JP3219231B2 - 化合物半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
化合物半導体発光素子およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色領域で発光可
能な半導体レーザおよび発光ダイオードの実現が可能な
化合物半導体発光素子およびその製造方法に関する。
能な半導体レーザおよび発光ダイオードの実現が可能な
化合物半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｖ族元素を窒素（Ｎ）とするIII
−Ｖ族化合物半導体はエネルギーギャップが広いことか
ら可視および紫外域の発光材料として注目されている。
そのうち、ＡｌＧａＮ系材料を用いて、青色領域で発光
可能な半導体レーザおよび発光ダイオード等の発光素子
が検討されている。
−Ｖ族化合物半導体はエネルギーギャップが広いことか
ら可視および紫外域の発光材料として注目されている。
そのうち、ＡｌＧａＮ系材料を用いて、青色領域で発光
可能な半導体レーザおよび発光ダイオード等の発光素子
が検討されている。
【０００３】図３に、従来のＡｌＧａＮ系半導体レーザ
［または発光ダイオード］の断面模式図を示す。なお、
［］内は発光ダイオードの場合である。
［または発光ダイオード］の断面模式図を示す。なお、
［］内は発光ダイオードの場合である。
【０００４】この素子は、サファイア基板１０１上に、
薄層のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層１０２が
形成され、その上に、ｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ下部クラッド層１０４、ノンドープＡｌＧａＩｎＮ
系活性層［ＺｎをドープしたＡｌＧａＩｎＮ系発光層］
１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層１０７、ｐ型Ｇ
ａＮキャップ層１０８が積層形成されている。
薄層のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層１０２が
形成され、その上に、ｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ下部クラッド層１０４、ノンドープＡｌＧａＩｎＮ
系活性層［ＺｎをドープしたＡｌＧａＩｎＮ系発光層］
１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層１０７、ｐ型Ｇ
ａＮキャップ層１０８が積層形成されている。
【０００５】ｐ型ＧａＮキャップ層１０８の上にはｐ型
電極９０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ層１０３
の上部が一部露出するように、その上側のｎ型下部クラ
ッド層１０４、活性層［または発光層］１０５、ｐ型上
部クラッド層１０７およびｐ型キャップ層１０８は部分
的に除去され、露出したｎ型ＧａＮ層１０３の部分の上
にｎ型電極１００が形成されている。
電極９０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ層１０３
の上部が一部露出するように、その上側のｎ型下部クラ
ッド層１０４、活性層［または発光層］１０５、ｐ型上
部クラッド層１０７およびｐ型キャップ層１０８は部分
的に除去され、露出したｎ型ＧａＮ層１０３の部分の上
にｎ型電極１００が形成されている。
【０００６】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【０００７】まず、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により、サファイア基板１０１を約１０５０℃で表
面処理し、次に、基板温度を約５００℃に下げて薄層の
ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層１０２を成長さ
せる。
法）により、サファイア基板１０１を約１０５０℃で表
面処理し、次に、基板温度を約５００℃に下げて薄層の
ＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層１０２を成長さ
せる。
【０００８】次に、基板温度を約１０２０℃に上げてｎ
型ＧａＮ層１０３を形成し、引き続いてｎ型ＡｌＧａＮ
下部クラッド層１０４を約１μｍ成長させる。
型ＧａＮ層１０３を形成し、引き続いてｎ型ＡｌＧａＮ
下部クラッド層１０４を約１μｍ成長させる。
【０００９】続いて、基板温度を約８００℃に下げてノ
ンドープＡｌＧａＩｎＮ活性層［またはＺｎドープ発光
層］１０５を約１００オングストローム〜５００オング
ストローム成長させる。
ンドープＡｌＧａＩｎＮ活性層［またはＺｎドープ発光
層］１０５を約１００オングストローム〜５００オング
ストローム成長させる。
【００１０】その後、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層１０７を約１μｍ成長さ
せ、引き続いてｐ型ＧａＮキャップ層１０８を成長させ
る。
ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッド層１０７を約１μｍ成長さ
せ、引き続いてｐ型ＧａＮキャップ層１０８を成長させ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体レー
ザ［または発光ダイオード］において、光を活性層およ
びクラッド層に有効に閉じ込め、注入電流を活性層に有
効に閉じ込めるためには、上部クラッド層１０７および
下部クラッド層１０４の層厚は約１μｍ程度必要であ
る。
ザ［または発光ダイオード］において、光を活性層およ
びクラッド層に有効に閉じ込め、注入電流を活性層に有
効に閉じ込めるためには、上部クラッド層１０７および
下部クラッド層１０４の層厚は約１μｍ程度必要であ
る。
【００１２】しかし、従来の半導体レーザ［または発光
ダイオード］の素子構造および作製方法では、図４およ
び図５に示すように、ＡｌＧａＮ下部クラッド層１０４
を約１μｍ程度成長させた場合、表面にクラック１０９
が発生し、良質なクラッド層を得ることが困難であっ
た。
ダイオード］の素子構造および作製方法では、図４およ
び図５に示すように、ＡｌＧａＮ下部クラッド層１０４
を約１μｍ程度成長させた場合、表面にクラック１０９
が発生し、良質なクラッド層を得ることが困難であっ
た。
【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたものであり、表面状態が良好でク
ラックの無い良質なクラッド層が得られ、電気特性およ
び光学特性が良好な半導体レーザおよび発光ダイオード
の実現が可能な化合物半導体発光素子およびその製造方
法を提供することを目的とする。
決するためになされたものであり、表面状態が良好でク
ラックの無い良質なクラッド層が得られ、電気特性およ
び光学特性が良好な半導体レーザおよび発光ダイオード
の実現が可能な化合物半導体発光素子およびその製造方
法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体発
光素子は、基板上に、少なくとも、ＡｌＧａＮからなる
下部クラッド層と、活性層または発光層と、ＡｌＧａＮ
からなる上部クラッド層とが基板側からこの順に形成さ
れ、前記下部クラッド層中および該上部クラッド層中
に、緩衝層が単層または複数層形成されていることを特
徴とする。
光素子は、基板上に、少なくとも、ＡｌＧａＮからなる
下部クラッド層と、活性層または発光層と、ＡｌＧａＮ
からなる上部クラッド層とが基板側からこの順に形成さ
れ、前記下部クラッド層中および該上部クラッド層中
に、緩衝層が単層または複数層形成されていることを特
徴とする。
【００１５】前記緩衝層は、ＧａＮからなることを特徴
とする。
とする。
【００１６】前記緩衝層は、ＡｌＮまたはＡｌXＧａ1-X
Ｎ（０＜Ｘ＜１）からなることを特徴とする。前記下部
クラッド層と基板との間にＧａＮ層を備えていることを
特徴とする。前記活性層または発光層が、ＡｌWＧａZＩ
ｎ1-W-ZＮ（０≦Ｗ≦１、０≦Ｚ≦１からなることを特
徴とする。
Ｎ（０＜Ｘ＜１）からなることを特徴とする。前記下部
クラッド層と基板との間にＧａＮ層を備えていることを
特徴とする。前記活性層または発光層が、ＡｌWＧａZＩ
ｎ1-W-ZＮ（０≦Ｗ≦１、０≦Ｚ≦１からなることを特
徴とする。
【００１７】本発明の化合物半導体発光素子の製造方法
は、基板上に、少なくとも、下部クラッド層と、活性層
または発光層と、上部クラッド層とがこの順に形成され
た化合物半導体発光素子におけるクラッド層の製造方法
であって、ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層中及びＡ
ｌＧａＮからなる下部クラッド層中に、ＡｌXＧａ1-XＮ
（０≦Ｘ≦１）からなる緩衝層を単層または複数層成長
させることを特徴とする。
は、基板上に、少なくとも、下部クラッド層と、活性層
または発光層と、上部クラッド層とがこの順に形成され
た化合物半導体発光素子におけるクラッド層の製造方法
であって、ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層中及びＡ
ｌＧａＮからなる下部クラッド層中に、ＡｌXＧａ1-XＮ
（０≦Ｘ≦１）からなる緩衝層を単層または複数層成長
させることを特徴とする。
【００１８】以下に本発明の作用につき説明する。
【００１９】本発明にあっては、下部クラッド層中また
は上部クラッド層中に、緩衝層が単層または複数層形成
されている。クラッド層／緩衝層を繰り返して成長する
ことにより、表面モフォロジーが良好でクラックの無い
良質な上部クラッド層または下部クラッド層を所望の厚
みに成長できる。
は上部クラッド層中に、緩衝層が単層または複数層形成
されている。クラッド層／緩衝層を繰り返して成長する
ことにより、表面モフォロジーが良好でクラックの無い
良質な上部クラッド層または下部クラッド層を所望の厚
みに成長できる。
【００２０】例えば、ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）ク
ラッド層とＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層を繰り
返して成長することにより、下部クラッド層または上部
クラッド層の厚みを約１μｍ程度にすることが可能であ
る。
ラッド層とＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層を繰り
返して成長することにより、下部クラッド層または上部
クラッド層の厚みを約１μｍ程度にすることが可能であ
る。
【００２１】このように良質で厚膜の上部クラッド層お
よび下部クラッド層を用い、ＡｌwＧａzＩｎ1-w-zＮ
（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１を活性層または発光層とし
て、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ素子および発光ダイ
オードが実現可能である。
よび下部クラッド層を用い、ＡｌwＧａzＩｎ1-w-zＮ
（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１を活性層または発光層とし
て、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ素子および発光ダイ
オードが実現可能である。
【００２２】ＧａＮからなる緩衝層は、ＡｌＧａＮクラ
ッド層の成長温度またはクラッド層の成長温度よりも高
い成長温度で成長させてもよいが、クラッド層の成長温
度よりも低い成長温度で成長させると緩衝層の蒸発によ
る影響がなく、より良好なクラッド層が得られる。
ッド層の成長温度またはクラッド層の成長温度よりも高
い成長温度で成長させてもよいが、クラッド層の成長温
度よりも低い成長温度で成長させると緩衝層の蒸発によ
る影響がなく、より良好なクラッド層が得られる。
【００２３】ＡｌＮまたはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜
１）からなる緩衝層は、ＡｌＧａＮクラッド層の成長温
度よりも低い成長温度で成長させてもよいが、緩衝層の
蒸発を考慮する必要が無いのでクラッド層の成長温度と
同じ温度またはクラッド層の成長温度よりも高い成長温
度で成長させることができ、製造が容易である。
１）からなる緩衝層は、ＡｌＧａＮクラッド層の成長温
度よりも低い成長温度で成長させてもよいが、緩衝層の
蒸発を考慮する必要が無いのでクラッド層の成長温度と
同じ温度またはクラッド層の成長温度よりも高い成長温
度で成長させることができ、製造が容易である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。尚、以下の図において、
同一の機能を有する部分は同一の番号で示している。
図面を参照しながら説明する。尚、以下の図において、
同一の機能を有する部分は同一の番号で示している。
【００２５】（実施形態１）図１は、本発明の一実施形
態であるＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系半導体
レーザ［または発光ダイオード］を示す断面図である。
態であるＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系半導体
レーザ［または発光ダイオード］を示す断面図である。
【００２６】この素子は、サファイア基板１上に、薄層
のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２が形成さ
れ、その上に、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型下部クラッド層
４、ノンドープまたはＳｉドープＡｌwＧａzＩｎ1-w-z
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層［または発光層］
６、ｐ型上部クラッド層７およびｐ型ＧａＮキャップ層
９が積層形成されている。
のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２が形成さ
れ、その上に、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型下部クラッド層
４、ノンドープまたはＳｉドープＡｌwＧａzＩｎ1-w-z
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層［または発光層］
６、ｐ型上部クラッド層７およびｐ型ＧａＮキャップ層
９が積層形成されている。
【００２７】ｎ型下部クラッド層４中には、ｎ型Ａｌy
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層４ａと薄層のｎ型
ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層５とが交互に積層
形成され、下部クラッド層４の厚みは約１μｍ程度にさ
れている。また、ｐ型上部クラッド層７中には、ｐ型Ａ
ｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層７ａと薄層のｐ
型ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層８とが交互に積
層形成されて、上部クラッド層７の厚みは約１μｍ程度
にされている。
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層４ａと薄層のｎ型
ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層５とが交互に積層
形成され、下部クラッド層４の厚みは約１μｍ程度にさ
れている。また、ｐ型上部クラッド層７中には、ｐ型Ａ
ｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層７ａと薄層のｐ
型ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層８とが交互に積
層形成されて、上部クラッド層７の厚みは約１μｍ程度
にされている。
【００２８】ｐ型キャップ層９の上にはｐ型電極１０が
形成されている。また、ｎ型ＧａＮ層３の上部が一部露
出するように、その上側のｎ型下部クラッド層４、活性
層［または発光層］６、ｐ型上部クラッド層７、ｐ型緩
衝層８およびｐ型キャップ層９は部分的に除去され、露
出したｎ型ＧａＮ層３の部分の上にｎ型電極１１が形成
されている。
形成されている。また、ｎ型ＧａＮ層３の上部が一部露
出するように、その上側のｎ型下部クラッド層４、活性
層［または発光層］６、ｐ型上部クラッド層７、ｐ型緩
衝層８およびｐ型キャップ層９は部分的に除去され、露
出したｎ型ＧａＮ層３の部分の上にｎ型電極１１が形成
されている。
【００２９】この実施形態１では、厚み約０．１５〜
０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａと厚
み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ緩衝層５とを
繰り返し成長して約１μｍとしている。また、厚み約
０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層７ａと厚み約２００オングストロームのｐ型ＧａＮ緩
衝層８とを繰り返し成長して下部クラッド層４および上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、厚み約２００オング
ストロームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ
0.8Ｎ層を形成している。
０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａと厚
み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ緩衝層５とを
繰り返し成長して約１μｍとしている。また、厚み約
０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層７ａと厚み約２００オングストロームのｐ型ＧａＮ緩
衝層８とを繰り返し成長して下部クラッド層４および上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、厚み約２００オング
ストロームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ
0.8Ｎ層を形成している。
【００３０】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【００３１】各半導体層の成長はＭＯＣＶＤ法により行
い、基板としてサファイア（０００１）Ｃ面を用いる。
III族ガス源としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族ガス源としてはアンモニア
（ＮＨ3）を用いる。ｎ型ドーパント源としてはモノシ
ラン（ＳｉＨ4）を用い、ｐ型ドーパント源としてはビ
スシクロペンタディエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）
を用いる。また、キャリアガスとしてはＨ2を用いる。
い、基板としてサファイア（０００１）Ｃ面を用いる。
III族ガス源としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族ガス源としてはアンモニア
（ＮＨ3）を用いる。ｎ型ドーパント源としてはモノシ
ラン（ＳｉＨ4）を用い、ｐ型ドーパント源としてはビ
スシクロペンタディエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）
を用いる。また、キャリアガスとしてはＨ2を用いる。
【００３２】まず、ＭＯＣＶＤ装置内にサファイア基板
１を導入して、Ｈ2中で基板温度約１０５０℃で基板を
熱することにより、基板の表面処理を行う。次に、基板
温度を約５００℃に下げてＧａＮまたはＡｌＮからなる
バッファ層２を成長させる。ＧａＮからなるバッファ層
の厚みは２５０オングストローム、ＡｌＮからなるバッ
ファ層の厚みは５００オングストロームとする。
１を導入して、Ｈ2中で基板温度約１０５０℃で基板を
熱することにより、基板の表面処理を行う。次に、基板
温度を約５００℃に下げてＧａＮまたはＡｌＮからなる
バッファ層２を成長させる。ＧａＮからなるバッファ層
の厚みは２５０オングストローム、ＡｌＮからなるバッ
ファ層の厚みは５００オングストロームとする。
【００３３】次に、基板温度を約１０２０℃に上げてｎ
型ＧａＮ層３を厚み約４μｍ成長させる。
型ＧａＮ層３を厚み約４μｍ成長させる。
【００３４】続いて、同じ基板温度でｎ型Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層４ａを約０．１５μｍ〜０．３μｍ成
長させ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｎ型Ｇ
ａＮ緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。
さらに、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長
を繰り返して、下部クラッド層４の厚みを約１μｍとす
る。
0.9Ｎクラッド層４ａを約０．１５μｍ〜０．３μｍ成
長させ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｎ型Ｇ
ａＮ緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。
さらに、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長
を繰り返して、下部クラッド層４の厚みを約１μｍとす
る。
【００３５】次に、基板温度を約８００℃にしてノンド
ープまたはＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0 .8Ｎ活性層［または
発光層］６を厚み約２００オングストローム成長させ
る。
ープまたはＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0 .8Ｎ活性層［または
発光層］６を厚み約２００オングストローム成長させ
る。
【００３６】続いて、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍにする。
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍにする。
【００３７】引き続いて、ｐ型ＧａＮキャップ層９を厚
み約１μｍ成長させる。
み約１μｍ成長させる。
【００３８】成長後のウェハーに対して約７００℃、Ｎ
2雰囲気中で熱アニーリングを行うことにより、ｐ型緩
衝層８、ｐ型クラッド層７ａおよびｐ型キャップ層９を
高濃度のｐ型層に変化させる。
2雰囲気中で熱アニーリングを行うことにより、ｐ型緩
衝層８、ｐ型クラッド層７ａおよびｐ型キャップ層９を
高濃度のｐ型層に変化させる。
【００３９】その後、ｎ型電極１１形成のためにｎ型Ｇ
ａＮ層３が露出するまでエッチングを行い、これにより
露出されたｎ型ＧａＮ層３上にｎ型電流１１を形成し、
ｐ型キャップ層９の上にｐ型電流１０を形成する。
ａＮ層３が露出するまでエッチングを行い、これにより
露出されたｎ型ＧａＮ層３上にｎ型電流１１を形成し、
ｐ型キャップ層９の上にｐ型電流１０を形成する。
【００４０】なお、ＧａＮ緩衝層の成長は、約１０００
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
【００４１】この実施形態１においては、ＡｌＧａＮク
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
【００４２】（実施形態２）この実施形態２では、厚み
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ
緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラッド層４の厚み
を約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａと厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８とを繰り返し成長して上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、実施形態１と同様
に、厚み約２００オングストロームのノンドープまたは
ＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層を形成している。その他
の構造は、実施形態１と同様である。
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ
緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラッド層４の厚み
を約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａと厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８とを繰り返し成長して上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、実施形態１と同様
に、厚み約２００オングストロームのノンドープまたは
ＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層を形成している。その他
の構造は、実施形態１と同様である。
【００４３】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【００４４】各半導体層の成長は実施形態１と同様にＭ
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。ＩＩＩ族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型
ドーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスと
しては実施形態１と同様のものを用いる。
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。ＩＩＩ族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型
ドーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスと
しては実施形態１と同様のものを用いる。
【００４５】まず、実施形態１と同様にして、サファイ
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
【００４６】続いて、ｎ型ＧａＮ層３と同じ約１０２０
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約５００℃に下げてｎ型ＧａＮ緩衝層５を約２００
オングストローム成長させる。さらに、上記ｎ型クラッ
ド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長を繰り返して、下部クラ
ッド層４の厚みを約１μｍにする。
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約５００℃に下げてｎ型ＧａＮ緩衝層５を約２００
オングストローム成長させる。さらに、上記ｎ型クラッ
ド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長を繰り返して、下部クラ
ッド層４の厚みを約１μｍにする。
【００４７】次に、実施形態１と同様にして活性層［ま
たは発光層］６を成長させる。
たは発光層］６を成長させる。
【００４８】続いて、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍとする。
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍとする。
【００４９】引き続いて、実施形態１と同様にしてｐ型
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
【００５０】なお、ＧａＮ緩衝層の成長は、約１０００
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
【００５１】この実施形態２においても、ＡｌＧａＮク
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
【００５２】（実施形態３）この実施形態３では、厚み
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型ＡｌＮ
緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラッド層４の厚み
を約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａと厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＡｌＮ緩衝層８とを繰り返し成長して上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、実施形態１と同様
に、厚み約２００オングストロームのノンドープまたは
ＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層を形成している。その他
の構造は、実施形態１と同様である。
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型ＡｌＮ
緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラッド層４の厚み
を約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．３μｍのｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａと厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＡｌＮ緩衝層８とを繰り返し成長して上
部クラッド層７の厚みを約１μｍとしている。また、活
性層［または発光層］６としては、実施形態１と同様
に、厚み約２００オングストロームのノンドープまたは
ＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層を形成している。その他
の構造は、実施形態１と同様である。
【００５３】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【００５４】各半導体層の成長は実施形態１と同様にＭ
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
【００５５】まず、実施形態１と同様にして、サファイ
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
【００５６】続いて、ｎ型ＧａＮ層３と同じ約１０２０
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約１０００℃または約１２００℃にしてｎ型ＡｌＮ
緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。さら
に、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長を繰
り返して、下部クラッド層４の厚みを約１μｍにする。
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約１０００℃または約１２００℃にしてｎ型ＡｌＮ
緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。さら
に、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝層５の成長を繰
り返して、下部クラッド層４の厚みを約１μｍにする。
【００５７】次に、実施形態１と同様にして活性層［ま
たは発光層］６を成長させる。
たは発光層］６を成長させる。
【００５８】続いて、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＡｌＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍにする。
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｐ型ＡｌＮ緩衝層８を約２００オングストロー
ム成長させる。さらに、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型
緩衝層８の成長を繰り返して、上部クラッド層７の厚み
を約１μｍにする。
【００５９】引き続いて、実施形態１と同様にしてｐ型
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型上部クラ
ッド層７、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化さ
せる。
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型上部クラ
ッド層７、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化さ
せる。
【００６０】その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極
１０およびｎ型電極１１を形成する。
１０およびｎ型電極１１を形成する。
【００６１】なお、ＡｌＮ緩衝層の成長温度は、約５０
０℃程度の低温でもよいが、ＡｌＮ緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約１０００℃または約１２００℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
０℃程度の低温でもよいが、ＡｌＮ緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約１０００℃または約１２００℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
【００６２】この実施形態３においては、ＡｌＧａＮク
ラッド層の間にＡｌＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
ラッド層の間にＡｌＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
【００６３】（実施形態４）この実施形態４では、厚み
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラ
ッド層４の厚みを約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．
３μｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａと厚み約
２００オングストロームのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝
層８とを繰り返し成長して上部クラッド層７ａの厚みを
約１μｍとしている。また、活性層［または発光層］６
としては、実施形態１と同様に、厚み約２００オングス
トロームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8
Ｎ層を形成している。その他の構造は、実施形態１と同
様である。
約０．１５〜０．３μｍのｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッ
ド層４ａと厚み約２００オングストロームのｎ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝層５とを繰り返し成長して下部クラ
ッド層４の厚みを約１μｍとし、厚み約０．１５〜０．
３μｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａと厚み約
２００オングストロームのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝
層８とを繰り返し成長して上部クラッド層７ａの厚みを
約１μｍとしている。また、活性層［または発光層］６
としては、実施形態１と同様に、厚み約２００オングス
トロームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8
Ｎ層を形成している。その他の構造は、実施形態１と同
様である。
【００６４】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【００６５】各半導体層の成長は実施形態１と同様にＭ
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
【００６６】まず、実施形態１と同様にして、サファイ
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
【００６７】続いて、ｎ型ＧａＮ層３と同じ約１０２０
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約１０００℃または約１２００℃にしてｎ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝層５を約２００オングストローム成
長させる。さらに、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝
層５の成長を繰り返して、下部クラッド層４の厚みを約
１μｍにする。
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．１５μｍ〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温
度を約１０００℃または約１２００℃にしてｎ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎ緩衝層５を約２００オングストローム成
長させる。さらに、上記ｎ型クラッド層４ａ／ｎ型緩衝
層５の成長を繰り返して、下部クラッド層４の厚みを約
１μｍにする。
【００６８】次に、実施形態１と同様にして活性層［ま
たは発光層］６を成長させる。
たは発光層］６を成長させる。
【００６９】続いて、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約１０００
℃または約１２００℃にしてｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ緩
衝層８を約２００オングストローム成長させる。さら
に、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型緩衝層８の成長を繰
り返して、上部クラッド層７の厚みを約１μｍにする。
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
〜０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約１０００
℃または約１２００℃にしてｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ緩
衝層８を約２００オングストローム成長させる。さら
に、上記ｐ型クラッド層７ａ／ｐ型緩衝層８の成長を繰
り返して、上部クラッド層７の厚みを約１μｍにする。
【００７０】引き続いて、実施形態１と同様にしてｐ型
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
【００７１】なお、ＡｌＮ緩衝層の成長温度は、約５０
０℃程度の低温でもよいが、ＡｌＮ緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約１０００℃または約１２００℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
０℃程度の低温でもよいが、ＡｌＮ緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約１０００℃または約１２００℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
【００７２】この実施形態４においては、ＡｌＧａＮク
ラッド層の間にＡｌＧａＮ緩衝層が形成されているの
で、表面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮ
クラッド層の結晶成長が可能であった。このように良質
で厚膜のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電
気特性および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体
レーザおよび発光ダイオードの実現が可能となる。
ラッド層の間にＡｌＧａＮ緩衝層が形成されているの
で、表面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮ
クラッド層の結晶成長が可能であった。このように良質
で厚膜のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電
気特性および光学特性が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体
レーザおよび発光ダイオードの実現が可能となる。
【００７３】（実施形態５）図２は、本発明の他の実施
形態であるＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系半導
体レーザ［または発光ダイオード］を示す断面図であ
る。
形態であるＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系半導
体レーザ［または発光ダイオード］を示す断面図であ
る。
【００７４】この素子は、サファイア基板１上に、薄層
のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２が形成さ
れ、その上に、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型下部クラッド層
４、ノンドープまたはＳｉドープＡｌwＧａzＩｎ1-w-z
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層［または発光層］
６、ｐ型上部クラッド層７およびｐ型ＧａＮキャップ層
９が積層形成されている。
のＧａＮまたはＡｌＮからなるバッファ層２が形成さ
れ、その上に、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型下部クラッド層
４、ノンドープまたはＳｉドープＡｌwＧａzＩｎ1-w-z
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層［または発光層］
６、ｐ型上部クラッド層７およびｐ型ＧａＮキャップ層
９が積層形成されている。
【００７５】ｎ型下部クラッド層４中には、ｎ型Ａｌy
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層４ａと薄層のｎ型
ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層５が積層形成さ
れ、ｐ型上部クラッド層７中には、ｐ型ＡｌyＧａ1-yＮ
（０＜ｙ＜１）クラッド層７ａと薄層のｐ型ＡｌxＧａ
1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層８が積層形成されて、下部
クラッド層４および上部クラッド層７の厚みが約１μｍ
程度にされている。
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層４ａと薄層のｎ型
ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層５が積層形成さ
れ、ｐ型上部クラッド層７中には、ｐ型ＡｌyＧａ1-yＮ
（０＜ｙ＜１）クラッド層７ａと薄層のｐ型ＡｌxＧａ
1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層８が積層形成されて、下部
クラッド層４および上部クラッド層７の厚みが約１μｍ
程度にされている。
【００７６】ｐ型キャップ層９の上にはｐ型電極１０が
形成されている。また、ｎ型下部クラッド層４、活性層
［または発光層］６、ｐ型上部クラッド層７、ｐ型緩衝
層８およびｐ型キャップ層９は、ｎ型ＧａＮ層３が一部
露出するように部分的に除去され、そのｎ型ＧａＮ３の
露出部上にｎ型電極１１が形成されている。
形成されている。また、ｎ型下部クラッド層４、活性層
［または発光層］６、ｐ型上部クラッド層７、ｐ型緩衝
層８およびｐ型キャップ層９は、ｎ型ＧａＮ層３が一部
露出するように部分的に除去され、そのｎ型ＧａＮ３の
露出部上にｎ型電極１１が形成されている。
【００７７】この実施形態５では、下部クラッド層４
は、厚み約０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層４ａ、厚み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ緩
衝層５、厚み約０．２５μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層４ａ、厚み約２００オングストロームのｎ型Ｇ
ａＮ緩衝層５および厚み約０．１５μｍのｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａを順次成長している。下部ク
ラッド層４の層厚は上記より０．７４μｍである。ま
た、上部クラッド層７は、厚み約０．１５μｍのｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａ、厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８、厚み約０．２５μｍの
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａ、厚み約２００オ
ングストロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８および厚み約０．
３μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを順次成
長している。上部クラッド層５の層厚は上記より０．７
４μｍである。さらに、活性層［または発光層］６とし
ては、実施形態１と同様に、厚み約２００オングストロ
ームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層
を形成している。その他の構造は、実施形態１と同様で
ある。
は、厚み約０．３μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド
層４ａ、厚み約２００オングストロームのｎ型ＧａＮ緩
衝層５、厚み約０．２５μｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層４ａ、厚み約２００オングストロームのｎ型Ｇ
ａＮ緩衝層５および厚み約０．１５μｍのｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層４ａを順次成長している。下部ク
ラッド層４の層厚は上記より０．７４μｍである。ま
た、上部クラッド層７は、厚み約０．１５μｍのｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａ、厚み約２００オングス
トロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８、厚み約０．２５μｍの
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａ、厚み約２００オ
ングストロームのｐ型ＧａＮ緩衝層８および厚み約０．
３μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７ａを順次成
長している。上部クラッド層５の層厚は上記より０．７
４μｍである。さらに、活性層［または発光層］６とし
ては、実施形態１と同様に、厚み約２００オングストロ
ームのノンドープまたはＳｉドープＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ層
を形成している。その他の構造は、実施形態１と同様で
ある。
【００７８】この半導体レーザ［または発光ダイオー
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
ド］の製造は、以下のようにして行われる。
【００７９】各半導体層の成長は実施形態１と同様にＭ
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
ＯＣＶＤ法により行い、基板としてサファイア（０００
１）Ｃ面を用いる。III族ガス源、Ｖ族ガス源、ｎ型ド
ーパント源、ｐ型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態１と同様のものを用いる。
【００８０】まず、実施形態１と同様にして、サファイ
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
ア基板１上にバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３を成長
させる。
【００８１】続いて、ｎ型ＧａＮ層３と同じ約１０２０
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｎ型ＧａＮ緩衝層５を約２００オングストロー
ム成長させる。次に、約１０２０℃の基板温度でｎ型Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを約０．２５μｍ成長さ
せ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｎ型ＧａＮ
緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。さら
に、約１０２０℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎク
ラッド層４ａを約０．１５μｍ成長させる。
℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを
約０．３μｍ成長させ、その後、基板温度を約５００℃
に下げてｎ型ＧａＮ緩衝層５を約２００オングストロー
ム成長させる。次に、約１０２０℃の基板温度でｎ型Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層４ａを約０．２５μｍ成長さ
せ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｎ型ＧａＮ
緩衝層５を約２００オングストローム成長させる。さら
に、約１０２０℃の基板温度でｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎク
ラッド層４ａを約０．１５μｍ成長させる。
【００８２】次に、実施形態１と同様にして活性層［ま
たは発光層］６を成長させる。
たは発光層］６を成長させる。
【００８３】続いて、基板温度を約１０２０℃に上げて
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
成長させ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｐ型
ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストローム成長させ
る。次に、約１０２０℃の基板温度でｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎクラッド層７ａを約０．２５μｍ成長させ、その
後、基板温度を約５００℃に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８
を約２００オングストローム成長らはる。さらに、約１
０２０℃の基板温度でｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層
７ａを約０．３μｍ成長させる。
ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層７ａを約０．１５μｍ
成長させ、その後、基板温度を約５００℃に下げてｐ型
ＧａＮ緩衝層８を約２００オングストローム成長させ
る。次に、約１０２０℃の基板温度でｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎクラッド層７ａを約０．２５μｍ成長させ、その
後、基板温度を約５００℃に下げてｐ型ＧａＮ緩衝層８
を約２００オングストローム成長らはる。さらに、約１
０２０℃の基板温度でｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎクラッド層
７ａを約０．３μｍ成長させる。
【００８４】引き続いて、実施形態１と同様にしてｐ型
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
キャップ層９を成長させ、ｐ型緩衝層８、ｐ型クラッド
層７ａ、ｐ型キャップ層９を高濃度のｐ型層に変化させ
る。その後、実施形態１と同様にしてｐ型電極１０およ
びｎ型電極１１を形成する。
【００８５】なお、ＧａＮ緩衝層の成長は、約１０００
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
℃または約１２００℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、ＧａＮ緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約５００℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
【００８６】この実施形態５においては、ＡｌＧａＮク
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。また、活性層［または
発光層］に近付くにつれてＡｌＧａＮクラッド層を薄く
しているので、クラッド層の結晶状態をさらに良好にす
ることができた。このように良質で厚膜なクラッド層が
得られるので、量産性に優れ、電気特性および光学特性
が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザおよび発光ダイ
オードの実現が可能となる。
ラッド層の間にＧａＮ緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なＡｌＧａＮクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。また、活性層［または
発光層］に近付くにつれてＡｌＧａＮクラッド層を薄く
しているので、クラッド層の結晶状態をさらに良好にす
ることができた。このように良質で厚膜なクラッド層が
得られるので、量産性に優れ、電気特性および光学特性
が良好なＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザおよび発光ダイ
オードの実現が可能となる。
【００８７】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、成長条件、有機金属化合物ガスの種類、使
用材料等は上記実施形態に示した以外のものを用いるこ
とができる。
のではなく、成長条件、有機金属化合物ガスの種類、使
用材料等は上記実施形態に示した以外のものを用いるこ
とができる。
【００８８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、下部クラッド層中および上部クラッド層中
に、緩衝層を単層または複数層形成されており、クラッ
ド層／緩衝層を繰り返して成長することにより、表面状
態が良好でクラックの無い良質なクラッド層を所望の厚
みに成長できる。
によれば、下部クラッド層中および上部クラッド層中
に、緩衝層を単層または複数層形成されており、クラッ
ド層／緩衝層を繰り返して成長することにより、表面状
態が良好でクラックの無い良質なクラッド層を所望の厚
みに成長できる。
【００８９】ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層
の場合、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層とクラッ
ド層とを繰り返して成長することにより、上部クラッド
層および下部クラッド層を約１μｍ程度成長することが
可能である。この上部クラッド層、下部クラッド層およ
びＡｌwＧａzＩｎ1-w-zＮ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１活
性層［または発光層］により、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体
レーザ素子および発光ダイオードが実現可能である。
の場合、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層とクラッ
ド層とを繰り返して成長することにより、上部クラッド
層および下部クラッド層を約１μｍ程度成長することが
可能である。この上部クラッド層、下部クラッド層およ
びＡｌwＧａzＩｎ1-w-zＮ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１活
性層［または発光層］により、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体
レーザ素子および発光ダイオードが実現可能である。
【００９０】このように良質で厚膜なクラッド層が得ら
れるので、量産性に優れ、電気特性および光学特性が良
好な半導体レーザおよび発光ダイオードの実現が可能と
なる。
れるので、量産性に優れ、電気特性および光学特性が良
好な半導体レーザおよび発光ダイオードの実現が可能と
なる。
【図１】本発明の一実施形態である半導体レーザ［また
は発光ダイオード］を示す断面模式図である。
は発光ダイオード］を示す断面模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態である半導体レーザ［ま
たは発光ダイオード］を示す断面模式図である。
たは発光ダイオード］を示す断面模式図である。
【図３】従来の半導体レーザ［または発光ダイオード］
を示す断面模式図である。
を示す断面模式図である。
【図４】従来の半導体レーザにおけるＡｌＧａＮクラッ
ド層表面を示す平面模式図である。
ド層表面を示す平面模式図である。
【図５】従来の半導体レーザにおけるＡｌＧａＮクラッ
ド層の作製工程を示す断面模式図である。
ド層の作製工程を示す断面模式図である。
１ サファイア（０００１）基板 ２ ＧａＮまたはＡｌＮバッファ層 ３ ｎ型ＧａＮ層 ４ 下部クラッド層 ４ａ ｎ型ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層 ５ 薄層ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層 ６ ノンドープまたはＳｉドープＡｌwＧａzＩｎ1-w-z
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層または発光層 ７ 上部クラッド層 ７ａ ｐ型ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層 ８ 薄層ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層 ９ ｐ型ＧａＮキャップ層 １０ ｐ型電極 １１ ｎ型電極
Ｎ（０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）活性層または発光層 ７ 上部クラッド層 ７ａ ｐ型ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）クラッド層 ８ 薄層ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）緩衝層 ９ ｐ型ＧａＮキャップ層 １０ ｐ型電極 １１ ｎ型電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に、少なくとも、ＡｌＧａＮから
なる下部クラッド層と、活性層または発光層と、ＡｌＧ
ａＮからなる上部クラッド層とが基板側からこの順に形
成され、前記下部クラッド層中および該上部クラッド層
中に、緩衝層が単層または複数層形成されていることを
特徴とする化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記緩衝層は、ＧａＮからなることを特
徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記緩衝層は、ＡｌＮまたはＡｌXＧａ
1-XＮ（０＜Ｘ＜１）からなることを特徴とする請求項
１に記載の化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記下部クラッド層と基板との間にＧａ
Ｎ層を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記活性層または発光層が、ＡｌWＧａZ
Ｉｎ1-W-ZＮ（０≦Ｗ≦１、０≦Ｚ≦１からなることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の化合物半導
体発光素子。 - 【請求項６】 基板上に、少なくとも、下部クラッド層
と、活性層または発光層と、上部クラッド層とがこの順
に形成された化合物半導体発光素子におけるクラッド層
の製造方法であって、 ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層中及びＡｌＧａＮか
らなる下部クラッド層中に、ＡｌXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦
１）からなる緩衝層を単層または複数層成長させること
を特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720495A JP3219231B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20720495A JP3219231B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001128662A Division JP3456980B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 化合物半導体層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955560A JPH0955560A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3219231B2 true JP3219231B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=16535965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20720495A Expired - Fee Related JP3219231B2 (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219231B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4712169B2 (ja) | 1999-09-10 | 2011-06-29 | シャープ株式会社 | 窒化物系半導体レーザ素子および光学式情報再生装置 |
| JP2002252427A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Nec Corp | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子およびｉｉｉ族窒化物半導体基板 |
| JP4204982B2 (ja) | 2002-04-04 | 2009-01-07 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP2008047940A (ja) * | 2007-10-29 | 2008-02-28 | Sharp Corp | 化合物半導体発光素子 |
| JP6993843B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2022-01-14 | 日機装株式会社 | 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-08-14 JP JP20720495A patent/JP3219231B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0955560A (ja) | 1997-02-25 |
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