JP5572919B2 - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5572919B2 JP5572919B2 JP2008124130A JP2008124130A JP5572919B2 JP 5572919 B2 JP5572919 B2 JP 5572919B2 JP 2008124130 A JP2008124130 A JP 2008124130A JP 2008124130 A JP2008124130 A JP 2008124130A JP 5572919 B2 JP5572919 B2 JP 5572919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective film
- nitride semiconductor
- film
- semiconductor layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 188
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 171
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 238
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 341
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 230
- 238000000034 method Methods 0.000 description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 21
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000851 scanning transmission electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- MHYQBXJRURFKIN-UHFFFAOYSA-N C1(C=CC=C1)[Mg] Chemical compound C1(C=CC=C1)[Mg] MHYQBXJRURFKIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 that is Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
また、端面劣化を抑制するために、共振器端面に密着層を介して端面コート膜を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献4)。
また、次世代光ディスクの再生に用いるような小型で低出力の窒化物半導体レーザ素子の需要が高まっている。窒化物半導体レーザ素子の共振器面の反射率を高くすると、低出力であっても共振器面への負荷が大きい。そのため、高出力の半導体レーザと同様に、共振器面の光出射に関連する構造を改良する必要がある。
第1保護膜は、活性層に隣接する部位と第1及び第2窒化物半導体層に隣接する部位とで、結晶性が異なる膜構造を有することを特徴とする。
また、第1保護膜は、3nm〜1000nmの膜厚であるか、六方晶系の結晶構造を有する材料で形成されてなるか、第1及び第2窒化物半導体層に接する領域において、共振器面と同軸配向の結晶構造を有するか、第2保護膜によって被覆されてなることが好ましい。
さらに、第2保護膜と、前記活性層に接する領域と、前記第1及び第2窒化物半導体層に接する領域とは、この順に、走査透過電子顕微鏡によって明度が高く又は低く観察されることが好ましい。
また、第2保護膜は、10nm〜1500nmの膜厚であることが好ましい。
前記第1及び第2窒化物半導体層に隣接する部位と、前記活性層に隣接する部位と、前記第2保護膜とは、この順に、結晶性が良いことが好ましい。
第1保護膜は、窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆するものであるが、必ずしも共振器面の全面を被覆する必要はなく、少なくとも、共振器面の光導波路領域(活性層及びその上下層の一部に及ぶ)を被覆するものであればよい。また、第1保護膜は、共振器面以外の面を、部分的に被覆していてもよい。
なお、電子線回折像の観察は、保護膜が形成されている端面に対して保護膜の断面が露出するように切断し、電子線を当てて行うことができる。電子線回折像の観察は、例えば、日本電子株式会社製:JEM-2010F型を用いて行うことができる。
また、活性層12(任意にその近傍領域)に接する領域25aと、第1窒化物半導体層11及び第2窒化物半導体層13に接する領域とは実質的に同一材料で形成されている。なお、その製造方法等によって、両者の組成に若干の差異が生じることがあってもよい。
つまり、顕微鏡における第1保護膜の観察において、結晶性の違いに起因して、活性層に接する領域と、第1窒化物半導体層及び第2窒化物半導体層に接触する領域とで、両者に視覚的に差異が認められる。
特に、STEM、TEM等による観察では、その膜の状態の違い(結晶質である場合は、その結晶性又は結晶状態)により明暗(コントラスト)が観察される。
具体的には、図3に示すように、第1保護膜の第1窒化物半導体層11及び第2窒化物半導体層13に接触する領域と活性層に接する領域とで明暗(明部及び暗部)が観察される。第1窒化物半導体層11及び第2窒化物半導体層13に接触する領域が暗く(明度が低く)、活性層に接する領域では明るく(明度が高く)観察される。
これらの方法に限られず、公知の方法を用いて保護膜の結晶性を評価することが可能である。
なかでも、前処理及びECRプラズマスパッタ法の組み合わせが好ましい。
特に、第1保護膜として酸化膜を形成する場合には、前処理は酸素又はオゾン、窒化膜を形成する場合には、前処理は窒素を用いることが好ましい。
活性層に接する領域において、密着性を向上させるためには、前処理時又は成膜時に各種の条件を調整することによって、結晶性を異ならせることができる。例えば、前処理の時間を短くする、前処理時のガスの圧力を低くする、マイクロ波/RF電力を低くする等の方法により実現できる。成膜時の条件としては、成膜時のガスの圧力、マイクロ波/RF電力を調整することにより実現できる。
共振器面の活性層部分のみ前処理を行う。共振器面の活性層部分と、第1窒化物半導体層及び第2窒化物半導体層部分とで前処理方法及び/又は前処理条件を変える。活性層部分にマスクを設けて第1窒化物半導体層及び第2窒化物半導体層部分に第1保護膜を形成し、その後に活性層部分に第1保護膜を形成する。あるいはその逆の順番で第1保護膜を形成する等の方法が挙げられる。
活性層がInを含有する層を含む多重量子井戸構造により形成される場合、その組成比、In混晶比の違いにより、結晶性の異なる領域が不連続であったり、分断されていたりすることがある。
本発明では、特に発振波長が220nm〜580nmのものにおいて、第1保護膜の剥がれを有効に防止し、CODレベルを向上させることができる。
本発明のレーザ素子では、リッジが形成されていることは必ずしも必要ではなく、例えば、窒化物半導体層に電流狭窄層を形成した半導体レーザ素子であってもよい。
窒化物半導体基板は、MOCVD法、HVPE法、MBE法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。また、例えば、特開2006−24703号公報に例示されている種々の基板等の公知の基板、市販の基板等を用いてもよい。
また、GaN(11−20)面方向から電子線を入射し、第2保護膜の電子線回折像を観察すると、図6Cに示すように、回折像に回折点がない状態で観察された。これらの観察により、第2保護膜は、アモルファス状であることが確認された。
なお、p電極及びn電極は、基板に対して同じ面側に形成されていてもよい。
なお、窒化物半導体層の側面から、埋込膜15、p電極16及び第3保護膜17の上面には、pパッド電極18が形成されていることが好ましい。
第2窒化物半導体層表面に形成された保護膜は、窒化物半導体層の結晶面と同軸配向であることが好ましく、特にC軸配向であることが好ましい。これにより半導体層表面と保護膜との密着性を良好なものとすることができる。
実施例1
この実施例の窒化物半導体レーザ素子は、図1及び図2A、図2Bに示すように、C面を成長面とするGaN基板10上に、第1窒化物半導体層(例えば、n側)11、活性層12及び表面にリッジ14が形成された第2窒化物半導体層(例えば、p側)13をこの順に積層しており、M面を共振器面とする共振器が形成されて構成されている。
このような窒化物半導体レーザ素子は、共振器面に第1保護膜25及び第2保護膜26、さらに、埋込膜15、p電極16、n電極19、第3保護膜17、pパッド電極18等が形成されている。
共振器面は、主としてM軸配向を有する窒化物半導体層により形成されており、第1保護膜25は、図2A及び図2Bに示すように、少なくとも一方の共振器面において、その共振器面と同軸、つまり、M軸配向しており、さらにその上に、第2保護膜26が形成されている。
この第1保護膜25を、加速電圧200kV、暗視野でSTEM観察を行ったところ、図3に示すような断面STEM像が得られた。活性層に接する領域25aにおいて、それ以外の領域に比較して、明るく(明度が高く)観察され、視覚的にその結晶性が異なることが認められた。
まず、窒化ガリウム基板を準備する。反応器中で、この窒化ガリウム基板上に、1160℃でTMA(トリメチルアルミニウム)、TMG(トリメチルガリウム)、アンモニア、シランガスを用い、Siを4×1018/cm3ドープしたAl0.03Ga0.97Nよりなる層を膜厚2μmで成長させる。なお、このn側クラッド層は超格子構造とすることもできる。
続いて、シランガスを止め、1000℃でアンドープGaNよりなるn側光ガイド層を0.175μmの膜厚で成長させる。このn側光ガイド層にn型不純物をドープしてもよい。
続いて、Cp2Mg、TMAを止め、1000℃で、バンドギャップエネルギーがp側キャップ層10よりも小さい、アンドープGaNよりなるp側光ガイド層を0.145μmの膜厚で成長させる。
最後に、1000℃で、p側クラッド層の上に、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層を15nmの膜厚で成長させる。
このリッジ部の側面をZrO2からなる埋込膜で保護する。
次に、第3保護膜で覆われていない露出しているp電極上に連続して、Ni(8nm)/Pd(200nm)/Au(800nm)で、pパッド電極を形成する。
その後、基板厚みが80μmになるように窒化物半導体層の成長面と反対側の面から研磨を行う。
n電極とp電極及びpパッド電極とを形成したウェハ状の窒化物半導体基板の第1の主面側に凹部溝をけがきによって形成する。この凹部溝は、例えば、深さを10μmとする。また、共振器面と平行方向に、側面から50μm、垂直方向に15μmの幅とする。次に、この凹部溝を劈開補助線として窒化物半導体基板のn電極の形成面側からバー状に劈開し、劈開面((1−100)面、六角柱状の結晶の側面に相当する面=M面)を共振器面とする。共振器長は800μmとし、その後、p電極に平行な方向で、バーをチップ化することで半導体レーザ素子とする。
出射側の端面のAl2O3からなる第1保護膜の上に、ECRスパッタ装置にて、Alターゲットを用い、Arの流量が30sccm、酸素の流量が4sccm、マイクロ波/RF電力500WでAl2O3からなる第2保護膜を100nm成膜する。
反射側には、出射側と同様の成膜条件で、Al2O3からなる第1保護膜(20nm)を形成した後、Al2O3からなる第2保護膜(40nm)を形成する。その上に(SiO2/ZrO2)を(67nm/44nm)で6周期成膜してもよい。
それらの測定結果を図4に示す。
実線で示したデータが、結晶性が面内で異なる第1保護膜を有する本発明のレーザ素子の電流−光出力特性を示し、点線で示したデータが、比較例である結晶性が面内で同一の厚膜の保護膜を有するレーザ素子の電流−光出力特性を示す。電流−光出力特性曲線では、注入電流の増加と共に光出力が増加し、光出力がCODレベルに達すると端面が破壊されレーザ発振が停止する。
図4によれば、本発明の保護膜を備えるレーザ素子において、CODレベルが、比較例に対して著しく高いことが分かった。
この実施例では、第1保護膜と第2保護膜とを材料及び膜厚を変更し、第1保護膜が酸化膜の場合には酸素プラズマを、窒化膜の場合には窒素プラズマを用いた表面処理を行う以外、実施例1と同様にレーザ素子を作製する。
第1保護膜及び第2保護膜は、表2に示す組成及び膜厚とする。なお、実施例2〜5では、Ni系のp電極及びTi系のn電極を用い、実施例6〜9では、Ni系のp電極及びV系のn電極を用いた。
この実施例では、出射側の端面のAl2O3からなる第1保護膜(20nm)の上に、第2保護膜としてAl2O3(40nm)を成膜し、その上に、Al2O3/ZrO2(60nm/43nm)を2周期成膜し、最後にAl2O3(120nm)を形成する。
また、反射側には、Al2O3/ZrO2(60nm/43nm)を6周期成膜する。
これらの条件以外は、実施例1と同様にレーザ素子を作製する。
このようなレーザ素子では、出射側に形成された高反射率のZrO2は剥がれやすい傾向があるが、その上に最外層としてAl2O3を形成することによって、ZrO2が剥れにくくなり、安定した素子動作のレーザ素子を得ることができ、実施例1と同様にCODレベルが向上し、寿命特性が良好となる。
11 第1窒化物半導体層
12 活性層
13 第2窒化物半導体層
14 リッジ
15 埋込膜
16 p電極
17 第3保護膜
18 p側パッド電極
19 n電極
25 保護膜
25a 活性層に接する領域
26 第2保護膜
Claims (6)
- 第1窒化物半導体層、活性層、第2窒化物半導体層を含み、端面を備えた共振器を有する窒化物半導体層と、少なくとも一方の端面に接触する第1保護膜とを有する窒化物半導体レーザ素子であって、
前記第1保護膜は、前記端面を、プラズマ処理装置を用いてプラズマに晒して表面処理を行った後、前記プラズマ処理装置から取り出してECRスパッタ装置に移し、前記ECRスパッタ装置によってスパッタリングすることによって形成された膜であり、
前記第1保護膜の前記第1及び第2窒化物半導体層に隣接する部位は、加速電圧200kV、暗視野でSTEM観察した際の像が活性層に隣接する部位について観察される像よりも暗い程度に、結晶性が良い窒化物半導体レーザ素子。 - 前記第1保護膜は、3nm〜1000nmの膜厚である請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1保護膜は、六方晶系の結晶構造を有する材料で形成されてなる請求項1又は2に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1保護膜は、第2保護膜によって被覆されてなる請求項1〜3のいずれか1つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第1及び第2窒化物半導体層に隣接する部位と、前記活性層に隣接する部位と、前記第2保護膜とは、この順に、結晶性が良い請求項4に記載の窒化物半導体レーザ素子。
- 前記第2保護膜は、10nm〜1500nmの膜厚である請求項4又は5に記載の窒化物半導体レーザ素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008124130A JP5572919B2 (ja) | 2007-06-07 | 2008-05-12 | 窒化物半導体レーザ素子 |
US12/132,880 US7804872B2 (en) | 2007-06-07 | 2008-06-04 | Nitride semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007151636 | 2007-06-07 | ||
JP2007151636 | 2007-06-07 | ||
JP2008124130A JP5572919B2 (ja) | 2007-06-07 | 2008-05-12 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009016798A JP2009016798A (ja) | 2009-01-22 |
JP5572919B2 true JP5572919B2 (ja) | 2014-08-20 |
Family
ID=40357281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008124130A Active JP5572919B2 (ja) | 2007-06-07 | 2008-05-12 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5572919B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5383313B2 (ja) * | 2009-05-20 | 2014-01-08 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体発光装置 |
CN111668697B (zh) * | 2019-03-07 | 2023-04-18 | 旭化成株式会社 | 氮化物半导体元件 |
JP7363917B2 (ja) * | 2019-11-15 | 2023-10-18 | ウシオ電機株式会社 | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4451371B2 (ja) * | 2004-12-20 | 2010-04-14 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
JP2006190567A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線装置 |
JP4734923B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2011-07-27 | ソニー株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
JP5285835B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2013-09-11 | 株式会社東芝 | 半導体素子およびその製造方法 |
JP4946243B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2012-06-06 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体レーザ素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置、光学式情報再生装置 |
JP2007081197A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
JP5004597B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2012-08-22 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
JP2008016685A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 |
JP5670009B2 (ja) * | 2007-02-26 | 2015-02-18 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
JP5681338B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2015-03-04 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
-
2008
- 2008-05-12 JP JP2008124130A patent/JP5572919B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009016798A (ja) | 2009-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7646798B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP4978454B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
US7668218B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP2008227002A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5391588B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
KR101545347B1 (ko) | 질화물 반도체 레이저 소자 | |
JP4621791B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
US7773650B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP4985374B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5670009B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5572919B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
KR101407885B1 (ko) | 질화물 반도체 레이저 소자 | |
JP5343687B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2008218523A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
US7804872B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP2008205171A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5640398B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
JP5735216B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5707929B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5681338B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5223342B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
TW202335388A (zh) | 氮化物半導體雷射元件 | |
JP2023084658A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2011096870A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110509 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120612 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120801 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130415 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130415 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140217 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140325 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140325 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5572919 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |