JP2003158344A - Semiconductor structure, semiconductor light emitting element and their manufacturing method - Google Patents

Semiconductor structure, semiconductor light emitting element and their manufacturing method

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JP2003158344A JP2002165891A JP2002165891A JP2003158344A JP 2003158344 A JP2003158344 A JP 2003158344A JP 2002165891 A JP2002165891 A JP 2002165891A JP 2002165891 A JP2002165891 A JP 2002165891A JP 2003158344 A JP2003158344 A JP 2003158344A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reproducibility and controllability of Al composition and thickness of an AlGaN layer in a mask narrow aperture part, and control the shape of a beam spot of a semiconductor laser. SOLUTION: When the AlGaN layer is selectively grown from an aperture part of a mask, a growth condition that polycrystalline deposition speed on the mask is intentionally increased is used, so that the degree of concentration of Al material and Ga material to the aperture part is kept stably. In order to control the degree of constriction of current and light at an output end surface while laser performance is maintained, characteristics of an optical waveguide layer, a clad layer, a current constriction layer, etc., are changed to an optical waveguide direction.

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、選択成長により形
成された半導体構造に関し、特に、再現性の良いＡｌ組
成や層厚を実現した半導体構造に関する。また、本発明
は、半導体レーザの出射光の形状を制御する技術に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor structure formed by selective growth and, more particularly, to a semiconductor structure that realizes a highly reproducible Al composition and layer thickness. The present invention also relates to a technique for controlling the shape of emitted light from a semiconductor laser.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＧａＮをはじめとするIII族窒化物半導
体は、ＩｎＰやＧａＡｓなどの他の化合物半導体に比
べ、禁制帯エネルギーが３．４ｅＶと大きい。この性質
を利用し、窒素を構成元素として有する半導体（以下、
窒化物系半導体という）を用いた素子の開発が精力的に
行われている。現在、緑から紫外の比較的短い波長で発
光する素子、例えば発光ダイオード（以下、窒化物系発
光ダイオードという）や半導体レーザ（以下、窒化物系
半導体レーザという）が実現されている（例えば、S. N
akamura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 35 (1996) L74
など）。2. Description of the Related Art Group III nitride semiconductors such as GaN have a large forbidden band energy of 3.4 eV as compared with other compound semiconductors such as InP and GaAs. Utilizing this property, a semiconductor having nitrogen as a constituent element (hereinafter,
Devices using nitride-based semiconductors) are being actively developed. At present, an element that emits light having a relatively short wavelength from green to ultraviolet, for example, a light emitting diode (hereinafter, referred to as a nitride-based light-emitting diode) or a semiconductor laser (hereinafter, referred to as a nitride-based semiconductor laser) is realized (for example, S .N
akamura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 35 (1996) L74
Such).

【０００３】《従来例》図１に、選択成長により作製し
た従来の窒化物系半導体レーザの概略断面図を示す（特
開２０００−５８９８１号公報）。図１の窒化物系半導
体レーザの半導体層はすべて(0 0 0 1)面を表面とする
六方晶である。図１の窒化物系半導体レーザは、ｎ型Ｇ
ａＮ基板１９２上に、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ
０．０７Ｇａ０ ．９３Ｎクラッド層１１３、厚さ０．１
μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、厚さ２．５ｎｍの
Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ５ｎｍのＩｎ
０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層からなる７周期の多重量
子井戸構造活性層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ
光ガイド層１０６、該ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６上に
＜１−１００＞方向のストライプ状に形成された、幅４
μｍの開口部１１６を挟んで一対の幅１５μｍ、厚さ２
００ｎｍのＳｉＯ２マスク１１５、該ＳｉＯ２マスク１
１５を用いて選択的に形成された厚さ０．４μｍのｐ型
Ａｌ０．０７Ｇａ０ ．９３Ｎクラッド層１１７、厚さ
０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１１８、該ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１１８上に形成され、かつ前記開口部
１１６と中心が一致する幅１８μｍの開口部を持ったＳ
ｉＯ２マスク１２１、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ
電極１２２、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１２
０が形成されている。ｎ型ＧａＮ基板１９２は導電性を
有するので、その裏面にｎ電極１２０を形成している。<< Conventional Example >> FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a conventional nitride semiconductor laser produced by selective growth (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-58981). The semiconductor layers of the nitride-based semiconductor laser of FIG. 1 are all hexagonal crystals with the (0 0 0 1) plane as the surface. The nitride-based semiconductor laser shown in FIG.
0.4 μm thick n-type Al on aN substrate 192
0.07 Ga 0 . 93 N cladding layer 113, thickness 0.1
μm n-type GaN optical guide layer 104, 2.5 nm thick In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer and 5 nm thick In
7-period multiple quantum well structure active layer 105 made of 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, p-type GaN having a thickness of 0.1 μm
Optical guide layer 106, width 4 formed on the p-type GaN optical guide layer 106 in a stripe shape in the <1-100> direction.
A pair of width of 15 μm and a thickness of 2 with the opening 116 of μm interposed therebetween.
00 nm SiO 2 mask 115, the SiO 2 mask 1
0.4 μm thick p-type Al 0.07 Ga 0 . 93 N cladding layer 117, 0.2 μm thick p-type GaN contact layer 118, and p-type G
An S formed on the aN contact layer 118 and having an opening with a width of 18 μm whose center coincides with the opening 116.
iO 2 mask 121, p made of Ni / Au bilayer metal
Electrode 122, n-electrode 12 made of Ti / Al two-layer metal
0 is formed. Since the n-type GaN substrate 192 has conductivity, the n-electrode 120 is formed on the back surface thereof.

【０００４】図１に示された窒化物系半導体レーザの半
導体結晶部分の製造工程においては、まず、減圧（３０
０Ｔｏｒｒ）有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法に
より、平坦な面ｎ型ＧａＮ基板１９２上に、ｎ型Ａｌ
０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１１３、ｎ型ＧａＮ
光ガイド層１０４、多重量子井戸構造活性層１０５、ｐ
型ＧａＮ光ガイド層１０６を前記順序で形成した後に、
結晶の＜１−１００＞方向に、幅４μｍのストライプ状
の開口部１１６を持つＳｉＯ２マスク１１５を形成し、
しかる後に、ＭＯＶＰＥ法により、前記ＳｉＯ２マスク
１１５の開口部１１６にのみ選択的にｐ型Ａｌ０．０７
Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１１７、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１１８を形成する。In the manufacturing process of the semiconductor crystal portion of the nitride semiconductor laser shown in FIG.
0 Torr) n-type Al was formed on a flat surface n-type GaN substrate 192 by a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
0.07 Ga 0.93 N cladding layer 113, n-type GaN
Optical guide layer 104, multiple quantum well structure active layer 105, p
After the type GaN light guide layer 106 is formed in the above order,
An SiO 2 mask 115 having a stripe-shaped opening 116 having a width of 4 μm is formed in the <1-100> direction of the crystal,
Then, p-type Al 0.07 is selectively formed only in the opening 116 of the SiO 2 mask 115 by MOVPE.
A Ga 0.93 N cladding layer 117 and a p-type GaN contact layer 118 are formed.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１に示し
た従来の窒化物系半導体レーザには、狭開口部のｐ型Ａ
ｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１１７のＡｌ組成
・厚さの再現性や制御性に欠け、製造安定性の点で課題
を有していた。However, in the conventional nitride-based semiconductor laser shown in FIG. 1, the p-type A having a narrow opening is used.
The reproducibility and controllability of the Al composition / thickness of the l 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 117 were lacking, and there was a problem in terms of manufacturing stability.

【０００６】また、上述したような結晶成長技術を用い
て製造された半導体レーザの出射端面における出射光の
分布は、一般に、結晶成長方向（以下、この方向を
「縦」方向という）よりも、結晶成長方向に垂直な方向
（以下、この方向を「横」方向という）が長い楕円状の
形状となる。しかしながら、ＤＶＤの書き込みなどに半
導体レーザを用いる場合、スポット形状は真円に近いほ
ど光を効率よく利用することができるため、出射光のス
ポット形状を真円に近づけるための技術が求められる。The distribution of emitted light on the emitting end face of a semiconductor laser manufactured by using the above-described crystal growth technique is generally higher than that in the crystal growth direction (hereinafter, this direction is referred to as "longitudinal" direction). The direction perpendicular to the crystal growth direction (hereinafter, this direction is referred to as the “transverse” direction) has a long elliptical shape. However, when a semiconductor laser is used for writing on a DVD or the like, light can be used more efficiently as the spot shape is closer to a perfect circle, and thus a technique for making the spot shape of emitted light closer to a perfect circle is required.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意努力する中で、以下の現象を見出し
た。Means for Solving the Problems The present inventor has found the following phenomenon while making diligent efforts to solve the above problems.

【０００８】ＭＯＶＰＥ法によりｐ型Ａｌ０．０７Ｇ
ａ０．９３Ｎクラッド層１１７または大面積開口部のｐ
型ＡｌＧａＮ層１９３を形成する際に、Ａｌ原料（例え
ばトリメチルアルミニウム、以下ＴＭＡ）はマスク上い
たるところで多結晶として析出する一方で、Ｇａ原料
（例えばトリメチルガリウム、以下ＴＭＧ）はマスク上
マイグレーションや気相中拡散により開口部に集中す
る。P-type Al 0.07 G by MOVPE method
a 0.93 N cladding layer 117 or p of large area opening
When the type AlGaN layer 193 is formed, the Al raw material (eg, trimethylaluminum, hereinafter TMA) is deposited as polycrystals everywhere on the mask, while the Ga raw material (eg, trimethylgallium, hereinafter TMG) is migrated on the mask or in the vapor phase. Concentrates in the opening due to medium diffusion.

【０００９】Ｇａ原料がＳｉＯ２マスクの開口部１１
６に集中する程度は、マスク上多結晶の析出速度に依存
する。The Ga source is the opening 11 of the SiO 2 mask.
The degree of concentration at 6 depends on the deposition rate of polycrystalline on the mask.

【００１０】多結晶の成長速度は、基板温度・Ａｌ原
料供給量・キャリアガス（Ｎ２やＨ２）の分圧・Ｖ族原
料（例えばＮＨ３）の分圧・マスク材料（ＳｉＯ２また
は窒化珪素など）・マスクの表面状態等に強く依存す
る。The growth rate of the polycrystal is determined by the substrate temperature, the amount of Al source material supplied, the partial pressure of the carrier gas (N 2 or H 2 ), the partial pressure of the group V source material (eg NH 3 ), the mask material (SiO 2 or nitriding). It depends strongly on the surface condition of the mask etc.).

【００１１】本発明者は、かかる現象の発見に基づき、
狭開口部のＡｌ組成や成長速度の制御性や再現性のなさ
には、これらの現象が関係していることに思い至った。
即ち、基板温度などの成長条件の微小な変動に伴い、マ
スク上多結晶の析出速度が変化し、Ｇａ原料が開口部へ
集中する程度が変わり、狭開口部のＡｌ組成や成長速度
の制御性や再現性に欠ける結果となるのである。The present inventor, based on the discovery of such a phenomenon,
It was thought that these phenomena are related to the lack of controllability and reproducibility of the Al composition and growth rate in the narrow opening.
That is, as the growth conditions such as the substrate temperature change minutely, the deposition rate of the polycrystal on the mask changes, the degree of concentration of the Ga raw material in the opening changes, and the Al composition in the narrow opening and the controllability of the growth speed change The result is lack of reproducibility.

【００１２】したがって、狭開口部のｐ型Ａｌ０．０７
Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１１７のＡｌ組成・厚さの再
現性や制御性を改善するためには、以下の手段のいずれ
かを採れば良いと思われる。マスク上多結晶析出を抑
制する。マスク上多結晶析出速度をあえて増加させる
ような成長条件を用いる。Therefore, p-type Al 0.07 having a narrow opening is formed.
In order to improve the reproducibility and controllability of the Al composition / thickness of the Ga 0.93 N cladding layer 117, it seems that any of the following means should be adopted. Suppress polycrystalline deposition on the mask. Growth conditions are used that intentionally increase the polycrystalline deposition rate on the mask.

【００１３】しかし、Ａｌを含む半導体層の選択成長に
おいて、は容易でない。数百〜千数百℃程度の高い成
長温度の下ではＡｌ原料がマスク材料中のＳｉやＯと反
応し、多結晶として析出を開始するからである。However, selective growth of the semiconductor layer containing Al is not easy. This is because the Al raw material reacts with Si and O in the mask material at a high growth temperature of about several hundreds to several thousand and several hundreds of degrees Celsius to start precipitation as a polycrystal.

【００１４】そこで、Ａｌ組成・厚さの再現性や制御性
を改善するためには、が有望と考えられる。このよう
にマスク上多結晶析出速度を増加させることにより、マ
スク開口幅による層厚の差異が抑制され、この結果、狭
開口部へのＧａの局在が抑制され、Ａｌ組成やマスク成
長した層の厚みに関し、製造のばらつきを有効に低減で
きる。本発明は、こうした考察に基づいてなされてもの
であり、具体的には以下に示す構成を有している。Therefore, in order to improve reproducibility and controllability of Al composition and thickness, is considered to be promising. By increasing the polycrystalline deposition rate on the mask in this way, the difference in the layer thickness due to the mask opening width is suppressed, and as a result, the localization of Ga in the narrow opening is suppressed, and the Al composition and the mask grown layer are suppressed. It is possible to effectively reduce manufacturing variations in the thickness of the. The present invention has been made based on these considerations, and specifically has the following configurations.

【００１５】本発明によれば、下地層と、該下地層の上
に形成され、第一の開口部および第一の開口部よりも広
い面積の第二の開口部を有するマスクと、これらの開口
部から選択成長したＡｌを含む半導体層と、を備える半
導体構造であって、第二の開口部に形成された層のＡｌ
組成に対する第一の開口部に形成された層のＡｌ組成の
比が７０％以上であることを特徴とする半導体構造が提
供される。According to the present invention, an underlayer, a mask formed on the underlayer and having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening, and these masks. A semiconductor structure comprising an Al-containing semiconductor layer selectively grown from the opening, wherein the Al of the layer formed in the second opening is formed.
There is provided a semiconductor structure characterized in that the ratio of the Al composition of the layer formed in the first opening to the composition is 70% or more.

【００１６】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成され、第一の開口部および第一の開口部よ
りも広い面積の第二の開口部を有するマスクと、これら
の開口部から選択成長したＡｌを含む半導体層と、を備
える半導体構造であって、第二の開口部に形成された層
の厚みに対する第一の開口部に形成された層の厚みの比
が９０％以上１４０％以下であることを特徴とする半導
体構造が提供される。Further, according to the present invention, an underlayer, and a mask formed on the underlayer and having a first opening and a second opening having a larger area than the first opening, A semiconductor structure comprising an Al-containing semiconductor layer selectively grown from these openings, the ratio of the thickness of the layer formed in the first opening to the thickness of the layer formed in the second opening. Of 90% or more and 140% or less is provided.

【００１７】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成され、第一の開口部および第一の開口部よ
りも広い面積の第二の開口部を有するマスクと、これら
の開口部から選択成長したＡｌを含む半導体層と、を備
える半導体構造であって、前記マスク表面に凹凸が設け
られたことを特徴とする半導体構造が提供される。Further, according to the present invention, an underlayer, and a mask formed on the underlayer and having a first opening and a second opening having a larger area than the first opening, A semiconductor structure comprising an Al-containing semiconductor layer selectively grown from these openings, wherein the mask surface is provided with irregularities.

【００１８】さらに本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成され、ストライプ状の第一の開口部および
第一の開口部よりも広い幅を有するストライプ状の第二
の開口部が設けられたマスクと、これらの開口部から選
択成長したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造
であって、第二の開口部に形成された層のＡｌ組成に対
する第一の開口部に形成された層のＡｌ組成の比が７０
％以上であることを特徴とする半導体構造が提供され
る。Further, according to the present invention, an underlayer and a striped first opening formed on the underlayer and a striped second opening having a width wider than the first opening. A semiconductor structure comprising a mask provided with a portion and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, wherein the first opening portion corresponds to the Al composition of the layer formed in the second opening portion. The Al composition ratio of the layer formed on the
% Or more semiconductor structures are provided.

【００１９】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成され、ストライプ状の第一の開口部および
第一の開口部よりも広い幅を有するストライプ状の第二
の開口部が設けられたマスクと、これらの開口部から選
択成長したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造
であって、第二の開口部に形成された層の厚みに対する
第一の開口部に形成された層の厚みの比が９０％以上１
４０％以下であることを特徴とする半導体構造が提供さ
れる。Further, according to the present invention, an underlayer, and a stripe-shaped second opening formed on the underlayer and having a width wider than the first opening and the first opening. A semiconductor structure comprising a mask provided with openings and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, the first opening having a thickness of a layer formed in the second opening. 90% or more of the thickness ratio of the layer formed on 1
A semiconductor structure is provided that is 40% or less.

【００２０】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成され、ストライプ状の第一の開口部および
第一の開口部よりも広い幅を有するストライプ状の第二
の開口部が設けられたマスクと、これらの開口部から選
択成長したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造
であって、前記マスク表面に凹凸が設けられたことを特
徴とする半導体構造が提供される。Further, according to the present invention, the underlayer, and the stripe-shaped second opening formed on the underlayer and having a width wider than the first opening and the first opening. A semiconductor structure comprising a mask provided with openings and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, wherein the mask surface is provided with irregularities. To be done.

【００２１】上記半導体構造は、マスク上多結晶析出速
度を高めることによって得られる構造であり、Ａｌ組成
や膜厚の制御性が良好であり、製造安定性に優れる。た
とえば、第二の開口部に形成された層のＡｌ組成に対す
る第一の開口部に形成された層のＡｌ組成の比が７０％
以上、好ましくは８０％以上である構成とすれば、選択
成長層のＡｌ組成・厚さの再現性や制御性が改善され、
優れた製造安定性を示す。また、ダミー層の厚みに対す
る電流注入層の厚みの比が９０％以上１４０％以下であ
る構成とすれば、選択成長層のＡｌ組成・厚さの再現性
や制御性が改善され、優れた製造安定性を示す。厚みの
比を上記のようにすることによって、製造安定性が良好
となる。さらに、マスク表面に凹凸が設けられた構成と
すれば、マスク表面の多結晶の析出が促進され、選択成
長層のＡｌ組成・厚さの再現性や制御性が改善され、優
れた製造安定性が得られる。なお、上記半導体構造は、
下地層の上部においてマスク開口部から選択成長した半
導体層を含むものであるが、この半導体層は、下地層上
に直接成長した形態であってもよいし、下地層上に形成
された他の層の上に成長した形態であってもよい。The above-mentioned semiconductor structure is a structure obtained by increasing the rate of polycrystalline deposition on a mask, has good controllability of Al composition and film thickness, and is excellent in manufacturing stability. For example, the ratio of the Al composition of the layer formed in the first opening to the Al composition of the layer formed in the second opening is 70%.
As described above, if the composition is preferably 80% or more, the reproducibility and controllability of the Al composition and thickness of the selective growth layer are improved,
Shows excellent manufacturing stability. Further, if the ratio of the thickness of the current injection layer to the thickness of the dummy layer is 90% or more and 140% or less, the reproducibility and controllability of the Al composition / thickness of the selective growth layer are improved, and excellent manufacturing is achieved. Shows stability. By setting the thickness ratio as described above, the manufacturing stability becomes good. Furthermore, if the mask surface is provided with irregularities, precipitation of polycrystals on the mask surface is promoted, reproducibility and controllability of the Al composition and thickness of the selective growth layer are improved, and excellent manufacturing stability is achieved. Is obtained. The semiconductor structure is
The semiconductor layer includes a semiconductor layer selectively grown from the mask opening in the upper portion of the underlayer. However, this semiconductor layer may be in the form of being directly grown on the underlayer, or may be formed on another layer formed on the underlayer. It may be in the form of being grown up.

【００２２】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成された開口部を有するマスクと、該マスク
の開口部から選択成長したＡｌを含む半導体層と、を備
える半導体構造であって、前記マスクは、第一のストラ
イプ状開口部と、その両脇に形成された、開口幅が互い
に略等しい複数の第二のストライプ状開口部からなる開
口部群と、を有することを特徴とする半導体構造が提供
される。According to the present invention, a semiconductor provided with an underlayer, a mask having an opening formed on the underlayer, and a semiconductor layer containing Al selectively grown from the opening of the mask. In the structure, the mask has a first stripe-shaped opening and an opening group formed on both sides of the first stripe-shaped opening and including a plurality of second stripe-shaped openings having substantially equal opening widths. A semiconductor structure is provided that is characterized by:

【００２３】この半導体構造は、前述の半導体構造にお
ける広い面積または広い幅の第二の開口部に代えて開口
幅が互いに略等しい複数の第二のストライプ状開口部か
らなる開口部群を設けている。このため、第一のストラ
イプ状開口部に形成される半導体層のＡｌ組成や膜厚の
制御性が良好であり、製造安定性に優れる。第一のスト
ライプ状開口部と第二のストライプ状開口部は、開口幅
が等しくても等しくなくてもよい。In this semiconductor structure, instead of the second opening having a large area or a wide width in the above-described semiconductor structure, an opening group including a plurality of second stripe-shaped openings having substantially the same opening width is provided. There is. Therefore, the controllability of the Al composition and film thickness of the semiconductor layer formed in the first stripe-shaped opening is good, and the manufacturing stability is excellent. The first striped opening and the second striped opening may or may not have the same opening width.

【００２４】本発明において、前記Ａｌを含む半導体層
は、通常、同一の選択成長工程で形成される。すなわ
ち、第一の開口部から形成されたＡｌを含む半導体層と
第二の開口部から形成されたＡｌを含む半導体層とは、
同一の選択成長工程により並行して形成される。同様
に、同一の選択成長工程により、第一のストライプ状開
口部と、第二のストライプ状開口部とから、Ａｌを含む
半導体層を形成する。In the present invention, the Al-containing semiconductor layer is usually formed in the same selective growth step. That is, the semiconductor layer containing Al formed from the first opening and the semiconductor layer containing Al formed from the second opening are
It is formed in parallel by the same selective growth process. Similarly, a semiconductor layer containing Al is formed from the first stripe-shaped opening and the second stripe-shaped opening by the same selective growth step.

【００２５】Ａｌを含む半導体層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ
１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１かつ０＜ｙ≦１）からなるも
のとすることができる。マスクとしては、シリコンを含
む材料からなるものとすることができる。このような構
成とした場合、本発明の効果が一層顕著となる。The semiconductor layer containing Al is In x Al y Ga.
1−x−y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0 <y ≦ 1). The mask may be made of a material containing silicon. With such a configuration, the effect of the present invention becomes more remarkable.

【００２６】さらに本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成された複数の開口部を有するマスクと、一
の開口部から選択成長した電流注入層と、他の開口部か
ら選択成長したダミー層とを備え、前記電流注入層およ
び前記ダミー層がいずれもＡｌを含む半導体からなり、
ダミー層のＡｌ組成に対する電流注入層のＡｌ組成の比
が７０％以上であることを特徴とする半導体光素子が提
供される。Further, according to the present invention, an underlayer, a mask having a plurality of openings formed on the underlayer, a current injection layer selectively grown from one opening, and another opening. A dummy layer selectively grown, wherein both the current injection layer and the dummy layer are made of a semiconductor containing Al,
There is provided a semiconductor optical device characterized in that the ratio of the Al composition of the current injection layer to the Al composition of the dummy layer is 70% or more.

【００２７】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成された複数の開口部を有するマスクと、一
の開口部から選択成長した電流注入層と、他の開口部か
ら選択成長したダミー層とを備え、前記電流注入層およ
び前記ダミー層がいずれもＡｌを含む半導体からなり、
ダミー層の厚みに対する電流注入層の厚みの比が９０％
以上１４０％以下であることを特徴とする半導体光素子
が提供される。Further, according to the present invention, a base layer, a mask having a plurality of openings formed on the base layer, a current injection layer selectively grown from one opening, and another opening. A dummy layer selectively grown from, the current injection layer and the dummy layer are both made of a semiconductor containing Al,
The ratio of the thickness of the current injection layer to the thickness of the dummy layer is 90%
Provided is a semiconductor optical device characterized by not less than 140%.

【００２８】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成された複数の開口部を有するマスクと、一
の開口部から選択成長した電流注入層と、他の開口部か
ら選択成長したダミー層とを備え、前記電流注入層およ
び前記ダミー層がいずれもＡｌを含む半導体からなり、
前記マスク表面に凹凸が設けられたことを特徴とする半
導体光素子が提供される。Further, according to the present invention, a base layer, a mask having a plurality of openings formed on the base layer, a current injection layer selectively grown from one opening, and another opening. A dummy layer selectively grown from, the current injection layer and the dummy layer are both made of a semiconductor containing Al,
Provided is a semiconductor optical device, wherein the mask surface is provided with irregularities.

【００２９】ダミー層の形成される開口部の幅は、たと
えば電流注入層の形成される開口部の幅の１．５倍以上
とする。電流注入層およびダミー層が、同一工程で形成
された層とすることが好ましい。Ａｌを含む半導体層
は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ− ｙＮ（０≦ｘ≦１かつ０
＜ｙ≦１）からなるものとすることができる。マスクと
しては、シリコンを含む材料からなるものとすることが
できる。The width of the opening in which the dummy layer is formed is, for example, 1.5 times or more the width of the opening in which the current injection layer is formed. It is preferable that the current injection layer and the dummy layer are layers formed in the same step. A semiconductor layer containing Al, In x Al y Ga 1- x- y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0
<Y ≦ 1). The mask may be made of a material containing silicon.

【００３０】上記半導体光素子において、ダミー層は、
マスク上多結晶析出速度をあえて増加させるために設け
られている。これにより、電流注入層のＡｌ組成や膜厚
の制御性が良好となり、製造安定性に優れる半導体光素
子が提供される。In the above semiconductor optical device, the dummy layer is
It is provided to intentionally increase the polycrystalline deposition rate on the mask. As a result, the controllability of the Al composition and film thickness of the current injection layer is improved, and a semiconductor optical device having excellent manufacturing stability is provided.

【００３１】また、本発明によれば、下地層上に、第一
の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の開
口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開口部
から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌ
を含む半導体層を選択成長する工程と、を含み、前記Ａ
ｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段階の原
料ガス中のＡｌを含む率を高くすることを特徴とする半
導体構造の形成方法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlayer, and these openings. From Al by vapor phase growth using a source gas containing Al
Selectively growing a semiconductor layer containing
Provided is a method for forming a semiconductor structure, which comprises increasing the proportion of Al contained in a source gas in an initial stage during a step of selectively growing a semiconductor layer containing l.

【００３２】また、本発明によれば、下地層上に、第一
の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の開
口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開口部
から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌ
を含む半導体層を選択成長する工程と、を含み、前記Ａ
ｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段階の成
長温度を高くすることを特徴とする半導体構造の形成方
法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlying layer, and these openings. From Al by vapor phase growth using a source gas containing Al
Selectively growing a semiconductor layer containing
A method for forming a semiconductor structure is provided, which comprises increasing a growth temperature in an initial stage during a step of selectively growing a semiconductor layer containing 1.

【００３３】また、本発明によれば、下地層上に、第一
の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の開
口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開口部
から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌ
を含む半導体層を選択成長する工程と、を含み、前記Ａ
ｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段階の成
長速度を速くすることを特徴とする半導体構造の形成方
法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlayer, and these openings. From Al by vapor phase growth using a source gas containing Al
Selectively growing a semiconductor layer containing
There is provided a method for forming a semiconductor structure, which comprises increasing a growth rate in an initial stage during a step of selectively growing a semiconductor layer containing l.

【００３４】また、本発明によれば、下地層上に、スト
ライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広い
幅を有するストライプ状の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の原料ガス中のＡｌを含
む率を高くすることを特徴とする半導体構造の形成方法
が提供される。Further, according to the present invention, a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening is formed on the underlayer. During the step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor-phase growth using a source gas containing Al from these openings, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is initially performed. A method for forming a semiconductor structure is provided, which is characterized by increasing the ratio of Al contained in a source gas in a step.

【００３５】また、本発明によれば、下地層上に、スト
ライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広い
幅を有するストライプ状の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の成長温度を高くするこ
とを特徴とする半導体構造の形成方法が提供される。Further, according to the present invention, a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening is formed on the underlayer. During the step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor-phase growth using a source gas containing Al from these openings, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is initially performed. A method of forming a semiconductor structure is provided, which comprises increasing the growth temperature of a step.

【００３６】また、本発明によれば、下地層上に、スト
ライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広い
幅を有するストライプ状の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の成長速度を速くするこ
とを特徴とする半導体構造の形成方法が提供される。Further, according to the present invention, a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening is formed on the underlayer. During the step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor-phase growth using a source gas containing Al from these openings, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is initially performed. A method of forming a semiconductor structure is provided, which comprises increasing the growth rate of the steps.

【００３７】また、本発明によれば、下地層上に、スト
ライプ状の開口部を有するマスクを形成した後、該開口
部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長によりＡ
ｌを含む半導体層を選択成長する工程とを含み、前記マ
スクは、第一のストライプ状開口部と、その両脇に配置
された、開口幅が互いに略等しい複数の第二のストライ
プ状開口部からなる開口部群とを有することを特徴とす
る半導体構造の形成方法が提供される。Further, according to the present invention, after a mask having a stripe-shaped opening is formed on the underlayer, A is formed by vapor phase growth using a source gas containing Al from the opening.
and a step of selectively growing a semiconductor layer containing l, wherein the mask includes a first stripe-shaped opening and a plurality of second stripe-shaped openings arranged on both sides of the mask and having substantially the same opening width. A method for forming a semiconductor structure is provided, which comprises:

【００３８】また、本発明によれば、前記Ａｌを含む半
導体層がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ− ｙＮ（０≦ｘ≦１か
つ０＜ｙ≦１）であり、前記原料ガスがＡｌ含有化合物
と、窒素または窒素含有化合物とを含み、前記Ａｌを含
む半導体層を選択成長する工程中、初期段階において前
記原料ガス中の窒素または窒素含有化合物の含有率を高
くすることを特徴とする半導体構造の形成方法が提供さ
れる。According to the present invention, the semiconductor layer containing Al is In x Al y Ga 1-x- y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0 <y ≦ 1), and the source gas is Al. In the step of selectively growing the Al-containing semiconductor layer containing a containing compound and nitrogen or a nitrogen-containing compound, the content rate of nitrogen or the nitrogen-containing compound in the source gas is increased in an initial stage. A method of forming a semiconductor structure is provided.

【００３９】また、本発明によれば、前記Ａｌを含む半
導体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素およ
び水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する
工程中、初期段階において、キャリアガス中の窒素分圧
を増大させることを特徴とする半導体構造の形成方法が
提供される。Further, according to the present invention, when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas, and a carrier is used at an initial stage in the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. A method of forming a semiconductor structure is provided, which comprises increasing the partial pressure of nitrogen in the gas.

【００４０】また、本発明によれば、前記Ａｌを含む半
導体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素およ
び水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する
工程中、初期段階において、キャリアガス中の水素分圧
を減少させることを特徴とする半導体構造の形成方法が
提供される。Further, according to the present invention, when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas, and in the initial stage of the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al, the carrier is used. A method of forming a semiconductor structure is provided that is characterized by reducing the hydrogen partial pressure in the gas.

【００４１】また、本発明によれば、下地層上に、複数
の開口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開
口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長により
Ａｌを含む半導体層を選択成長し、一の開口部に電流注
入層を形成するとともに他の開口部にダミー層を形成す
る工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長
する工程中、初期段階の原料ガス中のＡｌを含む率を高
くすることを特徴とする半導体光素子の製造方法が提供
される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a plurality of openings on the underlayer, and Al is contained from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. A step of selectively growing a semiconductor layer to form a current injection layer in one opening and a dummy layer in the other opening, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is an initial step. There is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, characterized in that the ratio of Al contained in the raw material gas is increased.

【００４２】また、本発明によれば、下地層上に、複数
の開口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開
口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長により
Ａｌを含む半導体層を選択成長し、一の開口部に電流注
入層を形成するとともに他の開口部にダミー層を形成す
る工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長
する工程中、初期段階の成長温度を高くすることを特徴
とする半導体光素子の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a plurality of openings on the underlayer, and Al is contained from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. A step of selectively growing a semiconductor layer to form a current injection layer in one opening and a dummy layer in the other opening, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is an initial step. There is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, which is characterized by increasing the growth temperature of.

【００４３】また、本発明によれば、下地層上に、複数
の開口部を有するマスクを形成する工程と、これらの開
口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相成長により
Ａｌを含む半導体層を選択成長し、一の開口部に電流注
入層を形成するとともに他の開口部にダミー層を形成す
る工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長
する工程中、初期段階の成長速度を速くすることを特徴
とする半導体光素子の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a mask having a plurality of openings on the underlayer, and Al is contained from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. A step of selectively growing a semiconductor layer to form a current injection layer in one opening and a dummy layer in the other opening, the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al is an initial step. There is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, which comprises increasing the growth rate of

【００４４】また、本発明によれば、前記電流注入層お
よびダミー層がＩｎｘＡｌｙＧａ１ −ｘ−ｙＮ（０≦ｘ
≦１かつ０＜ｙ≦１）からなり、前記原料ガスがＡｌ含
有化合物と、窒素または窒素含有化合物とを含み、前記
Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段階に
おいて前記原料ガス中の窒素または窒素含有化合物の含
有率を高くすることを特徴とする半導体光素子の製造方
法が提供される。Further, according to the present invention, the current injection layer and a dummy layer In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ≦ x
≦ 1 and 0 <y ≦ 1), wherein the source gas contains an Al-containing compound and nitrogen or a nitrogen-containing compound, and in the source gas at an initial stage during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. There is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, which comprises increasing the content of nitrogen or a nitrogen-containing compound.

【００４５】また、本発明によれば、前記Ａｌを含む半
導体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素およ
び水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する
工程中、初期段階において、キャリアガス中の窒素分圧
を増大させることを特徴とする半導体光素子の製造方法
が提供される。Further, according to the present invention, when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas, and a carrier is used at an initial stage in the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. Provided is a method for manufacturing a semiconductor optical device, which is characterized by increasing the partial pressure of nitrogen in gas.

【００４６】また、本発明によれば、前記Ａｌを含む半
導体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素およ
び水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する
工程中、初期段階において、キャリアガス中の水素分圧
を減少させることを特徴とする半導体光素子の製造方法
が提供される。Further, according to the present invention, when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas, and a carrier is used at an initial stage in the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. Provided is a method for manufacturing a semiconductor optical device, which is characterized by reducing the partial pressure of hydrogen in gas.

【００４７】上記発明によれば、電流注入層のＡｌ組成
や膜厚を良好に制御でき、優れた製造安定性を実現する
ことができる。According to the above invention, the Al composition and film thickness of the current injection layer can be controlled well, and excellent manufacturing stability can be realized.

【００４８】また、本発明者らは、上述したようなＡｌ
組成や層厚を制御する技術を応用して、レーザの出射光
のスポット形状を適切に制御できることを見出した。Ａ
ｌを含む半導体層を選択成長させるときのマスクの幅ま
たは開口幅を変えることにより、Ａｌ組成や層厚を変調
させることができるので、これを応用して光導波路層の
等価屈折率を制御し、出射光の分布を適切に制御するこ
とができる。さらに進んで、選択成長のみならず、エッ
チングなどの技術によりリッジ構造を形成する場合であ
っても、光導波路層、クラッド層、電流狭窄層などの形
状、層厚、幅、材質、組成などを制御することにより、
出射光のスポット形状を適切に制御することが可能であ
る。The inventors of the present invention have also made Al as described above.
It was found that the spot shape of the laser emission light can be appropriately controlled by applying the technique of controlling the composition and layer thickness. A
The Al composition and the layer thickness can be modulated by changing the mask width or the opening width when selectively growing the semiconductor layer containing l. Therefore, the equivalent refractive index of the optical waveguide layer can be controlled by applying this. The distribution of the emitted light can be controlled appropriately. In addition to the selective growth, even when forming a ridge structure by a technique such as etching, the shape, layer thickness, width, material, composition, etc. of the optical waveguide layer, the clad layer, the current confinement layer, etc. can be set. By controlling
It is possible to appropriately control the spot shape of the emitted light.

【００４９】本発明によれば、下地層と、該下地層の上
に形成された、ストライプ状開口部を有するマスクと、
該開口部から選択成長したＡｌを含む半導体層とを備え
る半導体光素子であって、前記ストライプ状開口部の開
口幅が前記半導体光素子の光導波路方向に沿って変化し
ていることを特徴とする半導体光素子が提供される。According to the present invention, an underlayer and a mask having a stripe-shaped opening formed on the underlayer,
A semiconductor optical device comprising a semiconductor layer containing Al selectively grown from the opening, wherein the opening width of the stripe-shaped opening changes along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device. Provided is a semiconductor optical device.

【００５０】Ａｌを含む半導体層を開口部からマスク成
長する際、狭い幅の開口部に成長した半導体層が広い幅
の開口部に成長した半導体層よりもＡｌ組成が低く、か
つ層厚が厚くなる。これを利用して、光導波路方向に沿
ってＡｌ組成及び層厚が変化する層を簡便な工程で製造
安定性良く製造することができる。このような半導体光
素子は、後述するようにビームスポットを適切に制御で
きるという優れた効果を奏する。ここで、光導波路方向
は、ストライプ状開口部のストライプ方向と略同一であ
り、この半導体光素子をレーザとして利用する場合は、
共振器の方向と一致する。開口幅の光導波路方向に沿っ
た変化は、連続的又は段階的であっても良く、一定幅の
領域を含んでも良い。Ａｌを含む半導体層を選択成長さ
せるとき、Ａｌを含む半導体層を下地層から選択成長さ
せても良いし、下地層とマスクとの間に形成された層を
起点として選択成長させても良い。When the semiconductor layer containing Al is mask-grown from the opening, the semiconductor layer grown in the narrow opening has a lower Al composition and a larger layer thickness than the semiconductor layer grown in the wide opening. Become. By utilizing this, a layer in which the Al composition and the layer thickness change along the optical waveguide direction can be manufactured in a simple process with good manufacturing stability. Such a semiconductor optical device has an excellent effect that the beam spot can be appropriately controlled as described later. Here, the optical waveguide direction is substantially the same as the stripe direction of the stripe-shaped opening, and when this semiconductor optical device is used as a laser,
Matches the direction of the resonator. The change in the opening width along the optical waveguide direction may be continuous or stepwise, and may include a region having a constant width. When the semiconductor layer containing Al is selectively grown, the semiconductor layer containing Al may be selectively grown from the underlayer, or may be selectively grown starting from a layer formed between the underlayer and the mask.

【００５１】この半導体光素子において、前記光導波路
の端面近傍における前記Ａｌを含む半導体層の開口幅
が、前記光導波路の中央部における前記Ａｌを含む半導
体層の開口幅に比べて狭くなるように構成するのが好ま
しい。これにより、Ａｌを含む半導体層の端面近傍のＡ
ｌ組成が低く、層厚が厚くなるため、後述するように、
この半導体光素子をレーザに適用した場合、出射光の結
晶成長方向の閉じ込めが弱められ、スポット形状を真円
に近づけることができる。ＤＶＤなどの用途に半導体レ
ーザを利用する場合、レーザのビーム形状が真円に近い
ほど効率良く光を利用することができる。In this semiconductor optical device, the opening width of the Al-containing semiconductor layer near the end face of the optical waveguide is made narrower than the opening width of the Al-containing semiconductor layer in the central portion of the optical waveguide. It is preferable to configure. As a result, A near the end face of the semiconductor layer containing Al
Since the l composition is low and the layer thickness is large, as described later,
When this semiconductor optical device is applied to a laser, the confinement of emitted light in the crystal growth direction is weakened, and the spot shape can be made closer to a perfect circle. When a semiconductor laser is used for applications such as a DVD, light can be used more efficiently as the beam shape of the laser is closer to a perfect circle.

【００５２】この半導体光素子において、前記Ａｌを含
む半導体層のＡｌ組成が前記半導体光素子の光導波路方
向に沿って変化しているのが好ましく、より好ましく
は、前記光導波路の端面近傍における前記Ａｌを含む半
導体層のＡｌ組成が、前記光導波路の中央部における前
記Ａｌを含む半導体層のＡｌ組成に比べて低くなるよう
に構成するのが良い。In this semiconductor optical device, the Al composition of the semiconductor layer containing Al preferably changes along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device, and more preferably, the Al composition near the end face of the optical waveguide. It is preferable that the Al composition of the Al-containing semiconductor layer be lower than the Al composition of the Al-containing semiconductor layer in the central portion of the optical waveguide.

【００５３】この半導体光素子において、前記Ａｌを含
む半導体層の層厚が前記半導体光素子の光導波路方向に
沿って変化しているのが好ましく、より好ましくは、前
記光導波路の端面近傍における前記Ａｌを含む半導体層
の層厚が、前記光導波路の中央部における前記Ａｌを含
む半導体層の層厚に比べて厚くなるように構成するのが
良い。In this semiconductor optical device, it is preferable that the layer thickness of the semiconductor layer containing Al varies along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device, and more preferably, the thickness near the end face of the optical waveguide. It is preferable that the layer thickness of the semiconductor layer containing Al be thicker than the layer thickness of the semiconductor layer containing Al in the central portion of the optical waveguide.

【００５４】この半導体光素子をレーザに適用する場
合、前記Ａｌを含む半導体層をクラッド層とすることが
できる。また、この半導体光素子において、前記Ａｌを
含む半導体層を逆メサ構造とすることができる。これに
より、基本横モードの制御性を良好に維持しつつ、電極
コンタクト抵抗を有効に低減することができる。When this semiconductor optical device is applied to a laser, the semiconductor layer containing Al can be used as a cladding layer. Further, in this semiconductor optical device, the semiconductor layer containing Al can have an inverted mesa structure. As a result, the electrode contact resistance can be effectively reduced while maintaining good controllability of the basic transverse mode.

【００５５】また、本発明によれば、下地層と、該下地
層の上に形成された光導波路層とを備える半導体光素子
であって、前記光導波路層の等価屈折率が光導波路方向
に沿って変化していることを特徴とする半導体光素子が
提供される。Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor optical device having an underlayer and an optical waveguide layer formed on the underlayer, wherein the equivalent refractive index of the optical waveguide layer is in the optical waveguide direction. Provided is a semiconductor optical device characterized by varying along it.

【００５６】ここで、光導波路層は、半導体光素子が発
光又は受光した光を導波させるための層であり、光の利
得を有する活性層、光を閉じ込めるためのガイド層、キ
ャップ層などを含む。一般に、これらの層は半導体プロ
セスにより均一な層として形成されるが、上下に隣接す
る層の影響により、導波する光が実質的に感じる等価屈
折率を変化させることができる。これを利用して、半導
体光素子をレーザに適用した場合のビームスポットの形
状を制御することができる。Here, the optical waveguide layer is a layer for guiding light emitted or received by the semiconductor optical device, and includes an active layer having a light gain, a guide layer for confining light, a cap layer, and the like. Including. Generally, these layers are formed as a uniform layer by a semiconductor process, but the equivalent refractive index that the guided light substantially feels can be changed by the influence of the vertically adjacent layers. By utilizing this, the shape of the beam spot when the semiconductor optical device is applied to a laser can be controlled.

【００５７】この半導体光素子において、前記光導波路
の端面近傍における前記光導波路層の等価屈折率が、前
記光導波路の中央部における前記光導波路層の等価屈折
率より大きいことが好ましい。これにより、後述のよう
に、出射光の結晶成長方向の閉じ込めが弱まり、スポッ
ト形状が真円に近づく。In this semiconductor optical device, it is preferable that the equivalent refractive index of the optical waveguide layer near the end face of the optical waveguide is larger than the equivalent refractive index of the optical waveguide layer in the central portion of the optical waveguide. As a result, as will be described later, the confinement of the emitted light in the crystal growth direction is weakened, and the spot shape approaches a perfect circle.

【００５８】この半導体光素子において、前記光導波路
層の層厚が光導波路方向に沿って変化していても良い。
前記光導波路の端面近傍における前記光導波路層の層厚
が、前記光導波路の中央部における前記光導波路層の層
厚より厚くなるように構成するのが好ましい。In this semiconductor optical device, the layer thickness of the optical waveguide layer may vary along the optical waveguide direction.
It is preferable that the layer thickness of the optical waveguide layer near the end face of the optical waveguide is thicker than the layer thickness of the optical waveguide layer in the central portion of the optical waveguide.

【００５９】この半導体光素子において、クラッド層を
更に備え、該クラッド層の屈折率が光導波路方向に沿っ
て変化していても良い。前記光導波路の端面近傍におけ
る前記クラッド層の屈折率が、前記光導波路の中央部に
おける前記クラッド層の屈折率より大きくなるように構
成するのが好ましい。ここで、この半導体光素子は、光
の利得を有する活性層を備えた半導体レーザであっても
良く、本請求項のクラッド層は、活性層に電流又は光を
閉じ込めるために、活性層の上部又は下部、或いは双方
に形成される。クラッド層が活性層の上下に設けられる
場合、その双方の屈折率が光導波路方向に沿って変化し
ていても良いし、いずれか一方の屈折率が光導波路方向
に沿って変化していても良い。なお、クラッド層と活性
層は必ずしも隣接していなくても良く、クラッド層と活
性層との間に光ガイド層、キャップ層などが形成されて
いても良い。これらの点については、以下同様である。This semiconductor optical device may further include a cladding layer, and the refractive index of the cladding layer may change along the optical waveguide direction. It is preferable that the refractive index of the clad layer near the end face of the optical waveguide is higher than the refractive index of the clad layer in the central portion of the optical waveguide. Here, this semiconductor optical device may be a semiconductor laser provided with an active layer having a gain of light, and the cladding layer of the present invention is a cladding layer of the active layer for confining current or light in the active layer. Alternatively, it may be formed on the bottom or both. When the clad layers are provided above and below the active layer, the refractive indexes of both may change along the optical waveguide direction, or even if either one of the refractive indexes changes along the optical waveguide direction. good. The clad layer and the active layer do not necessarily have to be adjacent to each other, and an optical guide layer, a cap layer, or the like may be formed between the clad layer and the active layer. The same applies to these points.

【００６０】この半導体光素子において、クラッド層を
更に備え、該クラッド層の層厚が光導波路方向に沿って
変化していても良い。前記光導波路の端面近傍における
前記クラッド層の層厚が、前記光導波路の中央部におけ
る前記クラッド層の層厚よりも厚くなるように構成する
のが好ましい。This semiconductor optical device may further include a clad layer, and the layer thickness of the clad layer may vary along the optical waveguide direction. It is preferable that the layer thickness of the clad layer near the end face of the optical waveguide is thicker than the layer thickness of the clad layer in the central portion of the optical waveguide.

【００６１】この半導体光素子において、クラッド層を
更に備え、該クラッド層のＡｌ組成が光導波路方向に沿
って変化していても良い。前記光導波路の端面近傍にお
ける前記クラッド層のＡｌ組成が、前記光導波路の中央
部における前記クラッド層のＡｌ組成よりも低くなるよ
うに構成するのが好ましい。This semiconductor optical device may further include a clad layer, and the Al composition of the clad layer may change along the optical waveguide direction. It is preferable that the Al composition of the cladding layer near the end face of the optical waveguide is lower than the Al composition of the cladding layer in the central portion of the optical waveguide.

【００６２】この半導体光素子において、クラッド層を
更に備え、該クラッド層の幅が光導波路方向に沿って変
化していても良い。前記光導波路の端面近傍における前
記クラッド層の幅が、前記光導波路の中央部における前
記クラッド層の幅よりも狭くなるように構成するのが好
ましい。ここで、図１に示した半導体レーザにおけるク
ラッド層１１７のように、結晶成長方向に沿ったクラッ
ド層の幅が一定でない場合は、クラッド層の幅を、クラ
ッド層のうち光導波路層へ電流を注入する機能を有する
部分の幅としても良いし、クラッド層の最下部の幅とし
ても良いし、クラッド層のうち光導波路層に最も近い部
分の幅としても良い。This semiconductor optical device may further include a clad layer, and the width of the clad layer may vary along the optical waveguide direction. It is preferable that the width of the clad layer near the end face of the optical waveguide is narrower than the width of the clad layer in the central portion of the optical waveguide. Here, when the width of the clad layer along the crystal growth direction is not constant like the clad layer 117 in the semiconductor laser shown in FIG. 1, the width of the clad layer is set as the current to the optical waveguide layer of the clad layer. The width may be the width of the portion having the function of injecting, the width of the lowermost portion of the cladding layer, or the width of the portion of the cladding layer closest to the optical waveguide layer.

【００６３】この半導体光素子において、前記下地層の
上に形成された、ストライプ状の開口部を有するマスク
を更に備え、前記クラッド層は、前記開口部から選択成
長されても良い。This semiconductor optical device may further include a mask having a stripe-shaped opening formed on the underlayer, and the cladding layer may be selectively grown from the opening.

【００６４】この半導体光素子において、前記光導波路
層に注入される電流を狭窄するための電流狭窄層を更に
備え、該電流狭窄層の屈折率が光導波路方向に沿って変
化していても良い。前記光導波路の端面近傍における前
記電流狭窄層の屈折率が、前記光導波路の中央部におけ
る前記電流狭窄層の屈折率よりも低くなるように構成す
るのが好ましい。電流狭窄層は、単層であっても複数の
層を含んでいても良い。たとえば、図１に示した半導体
レーザにおいては、ＳｉＯ２マスク１１５が電流狭窄層
に相当する。ＳｉＯ２マスク１１５の屈折率を光導波路
方向に沿って変化させることにより、その下に位置する
光導波路層の等価屈折率を変化させ、光の閉じ込めの程
度を制御することができる。図１に示した半導体レーザ
はリッジ構造を有するインデックスガイド型であるが、
ゲインガイド型、埋め込みヘテロ構造を有するインデッ
クスガイド型などの場合も同様である。This semiconductor optical device may further include a current confinement layer for confining the current injected into the optical waveguide layer, and the refractive index of the current confinement layer may change along the optical waveguide direction. . It is preferable that the refractive index of the current confinement layer near the end face of the optical waveguide is lower than the refractive index of the current confinement layer in the central portion of the optical waveguide. The current confinement layer may be a single layer or may include a plurality of layers. For example, in the semiconductor laser shown in FIG. 1, the SiO 2 mask 115 corresponds to the current confinement layer. By changing the refractive index of the SiO 2 mask 115 along the optical waveguide direction, it is possible to change the equivalent refractive index of the optical waveguide layer located thereunder and control the degree of light confinement. The semiconductor laser shown in FIG. 1 is an index guide type having a ridge structure,
The same applies to the case of a gain guide type or an index guide type having a buried hetero structure.

【００６５】この半導体光素子において、前記クラッド
層は、前記光導波路の端面に接近するにしたがって幅が
狭くなるように形成されたテーパー領域を含んでも良
い。前記テーパー領域における前記クラッド層の外縁が
なす直線と、前記光導波路方向に平行な直線とのなす角
が２度以下であることが好ましい。これにより、コンタ
クト抵抗の増大を抑えつつ、導波ロスの少ない半導体光
素子を実現することができる。ここで、図１に示した半
導体レーザにおけるクラッド層１１７のように、結晶成
長方向に沿ったクラッド層の幅が一定でない場合は、テ
ーパー領域におけるクラッド層の外縁を、クラッド層の
うち光導波路層へ電流を注入する機能を有する部分の外
縁としても良いし、クラッド層の最下部の外縁としても
良いし、クラッド層のうち光導波路層に最も近い部分の
外縁としても良い。この半導体光素子において、前記ク
ラッド層は、前記テーパー領域と前記端面との間に、前
記テーパー領域の最も狭い幅で一定幅に形成された領域
を更に含んでいても良い。こうすることで、半導体構造
を形成した後に、一定幅に形成された領域をへき開して
鏡面を形成し、半導体光素子を得る際、多少の機械的誤
差があったとしても端面におけるクラッド層の幅を一定
にすることができるので、製造安定性に優れる。In this semiconductor optical device, the clad layer may include a taper region formed such that its width becomes narrower as it approaches the end face of the optical waveguide. It is preferable that an angle formed by a straight line formed by the outer edge of the cladding layer in the tapered region and a straight line parallel to the optical waveguide direction is 2 degrees or less. As a result, it is possible to realize a semiconductor optical device with less waveguide loss while suppressing an increase in contact resistance. Here, when the width of the clad layer along the crystal growth direction is not constant like the clad layer 117 in the semiconductor laser shown in FIG. 1, the outer edge of the clad layer in the tapered region is the optical waveguide layer of the clad layer. It may be the outer edge of the portion having the function of injecting a current into the clad layer, the outermost edge of the clad layer at the bottom, or the outer edge of the clad layer closest to the optical waveguide layer. In this semiconductor optical device, the clad layer may further include a region formed between the tapered region and the end face and having a constant width that is the narrowest width of the tapered region. By doing so, after forming the semiconductor structure, the region formed to have a constant width is cleaved to form a mirror surface, and when a semiconductor optical device is obtained, even if there is some mechanical error, the cladding layer of the end face is Since the width can be made constant, the manufacturing stability is excellent.

【００６６】この半導体光素子において、前記光導波路
層はIII族窒化物を含む半導体層を含んでも良い。In this semiconductor optical device, the optical waveguide layer may include a semiconductor layer containing a group III nitride.

【００６７】また、本発明によれば、低消費電力用半導
体レーザであって、下地層と、該下地層の上に形成され
たIII族窒化物を含む光導波路層と、クラッド層とを備
え、前記クラッド層は、光導波路の中央部付近に位置す
る一定幅の第１領域と、前記第１領域から前記光導波路
の端面に接近するにしたがって幅が狭くなるように形成
されたテーパー領域とを含み、前記テーパー領域におけ
る前記クラッド層の外縁がなす直線と、前記光導波路方
向に平行な直線との間のなす角が２度以下であることを
特徴とする半導体レーザが提供される。テーパー領域の
角度を２度以下にすることで、結合効率の低下が抑えら
れ、発光効率の高い、低消費電力用途に適した半導体レ
ーザを実現することができる。Further, according to the present invention, there is provided a low power consumption semiconductor laser including an underlayer, an optical waveguide layer containing a group III nitride formed on the underlayer, and a cladding layer. The clad layer has a first region of a constant width located near the center of the optical waveguide, and a tapered region formed so that the width becomes narrower as the end face of the optical waveguide is approached from the first region. And the angle between the straight line formed by the outer edge of the cladding layer in the tapered region and the straight line parallel to the optical waveguide direction is 2 degrees or less. By setting the angle of the taper region to 2 degrees or less, it is possible to realize a semiconductor laser that suppresses the decrease in coupling efficiency and has high emission efficiency and is suitable for low power consumption applications.

【００６８】また、本発明によれば、高出力用半導体レ
ーザであって、下地層と、該下地層の上に形成されたII
I族窒化物を含む光導波路層と、クラッド層とを備え、
前記クラッド層は、光導波路の中央部付近に位置する一
定幅の第１領域と、前記第１領域から前記光導波路の端
面に接近するにしたがって幅が狭くなるように形成され
たテーパー領域とを含み、前記テーパー領域における前
記クラッド層の外縁がなす直線と、前記光導波路方向に
平行な直線との間のなす角が５度以上であることを特徴
とする半導体レーザが提供される。テーパー領域の角度
を５度以上にすることで、コンタクト抵抗の増大が抑え
られ、発熱の影響の少ない、高出力用途に適した半導体
レーザを実現することができる。Further, according to the present invention, there is provided a high-power semiconductor laser including an underlayer and II formed on the underlayer.
An optical waveguide layer containing a group I nitride, and a cladding layer,
The clad layer has a first region of a constant width located near the center of the optical waveguide, and a tapered region formed such that the width becomes narrower from the first region toward the end face of the optical waveguide. There is provided a semiconductor laser, characterized in that an angle between a straight line formed by the outer edge of the cladding layer in the tapered region and a straight line parallel to the optical waveguide direction is 5 degrees or more. By setting the angle of the taper region to 5 degrees or more, it is possible to realize a semiconductor laser which suppresses an increase in contact resistance and is less affected by heat generation and which is suitable for high output applications.

【００６９】この半導体レーザにおいて、前記クラッド
層は、前記テーパー領域よりも端面側に、前記テーパー
領域のうち最も狭い幅で一定幅に形成された第２領域を
更に含み、前記テーパー領域及び前記第２領域は、前記
第１領域の両側に形成されても良い。このような構成
は、後述するように、本発明の半導体レーザを複数同時
に製造する際に有利である。In this semiconductor laser, the cladding layer further includes, on the end face side of the tapered region, a second region formed to have a constant width with the narrowest width of the tapered region, and the tapered region and the first region. The two regions may be formed on both sides of the first region. Such a configuration is advantageous when simultaneously manufacturing a plurality of semiconductor lasers of the present invention, as will be described later.

【００７０】この半導体レーザにおいて、前記第２領域
の幅は２マイクロメーター以下であることが好ましい。
これにより、結晶成長方向に垂直な方向の光の広がりを
抑え、ビームスポットの形状を真円に近づけることがで
きる。また、この半導体レーザにおいて、前記第２領域
の長さは１０マイクロメーター以上１００マイクロメー
ター以下であることが好ましい。これにより、第２領域
をへき開して鏡面を形成する際の機械的誤差の影響を抑
止することができる。In this semiconductor laser, the width of the second region is preferably 2 micrometers or less.
Thereby, the spread of light in the direction perpendicular to the crystal growth direction can be suppressed, and the shape of the beam spot can be approximated to a perfect circle. Further, in this semiconductor laser, the length of the second region is preferably 10 micrometers or more and 100 micrometers or less. As a result, it is possible to suppress the influence of mechanical error when cleaving the second region to form a mirror surface.

【００７１】また、本発明によれば、半導体光素子を製
造する方法であって、下地層上に、ストライプ状の開口
部を有するマスクを形成する工程と、前記開口部からＡ
ｌを含む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半
導体層を選択成長する工程と、を含み、前記開口部の幅
をストライプ方向に変化させたことを特徴とする半導体
光素子の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, which comprises a step of forming a mask having a stripe-shaped opening on an underlayer, and the step of forming a mask from the opening.
a step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor phase growth using a raw material gas containing l, wherein the width of the opening is changed in the stripe direction. Will be provided.

【００７２】この方法において、Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程では、前述した技術を適用することが
できる。すなわち、Ａｌを含む半導体層を選択成長する
工程中、初期段階の成長温度を高くしても良いし、成長
速度を速くしても良いし、原料ガスのＡｌを含む率を高
くしても良い。また、キャリアガスとして窒素及び水素
を用いた場合、キャリアガス中の窒素分圧を増大させて
も良いし、水素分圧を減少させても良い。Ａｌを含む半
導体層がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１か
つ０＜ｙ≦１）からなり、前記原料ガスがＡｌ含有化合
物と、窒素または窒素含有化合物とを含む場合、初期段
階において前記原料ガス中の窒素または窒素含有化合物
の含有率を高くしても良い。これにより、半導体光素子
の製造安定性を向上させることができる。クラッド層を
選択成長により形成しても良いし、それに加えて活性層
を選択成長により形成しても良い。また、Ａｌを含む半
導体層を選択成長させるとき、下地層から選択成長させ
ても良いし、下地層とマスクとの間に形成された層を起
点として選択成長させても良い。In this method, the technique described above can be applied in the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. That is, during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al, the growth temperature in the initial stage may be increased, the growth rate may be increased, or the rate of the source gas containing Al may be increased. . When nitrogen and hydrogen are used as the carrier gas, the nitrogen partial pressure in the carrier gas may be increased or the hydrogen partial pressure may be decreased. Semiconductor layer is made of In x Al y Ga 1-x -y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0 <y ≦ 1) containing Al, the material gas comprises a Al-containing compound, a nitrogen or a nitrogen-containing compound In this case, the content rate of nitrogen or the nitrogen-containing compound in the raw material gas may be increased in the initial stage. This can improve the manufacturing stability of the semiconductor optical device. The cladding layer may be formed by selective growth, or in addition, the active layer may be formed by selective growth. Further, when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, it may be selectively grown from the underlayer or may be selectively grown starting from a layer formed between the underlayer and the mask.

【００７３】また、本発明によれば、半導体光素子を製
造する方法であって、下地層上に光導波路層及びクラッ
ド層を形成する工程を含み、前記クラッド層を形成する
工程は、前記半導体光素子の光導波路の中央部付近に位
置する第１領域にクラッド層を形成する一方、前記光導
波路の端面付近に位置する第２領域に、前記第１領域の
クラッド層と屈折率、層厚、又は幅の異なるクラッド層
を形成する工程を含むことを特徴とする半導体光素子の
製造方法が提供される。Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor optical device, which includes a step of forming an optical waveguide layer and a clad layer on an underlayer, and the step of forming the clad layer comprises the step of forming the semiconductor layer. The cladding layer is formed in the first region located near the center of the optical waveguide of the optical element, while the cladding layer of the first region, the refractive index, and the layer thickness are formed in the second region located near the end face of the optical waveguide. Or a step of forming a clad layer having a different width is provided.

【００７４】たとえば、第１領域にクラッド層を形成し
た後、第２領域のクラッド層をエッチングなどにより除
去し、その領域に新たに別のクラッド層を形成しても良
い。これにより、光導波路方向に特性の異なるクラッド
層を形成することができる。このような方法は、クラッ
ド層のみならず、光導波路層、電流狭窄層についても同
様に適用することができる。第２領域に、第１領域のク
ラッド層とＡｌ組成、材質などの異なるクラッド層を形
成しても良い。For example, after forming the cladding layer in the first region, the cladding layer in the second region may be removed by etching or the like, and another cladding layer may be newly formed in that region. As a result, it is possible to form cladding layers having different characteristics in the optical waveguide direction. Such a method can be applied not only to the clad layer but also to the optical waveguide layer and the current confinement layer. A clad layer having a different Al composition and material from the clad layer in the first area may be formed in the second area.

【００７５】また、本発明によれば、半導体光素子を製
造する方法であって、下地層上に光導波路層を形成する
工程と、該光導波路層上に、一定幅の第１領域と、前記
第１領域から次第に幅が狭くなるように形成された第１
テーパー領域と、前記第１テーパー領域のうち最も狭い
幅で一定幅に形成された第２領域と、前記第２領域から
次第に幅が広くなり、前記第１領域の幅に達するように
形成された第２テーパー領域とが、光導波路方向にこの
順に繰り返し出現するようにクラッド層を形成する工程
と、前記第２領域をへき開することにより、複数の半導
体光素子を得る工程と、を含むことを特徴とする半導体
光素子の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor optical device, which comprises a step of forming an optical waveguide layer on an underlayer, and a first region having a constant width on the optical waveguide layer. A first region formed to have a width gradually narrowing from the first region;
The tapered region, the second region having the narrowest width and the constant width of the first tapered region, and the width gradually increasing from the second region to reach the width of the first region. And a step of forming a clad layer so that the second tapered region repeatedly appears in this order in the optical waveguide direction, and a process of cleaving the second region to obtain a plurality of semiconductor optical devices. A method of manufacturing a featured semiconductor optical device is provided.

【００７６】この方法によれば、上述した本発明の半導
体光素子を複数同時に歩留まり良く製造することができ
る。According to this method, a plurality of semiconductor optical devices of the present invention described above can be manufactured simultaneously at a high yield.

【００７７】[0077]

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、半導
体レーザのストライプに用いるような、幅１０μｍ程度
以下の開口部を「狭開口部」という。一方、狭開口部の
成長速度が窓効果により極端に上昇してしまうことを防
止するために設けるような、幅１０μｍ程度以上の開口
部を「大面積開口部」という。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] Hereinafter, an opening having a width of about 10 μm or less, which is used for a stripe of a semiconductor laser, is referred to as a “narrow opening”. On the other hand, an opening having a width of about 10 μm or more, which is provided to prevent the growth rate of the narrow opening from extremely increasing due to the window effect, is referred to as a “large area opening”.

【００７８】《実施例１》図２は本発明の実施例を示す
窒化物系半導体レーザの概略断面図である。本実施例の
半導体レーザ（図２）は、選択成長により形成したｐ型
Ａｌ０．１０Ｇａ ０．９０Ｎクラッド層２１７（狭開口
部）およびｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層２９３
（大面積開口部）のＡｌ組成以外は、従来例の窒化物系
半導体レーザ（図１）と同様である。<< Embodiment 1 >> FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
It is a schematic sectional drawing of a nitride semiconductor laser. Of this embodiment
The semiconductor laser (Fig. 2) is a p-type formed by selective growth.
Al0.10Ga 0.90N-clad layer 217 (narrow opening
Part) and p-type Al0.12Ga0.88N layer 293
Other than the Al composition of the (large area opening), the conventional nitride-based
It is similar to the semiconductor laser (FIG. 1).

【００７９】本実施例の窒化物系半導体レーザ（図２）
においては、マスク上多結晶析出速度を増加させるため
に、選択成長ＡｌＧａＮ層（ｐ型Ａｌ０．１０Ｇａ
０．９０Ｎクラッド層２１７（狭開口部）およびｐ型Ａ
ｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層２９３（大面積開口部））
を形成する際のＡｌ原料であるＴＭＡの供給量（以下
［ＴＭＡ］）を、従来例の窒化物系半導体レーザ（図
１）に比べ、増加させている。具体的には、従来例の窒
化物系半導体レーザ（図１）では［ＴＭＡ］＝２．６μ
ｍｏｌ／ｍｉｎ．であったのに対し、本実施例の窒化物
系半導体レーザ（図２）では［ＴＭＡ］＝４．０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．と増加させている。The nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 2)
In order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, the selective growth AlGaN layer (p-type Al 0.10 Ga
0.90 N cladding layer 217 (narrow opening) and p-type A
l 0.12 Ga 0.88 N layer 293 (large area opening)
The supply amount of TMA (hereinafter referred to as [TMA]), which is an Al raw material when forming the Al, is increased as compared with the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1). Specifically, in the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1), [TMA] = 2.6 μm
mol / min. On the other hand, in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 2), [TMA] = 4.0 μmo
l / min. And is increasing.

【００８０】《実施例２》図５は本発明の実施例を示す
概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図５）は、選択成長により形成したｐ型Ａｌ０．０７
Ｇａ０．９３Ｎクラッド層５１７（狭開口部）およびｐ
型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層５９３（大面積開口
部）のＡｌ組成以外は、実施例１の窒化物系半導体レー
ザ（図２）と同様である。<Embodiment 2> FIG. 5 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride-based semiconductor laser of this embodiment (FIG. 5) has p-type Al 0.07 formed by selective growth.
Ga 0.93 N cladding layer 517 (narrow opening) and p
Except for the Al composition of the type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 593 (large-area opening), the nitride-based semiconductor laser of Example 1 (FIG. 2) is the same.

【００８１】本実施例の窒化物系半導体レーザ（図５）
においては、マスク上多結晶析出速度を増加させるため
に、選択成長ＡｌＧａＮ層（ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ
０．９３Ｎクラッド層５１７（狭開口部）およびｐ型Ａ
ｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層５９３（大面積開口部））
を形成する際のＶ族原料であるＮＨ３の供給量（以下
［ＮＨ３］）を、従来例の窒化物系半導体レーザ（図
１）に比べ、増加させている。具体的には、従来例の窒
化物系半導体レーザ（図１）では［ＮＨ３］＝０．４５
ｍｏｌ／ｍｉｎ．であったのに対し、本実施例の窒化物
系半導体レーザ（図５）では［ＮＨ３］＝０．５８ ｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．と増加させている。The nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 5)
In order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, the selectively grown AlGaN layer (p-type Al 0.07 Ga
0.93 N cladding layer 517 (narrow opening) and p-type A
l 0.09 Ga 0.91 N layer 593 (large area opening))
The supply amount of NH 3 that is a V-group source material (hereinafter [NH 3 ]) when forming is formed is increased as compared with the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1). Specifically, in the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1), [NH 3 ] = 0.45.
mol / min. On the other hand, in the nitride semiconductor laser of this example (FIG. 5), [NH 3 ] = 0.58 m
ol / min. And is increasing.

【００８２】《実施例３》図６は本発明の実施例を示す
概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図６）は、実施例２の窒化物系半導体レーザ（図５）
と同様な構造を有している。但し、本実施例の窒化物系
半導体レーザ（図６）においては、マスク上多結晶析出
速度を増加させるために、選択成長ＡｌＧａＮ層（ｐ型
Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層６１７およびｐ
型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層６９３）を形成する際
の基板温度を、従来例の窒化物系半導体レーザ（図１）
に比べ、増加させている。具体的には、従来例の窒化物
系半導体レーザ（図１）では基板温度が１０１５℃であ
ったのに対し、本実施例の窒化物系半導体レーザ（図
６）では１０４５℃と増加させている。<< Embodiment 3 >> FIG. 6 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride-based semiconductor laser of this embodiment (FIG. 6) is the nitride-based semiconductor laser of Embodiment 2 (FIG. 5).
It has the same structure as. However, in the nitride semiconductor laser (FIG. 6) of the present embodiment, in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, the selectively grown AlGaN layer (p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 617 and p
Type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 693) is formed at the same substrate temperature as the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1).
Compared to. Specifically, while the substrate temperature was 1015 ° C. in the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1), the substrate temperature was increased to 1045 ° C. in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 6). There is.

【００８３】得られた窒化物系半導体レーザの断面を走
査型電子顕微鏡により観察した。結果を図１１および図
１２に示す。図１１は１０１５℃で成長した従来の半導
体レーザの断面を示し、図１２は、本実施例の半導体レ
ーザの断面を示す。広い開口部における層厚に対する狭
い開口部の層厚の比は、１０１５℃では４６％程度、１
０４５℃では７７％程度であった。基板温度を増加し、
マスク上多結晶析出速度を増加させることにより、マス
ク開口幅による層厚の差異が抑制されることがわかる。
すなわち、基板温度を増加することによって狭開口部へ
のＧａの局在が抑制され、その結果、Ａｌ組成やマスク
成長した層の厚みについて、製造のばらつきを低減でき
ることがわかった。The cross section of the obtained nitride semiconductor laser was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIGS. 11 and 12. FIG. 11 shows a cross section of a conventional semiconductor laser grown at 1015 ° C., and FIG. 12 shows a cross section of the semiconductor laser of this embodiment. The ratio of the layer thickness of the narrow opening to the layer thickness of the wide opening is about 46% at 1015 ° C.
It was about 77% at 045 ° C. Increase the substrate temperature,
It can be seen that the difference in layer thickness due to the mask opening width is suppressed by increasing the polycrystalline deposition rate on the mask.
That is, it was found that by increasing the substrate temperature, the localization of Ga in the narrow opening was suppressed, and as a result, manufacturing variations in the Al composition and the thickness of the mask-grown layer could be reduced.

【００８４】《実施例４》図７は本発明の実施例を示す
概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図７）は、実施例２および実施例３の窒化物系半導体
レーザ（図５および図６）と同様な構造を有している。Fourth Embodiment FIG. 7 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride-based semiconductor laser of this embodiment (FIG. 7) has the same structure as the nitride-based semiconductor lasers of Embodiments 2 and 3 (FIGS. 5 and 6).

【００８５】但し、本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図７）においては、マスク上多結晶析出速度を増加さ
せるために、選択成長ＡｌＧａＮ層（ｐ型Ａｌ０．０７
Ｇａ０ ．９３Ｎクラッド層７１７およびｐ型Ａｌ
０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層７９３）を形成する際の成長
速度を、従来例の窒化物系半導体レーザ（図１）に比
べ、増加させている。具体的には、従来例の窒化物系半
導体レーザ（図１）では成長速度が〜１μｍ／ｈであっ
たのに対し、本実施例の窒化物系半導体レーザ（図７）
では〜２μｍ／ｈと増加させている。However, in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 7), in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, the selectively grown AlGaN layer (p-type Al 0.07
Ga 0 . 93 N cladding layer 717 and p-type Al
The growth rate at the time of forming the 0.09 Ga 0.91 N layer 793) is increased as compared with the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1). Specifically, the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1) has a growth rate of 1 μm / h, while the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 7).
Then, it is increased to ˜2 μm / h.

【００８６】《実施例５》図８は本発明の実施例を示す
概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図８）は、実施例２ないし実施例４の窒化物系半導体
レーザ（図５ないし図７）と同様な構造を有している。<Embodiment 5> FIG. 8 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 8) has the same structure as the nitride semiconductor lasers of Embodiments 2 to 4 (FIGS. 5 to 7).

【００８７】但し、本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図８）においては、マスク上多結晶析出速度を増加さ
せるために、選択成長ＡｌＧａＮ層（ｐ型Ａｌ０．０７
Ｇａ０ ．９３Ｎクラッド層８１７およびｐ型Ａｌ
０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層８９３）を形成する際のＮ２
分圧を、従来例の窒化物系半導体レーザ（図１）に比べ
て増加させ、かわりにＨ２分圧を減少させている。具体
的には、従来例の窒化物系半導体レーザ（図１）ではＮ
２分圧が０Ｔｏｒｒ、Ｈ２分圧が１００Ｔｏｒｒであっ
たのに対し、本実施例の窒化物系半導体レーザ（図８）
ではＮ２分圧が６０Ｔｏｒｒ、Ｈ２分圧が４０Ｔｏｒｒ
である。However, in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 8), in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, the selectively grown AlGaN layer (p-type Al 0.07
Ga 0 . 93 N cladding layer 817 and p-type Al
0.09 Ga 0.91 N layer 893) N 2 when forming
The partial pressure is increased as compared with the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1), and the H 2 partial pressure is decreased instead. Specifically, in the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1), N
The partial pressure of 2 was 0 Torr and the partial pressure of H 2 was 100 Torr, whereas the nitride semiconductor laser of this example (FIG. 8).
Then, N 2 partial pressure is 60 Torr, H 2 partial pressure is 40 Torr
Is.

【００８８】《実施例６》図９は本発明の実施例を示す
概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図９）は、実施例２ないし実施例５の窒化物系半導体
レーザ（図５ないし図８）と同様な構造を有している。<Embodiment 6> FIG. 9 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride-based semiconductor laser of this embodiment (FIG. 9) has the same structure as the nitride-based semiconductor lasers of Embodiments 2 to 5 (FIGS. 5 to 8).

【００８９】但し、本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図９）においては、選択成長初期においてマスク上多
結晶析出速度を増加させるために、選択成長ＡｌＧａＮ
層（ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層９１７
およびｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０ ．９１Ｎ層９９３）の形
成初期のみ［ＮＨ３］を増加させて０．６５ｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．とし、その後０．５８ｍｏｌ／ｍｉｎ．に減少さ
せている。However, in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 9), in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask at the initial stage of selective growth, the selectively grown AlGaN is used.
Layer (p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 917
And p-type Al 0.09 Ga 0 . The amount of [NH 3 ] is increased to 0.65 mol / m only in the initial formation of the 91 N layer 993).
in. And then 0.58 mol / min. Has been reduced to.

【００９０】《実施例７》図１０は本発明の実施例を示
す概略断面図である。本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図１０）は、実施例２ないし実施例７の窒化物系半導
体レーザ（図５ないし図９）と同様な構造を有してい
る。<< Embodiment 7 >> FIG. 10 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. The nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 10) has the same structure as the nitride semiconductor lasers of Embodiments 2 to 7 (FIGS. 5 to 9).

【００９１】但し、本実施例の窒化物系半導体レーザ
（図１０）においては、選択成長初期においてマスク上
多結晶析出速度を増加させるために、ＳｉＯ２マスク１
０１５表面に微細な凹凸が形成されている。However, in the nitride semiconductor laser of this embodiment (FIG. 10), in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask at the initial stage of selective growth, the SiO 2 mask 1 is used.
015 fine irregularities are formed on the surface.

【００９２】前記凹凸は、例えば、特開平８−１６２４
１９号公報等に開示されているように、マスクパターン
の表面に滑らかでない面または辺を接触させて押圧した
状態で相対的に移動させる方法や、干渉露光法を用いた
フォトリソグラフィー技術により、形成することが出来
る。The irregularities are formed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-1624.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 19 and the like, it is formed by a method of bringing a non-smooth surface or side into contact with the surface of a mask pattern and moving the mask pattern relatively in a pressed state, or a photolithography technique using an interference exposure method. You can do it.

【００９３】実施例１においては、従来例の窒化物系半
導体レーザ（図１）に比べ、ＴＭＡ供給量を増加させて
いることにより、マスク上多結晶析出速度が増加し、Ｇ
ａ原料であるＴＭＧが開口部へ集中しなくなり、狭開口
部であっても、そのＡｌ組成や成長速度が大面積開口部
に近づいている。［ＴＭＡ］増加により狭開口部であっ
てもＡｌ組成が大面積開口部に近づく様子を図３に示
す。［ＴＭＡ］増加により、狭開口部のＡｌ組成が微小
な成長条件の変動に影響を受けにくくなり、その制御性
や再現性が向上するという効果が得られる。ＴＭＡはマ
スク上いたるところで多結晶として析出する一方で、Ｔ
ＭＧがマスク上マイグレーションや気相中拡散により開
口部に集中するため、狭開口部のＡｌ組成は大面積開口
部よりも低いが、［ＴＭＡ］増大によりその比が１に漸
近する（図４）。In Example 1, as compared with the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1), by increasing the TMA supply amount, the polycrystalline deposition rate on the mask was increased and
The raw material TMG does not concentrate in the opening, and the Al composition and the growth rate of the narrow opening are close to those of the large area opening. FIG. 3 shows how the Al composition approaches the large area opening even with the narrow opening due to the increase in [TMA]. By increasing [TMA], the Al composition in the narrow opening is less affected by minute fluctuations in growth conditions, and the controllability and reproducibility thereof are improved. While TMA precipitates as polycrystals everywhere on the mask, TMA
Since the MG is concentrated in the opening due to migration on the mask and diffusion in the vapor phase, the Al composition of the narrow opening is lower than that of the large area opening, but the ratio gradually approaches 1 due to the increase of [TMA] (FIG. 4). .

【００９４】図４の結果からわかるように、［ＴＭＡ］
増大等により狭開口部と大面積開口部のＡｌ組成の比が
１に漸近する。狭開口部のＡｌ組成が大面積開口部の７
０％程度以上であれば、Ａｌ組成の制御性や再現性とい
う点でも問題はないと考えられる。このとき、レーザの
製造歩留まりの向上等が期待される。また、これによ
り、マスクパターンの自由度も増す。例えば、より狭い
開口部により電流を狭窄することで、同じしきい値電流
密度であっても、低いしきい値電流を実現することが出
来る。As can be seen from the result of FIG. 4, [TMA]
Due to the increase or the like, the Al composition ratio between the narrow opening and the large area opening gradually approaches 1. The Al composition of the narrow opening is 7 for the large area opening.
If it is about 0% or more, it is considered that there is no problem in terms of controllability and reproducibility of Al composition. At this time, it is expected that the manufacturing yield of the laser will be improved. This also increases the flexibility of the mask pattern. For example, by confining the current with a narrower opening, a low threshold current can be realized even with the same threshold current density.

【００９５】上記実施例１では、マスク上多結晶析出速
度を増加させるために、［ＴＭＡ］の増加という手段を
用いているが、特に窒化物系の結晶成長においては、Ｔ
ＭＡ等のＡｌ原料とＮＨ３等のＶ族原料の中間反応が顕
著であり、ある程度以上のＡｌ原料の供給は困難であ
る。したがって、［ＴＭＡ］増加以外の方法で、マスク
上多結晶析出速度を増加させることができることが望ま
しい。これにより、Ａｌ組成のより低いＡｌＧａＮ層で
あっても、制御性良く作製することができ、結晶成長に
よる試料作製の自由度が増すという利点がある。In Example 1 above, a means of increasing [TMA] is used in order to increase the polycrystalline deposition rate on the mask, but especially in the case of nitride crystal growth, T
The intermediate reaction between the Al raw material such as MA and the group V raw material such as NH 3 is remarkable, and it is difficult to supply the Al raw material above a certain level. Therefore, it is desirable to be able to increase the polycrystalline deposition rate on the mask by a method other than increasing [TMA]. As a result, even an AlGaN layer having a lower Al composition can be produced with good controllability, and there is an advantage that the degree of freedom in producing a sample by crystal growth is increased.

【００９６】そこで、実施例２においては、従来例の窒
化物系半導体レーザ（図１）に比べ、Ｖ族原料であるＮ
Ｈ３の供給量を増加させることにより、マスク上多結晶
析出速度を増加させている。Ｖ族圧が高い場合、マスク
上に付着したＡｌ原料が容易に核形成するからである。Therefore, in Example 2, as compared with the conventional nitride-based semiconductor laser (FIG. 1), N which is a group V raw material is used.
By increasing the supply amount of H 3, the polycrystalline deposition rate on the mask is increased. This is because when the group V pressure is high, the Al raw material deposited on the mask easily nucleates.

【００９７】実施例３においては、従来例の窒化物系半
導体レーザ（図１）に比べ、基板温度を増加させること
により、マスク上多結晶析出速度を増加させている。基
板温度が高い場合、Ａｌ原料とマスク材料中のＳｉやＯ
との反応速度が増加するからである。In Example 3, as compared with the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1), the substrate temperature was increased to increase the polycrystalline deposition rate on the mask. When the substrate temperature is high, Si and O in the Al raw material and the mask material
This is because the reaction rate with

【００９８】実施例４においては、従来例の窒化物系半
導体レーザ（図１）に比べ、成長速度を増加させること
により、マスク上多結晶析出速度を増加させている。成
長速度は主に［ＴＭＧ］で決まるが、同程度のＡｌ組成
を実現するためには［ＴＭＡ］も増加させなければなら
ないからである。In Example 4, as compared with the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1), the growth rate was increased to increase the polycrystalline deposition rate on the mask. This is because the growth rate is mainly determined by [TMG], but [TMA] must be increased in order to achieve the same Al composition.

【００９９】実施例５においては、従来例の窒化物系半
導体レーザ（図１）に比べ、Ｎ２分圧を増加させ、Ｈ２
分圧を減少させることにより、マスク上多結晶析出速度
を増加させている。これにより、マスク上に析出した多
結晶が雰囲気中のＨ２によりエッチングされることが抑
制されるためである。In the fifth embodiment, the N 2 partial pressure is increased and H 2 is increased as compared with the conventional nitride semiconductor laser (FIG. 1).
By decreasing the partial pressure, the polycrystalline deposition rate on the mask is increased. This is because etching of the polycrystals deposited on the mask by H 2 in the atmosphere is suppressed.

【０１００】実施例６においては、選択成長初期のみ
［ＮＨ３］を増加させることにより、選択成長開始直後
の早い段階から、マスク表面が多結晶により被覆される
ようにしている。従って、選択成長開始当初から安定し
た組成のＡｌＧａＮ層が形成される。In Example 6, [NH 3 ] is increased only at the initial stage of the selective growth so that the mask surface is covered with the polycrystal from an early stage immediately after the start of the selective growth. Therefore, an AlGaN layer having a stable composition is formed from the beginning of the selective growth.

【０１０１】なお、実施例６においては、選択成長初期
のみ［ＮＨ３］を増加させているが、選択成長初期の
み、［ＴＭＡ］を増加し、または、基板温度を高温化
し、または、成長速度を増加し、または、［Ｎ２］分圧
を増加し、または、［Ｈ２］分圧を減少することによっ
ても、同様の効果を得ることができる。In Example 6, [NH 3 ] is increased only in the initial stage of selective growth, but [TMA] is increased, the substrate temperature is increased, or the growth rate is increased only in the initial stage of selective growth. It is possible to obtain the same effect by increasing or increasing the [N 2 ] partial pressure or decreasing the [H 2 ] partial pressure.

【０１０２】実施例７においては、ＳｉＯ２マスク１０
１５の表面に微細な凹凸が形成されているため、ＳｉＯ
２マスク１０１５の表面積が増大している。これによ
り、選択成長開始直後の早い段階から、容易に多結晶の
核形成がなされ、マスク表面が多結晶により被覆され
る。従って、選択成長開始当初から安定した組成のＡｌ
ＧａＮ層が形成される。In Example 7, the SiO 2 mask 10 was used.
Since fine irregularities are formed on the surface of 15,
2 The surface area of the mask 1015 is increased. As a result, polycrystal nucleation is easily performed from an early stage immediately after the start of selective growth, and the mask surface is covered with polycrystal. Therefore, Al having a stable composition from the beginning of selective growth
A GaN layer is formed.

【０１０３】［第２の実施の形態］本実施の形態では、
半導体レーザの出射光のスポット形状を制御する技術、
とくに、スポット形状を真円に近づけるための技術につ
いて説明する。図１３は、従来の半導体レーザの出射端
面における出射光の形状を示す。図１に示した一般的な
構造の半導体レーザにおいては、出射端面における出射
光のスポット形状は横に長い楕円形になるため、これを
真円に近づけるためには、図示したように、横方向を狭
め、縦方向を広げるようにスポット形状を制御すればよ
い。[Second Embodiment] In the present embodiment,
Technology for controlling the spot shape of the emitted light of a semiconductor laser,
In particular, a technique for making the spot shape close to a perfect circle will be described. FIG. 13 shows the shape of emitted light on the emitting end face of a conventional semiconductor laser. In the semiconductor laser having the general structure shown in FIG. 1, the spot shape of the emitted light on the emission end face is a horizontally long ellipse. Therefore, in order to bring it closer to a perfect circle, as shown in the figure, The spot shape may be controlled so as to narrow the width and widen the vertical direction.

【０１０４】出射光の横方向の広がりを抑えるために
は、出射端面近傍における横方向の光の狭窄、又は電流
の狭窄の程度を強めればよい。具体的には、出射端面近
傍において、 ａ）クラッド層又は電極の横幅を狭くし、電流を横方向
に狭窄する。 ｂ）光導波路層の横幅を狭くし、光を横方向に狭窄す
る。 ｃ）電流狭窄層の屈折率を低くし、光導波路層において
光を横方向に狭窄する。 などの方法が考えられる。In order to suppress the lateral spread of the emitted light, the degree of the lateral light constriction or the current constriction near the emitting end face may be increased. Specifically, in the vicinity of the emission end face, a) the lateral width of the clad layer or the electrode is narrowed to confine the current laterally. b) The lateral width of the optical waveguide layer is narrowed to confine light in the lateral direction. c) The refractive index of the current confinement layer is lowered to confine light laterally in the optical waveguide layer. The method such as is conceivable.

【０１０５】出射光を縦方向に広げるためには、出射端
面近傍における縦方向の光の狭窄の程度を弱めればよ
い。具体的には、光導波路層内を通過する光が実質的に
感じる屈折率（等価屈折率）を大きくすればよいが、そ
のための方法として、出射端面近傍において、 Ａ）クラッド層又は光閉じ込め層の層厚を厚くする。 Ｂ）クラッド層のＡｌ組成を低くする。 Ｃ）クラッド層又は光閉じ込め層の屈折率を高くする。 などが挙げられる。In order to spread the emitted light in the vertical direction, the degree of light confinement in the vertical direction in the vicinity of the emission end face may be weakened. Specifically, it suffices to increase the refractive index (equivalent refractive index) that the light passing through the optical waveguide layer substantially senses. As a method for that, in the vicinity of the emitting end face, there is a) A cladding layer or optical confinement layer Increase the layer thickness of. B) Lower the Al composition of the cladding layer. C) Increase the refractive index of the cladding layer or the optical confinement layer. And so on.

【０１０６】上述の技術を任意に組み合わせることによ
り、出射光の形状を真円に近づけるように制御すること
ができるが、その際、半導体レーザの特性を考慮しつ
つ、上記の技術を組み合わせることが好ましい。たとえ
ば、上記ａ）に記載した通り、クラッド層の横幅を狭く
することで出射光の横幅を狭めることができるが、他
方、クラッド層の横幅を狭くし過ぎてしまうと、電極と
の接触面積が減少するので、コンタクト抵抗が増大し、
消費電力の増大や抵抗熱の発生による温度上昇など、好
ましくない現象を引き起こす恐れがある。半導体レーザ
の性能を維持しつつスポット形状を制御するために、た
とえば、クラッド層の幅を光導波路方向に沿って変化さ
せてもよい。すなわち、中心部付近のクラッド層の幅を
広くとってコンタクト抵抗の低減を図る一方、出射端面
近傍のクラッド層の幅を狭くして出射光の横方向への広
がりを抑える。このように、クラッド層、光導波路層、
電流狭窄層などの層厚、材質、組成、形状、幅などが光
導波路方向に変化するように設けることで、半導体レー
ザの性能と、出射光のスポット形状の双方を適切に調節
することができる。By arbitrarily combining the above techniques, it is possible to control the shape of emitted light so as to approximate a perfect circle. At that time, it is possible to combine the above techniques while considering the characteristics of the semiconductor laser. preferable. For example, as described in a) above, the lateral width of the emitted light can be narrowed by narrowing the lateral width of the cladding layer, but on the other hand, if the lateral width of the cladding layer is too narrow, the contact area with the electrode is reduced. Since it decreases, the contact resistance increases,
There is a risk of causing undesirable phenomena such as an increase in power consumption and a rise in temperature due to generation of resistance heat. In order to control the spot shape while maintaining the performance of the semiconductor laser, for example, the width of the cladding layer may be changed along the optical waveguide direction. That is, the contact resistance is reduced by increasing the width of the clad layer near the central portion, and the width of the clad layer near the emission end face is decreased to suppress the lateral spread of the emitted light. In this way, the clad layer, the optical waveguide layer,
By providing the current confinement layer and the like such that the layer thickness, material, composition, shape, width, etc. are changed in the optical waveguide direction, both the performance of the semiconductor laser and the spot shape of the emitted light can be appropriately adjusted. .

【０１０７】クラッド層の層厚、幅、Ａｌ組成などを光
導波路方向に変化させるためには、第１の実施の形態に
おいて詳述した技術が好適である。すなわち、クラッド
層を選択成長させるときに用いるＳｉＯ２マスクの幅、
材質、形状などを光導波路方向に変化させることによ
り、また、クラッド層を選択成長させるときの条件を適
切に制御することにより、クラッド層の層厚、幅、Ａｌ
組成などを光導波路方向に変化させることができる。In order to change the layer thickness, width, Al composition, etc. of the cladding layer in the optical waveguide direction, the technique described in detail in the first embodiment is suitable. That is, the width of the SiO 2 mask used when selectively growing the cladding layer,
By changing the material, shape, etc. in the optical waveguide direction, and by appropriately controlling the conditions for selectively growing the clad layer, the layer thickness, width, Al
The composition and the like can be changed in the optical waveguide direction.

【０１０８】その他、光導波路方向に変化する構造を形
成するために、ドライエッチング、ウェットエッチング
などの技術を用いて、領域ごとに層を形成してもよい。
たとえば、上記Ｂ）の方法により出射光の形状を縦方向
に広げる場合、まずＡｌ組成の低いクラッド層を形成し
た後、ドライエッチングにより出射端面近傍を除去し、
新たにＡｌ組成の高いクラッド層を出射端面近傍に形成
してもよい。このように、光導波路層やクラッド層を形
成する際に、中心部と出射端面部とを別のプロセスで形
成することにより、光導波路方向に層厚、材質、組成、
形状、幅などが異なる構造を形成することができる。In addition, in order to form a structure that changes in the optical waveguide direction, a layer may be formed for each region by using a technique such as dry etching or wet etching.
For example, in the case of expanding the shape of emitted light in the vertical direction by the method B), first, a clad layer having a low Al composition is formed, and then the vicinity of the emitting end surface is removed by dry etching,
A clad layer having a high Al composition may be newly formed near the emission end face. Thus, when forming the optical waveguide layer or the clad layer, by forming the central portion and the emission end face portion in different processes, the layer thickness, material, composition,
Structures having different shapes, widths, and the like can be formed.

【０１０９】以下、上述の技術を適用して作製した半導
体レーザの例について説明する。An example of a semiconductor laser manufactured by applying the above technique will be described below.

【０１１０】《実施例Ｂ１》本実施例について、図２、
１５を参照して説明する。本実施例の窒化物半導体レー
ザの半導体層は(0 0 0 1)面を表面とする六方晶であ
る。本実施例では、第１の実施の形態で説明した技術を
応用し、光導波路方向に開口幅を変化させたマスクを用
いてクラッド層を選択成長させることにより、光導波路
方向に幅、層厚、Ａｌ組成が変化したクラッド層を形成
する。Example B1 This example is shown in FIG.
This will be described with reference to 15. The semiconductor layer of the nitride semiconductor laser of this example is a hexagonal crystal whose surface is the (0 0 0 1) plane. In this example, the technique described in the first embodiment is applied to selectively grow a clad layer using a mask whose opening width is changed in the optical waveguide direction to thereby obtain a width and a layer thickness in the optical waveguide direction. , A clad layer having a different Al composition is formed.

【０１１１】本実施例の窒化物半導体レーザは、図２に
示した実施例１の窒化物半導体レーザとほぼ同様の構成
であるが、ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層
１１３に代えて、ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラ
ッド層を設けており、また、多重量子井戸構造活性層１
０５とｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６の間にｐ型Ａｌ０
．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層を設けている。窒化物
半導体レーザは、ｎ型ＧａＮ基板１９２上に、厚さ１．
８μｍのｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラッド層、
厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、厚さ
２．５ｎｍのＩｎ０ ．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ
５ｎｍのＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層からなる３
周期の多重量子井戸構造活性層１０５、ｐ型Ａｌ
０．１５Ｇａ０．８ ５Ｎキャップ層、厚さ０．１μｍの
ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６、その上に形成され＜１−
１００＞方向に幅の異なる開口部を持った厚さ２００ｎ
ｍのＳｉＯ２マスク１１５、該ＳｉＯ２マスク１１５を
用いて選択的に形成されたｐ型ＧＡＮ光ガイド層、厚さ
０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド
層１１７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１
１８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１２２、Ｔ
ｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１２０が形成されて
いる。The nitride semiconductor laser of this example has substantially the same structure as the nitride semiconductor laser of Example 1 shown in FIG. 2, except that the n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 113 is formed. Instead, an n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer is provided, and the multiple quantum well structure active layer 1 is provided.
05 and the p-type GaN optical guide layer 106 between the p-type Al 0
． A 15 Ga 0.85 N cap layer is provided. The nitride semiconductor laser has a thickness of 1.
8 μm n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer,
The n-type GaN light guide layer 104 having a thickness of 0.1 μm and the In 0 . 2 Ga 0.8 N quantum well layer and 5 nm thick In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer 3
Periodic multiple quantum well structure active layer 105, p-type Al
0.15 Ga 0.8 5 N cap layer, having a thickness of 0.1 [mu] m p-type GaN optical guide layer 106 is formed thereon <1
200n thick with openings with different widths in the 100> direction
m SiO 2 mask 115, p-type GAN optical guide layer selectively formed using the SiO 2 mask 115, p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 117 having a thickness of 0.6 μm, and thickness P-type GaN contact layer 1 having a thickness of 0.1 μm
18, p-electrode 122, T made of Ni / Au bilayer metal
An n electrode 120 made of a two-layer metal of i / Al is formed.

【０１１２】図１５において、ＳｉＯ２マスク（図中、
斜線部）は、端面部と中央部で開口幅が異なっている。
本実施例では端面部の開口幅は１．５μｍであり、中央
部の開口幅は２．５μｍであり、光導波路方向に開口幅
も変化させている。In FIG. 15, an SiO 2 mask (in the figure,
The hatched portion) has different opening widths in the end face portion and the central portion.
In this example, the end face has an opening width of 1.5 μm, the central portion has an opening width of 2.5 μm, and the opening width is changed in the optical waveguide direction.

【０１１３】本実施例の窒化物半導体レーザの半導体レ
ーザ構造は減圧有機金属気相成長装置（以下ＭＯＶＰＥ
装置）で成長を行った。基板温度は１０１５℃、Ａｌ原
料であるＴＭＡの流量は５．２μｍｏｌ／ｍｉｎ．、窒
素原料であるＮＨ３流量は０．４５ｍｏｌ／ｍｉｎ．、
成長速度は〜１μｍ／ｈ、キャリアガスの窒素分圧は０
Ｔｏｒｒ、水素分圧は１００Ｔｏｒｒとした。この成長
条件は、実施例１と同様に、ＴＭＡの供給量を従来例に
比べて増加させた条件となっており、これにより、マス
ク上多結晶析出速度を増加させ、クラッド層のＡｌ組成
の制御性及び再現性を向上させている。The semiconductor laser structure of the nitride semiconductor laser of this example is a low pressure metal organic vapor phase epitaxy device (hereinafter MOVPE).
Equipment). The substrate temperature is 1015 ° C., and the flow rate of TMA, which is an Al raw material, is 5.2 μmol / min. The flow rate of NH 3 as a nitrogen source is 0.45 mol / min. ,
Growth rate is ~ 1 μm / h, nitrogen partial pressure of carrier gas is 0
Torr and hydrogen partial pressure were 100 Torr. The growth conditions are the same as in Example 1 except that the supply amount of TMA is increased as compared with the conventional example, whereby the polycrystalline deposition rate on the mask is increased and the Al composition of the cladding layer is changed. Controllability and reproducibility are improved.

【０１１４】第１の実施の形態で説明したように、マス
クの開口幅の変化に伴い、クラッド層を選択成長させる
ときのＡｌ原料の堆積とＧａ原料の開口部への集中の程
度が変化するため、クラッド層のＡｌ組成及び層厚が変
化する。したがって、本実施例の半導体レーザのように
光導波路方向に開口幅を変化させると、光導波路長方向
にＡｌ組成の変調が起こり、出射端面近傍では中心部に
比べてＡｌＧａＮクラッドの組成が少なくなり、且つ厚
さが厚くなるので、結晶成長方向すなわち縦方向の光閉
じ込めが弱くなる。本実施例では、中央部の開口幅より
も端面部の開口幅の方が狭いマスクを用いてクラッド層
を選択成長させることで、端面部におけるクラッド層の
横幅を狭め、電流を狭い領域に狭窄し、出射光の分布を
横方向に狭めるともに、上述のように縦方向の光の閉じ
込めを弱くし、出射光の分布を縦方向に広げる。これら
双方の効果によりレーザ構造の断面における光分布のア
スペクト比は１に近づくため、効率よく光を利用するこ
とができる。As described in the first embodiment, the degree of concentration of the Al source material and the concentration of the Ga source material in the opening when the clad layer is selectively grown changes with the change in the opening width of the mask. Therefore, the Al composition and the layer thickness of the cladding layer change. Therefore, when the opening width is changed in the optical waveguide direction like the semiconductor laser of the present embodiment, the Al composition is modulated in the optical waveguide length direction, and the composition of the AlGaN cladding becomes smaller in the vicinity of the emission end face than in the central portion. In addition, since the thickness is increased, the light confinement in the crystal growth direction, that is, the vertical direction is weakened. In this embodiment, the clad layer is selectively grown using a mask whose opening width at the end face portion is narrower than that at the central portion, thereby narrowing the lateral width of the cladding layer at the end face portion and confining the current to a narrow region. Then, the distribution of the emitted light is narrowed in the horizontal direction, the light confinement in the vertical direction is weakened as described above, and the distribution of the emitted light is widened in the vertical direction. Due to both of these effects, the aspect ratio of the light distribution in the cross section of the laser structure approaches 1, so that light can be used efficiently.

【０１１５】本実施例に係る半導体レーザのクラッド層
の層厚ｄ及びＡｌ組成ｘを測定した結果、光導波路の端
面近傍では、ｄ＝０．６２μｍ、ｘ＝６．８％であり、
光導波路の中央部近傍では、ｄ＝０．６μｍ、ｘ＝７％
であった。本実施例の半導体レーザにおいて、光導波路
の端面近傍におけるクラッド層のＡｌ組成が、光導波路
の中央部付近におけるクラッド層のＡｌ組成よりも低い
ことが分かる。ここで、Ａｌ組成は、１）ダミー領域と
リッジ領域の層厚の比率を測定することにより算出した
が、その他にも、２）顕微ＰＬ（Photo Luminescence）
測定、３）顕微Ｘ線回折測定、などの方法がある。１）
は、第１の実施の形態で説明したように、マスクの被覆
率の差異により、ダミー領域とリッジ領域におけるＡｌ
原料及びＧａ原料の集中の程度が異なり、Ａｌ組成及び
層厚が変化することを利用して、層厚の比からＡｌ組成
を算出するものである。２）は、顕微ＰＬ測定を行い、
ストライプ中央部のＡｌＧａＮバンド端発光ピーク波長
からＡｌ組成を算出するものである。３）は、Ｘ線エネ
ルギー１０ｋｅＶ、ビームサイズ縦０．７μｍ×横１．
１μｍのビーム形状を有するＸ線装置により、（０００
４）及び（０００６）反射ω軸ロッキングカーブの測定
を行い、Ａｌ組成を算出するものである。なお、本実施
例では、光導波路の端面近傍と中央部におけるクラッド
層の層厚の変化、及びＡｌ組成の変化は、２〜３％程度
であったが、成長温度、原料の供給量、成長速度、キャ
リアガスの流量、マスクの材質などの成長条件を変更す
ることにより、さらに層厚やＡｌ組成を変化させること
ができるため、ビームスポットの形状をより円形に近づ
けることができる。As a result of measuring the layer thickness d and the Al composition x of the cladding layer of the semiconductor laser according to the present example, d = 0.62 μm and x = 6.8% near the end face of the optical waveguide,
In the vicinity of the center of the optical waveguide, d = 0.6 μm, x = 7%
Met. In the semiconductor laser of this example, it can be seen that the Al composition of the clad layer near the end face of the optical waveguide is lower than the Al composition of the clad layer near the center of the optical waveguide. Here, the Al composition was calculated by 1) measuring the ratio of the layer thicknesses of the dummy region and the ridge region, but in addition, 2) Microscopic PL (Photo Luminescence)
There are methods such as measurement 3) microscopic X-ray diffraction measurement. 1)
As described in the first embodiment, due to the difference in mask coverage, Al in the dummy region and the ridge region is
The Al composition is calculated from the layer thickness ratio by utilizing the fact that the concentrations of the raw material and the Ga raw material are different and the Al composition and the layer thickness are changed. 2) performs microscopic PL measurement,
The Al composition is calculated from the AlGaN band edge emission peak wavelength in the central portion of the stripe. 3) is an X-ray energy of 10 keV, a beam size of 0.7 μm length × width 1.
With an X-ray device having a beam shape of 1 μm, (000
4) and (0006) reflection ω axis rocking curve is measured to calculate the Al composition. In this example, the change in the layer thickness of the clad layer and the change in the Al composition in the vicinity of the end face and the central part of the optical waveguide were about 2 to 3%, but the growth temperature, the supply amount of the raw material, the growth By changing the growth conditions such as the speed, the flow rate of the carrier gas, and the material of the mask, the layer thickness and the Al composition can be further changed, so that the shape of the beam spot can be made more circular.

【０１１６】図１６（ａ）は、本実施例の半導体レーザ
の出射光の遠視野像を、図１６（ｂ）は、従来の半導体
レーザの出射光の遠視野像を示す。従来の半導体レーザ
では、横方向はθ（平行）＝８．７７°、縦方向はθ
（垂直）＝２２．３９°であり、アスペクト比は２．５
５であったが、本実施例の半導体レーザでは、横方向θ
（平行）＝１２°、縦方向θ（垂直）＝２１．６°であ
り、アスペクト比は１．８であった。このアスペクト比
は、本出願の時点で世界で最も低い値であり、本発明の
技術が優れた効果を奏することが実証された。FIG. 16A shows a far-field image of the emitted light of the semiconductor laser of this embodiment, and FIG. 16B shows a far-field image of the emitted light of the conventional semiconductor laser. In the conventional semiconductor laser, the horizontal direction is θ (parallel) = 8.77 °, and the vertical direction is θ.
(Vertical) = 22.39 ° and the aspect ratio is 2.5
However, in the semiconductor laser of the present embodiment, the lateral direction θ
(Parallel) = 12 °, vertical direction θ (vertical) = 21.6 °, and the aspect ratio was 1.8. This aspect ratio is the lowest value in the world at the time of this application, and it has been proved that the technique of the present invention exerts an excellent effect.

【０１１７】本実施例では、図１５に示すように、端面
の開口幅を狭くし、且つマスク幅を広くするマスクパタ
ーンで作製したが、図１７のように開口幅のみ狭くして
も良く、図１８、図１９のように開口幅は一定で端面の
マスク幅を広くしても良い。また、図２０、図２１のよ
うに端面部近傍において開口幅が一定の領域を設けなく
ても良い。図１７〜図２１のマスクパターンでは、光導
波路の両側の端面において対称的にマスク幅や開口幅を
変化させているが、実際に光を出射させる側だけを変化
させても良い。図２２、図２３のように、出射端面側に
近づくにつれて開口幅が狭くなるような形状であっても
良い。なお本実施例の窒化物半導体レーザでは基板とし
てＧａＮ基板を用いているが、サファイア、ＳｉＣ、Ａ
ｌＧａＮ基板など、他の基板でも良く、マスク材もＳｉ
や酸素などｎ型ドーパントとなりうる元素で構成された
材料であれば良い。In this embodiment, as shown in FIG. 15, a mask pattern is used in which the opening width of the end face is narrowed and the mask width is widened. However, only the opening width may be narrowed as shown in FIG. As shown in FIGS. 18 and 19, the opening width may be constant and the mask width of the end face may be widened. Further, as shown in FIGS. 20 and 21, it is not necessary to provide a region having a constant opening width in the vicinity of the end face portion. In the mask patterns of FIGS. 17 to 21, the mask width and the opening width are symmetrically changed on the end faces on both sides of the optical waveguide, but only the side from which light is actually emitted may be changed. As shown in FIG. 22 and FIG. 23, the shape may be such that the opening width becomes narrower toward the emission end face side. Although the GaN substrate is used as the substrate in the nitride semiconductor laser of this embodiment, sapphire, SiC, A
Other substrates such as an lGaN substrate may be used, and the mask material may be Si.
Any material may be used as long as it is made of an element that can be an n-type dopant such as oxygen or oxygen.

【０１１８】なお、本実施例の窒化物半導体レーザと近
似した構造を有する例として、特開平１１−１８６６５
９号公報、及び特開２０００−１７４３８５号公報があ
る。特開平１１−１８６６５９号公報は、リッジストラ
イプ構造を有する窒化物半導体レーザにおいて、ストラ
イプ幅の少なくとも一方が共振面に接近するに従って狭
くなるように形成することで、水平横モードの多波長発
振を抑え、シングルモードにする技術を開示する。この
半導体レーザは、リッジ部がテーパー領域を有する点で
本実施例と近似しているが、これは、出射端面における
クラッド層の幅を狭くして水平横モードをシングルモー
ドにするための構成であって、本実施例のように、出射
端面近傍におけるクラッド層の層厚、Ａｌ組成、屈折率
などを調節することにより出射光のスポット形状を制御
する技術については開示されていない。また、本公報の
半導体レーザのクラッド層は、本実施例のように選択成
長により形成されるのではなく、ストライプ状のリッジ
部の周囲をエッチングにより除去して形成されるため、
クラッド層は全領域にわたって均一に形成されており、
本実施例のように、光導波路方向に沿ってクラッド層の
層厚、Ａｌ組成、屈折率などの特性を変化させることに
ついて教示を与えるものではない。As an example having a structure similar to that of the nitride semiconductor laser of this embodiment, Japanese Patent Laid-Open No. 11-18665 is used.
No. 9 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-174385. Japanese Patent Laid-Open No. 11-186659 discloses a nitride semiconductor laser having a ridge stripe structure in which at least one of the stripe widths is formed so as to become narrower as it approaches a resonance plane, thereby suppressing multi-wavelength oscillation in a horizontal transverse mode. , A technique for making a single mode is disclosed. This semiconductor laser is similar to this example in that the ridge portion has a tapered region, but this is a configuration for narrowing the width of the cladding layer at the emitting end face to make the horizontal transverse mode a single mode. However, there is no disclosure of a technique for controlling the spot shape of emitted light by adjusting the layer thickness, Al composition, refractive index, etc. of the clad layer in the vicinity of the emitting end face as in the present embodiment. Further, since the cladding layer of the semiconductor laser of the present disclosure is not formed by selective growth as in the present embodiment, it is formed by removing the periphery of the stripe-shaped ridge portion by etching,
The clad layer is formed uniformly over the entire area,
No teaching is given about changing the characteristics such as the layer thickness, the Al composition, and the refractive index of the cladding layer along the optical waveguide direction as in the present embodiment.

【０１１９】他方、特開２０００−１７４３８５号公報
は、ＡｌＧａＡｓ系のゲインガイド型半導体レーザにお
いて、光導波路をストライプ幅が中央部で広く端面付近
で狭いテーパー導波路として構成する技術を開示する。
この半導体レーザはゲインガイド型であり、端面付近の
光導波路のストライプ幅を狭くすることで電流を横方向
に狭窄するだけであるが、本実施例の半導体レーザはイ
ンデックスガイド型であり、端面付近のクラッド層の幅
を狭くすることで電流を横方向に狭窄するだけでなく、
光導波路において光が実質的に感じる等価屈折率の分布
が上層のクラッド層により変化するので、光も横方向に
狭窄する。また、本実施例の半導体レーザは、光導波路
方向にクラッド層の層厚、Ａｌ組成、屈折率などを変化
させることにより縦方向の光の閉じ込めを弱めている
が、本公報はかかる点について教示を与えるものではな
い。さらに、本実施例ではクラッド層のＡｌ組成により
光導波路層の等価屈折率を制御しているが、これは、上
述したようにIII族窒化物系に特有の現象を利用したも
のである。ＧａＡｓ系の半導体レーザに係る上記公報に
はこのような等価屈折率の制御技術は開示されていな
い。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-174385 discloses a technique in which, in an AlGaAs type gain guide type semiconductor laser, the optical waveguide is formed as a tapered waveguide in which the stripe width is wide in the central portion and narrow in the vicinity of the end face.
This semiconductor laser is a gain guide type, and only narrows the current in the lateral direction by narrowing the stripe width of the optical waveguide near the end face.However, the semiconductor laser of the present example is an index guide type and is close to the end face. By narrowing the width of the clad layer, the current is not only confined laterally, but
Since the distribution of the equivalent refractive index that the light substantially feels in the optical waveguide changes depending on the upper clad layer, the light also narrows laterally. Further, in the semiconductor laser of the present embodiment, the confinement of light in the vertical direction is weakened by changing the layer thickness of the cladding layer, the Al composition, the refractive index, etc. in the optical waveguide direction. Does not give. Further, in this embodiment, the equivalent refractive index of the optical waveguide layer is controlled by the Al composition of the clad layer, which utilizes the phenomenon peculiar to the group III nitride system as described above. The above publication relating to the GaAs semiconductor laser does not disclose such a control technique of the equivalent refractive index.

【０１２０】《実施例Ｂ２》本実施例について、図１
４、１５を参照して説明する。本実施例の窒化物半導体
レーザの半導体層は(0 0 0 1)面を表面とする六方晶で
ある。本実施例も、実施例Ｂ１と同様に、光導波路方向
に開口幅を変化させたマスクを用いてクラッド層を選択
成長させることにより、光導波路方向に幅、層厚、Ａｌ
組成が変化したクラッド層を形成する。<< Embodiment B2 >> This embodiment is shown in FIG.
This will be described with reference to Nos. 4 and 15. The semiconductor layer of the nitride semiconductor laser of this example is a hexagonal crystal whose surface is the (0 0 0 1) plane. Also in this example, similarly to Example B1, by selectively growing the clad layer using the mask having the opening width changed in the optical waveguide direction, the width, layer thickness, and Al in the optical waveguide direction were set.
A clad layer having a different composition is formed.

【０１２１】図１４において、本実施例の窒化物半導体
レーザは、ＧａＮ基板２６上に、厚さ１μｍのｎ型Ａｌ
０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層２７、厚さ０．１μ
ｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２８、厚さ２．５ｎｍのＩｎ
０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ５ｎｍのＩｎ
０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層からなる３周期の多重量
子井戸構造活性層２９、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５
Ｎキャップ層３０、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層３１、その上に形成され＜１−１００＞方向に幅の
異なる開口部３２を持った厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２マ
スク３３、該ＳｉＯ ２マスク３３を用いて選択的に形成
された厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３
Ｎクラッド層３４、その周囲に配置されたポリイミド埋
め込み層３７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト
層３５、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極３８、Ｔ
ｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極３９が形成されてい
る。ｐ型ＧａＮ光ガイド層３１上には、ＡｌＧａＮ多結
晶層３６が形成されている。In FIG. 14, the nitride semiconductor of this example is shown.
The laser is a 1 μm thick n-type Al on the GaN substrate 26.
0.07Ga0.93N-clad layer 27, thickness 0.1 μ
m n-type GaN optical guide layer 28, 2.5 nm thick In
0.2Ga0.8N quantum well layer and 5 nm thick In
0.05Ga0.953 cycles of heavy weight consisting of N barrier layer
Sub-well structure active layer 29, p-type Al0.15Ga0.85
N-cap layer 30, p-type GaN optical waveguide having a thickness of 0.1 μm
Layer 31, which is formed thereon and has a width in the <1-100> direction.
200 nm thick SiO with different openings 32TwoMa
Disk 33, the SiO TwoSelective formation using mask 33
P-type Al with a thickness of 0.6 μm0.07Ga0.93
N-clad layer 34, polyimide embedded around it
Embedding layer 37, p-type GaN contact with a thickness of 0.1 μm
Layer 35, p-electrode 38 made of Ni / Au bilayer metal, T
An n-electrode 39 made of a two-layer metal of i / Al is formed.
It On the p-type GaN light guide layer 31, AlGaN multi-bonded
The crystal layer 36 is formed.

【０１２２】図１５において、ＳｉＯ２マスク（図中、
斜線部）は、端面部と中央部で開口幅が異なっている。
本実施例では端面部の開口幅は１μｍであり、中央部の
開口部は１．５μｍであり、光導波路方向に開口幅も変
化させている。In FIG. 15, an SiO 2 mask (in the figure,
The hatched portion) has different opening widths in the end face portion and the central portion.
In this embodiment, the end face has an opening width of 1 μm, the central opening has a width of 1.5 μm, and the opening width is changed in the optical waveguide direction.

【０１２３】本実施例の窒化物半導体レーザは、以下の
ようにして作製した。半導体レーザ構造は減圧有機金属
気相成長装置（以下ＭＯＶＰＥ装置）で成長を行った。
成長温度は１０９０℃であり、キャリアガスとして窒素
と水素を用いている。Ｇａ原料としてトリメチルガリウ
ム、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム、Ｉｎ原料
としてトリメチルインジウム、窒素原料としアンモニア
を用いている。またドーピング材料として、ｎ型にはＳ
ｉをｐ型にはＭｇを用いている。The nitride semiconductor laser of this example was manufactured as follows. The semiconductor laser structure was grown by a low pressure metal organic vapor phase epitaxy apparatus (hereinafter MOVPE apparatus).
The growth temperature is 1090 ° C., and nitrogen and hydrogen are used as carrier gases. Trimethylgallium is used as a Ga raw material, trimethylaluminum is used as an Al raw material, trimethylindium is used as an In raw material, and ammonia is used as a nitrogen raw material. In addition, as a doping material, S for n-type
Mg is used for i and p type.

【０１２４】上記ＭＯＶＰＥ装置において平坦なＧａＮ
基板２６上に、厚さ１μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ
０．９３Ｎクラッド層２７、厚さ０．１μｍのｎ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層２８、多重量子井戸構造活性層２９、ｐ型
Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層３０を前記順序
で形成した。その後、結晶の＜１−１００＞方向に、幅
１．５μｍのストライプ状の開口部３２を持つＳｉＯ２
マスク３３を形成し、ブタノン、エチルアルコールによ
る有機洗浄、バッファードフッ酸によるＳｉＯ２マスク
３３や開口部の表面エッチングを施し、更に８０℃に加
熱した硝酸中でウェハを洗浄した。その後、前記したＭ
ＯＶＰＥ装置により、ＳｉＯ２マスク３３の開口部にの
み選択的に半導体層を成長し、図示したレーザ構造を得
た。この時の成長温度は１１００℃、成長レートは２．
６μｍ／時間、キャリアガスに水素と窒素を用いた。Flat GaN in the MOVPE device
On the substrate 26, n-type Al 0.07 Ga having a thickness of 1 μm is formed.
0.93 N cladding layer 27, 0.1 μm thick n-type Ga
The N optical guide layer 28, the multiple quantum well structure active layer 29, and the p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 30 were formed in the above order. Then, SiO 2 having a stripe-shaped opening 32 with a width of 1.5 μm in the <1-100> direction of the crystal.
A mask 33 was formed, organic cleaning was performed using butanone and ethyl alcohol, surface etching of the SiO 2 mask 33 and openings was performed using buffered hydrofluoric acid, and the wafer was further cleaned in nitric acid heated to 80 ° C. Then, the above M
An OVPE apparatus was used to selectively grow a semiconductor layer only in the opening of the SiO 2 mask 33 to obtain the illustrated laser structure. At this time, the growth temperature is 1100 ° C. and the growth rate is 2.
Hydrogen and nitrogen were used as the carrier gas at 6 μm / hour.

【０１２５】このように光導波路方向に開口幅を変える
と、実施例Ｂ１と同様に、光導波路方向にＡｌ組成の変
調が起こり、端面部ではＡｌＧａＮクラッドの組成が少
なくなり、且つ厚さが厚くなるので、結晶成長方向の光
閉じ込めが弱くなる。この結果、ＬＤ断面における光分
布のアスペクト比は１に近づくため、効率よく光を利用
できる。また、本実施例のようにクラッド層を逆メサ構
造とすることにより、横方向の電流狭窄の幅を狭くしつ
つ、電極コンタクト抵抗を有効に低減することができ
る。本実施例でも、実施例Ｂ１と同様に、様々なマスク
パターンが適用でき、両端面にマスク幅や開口幅を変化
させてもよいし、実際に光を出射させる端面だけでも良
い。なお本実施例の窒化物半導体レーザでは基板として
ＧａＮ基板を用いているが、サファイア、ＳｉＣ、Ａｌ
ＧａＮ基板など、他の基板でも良く、マスク材もＳｉＯ
２以外の誘電体、半導体などであってもよい。When the opening width is changed in the optical waveguide direction in this way, the Al composition is modulated in the optical waveguide direction, the composition of the AlGaN cladding is reduced and the thickness is increased in the end face portion, as in Example B1. Therefore, the light confinement in the crystal growth direction becomes weak. As a result, the aspect ratio of the light distribution in the LD cross section approaches 1, so that light can be used efficiently. Further, by forming the cladding layer to have an inverted mesa structure as in the present embodiment, it is possible to effectively reduce the electrode contact resistance while narrowing the width of the current confinement in the lateral direction. Also in this embodiment, various mask patterns can be applied similarly to the embodiment B1, the mask width and the opening width may be changed on both end faces, or only the end faces from which light is actually emitted may be used. Although the GaN substrate is used as the substrate in the nitride semiconductor laser of this embodiment, sapphire, SiC, Al
Other substrates such as a GaN substrate may be used, and the mask material is SiO.
Dielectrics other than 2 and semiconductors may be used.

【０１２６】《実施例Ｂ３》本実施例について、図２４
及び図２５を参照して説明する。図２４は本実施例の窒
化物半導体レーザの概略断面図であり、図２５は上面図
である。本実施例の窒化物半導体レーザの半導体層は(0
0 0 1)面を表面とする六方晶である。本実施例では、
第１の実施の形態で説明した技術を応用し、光導波路方
向に開口幅を変化させたマスクを用いて光導波路層及び
クラッド層を選択成長させることにより、端面部におけ
る光導波路層の層厚を中央部よりも厚くするとともに、
端面部におけるクラッド層の幅を中央部よりも狭く、層
厚を厚く、Ａｌ組成を低くする。これにより、出射端面
における縦方向の光の閉じ込めの程度を弱め、出射光の
スポット形状を真円に近づける。<< Embodiment B3 >> This embodiment is shown in FIG.
25 and FIG. 25. FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor laser of this example, and FIG. 25 is a top view. The semiconductor layer of the nitride semiconductor laser of this example is (0
0 0 1) It is a hexagonal crystal with the surface as the surface. In this embodiment,
By applying the technique described in the first embodiment and selectively growing the optical waveguide layer and the clad layer by using a mask whose opening width is changed in the optical waveguide direction, the layer thickness of the optical waveguide layer at the end face portion is increased. Is thicker than the central part,
The width of the clad layer in the end face portion is narrower than that in the central portion, the layer thickness is thick, and the Al composition is low. As a result, the degree of light confinement in the vertical direction at the exit end face is weakened, and the spot shape of the exit light approaches a perfect circle.

【０１２７】先ず図２４に於いて、本実施例の窒化物半
導体レーザは、ＧａＮ基板４０上に、厚さ１μｍのｎ型
Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層４１、該ｎ型Ａ
ｌ０ ．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層４１上に形成され
＜１−１００＞方向に幅の異なる開口部４２を持った厚
さ２００ｎｍのＳｉＯ２マスク４３、該ＳｉＯ２マスク
４３を用いて選択的に形成された厚さ０．１μｍのｎ型
ＧａＮ光ガイド層４４、厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇ
ａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ５ｎｍのＩｎ０． ０５Ｇａ
０．９５Ｎ障壁層からなる３周期の多重量子井戸構造活
性層４５、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層
４６、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層４７、厚
さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッ
ド層４８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４
９、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極５０、Ｔｉ／
Ａｌの２層金属からなるｎ電極５１より形成されてい
る。ＳｉＯ２マスク４３は、図２５のように端面部５２
と中央部５３でマスク幅及び開口幅の異なるマスクを使
用している。本実施例の場合、端面部５２の開口幅は１
μｍであり、中央部５３の開口部は２．５μｍである。First, referring to FIG. 24, the nitride semiconductor laser according to the present embodiment has an n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 41 having a thickness of 1 μm on a GaN substrate 40 and the n-type A.
l 0 . SiO 2 mask 43 having a thickness of 200 nm formed on the 07 Ga 0.93 N cladding layer 41 and having openings 42 having different widths in the <1-100> direction, and selectively formed using the SiO 2 mask 43. N-type GaN optical guide layer 44 having a thickness of 0.1 μm, In 0.2 G having a thickness of 2.5 nm
a 0.8 N quantum well layer and 5 nm thick In 0. 05 Ga
Three-period multi-quantum well active layer 45 consisting of 0.95 N barrier layer, p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 46, p-type GaN optical guide layer 47 having a thickness of 0.1 μm, thickness 0.6 μm p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 48, p-type GaN contact layer 4 having a thickness of 0.1 μm
9, p-electrode 50 made of Ni / Au two-layer metal, Ti /
It is formed of an n-electrode 51 made of a two-layer metal of Al. The SiO 2 mask 43 has an end face portion 52 as shown in FIG.
A mask having a different mask width and opening width is used in the central portion 53. In this embodiment, the opening width of the end face portion 52 is 1
μm, and the opening of the central portion 53 is 2.5 μm.

【０１２８】このように光導波路方向に開口幅を変える
と、実施例Ｂ１と同様に、光導波路方向にＡｌ組成の変
調が起こり、端面部５２ではＡｌＧａＮクラッドの組成
が少なくなり、且つ厚さが厚くなるので、結晶成長方向
の光閉じ込めが弱くなる。また、多重量子井戸構造活性
層４５を含む光導波路層の層厚も端面部５２で厚くな
る。この結果、ＬＤ断面における光分布のアスペクト比
は１に近づくため、効率よく光を利用できる。本実施例
でも、実施例Ｂ１と同様に、様々なマスクパターンが適
用でき、両端面にマスク幅や開口幅を変化させてもよい
し、実際に光を出射させる端面だけでも良い。なお本実
施例の窒化物半導体レーザでは基板としてＧａＮ基板を
用いているが、サファイア、ＳｉＣ、ＡｌＧａＮ基板な
ど、他の基板でも良く、マスク材もＳｉＯ２以外の誘電
体、半導体などであってもよい。When the opening width is changed in the optical waveguide direction in this way, the Al composition is modulated in the optical waveguide direction, the composition of the AlGaN cladding is reduced and the thickness is reduced in the end face portion 52, as in Example B1. Since it becomes thick, the light confinement in the crystal growth direction becomes weak. Further, the layer thickness of the optical waveguide layer including the multiple quantum well structure active layer 45 also becomes thicker at the end face portion 52. As a result, the aspect ratio of the light distribution in the LD cross section approaches 1, so that light can be used efficiently. Also in this embodiment, various mask patterns can be applied similarly to the embodiment B1, the mask width and the opening width may be changed on both end faces, or only the end faces from which light is actually emitted may be used. Although the GaN substrate is used as the substrate in the nitride semiconductor laser of this embodiment, other substrates such as a sapphire, SiC, AlGaN substrate may be used, and the mask material may be a dielectric other than SiO 2 , a semiconductor, or the like. Good.

【０１２９】《実施例Ｂ４》本実施例について、図２６
及び図２７を参照して説明する。図２６は、本実施例の
窒化物半導体レーザの概略断面図であり、図２７は上面
図である。図２６及び図２７に示された、本実施例の窒
化物半導体レーザの半導体層は(0 0 0 1)面を表面とす
る六方晶である。本実施例では、端面近傍の光ガイド層
の層厚を中央部付近の層厚よりも厚くすることにより、
出射端面における縦方向の光の閉じ込めの程度を弱め、
出射光のスポット形状を真円に近づける。<< Embodiment B4 >> FIG.
And FIG. 27. FIG. 26 is a schematic sectional view of the nitride semiconductor laser of this example, and FIG. 27 is a top view. The semiconductor layer of the nitride semiconductor laser of this example shown in FIGS. 26 and 27 is a hexagonal crystal having the (0 0 0 1) plane as the surface. In this embodiment, by making the layer thickness of the light guide layer near the end face thicker than the layer thickness near the central portion,
Decrease the degree of vertical light confinement at the emitting end face,
The spot shape of the emitted light is approximated to a perfect circle.

【０１３０】先ず図２６に於いて、本実施例の窒化物半
導体レーザは、ＧａＮ基板６０上に、有機金属気相成長
法により、厚さ１．５μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ
０．９３Ｎクラッド層６１、厚さ０．１μｍのｎ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層６２、厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ
０．８Ｎ量子井戸層と厚さ５ｎｍのＩｎ０．０５Ｇａ
０．９ ５Ｎ障壁層からなる３周期の多重量子井戸構造活
性層６３、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層
６４、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６５を形
成する。その後、該ｐ型ＧａＮ光ガイド層６５上に形成
され、＜１１−２０＞方向に５０μｍのマスク幅を持っ
た厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２マスクを図２７中の端面部
７２に形成する。その後、該ＳｉＯ２をマスクとして、
ドライエッチングによりＳｉＯ２に被覆されていない中
央部７３のｐ型ＧａＮ光ガイド層６５を０．１μｍ削
る。その後、ＳｉＯ２マスクを除去し、再び有機金属気
相成長法により、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇ
ａ０．９３Ｎクラッド層６６、厚さ０．０１μｍのｐ型
ＧａＮコンタクト層６７を順次成長させて、ＬＤ構造を
形成する。その後、ドライエッチングによりｐ型クラッ
ド層６６そしてｐ型コンタクト層６７を含んだメサ型６
８を部分的に残した後、ＳｉＯ２絶縁膜６９をつけ、メ
サ部分の頭出しを露光技術により行い、リッジ構造を形
成した。このように作成されたレーザは、端面部７２の
みｐ型ＧａＮ光ガイド層６５が０．２μｍと厚くなって
おり、その他の部分は０．１μｍとなっている。このた
め、端面部では、縦方向の光閉じ込めが弱くなるため、
光分布が広がり、遠視野像のアスペクト比を１に近づけ
ることができる。First, referring to FIG. 26, the nitride semiconductor laser according to the present embodiment is formed on a GaN substrate 60 by n-type Al 0.07 Ga with a thickness of 1.5 μm by metal organic chemical vapor deposition.
0.93 N cladding layer 61, 0.1 μm thick n-type Ga
N light guide layer 62, 2.5 nm thick In 0.2 Ga
0.8 N quantum well layer and 5 nm thick In 0.05 Ga
A three-period multi-quantum well structure active layer 63 composed of a 0.9 5 N barrier layer, a p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 64, and a p-type GaN optical guide layer 65 having a thickness of 0.2 μm are formed. To do. Then, a 200 nm-thick SiO 2 mask formed on the p-type GaN optical guide layer 65 and having a mask width of 50 μm in the <11-20> direction is formed on the end face portion 72 in FIG. 27. After that, using the SiO 2 as a mask,
The p-type GaN light guide layer 65 in the central portion 73 not covered with SiO 2 is shaved by dry etching to 0.1 μm. Then, the SiO 2 mask is removed, and p-type Al 0.07 G having a thickness of 0.6 μm is again formed by the metal organic chemical vapor deposition method.
Then, an a 0.93 N cladding layer 66 and a 0.01 μm-thick p-type GaN contact layer 67 are sequentially grown to form an LD structure. Thereafter, by dry etching, the mesa type 6 including the p-type cladding layer 66 and the p-type contact layer 67 is formed.
8 was partially left, a SiO 2 insulating film 69 was attached, and the mesa portion was cued by an exposure technique to form a ridge structure. In the laser manufactured in this manner, the p-type GaN light guide layer 65 is as thick as 0.2 μm only in the end face portion 72, and is 0.1 μm in the other portions. Therefore, in the end face portion, the light confinement in the vertical direction becomes weak,
The light distribution is widened, and the aspect ratio of the far-field image can be brought close to 1.

【０１３１】本実施例では、端面部７２の光閉じ込め層
の厚さを厚くしてアスペクト比を低減させているが、ク
ラッド層の厚さを厚くしたり、光閉じ込め層やクラッド
層の屈折率を大きくすることでも同様の効果がある。ま
た、層厚や屈折率を変えず、ＳｉＯ２絶縁膜６９を端面
部７２のみ屈折率の高い誘電体或いは窒化物半導体で埋
め込むことで、端面付近の横モード特性を独立に設計
し、設計許容度を向上することもできる。また、本実施
例ではｐ型ＧａＮ光ガイド層６５の厚さを変えるため
に、ドライエッチングを用いているが、選択成長などで
行なっても良い。また、本実施例では、真っ直ぐなスト
ライプを形成しているが、実施例Ｂ１に記載されたよう
なテーパー光導波路を含むリッジ構造でも良い。In this embodiment, the thickness of the optical confinement layer of the end face portion 72 is increased to reduce the aspect ratio. However, the thickness of the cladding layer is increased, and the refractive index of the optical confinement layer or the cladding layer is increased. The same effect can be obtained by increasing. In addition, by embedding the SiO 2 insulating film 69 only in the end face portion 72 with a dielectric material or a nitride semiconductor having a high refraction index without changing the layer thickness or the refraction index, the transverse mode characteristics near the end face are independently designed, and the design allowance is allowed. You can also improve the degree. Further, although dry etching is used to change the thickness of the p-type GaN optical guide layer 65 in this embodiment, it may be performed by selective growth or the like. Further, although a straight stripe is formed in this embodiment, a ridge structure including a tapered optical waveguide as described in Embodiment B1 may be used.

【０１３２】《実施例Ｂ５》本実施例について、図２８
及び図２９を参照して説明する。図２８は本実施例の窒
化物半導体レーザの概略断面図を、図２９は上面図をそ
れぞれ示す。図２８及び図２９に示された、本実施例の
窒化半導体レーザの半導体層は(0 0 0 1)面を表面とす
る六方晶である。本実施例では、端面近傍のクラッド層
の幅を中央部付近の幅よりも狭くすることにより、抵抗
値の上昇及び結合効率の低下を抑えつつ、横方向の光の
閉じ込めの程度を強め、出射光のスポット形状を真円に
近づける。<< Embodiment B5 >> This embodiment is shown in FIG.
29 and FIG. 29. FIG. 28 is a schematic sectional view of the nitride semiconductor laser of this example, and FIG. 29 is a top view thereof. The semiconductor layer of the nitride semiconductor laser of the present example shown in FIGS. 28 and 29 is a hexagonal crystal having the (0 0 0 1) plane as the surface. In this embodiment, the width of the clad layer near the end face is made narrower than the width near the central portion, thereby increasing the degree of lateral light confinement while suppressing an increase in resistance value and a decrease in coupling efficiency. Make the spot shape of the emitted light closer to a perfect circle.

【０１３３】まず図２８において、本実施例の窒化物半
導体レーザは、ＧａＮ基板８０上に、厚さ１．５μｍの
ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層８１、厚さ
０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層８２、厚さ２．５ｎ
ｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ５ｎｍの
Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ障壁層からなる３周期の多
重量子井戸構造活性層８３、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ
０．８５Ｎキャップ層８４、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層８５、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０． ０７
Ｇａ０．９３Ｎクラッド層８６、厚さ０．０１μｍのｐ
型ＧａＮコンタクト層８７を順次成長させて、ＬＤ構造
を形成する。次にドライエッチングによりｐ型クラッド
層８６そしてｐ型コンタクト層８７を含んだメサ型８８
を部分的に残した後、ＳｉＯ２絶縁膜８９をつけ、メサ
部分の頭出しを露光技術により行い、リッジ構造を形成
した。この時、リッジストライプのパターンは図２９の
ように端面部の開口幅は１．２μｍであり、中央部の開
口部は２．５μｍであり、光導波路方向に開口幅を変化
させている。図２９において、広い開口部と狭い開口部
の間の領域９２（以下「テーパー領域」という）におけ
るクラッド層の外縁がなす直線９３と、光導波路方向に
平行な直線９４との間のなす角θは、１．５°とした。
ｎ型基板裏にはＴｉ／Ａｌからなるｎ電極９０を形成
し、ｐコンタクト上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ電極９
１を形成する。First, referring to FIG. 28, the nitride semiconductor laser according to the present embodiment has an n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 81 having a thickness of 1.5 μm and a thickness of 0.1 μm on a GaN substrate 80. N-type GaN optical guide layer 82, thickness 2.5n
m active layer 83 having a multiple quantum well structure of three periods including an In 0.2 Ga 0.8 N quantum well layer and a 5 nm thick In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer, p-type Al 0.15 Ga
0.85 N cap layer 84, 0.1 μm thick p-type Ga
N optical guide layer 85, p-type Al 0. 07
Ga 0.93 N cladding layer 86, p with a thickness of 0.01 μm
The type GaN contact layer 87 is sequentially grown to form an LD structure. Next, by dry etching, a mesa type 88 including the p-type cladding layer 86 and the p-type contact layer 87 is formed.
Was partially left, a SiO 2 insulating film 89 was attached, and the mesa portion was exposed by an exposure technique to form a ridge structure. At this time, in the pattern of the ridge stripe, as shown in FIG. 29, the opening width at the end face is 1.2 μm and the opening at the center is 2.5 μm, and the opening width is changed in the optical waveguide direction. In FIG. 29, an angle θ formed by a straight line 93 formed by the outer edge of the cladding layer in a region 92 (hereinafter referred to as “tapered region”) between the wide opening and the narrow opening and a straight line 94 parallel to the optical waveguide direction. Was 1.5 °.
An n-electrode 90 made of Ti / Al is formed on the back of the n-type substrate, and a p-electrode 9 made of Ni / Au is formed on the p-contact.
1 is formed.

【０１３４】図３０は、実施例で示したレーザ構造のテ
ーパー領域における角度θと、広い光導波路幅から狭い
光導波路幅に光が導波した場合の光分布の結合効率との
関係を示した計算結果である。図３０をみても分かるよ
うに、テーパー領域の角度θが２°付近にしきい値があ
り、この角度を超えると急激に結合効率が低くなる。結
合効率が低くなると、光導波路損失（内部損失）が大き
くなり、半導体レーザのしきい値電流を上昇させ、スロ
ープ効率が低下する。本計算結果は、レーザ構造を構成
する層の種類、厚さで多少異なり、また電流狭窄構造に
よっても異なり、屈折率の精度にも依存するが、窒化物
半導体レーザの場合、好ましくは５°以下、より好まし
くは２°以下、さらに好ましくは１°以下であれば高い
結合効率が得られる。このような半導体レーザは、ポー
タブルビデオなど、高速の書き込みを必要とせず、消費
電力を低く抑えるべき用途に適している。本実施例で示
したレーザでは、テーパー領域の角度θが２°以下なの
で、結合効率が高く、従って、しきい値電流やスロープ
効率など、レーザの基本的な特性を損ねること無く、ビ
ームの遠視野像のアスペクト比を１に近づけることがで
きる。このような低消費電力の半導体レーザの場合、共
振器長は１０００μｍ以下、中央部の開口幅は４μｍ以
下、裏面コーティングは９０％以上かつフロントコート
は２％以上であることが望ましい。FIG. 30 shows the relationship between the angle θ in the tapered region of the laser structure shown in the example and the coupling efficiency of the light distribution when light is guided from a wide optical waveguide width to a narrow optical waveguide width. This is the calculation result. As can be seen from FIG. 30, the angle θ of the tapered region has a threshold value in the vicinity of 2 °, and when the angle exceeds this angle, the coupling efficiency sharply decreases. When the coupling efficiency is low, the optical waveguide loss (internal loss) is large, the threshold current of the semiconductor laser is increased, and the slope efficiency is reduced. This calculation result is slightly different depending on the type and thickness of the layers constituting the laser structure, and also depends on the current confinement structure, and depends on the accuracy of the refractive index. However, in the case of the nitride semiconductor laser, it is preferably 5 ° or less. , More preferably 2 ° or less, further preferably 1 ° or less, a high binding efficiency is obtained. Such a semiconductor laser is suitable for applications such as portable video that does not require high-speed writing and that requires low power consumption. In the laser shown in this example, the angle θ of the tapered region is 2 ° or less, so that the coupling efficiency is high, and therefore, the beam distance is increased without impairing the basic characteristics of the laser such as the threshold current and the slope efficiency. The aspect ratio of the visual field image can be brought close to 1. In the case of such a low power consumption semiconductor laser, it is desirable that the cavity length is 1000 μm or less, the central opening width is 4 μm or less, the backside coating is 90% or more, and the frontcoating is 2% or more.

【０１３５】図３１は、実施例で示したレーザ構造のテ
ーパー領域における角度θと抵抗値との関係を示した計
算結果である。図３１には、中央部の開口幅と端面部の
開口幅の値が異なる３つの場合についての計算結果を示
しており、上から順に、それぞれ、１μｍ（端面）−３
μｍ（中央）、１．５μｍ（端面）−３μｍ（中央）、
１μｍ（端面）−４μｍ（中央）の場合を示す。テーパ
ー領域を設けずに、一定幅のリッジを設けた場合の抵抗
値は、幅が１μｍの場合は５０Ω、幅が１．５μｍの場
合は３４Ωであった。図３１から分かるように、テーパ
ー領域を設けて中央部のリッジ幅を広げることにより、
端面部のリッジ幅を増大させることなく、すなわち、横
モード特性を維持しつつ、リッジ全体の接触面積を増大
させ、抵抗値を低減させることができる。このとき、テ
ーパー領域の角度θは、好ましくは２°以上、より好ま
しくは３°以上、さらに好ましくは５°以上であれば、
抵抗値が効果的に低減する。この角度θは、テーパー領
域を有する光導波路が光素子として機能する程度であれ
ばよく、たとえば９０°を上限としてもよい。これによ
り、発熱が抑えられるので、しきい値電流密度の上昇を
防ぎ、高出力なレーザを実現することができる。FIG. 31 is a calculation result showing the relationship between the angle θ and the resistance value in the tapered region of the laser structure shown in the embodiment. FIG. 31 shows calculation results for three cases in which the values of the opening width of the central portion and the opening width of the end surface portion are different, and 1 μm (end surface) -3 in order from the top.
μm (center), 1.5 μm (end face) -3 μm (center),
The case of 1 μm (end face) -4 μm (center) is shown. When the ridge having a constant width was provided without providing the taper region, the resistance value was 50Ω when the width was 1 μm, and 34Ω when the width was 1.5 μm. As can be seen from FIG. 31, by providing a tapered region and widening the ridge width in the central portion,
It is possible to increase the contact area of the entire ridge and reduce the resistance value without increasing the ridge width of the end face portion, that is, while maintaining the transverse mode characteristics. At this time, if the angle θ of the tapered region is preferably 2 ° or more, more preferably 3 ° or more, further preferably 5 ° or more,
The resistance value is effectively reduced. The angle θ may be such that the optical waveguide having the tapered region functions as an optical element, and may have an upper limit of 90 °, for example. As a result, heat generation is suppressed, so that an increase in threshold current density can be prevented and a high-power laser can be realized.

【０１３６】このように、本実施例の半導体レーザを高
出力用途に用いる場合、クラッド層と電極との間のコン
タクト抵抗に起因する発熱の影響を効果的に軽減するた
めに、テーパー領域を含むクラッド層に接触する電極、
すなわち本実施例ではｐ電極がヒートシンク或いはステ
ムに融着するように、半導体レーザをマウントすること
が好ましい。その逆の電極、すなわち本実施例ではｎ電
極をヒートシンク或いはステムに融着する場合は、ｐ電
極の厚さを低出力用途の場合よりも厚くすることが好ま
しく、たとえば０．３μｍ以上、より好ましくは１μｍ
以上とする。これにより、コンタクト抵抗に起因する発
熱の影響を抑える。ｎ電極をヒートシンク或いはステム
に融着する場合、ｐ電極に接続するワイヤーボンディン
グの本数を複数（２本以上）としてもよい。これによ
り、ワイヤーボンディングを介して外部に効果的に熱を
逃がすことができる。高出力用半導体レーザにおいて、
共振器長は５００μｍ以上、中央部の開口幅は２μｍ以
上、裏面コーティングは９０％以上かつフロントコート
は２０％以下とすることが望ましい。As described above, when the semiconductor laser of this embodiment is used for high-power applications, the taper region is included in order to effectively reduce the influence of heat generation due to the contact resistance between the cladding layer and the electrode. An electrode that contacts the cladding layer,
That is, in this embodiment, it is preferable to mount the semiconductor laser so that the p electrode is fused to the heat sink or the stem. When the opposite electrode, that is, the n-electrode in this embodiment, is fused to the heat sink or the stem, it is preferable to make the thickness of the p-electrode thicker than in the case of low output use, for example, 0.3 μm or more, and more preferable. Is 1 μm
That is all. This suppresses the influence of heat generation due to the contact resistance. When fusing the n-electrode to the heat sink or the stem, the number of wire bonds connected to the p-electrode may be plural (two or more). As a result, heat can be effectively released to the outside via wire bonding. In high power semiconductor lasers,
It is desirable that the resonator length is 500 μm or more, the central opening width is 2 μm or more, the backside coating is 90% or more and the frontcoating is 20% or less.

【０１３７】なお本実施例の窒化物半導体レーザでは、
電流及び光の狭窄のためにドライエッチングにより形成
されたリッジ型構造を用いたが、ウェットエッチングな
ど別の方法で作成したリッジ構造、埋め込み構造や絶縁
膜による利得導波型レーザの構造でも良い。また、基板
としてＧａＮ基板を用いているが、サファイア、Ｓｉ
Ｃ、ＡｌＧａＮ基板など、他の基板でも良い。また、端
面部の開口幅は１．５μｍとしたが、２μｍ以下であれ
ばよい。In the nitride semiconductor laser of this example,
Although a ridge structure formed by dry etching for constricting current and light is used, a ridge structure formed by another method such as wet etching, a buried structure, or a structure of a gain waveguide laser with an insulating film may be used. Although a GaN substrate is used as the substrate, sapphire, Si
Other substrates such as C and AlGaN substrates may be used. Further, although the opening width of the end face portion is 1.5 μm, it may be 2 μm or less.

【０１３８】図３２は、本実施例の半導体レーザを製造
するにあたり、複数の半導体レーザを同時に製造する方
法を示す図である。図３２に示すように、図２９に示し
た半導体レーザを光導波路方向に複数連続して設けてい
る。すなわち、開口幅の広い第１領域９５、テーパー領
域９６、開口幅の狭い第２領域９７、テーパー領域９８
が、この順に繰り返し出現するように半導体構造を形成
する。その後、出射端面となるべき第２領域の部分にお
いて結晶をへき開し、個々の半導体レーザに分断する。
これにより、複数の半導体レーザを同時に歩留まりよく
製造することができる。この方法により製造された半導
体レーザは、開口幅の広い第１領域の両側に、テーパー
領域と開口幅の狭い第２領域が形成された構造となる。
ここで、第２領域の長さは、へき開するときの機械精度
を考慮して、１０μｍ以上とすることが好ましい。ま
た、第２領域の長さは、半導体レーザ全体の大きさを考
慮して、たとえば１００μｍ以下とすることが好まし
い。FIG. 32 is a diagram showing a method of simultaneously manufacturing a plurality of semiconductor lasers in manufacturing the semiconductor laser of this embodiment. As shown in FIG. 32, a plurality of semiconductor lasers shown in FIG. 29 are continuously provided in the optical waveguide direction. That is, the first region 95 having a wide opening width, the taper region 96, the second region 97 having a narrow opening width, and the taper region 98.
, The semiconductor structure is formed so as to appear repeatedly in this order. After that, the crystal is cleaved in the portion of the second region to be the emitting end face and divided into individual semiconductor lasers.
As a result, a plurality of semiconductor lasers can be manufactured simultaneously with good yield. The semiconductor laser manufactured by this method has a structure in which a tapered region and a second region having a narrow opening width are formed on both sides of the first region having a wide opening width.
Here, the length of the second region is preferably 10 μm or more in consideration of the mechanical accuracy when cleaving. The length of the second region is preferably 100 μm or less in consideration of the size of the entire semiconductor laser.

【０１３９】以上、実施例に基づき本発明について説明
したが、本発明は上記実施例に示された構造やその製造
方法に限られるものではない。本発明の半導体層構造お
よびその製造方法は、その趣旨を逸脱しない範囲内で、
様々な半導体層構造およびその製造方法に適用可能であ
る。例えば、マスク上多結晶の析出速度を増加させる方
法について、Ａｌ原料供給量の増加・基板温度の高温化
・Ｖ族原料供給量の増加・成長速度の増加・Ｎ２分圧の
増加について述べたが、これらの方法以外であっても、
マスク上多結晶の析出速度が増加すれば、本発明の実施
に支障はない。また、前記実施例では主に成長方法とし
てＮＨ３等を原料として用いたＭＯＶＰＥについて述べ
たが、他の原料を用いたＭＯＶＰＥ法においても、さら
には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や水素化物気相
成長（ＨＶＰＥ）法など他の成長方法においても本発明
は支障なく実施することができる。前記実施例では主に
窒化物系半導体レーザについて述べたが、窒化物系発光
ダイオードなど他の窒化物系半導体発光素子や、窒化物
系以外の他の半導体発光素子、窒化物系およびその他の
半導体受光素子、さらには窒化物系およびそれ以外の半
導体素子においても、支障なく実施することができる。
前記実施例では、マスクとしてＳｉＯ２を用いている
が、他の材料、例えば窒化珪素または酸化アルミニウム
または酸化チタンまたはこれらの多層膜等を用いても、
本発明は支障なく実施することができる。前記実施例１
ないし実施例７においては、ストライプ状の開口部を有
するマスクを用いて説明したが、本発明の適用は必ずし
もかかる形状に限られるものではなく、矩形・円形・六
角形などあらゆる形状の開口部を有するマスクにおい
て、支障なく実施することができる。また、前記実施例
１ないし実施例７においては、選択成長層としてＡｌＧ
ａＮを形成する場合についてのみ説明したが、選択成長
層がＩｎＡｌＧａＮであっても同様である。The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the structures and the manufacturing methods thereof shown in the above embodiments. The semiconductor layer structure and the manufacturing method thereof of the present invention are within a range not departing from the gist thereof,
It is applicable to various semiconductor layer structures and manufacturing methods thereof. For example, regarding the method of increasing the deposition rate of polycrystal on the mask, the increase of the Al raw material supply amount, the increase of the substrate temperature, the increase of the group V raw material supply amount, the increase of the growth rate, and the increase of the N 2 partial pressure were described. But other than these methods,
If the deposition rate of polycrystals on the mask is increased, there is no problem in carrying out the present invention. Further, although MOVPE using NH 3 or the like as a raw material was mainly described as the growth method in the above-mentioned examples, the MOVPE method using other raw materials may further include molecular beam epitaxy (MBE) method and hydride vapor. The present invention can be carried out without problems even in other growth methods such as the phase growth (HVPE) method. Although the nitride semiconductor laser is mainly described in the above-mentioned embodiments, other nitride semiconductor light emitting devices such as nitride light emitting diodes, other semiconductor light emitting devices other than nitride, nitride based and other semiconductors. The present invention can be carried out without trouble even in the light receiving element, and further in the nitride-based and other semiconductor elements.
Although SiO 2 is used as the mask in the above-mentioned embodiments, other materials such as silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, or a multilayer film of these materials may be used.
The present invention can be implemented without any problems. Example 1
Although the mask having the stripe-shaped opening is used in the seventh embodiment, the application of the present invention is not limited to such a shape, and an opening having any shape such as a rectangle, a circle, or a hexagon can be formed. It can be carried out without any trouble in the mask provided. Further, in the first to seventh embodiments, AlG is used as the selective growth layer.
Although only the case of forming aN has been described, the same applies to the case where the selective growth layer is InAlGaN.

【０１４０】[0140]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、Ａｌを含
む半導体層を開口部からマスク成長する際、狭い幅の開
口部に成長した半導体層が広い幅の開口部に成長した半
導体層よりもＡｌ組成が低くなることを利用して、半導
体素子の製造安定性を改善している。また本発明によれ
ば、かかる性質を利用して光導波路方向に沿ってＡｌ組
成の変化する層を形成し、これにより、従来、困難であ
った真円に近いビームスポットを実現する半導体レーザ
を提供する。さらに、本発明によれば、光導波路方向に
光導波路層、クラッド層、電流狭窄層などの特性を変化
させることにより、ビームスポットを適切に制御可能な
半導体光素子を提供する。As described above, according to the present invention, when a semiconductor layer containing Al is mask-grown from an opening, a semiconductor layer grown in an opening having a narrow width is better than a semiconductor layer grown in an opening having a wide width. Also, the manufacturing stability of the semiconductor element is improved by utilizing the fact that the Al composition is low. Further, according to the present invention, a semiconductor laser that realizes a beam spot close to a perfect circle, which has been difficult in the past, is formed by forming a layer whose Al composition changes along the optical waveguide direction by utilizing such a property. provide. Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor optical device capable of appropriately controlling the beam spot by changing the characteristics of the optical waveguide layer, the cladding layer, the current confinement layer and the like in the optical waveguide direction.

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

【図１】選択成長を用いて作製した従来の窒化物系半導
体レーザの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional nitride semiconductor laser manufactured by selective growth.

【図２】実施例１に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention manufactured by using selective growth shown in Example 1.

【図３】［ＴＭＡ］増加により狭開口部であってもＡｌ
組成が大面積開口部に近づく様子を示す図である。FIG. 3 shows that Al increases even in a narrow opening due to an increase in [TMA].
It is a figure which shows a mode that a composition approaches a large area opening part.

【図４】［ＴＭＡ］増大により大面積開口部に対する狭
開口部のＡｌ組成の比が１に漸近する様子を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing how the ratio of the Al composition of the narrow opening to the large opening gradually approaches 1 due to the increase of [TMA].

【図５】実施例２に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention manufactured by using selective growth shown in Example 2. FIG.

【図６】実施例３に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention manufactured by using selective growth shown in Example 3;

【図７】実施例４に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention produced by using selective growth shown in Example 4.

【図８】実施例５に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention produced by using selective growth shown in Example 5.

【図９】実施例６に示した、選択成長を用いて作製した
本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention manufactured by using selective growth shown in Example 6;

【図１０】実施例７に示した、選択成長を用いて作製し
た本発明に係る半導体レーザの概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention manufactured by using selective growth shown in Example 7.

【図１１】実施例３で得られた窒化物系半導体レーザの
断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図で
ある。FIG. 11 is a diagram showing a result of observing a cross section of the nitride-based semiconductor laser obtained in Example 3 with a scanning electron microscope.

【図１２】実施例３で得られた窒化物系半導体レーザの
断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図で
ある。FIG. 12 is a diagram showing a result of observing a cross section of the nitride-based semiconductor laser obtained in Example 3 with a scanning electron microscope.

【図１３】従来の窒化物半導体レーザの出射光のスポッ
ト形状を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a spot shape of emitted light of a conventional nitride semiconductor laser.

【図１４】実施例Ｂ１およびＢ２に係る半導体レーザの
上面図である。FIG. 14 is a top view of a semiconductor laser according to Examples B1 and B2.

【図１５】実施例Ｂ２に係る半導体レーザの断面図であ
る。FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor laser according to Example B2.

【図１６】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの出射光のス
ポット形状を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a spot shape of emitted light from the semiconductor laser according to Example B1.

【図１７】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図１８】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図１９】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図２０】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図２１】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図２２】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図２３】実施例Ｂ１に係る半導体レーザの上面の他の
例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing another example of the upper surface of the semiconductor laser according to Example B1.

【図２４】実施例Ｂ３に係る半導体レーザの断面図であ
る。FIG. 24 is a sectional view of a semiconductor laser according to Example B3.

【図２５】実施例Ｂ３に係る半導体レーザの上面図であ
る。FIG. 25 is a top view of the semiconductor laser according to Example B3.

【図２６】実施例Ｂ４に係る半導体レーザの断面図であ
る。FIG. 26 is a sectional view of a semiconductor laser according to Example B4.

【図２７】実施例Ｂ４に係る半導体レーザの上面図であ
る。FIG. 27 is a top view of the semiconductor laser according to Example B4.

【図２８】実施例Ｂ５に係る半導体レーザの断面図であ
る。FIG. 28 is a sectional view of a semiconductor laser according to Example B5.

【図２９】実施例Ｂ５に係る半導体レーザの上面図であ
る。FIG. 29 is a top view of the semiconductor laser according to Example B5.

【図３０】実施例Ｂ５で示したレーザ構造のテーパー領
域における角度θと、広い光導波路幅から狭い光導波路
幅に光が導波した場合の光分布の結合効率との関係の計
算結果を示す図である。FIG. 30 shows the calculation results of the relationship between the angle θ in the tapered region of the laser structure shown in Example B5 and the coupling efficiency of the light distribution when light is guided from a wide optical waveguide width to a narrow optical waveguide width. It is a figure.

【図３１】実施例Ｂ５で示したレーザ構造のテーパー領
域における角度θと抵抗値との関係の計算結果を示す図
である。FIG. 31 is a diagram showing calculation results of the relationship between the angle θ and the resistance value in the tapered region of the laser structure shown in Example B5.

【図３２】実施例Ｂ５に係る半導体レーザを複数同時に
製造する方法を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing a method for manufacturing a plurality of semiconductor lasers at the same time according to Example B5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２６ ＧａＮ基板 ２７ ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ２８ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ２９ 多重量子井戸構造活性層 ３０ キャップ層 ３１ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ３２ 開口部 ３３ ＳｉＯ２マスク ３４ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ３５ ＧａＮコンタクト層 ３６ ＡｌＧａＮ多結晶層 ３７ ポリイミド埋め込み層 ３８ ｐ電極 ３９ ｎ電極 ４０ ＧａＮ基板 ４１ ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ４２ 開口部 ４３ ＳｉＯ２マスク ４４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ４５ 多重量子井戸構造活性層 ４６ ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層 ４７ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ４８ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ４９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ５０ ｐ電極 ５１ ｎ電極 ５２ 端面部 ５３ 中央部 ６０ ＧａＮ基板 ６１ ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ６２ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ６３ 多重量子井戸構造活性層 ６４ ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層 ６５ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ６６ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ６７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ６８ メサ型 ６９ ＳｉＯ２絶縁膜 ７０ ｎ電極 ７１ ｐ電極 ７２ 端面部 ７３ 中央部 ８０ ＧａＮ基板 ８１ ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ８２ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ８３ 多重量子井戸構造活性層 ８４ ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎキャップ層 ８５ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ８６ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ８７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８８ メサ型 ８９ ＳｉＯ２絶縁膜 ９０ ｎ電極 ９１ ｐ電極 ９２ テーパー領域 ９３ テーパー領域におけるクラッド層の外縁がなす直
線 ９４ 光導波路方向に平行な直線 ９５ 開口幅の広い第１領域 ９６ テーパー領域 ９７ 開口幅の狭い第２領域 ９８ テーパー領域 １０４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １０５ 多重量子井戸構造活性層 １０６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １１３ ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 １１５ ＳｉＯ２マスク １１６ 開口部 １１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 １１８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １２０ ｎ電極 １２１ ＳｉＯ２マスク １２２ ｐ電極 １９２ ｎ型ＧａＮ基板 １９３ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ２１７ ｐ型Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎクラッド層 ２９３ ｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層 ５１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ５９３ ｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層 ６１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ６９３ ｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層 ７１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ７９３ ｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層 ８１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ８９３ ｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層 ９１７ ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層 ９９３ ｐ型Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層 １０１５ ＳｉＯ２マスク26 GaN substrate 27 n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 28 n-type GaN light guide layer 29 multiple quantum well structure active layer 30 cap layer 31 p-type GaN light guide layer 32 opening 33 SiO 2 mask 34 p Type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer 35 GaN contact layer 36 AlGaN polycrystalline layer 37 polyimide burying layer 38 p electrode 39 n electrode 40 GaN substrate 41 n type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer 42 opening Part 43 SiO 2 mask 44 n-type GaN light guide layer 45 multiple quantum well structure active layer 46 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 47 p-type GaN light-guide layer 48 p-type Al 0.07 Ga 0. 93 n cladding layer 49 p-type GaN contact layer 50 p electrode 51 n electrode 52 end surface portion 53 the central portion 60 GaN group 61 n-type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer 62 n-type GaN optical guide layer 63 multiple quantum well structure active layer 64 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 65 p-type GaN optical guide layer 66 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 67 p-type GaN contact layer 68 mesa type 69 SiO 2 insulating film 70 n electrode 71 p electrode 72 end face portion 73 central portion 80 GaN substrate 81 n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 82 n-type GaN light guide layer 83 multiple quantum well structure active layer 84 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cap layer 85 p-type GaN light-guide layer 86 p-type Al 0.07 Ga 0 .93 N-clad layer 87 p-type GaN contact layer 88 mesa type 89 SiO 2 insulating film 90 n-electrode 91 p-electrode 92 taper region 93 taper region 93 The straight line 94 formed by the outer edge of the cladding layer 95 The straight line 95 parallel to the optical waveguide direction The first region 96 having a wide opening width 96 The tapered region 97 The second region 98 having a narrow opening width 98 The tapered region 104 The n-type GaN optical guide layer 105 The multiple quantum well structure Active layer 106 p-type GaN optical guide layer 113 n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 115 SiO 2 mask 116 opening 117 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 118 p-type GaN contact layer 120 n electrode 121 SiO 2 mask 122 p electrode 192 n type GaN substrate 193 p type AlGaN layer 217 p type Al 0.10 Ga 0.90 N clad layer 293 p type Al 0.12 Ga 0.88 N layer 517 p type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 593 p-type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 617 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 693 p-type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 717 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 793 p-type Al 0.09 Ga 0.91 N Layer 817 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 893 p-type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 917 p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 993 p-type Al 0.09 Ga 0.91 N layer 1015 SiO 2 mask

Claims (68)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 下地層と、該下地層の上に形成され、第
一の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の
開口部を有するマスクと、これらの開口部から選択成長
したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造であっ
て、第二の開口部に形成された層のＡｌ組成に対する第
一の開口部に形成された層のＡｌ組成の比が７０％以上
であることを特徴とする半導体構造。1. A base layer, a mask formed on the base layer, having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening, and a mask selected from these openings. A semiconductor structure comprising a grown semiconductor layer containing Al, wherein the ratio of the Al composition of the layer formed in the first opening to the Al composition of the layer formed in the second opening is 70% or more. A semiconductor structure characterized by: 【請求項２】 下地層と、該下地層の上に形成され、第
一の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の
開口部を有するマスクと、これらの開口部から選択成長
したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造であっ
て、第二の開口部に形成された層の厚みに対する第一の
開口部に形成された層の厚みの比が９０％以上１４０％
以下であることを特徴とする半導体構造。2. An underlayer, a mask formed on the underlayer, having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening, and a mask selected from these openings. A semiconductor structure comprising a grown semiconductor layer containing Al, wherein a ratio of the thickness of the layer formed in the first opening to the thickness of the layer formed in the second opening is 90% or more and 140%.
A semiconductor structure characterized in that: 【請求項３】 下地層と、該下地層の上に形成され、第
一の開口部および第一の開口部よりも広い面積の第二の
開口部を有するマスクと、これらの開口部から選択成長
したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造であっ
て、前記マスク表面に凹凸が設けられたことを特徴とす
る半導体構造。3. A base layer, a mask formed on the base layer, having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening, and a mask selected from these openings. A semiconductor structure comprising a grown semiconductor layer containing Al, wherein the mask surface is provided with irregularities. 【請求項４】 下地層と、該下地層の上に形成され、ス
トライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広
い幅を有するストライプ状の第二の開口部が設けられた
マスクと、これらの開口部から選択成長したＡｌを含む
半導体層と、を備える半導体構造であって、第二の開口
部に形成された層のＡｌ組成に対する第一の開口部に形
成された層のＡｌ組成の比が７０％以上であることを特
徴とする半導体構造。4. An underlayer, and a stripe-shaped first opening formed on the underlayer and a stripe-shaped second opening having a width wider than that of the first opening. A semiconductor structure comprising a mask and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, the layer being formed in the first opening with respect to the Al composition of the layer formed in the second opening A semiconductor structure having a ratio of Al composition of 70% or more. 【請求項５】 下地層と、該下地層の上に形成され、ス
トライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広
い幅を有するストライプ状の第二の開口部が設けられた
マスクと、これらの開口部から選択成長したＡｌを含む
半導体層と、を備える半導体構造であって、第二の開口
部に形成された層の厚みに対する第一の開口部に形成さ
れた層の厚みの比が９０％以上１４０％以下であること
を特徴とする半導体構造。5. An underlayer, and a stripe-shaped first opening formed on the underlayer and a stripe-shaped second opening having a width wider than that of the first opening. A semiconductor structure comprising a mask and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, wherein a layer formed in the first opening with respect to a thickness of a layer formed in the second opening A semiconductor structure having a thickness ratio of 90% or more and 140% or less. 【請求項６】 下地層と、該下地層の上に形成され、ス
トライプ状の第一の開口部および第一の開口部よりも広
い幅を有するストライプ状の第二の開口部が設けられた
マスクと、これらの開口部から選択成長したＡｌを含む
半導体層と、を備える半導体構造であって、前記マスク
表面に凹凸が設けられたことを特徴とする半導体構造。6. A base layer, and a stripe-shaped first opening formed on the base layer and a stripe-shaped second opening having a width wider than that of the first opening. What is claimed is: 1. A semiconductor structure comprising a mask and a semiconductor layer containing Al selectively grown from these openings, wherein the mask surface is provided with irregularities. 【請求項７】 下地層と、該下地層の上に形成された開
口部を有するマスクと、該マスクの開口部から選択成長
したＡｌを含む半導体層と、を備える半導体構造であっ
て、前記マスクは、第一のストライプ状開口部と、その
両脇に形成された、開口幅が互いに略等しい複数の第二
のストライプ状開口部からなる開口部群と、を有するこ
とを特徴とする半導体構造。7. A semiconductor structure comprising an underlayer, a mask having an opening formed on the underlayer, and a semiconductor layer containing Al selectively grown from the opening of the mask, the semiconductor structure comprising: The mask has a first stripe-shaped opening, and a group of openings formed on both sides of the first stripe-shaped opening, each group including a plurality of second stripe-shaped openings having substantially the same opening width. Construction. 【請求項８】 請求項１乃至７いずれかに記載の半導体
構造において、前記Ａｌを含む半導体層が、同一の選択
成長工程で形成された層であることを特徴とする半導体
構造。8. The semiconductor structure according to claim 1, wherein the Al-containing semiconductor layer is a layer formed in the same selective growth step. 【請求項９】 請求項１乃至８いずれかに記載の半導体
構造において、前記Ａｌを含む半導体層が、ＩｎｘＡｌ
ｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１かつ０＜ｙ≦１）であ
ることを特徴とする半導体構造。9. The semiconductor structure according to claim 1, wherein the Al-containing semiconductor layer is In x Al.
A semiconductor structure characterized in that y Ga 1-x-y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0 <y ≦ 1). 【請求項１０】 請求項１乃至９いずれかに記載の半導
体構造において、前記マスクが、シリコンを含む材料か
らなることを特徴とする半導体構造。10. The semiconductor structure according to claim 1, wherein the mask is made of a material containing silicon. 【請求項１１】 下地層と、該下地層の上に形成された
複数の開口部を有するマスクと、一の開口部から選択成
長した電流注入層と、他の開口部から選択成長したダミ
ー層とを備え、前記電流注入層および前記ダミー層がい
ずれもＡｌを含む半導体からなり、ダミー層のＡｌ組成
に対する電流注入層のＡｌ組成の比が７０％以上である
ことを特徴とする半導体光素子。11. An underlayer, a mask having a plurality of openings formed on the underlayer, a current injection layer selectively grown from one opening, and a dummy layer selectively grown from another opening. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein both the current injection layer and the dummy layer are made of a semiconductor containing Al, and the ratio of the Al composition of the current injection layer to the Al composition of the dummy layer is 70% or more. . 【請求項１２】 下地層と、該下地層の上に形成された
複数の開口部を有するマスクと、一の開口部から選択成
長した電流注入層と、他の開口部から選択成長したダミ
ー層とを備え、前記電流注入層および前記ダミー層がい
ずれもＡｌを含む半導体からなり、ダミー層の厚みに対
する電流注入層の厚みの比が９０％以上１４０％以下で
あることを特徴とする半導体光素子。12. An underlayer, a mask having a plurality of openings formed on the underlayer, a current injection layer selectively grown from one opening, and a dummy layer selectively grown from another opening. And the current injection layer and the dummy layer are both made of a semiconductor containing Al, and the ratio of the thickness of the current injection layer to the thickness of the dummy layer is 90% or more and 140% or less. element. 【請求項１３】 下地層と、該下地層の上に形成された
複数の開口部を有するマスクと、一の開口部から選択成
長した電流注入層と、他の開口部から選択成長したダミ
ー層とを備え、前記電流注入層および前記ダミー層がい
ずれもＡｌを含む半導体からなり、前記マスク表面に凹
凸が設けられたことを特徴とする半導体光素子。13. A base layer, a mask having a plurality of openings formed on the base layer, a current injection layer selectively grown from one opening, and a dummy layer selectively grown from another opening. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein each of the current injection layer and the dummy layer is made of a semiconductor containing Al, and the mask surface is provided with irregularities. 【請求項１４】 請求項１１乃至１３いずれかに記載の
半導体光素子において、ダミー層の形成される開口部の
幅が、電流注入層の形成される開口部の幅の１．５倍以
上であることを特徴とする半導体光素子。14. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein the width of the opening in which the dummy layer is formed is 1.5 times or more the width of the opening in which the current injection layer is formed. A semiconductor optical device characterized by being present. 【請求項１５】 請求項１１乃至１４いずれかに記載の
半導体光素子において、電流注入層およびダミー層が、
同一工程で形成された層であることを特徴とする半導体
光素子。15. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein the current injection layer and the dummy layer are:
A semiconductor optical device, which is a layer formed in the same step. 【請求項１６】 請求項１１乃至１５いずれかに記載の
半導体光素子において、前記Ａｌを含む半導体が、Ｉｎ
ｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１かつ０＜ｙ≦
１）であることを特徴とする半導体光素子。16. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein the semiconductor containing Al is In.
x Al y Ga 1-x- y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0 <y ≦
1) A semiconductor optical device characterized by being 1). 【請求項１７】 請求項１１乃至１６いずれかに記載の
半導体光素子において、前記マスクが、シリコンを含む
材料からなることを特徴とする半導体光素子。17. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein the mask is made of a material containing silicon. 【請求項１８】 下地層上に、第一の開口部および第一
の開口部よりも広い面積の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の原料ガス中のＡｌを含
む率を高くすることを特徴とする半導体構造の形成方
法。18. A step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlayer, and a raw material containing Al from these openings. A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor phase growth using a gas, and increasing the rate of containing Al in the source gas in the initial stage during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. A method of forming a semiconductor structure, comprising: 【請求項１９】 下地層上に、第一の開口部および第一
の開口部よりも広い面積の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の成長温度を高くするこ
とを特徴とする半導体構造の形成方法。19. A step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlayer, and a raw material containing Al from these openings. A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor phase growth using a gas, wherein a growth temperature in an initial stage is raised during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. Method of forming structure. 【請求項２０】 下地層上に、第一の開口部および第一
の開口部よりも広い面積の第二の開口部を有するマスク
を形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含む原
料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を選
択成長する工程と、を含み、前記Ａｌを含む半導体層を
選択成長する工程中、初期段階の成長速度を速くするこ
とを特徴とする半導体構造の形成方法。20. A step of forming a mask having a first opening and a second opening having an area larger than that of the first opening on the underlayer, and a raw material containing Al from these openings. A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by vapor phase growth using a gas, wherein a growth rate in an initial stage is increased during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. Method of forming structure. 【請求項２１】 下地層上に、ストライプ状の第一の開
口部および第一の開口部よりも広い幅を有するストライ
プ状の第二の開口部を有するマスクを形成する工程と、
これらの開口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相
成長によりＡｌを含む半導体層を選択成長する工程と、
を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程
中、初期段階の原料ガス中のＡｌを含む率を高くするこ
とを特徴とする半導体構造の形成方法。21. A step of forming a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening on the underlying layer,
A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al;
A method of forming a semiconductor structure, comprising: increasing the ratio of Al contained in the source gas in the initial stage during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. 【請求項２２】 下地層上に、ストライプ状の第一の開
口部および第一の開口部よりも広い幅を有するストライ
プ状の第二の開口部を有するマスクを形成する工程と、
これらの開口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相
成長によりＡｌを含む半導体層を選択成長する工程と、
を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程
中、初期段階の成長温度を高くすることを特徴とする半
導体構造の形成方法。22. A step of forming a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening on the underlayer,
A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al;
A method of forming a semiconductor structure, which comprises increasing the growth temperature in an initial stage during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. 【請求項２３】 下地層上に、ストライプ状の第一の開
口部および第一の開口部よりも広い幅を有するストライ
プ状の第二の開口部を有するマスクを形成する工程と、
これらの開口部から、Ａｌを含む原料ガスを用いた気相
成長によりＡｌを含む半導体層を選択成長する工程と、
を含み、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程
中、初期段階の成長速度を速くすることを特徴とする半
導体構造の形成方法。23. A step of forming a mask having a stripe-shaped first opening and a stripe-shaped second opening having a width wider than the first opening on the underlying layer,
A step of selectively growing a semiconductor layer containing Al from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al;
A method of forming a semiconductor structure, comprising: increasing the growth rate in an initial stage during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al. 【請求項２４】 下地層上に、ストライプ状の開口部を
有するマスクを形成した後、該開口部から、Ａｌを含む
原料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層を
選択成長する工程とを含み、前記マスクは、第一のスト
ライプ状開口部と、その両脇に配置された、開口幅が互
いに略等しい複数の第二のストライプ状開口部からなる
開口部群とを有することを特徴とする半導体構造の形成
方法。24. A step of forming a mask having a stripe-shaped opening on the underlayer, and then selectively growing a semiconductor layer containing Al from the opening by vapor phase growth using a source gas containing Al. And the mask has a first stripe-shaped opening and a group of openings arranged on both sides of the first stripe-shaped opening, each group including a plurality of second stripe-shaped openings having substantially the same opening width. A method of forming a featured semiconductor structure. 【請求項２５】 請求項１８乃至２４いずれかに記載の
半導体構造の形成方法において、前記Ａｌを含む半導体
層がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１かつ０
＜ｙ≦１）であり、前記原料ガスがＡｌ含有化合物と、
窒素または窒素含有化合物とを含み、前記Ａｌを含む半
導体層を選択成長する工程中、初期段階において前記原
料ガス中の窒素または窒素含有化合物の含有率を高くす
ることを特徴とする半導体構造の形成方法。25. The method of forming a semiconductor structure according to claim 18, wherein the Al-containing semiconductor layer is In x Al y Ga 1-x-y N (0 ≦ x ≦ 1 and 0.
<Y ≦ 1), and the source gas is an Al-containing compound,
During the step of selectively growing a semiconductor layer containing nitrogen or a nitrogen-containing compound, the content of nitrogen or a nitrogen-containing compound in the raw material gas is increased in an initial stage to form a semiconductor structure. Method. 【請求項２６】 請求項１８乃至２５いずれかに記載の
半導体構造の形成方法において、前記Ａｌを含む半導体
層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素および水
素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程
中、初期段階において、キャリアガス中の窒素分圧を増
大させることを特徴とする半導体構造の形成方法。26. The method of forming a semiconductor structure according to claim 18, wherein nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, and the semiconductor layer containing Al is formed. A method for forming a semiconductor structure, comprising increasing a partial pressure of nitrogen in a carrier gas in an initial stage of a step of selectively growing. 【請求項２７】 請求項１８乃至２６いずれかに記載の
半導体構造の形成方法において、前記Ａｌを含む半導体
層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素および水
素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程
中、初期段階において、キャリアガス中の水素分圧を減
少させることを特徴とする半導体構造の形成方法。27. The method of forming a semiconductor structure according to claim 18, wherein nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas when the semiconductor layer containing Al is selectively grown, and the semiconductor layer containing Al is formed. A method for forming a semiconductor structure, comprising reducing a hydrogen partial pressure in a carrier gas in an initial stage of a selective growth process. 【請求項２８】 下地層上に、複数の開口部を有するマ
スクを形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含
む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層
を選択成長し、一の開口部に電流注入層を形成するとと
もに他の開口部にダミー層を形成する工程と、を含み、
前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段
階の原料ガス中のＡｌを含む率を高くすることを特徴と
する半導体光素子の製造方法。28. A step of forming a mask having a plurality of openings on an underlayer, and a semiconductor layer containing Al is selectively grown from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. , Forming a current injection layer in one opening and forming a dummy layer in the other opening,
A method for manufacturing a semiconductor optical device, characterized in that, in the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al, the ratio of Al contained in the source gas in the initial stage is increased. 【請求項２９】 下地層上に、複数の開口部を有するマ
スクを形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含
む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層
を選択成長し、一の開口部に電流注入層を形成するとと
もに他の開口部にダミー層を形成する工程と、を含み、
前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段
階の成長温度を高くすることを特徴とする半導体光素子
の製造方法。29. A step of forming a mask having a plurality of openings on an underlayer, and a semiconductor layer containing Al is selectively grown from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. , Forming a current injection layer in one opening and forming a dummy layer in the other opening,
A method for manufacturing a semiconductor optical device, characterized in that, during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al, the growth temperature at an initial stage is increased. 【請求項３０】 下地層上に、複数の開口部を有するマ
スクを形成する工程と、これらの開口部から、Ａｌを含
む原料ガスを用いた気相成長によりＡｌを含む半導体層
を選択成長し、一の開口部に電流注入層を形成するとと
もに他の開口部にダミー層を形成する工程と、を含み、
前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段
階の成長速度を速くすることを特徴とする半導体光素子
の製造方法。30. A step of forming a mask having a plurality of openings on an underlayer, and a semiconductor layer containing Al is selectively grown from these openings by vapor phase growth using a source gas containing Al. , Forming a current injection layer in one opening and forming a dummy layer in the other opening,
A method for manufacturing a semiconductor optical device, characterized in that during the step of selectively growing the semiconductor layer containing Al, the growth rate in an initial stage is increased. 【請求項３１】 請求項２８乃至３０いずれかに記載の
半導体光素子の製造方法において、前記電流注入層およ
びダミー層がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦
１かつ０＜ｙ≦１）からなり、前記原料ガスがＡｌ含有
化合物と、窒素または窒素含有化合物とを含み、前記Ａ
ｌを含む半導体層を選択成長する工程中、初期段階にお
いて前記原料ガス中の窒素または窒素含有化合物の含有
率を高くすることを特徴とする半導体光素子の製造方
法。31. A method of manufacturing a semiconductor optical device according to any one of claims 28 to 30, wherein the current injection layer and a dummy layer In x Al y Ga 1-x -y N (0 ≦ x ≦
1 and 0 <y ≦ 1), the raw material gas contains an Al-containing compound and nitrogen or a nitrogen-containing compound, and
A method for manufacturing a semiconductor optical device, characterized in that the content of nitrogen or a nitrogen-containing compound in the raw material gas is increased in an initial stage in the step of selectively growing a semiconductor layer containing 1 l. 【請求項３２】 請求項２８乃至３１いずれかに記載の
半導体光素子の製造方法において、前記Ａｌを含む半導
体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素および
水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工
程中、初期段階において、キャリアガス中の窒素分圧を
増大させることを特徴とする半導体光素子の製造方法。32. The method for manufacturing a semiconductor optical device according to claim 28, wherein nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas when selectively growing the semiconductor layer containing Al, and the semiconductor layer containing Al is used. A method for manufacturing a semiconductor optical device, which comprises increasing the partial pressure of nitrogen in the carrier gas in the initial stage of the step of selectively growing the. 【請求項３３】 請求項２８乃至３２いずれかに記載の
半導体光素子の製造方法において、前記Ａｌを含む半導
体層を選択成長する際、キャリアガスとして窒素および
水素を用い、前記Ａｌを含む半導体層を選択成長する工
程中、初期段階において、キャリアガス中の水素分圧を
減少させることを特徴とする半導体光素子の製造方法。33. The method for manufacturing a semiconductor optical device according to claim 28, wherein nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas when selectively growing the semiconductor layer containing Al, and the semiconductor layer containing Al is used. A method for manufacturing a semiconductor optical device, which comprises reducing a hydrogen partial pressure in a carrier gas in an initial stage of a step of selectively growing the. 【請求項３４】 下地層と、該下地層の上に形成され
た、ストライプ状開口部を有するマスクと、該開口部か
ら選択成長したＡｌを含む半導体層と、光導波路とを備
える半導体光素子であって、前記ストライプ状開口部の
開口幅が前記半導体光素子の光導波路方向に沿って変化
していることを特徴とする半導体光素子。34. A semiconductor optical device comprising an underlayer, a mask having a stripe-shaped opening formed on the underlayer, a semiconductor layer containing Al selectively grown from the opening, and an optical waveguide. In the semiconductor optical device, the opening width of the stripe-shaped opening changes along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device. 【請求項３５】 請求項３４に記載の半導体光素子であ
って、前記光導波路の端面近傍における前記Ａｌを含む
半導体層の開口幅が、前記光導波路の中央部における前
記Ａｌを含む半導体層の開口幅に比べて狭いことを特徴
とする半導体光素子。35. The semiconductor optical device according to claim 34, wherein an opening width of the Al-containing semiconductor layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide is the Al-containing semiconductor layer in a central portion of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by being narrower than the opening width. 【請求項３６】 請求項３４または３５に記載の半導体
光素子において、前記Ａｌを含む半導体層のＡｌ組成が
前記半導体光素子の光導波路方向に沿って変化している
ことを特徴とする半導体光素子。36. The semiconductor optical device according to claim 34 or 35, wherein the Al composition of the semiconductor layer containing Al changes along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device. element. 【請求項３７】 請求項３６に記載の半導体光素子にお
いて、前記光導波路の端面近傍における前記Ａｌを含む
半導体層のＡｌ組成が、前記光導波路の中央部における
前記Ａｌを含む半導体層のＡｌ組成に比べて低いことを
特徴とする半導体光素子。37. The semiconductor optical device according to claim 36, wherein the Al composition of the semiconductor layer containing Al near the end face of the optical waveguide is the Al composition of the semiconductor layer containing Al in the central portion of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by being lower than 【請求項３８】 請求項３４乃至３７いずれかに記載の
半導体光素子において、前記Ａｌを含む半導体層の層厚
が前記半導体光素子の光導波路方向に沿って変化してい
ることを特徴とする半導体光素子。38. The semiconductor optical device according to claim 34, wherein the layer thickness of the semiconductor layer containing Al varies along the optical waveguide direction of the semiconductor optical device. Semiconductor optical device. 【請求項３９】 請求項３８に記載の半導体光素子にお
いて、前記光導波路の端面近傍における前記Ａｌを含む
半導体層の層厚が、前記光導波路の中央部における前記
Ａｌを含む半導体層の層厚に比べて厚いことを特徴とす
る半導体光素子。39. The semiconductor optical device according to claim 38, wherein the layer thickness of the semiconductor layer containing Al near the end face of the optical waveguide is the layer thickness of the semiconductor layer containing Al in the central portion of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by being thicker than. 【請求項４０】 請求項３４乃至３９いずれかに記載の
半導体光素子において、前記Ａｌを含む半導体層がクラ
ッド層であることを特徴とする半導体光素子。40. The semiconductor optical device according to claim 34, wherein the semiconductor layer containing Al is a clad layer. 【請求項４１】 請求項３４乃至４０いずれかに記載の
半導体光素子において、前記Ａｌを含む半導体層が逆メ
サ構造を有することを特徴とする半導体光素子。41. The semiconductor optical device according to claim 34, wherein the semiconductor layer containing Al has an inverted mesa structure. 【請求項４２】 下地層と、該下地層の上に形成された
光導波路層とを備える半導体光素子であって、前記光導
波路層の等価屈折率が光導波路方向に沿って変化してい
ることを特徴とする半導体光素子。42. A semiconductor optical device comprising an underlayer and an optical waveguide layer formed on the underlayer, wherein the equivalent refractive index of the optical waveguide layer changes along the optical waveguide direction. A semiconductor optical device characterized by the above. 【請求項４３】 請求項４２に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記光導波路層の等
価屈折率が、光導波路の中央部における前記光導波路層
の等価屈折率より大きいことを特徴とする半導体光素
子。43. The semiconductor optical device according to claim 42, wherein an equivalent refractive index of the optical waveguide layer in the vicinity of an end face of the optical waveguide is larger than an equivalent refractive index of the optical waveguide layer in a central portion of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by the above. 【請求項４４】 請求項４２または４３に記載の半導体
光素子であって、前記光導波路層の層厚が光導波路方向
に沿って変化していることを特徴とする半導体光素子。44. The semiconductor optical device according to claim 42 or 43, wherein the layer thickness of the optical waveguide layer changes along the optical waveguide direction. 【請求項４５】 請求項４４に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記光導波路層の層
厚が、光導波路の中央部における前記光導波路層の層厚
より厚いことを特徴とする半導体光素子。45. The semiconductor optical device according to claim 44, wherein the layer thickness of the optical waveguide layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide is thicker than the layer thickness of the optical waveguide layer in the central portion of the optical waveguide. Characteristic semiconductor optical device. 【請求項４６】 請求項４２乃至４５いずれかに記載の
半導体光素子であって、クラッド層を更に備え、該クラ
ッド層の屈折率が光導波路方向に沿って変化しているこ
とを特徴とする半導体光素子。46. The semiconductor optical device according to claim 42, further comprising a clad layer, wherein the refractive index of the clad layer changes along the optical waveguide direction. Semiconductor optical device. 【請求項４７】 請求項４６に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記クラッド層の屈
折率が、光導波路の中央部における前記クラッド層の屈
折率より大きいことを特徴とする半導体光素子。47. The semiconductor optical device according to claim 46, wherein a refractive index of the cladding layer near an end face of the optical waveguide is larger than a refractive index of the cladding layer in a central portion of the optical waveguide. Semiconductor optical device. 【請求項４８】 請求項４２乃至４５いずれかに記載の
半導体光素子であって、クラッド層を更に備え、該クラ
ッド層の層厚が光導波路方向に沿って変化していること
を特徴とする半導体光素子。48. The semiconductor optical device according to claim 42, further comprising a cladding layer, wherein the layer thickness of the cladding layer varies along the optical waveguide direction. Semiconductor optical device. 【請求項４９】 請求項４８に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記クラッド層の層
厚が、光導波路の中央部における前記クラッド層の層厚
よりも厚いことを特徴とする半導体光素子。49. The semiconductor optical device according to claim 48, wherein the layer thickness of the clad layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide is thicker than the layer thickness of the clad layer in the central portion of the optical waveguide. Semiconductor optical device. 【請求項５０】 請求項４２乃至４５いずれかに記載の
半導体光素子であって、クラッド層を更に備え、該クラ
ッド層のＡｌ組成が光導波路方向に沿って変化している
ことを特徴とする半導体光素子。50. The semiconductor optical device according to claim 42, further comprising a cladding layer, wherein the Al composition of the cladding layer changes along the optical waveguide direction. Semiconductor optical device. 【請求項５１】 請求項５０に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記クラッド層のＡ
ｌ組成が、光導波路の中央部における前記クラッド層の
Ａｌ組成よりも低いことを特徴とする半導体光素子。51. The semiconductor optical device according to claim 50, wherein A of the cladding layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide.
The semiconductor optical device is characterized in that the l composition is lower than the Al composition of the cladding layer in the central portion of the optical waveguide. 【請求項５２】 請求項４２乃至４５いずれかに記載の
半導体光素子であって、クラッド層を更に備え、該クラ
ッド層の幅が光導波路方向に沿って変化していることを
特徴とする半導体光素子。52. The semiconductor optical device according to claim 42, further comprising a cladding layer, wherein the width of the cladding layer varies along the optical waveguide direction. Optical element. 【請求項５３】 請求項５２に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記クラッド層の幅
が、光導波路の中央部における前記クラッド層の幅より
も狭いことを特徴とする半導体光素子。53. The semiconductor optical device according to claim 52, wherein the width of the clad layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide is narrower than the width of the clad layer in the central portion of the optical waveguide. Semiconductor optical device. 【請求項５４】 請求項４６乃至５３いずれかに記載の
半導体光素子であって、前記下地層の上に形成された、
ストライプ状の開口部を有するマスクを更に備え、前記
クラッド層は、前記開口部から選択成長されたことを特
徴とする半導体光素子。54. The semiconductor optical device according to claim 46, which is formed on the underlayer.
The semiconductor optical device further comprising a mask having a stripe-shaped opening, and the cladding layer is selectively grown from the opening. 【請求項５５】 請求項４２乃至５４いずれかに記載の
半導体光素子であって、前記光導波路層に注入される電
流を狭窄するための電流狭窄層を更に備え、該電流狭窄
層の屈折率が光導波路方向に沿って変化していることを
特徴とする半導体光素子。55. The semiconductor optical device according to claim 42, further comprising a current confinement layer for confining a current injected into the optical waveguide layer, wherein the current confinement layer has a refractive index. Is a semiconductor optical device characterized in that it changes along the optical waveguide direction. 【請求項５６】 請求項５５に記載の半導体光素子であ
って、光導波路の端面近傍における前記電流狭窄層の屈
折率が、光導波路の中央部における前記電流狭窄層の屈
折率よりも低いことを特徴とする半導体光素子。56. The semiconductor optical device according to claim 55, wherein a refractive index of the current confinement layer in the vicinity of the end face of the optical waveguide is lower than a refractive index of the current confinement layer in the central portion of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by. 【請求項５７】 請求項４６乃至５６いずれかに記載の
半導体光素子であって、前記クラッド層は、光導波路の
端面に接近するにしたがって幅が狭くなるように形成さ
れたテーパー領域を含むことを特徴とする半導体光素
子。57. The semiconductor optical device according to claim 46, wherein the clad layer includes a tapered region whose width becomes narrower as it approaches an end face of the optical waveguide. A semiconductor optical device characterized by. 【請求項５８】 請求項５７に記載の半導体光素子であ
って、前記テーパー領域における前記クラッド層の外縁
がなす直線と、光導波路方向に平行な直線とのなす角が
２度以下であることを特徴とする半導体光素子。58. The semiconductor optical device according to claim 57, wherein an angle formed by a straight line formed by an outer edge of the cladding layer in the tapered region and a straight line parallel to the optical waveguide direction is 2 degrees or less. A semiconductor optical device characterized by. 【請求項５９】 請求項５７または５８に記載の半導体
光素子であって、前記クラッド層は、前記テーパー領域
と前記端面との間に、前記テーパー領域の最も狭い幅で
一定幅に形成された領域を更に含むことを特徴とする半
導体光素子。59. The semiconductor optical device according to claim 57, wherein the clad layer is formed between the tapered region and the end face to have a narrowest width of the tapered region and a constant width. A semiconductor optical device further comprising a region. 【請求項６０】 請求項４２乃至５９いずれかに記載の
半導体光素子であって、前記光導波路層はIII族窒化物
を含む半導体層を含むことを特徴とする半導体光素子。60. The semiconductor optical device according to claim 42, wherein the optical waveguide layer includes a semiconductor layer containing a group III nitride. 【請求項６１】 低消費電力用半導体レーザであって、 下地層と、該下地層の上に形成されたIII族窒化物を含
む光導波路層と、クラッド層とを備え、 前記クラッド層は、光導波路の中央部付近に位置する一
定幅の第１領域と、前記第１領域から光導波路の端面に
接近するにしたがって幅が狭くなるように形成されたテ
ーパー領域とを含み、前記テーパー領域における前記ク
ラッド層の外縁がなす直線と、光導波路方向に平行な直
線との間のなす角が２度以下であることを特徴とする半
導体レーザ。61. A semiconductor laser for low power consumption, comprising an underlayer, an optical waveguide layer containing a group III nitride formed on the underlayer, and a cladding layer, wherein the cladding layer comprises: A first region having a constant width located near the center of the optical waveguide; and a taper region formed such that the width becomes narrower from the first region toward the end face of the optical waveguide. A semiconductor laser, wherein an angle formed between a straight line formed by the outer edge of the cladding layer and a straight line parallel to the optical waveguide direction is 2 degrees or less. 【請求項６２】 高出力用半導体レーザであって、 下地層と、該下地層の上に形成されたIII族窒化物を含
む光導波路層と、クラッド層とを備え、 前記クラッド層は、光導波路の中央部付近に位置する一
定幅の第１領域と、前記第１領域から光導波路の端面に
接近するにしたがって幅が狭くなるように形成されたテ
ーパー領域とを含み、前記テーパー領域における前記ク
ラッド層の外縁がなす直線と、光導波路方向に平行な直
線との間のなす角が５度以上であることを特徴とする半
導体レーザ。62. A high-power semiconductor laser, comprising an underlayer, an optical waveguide layer containing a group III nitride formed on the underlayer, and a cladding layer, wherein the cladding layer is an optical waveguide layer. A first region having a constant width located near the central portion of the waveguide; and a taper region formed such that the width becomes narrower from the first region toward the end face of the optical waveguide. A semiconductor laser, wherein an angle formed between a straight line formed by the outer edge of the cladding layer and a straight line parallel to the optical waveguide direction is 5 degrees or more. 【請求項６３】 請求項６１または６２に記載の半導体
レーザであって、前記クラッド層は、前記テーパー領域
よりも端面側に前記テーパー領域のうち最も狭い幅で一
定幅に形成された第２領域を更に含み、前記テーパー領
域及び前記第２領域は、前記第１領域の両側に形成され
たことを特徴とする半導体レーザ。63. The semiconductor laser according to claim 61, wherein the cladding layer has a second region formed on the end face side of the tapered region with a narrowest width and a constant width in the tapered region. The semiconductor laser, further comprising: the tapered region and the second region formed on both sides of the first region. 【請求項６４】 請求項６１乃至６３に記載の半導体レ
ーザであって、前記第１領域の幅は４マイクロメーター
以下であることを特徴とする半導体レーザ。64. The semiconductor laser according to claim 61, wherein a width of the first region is 4 micrometers or less. 【請求項６５】 請求項６１乃至６４いずれかに記載の
半導体レーザであって、前記第１領域の長さは１０マイ
クロメーター以上１００マイクロメーター以下であるこ
とを特徴とする半導体レーザ。65. The semiconductor laser according to claim 61, wherein the length of the first region is 10 micrometers or more and 100 micrometers or less. 【請求項６６】 半導体光素子を製造する方法であっ
て、 下地層上に、ストライプ状の開口部を有するマスクを形
成する工程と、 前記開口部からＡｌを含む原料ガスを用いた気相成長に
よりＡｌを含む半導体層を選択成長する工程と、を含
み、 前記開口部の幅をストライプ方向に変化させたことを特
徴とする半導体光素子の製造方法。66. A method for manufacturing a semiconductor optical device, comprising: forming a mask having a stripe-shaped opening on an underlayer; and vapor-phase growth using a source gas containing Al from the opening. And a step of selectively growing a semiconductor layer containing Al by the method described above, wherein the width of the opening is changed in the stripe direction. 【請求項６７】 半導体光素子を製造する方法であっ
て、 下地層上に光導波路層及びクラッド層を形成する工程を
含み、 前記クラッド層を形成する工程は、光導波路の中央部付
近に位置する第１領域にクラッド層を形成する一方、光
導波路の端面付近に位置する第２領域に、前記第１領域
のクラッド層と屈折率、層厚、又は幅の異なるクラッド
層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体光素子
の製造方法。67. A method of manufacturing a semiconductor optical device, comprising the step of forming an optical waveguide layer and a clad layer on an underlayer, wherein the step of forming the clad layer is performed near a central portion of the optical waveguide. Forming a clad layer in the first region, while forming a clad layer having a refractive index, a layer thickness, or a width different from that of the clad layer in the first region in the second region located near the end face of the optical waveguide. A method for manufacturing a semiconductor optical device, comprising: 【請求項６８】 半導体光素子を製造する方法であっ
て、 下地層上に光導波路層を形成する工程と、 該光導波路層上に、一定幅の第１領域と、前記第１領域
から次第に幅が狭くなるように形成された第１テーパー
領域と、前記第１テーパー領域のうち最も狭い幅で一定
幅に形成された第２領域と、前記第２領域から次第に幅
が広くなり、前記第１領域の幅に達するように形成され
た第２テーパー領域とが、光導波路方向にこの順に繰り
返し出現するようにクラッド層を形成する工程と、 前記第２領域をへき開することにより、複数の半導体光
素子を得る工程と、 を含むことを特徴とする半導体光素子の製造方法。68. A method for manufacturing a semiconductor optical device, comprising the steps of forming an optical waveguide layer on an underlayer, a first region having a constant width on the optical waveguide layer, and gradually extending from the first region. A first taper region formed to have a narrow width, a second region having a narrowest width and a constant width of the first taper region, and a width gradually increasing from the second region, Forming a clad layer so that a second taper region formed so as to reach the width of one region appears repeatedly in this order in the optical waveguide direction; and cleaving the second region to form a plurality of semiconductors. A method of manufacturing a semiconductor optical device, comprising the steps of: obtaining an optical device.
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