活性層５側を底部とし、ｐ型コ
ンタクト層８側を上部とする台形とされている。図１に
示すようにエッチング端面をほぼ垂直な形状とすると、
エッチングされた面に形成する絶縁性薄膜にピット
（孔）が発生しやすくなる。つまりエッチングにより発
生した直角部分、垂直部分にあたる箇所は水平部分に比
べて、均一な膜ができにくい。正電極となる金属材料が
万一ピットから侵入すると短絡する恐れがある。しか
し、図３に示すような形状とすると絶縁性薄膜１０が均
一な膜厚で形成できるので、素子の信頼性が高まる。台
形にメサエッチされた最上層のｐ型コンタクト層のスト
ライプ幅も１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以
下、最も好ましくは３μｍ以下に調整することが望まし
い。また、図３に示すようにエッチング深さは、図１の
ように活性層５に達するまでエッチングしなくとも、ｐ
型光ガイド層６の途中で止めることも可能である。さら
に、正電極３０も、レーザ素子をヒートシンク、あるい
はサブマウントとワイヤーボンディング、あるいはダイ
レクトボンディングするためにその電極面積を広げるこ
とも可能である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention. In this figure, p
The cross-sectional shapes after etching of the p-type light guide layer 6, the p-type light confinement layer 7, and the p-type contact layer 8 are such that the active layer 5 side is the bottom with respect to the direction perpendicular to the resonance direction of the laser light, and the p-type contact layer It is trapezoidal with the eight side as the upper part. As shown in FIG. 1, if the etching end face is made almost vertical,
Pits (holes) are likely to occur in the insulating thin film formed on the etched surface. In other words, it is more difficult to form a uniform film in a portion corresponding to a right angle portion and a vertical portion generated by etching than in a horizontal portion. If the metal material serving as the positive electrode intrudes from the pit, there is a possibility that a short circuit may occur. However, if the shape is as shown in FIG. 3, the insulating thin film 10 can be formed with a uniform thickness, so that the reliability of the element is improved. It is desirable that the stripe width of the uppermost p-type contact layer mesa-etched in a trapezoid is also adjusted to 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and most preferably 3 μm or less. In addition, as shown in FIG. 3, the etching depth is not limited to the etching depth until reaching the active layer 5 as shown in FIG.
It is also possible to stop in the middle of the mold light guide layer 6. Further, the area of the positive electrode 30 can also be increased in order to wire bond or directly bond the laser element to a heat sink or a submount.

【００２９】［実施例］図４は本発明の一実施例に係る
レーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下本
発明の具体例をこの図を元に説明する。また実施例の方
法はＭＯＶＰＥ法によりＬＤ素子を作成する方法である
が、本発明の素子はＭＯＶＰＥ法だけではなく、例えば
ＭＢＥ、ＨＤＶＰＥ等の他の知られている窒化物半導体
の気相成長法を用いて成長させることができる。Embodiment FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to one embodiment of the present invention. A specific example of the present invention will be described below with reference to FIG. Although the method of the embodiment is a method of manufacturing an LD device by the MOVPE method, the device of the present invention is not limited to the MOVPE method, but may be any other known nitride semiconductor such as MBE or HDVPE. Can be used for growth.

【００３０】よく洗浄されたスピネル基板４１（ＭｇＡ
ｌ₂Ｏ₄、１１１面）をＭＯＶＰＥ装置の反応容器内に設
置した後、原料ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム）
と、アンモニアを用い、温度５００℃でサファイア基板
の表面にＧａＮよりなるバッファ層４２を２００オング
ストロームの膜厚で成長させた。このバッファ層４１は
基板と窒化物半導体との格子不整合を緩和する作用があ
り、他にＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等を成長させることも可能
である。このバッファ層を成長させることにより、基板
の上に成長させるｎ型窒化物半導体の結晶性が良くなる
ことが知られているが、成長方法、基板の種類等により
バッファ層が成長されない場合もある。A well-cleaned spinel substrate 41 (MgA)
l ₂ O ₄ , 111 face) was placed in the reaction vessel of the MOVPE apparatus, and then TMG (trimethylgallium) was added to the source gas.
Then, a buffer layer 42 of GaN was grown on the surface of the sapphire substrate at a temperature of 500 ° C. with a thickness of 200 Å using ammonia. The buffer layer 41 has an effect of alleviating lattice mismatch between the substrate and the nitride semiconductor, and can also grow AlN, AlGaN, or the like. It is known that the growth of the buffer layer improves the crystallinity of the n-type nitride semiconductor grown on the substrate, but the buffer layer may not be grown depending on the growth method, the type of the substrate, and the like. .

【００３１】続いて温度を１０５０℃に上げ、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニア、ドナー不純物としてＳｉＨ
₄（シラン）ガスを用いて、ＳｉドープＧａＮよりなる
ｎ型コンタクト層４３を４μｍの膜厚で成長させた。Subsequently, the temperature was raised to 1050 ° C., and TMG, ammonia, and SiH were used as donor impurities in the source gas.
_{4 An} n-type contact layer 43 made of Si-doped GaN was grown to a thickness of 4 μm using (silane) gas.

【００３２】次に温度を７５０℃まで下げ、原料ガスに
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、ＳｉドープＩｎ
_0.1Ｇａ_{0 .9}Ｎよりなるクラック防止層４４を５００オン
グストロームの膜厚で成長させた。このクラック防止層
４４はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎ
ＧａＮで成長させることにより、次に成長させるＡｌを
含む窒化物半導体よりなるｎ型光閉じこめ層４５を厚膜
で成長させることが可能となる。ＬＤの場合は、光閉じ
込め層、光ガイド層となる層を、例えば０．１μｍ以上
の膜厚で成長させる必要がある。従来ではＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ層の上に直接厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、
後から成長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので素子
作製が困難であったが、このクラック防止層が次に成長
させる光閉じこめ層４５にクラックが入るのを防止する
ことができる。しかも次に成長させる光閉じこめ層４５
を厚膜で成長させても膜質良く成長できる。なおこのク
ラック防止層４４は１００オングストローム以上、０．
５μｍ以下の膜厚で成長させることが好ましい。１００
オングストロームよりも薄いと前記のようにクラック防
止として作用しにくく、０．５μｍよりも厚いと、結晶
自体が黒変する傾向にある。なお、このクラック防止層
４４は成長方法、成長装置によっては省略することもで
きる。Next, the temperature was lowered to 750 ° C., and TMG, TMI (trimethylindium) and ammonia were used as source gases, silane gas was used as impurity gas, and Si-doped In was used.
The crack preventing layer 44 of _0.1 Ga _{0 .9} N was grown to the thickness of 500 angstroms. This crack prevention layer 44 is an n-type nitride semiconductor containing In, preferably In
By growing with GaN, it becomes possible to grow the n-type optical confinement layer 45 made of a nitride semiconductor containing Al to be grown next with a thick film. In the case of LD, it is necessary to grow a layer to be a light confinement layer and a light guide layer with a thickness of, for example, 0.1 μm or more. Conventionally, GaN, Al
When growing thick AlGaN directly on the GaN layer,
Although cracks were formed in AlGaN grown later, it was difficult to fabricate the device. However, this crack prevention layer can prevent cracks from entering the optical confinement layer 45 to be grown next. Moreover, the optical confinement layer 45 to be grown next
Can be grown with good film quality even if it is grown as a thick film. Note that the crack prevention layer 44 has a thickness of 100 Å or more and a thickness of 0.1 Å.
It is preferable to grow the film with a thickness of 5 μm or less. 100
If it is thinner than Å, it will be difficult to act as a crack prevention as described above, and if it is thicker than 0.5 μm, the crystals themselves will tend to turn black. The crack prevention layer 44 may be omitted depending on the growth method and the growth apparatus.

【００３３】次に、温度を１０５０℃にして、原料ガス
にＴＥＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモ
ニア、不純物ガスにシランガスを用いて、Ｓｉドープｎ
型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなるｎ型光閉じこめ層４５を
０．５μｍの膜厚で成長させた。Next, the temperature was increased to 1050 ° C., and TEG, TMA (trimethylaluminum) and ammonia were used as source gases, and silane gas was used as an impurity gas.
An n-type optical confinement layer 45 of type Al _0.3 Ga _0.7 N was grown to a thickness of 0.5 μm.

【００３４】続いて、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、
不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ
よりなるｎ型光ガイド層４６を５００オングストローム
の膜厚で成長させた。Subsequently, TMG, ammonia,
Si-doped n-type GaN using silane gas as impurity gas
An n-type light guide layer 46 was grown to a thickness of 500 Å.

【００３５】次に原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニ
アを用いて活性層４７を成長させた。活性層は温度を７
５０℃に保持して、まずノンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよ
りなる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、ノンドープＩｎ_0.01Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層を５
０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を１
３回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚０．１μ
ｍの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層４７を成長
させた。Next, an active layer 47 was grown using TMG, TMI, and ammonia as source gases. The active layer has a temperature of 7
While maintaining the temperature at 50 ° C., first, a well layer made of non-doped In _0.2 Ga _0.8 N is grown to a thickness of 25 Å. Next, a barrier layer made of non-doped In _0.01 Ga _0.95 N was deposited at the same temperature by changing only the molar ratio of TMI.
It is grown to a thickness of 0 Å. This operation is 1
Repeat three times and finally grow the well layer to a total thickness of 0.1μ
An active layer 47 having a multiple quantum well structure with a thickness of m was grown.

【００３６】活性層４７成長後、温度を１０５０℃にし
てＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、アクセプター不純物源
としてＣｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウ
ム）を用い、Ｍｇドープｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
ｐ型キャップ層４８を１００オングストロームの膜厚で
成長させた。このｐ型キャップ層４８は１μｍ以下、さ
らに好ましくは１０オングストローム以上、０．１μｍ
以下の膜厚で成長させることにより、ＩｎＧａＮよりな
る活性層が分解するのを防止するキャップ層としての作
用があり、また活性層の上にＡｌを含むｐ型窒化物半導
体よりなるｐ型キャップ層４８を成長させることによ
り、発光出力が格段に向上する。逆に活性層に接するｐ
層をＧａＮとすると素子の出力が約１／３に低下してし
まう。これはＡｌＧａＮがＧａＮに比べてｐ型になりや
すく、またｐ型キャップ層４８成長時に、ＩｎＧａＮが
分解するのを抑える作用があるためと推察されるが、詳
しいことは不明である。このｐ型キャップ層４８の膜厚
は１μｍよりも厚いと、層自体にクラックが入りやすく
なり素子作製が困難となる傾向にある。なおこのｐ型キ
ャップ層４８も省略可能である。After the growth of the active layer 47, the temperature is raised to 1050 ° C., TMG, TMA, ammonia, Cp ₂ Mg (cyclopentadienyl magnesium) as an acceptor impurity source, and Mg-doped p-type Al _0.2 Ga _0.8 N The mold cap layer 48 was grown to a thickness of 100 Å. The thickness of the p-type cap layer 48 is 1 μm or less, more preferably 10 Å or more, and 0.1 μm or less.
The growth with the following thickness acts as a cap layer for preventing the active layer made of InGaN from being decomposed, and a p-type cap layer made of a p-type nitride semiconductor containing Al is formed on the active layer. By growing 48, the light emission output is significantly improved. Conversely, p in contact with the active layer
If the layer is made of GaN, the output of the device will be reduced to about 1/3. This is presumed to be because AlGaN is more likely to be p-type than GaN, and has the effect of suppressing the decomposition of InGaN during growth of the p-type cap layer 48, but the details are unknown. If the thickness of the p-type cap layer 48 is greater than 1 μm, cracks tend to occur in the layer itself, which tends to make element fabrication difficult. The p-type cap layer 48 can be omitted.

【００３７】次に温度を１０５０℃に保持しながら、Ｔ
ＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ型光ガイド層４９を５００オングストロ
ームの膜厚で成長させた。この第二のｐ型光ガイド層４
９は上記したように、ＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることに
より次のＡｌを含む光閉じこめ層５０を結晶性良く成長
できる。Next, while maintaining the temperature at 1050 ° C., T
Mg-doped p-type G using MG, ammonia, Cp2Mg
A p-type light guide layer 49 made of aN was grown to a thickness of 500 Å. This second p-type light guide layer 4
By using InGaN or GaN as described above, the light confinement layer 9 containing Al can be grown with good crystallinity.

【００３８】続いて、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃ
ｐ2Ｍｇを用いてＭｇドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなる
ｐ型光閉じこめ層５０を０．５μｍの膜厚で成長させ
た。Subsequently, TMG, TMA, ammonia, C
The p-type light confinement layer 50 made of Mg-doped Al _0.3 Ga _0.7 N with p2Mg was grown to the thickness of 0.5 [mu] m.

【００３９】続いて、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ
を用い、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層５１を０．５μｍの膜厚で成長させた。Subsequently, TMG, ammonia, Cp2Mg
Was used to grow a p-type contact layer 51 made of Mg-doped p-type GaN with a thickness of 0.5 μm.

【００４０】以上のようにして窒化物半導体を積層した
ウェーハを反応容器から取り出し、反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）装置にて、最上層のｐ型コンタクト層５
１から選択エッチを行い、負電極２０を形成すべきｎ型
コンタクト層４３の表面を露出させた。なおエッチング
形状は、後に形成する共振器の方向に対して平行なスト
ライプ状とし、ストライプ幅は１０μｍとした。The wafer on which the nitride semiconductor is laminated as described above is taken out of the reaction vessel, and the uppermost p-type contact layer 5 is formed by a reactive ion etching (RIE) apparatus.
Selective etching was performed from 1 to expose the surface of the n-type contact layer 43 where the negative electrode 20 was to be formed. The etching shape was a stripe shape parallel to the direction of the resonator to be formed later, and the stripe width was 10 μm.

【００４１】次に、ｐ型コンタクト層５１の上から同じ
くＲＩＥにより、選択メサエッチを行い、ｐ型コンタク
ト層５１、ｐ型光閉じこめ層５０、ｐ型光ガイド層４
９、ｐ型層４８の一部をストライプ状にエッチングし
た。エッチングにより残る最上層のｐ型コンタクト層の
ストライプ幅は１μｍとし、台形状の底部にあたるｐ型
層４８のストライプ幅はおよそ４μｍとした。Next, a selective mesa etch is also performed from above the p-type contact layer 51 by RIE, and the p-type contact layer 51, the p-type light confinement layer 50, and the p-type light guide layer 4 are formed.
9. A part of the p-type layer 48 was etched in a stripe shape. The stripe width of the uppermost p-type contact layer left by etching was 1 μm, and the stripe width of the p-type layer 48 at the bottom of the trapezoid was about 4 μm.

【００４２】エッチングの終わった窒化物半導体ウェー
ハの正電極、負電極を形成すべき部分にマスクをかけ、
さらにプラズマＣＶＤ装置でＳｉＯ₂よりなる絶縁膜１
１をｐ型コンタクト層５１、ｐ型光閉じこめ層５０、ｐ
型光ガイド層４９、ｐ型キャップ層４８のエッチング端
面に４μｍの膜厚で形成した。A mask is applied to portions of the nitride semiconductor wafer on which the positive and negative electrodes are to be formed after the etching,
Further, an insulating film 1 made of SiO ₂ by a plasma CVD device
1 is a p-type contact layer 51, a p-type optical confinement layer 50,
The light guide layer 49 and the p-type cap layer 48 were formed with a thickness of 4 μm on the etched end faces.

【００４３】次に、ｐ型コンタクト層５１にはＮｉとＡ
ｕよりなるストライプ状の正電極３１を絶縁膜１１を介
して形成し、先に露出させたｎ型コンタクト層４３には
ＴｉとＡｌよりなるストライプ状の負電極２１を形成し
た。Next, Ni and A are formed in the p-type contact layer 51.
A striped positive electrode 31 made of u was formed via the insulating film 11, and a striped negative electrode 21 made of Ti and Al was formed on the n-type contact layer 43 previously exposed.

【００４４】以上のようにしたウェーハを、まずストラ
イプ状の電極に平行な位置で分割した後、次に電極に垂
直な方向で分割し、垂直な方向で分割した分割面を研磨
して鏡面とした。その共振面に常法に従って誘電体多層
膜を形成してレーザチップとした。このレーザチップを
ヒートシンクに設置し、常温でパルス発振させたところ
しきい値電流密度２ｋＡ／cm²で４１０ｎｍのレーザ発
振を示した。The wafer as described above is first divided at a position parallel to the stripe-shaped electrodes, then divided in a direction perpendicular to the electrodes, and the divided surface divided in the vertical direction is polished to obtain a mirror surface. did. A dielectric multilayer film was formed on the resonance surface according to a conventional method to obtain a laser chip. This laser chip was placed on a heat sink and pulsed at room temperature. As a result, a laser oscillation of 410 nm was shown at a threshold current density of ² kA / cm ² .

【００４５】これに対し、メサエッチを行わずにｐ型コ
ンタクト層５１の表面にＳｉＯ₂よりなる１μｍ幅（露
出するｐ型コンタクト層のストライプ幅が１μｍである
こと。）の電流狭窄層を設け、同様にして正電極を設け
た利得導波型のレーザ素子はしきい値電流密度が４ｋＡ
／cm²以上であった。On the other hand, a 1 μm-wide current confinement layer made of SiO ₂ (the exposed p-type contact layer has a stripe width of 1 μm) is provided on the surface of the p-type contact layer 51 without performing the mesa etching. Similarly, a gain-guided laser device provided with a positive electrode has a threshold current density of 4 kA.
/ Cm ² or more.

【００４６】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ素
子では横モードのレーザ光が制御できるためにレーザ発
振のしきい値電流密度が低下して、連続発振に近づける
ことが可能となった。窒化物半導体は現在研究されてい
るII−VI族化合物半導体よりなるレーザ素子に比べて短
波長が発振できるという利点がある。従って窒化物半導
体で連続発振が可能となると、書き込み光源、読みとり
光源としての需要が爆発的に増え、その産業上の利用価
値は非常に大きい。As described above, in the laser device of the present invention, since the laser light in the transverse mode can be controlled, the threshold current density of laser oscillation is reduced, and it becomes possible to approach continuous oscillation. . Nitride semiconductors have the advantage that they can oscillate at shorter wavelengths than currently studied laser devices made of II-VI compound semiconductors. Therefore, if continuous oscillation is possible with a nitride semiconductor, the demand as a writing light source and a reading light source will explosively increase, and its industrial utility value is very large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to one embodiment of the present invention.

【図２】 図１のレーザ素子の形状を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the laser device of FIG.

【図３】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【図４】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・・基板 ２・・・・ｎ型コンタクト層 ３・・・・ｎ型光閉じこめ層 ４・・・・ｎ型光ガイド層 ５・・・・活性層 ６・・・・ｐ型光ガイド層 ５・・・・ｐ型光閉じこめ層 ６・・・・ｐ型コンタクト層 １０・・・・絶縁性薄膜 ２０、３０・・・・電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate 2 ... n-type contact layer 3 ... n-type light confinement layer 4 ... n-type light guide layer 5 ... active layer 6 ... p-type light Guide layer 5 p-type light confinement layer 6 p-type contact layer 10 insulating thin film 20 30 electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 Ｉｎを含む窒化物半導体よりなる活性層
の上に、ｐ型の窒化物半導体よりなる光ガイド層、光閉
じ込め層及びコンタクト層を有し、前記レーザ素子のレ
ーザ光の共振方向に平行な方向にあたる前記光ガイド
層、光閉じこめ層及びコンタクト層の幅が前記活性層の
幅よりもエッチングにより狭く調整され、前記光ガイド
層、光閉じこめ層及びコンタクト層のエッチング面には
絶縁性薄膜が連続して形成されて、その絶縁性薄膜を介
してコンタクト層と接続した正電極が設けられているこ
とを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。An optical guide layer, a light confinement layer, and a contact layer made of a p-type nitride semiconductor are provided on an active layer made of a nitride semiconductor containing In, and a resonance direction of laser light of the laser element is provided. The width of the light guide layer, the light confinement layer, and the contact layer, which is in a direction parallel to the width of the light guide layer, the light confinement layer, and the contact layer, are adjusted to be smaller than the width of the active layer by etching. A nitride semiconductor laser device comprising a thin film formed continuously and a positive electrode connected to a contact layer via the insulating thin film. 【請求項２】 前記エッチングされた前記光ガイド層、
前記光閉じこめ層及び前記コンタクト層の断面形状は、
レーザ光の共振方向に垂直な方向に対し、活性層側を底
部とし、コンタクト層側を上部とする台形を有すること
を特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素
子。2. The light guide layer etched,
The cross-sectional shape of the light confinement layer and the contact layer,
2. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laser device has a trapezoid having a bottom portion on the active layer side and an upper portion on the contact layer side with respect to a direction perpendicular to the resonance direction of the laser light. 【請求項３】 前記活性層はＩｎ_XＧａ_1-XＮ（０＜X＜
１）よりなる井戸層を有する多重量子井戸構造であるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化物半
導体レーザ素子。3. The method according to claim 1, wherein the active layer is formed of In _x Ga ₁ -xN (0 <X <
3. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laser device has a multiple quantum well structure having a well layer composed of 1).