JP3339049B2 - Nitride semiconductor laser device - Google Patents
Nitride semiconductor laser deviceInfo
- Publication number
- JP3339049B2 JP3339049B2 JP19996498A JP19996498A JP3339049B2 JP 3339049 B2 JP3339049 B2 JP 3339049B2 JP 19996498 A JP19996498 A JP 19996498A JP 19996498 A JP19996498 A JP 19996498A JP 3339049 B2 JP3339049 B2 JP 3339049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- waveguide layer
- nitride semiconductor
- waveguide
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、窒化物半導体(InX
AlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなる
レーザ素子に関し、特に出射されるレーザ光の単一モー
ド化された集光性の良いレーザ素子、更には例えばフォ
トダイオード等との集積化が可能な窒化物半導体レーザ
素子に関する。The present invention relates to a nitride semiconductor (In X
The present invention relates to a laser device composed of Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1). The present invention relates to a nitride semiconductor laser device that can be integrated with a photodiode or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】窒化物半導体レーザ素子は、活性層を光
閉じ込め層(クラッド層)で挟んだ層構成を有し、活性
層で自然発光した光がp側及びn側のクラッド層間で全
反射しながら活性層を有する導波層内で増幅され、この
増幅された光を誘導放出光として活性層端面(共振面)
から放出する。2. Description of the Related Art A nitride semiconductor laser device has a layer structure in which an active layer is sandwiched between light confinement layers (cladding layers), and light naturally emitted from the active layer is totally reflected between the p-side and n-side cladding layers. While being amplified in the waveguide layer having the active layer, and using the amplified light as stimulated emission light, an end surface of the active layer (resonance surface)
Release from
【0003】例えば、本発明者等は窒化物半導体レーザ
素子として、波長が410nmの短波長のレーザ光の連
続発振の可能な窒化物半導体レーザ素子を提案している
(例えば、Appl.Lett.69(1996)30
34、Appl.Phys.Lett.69(199
6)4056などに記載)。For example, the present inventors have proposed a nitride semiconductor laser device capable of continuously oscillating short-wavelength laser light having a wavelength of 410 nm (for example, Appl. Lett. 69). (1996) 30
34, Appl. Phys. Lett. 69 (199
6) described in 4056).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記窒
化物半導体レーザ素子は、ファーフィールドパターンが
十分満足いくものでない。本発明者らは、この問題点を
種々検討した結果、クラッド層の光閉じ込めが十分でな
いこと、更にn側クラッド層を通過した光が、n側クラ
ッド層と屈折率の低いサファイア基板とに挟まれたn側
窒化物半導体層を導波し、n側窒化物半導体層の端面か
らレーザ光が放出されるためではないかと考えた。光
は、屈折率の高い層を導波する性質を有するため、屈折
率の低いn側クラッド層と基板との間に形成された、n
側クラッド層及び基板より屈折率の高いn側窒化物半導
体層内を、活性層を有する導波層から漏れ出した光が導
波する。ちなみに、窒化物半導体レーザ素子を構成する
各窒化物半導体層の屈折率は、大きい方から順に、活性
層、中間層(GaN等)、クラッド層、基板(サファイ
ア、スピネル等)等となっている。However, the above nitride semiconductor laser device does not have a sufficiently satisfactory far field pattern. As a result of various studies of the problem, the present inventors have found that the light confinement of the cladding layer is not sufficient, and that the light passing through the n-side cladding layer is sandwiched between the n-side cladding layer and the sapphire substrate having a low refractive index. It was thought that the laser light was emitted from the end surface of the n-side nitride semiconductor layer guided through the n-side nitride semiconductor layer. Since light has a property of guiding light through a layer having a high refractive index, n is formed between an n-side cladding layer having a low refractive index and a substrate.
Light leaked from the waveguide layer having the active layer is guided in the n-side nitride semiconductor layer having a higher refractive index than the side cladding layer and the substrate. Incidentally, the refractive index of each nitride semiconductor layer constituting the nitride semiconductor laser device is, in order from the largest, an active layer, an intermediate layer (such as GaN), a cladding layer, a substrate (such as sapphire, spinel) and the like. .
【0005】ファーフィールドパターンの乱れを防止す
るためには、クラッド層の屈折率を更に小さくし光の屈
折率を高めることが考えられるが、クラッド層物質の物
性の点から屈折率の調整には限界がある。また、クラッ
ド層を光が漏れ出さない程度に十分厚く積層すれば、ク
ラッド層を通過する光がクラッド層内で減衰し、n側ク
ラッド層と基板との間を光が導波しなくなると考えられ
るが、クラッド層を厚く積層するとクラックが入り易く
なり、クラックが入った場合には窒化物半導体レーザ素
子の性能を低下させるといった新たな問題が生じ易くな
る。このように活性層内の光を十分に閉じ込めることが
できなければ、ファーフィールドパターンを十分に良好
な単一モードとしにくくなる。このため、窒化物半導体
レーザ素子から得られるレーザ光を、レーザビーム径を
小さくすることを必要とするDVD光源や、単一モード
の光を必要とする光通信分野に利用する光として、十分
満足させることができない。In order to prevent the disturbance of the far-field pattern, it is conceivable to further reduce the refractive index of the cladding layer and increase the refractive index of light. However, from the viewpoint of the physical properties of the material of the cladding layer, it is necessary to adjust the refractive index. There is a limit. Also, if the cladding layer is laminated thick enough to prevent light from leaking out, light passing through the cladding layer will be attenuated in the cladding layer, and light will not be guided between the n-side cladding layer and the substrate. However, when the clad layer is thickly laminated, cracks are easily formed, and when cracks are formed, new problems such as deterioration of the performance of the nitride semiconductor laser device are easily generated. If the light in the active layer cannot be sufficiently confined in this way, it is difficult to make the far-field pattern a sufficiently good single mode. Therefore, the laser light obtained from the nitride semiconductor laser device is sufficiently satisfactory as a DVD light source that requires a smaller laser beam diameter or a light used in an optical communication field that requires a single mode light. I can't let it.
【0006】そこで、本発明の目的は、レーザ光のファ
ーフィールドパターンが良好で、単一モードのレーザ光
が得られる窒化物半導体レーザ素子を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor laser device having a good far-field pattern of laser light and capable of obtaining a single-mode laser light.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、以下の
構成によって本発明の目的を達成することができる。 (1) 基板上に、n側クラッド層とp側クラッド層に
挟まれた少なくとも活性層を有する第1の導波層、及び
n側クラッド層の基板側に積層されている1層以上の窒
化物半導体層からなる第2の導波層を有し、第1の導波
層の共振面を有する端面の少なくとも一方に第1の導波
層から光が放出されないような金属薄膜及び/又は誘電
体多層膜からなる不透光膜を有し共振面からの光の放出
を抑え、前記共振面と平行な方向にレーザ光を放出でき
る出射面を第2の導波層の端面に形成してなり、前記第
2の導波層の膜厚が、0.1〜1.0μmでありかつ、
前記n側クラッド層にn電極を形成したことを特徴とす
る窒化物半導体レーザ素子。 (2) 前記各層は、屈折率の大きい順に、第1の導波
層、第2の導波層、n側及びp側クラッド層、基板であ
ることを特徴とする前記(1)に記載の窒化物半導体レ
ーザ素子。 (3) 基板上に、n側クラッド層とp側クラッド層に
挟まれた少なくとも活性層を有する第1の導波層、及び
n側クラッド層の基板側に積層されている1層以上の窒
化物半導体層からなる第2の導波層を有し、第1の導波
層の共振面を有する端面の少なくとも一方に第1の導波
層から光が放出されないような金属薄膜及び/又は誘電
体多層膜からなる不透光膜を有し共振面からの光の放出
を抑え、前記共振面と平行な方向にレーザ光を放出でき
る出射面を第2の導波層の端面に形成してなり、前記第
2の導波層は第1の導波層と同一の厚みで同一の屈折率
であることをを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 (4) 前記共振面を有する第1の導波層の端面に形成
されている不透光膜が、反射率90%〜100%の膜で
あることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに
記載の窒化物半導体レーザ素子。That is, the present invention can achieve the object of the present invention by the following constitutions. (1) A first waveguide layer having at least an active layer sandwiched between an n-side cladding layer and a p-side cladding layer on a substrate, and one or more nitride layers laminated on the substrate side of the n-side cladding layer. A metal thin film and / or a dielectric that does not emit light from the first waveguide layer on at least one of the end faces of the first waveguide layer having a resonance surface. An emission surface which has an opaque film made of a body multilayer film, suppresses light emission from the resonance surface, and can emit laser light in a direction parallel to the resonance surface, is formed on an end surface of the second waveguide layer. The thickness of the second waveguide layer is 0.1 to 1.0 μm;
A nitride semiconductor laser device, wherein an n-electrode is formed on the n-side cladding layer. (2) The said each layer is a 1st waveguide layer, a 2nd waveguide layer, an n-side and a p-side cladding layer, and a board | substrate in order of a refractive index, The said (1) characterized by the above-mentioned. Nitride semiconductor laser device. (3) a first waveguide layer having at least an active layer sandwiched between an n-side cladding layer and a p-side cladding layer on a substrate, and at least one nitride layer laminated on the substrate side of the n-side cladding layer; A metal thin film and / or a dielectric that does not emit light from the first waveguide layer on at least one of the end faces of the first waveguide layer having a resonance surface. An emission surface which has an opaque film made of a body multilayer film, suppresses light emission from the resonance surface, and can emit laser light in a direction parallel to the resonance surface, is formed on an end surface of the second waveguide layer. Wherein the second waveguide layer has the same thickness and the same refractive index as the first waveguide layer. (4) The opaque film formed on the end face of the first waveguide layer having the resonance surface is a film having a reflectance of 90% to 100%. The nitride semiconductor laser device according to any one of the above items.
【0008】つまり、本発明は、活性層を有する第1の
導波層で発生した光を第1の導波層の共振面から放出さ
せず、n側クラッド層を通過してn側クラッド層の基板
側に形成されn側クラッド層を通過した光が導波可能な
第2の導波層、例えば基板とn側クラッド層の間にある
n側コンタクト層等の窒化物半導体層、の端面に出射面
を形成してその出射面から放出される光を主レーザ光と
することにより、レーザ光を単一モードにできファーフ
ィールドパターンを良好にすることができる。That is, according to the present invention, the light generated in the first waveguide layer having the active layer is not emitted from the resonance surface of the first waveguide layer, but passes through the n-side cladding layer. End face of a second waveguide layer formed on the substrate side of the substrate and capable of guiding light passing through the n-side cladding layer, for example, a nitride semiconductor layer such as an n-side contact layer between the substrate and the n-side cladding layer. By forming an emission surface on the surface and using light emitted from the emission surface as the main laser light, the laser light can be in a single mode, and the far-field pattern can be improved.
【0009】従来公知の窒化物半導体レーザ素子は、活
性層を有する導波層の端面(共振面)から放出される光
を、主レーザ光として利用するように窒化物半導体レー
ザ素子の構造を検討してきた。しかし、前述の如く、活
性層を有する導波層から漏れ出した光が例えば基板とn
側クラッド層に挟まれたn側窒化物半導体層中を導波
し、n側窒化物半導体層端面から放出されるために、活
性層を有する導波層端面からの主レーザ光を良好な単一
モードにしにくかった。In a conventionally known nitride semiconductor laser device, the structure of the nitride semiconductor laser device is studied so that light emitted from an end face (resonance surface) of a waveguide layer having an active layer is used as main laser light. I've been. However, as described above, the light leaked from the waveguide layer having the active layer is, for example, n
Since the light is guided in the n-side nitride semiconductor layer sandwiched between the side cladding layers and is emitted from the end face of the n-side nitride semiconductor layer, the main laser beam from the end face of the waveguide layer having the active layer can be favorably irradiated. One mode was difficult.
【0010】これに対し、本発明は、活性層を有する第
1の導波層の共振面を有する端面に不透光膜を設け共振
面からのレーザ光の放出を抑え、一方、従来技術におい
てはファーフィールドパターンを乱す不要な光とされて
いた、n側クラッド層の活性層とは反対側の光の導波が
可能な第2の導波層を導波して放出される光を主レーザ
光とする従来技術からは到底予測できない意外な思想に
より、ファーフィールドパターンを良好にすることがで
きる。On the other hand, according to the present invention, an opaque film is provided on an end face having a resonance surface of a first waveguide layer having an active layer to suppress emission of laser light from the resonance surface. Mainly emits light that has been emitted through the second waveguide layer, which has been considered as unnecessary light that disturbs the far-field pattern, and that can guide light on the side opposite to the active layer of the n-side cladding layer. It is possible to improve the far-field pattern by a surprising idea which cannot be predicted from the conventional technology using the laser beam.
【0011】更に本発明は、第2の導波層の膜厚が、
0.1〜1.0μmであると、第1の導波層から漏れ出
した光を第2の導波層で導波し易くなり、より良好な単
一モードのレーザ光を得ることができる。更に本発明
は、第1の導波層の共振面からのレーザ光の放出を抑え
るために、第1の導波層の端面に形成される不透光膜
が、90〜100%の高反射率の膜であると、ファーフ
ィールドパターンが良好になると共に、しきい値が低下
し好ましい。不透光膜は、第1の導波層の少なくとも一
方の共振面を有する端面に形成されていれば良いが、第
1の導波層の両方の端面に形成されることがしきい値を
低下させるのに好ましい。Further, according to the present invention, the thickness of the second waveguide layer is
When the thickness is 0.1 μm to 1.0 μm, light leaked from the first waveguide layer is easily guided by the second waveguide layer, and a better single-mode laser beam can be obtained. . Further, according to the present invention, in order to suppress the emission of laser light from the resonance surface of the first waveguide layer, the opaque film formed on the end face of the first waveguide layer has a high reflection ratio of 90 to 100%. When the film has a high ratio, the far-field pattern becomes good and the threshold value is lowered, which is preferable. The opaque film may be formed on at least one end face of the first waveguide layer having a resonance surface. Preferred for lowering.
【0012】更に本発明は、n側クラッド層にn電極を
設けることが好ましい。このことは、第1の導波層から
漏れ出した光が第2の導波層を良好に導波するように、
n側クラッド層の基板側に積層されているn側窒化物半
導体層、例えばn側コンタクト層、クラック防止層等の
総膜厚を調整する場合、従来n電極が形成されていたn
側コンタクト層の膜厚を薄くするため、n側コンタクト
層をエッチングしてn電極形成面を露出するのが困難な
傾向があるからである。n側クラッド層にn電極を設け
る場合、n電極と接触するn側クラッド層面のn型不純
物の濃度、例えばSi濃度、を高くすると抵抗を下げる
ことができ好ましい。ここで、第2の導波層は、その膜
厚を第1の導波層の膜厚や発光波長に従って調整しなく
ても活性層で発生しn側クラッド層を通過した光を導波
させることができるので、第2の導波層の膜厚をレーザ
光の波長にあわせて調整しなくてもよく、この場合は、
n側コンタクト層にn電極を設けることができる。Further, in the present invention, it is preferable that an n-electrode is provided on the n-side cladding layer. This means that the light leaked from the first waveguide layer can be guided well through the second waveguide layer.
When adjusting the total film thickness of the n-side nitride semiconductor layer laminated on the substrate side of the n-side cladding layer, for example, the n-side contact layer, the crack prevention layer, etc.
This is because it tends to be difficult to etch the n-side contact layer to expose the n-electrode formation surface in order to reduce the thickness of the side contact layer. In the case where an n-electrode is provided on the n-side cladding layer, it is preferable to increase the concentration of the n-type impurity, for example, the Si concentration, on the surface of the n-side cladding layer in contact with the n-electrode because the resistance can be reduced. Here, the second waveguide layer guides light generated in the active layer and passed through the n-side cladding layer without adjusting the thickness thereof according to the thickness of the first waveguide layer or the emission wavelength. Therefore, it is not necessary to adjust the film thickness of the second waveguide layer according to the wavelength of the laser beam. In this case,
An n electrode can be provided on the n-side contact layer.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下に、図1を用いて本発明の窒
化物半導体レーザ素子を更に詳細に説明する。図1
(a)は、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施の
形態を示したリッジ形状のストライプのストライプ方向
と平行方向な方向でストライプ上から切断した模式的断
面図であり、図2は、図1をストライプ方向と垂直な方
向で切断した模式的断面図である。図1には、基板10
上に、バッファ層11、n側コンタクト層12及びクラ
ック防止層13からなる第2の導波層103、この上に
n側クラッド層14、更にn側光ガイド層15、活性層
16、キャップ層17及びp側光ガイド層18からなる
第1の導波層102、続いてp側クラッド層19、p側
コンタクト層20を積層してなり、エッチングにより形
成された共振面を有する第1の導波層102の端面から
の光の放出を抑えるように第1の導波層102の端面及
びその端面に連続した平面状のn側クラッド層14など
図1に示すように不透光膜30を有し、共振面を平行な
方向に形成された第2の導波層103の端面(出射面)
からレーザ光が放射されてなる窒化物半導体レーザ素子
が示されている。更に、図2に示すように、リッジ形状
のストライプ上にp電極21、nクラッド層14上にn
電極23がそれぞれ形成され、このp及びn電極の間に
絶縁膜25が形成され、この絶縁膜25を介してp及び
n電極を覆うようにpパッド電極22及びnパッド電極
24が形成されている。図1の第1の導波層102では
光が発生し増幅されるが、第1の導波層102の端面に
不透光膜を形成するのでレーザ光として増幅した光が放
出されない。この第1の導波層102で増幅された光
は、その光の一部がn側クラッド層14を通過し第2の
導波層103を導波し、第2の導波層103の端面(出
射面)から主レーザ光として放出される。ちなみに、図
1における屈折率の大きい順に各層を列記すると、活性
層を有する第1の導波層、n側コンタクト層及びクラッ
ク防止層等を有する第2の導波層、n側及びp側クラッ
ド層、基板(図1では窒化物半導体と異なる異種基板の
場合であり、例えばサファイア等である。)の順とな
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The nitride semiconductor laser device of the present invention will be described below in more detail with reference to FIG. FIG.
FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a nitride semiconductor laser device of the present invention, taken from a stripe in a direction parallel to a stripe direction of a ridge-shaped stripe, and FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1 cut in a direction perpendicular to a stripe direction. FIG.
A second waveguide layer 103 including a buffer layer 11, an n-side contact layer 12, and a crack prevention layer 13 is provided thereon, and an n-side cladding layer 14, an n-side light guide layer 15, an active layer 16, and a cap layer are provided thereon. A first waveguide layer 102 comprising a p-side light guide layer 18 and a p-side cladding layer 19 and a p-side contact layer 20 which are laminated to form a first waveguide having a resonance surface formed by etching; As shown in FIG. 1, the end face of the first waveguide layer 102 and the planar n-side cladding layer 14 continuous with the end face are formed with the light-impermeable film 30 so as to suppress light emission from the end face of the wave layer 102. End face (outgoing face) of the second waveguide layer 103 that has a resonance surface formed in a direction parallel to the resonance surface.
1 shows a nitride semiconductor laser device formed by emitting laser light from a laser diode. Further, as shown in FIG. 2, the p-electrode 21 is formed on the ridge-shaped stripe, and the n-
An electrode 23 is formed, an insulating film 25 is formed between the p and n electrodes, and a p pad electrode 22 and an n pad electrode 24 are formed so as to cover the p and n electrodes with the insulating film 25 interposed therebetween. I have. Although light is generated and amplified in the first waveguide layer 102 in FIG. 1, the light amplified as laser light is not emitted because an opaque film is formed on the end face of the first waveguide layer 102. A part of the light amplified by the first waveguide layer 102 passes through the n-side cladding layer 14 and is guided through the second waveguide layer 103. (Emission surface) is emitted as main laser light. Incidentally, when each layer is listed in descending order of the refractive index in FIG. 1, a first waveguide layer having an active layer, a second waveguide layer having an n-side contact layer and a crack preventing layer, an n-side and a p-side cladding are shown. A layer and a substrate (FIG. 1 shows a case of a different kind of substrate different from the nitride semiconductor, for example, sapphire or the like).
【0014】本発明において、第1の導波層102と
は、p側クラッド層19とn側クラッド層14とに挟ま
れた少なくとも活性層16を有する1層以上の窒化物半
導体層からなり、活性層16で発生した光が導波し増幅
することができるものである。第1の導波層102を構
成する活性層16以外の窒化物半導体層としては、特に
限定されず、例えば公知の層構成を用いることができ、
例えば具体例として、n側光ガイド層15、キャップ層
17、p側光ガイド層18等が挙げられる。第1の導波
層102を構成する窒化物半導体層は、いずれもp及び
n側クラッド層の屈折率より大きい値を有する。第1の
導波層102の共振面を有する端面の形成方法は、エッ
チングにより形成され、好ましくはドライエッチングで
あり、具体的には、例えばRIE等のエッチング方法が
挙げられる。第1の導波層102の共振面を有する端面
を形成する際にn電極形成面も同時に形成してもよい。
第1の導波層の膜厚は、レーザ素子を構成する素子構造
により決定される。In the present invention, the first waveguide layer 102 is composed of at least one nitride semiconductor layer having at least the active layer 16 sandwiched between the p-side cladding layer 19 and the n-side cladding layer 14, The light generated in the active layer 16 can be guided and amplified. The nitride semiconductor layer other than the active layer 16 constituting the first waveguide layer 102 is not particularly limited, and for example, a known layer configuration can be used.
For example, specific examples include the n-side light guide layer 15, the cap layer 17, the p-side light guide layer 18, and the like. Each of the nitride semiconductor layers constituting the first waveguide layer 102 has a value larger than the refractive index of the p- and n-side cladding layers. The method for forming the end face having the resonance surface of the first waveguide layer 102 is formed by etching, and is preferably dry etching, and specifically includes, for example, an etching method such as RIE. When forming the end face having the resonance face of the first waveguide layer 102, the n-electrode formation face may be formed at the same time.
The thickness of the first waveguide layer is determined by the element structure of the laser element.
【0015】本発明において、第2の導波層103と
は、活性層16で発生し第1の導波層102から漏れ出
した光が導波することのできるn側クラッド層14の基
板10側に形成された1層以上のn側窒化物半導体層で
あり、この第2の導波層103の端面(出射面)から光
を放出することができるものである。第2の導波層10
3を構成するn側窒化物半導体層としては、特に限定さ
れず、例えば公知の層構成を用いることができ、例えば
具体例としては、基板に接して格子定数不整を緩和する
低温成長のバッファ層11、n側コンタクト層12、ク
ラック防止層13等が挙げられる。第2の導波層103
を構成するn側窒化物半導体層は、いずれもn側クラッ
ド層14の屈折率より大きい値を有する。第2の導波層
103の膜厚は、第1の導波層102と同様に、レーザ
素子を構成する素子構造によって種々のものを用いるこ
とができ、第2の導波層103の端面からレーザ光を効
率良く得るために、第1の導波層102で導波する光が
良好に導波できるように第2の導波層103の膜厚が調
整されるのが好ましい。第2の導波層103の膜厚とし
ては、従来の共振面からレーザ光を放出する場合の基板
とn側クラッド層の間に形成される層構成の膜厚でもよ
いが、第2の導波層の端面からレーザ光を出射し易い膜
厚としては、0.1〜1.0μm、好ましくは0.1〜
0.5μm、より好ましくは第1の導波層と同一の厚み
で同一の屈折率である。膜厚が上記範囲であるとレーザ
光の損失がないので好ましい。In the present invention, the second waveguide layer 103 is a substrate 10 of the n-side cladding layer 14 through which light generated in the active layer 16 and leaked from the first waveguide layer 102 can be guided. One or more n-side nitride semiconductor layers formed on the side, and can emit light from the end surface (outgoing surface) of the second waveguide layer 103. Second waveguide layer 10
No particular limitation is imposed on the n-side nitride semiconductor layer that constitutes No. 3; for example, a known layer configuration can be used. For example, a buffer layer of low temperature growth that is in contact with the substrate to reduce lattice constant irregularities 11, an n-side contact layer 12, a crack prevention layer 13, and the like. Second waveguide layer 103
Has a value larger than the refractive index of the n-side cladding layer 14. As with the first waveguide layer 102, various thicknesses of the second waveguide layer 103 can be used depending on the element structure of the laser element. In order to efficiently obtain laser light, it is preferable that the thickness of the second waveguide layer 103 is adjusted so that light guided by the first waveguide layer 102 can be favorably guided. The thickness of the second waveguide layer 103 may be the thickness of a layer structure formed between the substrate and the n-side cladding layer when a laser beam is emitted from a conventional resonance surface. The thickness at which the laser light is easily emitted from the end face of the wave layer is 0.1 to 1.0 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm.
0.5 μm, more preferably the same thickness and the same refractive index as the first waveguide layer. It is preferable that the film thickness is in the above range because there is no loss of laser light.
【0016】また第2の導波層の膜厚の調整の仕方とし
ては、第2の導波層がn側コンタクト層のみで構成され
る場合は、n側コンタクト層の膜厚を上記範囲とし、ま
た第2の導波層としてバッファ層やクラック防止層をも
含む場合はこれら各層の膜厚を調整して行われる。バッ
ファ層、n側コンタクト層、クラック防止層の組成とし
ては、第1の導波層から漏れ出した光が導波できる程度
の屈折率を有していればよく、従来n側クラッド層と基
板の間に形成されているような組成の層が挙げられる。
例えば、GaNやInGaN等から構成される層であ
る。これらの層にはn型不純物を含んでいてもよい。ま
た第2の導波層の端面の形成方法は、劈開、エッチン
グ、又はダイシング等で形成される。形成された第2の
導波層の端面は鏡面状である。The thickness of the second waveguide layer may be adjusted by setting the thickness of the n-side contact layer within the above range when the second waveguide layer is composed of only the n-side contact layer. If the second waveguide layer includes a buffer layer and a crack prevention layer, the thickness of each layer is adjusted. The composition of the buffer layer, the n-side contact layer, and the anti-crack layer only needs to have a refractive index enough to guide the light leaked from the first waveguide layer. And a layer having a composition formed between the layers.
For example, it is a layer composed of GaN, InGaN, or the like. These layers may contain n-type impurities. The end face of the second waveguide layer is formed by cleavage, etching, dicing, or the like. The end face of the formed second waveguide layer is mirror-like.
【0017】本発明において用いられる基板10として
は、特に限定されず、基板10上に窒化物半導体が成長
可能であればよい。基板10の具体例として例えば、C
面を主面とするサファイア、R面、A面を主面とするサ
ファイア、その他、スピネル(MgA12O4)のような
絶縁性の基板の他、SiC(6H、4H、3Cを含
む)、ZnS、ZnO、GaAs、GaN等の半導体基
板を用いることができる。上記基板10の中で、サファ
イアやスピネルは屈折率が低いので、n側クラッド層を
通過した光がサファイアなどの面で反射し、n側クラッ
ド層と基板の間を導波する。また屈折率が比較的高いG
aNやその他の半導体を基板として用いる場合は、n側
クラッド層を通過した光が例えばGaN基板などでは反
射せず、第2の導波層の端面の出射面からレーザ光を放
出することができにくい。この場合は、GaN基板上に
屈折率の低い、例えばAlGaNからなる窒化物半導体
層を光を反射可能な膜厚で積層させ、その上にGaNか
らなるn側コンタクト層等を積層させることで第2の導
波層の端面に形成される出射面から良好にレーザ光を放
出することができる。基板10の膜厚は、素子構造の形
成し易さ、物理的な要因などによって調整される。The substrate 10 used in the present invention is not particularly limited as long as a nitride semiconductor can be grown on the substrate 10. As a specific example of the substrate 10, for example, C
Sapphire for a plane as a principal, R plane, sapphire having the principal surface A, other, spinel (MgA1 2 O 4) other such insulating substrate, SiC (including 6H, 4H, and 3C), A semiconductor substrate of ZnS, ZnO, GaAs, GaN, or the like can be used. Since sapphire and spinel have a low refractive index in the substrate 10, light passing through the n-side cladding layer is reflected by a surface such as sapphire and guided between the n-side cladding layer and the substrate. G having a relatively high refractive index
When an aN or other semiconductor is used as the substrate, the light that has passed through the n-side cladding layer is not reflected by, for example, a GaN substrate, and the laser light can be emitted from the exit surface at the end face of the second waveguide layer. Hateful. In this case, a nitride semiconductor layer having a low refractive index, for example, made of AlGaN is stacked on the GaN substrate with a thickness capable of reflecting light, and an n-side contact layer made of GaN is stacked thereon. The laser light can be satisfactorily emitted from the emission surface formed on the end face of the second waveguide layer. The thickness of the substrate 10 is adjusted depending on the ease of forming the element structure, physical factors, and the like.
【0018】本発明において用いられる不透光膜として
は、第1の導波層から光が放出されないような膜であれ
ば特に限定されず、例えば金属薄膜及び/又は誘電体多
層膜からなる不透光膜が挙げられる。また、不透光膜
は、不透光膜が接している第1の導波層端面と反対の面
(不透光膜の最外面)に少なくとも光を透過しない金属
薄膜が形成されていることが、光の放出を良好に制御で
き好ましい。本発明で用いられる金属薄膜としては、例
えばAl、Ag、Pt等の500nm以下の光の反射率
が高い金属が挙げられる。これらの材料からなる金属薄
膜の膜厚は、単独で用いる場合は500オングストロー
ム〜20000オングストロームであり、誘電体多層膜
と併用する場合も同様の膜厚である。また本発明で用い
られる誘電体多層膜としては、例えばSiO2、Ti
O2、Al2O3、ZrO2等の誘電体が挙げられる。これ
らの誘電体多層膜を、レーザ光を反射するように設計し
所望の膜厚で多数に積層された膜として形成して用いら
れる。ここでレーザ光を反射するように設計するとは、
活性層を有する第1の導波層内で光が増幅されるが、共
振面からレーザ光が放出されないように屈折率等を調整
することを示す。また、不透光膜が誘電体多層膜のみで
形成されている場合は、誘電体多層膜を覆うようにpパ
ッド電極を形成することが、第1の導波層の端面からの
光の透過を防止するのに好ましい。The light-impermeable film used in the present invention is not particularly limited as long as it does not emit light from the first waveguide layer. For example, the light-impermeable film formed of a metal thin film and / or a dielectric multilayer film is not used. A light transmitting film may be used. Further, the light-impermeable film has a metal thin film that does not transmit light at least on a surface (outermost surface of the light-impermeable film) opposite to the end surface of the first waveguide layer with which the light-impermeable film is in contact. However, it is preferable because the emission of light can be controlled well. Examples of the metal thin film used in the present invention include metals such as Al, Ag, and Pt that have a high reflectance of light of 500 nm or less. The metal thin film made of these materials has a thickness of 500 to 20,000 angstroms when used alone, and the same thickness when used together with a dielectric multilayer film. Further, as the dielectric multilayer film used in the present invention, for example, SiO 2 , Ti
Dielectrics such as O 2 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 are mentioned. These dielectric multilayer films are designed so as to reflect laser light, and formed and used as a multi-layered film having a desired film thickness. Here, to design to reflect laser light,
This indicates that the refractive index and the like are adjusted so that the laser light is amplified in the first waveguide layer having the active layer but the laser light is not emitted from the resonance surface. Further, when the opaque film is formed only of the dielectric multilayer film, the p-pad electrode may be formed so as to cover the dielectric multilayer film so that the light transmission from the end face of the first waveguide layer can be achieved. It is preferred to prevent
【0019】誘電体多層膜の膜厚は、第1の導波層の共
振面を有する端面に形成されるので、出射パワーやしき
い値の制御等によって異なるが、レーザ光の波長(λ)
と誘電体多層膜を形成する各物質の屈折率(η)、λ/
4η、で表される。例えばSiO2/TiO2より形成さ
れる場合、SiO2の屈折率をη1、TiO2の屈折率を
η2とすると、反射鏡の膜厚は、λ/4η1+λ/4η
2、となる。また、誘電体多層膜は、SiO2/TiO2
を1ペアとして誘電体多層膜の膜厚を調整することが好
ましい。Since the thickness of the dielectric multilayer film is formed on the end face of the first waveguide layer having the resonance surface, the thickness differs depending on the control of the output power and the threshold value.
And the refractive index (η) of each substance forming the dielectric multilayer film, λ /
4η. For example, in the case of being formed of SiO 2 / TiO 2 , assuming that the refractive index of SiO 2 is η1 and the refractive index of TiO 2 is η2, the film thickness of the reflecting mirror is λ / 4η1 + λ / 4η.
2. The dielectric multilayer film is made of SiO 2 / TiO 2.
It is preferable to adjust the film thickness of the dielectric multi-layered film as a pair.
【0020】また本発明において、不透光膜として、不
透光膜の反射率が90〜100%であることが、光の放
出の制御に加えしきい値を低下させることができるので
より好ましい。反射率のより好ましくは95〜100
%、更に好ましくは99〜100%である。このような
反射率の調整は、誘電体多層膜の上記設計により行われ
る。不透光膜を形成する方法としては、スパッタリン
グ、蒸着により第1の導波層の少なくとも一方の端面に
不透光膜を形成する。不透光膜の形成位置は、少なくと
も一方の共振面を有する第1の導波層の端面、好ましく
は共振面を有する第1の導波層の両端面であり、また第
1の導波層の端面と連続した平面状のn側クラッド層上
や、n側層の第2の導波層端面以外の端面等に形成され
てもよい。In the present invention, it is more preferable that the light-transmitting film has a reflectivity of 90 to 100% as the light-transmitting film, because the threshold value can be reduced in addition to the control of light emission. . More preferably, the reflectance is 95 to 100.
%, More preferably 99 to 100%. Such adjustment of the reflectance is performed by the above-described design of the dielectric multilayer film. As a method of forming the opaque film, the opaque film is formed on at least one end face of the first waveguide layer by sputtering or vapor deposition. The position where the opaque film is formed is an end face of the first waveguide layer having at least one resonance surface, preferably both end faces of the first waveguide layer having the resonance surface. May be formed on a planar n-side cladding layer continuous with the end face of the second waveguide layer, or on an end face other than the end face of the second waveguide layer of the n-side layer.
【0021】本発明において、n側クラッド層、活性
層、p側クラッド層としては、特に限定されず、いずれ
の構成でも良く、例えば従来公知のものが挙げられる。In the present invention, the n-side cladding layer, the active layer, and the p-side cladding layer are not particularly limited, and may have any structure, for example, conventionally known ones.
【0022】本発明において、n電極を形成するn側窒
化物半導体層は、n側層であれば特に限定されないが、
例えば図1に示されているn側コンタクト層、クラック
防止層及びn側クラッド層のいずれかに形成される。n
電極を形成するためのエッチングによる露出のし易さか
らn側クラッド層がより好ましい。図2にはn側クラッ
ド層14にn電極24を形成した場合の素子の断面図を
示してある。本発明において、素子構造を従来公知の素
子構造とした場合は、本発明の第2の導波層を構成する
n側コンタクト層の膜厚は厚い膜として形成されるの
で、n側コンタクト層をエッチングにより露出させてn
電極を形成してもよい。また、第2の導波層で光を効率
良く導波させるために、第2の導波層を薄膜にした場合
は、n側コンタクト層の膜厚が薄くなり、n電極を形成
するためのエッチングによる露出のし易さからn側クラ
ッド層にn電極を形成してもよい。但し、n側クラッド
層にn電極を形成する場合は、電極との抵抗を低下させ
るために、n側クラッド層のn電極と接触している接触
面のSi濃度を高くするシリコンインプランテーショ
ン)ことが望ましい。また、本発明において、GaN基
板を用いて素子構造を形成した場合、GaN基板の素子
構造を有する面とは反対側の面にn電極を形成しても良
い。この場合GaN基板にはn側不純物がドープされて
いる。GaN基板の形成方法は、公知のGaNのラテラ
ル成長方法などによって形成することができる。In the present invention, the n-side nitride semiconductor layer forming the n-electrode is not particularly limited as long as it is an n-side layer.
For example, it is formed on any of the n-side contact layer, the crack prevention layer, and the n-side cladding layer shown in FIG. n
The n-side cladding layer is more preferable because it is easily exposed by etching for forming an electrode. FIG. 2 is a cross-sectional view of the device when an n-electrode 24 is formed on the n-side cladding layer 14. In the present invention, when the element structure is a conventionally known element structure, the n-side contact layer constituting the second waveguide layer of the present invention is formed as a thick film. Exposed by etching
Electrodes may be formed. Further, when the second waveguide layer is made thin in order to efficiently guide light in the second waveguide layer, the thickness of the n-side contact layer is reduced, and the thickness of the n-side contact layer is reduced. An n-electrode may be formed on the n-side cladding layer for easy exposure by etching. However, when an n-electrode is formed on the n-side cladding layer, the silicon concentration must be increased at the contact surface of the n-side cladding layer that is in contact with the n-electrode in order to reduce the resistance with the electrode. Is desirable. In the present invention, when an element structure is formed using a GaN substrate, an n-electrode may be formed on a surface of the GaN substrate opposite to the surface having the element structure. In this case, the GaN substrate is doped with an n-side impurity. The GaN substrate can be formed by a known GaN lateral growth method or the like.
【0023】その他、窒化物半導体レーザ素子の構成、
例えば電極、素子の形状等は特に限定されず、公知のい
ずれのものを用いてもよい。In addition, the structure of the nitride semiconductor laser device,
For example, the shapes of the electrodes and elements are not particularly limited, and any known ones may be used.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明の一実施例を用いて本発明を更
に詳細に説明する。しかし本発明はこれに限定されるも
のではない。 [実施例1]本発明に係る実施例1は図1及び図2に示
す窒化物半導体レーザ素子を以下の手順で作製する。The present invention will be described below in more detail with reference to an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this. Embodiment 1 In Embodiment 1 according to the present invention, the nitride semiconductor laser device shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured by the following procedure.
【0025】(第2の導波層:バッファ層11〜クラッ
ク防止層13)まず、サファイア(C面)よりなる基板
10を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を1050℃ま
で上昇させ、基板のクリーニングを行う。続いて、温度
を510℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスに
アンモニア(NH3)とTMG(トリメチルガリウム)
とを用い、基板10上にGaNよりなるバッファ層11
を約200オングストロームの膜厚で成長させる。バッ
ファ層11成長後、TMGのみを止めて、温度を105
0℃まで上昇させる。1050℃になったら、TMG、
アンモニア、不純物ガスにシランガス(SiH4)を用
い、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaNより
なるn側コンタクト層12を0.1μmの膜厚で成長さ
せる。このn側コンタクト層12は超格子で形成すると
さらに好ましい。次に、温度を800℃にして、原料ガ
スにTMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモ
ニア、不純物ガスにシランガスを用い、Siを5×10
18/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなるクラック
防止層13を500オングストロームの膜厚で成長させ
る。(Second Waveguide Layer: Buffer Layer 11 to Crack Prevention Layer 13) First, the substrate 10 made of sapphire (C plane) is set in a reaction vessel, and the inside of the vessel is sufficiently replaced with hydrogen. The substrate temperature is raised to 1050 ° C. while cleaning the substrate, and the substrate is cleaned. Subsequently, the temperature was lowered to 510 ° C., hydrogen was used as a carrier gas, and ammonia (NH 3 ) and TMG (trimethylgallium) were used as source gases.
And a buffer layer 11 made of GaN on a substrate 10.
Is grown to a thickness of about 200 angstroms. After growing the buffer layer 11, only TMG is stopped and the temperature is set to 105
Raise to 0 ° C. When the temperature reaches 1050 ° C., TMG,
An n-side contact layer 12 of n-type GaN doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Si is grown to a thickness of 0.1 μm using silane gas (SiH 4 ) as an ammonia and impurity gas. More preferably, the n-side contact layer 12 is formed of a super lattice. Next, the temperature was increased to 800 ° C., and TMG, TMI (trimethylindium) and ammonia were used as source gases, silane gas was used as impurity gas, and Si
A crack preventing layer 13 made of In 0.1 Ga 0.9 N doped with 18 / cm 3 is grown to a thickness of 500 Å.
【0026】そして、温度を1050℃にして、TMA
(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニア、シ
ランガスを用い、Siを5×1018/cm3ドープしたn
型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて、TMA、シランを止
め、アンドープGaNよりなる第2の層を20オングス
トロームの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれ
ぞれ100回繰り返し、総膜厚0.4μmの超格子層よ
りなるn側クラッド層14を成長させる。Then, the temperature is raised to 1050 ° C. and TMA
(Trimethylaluminum), TMG, ammonia, silane gas and doped with Si at 5 × 10 18 / cm 3
A first layer of type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown to a thickness of 20 Å, followed by stopping TMA and silane, and a second layer of undoped GaN is grown to a thickness of 20 Å. This operation is repeated 100 times to grow the n-side cladding layer 14 composed of a superlattice layer having a total film thickness of 0.4 μm.
【0027】(第1の導波層:n側光ガイド層15〜p
側光ガイド層18)続いて、1050℃でアンドープG
aNよりなるn側光ガイド層15を0.1μmの膜厚で
成長させる。次に、TMG、TMI、アンモニア、シラ
ンガスを用いて活性層16を成長させる。活性層16は
温度を800℃に保持して、まずSiを8×1018/cm
3でドープしたIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を25
オングストロームの膜厚で成長させる。次にTMIのモ
ル比を変化させるのみで同一温度で、Siを8×10 18
/cm3ドープしたIn0.01Ga0.99Nよりなる障壁層を
50オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を
2回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚175オ
ングストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層
16を成長させる。次に、温度を1050℃に上げ、原
料ガスにTMG、TMA、アンモニア、不純物ガスにC
p2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用
い、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、
Mgを1×1020/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7
Nよりなるp側キャップ層17を300オングストロー
ムの膜厚で成長させる。続いて、1050℃で、バンド
ギャップエネルギーがp側キャップ層17よりも小さ
い、アンドープGaNよりなるp側光ガイド層18を
0.1μmの膜厚で成長させる。(First waveguide layer: n-side light guide layers 15 to p)
Side light guide layer 18) Subsequently, at 1050 ° C., undoped G
The n-side light guide layer 15 made of aN is formed to a thickness of 0.1 μm.
Let it grow. Next, TMG, TMI, ammonia, sila
The active layer 16 is grown using a gas. The active layer 16
While maintaining the temperature at 800 ° C., first, 8 × 1018/cm
ThreeIn doped with0.2Ga0.825 well layers of N
It is grown to a thickness of Å. Next, TMI
8 × 10 at the same temperature only by changing the 18
/cmThreeDoped In0.01Ga0.99N barrier layer
It is grown to a thickness of 50 angstroms. This operation
Repeated twice, and finally a total thickness of 175 mm
Layer with multiple quantum well structure (MQW)
Grow 16. Next, raise the temperature to 1050 ° C,
TMG, TMA, ammonia for impurity gas and C for impurity gas
pTwoFor Mg (cyclopentadienyl magnesium)
Has a larger band gap energy than the active layer,
Mg 1 × 1020/cmThreeDoped p-type Al0.3Ga0.7
N-side p-side cap layer 17 is 300 angstroms
It grows with the film thickness of the system. Subsequently, at 1050 ° C., the band
Gap energy is smaller than p-side cap layer 17
The p-side light guide layer 18 made of undoped GaN is
It is grown to a thickness of 0.1 μm.
【0028】続いて、TMG、TMA、アンモニア、C
p2Mgを用い、1050℃でMgを1×1020/cm3ド
ープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる第1の層を20
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAのみ
を止め、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaN
よりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長
させる。そしてこの操作をそれぞれ100回繰り返し、
総膜厚0.4μmの超格子層よりなるp側クラッド層1
9を形成する。最後に、1050℃で、p側クラッド層
19の上に、Mgを2×1020/cm3ドープしたp型G
aNよりなるp側コンタクト層20を150オングスト
ロームの膜厚で成長させる。Subsequently, TMG, TMA, ammonia, C
A first layer made of p-type Al 0.2 Ga 0.8 N doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 at 1050 ° C. was formed using p 2 Mg.
P-type GaN doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 , grown only with Å thickness
A second layer is grown with a thickness of 20 Angstroms. And this operation is repeated 100 times,
P-side cladding layer 1 composed of a superlattice layer having a total thickness of 0.4 μm
9 is formed. Finally, at 1050 ° C., p-type G doped with 2 × 10 20 / cm 3 of Mg is formed on the p-side cladding layer 19.
A p-side contact layer 20 made of aN is grown to a thickness of 150 Å.
【0029】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、700
℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化す
る。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出
し、図2に示すように、RIE装置により最上層のp側
コンタクト層20と、p側クラッド層19とをエッチン
グして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。After the reaction is completed, the temperature is lowered to room temperature, and the wafer is placed in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel.
Anneal at ℃ to further reduce the resistance of the p-type layer. After annealing, the wafer is taken out of the reaction vessel, and as shown in FIG. 2, the uppermost p-side contact layer 20 and the p-side cladding layer 19 are etched by an RIE apparatus to form a ridge shape having a stripe width of 4 μm. I do.
【0030】次にリッジ表面にマスクを形成し、図2に
示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称に
して、n側クラッド層14の表面を露出させ、更に第1
の導波層102のストライプ状のリッジに対して垂直方
向の端面に共振面を形成する。Next, a mask is formed on the surface of the ridge, and the surface of the n-side cladding layer 14 is exposed as shown in FIG.
A resonance surface is formed on an end face of the waveguide layer 102 in the direction perpendicular to the stripe-shaped ridge.
【0031】次にp側コンタクト層20のストライプリ
ッジ最表面のほぼ全面にNiとAuよりなるp電極21
を形成する。一方、TiとAlよりなるn電極23をス
トライプ状のn側クラッド層14のほぼ全面に形成す
る。Next, a p-electrode 21 made of Ni and Au is formed on almost the entire outermost surface of the stripe ridge of the p-side contact layer 20.
To form On the other hand, an n-electrode 23 made of Ti and Al is formed on almost the entire surface of the stripe-shaped n-side cladding layer 14.
【0032】次に、図1に示すように、第1の導波層1
02の共振面を有する端面及びこの端面に連続した平面
状のn側クラッド層上に、スパッタにより、膜厚690
オングストロームのSiO2(屈折率は1.45)と膜
厚390オングストロームのTiO2(屈折率は2.5
8)とからなる1ペアの誘電体多層膜を2ペア形成し膜
厚0.2μmの誘電体多層膜を形成し、更にその上にA
lよりなる膜厚0.2μmの金属薄膜を形成してなる反
射率98%の不透光膜30を形成した。Next, as shown in FIG. 1, the first waveguide layer 1
02 on an end surface having a resonance surface of No. 02 and a planar n-side cladding layer continuous with the end surface by sputtering.
Angstrom SiO 2 (refractive index is 1.45) and 390 angstrom thick TiO 2 (refractive index is 2.5
8), two pairs of dielectric multilayer films are formed, and a dielectric multilayer film having a thickness of 0.2 μm is formed.
An opaque film 30 having a reflectance of 98% was formed by forming a metal thin film having a thickness of 0.2 μm and a thickness of 1 μm.
【0033】次に、図2に示すように、p電極21と、
n電極23との間に露出した窒化物半導体層の表面にS
iO2よりなる絶縁膜25を形成し、この絶縁膜25を
介してp電極21と電気的に接続したpパッド電極2
2、及びnパッド電極24を形成する。以上のようにし
て、n電極とp電極とを形成したウェーハを研磨装置に
移送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を
形成していない側のサファイア基板1をラッピングし、
基板の厚さを100μmとする。ラッピング後、さらに
細かい研磨剤で1μmポリシングして基板表面を鏡面状
とする。Next, as shown in FIG.
S on the surface of the nitride semiconductor layer exposed between the
An insulating film 25 made of iO 2 is formed, and the p pad electrode 2 electrically connected to the p electrode 21 via the insulating film 25 is formed.
2 and an n-pad electrode 24 are formed. As described above, the wafer on which the n-electrode and the p-electrode are formed is transferred to a polishing apparatus, and the sapphire substrate 1 on which the nitride semiconductor is not formed is wrapped using a diamond abrasive.
The thickness of the substrate is 100 μm. After lapping, the substrate surface is mirror-finished by polishing with a finer abrasive at 1 μm.
【0034】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、第
2の導電層103の劈開面にレーザ光の出射面を形成す
る。最後にp電極に平行な方向で、バーを切断してレー
ザチップとする。次にチップをフェースアップ(基板と
ヒートシンクとが対向した状態)で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、波長40
0nm、しきい値電流密度2.9kA/cm2、しきい値
電圧4.4Vで、第2の導波層103の出射面からレー
ザ光の発振が見られ、ファーフィールドパターンは良好
であった。After the substrate is polished, the polished surface side is scribed,
Cleavage is performed in a bar shape in a direction perpendicular to the stripe-shaped electrodes, and a laser light emission surface is formed on a cleavage surface of the second conductive layer 103. Finally, the bar is cut in a direction parallel to the p-electrode to form a laser chip. Next, the chip was placed face-up (with the substrate and the heat sink facing each other) on the heat sink, the electrodes were wire-bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature.
At 0 nm, a threshold current density of 2.9 kA / cm 2 , and a threshold voltage of 4.4 V, laser light oscillation was observed from the emission surface of the second waveguide layer 103, and the far-field pattern was good. .
【0035】[実施例2]実施例1において、第2の導
波層の各層の膜厚を、バッファ層を膜厚約100オング
ストローム、n側コンタクト層を膜厚0.1μm、クラ
ック防止層を膜厚0.1μmにそれぞれ変更し、更にn
電極をn側クラッドをエッチングにより露出させた面に
形成する他は同様にして窒化物半導体レーザ素子を得
た。その結果、実施例1とほぼ同様の結果が得られた。Example 2 In Example 1, the thickness of each layer of the second waveguide layer was about 100 Å for the buffer layer, 0.1 μm for the n-side contact layer, and 0.1 μm for the crack prevention layer. The film thickness was changed to 0.1 μm, and n
A nitride semiconductor laser device was obtained in the same manner except that the electrode was formed on the surface where the n-side clad was exposed by etching. As a result, almost the same results as in Example 1 were obtained.
【0036】[実施例3]実施例1において、不透光膜
の反射率を90%にした他は同様にして窒化物半導体レ
ーザ素子を得た。その結果、実施例1よりややしきい値
が高いが、ファーフィールドパターンは良好である。Example 3 A nitride semiconductor laser device was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reflectance of the light-impermeable film was 90%. As a result, the threshold value is slightly higher than that of the first embodiment, but the far field pattern is good.
【0037】[実施例4]実施例1において、サファイ
ア基板の上に、ラテラル成長を利用してGaN基板を2
0μm成長させ、このGaN基板上に実施例1のバッフ
ァ層11に替えてAlGaNよりなる層を光を反射可能
な膜厚で形成した他は同様にして素子構造を形成した。
但し、n側コンタクト層12の膜厚を0.1μm、クラ
ック防止層の膜厚を0.1μmにした。更に、サファイ
ア基板及び保護膜を研磨及びエッチングを利用して除去
し、GaN基板の素子構造を有していない面にn電極を
形成しレーザ素子を形成する。その結果、実施例1とほ
ぼ同様の結果が得られた。Example 4 In Example 1, a GaN substrate was formed on a sapphire substrate by using lateral growth.
An element structure was formed in the same manner as described above except that a layer made of AlGaN was formed on this GaN substrate in a thickness capable of reflecting light instead of the buffer layer 11 of Example 1 on this GaN substrate.
However, the thickness of the n-side contact layer 12 was set to 0.1 μm, and the thickness of the crack prevention layer was set to 0.1 μm. Further, the sapphire substrate and the protective film are removed by polishing and etching, and an n-electrode is formed on a surface of the GaN substrate having no element structure, thereby forming a laser element. As a result, almost the same results as in Example 1 were obtained.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明の窒化物半導体レーザ素子は、レ
ーザ光のファーフィールドパターン形状が良好で、単一
モードのレーザ光が得られる窒化物半導体レーザ素子を
提供することができる。According to the nitride semiconductor laser device of the present invention, it is possible to provide a nitride semiconductor laser device having a good far-field pattern shape of laser light and capable of obtaining single-mode laser light.
【図1】本発明の一実施の形態である窒化物半導体レー
ザ素子のストライプ方向と平行な方向で切断した模式的
断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, cut in a direction parallel to a stripe direction.
【図2】本発明の一実施の形態である図1に示される窒
化物半導体レーザ素子をストライプ方向と垂直な方向で
切断した模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of the nitride semiconductor laser device shown in FIG. 1, which is one embodiment of the present invention, cut in a direction perpendicular to a stripe direction.
10・・・・基板 11・・・・バッファ層 12・・・・n側コンタクト層 13・・・・クラック防止層 14・・・・n側クラッド層(超格子層) 15・・・・n側光ガイド層 16・・・・活性層 17・・・・キャップ層 18・・・・p側光ガイド層 19・・・・p側クラッド層(超格子層) 20・・・・p側コンタクト層 21・・・・p電極 22・・・・pパッド電極 23・・・・n電極 24・・・・nパッド電極 25・・・・絶縁膜 102・・・第1の導波層 103・・・第2の層波層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...... Substrate 11 ... Buffer layer 12 ... N-side contact layer 13 ... Crack prevention layer 14 ... N-side cladding layer (superlattice layer) 15 ... n Side light guide layer 16 Active layer 17 Cap layer 18 Side light guide layer 19 Side clad layer (superlattice layer) 20 Side contact Layer 21 ... P electrode 22 ... P pad electrode 23 ... N electrode 24 ... N pad electrode 25 ... Insulating film 102 ... First waveguide layer 103 ... ..Second layer wave layers
Claims (4)
ド層に挟まれた少なくとも活性層を有する第1の導波
層、及びn側クラッド層の基板側に積層されている1層
以上の窒化物半導体層からなる第2の導波層を有し、第
1の導波層の共振面を有する端面の少なくとも一方に第
1の導波層から光が放出されないような金属薄膜及び/
又は誘電体多層膜からなる不透光膜を有し共振面からの
光の放出を抑え、前記共振面と平行な方向にレーザ光を
放出できる出射面を第2の導波層の端面に形成してな
り、前記第2の導波層の膜厚が、0.1〜1.0μmで
ありかつ、前記n側クラッド層にn電極を形成したこと
を特徴とする窒化物半導体レーザ素子。1. A first waveguide layer having at least an active layer sandwiched between an n-side cladding layer and a p-side cladding layer on a substrate, and at least one layer laminated on the substrate side of the n-side cladding layer. A metal thin film that does not emit light from the first waveguide layer on at least one of the end faces of the first waveguide layer having a resonance surface, and / or
Alternatively, an emission surface which has an opaque film made of a dielectric multilayer film, suppresses emission of light from the resonance surface, and can emit laser light in a direction parallel to the resonance surface, is formed on an end surface of the second waveguide layer A nitride semiconductor laser device comprising: a second waveguide layer having a thickness of 0.1 to 1.0 [mu] m; and an n-electrode formed on the n-side cladding layer.
の導波層、第2の導波層、n側及びp側クラッド層、基
板であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導
体レーザ素子。2. The method according to claim 1, wherein each of the layers has a first refractive index in descending order of refractive index.
2. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
ド層に挟まれた少なくとも活性層を有する第1の導波
層、及びn側クラッド層の基板側に積層されている1層
以上の窒化物半導体層からなる第2の導波層を有し、第
1の導波層の共振面を有する端面の少なくとも一方に第
1の導波層から光が放出されないような金属薄膜及び/
又は誘電体多層膜からなる不透光膜を有し共振面からの
光の放出を抑え、前記共振面と平行な方向にレーザ光を
放出できる出射面を第2の導波層の端面に形成してな
り、前記第2の導波層は第1の導波層と同一の厚みで同
一の屈折率であることをを特徴とする窒化物半導体レー
ザ素子。3. A first waveguide layer having at least an active layer sandwiched between an n-side cladding layer and a p-side cladding layer on a substrate, and at least one layer laminated on the substrate side of the n-side cladding layer. A metal thin film that does not emit light from the first waveguide layer on at least one of the end faces of the first waveguide layer having a resonance surface, and / or
Alternatively, an emission surface which has an opaque film made of a dielectric multilayer film, suppresses emission of light from the resonance surface, and can emit laser light in a direction parallel to the resonance surface, is formed on an end surface of the second waveguide layer The nitride semiconductor laser device, wherein the second waveguide layer has the same thickness and the same refractive index as the first waveguide layer.
に形成されている不透光膜が、反射率90%〜100%
の膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
項に記載の窒化物半導体レーザ素子。4. The light-impermeable film formed on an end face of the first waveguide layer having the resonance surface has a reflectance of 90% to 100%.
The film according to any one of claims 1 to 3, wherein
Item 4. The nitride semiconductor laser device according to item 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19996498A JP3339049B2 (en) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | Nitride semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19996498A JP3339049B2 (en) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | Nitride semiconductor laser device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000031601A JP2000031601A (en) | 2000-01-28 |
JP3339049B2 true JP3339049B2 (en) | 2002-10-28 |
Family
ID=16416540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19996498A Expired - Fee Related JP3339049B2 (en) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | Nitride semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3339049B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002103866A1 (en) | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Nichia Corporation | Semiconductor laser element, and its manufacturing method |
DE10245628A1 (en) | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Light-emitting semiconductor chip includes mirror layer with planar reflection surfaces inclined at acute angle with respect to main plane of beam production region |
-
1998
- 1998-07-15 JP JP19996498A patent/JP3339049B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000031601A (en) | 2000-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4325232B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
US7149233B2 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
US7609737B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JPH10308558A (en) | Nitride semiconductor laser element and its manufacture | |
JP3647236B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3375042B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JPH10173292A (en) | Gallium nitride-based semiconductor laser | |
JP3314641B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3794530B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3646302B2 (en) | Semiconductor laser | |
JP4360066B2 (en) | Gallium nitride light emitting device | |
JP3339049B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP4457417B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3264163B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JPH11238945A (en) | Nitride semiconductor light-emitting device | |
JPH11219909A (en) | Method for growing nitride semiconductor | |
JP3502527B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP5010096B2 (en) | Nitride semiconductor laser device and LD device using the same | |
JP2005101536A (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP3101997B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3879619B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3379619B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3278108B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor laser element | |
JP4208910B2 (en) | GaN-based laser element | |
JPH09260771A (en) | Nitride semiconductor laser element and its manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070816 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080816 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |