JP2003273463A - Nitride semiconductor laser element and method of manufacturing the same - Google Patents
Nitride semiconductor laser element and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はストライプ状の導波
路領域を有する窒化物半導体レーザ素子に係り、特に、
高出力が可能な窒化物半導体レーザ素子に関する。ま
た、その半導体レーザ素子に用いる半導体としては、特
に、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮ、又はこれらの混
晶であるIII−Ｖ族窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ
１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を用いた
窒化物半導体レーザ素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor laser device having a stripe waveguide region, and more particularly,
The present invention relates to a nitride semiconductor laser device capable of high output. In addition, as a semiconductor used for the semiconductor laser device, in particular, a group III-V nitride semiconductor (In x Al y Ga) that is GaN, AlN, InN, or a mixed crystal thereof is used.
1-x−y N, 0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1).
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体レーザは、小型、長寿命、
高信頼性、かつ高出力化が進み、主にパーソナルコンピ
ュータ、ＤＶＤなどの電子機器、医療機器、加工機器や
光ファイバ通信の光源などに利用されている。中でも窒
化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ １−ｘ−ｙＮ）は、比較
的短波長の紫外域から赤色が発光可能な半導体レーザと
して注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor lasers are small, have a long life,
High reliability and high output are progressing, mainly for personal computer
Computer, electronic equipment such as DVD, medical equipment, processing equipment,
It is used as a light source for optical fiber communication. Above all
Compound semiconductor (InxAlyGa 1-xyN) is a comparison
With a semiconductor laser capable of emitting red light from the ultra-short wavelength ultraviolet region
Has been attracting attention.
【０００３】このような半導体レーザ素子は、サファイ
ア基板上にバッファ層、ｎ型コンタクト層、クラック防
止層、ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、活性層、ｐ型
光ガイド層、ｐ型キャップ層、ｐ型クラッド層、ｐ型コ
ンタクト層が順に形成されている。また、ストライプ状
の導波路領域が形成され、ｐ型コンタクト層にｐ側電極
が、ｎ型コンタクト層にｎ側電極がそれぞれ設けられて
いる。Such a semiconductor laser device has a buffer layer, an n-type contact layer, a crack prevention layer, an n-type cladding layer, an n-type optical guide layer, an active layer, a p-type optical guide layer, and a p-type cap on a sapphire substrate. A layer, a p-type cladding layer, and a p-type contact layer are formed in this order. Further, a stripe-shaped waveguide region is formed, a p-side electrode is provided on the p-type contact layer, and an n-side electrode is provided on the n-type contact layer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな半導体レーザ素子は、高出力で使用される際、活性
層から発生する熱によって素子の内部や共振器面が劣化
するという問題があった。特に、サファイア基板は熱伝
導率が悪いために素子内部で発生する熱を放出しにく
く、熱劣化しやすい構造であった。However, such a semiconductor laser device has a problem that when it is used at a high output, the heat generated from the active layer deteriorates the inside of the device and the cavity surface. In particular, since the sapphire substrate has a poor thermal conductivity, it is difficult to release the heat generated inside the element, and the structure is easily deteriorated by heat.
【０００５】そこで、本発明は上記問題を鑑み、放熱性
に優れ、素子の内部や共振器面が熱により劣化しにくい
構造を有する窒化物半導体レーザ素子、及びその製造方
法を提供することにある。Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a nitride semiconductor laser device having a structure that is excellent in heat dissipation and has a structure in which the inside of the device and the cavity surface are less likely to be deteriorated by heat, and a manufacturing method thereof. .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明における窒化物半
導体素子は、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層
とが順に積層されてなる窒化物半導体層を備え、ｐ型半
導体層にリッジが形成されてストライプ状の導波路領域
を有する窒化物半導体レーザ素子であって、窒化物半導
体層は、エッチングにより形成されてなる共振器面を有
し、リッジ上面及びリッジ側面から連続するｐ型半導体
層表面に設けられたｐ側メタライズ層を介して接合され
てなる支持基板を有することを特徴とする。A nitride semiconductor device according to the present invention comprises a nitride semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked, and a p-type semiconductor layer. A nitride semiconductor laser device in which a ridge is formed in the ridge and has a stripe-shaped waveguide region, wherein the nitride semiconductor layer has a cavity surface formed by etching and is continuous from the ridge upper surface and the ridge side surface. It is characterized in that it has a supporting substrate bonded to the p-type semiconductor layer via a p-side metallization layer provided on the surface of the p-type semiconductor layer.
【０００７】本発明の請求項２に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、窒化物半導体層は、ｎ型半導体層の端面が
エッチングにより形成されてなることを特徴とする。A nitride semiconductor laser device according to a second aspect of the present invention is characterized in that the nitride semiconductor layer is formed by etching an end face of an n-type semiconductor layer.
【０００８】本発明の請求項３に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、リッジは複数形成されていることを特徴と
する。これにより、高出力のレーザ光を出射可能なマル
チストライプレーザとすることができる。A nitride semiconductor laser device according to a third aspect of the present invention is characterized in that a plurality of ridges are formed. As a result, a multi-stripe laser capable of emitting high-power laser light can be obtained.
【０００９】本発明の請求項４に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、支持基板は、積層構造体よりも高い熱導電
率を有していることを特徴とする。A nitride semiconductor laser device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the supporting substrate has a higher thermal conductivity than the laminated structure.
【００１０】本発明の請求項５に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、支持基板の線熱膨張係数は４〜１０（×１
０−６／Ｋ）であるものが好ましい。これにより、窒化
物半導体素子の反りや割れを防止することができる。In the nitride semiconductor laser device according to claim 5 of the present invention, the linear thermal expansion coefficient of the supporting substrate is 4 to 10 (× 1).
A is is preferable 0 -6 / K). This can prevent the nitride semiconductor element from warping or cracking.
【００１１】本発明の請求項６に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、支持基板は、導電性であるものが好まし
い。In the nitride semiconductor laser device according to claim 6 of the present invention, the support substrate is preferably conductive.
【００１２】本発明の請求項７に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、支持基板は、絶縁性であるものが好まし
い。In the nitride semiconductor laser device according to the seventh aspect of the present invention, the supporting substrate is preferably an insulating one.
【００１３】本発明の請求項８に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子は、支持基板はＣｕ、Ｍｏ、Ｗから成る群から
選ばれる少なくとも１つを含有しているものが好まし
い。In the nitride semiconductor laser device according to the eighth aspect of the present invention, it is preferable that the supporting substrate contains at least one selected from the group consisting of Cu, Mo and W.
【００１４】また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の
製造方法は、成長基板上に、ｎ型半導体層と、活性層
と、ｐ型半導体層とが順に積層されてなる窒化物半導体
層を、ｐ型半導体層側からエッチングして共振器面を形
成させる第１の工程と、共振器面で挟まれるｐ型半導体
層の表面にストライプ状のリッジを形成させる第２の工
程と、ｐ型半導体層の表面にｐ側メタライズ層を形成さ
せる第３の工程と、メタライズ層と支持基板を接合させ
る第４の工程と、成長基板を除去する第５の工程と、支
持基板をチップ状に分割する第６の工程とを有すること
を特徴とする。Further, in the method for manufacturing a nitride semiconductor laser device of the present invention, a nitride semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked on a growth substrate, a first step of forming a resonator surface by etching from the p-type semiconductor layer side; a second step of forming a stripe-shaped ridge on the surface of the p-type semiconductor layer sandwiched by the resonator surfaces; and a p-type semiconductor A third step of forming a p-side metallized layer on the surface of the layer, a fourth step of joining the metallized layer and the supporting substrate, a fifth step of removing the growth substrate, and dividing the supporting substrate into chips. And a sixth step.
【００１５】本発明の請求項１０に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、第１の工程は、ｎ型半導体層
の表面の一部が露出するまでエッチングして共振器面を
形成する前工程と、その後に、露出されたｎ型半導体層
の表面の一部を更にエッチングして共振器面より光の出
射方向に突出するｎ型半導体層の端面を形成する後工程
とからなることを特徴とする。In the method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to a tenth aspect of the present invention, in the first step, a cavity plane is formed by etching until a part of the surface of the n-type semiconductor layer is exposed. And a post-process in which a part of the exposed surface of the n-type semiconductor layer is further etched to form an end surface of the n-type semiconductor layer protruding from the cavity face in the light emission direction. Is characterized by.
【００１６】本発明の請求項１１に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、後工程は、前記成長基板が露
出するまでエッチングされることを特徴とする。The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 11 of the present invention is characterized in that in the subsequent step, etching is performed until the growth substrate is exposed.
【００１７】本発明の請求項１２に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、リッジは複数形成されること
を特徴とする。A method of manufacturing a nitride semiconductor laser device according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that a plurality of ridges are formed.
【００１８】本発明の請求項１３に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、第３の工程と第４の工程との
間、エッチングにより除去されて露出された底面からｐ
側メタライズ層の上面と略同一面に達するまで充填剤を
充填させる第７の工程を有することを特徴とする。A method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to a thirteenth aspect of the present invention is characterized in that, between the third step and the fourth step, the bottom surface exposed by etching and exposed from the bottom surface is exposed.
It is characterized by including a seventh step of filling the filler until it reaches substantially the same surface as the upper surface of the side metallized layer.
【００１９】本発明の請求項１４に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、第４の工程は、窒化物半導体
層と支持基板とを合金共晶による導電層によって接合さ
せることを特徴とする。The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to a fourteenth aspect of the present invention is characterized in that in the fourth step, the nitride semiconductor layer and the supporting substrate are joined by a conductive layer of an alloy eutectic. To do.
【００２０】本発明の請求項１５に記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法は、第５の工程は、レーザ光照
射、研磨、ケミカルポリッシュによって行われることを
特徴とする。A method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to a fifteenth aspect of the present invention is characterized in that the fifth step is performed by laser light irradiation, polishing, and chemical polishing.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態の窒化物半
導体レーザ素子は、リッジを有する実効屈折率型の導波
路領域を有するもので、共振器面がエッチングにより形
成されている。そして、リッジが形成されているｐ型半
導体層側に、成長基板ではない基板、すなわち支持基板
が、ｐ側メタライズ層を介して接合されていることを特
徴とするものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A nitride semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention has an effective refractive index type waveguide region having a ridge, and a cavity facet is formed by etching. Further, a substrate that is not a growth substrate, that is, a support substrate is bonded to the p-type semiconductor layer side where the ridge is formed, via a p-side metallization layer.
【００２２】詳細には、図１に示すように、ｎ型半導体
層と、活性層と、ｐ型半導体層とを順に備えてなる窒化
物半導体層を備え、ｐ型半導体層にはリッジ（ストライ
プ状の凸部）が形成され、ストライプの長手方向と略垂
直な両端面にエッチングにより形成されてなる共振器面
を有しており、これによりストライプ方向を導波方向
（共振方向）とする実効屈折率型の導波路領域が形成さ
れている。共振器面のうち一方は、主として光を外部に
出射する機能を有する光出射側共振器面（光出射面）で
あり、他方は、主として光を導波路領域内に反射する機
能を有する光反射側共振器面（モニター面）である。リ
ッジの側面及びこの側面に連続するｐ型半導体層の表面
には、第１の絶縁膜が形成されている。第１の絶縁膜を
介してリッジの上面であるｐ型半導体層とオーミック接
触するストライプ状のｐ側オーミック電極が設けられて
いる。More specifically, as shown in FIG. 1, a nitride semiconductor layer including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer is provided in this order, and the p-type semiconductor layer has a ridge (stripe). -Shaped convex portion) is formed, and has a resonator surface formed by etching on both end faces that are substantially perpendicular to the longitudinal direction of the stripe, which makes the stripe direction the waveguide direction (resonance direction). A refractive index type waveguide region is formed. One of the resonator surfaces is a light emitting side resonator surface (light emitting surface) that mainly has a function of emitting light to the outside, and the other is a light reflection that mainly has a function of reflecting light into the waveguide region. It is a side resonator surface (monitor surface). A first insulating film is formed on the side surface of the ridge and the surface of the p-type semiconductor layer continuous with this side surface. A stripe-shaped p-side ohmic electrode that makes ohmic contact with the p-type semiconductor layer, which is the upper surface of the ridge, is provided via the first insulating film.
【００２３】ｐ側オーミック電極とｐ側メタライズ層と
は、リッジの頂部で電気的に接合されており、この部分
から電流が供給される。ｐ側メタライズ層の表面はリッ
ジの形状に関わらず、表面が略平坦になるように形成さ
れている。そして、その略平坦な上面と接するように支
持基板が設けられている。支持基板にもメタライズ層が
設けられており、窒化物半導体のｐ側メタライズ層と、
支持基板のメタライズ層とが接合されるようになってい
る。また、ｎ型半導体層の表面には、ｎ側電極が設けら
れている。The p-side ohmic electrode and the p-side metallized layer are electrically joined at the top of the ridge, and a current is supplied from this portion. The surface of the p-side metallized layer is formed so as to be substantially flat regardless of the shape of the ridge. Then, the support substrate is provided so as to be in contact with the substantially flat upper surface. The supporting substrate is also provided with a metallization layer, and the p-side metallization layer of the nitride semiconductor,
The metallization layer of the supporting substrate is joined. An n-side electrode is provided on the surface of the n-type semiconductor layer.
【００２４】支持基板が導電体の場合は、図１（ａ）、
図２（ａ）のように、ｐ側電極とｎ側電極とがそれぞれ
異なる面方向になるように形成される。これにより、図
２（ｂ）のように、ステムなどの導電性の基体上に載置
することができ、ｎ側電極にはワイヤをボンディングさ
せる。また、図２（ｃ）のようにｎ側電極側をステムに
ダイボンディングすることも出来る。また、支持基板が
絶縁体の場合は、図３（ａ）のように支持基板のメタラ
イズ層に取り出し部を設ける。このような場合は、図３
（ｂ）のようにｎ側電極及びｐ側電極にワイヤをボンデ
ィングさせて用いる。When the supporting substrate is a conductor, as shown in FIG.
As shown in FIG. 2A, the p-side electrode and the n-side electrode are formed in different plane directions. As a result, as shown in FIG. 2B, it can be mounted on a conductive substrate such as a stem, and a wire is bonded to the n-side electrode. Further, as shown in FIG. 2C, the n-side electrode side may be die-bonded to the stem. When the support substrate is an insulator, the metallized layer of the support substrate is provided with an extraction portion as shown in FIG. In such a case,
Wires are bonded to the n-side electrode and the p-side electrode as shown in FIG.
【００２５】このように、基板としてｎ型半導体層に成
長基板を有するのではなく、ｐ型半導体層側に支持基板
を用いていることで、ｎ型半導体層の表面のほぼ全面に
渡るようなｎ側電極を設けることができるため、電流抵
抗を低減させることができる。単に成長基板を除去する
だけで支持基板を設けない場合は、窒化物半導体層自体
の応力などによってｎ型半導体層をある程度残す必要が
ある。通常は、成長基板の上には、バッファ層、下地
層、コンタクト層などが形成されており、このコンタク
ト層を露出させるまで除去することは可能でも、あまり
薄くすることはできない。しかし、本発明のように、支
持基板をｐ型半導体層側に接合させていることで、ｎ型
コンタクト層を薄くすることができる。これにより、抵
抗値を下げることができる。また、このようにｎ側電極
を全面に形成することにより、複数のリッジを有する場
合であっても、各リッジにほぼ均等に電流を流すことが
できる。以下、各部位について詳説する。As described above, since the support substrate is used on the p-type semiconductor layer side instead of having the growth substrate on the n-type semiconductor layer as the substrate, almost the entire surface of the n-type semiconductor layer is covered. Since the n-side electrode can be provided, the current resistance can be reduced. If the growth substrate is simply removed and the support substrate is not provided, it is necessary to leave the n-type semiconductor layer to some extent due to the stress of the nitride semiconductor layer itself. Usually, a buffer layer, a base layer, a contact layer, and the like are formed on the growth substrate. The contact layer can be removed until it is exposed, but it cannot be made too thin. However, the n-type contact layer can be thinned by joining the support substrate to the p-type semiconductor layer side as in the present invention. As a result, the resistance value can be reduced. Further, by forming the n-side electrode on the entire surface in this manner, even when a plurality of ridges are provided, it is possible to flow a current substantially evenly to each ridge. Hereinafter, each part will be described in detail.
【００２６】（支持基板）窒化物半導体層のｐ型半導体
層側に接合される支持基板は、窒化物半導体層よりも高
い熱導電率を有するものが好ましい。具体的な材料とし
ては、Ｃｕ−Ｗ系、Ｃｕ−Ｍｏ系等の合金からなるもの
や、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ等が挙げられる。特に好まし
いのはＣｕ−Ｗ系合金である。この材料は、一般式をＣ
ｕｘＷ１− ｘ（０≦ｘ≦３０）のように示すことができ
るもので、組成比をこのような範囲とすることで、窒化
物半導体に比較的近い熱膨張係数の合金とすることがで
きる。これにより、接合（貼り合わせ）時の加熱、及び
その後の冷却時などに生じる体積変化の影響を受けにく
くすることができる。しかも、この材料は放熱性にも優
れているため、より熱劣化を抑制することができる。ま
た、Ｃｕ−Ｍｏ系合金も好ましい材料である。この材料
は一般式をＣｕｘＭｏ１−ｘ（０≦ｘ≦５０）のように
示すことができ、組成比を選択することで熱膨張係数、
放熱性ともに優れた支持基板とすることができる。ま
た、合金ではなく、ＡｌＮのような絶縁性材料の場合
は、プリント基板などの回路上にチップを載せるときに
有利である。またＳｉは上記材料に比べて熱導電率がや
や劣るものの、安価でチップ化がしやすいという特性を
有しているので、比較的低出力で使用する場合など、用
途に応じて用いることができる。支持基板の好ましい膜
厚としては５０〜５００μｍである。このような範囲に
支持基板の膜厚を設定することで放熱性を向上させるこ
とができる。(Supporting Substrate) The supporting substrate bonded to the p-type semiconductor layer side of the nitride semiconductor layer preferably has a higher thermal conductivity than the nitride semiconductor layer. Specific materials include alloys of Cu-W type, Cu-Mo type, AlN, Si, SiC and the like. Cu-W based alloys are particularly preferable. This material has the general formula C
u x W 1- x (0 ≦ x ≦ 30), and by setting the composition ratio in such a range, an alloy having a thermal expansion coefficient relatively close to that of a nitride semiconductor can be obtained. You can This makes it possible to reduce the influence of volume changes that occur during heating during bonding (bonding) and subsequent cooling. Moreover, since this material is also excellent in heat dissipation, thermal deterioration can be further suppressed. A Cu-Mo alloy is also a preferable material. The general formula of this material can be represented by Cu x Mo 1-x (0 ≦ x ≦ 50), and the thermal expansion coefficient,
A supporting substrate having excellent heat dissipation can be obtained. Further, an insulating material such as AlN rather than an alloy is advantageous when mounting the chip on a circuit such as a printed circuit board. Further, although Si has a thermal conductivity slightly inferior to the above materials, it has a characteristic that it is cheap and can be easily made into a chip, so that it can be used according to the application, such as when it is used at a relatively low output. . The preferable thickness of the supporting substrate is 50 to 500 μm. By setting the film thickness of the support substrate in such a range, heat dissipation can be improved.
【００２７】支持基板は導電性を示すものを用いるのが
好ましい。更に、支持基板の線熱膨張係数が４〜１０
（×１０−６／Ｋ）であるものが好ましい。具体的に
は、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗの中から少なくとも１つを含有する
ものが好ましく、それらの組成比は、好ましくはＣｕの
含有量が５０％以下である。より好ましくは３０％以下
である。前記Ｃｕに対して、Ｍｏを含有する場合はＭｏ
含有量は５０％以上である。また、前記Ｃｕに対して、
Ｗを含有する場合はＷ含有量は７０％以上である。It is preferable to use a support substrate having conductivity. Further, the linear thermal expansion coefficient of the supporting substrate is 4 to 10
It is preferably (× 10 −6 / K). Specifically, those containing at least one of Cu, Mo and W are preferable, and their composition ratio is preferably such that the Cu content is 50% or less. It is more preferably 30% or less. With respect to Cu, when Mo is contained, Mo
The content is 50% or more. Further, with respect to the Cu,
When W is contained, the W content is 70% or more.
【００２８】（支持基板のメタライズ層）また、前記貼
り合わせ面にはメタライズ層を形成させるが、メタライ
ズ層は単層で用いるよりはむしろ、異なる性質を有する
金属の多層膜として用いるのが好ましく、例えば、密着
層−バリア層−共晶層の多層構造にして、各層にそれぞ
れ好ましい材料を配することができる。共晶後には、こ
れら多層膜は合金化されて導電層として機能させる。密
着層は、支持基板と接する層であり、支持基板の材料と
接合性のよい材料が好ましく、例えばＴｉ、ＲｈＯ、Ｎ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ等が好ましい。また、共晶層は、窒化物半
導体のｐ側メタライズ層と共晶化させるための層で、低
温で共晶可能で、かつ、共晶後に融点が高くなるような
材料の組み合わせが好ましく、例えばＡｕとＳｎ、Ｐｄ
とＳｎ、ＡｕとＳｎＡｕ、ＡｕとＩｎ、ＰｄとＩｎ等が
挙げられる。また、密着層と共晶層との間に形成される
バリア層は、共晶層の金属が拡散するのを防ぐための層
であり、例えばＰｔ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ、ＭｏＮ等
が好ましい材料として挙げられる。これら多層構造のメ
タライズ層の好ましい材料としては、例えばＴｉ−Ｐｔ
−Ａｕ、又はＴｉ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ等の金属多層膜が挙
げられる。(Metalized Layer of Supporting Substrate) Further, a metallized layer is formed on the bonding surface. The metallized layer is preferably used as a multi-layered film of metals having different properties, rather than being used as a single layer. For example, it is possible to form a multilayer structure of an adhesion layer-barrier layer-eutectic layer, and dispose a preferable material in each layer. After eutectic, these multilayer films are alloyed to function as a conductive layer. The adhesion layer is a layer that is in contact with the supporting substrate, and is preferably a material that has a good bonding property with the material of the supporting substrate, such as Ti, RhO, N.
i, W, Mo and the like are preferable. The eutectic layer is a layer for eutecticizing with the p-side metallization layer of the nitride semiconductor, and is preferably a combination of materials that can be eutectic at a low temperature and has a high melting point after eutectic. Au, Sn, Pd
And Sn, Au and SnAu, Au and In, Pd and In, and the like. Further, the barrier layer formed between the adhesion layer and the eutectic layer is a layer for preventing the diffusion of the metal of the eutectic layer, and for example, Pt, TiN, TaN, WN, MoN and the like are preferable materials. As. A preferable material for the metallized layer having these multilayer structures is, for example, Ti-Pt.
A metal multilayer film such as -Au or Ti-Pt-AuSn may be used.
【００２９】（窒化物半導体）本発明の窒化物半導体レ
ーザ素子として用いられる半導体層としては、ＧａＮ、
ＡｌＮ、ＩｎＮ、及びこれらの混晶であるIII−Ｖ族窒
化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、
０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）が好ましい。以下、本発明の窒化
物半導体レーザ素子について具体的に説明する。(Nitride Semiconductor) As the semiconductor layer used in the nitride semiconductor laser device of the present invention, GaN,
AlN, InN, and the III-V nitride semiconductor is a mixed crystal thereof (In x Al y Ga 1- x-y N, 0 ≦ x,
0 ≦ y, x + y ≦ 1) is preferable. Hereinafter, the nitride semiconductor laser device of the present invention will be specifically described.
【００３０】（導波路領域）本発明の半導体レーザ素子
において、ストライプ状の導波路領域は、ｎ型半導体層
とｐ型半導体層に挟まれた活性層の面内に主に形成され
るものであり、この時ストライプ方向と共振器方向はほ
ぼ一致しているものである。ここで、活性層の面内と
は、活性層と、ｎ型窒化物半導体層及び型窒化物半導体
層の接合面に平行な面内であって、活性層の内部を指す
ものである。また、ストライプ状の導波路領域は、上述
した活性層だけでなく、積層構造体内部に設けられる光
導波路（導波層）に設けられてもよく、例えば、後述す
る活性層を挟むガイド層までの領域を光導波層とし、こ
れを導波路領域としてもよい。(Waveguide Region) In the semiconductor laser device of the present invention, the stripe-shaped waveguide region is mainly formed in the plane of the active layer sandwiched between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. At this time, the stripe direction and the resonator direction are substantially the same. Here, the in-plane of the active layer refers to the inside of the active layer, which is a plane parallel to the bonding surface between the active layer and the n-type nitride semiconductor layer and the type nitride semiconductor layer. Further, the stripe-shaped waveguide region may be provided not only in the above-mentioned active layer but also in an optical waveguide (waveguide layer) provided inside the laminated structure. For example, even guide layers sandwiching the active layer described later are provided. It is also possible to use the region (1) as an optical waveguide layer and use this as a waveguide region.
【００３１】また、ストライプ方向を共振器方向とする
ために、端面に設けられている一対の共振器面は、エッ
チングによって形成される平坦な面である。本実施の形
態においては、共振器面は、成長基板が同種基板である
か異種基板あるかによらず、エッチングにより形成され
るものである。エッチング端面とすることで、基板の劈
開性に左右されずに共振器面を形成することができるの
で、少なくとも劈開性を考慮せずに、窒化物半導体層を
積層しやすい材料を選択することができる。これによ
り、劈開によって容易に共振器面を形成させることがで
きる。例えばサファイア基板などは、劈開しにくい成長
基板であるが、バッファ層などを介して窒化物半導体層
を積層させるのに適した材料であり、また、半導体層と
剥離しやすいので、好ましく用いることができる。Further, the pair of resonator surfaces provided on the end faces so that the stripe direction is the resonator direction is a flat surface formed by etching. In the present embodiment, the resonator surface is formed by etching regardless of whether the growth substrate is a homogenous substrate or a heterogeneous substrate. By using the etching end face, the resonator surface can be formed without being affected by the cleavage property of the substrate. Therefore, it is possible to select a material that is easy to stack the nitride semiconductor layer without considering the cleavage property. it can. As a result, the resonator surface can be easily formed by cleavage. For example, a sapphire substrate or the like is a growth substrate which is difficult to be cleaved, but is a material suitable for stacking a nitride semiconductor layer with a buffer layer or the like interposed between them, and is easily peeled off from the semiconductor layer; therefore, it is preferably used. it can.
【００３２】（活性層）本発明の窒化物半導体レーザ素
子は、特に活性層がＩｎを含む窒化物半導体層を有する
ものが好ましい。これにより、紫外線及び可視域におい
て紫色系から赤色系の波長のレーザ光を得ることができ
る。また、Ｉｎを含む窒化物半導体層を用いる場合、活
性層が大気に曝されると、レーザ素子駆動時において極
めて重大な素子劣化を起こすことがある。これは、Ｉｎ
の融点が低いため、分解、蒸発が起こりやすくリッジ
（ストライプ状の凸部）形成時のエッチングによって損
傷し、活性層露出後の加工においてその結晶性を保つこ
とが困難となるので、ストライプ状の凸部を活性層に達
しない深さに形成することが好ましい。(Active Layer) In the nitride semiconductor laser device of the present invention, it is particularly preferable that the active layer has a nitride semiconductor layer containing In. As a result, it is possible to obtain laser light having a violet to red wavelength in the ultraviolet and visible regions. Further, when a nitride semiconductor layer containing In is used, if the active layer is exposed to the atmosphere, extremely serious device deterioration may occur when the laser device is driven. This is In
Has a low melting point, it easily decomposes and evaporates, and is damaged by etching during formation of a ridge (striped protrusion), and it becomes difficult to maintain its crystallinity during processing after exposing the active layer. It is preferable to form the protrusions to a depth that does not reach the active layer.
【００３３】活性層は、量子井戸構造であってもよく、
その場合、単一量子井戸、多量子井戸のいずれでも良
い。好ましくは量子井戸構造とすることで、発光効率に
優れ、高出力のレーザ素子、端面発光素子が得られる。The active layer may have a quantum well structure,
In that case, either a single quantum well or multiple quantum wells may be used. A quantum well structure is preferable, whereby a laser device and an edge emitting device having excellent luminous efficiency and high output can be obtained.
【００３４】窒化物半導体の活性層としては、上述した
ように、Ｉｎを含む窒化物半導体を用いることが好まし
く、具体的には、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦
ｘ≦１、０＜ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物半
導体を用いることが好ましい。この場合、量子井戸構造
の活性層においては、井戸層としてここで示した窒化物
半導体を用いることが好ましいことを意味する。また、
近紫外から可視光の緑色までの波長領域（３８０ｎｍ以
上５５０ｎｍ以下）では、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ
＜１）を用いることが好ましく、またそれ以上の長波長
領域（赤色）でも、同様にＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ
＜１）を用いることができ、この時、主にＩｎ混晶比ｙ
を変化させることにより、所望の波長を得ることができ
る。３８０ｎｍ以下の短波長の領域では、ＧａＮの禁制
帯幅に相当する波長が３６５ｎｍであるため、ＧａＮと
ほぼ同じか若しくはそれよりも大きなバンドギャップエ
ネルギーとする必要があるため、例えばＡｌｘＩｎｙＧ
ａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦
１）が用いられる。As described above, it is preferable to use a nitride semiconductor containing In as the active layer of the nitride semiconductor. Specifically, Al x In y Ga 1-x-y N (0 ≦
It is preferable to use a nitride semiconductor represented by x ≦ 1, 0 <y ≦ 1, x + y ≦ 1). In this case, it means that it is preferable to use the nitride semiconductor shown here as the well layer in the active layer of the quantum well structure. Also,
In y Ga 1-y N (0 <y in the wavelength range from near ultraviolet to green of visible light (380 nm or more and 550 nm or less).
It is preferable to use <1), and also in the long wavelength region (red) beyond that, In y Ga 1-y N (0 <y
<1) can be used, in which case the In mixed crystal ratio y is mainly used.
A desired wavelength can be obtained by changing In the short wavelength region of 380 nm or less, since the wavelength corresponding to the forbidden band width of GaN is 365 nm, it is necessary to have a bandgap energy that is substantially the same as or larger than that of GaN. For example, Al x In y G
a 1−x−y N (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1, x + y ≦
1) is used.
【００３５】活性層を量子井戸構造とする場合、具体的
な井戸層の膜厚としては、１０Å以上３００Å以下の範
囲、好ましくは２０Å以上２００Å以下の範囲とするこ
とで、Ｖｆ、しきい値電流密度を低減させることができ
る。また、結晶成長の観点からは、２０Å以上である
と、膜厚に大きなむらがなく比較的均一な膜質の層が得
られ、２００Å以下とすることで結晶欠陥の発生を低く
抑えた結晶成長が可能となる。活性層内の井戸層数とし
ては特に限定されず、１以上であり、この時、井戸層の
数が４以上である場合には、活性層を構成する各層の膜
厚が厚くなると、活性層全体の膜厚が厚くなって、Ｖｆ
の上昇を招くこととなるため、井戸層の膜厚を１００Å
以下の範囲として、活性層の膜厚を低く抑えることが好
ましい。高出力のＬＤ、ＬＥＤにおいては、井戸層の数
を１以上３以下とすることで、高い発光効率の素子が得
られる傾向にあり、好ましい。When the active layer has a quantum well structure, the specific thickness of the well layer is set in the range of 10 Å or more and 300 Å or less, preferably in the range of 20 Å or more and 200 Å or less, whereby Vf and the threshold current The density can be reduced. From the viewpoint of crystal growth, when the thickness is 20 Å or more, a layer having a relatively uniform film quality without large unevenness in the film thickness can be obtained, and when it is 200 Å or less, the crystal growth in which the generation of crystal defects is suppressed is suppressed. It will be possible. The number of well layers in the active layer is not particularly limited, and is 1 or more. At this time, when the number of well layers is 4 or more, if the thickness of each layer forming the active layer becomes large, The overall film thickness becomes thicker and Vf
The thickness of the well layer is 100Å
It is preferable to keep the thickness of the active layer low as the following range. In a high-output LD or LED, it is preferable to set the number of well layers to 1 or more and 3 or less, since an element having high luminous efficiency tends to be obtained.
【００３６】また、井戸層にはｐ又はｎ型の不純物（ア
クセプター又はドナー）がドープされていても、アンド
ープ若しくはノンドープであっても良い。しかしなが
ら、井戸層としてＩｎを含む窒化物半導体を用いる場
合、ｎ型不純物濃度が大きくなると結晶性が悪化する傾
向にあるため、ｎ型不純物濃度を低く抑えて結晶性の良
好な井戸層とすることが好ましい。具体的には、結晶性
を最大限に良好なものとするために井戸層をアンドープ
で成長させることが好ましく、具体的にはｎ型不純物濃
度を５×１０16／cm3以下にすることが好ましい。尚、
ｎ型不純物濃度を５×１０16／cm3以下の状態は、極め
て不純物濃度の低い状態であり、この状態では、実質的
にｎ型不純物を含まない井戸層と言える。また、井戸層
にｎ型不純物をドープする場合には、ｎ型不純物濃度が
１×１０18以下５×１０16以上の範囲でドープされてい
ると、結晶性の悪化を低く抑え、なおかつキャリア濃度
を高くすることができる。The well layer may be doped with p-type or n-type impurities (acceptor or donor), or may be undoped or undoped. However, when a nitride semiconductor containing In is used as the well layer, the crystallinity tends to deteriorate when the n-type impurity concentration increases. Therefore, the n-type impurity concentration should be kept low to form a well layer with good crystallinity. Is preferred. Specifically, it is preferable to grow the well layer undoped in order to maximize the crystallinity, and specifically, the n-type impurity concentration should be 5 × 10 16 / cm 3 or less. preferable. still,
The state where the n-type impurity concentration is 5 × 10 16 / cm 3 or less is a state where the impurity concentration is extremely low, and in this state, it can be said that the well layer does not substantially contain the n-type impurity. When the well layer is doped with n-type impurities, if the n-type impurity concentration is within the range of 1 × 10 18 or less and 5 × 10 16 or more, deterioration of crystallinity is suppressed to a low level and carrier concentration is reduced. Can be higher.
【００３７】障壁層の組成としては、特に限定されない
が、井戸層と同様の窒化物半導体を用いることができ、
具体的には井戸層よりＩｎ混晶比の低いＩｎＧａＮなど
のＩｎを含む窒化物半導体、若しくはＧａＮ、ＡｌＧａ
Ｎ等のＡｌを含む窒化物半導体などを用いることができ
る。この時、障壁層は、井戸層よりもバンドギャップエ
ネルギーを大きくすることが必要である。具体的な組成
としては、ＩｎβＧａ 1-βＮ（０≦β＜１，α＞β）、
ＧａＮ、ＡｌγＧａ1-γＮ（０＜γ≦１）、ＩｎｘＡｌ
ｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≦０、ｙ≦０、ｘ＋ｙ≦１）な
どを用いることができ、好ましくはＩｎβＧａ1-βＮ
（０≦β＜１，α＞β）、ＧａＮを用いることで良好な
結晶性でもって障壁層が形成できる。これは、Ｉｎを含
む窒化物半導体からなる井戸層をＡｌＧａＮなどのＡｌ
を含む窒化物半導体の上に直接成長させると、結晶性が
低下する傾向にあり、井戸層の機能が悪化する傾向にあ
るためである。ＡｌγＧａ1-γＮ（０＜γ≦１）を障壁
層として用いる場合には、Ａｌを含む障壁層を井戸層の
上に設けるようにし、井戸層の下には、ＩｎβＧａ1- β
Ｎ（０≦β＜１，α＞β）、ＧａＮの障壁層を用いた多
層膜の障壁層とすることでこれを回避できる。このよう
に、多重量子井戸構造において、井戸層に挟まれた障壁
層は、特に１層であること（井戸層／障壁層／井戸層）
に限るものではなく、２層若しくはそれ以上の層の障壁
層を、「井戸層／障壁層(1)／障壁層(2)／・・・／井戸
層」というように、組成・不純物量等の異なる障壁層を
複数設けても良い。ここでαは井戸層のＩｎ組成比であ
り、α＞βとして障壁層のＩｎ組成比βを井戸層より小
さくすることが好ましい。The composition of the barrier layer is not particularly limited.
However, the same nitride semiconductor as the well layer can be used,
Specifically, InGaN having a lower In mixed crystal ratio than the well layer, etc.
Nitride semiconductor containing In, GaN, AlGa
A nitride semiconductor containing Al such as N can be used.
It At this time, the barrier layer has a bandgap energy more than the well layer.
It is necessary to increase the energy. Concrete composition
As InβGa 1-βN (0 ≦ β <1, α> β),
GaN, AlγGa1-γN (0 <γ ≦ 1), InxAl
yGa1-xyN (x≤0, y≤0, x + y≤1)
Can be used, preferably InβGa1-βN
(0 ≦ β <1, α> β), good by using GaN
The barrier layer can be formed with crystallinity. This includes In
A nitride semiconductor well layer is formed of Al such as AlGaN.
When grown directly on a nitride semiconductor containing
Tend to decline and the function of the well layer tends to deteriorate.
This is because AlγGa1-γBarrier to N (0 <γ ≦ 1)
When used as a layer, a barrier layer containing Al is used as a well layer.
It should be provided above and below the well layer, InβGa1- β
N (0 ≦ β <1, α> β), many using a GaN barrier layer
This can be avoided by using the barrier layer of the layer film. like this
In addition, in the multiple quantum well structure, the barrier between the well layers
The number of layers is especially one (well layer / barrier layer / well layer)
But not limited to barriers of two or more layers
The layer is defined as “well layer / barrier layer (1) / barrier layer (2) /.../ well
`` Layer '', a barrier layer with a different composition, amount of impurities, etc.
Plural may be provided. Where α is the In composition ratio of the well layer
And α> β, the In composition ratio β of the barrier layer is smaller than that of the well layer.
It is preferable to dry.
【００３８】障壁層は、ｎ型不純物がドープされていて
も、ノンドープであっても良いが、好ましくはｎ型不純
物がドープされていることである。この時、障壁層中の
ｎ型不純物濃度としては、少なくとも５×１０16／cm3
以上ドープされていることが好ましく、上限としては１
×１０20／cm3である。The barrier layer may be doped with n-type impurities or undoped, but is preferably doped with n-type impurities. At this time, the n-type impurity concentration in the barrier layer is at least 5 × 10 16 / cm 3
It is preferable that the above is doped, and the upper limit is 1
× 10 20 / cm 3 .
【００３９】（ｐ型クラッド層）本発明の窒化物半導体
レーザ素子において、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層に
は、それぞれｐ型クラッド層及びｎ型クラッド層を設け
ることが好ましい。クラッド層に用いられる窒化物半導
体としては、光を閉じ込めるのに十分な屈折率差が設け
られていればよく、Ａｌを含む窒化物半導体層が好まし
く用いられる。また、この層は、単一若しくは多層膜で
あっても良く、ＡｌＧａＮとＧａＮとを交互に積層した
超格子構造であっても良い。さらに、この層は不純物が
ドープされていても良いし、アンドープであっても良
く、多層膜の場合はそれを構成する少なくとも１つの層
にドープしたものであってもよい。なお、発振波長が長
波長の４３０〜５５０ｎｍの窒化物半導体レーザ素子で
は、このクラッド層はｐ型層にはｐ型不純物を、ｎ型層
にはｎ型不純物をドープしたＧａＮが好ましい。又、膜
厚としては特に限定されるものではないが、１００Å以
上２μｍ以下で形成することが好ましく、更に好ましく
は５００Å以上１μｍ以下の範囲で形成することで十分
な光閉じ込め効果を有する。また、活性層とｐ型及びｎ
型クラッド層との間に、電子閉じ込め層、光ガイド層を
設けて、活性層及び光ガイド層を挟み込む構造とするこ
とが好ましい。(P-Type Cladding Layer) In the nitride semiconductor laser device of the present invention, it is preferable to provide a p-type cladding layer and an n-type cladding layer on the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, respectively. As the nitride semiconductor used for the cladding layer, a nitride semiconductor layer containing Al is preferably used as long as it has a refractive index difference enough to confine light. Further, this layer may be a single film or a multilayer film, or may have a superlattice structure in which AlGaN and GaN are alternately laminated. Furthermore, this layer may be doped with impurities or may be undoped, and in the case of a multilayer film, at least one layer constituting the layer may be doped. In the case of a nitride semiconductor laser device having a long oscillation wavelength of 430 to 550 nm, the cladding layer is preferably GaN in which the p-type layer is doped with p-type impurities and the n-type layer is doped with n-type impurities. The film thickness is not particularly limited, but is preferably 100 Å or more and 2 μm or less, and more preferably 500 Å or more and 1 μm or less so that a sufficient light confining effect is obtained. In addition, the active layer and p-type and n-type
It is preferable that an electron confinement layer and an optical guide layer are provided between the active layer and the mold clad layer so that the active layer and the optical guide layer are sandwiched.
【００４０】また、本発明において、活性層とｐ型クラ
ッド層との間に、後述する電子閉じ込め層、光ガイド層
を設けても良い。この時、光ガイド層を設ける場合に
は、ｎ型クラッド層と活性層との間にも、光ガイド層を
設けて、活性層を光ガイド層で挟み込む構造とすること
が好ましい。この場合には、ＳＣＨ構造となり、クラッ
ド層のＡｌ組成比をガイド層のＡｌ組成比より大きくし
て屈折率差を設け、クラッド層で光を閉込める。クラッ
ド層とガイド層とがそれぞれ多層膜で形成される場合に
は、Ａｌの組成比の大小はＡｌ平均組成により決定す
る。In the present invention, an electron confinement layer and an optical guide layer, which will be described later, may be provided between the active layer and the p-type cladding layer. At this time, when the light guide layer is provided, it is preferable that the light guide layer is also provided between the n-type cladding layer and the active layer so that the active layer is sandwiched by the light guide layers. In this case, the SCH structure is formed, and the Al composition ratio of the cladding layer is made larger than the Al composition ratio of the guide layer to provide a refractive index difference, and light can be confined in the cladding layer. When the clad layer and the guide layer are each formed of a multilayer film, the magnitude of the Al composition ratio is determined by the average Al composition.
【００４１】（ｐ型電子閉じ込め層）活性層とｐ型クラ
ッド層との間、好ましくは活性層とｐ型光ガイド層との
間に設けられるｐ型電子閉じ込め層は、活性層へのキャ
リアの閉じ込めとしても機能する層であり、閾値電流を
低下させることにより容易な発振に寄与し、具体的には
ＡｌＧａＮを用いる。特に、ｐ型半導体層に、ｐ型クラ
ッド層、ｐ型電子閉じ込め層を設ける構成とすること
で、より効果的な電子閉じ込め効果が得られる。このｐ
型電子閉じ込め層にＡｌＧａＮを用いる場合には、好ま
しくはｐ型不純物をドープしたものとすることでより確
実に前記機能を発揮し得るが、ノンドープであっても前
記キャリアの閉じ込めとして機能を有する。膜厚の下限
としては、少なくとも１０Åで好ましくは２０Åであ
る。また、膜厚としては、５００Å以下で形成し、Ａｌ
xＧａ1-xＮの組成としては、ｘが０以上、好ましくは
０．２以上とする事で前記効果が十分に期待できる。ま
た、ｎ型層側にも、ホールを活性層内に閉じ込めるｎ側
キャリア閉じ込め層を設けても良い。ホールの閉じ込め
は、電子を閉じ込める場合ほどオフセット（活性層との
バンドキャップの差）を設けなくても、閉じ込めが可能
である。具体的には、ｐ側電子閉じ込め層と同様の組成
を適用できる。また、結晶性を良好なものとするために
は、Ａｌを含まない窒化物半導体により形成しても良
く、具体的には、活性層の障壁層とほぼ同じ組成を用い
ることができ、この場合には、キャリア閉じ込めとなる
ｎ側障壁層を、活性層内で最もｎ型層側に配置させるこ
とが好ましく、若しくは活性層に接して、ｎ型層内に配
置しても良い。このように、ｐ側、ｎ側のキャリア閉じ
込め層は、好ましくは活性層に接して設けることで、効
率良く活性層若しくは井戸層内にキャリアを注入でき、
別の形態としては、活性層内において、ｐ側、ｎ側の層
と接する層をキャリア閉じ込め層とすることもできる。(P-Type Electron Confinement Layer) The p-type electron confinement layer provided between the active layer and the p-type cladding layer, preferably between the active layer and the p-type optical guide layer, is a carrier of carriers to the active layer. It is a layer that also functions as confinement, and contributes to easy oscillation by reducing the threshold current. Specifically, AlGaN is used. Particularly, by providing the p-type semiconductor layer with the p-type cladding layer and the p-type electron confinement layer, a more effective electron confinement effect can be obtained. This p
When AlGaN is used for the type electron confinement layer, it is preferable that the type electron confinement layer is doped with p-type impurities so that the above function can be exhibited more reliably, but even if it is non-doped, it functions as the carrier confinement. The lower limit of the film thickness is at least 10Å, and preferably 20Å. The film thickness is 500 Å or less.
With respect to the composition of x Ga 1 -x N, the above effect can be sufficiently expected by setting x to 0 or more, preferably 0.2 or more. Further, an n-side carrier confinement layer for confining holes in the active layer may be provided also on the n-type layer side. Holes can be confined without providing an offset (difference in band cap from the active layer) as in the case of confining electrons. Specifically, the same composition as that of the p-side electron confinement layer can be applied. Further, in order to improve the crystallinity, it may be formed of a nitride semiconductor not containing Al. Specifically, it is possible to use almost the same composition as the barrier layer of the active layer. In particular, it is preferable to dispose the n-side barrier layer for carrier confinement on the most n-type layer side in the active layer, or it may be disposed in contact with the active layer in the n-type layer. Thus, by providing the p-side and n-side carrier confinement layers preferably in contact with the active layer, carriers can be efficiently injected into the active layer or the well layer,
As another form, in the active layer, a layer in contact with the p-side layer and the n-side layer can be used as a carrier confinement layer.
【００４２】（ｐ型ガイド層）本発明において、活性層
を挟むガイド層をクラッド層より内側に設けて、光導波
路を形成することで、窒化物半導体において優れた導波
路を形成することができる。この時、導波路（活性層と
それを挟み込む両ガイド層）の膜厚としては、具体的に
は６０００Å以下とし、発振閾値電流の急激な増大を抑
制し、好ましくは４５００Å以下とすることで、低く抑
えられた発振閾値電流で、基本モードによる長寿命の連
続発振が可能となる。また、両ガイド層は、ほぼ同じ膜
厚で形成することが好ましく、ガイド層の膜厚としては
１００Å以上１μｍ以下の範囲に設定することが好まし
く、より好ましくは５００Å以上２０００Å以下で形成
することで良好な光導波路を設けることができる。更
に、ガイド層としては、窒化物半導体からなり、その外
側に設けられるクラッド層と比較して、導波路を形成す
るために十分なエネルギーバンドギャップを有していれ
ばよく、単一の膜、多層膜のどちらでも良い。また、光
ガイド層として、具体的には、活性層とほぼ同じ、好ま
しくはそれよりも大きなバンドギャップエネルギーとす
ることで良好な導波路の形成が可能であり、量子井戸構
造の場合には井戸層よりもバンドギャップエネルギーを
大きくし、好ましくは障壁層よりも大きくすることであ
る。さらには、活性層の発光波長よりも１０ｎｍ程度以
上のバンドギャップエネルギーを光ガイド層に設けるこ
とで、光の導波に優れた導波路が形成できる。(P-Type Guide Layer) In the present invention, a guide layer sandwiching an active layer is provided inside a clad layer to form an optical waveguide, whereby an excellent waveguide in a nitride semiconductor can be formed. . At this time, the film thickness of the waveguide (the active layer and both guide layers sandwiching it) is specifically set to 6000 Å or less, and a rapid increase of the oscillation threshold current is suppressed, preferably 4500 Å or less, The oscillation threshold current suppressed to a low level enables continuous oscillation with a long life in the fundamental mode. Further, both guide layers are preferably formed to have substantially the same film thickness, and it is preferable to set the film thickness of the guide layers in the range of 100Å or more and 1 μm or less, and more preferably 500Å or more and 2000Å or less A good optical waveguide can be provided. Further, the guide layer is made of a nitride semiconductor and has a sufficient energy band gap to form a waveguide, as compared with a cladding layer provided on the outer side of the guide layer. Either of the multilayer films may be used. Further, as the optical guide layer, specifically, it is possible to form a good waveguide by setting the bandgap energy to be substantially the same as that of the active layer, preferably larger than that, and in the case of the quantum well structure, the well can be formed. The bandgap energy is larger than that of the layer, and preferably larger than that of the barrier layer. Furthermore, by providing the optical guide layer with a bandgap energy of about 10 nm or more, which is longer than the emission wavelength of the active layer, a waveguide excellent in guiding light can be formed.
【００４３】ｐ側光ガイド層として具体的には、発振波
長が３７０〜４７０ｎｍではアンドープのＧａＮを用
い、比較的長波長な領域（４５０μｍ以上）では、Ｉｎ
ＧａＮ／ＧａＮの多層膜構造を用いることが好ましい。
これにより、長波長の領域において、活性層及び光ガイ
ド層により構成される導波路内の屈折率を大きくでき、
クラッド層との屈折率差を大きくできる。また、３７０
ｎｍ以下の短波長の領域では、ＧａＮの吸収端が３６５
ｎｍであるため、好ましくは、Ａｌを含む窒化物半導体
を用いることであり、具体的にはＡｌｘＧａ１−ｘＮ
（０＜ｘ＜１）を用いることが好ましく、ＡｌＧａＮ／
ＧａＮからなる多層膜、これを交互に積層した多層膜、
更に各層を超格子とした超格子多層膜とすることができ
る。ｎ型ガイド層の具体的な構成は、ｐ型ガイド層と同
様であり、活性層のエネルギーバンドギャップを考慮し
て、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを用い、アンドープのＧａＮ、
活性層に近づくに従いＩｎ混晶比を小さくしたＩｎＧａ
ＮとＧａＮとを交互に積層した多層膜で設けると好まし
い導波路となる。Specifically, as the p-side light guide layer, undoped GaN is used when the oscillation wavelength is 370 to 470 nm, and In is used in the relatively long wavelength region (450 μm or more).
It is preferable to use a GaN / GaN multilayer film structure.
This makes it possible to increase the refractive index in the waveguide formed by the active layer and the optical guide layer in the long wavelength region,
The refractive index difference with the clad layer can be increased. Also, 370
In the short wavelength region of nm or less, the absorption edge of GaN is 365
Since it is nm, it is preferable to use a nitride semiconductor containing Al, specifically, Al x Ga 1-x N.
(0 <x <1) is preferably used, and AlGaN /
A multi-layer film made of GaN, a multi-layer film in which these layers are alternately laminated,
Further, a superlattice multilayer film in which each layer is a superlattice can be formed. The specific configuration of the n-type guide layer is the same as that of the p-type guide layer, and in consideration of the energy band gap of the active layer, GaN and InGaN are used and undoped GaN,
InGa with a smaller In mixed crystal ratio as it approaches the active layer
A preferred waveguide is provided by a multilayer film in which N and GaN are alternately laminated.
【００４４】（ｎ型クラッド層）本発明の窒化物半導体
を用いたレーザ素子において、ｎ型クラッド層に用いる
窒化物半導体としては、ｐ型クラッド層と同様に、光を
閉じ込めるのに十分な屈折率差が設けられていれば良
く、Ａｌを含む窒化物半導体層が好ましく用いられる。
また、この層は、単一若しくは多層膜であっても良く、
具体的には実施例に示すように、ＡｌＧａＮとＧａＮと
を交互に積層した超格子構造であっても良い。また、こ
のｎ型クラッド層は、キャリアの閉じ込め層、及び光閉
じ込め層として作用し、多層膜構造とする場合には、前
述のように、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌ
ＧａＮを成長させると良い。さらに、この層は、ｎ型不
純物がドープされていても良いし、アンドープであって
も良く、実施例に示すように多層膜層において、それを
構成する少なくとも１つの層にドープしたものであって
も良い。なお、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍ
のレーザ素子では、このクラッド層はｎ型不純物をドー
プしたＧａＮが好ましい。また、膜厚としては、ｐ型ク
ラッド層と同様に、特に限定されるものではないが、１
００Å以上２μｍ以下で形成すること、好ましくは５０
０Å以上１μｍ以下の範囲で形成することで、十分な光
の閉じ込め層として機能する。ここで、窒化物半導体を
用いたレーザ素子において、ストライプ状のリッジを設
ける位置を、Ａｌを含む窒化物半導体層内とし、露出し
た窒化物半導体表面及び凸部側面に絶縁膜を設けること
で、良好な絶縁がなされ、絶縁膜の上に電極を設けて
も、リーク電流のないレーザ素子を得ることができる。
これは、Ａｌを含む窒化物半導体には、良好なオーミッ
クコンタクトをなし得る材料がほとんどないため、この
半導体表面に絶縁膜、電極などを設けても、リーク電流
の発生がほとんどない、好適な絶縁が成されることにあ
る。逆に、Ａｌを含まない窒化物半導体表面に電極を設
けると、その電極材料と窒化物半導体との間にオーミッ
クコンタクトが形成されやすく、Ａｌを含まない窒化物
半導体表面に絶縁膜を介して電極を形成すると、絶縁
膜、電極の膜質により、絶縁膜に微少な孔がある場合に
リークの原因となる。そのため、それらを解決するため
に、絶縁が十分に確保される膜厚で絶縁膜を形成する
か、電極の形状、位置を露出した半導体表面にかからな
いようにするなどの配慮が必要となり、レーザ素子構造
の設計において、大きな制約が加わることになる。ま
た、リッジ（凸部）が設けられる位置が問題になるの
は、リッジ（凸部）形成時に露出されるリッジの両側の
窒化物半導体表面（平面）は、リッジ（凸部）側面に比
べて、極めて大きな面積を占めるものであり、この表面
において良好な絶縁性が確保されることで、様々な電極
形状を適用できかつ電極形成位置を比較的自由に選べる
設計自由度の高いレーザ素子となり、リッジ（凸部）の
形成において極めて有利なものとなる。ここで、Ａｌを
含む窒化物半導体としては、具体的には、ＡｌＧａＮ、
若しくは上述したＡｌＧａＮ／ＧａＮの超格子多層膜構
造などが好適に用いられる。(N-type clad layer) In the laser device using the nitride semiconductor of the present invention, as the nitride semiconductor used for the n-type clad layer, similar to the p-type clad layer, a sufficient refraction for confining light is used. A nitride semiconductor layer containing Al is preferably used as long as it has a difference in rate.
Further, this layer may be a single film or a multilayer film,
Specifically, as shown in the examples, a superlattice structure in which AlGaN and GaN are alternately laminated may be used. Further, this n-type cladding layer acts as a carrier confinement layer and an optical confinement layer, and in the case of a multilayer film structure, as described above, a nitride semiconductor containing Al, preferably Al.
It is good to grow GaN. Further, this layer may be doped with n-type impurities or may be undoped, and is a layer in which at least one layer constituting the multilayer film layer is doped as shown in the examples. May be. In addition, the oscillation wavelength is a long wavelength of 430 to 550 nm.
In this laser device, the cladding layer is preferably GaN doped with an n-type impurity. The film thickness is not particularly limited as in the p-type clad layer, but is 1
It should be formed with a thickness of 00 Å or more and 2 μm or less, preferably 50
By forming it in the range of 0 Å or more and 1 μm or less, it functions as a sufficient light confinement layer. Here, in the laser device using the nitride semiconductor, the position where the stripe-shaped ridge is provided is within the nitride semiconductor layer containing Al, and the insulating film is provided on the exposed nitride semiconductor surface and the side surface of the convex portion. Even if an excellent insulation is provided and an electrode is provided on the insulating film, a laser element having no leak current can be obtained.
This is because a nitride semiconductor containing Al has almost no material capable of forming a good ohmic contact. Therefore, even if an insulating film, an electrode, or the like is provided on the surface of this semiconductor, a leak current is hardly generated, and a suitable insulation is obtained. Is to be done. Conversely, when an electrode is provided on the surface of a nitride semiconductor that does not contain Al, an ohmic contact is easily formed between the electrode material and the nitride semiconductor, and an electrode is formed on the surface of the nitride semiconductor that does not contain Al via an insulating film. When the film is formed, it causes a leak when there are minute holes in the insulating film due to the film quality of the insulating film and the electrode. Therefore, in order to solve these problems, it is necessary to consider such as forming an insulating film with a film thickness that ensures sufficient insulation or preventing the shape and position of the electrode from contacting the exposed semiconductor surface. In the design of the structure, a big restriction will be added. Further, the position where the ridge (projection) is provided becomes a problem because the nitride semiconductor surface (plane) on both sides of the ridge exposed when the ridge (projection) is formed is larger than the side surface of the ridge (projection). , Occupies an extremely large area, and by ensuring good insulation on this surface, it becomes a laser element with a high degree of freedom in design in which various electrode shapes can be applied and the electrode formation position can be selected relatively freely. This is extremely advantageous in forming a ridge (projection). Here, as the nitride semiconductor containing Al, specifically, AlGaN,
Alternatively, the above-described AlGaN / GaN superlattice multilayer film structure is preferably used.
【００４５】（リッジ）本発明の窒化物半導体レーザ素
子では、ストライプ状の導波路領域は、窒化物半導体層
のｐ型窒化層にストライプ状の凸部（リッジ）を設ける
ことにより容易に形成することができる。具体的には、
ｐ型半導体層の一部をエッチング等の手段によりストラ
イプ状の凸部が残るように除去することで実効屈折率型
の導波路領域を形成することができる。このようなスト
ライプ状の凸部は、凸部の底面側の幅が広く上面に近づ
くに従ってストライプ幅が小さくなる順メサ形状に限ら
ず、逆に凸部の平面に近づくにつれてストライプの幅が
小さくなる逆メサ形状でもよく、また、積層面に垂直な
側面を有するストライプであってもよく、これらが組み
合わされた形状でもよい。また、ストライプ状の導波路
は、その幅がほぼ同じである必要はない。さらに、この
ような凸部を形成した後に凸部表面に結晶を再成長させ
た埋め込み型の窒化物半導体レーザ素子とすることもで
きる。(Ridge) In the nitride semiconductor laser device of the present invention, the stripe-shaped waveguide region is easily formed by providing a stripe-shaped convex portion (ridge) on the p-type nitride layer of the nitride semiconductor layer. be able to. In particular,
An effective refractive index type waveguide region can be formed by removing a part of the p-type semiconductor layer by etching or the like so that the stripe-shaped convex portions remain. Such a stripe-shaped convex portion is not limited to the forward mesa shape in which the width on the bottom side of the convex portion is wide and the stripe width becomes smaller as it gets closer to the upper surface, but conversely the width of the stripe becomes smaller as it approaches the plane of the convex portion. The shape may be an inverted mesa shape, a stripe having a side surface perpendicular to the stacked surface, or a shape in which these are combined. Further, the stripe-shaped waveguides do not have to have substantially the same width. Further, it is possible to obtain a buried type nitride semiconductor laser device in which crystals are regrown on the surface of the protrusion after forming such protrusion.
【００４６】（ｐ側オーミック電極）本発明の半導体レ
ーザ素子において、ストライプ状の凸部の上に形成され
る電極としては特に限定されるものではなく、窒化物半
導体と良好なオーミック接触得られる材料を好ましく用
いることができる。導波路領域となるストライプ状の凸
部に対応して形成させることで、キャリアの注入を効率
よく行うことが出来る。ｐ側オーミック電極の好ましい
材料としては、Ｒｈ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ等が挙げられ、
これらを単層で用いてもよいし、或いは、多層膜や合金
として用いてもよい。例えば、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ―Ａｕ
―ＲｈＯ、Ｒｈ−Ｉｒ等のように、２層或いは３層など
の多層膜とすることができる。膜厚は０．０５〜０．５
μｍとするのが好ましい。(P-side Ohmic Electrode) In the semiconductor laser device of the present invention, the electrode formed on the stripe-shaped convex portion is not particularly limited, and a material capable of obtaining a good ohmic contact with the nitride semiconductor. Can be preferably used. Carriers can be efficiently injected by forming the stripe-shaped protrusions corresponding to the waveguide regions. Preferred materials for the p-side ohmic electrode include Rh, Ag, Ni, Au and the like,
These may be used as a single layer, or may be used as a multilayer film or an alloy. For example, Ni-Au, Ni-Au
It may be a multilayer film such as two layers or three layers such as —RhO and Rh—Ir. The film thickness is 0.05 to 0.5
It is preferably set to μm.
【００４７】（第２のｐ側電極）本発明において、ｐ側
オーミック電極の上に第２のｐ側電極を設けることもで
きる。第２のｐ側電極は、ｐ側オーミック電極とは少な
くとも一部が接するように設けられていればいいので、
例えばリッジ上面で接していればよく、それ以外の部分
では、第２のｐ側電極とｐ側オーミック電極との間に第
２の絶縁層を設けることもできる。(Second p-side electrode) In the present invention, a second p-side electrode may be provided on the p-side ohmic electrode. The second p-side electrode has only to be provided so as to be in contact with at least a part of the p-side ohmic electrode.
For example, it suffices that they are in contact with each other on the upper surface of the ridge, and in the other portion, a second insulating layer can be provided between the second p-side electrode and the p-side ohmic electrode.
【００４８】（ｐ側メタライズ層）本発明において、ｐ
側メタライズ層は、ｐ型半導体層とオーミック接触する
ｐ側オーミック電極と、支持基板との間に形成される層
であって、ｐ側パッド電極（取り出し電極）としての機
能を併せ持った層である。ｐ側メタライズ層の好ましい
材料としては、ＲｈＯ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ、Ｎｉ−Ｐｔ−
Ｓｎなどが挙げられる。このｐ側メタライズ層は、ｐ型
半導体層の表面の凹凸（リッジなど）によらず、表面が
ほぼ平坦な面になるように形成させることで、支持基板
と、より密着性よく接合（貼り合わせ）させることがで
きる。しかも、上記のような熱伝導性に優れた材料を選
択することで、活性層から生じる熱を放熱しやすくし、
熱劣化を防ぐことができる。特に、図２のようにリッジ
を複数有するマルチストライプレーザとする場合は、出
力が極めて高くなるので、活性層で熱が発生しやすい。
これらの熱を、ｐ型半導体層のほぼ全面に渡るように設
けられたｐ側メタライズ層を介して効率よく外部に伝え
て放出させることで、寿命特性を損なうことなく、光出
力を維持することができる。(P-side metallization layer) In the present invention, p
The side metallization layer is a layer formed between the p-side ohmic electrode that makes ohmic contact with the p-type semiconductor layer and the supporting substrate, and also has a function as a p-side pad electrode (extraction electrode). . Preferred materials for the p-side metallized layer are RhO-Pt-AuSn and Ni-Pt-.
Examples thereof include Sn. By forming the p-side metallized layer so that the surface becomes a substantially flat surface regardless of the unevenness (ridges, etc.) of the surface of the p-type semiconductor layer, the p-type metallized layer is bonded (bonded) to the supporting substrate with better adhesion. It can be done. Moreover, by selecting a material having excellent thermal conductivity as described above, heat generated from the active layer can be easily dissipated,
It is possible to prevent thermal deterioration. In particular, in the case of a multi-stripe laser having a plurality of ridges as shown in FIG. 2, the output becomes extremely high, so heat is likely to be generated in the active layer.
By efficiently transmitting these heat to the outside through the p-side metallization layer provided so as to cover almost the entire surface of the p-type semiconductor layer and discharging the heat, the light output is maintained without impairing the life characteristics. You can
【００４９】（ｎ側電極）ｎ電極は、ｎ型コンタクト層
にオーミック接触するように設けられるもので、成長基
板を除去した後、研磨等により、裏面側に露出されたｎ
型コンタクト層のほぼ全面に渡るように設けることがで
きる。特に、複数のリッジを有するマルチストライプレ
ーザなどは、各リッジのｐ側電極とｎ側電極との距離を
ほぼ等しくすることができるので、各リッジに対応する
共振器面から出射されるレーザ光が均一になりやすい。
ｎ側電極の好ましい材料としては、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ−
Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕなどがある。膜厚は
０．１〜１．５μｍが好ましい。(N-side electrode) The n-electrode is provided so as to make ohmic contact with the n-type contact layer. The n-electrode is exposed on the back surface by polishing or the like after removing the growth substrate.
It can be provided so as to cover almost the entire surface of the mold contact layer. In particular, in a multi-stripe laser having a plurality of ridges, the distance between the p-side electrode and the n-side electrode of each ridge can be made substantially equal, so that the laser light emitted from the cavity surface corresponding to each ridge is generated. It tends to be uniform.
A preferable material for the n-side electrode is Ti-Al-Ni-
Au, W-Al-W-Pt-Au, and the like. The film thickness is preferably 0.1 to 1.5 μm.
【００５０】（第１の絶縁層）本発明のレーザ素子にお
いて、窒化物半導体層の一部を除去して、ストライプ状
のリッジを設けて導波路とするような場合には、そのス
トライプ側面、及びそれに連続するリッジ両側の平面
（凸部が設けられている表面）に絶縁膜を形成すること
が好ましい。例えば、図１に示すようなストライプ状の
リッジを設けた後、そのリッジ側面から、リッジの両側
のｐ型半導体層の表面にかけて、設けるなどする。(First Insulating Layer) In the laser device of the present invention, when a part of the nitride semiconductor layer is removed and a stripe-shaped ridge is provided to form a waveguide, the side surface of the stripe, Also, it is preferable to form an insulating film on the flat surface (the surface provided with the convex portion) on both sides of the ridge that is continuous with the insulating film. For example, after providing a striped ridge as shown in FIG. 1, the striped ridge is provided from the side surface of the ridge to the surface of the p-type semiconductor layer on both sides of the ridge.
【００５１】第１の絶縁層の材料としてはＳｉＯ2以外
の材料、好ましくはＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ
よりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む
酸化物、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮの内の少なくと
も一種で形成することが望ましく、その中でもＺｒ、Ｈ
ｆの酸化物、ＢＮ、ＳｉＣを用いることが特に好まし
い。これらの材料はフッ酸に対しても多少溶解する性質
を有しているものもあるが、レーザ素子の絶縁層として
用いれば埋め込み層としてＳｉＯ2よりもかなり信頼性
が高くなる傾向にある。また一般的にＰＶＤ、ＣＶＤの
ような気相で成膜した酸化物系薄膜は、その元素と酸素
とが当量反応した酸化物となりにくいので、酸化物系薄
膜の絶縁性に対する信頼性が不十分となり易い傾向にあ
るが、本発明で選択した前記元素のＰＶＤ、ＣＶＤによ
る酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮはＳｉ酸化物よりも絶
縁性に関する信頼性に優れている。しかも酸化物の屈折
率を窒化物半導体よりも小さいもの（例えばＳｉＣ以外
のもの）を選択すると、レーザ素子の埋め込み層として
非常に都合がよい。The material of the first insulating layer is a material other than SiO 2 , preferably Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta.
It is desirable to form at least one of oxides containing at least one element selected from the group consisting of SiN, BN, SiC, and AlN. Among them, Zr, H
It is particularly preferable to use the oxide of f, BN, or SiC. Some of these materials have a property of being dissolved in hydrofluoric acid to some extent, but when used as an insulating layer of a laser element, they tend to be considerably more reliable than SiO 2 as a buried layer. In general, an oxide thin film formed in a vapor phase, such as PVD or CVD, is unlikely to be an oxide in which the element and oxygen are equivalently reacted, and thus the reliability of the insulating property of the oxide thin film is insufficient. However, PVD, CVD oxides, BN, SiC, and AlN of the above-mentioned elements selected in the present invention are more reliable in terms of insulation than Si oxides. Moreover, if the oxide having a refractive index smaller than that of the nitride semiconductor (for example, a material other than SiC) is selected, it is very convenient as a buried layer of a laser element.
【００５２】また、第１の絶縁層の膜厚としては、具体
的には、２００Å以上１μｍ以下の範囲、好ましくは２
００Å以上４０００Å以下の範囲とすることである。な
ぜなら、２００Å以下であると、電極の形成時に、十分
な絶縁性を確保することが困難で、１μｍ以上である
と、かえって保護膜の均一性が失われ、良好な絶縁膜と
ならないからである。また、前記好ましい範囲にあるこ
とで、リッジ（凸部）側面において、リッジとの間に良
好な屈折率差を有する均一な膜が形成される。The thickness of the first insulating layer is specifically in the range of 200 Å or more and 1 μm or less, preferably 2
The range is from 00 Å to 4000 Å. This is because if it is 200 Å or less, it is difficult to secure sufficient insulation at the time of forming an electrode, and if it is 1 μm or more, the uniformity of the protective film is rather lost and a good insulating film cannot be obtained. . Further, within the preferable range, a uniform film having a good refractive index difference with the ridge is formed on the side surface of the ridge (projection).
【００５３】（第２の絶縁層）第２の絶縁層は、エッチ
ングによって露出されたｐ型半導体層、活性層、ｎ型半
導体層の側面（リッジに平行な方向の側面）などに設け
られるもので、一部はｐ側オーミック電極と重なるよう
に形成させることもできる。好ましい材料としては、Ｓ
ｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの単層膜
または多層膜を挙げることができる。また、第２の保護
膜を端面にまで連続するよう形成させて、後述する端面
保護膜とすることもできる。(Second Insulating Layer) The second insulating layer is provided on the side surface (side surface in the direction parallel to the ridge) of the p-type semiconductor layer, active layer, and n-type semiconductor layer exposed by etching. Then, it is possible to form a part so as to overlap the p-side ohmic electrode. The preferred material is S
A single layer film or a multilayer film of iO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 and the like can be mentioned. Further, the second protective film may be formed so as to be continuous to the end face to form an end face protective film described later.
【００５４】（共振器面保護膜）共振器面には、保護膜
を設けるのが好ましい。一対の共振器面を互いに異なる
屈折率の保護膜を設けることで、一方を出射側、他方を
反射側として機能させることができ、効率よくレーザ光
を出射させることができる。具体的な材料として、Ｓ
ｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇ
ａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、Ｃｒの酸化物、窒化物、フッ
化物等などの化合物を用いることができる。(Resonator Surface Protective Film) It is preferable to provide a protective film on the resonator surface. By providing the pair of resonator surfaces with the protective films having different refractive indexes, one can function as the emitting side and the other as the reflecting side, and the laser light can be efficiently emitted. As a specific material, S
i, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, G
Compounds such as a, Zn, Y, B, Ti, and Cr oxides, nitrides, and fluorides can be used.
【００５５】光出射側の端面をＡＲ膜とすることで、光
の反射を防止することができる。ＡＲ膜とする場合、
は、屈折率ｎＡＲと、窒化物半導体素子の屈折率ｎＳと
の関係が、ｎＡＲ＝ｎＳ １／２±２５％を満たすものが
よい。好ましくは、ｎＡＲ＝ｎ Ｓ １／２±１５％で、最
も好ましくは、ｎＡＲ＝ｎＳ １／２±７％である。この
ような屈折率を有する材料としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ
Ｏ、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等がある。これらの
材料を用いて、膜厚を制御することでＡＲ膜となる。Ａ
Ｒ膜とするためには、膜厚は、λ／４ｎＡＲ、もしくは
λ／２ｎ＋λ／４ｎＡＲ（λ：活性層から発生する光の
波長）となるようにする。By forming the end face on the light emitting side as an AR film,
Can be prevented from being reflected. When using an AR film,
Is the refractive index nARAnd the refractive index n of the nitride semiconductor deviceSWhen
Relationship is nAR= NS 1/2Those that meet ± 25%
Good. Preferably nAR= N S 1/2± 15%, maximum
Also preferably, nAR= NS 1/2± 7%. this
As a material having such a refractive index, AlTwoOThree, Mg
O, YTwoOThree, SiOTwo, MgFTwoEtc. these
An AR film is obtained by controlling the film thickness using a material. A
To form an R film, the film thickness is λ / 4nAROr
λ / 2n + λ / 4nAR(Λ: of the light generated from the active layer
Wavelength).
【００５６】端面保護膜は屈折率と膜厚とによって、様
々な特性を有するので、膜厚としてはλ／４ｎとするこ
とが好ましく、これにより共振器面が受けるダメージを
低減することができる。先に述べたようにこれに屈折率
をも考慮することでＡＲ膜とすることができるが、屈折
率によらず膜厚をλ／４ｎとすることが好ましい。単層
の場合はλ／４ｎでよいが、多層膜の場合はλ／２ｎ＋
λ／４ｎとしてもよい。これにより、積層構造体端面と
保護膜との界面において、定在波の電界強度が最小値を
取る膜厚とすることができるので、共振器端面がダメー
ジを受けるのを抑制し、素子寿命を向上させることがで
きる。Since the end face protective film has various characteristics depending on the refractive index and the film thickness, it is preferable to set the film thickness to λ / 4n, which can reduce damage to the resonator surface. As described above, the AR film can be formed by taking the refractive index into consideration, but it is preferable to set the film thickness to λ / 4n regardless of the refractive index. Λ / 4n is sufficient for a single layer, but λ / 2n + for a multilayer film.
It may be λ / 4n. As a result, at the interface between the end face of the laminated structure and the protective film, the thickness of the electric field strength of the standing wave can be set to the minimum value, so that the end face of the resonator can be prevented from being damaged and the device life can be shortened. Can be improved.
【００５７】このように保護膜の膜厚を制御すること
は、光出射側の共振器面だけでなく、光反射側（モニタ
ー側）に形成される保護膜（ミラー）にも適用できる。
レーザ光を出射するためには、共振器のどちらかだけ一
方が劣化しても特性は悪化するので、光出射側と同様
に、光反射側にも活性層からの光によってダメージを受
けないように保護膜（ミラー）の膜厚を制御することで
劣化を防ぎ、素子寿命を向上させることができる。Controlling the film thickness of the protective film in this manner can be applied not only to the resonator surface on the light emitting side but also to the protective film (mirror) formed on the light reflecting side (monitor side).
In order to emit laser light, the characteristics will deteriorate even if only one of the resonators deteriorates. Therefore, as with the light emission side, the light reflection side should not be damaged by the light from the active layer. By controlling the film thickness of the protective film (mirror), deterioration can be prevented and the device life can be improved.
【００５８】また、端面保護膜は、窒化物半導体層に直
接接するように形成させるのが好ましい。これにより、
光が積層構造体以外、例えば絶縁膜等の内部へ導入され
るのを防ぐことができ、迷光を外部に放出し易くするこ
とができる。Further, it is preferable that the end face protective film is formed so as to be in direct contact with the nitride semiconductor layer. This allows
Light can be prevented from being introduced into the inside of the insulating film or the like other than the laminated structure, and the stray light can be easily emitted to the outside.
【００５９】（成長基板）成長基板としては、窒化物半
導体層をエピタキシャル成長させることができる基板で
あれば異種基板でも同種基板でもよく、大きさや厚さ等
は特に限定されない。具体的な例としては、異種基板で
は、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサフ
ァイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基
板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒
化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム
酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。また、デバ
イス加工が出来る程度の厚膜（数十μｍ以上）であれば
同種基板である窒化物半導体基板を用いることもでき
る。(Growth Substrate) The growth substrate may be a heterogeneous substrate or a homogeneous substrate as long as it can epitaxially grow a nitride semiconductor layer, and the size and thickness are not particularly limited. As a specific example, in the case of a heterogeneous substrate, an insulating substrate such as sapphire or spinel (MgA1 2 O 4 ) having any one of the C-plane, R-plane, and A-plane as a main surface, and silicon carbide (6H, 4H, 3C), Silicon, Z
Examples thereof include oxide substrates such as nS, ZnO, Si, GaAs, diamond, and lithium niobate and neodymium gallate which form a lattice junction with a nitride semiconductor. Further, a nitride semiconductor substrate which is the same kind of substrate can be used as long as it is a thick film (several tens of μm or more) that allows device processing.
【００６０】成長基板として異種基板を用いる場合は、
窒化物半導体層を成長させる前にバッファ層を成長させ
るのが好ましい。バッファ層としては、一般式ＡｌａＧ
ａ１ −ａＮ（０≦ａ≦０．８）で表される窒化物半導
体、より好ましくは、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０．０５≦
ａ≦０．５）で示される窒化物半導体を用いる。バッフ
ァ層の成長温度としては、低温成長であるのが好まし
い。これにより、窒化物半導体層上の転位やピットを低
減させることができる。さらに、前記異種基板上にＥＬ
ＯＧ法によりＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）層を成
長させてもよい。このＥＬＯＧ法とは窒化物半導体を横
方向成長させることで貫通転位を曲げて収束させること
により転位を低減させるものである。When a heterogeneous substrate is used as the growth substrate,
It is preferable to grow the buffer layer before growing the nitride semiconductor layer. The buffer layer may be of the general formula Al a G
a 1 -a N (0 ≦ a ≦ 0.8) represented by the nitride semiconductor, and more preferably, Al a Ga 1-a N (0.05 ≦
A nitride semiconductor represented by a ≦ 0.5) is used. The growth temperature of the buffer layer is preferably low temperature growth. Thereby, dislocations and pits on the nitride semiconductor layer can be reduced. In addition, EL on the different substrate
An Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) layer may be grown by the OG method. The ELOG method is to reduce the dislocations by bending the threading dislocations and converging them by laterally growing the nitride semiconductor.
【００６１】基板上に横方向成長させた窒化物半導体を
Ｔ字形状とし、保護膜を除去させた後、さらに窒化物半
導体を再成長させるものがある。本明細書においては、
このような窒化物半導体層は、後工程で形成されるｎ型
コンタクト層からｐ型コンタクト層までの導電層と区別
して、基板に含めるものとする。窒化物半導体層を有す
る異種基板は、Ｔ字柱上には転位が伸びるものの、Ｔ字
両翼上部、及び隣り合うＴ字両翼の開口部上には転位が
大幅に低減された結晶性の良好な窒化物半導体基板を得
ることができる。再成長させた接合部にも転位が低減す
るため、この基板は低欠陥領域がウエハ上に広範囲で存
在することとなる。そのため、この基板上に形成した窒
化物半導体レーザ素子は寿命特性の良好なものが期待で
きる。またＴ字両翼下には保護膜除去により再成長後も
空洞が残るため、反り抑制効果もある。There is a method in which a nitride semiconductor laterally grown on a substrate is formed into a T shape, the protective film is removed, and then the nitride semiconductor is regrown. In this specification,
Such a nitride semiconductor layer is included in the substrate in distinction from the conductive layers from the n-type contact layer to the p-type contact layer that will be formed in a later step. In the heterogeneous substrate having the nitride semiconductor layer, dislocations extend on the T-shaped pillars, but dislocations are significantly reduced on the upper portions of the T-shaped blades and the openings of the adjacent T-shaped blades, and the crystallinity is good. A nitride semiconductor substrate can be obtained. Since dislocations are also reduced in the regrown junction, this substrate has a wide range of low defect regions on the wafer. Therefore, the nitride semiconductor laser device formed on this substrate can be expected to have good life characteristics. In addition, since the cavities remain under the T-shaped blades even after regrowth due to the removal of the protective film, there is also a warp suppressing effect.
【００６２】また、窒化物半導体に生じる貫通転位を減
少させるには、前記ＥＬＯ法の他に、ＨＶＰＥ法により
厚膜成長させ、この厚膜成長時に貫通転位を収束させる
ことで転位を低減させる方法もある。このＨＶＰＥ法で
窒化物半導体を成長させる場合、例えばＧａＮであれ
ば、ＨＣｌガスとＧａ金属が反応することでＧａＣｌや
ＧａＣｌ３を形成し、さらにこのＧａ塩化物がアンモニ
アと反応することでＧａＮを基板上に堆積させるもので
ある。ＨＶＰＥ法による窒化物半導体の成長時に成長速
度を変化させ、２段階成長させることで結晶欠陥を大幅
に低減させることで効率良く窒化物半導体基板を得るこ
とができる。In addition, in order to reduce threading dislocations generated in the nitride semiconductor, in addition to the ELO method, a thick film is grown by the HVPE method, and the threading dislocations are converged during the growth of the thick film to reduce the dislocations. There is also. When a nitride semiconductor is grown by this HVPE method, for example, in the case of GaN, HCl gas reacts with Ga metal to form GaCl or GaCl 3 , and this Ga chloride reacts with ammonia to form GaN. It is to be deposited on the substrate. A nitride semiconductor substrate can be efficiently obtained by changing the growth rate at the time of growing a nitride semiconductor by the HVPE method and significantly reducing crystal defects by performing two-step growth.
【００６３】（製造方法）本発明の窒化物半導体レーザ
素子は、半導体層がエッチングにより形成されてなる共
振器面を有することを特徴としている。特に、この共振
器面は、成長基板上に窒化物半導体層が形成されている
状態でエッチングにより形成されるものである。すなわ
ち、支持基板と接合される前の段階で既に共振器面は形
成された状態である。本発明の製造方法は、このよう
に、劈開工程を有しないで共振器面を形成して窒化物半
導体レーザ素子を得ることを特徴としている。以下、各
工程について詳説する。(Manufacturing Method) The nitride semiconductor laser device of the present invention is characterized by having a cavity surface formed by etching a semiconductor layer. In particular, this resonator surface is formed by etching with the nitride semiconductor layer formed on the growth substrate. That is, the resonator surface is already formed before being joined to the supporting substrate. As described above, the manufacturing method of the present invention is characterized in that the resonator surface is formed without the cleavage step to obtain the nitride semiconductor laser device. Hereinafter, each step will be described in detail.
【００６４】（第１の工程）本発明において、ｐ型半導
体層の表面からエッチングして共振器面を形成させる工
程を第１の工程とする。更にこの第１の工程は、ｎ型半
導体層の表面の一部が露出するまでエッチングして共振
器面を形成する前工程と、その後に、前記露出されたｎ
型半導体層の表面の一部を更にエッチングして共振器面
より光の出射方向に突出するｎ型半導体層の端面を形成
する後工程との２段階の工程からなるのが好ましい。ま
た、後工程は成長基板が露出するまでエッチングするこ
ともできる。このように、エッチング底面が成長基板ま
で、或いは成長基板により近くなるような深さまでエッ
チングすることで、窒化物半導体層を分離しやすくする
ことができる。(First Step) In the present invention, the step of etching the surface of the p-type semiconductor layer to form the cavity surface is referred to as the first step. Furthermore, the first step is a step of forming a resonator surface by etching until a part of the surface of the n-type semiconductor layer is exposed, and then the exposed n
It is preferable to include a two-step process including a post-process in which a part of the surface of the type semiconductor layer is further etched to form an end face of the n-type semiconductor layer protruding from the cavity face in the light emission direction. Further, in the post-process, etching can be performed until the growth substrate is exposed. In this way, the nitride semiconductor layer can be easily separated by etching to the growth substrate or to a depth such that the bottom surface is closer to the growth substrate.
【００６５】ｐ型半導体層の上面側から少なくとも活性
層の端面が露出するまでエッチングすることで、共振器
面を形成することができる。劈開により共振器面を形成
させる場合は、半導体層の劈開面に合わせて素子を分割
する必要があるが、エッチングにより共振器面を形成さ
せる場合は、面方位に関係なく、共振器面を形成させる
ことができるので、共振器長も任意のものを選択するこ
とができるし、１枚のウエハから得られるチップの数を
多くすることができる。The resonator surface can be formed by etching from the upper surface side of the p-type semiconductor layer until at least the end surface of the active layer is exposed. When a resonator surface is formed by cleavage, it is necessary to divide the element according to the cleavage surface of the semiconductor layer, but when forming a resonator surface by etching, the resonator surface is formed regardless of the plane orientation. Therefore, the resonator length can be arbitrarily selected, and the number of chips obtained from one wafer can be increased.
【００６６】ここで、共振器面を形成させる場合、各チ
ップ（エッチング溝に囲まれた部分）は、図４のよう
に、ある程度離間するように設け、かつ、エッチング溝
の幅は細くするのが好ましい。これは、後に形成するリ
ッジを形成しやすくするためである。リッジの幅は約１
〜５μｍ程度と非常に細いため、レジストマスクの膜質
を制御することが必要であるため、例えば、図６のよう
に、図４に比べて近接するようなチップとすると、マス
ク形成用のレジストの塗布面を制御しにくくなる。ま
た、各チップが離間していても、エッチング部の幅を図
５のように広くすると、やはりレジストマスクを均一に
形成しにくくなるので、リッジの形成精度が低下するの
で好ましくない。ただし、後に貼り合わせる支持基板が
絶縁性の場合は、図７のように、共振器面形成部に相当
するエッチング溝の幅を狭くし、リッジに平行なエッチ
ング溝の幅を広くすることができる。Here, when the resonator surface is formed, the chips (portions surrounded by the etching groove) are provided so as to be spaced apart to some extent as shown in FIG. 4, and the width of the etching groove is narrowed. Is preferred. This is for facilitating the formation of ridges to be formed later. The width of the ridge is about 1
Since it is very thin (about 5 μm), it is necessary to control the film quality of the resist mask. Therefore, for example, as shown in FIG. 6, a chip closer to that of FIG. It becomes difficult to control the coated surface. Further, even if the chips are separated from each other, if the width of the etching portion is widened as shown in FIG. 5, it becomes difficult to uniformly form the resist mask, and the accuracy of forming the ridge deteriorates, which is not preferable. However, when the supporting substrate to be bonded later is insulative, the width of the etching groove corresponding to the cavity surface forming portion can be narrowed and the width of the etching groove parallel to the ridge can be widened as shown in FIG. .
【００６７】また、本発明では、この第１の工程は、成
長基板が露出するまでエッチングさせる前に、ｎ型半導
体層の積層面の一部が露出するまでエッチングさせる前
工程と、その後に、前記露出されたｎ型半導体層の表面
の一部を更にエッチングして共振器面より光の出射方向
に突出するｎ型半導体層の端面を形成する後工程との２
段階で行うのが好ましい。図８は、リッジが２本形成有
する形態の窒化物半導体レーザの第１の工程及び第２の
工程を説明する図であり、図４のように、各チップのエ
ッチング溝が離間するように設けられたウエハを用いて
いるものである。図８（ａ）では、エッチングの深さは
ｎ型半導体層の途中までである。そして、図８（ｂ）で
は、その溝を更に成長基板が露出するまでエッチングし
ている。その後に図８（ｃ）のようにリッジが形成さ
れ、最後に図８（ｄ）のようにｐ側メタライズ層が形成
されている。Further, in the present invention, the first step is a step before etching until the growth substrate is exposed until a part of the laminated surface of the n-type semiconductor layer is exposed, and thereafter, 2) a post-process in which a part of the exposed surface of the n-type semiconductor layer is further etched to form an end surface of the n-type semiconductor layer protruding from the cavity face in the light emission direction.
It is preferably carried out in stages. FIG. 8 is a diagram for explaining the first step and the second step of the nitride semiconductor laser in the form having two ridges. As shown in FIG. 4, the etching grooves of the chips are provided so as to be separated from each other. This is the one using the prepared wafer. In FIG. 8A, the etching depth is up to the middle of the n-type semiconductor layer. Then, in FIG. 8B, the groove is etched until the growth substrate is further exposed. After that, a ridge is formed as shown in FIG. 8C, and finally a p-side metallized layer is formed as shown in FIG. 8D.
【００６８】このような２段階のエッチングを行うこと
で、共振器面を鏡面に近い面として形成させることがで
きる。エッチングは化学的に半導体層を削りながら除去
するものであるが、その除去する早さは、エッチングガ
スの種類や条件、或いはマスクの選択比等によって異な
る。共振器面は、鏡面に近いような均一な平坦面とする
のが好ましいので、エッチング面ができるだけ荒れない
ように行う。そのためには、エッチング速度がやや遅い
エッチングガスを選択するのが好ましい。By carrying out such two-step etching, the resonator surface can be formed as a surface close to a mirror surface. Etching is performed by chemically removing the semiconductor layer, but the speed of the removal depends on the type and conditions of the etching gas, the mask selection ratio, and the like. Since it is preferable that the resonator surface is a uniform flat surface that is close to a mirror surface, the etching surface is made as rough as possible. For that purpose, it is preferable to select an etching gas having a slightly slow etching rate.
【００６９】しかし、そのような速度で成長基板近傍ま
で深くエッチングすると、時間がかかり過ぎるためにマ
スクが保たなくなり、共振器面が荒れてしまう。そのた
め、共振器面を形成するために少なくともｎ型半導体層
の一部が露出するまでゆっくりエッチングした後、別の
マスクを形成して共振器面を保護して（図示せず）、異
なる条件でエッチングを行う。この場合、エッチングさ
れるのはｎ型半導体層のみであるので、共振器面のよう
な鏡面でなくともよく、粗面になっても構わない。その
ため、速度の速いエッチングガスを選択することができ
る。このように２段階のエッチングを行うことで、優れ
た共振器面を得ることができる。However, if the etching is performed deeply to the vicinity of the growth substrate at such a rate, it takes too much time to keep the mask and the resonator surface becomes rough. Therefore, in order to form the resonator surface, after slowly etching until at least a part of the n-type semiconductor layer is exposed, another mask is formed to protect the resonator surface (not shown), and under different conditions. Etching is performed. In this case, since only the n-type semiconductor layer is etched, it does not have to be a mirror surface such as a resonator surface, but may be a rough surface. Therefore, an etching gas having a high speed can be selected. By performing the two-step etching in this way, an excellent resonator surface can be obtained.
【００７０】エッチングを２段階で行う場合は、後工程
で形成されるエッチング端面と前工程で形成される共振
器面を含むエッチング端面とに段差が生じることになる
が、このような場合、共振器面から出射されるレーザ光
を遮らないように、後工程のエッチングを行うのが好ま
しい。すなわち、前工程で形成される共振器面と、後工
程で形成されるｎ型半導体層の端面との距離を少なくし
て、互いの面が近づくようにすることで、光を遮らない
ようにすることができる。好ましくはこの距離が３μｍ
以内となるように設けるのがよい。これにより、ファー
フィールドパターン（ＦＦＰ）のｙ成分（垂直成分）に
リップル（凹凸）が生じない、優れたビーム特性を有す
る半導体レーザ素子とすることができる。リッジが複数
ある場合であっても、ＦＦＰのｙ成分につては、個々の
リッジから出射されるレーザ光に依存しているため、単
一のリッジを形成する場合と同様に、共振器面とｎ型半
導体層端面の距離を近づけるのが好ましい。When the etching is performed in two steps, a step is formed between the etching end face formed in the subsequent process and the etching end face including the resonator face formed in the previous process. It is preferable to carry out etching in a later step so as not to block the laser beam emitted from the device surface. That is, the distance between the resonator surface formed in the previous step and the end surface of the n-type semiconductor layer formed in the subsequent step is reduced so that the surfaces are close to each other so that light is not blocked. can do. Preferably this distance is 3 μm
It is recommended that it be provided within the range. This makes it possible to obtain a semiconductor laser device having excellent beam characteristics in which ripples (irregularities) do not occur in the y component (vertical component) of the far field pattern (FFP). Even if there are a plurality of ridges, the y component of the FFP depends on the laser light emitted from each ridge, and therefore, as in the case of forming a single ridge, It is preferable to reduce the distance between the end faces of the n-type semiconductor layer.
【００７１】また、後工程としては、少なくともｎ型半
導体層の途中までエッチングすることで優れた共振器面
を形成させることができるが、さらに成長基板が露出す
るまで深くエッチングすることもできる。成長基板が露
出するまでエッチングすることで、支持基板を接合後に
成長基板を除去するだけでチップ状に分割されることに
なるので、工程を少なくすることができる。In the subsequent step, an excellent resonator surface can be formed by etching at least part of the n-type semiconductor layer, but it is also possible to perform deep etching until the growth substrate is exposed. By etching until the growth substrate is exposed, the growth substrate can be divided into chips by simply removing the growth substrate after bonding the support substrate, and thus the number of steps can be reduced.
【００７２】（第２の工程）本発明において、前記基板
が露出するまでエッチングする第１の工程の後に、スト
ライプ状のリッジを形成させる工程を第２の工程とす
る。先に図８を用いて説明したように、リッジの形成
は、基板が露出するまでのエッチング工程（共振器面の
形成工程）よりも後にすることで、幅の細いリッジを目
的の幅で形成しやすくなる。これは、リッジを形成する
ためにｐ型半導体層のみをエッチングする場合と、基板
が露出するまでエッチングする場合とでは、そのエッチ
ング深さがかなり異なるためである。リッジの形成を先
に行うと、その後の端面側のエッチング時に、マスクで
保護していてもリッジ端部が徐々にエッチングされてし
まうので好ましくない。このようなリッジでは、ストラ
イプ状のリッジの端部の幅が、中央部付近よりも狭くな
った先細り形状の導波路領域となっており、幅が狭くな
ることで光の閉じ込めがきつくなってビーム形状が目的
のものと異なるものになってしまう上に、共振器面の面
積が小さくなるので単位面積あたりに係る負荷が大きく
なりすぎて、ＣＯＤを生じやすくなる。(Second Step) In the present invention, a step of forming a striped ridge after the first step of etching until the substrate is exposed is referred to as a second step. As described above with reference to FIG. 8, the ridge is formed after the etching process (resonator surface forming process) until the substrate is exposed, thereby forming a narrow ridge with a desired width. Easier to do. This is because the etching depth is significantly different between the case of etching only the p-type semiconductor layer to form the ridge and the case of etching until the substrate is exposed. If the ridge is formed first, the edge of the ridge is gradually etched during subsequent etching of the end face side even if it is protected by a mask, which is not preferable. In such a ridge, the width of the end portion of the striped ridge is narrower than that of the central portion, which is a tapered waveguide region. In addition to the shape being different from the intended shape, the area of the resonator surface is reduced, so that the load per unit area becomes too large, and COD easily occurs.
【００７３】リッジを形成させるには、所望のリッジの
幅にあわせてマスク（保護膜）を形成させる。リッジを
複数設けてレーザアレイ（マルチストライプレーザ）と
する場合も、各リッジに応じたマスクを形成させる。リ
ッジの幅としては、１μｍ〜５μｍ程度が好ましく、こ
れは、リッジを複数設ける場合も同様である。また、リ
ッジの深さは、少なくとも活性層からなる発光層に達し
ない深さで、好ましくは、ｐ型ガイド層の途中までをエ
ッチングにより除去して、ストライプ状の凸部を残し、
これをリッジとする。このエッチングの深さによってレ
ーザ素子の構造、特性が異なってくる。マスクとして用
いる材料としては、窒化物半導体のエッチング速度と差
がある材料（選択比の異なる材料）であればどのような
材料でもよい。例えば、例えば、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２
を含む）、フォトレジスト等が用いられ、好ましくは、
後に形成する第１の絶縁層との溶解度差を設けるため
に、第１の絶縁膜よりも酸に対して溶解され易い性質を
有している材料を選択する。酸としては、フッ酸を好ま
しく用いる。フッ酸を用いるためには、フッ酸に対して
溶解しやすい材料としてＳｉ酸化物を用いることが好ま
しい。In order to form the ridge, a mask (protective film) is formed according to the desired width of the ridge. Even when a plurality of ridges are provided to form a laser array (multi-stripe laser), a mask corresponding to each ridge is formed. The width of the ridge is preferably about 1 μm to 5 μm, and this is the same when a plurality of ridges are provided. Further, the depth of the ridge is at least a depth that does not reach the light emitting layer formed of the active layer, and preferably, the p-type guide layer is partially removed by etching to leave a stripe-shaped convex portion.
This is called a ridge. The structure and characteristics of the laser device differ depending on the etching depth. The material used as the mask may be any material as long as it has a difference from the etching rate of the nitride semiconductor (materials having different selection ratios). For example, for example, Si oxide (SiO 2
,), A photoresist or the like is used, and preferably,
In order to provide a solubility difference with a first insulating layer to be formed later, a material having a property of being more easily dissolved in an acid than the first insulating film is selected. Hydrofluoric acid is preferably used as the acid. In order to use hydrofluoric acid, it is preferable to use Si oxide as a material that is easily dissolved in hydrofluoric acid.
【００７４】（第３の工程）本発明において、ｐ型半導
体層の表面にｐ側メタライズ層を形成させる工程を第３
の工程とする。この工程は、図８（ｄ）に示すように、
成長基板上に窒化物半導体層が形成されている状態で行
うものである。ｐ側メタライズ層は、リッジ形状や、ｐ
側オーミック電極の形状によらず、上面が略平坦な単一
の面になるように形成させるのが好ましい。そして、ｐ
型半導体層のほぼ全面に渡るように設けるのが好まし
い。例えば、図８（ｄ）のように、リッジ及びリッジの
側面から連続するｐ型半導体層の表面をほぼ覆うように
第２のｐ側電極が設けられているが、その上にその第２
のｐ側電極の表面をほぼ覆うように設ける。ｐ側メタラ
イズ層の形成面積を広くすることで、後に接合する支持
基板との接合性を向上させ、密着性のよいものとするこ
とができる。(Third Step) In the present invention, the step of forming a p-side metallized layer on the surface of the p-type semiconductor layer is a third step.
And the process. This step is performed as shown in FIG.
This is performed in a state where the nitride semiconductor layer is formed on the growth substrate. The p-side metallization layer has a ridge shape or p
Regardless of the shape of the side ohmic electrode, it is preferable to form the upper surface to be a single substantially flat surface. And p
It is preferable to provide so as to cover almost the entire surface of the type semiconductor layer. For example, as shown in FIG. 8D, the second p-side electrode is provided so as to substantially cover the surface of the ridge and the p-type semiconductor layer continuous from the side surface of the ridge.
It is provided so as to substantially cover the surface of the p-side electrode. By widening the formation area of the p-side metallized layer, it is possible to improve the bondability with a supporting substrate to be bonded later and to improve the adhesion.
【００７５】（第４の工程）本発明において、ｐ型半導
体層側に支持基板を接合させる工程を第４の工程とす
る。図９（ａ）に示すように、支持基板のメタライズ層
とｐ型半導体層に設けられたｐ側メタライズ層とを向か
い合わせるようにし、図９（ｂ）てのように合（貼り合
わせ）させる。接合（貼り合わせ）は、加熱しながらプ
レスすることによってｐ側メタライズ層と支持基板のメ
タライズ層とを合金化させるものである。接合時の温度
は２００℃〜６００℃の範囲で行うのが好ましい。これ
より高くなると、窒化物半導体層の内部が分解しやすく
なる。また、これより低い温度では、合金化が不十分と
なるので、接合部が剥がれるなどの問題が生じやすくな
る。また、剥がれるまでではなくても、抵抗が高くなっ
て、出力効率が低くなるので好ましくない。(Fourth Step) In the present invention, the step of joining the support substrate to the p-type semiconductor layer side is referred to as the fourth step. As shown in FIG. 9A, the metallization layer of the support substrate and the p-side metallization layer provided on the p-type semiconductor layer are made to face each other, and are bonded (bonded) as shown in FIG. 9B. . Joining (bonding) is to press while heating to alloy the p-side metallized layer and the metallized layer of the supporting substrate. The temperature at the time of joining is preferably in the range of 200 ° C to 600 ° C. When it is higher than this, the inside of the nitride semiconductor layer is easily decomposed. Further, if the temperature is lower than this, alloying becomes insufficient, so that problems such as peeling of the joint portion are likely to occur. Further, even if it is not peeled off, the resistance becomes high and the output efficiency becomes low, which is not preferable.
【００７６】（第５の工程）本発明において、成長基板
を除去する工程を第５の工程とする。図９（ｃ）に示す
ように、成長基板が除去されることで、エッチング溝に
よって分離されていた窒化物半導体層は、支持基板を介
して隣接するようになる。ここで、図９（ｃ）では、リ
ッジを有しない窒化物半導体層の部分は、ｐ側メタライ
ズ層も形成されていないため、支持基板と接合されてい
ないことになる。この部分は、不要な部分であるので、
この成長基板を除去する第５の工程で取り除かれること
になる。(Fifth Step) In the present invention, the step of removing the growth substrate is referred to as the fifth step. As shown in FIG. 9C, by removing the growth substrate, the nitride semiconductor layers separated by the etching groove become adjacent to each other with the support substrate interposed therebetween. Here, in FIG. 9C, the portion of the nitride semiconductor layer having no ridge is not joined to the supporting substrate because the p-side metallization layer is not formed. This part is unnecessary, so
The growth substrate will be removed in the fifth step.
【００７７】第５の工程では、成長基板の除去は、レー
ザ光照射、研磨、ケミカルポリッシュによって行うのが
好ましい。これらの方法は、半導体層に負荷を与えにく
く、成長基板を分離しやすい。その後、異種基板側から
エキシマレーザを照射するか、又は研削により、残存す
る成長基板を取り除く。図１０（ａ）のように、成長基
板を除去後、露出した窒化物半導体層の表面をＣＭＰ処
理することでｎ型半導体層を露出させる。更に図１０
（ｂ）のように、ｎ型半導体層を更に薄くする。支持基
板によって半導体層の強度が保持されており、薄くして
も破損しにくくなっている。そして、ｎ型半導体層を薄
くすることで、電流抵抗下げて、閾値の低い半導体レー
ザ素子とすることができる。また、エッチング溝の底面
が成長基板ではなくｎ型半導体層であった場合は、エッ
チング底面を除去するまで研磨することで、互いに離間
した窒化物半導体層とすることができる。In the fifth step, the growth substrate is preferably removed by laser light irradiation, polishing, and chemical polishing. These methods make it difficult to apply a load to the semiconductor layer and easily separate the growth substrate. After that, the remaining growth substrate is removed by irradiating an excimer laser from the side of the different substrate or by grinding. As shown in FIG. 10A, after removing the growth substrate, the surface of the exposed nitride semiconductor layer is subjected to CMP treatment to expose the n-type semiconductor layer. Furthermore, FIG.
As shown in (b), the n-type semiconductor layer is further thinned. The strength of the semiconductor layer is maintained by the supporting substrate, and even if it is thin, it is less likely to be damaged. Then, by thinning the n-type semiconductor layer, the current resistance can be reduced, and a semiconductor laser device having a low threshold can be obtained. When the bottom surface of the etching groove is not the growth substrate but the n-type semiconductor layer, the nitride semiconductor layers can be separated from each other by polishing until the etching bottom surface is removed.
【００７８】（第６の工程）本発明において、支持基板
をチップ状に分割する工程を第６の工程とする。本発明
では、支持基板の分割位置には窒化物半導体層が形成さ
れていないので、分割による素子の破壊等の問題が生じ
ることはない。従来は、成長基板が劈開性を有しない場
合に、支持基板として劈開性のある材料を用い、半導体
層を劈開しやすくするという方法が用いられることもあ
ったが、本発明では、半導体層は前の工程までで既に分
離された状態となっているため、支持基板は劈開性を有
する必要はない。そのため、劈開性を考慮せずに支持基
板の材料を選択することができる。支持基板の分割方法
としては、ダイシング等、機械的に力を加えて行う方法
を用いることができ、図１０（ｂ）に示すように、支持
基板の上面又は下面のいずれの側から行ってもよい。こ
れにより、図１０（ｃ）に示すような本発明の窒化物半
導体レーザ素子を得ることができる。(Sixth Step) In the present invention, the step of dividing the support substrate into chips is referred to as a sixth step. In the present invention, since the nitride semiconductor layer is not formed at the dividing positions of the supporting substrate, there is no problem such as element breakdown due to the dividing. Conventionally, when the growth substrate does not have a cleavability, a method of using a material having a cleavability as a supporting substrate to facilitate the cleavage of the semiconductor layer may be used, but in the present invention, the semiconductor layer is The supporting substrate does not need to have cleavability because it is already separated by the previous step. Therefore, the material of the supporting substrate can be selected without considering the cleavability. As a method of dividing the supporting substrate, a method of applying mechanical force such as dicing can be used. As shown in FIG. 10B, the supporting substrate can be divided from either the upper surface or the lower surface. Good. As a result, the nitride semiconductor laser device of the present invention as shown in FIG. 10C can be obtained.
【００７９】（第７の工程）本発明において、第３の工
程と第４の工程との間に、エッチングにより除去されて
露出された底面からｐ側メタライズ層上面と略同一面ま
で充填剤を充填させる工程を第７の工程とする。図１１
は、図８（ｄ）のようにｐ側メタライズ層を形成した後
に、充填剤をエッチング部に充填させた状態を示す図で
ある。このように、第２の工程で支持基板と接合（貼り
合わせ）させる前に、エッチングにより除去されて形成
された溝部を埋めておくことで、分離された状態の半導
体層が接合時にかかる外力によって損傷しにくくするこ
とができる。充填するのは、少なくともエッチングによ
り露出された部分を埋めることが必要で、好ましくは、
ｐ型半導体層のリッジの上部と同一面まで充填させるの
がよい。特に好ましくは、図１１のようにリッジの上に
形成された第２のｐ側電極またはｐ側メタライズ層の上
面と略同一面に達するまで充填剤を充填させる。このよ
うにすることで、第２の工程で支持基板を接合させると
きに、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のように接合面が
同一面になっているので、局所的に力が掛かるのを防ぐ
ことができる。充填剤を用いなければ、リッジの上部に
係る負荷が大きくなり、接合が不十分なものとなりやす
い。また、充填剤を用いることで、ｐ側メタライズ層を
ウエハ全面に設けることができるので、ｐ側メタライズ
層の膜質が制御しやすく、均一な層を形成しやすくな
る。(Seventh step) In the present invention, between the third step and the fourth step, a filler is added from the bottom surface exposed by etching to the substantially same surface as the p-side metallized layer upper surface. The step of filling is referred to as the seventh step. Figure 11
FIG. 9 is a diagram showing a state where a p-side metallized layer is formed as shown in FIG. 8D and then a filler is filled in the etching portion. As described above, by filling the groove formed by etching before the bonding (bonding) with the supporting substrate in the second step, the separated semiconductor layer is affected by an external force applied at the time of bonding. Can be made less susceptible to damage. It is necessary to fill at least the portion exposed by etching for filling, and preferably,
It is preferable to fill the same surface as the upper part of the ridge of the p-type semiconductor layer. Particularly preferably, the filler is filled until it reaches substantially the same surface as the upper surface of the second p-side electrode or the p-side metallized layer formed on the ridge as shown in FIG. By doing so, when the support substrates are bonded in the second step, the bonding surfaces are the same as shown in FIGS. 12A and 12B, so that the force is locally applied. You can prevent it from hanging. If the filler is not used, the load on the upper portion of the ridge becomes large, and the joining tends to be insufficient. In addition, since the p-side metallized layer can be provided on the entire surface of the wafer by using the filler, the film quality of the p-side metallized layer can be easily controlled and a uniform layer can be easily formed.
【００８０】また、支持基板と接合された後に、成長基
板を除去する第５の工程時にも、図１２（ｃ）のよう
に、充填剤を充填させておくことで力が不均一にかかる
のを防ぐことができると共に、先に形成された半導体層
の端面に不純物が付着するのを防ぐことができる。Further, even in the fifth step of removing the growth substrate after being bonded to the supporting substrate, the force is unevenly applied by filling the filler as shown in FIG. 12C. In addition, it is possible to prevent the impurities from adhering to the end face of the semiconductor layer formed previously.
【００８１】また、更にその後にｎ型半導体層の裏面
（成長基板を接していた側）を除去してｎ型コンタクト
層が露出させるまで薄くする場合にも、図１３（ｂ）の
ようにエッチング部が充填剤によって埋められているこ
とで、半導体層の端面、特に共振器端面に不純物が付着
するのを防ぐことができ、更に充填剤が充填されている
ことで素子がぐらつくこともなく安定であるので、バラ
ツキが減少する。また、端面の保護膜（ミラーなど）を
先に形成しておいた場合でも、それらの特性を変化させ
ることなく行うことができる。Further, when the back surface of the n-type semiconductor layer (the side which was in contact with the growth substrate) is further removed to make the n-type contact layer thinner until it is exposed, etching is performed as shown in FIG. 13B. Since the part is filled with the filler, it is possible to prevent impurities from adhering to the end face of the semiconductor layer, particularly the resonator end face, and the filling with the filler stabilizes the element without wobbling. Therefore, the variation is reduced. Further, even when the protective film (mirror or the like) on the end face is formed in advance, it can be performed without changing the characteristics thereof.
【００８２】充填剤としては、接合時の加熱温度で分解
しない安定なものが好ましく、更に、後工程で除去しや
すいものであればよい。具体的な材料としては、ポリイ
ミドなどの有機系の材料や、ＳｉＯ２などの無機系の材
料を用いることができる。除去する方法は材料に応じて
選択することができる。充填剤を除去すれば、図１３
（ｃ）のように、本発明の窒化物半導体レーザ素子を得
ることができる。The filler is preferably a stable one that is not decomposed at the heating temperature at the time of bonding, and may be any one that can be easily removed in a later step. As a specific material, an organic material such as polyimide or an inorganic material such as SiO 2 can be used. The method of removal can be selected according to the material. If the filler is removed, FIG.
As in (c), the nitride semiconductor laser device of the present invention can be obtained.
【００８３】[0083]
【実施例】本発明において、窒化物半導体層を構成する
ｐ型半導体層、活性層、ｎ型半導体層のデバイス構造と
しては、特に限定されず、種々の層構造を用いることが
できる。デバイスの具体的な構造としては、例えば後述
の実施例に記載されているデバイス構造が挙げられる。
また、電極、絶縁膜（保護膜）等も特に限定されず種々
のものを用いることができる。窒化物半導体を用いた半
導体レーザ素子の場合は、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩ
ｎＮなどの窒化物半導体や、これらの混晶であるIII−
Ｖ族窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０
≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を用いることができる。窒
化物半導体の成長は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金
属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長
法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を
成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。
以下、実施例として窒化物半導体を用いた半導体レーザ
素子について説明するが、本発明の半導体レーザ素子
は、これに限らず、本発明の技術的思想において、様々
な半導体に実施できることは言うまでもない。EXAMPLES In the present invention, the device structure of the p-type semiconductor layer, the active layer and the n-type semiconductor layer constituting the nitride semiconductor layer is not particularly limited, and various layer structures can be used. Specific device structures include, for example, the device structures described in Examples below.
Further, the electrodes, the insulating film (protective film), etc. are not particularly limited, and various kinds can be used. In the case of a semiconductor laser device using a nitride semiconductor, GaN, AlN, or I
Nitride semiconductors such as nN and their mixed crystals III-
V nitride semiconductor (In x Al y Ga 1- x-y N, 0
≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) can be used. Growth of nitride semiconductors is known for growing nitride semiconductors such as MOVPE, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (halide vapor deposition), MBE (molecular beam vapor deposition). All the methods that are applicable can be applied.
Hereinafter, a semiconductor laser device using a nitride semiconductor will be described as an example, but it goes without saying that the semiconductor laser device of the present invention is not limited to this and can be implemented in various semiconductors in the technical idea of the present invention.
【００８４】［実施例１］（バッファ層） 実施例１で
は、基板としてサファイアを用いる。２インチφ、Ｃ面
を主面とするサファイアよりなる異種基板をＭＯＶＰＥ
反応容器内にセットし温度を５００℃にしてトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、Ｇ
ａＮよりなるバッファ層を２００Åの膜厚で成長させ
る。Example 1 (Buffer Layer) In Example 1, sapphire is used as the substrate. MOVPE of 2 inch φ, C-plane sapphire heterogeneous substrate
The temperature was set to 500 ° C. in the reaction vessel, trimethylgallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) were used, and G
A buffer layer made of aN is grown to a film thickness of 200Å.
【００８５】（下地層） バッファ層形成後、温度を１
０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドー
プＧａＮよりなる窒化物半導体層を４μｍの膜厚で成長
させる。この層は、素子構造を形成する各層の成長にお
いて下地層（成長基板）として作用する。下地層として
この他にＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ Ｌａｔｅ
ｒａｌｌｙ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）成長させた窒化物
半導体を用いると結晶性が良好な成長基板が得られる。
ＥＬＯＧ成長層の具体例としては、異種基板上に、窒化
物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長
が困難な保護膜を設ける等して形成したマスク領域と、
窒化物半導体を成長させる非マスク領域とをストライプ
状に設け、その非マスク領域から窒化物半導体を成長さ
せることで、膜厚方向への成長に加えて横方向への成長
が成されることにより、マスク領域にも窒化物半導体が
成長して成膜させたものや、異種基板上に成長させた窒
化物半導体層に開口部を設け、その開口部側面から横方
向への成長が成されて成膜されたもの等が挙げられる。
次に、窒化物半導体からなる下地層の上に、積層構造体
を構成する各層を形成する。(Underlayer) After forming the buffer layer, the temperature is set to 1
At 050 ° C., a nitride semiconductor layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 4 μm using TMG and ammonia. This layer acts as a base layer (growth substrate) in the growth of each layer forming the device structure. In addition to this, as a base layer, ELOG (Epitaxially Late)
If a nitride semiconductor that has been grown by means of a rally overgrowth is used, a growth substrate with good crystallinity can be obtained.
As a specific example of the ELOG growth layer, a mask region formed by growing a nitride semiconductor layer on a heterogeneous substrate and providing a protective film on the surface of which a nitride semiconductor is difficult to grow,
By providing a non-mask region for growing a nitride semiconductor in a stripe shape and growing a nitride semiconductor from the non-mask region, growth in the lateral direction is performed in addition to growth in the film thickness direction. An opening is formed in the mask region where a nitride semiconductor is grown and deposited, or in a nitride semiconductor layer which is grown on a heterogeneous substrate, and lateral growth is performed from the side surface of the opening. Examples include those that have been formed into a film.
Next, each layer forming the laminated structure is formed on the base layer made of a nitride semiconductor.
【００８６】（ｎ型コンタクト層）続いて１０５０℃
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０１８／cm
３ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を２．２
５μｍの膜厚で成長させる。このｎ型コンタクト層の膜
厚は２〜３０μｍであればよい。(N-type contact layer) Subsequently, 1050 ° C.
Also, using TMG, ammonia gas as the source gas, and silane gas as the impurity gas, Si is 4.5 × 10 18 / cm 3.
2.2 n-type contact layer made of 3- doped GaN
Grow with a film thickness of 5 μm. The film thickness of the n-type contact layer may be 2 to 30 μm.
【００８７】（クラック防止層）次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を
８００℃にしてＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎよりなるク
ラック防止層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。な
お、このクラック防止層は省略可能である。(Crack Prevention Layer) Next, TMG, TMI
Using (trimethylindium) and ammonia at a temperature of 800 ° C., a crack prevention layer made of In 0.06 Ga 0.94 N is grown to a film thickness of 0.15 μm. The crack prevention layer can be omitted.
【００８８】（ｎ型クラッド層）次に、温度を１０５０
℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ
ＧａＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いて
ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓ
ｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮよりなるＢ
層を２５Åの膜厚で成長させる。そしてこの操作をそれ
ぞれ１６０回繰り返してＡ層とＢ層を交互に積層し、総
膜厚８０００Åの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型ク
ラッド層を成長させる。この時、アンドープＡｉＧａＮ
のＡｌの混晶比としては、０．０５以上０．３以下の範
囲であれば、十分にクラッド層として機能する屈折率差
を設けることができる。(N-type clad layer) Next, the temperature is changed to 1050.
C, and using TMA (trimethylaluminum), TMG, and ammonia as source gases, undoped Al
A layer of GaN is grown to a film thickness of 25 Å, then TMA is stopped, and silane gas is used as an impurity gas.
B made of GaN doped with i of 5 × 10 18 / cm 3
The layer is grown to a film thickness of 25Å. Then, this operation is repeated 160 times to alternately stack A layers and B layers to grow an n-type clad layer composed of a multilayer film (superlattice structure) having a total film thickness of 8000 Å. At this time, undoped AiGaN
If the mixed crystal ratio of Al is in the range of 0.05 or more and 0.3 or less, it is possible to sufficiently provide a refractive index difference that functions as a cladding layer.
【００８９】（ｎ型光ガイド層）次に、同様の温度で原
料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＧ
ａＮよりなるｎ型光ガイド層を０．１μｍの膜厚で成長
させる。この層は、ｎ型不純物をドープさせてもよい。(N-Type Optical Guide Layer) Next, at the same temperature, using TMG and ammonia as source gases, undoped G
An n-type light guide layer made of aN is grown to a film thickness of 0.1 μm. This layer may be doped with n-type impurities.
【００９０】（活性層）次に、温度を８００℃にして、
原料にＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧ及びア
ンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用い、
Ｓｉを５×１０ １８／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０５Ｇ
ａ０．９５Ｎよりなる障壁層を１００Åの膜厚で成長さ
せる。続いてシランガスを止め、アンドープのＩｎ
０．１Ｇａ０ ．９Ｎよりなる井戸層を５０Åの膜厚で成
長させる。この操作を３回繰り返し、最後に障壁層を積
層させて総膜厚５５０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）
の活性層を成長させる。(Active layer) Next, the temperature is set to 800 ° C.,
The raw materials are TMI (trimethylindium), TMG and
Using ammonia, using silane gas as an impurity gas,
5 x 10 Si 18/ CmThreeDoped In0.05G
a0.95A barrier layer made of N is grown to a thickness of 100Å.
Let Then, the silane gas was stopped and the undoped In
0.1Ga0 ． 9A well layer made of N is formed with a thickness of 50 Å.
Make it longer. Repeat this operation 3 times, and finally apply barrier layer.
Multiple quantum well structure (MQW) with a total film thickness of 550Å
To grow the active layer.
【００９１】（ｐ型キャップ層）次に、同様の温度で、
原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純
物ガスとしてＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネ
シウム）を用い、Ｍｇを１×１０１９／ｃｍ３ドープし
たＡｌＧａＮよりなるｐ型電子閉じ込め層を１００Åの
膜厚で成長させる。(P-type cap layer) Next, at the same temperature,
A film of 100 liters of p-type electron confinement layer made of AlGaN in which TMA, TMG, and ammonia are used as source gases, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) is used as an impurity gas, and Mg is doped at 1 × 10 19 / cm 3 Grow thick.
【００９２】（ｐ型光ガイド層）次に、温度を１０５０
℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、ア
ンドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層を７５０Åの
膜厚で成長させる。このｐ型光ガイド層はアンドープと
して成長させるが、Ｍｇをドープさせてもよい。(P-type light guide layer) Next, the temperature is changed to 1050.
At a temperature of 750 ° C., TMG and ammonia are used as source gases, and a p-type optical guide layer made of undoped GaN is grown to a film thickness of 750Å. This p-type light guide layer is grown as undoped, but Mg may be doped.
【００９３】（ｐ型クラッド層）続いて、１０５０℃で
アンドープＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎよりなる層を２
５Åの膜厚で成長させ、続いてＴＭＧを止め、Ｃｐ２Ｍ
ｇを用いてＭｇドープＧａＮよりなる層を２５Åの膜厚
で成長させ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ型
クラッド層を成長させる。ｐ型クラッド層は少なくとも
一方がＡｌを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンド
ギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した
超格子で作製した場合、不純物はいずれも一方の層に多
くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性がよ
くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープさせても
よい。(P-type clad layer) Subsequently, two layers of undoped Al 0.16 Ga 0.84 N were formed at 1050 ° C.
It is grown to a thickness of 5 Å, followed by stopping the TMG, Cp 2 M
Using g, a layer made of Mg-doped GaN is grown to a film thickness of 25Å, and a p-type clad layer made of a superlattice layer having a total film thickness of 0.6 μm is grown. When the p-type clad layer includes a nitride semiconductor layer at least one of which contains Al, and is made of a superlattice in which nitride semiconductor layers having different bandgap energies are stacked, one layer is heavily doped with impurities. The so-called modulation doping tends to improve the crystallinity, but both may be doped in the same manner.
【００９４】（ｐ型コンタクト層）最後に１０５０℃で
ｐ型クラッド層の上にＭｇを１×１０２０／ｃｍ３ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を１５０Å
の膜厚で成長させる。ｐ型コンタクト層はｐ型のＩｎｘ
ＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≦０、ｙ≦０、ｘ＋ｙ≦
１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープし
たＧａＮとすればｐ電極と最も好ましいオーミック接触
が得られる。反応終了後、反応容器内において窒素雰囲
気中でウエハを７００℃でアニーリングして、ｐ型層を
更に低抵抗化する。(P-Type Contact Layer) Finally, at 1050 ° C., a p-type contact layer made of p-type GaN doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 was formed on the p-type cladding layer at 150Å.
To grow. The p-type contact layer is p-type In x
Al y Ga 1-x-y N (x ≦ 0, y ≦ 0, x + y ≦
1), and preferably Mg-doped GaN provides the most preferable ohmic contact with the p-electrode. After completion of the reaction, the wafer is annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in the reaction vessel to further reduce the resistance of the p-type layer.
【００９５】（ｎ型層露出及び共振器面形成）以上のよ
うにして窒化物半導体を形成した後、ウエハを反応容器
から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面にＳｉ
Ｏ２よりなる保護膜を形成してＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）を用いＳｉＣｌ４ガスによりエッチングし、
共振器面となる活性層端面を露出させてエッチング端面
を共振器端面とする。(Exposure of n-type Layer and Formation of Resonator Surface) After forming the nitride semiconductor as described above, the wafer is taken out from the reaction container and Si is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer.
A protective film made of O 2 is formed and etched by SiCl 4 gas using RIE (reactive ion etching),
The end face of the active layer that becomes the resonator face is exposed and the etching end face is used as the resonator end face.
【００９６】（基板露出）次に、ＳｉＯ２をウエハ全面
に形成した後、その上にｎ型コンタクト層の露出面を除
いてレジスト膜を形成し、基板が露出するまでエッチン
グする。共振器面など側面にもレジスト膜が形成されて
いるので、エッチング後には、先に形成させた共振器面
などの側面（ｐ型層と、活性層と、ｎ型層の一部と、を
含む）と、共振器面と基板との間のｎ型層との２段にな
った端面が形成されることになる。(Substrate exposure) Next, after SiO 2 is formed on the entire surface of the wafer, a resist film is formed thereon except the exposed surface of the n-type contact layer, and etching is performed until the substrate is exposed. Since the resist film is also formed on the side surface such as the resonator surface, after etching, the side surface (the p-type layer, the active layer, and a part of the n-type layer) such as the resonator surface formed previously is removed. And the n-type layer between the resonator surface and the substrate are formed.
【００９７】（ストライプ状凸部形成）次に、ストライ
プ状の導波路領域を形成するために、最上層のｐ型コン
タクト層のほぼ全面にＣＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物
（主としてＳｉＯ２）よりなる保護膜を０．５μｍの膜
厚で形成した後、保護膜の上に幅３μｍのストライプ形
状のマスクをかけ、ＲＩＥ装置によりＣＦ４ガスを用い
てＳｉＯ２をエッチングしその後ＳｉＣｌ４により窒化
物半導体層をｐ型ガイド層が露出するまでエッチング
し、活性層よりも上にストライプ状の凸部が形成され
る。(Formation of Stripe-Shaped Protrusion) Next, in order to form a stripe-shaped waveguide region, Si oxide (mainly SiO 2 ) is formed on almost the entire surface of the uppermost p-type contact layer by a CVD apparatus. After forming the protective film with a thickness of 0.5 μm, a mask with a stripe shape having a width of 3 μm is applied on the protective film, the SiO 2 is etched by CF 4 gas by the RIE apparatus, and then the nitride semiconductor is formed by SiCl 4. The layer is etched until the p-type guide layer is exposed, forming stripe-shaped protrusions above the active layer.
【００９８】（第１の絶縁膜）ＳｉＯ２マスクをつけた
まま、ｐ型半導体層表面にＺｒＯ２よりなる第１の絶縁
膜を形成する。この第１の絶縁膜は後に分割され易いよ
うに絶縁膜を形成させない部分を設けてもよい。第１の
絶縁膜形成後、バッファード液に浸漬して、ストライプ
状凸部の上面に形成したＳｉＯ２を溶解除去し、リフト
オフ法によりＳｉＯ２と共に、ｐ型コンタクト層上（更
にはｎ型コンタクト層上）にあるＺｒＯ ２を除去する。
これにより、ストライプ状凸部の上面は露出され、凸部
の側面はＺｒＯ２で覆われた構造となる。(First Insulating Film) SiOTwoPut on a mask
As is, ZrO is formed on the surface of the p-type semiconductor layer.TwoFirst insulation consisting of
Form a film. This first insulating film is easy to be divided later
As described above, a portion where the insulating film is not formed may be provided. First
After forming the insulating film, dip it in a buffered solution to stripe
Formed on the upper surface of the convex protrusionTwoDissolve and lift
SiO by off methodTwoWith the p-type contact layer
On the n-type contact layer) TwoTo remove.
As a result, the upper surface of the stripe-shaped convex portion is exposed, and the convex portion
Side is ZrOTwoThe structure is covered with.
【００９９】（オーミック電極）次に、ｐ型コンタクト
層上の凸部最表面の第１の絶縁膜上にｐ側オーミック電
極を形成させる。このｐ側オーミック電極は、Ｎｉ−Ａ
ｕからなる。電極形成後、それぞれを酸素：窒素が１：
９９の割合の雰囲気中で、６００℃でアニーリングする
ことで、ｐ側オーミック電極を合金化し、良好なオーミ
ック特性を得る。(Ohmic Electrode) Next, a p-side ohmic electrode is formed on the first insulating film on the outermost surface of the convex portion on the p-type contact layer. This p-side ohmic electrode is Ni-A
It consists of u. After forming the electrodes, oxygen: nitrogen is 1: 1:
By annealing at 600 ° C. in an atmosphere of 99, the p-side ohmic electrode is alloyed and good ohmic characteristics are obtained.
【０１００】（第２の絶縁膜）次いで、ストライプ状凸
部上のｐ側オーミック電極の一部にレジストを塗布し、
Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ２）とＴｉ酸化膜（ＴｉＯ
２）の多層膜からなる第２の絶縁膜をλ／４ｎの膜厚で
２ペア（４層）の条件で、エッチングされた底面及び側
面に形成することでミラーを形成する。このときｐ側オ
ーミック電極は露出するようにしておく。(Second Insulating Film) Next, a resist is applied to a part of the p-side ohmic electrode on the stripe-shaped convex portion,
Si oxide (mainly SiO 2 ) and Ti oxide film (TiO 2
A mirror is formed by forming the second insulating film composed of the multilayer film of 2 ) on the etched bottom surface and side surface under the condition of 2 pairs (4 layers) with a film thickness of λ / 4n. At this time, the p-side ohmic electrode is exposed.
【０１０１】（ｐ側メタライズ層）次に、上記の絶縁膜
を覆うようにｐ側メタライズ層を形成する。ｐ側メタラ
イズ層は、密着層、バリア層、共晶層からなり、各層
は、ｐ型半導体層側からとしてＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｓ
ｎ−Ａｕの順に膜厚２０００Å−３０００Å−３０００
Å−３００００Å−１０００Åで形成する。(P-Side Metallization Layer) Next, a p-side metallization layer is formed so as to cover the insulating film. The p-side metallization layer is composed of an adhesion layer, a barrier layer, and a eutectic layer, and each layer is RhO-Pt-Au-S from the p-type semiconductor layer side.
Film thickness 2000Å-3000Å-3000 in the order of n-Au
It is formed with Å-30000Å-1000Å.
【０１０２】他方、支持基板を用意する。膜厚が２００
μｍでありＣｕ２０％、Ｗ８０％から成る支持基板の表
面にメタライズ層をＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚２００
０Å−３０００Å−１２０００Åで形成する。On the other hand, a supporting substrate is prepared. Film thickness is 200
μm, a metallization layer is formed on the surface of a supporting substrate composed of Cu 20% and W 80% in the order of Ti—Pt—Au and has a film thickness of 200.
It is formed with 0Å-3000Å-12000Å.
【０１０３】次に前記ｐ側メタライズ層と、支持基板の
メタライズ層とを接合させて、両者を貼り合わせる。２
４０℃でプレス圧力をかける。ここで共晶ができる。そ
の後、研削によってサファイア基板を除去後、露出した
ｎ型コンタクト層をＫＯＨ及びコロイダルシリカ（Ｋ２
ＳｉＯ３）を用いてケミカルポリッシュ研磨して面荒れ
を無くす。Next, the p-side metallized layer and the metallized layer of the supporting substrate are bonded to each other, and both are bonded together. Two
Press pressure is applied at 40 ° C. A eutectic forms here. After that, the sapphire substrate is removed by grinding, and the exposed n-type contact layer is subjected to KOH and colloidal silica (K 2
Chemical polishing is performed using SiO 3 ) to eliminate surface roughness.
【０１０４】次に前記ｎ型コンタクト層上にｎ型電極を
Ｔｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１００Å−２
５００Å−１０００Å−２０００Å−６０００Åで形成
する。その後、支持基板を１００μｍまで研磨した後、
支持基板の裏面にＴｉ−Ｐｔ−Ａｕを１０００Å−２０
００Å−３０００Åで成膜した後、ダイシングを行う。Next, an n-type electrode is formed on the n-type contact layer in the order of Ti-Al-Ti-Pt-Au to a film thickness of 100Å-2.
It is formed with 500Å-1000Å-2000Å-6000Å. Then, after polishing the support substrate to 100 μm,
Ti-Pt-Au 1000 Å -20 on the back surface of the support substrate
After forming a film at 00Å-3000Å, dicing is performed.
【０１０５】以上のようにして得られる窒化物半導体レ
ーザ素子は、しきい値電流密度１．５ｋＡ／ｃｍ２、し
きい値電圧３．５Ｖである。The nitride semiconductor laser device obtained as described above has a threshold current density of 1.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 3.5V.
【０１０６】［実施例２］実施例１において、膜厚が２
００μｍであってＣｕ５０％、Ｍｏ５０％から成る支持
基板を用いる。その他の条件は実施例１と同様とする。
以上によって得られるＬＤ特性は、しきい値電流密度
１．５ｋＡ／ｃｍ２、しきい値電圧３．５Ｖである。Example 2 In Example 1, the film thickness was 2
A supporting substrate having a thickness of 00 μm and made of Cu50% and Mo50% is used. The other conditions are the same as in Example 1.
The LD characteristics obtained by the above are a threshold current density of 1.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 3.5V.
【０１０７】［実施例３］実施例３では、オーミック電
極形成工程までは実施例１と同様に形成する。[Third Embodiment] In the third embodiment, the formation is performed in the same manner as in the first embodiment up to the ohmic electrode forming step.
【０１０８】（第２の絶縁膜）次いで、ストライプ状凸
部上のｐ側オーミック電極の一部にレジストを塗布し、
Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ２）を膜厚０．５μｍの条
件で、エッチングされた低面及び側面に形成し、リフト
オフすることで保護膜を形成する。このときPオーミッ
ク電極は露出するようにしておく。(Second Insulating Film) Next, a resist is applied to a part of the p-side ohmic electrode on the stripe-shaped convex portion,
A protective film is formed by forming Si oxide (mainly SiO 2 ) on the etched lower surface and side surface under the condition of a film thickness of 0.5 μm and lifting off. At this time, the P ohmic electrode is exposed.
【０１０９】（ｐ側メタライズ層）次に、上記の絶縁膜
を覆うようにｐ側メタライズ層を形成する。ｐ側メタラ
イズ層は、密着層、バリア層、共晶層からなり、各層
は、ｐ型半導体層側からとしてＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｓ
ｎ−Ａｕの順に膜厚２０００Å−３０００Å−３０００
Å−３００００Å−１０００Åで形成する。(P-Side Metallization Layer) Next, a p-side metallization layer is formed so as to cover the insulating film. The p-side metallization layer is composed of an adhesion layer, a barrier layer, and a eutectic layer, and each layer is RhO-Pt-Au-S from the p-type semiconductor layer side.
Film thickness 2000Å-3000Å-3000 in the order of n-Au
It is formed with Å-30000Å-1000Å.
【０１１０】他方、支持基板を用意する。膜厚が２００
μｍでありＣｕ2０％、Ｗ8０％から成る支持基板の表面
にメタライズ層をＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚２０００
Å−３０００Å−１２０００Åで形成する。On the other hand, a supporting substrate is prepared. Film thickness is 200
μm and a metallization layer on the surface of a supporting substrate composed of Cu20% and W80% in the order of Ti-Pt-Au and a film thickness of 2000.
Å-3000Å-12000Å.
【０１１１】次に前記ｐ側メタライズ層と、支持基板の
メタライズ層とを接合させて、両者を貼り合わせる。２
４０℃してプレス圧力をかける。ここで共晶ができる。
その後、研削によってサファイア基板を除去後、露出し
たｎ型コンタクト層をＫＯＨ及びコロイダルシリカ（Ｋ
２ＳｉＯ３）を用いてケミカルポリッシュ研磨して面荒
れを無くす。Next, the p-side metallized layer and the metallized layer of the supporting substrate are bonded to each other, and both are bonded together. Two
Apply pressure at 40 ° C. A eutectic forms here.
Then, after removing the sapphire substrate by grinding, the exposed n-type contact layer is subjected to KOH and colloidal silica (K
2 SiO 3 ) is used for chemical polishing to eliminate surface roughness.
【０１１２】その後フッ酸により洗浄を行い第２の保護
膜として形成したＳｉ酸化膜を除去する。次に前記ｎ型
コンタクト層上にｎ型電極をＴｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−
Ａｕの順に膜厚１００Å−２５００Å−１０００Å−２
０００Å−６０００Åで形成する。その後、支持基板を
１００μｍまで研磨した後、支持基板の裏面にＴｉ−Ｐ
ｔ−Ａｕを１０００Å−２０００Å−３０００Åで成膜
した後、バー状態にダイシングを行う。その後、片側端
面にＳｉＯ２とＺｒＯ２の多層膜をそれぞれλ／４ｎの
膜厚で６ペア（１２層）形成する。また他方端面にＮｂ
２Ｏ５よりなる保護膜を形成する。その後ダイシングに
よりチップ状に分離する。Thereafter, cleaning with hydrofluoric acid is performed to remove the Si oxide film formed as the second protective film. Next, an n-type electrode is formed on the n-type contact layer by Ti-Al-Ti-Pt-
The film thickness in the order of Au is 100Å-2500Å-1000Å-2
It is formed by 000Å-6000Å. Then, after polishing the support substrate to 100 μm, Ti-P is formed on the back surface of the support substrate.
After forming a film of t-Au at 1000Å-2000Å-3000Å, dicing is performed in a bar state. After that, 6 pairs (12 layers) of a multilayer film of SiO 2 and ZrO 2 each having a film thickness of λ / 4n are formed on one end surface. Nb on the other end
A protective film made of 2 O 5 is formed. After that, it is separated into chips by dicing.
【０１１３】最後にストライプ状凸部に平行な方向でバ
ーを切断して本発明の窒化物半導体レーザ素子を得る。
以上のようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、
室温において閾値２．０ｋＡ／ｃｍ２、しきい値電圧
３．６Ｖである。Finally, the bar is cut in a direction parallel to the stripe-shaped convex portion to obtain the nitride semiconductor laser device of the present invention.
The nitride semiconductor laser device obtained as described above,
The threshold voltage is 2.0 kA / cm 2 and the threshold voltage is 3.6 V at room temperature.
【０１１４】［実施例４］実施例４では、第２の保護膜
形成工程までは実施例１と同様に形成する。[Embodiment 4] In Embodiment 4, the formation is performed in the same manner as in Embodiment 1 up to the step of forming the second protective film.
【０１１５】（充填材）ＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕの順で第２
のｐ側電極をｐ側オーミック電極の上に形成させる。次
いで、エッチングされた溝部にポリイミドを塗布法によ
り形成し、ウエハ全体の平坦化を行う。このときｐ型半
導体層上部は第２のｐ側電極が露出するようにしてお
く。(Filler) Second in the order of RhO-Pt-Au
The p-side electrode is formed on the p-side ohmic electrode. Next, polyimide is formed in the etched groove by a coating method to flatten the entire wafer. At this time, the second p-side electrode is exposed above the p-type semiconductor layer.
【０１１６】（ｐ側メタライズ層）次に、ウエハ全面に
ｐ側メタライズ層を形成する。ｐ側メタライズ層は、密
着層、バリア層、共晶層からなり、各層は、ｐ型半導体
層側からとしてＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｓｎ−Ａｕの順に
膜厚２０００Å−３０００Å−３０００Å−３００００
Å−１０００Åで形成する。(P-side metallization layer) Next, a p-side metallization layer is formed on the entire surface of the wafer. The p-side metallization layer is composed of an adhesion layer, a barrier layer, and a eutectic layer, and each layer has a film thickness of 2000Å-3000Å-3000Å-30000 in the order of RhO-Pt-Au-Sn-Au from the p-type semiconductor layer side.
Å −1000Å to form.
【０１１７】他方、支持基板を用意する。膜厚が２００
μｍでありＣｕ２０％、Ｗ８０％から成る支持基板の表
面にメタライズ層をＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚２００
０Å−３０００Å−１２０００Åで形成する。On the other hand, a supporting substrate is prepared. Film thickness is 200
μm, a metallization layer is formed on the surface of a supporting substrate composed of Cu 20% and W 80% in the order of Ti—Pt—Au and has a film thickness of 200.
It is formed with 0Å-3000Å-12000Å.
【０１１８】次に前記ｐ側メタライズ層と、支持基板の
メタライズ層とを接合させて、両者を貼り合わせる。２
４０℃でプレス圧力をかける。ここで共晶ができる。そ
の後、研削によってサファイア基板を除去後、露出した
ｎ型コンタクト層をＫＯＨ及びコロイダルシリカ（Ｋ２
ＳｉＯ３）を用いてケミカルポリッシュ研磨して面荒れ
を無くす。Next, the p-side metallized layer and the metallized layer of the supporting substrate are bonded to each other, and both are bonded together. Two
Press pressure is applied at 40 ° C. A eutectic forms here. After that, the sapphire substrate is removed by grinding, and the exposed n-type contact layer is subjected to KOH and colloidal silica (K 2
Chemical polishing is performed using SiO 3 ) to eliminate surface roughness.
【０１１９】その後、酸素プラズマによりポリイミド充
填層の除去を行う。次に前記ｎ型コンタクト層上にｎ型
電極をＴｉ−Ａｌ―Ｔｉ―Ｐｔ−Ａｕの順に膜厚１００
Å−２５００Å−１０００Å−２０００Å−６０００Å
で形成する。その後、支持基板を１００μｍまで研磨し
た後、支持基板の裏面にＴｉ−Ｐｔ−Ａｕを１０００Å
−２０００Å−３０００Åで成膜した後、ダイシングを
行う。After that, the polyimide filling layer is removed by oxygen plasma. Next, an n-type electrode having a thickness of 100 is formed on the n-type contact layer in the order of Ti-Al-Ti-Pt-Au.
Å-2500Å-1000Å-2000Å-6000Å
To form. Then, after polishing the support substrate to 100 μm, Ti-Pt-Au is added to the back surface of the support substrate at 1000 Å.
After forming a film at -2000Å-3000Å, dicing is performed.
【０１２０】以上のようにして得られる窒化物半導体レ
ーザ素子は、しきい値電流密度１．５ｋＡ／ｃｍ２、し
きい値電圧３．５Ｖである。The nitride semiconductor laser device obtained as described above has a threshold current density of 1.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 3.5V.
【０１２１】［実施例５］実施例５では、幅３μｍのリ
ッジを、６０μｍ間隔で３０本有するマルチストライプ
型の窒化物半導体レーザ素子を形成させる以外は実施例
１と同様に行い、本発明の窒化物半導体レーザ素子を得
る。得られる窒化物半導体レーザ素子は、室温において
１．５ｋＡ／ｃｍ２、しきい値電圧３．５Ｖであった。
このとき、各ストライプからは均一にレーザ光が発振さ
れており、最大出力は１０Ｗである。[Embodiment 5] Embodiment 5 is the same as Embodiment 1 except that a multi-striped nitride semiconductor laser device having 30 ridges with a width of 3 μm at intervals of 60 μm is formed. A nitride semiconductor laser device is obtained. The obtained nitride semiconductor laser device had 1.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 3.5 V at room temperature.
At this time, laser light is uniformly oscillated from each stripe, and the maximum output is 10W.
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、エッチン
グにより形成される端面を有する窒化物半導体層と、そ
の窒化物半導体層の成長基板とは異なる支持基板とを有
するものであり、これにより、成長基板及び支持基板の
劈開性に制限されることなく平滑性に優れた窒化物半導
体層の端面を形成させることができる。特に、成長基板
は半導体層の成長に適した基板を、また、支持基板は熱
導電性に優れた基板をそれぞれ用いることで、放熱性に
優れた窒化物半導体レーザ素子とすることができる。特
に、複数の導波路領域を有するレーザアレイなど、高出
力を要求されるような場合、放熱性を向上させることで
ＣＯＤを抑制し、寿命特性に優れた窒化物半導体レーザ
アレイとすることができる。The semiconductor laser device of the present invention has a nitride semiconductor layer having an end face formed by etching, and a supporting substrate different from the growth substrate of the nitride semiconductor layer. It is possible to form the end surface of the nitride semiconductor layer having excellent smoothness without being limited by the cleavability of the growth substrate and the supporting substrate. In particular, by using a substrate suitable for growing a semiconductor layer as the growth substrate and a substrate having excellent thermal conductivity as the supporting substrate, a nitride semiconductor laser device having excellent heat dissipation can be obtained. In particular, in the case where a high output is required such as a laser array having a plurality of waveguide regions, COD can be suppressed by improving heat dissipation, and a nitride semiconductor laser array having excellent life characteristics can be obtained. .
【図１】（ａ）本発明の実施の形態の半導体レーザ素子
を説明する断面図、（ｂ）図１（ａ）の部分拡大図1A is a sectional view for explaining a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged view of FIG. 1A.
【図２】（ａ）本発明の他の形態の半導体レーザ素子を
説明する断面図、（ｂ）図２（ａ）を基体に載置しワイ
ヤを接合させた断面図、（ｃ）ｎ型半導体層側を基体に
接合させて支持基板側にワイヤを接合させた断面図2A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention, FIG. 2B is a cross-sectional view in which FIG. 2A is placed on a substrate and wires are bonded, and FIG. Sectional view in which the semiconductor layer side is joined to the base body and the wire is joined to the support substrate side
【図３】（ａ）本発明の他の形態の半導体レーザ素子を
説明する断面図、（ｂ）図３（ａ）を基体に載置しワイ
ヤを接合させた断面図3A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view in which FIG. 3A is placed on a base and wires are joined.
【図４】本発明の第１の工程を説明するウエハ上面図FIG. 4 is a wafer top view for explaining the first step of the present invention.
【図５】本発明の第１の工程を説明するウエハ上面図FIG. 5 is a wafer top view for explaining the first step of the present invention.
【図６】本発明の第１の工程を説明するウエハ上面図FIG. 6 is a wafer top view illustrating the first step of the present invention.
【図７】本発明の第１の工程を説明するウエハ上面図FIG. 7 is a wafer top view explaining the first step of the present invention.
【図８】本発明の第１〜第３の工程を説明する斜視図及
びその断面図FIG. 8 is a perspective view and cross-sectional views thereof for explaining the first to third steps of the present invention.
【図９】本発明の第４〜第５の工程を説明する断面図FIG. 9 is a sectional view illustrating fourth to fifth steps of the present invention.
【図１０】本発明の第６の工程を説明する断面図FIG. 10 is a sectional view illustrating a sixth step of the present invention.
【図１１】本発明の第７の工程を説明する斜視図及びそ
の断面図FIG. 11 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating a seventh step of the present invention.
【図１２】本発明の第７の工程を有する場合の第４〜第
５の工程を説明する断面図FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating fourth to fifth steps when the seventh step of the present invention is included.
【図１３】本発明の第７の工程を有する場合の第６の工
程を説明する断面図FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a sixth step in the case where the seventh step of the present invention is included.
１・・・ｎ型窒化物半導体層 ２・・・ｐ型窒化物半導体層 ３・・・活性層 ４・・・ｐ側メタライズ層 ５・・・ｐ側オーミック電極 ６・・・第２のｐ側電極 ７・・・ｐ側取り出し電極 ８・・・ｎ側電極 ９・・・第１の絶縁膜 １０・・第２の絶縁膜 １１・・支持基板 １２・・支持基板のメタライズ層 １３・・充填剤 １４・・エッチング部（エッチング溝） １５・・成長基板 1 ... N-type nitride semiconductor layer 2 ... p-type nitride semiconductor layer 3 ... Active layer 4 ... p-side metallization layer 5 ... p-side ohmic electrode 6 ... Second p-side electrode 7 ... P-side extraction electrode 8 ... n side electrode 9: first insulating film 10 ... Second insulating film 11 ... Supporting substrate 12 ··· Metallization layer of support substrate 13..Filler 14 ... Etching part (etching groove) 15 ... Growth substrate
Claims (15)
層とが順に積層されてなる窒化物半導体層を備え、前記
ｐ型半導体層にリッジが形成されてストライプ状の導波
路領域を有する窒化物半導体レーザ素子であって、 前記窒化物半導体層は、エッチングにより形成されてな
る共振器面を有し、前記リッジ上面及びリッジ側面から
連続するｐ型半導体層表面に設けられたｐ側メタライズ
層を介して接合されてなる支持基板を有することを特徴
とする。1. A striped waveguide region comprising a nitride semiconductor layer formed by sequentially stacking an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer, wherein a ridge is formed in the p-type semiconductor layer. A nitride semiconductor laser device having: a nitride semiconductor layer having a cavity surface formed by etching, the p-type semiconductor layer surface being continuous from the ridge upper surface and the ridge side surface. It is characterized in that it has a supporting substrate bonded to the side metallization layer.
層の端面がエッチングにより形成されてなる請求項１記
載の窒化物半導体レーザ素子。2. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor layer is formed by etching an end face of the n-type semiconductor layer.
項１又は請求項２記載の窒化物半導体レーザ素子。3. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein a plurality of said ridges are formed.
りも高い熱導電率を有している請求項１乃至請求項３記
載の窒化物半導体レーザ素子。4. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the supporting substrate has a thermal conductivity higher than that of the nitride semiconductor layer.
（×１０−６／Ｋ）である請求項４記載の窒化物半導体
レーザ素子。5. The linear thermal expansion coefficient of the supporting substrate is 4 to 10.
The nitride semiconductor laser device according to claim 4, wherein the nitride semiconductor laser device has (× 10 −6 / K).
乃至請求項５記載の窒化物半導体レーザ素子。6. The support substrate is electrically conductive.
To the nitride semiconductor laser device according to claim 5.
乃至請求項５記載の窒化物半導体レーザ素子。7. The support substrate is insulative.
To the nitride semiconductor laser device according to claim 5.
群から選ばれる少なくとも１つを含有している請求項１
乃至請求項７記載の窒化物半導体レーザ素子。8. The supporting substrate contains at least one selected from the group consisting of Cu, Mo and W.
9. The nitride semiconductor laser device according to claim 7.
と、ｐ型半導体層とが順に積層されてなる窒化物半導体
層と、ｐ型半導体層側からエッチングして共振器面を形
成させる第１の工程と、 前記共振器面で挟まれるｐ型半導体層の表面にストライ
プ状のリッジを形成させる第２の工程と、 前記ｐ型半導体層の表面にｐ側メタライズ層を形成させ
る第３の工程と、 前記メタライズ層と支持基板を接合させる第４の工程
と、 前記成長基板を除去する第５の工程と、 前記支持基板をチップ状に分割する第６の工程とを有す
ることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方
法。9. A nitride semiconductor layer formed by sequentially stacking an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a growth substrate, and a resonator surface by etching from the p-type semiconductor layer side. A first step of forming, a second step of forming a stripe-shaped ridge on the surface of the p-type semiconductor layer sandwiched between the resonator surfaces, and a p-side metallized layer on the surface of the p-type semiconductor layer A third step, a fourth step of joining the metallization layer and a supporting substrate, a fifth step of removing the growth substrate, and a sixth step of dividing the supporting substrate into chips. A method for manufacturing a nitride semiconductor laser device, comprising:
の表面の一部が露出するまでエッチングして共振器面を
形成する前工程と、その後に、前記露出されたｎ型半導
体層の表面の一部を更にエッチングして前記共振器面よ
り光の出射方向に突出するｎ型半導体層の端面を形成す
る後工程とからなる請求項９記載の窒化物半導体レーザ
素子の製造方法。10. The first step is a pre-step of forming a resonator surface by etching until a part of the surface of the n-type semiconductor layer is exposed, and after that, the exposed n-type semiconductor layer 10. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 9, further comprising the step of: further etching a part of the surface of the n-type semiconductor layer to form an end face of the n-type semiconductor layer protruding from the cavity face in the light emission direction.
るまでエッチングされる請求項１０記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法。11. The method of manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 10, wherein the post-process is etched until the growth substrate is exposed.
９記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。12. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 9, wherein a plurality of said ridges are formed.
の間に、前記エッチングにより除去されて露出された底
面から前記ｐ側メタライズ層の上面と略同一面に達する
まで充填剤を充填させる第７の工程を有する請求項９乃
至請求項１２記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方
法。13. Between the third step and the fourth step, a filler is added from the bottom surface exposed by the etching to the surface substantially flush with the top surface of the p-side metallization layer. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 9, further comprising a seventh step of filling.
層と、前記支持基板とを合金共晶による導電層によって
接合させる請求項９乃至請求項１３記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法。14. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 9, wherein in the fourth step, the nitride semiconductor layer and the supporting substrate are joined by a conductive layer made of an alloy eutectic. .
磨、ケミカルポリッシュによって行われる請求項９記載
の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。15. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 9, wherein the fifth step is performed by laser light irradiation, polishing, and chemical polishing.
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