JP5232993B2 - 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図2〜図4は、図1に示した窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。まず、図1〜図4を参照して、第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子50の構造について説明する。
図10は、本発明の第1実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子60の構造を説明するための断面図である。図10を参照して、この第1実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子60では、上記第1実施形態と異なり、半導体レーザ素子層3がn型GaN基板61の非極性面であるa面((11−20)面)からなる主表面上に、下地層2を介して形成される場合について説明する。なお、n型GaN基板61は、本発明の「基板」の一例である。
図11および図12は、図8に示した第1実施形態の製造プロセスによるn型GaN基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡写真である。図6、図11および図12を参照して、上記第1実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
図13は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図14および図15は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図13〜図15を参照して、この第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子70では、上記第1実施形態と異なり、n型GaN基板71の(1−100)面からなる主表面に、エッチング技術を用いて、[11−20]方向(図13の紙面奥方向)に延びる溝部80を形成した後に、半導体レーザ素子層3を形成する場合について説明する。なお、n型GaN基板71は、本発明の「基板」の一例であり、溝部80は、本発明の「凹部」の一例である。
図16は、本発明の第2実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子90の構造を説明するための断面図である。図16を参照して、この第2実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子90では、上記第2実施形態と異なり、半導体レーザ素子層3がn型GaN基板91の非極性面であるa面((11−20)面)からなる主表面上に形成される場合について説明する。なお、n型GaN基板91は、本発明の「基板」の一例である。
図17は、本発明の第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子とモニタ用PD内蔵サブマウントとを組み合わせた構造を示した断面図である。図17を参照して、第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子100とモニタ用PD(フォトダイオード)内蔵サブマウント110とを組み合わせた構造について説明する。
図18は、本発明の第4実施形態による2次元面発光素子の構造を示した斜視図である。図19および図20は、図18に示した2次元面発光素子を用いた面発光レーザ装置の構造を示した平面図および断面図である。図4、図13および図18〜図20を参照して、第4実施形態による2次元面発光素子200およびそれを用いた面発光型レーザ装置300の構造について説明する。
2 下地層
3 半導体レーザ素子層(窒化物系半導体素子層)
4 バッファ層(窒化物系半導体素子層)
5 n型クラッド層(窒化物系半導体素子層)
6 発光層(窒化物系半導体素子層)
7 p型クラッド層(窒化物系半導体素子層)
8 p型コンタクト層(窒化物系半導体素子層)
20a、60a、70a、90a 光出射面(端面)
20c、60c、70c、90c、100c、200c 反射面
30、80、92 凹部
30a、80a、92a 内側面(凹部の片側の側面)
100a、200a 端面
111 PD(光センサ)
Claims (9)
- 基板上に、(H、K、−H−K、0)面を主面とする発光層を有する窒化物系半導体素子層と、
前記窒化物系半導体素子層の前記発光層を含む領域の端部に形成され、前記発光層の主面に対して略垂直な方向に延びる(000−1)面からなる端面と、
前記(000−1)面からなる端面と対向する領域に形成され、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなり、前記(000−1)面からなる端面に対して所定の角度傾斜して延びる反射面とを備える、窒化物系半導体発光素子。 - 前記(000−1)面からなる端面は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる、請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体からなる前記反射面は、(1−101)面および(11−22)面のいずれかの面方位を有し、
前記基板が(1−100)面からなる主表面を有する場合、前記反射面は、(1−101)面であり、
前記基板が(11−20)面からなる主表面を有する場合、前記反射面は、(11−22)面である、請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記基板は、(H、K、−H−K、0)面からなる主表面を有し、
前記窒化物系半導体素子層の(000−1)面からなる端面は、前記基板の主表面内の[K、−H、−K+H、0]方向にストライプ状に延びるように前記基板に形成された凹部の片側の側面に沿って、前記基板の主表面に対して略垂直に形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 前記基板に形成された前記凹部の片側の側面は、(000−1)面からなる、請求項4に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体素子層の前記発光層の前記(000−1)面からなる端面から出射されたレーザ光は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる前記反射面により、前記発光層からの出射方向と交差する方向に出射方向が変化されて、前記レーザ光のモニタ用の光センサに入射されるように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
- 前記窒化物系半導体素子層の前記発光層の前記(000−1)面からなる端面から出射されたレーザ光は、前記窒化物系半導体素子層の成長面からなる前記反射面により、前記発光層からの出射方向と交差する方向に出射方向が変化されることにより、面発光型レーザの光源として用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
- (H、K、−H−K、0)面からなる主表面を有する基板に、前記基板の主表面内の[K、−H、−K+H、0]方向にストライプ状に延びる凹部を形成する工程と、
前記基板の主表面上の、前記基板に形成された前記凹部の片側の側面と対応する領域に、窒化物系半導体の(000−1)面からなる端面を成長させるとともに、前記(000−1)面からなる端面と対向する領域に前記(000−1)面からなる端面に対して所定の角度傾斜して延びる前記窒化物系半導体層の成長面からなる反射面を成長させることにより、(H、K、−H−K、0)面を主面とする発光層を有する窒化物系半導体素子層を形成する工程とを備える、窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記基板に形成された前記凹部の片側の側面は、(000−1)面からなる、請求項8に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。
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