KR100812319B1 - 반도체 발광소자 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

높은 미분효율을 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자를 얻는다. 각각이 5nm의 막두께를 가지는 2개의 InGaN웰층을 가지는 2중량자 우물 구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서, 광 구속 계수 Γ가 3.0％이하의 영역에서는 임계값 전류의 열화는 비교적 작고, 미분효율은 대폭적으로 개선한다는 특성을 가지고 있다. 한편, 광 구속 계수Γ가 1.5％보다 작아지면, 임계값 전류가 대폭 증대하는 한편, 미분효율의 개선량도 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 광 구속 계수Γ의 하한으로서는, 1.5％정도가 바람직하고, 광 구속 계수Γ를 3.0％이하로 하면, 미분효율은 1.6W/A이상 얻어지고, 광 구속 계수Γ를 2.6％이하로 함으로써, 1.7W/A이상의 미분효율을 얻을 수 있다.
InGaN웰층, 광 구속 계수, 임계값 전류, 미분효율, 반도체 레이저

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
도 1은 InGaN웰층에 있어서의 층방향의 In조성비 파동에 의한 밴드갭의 상태를 나타내는 설명도,
도 2는 InGaN웰층에 있어서의 이득영역 및 흡수 영역의 존재를 나타내는 설명도,
도 3은 임계값 전류의 광 구속 계수Γ에 대한 의존성을 나타내는 그래프,
도 4는 전단면으로부터 출사하는 레이저광의 미분효율의 광 구속 계수Γ에 대한 의존성을 나타내는 그래프,
도 5는 막두께가 5nm의 하나의 웰층만으로 구성된 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서의 임계값 전류의 Γ의존성을 각각 나타내는 설명도,
도 6은 막두께가 5nm의 하나의 웰층만으로 구성된 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서의 미분효율의 Γ의존성을 각각 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명의 실시예 1인 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체 레이저의 구조를 나타내는 단면도,
도 8은 도 7에서 나타낸 활성층의 내부구조를 나타내는 단면도,
도 9는 AlxGa(1-X)N층의 굴절율 n의 Al조성 의존성을 나타내는 그래프,
도 10은 InxGa(1-X)N층의 굴절율 n의 In조성비 의존성을 나타내는 그래프,
도 11은 실시예 1에 의한 반도체 레이저의 전단면으로부터의 광출력을 측정한 결과를 나타내는 그래프,
도 12는 실시예 1에 있어서의 릿지 중앙부, 수직방향의 굴절율 분포와 빛 전계강도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 설명도,
도 13은 본 발명의 실시예 3인 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체 레이저의 구조를 나타내는 단면도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : GaN기판 2 : n형 GaN버퍼층
3∼5, 20 : n형 AlGaN 클래드층 6 : n형 GaN 광가이드층
7 : n형 InGaN-SCH층 8 : 활성층
8a, 8c :InGaN웰층 8b : InGaN배리어층
9 : p형 InGaN-SCH층 10 : p형 AlGaN 전자장벽층
11 : p형 GaN 광가이드층 12, 21 : p형 AlGaN클래드층
13 : p형 GaN콘택트층 14 : 릿지
15 : 절연막 16 : 개구부
17 : p형 전극 18 : n형 전극
본 발명은, 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저나 발광다이오드 등의 반도체 발광소자에 관한 것이다.
최근, 광 디스크의 고밀도화에 필요한 청색영역으로부터 자외선영역에 미치는 발광이 가능한 반도체 레이저로서, AlGaInN등의 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 질화물계 반도체 레이저의 연구개발이 한창 행해지고, 이미 실용화되고 있다.
지금까지 보고되고 있는 질화물계 반도체 레이저에 있어서는, 그 활성층 구조로서, InGaN으로 이루어지는 웰층(InGaN웰층)과, 이 웰층보다도 In조성비가 작은 값(통상 0.02정도)을 취하는 InGaN으로 이루어지는 배리어층(InGaN배리어층)이 번갈아 적층된 다중 양자우물 구조가 이용된다. 전술한 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저로서 예를 들면 특허문헌 1에서 개시된 질화갈륨계 반도체 발광소자가 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평10-261838호 공보
InGaN웰층의 In조성비(InxGa(1-X)에 있어서의 "x"를 나타냄)에 대해서는, 발진 파장이나 웰층의 두께(웰 두께)등에 근거하여 여러가지 값이 이용되지만, 발진 파장 405nm, 웰두께 5.0nm으로 한 경우에는 0.12정도가 된다. 그러나 실제로는 이 In조성비는, 웰층의 층방향(성장방향과 수직 방향)의 위치에 따라 서로 다른 값을 취하는 즉, 웰층의 층방향을 따라 In조성비가 크게 변동되는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그 변동의 크기는, 작게는 수nm, 크게는 몇 백㎛에 이르는 것도 있다.
이러한 원소조성비의 변동은, GaAs계 LD의 웰층에 자주 이용되는 GaAs, AlGaAs, AlGaP, AlGaInP이라는 재료나, InP계 LD의 웰층에 자주 이용되는 InGaAs나 InGaAsP라는 재료에서는 볼 수 없는 특징이 되고 있다.
이와 같이, InGaN웰층과 InGaN배리어층으로 구성되는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저 등의 반도체 발광 소자에 있어서는, InGaN웰층의 층방향에 In조성비의 변동이 발생한다. 이 때문에 충분히 높은 미분효율을 갖는 반도체 발광소자를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래에 비해 높은 미분효율을 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 청구항 1기재의 반도체 발광소자는, 적어도 2개의 웰층을 포함하는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용하고 있고, 상기 적어도 2개의 웰층은 적어도 2개의 InGaN웰층을 포함하고, 발광시에 있어서의 소자의 전 도파광 중, 상기 적어도 2개의 InGaN웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수(%)를 1.5이상, 3.0이하로 설정하고 있다.
본 발명에 따른 청구항 4기재의 반도체 발광소자는, 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자를 사용하고 있고, 적어도 2개의 웰층을 포함하는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지고, 상기 적어도 2개의 웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수(%)를 1.5이상, 3.0이하로 설정하고 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
<발명의 원리>
(문제점의 검토)
InGaN재료의 밴드갭은, In조성비가 커지는 정도, 작아진다고 하는 마이너스의 상관을 가지고 있다. 따라서, 종래의 문제점의 원인이 되는 InGaN웰층의 층방향에 있어서의 In조성비의 변동이 있다는 것은, 웰층내에서의 밴드갭이 층방향의 위치에 따라 다른 것을 의미한다.
도 1은, InGaN웰층에 있어서의 층방향의 In조성비의 변동에 의한 밴드갭의 상태를 나타내는 설명도이다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이 In조성비가 큰 영역(31)에서는 밴드갭이 상대적으로 작아지고, In조성비가 작은 영역(32)에서는 밴드갭이 상대적으로 커진다.
도 2는 InGaN웰층에 있어서의 이득영역 및 흡수 영역의 존재를 나타내는 설명도이다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이 InGaN웰층에 전자 및 정공이 주입되어, 레이저 발진하고 있을 때에는, 밴드갭이 작은 영역에서는 캐리어가 많고, 밴드갭이 큰 영역에서는 캐리어가 적다. 이것은 InGaN웰층내에 있어서 캐리어가 확산한 결과 생기는 현상이다.
통상, 반도체 레이저의 이득영역이 되는 웰층에 있어서는, 캐리어 밀도의 대소에 의해 이득의 대소가 결정된다. 즉, 캐리어 밀도가 어느 일정 값(투명화 캐리 어 밀도라고 불리는 값)보다도 높은 영역은 이득영역이 되지만, 캐리어 밀도가 투명화 캐리어 밀도보다도 작은 영역에서는, 이득이 마이너스, 즉, 빛의 흡수 영역이 된다.
이상을 생각하면, InGaN재료를 웰층으로서 사용한 질화물계 III-V족 화합물 반도체 레이저에 있어서는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이 발진시에 있어서도, 이득영역에 추가로, 캐리어 밀도가 투명화 캐리어 밀도보다 작은 빛의 흡수 영역이 존재함으로써, 이 흡수 영역에 있어서 광흡수가 일어나는 것을 추측할 수 있다.
한편, 반도체 레이저에 있어서의 전단면과 후단면의 미분효율의 합인 종합 미분효율 ηtotal은, 전단면 반사율을 Rf, 후단면 반사율을 Rr, 공진기장을 L, 내부양자효율을 ηi, 내부 손실을 αi로 하면, 이하의 식(1)에 의해 나타낸다.
[수 1]
Figure 112006012827279-pat00001
따라서, InGaN웰층에 전술한 바와 같은 빛의 흡수가 존재한다는 것은, 내부손실αi가 크다는 것을 의미하기 때문에, 내부손실αi가 증가하는 만큼, 종합 미분효율 ηtotal이 감소하는 것을 의미한다. 이와 같이, 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에서는, 웰층에서의 In조성비 변동에 기인하여 발생하는 웰층내에서의 광흡수가, 높은 종합 미분효율ηtotal의 실현을 위해서는 장해가 됨을 알 수 있다.
지금까지 보고된 질화물계 III-V족 화합물의 반도체 레이저에서는, 앞면으로부터 얻어지는 미분효율을 크게하므로, 전면에 10％정도의 저반사율 코딩을, 뒷면에 95％정도의 고반사율 코딩을 실시하는 경우가 많다. 그럼에도 불구하고, 전술한 In조성비의 변동에 기인하는 장해에 의해, 전단면의 미분효율은 1.6W/A보다도 작게 되어, 그 이상의 미분효율을 가지는 반도체 레이저는 보고되고 있지 않다.
(문제점의 해결에 대한 검토)
질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에서는, In조성비의 변동에 기인하여 발생하는 InGaN웰층내에서 광흡수를 저감하는 것이, 높은 미분효율을 얻기 위해서 반드시 필요하다.
InGaN웰층내에서의 광흡수는, 웰층에 있어서의 광 구속 계수Γ(발광시에 있어서의 반도체 레이저의 전체 도파광 중, 웰층내에 있는 빛의 비율)에 비례하기 때문에, 웰층내에서의 광흡수를 저감하기 위해서는, 이 광 구속 계수Γ의 저감화를 꾀하는 것이 유효하다.
그러나, 레이저광의 이득, 즉 모드 이득도 광 구속 계수Γ에 비례하기 때문에, 광 구속 계수Γ를 작게 하면, 모드 이득이 작아지고, 발진하기 위해 필요한 캐리어 밀도(임계값 캐리어 밀도)가 커져, 광출력―전류특성에 있어서의 발진 임계값(임계값 전류)이 증대한다는 문제가 발생한다. 이러한 문제에 의해, 종래의 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에서는, 웰층으로의 광 구속 계수Γ를, 3.5∼4.5％전후로, 설계, 작성하는 것이 일반적이었다.
지금까지의 GaAs계 재료나, InP계 재료를 사용한 레이저에 있어서도, 웰층에 서의 광 구속 계수Γ를 극단적으로 작게 하는 것은, 상기한 같은 문제가 발생하므로 바람직하지 못하여, 행해지지 않는 것이 실 상황이었다.
전술한 바와 같이, 웰층으로의 광 구속 계수Γ는 3.5∼4.5％전후가 적절하다라는 기술상식이 지배적인 하에서, 본원의 발명자는 더욱 광 구속 계수Γ를 작게한, 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저를 시험적으로 제작하여, 미분효율 향상의 가능성을 검토했다.
도 3은 임계값 전류의 광 구속 계수Γ에 대한 의존성(이하, 「Γ의존성 」이라고 약기하는 경우 있음)을 나타내는 그래프이다. 도 4는 전단면으로부터 출사하는 레이저광의 미분효율의 Γ의존성을 나타내는 그래프이다. 또, 도 4는, 전단면에 10％、후단면에 95％의 반사율을 갖게 하도록 코팅을 실행했을 때의 Γ의존성을 나타낸 그래프이다.
여기에서, 웰층으로의 광 구속 계수Γ는, 빛의 진행 방향에 대하여 수직인 이차원면에서의 레이저층 구조에 대해서, 그 굴절율로부터 광강도 분포를 시뮬레이션한 후, 웰층에 상당하는 영역에 있어서의 광강도의 전체에 대한 비율을 계산함으로써 구한 것이다. 또, 다중 양자우물 구조에 있어서의 광 구속 계수Γ라 함은, 복수의 웰층 각각의 광 구속 계수의 합을 의미한다.
제작한 반도체 레이저의 활성층은, 각각이 5nm의 막두께를 가지는 2개의 웰층을 가지는 2중 양자 우물 구조를 나타내고 있다. 종래, 이 구조에 있어서의 웰층으로의 광 구속 계수Γ는, 약 3.7％정도이기 때문에, 이 경우, 임계값 전류는 30mA이하(도 3참조)가 되고, 미분효율은 1.5W/A이하(도 4참조)가 된다.
그러나, 광 구속 계수Γ는 3.0％이하의 영역에 대해서 검토하면, 도 3에서 나타내는 임계값 전류의 Γ의존성으로부터, 임계값 전류의 열화(상승)는 비교적 작고, 도 4에서 나타내는 미분효율의 Γ의존성으로부터, 미분효율은 대폭 개선(상승)한다는 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다.
질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에 있어서, 전술한 특성을 가지는 이유로서는, 이하의 점을 들 수 있다. 일반적으로, 광 구속 계수Γ의 감소에 따른 모드 이득의 감소가 있었을 경우, 그것을 보충하는 만큼의 웰층의 이득이 필요하기 때문에, 발진시키기 위해서는, 웰층으로의 캐리어 주입량의 증대(임계값 캐리어 밀도증대)가 필요하게 되지만, 이 재료계에 있어서는, 캐리어 농도변화량에 대한 웰의 광 이득 변화량의 비율(미분이득)이 매우 커서, 캐리어 주입량을 소량으로 할 수 있기 때문에, 임계값 전류의 증대가 크게 일어나지 않게 된다.
또한 전술한 바와 같이, InGaN웰층은, In조성비의 변동이 웰층내에서 발생함으로써, 웰층내에서의 광흡수가 다른 재료계에 비해 극히 높은 성질을 갖기 때문에, 이 성질이 광 구속 계수Γ의 저감시에 미분효율이 크게 개선되는 이유로도 생각할 수 있다.
또 광 구속 계수Γ의 저감에 따른 광 흡수량 저감에 의해, 발진에 필요한 모드 이득이 저감하며, 이것이 이 임계값 전류가 증대하는 것을 어느 정도 상쇄하는 것에서도 Γ의존성에 의한 임계값 전압의 증대가 그 만큼 커지지 않는 이유라고 생각할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 나타내는 Γ의존성으로부터, 광 구속 계수Γ가 1.5％보다 작아지면, 임계값 전류가 대폭 증대하는 한편, 미분효율의 개선량도 작아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 광 구속 계수Γ의 하한으로서는, 1.5％정도가 바람직하다고 판단된다.
또한 도 4에서 나타내는 미분효율의 Γ의존성으로부터, 광 구속 계수Γ를 3.0％이하로 하면, 미분효율은 1.6W/A이상 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 광 구속 계수Γ를 2.6％이하로 함으로써, 1.7W/A이상의 미분효율을 얻을 수 있다.
따라서, 2개의 InGaN웰층을 포함하는 2중 양자 우물 구조의 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서, 미분효율이 1.6W/A이상에서 임계값 전류가 실용 레벨이 되기 위해서는, 웰층의 광 구속 계수Γ가 1.5∼3.0의 범위에 있을 필요가 있으며, 미분효율이 1.7W/A이상에서 임계값 전류가 실용 레벨이 되기 위해서는, 웰층의 광 구속 계수Γ가 1.5∼2.6의 범위에 있을 필요가 있다고 할 수 있다.
지금까지 보고되고 있는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에 있어서, 전단면으로부터 출사하는 레이저광의 미분효율의 값은 1.6W/A보다도 작았기 때문에, 본 발명에 의해, 종래에는 얻을 수 없었던 미분효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
미분효율을 높게 할 수 있으면, 같은 광출력을 내는 데 필요한 전류값을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 레이저 구동회로의 부하 경감, 소비전력저감에 의한 발열량의 저감 등, 그 이점은 상당히 크다.
도 5 및 도 6은, 막두께가 5nm의 하나의 웰층만으로 구성된 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서의 임계값 전류 및 미분효율의 Γ의존성을 각각 나타내는 설명도이다.
이들 도면에 나타나 있는 바와 같이 광 구속 계수Γ의 감소에 따르는 임계값 전류의 열화(상승)정도가 현저하고, 미분효율의 개선(상승)효과도 그다지 발휘되지 않는다. 이것은, 활성층을 구성하는 웰층의 수가 2개인 경우의 반도체 레이저에 있어서의 임계값 전류 및 미분효율의 Γ의존성(도 3 및 도 4)과의 비교로부터도 알 수 있다.
하나의 웰층만으로 구성된 활성층을 가지는 반도체 레이저에 있어서의 임계값 전류 및 미분효율의 Γ의존성이 전술한 성질을 가지는 것은, 웰층이 하나인 경우에는, 웰내의 캐리어에 대하여 퍼텐셜장벽이 하나 밖에 없고, 오버 플로우 한 결과, 웰내에서 재결합 하지 않고 전자가 누설되기 때문에 광출력에 기여하지 않는다.
또한 하나의 웰층의 경우에 있어서, 그것과 같은 두께를 가지는 2개의 웰층의 경우와 같은 광 구속 계수Γ를 얻고자 했을 경우, 웰층의 막두께를 2개의 웰층의 경우에 있어서의 웰층의 막두께의 합과 같은 정도로 두껍게 하거나, 수직방향의 빛의 분포, 즉 근시야상을 될 수 있으면 웰 근방에 집중시킨 모양으로 할 필요가 있다.
그러나, 웰층의 막두께를 두껍게 했을 경우에는, 웰층의 양자효과가 작아짐에 따라, 임계값 전류의 증대 등 손실이 발생하고, 수직방향의 근시야상을 작게 하면, 원시야상이 커져, 광픽업용 용도로서는 부적절하게 된다.
이와 같이 활성층을 구성하는 웰층의 수가 "1"인 경우, 여러가지의 문제가 발생 할 수 있기 때문에, 본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 웰층의 수는 2이상인 것이 바람직하다고 생각된다. 또한 웰층의 수가 "3"보다 많은 경우에는, 상기한 웰수가 "1"인 경우의 문제가 발생하지 않는 데다가, 일반적인 설계에 있어서는, 웰층의 체적이 커지게 되고, 또한 활성층 근방의 굴절율이 커지게 되는 등의 2가지 효과에 의해, 광 구속 계수Γ가 커지는 경향이 강하기 때문에, 본 발명을 사용하는 것에 의한 광흡수의 저감 효과는 보다 커지게 된다.
<실시예 1>
도 7은 본 발명의 실시예 1인 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저(반도체 발광소자)의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 실시예의 반도체 레이저는, 릿지 구조 및 SCH(Separate Confinement Heterostructure)구조를 가진다.
동 도면에 나타나 있는 바와 같이 실시예 1의 반도체 레이저는, GaN기판(1)의 한쪽 주면인 Ga면 위에 n형 GaN버퍼층(2)을 형성하고 있다. n형 GaN버퍼층(2)은 GaN기판(1)의 한쪽 주면의 요철을 저감하여, 그 상층을 가능한 한 평탄하게 적층하는 목적으로 하기 위해 이용되고 있다.
n형 GaN버퍼층(2)위에, Al조성비가 0.07의 n형 AlGaN클래드층(3), Al조성비가 0.045의 n형 AlGaN클래드층(4), Al조성비가 0.015의 n형 AlGaN클래드층(5)이 순서대로 적층된다. 또한, n형 AlGaN클래드층(5)위에 n형 GaN 광가이드층(6), n형 InGaN-SCH층(7)이 순서대로 적층된다. n형 InGaN-SCH층(7)으로서 예를 들면 In조성비 0.02로 언 도프의 구성을 생각할 수 있다.
그리고, n형 InGaN-SCH층(7)위에 활성층(8)이 형성된다. 활성층(8)은, 도 8에 나타나 있는 바와 같이 예를 들면 In조성비 0.12로 언도프의 InGaN웰층(8a), In조성비 0.02의 InGaN배리어층(8b) 및 In조성비 0.12로 언도프의 InGaN웰층(8c)의 순으로 적층한, 2중 양자 우물 구조를 나타내고 있다.
또한, 활성층(8)위에, p형 InGaN-SCH층(9), p형 AlGaN전자 장벽층(10), p형 GaN 광가이드층(11)의 순으로 적층된다. p형 InGaN-SCH층(9)로서 예를 들면 In조성비 0.02로 언도프의 구성을 생각할 수 있고, p형 AlGaN전자 장벽층(10)로서 예를 들면 Al조성비 0.2의 구성을 생각할 수 있다.
p형 GaN 광가이드층(11)위에 Al조성비 0.07의 p형 AlGaN클래드층(12)이 형성된다. 이 p형 AlGaN 클래드층(12)은 일부 돌출한 릿지부(12a)를 가지고 있다 p형 AlGaN클래드층(12)의 릿지부(12a) 위에 p형 GaN콘택트층(13)이 형성된다. 릿지부(12a) 및 릿지부(12a)상의 p형 GaN콘택트층(13)에 의해 릿지(14)가 형성되고, 이 릿지(14)는, p형 GaN 광가이드층(11)위에 p형 AlGaN클래드층(12) 및 p형 GaN콘택트층(13)을 적층한 후, 예를 들면(1-100)방향을 향해서 에칭 처리를 실시함으로써 형성된다. 이 릿지(14)는 GaN기판(1)위에 스트라이프 모양으로 형성된 수㎛∼수십㎛폭의 고전위 영역 사이에 있는 저결함 영역위에 위치하도록 형성된다.
또한 GaN기판(1)의 한쪽 주면이 되는 Ga면과는 반대측 방향의 다른 쪽 주면이 되는 N면에는, n형 전극(18)이 형성된다. 이 n형 전극(18)은 예를 들면 티탄(Ti) 및 Au막을 순서대로 적층한 구조가 되어 있다.
p형 AlGaN클래드층(12)의 릿지부(12a)이외의 표면위, 릿지(14)(릿지부(12a) 및 p형 GaN콘택트층(13))의 측면에 절연막(15)이 형성되고, p형 GaN콘택트층(13) 및 절연막(15)을 덮어서 p형 전극(17)이 형성된다. 절연막(15)은 릿지부(12a)의 측면부 및 릿지부(12a)가 형성되지 않는 p형 AlGaN클래드층(12)의 표면보호 및 전기적 절연을 위해 설치된다.
n형 GaN버퍼층(2)은 막두께가 예를 들면 1㎛이고, n형 불순물로서 예를 들면 실리콘(Si)이 도프 되고 있다. n형 AlGaN클래드층(3), 4 및 5 각각의 막두께는 예를 들면 0.4㎛, 1.0㎛ 및 0.3㎛이며, n형 불순물로서는 예를 들면 Si이 도프 되고 있다.
n형 InGaN-SCH층(7) 및 p형 InGaN-SCH층(9)은 모두 막두께가 30nm이며, 2중 양자 우물 구조의 활성층(8)은, 예를 들면 2개의 InGaN웰층(8a, 8c)의 막두께가 모두 5.Onm, InGaN배리어층(8b)의 막두께가 8.Onm이고, p형 AlGaN전자 장벽층(10)의 막두께는 예를 들면 20nm이며, p형 불순물로서 예를 들면 마그네슘(Mg)이 도프 되고 있다. 또한 p형 GaN 광가이드층(11)의 막두께는 예를 들면 100nm이다.
p측 클래드층으로서의 p형 AlGaN클래드층(12)의 막두께는 예를 들면 500nm이고, p형 불순물로서 예를 들면 Mg이 도프 되고 있다. p형 GaN콘택트층(13)은 막두께는 예를 들면 20nm이고, p형 불순물로서 예를 들면 Mg이 도프 되고 있다.
절연막(15)은 막두께가 200nm의 SiO2막으로 형성되고, p형 전극(17)은 예를 들면 팔라듐(Pd) 및 금(Au)막을 순차 적층한 구조로 되어 있다.
표 1은 실시예 1의 반도체 레이저를 구성하는 각 층에 있어서의 재료, 막두께 및 굴절율n을 나타낸 표이다. 표 1의 맨 왼쪽란에 나타낸 층 No.는 도 7에서 나타낸 구조의 각층에 대응하는 부호번호를 의미한다.
Figure 112006012827279-pat00002
도 9는 AlxGa(1-x)N층의 굴절율 n의 Al조성비 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 10은 InxGa(1-X)N층의 굴절율 n의 In조성비 의존성을 나타내는 그래프이다. 또, 도 9 및 도 10에서 나타낸 Al조성 의존성 및 In조성비 의존성은 발진 파장이 405nm인 경우를 나타내고 있다.
표1에서 나타낸 n형 AlGaN클래드층(3∼5)등의 AlGaN층의 굴절율 n은, 도 9에서 나타낸 Al조성비 의존성을 근거로 하여 산출하고, n형 InGaN-SCH층(7)등의 InGaN층의 굴절율 n은, 도 10에서 나타낸 In조성비 의존성에 의거하여 산출하고 있다. 이들은, 반도체 레이저를 구성하는 각 층의 굴절율 n으로부터 근시야상 및 원시야상을 구하는 시뮬레이션 결과와, 레이저의 원시야상의 실험 결과를, 어떤 구조에 있어서도 일치시킬 있도록 핏팅한 결과이며, 그 정밀도는 매우 높다.
활성층(8)을 구성하는 InGaN웰층(8a,8c)에 대해서는, 2중 양자 우물 구조이어서, 밴드갭 구조가 벌크 결정과 다르고, In조성비와 굴절율 n과의 관계는 도 10과 다른 값을 취한다. 그래서, 원시야상의 실측값을 바탕으로 「2.765」라고 결정했다. 웰층의 굴절율 n은, 웰 구조나 막두께에 의해 바뀌지만, 밴드갭과 발진 파장과의 관계는, 웰층의 In조성비의 차이에 의해 크게 영향을 받지 않기 때문에, 일반적으로 이용되는 In조성비 0.05∼0.2정도, 두께 2∼10nm정도의 범위내에 있어서는, 광 구속 계수Γ의 계산에 큰 영향을 미칠 만한 실질적인 변화는 없다. 그러므로 웰층의 굴절율 n에 대해서는, 상기한 범위내이면 「2.765」로 해도 정밀도에 지장을 주지 않는다.
또한 도 9 및 도 10에서 나타내는 굴절율 n의 Al조성비 의존성, In조성비 의존성은, 발진 파장에 의해 변화되어, 발진 파장이 짧은 만큼 굴절율 n이 크고, 발진 파장이 긴 만큼 굴절율 n이 작아지는 경향이 있다. 단, 그 변화에 대해서는 레이저를 구성하는 모든 층에 적용되기 때문에, 그 변화량은 그 재료의 Al조성비나 In조성비에 대하여 같은 정도의 값을 취한다.
예를 들면 발진 파장 410nm의 경우에는, 발진 파장 405nm의 값을 이용하여 계산했을 경우에 비해, 실제의 굴절율 n은 작아진다. 이 경우, 광 구속 층(n형 GaN 광가이드층(6), n형 InGaN-SCH층(7), 활성층(8), p형 InGaN-SCH층(9), p형 AlGaN 전자 장벽층(10) 및 p형 GaN 광가이드층(11))에서의 굴절율이 활성층(8)으로의 광 구속 계수Γ를 작게 하는 효과를 발생하는 반면, p형 및 n형 클래드층의 굴절율도 작아지기 때문에, 클래드층으로의 빛의 새어나옴이 작아진다. 즉, 활성층(8)으로의 광 구속 계수Γ를 크게 하는 효과를 발생한다. 따라서, 이들의 효과가 상반됨으로써, 결과적으로 웰층으로의 광 구속 계수 Γ에 대해서는 실질적으로 변화되지 않게 된다.
전술한 이유에 의해, 웰층으로의 광 구속 계수Γ에 대해서는, 발진 파장이 405nm근방인 이상은, 발진 파장에 의해 크게 변화되지 않는다고 생각할 수 있다. 즉, 발진 파장이 405nm과 다른 경우에 있어서도, 도 9 및 도 10에 나타낸 Al조성 의존성 및 In조성비 의존성에 근거하여 굴절율 n을 산출함으로써, 거의 정확한 InGaN웰층으로의 광 구속 계수Γ를 구할 수 있게 된다. 실제로, 발진 파장의 변화를 고려한 굴절율 n을 사용한 계산의 결과도, 상기의 사고를 지지하는 것이었다.
이상의 검증 결과를 근거로 하여, 실시예 1의 반도체 레이저의 광 구속 계수Γ의 시뮬레이션을 행했다. 그 결과, 광 구속 계수Γ(InGaN웰층8a, 8c)의 광 구속 계수의 합)은 2.50％이며, 종래의 약 3.7％보다도 작아지고 있다.
표 2는 실시예 1에 대응하는 종래예의 반도체 레이저를 구성하는 각 층에 있어서의 재료, 막두께 및 굴절율 n을 나타낸 표이다. 또, 표 2의 맨 왼쪽 란에 나타낸 층No.는, 도 7에 나타낸 구조의 각 층에 대응하는 부호번호를 의미한다.
Figure 112006012827279-pat00003
도 11은 실시예 1에 의한 반도체 레이저의 전단면으로부터의 광출력을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11에서 나타내는 광출력 변화 L1은, 본 발명의 실시예 1에 의한 반도체 레이저에 의한 레이저의 전단면에 10％, 후단면에 95％의 반사율을 갖도록 코팅을 실시했을 때의, 전단면으로부터의 광출력을 측정한 결과를 나타내고 있다. 또, 광출력변화 L2는 종래의 반도체 레이저에 전단면 및 후단면의 반사율을 마찬가지로 설정했을 때의 전단면으로부터의 광출력을 측정한 결과를 나타내고 있다.
도 11을 참조하여, 광출력변화 L2로 나타내는 바와 같이, 종래 구조의 미분효율(동작 전류에 대한 전단면으로부터의 광출력의 비율)은 1.5W/A인데 대하여, 광출력변화 L1로 나타내는 바와 같이 실시예 1의 미분효율은 1.95W/A로 대폭 향상하고 있다. 그 결과, 광출력 150mW시에 있어서의 동작 전류값는 종래는 130mA필요했던 것이, 실시예 1에서는 110mA로 줄일 수 있게 되었다.
이 결과는, 전술한 바와 같이, 웰층으로의 광 구속 계수Γ의 저감에 의해, 웰층에서의 광흡수가 감소한 것에 원인을 들 수 있다.
도 12는 실시예 1에 있어서의 릿지 중앙부, 수직방향의 굴절율 분포와 광전계강도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내는 설명도이다. 광전계 강도분포는 빛의 진행 방향에 대하여 수직인 이차원면에서의 레이저층 구조로부터 시뮬레이션을 행하여 2차원에서의 광전계 강도 분포를 계산하고, 그 릿지 중앙부의 분포를 나타내고 있다. 또, 광전극 강도의 2제곱이 광강도이다.
실시예 1의 레이저 구조에서는, n형의 AlGaN클래드층으로서, 3층구조의 n형 AlGaN클래드층(3∼5)를 사용하고, n형 AlGaN클래드층(3), 4 및 5에 있어서, Al조성비를 0.07, 0.045 및 0.015로 설정함으로써, n형 AlGaN클래드층(3∼5)사이에 있어서 서로 다른 Al조성비로 설정하고 있다.
도 12에 나타나 있는 바와 같이 비교적 굴절율이 높은 Al조성비 0.015의 n형 AlGaN 클래드층(5)으로 빛이 인입되고 있어, 이 n형 AlGaN클래드층(5)으로의 광강도가 커지기 때문에, 빛의 강도중심(피크 위치)이 활성층(8)보다도 n측(n형 AlGaN클래드층(3∼5)측)으로 이동되는 결과, 활성층(8)의 웰층내에서의 광 구속 계수Γ가 작아지는 것을 알 수 있다.
또, Al조성비가 0.07의 n형 AlGaN클래드층(3)은, 빛분포가 GaN기판(1)으로 새어나오는 것을 억제하기 위해 설치된 층으로, n형 AlGaN클래드층(3)의 유무는, 활성층(8)의 웰층에서의 광 구속 계수Γ에 거의 영향을 미치지 않는다.
전술한 실시예 1은, n형 및 p형 클래드층으로서, AlGaN을 사용함으로써, 밴드갭이 크고, 결정성의 좋은 층을 얻을 수 있는 효과를 나타낸다.
여기에서, n형 AlGaN클래드층의 Al조성비에 대해서는, Al조성비가 클 수록 결정성이 좋지 않고, 신뢰성을 크게 열화시킨다. 또한, 굴절율이 작아지기 때문에, 광전계가 n측으로 잘 퍼지지 않게 되는 결과, 활성층 주변에 광전계가 집중되기 쉬워져, 웰층에 있어서의 광 구속 계수Γ를 저감하는 것이 곤란하게 된다. 반대로 Al조성비가 작을 경우에는, 굴절율이 커져서, 광전계가 필요 이상으로 n측으로 크게 퍼지기 때문에, 광 구속 계수Γ가 너무 작아지게 된다.
이상으로부터, n형 AlGaN클래드층,혹은, n형 클래드층이 복수 있을 경우에는, 그 적어도 1층에 대해서, Al조성비는 0.005이상, 0.08이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 0.005이상, 0.06이하, 보다 더 바람직하게는 0.005이상, 0.04이하가 좋다.
또한, p형 클래드층보다도 n형 클래드층의 굴절율을 크게 하면, 광전계가 n층측으로 인장되어, n형 클래드층내의 광 구속 량이 증대함으로써, 광 구속 계수Γ의 저감을 용이하게 할 수 있게 된다. 이 때, n형층을 복수의 클래드층으로 하여, 그 중 하나의 층에 대해서, p형 클래드층보다도 높은 굴절율을 갖게 하는 것에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
실시예 1은, 적어도 2개의 웰층을 포함하는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자에 있어서, 상기 복수의 웰층의 조성을 같게 하여, 그 복수의 웰층내의 더욱 기판(GaN기판(1))측에 가까운 웰층(InGaN웰층(8a))의 광 구속 계수를 더욱 기판측으로부터 먼 웰층(InGaN웰층(8c))의 광 구속 계수보다도 크게 하도록, 활성층(8)의 하층에 설치되는 제1의 도전형의 제1클래드층(n형 AlGaN 클래드층4, 5)과, 활성층(8)의 상층에 설치되는 제2의 도전형의 제2클래드층(p형 AlGaN클래드층(12))을 구비하고, 제1클래드층의 굴절율을 제2클래드층의 굴절율보다도 크게 한 것을 특징의 하나로 하고 있다.
즉, 도 8에서 표시된 활성층(8)에 구속되어 있는 빛 중, 그 활성층(8)을 구성하는 같은 조성을 갖는 복수의 InGaN웰층(8a, 8c) 각각이 배분하는 빛의 양의 대상성은 확보되지 않으며, 특히 기판측에 가까운 InGaN웰층(8a)과 더욱 기판측에서 먼 InGaN웰층(8c)에서는 그 양이 분명히 다르다.
이것은, 도 12에 나타나 있는 바와 같이 활성층(8)에 구속되어 있는 빛이, GaN기판(1)측에 설치된 굴절율이 p형 AlGaN클래드층(12)보다 큰 n형 AlGaN 클래드층(4, 5)에 가까운 InGaN웰층(8a)으로 인입됨으로써 발생한다. 환언하면 GaN기판(1)측에 설치된 굴절율이 큰 n형 AlGaN클래드층(4, 5)에 가까운 InGaN웰층(8a)에 구속되어 있는 빛은, GaN기판(1)로부터 먼 쪽에 설치된 굴절율이 작은 p형 AlGaN클래드층(12)에 가까운 InGaN웰층(8c)에 구속되어 있는 빛보다 커진다.
즉, InGaN웰층(8a)의 광 구속 계수는, InGaN웰층(8c)의 광 구속 계수보다도 커진다. 그 결과, p형 전극(17)으로의 광강도를 저하시킬 수 있기 때문에, 그 소자가 가지는 미분효율을 개선할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 이하, 이 점을 상세하게 설명한다.
일반적으로, 반도체 레이저에서는, 기판측에 설치된 전극(제1의 전극)과 활성층과의 거리에 대하여, 기판과는 반대측에 설치된 전극(제2의 전극)과 활성층과의 거리가 극단적으로 짧다. 예를 들면 질화물계 반도체 레이저에 있어서는, 활성층과 제2의 전극과의 거리는 일반적으로 400nm정도로 하는 경우가 많다. 다른 재료계인, InP계 혹은 GaAs재료를 사용한 반도체 레이저에서는, 이 거리가 2㎛이상 정도라고 생각하면, 매우 짧게 설정되는 것이다. 이것은, 이 거리가 먼 만큼, 결정의 직렬저항값이 커지기 때문에, 특히 질화물계 반도체 결정의 저항이 매우 높기 때문에, 이 거리가 짧게 취해지는 것이다.
이와 같이, 활성층과 제2의 전극과의 거리가 가까운 것으로부터, 제2의 전극내에는, 제1의 전극에 비해 무시할 수 없는 광전계가 존재하게 되어, 약간의 광흡수가 존재한다. 따라서, 빛의 강도중심(피크 위치)이 활성층(8)보다도 제2의 전극측으로 이동되는 결과, 제2의 전극측으로 광전계를 더 퍼지게 한다. 이는 광흡수를 더욱 크게 하게 되어, 발진 임계값의 증대나 발광 효율의 저하 등의 특성상 문제를 발생시킬 가능성이 높다.
이러한 이유를 고려하여, 실시예 1에서는, 광 구속 계수Γ를 작게 하는 방법으로서, 제2의 전극인 p형 전극(17)측으로 광전계를 퍼지게 하는 것 보다도, 제1의 전극인 n형 전극(18)측으로 광전계를 퍼지게 하고 있다. 즉, 활성층(8)의 아래쪽인 GaN기판(1)측에 설치되는 n형 AlGaN클래드층(5, 4)의 굴절율을, 활성층(8)의 위쪽인 GaN기판(1)과는 반대측에 설치되는 p형 AlGaN클래드층(12)의 굴절율보다도 크게함으로써, 빛의 강도중심을 제1의 전극인 n형 전극(18)측으로 이동시킨 결과, 제2의 전극인 p형 전극(17)에 걸리는 광강도를 낮출 수 있으며, 상기 특성상의 문제 발생을 완화할 수 있는 효과를 나타낸다.
(제조 방법)
다음에 실시예 1의 반도체 레이저의 제조 방법에 대해서 도 7을 참조해서 설명한다. 우선, 미리 서멀 클리닝 등에 의해 표면을 세정화한 GaN기판(1)위에 유기금속 화학기상성장(MOCVD)법에 의해 예를 들면 1000℃의 성장 온도로 n형 GaN버퍼층(2)을 성장시킨다.
그 후에 MOCVD법에 의해, n형 AlGaN클래드층(3∼5), n형 GaN 광가이드층(6), 언도프의 n형 InGaN-SCH층(7), 언도프의 InGaN웰층(8a, 8c) 및 InGaN배리어층(8b으로 이루어지는 2중 양자 우물 구조의 활성층(8), 언도프의 p형 InGaN-SCH층(9), p형 AlGaN전자 장벽층(10) 및 p형 GaN 광가이드층(11), p형 AlGaN클래드층(12) 및 p형 GaN콘택트층(13)을 순차 적층한다.
여기에서, 이들 층의 성장 온도는, 예를 들면 n형 AlGaN클래드층(3∼5) 및 n형 GaN 광가이드층(6)은 1000℃, 언도프 n형 InGaN-SCH층(7)∼언도프p형 InGaN-SCH층(9)에 대해서는 780℃, p형 AlGaN전자 장벽층(10)∼p형 GaN콘택트층(13)에 대해서는 1000℃로 한다.
이상의 결정성장이 종료한 웨이퍼의 전면에, 레지스트(도 7에서는 도시 생략)를 도포하고, 리소그라피에 의해 메사부의 형상에 대응한 소정형상의 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서, 예를 들면 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해 p형 GaN콘택트층(13) 및 p형 AlGaN클래드층(12)에 대하여, p형 AlGaN클래드층(12)의 일부만이 남도록 에칭을 행한다. 그 결과, 레지스트 패턴하에 있는 p형 AlGaN클래드층(12)의 릿지부(12a) 및 p형 GaN콘택트층(13)에 의해 릿지(14)가 형성된다.
다음에 마스크로서 이용한 레지스트 패턴을 남긴 채로, 다시 웨이퍼 전체면에 CVD법, 진공증착법, 스퍼터링법 등을 이용하여, 예를 들면 두께가 0.2㎛의 SiO2막인 절연막(15)을 형성하고, 레지스트 패턴 제거시에 레지스트 패턴 위에 형성된 절연막(15)을 아울러 제거하는, 소위 리프트 오프(lift-off)를 행한다. 그 결과, 릿지(14)위에 개구부(16)가 설정된다.
다음에 웨이퍼 전체면에 예를 들면 진공증착법에 의해 플라티나(Pt) 및 Au를 순서대로 형성한 후, 레지스트 도포, 리소그라피에 의한 레지스트 패턴형성후, 습식 에칭 혹은 드라이에칭을 실시함으로써, 도 7에 나타나 있는 바와 같이 p형 전극(17)(패턴)을 형성한다.
그 후에 GaN기판(1)의 이면 전체면에, 진공증착법에 의해 Ti 및 Al막을 순차 형성함으로써 n형 전극(18)을 얻고, n형 전극(18)을 오믹 접촉시키기 위한 합금 처리(열처리)를 행한다.
이 후, 이 기판을(제1의 방향을 따른) 쪼갬으로써 바 모양으로 가공하여 양 공진기 단면을 형성하고, 또한 이들의 공진기 단면에 단면 코팅을 실시한 후, 이 바를(상기 제1의 방향과 수직인 방향을 따른) 쪼갬으로써, 칩화한다. 이상에 의해, 실시예 1의 반도체 레이저가 제조된다.
또, 실시예 1의 구조와는 반대로, 활성층의 상층(기판과 반대측)에 설치되는 제2 클래드층의 굴절율을 활성층의 하층(기판측)에 설치되는 제1클래드층의 굴절율보다도 크게 하는 구조도 물론 생각할 수 있다. 상기 구조의 경우에 있어서도, 빛의 강도중심이 활성층(8)보다도 제2 클래드층(제2의 전극)측으로 이동시키는 결과, 활성층의 웰층내에서의 광 구속 계수Γ를 작게 할 수 있다.
<실시예 2>
표 3은 실시예 2의 반도체 레이저를 구성하는 각 층에 있어서의 재료, 막두께 및 굴절율 n을 나타낸 표이다. 표 3의 맨 왼쪽란에 나타낸 층No.는, 도 7에서 나타낸 구조의 각층에 대응하는 부호번호를 의미한다.
Figure 112006012827279-pat00004
표 3에 나타나 있는 바와 같이 실시예 2에서는, 활성층(8) 구조를 3개의 웰층과 2개의 배리어층에 의한 3중 양자 우물 구조로 실현하고 있는 점이 실시예 1과 다르다. 또한 3개의 웰층의 In조성비, 막두께, 2개의 배리어층의 막두께도, 실시예 1과는 다르다.
실시예 2의 반도체 레이저에 있어서 광 구속 계수Γ에 대해서, 실시예 1과 동일한 시뮬레이션을 행하면, 광 구속 계수Γ(3개의 InGaN웰층의 광 구속 계수의 합)는 2.58％얻어지는 것을 알 수 있다.
또한 레이저의 전단면에 10％, 후단면에 95％의 반사율을 갖도록 코딩을 실시한 후, 전단면에 있어서의 미분효율을 실측한 결과, 종래의 1.5W/A에서 1.95W/A로 크게 개선되는 것을 알 수 있다.
또, 실시예 2의 반도체 레이저는, 그 층구조만 다르고, 실시예 1과 마찬가지로 제조되므로, 설명은 생략한다.
<실시예 3>
도 13은 본 발명의 실시예 3인 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저의 구조를 나타내는 단면도이다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이 3층의 n형 AlGaN클래드층(3∼5)이 1층의 n형 AlGaN클래드층(20)에, p형 AlGaN클래드층(12)이 p형 AlGaN 클래드층(21)으로 치환된 점을 제외하고, 도 7에 나타낸 실시예 1의 층구조와 같다.
표 4는 실시예 3의 반도체 레이저를 구성하는 각 층에 있어서의 재료, 막두께 및 굴절율 n을 나타낸 표이다. 표 4의 맨 왼쪽란에 나타낸 층No.는, 도 13에서 나타낸 구조의 각 층에 대응하는 부호 번호를 나타낸다.
Figure 112006012827279-pat00005
표 4에 나타나 있는 바와 같이 실시예 3에서는, p형 AlGaN 클래드층(21) 및 n형 AlGaN클래드층(20)의 Al조성비를, 종래의 p형 AlGaN클래드층 및 n형 AlGaN클래드층에 비해 작은「0.03」으로 설정함으로써, 각각의 굴절율 n을 종래보다 크게 하고 있다. 그 결과, n형 AlGaN클래드층(20) 및 p형 AlGaN클래드층(21)으로의 빛의 누설이 커지고, 그 결과, 웰층으로의 광 구속 계수Γ를 작게 하고 있다.
실시예 3의 반도체 레이저에 있어서 광 구속 계수Γ에 대해서, 실시예 1과 같은 시뮬레이션을 행하면, 광 구속 계수Γ(2개의 InGaN웰층(8a, 8c)의 광 구속 계수의 합)는 2.62％ 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
또한 레이저의 전단면에 10％, 후단면에 95％의 반사율을 갖게 하도록 코팅을 실시한 후, 전단면에 있어서의 미분효율을 실측한 결과, 종래의 1.5W/A에서 1.95W/A로 크게 개선되고 있는 것을 알 수 있다.
또, 실시예3의 반도체 레이저는, 그 층구조만 다르고, 실시예 1과 마찬가지로 제조되므로, 설명은 생략한다.
본 발명에 있어서의 청구항 1 및 청구항 5기재의 반도체 발광소자에 있어서, 적어도 2개의 InGaN웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수를 1.5이상, 3.0이하로 설정함으로써, 예를 들면 전단면에 10％, 후단면에 95％의 반사율을 갖게 했을 때, 임계값 전류를 실용 레벨로 억제하면서, 1.6W/A이상의 높은 미분효율을 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서의 청구항 4기재의 반도체 발광소자에 있어서, 적어도 2개의 웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수를 1.5이상, 3.0이하로 설정함으로써, 예를 들면 전단면에 10％、후단면에 95％의 반사율을 갖게 했을 때에, 임계값 전류를 실용레벨로 억제하면서, 1.6W/A이상의 높은 미분효율을 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.

Claims (12)

  1. 적어도 2개의 웰층을 포함하는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자로서,
    상기 적어도 2개의 웰층은 적어도 2개의 InGaN웰층을 포함하고, 발광시에 있어서의 소자의 전체 도파광 중, 상기 적어도 2개의 InGaN웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수(%)를 1.5 ∼ 3.0 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 구속 계수를 1.5 이상, 2.7 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 활성층의 하층에 설치되는 제1의 도전형의 제1의 클래드층과,
    상기 활성층의 상층에 설치되는 제2의 도전형의 제2의 클래드층을 구비하고,
    상기 제1 및 제2의 클래드층 중 한쪽의 굴절율을 다른 쪽의 클래드층의 굴절율보다도 높게 함으로써, 발광시에 있어서의 소자의 광출력의 피크위치를 활성층으로부터 한쪽의 클래드층의 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 발광소자로서,
    적어도 2개의 웰층을 포함하는 다중 양자우물 구조의 활성층을 가지고,
    상기 적어도 2개의 웰층에 있는 빛의 비율을 나타내는 광 구속 계수(%)를 1.5 ∼ 3.0 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 웰층은 적어도 2개의 InGaN웰층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층은 기판의 위쪽에 형성되고,
    상기 반도체 발광소자는,
    상기 활성층의 하층에 설치되는 제1의 도전형의 제1클래드층과,
    상기 활성층의 상층에 설치되는 제2의 도전형의 제2클래드층을 구비하고,
    제1클래드층의 굴절율을 제2클래드층의 굴절율보다도 크게 한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층의 하층에 설치되는 제1의 도전형의 제1클래드층 및 상기 활성층의 상층에 설치되는 제2의 도전형의 제2클래드층이 모두, 적어도 하나의 AlxGa1-xN층(0<X≤1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1클래드층에 포함되는 적어도 하나의 AlxGa1-XN층의 Al조성비가 0.005 ∼ 0.08 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1클래드층에 포함되는 적어도 하나의 AlxGa1-XN층의 Al조성비가 0.005 ∼ 0.06 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1클래드층에 포함되는 적어도 하나의 AlxGa1-XN층의 Al조성비가 0.005 ∼ 0.04 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 활성층의 하층에 설치되는 제1의 도전형의 제1의 AlGaN클래드층과,
    상기 활성층의 상층에 설치되는 제2의 도전형의 제2의 AlGaN클래드층을 구비하고,
    상기 제1 및 제2의 AlGaN클래드층 중 적어도 한쪽의 클래드층의 Al조성비를 0.005 ∼ 0.03 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 AlGaN클래드층 양쪽의 Al조성비를 0.005 ∼ 0.03 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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Families Citing this family (93)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007040295A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-12 Seoul Opto Device Co., Ltd. (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same
KR20070080696A (ko) * 2006-02-08 2007-08-13 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 레이저 다이오드
JP2007214378A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Rohm Co Ltd 窒化物系半導体素子
JP2007273901A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光素子
US7852893B2 (en) * 2007-02-26 2010-12-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
DE102007061458A1 (de) 2007-11-30 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements und strahlungsemittierendes Bauelement
US8847249B2 (en) 2008-06-16 2014-09-30 Soraa, Inc. Solid-state optical device having enhanced indium content in active regions
US8259769B1 (en) 2008-07-14 2012-09-04 Soraa, Inc. Integrated total internal reflectors for high-gain laser diodes with high quality cleaved facets on nonpolar/semipolar GaN substrates
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
US8143148B1 (en) 2008-07-14 2012-03-27 Soraa, Inc. Self-aligned multi-dielectric-layer lift off process for laser diode stripes
WO2010017148A1 (en) 2008-08-04 2010-02-11 Soraa, Inc. White light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and phosphors
US8284810B1 (en) 2008-08-04 2012-10-09 Soraa, Inc. Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods
US8422525B1 (en) 2009-03-28 2013-04-16 Soraa, Inc. Optical device structure using miscut GaN substrates for laser applications
US8634442B1 (en) 2009-04-13 2014-01-21 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates for laser applications
US8242522B1 (en) 2009-05-12 2012-08-14 Soraa, Inc. Optical device structure using non-polar GaN substrates and growth structures for laser applications in 481 nm
DE112010001615T5 (de) 2009-04-13 2012-08-02 Soraa, Inc. Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen
US8254425B1 (en) 2009-04-17 2012-08-28 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8294179B1 (en) * 2009-04-17 2012-10-23 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8837545B2 (en) 2009-04-13 2014-09-16 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8416825B1 (en) 2009-04-17 2013-04-09 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structure for laser applications
US8247887B1 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Soraa, Inc. Method and surface morphology of non-polar gallium nitride containing substrates
US8509275B1 (en) 2009-05-29 2013-08-13 Soraa, Inc. Gallium nitride based laser dazzling device and method
US10108079B2 (en) 2009-05-29 2018-10-23 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
US9800017B1 (en) 2009-05-29 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Laser device and method for a vehicle
US8427590B2 (en) 2009-05-29 2013-04-23 Soraa, Inc. Laser based display method and system
US9829780B2 (en) 2009-05-29 2017-11-28 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
JP5333133B2 (ja) * 2009-06-19 2013-11-06 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザダイオード
US8314429B1 (en) 2009-09-14 2012-11-20 Soraa, Inc. Multi color active regions for white light emitting diode
US8355418B2 (en) 2009-09-17 2013-01-15 Soraa, Inc. Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates
US8750342B1 (en) 2011-09-09 2014-06-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser diodes with scribe structures
US9293644B2 (en) 2009-09-18 2016-03-22 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with uniform current density operation
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
CN102630349B (zh) 2009-09-18 2017-06-13 天空公司 功率发光二极管及利用电流密度操作的方法
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
JP2011086778A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Panasonic Corp 窒化物半導体レーザ装置
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9927611B2 (en) 2010-03-29 2018-03-27 Soraa Laser Diode, Inc. Wearable laser based display method and system
US8451876B1 (en) 2010-05-17 2013-05-28 Soraa, Inc. Method and system for providing bidirectional light sources with broad spectrum
US8816319B1 (en) 2010-11-05 2014-08-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of strain engineering and related optical device using a gallium and nitrogen containing active region
US8975615B2 (en) 2010-11-09 2015-03-10 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment of contact regions of gallium and nitrogen containing material
US9048170B2 (en) 2010-11-09 2015-06-02 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment
US9318875B1 (en) 2011-01-24 2016-04-19 Soraa Laser Diode, Inc. Color converting element for laser diode
US9595813B2 (en) 2011-01-24 2017-03-14 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a substrate member
US9025635B2 (en) 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US9093820B1 (en) 2011-01-25 2015-07-28 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for laser devices using optical blocking regions
US9236530B2 (en) 2011-04-01 2016-01-12 Soraa, Inc. Miscut bulk substrates
US9287684B2 (en) 2011-04-04 2016-03-15 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters with color wheel
US9646827B1 (en) 2011-08-23 2017-05-09 Soraa, Inc. Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen
CN103384922A (zh) 2011-09-29 2013-11-06 松下电器产业株式会社 氮化物半导体发光元件和led***
US8971370B1 (en) 2011-10-13 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices using a semipolar plane
US8835283B2 (en) 2011-10-21 2014-09-16 Win Semiconductors Corp. Fabrication method for producing semiconductor chips with enhanced die strength
TWI480941B (zh) * 2011-10-21 2015-04-11 Win Semiconductors Corp 高抗折強度半導體晶元改良結構及其製程方法
CN103066026B (zh) * 2011-10-21 2015-10-21 稳懋半导体股份有限公司 高抗折强度半导体晶元改良结构及其制造方法
EP2823515A4 (en) * 2012-03-06 2015-08-19 Soraa Inc LIGHT-EMITTING DIODES WITH MATERIAL LAYERS WITH LOW BREAKING INDEX TO REDUCE LIGHT PIPE EFFECTS
US9020003B1 (en) 2012-03-14 2015-04-28 Soraa Laser Diode, Inc. Group III-nitride laser diode grown on a semi-polar orientation of gallium and nitrogen containing substrates
US9343871B1 (en) 2012-04-05 2016-05-17 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9800016B1 (en) 2012-04-05 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US10559939B1 (en) 2012-04-05 2020-02-11 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9099843B1 (en) 2012-07-19 2015-08-04 Soraa Laser Diode, Inc. High operating temperature laser diodes
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
US9166372B1 (en) 2013-06-28 2015-10-20 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium nitride containing laser device configured on a patterned substrate
US9362715B2 (en) 2014-02-10 2016-06-07 Soraa Laser Diode, Inc Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material
US9520695B2 (en) 2013-10-18 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region
US9368939B2 (en) 2013-10-18 2016-06-14 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material
US9379525B2 (en) 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode
US9209596B1 (en) 2014-02-07 2015-12-08 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturing a laser diode device from a plurality of gallium and nitrogen containing substrates
US9871350B2 (en) 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source
US9520697B2 (en) 2014-02-10 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable multi-emitter laser diode
US9564736B1 (en) * 2014-06-26 2017-02-07 Soraa Laser Diode, Inc. Epitaxial growth of p-type cladding regions using nitrogen gas for a gallium and nitrogen containing laser diode
JP2016092253A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
US9246311B1 (en) 2014-11-06 2016-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of manufacture for an ultraviolet laser diode
US9444224B2 (en) * 2014-12-08 2016-09-13 Palo Alto Research Center Incorporated Nitride laser diode with engineered non-uniform alloy composition in the n-cladding layer
CN105790072A (zh) * 2014-12-18 2016-07-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 半导体激光器及其制备方法
US9653642B1 (en) 2014-12-23 2017-05-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB display based on thin film gallium and nitrogen containing light emitting diodes
US9666677B1 (en) 2014-12-23 2017-05-30 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable thin film gallium and nitrogen containing devices
US11437774B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. High-luminous flux laser-based white light source
US10938182B2 (en) 2015-08-19 2021-03-02 Soraa Laser Diode, Inc. Specialized integrated light source using a laser diode
US11437775B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. Integrated light source using a laser diode
US10879673B2 (en) 2015-08-19 2020-12-29 Soraa Laser Diode, Inc. Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package
US9787963B2 (en) 2015-10-08 2017-10-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser lighting having selective resolution
US10771155B2 (en) 2017-09-28 2020-09-08 Soraa Laser Diode, Inc. Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source
US10222474B1 (en) 2017-12-13 2019-03-05 Soraa Laser Diode, Inc. Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source
US10551728B1 (en) 2018-04-10 2020-02-04 Soraa Laser Diode, Inc. Structured phosphors for dynamic lighting
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US12000552B2 (en) 2019-01-18 2024-06-04 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system for a vehicle
CN111668697B (zh) * 2019-03-07 2023-04-18 旭化成株式会社 氮化物半导体元件
JP7410508B2 (ja) 2019-03-07 2024-01-10 旭化成株式会社 窒化物半導体素子
US11228158B2 (en) 2019-05-14 2022-01-18 Kyocera Sld Laser, Inc. Manufacturable laser diodes on a large area gallium and nitrogen containing substrate
US10903623B2 (en) 2019-05-14 2021-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for manufacturable large area gallium and nitrogen containing substrate

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000075981A (ko) * 1997-03-07 2000-12-26 마찌다 가쯔히꼬 다중 양자 웰 구조 활성층을 갖는 질화갈륨계 반도체 발광 소자 및 반도체 레이저 광원 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02254784A (ja) * 1989-03-28 1990-10-15 Sharp Corp 半導体レーザ素子
JP3080831B2 (ja) * 1994-02-03 2000-08-28 日本電気株式会社 多重量子井戸半導体レーザ
JP3453916B2 (ja) 1995-04-03 2003-10-06 ソニー株式会社 半導体レーザ
JP2820140B2 (ja) 1996-12-13 1998-11-05 日本電気株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザ
JP4365898B2 (ja) * 1997-03-07 2009-11-18 シャープ株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザ素子、及び半導体レーザ光源装置
JPH10261838A (ja) 1997-03-19 1998-09-29 Sharp Corp 窒化ガリウム系半導体発光素子及び半導体レーザ光源装置
JPH11163458A (ja) 1997-11-26 1999-06-18 Mitsui Chem Inc 半導体レーザ装置
JP2000196200A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Sanyo Electric Co Ltd 発光素子
JP3454181B2 (ja) * 1999-03-23 2003-10-06 松下電器産業株式会社 窒化物半導体素子
JP4075324B2 (ja) * 2001-05-10 2008-04-16 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
WO2003030318A1 (fr) 2001-09-28 2003-04-10 Mitsui Chemicals Inc. Element laser a semi-conducteur et module laser utilisant cet element
WO2003085790A1 (fr) * 2002-04-04 2003-10-16 Sharp Kabushiki Kaisha Dispositif laser a semi-conducteur
US7058105B2 (en) * 2002-10-17 2006-06-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Semiconductor optoelectronic device
JP2004221428A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Toshiba Corp 光半導体素子およびその製造方法
JP2004253776A (ja) 2003-01-31 2004-09-09 Sharp Corp 半導体レーザ素子及び光学式情報記録装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000075981A (ko) * 1997-03-07 2000-12-26 마찌다 가쯔히꼬 다중 양자 웰 구조 활성층을 갖는 질화갈륨계 반도체 발광 소자 및 반도체 레이저 광원 장치

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