JP2001257429A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通電により伝搬する転位を十分に抑制するこ
とができ、出力と信頼性がともに高い半導体発光装置を
提供すること。 【解決手段】 基板、該基板上に形成された活性層、該
活性層の上部に形成されたストライプ状の電流注入領域
を有する半導体発光装置において、該基板に電流阻止領
域が形成されているか、あるいは該基板と該活性層との
間に電流阻止領域を含む層が形成されており、該電流注
入領域と該電流阻止領域が対向していることを特徴とす
る半導体発光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出力と信頼性がと
もに高い半導体発光装置に関する。本発明の半導体発光
装置は、半導体レーザなどとして有用である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、化合物半導体は基板上に成長さ
せることにより形成される。結晶性の良い化合物半導体
を成長させるためには、基板として化合物半導体と格子
整合している材料を用いることが望ましい。しかしなが
ら、窒化ガリウムのように格子整合する材料が存在しな
い場合は、サファイアなどの異種材料上に成長させざる
を得ない。このような場合は、格子定数や熱膨張係数の
違いにより基板上に成長するエピタキシャル層内に多数
の欠陥が生じてしまう。このため、窒化ガリウム系のレ
ーザ、特に高出力レーザは寿命が短いという問題を抱え
ている。

【０００３】このような問題に対処するためにこれまで
にも様々な検討がなされてきた。例えば、ＥＬＯ（Epit
axial Lateral Overgrowth）基板を用いて、選択横方向
成長をさせる方法が開発されている。マスクを用いる方
法については、A.Usui et.alJpn.J.Appl.Phys.36,L899
(1997)に記載されており、マスクを用いない方法につい
ては、T.S.Zheleva et.al Ext.Abst.G3.38(MRS Fall Me
et.Boston,1998)に記載されている。これらの方法を用
いれば、通常１ｘ１０¹⁰個／ｃｍ²程度である転位密度
を、１ｘ１０⁸個／ｃｍ²程度に低減することができると
されている。しかしながら、この方法によってもウエハ
全面で転位を下げるのは困難であった。

【０００４】一方、特開平１１−１３９９号公報には、
酸化物基板上に１次ガリウム層を成長した後に酸化物基
板の一部を除去し、次いで第２窒化ガリウム層を成長さ
せた後に酸化物層を除去し、さらに所定の厚みの窒化ガ
リウム層を成長させて窒化ガリウム半導体バルク単結晶
を成長させる方法が記載されている。この方法によれ
ば、高品質な窒化ガリウム単結晶基板を作製し光素子の
長寿命化を図るとともに、不純物の注入による導電型制
御を行って基板側への電極形成が可能になる。しかしな
がら、この方法は成長工程と研磨工程を３回ずつ行い、
外周切断も必要であるなど工程数が多く、コストがかか
るという問題がある。また、有効基板サイズが１ｃｍ²
程度で小さいため、量産化が困難であるという問題もあ
る。さらに、転位は下がっても１０⁶個／ｃｍ²程度まで
であり十分とはいえない。このため、上記ＥＬＯ基板を
用いた場合と比較して大きな差異があるとは言いがた
い。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明者は、化合物半導体を
用いた従来の半導体発光装置の問題を種々検討した結
果、通電により伝搬する転位を抑制することが極めて重
要であることを見出した。従来の半導体発光装置は、転
位密度を下げることを主眼としており、通電による伝搬
する転位抑制については十分な検討が行われていなかっ
た。高品質な半導体発光装置を作製するためには、転位
密度を下げるだけでは限界があり、新たな視点から転位
抑制を検討することが必要である。

【０００６】そこで本発明は、通電により伝搬する転位
を十分に抑制することができ、出力と信頼性がともに高
い半導体発光装置を提供することを課題とした。より具
体的には、通電時の電流経路を見直すことにより転位抑
制を達成することを課題とした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために鋭意検討を重ねた結果、活性層の上下に形成
される電流注入領域と電流阻止領域の位置関係を制御す
ることにより、効果的に転位を抑制することができるこ
とを見出し、本発明に到達した。

【０００８】すなわち本発明は、基板、該基板上に形成
された活性層、該活性層の上部に形成されたストライプ
状の電流注入領域を有する半導体発光装置において、該
基板に電流阻止領域が形成されているか、あるいは該基
板と該活性層との間に電流阻止領域を含む層が形成され
ており、該電流注入領域と該電流阻止領域が対向してい
ることを特徴とする半導体発光装置を提供する。

【０００９】本発明の半導体発光装置では、電流注入領
域の対向域全体に電流阻止領域が形成されていることが
好ましい。また、電流阻止領域は基板に形成されている
ことが好ましい。さらに、活性層が少なくともＧａおよ
びＮを構成元素として含むことが好ましく、具体的には
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、
窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、または窒化ア
ルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなることが好ま
しい。

【００１０】本発明の半導体発光装置の基板は導電性基
板であることが好ましく、具体的には窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒
化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウム酸リチウム（Ｌｉ
ＧａＯ₂）、アルミニウム酸マグネシウム（ＭｇＡｌ₂Ｏ
₄）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリコン（Ｓｉ）、燐
化ガリウム（ＧａＰ）、または砒化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）からなることが好ましい。本発明の半導体発光装置
は半導体レーザなどとして有用である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下において本発明の半導体発光
装置について詳細に説明する。本発明の半導体発光装置
は、基板、該基板上に形成された活性層、該活性層の上
部に形成されたストライプ状の電流注入領域を少なくと
も有するものである。その特徴は、基板に電流阻止領域
が形成されているか、あるいは基板と該活性層との間に
電流阻止領域を含む層が形成されており、該電流注入領
域と該電流阻止領域が対向していることにある。なお、
本明細書において「電流阻止領域」とは、ある層ないし
基板の一部を構成する領域であって電流をブロックする
機能を有するものをいう。

【００１２】本明細書において「Ａ層の上に形成された
Ｂ層」という表現は、Ａ層の上面にＢ層の底面が接する
ようにＢ層が形成されている場合と、Ａ層の上面に１以
上の層が形成されさらにその層の上にＢ層が形成されて
いる場合の両方を含むものである。また、Ａ層の上面と
Ｂ層の底面が部分的に接していて、その他の部分ではＡ
層とＢ層の間に１以上の層が存在している場合も、上記
表現に含まれる。具体的な態様については、以下の各層
の説明と実施例の具体例から明らかである。

【００１３】本発明の特徴について、本発明の好ましい
一実施態様を示す図１を参照しながら説明する。図１に
示すように、本発明の半導体発光装置は、基板２１、活
性層３２、およびストライプ状の電流注入領域３６を少
なくとも有する。基板２１の下には電極４０が形成され
ており、該基板２１内にはストライプ状の電流阻止領域
２３が形成されている。基板２１上にはＧａＮ層２４、
第１導電型クラッド層２５、活性層を有する発光層３
２、第２導電型第１クラッド層３３、酸化防止層３４が
順に形成されている。酸化防止層３４の上には、図に示
すようにストライプ状の開口部３６を挟んで両脇に電流
ブロック層３５が形成されている。このＳｉＮｘ膜が絶
縁性を示すために、電流はストライプ状の開口部３６に
注入されるようになっている。ストライプ状の開口部３
６には、その両端のＳｉＮｘ膜３５にも乗りかかるよう
に第２導電型第２クラッド層３７が形成されている。さ
らに、第２導電型第２クラッド層３７の表面全体はコン
タクト層３８で覆われており、その上に電極３９が形成
されている。

【００１４】図１の態様において、電流注入領域３６と
電流阻止領域２３は互いに対向するように形成されてい
る。図２はこれらの位置関係を上から見た図である。電
流注入領域３６の直下には電流注入領域よりも大きい電
流阻止領域２３が形成されている。本明細書において
「電流注入領域と電流阻止領域が対向する」とは、この
ように電流注入領域をエピタキシャル成長とは逆方向に
平行移動したときに、電流阻止領域と重なる部分が存在
するような位置関係にあることを意味する。重なる部分
は、電流注入領域の一部と電流阻止領域の一部であって
もよい。また、電流注入領域を平行移動したときにその
全体が電流阻止領域に覆われる関係にあってもよいし、
逆に電流注入領域を平行移動したときにその全体が電流
阻止領域を覆う関係にあってもよい。

【００１５】好ましいのは、電流注入領域を平行移動し
たときにその全体が電流阻止領域に覆われる関係にある
態様である（請求項２）。特に、電流注入領域を平行移
動したときに電流注入領域の中心線が電流阻止領域の中
心線に重なるか、近傍にあることが好ましい。これらの
好ましい態様では、ストライプ状の電流注入領域の幅
（ａ）は電流阻止領域の幅（ｂ）よりも小さく、その差
（ｂ−ａ）は、下限としては１μｍ以上であることが好
ましく、３μｍ以上であることがより好ましい。上限と
しては、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ
以下であることがより好ましい。なお、幅が一定でない
場合は、全長の平均幅が上記範囲内におさまればよい。

【００１６】電流阻止領域は絶縁性であるか、または活
性層下側のクラッド層と反対の導電型であるため、電流
は電流阻止領域の外側を迂回して流れることになる。こ
のため、通電による転位は電流阻止領域の外側で上方に
伝搬するが、電流阻止領域の上方には伝搬しにくくな
る。すなわち、電流阻止領域の下側に存在した貫通転位
を電流阻止領域によって止めることが可能となる。この
ため、本発明にしたがって、電流阻止領域の上方に対向
するように電流注入領域を形成しておけば、該電流注入
領域の直下にあたるストライプ状の活性層部分へは転位
が伝搬しにくくなる。したがって、本発明の構成を採用
することによって、出力と信頼性を高めることができ
る。

【００１７】以下において、本発明の半導体発光装置を
構成する各層の詳細を説明する。本発明の半導体発光装
置を構成する基板は、ＩｎＡｌＧａＮ系エピタキシャル
層の成長が可能であれば、特に制約はない。例えば、炭
化珪素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ₂）、ア
ルミニウム酸マグネシウム（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）、シリコン
（Ｓｉ）、燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム
ガリウム（ＡｌＧａＮ）等の基板を用いることができ
る。ただし、低温バッファ層、クラック防止層の挿入お
よび選択成長を利用した貫通転位を低減させる手法（Ｅ
ＬＯＧ、ＦＩＥＬＯなど）を取り入れることにより、半
導体レーザ等の発光素子に適した窒化物半導体を成長さ
せることができる。また、裏面側に電極を取れるように
するためには、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、燐化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリ
ウム（ＡｌＧａＮ）等の基導電性基板が好ましい。さら
に、その上に積層する層と格子整合し、かつ熱膨張係数
が同じとなるＧａＮあるいはＡｌＧａＮバルク単結晶基
板からなるホモ基板がより好ましい。これらのホモ基板
は、転位密度を大幅に下げた場合においても、ＩＩＩ族
窒化物エピタキシャル層の成長前に基板界面に転位が形
成されてしまうので、本発明の効果を有効に利用でき
る。

【００１８】基板上には、基板の欠陥をエピタキシャル
成長層に持ち込まないために厚さ０．２〜２μｍ程度の
バッファ層を形成しておくことが好ましい。ただし、バ
ッファ層は必ずしも形成しなくてもよい。

【００１９】基板上には、活性層を含む化合物半導体層
を形成する。化合物半導体層は、活性層の上下に活性層
より屈折率の小さい層を含んでおり、そのうち基板側の
層は第１導電型クラッド層、他方のエピタキシャル側の
層は第２導電型クラッド層として機能する。このほか光
ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。これら
の屈折率の大小関係は、各層の材料組成を当業者に公知
の方法にしたがって適宜選択することにより調節するこ
とができる。例えば、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ、（Ａｌ_xＧａ
_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ、Ａｌ_xＧａ_1-xＮなどのＡｌ組成を
変化させることによって屈折率を調節することができ
る。

【００２０】電流阻止領域は活性層の下側（例えば、基
板、バッファ層、クラッド層の内部あるいはその上）に
選択的に形成される。成長回数低減や表面酸化抑制の観
点から、基板内に電流阻止領域を形成することが好まし
い。このことにより、劈開、組立等の歩留まりを向上
し、また、ジャンクション・ダウンで組み立てた場合に
十分なＬＤ特性が得られ、さらに、非可逆的光損傷（Ｃ
ＯＤ）レベルを高めたり、素子の信頼性を向上させるこ
とができる。電流阻止領域の厚みは、薄すぎると電流ブ
ロックの機能が不十分となり、厚くなりすぎると通過抵
抗が大きくなるなってしまう。具体的には、下限は０．
０１μｍ以上が好ましく、０．１μｍ以上がより好まし
い。上限は、５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより
好ましい。

【００２１】電流ブロック領域は端面近傍にも形成する
ことができる。この端部での電流非注入構造により、端
面での電流再結合を低減することが可能となり、非可逆
的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素子の信頼性を
向上させることができる。

【００２２】本発明にしたがって、電流阻止領域を平坦
に埋め込んで形成すれば、光導波路に大きな段差が生じ
ることなく、端面近傍にも電流阻止領域を形成すること
ができ、端部での光導波損失の発生を防止でき、ジャン
クション・ダウン組立時におけるストレスを低減するこ
とが可能となる。このとき、光導波路が実質的に一直線
上にあることが好ましく、具体的には端部における光導
波路の段差が波長の１／１０以下であることが好まし
い。

【００２３】端面での電流阻止領域は、狭すぎると、電
流非注入の効果が低減したり、劈開が困難になるなどの
問題が生じてしまい、広すぎると、損失が大きくなりす
ぎて動作電流などのレーザ特性を劣化させてしまう。具
体的には、下限は２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上が
好ましい。上限は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ
以下が好ましい。

【００２４】電流阻止領域の形成方法は、特に限定され
ないが、電流阻止領域は、不純物拡散あるいは不純物注
入により形成することが好ましい。このとき、結晶成長
装置内で不純物拡散層を形成し、引き続き該結晶成長装
置内で熱処理を行うことにより製造することがより好ま
しく、結晶成長装置が有機金属気相成長装置であること
がさらに好ましい。また、不純物拡散層は前記電流阻止
領域に対して選択エッチングにより除去することが、平
坦化の観点から好ましい。

【００２５】製造上の容易性や制御性を考慮すると、不
純物拡散プロセスとして、薄膜成長装置内で拡散源を有
する層の成長とアニールプロセスとを一貫して行うこと
が好ましい。さらに、端部でのリーク電流低減のために
不純物拡散層は少なくともレーザチップ作製プロセス終
了までに除去しておくことが好ましい。

【００２６】拡散させる不純物は、拡散プロセス温度の
低減の観点から、拡散定数の大きいものが好ましく、例
えば亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、銅
（Ｃｕ）などが挙げられる。また、ＩＩＩ−Ｖ族半導体
に対しては、例えば、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚ
ｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）な
ど、ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓ
ｅ）、テルル（Ｔｅ）などが挙げられる。また、高抵抗
化することができる不純物でもよく、例えば、銅（Ｃ
ｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）などの遷移元素、水
素（Ｈ）など、特にＩＩＩ−Ｖ族半導体に対しては、ボ
ロン（Ｂ）、酸素（Ｏ）などが挙げられる。

【００２７】また、不純物のドーピング法として、上記
の好ましい方法以外に例えばイオン注入法を採用しても
よい。イオン注入後に熱処理を行い、不純物を拡散させ
ることができる。ただし、高エネルギーであるいは質量
数の大きい不純物を注入すると、多量の欠陥（特に、ド
ーズ量が多い場合）が発生するので好ましくない。

【００２８】電流阻止領域の上には抵抗率が低い層を形
成することが好ましく、ＩＩＩ族窒化物の場合であれば
例えばＧａＮからなる層を形成することが好ましい。こ
のＧａＮ層の抵抗率は、その上の第１導電型クラッド層
および第２導電型クラッド層に比べて小さくすることが
できる。このため、電流阻止領域の上部には充分に電流
が回り込むことができ、電流阻止領域を形成しても活性
層への電流注入に大きな影響を与えずに済ませることが
できる。

【００２９】さらにその上に形成される第１導電型クラ
ッド層は、活性層よりも屈折率の小さい材料で形成され
る。また、第１導電型クラッド層の屈折率は、第２導電
型クラッド層の屈折率よりも大きいことが好ましい。例
えば、第１導電型のＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎ
Ａｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａ
ＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎ
ＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導
体を用いることができる。第１導電型クラッド層のキャ
リア濃度は、下限は１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、
３×１０¹⁸ｃｍ^-3以上がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ
^-3以上が最も好ましい。上限は２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が
好ましく、５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×
１０¹⁸ｃｍ^-3以下が最も好ましい。

【００３０】第１導電型クラッド層は、単層からなるも
のであるときは、好ましくは０．５〜４μｍ、より好ま
しくは１〜３μｍ程度の厚みを有するが、第１導電型ク
ラッド層は第１導電型第１クラッド層と第１導電型第２
クラッド層の複数層からなるものであってもよい。具体
的には活性層側にＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌ
ＩｎＰからなるクラッド層と、その層よりも基板側に第
１導電型のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓＰからなるク
ラッド層が形成されている態様を例示することができ
る。このとき、活性層側の層の厚さは薄くすることが好
ましく、厚さの下限としては０．０１μｍ以上が好まし
く、０．０５μｍ以上がより好ましい。上限としては、
０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ま
しい。また、基板側の層のキャリア濃度は、下限２×１
０¹⁷ｃｍ^-3〜以上が好ましく、５×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が
より好ましい。上限は３×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が好まし
く、２×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましい。

【００３１】本発明の半導体発光装置を構成する発光層
の構造は特に制限されない。発光層は、光ガイド層に挟
まれた活性層からなるものであるのが好ましい。また、
電流リーク抑制層が形成されていてもよい。

【００３２】活性層の構造は、特に制限されず、例えば
三重量子井戸構造（ＴＱＷ）をとることができる。この
三重量子井戸構造（ＴＱＷ）は、例えばバリア層（ノン
ドープ）に挟まれた３層の量子井戸層（ノンドープ）か
らなる構造を有する。この三重量子井戸構造以外にも、
単一量子井戸構造（ＳＱＷ）や、二重量子井戸構造（Ｄ
ＱＷ）や４層以上の量子井戸層を有する多量子井戸構造
（ＭＱＷ）であってもよい。活性層を量子井戸構造とす
ることにより、単層のバルク活性層と比較して、短波長
化かつ低しきい値化を達成することができる。

【００３３】活性層の材料としては、ＧａＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＧａＩｎ
Ｎなどを例示することができる。ＧａとＩｎを構成元素
として含む材料である場合は、自然超格子が形成されや
すいために、オフ基板を用いることによる自然超格子抑
制の効果が大きくなる。

【００３４】活性層が量子井戸構造を有している場合、
混晶化の容易さの観点から、次の構造が好ましい。すな
わち、（１）混晶化前後での組成の変化量を大きくでき
ることから、活性層が単一の井戸層を有している（単一
量子井戸）こと、（２）活性層が複数の井戸層を有して
いる（多重量子井戸）場合、混晶化領域中央付近でのバ
ンドギャップの低減を抑制するために、混晶組成井戸層
に挟まれたバリア層の厚みが井戸層よりも大きいこと、
（３）混晶化前後でのバンドギャップ変化を大きくする
ために、井戸層に圧縮歪みがかっかっていること、
（４）井戸層の構成元素に比較的低温で拡散しやすいＩ
ｎが含まれていること、（５）井戸層を挟むバリア層あ
るいはガイド層の構成元素にバンドギャップを小さくす
るＩｎが含まれていないこと、（６）井戸層を挟むバリ
ア層あるいはガイド層の構成元素にバンドギャップを大
きくするＡｌが含まれていることが好ましい。活性層は
アンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型
不純物をドープしてもよい。不純物は井戸層、バリヤ層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。

【００３５】活性層の上下に形成することができる光ガ
イド層は、活性層の光ガイド層として作用する。光ガイ
ド層としては、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが
望ましく、通常１０ｎｍ〜３μｍ、さらに好ましくは２
０ｎｍ〜０．５μｍの膜厚で成長させることが望まし
い。またこの光ガイド層にｎ型不純物をドープしても良
い。

【００３６】また、発光層には、電子リーク抑制層を形
成することもできる。例えば、活性層と光ガイド層の間
に形成することができる。電流リーク抑制層は０．１μ
ｍ以下の膜厚で形成すれば素子の出力を向上することが
できる傾向にある。膜厚の下限は特に限定しないが、５
ｎｍ以上の膜厚で形成することが望ましい。

【００３７】活性層の上には、第２導電型クラッド層が
形成される。第２導電型クラッド層は２層以上形成して
もよい。以下の説明では、活性層に近い方から順に第２
導電型第１クラッド層と第２導電型第２クラッド層の２
層を有する好ましい態様を例にとって説明する。

【００３８】第２導電型第１クラッド層は、活性層より
も屈折率の小さい材料で形成される。例えば、第２導電
型のＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ａｌ
ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、Ａｌ
ＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、Ｃｄ
ＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族
半導体を用いることができる。第２導電型クラッド層が
Ａｌを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で構成されている
場合は、その成長可能な実質的全面をＧａＡｓ、ＧａＡ
ｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＮ等のＡｌ
を含まないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で覆えば表面酸化
を防止することができるため好ましい。

【００３９】第２導電型第１クラッド層のキャリア濃度
は、下限は２×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、５×１０
¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましく、７×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が
最も好ましい。上限は５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が好まし
く、３×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、２×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。厚さの下限としては０．０
１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好まし
く、０．０７μｍ以上が最も好ましい。上限としては、
０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ま
しく、０．２μｍ以下が最も好ましい。

【００４０】第２導電型第１クラッド層は活性層の上に
形成する。本発明の好ましい実施様態では、第２導電型
第１クラッド層の屈折率は、第１導電型クラッド層の屈
折率よりも小さい。このような態様を採用することによ
り、活性層から光ガイド層側へ有効に光がしみ出すよう
に光分布（近視野像）を制御することができる。また、
活性領域（活性層の存在する部分）から不純物拡散領域
への光導波損失を低減することもできるため、高出力動
作におけるレーザ特性や信頼性の向上を達成することが
できる。

【００４１】本発明の半導体発光装置を構成する電流注
入領域は、第２導電型第１クラッド層の上方に形成され
る。電流注入領域は、通常は電流ブロック層に挟まれた
開口部からなる。電流ブロック層の材料は半導体であれ
ば、特に限定されない。電流ブロック層の材料として半
導体を用いた場合は、誘電体膜と比較して熱伝導率が高
いために放熱性が良い、劈開性が良い、平坦化しやすい
ためにジャンクション・アップで組み立てやすい、コン
タクト層を全面に形成しやすいのでコンタクト抵抗を下
げやすいなどの利点がある。

【００４２】電流ブロック層の屈折率は、電流ブロック
層に挟まれた第２導電型第２クラッド層の屈折率よりも
低くする（実屈折率ガイド構造）。このような屈折率の
制御を行うことによって、従来のロスガイド構造に比べ
て動作電流を低減することが可能になる。電流ブロック
層と第２導電型第２クラッド層との屈折率差は、電流ブ
ロック層が化合物半導体の場合、下限は０．００１以上
が好ましく、０．００３以上がより好ましく、０．００
７以上が最も好ましい。上限は、１．０以下が好まし
く、０．５以下がより好ましく、０．１以下が最も好ま
しい。電流ブロック層が誘電体の場合、下限は０．１以
上が好ましく、０．３以上がより好ましく、０．７以上
が最も好ましい。上限は、３．０以下が好ましく、２．
５以下がより好ましく、１．８以下が最も好ましい。

【００４３】電流ブロック層は、光分布（特に横方向の
光分布）を制御したり電流阻止の機能を向上させるため
に、屈折率、キャリア濃度又は導電型が異なる２つ以上
の層から形成してもよい。電流ブロック層の上には表面
保護層を形成して、表面酸化の抑制あるいはプロセス上
の表面保護を図ることができる。表面保護層の導電型は
特に規定されないが、第２導電型とすることにより、電
流阻止機能の向上を図ることができる。

【００４４】電流ブロック層の導電型は、第１導電型又
は高抵抗（アンドープもしくは深い順位を形成する不純
物（Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅなど）をドープ）、あるいはこれら
２つの組み合わせのいずれであってもよく、導電型ある
いは組成の異なる複数の層から形成されていてもよい。
例えば、活性層に近い側から第２導電型あるいは高抵抗
の半導体層、および第１導電型の半導体層の順に形成さ
れている電流ブロック層を好ましく用いることができ
る。また、あまり薄いと電流阻止に支障を生じる可能性
があるため、厚さは０．１μｍ以上であるのが好まし
く、０．５μｍ以上であるのがより好ましい。素子とし
てのサイズ等を勘案すれば、０．１〜３μｍ程度の範囲
から選択するのが好ましい。

【００４５】電流ブロック層の上側層として、開口部内
部および少なくとも開口部両脇の電流ブロック層上の一
部にいたるように第２導電型第２クラッド層を形成する
ことが好ましい。第２導電型第２クラッド層は、開口部
の上側表面をすべて覆い且つ開口部両脇の電流ブロック
層上の一部に延在されるように形成することが好まし
い。不純物拡散により形成される窓領域を光導波路の両
端部分の比較的狭い範囲に自己整合的に形成し、その電
流ブロック層をそのまま用いて第２導電型第２クラッド
層が開口部の両脇の電流ブロック層上の一部まで延在さ
れるように形成すれば、素子特性を十分に安定化させる
ことができる。

【００４６】第２導電型第２クラッド層のキャリア濃度
は、下限は５×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、７×１０
¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましく、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が
最も好ましい。上限は１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好まし
く、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。

【００４７】第２導電型第２クラッド層の厚さは、薄く
なりすぎると光閉じ込めが不十分となり、厚くなりすぎ
りと通過抵抗が増加してしまうことを考慮して、下限は
０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより好ま
しい。上限は３．０μｍ以下が好ましく、２．０μｍ以
下がより好ましい。

【００４８】電流ブロック層と第２導電型第２クラッド
層を形成した後にさらに電極を形成するに先立ち、電極
材料との接触抵抗を低減するために、低抵抗（高キャリ
ア濃度）のコンタクト層を形成することが好ましい。特
に電極を形成しようとする最上層表面の全体にコンタク
ト層を形成したうえで電極を形成することが好ましい。

【００４９】このとき、コンタクト層の材料は、通常は
クラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中から選
択し、金属電極とのオーミック性を取るため低抵抗で適
当なキャリア密度を有するのが好ましい。キャリア密度
の下限は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、３×１０
¹⁸ｃｍ^-3以上がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が
最も好ましい。上限は、２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が好まし
く、５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。コンタクト層の厚みは、
０．１〜１０μｍが好ましく、１〜８μｍがより好まし
く、２〜６μｍがもっとも好ましい。

【００５０】次に、電流注入領域、すなわち電流ブロッ
ク層に形成される開口部について説明する。電流ブロッ
ク層の開口部は、上側（コンタクト層側）よりも下側
（活性層側）の方が小さくなるようにする方が、通過抵
抗の低減（動作電圧および発熱の低減）の観点から好ま
しい。

【００５１】電流ブロック層の開口部は、両端部まで伸
長しているストライプ状の開口部であってもよいし、一
方の端部まで伸長しているが他方の端部までは伸長して
いない開口部であってもよい。開口部が両端部まで伸長
しているストライプ状の開口部である場合は、端部窓構
造領域における光の制御がより容易になり、端面におけ
る横方向の光の拡がりを小さくすることができる。一
方、開口部が端面からある程度内側に入った部分に形成
されている場合は、端面付近で電流を非注入にすること
ができるため、端面での電流の再結合を防ぐとともに、
クラッド層などからの電流の回り込みを最小限にとどめ
ることができる。開口部の構造はこのような利点を考慮
しながら、使用目的に応じて適宜決定することが好まし
い。

【００５２】オフアングルの方向は、電流ブロック層に
形成される開口部の伸びる方向（長手方向）に直交する
方向から、±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内
の方向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好まし
い。また、開口部の方向は、基板の面方位が（１００）
の場合、［０１−１］またはそれと等価な方向が、オフ
アングルの方向は［０１１］方向またはそれと等価な方
向から±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内の方
向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好ましい。
なお、本明細書において「［０１−１］方向」という場
合は、一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体にお
いて、（１００）面と［０１−１］面との間に存在する
［１１−１］面が、それぞれＶ族又はＶＩ族元素が現れ
る面であるように［０１−１］方向を定義する。

【００５３】本発明の実施態様は上記の開口部が［０１
−１］方向の場合に限定されない。例えば、開口部が
［０１１］方向又はそれと結晶学的に等価な方向に伸び
ている場合、例えば、成長条件により、成長速度に異方
性をもたせることができ、（１００）面では速く、（１
１１）Ｂ面ではほとんど成長しないようにすることがで
きる。その場合、（１１１）Ｂ面を側面とする第２導電
型第２クラッド層が形成される。この場合も次にコンタ
クト層を形成する際、より等方性の強い成長が起こる条
件を選ぶことにより、（１００）面の頂部とともに（１
１１）Ｂ面からなる側面にも全面的にコンタクト層が形
成される。

【００５４】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、開口部の伸びる方向は、例えば（０
００１）面上では［１１−２０］又は［１−１００］が
好ましい。ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）
ではどちらの方向でもよいが、ＭＯＶＰＥでは［１１−
２０］方向がより好ましい。

【００５５】本発明の半導体発光装置を設計するに際し
ては、まず、所望の垂直拡がり角を得るために活性層の
厚みとクラッド層の組成を決定する。通常、垂直拡がり
角を狭くすると活性層からクラッド層への光の浸みだし
が促進され、端面での光密度が小さくなり、出射端面の
光学的損傷（ＣＯＤ）レベルが向上することができるの
で、高出力動作を必要とする時には比較的に狭めに設定
されるが、下限は活性層内の光閉じ込めの低減による発
振しきい値電流の増大及びキャリアのオーバーフローに
よる温度特性の低下を抑制することで制限があり、下限
は、１５°以上が好ましく、１７°以上がより好まし
く、１９°以上が最も好ましい。上限は、３３°以下が
好ましく、３１°以下がより好ましく、３０°以下が最
も好ましい。

【００５６】次に、垂直拡がり角を決定すると、高出力
特性を大きく支配する構造パラメータは活性層と電流ブ
ロック層との間の距離ｄｐと開口部底部における幅（以
下「開口幅」という）Ｗとなる。なお、活性層と電流ブ
ロック層との間に第２導電型第１クラッド層のみが存在
する場合、ｄｐは第２導電型第１クラッド層の厚みとな
る。また、活性層が量子井戸構造の場合、最も電流ブロ
ック層に近い活性層と電流ブロック層との距離がｄｐに
なる。

【００５７】ｄｐについては、上限は０．３０μｍ以下
が好ましく、０．２０μｍ以下がより好ましく、０．１
５μｍ以下がもっとも好ましい。下限は０．０３μｍ以
上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましく、０．
０７μｍ以上がもっとも好ましい。ただし、使用目的
（拡がり角をどこに設定するかなど）、材料系（屈折
率、抵抗率等）などが異なると、上記の最適範囲も少し
シフトする。また、この最適範囲は上記の各構造パラメ
ータがお互いに影響し合うことにも注意を要する。

【００５８】開口部底部における開口幅Ｗは、上限が１
００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であ
ることがより好ましい。下限が１μｍ以上であることが
好ましく、１．５μｍ以上であることがより好ましく、
２μｍ以上であることがもっとも好ましい。また、横モ
ードをシングルモード（単一ピークの横方向光強度分
布）にするためには、高次モードのカットオフ及び空間
的ホールバーニングの防止の観点からＷをあまり大きく
することができず、Ｗの上限は７μｍ以下が好ましく、
６μｍ以下がより好ましい。

【００５９】高出力動作を実現するには、開口部底部に
おける開口幅Ｗを広くすることが端面での光密度低減の
観点から有効であるが、動作電流を低減するためには開
口幅を狭くすることが、導波路ロス低減の観点から好ま
しい。そこで、ゲイン領域となる中央付近の開口幅Ｗ２
を比較的狭くし、端部付近の開口幅Ｗ１を比較的広くな
るようにすることにより、低動作電流と高出力動作を同
時に実現することができ、高い信頼性も確保することが
できる（図３（ａ））。すなわち、端部（劈開面）幅Ｗ
１については、上限が１０００μｍ以下であることが好
ましく、５００μｍ以下であるがより好ましい。下限が
２μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であるこ
とがより好ましい。中央部幅Ｗ２については、上限が１
００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であ
ることがより好ましい。下限が１μｍ以上であることが
好ましく、１．５μｍ以上であることがより好ましく、
２μｍ以上であることがもっとも好ましい。端部幅Ｗ１
と中央部幅Ｗ２の差については、上限は１０００μｍ以
下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましい。下限に
ついては、０．２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上
がより好ましい。

【００６０】さらに横モードをシングルモードにするた
めには、端部幅Ｗ１の上限は、７μｍ以下が好ましく、
６μｍ以下がより好ましい。中央部幅Ｗ２の上限は、６
μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。端部
幅Ｗ１と中央部幅Ｗ２の差については、上限は５μｍ以
下が好ましく、３μｍ以下がより好ましく、２μｍ以下
が最も好ましい。下限については、０．２μｍ以上が好
ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。

【００６１】高い信頼性を維持しつつビームが円形に近
いレーザを達成するためには、上記ｄｐとＷを適切な範
囲に制御性良く納めることが必要となる。

【００６２】円形に近いビームを実現するには、開口幅
を狭くすることが有効であるが、開口幅を狭くすると注
入電流密度が密度がバルク劣化抑制の観点から好ましく
ない。そこで、ゲイン領域となる中央部幅Ｗ２を比較的
広くし、端部付近を比較的狭くなるようにすることによ
り、ビームスポット低減と低動作電流を同時に実現する
ことができ、高い信頼性も確保することができる（図３
（ｂ））。すなわち、端部（劈開面）幅Ｗ１について
は、上限が１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ
以下であるがより好ましく、３μｍ以下であるがもっと
も好ましい。下限が０．５μｍ以上であることが好まし
く、１μｍ以上であることがより好ましい。中央部幅Ｗ
２については、上限が１００μｍ以下であることが好ま
しく、５０μｍ以下であることがより好ましい。下限が
１μｍ以上であることが好ましく、１．５μｍ以上であ
ることがより好ましく、２μｍ以上であることがもっと
も好ましい。端部幅Ｗ１と中央部幅Ｗ２の差について
は、上限は１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が
より好ましい。下限については、０．２μｍ以上が好ま
しく、０．５μｍ以上がより好ましい。

【００６３】上記の漸増部分あるいは漸減部分、端部の
長さは所望の特性に応じて、設計すればよいが、漸減部
分の長さは、導波路損失低減の観点から、それぞれ５〜
１０μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。
端部の長さは、劈開精度の観点から５〜３０μｍが好ま
しく、１０〜２０μｍがより好ましい。ただし、必要に
応じて、以下のように窓を作製してもよい。

【００６４】（１）端部、漸増部分あるいは漸減部分の
開口幅あるいは長さがチップ両側で非対称となるもの。 （２）端部の幅一定となる領域を設定せずに、端部まで
漸増あるいは漸減としたもの。 （３）端面の片側（通常、高出力光取り出し（前端面）
側）だけ開口幅が漸増あるいは漸減するようにしたも
の。 （４）端部開口幅が前端面と後端面とで異なるもの。 （５）上記の（１）〜（４）のいくつかを組み合わせた
もの。また、端面付近に電極を設けないようにして、端
部近傍の開口部への電流注入によるバルク劣化の抑制や
端面での再結合電流を低減することは、高い信頼性での
小スポット径のレーザ作製の観点から有効である。

【００６５】端部での共振器方向における窓構造領域の
長さは、短くなりすぎると再現性よく劈開することが困
難となり、一方、長くなりすぎると窓領域での損失が増
加するためにしきい値電流の増大やスロープ効率の低減
などレーザ特性の劣化を招いてしまう。そこで、窓領域
の長さは、下限として、１μｍ以上が好ましく、５μｍ
以上がより好ましい。上限としては、５０μｍ以下が好
ましく、３０μｍ以下がより好ましい。

【００６６】窓領域は、両端部に形成されていることが
好ましいが、片側の側面にだけ形成されていてもよい。
片側にだけ形成されている場合は、より高出力のレーザ
光が出射される端面側に形成されていることが好まし
い。

【００６７】本発明の半導体発光装置を製造する方法は
特に制限されない。いかなる方法により製造されたもの
であっても、上記請求項１の要件を満たすものであれば
本発明の範囲に含まれる。

【００６８】本発明の半導体発光装置を製造する際に
は、従来から用いられている方法を適宜選択して使用す
ることができる。結晶の成長方法は特に限定されるもの
ではなく、ダブルヘテロ構造の結晶成長や電流ブロック
層等の選択成長には、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライ
ドあるいはハライド気相成長法（ＶＰＥ法）、液相成長
法（ＬＰＥ法）等の公知の成長方法を適宜選択して用い
ることができる。

【００６９】本発明の半導体発光装置の製造方法として
は、まず基板に上記例示にしたがって電流阻止領域を形
成し、ＧａＮ層、第１導電型クラッド層、活性層、第２
導電型第１クラッド層を有するダブルヘテロ構造を形成
後、第２導電型第１クラッド層上に電流ブロック層を形
成し、電流ブロック層を開口した後で不純物拡散用の化
合物半導体層を選択成長させ、該化合物半導体層を除去
した後、第２導電型第２クラッド層を形成する工程を例
示することができる。この製造方法の詳細やその他の製
造方法については、以下の実施例や関連技術文献から理
解することができる。

【００７０】各層の具体的成長条件等は、層の組成、成
長方法、装置の形状等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法
を用いてＩＩＩ族窒化物半導体層を成長する場合、ダブ
ルへテロ構造は、成長温度９００〜１２００℃程度、Ｖ
／ＩＩＩ比１，０００〜１０，０００程度で行うのが好
ましい。

【００７１】特に保護膜を用いて選択成長する部分がＡ
ｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰのようにＡｌを含む場合、
成長中に微量のＨＣｌガスを導入することにより、マス
ク上へのポリの堆積を防止することができるため非常に
好ましい。Ａｌの組成が高いほど、あるいはマスク幅あ
るいはマスク面積比が大きいほど、他の成長条件を一定
とした場合、ポリの堆積を防止し、かつ半導体表面露出
部のみに選択成長を行う（セレクティブモード）のに必
要なＨＣｌ導入量は増加する。一方、ＨＣｌガスの導入
量が多すぎるとＡｌＧａＡｓ層の成長が起こらず、逆に
半導体層がエッチングされてしまうが（エッチングモー
ド）が、Ａｌ組成が高くなるほど他の成長条件を一定と
した場合、エッチングモードになるのに必要なＨＣｌ導
入量は増加する。このため、最適なＨＣｌ導入量はトリ
メチルアルミニウム等のＡｌを含んだＩＩＩ族原料供給
モル数に大きく依存する。具体的には、ＨＣｌの供給モ
ル数とＡｌを含んだＩＩＩ族原料供給モル数の比（ＨＣ
ｌ／ＩＩＩ族）は、下限は０．０１以上が好ましく、
０．０５以上がより好ましく、０．１以上が最も好まし
い。上限は、５０以下が好ましく、１０以下がより好ま
しく、５以下が最も好ましい。ただし、Ｉｎを含む化合
物半導体層を選択成長（特に、ＨＣｌ導入）させる場合
は、組成制御が困難になりやすい。

【００７２】グルーブ形成や選択成長に使用する保護膜
は、誘電体であることが好ましく、具体的には、ＳｉＮ
ｘ膜、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ
膜、ＳｉＣ膜及びアモルファスＳｉからなる群から選択
される。保護膜は、マスクとしてＭＯＣＶＤなどを用い
てグルーブを選択再成長により形成する場合に用いられ
る。

【００７３】本発明の半導体発光装置を利用した半導体
レーザ装置として、情報処理用光源（通常ＡｌＧａＡｓ
系（波長７８０ｎｍ近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系（波長６
００ｎｍ帯）、ＩｎＧａＮ系（波長４００ｎｍ近
傍））、通信用信号光源（通常ＩｎＧａＡｓＰあるいは
ＩｎＧａＡｓを活性層とする１．３μｍ帯、１．５μｍ
帯）レーザ、ファイバー励起用光源（ＩｎＧａＡｓ歪み
量子井戸活性層／ＧａＡｓ基板を用いる９８０ｎｍ近
傍、ＩｎＧａＡｓＰ歪み量井戸活性層／ＩｎＰ基板を用
いる１４８０ｎｍ近傍など）レーザなどの通信用半導体
レーザ装置などの、特に高出力動作が求められる多用な
装置を挙げることができる。また、通信用レーザでも、
円形に近いレーザはファイバーとの結合効率を高める点
で有効である。また、遠視野像が単一ピークであるもの
は、情報処理や光通信などの幅広い用途に好適なレーザ
として供することができる。

【００７４】また、本発明の半導体発光装置は、半導体
レーザ以外に半導体光増幅器、光検出器、光変調器、光
スイッチなどの光素子およびこれらの集積装置について
も応用が可能である。さらに、本発明は半導体レーザ以
外に端面発光型などの発光ダイオード（ＬＥＤ）として
も応用可能である。

【００７５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、
処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限
り適宜変更することができる。したがって、本発明の範
囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。な
お、以下の実施例において、結晶成長はＭＯＣＶＤ法で
行い、原料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（ＴＭＡ）、アンモニア（ＮＨ
₃）を用い、ドーパントにＣｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエ
ニルマグネシウム）およびシラン（ＳｉＨ₄）を用い
た。また、以下の実施例で参照している図は、構造を把
握しやすくするために敢えて寸法を変えている部分があ
るが、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。

【００７６】（実施例１）図１は本発明の実施例に係る
レーザ素子の形状を示す模式的な断面図でありリッジス
トライプに垂直な方向で切断した際の図を示すものであ
る。以下、この図を基に実施例について説明する。ま
ず、（０００１）Ｓｉ面を有する４Ｈ−ＳｉＣまたは６
Ｈ−ＳｉＣ基板２１の全面に、シリコン窒化（ＳｉＮ
ｘ）膜（３０００ｎｍ）を形成し、フォトリソグラフィ
ーにより、幅６μｍのストライプ状の開口部を（１−１
００）方向に３５０μｍ間隔で多数形成した。この幅６
μｍの開口部に選択的にイオン注入を行い、電流阻止領
域２３をｐ型あるいは高抵抗となるようにした。注入元
素として、ｐ型にするためにはＭｇが好ましく、高抵抗
にするためにはＮあるいはＢが好ましい。

【００７７】ＳｉＮｘ膜を除去したあとに、ウエハを再
度ＭＯＣＶＤ装置に戻し、１０００℃で膜厚４μｍのＳ
ｉドープｎ型（３×１０¹⁸／ｃｍ³）ＧａＮ層２４を成
長させた。このとき、注入損傷はこのあとの成長前の昇
温時にアニールが起こり、注入領域の結晶性が回復し
た。続いて、１０５０℃で膜厚１．２μｍのＳｉドープ
ｎ型（１Ｘ１０¹⁸〜１×１０¹⁹／ｃｍ³）Ａｌ_0.1Ｇａ
_0.9Ｎクラッド層からなるｎ側クラッド層２５を成長さ
せた。

【００７８】１０５０℃で膜厚０．１μｍのアンドープ
ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層２６を成長させた。次
に、温度を８００℃に保持して、膜厚４ｎｍのアンドー
プＩｎ _0.15Ｇａ_0.85Ｎ井戸層２７および膜厚１０ｎｍの
アンドープＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎバリア層２８を交互に複
数層有する総膜厚５０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を有する活性層２９を成長させた。次に、温度を１
０５０℃に上げ、ｐ側光ガイド層よりもバンドギャップ
エネルギーが大きい、Ｍｇドープｐ型（１Ｘ１０¹⁹〜１
×１０²⁰／ｃｍ³）Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる電子リー
ク抑制層３０を２５ｎｍの膜厚で成長させた。続いて１
０５０℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側電子リー
ク防止層よりも小さい、アンドープＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層３１を０．１μｍの膜厚で成長させた。この
層は、活性層の光ガイド層として作用する。

【００７９】続いて、１０５０℃で膜厚０．４μｍのＭ
ｇドープｐ型（１Ｘ１０¹⁸〜１×１０¹⁹／ｃｍ³）Ａｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層よりなるｐ側第１クラッド層３３、膜厚
０．０１μｍのｐ型（５×１０¹⁸〜５×１０¹⁹／ｃ
ｍ³）ＧａＮからなる酸化防止層３４を成長させた。次
に、エピタキシャル基板の全面に、膜厚２０ｎｍのシリ
コン窒化（ＳｉＮｘ）膜３５を形成した。フォトリソグ
ラフィーにより、形成したＳｉＮｘ膜に幅３μｍのスト
ライプ状の開口部３６を（１−１００）方向に多数形成
した。このとき、電流阻止領域２３とＳｉＮｘ膜のスト
ライプ状開口部３６の位置関係は、図２の上面図に示す
関係になるようにした。

【００８０】この後、１０５０℃で膜厚０．８μｍのＭ
ｇドープｐ型（１Ｘ１０¹⁸〜１×１０¹⁹／ｃｍ³）Ａｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層よりなるリッジ形状のｐ側第２クラッド
層３７を成長させた。このとき、このリッジ直下が電流
注入領域となり、結晶欠陥が活性層の発光領域にまで伸
びてこなくなる傾向にあるため、素子を長寿命として信
頼性を向上させることができた。最後に、１０５０℃
で、ｐ側第２クラッド層の全面を覆うように、膜厚０．
５ｎｍのＭｇドープｐ型（５Ｘ１０¹⁹〜１×１０ ²⁰／ｃ
ｍ³）ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層３８を成長させ
た。

【００８１】次に、ｎ型ＳｉＣ基板を研磨して１００μ
ｍとした後、ｐ側コンタクト層のリッジ最表面のほぼ全
面にｐ側電極３９を形成し、一方、ｎ型ＳｉＣ基板表面
にｎ側電極４０を形成した。この電極を形成したウエハ
を、ストライプ状の電極に垂直な方向にバー状に劈開し
て、劈開面（１−１００面）に共振器を作製し、共振器
面に誘電体多層膜を形成した。

【００８２】このレーザ素子のＳｉＣ基板の裏面側をヒ
ートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンデ
ィングして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温に
おいて連続発振を示し、良好なレーザ特性が歩留まりよ
く得られた。素子寿命は、電流阻止領域およびＧａＮ層
を形成しなかった素子と比較して向上した。特に約３０
ｍＷ以上の高出力動作においては、素子寿命は大幅に向
上した（約３〜１０倍）。

【００８３】

【発明の効果】本発明の半導体発光装置により、従来困
難であった高出力かつ高信頼のＧａＮ系半導体発光装置
の作製が可能となる。また、本発明は、特に導電性基板
に対して充分効力があるため、ｎ側に電極を形成したＧ
ａＮ系半導体発光装置の作製が可能となり、工業的的に
も非常に有力な手法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体発光装置の具体的態様を示す
図である。

【図２】 本発明の半導体発光装置の電流注入領域と電
流阻止領域の関係を示す上面図である。

【図３】 本発明の半導体発光装置のストライプ状開口
部の態様を示す上面図である。

【符号の説明】

２１： 基板 ２３： 電流阻止領域 ２４： ＧａＮ層 ２５： 第１導電型クラッド層 ２６： 光ガイド層 ２７： 井戸層 ２８： バリヤ層 ２９： 活性層 ３０： 電流リーク抑制層 ３１： 光ガイド層 ３２： 発光層 ３３： 第２導電型第１クラッド層 ３４： 酸化防止層 ３５： 電流ブロック層 ３６： ストライプ状開口部（電流注入領域） ３７： 第２導電型第２クラッド層 ３８： コンタクト層 ３９： 電極 ４０： 電極 Ｗ１： 端部幅 Ｗ２： 中央部幅

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA04 AA43 CA05 CA14 CA33 CA34 CA35 CA37 CA40 CA41 CA46 CA53 CA57 CA65 CA74 CB06 FF14 5F073 AA09 AA13 AA45 AA74 CA07 CB02 CB04 CB05 CB07 DA05 DA14 EA28

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板、該基板上に形成された活性層、該
   活性層の上部に形成されたストライプ状の電流注入領域
   を有する半導体発光装置において、該基板に電流阻止領
   域が形成されているか、あるいは該基板と該活性層との
   間に電流阻止領域を含む層が形成されており、該電流注
   入領域と該電流阻止領域が対向していることを特徴とす
   る半導体発光装置。
2. 【請求項２】 前記電流注入領域の対向域全体に前記電
   流阻止領域が形成されていること特徴とする請求項１に
   記載の半導体発光装置。
3. 【請求項３】 前記電流阻止領域が前記基板に形成され
   ていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導
   体発光装置。
4. 【請求項４】 前記活性層が少なくともＧａおよびＮを
   構成元素として含むことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の半導体発光装置。
5. 【請求項５】 前記活性層が、窒化ガリウム（Ｇａ
   Ｎ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化インジウムガリ
   ウム（ＩｎＧａＮ）、または窒化アルミニウムガリウム
   （ＡｌＧａＮ）からなることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の半導体発光装置。
6. 【請求項６】 前記基板が導電性基板であることを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光装
   置。
7. 【請求項７】 前記導電性基板が窒化ガリウム（Ｇａ
   Ｎ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化
   インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、炭化珪素（Ｓｉ
   Ｃ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウム酸リチウム（Ｌｉ
   ＧａＯ₂）、アルミニウム酸マグネシウム（ＭｇＡｌ₂Ｏ
   ₄）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリコン（Ｓｉ）、燐
   化ガリウム（ＧａＰ）、または砒化ガリウム（ＧａＡ
   ｓ）からなることを特徴とする請求項６に記載の半導体
   発光装置。
8. 【請求項８】 前記半導体発光装置が半導体レーザであ
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半
   導体発光装置。