JPH10256645A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH10256645A JPH10256645A JP5728597A JP5728597A JPH10256645A JP H10256645 A JPH10256645 A JP H10256645A JP 5728597 A JP5728597 A JP 5728597A JP 5728597 A JP5728597 A JP 5728597A JP H10256645 A JPH10256645 A JP H10256645A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 選択成長により共振器を形成するGaN系半
導体レーザを提供する。 【解決手段】 (0001)面サファイア基板1上にn
−GaNコンタクト層3を介してIn0.2Ga0.8N活性
層5をn−Al0.1Ga0.9Nクラッド層4およびp−A
l0.1Ga0.9Nクラッド層6で挟むダブルヘテロ構造を
有している。p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6の上部
には、p−GaNコンタクト層7を有し、p−GaNコ
ンタクト層7側にはp側電極8が設けてある。 活性層
を含む半導体多層膜は、絶縁膜に形成した開口部に選択
成長によって形成されているので、エッチングを用いな
くても、選択成長により共振器ミラーが形成できる。
導体レーザを提供する。 【解決手段】 (0001)面サファイア基板1上にn
−GaNコンタクト層3を介してIn0.2Ga0.8N活性
層5をn−Al0.1Ga0.9Nクラッド層4およびp−A
l0.1Ga0.9Nクラッド層6で挟むダブルヘテロ構造を
有している。p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6の上部
には、p−GaNコンタクト層7を有し、p−GaNコ
ンタクト層7側にはp側電極8が設けてある。 活性層
を含む半導体多層膜は、絶縁膜に形成した開口部に選択
成長によって形成されているので、エッチングを用いな
くても、選択成長により共振器ミラーが形成できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は青色発光ダイオー
ド、青色半導体レーザ等の半導体素子に用いられる窒化
ガリウム系化合物半導体の発光素子およびその製造方法
に関するものである。
ド、青色半導体レーザ等の半導体素子に用いられる窒化
ガリウム系化合物半導体の発光素子およびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】AlxGayInzN(但し、0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦z≦1)の窒素をV族元素とする
化合物半導体は、最近、常温におけるレーザ発振が発表
され、青色半導体レーザ等の発光素子等への応用が期待
されている(例えば、アプライド・フィジクス・レター
69(1996年)4056項−4058項(Applie
dPhysics Lettes 69 (1996) 4056-4058))。この窒化
ガリウム系化合物半導体を有する半導体素子は、サファ
イア基板上にAlxGa1-xN、InyGa1-yNから成る
n型層、i型層、あるいはp型層を積層することによっ
て得られる。
1、0≦y≦1、0≦z≦1)の窒素をV族元素とする
化合物半導体は、最近、常温におけるレーザ発振が発表
され、青色半導体レーザ等の発光素子等への応用が期待
されている(例えば、アプライド・フィジクス・レター
69(1996年)4056項−4058項(Applie
dPhysics Lettes 69 (1996) 4056-4058))。この窒化
ガリウム系化合物半導体を有する半導体素子は、サファ
イア基板上にAlxGa1-xN、InyGa1-yNから成る
n型層、i型層、あるいはp型層を積層することによっ
て得られる。
【0003】窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長
は、有機金属気相成長法(MOCVD法)、分子線エピ
タキシー法(MBE法)等の成長方法が用いられる。例
えば、MOCVD法について簡単に説明すると、サファ
イア基板を設置した反応室内に反応ガスとしてトリメチ
ルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TM
A)等の有機金属とアンモニア(NH3)等のガスを供
給し、サファイア基板の表面温度を700〜1100℃
の高温に保持して、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体のエピタキシャル層を成長させる。このとき、ジエチ
ル亜鉛(DEZn)、モノシラン(SiH4)等を同時
に供給することによって、窒化ガリウム系化合物半導体
をp型、i型、あるいはn型伝導に制御できる。
は、有機金属気相成長法(MOCVD法)、分子線エピ
タキシー法(MBE法)等の成長方法が用いられる。例
えば、MOCVD法について簡単に説明すると、サファ
イア基板を設置した反応室内に反応ガスとしてトリメチ
ルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TM
A)等の有機金属とアンモニア(NH3)等のガスを供
給し、サファイア基板の表面温度を700〜1100℃
の高温に保持して、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体のエピタキシャル層を成長させる。このとき、ジエチ
ル亜鉛(DEZn)、モノシラン(SiH4)等を同時
に供給することによって、窒化ガリウム系化合物半導体
をp型、i型、あるいはn型伝導に制御できる。
【0004】GaN系の発光素子ではサファイアを基板
を用いており、この場合は、へき開によって半導体レー
ザの共振器を形成するのは困難である。共振器の形成に
はドライエッチング等を用いる必要がある(アプライド
・フィジクス・レター 69(1996年)4056項
−4058項(Applied Physics Lettes 69 (1996) 405
6-4058))。
を用いており、この場合は、へき開によって半導体レー
ザの共振器を形成するのは困難である。共振器の形成に
はドライエッチング等を用いる必要がある(アプライド
・フィジクス・レター 69(1996年)4056項
−4058項(Applied Physics Lettes 69 (1996) 405
6-4058))。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、GaN
系の発光素子でドライエッチング等によって共振器を形
成した場合、共振器端面の固有欠陥により非発光中心が
形成され、半導体レーザ等に応用する場合、動作電流が
高くなったり、信頼性を低下させる等の悪影響が生じ
る。
系の発光素子でドライエッチング等によって共振器を形
成した場合、共振器端面の固有欠陥により非発光中心が
形成され、半導体レーザ等に応用する場合、動作電流が
高くなったり、信頼性を低下させる等の悪影響が生じ
る。
【0006】また、共振器面の凹凸(Roughness)が少
なくとも数十nm以上となり、光の乱反射によってミラー
損失を生じ、しきい値電流や動作電流の上昇をもたら
す。
なくとも数十nm以上となり、光の乱反射によってミラー
損失を生じ、しきい値電流や動作電流の上昇をもたら
す。
【0007】そこで本発明は、このような課題を解決
し、信頼性の高い青色半導体レーザ等のGaN系半導体
素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
し、信頼性の高い青色半導体レーザ等のGaN系半導体
素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の手段は以下の通りである。
め、本発明の手段は以下の通りである。
【0009】まず、選択成長可能な膜を用いて活性層を
含む半導体多層膜を成長させ、特に共振器を形成するた
めにドライエッチングを用いることなく、半導体発光素
子を形成することができる。これにより、ドライエッチ
ングによる、端面へのダメージがなく、特性のよい発光
素子とすることができる。
含む半導体多層膜を成長させ、特に共振器を形成するた
めにドライエッチングを用いることなく、半導体発光素
子を形成することができる。これにより、ドライエッチ
ングによる、端面へのダメージがなく、特性のよい発光
素子とすることができる。
【0010】活性層を含む半導体多層膜を、選択成長可
能な膜の一部の上にもに形成する。多層膜の活性層より
も上の膜は、活性層よりもバンドギャップが大きいの
で、窓構造とすることができ、高出力化を達成できる。
また、この共振器端面を、高抵抗化することも可能であ
る。この高抵抗化には、水素原子を含有するガス中で熱
処理する方法を用いると容易に高抵抗とすることができ
る。
能な膜の一部の上にもに形成する。多層膜の活性層より
も上の膜は、活性層よりもバンドギャップが大きいの
で、窓構造とすることができ、高出力化を達成できる。
また、この共振器端面を、高抵抗化することも可能であ
る。この高抵抗化には、水素原子を含有するガス中で熱
処理する方法を用いると容易に高抵抗とすることができ
る。
【0011】発光素子のの共振器端面のコーティング膜
をSrxTiyOz材料を用いる。これにより、耐圧を高
くできるので、特にAlGaInN系のレーザには有効
である。
をSrxTiyOz材料を用いる。これにより、耐圧を高
くできるので、特にAlGaInN系のレーザには有効
である。
【0012】エッチング方法として、半導体の積層膜
が、GaxIn1-xN(0≦x≦1)と、Al組成が0.1
以上であるAlkGalInmN(0.1≦k, l, m≦1、k+l+
m=1)とを有する半導体多層膜であって、少なくともフ
ッ素を含有するガスを用いて選択的にGaxIn1-xN層
の一部をエッチングする方法がある。エッチングガスと
しては、塩素を含有するガスとフッ素の含有するガスと
の混合ガスを用いてもよい。
が、GaxIn1-xN(0≦x≦1)と、Al組成が0.1
以上であるAlkGalInmN(0.1≦k, l, m≦1、k+l+
m=1)とを有する半導体多層膜であって、少なくともフ
ッ素を含有するガスを用いて選択的にGaxIn1-xN層
の一部をエッチングする方法がある。エッチングガスと
しては、塩素を含有するガスとフッ素の含有するガスと
の混合ガスを用いてもよい。
【0013】レーザの横モード制御としては、レーザ光
を単一横モードにするためのストライプ状の開口部を有
する半導体レーザであって、キャリアを活性層に注入す
る幅が該ストライプの幅よりも狭いくする構造、また
は、レーザ光を単一横モードにするためのリッジ状のス
トライプを有する半導体レーザであって、キャリアを活
性層に注入する幅が該リッジ状のストライプの幅よりも
狭くする構造がある。
を単一横モードにするためのストライプ状の開口部を有
する半導体レーザであって、キャリアを活性層に注入す
る幅が該ストライプの幅よりも狭いくする構造、また
は、レーザ光を単一横モードにするためのリッジ状のス
トライプを有する半導体レーザであって、キャリアを活
性層に注入する幅が該リッジ状のストライプの幅よりも
狭くする構造がある。
【0014】n型AlkGalInmN(0≦k, l, m≦1、
k+l+m=1)への電極として、チタンと白金を含有し、チ
タンがn型のAlkGalInmN側に位置するもの、ま
たモリブデンを含有するものがある。さらに、n型のA
lkGalInmN(0≦k, l,m≦1、k+l+m=1)への電極と
して、TiNを含有するものがある。
k+l+m=1)への電極として、チタンと白金を含有し、チ
タンがn型のAlkGalInmN側に位置するもの、ま
たモリブデンを含有するものがある。さらに、n型のA
lkGalInmN(0≦k, l,m≦1、k+l+m=1)への電極と
して、TiNを含有するものがある。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【0016】(実施の形態1)図1にこの発明の一実施
例のGaN系半導体レーザの構造を示す。GaN系と
は、GaNはもちろん、AlGaN、AlGaInN、
GaInN等を含むものとする。
例のGaN系半導体レーザの構造を示す。GaN系と
は、GaNはもちろん、AlGaN、AlGaInN、
GaInN等を含むものとする。
【0017】この半導体レーザは、図1(a)に示すよ
うに、例えば(0001)面サファイア基板1上にn−
GaNコンタクト層3を介してGa0.8In0.2N活性層
5をn−Al0.1Ga0.9Nクラッド層4およびp−Al
0.1Ga0.9Nクラッド層6で挟むダブルヘテロ構造を有
している。p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6の上部に
は、p−GaNコンタクト層7を有し、p−GaNコン
タクト層7側にはp側電極8が設けてある。p−GaN
コンタクト層7、p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6、
Ga0.8In0.2N活性層5、n−Al0.1Ga0.9Nクラ
ッド層4の一部はエッチングによって除去されている。
また、n−GaNコンタクト層3の一部も層の途中まで
エッチングされており、n−GaNコンタクト層3上に
n側電極9が設けてある。
うに、例えば(0001)面サファイア基板1上にn−
GaNコンタクト層3を介してGa0.8In0.2N活性層
5をn−Al0.1Ga0.9Nクラッド層4およびp−Al
0.1Ga0.9Nクラッド層6で挟むダブルヘテロ構造を有
している。p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6の上部に
は、p−GaNコンタクト層7を有し、p−GaNコン
タクト層7側にはp側電極8が設けてある。p−GaN
コンタクト層7、p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6、
Ga0.8In0.2N活性層5、n−Al0.1Ga0.9Nクラ
ッド層4の一部はエッチングによって除去されている。
また、n−GaNコンタクト層3の一部も層の途中まで
エッチングされており、n−GaNコンタクト層3上に
n側電極9が設けてある。
【0018】この半導体レーザの共振器ミラーは選択成
長によって形成されている。この共振器ミラーはサファ
イア基板1の主面にほぼ垂直である。選択成長によって
共振器ミラーを形成するために、サファイア基板1上の
n−GaNコンタクト層3の側部にはSiO2膜2によ
り覆われている。このSiO2膜2は共振器ミラーを形
成するときの選択成長用のマスクとして設けたものであ
り、最終的にはエッチングによって除去しても構わな
い。選択成長用マスクには、SiO2、SiNx、SiO
N、AlOx、AlON、TiOxを用いることができ
る。
長によって形成されている。この共振器ミラーはサファ
イア基板1の主面にほぼ垂直である。選択成長によって
共振器ミラーを形成するために、サファイア基板1上の
n−GaNコンタクト層3の側部にはSiO2膜2によ
り覆われている。このSiO2膜2は共振器ミラーを形
成するときの選択成長用のマスクとして設けたものであ
り、最終的にはエッチングによって除去しても構わな
い。選択成長用マスクには、SiO2、SiNx、SiO
N、AlOx、AlON、TiOxを用いることができ
る。
【0019】この素子は、図1(b)で示されるよう
に、サファイア基板1上に選択成長により形成される。
この図1(b)でのSiO2膜2が選択成長用のマスク
となる。各素子は、図にしめされた点線に沿って分離さ
れ、1つの素子になる。
に、サファイア基板1上に選択成長により形成される。
この図1(b)でのSiO2膜2が選択成長用のマスク
となる。各素子は、図にしめされた点線に沿って分離さ
れ、1つの素子になる。
【0020】図1に示す半導体レーザの作製方法の一例
を図2を用いて説明する。レーザ素子は、サファイア基
板上に多数形成できるが、簡単にするため、素子の1つ
の部分について説明を加えていく。
を図2を用いて説明する。レーザ素子は、サファイア基
板上に多数形成できるが、簡単にするため、素子の1つ
の部分について説明を加えていく。
【0021】まず、(0001)面サファイア基板1上
にSi02膜2を堆積し、フォトリソグラフィー技術と
エッチング技術によって、ストライプ状に加工する(図
2((a))。共振器方向の開口部の幅は500ミクロ
ンである。この幅はレーザの共振器の長さにほぼ合わせ
ればよい。
にSi02膜2を堆積し、フォトリソグラフィー技術と
エッチング技術によって、ストライプ状に加工する(図
2((a))。共振器方向の開口部の幅は500ミクロ
ンである。この幅はレーザの共振器の長さにほぼ合わせ
ればよい。
【0022】次に、有機金属気相成長法(MOVPE
法)などの結晶成長方法を用いて、サファイア基板1上
にn−GaNコンタクト層3、n−Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層4、Ga0.8In0.2N活性層5、p−Al0.1
Ga0.9Nクラッド層6、p−GaNコンタクト層7の
半導体多層膜をエピタキシャル成長する(図2
((b))。ここで、Si02膜2上には結晶は堆積し
ていない。選択成長により多層膜をエピタキシャル成長
させているのである。
法)などの結晶成長方法を用いて、サファイア基板1上
にn−GaNコンタクト層3、n−Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層4、Ga0.8In0.2N活性層5、p−Al0.1
Ga0.9Nクラッド層6、p−GaNコンタクト層7の
半導体多層膜をエピタキシャル成長する(図2
((b))。ここで、Si02膜2上には結晶は堆積し
ていない。選択成長により多層膜をエピタキシャル成長
させているのである。
【0023】つぎに、一部の領域のp−GaNコンタク
ト層7、p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6、Ga0.8
In0.2N活性層5、n−Al0.1Ga0.9Nクラッド層
4、およびn−GaNコンタクト層3の途中までをイオ
ンミリングによってエッチングする(図2((C))。
その後、p−GaNコンタクト層7上にp側電極8、n
−GaNコンタクト層3上にn側電極9を形成する(図
2(d))。
ト層7、p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層6、Ga0.8
In0.2N活性層5、n−Al0.1Ga0.9Nクラッド層
4、およびn−GaNコンタクト層3の途中までをイオ
ンミリングによってエッチングする(図2((C))。
その後、p−GaNコンタクト層7上にp側電極8、n
−GaNコンタクト層3上にn側電極9を形成する(図
2(d))。
【0024】以上の方法により、図1に示すような半導
体レーザを作製することができる。このレーザの共振器
端面は、選択成長マスクを用いた選択成長により自己整
合的に形成できるので、従来のように、半導体多層膜を
成長した後、共振器を形成するためにドライエッチング
をする必要はない。
体レーザを作製することができる。このレーザの共振器
端面は、選択成長マスクを用いた選択成長により自己整
合的に形成できるので、従来のように、半導体多層膜を
成長した後、共振器を形成するためにドライエッチング
をする必要はない。
【0025】図2(b)のX−Y方向の断面、すなわち
共振器方向の断面図は、図3に示すようになっている。
Si02膜2上には、多層膜結晶は堆積していない。選
択成長によって活性層を含む半導体多層膜を成長させて
いるからである。但し、成長条件を選択することによっ
ては、多少、横方向に成長(ラテラル成長)させること
も可能である。これを図4に示す。図のように、半導体
多層膜4〜7は、Si02膜2の上にも形成できる。こ
の場合でも、サファイア基板1に、共振器ミラー201
がほぼ垂直であれば、半導体レーザの特性を低下させる
ことはない。
共振器方向の断面図は、図3に示すようになっている。
Si02膜2上には、多層膜結晶は堆積していない。選
択成長によって活性層を含む半導体多層膜を成長させて
いるからである。但し、成長条件を選択することによっ
ては、多少、横方向に成長(ラテラル成長)させること
も可能である。これを図4に示す。図のように、半導体
多層膜4〜7は、Si02膜2の上にも形成できる。こ
の場合でも、サファイア基板1に、共振器ミラー201
がほぼ垂直であれば、半導体レーザの特性を低下させる
ことはない。
【0026】このラテラル成長を積極的に応用したレー
ザ構造について説明する。共振器ミラー201の表面、
すなわち出射面は、レーザ光のエネルギーhνよりも大
きなバンドギャップを持つp−Al0.1Ga0.9N層やp
−GaN層で覆われた、いわゆる窓構造(Window Struc
ture)になっている。図4では、窓領域として示してあ
る。
ザ構造について説明する。共振器ミラー201の表面、
すなわち出射面は、レーザ光のエネルギーhνよりも大
きなバンドギャップを持つp−Al0.1Ga0.9N層やp
−GaN層で覆われた、いわゆる窓構造(Window Struc
ture)になっている。図4では、窓領域として示してあ
る。
【0027】図4のような窓構造を持つレーザでは、C
ODなどの端面破壊が生じず、窓構造を持たないレーザ
の2倍以上の高い出力を得ることができる。また、短波
長レーザに特有の端面劣化による信頼性の低下も抑制で
き、高い信頼性の半導体レーザを得ることが可能とな
る。
ODなどの端面破壊が生じず、窓構造を持たないレーザ
の2倍以上の高い出力を得ることができる。また、短波
長レーザに特有の端面劣化による信頼性の低下も抑制で
き、高い信頼性の半導体レーザを得ることが可能とな
る。
【0028】図4の窓領域の多層膜4〜7は、共振器面
と垂直方向の厚みが小さい。しかしながら、端面近傍に
高抵抗領域を設けることにより、この厚みが小さい領域
のリーク電流を抑制することができる。
と垂直方向の厚みが小さい。しかしながら、端面近傍に
高抵抗領域を設けることにより、この厚みが小さい領域
のリーク電流を抑制することができる。
【0029】図6に示すようにp型不純物を水素等によ
って不活性化させ、不活性化領域を設ける方法がある。
具体的にはアンモニア(NH3)ガス中で600℃でア
ニールしたり、または、水素プラズマ中で300℃で処
理することによってp型不純物を不活性化することがで
きる。この際、不活性化により高抵抗化してはならない
部分、たとえばp型コンタクト層やクラッド層などは、
SiO2膜等によって被覆し、水素の侵入を防止する必
要がある。
って不活性化させ、不活性化領域を設ける方法がある。
具体的にはアンモニア(NH3)ガス中で600℃でア
ニールしたり、または、水素プラズマ中で300℃で処
理することによってp型不純物を不活性化することがで
きる。この際、不活性化により高抵抗化してはならない
部分、たとえばp型コンタクト層やクラッド層などは、
SiO2膜等によって被覆し、水素の侵入を防止する必
要がある。
【0030】次に、この半導体レーザの端面コーティン
グについて説明する。端面コートには、SiO2膜20
3とSrTiO膜204から成る多層膜を用いている
(図5(a)および(b))。GaN系の半導体レーザ
では、端面コートにSiO2とTiO2の多層膜を用いら
れているが、駆動電圧が約5Vと高いために、端面コー
トで微少なリークが生じると、発熱により端面劣化を起
してしまう。特にこのGaN系のレーザように短波長の
レーザでは、この端面からの劣化が信頼性の低下に支配
的である。ここでは、端面コートとして、TiO2膜に
Srを添加したSrTiO膜を用いることによって、高
電圧に耐え、耐圧特性が大幅に向上し、高い信頼性を得
ることができる。このSrTiO膜を用いる端面コート
は、GaN系半導体レーザに限らず、高耐圧を要求され
るレーザに有効である。
グについて説明する。端面コートには、SiO2膜20
3とSrTiO膜204から成る多層膜を用いている
(図5(a)および(b))。GaN系の半導体レーザ
では、端面コートにSiO2とTiO2の多層膜を用いら
れているが、駆動電圧が約5Vと高いために、端面コー
トで微少なリークが生じると、発熱により端面劣化を起
してしまう。特にこのGaN系のレーザように短波長の
レーザでは、この端面からの劣化が信頼性の低下に支配
的である。ここでは、端面コートとして、TiO2膜に
Srを添加したSrTiO膜を用いることによって、高
電圧に耐え、耐圧特性が大幅に向上し、高い信頼性を得
ることができる。このSrTiO膜を用いる端面コート
は、GaN系半導体レーザに限らず、高耐圧を要求され
るレーザに有効である。
【0031】次に、このレーザのn側電極について説明
する。従来n側の電極にはTiとAlが用いられている
が、放熱のためのサブマウントへの実装やワイアボンデ
ィングなどを行う際に最表面はAuにする必要がある。
しかし、高温や高電圧で動作した場合、Auがn型Ga
Nコンタクト層まで拡散し、コンタクト抵抗の上昇を招
き、駆動電圧を上昇させてしまうことがわかった。その
結果、信頼性を著しく損なってしまう。これは、Auの
仕事関数が5.1eVと大きく、拡散によってn型GaN
コンタクト層に達するとショットキー障壁が増大してコ
ンタクト抵抗が上昇するためである。このAuの拡散を
抑制する方法について図14を用いて説明する。
する。従来n側の電極にはTiとAlが用いられている
が、放熱のためのサブマウントへの実装やワイアボンデ
ィングなどを行う際に最表面はAuにする必要がある。
しかし、高温や高電圧で動作した場合、Auがn型Ga
Nコンタクト層まで拡散し、コンタクト抵抗の上昇を招
き、駆動電圧を上昇させてしまうことがわかった。その
結果、信頼性を著しく損なってしまう。これは、Auの
仕事関数が5.1eVと大きく、拡散によってn型GaN
コンタクト層に達するとショットキー障壁が増大してコ
ンタクト抵抗が上昇するためである。このAuの拡散を
抑制する方法について図14を用いて説明する。
【0032】図14に示すように、n−GaNのコンタ
クトメタルにMo(モリブデン)を用いた。図14
(a)ではAu(金)の下部(n−GaN側)にPt
(白金)を挿入してある。これにより過剰なAuの拡散
を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。図1
4(a)ではPtの下部にさらにTi(チタン)を入れ
てある。Ptもまた仕事関数が5.65eVと高く、拡散に
よりコンタクト抵抗の上昇を招く恐れがある。Tiの挿
入でPtの拡散を抑制する。図14(b)ではAuの下
部にTiNを挿入してある。これにより過剰なAuの拡
散を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。
クトメタルにMo(モリブデン)を用いた。図14
(a)ではAu(金)の下部(n−GaN側)にPt
(白金)を挿入してある。これにより過剰なAuの拡散
を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。図1
4(a)ではPtの下部にさらにTi(チタン)を入れ
てある。Ptもまた仕事関数が5.65eVと高く、拡散に
よりコンタクト抵抗の上昇を招く恐れがある。Tiの挿
入でPtの拡散を抑制する。図14(b)ではAuの下
部にTiNを挿入してある。これにより過剰なAuの拡
散を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。
【0033】図14ではn−GaNのコンタクトメタル
にMoを用いた場合について説明したが、他の金属でも
良く、例えばW、Ta、Ti、Alでもよい。ただし、
これれらの金属においてもAuやPtの拡散を抑制する
ために本発明のような手法をとる必要がある。また、特
にAlGaInN系半導体レーザについて述べたが、こ
の電極はダブルヘテロFETなどの電気デバイスでも使
用することができる。
にMoを用いた場合について説明したが、他の金属でも
良く、例えばW、Ta、Ti、Alでもよい。ただし、
これれらの金属においてもAuやPtの拡散を抑制する
ために本発明のような手法をとる必要がある。また、特
にAlGaInN系半導体レーザについて述べたが、こ
の電極はダブルヘテロFETなどの電気デバイスでも使
用することができる。
【0034】(実施の形態2)半導体レーザの単一横モ
ード化のためにリッジ・ストライプの形成やリセス・エ
ッチングを行う必要があるが、その形成プロセスは精度
良く行う必要がある。GaN系材料ではドライエッチン
グによってリッジ等を形成するが、一般的にエッチング
の停止の判断は、時間制御で行うことが多い。しかし、
この方法ではエッチングに少なくとも±10%の程度の
誤差を生じることもあり、精度の良いエッチングは期待
できず、横モードの制御といった目的を達成できない。
そこで、精度良くエッチングし、リッジストライプを形
成するための方法を図7を用いて説明する。
ード化のためにリッジ・ストライプの形成やリセス・エ
ッチングを行う必要があるが、その形成プロセスは精度
良く行う必要がある。GaN系材料ではドライエッチン
グによってリッジ等を形成するが、一般的にエッチング
の停止の判断は、時間制御で行うことが多い。しかし、
この方法ではエッチングに少なくとも±10%の程度の
誤差を生じることもあり、精度の良いエッチングは期待
できず、横モードの制御といった目的を達成できない。
そこで、精度良くエッチングし、リッジストライプを形
成するための方法を図7を用いて説明する。
【0035】まず、(0001)面サファイア基板30
1上に有機金属気相成長法(MOVPE法)などの結晶
成長方法を用いて、n−GaNコンタクト層302、n
−Al0.1Ga0.9Nクラッド層303、活性層304、
p−Al0.1Ga0.9N第一クラッド層305(厚さ0.
15ミクロン)、p−GaN第二クラッド層306、p
−GaNコンタクト層307をエピタキシャル成長する
(図7((a))。次に、Si02膜308を堆積し、
フォトリソグラフィー技術とエッチング技術によって、
ストライプ状に加工する(図7((b))。
1上に有機金属気相成長法(MOVPE法)などの結晶
成長方法を用いて、n−GaNコンタクト層302、n
−Al0.1Ga0.9Nクラッド層303、活性層304、
p−Al0.1Ga0.9N第一クラッド層305(厚さ0.
15ミクロン)、p−GaN第二クラッド層306、p
−GaNコンタクト層307をエピタキシャル成長する
(図7((a))。次に、Si02膜308を堆積し、
フォトリソグラフィー技術とエッチング技術によって、
ストライプ状に加工する(図7((b))。
【0036】次に、Si02膜308をエッチングマス
クとし、電子サイクロトロン共鳴反応性イオンビームエ
ッチング(ECR−RIBE)を用い、塩素(Cl2)
フッ化硫黄(SF6)の混合ガスによってp−GaN第
二クラッド層306をエッチングする(図7
((C))。
クとし、電子サイクロトロン共鳴反応性イオンビームエ
ッチング(ECR−RIBE)を用い、塩素(Cl2)
フッ化硫黄(SF6)の混合ガスによってp−GaN第
二クラッド層306をエッチングする(図7
((C))。
【0037】第二クラッド層306のエッチングで、p
−Al0.1Ga0.9N第一クラッド層305の表面には、
AlとFとの強固な反応生成物が形成されエッチングが
進行しなくなり、エッチングが停止する。これは、第一
クラッド層305のAl組成を0.1以上にしているか
らである。
−Al0.1Ga0.9N第一クラッド層305の表面には、
AlとFとの強固な反応生成物が形成されエッチングが
進行しなくなり、エッチングが停止する。これは、第一
クラッド層305のAl組成を0.1以上にしているか
らである。
【0038】その後フッ酸(HF)によってSi02膜
308を除去し、エッチングした第二クラッド層306
を含むリッジストライプ上に新たにSi02膜309を
堆積し、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を
用いてn−GaNコンタクト層までエッチングする(図
8((a))。
308を除去し、エッチングした第二クラッド層306
を含むリッジストライプ上に新たにSi02膜309を
堆積し、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を
用いてn−GaNコンタクト層までエッチングする(図
8((a))。
【0039】最後に、p−GaNコンタクト層307の
上部のSi02膜309の一部に開口部を設けp側電極
310を形成し、また、n−GaNコンタクト層302
にはn側電極310を形成する(図8(b))。
上部のSi02膜309の一部に開口部を設けp側電極
310を形成し、また、n−GaNコンタクト層302
にはn側電極310を形成する(図8(b))。
【0040】AlGaInN系はIII族元素とV族元素の
結合が非常に強く、ドライエッチングにおいては、反応
性より、物理的なスパッタリングを強くする必要があ
る。例えば、Cl2ガスを用いたECR−RIBEでは
加速電圧を500eVにしてスパッタリングを強める。ス
パッタリングの強い条件では、GaInNとAlGaI
nNの組成を変えても選択性は上がりにくいが、Alの
組成が少なくとも0.1入っていればSF6を加えることに
より、Al0.1Ga0.9Nで制御良くGaNのみをエッチ
ングできることがわかった。エッチングガス中のF(フ
ッ素)とAlとが強固な結合をするために、このような
選択エッチングが可能である。したがって、エッチング
ガスとしては、SF6の他に、Fを含むものをもちいれ
ばよい。
結合が非常に強く、ドライエッチングにおいては、反応
性より、物理的なスパッタリングを強くする必要があ
る。例えば、Cl2ガスを用いたECR−RIBEでは
加速電圧を500eVにしてスパッタリングを強める。ス
パッタリングの強い条件では、GaInNとAlGaI
nNの組成を変えても選択性は上がりにくいが、Alの
組成が少なくとも0.1入っていればSF6を加えることに
より、Al0.1Ga0.9Nで制御良くGaNのみをエッチ
ングできることがわかった。エッチングガス中のF(フ
ッ素)とAlとが強固な結合をするために、このような
選択エッチングが可能である。したがって、エッチング
ガスとしては、SF6の他に、Fを含むものをもちいれ
ばよい。
【0041】エッチングに用いるガスは、SF6のほ
か、CHvF4-v(1≦v≦3)または、CClwF4-w(1≦
w≦3)であればよいし、これらの混合ガスであってもよ
い。
か、CHvF4-v(1≦v≦3)または、CClwF4-w(1≦
w≦3)であればよいし、これらの混合ガスであってもよ
い。
【0042】図1の半導体レーザおよび図2の半導体レ
ーザの製造方法では、横モード制御のためのストライプ
形成については特に説明していないが、例えば図7の方
法が適用して、横モード制御のためのストライプ構造を
有したものにしてもよい。
ーザの製造方法では、横モード制御のためのストライプ
形成については特に説明していないが、例えば図7の方
法が適用して、横モード制御のためのストライプ構造を
有したものにしてもよい。
【0043】また、このエッチング方法は、AlGaI
nN系半導体レーザの場合について述べたが、このエッ
チング方法は、AlGaInN系の電気デバイスでも使
用することができる。
nN系半導体レーザの場合について述べたが、このエッ
チング方法は、AlGaInN系の電気デバイスでも使
用することができる。
【0044】(実施の形態3)実施形態2では、横モー
ド制御のためのストライプを形成した半導体レーザの構
造について説明したが、さらなる横モードの安定化につ
いて図7と図9を用いて説明する。
ド制御のためのストライプを形成した半導体レーザの構
造について説明したが、さらなる横モードの安定化につ
いて図7と図9を用いて説明する。
【0045】この実施形態のレーザストライプ構造は、
ストライプの幅よりも狭い領域に電流注入領域を設ける
ものである。言い換えれば、狭い領域に電流注入し、そ
れよりも広い領域で光の閉じ込めをする構造である。
ストライプの幅よりも狭い領域に電流注入領域を設ける
ものである。言い換えれば、狭い領域に電流注入し、そ
れよりも広い領域で光の閉じ込めをする構造である。
【0046】図10に示すように、第2クラッド層30
6、コンタクト層307を含むリッジストライプ中に、
不活性化領域401が形成され、この領域401には電
流が注入されない構造である。このような構造により、
電流 は、電極310からコンタクト層307を通して
クラッド層306に注入される。先ほどもいったよう
に、電流は不活性化領域401は流れない。したがっ
て、電流は、不活性化領域401にはさまれた領域のク
ラッド層306を流れる。さらに電流は、活性層304
に注入され、ここでキャリアの再結合により発光するが
光は、不活性化領域401を含めたリッジストライプを
感じて、このリッジストライプ中に閉じ込められるよう
になる。
6、コンタクト層307を含むリッジストライプ中に、
不活性化領域401が形成され、この領域401には電
流が注入されない構造である。このような構造により、
電流 は、電極310からコンタクト層307を通して
クラッド層306に注入される。先ほどもいったよう
に、電流は不活性化領域401は流れない。したがっ
て、電流は、不活性化領域401にはさまれた領域のク
ラッド層306を流れる。さらに電流は、活性層304
に注入され、ここでキャリアの再結合により発光するが
光は、不活性化領域401を含めたリッジストライプを
感じて、このリッジストライプ中に閉じ込められるよう
になる。
【0047】図10で示すこの構造の製造方法について
説明する。図7(b)の工程の後にH2プラズマ中で3
50℃で熱処理すると、図9に示すようにSiO2膜3
08の幅5.0ミクロンよりも狭い幅2.5ミクロンを
残してp型半導体が不活性化される。これは、水素がp
型半導体層305〜307に侵入することによるパッシ
ベーション効果による。この不活性化領域は、図9にお
いて不活性領域401として示してある。その後の工程
は図7(c)および図8と同様であるが、最終的には図
10に示すような構造となる。図10に示すような構造
にする理由を以下に示す。
説明する。図7(b)の工程の後にH2プラズマ中で3
50℃で熱処理すると、図9に示すようにSiO2膜3
08の幅5.0ミクロンよりも狭い幅2.5ミクロンを
残してp型半導体が不活性化される。これは、水素がp
型半導体層305〜307に侵入することによるパッシ
ベーション効果による。この不活性化領域は、図9にお
いて不活性領域401として示してある。その後の工程
は図7(c)および図8と同様であるが、最終的には図
10に示すような構造となる。図10に示すような構造
にする理由を以下に示す。
【0048】GaN系結晶は、正孔の有効質量が他のII
I-V族半導体に比べ大きい。またこのGaN系は発振波
長が短く、高出力化しようとすると端面での劣化が問題
となってくる。したがって、リッジストライプの幅を小
さくし、光の閉じ込めを強くしすぎると光密度があがっ
てしまい、端面破壊が起こりやすくなる。そこでストラ
イプ幅をある程度広く設定し、光密度を低くする構造と
する。
I-V族半導体に比べ大きい。またこのGaN系は発振波
長が短く、高出力化しようとすると端面での劣化が問題
となってくる。したがって、リッジストライプの幅を小
さくし、光の閉じ込めを強くしすぎると光密度があがっ
てしまい、端面破壊が起こりやすくなる。そこでストラ
イプ幅をある程度広く設定し、光密度を低くする構造と
する。
【0049】しかしながら、ストライプ幅を広くする
と、空間的ホールバーニングにより、光密度が一番高い
部分のキャリアが枯渇し、横モードが単峰性から双峰性
になってしまう。そこで、電流の流れる領域が光密度が
高くなるストライプの中心付近になるように制限してや
ることにより、キンクの発生を抑制でき、10mW以上
の高い出力でも安定な横モードを達成することができ
る。
と、空間的ホールバーニングにより、光密度が一番高い
部分のキャリアが枯渇し、横モードが単峰性から双峰性
になってしまう。そこで、電流の流れる領域が光密度が
高くなるストライプの中心付近になるように制限してや
ることにより、キンクの発生を抑制でき、10mW以上
の高い出力でも安定な横モードを達成することができ
る。
【0050】この実施形態では、H2プラズマ中で35
0℃で熱処理しp型半導体を不活性化することで、高抵
抗化を達成したが、キャリアを活性層に注入する幅が単
一横モードにするためのストライプの幅よりも狭くする
方法であればどのような方法によってもよい。例えば、
イオン注入でもよい。
0℃で熱処理しp型半導体を不活性化することで、高抵
抗化を達成したが、キャリアを活性層に注入する幅が単
一横モードにするためのストライプの幅よりも狭くする
方法であればどのような方法によってもよい。例えば、
イオン注入でもよい。
【0051】次に活性層の構造について説明する。図1
では活性層に図11に示すようなGa0.2In0.8Nを用
いた場合について説明したが、活性層には多重量子井戸
(MQW)を用いてもよい。例えば、図13に示すよう
なGa0.2In0.8N井戸層404とGa0.95In0.05N
障壁層405から成るMQW構造でも構わない。
では活性層に図11に示すようなGa0.2In0.8Nを用
いた場合について説明したが、活性層には多重量子井戸
(MQW)を用いてもよい。例えば、図13に示すよう
なGa0.2In0.8N井戸層404とGa0.95In0.05N
障壁層405から成るMQW構造でも構わない。
【0052】図13の構造では伝導帯側と価電子帯側の
バンド不連続の比率は約1:1になっている。レーザの
温度特性等の向上のためには伝導帯側、すなわち有効質
量の小さなのバリアΔEcを高くする方がよい。そうす
ることで、例えば、キャリア(電子)のpクラッド層へ
のオーバーフローを抑制でき、レーザ特性が向上する。
MQW構造の一例を挙げると、図12に示すように障壁
層にAl0.1Ga0.8In0.1N層402を用いる方法が
ある。
バンド不連続の比率は約1:1になっている。レーザの
温度特性等の向上のためには伝導帯側、すなわち有効質
量の小さなのバリアΔEcを高くする方がよい。そうす
ることで、例えば、キャリア(電子)のpクラッド層へ
のオーバーフローを抑制でき、レーザ特性が向上する。
MQW構造の一例を挙げると、図12に示すように障壁
層にAl0.1Ga0.8In0.1N層402を用いる方法が
ある。
【0053】結晶成長の観点から言えば、MQW構造の
井戸層(ウエル層)と障壁層(バリア層)のIn組成は
ほぼ等しくするのが望ましい。その理由を以下に示す。
AlGaInN系半導体の結晶成長温度は700℃以上
と非常に高い。AlGaInN系半導体を成長する際
に、III族元素であるAlとGaとInの組成を正確に
制御する必要があるが、この3つの元素のうちInの組
成制御が最も難しい。それは、Inの蒸気圧が高いため
で、700℃以上という高い成長温度では、取り込まれ
たInが結晶表面から再蒸発してしまうためである。そ
こで、MQW構造の井戸層と障壁層のIn組成をほぼ同
じくすることで、MQW構造内でのInの取り込まれを
ほぼ一定にし(すなわち原料であるTMIの流量はほぼ
一定とし)、結晶成長をより容易にすることができる。
井戸層(ウエル層)と障壁層(バリア層)のIn組成は
ほぼ等しくするのが望ましい。その理由を以下に示す。
AlGaInN系半導体の結晶成長温度は700℃以上
と非常に高い。AlGaInN系半導体を成長する際
に、III族元素であるAlとGaとInの組成を正確に
制御する必要があるが、この3つの元素のうちInの組
成制御が最も難しい。それは、Inの蒸気圧が高いため
で、700℃以上という高い成長温度では、取り込まれ
たInが結晶表面から再蒸発してしまうためである。そ
こで、MQW構造の井戸層と障壁層のIn組成をほぼ同
じくすることで、MQW構造内でのInの取り込まれを
ほぼ一定にし(すなわち原料であるTMIの流量はほぼ
一定とし)、結晶成長をより容易にすることができる。
【0054】この構造により、井戸層と障壁層のIn組
成をほぼ等しくし、ΔEcの大きな活性層構造を構成で
きるので、レーザの環境温度を80度程度の高温にして
も、電子のオーバーフロが小さく、しきい値の小さいレ
ーザを実現することができる。
成をほぼ等しくし、ΔEcの大きな活性層構造を構成で
きるので、レーザの環境温度を80度程度の高温にして
も、電子のオーバーフロが小さく、しきい値の小さいレ
ーザを実現することができる。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、選択成長によりレーザ
の共振器を形成することができるため、共振器面での固
有欠陥により非発光中心が形成を抑制でき、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。
の共振器を形成することができるため、共振器面での固
有欠陥により非発光中心が形成を抑制でき、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。
【0056】本発明によれば、半導体レーザの共振器面
の最上面が、発光波長のエネルギーよりも大きなバンド
ギャップエネルギーを有する、いわゆる窓構造とするこ
とができるので、高出力動作が可能となり、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。また、共振器
面の近傍を高抵抗化することで、信頼性の高い半導体レ
ーザとすることができる。
の最上面が、発光波長のエネルギーよりも大きなバンド
ギャップエネルギーを有する、いわゆる窓構造とするこ
とができるので、高出力動作が可能となり、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。また、共振器
面の近傍を高抵抗化することで、信頼性の高い半導体レ
ーザとすることができる。
【0057】本発明によれば、端面コート膜にSrxT
iyOz(x>0)を用いることにより、端面破壊に強い、
耐圧の高い半導体レーザを得ることができる。
iyOz(x>0)を用いることにより、端面破壊に強い、
耐圧の高い半導体レーザを得ることができる。
【0058】本発明によれば、半導体の積層膜がGax
In1-xN(0≦x≦1)とAlkGalInmN(0≦k, l,
m≦1、k+l+m=1)を有し、少なくともフッ素を含有する
ガスを用いて選択的に上記GaxIn1-xN層の一部をド
ライエッチングし、、かつ該AlkGalInmNのAl
組成kが0.1以上とすることで、エッチングの選択性を高
めることができる。
In1-xN(0≦x≦1)とAlkGalInmN(0≦k, l,
m≦1、k+l+m=1)を有し、少なくともフッ素を含有する
ガスを用いて選択的に上記GaxIn1-xN層の一部をド
ライエッチングし、、かつ該AlkGalInmNのAl
組成kが0.1以上とすることで、エッチングの選択性を高
めることができる。
【0059】本発明の半導体レーザによれば、レーザ光
を単一横モードにするために、キャリアを活性層に注入
する幅が、ストライプの幅よりも狭くすることで、横モ
ードを安定化させることができる。
を単一横モードにするために、キャリアを活性層に注入
する幅が、ストライプの幅よりも狭くすることで、横モ
ードを安定化させることができる。
【0060】本発明の半導体レーザによれば、井戸層に
GaxIn1-xN(0≦x≦1)、井戸層と接触する障壁層
がAlkGalInmN(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)の多
重量子井戸構造とし、ΔEcを大きくすることで、温度
特性を向上させることができる。
GaxIn1-xN(0≦x≦1)、井戸層と接触する障壁層
がAlkGalInmN(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)の多
重量子井戸構造とし、ΔEcを大きくすることで、温度
特性を向上させることができる。
【0061】本発明によれば、n型のAlkGalInm
N(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)に形成される電極にPt
およびTiを含有させることで、Auの拡散によるコン
タクト抵抗の上昇を抑制できる。
N(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)に形成される電極にPt
およびTiを含有させることで、Auの拡散によるコン
タクト抵抗の上昇を抑制できる。
【0062】本発明によれば、n型のAlkGalInm
N(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)に形成される電極にTi
Nを含有させることで、Auの拡散によるコンタクト抵
抗の上昇を抑制できる。
N(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)に形成される電極にTi
Nを含有させることで、Auの拡散によるコンタクト抵
抗の上昇を抑制できる。
【図1】本発明の半導体レーザの構造断面図
【図2】本発明の半導体レーザの製造工程断面図(共振
器方向)
器方向)
【図3】本発明の半導体レーザの断面図
【図4】本発明の半導体レーザの断面図
【図5】本発明の半導体レーザの断面図
【図6】本発明の半導体レーザの断面図
【図7】本発明の半導体レーザの製造工程断面図(共振
器と垂直方向)
器と垂直方向)
【図8】本発明の半導体レーザの製造工程断面図(共振
器と垂直方向)
器と垂直方向)
【図9】本発明の半導体レーザの製造工程断面図(共振
器と垂直方向)
器と垂直方向)
【図10】本発明の半導体レーザの断面図(共振器と垂
直方向)
直方向)
【図11】本発明の活性層付近のバンドキャップエネル
ギー図
ギー図
【図12】本発明の活性層付近のバンドキャップエネル
ギー図
ギー図
【図13】従来の活性層付近のバンドキャップエネルギ
ー図
ー図
【図14】本発明のn側電極構造断面図
【図15】従来のGaN系半導体レーザの構造断面図
1 n−サファイア基板 2 SiO2マスク 3 nーGaNコンタクト層 4 n−Al0.1Ga0.9Nクラッド層 5 Ga0.8In0.2N活性層 6 p−Al0.1Ga0.9Nクラッド層 7 pーGaNコンタクト層 8 p側電極 9 n側電極 201 共振器ミラー 202 端面コート 203 SiO2 204 SrTiO 301 n−サファイア基板 302 nーGaNコンタクト層 303 n−Al0.1Ga0.9Nクラッド層 304 活性層 305 p−Al0.1Ga0.9N第一クラッド層 306 pーGaN第二クラッド層 307 pーGaNコンタクト層 308 SiO2 309 SiO2 310 p側電極 311 n側電極 401 不活性領域 501 Ga0.8In0.2N井戸層 502 Al0.1Ga0.8In0.1N障壁層 503 光ガイド層 504 Ga0.8In0.2N井戸層 502 Ga0.95In0.05N障壁層 1001 サファイア基板 1002 GaN層 1003 n型GaN層 1004 n型Al0.05Ga0.95N層 1005 n型GaN層 1006 MQW活性層 1007 p型GaN層 1008 p型Al0.05Ga0.95N層 1009 p型GaN層 1010 p側電極 1011 n側電極
フロントページの続き (72)発明者 石橋 明彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (26)
- 【請求項1】基板と、前記基板主面上に形成された選択
成長可能な膜と、前記選択成長可能な膜に形成された開
口部と、前記開口部に形成された半導体多層膜とを備
え、 前記半導体多層膜の両端面が選択成長により形成された
共振器になっている、半導体発光素子。 - 【請求項2】前記半導体多層膜は、前記開口部と前記選
択成長可能な膜の一部にも形成されている請求項1に記
載の半導体発光素子。 - 【請求項3】前記半導体多層膜における、前記基板主面
と垂直の相対する二つの共振器端面が前記選択成長可能
な膜上にも形成されており、前記共振器の最上面が、発
光波長のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネル
ギーを有する請求項2に記載の半導体発光素子。 - 【請求項4】前記共振器端面が、高抵抗化されている請
求項3に記載の半導体発光素子。 - 【請求項5】基板主面上に、選択成長可能な膜を形成す
る工程と、前記膜に開口部を形成する工程と、前記開口
部に、pn接合を有する半導体多層膜を選択成長により
形成する工程とを備え、前記選択成長によって形成され
た半導体多層膜の、前記基板主面と垂直の相対する二つ
の面をレーザ共振器とする、半導体レーザの製造方法。 - 【請求項6】前記半導体多層膜は、前記開口部と前記選
択成長可能な膜の一部にも形成されている、請求項5に
記載の半導体発光レーザの製造方法。 - 【請求項7】前記半導体多層膜における、前記基板主面
と垂直の相対する二つの共振器端面が前記選択成長可能
な膜上にも形成されており、前記共振器の最上面が、発
光波長のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネル
ギーを有する請求項6に記載の半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項8】前記共振器端面をの近傍を高抵抗化する工
程を有する請求項7に記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項9】水素原子を含有するガス中で熱処理するこ
とによって高抵抗化する請求項8に記載の半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項10】前記選択成長可能な膜で隣接する半導体
素子を分離する工程を有する請求項5に半導体レーザの
製造方法。 - 【請求項11】半導体多層膜が、AlGaInN系材料
で構成されている請求項5〜10のいずれかに記載の半
導体レーザの製造方法。 - 【請求項12】半導体多層膜が、AlGaInN系材料
で構成されている請求項1〜4のいずれかに記載の半導
体発光素子。 - 【請求項13】活性層を有する半導体レーザであって、
前記レーザの共振器端面のコーティング膜がSrxTiy
Oz材料である半導体レーザ。 - 【請求項14】活性層を含む半導体多層膜が、AlGa
InN系材料で構成されている請求項13に記載の半導
体レーザ。 - 【請求項15】半導体の積層膜が、GaxIn1-xN(0
≦x≦1)と、Al組成が0.1以上であるAlkGalI
nmN(0.1≦k, l, m≦1、k+l+m=1)とを有する半導体
多層膜であって、少なくともフッ素を含有するガスを用
いて選択的に前記GaxIn1-xN層の一部をエッチング
する、ドライエッチング方法。 - 【請求項16】塩素を含有するガスとフッ素の含有する
ガスとの混合ガスを用いる請求項15に記載のドライエ
ッチング方法。 - 【請求項17】レーザ光を単一横モードにするためのス
トライプ状の開口部を有する半導体レーザであって、キ
ャリアを活性層に注入する幅が該ストライプの幅よりも
狭い半導体レーザ。 - 【請求項18】レーザ光を単一横モードにするためのリ
ッジ状のストライプを有する半導体レーザであって、キ
ャリアを活性層に注入する幅が該リッジ状のストライプ
の幅よりも狭いこと半導体レーザ。 - 【請求項19】前記半導体レーザがAlkGalInmN
(0≦k, l, m≦1、k+l+m=1)系材料で構成されている請
求項17または18に記載の半導体レーザ。 - 【請求項20】量子井戸を有する半導体発光素子であっ
て、井戸層にGaxIn1-xN(0≦x≦1)、井戸層と接
触する障壁層がAlkGalInmN(0≦k, l,m≦1、k+l
+m=1)であり、該障壁層の禁制帯幅が該井戸層の禁制帯
幅よりも大きい半導体発光素子。 - 【請求項21】量子井戸を有する半導体発光素子であっ
て、井戸層にGaxIn1-xN(0≦x≦1)、井戸層と接
触する障壁層がAlkGalInmN(0≦k, l,m≦1、k+l
+m=1)であり、井戸層と障壁層のIn組成がほぼ等しい
半導体発光素子。 - 【請求項22】n型のAlkGalInmN(0≦k, l, m
≦1、k+l+m=1)を有する半導体素子であって、n型のA
lkGalInmNに形成される電極がチタン(Ti)と
白金(Pt)を含有しており、前記チタンがn型のAl
kGalInmN側に位置することを特徴とする半導体素
子。 - 【請求項23】前記n型のAlkGalInmNに形成さ
れる電極がモリブデン(Mo)を含有する請求項22に
記載の半導体素子。 - 【請求項24】n型のAlkGalInmN(0≦k, l, m
≦1、k+l+m=1)を有する半導体素子であって、n型のA
lkGalInmNに形成される電極がTiNを含有する
ことを特徴とする半導体素子。 - 【請求項25】n型のAlkGalInmN(0≦k, l, m
≦1、k+l+m=1)を有する半導体素子であって、n型のA
lkGalInmNに形成される電極がTiNと金(A
u)を含有しており、TiNがn型のAlkGalInm
N側に位置することを特徴とする半導体素子。 - 【請求項26】電極が接触する半導体層がn型のGax
In1-xN(0≦x≦1)であることを特徴とする請求項2
1〜25のいずれかに記載の半導体素子。
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---|---|---|---|
JP5728597A JPH10256645A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 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 |
---|---|---|---|
JP5728597A JPH10256645A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001189260A Division JP2002084044A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2001189259A Division JP2002009392A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10256645A true JPH10256645A (ja) | 1998-09-25 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5728597A Pending JPH10256645A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10256645A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000052796A1 (fr) * | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Nichia Corporation | Element de laser semiconducteur au nitrure |
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US8753918B2 (en) | 2008-07-16 | 2014-06-17 | Emcore Solar Power, Inc. | Gallium arsenide solar cell with germanium/palladium contact |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP5728597A patent/JPH10256645A/ja active Pending
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US8987042B2 (en) | 2008-07-16 | 2015-03-24 | Solaero Technologies Corp. | Ohmic N-contact formed at low temperature in inverted metamorphic multijunction solar cells |
US9601652B2 (en) | 2008-07-16 | 2017-03-21 | Solaero Technologies Corp. | Ohmic N-contact formed at low temperature in inverted metamorphic multijunction solar cells |
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