JP2003179314A - Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method therefor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor light-emitting element which has such current constriction structure as different from a conventional air-ridge type nitride semiconductor light-emitting element to provide a low threshold current value, with large lateral refractive-index difference, having such a structure as easily manufactured. <P>SOLUTION: A nitride III-V compound semiconductor laser element 50 has a laminated structure in which an n-GaN contact layer 54, n-Al<SB>0.08</SB>Ga<SB>0.92</SB>N clad layer 56, n-GaN guide layer 58, MQW active layer p-GaN guide layer 62, p-Al<SB>0.07</SB>Ga<SB>0.93</SB>N clad layer 64, and p-GaN contact layer 64 are sequentially formed on a sapphire substrate 52. An non-dope Al<SB>0.3</SB>Ga<SB>0.7</SB>N current constriction layer 68 whose film thickness is 0.3 μm is formed parallel to a substrate surface in <1-100> direction of substrate or <11-20> direction, in a region except for a striped current injection region 70 between the p-GaN guide layer and p-AlGaN clad layer. The AlGaN current constriction layer comprises ä11-22} surface or an epitaxial growth surface 68a of ä1-101}, on the current injection region side. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系半導体発
光素子及びその作製方法に関し、更に詳細には、電流狭
窄作用が良好で、閾電流値が低く、横モードの安定性に
優れた窒化物系半導体発光素子及びその作製方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride-based semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a nitride having a good current confinement effect, a low threshold current value, and excellent lateral mode stability. The present invention relates to a physical semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】サファイア基板又はＧａＮ基板上にＧａ
Ｎ系化合物半導体層の積層構造を備える窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子は、紫外線領域から緑色に
至る短波長域の光を発光する発光素子として注目されて
いて、例えばコンタクト層と上部クラッド層とをエアリ
ッジ型に加工した電流狭窄構造を備える半導体レーザ素
子が開発され、商品化されている。Ga on a sapphire or GaN substrate.
Nitride-based compound having a laminated structure of N-based compound semiconductor layers III-
The V-group compound semiconductor laser device has been attracting attention as a light-emitting device that emits light in a short wavelength range from an ultraviolet region to a green region. Laser devices have been developed and commercialized.

【０００３】従来から、種々のエアリッジ型の窒化物系
III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子が提案されていて、
例えば、特開２０００−９１６９６号公報は、以下に説
明するようなエアリッジ型の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子を開示している。ここで、図５を参照
して、従来のエアリッジ型の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子の一つの典型例として特開２０００−
９１６９６号公報に開示された窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体レーザ素子を構成を説明する。図５は、従来の
エアリッジ型の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ
素子の構成を示す断面図である。従来の窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子２０は、図５に示すよう
に、サファイア基板１のｃ面（０００１）面上に、Ａｌ
ＧａＮバッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮ層４、ｎ
−ＩｎＧａＮクラック防止層５、ｎ−第１クラッド層
６、ＭＱＷ発光層７、ｐ−第２クラッド層８、ｐ−低温
ＧａＮ成長層９、ｐ−第３クラッド層１０、及びｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層１１の積層構造を備えている。Conventionally, various air ridge type nitrides have been used.
III-V group compound semiconductor laser devices have been proposed,
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-91696 discloses an air ridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device as described below. Here, referring to FIG. 5, as a typical example of a conventional air ridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
The structure of the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent No. 91696 will be described. FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional air ridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device. Conventional nitride III-
As shown in FIG. 5, the V-group compound semiconductor laser device 20 includes Al on the c-plane (0001) plane of the sapphire substrate 1.
GaN buffer layer 2, GaN layer 3, n-GaN layer 4, n
-InGaN crack prevention layer 5, n-first cladding layer 6, MQW light-emitting layer 7, p-second cladding layer 8, p-low temperature GaN growth layer 9, p-third cladding layer 10, and p-G
The laminated structure of the aN contact layer 11 is provided.

【０００４】積層構造のうちｐ−低温ＧａＮ成長層９、
ｐ−第３クラッド層１０、及びｐ−ＧａＮコンタクト層
１１は、ストライプ状リッジ構造として形成されてい
て、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１上にはｐ側電極１２
が、また、ｎ−ＧａＮ層４の上部層からｐ−第２クラッ
ド層８までの積層構造はリッジ構造と同じ方向に延在す
るメサ構造として形成され、露出したｎ−ＧａＮ層４上
にｎ側電極１３が形成されている。電流狭窄を行い、か
つｐｎ接合の露出部を保護するために、ｐ側電極１２及
びｎ側電極１３を除いて、リッジ構造の両側面、ｐ−第
２クラッド層８の平坦部の上面、ｎ−ＧａＮ層４の上
面、及びｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層４まで
の側面にＳｉＯ₂ 膜１４が形成されている。Of the laminated structure, the p-low temperature GaN growth layer 9,
The p-third cladding layer 10 and the p-GaN contact layer 11 are formed as a stripe ridge structure, and the p-side electrode 12 is formed on the p-GaN contact layer 11.
However, the laminated structure from the upper layer of the n-GaN layer 4 to the p-second cladding layer 8 is formed as a mesa structure extending in the same direction as the ridge structure, and n is exposed on the exposed n-GaN layer 4. The side electrode 13 is formed. In order to perform current constriction and protect the exposed portion of the pn junction, both side surfaces of the ridge structure, the upper surface of the flat portion of the p-second cladding layer 8, except the p-side electrode 12 and the n-side electrode 13, The SiO ₂ film 14 is formed on the upper surface of the GaN layer 4 and the side surfaces from the p-second cladding layer 8 to the n-GaN layer 4.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
への書き込み／読み出しを行う光ピックアップの光源等
に窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子を利用す
る際には、低消費電力化の要請から従来より更に閾電流
値の低い窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子が
要求されている。半導体レーザ素子の閾電流値Ｉ_thは、
次式で与えられる。 Ｉ_th＝Ｊ_th×Ｗ×Ｌ ここで、Ｊ_thは閾電流密度、Ｗは半導体レーザ素子のス
トライプ幅（活性層幅）、Ｌはストライプ長（活性層長
さ）である。この式から判るように、閾電流値を下げる
ためには、ストライプの長さ及び幅を小さくすることが
必要であって、ストライプ幅は閾電流値を決める重要な
パラメータであり、従来のエアリッジ型半導体レーザ素
子でも、ストライプ幅が狭い方がより低い閾電流値にな
っている。By the way, when a nitride-based III-V compound semiconductor laser device is used as a light source of an optical pickup for writing / reading to / from an optical disk, there is a demand for low power consumption. There is a demand for a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device having a lower threshold current value than ever before. The threshold current value I _th of the semiconductor laser device is
It is given by the following formula. I _th = J _th × W × L where J _th is the threshold current density, W is the stripe width (active layer width) of the semiconductor laser element, and L is the stripe length (active layer length). As can be seen from this equation, in order to reduce the threshold current value, it is necessary to reduce the length and width of the stripe, and the stripe width is an important parameter that determines the threshold current value. Even in the semiconductor laser device, the smaller the stripe width, the lower the threshold current value.

【０００６】しかし、上述した従来のエアリッジ型窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子では、以下に挙
げる理由から、ストライプ状の電流注入領域を細くして
閾電流値を下げることが難しかった。第１には、ＲＩＥ
法等により積層構造をエッチングしてストライプ状リッ
ジ構造を形成する際、リソグラフィー処理の限界からス
トライプ状の電流注入領域、つまりリッジ幅を２μｍ以
下に制御するのは、極めて困難であるからである。更に
は、リッジ幅を狭くするほど、ｐ−コンタクト層とｐ側
電極との接触面積が小さくなって接触抵抗が大きくなる
ために、動作電圧が高くなるという問題が生じるからで
ある。However, in the above-mentioned conventional air ridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device, it was difficult to reduce the threshold current value by narrowing the stripe-shaped current injection region for the following reasons. First, RIE
This is because it is extremely difficult to control the stripe-shaped current injection region, that is, the ridge width to 2 μm or less when the laminated ridge structure is formed by etching the laminated structure by the method or the like due to the limitation of the lithography process. Furthermore, the narrower the ridge width, the smaller the contact area between the p-contact layer and the p-side electrode and the larger the contact resistance, which causes a problem that the operating voltage increases.

【０００７】第２には、ＲＩＥ法等によって積層構造を
エッチングしてリッジ構造を形成する際のエッチング精
度の問題である。閾電流値を出来るだけ下げ、かつ横方
向の屈折率差を大きくして横モードの安定性を高めるた
めに、活性層の直上まで、例えば活性層上０．１５μｍ
程度までエッチングすることが必要である。しかし、実
際には、積層構造を構成する各成長膜に膜厚分布があっ
たり、ＲＩＥ法等によるエッチング際のエッチングレー
トにもばらつきが出ることから、制御性良くエッチング
してリッジ構造を形成することは非常に困難であって、
オーバーエッチングして活性層に損傷を与えたり、逆に
エッチング残りが生じたりするために、レーザ特性にば
らつきが生じるからである。Second, there is a problem of etching accuracy when the ridge structure is formed by etching the laminated structure by the RIE method or the like. In order to reduce the threshold current value as much as possible and increase the lateral refractive index difference to enhance the stability of the transverse mode, for example, 0.15 μm above the active layer.
It is necessary to etch to some extent. However, in reality, since each growth film forming the laminated structure has a film thickness distribution and the etching rate during etching by the RIE method or the like also varies, etching is performed with good controllability to form a ridge structure. Is very difficult,
This is because overetching damages the active layer, or conversely etching residue occurs, which causes variations in laser characteristics.

【０００８】そこで、前掲公報は、エアリッジ構造に代
わるものとして、積層構造内に電流狭窄領域を有する窒
化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子を開示してい
る。図６を参照して、本窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体レーザ素子の構成を説明する。図６は積層構造内に電
流狭窄領域を有する窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レ
ーザ素子の構成を示す断面図である。本窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子４０は、図６に示すよう
に、サファイア基板２１のｃ面上に、ＡｌＧａＮバッフ
ァ層２２、ＧａＮ層２３、ｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−Ｉｎ
ＧａＮクラック防止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、
ＭＱＷ発光層２７、ｐ−第２クラッド層２８、ｐ−第３
クラッド層３０、及びｐ−ＧａＮコンタクト層３１の積
層構造を備えている。Therefore, the above-mentioned publication discloses a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device having a current confinement region in the laminated structure as an alternative to the air ridge structure. The structure of the present nitride-based III-V compound semiconductor laser device will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device having a current constriction region in the laminated structure. This nitride III-
As shown in FIG. 6, the V-group compound semiconductor laser device 40 includes an AlGaN buffer layer 22, a GaN layer 23, an n-GaN layer 24, and an n-In on the c-plane of the sapphire substrate 21.
GaN crack prevention layer 25, n-first cladding layer 26,
MQW light emitting layer 27, p-second cladding layer 28, p-third
The clad layer 30 and the p-GaN contact layer 31 have a laminated structure.

【０００９】ｐ−第２クラッド層２８とｐ−第３クラッ
ド層３０との間には、ストライプ状の電流注入領域を除
いて、ｐ−低温ＧａＮ成長層２９及びｎ−電流ブロック
層３２が介在し、ｐｎ接合分離による電流狭窄構造が形
成されている。ｐ−ＧａＮコンタクト層３１のほぼ全面
にｐ側電極１２が形成されている。また、ｎ−ＩｎＧａ
Ｎクラック防止層２５からｐ−ＧａＮコンタクト層３１
の積層構造が電流注入領域と同じ方向に延在するメサ構
造として形成され、ｎ−ＧａＮ層２４上にｎ側電極１３
が形成されている。A p-low temperature GaN growth layer 29 and an n-current blocking layer 32 are interposed between the p-second cladding layer 28 and the p-third cladding layer 30, except for the stripe-shaped current injection region. However, a current constriction structure is formed by pn junction separation. The p-side electrode 12 is formed on almost the entire surface of the p-GaN contact layer 31. In addition, n-InGa
From the N crack prevention layer 25 to the p-GaN contact layer 31
Is formed as a mesa structure extending in the same direction as the current injection region, and the n-side electrode 13 is formed on the n-GaN layer 24.
Are formed.

【００１０】窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素
子４０を作製する際には、サファイア基板２１上に、Ｍ
ＯＣＶＤ法によって、順次、ＡｌＧａＮバッファ層２
２、ＧａＮ層２３、ｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−ＩｎＧａＮ
クラック防止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、ＭＱＷ
発光層２７、ｐ−第２クラッド層２８、ｐ−低温ＧａＮ
成長層２９、及びｎ−電流ブロック層３２をエピタキシ
ャル成長させて、積層構造を形成する。When the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 40 is manufactured, M is formed on the sapphire substrate 21.
The AlGaN buffer layer 2 is sequentially formed by the OCVD method.
2, GaN layer 23, n-GaN layer 24, n-InGaN
Crack prevention layer 25, n-first cladding layer 26, MQW
Light emitting layer 27, p-second cladding layer 28, p-low temperature GaN
The growth layer 29 and the n-current blocking layer 32 are epitaxially grown to form a laminated structure.

【００１１】次いで、図７に示すように、ストライプ状
の開口パターンを有するＮｉ膜マスク１６を形成し、Ｒ
ＩＥ法等によってｐ−低温ＧａＮ成長層２９及びｎ−電
流ブロック層３２をエッチングしてストライプ状開口を
形成して、ｐ−第２クラッド層２８を露出させる。次
に、ｐ−第３クラッド層３０及びｐ−ＧａＮコンタクト
層３１を順次エピタキシャル成長させる。Next, as shown in FIG. 7, a Ni film mask 16 having a stripe-shaped opening pattern is formed, and R
The p-low temperature GaN growth layer 29 and the n-current blocking layer 32 are etched by the IE method or the like to form stripe-shaped openings to expose the p-second cladding layer 28. Next, the p-third cladding layer 30 and the p-GaN contact layer 31 are sequentially epitaxially grown.

【００１２】しかし、上述の作製方法では、ｐ−低温Ｇ
ａＮ成長層２９及びｎ−電流ブロック層３２のエッチン
グ量を正確に制御することが難しく、ｐ−第２クラッド
層２８をオーバーエッチングしたり、ｐ−低温ＧａＮ成
長層２９及びｎ−電流ブロック層３２が残ってｐ−第２
クラッド層２８が露出しなかったりするために、閾電流
値を所望通り低下させることが難しく、また窒化物系II
I −Ｖ族化合物半導体レーザ素子４０のレーザ特性がば
らつく等の問題があった。However, in the above manufacturing method, p-low temperature G
It is difficult to accurately control the etching amount of the aN growth layer 29 and the n-current blocking layer 32, and the p-second cladding layer 28 is over-etched, or the p-low temperature GaN growth layer 29 and the n-current blocking layer 32 are formed. Left over p-second
Since the clad layer 28 is not exposed, it is difficult to reduce the threshold current value as desired, and the nitride-based II
There is a problem that the laser characteristics of the IV compound semiconductor laser device 40 vary.

【００１３】以上の説明では、ＧａＮ系の窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体レーザ素子を例にして説明したが、
この問題はＧａＮ系に限らず、窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体発光素子全般に該当する問題である。そこで、
本発明の目的は、従来のエアリッジ型窒化物系半導体発
光素子とは異なる電流狭窄構造を有して閾電流値が低
く、かつ横方向の屈折率差が大きく、しかも作製容易な
構成を備えた窒化物系半導体発光素子及びその作製方法
を提供することである。In the above description, the GaN-based nitride system III is used.
The description has been made by taking the group V compound semiconductor laser device as an example.
This problem is applicable not only to GaN-based devices but also to nitride-based III-V group compound semiconductor light emitting devices in general. Therefore,
An object of the present invention is to provide a current confinement structure different from the conventional air ridge type nitride-based semiconductor light emitting device, a low threshold current value, a large lateral refractive index difference, and a structure easy to manufacture. A nitride-based semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る窒化物系半導体発光素子（以下、第１
の発明と言う）は、基板上に活性層を含む窒化物系化合
物半導体層の積層構造を備え、積層構造上に上側電極を
有する窒化物系半導体発光素子において、ノンドープ又
は第１の導電型のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）からなる電流狭
窄層が、上側電極と活性層の間の第２の導電型の窒化物
系化合物半導体層の積層構造内のストライプ状の電流注
入領域を除く領域に基板面と平行に設けられ、電流狭窄
層が、窒化物系化合物半導体層の＜１−１００＞方向、
又は＜１１−２０＞方向に延在する電流注入領域側に
｛１１−２２｝面、又は｛１−１０１｝面からなるエピ
タキシャル成長面を有することを特徴としている。In order to achieve the above object, a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention (hereinafter, referred to as a first
Of the present invention) is a nitride-based semiconductor light-emitting device having a laminated structure of a nitride-based compound semiconductor layer including an active layer on a substrate and having an upper electrode on the laminated structure. Al _a B _b Ga _c In _d N (a + b +
c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1), and the current confinement layer has a stripe shape in the laminated structure of the second conductivity type nitride compound semiconductor layer between the upper electrode and the active layer. Of the nitride-based compound semiconductor layer in the <1-100> direction of the nitride-based compound semiconductor layer, the current-confining layer being provided in a region other than the current injection region in parallel with the substrate surface.
Alternatively, it is characterized by having an epitaxial growth surface composed of a {11-22} plane or a {1-101} plane on the side of the current injection region extending in the <11-20> direction.

【００１５】本発明に係る別の窒化物系半導体発光素子
（以下、第２の発明と言う）は、基板上に活性層を含む
窒化物系化合物半導体層の積層構造を備える窒化物系半
導体発光素子において、ノンドープ又は第１の導電型の
Ａｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦
ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）からなる電流狭窄層が、基板と活
性層の間の第２の導電型の窒化物系化合物半導体層の積
層構造内のストライプ状の電流注入領域を除く領域に基
板面と平行に設けられ、電流狭窄層が、窒化物系化合物
半導体層の＜１−１００＞方向、又は＜１１−２０＞方
向に延在する電流注入領域側に｛１１−２２｝面、又は
｛１−１０１｝面からなるエピタキシャル成長面を有す
ることを特徴としている。Another nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention (hereinafter referred to as the second invention) is a nitride-based semiconductor light-emitting device having a laminated structure of a nitride-based compound semiconductor layer including an active layer on a substrate. In the device, non-doped or first conductivity type Al _a B _b Ga _c In _d N (a + b + c + d = 1, 0 ≦
a, b, c, d ≦ 1) current confinement layer is a region except the stripe-shaped current injection region in the laminated structure of the second conductivity type nitride-based compound semiconductor layer between the substrate and the active layer. And the current confinement layer is provided parallel to the substrate surface on the {11-22} plane on the side of the current injection region extending in the <1-100> direction or the <11-20> direction of the nitride-based compound semiconductor layer. , Or a {1-101} plane as an epitaxial growth surface.

【００１６】第１及び第２の発明で、窒化物系半導体と
は窒化物系III −Ｖ族化合物半導体を意味する。第１及
び第２の発明で、第１の導電型とはｐ型又はｎ型のいず
れか一方を意味し、第２の導電型とは他方を意味する。
また、ノンドープとは、意図してドーピングを行わない
ことを意味し、更にはドーピングしないにもかかわらず
ｎ型になる場合も含む。これは、第１及び第２の発明方
法でも同様である。サファイアやＳｉＣなどの基板上に
低温暖衛層を介して窒化物系化合物半導体層を成長させ
ても、また、ＧａＮ基板上に直接窒化物系化合物半導体
層を成長させても良い。また、これらの基板上に窒化物
系化合物半導体層を成長させる際には、横方向成長法を
利用して欠陥低減領域を形成することが好ましい。第１
及び第２の発明は、窒化物系半導体発光素子、つまり窒
化物系半導体レーザ素子及び発光ダイオードに適用で
き、好適には、窒化物系半導体発光素子が窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体レーザ素子であって、電流狭窄層は
Ａｌ組成が０．１％以上５０％以下、望ましくは１０％
以上５０％以下のＡｌＧａＮ層である。In the first and second inventions, the nitride-based semiconductor means a nitride-based III-V group compound semiconductor. In the first and second inventions, the first conductivity type means either p-type or n-type, and the second conductivity type means the other.
Further, “non-doped” means that doping is not intentionally performed, and also includes the case where n-type is formed even if it is not doped. This also applies to the first and second invention methods. A nitride-based compound semiconductor layer may be grown on a substrate such as sapphire or SiC via a low temperature protection layer, or a nitride-based compound semiconductor layer may be directly grown on a GaN substrate. Further, when growing the nitride-based compound semiconductor layer on these substrates, it is preferable to form the defect reduction region by utilizing the lateral growth method. First
The second invention can be applied to a nitride-based semiconductor light-emitting device, that is, a nitride-based semiconductor laser device and a light-emitting diode, and preferably the nitride-based semiconductor light-emitting device is a nitride-based III
In a -V compound semiconductor laser device, the current confinement layer has an Al composition of 0.1% or more and 50% or less, preferably 10%.
The AlGaN layer is 50% or more and 50% or less.

【００１７】第１及び第２の発明では、窒化物系化合物
半導体層の積層構造内に電流狭窄構造、例えばＡｌＧａ
Ｎ電流狭窄層を形成することにより、活性層の発光領域
をストライプ幅が１μｍ程度のストライプに制御するこ
とができるので、従来より閾電流値の低い窒化物系半導
体発光素子を実現することができる。また、コンタクト
層の電極面積を大きくすることができるので、動作電圧
を低減させることができる。In the first and second inventions, a current confinement structure, for example, AlGa, is formed in the laminated structure of the nitride-based compound semiconductor layers.
By forming the N-current confinement layer, the light-emitting region of the active layer can be controlled to have a stripe width of about 1 μm, so that it is possible to realize a nitride-based semiconductor light-emitting device having a lower threshold current value than before. . Moreover, since the electrode area of the contact layer can be increased, the operating voltage can be reduced.

【００１８】第１の発明の窒化物系半導体発光素子を作
製する方法（以下、第１の発明方法と言う）は、基板上
に、活性層と、活性層上に成膜された少なくとも一層の
第１の導電型の窒化物系化合物半導体層とを有する、窒
化物系化合物半導体層の積層構造を形成する工程と、積
層構造上にストライプ状のマスクを誘電体膜で形成する
工程と、形成したマスクを選択成長用マスクとしてノン
ドープ又は第２の導電型のＡｌ _a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１、以下
同様）層を選択的にエピタキシャル成長させ、マスク側
に傾斜したエピタキシャル成長面を有するＡｌ_a Ｂ_b Ｇ
ａ_c Ｉｎ_d Ｎ層を電流狭窄層として形成する工程と、マ
スクを除去し、次いでＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ層上を
含めて基板全面に窒化物系化合物半導体層の積層構造を
形成する工程とを有することを特徴としている。A nitride semiconductor light emitting device of the first invention is manufactured.
The manufacturing method (hereinafter referred to as the first invention method) is performed on the substrate.
The active layer and at least one layer formed on the active layer.
A nitride-based compound semiconductor layer of the first conductivity type;
And a step of forming a laminated structure of a compound semiconductor layer.
Form a stripe-shaped mask with a dielectric film on the layer structure
The process and the formed mask are used as a mask for selective growth.
Doped or second conductivity type Al _aB_bGa_cIn_dN
(A + b + c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1, and below
(Similarly) layer epitaxially grown selectively, mask side
Al having an epitaxial growth surface inclined to_aB_bG
a_cIn_dA step of forming the N layer as a current confinement layer,
Remove the mask, then Al_aB_bGa_cIn_dOn the N layer
Including a nitride compound semiconductor layer laminated structure on the entire surface of the substrate
And a forming step.

【００１９】また、第２の発明の窒化物系半導体発光素
子を作製する方法（以下、第２の発明方法と言う）は、
基板上に少なくとも一層の第１の導電型の窒化物系化合
物半導体層を有する、窒化物系化合物半導体層の積層構
造を形成する工程と、積層構造上にストライプ状のマス
クを誘電体膜で形成する工程と、形成したマスクを選択
成長用マスクとしてノンドープ又は第２の導電型のＡｌ
_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、
ｂ、ｃ、ｄ≦１、以下同様）層を選択的にエピタキシャ
ル成長させ、マスク側に傾斜したエピタキシャル成長面
を有するＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ層を電流狭窄層とし
て形成する工程と、マスクを除去し、次いでＡｌ_a Ｂ_b
Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ層上を含めて基板全面に活性層を含む窒
化物系化合物半導体層の積層構造を形成する工程とを有
することを特徴としている。Further, the nitride-based semiconductor light-emitting device of the second invention
The method for producing a child (hereinafter referred to as the second invention method) is
At least one first conductivity type nitride-based compound on the substrate
Structure of nitride-based compound semiconductor layer having a compound semiconductor layer
The process of forming the structure and the striped mass on the laminated structure.
The process of forming the mask with a dielectric film and the formed mask
Non-doped or second conductivity type Al as a growth mask
_aB_bGa_cIn_dN (a + b + c + d = 1, 0 ≦ a,
b, c, d ≦ 1, and so on) layers are selectively deposited.
Epitaxial growth surface inclined to the mask side
With Al_aB_bGa_cIn_dN layer as current confinement layer
Forming process and removing the mask, then Al_aB_b
Ga_cIn_dNitrogen containing an active layer over the entire surface of the substrate including the N layer
And a step of forming a laminated structure of a compound semiconductor layer.
It is characterized by doing.

【００２０】第１及び第２の発明方法では、好適には、
マスクを誘電体膜で形成する工程では、ストライプ幅が
０．５μｍ以上３μｍ以下のストライプ状のマスクを形
成する。これにより、閾電流値の小さい窒化物系半導体
発光素子を作製することができる。また、マスクを誘電
体膜で形成する工程では、窒化物系化合物半導体層の＜
１−１００＞方向、又は＜１１−２０＞方向に対して±
１０°以内の挟み角でストライプ状のマスクを形成す
る。これにより、電流狭窄層の側面が｛１１−２２｝
面、又は｛１−１０１｝面で形成され、原子レベルで平
坦な面が得られ、損失の少ない光導波路を形成すること
ができる。In the first and second invention methods, preferably,
In the step of forming the mask with a dielectric film, a stripe-shaped mask having a stripe width of 0.5 μm or more and 3 μm or less is formed. Thereby, a nitride-based semiconductor light emitting device having a small threshold current value can be manufactured. In the step of forming the mask with the dielectric film, the nitride-based compound semiconductor layer <
± with respect to 1-100> direction or <11-20> direction
A stripe-shaped mask is formed with an included angle of 10 ° or less. As a result, the side surface of the current confinement layer is {11-22}.
Surface, or a {1-101} plane, and an atomically flat surface is obtained, and an optical waveguide with less loss can be formed.

【００２１】第１及び第２の発明方法では、従来の方法
のように、窒化物系化合物半導体層をエッチングして電
流狭窄構造を形成する代わりに、電流狭窄層を選択的に
エピタキシャル成長させて電流狭窄構造を形成している
ので、窒化物系半導体発光素子の素子特性がばらつか
ず、歩留まりが向上する。In the first and second invention methods, instead of etching the nitride-based compound semiconductor layer to form the current confinement structure as in the conventional method, the current confinement layer is selectively epitaxially grown to obtain the current. Since the narrowed structure is formed, the device characteristics of the nitride-based semiconductor light emitting device do not vary and the yield is improved.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。尚、以下の実施形態例で示す成膜方法、化合
物半導体層の組成及び膜厚、リッジ幅、プロセス条件等
は、本発明の理解を容易にするための一つの例示であっ
て、本発明はこの例示に限定されるものではない。窒化物系半導体発光素子の実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る窒化物系半導体発光
素子を窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子に適
用した実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の
窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の構成を示
す断面図である。本実施形態例の窒化物系III −Ｖ族化
合物半導体レーザ素子５０は、サファイア基板５２上
に、順次、成膜された、ｎ−ＧａＮバッファ層５３、膜
厚３μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層５４、キャリア濃度
が１×１０¹⁸ｃｍ^-3で膜厚１μｍのｎ−Ａｌ_0.08Ｇａ
_0.92Ｎクラッド層５６、キャリア濃度が１×１０¹⁸ｃｍ
^-3で膜厚が０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層５８、それ
ぞれ、膜厚が５０ÅのＩｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ障壁層及びＩ
ｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ井戸層からなるＭＱＷ活性層６０、５
×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜厚が０．１μｍのｐ
−ＧａＮガイド層６２、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃
度で膜厚０．５μｍのｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド
層６４、及び膜厚０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層
６６の積層構造を備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments. The film forming method, the composition and film thickness of the compound semiconductor layer, the ridge width, the process conditions and the like shown in the following embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the present invention. It is not limited to this example. Embodiment Example 1 of Nitride-based Semiconductor Light-Emitting Element This embodiment example is an example of an embodiment in which the nitride-based semiconductor light-emitting element according to the first invention is applied to a nitride-based III-V group compound semiconductor laser element. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device of this embodiment. The nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 50 of the present embodiment example has an n-GaN buffer layer 53, an n-GaN contact layer 54 with a thickness of 3 μm, which are sequentially formed on a sapphire substrate 52. N-Al _0.08 Ga with a carrier concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and a film thickness of 1 μm
_0.92 N cladding layer 56, carrier concentration 1 × 10 ¹⁸ cm
N-GaN guide layer 58 having a thickness of ^-3 and a thickness of 0.1 μm, an In _0.07 Ga _0.93 N barrier layer having a thickness of 50 Å, and an I-GaN guide layer 58 and I, respectively.
MQW active layers 60, 5 composed of n _0.02 Ga _0.98 N well layers
P with a carrier concentration of × 10 ¹⁷ cm ^-3 and a film thickness of 0.1 μm
-GaN guide layer 62, a laminated structure of a p-Al _0.07 Ga _0.93 N cladding layer 64 having a film thickness of 0.5 μm and a carrier concentration of 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ , and a p-GaN contact layer 66 having a film thickness of 0.1 μm. Is equipped with.

【００２３】膜厚が０．３μｍのノンドープＡｌ_0.3 Ｇ
ａ_0.7 Ｎ電流狭窄層６８が、ｐ−ＧａＮガイド層６２と
ｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層６４との間で、スト
ライプ状の電流注入領域７０を除く領域に基板面と平行
に＜１−１００＞方向、又は＜１１−２０＞方向に形成
されている。ここで、ノンドープとは、意図してドーピ
ングを行わないことを意味し、更にはドーピングしない
にもかかわらずｎ型になる場合も含む。これは、以下の
実施形態例でも同様である。Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ電流狭
窄層６８は、＜１−１００＞方向では電流注入領域側に
｛１１−２２｝面、又は＜１１−２０＞方向では｛１−
１０１｝面からなるエピタキシャル成長面６８ａを有す
る。電流注入領域のストライプ幅は小さいほど、閾電流
値を下げるのに有利であって、本実施形態例では、スト
ライプ幅は約１μｍである。更には、ＡｌＧａＮ電流狭
窄層６８のＡｌ組成を変えたり、異なる組成のＡｌ_a Ｂ
_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、
ｃ、ｄ≦１、以下Ａｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎと言う）積
層構造層とすることにより、レーザ光の横モードをコン
トロールすることができる。ノンドープＡｌ_0.3 Ｇａ
_0.7 Ｎに代えて、Ｓｉをドープしたキャリア濃度１×１
０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型のＡｌＧａＮ電流狭窄層を設けて、ｐ
ｎ接合分離による電流狭窄構造を構成しても良い。Non-doped Al _0.3 G with a thickness of 0.3 μm
The a _0.7 N current confinement layer 68 is provided between the p-GaN guide layer 62 and the p-Al _0.07 Ga _0.93 N cladding layer 64 in a region other than the stripe-shaped current injection region 70 in parallel with the substrate surface <1-. It is formed in the 100> direction or the <11-20> direction. Here, “non-doped” means that doping is not intentionally performed, and further includes the case where n-type is formed even though doping is not performed. This also applies to the following embodiments. The Al _0.3 Ga _0.7 N current confinement layer 68 has a {11-22} plane on the current injection region side in the <1-100> direction or a {11-22} plane in the <11-20> direction.
It has an epitaxial growth surface 68a composed of a 101} plane. The smaller the stripe width of the current injection region is, the more advantageous it is to reduce the threshold current value. In the present embodiment, the stripe width is about 1 μm. Furthermore, the Al composition of the AlGaN current confinement layer 68 may be changed, or Al _a B of different composition may be used.
_b Ga _c In _d N (a + b + c + d = 1, 0 ≦ a, b,
c, d ≦ 1, say _{Al a B b Ga c In d} N or less) by a laminated structure layer, it is possible to control the transverse mode of the laser beam. Non-doped Al _0.3 Ga
Instead of _0.7 N, the carrier concentration is doped with Si 1 × 1
An n-type AlGaN current confinement layer of 0 ¹⁸ cm ⁻³ is provided, and p
You may comprise a current confinement structure by n junction isolation.

【００２４】ｐ−ＧａＮコンタクト層６６のほぼ全面に
ｐ側電極７２が形成されている。また、ｎ−ＧａＮコン
タクト層５４の上部層からｐ−ＧａＮコンタクト層６６
までの積層構造が、電流注入領域７０と同じ方向に延在
するメサ構造として形成され、ｎ−ＧａＮコンタクト層
５４上にｎ側電極７４が形成されている。また、ｎ側電
極７４を除くｎ−ＧａＮコンタクト層５４上及びメサ構
造の側面には、ＳｉＯ₂ 膜からなる保護膜７６が成膜さ
れている。A p-side electrode 72 is formed on almost the entire surface of the p-GaN contact layer 66. In addition, from the upper layer of the n-GaN contact layer 54 to the p-GaN contact layer 66.
The laminated structure up to is formed as a mesa structure extending in the same direction as the current injection region 70, and the n-side electrode 74 is formed on the n-GaN contact layer 54. A protective film 76 made of a SiO ₂ film is formed on the n-GaN contact layer 54 and the side surface of the mesa structure except the n-side electrode 74.

【００２５】本実施形態例では、ＧａＮ系化合物半導体
層の積層構造内にＡｌＧａＮ電流狭窄層６８を形成する
ことにより、活性層の発光領域をストライプ幅が１μｍ
程度のストライプに制御することができるので、従来よ
り閾電流値の低い窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レー
ザ素子を実現している。また、ｐ側電極７２とｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層６６との接触面積を大きくすることがで
きるので、動作電圧を低減させることができる。In this embodiment, the AlGaN current confinement layer 68 is formed in the laminated structure of GaN-based compound semiconductor layers, so that the light emitting region of the active layer has a stripe width of 1 μm.
Since it is possible to control the stripe to a certain extent, a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device having a lower threshold current value than that of the prior art has been realized. In addition, the p-side electrode 72 and the p-Ga
Since the contact area with the N contact layer 66 can be increased, the operating voltage can be reduced.

【００２６】窒化物系半導体発光素子の実施形態例２ 本実施形態例は、第２の発明に係る窒化物系半導体発光
素子を窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子に適
用した実施形態の一例であって、図２は本実施形態例の
窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の構成を示
す断面図である。本実施形態例の窒化物系III −Ｖ族化
合物半導体レーザ素子８０は、例えばサファイア基板８
２上に、順次、成膜された、ｎ−ＧａＮバッファ層８
３、膜厚が３μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層８４、膜厚
が１μｍのｎ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎクラッド層８６、膜
厚が０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層８８、それぞれ、
膜厚が５０ÅのＩｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ障壁層及びＩｎ_0.02
Ｇａ_0.98Ｎ井戸層からなるＭＱＷ活性層９０、５×１０
¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜厚が０．１μｍのｐ−Ｇａ
Ｎガイド層９２、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜
厚が０．５μｍのｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層９
４、及び膜厚が０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層９
６の積層構造を備えている。 Embodiment 2 of Nitride-based Semiconductor Light-Emitting Element This embodiment is an embodiment in which the nitride-based semiconductor light-emitting element according to the second invention is applied to a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device. As an example, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device of the present embodiment. The nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 80 of this embodiment is, for example, a sapphire substrate 8.
N-GaN buffer layer 8 sequentially formed on
3, an n-GaN contact layer 84 having a thickness of 3 μm, an n-Al _0.08 Ga _0.92 N cladding layer 86 having a thickness of 1 μm, and an n-GaN guide layer 88 having a thickness of 0.1 μm.
In _0.07 Ga _0.93 N barrier layer with a thickness of 50Å and In _0.02
MQW active layer 90 composed of Ga _0.98 N well layer, 5 × 10
P-Ga with a film thickness of 0.1 μm at a carrier concentration of ¹⁷ cm ⁻³
N guide layer 92, p-Al _0.07 Ga _0.93 N cladding layer 9 having a carrier concentration of 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ and a film thickness of 0.5 μm
4 and a p-GaN contact layer 9 having a film thickness of 0.1 μm
It has a laminated structure of 6.

【００２７】膜厚が０．３μｍのノンドープＡｌ_0.3 Ｇ
ａ_0.7 Ｎ電流狭窄層９８が、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
８６とｎ−ＧａＮガイド層８８との間で、ストライプ状
の電流注入領域１００を除く領域に基板面と平行に＜１
−１００＞方向、又は＜１１−２０＞方向に形成されて
いる。Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ電流狭窄層９８は、＜１−１
００＞方向では電流注入領域側に｛１１−２２｝面、又
は＜１１−２０＞方向では｛１−１０１｝面からなるエ
ピタキシャル成長面９８ａを有する。電流注入領域のス
トライプ幅は小さいほど、閾電流値を下げるのに有利で
あって、本実施形態例では、ストライプ幅は約１μｍで
ある。更には、ＡｌＧａＮ電流狭窄層９８のＡｌ組成を
変えたり、異なる組成のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ積層
構造層とすることにより、レーザ光の横モードをコント
ロールすることができる。ノンドープＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7
Ｎに代えて、Ｍｇをドープしたキャリア濃度１×１０¹⁸
ｃｍ^-3のｐ型のＡｌＧａＮ電流狭窄層を設けて、ｐｎ接
合分離による電流狭窄構造を構成しても良い。Non-doped Al _0.3 G with a thickness of 0.3 μm
The a _0.7 N current confinement layer 98 is provided between the n-AlGaN cladding layer 86 and the n-GaN guide layer 88 in a region other than the stripe-shaped current injection region 100 in parallel with the substrate surface <1.
It is formed in the −100> direction or the <11-20> direction. The Al _0.3 Ga _0.7 N current confinement layer 98 has <1-1
The epitaxial growth surface 98a has a {11-22} plane on the current injection region side in the 00> direction or a {1-101} plane in the <11-20> direction. The smaller the stripe width of the current injection region is, the more advantageous it is to reduce the threshold current value. In the present embodiment, the stripe width is about 1 μm. Furthermore, changing the Al composition of the AlGaN current blocking layer 98, by the _{Al a B b Ga c In d} N laminated structure layers of different compositions, it is possible to control the transverse mode of the laser beam. Undoped Al _0.3 Ga _0.7
A carrier concentration of 1 × 10 ¹⁸ doped with Mg instead of N
A cm ⁻³ p-type AlGaN current confinement layer may be provided to form a current confinement structure by pn junction separation.

【００２８】Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ電流狭窄層９８が介在
していることにより、ｎ−ＧａＮガイド層８８、ＭＱＷ
活性層９０、及びｐ−ＧａＮガイド層９２は、電流注入
領域１００上でサファイア基板８２の基板面に平行に延
在し、電流注入領域１００の両側でＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ
電流狭窄層９８の｛１１−２２｝面、又は｛１−１０
１｝面に沿って傾斜して延在し、次いでＡｌ_0.3 Ｇａ
_0.7 Ｎ電流狭窄層９８の平坦面に沿って延在している。
つまり、それらの層は、電流注入領域１００上でサファ
イア基板８２に向かって凹部を形成している。ｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層９４は、電流注入領域１００上の凹部
を埋め込み、ほぼ平坦化している。Since the Al _0.3 Ga _0.7 N current confinement layer 98 is interposed, the n-GaN guide layer 88 and the MQW are formed.
The active layer 90 and the p-GaN guide layer 92 extend parallel to the substrate surface of the sapphire substrate 82 on the current injection region 100, and Al _0.3 Ga _0.7 N on both sides of the current injection region 100.
The {11-22} plane of the current constriction layer 98, or {1-10
1} plane, extending obliquely, and then Al _0.3 Ga
It extends along the flat surface of the _0.7 N current confinement layer 98.
That is, those layers form a recess on the current injection region 100 toward the sapphire substrate 82. p-Al
The GaN clad layer 94 fills the recess on the current injection region 100 and is substantially flat.

【００２９】ｐ−ＧａＮコンタクト層９６のほぼ全面に
ｐ側電極１０２が形成されている。また、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層８４の上部層からｐ−ＧａＮコンタクト層９
６までの積層構造が、電流注入領域１００と同じ方向に
延在するメサ構造として形成され、ｎ−ＧａＮコンタク
ト層８４上にｎ側電極１０４が形成されている。また、
ｎ側電極１０４を除くｎ−ＧａＮコンタクト層８４上及
びメサ構造の側面には、ＳｉＯ₂ 膜からなる保護膜１０
６が成膜されている。A p-side electrode 102 is formed on almost the entire surface of the p-GaN contact layer 96. In addition, from the upper layer of the n-GaN contact layer 84 to the p-GaN contact layer 9
The laminated structure up to 6 is formed as a mesa structure extending in the same direction as the current injection region 100, and the n-side electrode 104 is formed on the n-GaN contact layer 84. Also,
On the n-GaN contact layer 84 excluding the n-side electrode 104 and on the side surface of the mesa structure, the protective film 10 made of a SiO ₂ film is formed.
6 is deposited.

【００３０】本実施形態例では、ＧａＮ系化合物半導体
層の積層構造内にＡｌＧａＮ電流狭窄層９８を形成する
ことにより、活性層の発光領域をストライプ幅が１μｍ
程度のストライプに制御することができるので、実施形
態例１と同様に、従来より閾電流値の低い窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体レーザ素子を実現している。また、
ｐ側電極１０２とｐ−ＧａＮコンタクト層９６との接触
面積を大きくすることができるので、動作電圧を低減さ
せることができる。In this embodiment, the AlGaN current confinement layer 98 is formed in the laminated structure of the GaN-based compound semiconductor layers, so that the light emitting region of the active layer has a stripe width of 1 μm.
Since the stripes can be controlled to a certain degree, the nitride-based III having a lower threshold current value than that of the conventional example, like the first embodiment.
A group V compound semiconductor laser device has been realized. Also,
Since the contact area between the p-side electrode 102 and the p-GaN contact layer 96 can be increased, the operating voltage can be reduced.

【００３１】窒化物系半導体発光素子の作製方法の実施
形態例１ 本実施形態例は、第１の発明方法に係る窒化物系半導体
発光素子の作製方法を上述の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子５０の作製に適用した実施形態の一例
であって、図３（ａ）から（ｃ）は本実施形態例の方法
に従って窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子５
０を作製する際の各工程を説明する断面図である。先
ず、図３（ａ）に示すように、サファイア基板５２上
に、ＭＯＣＶＤ法によって、順次、ｎ−ＧａＮバッファ
層５３、膜厚が３μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層５４、
膜厚が１μｍのｎ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎクラッド層５
６、膜厚が０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層５８、それ
ぞれ、膜厚が５０Åのｎ−Ｉｎ_0.07Ｇａ_{0. 93}Ｎ障壁層及
びＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ井戸層からなるＭＱＷ活性層６
０、及び５×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜厚が０．
１μｍのｐ−ＧａＮガイド層６２をエピタキシャル成長
させて、積層構造を形成する。ｎ−ＧａＮコンタクト層
５４を成膜する際には、先ず、５００℃程度の低温でＧ
ａＮ層を３００Å程度成長させた後、１０００℃程度ま
で温度を上げて残りの厚さのｎ−ＧａＮコンタクト層５
４をエピタキシャル成長させる。 Implementation of a method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device
Embodiment 1 This embodiment is an example of an embodiment in which the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device according to the first invention method is applied to manufacture of the above-described nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 50. 3A to 3C show the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 5 according to the method of this embodiment.
It is sectional drawing explaining each process at the time of manufacturing 0. First, as shown in FIG. 3A, an n-GaN buffer layer 53, an n-GaN contact layer 54 having a thickness of 3 μm, and an n-GaN contact layer 54 having a thickness of 3 μm are sequentially formed on a sapphire substrate 52 by MOCVD.
N-Al _0.08 Ga _0.92 N cladding layer 5 having a thickness of 1 μm
6, the film thickness is 0.1μm of the n-GaN guide layer 58, respectively, film thickness of the n-In _0.07 Ga _{0. 93} N barrier layers of 50Å and an In _0.02 Ga _0.98 N well layers MQW active layer 6
0 and a film thickness of ^0.1 at carrier concentrations of 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ .
A 1 μm p-GaN guide layer 62 is epitaxially grown to form a laminated structure. When forming the n-GaN contact layer 54, first, G is deposited at a low temperature of about 500 ° C.
After growing the aN layer to about 300 Å, the temperature is raised to about 1000 ° C. and the remaining thickness of the n-GaN contact layer 5 is obtained.
4 is epitaxially grown.

【００３２】次いで、積層構造を成長炉より取り出し、
真空蒸着により例えばＳｉＯ₂膜（図示せず）を０．２
μｍ程度成膜する。続いて、リソグラフィー処理とＲＩ
Ｅ法によるエッチング加工をＳｉＯ₂ 膜に施して、図３
（ａ）に示すように、サファイア基板５２の＜１−１０
０＞方向または＜１１−２０＞方向に幅１μｍ程度のス
トライプ状のＳｉＯ₂ 膜からなるマスク６３をｐ−Ｇａ
Ｎガイド層６２上の電流注入領域７０に形成する。尚、
このときのマスク幅が小さいほど、閾電流値を下げるの
に有利となる。Then, the laminated structure was taken out from the growth furnace,
For example, a SiO ₂ film (not shown) may be formed into 0.2 by vacuum evaporation.
A film of about μm is formed. Next, lithography processing and RI
It is subjected to etching in the SiO ₂ film by Method E, 3
As shown in (a), <1-10 of the sapphire substrate 52.
A mask 63 made of a stripe-shaped SiO ₂ film having a width of about 1 μm in the 0> direction or the <11-20> direction is formed with p-Ga.
It is formed in the current injection region 70 on the N guide layer 62. still,
The smaller the mask width at this time, the more advantageous it is to lower the threshold current value.

【００３３】再び、成長炉に入れて、マスク６３を使っ
たＭＯＣＶＤ法による選択成長法によって、Ｇａ、Ｉｎ
等のIII 族原子がマイグレーションし易い成長条件、つ
まり比較的高温の成長温度、例えば８００℃以上の温度
で、ＡｌＧａＮ層を成長させることにより、結晶性が良
好な単結晶状のＡｌＧａＮ層を成長させることができる
条件で、Ａｌ組成が３０％で膜厚が０．３μｍのノンド
ープＡｌＧａＮ電流狭窄層６８をエピタキシャル成長さ
せる。 成長条件 成長温度：１０００℃ 圧力 ：７６０Ｔｏｒｒ 原料ガス：ＮＨ₃ （アンモニア）、ＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）Then, the film is again placed in the growth furnace, and Ga, In are deposited by the selective growth method by the MOCVD method using the mask 63.
A single crystal AlGaN layer having good crystallinity is grown by growing the AlGaN layer under a growth condition such that group III atoms easily migrate, that is, at a relatively high growth temperature, for example, a temperature of 800 ° C. or higher. Under such a condition, an undoped AlGaN current confinement layer 68 having an Al composition of 30% and a film thickness of 0.3 μm is epitaxially grown. Growth conditions Growth temperature: 1000 ° C. Pressure: 760 Torr Source gas: NH ₃ (ammonia), TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum)

【００３４】上述のIII 族原子がマイグレーションし易
い成長条件でＡｌＧａＮ層を成長させることにより、図
３（ｂ）に示すように、マスク６３上に殆どＡｌＧａＮ
層を堆積させることなく、マスク６３側に｛１１−２
２｝面、又は｛１−１０１｝面からなるエピタキシャル
成長面６８ａを有するＡｌＧａＮ電流狭窄層６８をｐ−
ＧａＮガイド層６２上に形成することができる。また、
III 族原子がマイグレーションし易い成長条件、つまり
比較的高温の成長温度、例えば８００℃以上の温度で、
ＡｌＧａＮ層を成長させることにより、結晶性が良好な
単結晶状のＡｌＧａＮ層を成長させることができる。By growing the AlGaN layer under the growth conditions in which the group III atoms are easily migrated, almost all the AlGaN is deposited on the mask 63, as shown in FIG. 3B.
No {11-2
P− of the AlGaN current confinement layer 68 having the epitaxial growth surface 68a composed of the 2} plane or the {1-101} plane.
It can be formed on the GaN guide layer 62. Also,
Under the growth conditions in which group III atoms easily migrate, that is, at a relatively high growth temperature, for example, a temperature of 800 ° C. or higher,
By growing the AlGaN layer, a single-crystal AlGaN layer having good crystallinity can be grown.

【００３５】本実施形態例では、電気抵抗が高く、屈折
率を低くするために、ＡｌＧａＮ埋め込み層６８のＡｌ
組成を３０％にしている。ＡｌＧａＮ埋め込み層６８の
Ａｌ組成は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）のＡｌ
供給量により制御することができる。更には、ＡｌＧａ
Ｎ電流狭窄層のＡｌ組成を変えたり、ＡｌＧａＮ層とは
異なる組成のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ積層構造層とす
ることにより、レーザ光の横モードをコントロールする
ことができる。尚、Ｓｉをドープしたｎ型ＡｌＧａＮ層
を成膜して、ｐｎ接合分離による電流狭窄構造を形成し
ても良い。In this embodiment, in order to have a high electric resistance and a low refractive index, the AlGaN buried layer 68 is made of Al.
The composition is 30%. The Al composition of the AlGaN buried layer 68 is Al of TMA (trimethylaluminum).
It can be controlled by the supply amount. Furthermore, AlGa
Changing the Al composition of the N current blocking layer, by the _{Al a B b Ga c In d} N laminated structure layers of different composition than the AlGaN layer, it is possible to control the transverse mode of the laser beam. An n-type AlGaN layer doped with Si may be formed to form a current confinement structure by pn junction separation.

【００３６】その後、成長炉より取り出し、フッ酸など
によりＳｉＯ₂膜からなるマスク６３を除去する。マス
ク６３上に多結晶状のＡｌＧａＮ層が堆積した場合に
は、ＫＯＨなどの強アルカリ溶液でウエットエッチング
することにより、除去することができる。次いで、再
度、成長炉に入れて、図３（ｃ）に示すように、ＡｌＧ
ａＮ埋め込み層６８上、及びＡｌＧａＮ埋め込み層６８
の開口部から露出したｐ−ＧａＮガイド層６２上に、５
×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜厚が０．５μｍのｐ
−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層６４を成膜して、開口
部を埋め込み、平坦化する。更にｐ−クラッド層６４上
に膜厚が０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層６６をエ
ピタキシャル成長させる。After that, it is taken out from the growth furnace and the mask 63 made of a SiO ₂ film is removed by hydrofluoric acid or the like. When the polycrystalline AlGaN layer is deposited on the mask 63, it can be removed by wet etching with a strong alkaline solution such as KOH. Then, it is put into the growth furnace again and, as shown in FIG.
On the aN buried layer 68 and the AlGaN buried layer 68
On the p-GaN guide layer 62 exposed from the opening of
P with a carrier concentration of × 10 ¹⁷ cm ^-3 and a film thickness of 0.5 μm
-Al _0.07 Ga _0.93 N cladding layer 64 is formed, the opening is filled, and the surface is flattened. Further, a p-GaN contact layer 66 having a film thickness of 0.1 μm is epitaxially grown on the p-clad layer 64.

【００３７】次に、従来の方法と同様にして、メサ構造
を形成し、ｐ側電極７２をメサ構造上に形成し、基板全
面に保護膜７６を成膜し、窓明けしてｎ側電極７４をｎ
−ＧａＮコンタクト層５４上に形成する。更に、活性
化、研削、バー形成、端面コートなどの工程を実施する
ことにより、実施形態例１の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子５０を形成することができる。本実施
形態例方法では、従来のように、ＧａＮ系化合物半導体
層をエッチングして、電流狭窄構造を形成する代わり
に、ＡｌＧａＮ電流狭窄層６８を選択的にエピタキシャ
ル成長させて電流狭窄構造を形成しているので、窒化物
系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子のレーザ特性がば
らつかず、歩留まりが向上する。Then, similarly to the conventional method, a mesa structure is formed, a p-side electrode 72 is formed on the mesa structure, a protective film 76 is formed on the entire surface of the substrate, a window is opened, and an n-side electrode is formed. 74 to n
-Formed on the GaN contact layer 54. Furthermore, by performing steps such as activation, grinding, bar formation, and end face coating, the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 50 of Embodiment 1 can be formed. In the method according to the present embodiment, the AlGaN current confinement layer 68 is selectively epitaxially grown to form the current confinement structure instead of etching the GaN-based compound semiconductor layer and forming the current confinement structure as in the conventional case. Therefore, the laser characteristics of the nitride III-V compound semiconductor laser device do not vary, and the yield is improved.

【００３８】窒化物系半導体発光素子の作製方法の実施
形態例２ 本実施形態例は、第２の発明方法に係る窒化物系半導体
発光素子の作製方法を上述の窒化物系III −Ｖ族化合物
半導体レーザ素子８０の作製に適用した実施形態の一例
であって、図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、本実施
形態例の方法に従って窒化物系III −Ｖ族化合物半導体
レーザ素子８０を作製する際の各工程を説明する断面図
である。先ず、図４（ａ）に示すように、例えばサファ
イア基板８２上に、ＭＯＣＶＤ法によって、順次、ｎ−
ＧａＮバッファ層８３、膜厚３μｍのｎ−ＧａＮコンタ
クト層８４及び膜厚１μｍのｎ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎク
ラッド層８６をエピタキシャル成長させて、積層構造を
形成する。ｎ−ＧａＮコンタクト層８４を成膜する際に
は、先ず、５００℃程度の低温でＧａＮ層を３００Å程
度成長させた後、１０００℃程度まで温度を上げて残り
の厚さのｎ−ＧａＮコンタクト層８４をエピタキシャル
成長させる。 Implementation of a method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device
Embodiment 2 This embodiment is an example of an embodiment in which the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device according to the second invention method is applied to manufacture of the above-described nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 80. 4A to 4C are cross-sectional views for explaining respective steps in manufacturing the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 80 according to the method of the present embodiment. First, as shown in FIG. 4A, n− is sequentially formed on the sapphire substrate 82 by the MOCVD method.
The GaN buffer layer 83, the n-GaN contact layer 84 with a film thickness of 3 μm, and the n-Al _0.08 Ga _0.92 N clad layer 86 with a film thickness of 1 μm are epitaxially grown to form a laminated structure. When forming the n-GaN contact layer 84, first, a GaN layer is grown at a low temperature of about 500 ° C. for about 300 Å, and then the temperature is raised to about 1000 ° C. to have the remaining thickness of the n-GaN contact layer 84. 84 is epitaxially grown.

【００３９】次いで、積層構造を成長炉より取り出し、
真空蒸着により例えばＳｉＯ₂膜（図示せず）を０．２
μｍ程度成膜する。続いて、リソグラフィー処理とＲＩ
Ｅ法によるエッチング加工をＳｉＯ₂ 膜に施して、図４
（ａ）に示すように、サファイア基板８２の＜１−１０
０＞方向または＜１１−２０＞方向に幅１μｍ程度のス
トライプ状のＳｉＯ₂ 膜からなるマスク８５をｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８６の電流注入領域１００上に形成す
る。尚、このときのマスク幅は小さいほど閾電流値を下
げるのに有利となる。Then, the laminated structure was taken out from the growth furnace,
For example, a SiO ₂ film (not shown) may be formed into 0.2 by vacuum evaporation.
A film of about μm is formed. Next, lithography processing and RI
It is subjected to etching in the SiO ₂ film by Method E, 4
As shown in (a), <1-10 of the sapphire substrate 82.
The mask 85 made of a stripe-shaped SiO ₂ film having a width of about 1 μm in the 0> direction or the <11-20> direction is formed using p-Al.
It is formed on the current injection region 100 of the GaN cladding layer 86. The smaller the mask width at this time is, the more advantageous it is to lower the threshold current value.

【００４０】再び、成長炉に入れて、マスク６３を使っ
たＭＯＣＶＤ法による選択成長法によって、Ｇａ、Ｉｎ
等のIII 族原子がマイグレーションし易い以下の成長条
件で、Ａｌ組成が３０％で膜厚が０．３μｍのノンドー
プＡｌＧａＮ電流狭窄層９８をエピタキシャル成長させ
る。 成長条件 成長温度：１０００℃ 圧力 ：７６０Ｔｏｒｒ 原料ガス：ＮＨ₃ 、ＴＭＧ、ＴＭＡThen, the film is placed in the growth furnace again, and Ga, In are deposited by the selective growth method by the MOCVD method using the mask 63.
A non-doped AlGaN current confinement layer 98 having an Al composition of 30% and a film thickness of 0.3 μm is epitaxially grown under the following growth conditions such that group III atoms easily migrate. Growth conditions Growth temperature: 1000 ° C. Pressure: 760 Torr Raw material gas: NH ₃ , TMG, TMA

【００４１】上述のIII 族原子がマイグレーションし易
い成長条件、つまり比較的高温の成長温度、例えば８０
０℃以上の温度で、ＡｌＧａＮ層を成長させることによ
り、マスク８５上に殆どＡｌＧａＮ層を堆積させること
なく、図４（ｂ）に示すように、マスク８５側に｛１１
−２２｝面、又は｛１−１０１｝面からなるエピタキシ
ャル成長面９８ａを有するＡｌＧａＮ電流狭窄層９８を
ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８６上に形成することができ
る。また、比較的高温の成長温度、例えば８００℃以上
の温度でＡｌＧａＮ層を成長させることにより、結晶性
の良好な単結晶状のＡｌＧａＮ層を成長させることがで
きる。The above-mentioned growth conditions in which the group III atoms easily migrate, that is, a relatively high growth temperature, for example, 80
By growing the AlGaN layer at a temperature of 0 ° C. or higher, almost no AlGaN layer is deposited on the mask 85, and as shown in FIG.
The AlGaN current confinement layer 98 having the epitaxial growth surface 98a composed of the −22} plane or the {1-101} plane can be formed on the p-AlGaN cladding layer 86. Further, by growing the AlGaN layer at a relatively high growth temperature, for example, a temperature of 800 ° C. or higher, it is possible to grow a single crystal AlGaN layer having good crystallinity.

【００４２】本実施形態例では、電気抵抗が高く、屈折
率を低くするために、ＡｌＧａＮ埋め込み層９８のＡｌ
組成を３０％にしている。ＡｌＧａＮ埋め込み層９８の
Ａｌ組成は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）のＡｌ
供給量により制御することができる。更には、ＡｌＧａ
Ｎ電流狭窄層のＡｌ組成を変えたり、ＡｌＧａＮ層とは
異なる組成のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ積層構造層とす
ることにより、レーザ光の横モードをコントロールする
ことができる。尚、Ｍｇをドープしたｐ型ＡｌＧａＮ層
を成膜して、ｐｎ接合分離による電流狭窄構造を形成し
ても良い。In this embodiment, in order to have a high electric resistance and a low refractive index, the AlGaN buried layer 98 is made of Al.
The composition is 30%. The Al composition of the AlGaN buried layer 98 is Al of TMA (trimethylaluminum).
It can be controlled by the supply amount. Furthermore, AlGa
Changing the Al composition of the N current blocking layer, by the _{Al a B b Ga c In d} N laminated structure layers of different composition than the AlGaN layer, it is possible to control the transverse mode of the laser beam. Note that a Mg-doped p-type AlGaN layer may be formed to form a current confinement structure by pn junction separation.

【００４３】その後、成長炉より取り出し、フッ酸など
によりＳｉＯ₂膜からなるマスク８５を除去する。マス
ク８５上に多結晶状のＡｌＧａＮ層が堆積した場合に
は、ＫＯＨなどの強アルカリ溶液でウエットエッチング
することにより、除去することができる。次いで、再
度、成長炉に入れて、図４（ｃ）に示すように、ＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９８上、及びＡｌＧａＮ埋め込み層９８
の開口部から露出したｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８６上
に、膜厚が０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層８８、それ
ぞれ、膜厚が５０Åのｎ−Ｉｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ障壁層及
びＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ井戸層からなるＭＱＷ活性層９
０、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリア濃度で膜厚が０．１μ
ｍのｐ−ＧａＮガイド層９２、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャ
リア濃度で膜厚が０．５μｍのｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ
クラッド層９４、及び膜厚が０．１μｍのｐ−ＧａＮコ
ンタクト層９６をエピタキシャル成長させる。After that, it is taken out from the growth furnace and the mask 85 made of a SiO ₂ film is removed by hydrofluoric acid or the like. When the polycrystalline AlGaN layer is deposited on the mask 85, it can be removed by wet etching with a strong alkaline solution such as KOH. Then, it is put into the growth furnace again and, as shown in FIG.
On the aN buried layer 98 and the AlGaN buried layer 98
On the p-AlGaN cladding layer 86 exposed from the opening of the n-GaN guide layer 88 having a thickness of 0.1 μm, an n-In _0.07 Ga _0.93 N barrier layer having a thickness of 50 Å and an In _0.02 Ga _0.98 barrier layer, respectively. MQW active layer 9 consisting of N well layer
With a carrier concentration of 0, 5 × 10 ¹⁷ cm ^-3 and a film thickness of 0.1 μ
m p-GaN guide layer 92, p-Al _0.07 Ga _0.93 N with a film thickness of 0.5 μm at a carrier concentration of 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3.
The cladding layer 94 and the p-GaN contact layer 96 having a film thickness of 0.1 μm are epitaxially grown.

【００４４】次に、従来の方法と同様にして、メサ構造
を形成し、ｐ側電極１０２をメサ構造上に形成し、基板
全面に保護膜７６を成膜し、窓明けしてｎ側電極１０４
をｎ−ＧａＮコンタクト層８４上に形成する。更に、活
性化、研削、バー形成、端面コートなどの工程を実施す
ることにより、実施形態例２の窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体レーザ素子８０を形成することができる。Then, similarly to the conventional method, a mesa structure is formed, a p-side electrode 102 is formed on the mesa structure, a protective film 76 is formed on the entire surface of the substrate, a window is opened, and an n-side electrode is formed. 104
Are formed on the n-GaN contact layer 84. Furthermore, by performing steps such as activation, grinding, bar formation, and end face coating, the nitride-based III-V group compound semiconductor laser device 80 of Embodiment 2 can be formed.

【００４５】本実施形態例方法では、従来のように、Ｇ
ａＮ系化合物半導体層をエッチングして、電流狭窄構造
を形成する代わりに、ＡｌＧａＮ電流狭窄層９８を選択
的にエピタキシャル成長させて電流狭窄構造を形成して
いるので、窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子
のレーザ特性がばらつかず、歩留まりが向上する。In the method of the present embodiment, G
Instead of etching the aN-based compound semiconductor layer to form the current confinement structure, the AlGaN current confinement layer 98 is selectively epitaxially grown to form the current confinement structure. Therefore, the nitride-based III-V group compound semiconductor is used. The laser characteristics of the laser element do not vary and the yield is improved.

【００４６】[0046]

【発明の効果】第１及び第２の発明によれば、積層構造
の内部に電流狭窄層、例えばＡｌ_a Ｂ _b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）電流
狭窄層を選択的に形成し、電流注入領域のストライプ幅
を細くして電流注入効率を高めることにより、閾電流値
の低い窒化物系半導体発光素子を実現している。また、
上側電極とコンタクト層との接触面積を大きくできるの
で、コンタクト抵抗が小さく、動作電圧が低い窒化物系
半導体発光素子を実現することができる。更には、電流
狭窄層の組成を変えることにより、横方向の屈折率を調
整して、レーザ光の横モードをコントロールすることが
できる。これらの効果により、窒化物系半導体発光素子
の低消費電力化、高信頼性化、及び歩留まり向上化を実
現することができる。また、第１及び第２の発明方法で
は、従来の方法のように、窒化物系化合物半導体層をエ
ッチングして電流狭窄構造を形成する代わりに、電流狭
窄層を選択的にエピタキシャル成長させて電流狭窄構造
を形成しているので、窒化物系半導体発光素子の素子特
性がばらつかず、歩留まりが向上する。According to the first and second inventions, a laminated structure
Current confinement layer such as Al_aB _bGa_cIn_dN
(A + b + c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1) current
The confinement layer is selectively formed, and the stripe width of the current injection region
By increasing the current injection efficiency by narrowing the
It has realized a nitride-based semiconductor light emitting device with low power consumption. Also,
It is possible to increase the contact area between the upper electrode and the contact layer.
With low contact resistance and low operating voltage
A semiconductor light emitting device can be realized. Furthermore, the current
The refractive index in the lateral direction can be adjusted by changing the composition of the constriction layer.
To control the transverse mode of the laser light.
it can. Due to these effects, a nitride-based semiconductor light emitting device
Of low power consumption, high reliability, and improved yield
Can be revealed. In addition, according to the first and second invention methods,
The nitride-based compound semiconductor layer as in the conventional method.
Instead of forming a current confinement structure by
Current confinement structure by selective epitaxial growth of confinement layer
Is formed, the device characteristics of the nitride-based semiconductor light-emitting device are
The yield does not change, and the yield is improved.

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

【図１】実施形態例１の窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体レーザ素子の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device according to a first embodiment.

【図２】実施形態例２の窒化物系III −Ｖ族化合物半導
体レーザ素子の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device of Example 2.

【図３】図３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例１の方法に従って窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レ
ーザ素子を作製する際の各工程を説明する断面図であ
る。3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views illustrating respective steps in manufacturing a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device according to the method of the first embodiment.

【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例２の方法に従って窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レ
ーザ素子を作製する際の各工程を説明する断面図であ
る。4 (a) to 4 (c) are cross-sectional views illustrating respective steps in manufacturing a nitride-based III-V group compound semiconductor laser device according to the method of the second embodiment.

【図５】従来のエアリッジ型の窒化物系III −Ｖ族化合
物半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional air ridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device.

【図６】積層構造内に電流狭窄領域を有する窒化物系II
I −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の構成を示す断面図で
ある。FIG. 6 is a nitride system II having a current confinement region in the laminated structure.
It is sectional drawing which shows the structure of a IV compound semiconductor laser element.

【図７】積層構造内に電流狭窄領域を有する従来の窒化
物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子の作製方法を説
明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional nitride-based III-V group compound semiconductor laser device having a current constriction region in a laminated structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１……サファイア基板、２……ＡｌＧａＮバッファ層、
３……ＧａＮ層、４……ｎ−ＧａＮ層、５……ｎ−Ｉｎ
ＧａＮクラック防止層、６……ｎ−第１クラッド層、７
……ＭＱＷ発光層、８……ｐ−第２クラッド層、９……
ｐ−低温ＧａＮ成長層、１０……ｐ−第３クラッド層、
１１……ｐ−ＧａＮコンタクト層、１２……ｐ側電極、
１３……ｎ側電極、１４……ＳｉＯ₂ 膜、２０……エア
リッジ型窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子、
２１……サファイア基板、２２……ＡｌＧａＮバッファ
層、２３……ＧａＮ層、２４……ｎ−ＧａＮ層、２５…
…ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層、２６……ｎ−第１ク
ラッド層、２７……ＭＱＷ発光層、２８……ｐ−第２ク
ラッド層、２９……ｐ−低温ＧａＮ成長層、３０……ｐ
−第３クラッド層、３１……ｐ−ＧａＮコンタクト層、
３２……ｎ−電流ブロック層、４０……窒化物系III −
Ｖ族化合物半導体レーザ素子、５０……実施形態例１の
窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素子、５２……
サファイア基板、５３……ｎ−ＧａＮバッファ層、５４
……ｎ−ＧａＮコンタクト層、５６……ｎ−Ａｌ_0.08Ｇ
ａ_0.92Ｎクラッド層、５８……ｎ−ＧａＮガイド層、６
０……ＭＱＷ活性層、６２……ｐ−ＧａＮガイド層、６
３……マスク、６４……ｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッ
ド層、６６……ｐ−ＧａＮコンタクト層、６８……ノン
ドープＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ電流狭窄層、６８ａ……｛１
１−２２｝面、又は｛１−１０１｝面からなるエピタキ
シャル成長面、７０……電流注入領域、７２……ｐ側電
極、７４……ｎ側電極、７６……保護膜、８０……実施
形態例２の窒化物系III −Ｖ族化合物半導体レーザ素
子、８２……サファイア基板、８３……ｎ−ＧａＮバッ
ファ層、８４……ｎ−ＧａＮコンタクト層、８５……マ
スク、８６……ｎ−Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎクラッド層、８
８……ｎ−ＧａＮガイド層、９０……ＭＱＷ活性層、９
２……ｐ−ＧａＮガイド層、９４……ｐ−Ａｌ_0.07Ｇａ
_0.93Ｎクラッド層、９６……ｐ−ＧａＮコンタクト層、
９８……ノンドープＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ｎ電流狭窄層、９
８ａ……｛１１−２２｝面、又は｛１−１０１｝面から
なるエピタキシャル成長面、１００……電流注入領域、
１０２……ｐ側電極、１０４……ｎ側電極、１０６……
保護膜。1 ... Sapphire substrate, 2 ... AlGaN buffer layer,
3 ... GaN layer, 4 ... n-GaN layer, 5 ... n-In
GaN crack prevention layer, 6 ... n-first cladding layer, 7
...... MQW light emitting layer, 8 ...... p-second cladding layer, 9 ......
p-low temperature GaN growth layer, 10 ... p-third cladding layer,
11 ... p-GaN contact layer, 12 ... p-side electrode,
13 ... N-side electrode, 14 ... SiO ₂ film, 20 ... Airridge type nitride-based III-V group compound semiconductor laser device,
21 ... Sapphire substrate, 22 ... AlGaN buffer layer, 23 ... GaN layer, 24 ... n-GaN layer, 25 ...
... n-InGaN crack prevention layer, 26 ... n-first cladding layer, 27 ... MQW light emitting layer, 28 ... p-second cladding layer, 29 ... p-low temperature GaN growth layer, 30 ... p
-Third cladding layer, 31 ... p-GaN contact layer,
32 ... n-current blocking layer, 40 ... nitride-based III-
Group V compound semiconductor laser device, 50 ... Nitride-based III-V group compound semiconductor laser device of Embodiment 1, 52 ...
Sapphire substrate, 53 ... n-GaN buffer layer, 54
... n-GaN contact layer, 56 ... n-Al _0.08 G
a _0.92 N clad layer, 58 ... N-GaN guide layer, 6
0 ... MQW active layer, 62 ... p-GaN guide layer, 6
3 ... Mask, 64 ... p-Al _0.07 Ga _0.93 N cladding layer, 66 ... p-GaN contact layer, 68 ... Non-doped Al _0.3 Ga _0.7 N current confinement layer, 68a ... {1
1-22 plane or epitaxial growth plane consisting of {1-101} plane, 70 ... current injection region, 72 ... p-side electrode, 74 ... n-side electrode, 76 ... protective film, 80 ... embodiment Nitride-based III-V group compound semiconductor laser device of Example 2, 82 ... Sapphire substrate, 83 ... n-GaN buffer layer, 84 ... N-GaN contact layer, 85 ... Mask, 86 ... n-Al _0.08 Ga _0.92 N cladding layer, 8
8 ... n-GaN guide layer, 90 ... MQW active layer, 9
2 ... p-GaN guide layer, 94 ... p-Al _0.07 Ga
_0.93 N cladding layer, 96 ... p-GaN contact layer,
98 ... Non-doped Al _0.3 Ga _0.7 N current confinement layer, 9
8a ... {11-22} plane or {1-101} plane epitaxial growth surface, 100 ... current injection region,
102 ... p-side electrode, 104 ... n-side electrode, 106 ...
Protective film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 簗嶋 克典 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA09 AA45 AA55 AA74 BA04 CA07 CB05 CB07 DA05 EA18 EA23    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Katsunori Yasushima             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation F-term (reference) 5F073 AA09 AA45 AA55 AA74 BA04                       CA07 CB05 CB07 DA05 EA18                       EA23

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上に活性層を含む窒化物系化合物半
導体層の積層構造を備え、積層構造上に上側電極を有す
る窒化物系半導体発光素子において、 ノンドープ又は第１の導電型のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d
Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）か
らなる電流狭窄層が、上側電極と活性層の間の第２の導
電型の窒化物系化合物半導体層の積層構造内のストライ
プ状の電流注入領域を除く領域に基板面と平行に設けら
れ、 電流狭窄層が、窒化物系化合物半導体層の＜１−１００
＞方向、又は＜１１−２０＞方向に延在する電流注入領
域側に｛１１−２２｝面、又は｛１−１０１｝面からな
るエピタキシャル成長面を有することを特徴とする窒化
物系半導体発光素子。1. A nitride-based semiconductor light-emitting device having a laminated structure of a nitride-based compound semiconductor layer including an active layer on a substrate and having an upper electrode on the laminated structure, wherein a non-doped or first conductivity type Al _a B _b Ga _c In _d
The current confinement layer made of N (a + b + c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1) is formed in the laminated structure of the second conductivity type nitride-based compound semiconductor layer between the upper electrode and the active layer. The current confinement layer is provided in a region other than the stripe-shaped current injection region in parallel with the substrate surface, and the current confinement layer is a nitride-based compound semiconductor layer <1-100.
A nitride-based semiconductor light-emitting device having an epitaxial growth surface composed of a {11-22} plane or a {1-101} plane on the side of the current injection region extending in the <> direction or the <11-20> direction. . 【請求項２】 基板上に活性層を含む窒化物系化合物半
導体層の積層構造を備える窒化物系半導体発光素子にお
いて、 ノンドープ又は第１の導電型のＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d
Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）か
らなる電流狭窄層が、基板と活性層の間の第２の導電型
の窒化物系化合物半導体層の積層構造内のストライプ状
の電流注入領域を除く領域に基板面と平行に設けられ、 電流狭窄層が、窒化物系化合物半導体層の＜１−１００
＞方向、又は＜１１−２０＞方向に延在する電流注入領
域側に｛１１−２２｝面、又は｛１−１０１｝面からな
るエピタキシャル成長面を有することを特徴とする窒化
物系半導体発光素子。2. A nitride semiconductor light emitting device including a stacked structure of a nitride-based compound semiconductor layers including an active layer on a substrate, Al _a non-doped or the first conductivity type B _b Ga _c In _d
The current confinement layer consisting of N (a + b + c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1) is a stripe in the laminated structure of the second conductivity type nitride-based compound semiconductor layer between the substrate and the active layer. The current confinement layer is provided in a region excluding the current injection region in parallel with the substrate surface, and the current confinement layer is <1-100 of the nitride compound semiconductor layer.
A nitride-based semiconductor light-emitting device having an epitaxial growth surface composed of a {11-22} plane or a {1-101} plane on the side of the current injection region extending in the <> direction or the <11-20> direction. . 【請求項３】 窒化物系半導体発光素子が窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体レーザ素子であって、電流狭窄層は
Ａｌ組成が０．１％以上５０％以下のＡｌＧａＮ層であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物系半
導体発光素子。3. A nitride-based semiconductor light emitting device is a nitride-based III
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the current confinement layer is an AlGaN layer having an Al composition of 0.1% or more and 50% or less. . 【請求項４】 基板上に、活性層と、活性層上に成膜さ
れた少なくとも一層の第１の導電型の窒化物系化合物半
導体層とを有する、窒化物系化合物半導体層の積層構造
を形成する工程と、 積層構造上にストライプ状のマスクを誘電体膜で形成す
る工程と、 形成したマスクを選択成長用マスクとしてノンドープ又
は第２の導電型のＡｌ _a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１、以下同様）層を
選択的にエピタキシャル成長させ、マスク側に傾斜した
エピタキシャル成長面を有するＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d
Ｎ層を電流狭窄層として形成する工程と、 マスクを除去し、次いでＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ層上
を含めて基板全面に窒化物系化合物半導体層の積層構造
を形成する工程とを有することを特徴とする窒化物系半
導体発光素子の作製方法。4. An active layer on a substrate, and a film formed on the active layer.
At least one layer of first-conductivity-type nitride compound
Laminated structure of nitride-based compound semiconductor layer having conductor layer
A step of forming Form a stripe-shaped mask with a dielectric film on the laminated structure
Process, Using the formed mask as a mask for selective growth,
Is the second conductivity type Al _aB_bGa_cIn_dN (a + b +
c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1, and so on)
Epitaxially grown selectively and inclined to the mask side
Al with epitaxial growth surface_aB_bGa_cIn_d
A step of forming the N layer as a current confinement layer, Remove the mask, then Al_aB_bGa_cIn_dAbove N layer
Laminated structure of nitride compound semiconductor layer on the entire surface of the substrate including
And a nitride-based half
A method for manufacturing a conductor light emitting device. 【請求項５】 基板上に少なくとも一層の第１の導電型
の窒化物系化合物半導体層を有する、窒化物系化合物半
導体層の積層構造を形成する工程と、 積層構造上にストライプ状のマスクを誘電体膜で形成す
る工程と、 形成したマスクを選択成長用マスクとしてノンドープ又
は第２の導電型のＡｌ _a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１、以下同様）層を
選択的にエピタキシャル成長させ、マスク側に傾斜した
エピタキシャル成長面を有するＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d
Ｎ層を電流狭窄層として形成する工程と、 マスクを除去し、次いでＡｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ層上
を含めて基板全面に活性層を含む窒化物系化合物半導体
層の積層構造を形成する工程とを有することを特徴とす
る窒化物系半導体発光素子の作製方法。5. A first conductivity type of at least one layer on a substrate
A nitride-based compound semiconductor having a nitride-based compound semiconductor layer of
A step of forming a laminated structure of conductor layers, Form a stripe-shaped mask with a dielectric film on the laminated structure
Process, Using the formed mask as a mask for selective growth,
Is the second conductivity type Al _aB_bGa_cIn_dN (a + b +
c + d = 1, 0 ≦ a, b, c, d ≦ 1, and so on)
Epitaxially grown selectively and inclined to the mask side
Al with epitaxial growth surface_aB_bGa_cIn_d
A step of forming the N layer as a current confinement layer, Remove the mask, then Al_aB_bGa_cIn_dAbove N layer
Nitride-based compound semiconductor containing an active layer on the entire surface of the substrate including
And a step of forming a laminated structure of layers.
A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device. 【請求項６】 マスクを誘電体膜で形成する工程では、
ストライプ幅が０．５以上３μｍ以下のストライプ状の
マスクを形成することを特徴とする請求項４又は５に記
載の窒化物系半導体発光素子の作製方法。6. In the step of forming the mask with a dielectric film,
The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 4, wherein a stripe-shaped mask having a stripe width of 0.5 or more and 3 μm or less is formed. 【請求項７】 マスクを誘電体膜で形成する工程では、
窒化物系化合物半導体層の＜１−１００＞方向、又は＜
１１−２０＞方向に対して±１０°以内の挟み角でスト
ライプ状のマスクを形成し、 Ａｌ_a Ｂ_b Ｇａ_c Ｉｎ_d Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０≦
ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１、以下同様）層を形成する工程で
は、マスク側に｛１１−２２｝面、又は｛１−１０１｝
面からなるエピタキシャル成長面を有するＡｌ_a Ｂ_b Ｇ
ａ_c Ｉｎ_d Ｎ層を電流狭窄層として形成することを特徴
とする請求項４から６のうちのいずれか１項に記載の窒
化物系半導体発光素子の作製方法。7. The step of forming a mask with a dielectric film comprises:
<1-100> direction of the nitride-based compound semiconductor layer, or <
11-20> to form a stripe-shaped mask nip angle within ± 10 ° with respect to the _{direction, Al a B b Ga c In} d N (a + b + c + d = 1,0 ≦
(a, b, c, d ≦ 1, the same applies below) In the step of forming a layer, the {11-22} plane or the {1-101} plane is provided on the mask side.
Al _a B _b G having an epitaxial growth surface made the surface
The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 4, wherein the a _c In _d N layer is formed as a current confinement layer.