JP4763818B2 - 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
なお、本明細書において、低欠陥領域とは、欠陥密度が10 6 cm −2 以下の領域であり、基板のほぼ全面がこのような低欠陥領域となっているものをいう。
ここでは、ELOG法を用いた基板の作製方法を示したが、基板の作成方法の違いにより本発明の主旨や効果が変わることはない。すなわち、その表面に低欠陥領域を有する窒化物半導体基板を用いればよい。
先に述べた方法等により、低欠陥領域のあるGaN基板を得ることができる。本実施形態における基板は、基板全面において、ほぼ106cm-2以下の欠陥密度であるとする。
基板面内に低欠陥領域が存在する基板上に、そのまま窒化物半導体膜を成長した場合について、図3を参照して説明する。31は低欠陥密度の領域を含む基板に、図4に示す窒化物半導体薄膜膜をMOCVDで成長したウエハーである。32はそのウエハーに入ったクラックである。
レーザストライプの位置を掘り込み領域上に作製した比較例の半導体レーザ素子を作製した。レーザストライプの位置以外については本実施形態の構成と同じである。レーザストライプを掘り込み領域16の直上に作製した構成について、素子化を行い、上記と同様にして寿命試験を行った。この場合の歩留まりは35%以下であった。この歩留まりの低下は、半導体レーザ素子に内包される歪みの違いにより引き起こされると考えられる。基板に掘り込み領域を形成しなかった場合に多数のクラックが発生したように、かなりの歪みが内包されていると考えられる。
また、歩留まりが、掘り込み領域の掘り込み幅X(図2参照)、掘り込み深さZ、および基板上に成長される窒化物半導体膜の全膜厚とに相関することを見出した。なお、窒化物半導体膜の全膜厚とは図4に示したn型GaN層40からp型GaNコンタクト層49までの窒化物半導体の全ての層を含む厚さである。
さらに、リッジを作製する位置に関しては、掘り込み領域16の端から5μm以内に作製した場合、大きく寿命試験の歩留まりを落とした。これは、掘り込み領域周辺に大きな歪みが存在しているためと考えられる。よって、レーザストライプの位置は、掘り込み領域の端から5μm以上離した領域に作製する必要がある。さらに、レーザストライプの位置を決める上で、歪みが小さい領域に作製するだけでなく、平坦性の高い領域に作製する必要がある。
11、71 窒化物半導体膜
12、72 レーザストライプ
13、73 電流狭窄用SiO2
14、74、133 p型電極
15、75、134 n型電極
16、22、52、76、82、131、1002 掘り込み領域
31、135 GaN基板上の窒化物半導体膜
32 クラック
40 n型GaN層
41 n型Al0.062Ga0.938N第一クラッド層
42 n型Al0.1Ga0.9N第二クラッド層
43 n型Al0.062Ga0.938N第三クラッド層
44 n型GaNガイド層
45 InGaN/GaN―3MQW活性層
46 p型Al0.3Ga0.7N蒸発防止層
47 p型GaNガイド層
48 p型Al0.062Ga0.938Nクラッド層
49 p型GaNコンタクト層
1003 掘りこみ領域間の領域
1004 導波路ストライプ
1005 波線状のモフォロジー
Claims (4)
- 少なくとも表面が窒化物半導体からなる基板と、当該基板の表面上に積層され且つストライプ状のレーザ光導波路構造を有する複数の窒化物半導体膜と、から成る窒化物半導体レーザ素子において、
前記基板の表面は、欠陥密度が106cm−2以下の低欠陥領域を有しており、
当該低欠陥領域にストライプ状の掘り込み領域が形成され、
当該掘り込み領域の上部以外に前記レーザ光導波路構造が形成してあり、
前記低欠陥領域に形成された、前記掘り込み領域の端から5μm以上離れた領域の上方に前記レーザ光導波路構造が形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 - 前記低欠陥領域に、複数の前記掘り込み領域が形成されることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 少なくとも表面が窒化物半導体からなる基板と、当該基板の前記表面上に積層された複数の窒化物半導体膜と、から成る窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、
少なくとも前記表面の欠陥密度が10 6 cm −2 以下の低欠陥領域を有する前記基板の該低欠陥領域にストライプ状の掘り込み領域を形成する第1の工程と、
前記基板の前記表面上に前記複数の窒化物半導体膜を形成する第2の工程と、
前記複数の窒化物半導体膜にストライプ状のレーザ光導波路構造を形成する第3の工程と、を有し、
前記レーザ光導波路構造を、前記掘り込み領域の端から5μm以上離れた領域の上方に形成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。 - 前記掘り込み領域は、複数の方向に形成されることを特徴とする請求項3に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
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