(57)【要約】【課題】正孔および電子の注入効率を低下させることなく緑色などの所望の波長のレーザ光を出射することが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層３Ａ、活性層４Ａ、およびｐ型半導体層５Ａを含んでおり、ｎ型半導体層３Ａ、活性層４Ａ、およびｐ型半導体層５Ａの積層方向に対して垂直である方向に活性層４Ａからレーザ光が出射されるレーザダイオード部２Ａを備える半導体発光素子Ａ１であって、レーザダイオード部２Ａに対してその光出射方向に配置されており、少なくともその一部に希土類元素が添加されたＩＩＩ族窒化物半導体からなる波長変換部２Ｂをさらに備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含んでおり、上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層の積層方向に対して垂直である方向に上記活性層から光が出射されるレーザダイオード部を備える半導体発光素子であって、
上記レーザダイオード部に対してその光出射方向に配置されており、少なくともその一部に希土類元素が添加されたＩＩＩ族窒化物半導体からなる波長変換部をさらに備えていることを特徴とする、半導体発光素子。
【請求項２】
上記波長変換部は、上記レーザダイオード部の上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層のそれぞれと同じ厚さとされた３つの半導体層を含んでおり、
上記レーザダイオード部と上記波長変換部とは、同一の基板上に積層成長されている、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
上記レーザダイオード部と上記波長変換部とは、同一のサブマウント基板に搭載されている、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
上記波長変換部のうち希土類元素が添加された部分は、Ａｌを含有する部分を含んでいる、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含んでおり、上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層の積層方向に対して垂直である方向に上記活性層から光が出射されるレーザダイオード部を備える半導体発光素子の製造方法であって、
基板上にＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含む半導体積層体を形成する工程と、
上記半導体積層体を分割することにより、上記レーザダイオード部と上記レーザダイオード部に対してその光出射方向に位置する波長変換部とを形成する工程と、を有することを特徴とする、半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
上記半導体積層体を分割した後に、上記波長変換部とする部分に希土類元素をインプランテーションによって添加する工程を有する、請求項５に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
上記半導体積層体の少なくとも一部はＡｌを含有しており、
上記希土類元素を添加する工程においては、上記希土類元素を添加する領域が上記Ａｌを含有する部分の少なくとも一部を含むようにインプランテーションを行う、請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮに代表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層を有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色、緑色の短波長レーザ光源は、ＤＶＤなどの高密度光記録、レーザプロジェクタ、画像処理、医療機器、計測機器などの多くの分野で活用され始めている。ＧａＮに代表されるＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層を有する半導体発光素子は、このようなレーザ光源のひとつである。図１１は、従来の半導体発光素子の一例を示している。同図に示された半導体発光素子Ｘは、基板９１、ｎ−ＧａＮ層９２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層９３、活性層９５、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９７、およびｐ−ＧａＮ層９８を備えている。活性層９５は、ｎ−ＧａＮガイド層９４およびｐ−ＧａＮガイド層９６によって挟まれている。ｎ−ＧａＮ層９２から注入された正孔と、ｐ−ＧａＮ層９８から注入された電子とは、活性層９５において再結合する。この再結合によって活性層９５が発光する。この光は、活性層９５とｎ−ＧａＮガイド層９４およびｐ−ＧａＮガイド層９６とに閉じ込められる。この閉じ込められた光は、積層方向とは垂直である方向に伝播し、活性層９５、ｎ−ＧａＮガイド層９４、およびｐ−ＧａＮガイド層９６の伝播方向を向く２つの端面の間において共振増幅され、その一部がレーザ光としてこれらの端面から出射される。半導体発光素子Ｘにおいては、活性層９５に希土類元素を添加することにより、たとえば緑色のレーザ光を出射する構成とすることが可能である。
【０００３】
しかしながら、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体発光素子においては、低電力化および長寿命化を図ることが指向されている。このために、活性層９５の組成や層構造を工夫することにより正孔および電子の注入効率を高めることなどが必要とされる。これに対し、活性層９５に添加された希土類元素は、正孔および電子の注入効率を低下させる原因となる。したがって、半導体発光素子Ｘは、たとえば緑色のレーザ光を出射することは可能であっても、工業製品として安定して使用するには、いまだ改善の余地があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９１７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、正孔および電子の注入効率を低下させることなく緑色などの所望の波長のレーザ光を出射することが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供される半導体発光素子は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含んでおり、上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層の積層方向に対して垂直である方向に上記活性層から光が出射されるレーザダイオード部を備える半導体発光素子であって、上記レーザダイオード部に対してその光出射方向に配置されており、少なくともその一部に希土類元素が添加されたＩＩＩ族窒化物半導体からなる波長変換部をさらに備えていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記レーザダイオード部には、希土類元素が添加されることが一切ない。このため、上記活性層などが希土類元素の添加によってその結晶構造が乱されるなどの不具合を回避することが可能である。したがって、上記レーザダイオード部における発光を比較的低い電力によって安定的に行うことができる。また、上記レーザダイオード部から出射されたレーザ光を上記波長変換部によって所望の波長の光に変換した後に出射することが可能である。したがって、たとえば緑色のレーザ光を出射するのに適している。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記波長変換部は、上記レーザダイオード部の上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層のそれぞれと同じ厚さとされた３つの半導体層を含んでおり、上記レーザダイオード部と上記波長変換部とは、同一の基板上に積層成長されている。このような構成によれば、上記レーザダイオード部と上記波長変換部とは、厚さ方向寸法および位置が揃ったものとなる。このため、上記レーザダイオード部からのレーザ光を上記波長変換部に適切に入射させることが可能である。したがって、上記半導体発光素子の出射効率を高めるのに適している。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記レーザダイオード部と上記波長変換部とは、同一のサブマウント基板に搭載されている。このような構成によれば、上記サブマウント基板を比較的熱伝導率が高い材質によって形成することが可能であり、上記レーザダイオード部からの放熱を促進することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記波長変換部のうち希土類元素が添加された部分は、Ａｌを含有する部分を含んでいる。このような構成によれば、Ａｌを含有するＩＩＩ族窒化物半導体は、希土類元素が添加されることによる結晶構造の乱れなどの不具合を生じにくい。したがって、上記波長変換部の波長変換機能を十分に発揮させることが可能である。
【００１１】
本発明の第２の側面によって提供される半導体発光素子の製造方は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含んでおり、上記ｎ型半導体層、上記活性層、および上記ｐ型半導体層の積層方向に対して垂直である方向に上記活性層から光が出射されるレーザダイオード部を備える半導体発光素子の製造方法であって、基板上にＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層を含む半導体積層体を形成する工程と、上記半導体積層体を分割することにより、上記レーザダイオード部と上記レーザダイオード部に対してその光出射方向に位置する波長変換部とを形成する工程と、を有することを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、上記レーザダイオード部と上記波長変換部とを、いわゆるモノシリックデバイスとして形成することができる。このため、互いの厚さ方向寸法や各層の位置が揃った構成とすることが可能であり、上記レーザダイオード部から出射されたレーザ光を上記波長変換部へと適切に入射させることができる。したがって、所望の波長に変換したレーザ光を効率よく出射させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体積層体を分割した後に、上記波長変換部とする部分に希土類元素をインプランテーションによって添加する工程を有する。このような構成によれば、上記波長変換部の所望の部分に対して希土類元素を適切に添加することが可能である。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体積層体の少なくとも一部はＡｌを含有しており、上記希土類元素を添加する工程においては、上記希土類元素を添加する領域が上記Ａｌを含有する部分の少なくとも一部を含むようにインプランテーションを行う。このような構成によれば、Ａｌを含有するＩＩＩ族窒化物半導体は、希土類元素のインプランテーションによってその結晶構造が乱れるなどの不具合を生じにくい。したがって、上記波長変換部の結晶構造を適切なものとすることが可能であり、レーザ光を効率よく出射するのに好適である。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１〜図４は、本発明に係る半導体発光素子の第１実施形態を示している。本実施形態の半導体発光素子Ａ１は、基板１とレーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとを備えている。半導体発光素子Ａ１は、たとえば緑色のレーザ光Ｌを出射可能に構成されている。
【００１８】
基板１は、たとえばＧａＮ基板であり、その表面に形成されたレーザダイオード部２Ａおよび波長変換部２Ｂを支持するとともに、レーザダイオード部２Ａおよび波長変換部２Ｂを構成する半導体材料を結晶成長させるための土台として用いられる。基板１の裏面には、ｎ側電極７１が形成されている。ｎ側電極７１は、たとえばＡｌなどの金属薄膜からなり、電子を供給するための電極とされている。
【００１９】
レーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとは、隙間を隔ててレーザ光Ｌの出射方向に並べられており、後述するようにいわゆるモノシリックデバイスとして形成されている。レーザダイオード部２Ａは、たとえばその波長が３５０〜４２０ｎｍ程度の紫色または青色のレーザ光を波長変換部２Ｂに向けて出射可能に構成されている。波長変換部２Ｂは、レーザダイオード部２Ａから入射したレーザ光を波長変換することにより、たとえばその波長が５００〜６００ｎｍ程度の緑色のレーザ光として出射可能に構成されている。
【００２０】
レーザダイオード部２Ａは、ｎ型半導体層３Ａ、活性層４Ａ、ｐ型半導体層５Ａ、絶縁層６Ａ、および誘電体膜８Ａを備えており、ダブルへテロ構造の光導波路を有するファブリペロー型レーザダイオードとして構成されている。なお、図１においては、誘電体膜８Ａを省略している。
【００２１】
ｎ型半導体層３Ａは、たとえばＩＩＩ族窒化物半導体であるｎ−ＧａＮを主構成物質とするものであり、ｎ−ＧａＮガイド層３１Ａ、およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ａからなる。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ａは、基板１上に形成されており、活性層４Ａからの光が基板１側へと漏れることを抑制する、いわゆる光の閉じ込め効果を発揮するための層である。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ａは、ＡｌＧａＮにたとえばＳｉがドープされることにより、ｎ型半導体とされている。
【００２２】
ｎ−ＧａＮガイド層３１Ａは、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ａと活性層４Ａとの間に形成されており、活性層４Ａにキャリアである電子および正孔を閉じ込めるための層である。このキャリアの閉じ込め効果により、活性層４Ａにおいて電子と正孔との再結合の効率が高められる。ｎ−ＧａＮガイド層３１Ａは、ＧａＮにたとえばＳｉがドープされることにより、ｎ型半導体とされている。
【００２３】
活性層４Ａは、たとえばＩｎＧａＮを含むＭＱＷ構造とされた層であり、電子と正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。活性層４Ａは、たとえば複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層されている。上記ＩｎＧａＮ層は、Ｉｎの組成比が１５％程度とされることにより、バンドギャップが比較的小とされており、活性層４Ａの井戸層を構成している。上記ＧａＮ層は、活性層４Ａのバリア層を形成している。本実施形態においては、活性層４Ａは、たとえば上記複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが３〜７層ずつ積層されている。
【００２４】
ｐ型半導体層５Ａは、たとえばＩＩＩ族窒化物半導体であるｐ−ＧａＮを主構成物質とするものであり、ｐ−ＧａＮガイド層５１Ａ、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａ、およびｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ａからなる。ｐ−ＧａＮガイド層５１Ａは、活性層４Ａとｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａとの間に形成されており、活性層４Ａにキャリアである電子および正孔を閉じ込めるための層である。ｐ−ＧａＮガイド層５１Ａは、ＧａＮにたとえばＭｇがドープされることにより、ｐ型半導体とされている。
【００２５】
ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａは、ｐ−ＧａＮガイド層５１Ａ上に形成されており、活性層４Ａからの光が図中上方へと漏れることを抑制するための層である。ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａは、ＡｌＧａＮにたとえばＭｇがドープされることにより、ｐ型半導体とされている。ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａには、リッジストライプ５２Ａａが形成されている。リッジストライプ５２Ａａは、活性層４Ａにおいて電子と正孔とが再結合することにより発光する利得領域を制限することにより、活性層４Ａの中央寄り部分において集中的にレーザ発振させるためのものである。リッジストライプ５２Ａａは、断面台形状とされており、図１に示すようにレーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとが配列された方向であるレーザ光Ｌの出射方向に延びている。
【００２６】
ｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ａは、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ａのリッジストライプ５２Ａａ上に帯状に形成されており、ｐ側電極７２との間で適切なオーミックコンタクトを形成するためのものである。リッジストライプ５２Ａａおよびｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ａの両側方には、絶縁層６Ａが形成されている。ｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ａおよび絶縁層６Ａ上には、ｐ側電極７２が形成されている。ｐ側電極７２は、たとえばＡｌなどの金属薄膜からなり、正孔を供給するための電極とされている。
【００２７】
レーザダイオード部２Ａの両端面には、１対の誘電体膜８Ａが形成されている。誘電体膜８Ａは、たとえばＡｌ2Ｏ3からなり、レーザダイオード部２Ａの両端面の反射率を高めるためのものである。活性層４Ａから発せられた光が１対の誘電体膜８Ａの間において反射を繰り返すことにより、１対の誘電体膜８Ａにはさまれたｎ−ＧａＮガイド層３１Ａ、活性層４Ａ、およびｐ−ＧａＮガイド層５１Ａがファブリペロー共振器として機能する。この機能によって、活性層４Ａにおいて生じた光が、所定以上のパワーを有するレーザ光として出射される。
【００２８】
波長変換部２Ｂは、レーザダイオード部２Ａに対して隙間を隔てて配置されており、ｎ型半導体層３Ｂ、活性層４Ｂ、ｐ型半導体層５Ｂ、絶縁層６Ｂ、および誘電体膜８Ｂを備えている。波長変換部２Ｂは、レーザダイオード部２Ａから発せられたたとえば青色または紫色のレーザ光に対して波長変換を施すことにより、たとえば緑色のレーザ光Ｌとして出射するための部分である。なお、図１においては、誘電体膜８Ｂは省略している。
【００２９】
ｎ型半導体層３Ｂは、たとえばＩＩＩ族窒化物半導体であるｎ−ＧａＮを主構成物質とするものであり、ｎ−ＧａＮガイド層３１Ｂ、およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂからなり、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂの組成を除き、レーザダイオード部２Ａのｎ型半導体層３Ａと同様の組成および同様の厚さとされている。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂは、希土類元素を含有している。この希土類元素としては、たとえばＰｒ，Ｅｒ，Ｔｂがあり、たとえばインプランテーションの手法によりｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂの主構成材質であるＡｌＧａＮに添加されている。本実施形態においては、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂ中の希土類元素の濃度は１％程度とされている。
【００３０】
活性層４Ｂは、ｎ型半導体層３Ｂ上に形成されており、その組成および厚さがレーザダイオード部２Ａの活性層４Ａと同様とされている。
【００３１】
ｐ型半導体層５Ｂは、たとえばＩＩＩ族窒化物半導体であるｐ−ＧａＮを主構成物質とするものであり、ｐ−ＧａＮガイド層５１Ｂ、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂ、およびｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ｂからなり、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂの組成を除き、レーザダイオード部２Ａのｐ型半導体層５Ａと同様の組成および同様の厚さとされている。ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂには、希土類元素が添加されている。この希土類元素としては、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂに添加されたものと同じＰｒ，Ｅｒ，Ｔｂが用いられており、その濃度が１％程度とされている。また、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂに形成されたリッジストライプ５２Ｂａは、レーザダイオード部２Ａのリッジストライプ５２Ａａと同一の断面形状とされており、リッジストライプ５２Ａａと延びる方向が一致したものとされている。リッジストライプ５２Ｂａおよびｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ｂの両側方には、絶縁層６Ｂが形成されている。
【００３２】
以上の構成とされた波長変換部２Ｂは、レーザダイオード部２Ａとは異なり電子と正孔とが注入される部分とはされておらず電極からの電圧印加はなされない。上述したように、希土類元素が添加されたｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ａおよびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂの作用により、波長変換部２Ｂは、レーザダイオード部２Ａから出射されたたとえば青色または紫色のレーザ光をたとえば緑色のレーザ光に変換するための部分として形成されている。波長変換部２Ｂの両端面には、１対の誘電体膜８Ｂが形成されている。誘電体膜８Ｂは、その組成、厚さ、および機能が誘電体膜８Ａと同様とされており、所定以上のパワーを有する緑色に波長変換されたレーザ光Ｌを出射するために設けられている。
【００３３】
次に、半導体発光素子Ａ１の製造方法の一例について、図５〜図９を参照しつつ以下に説明する。
【００３４】
まず、図５に示すように、ＧａＮからなる基板１を準備し、この基板１上に半導体積層体２を形成する。半導体積層体２の形成においては、ｎ型半導体層３、活性層４、およびｐ型半導体層５の形成を順に行う。たとえば、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法）を用いて、基板１上にｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２，ｎ−ＧａＮガイド層３１、活性層４、ｐ−ＧａＮガイド層５１、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２、およびｐ−ＧａＮコンタクト層５３を順次積層させる。ｎ型半導体層３およびｐ型半導体層５の形成においては、それぞれにおいてたとえばＳｉのドープ処理、およびＭｇのドープ処理を施す。
【００３５】
次いで、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２およびｐ−ＧａＮコンタクト層５３に対して、たとえばドライエッチングを施して、これらの一部を除去する。このパターン形成を行うことにより、図６に示すリッジストライプ５２ａを形成する。この工程は、リッジストライプ５２ａが半導体積層体２の両端に達するものとなるように行う。
【００３６】
リッジストライプ５２ａを形成した後は、図７に示すように絶縁層６を形成する。絶縁層６は、たとえばｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２およびｐ−ＧａＮコンタクト層５３のすべてを覆うように絶縁体の薄膜を形成した後に、この絶縁体の薄膜に対してパターン形成を施すことによって形成する。
【００３７】
次いで、半導体積層体２に対してたとえばドライエッチングを施すことにより、半導体積層体２の中央付近にリッジストライプ５２ａと垂直な方向に延びるスリットを形成する。このスリットが基板１に達するまでドライエッチングを施すことにより、半導体積層体２を図８に示すレーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとに分割する。
【００３８】
レーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとを形成した後は、図９に示すように、波長変換部２Ｂに対して、希土類元素の添加を行う。希土類元素としては、たとえば、Ｐｒ，Ｅｒ，Ｔｂを用いる。希土類元素の添加は、たとえば、波長変換部２Ｂを露出させる開口を有するマスクＭを用いて、インプランテーションの手法によって行う。このインプランテーションにおいては、波長変換部２Ｂのうちｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂおよびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂに対して集中的に希土類元素が添加されるように条件設定する。これにより、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂおよびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂが希土類元素を含有するものとなる。なお、この後に行われるアニール処理によって、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂおよびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂに含まれる希土類元素がｎ−ＧａＮガイド層３１Ｂやｐ−ＧａＮガイド層５１Ｂへと若干拡散する場合もある。
【００３９】
この後は、ｎ側電極７１、ｐ側電極７２、および誘電体膜８Ａ，８Ｂの形成などを経て、図１に示す半導体発光素子Ａ１が得られる。
【００４０】
次に、半導体発光素子Ａ１の作用について説明する。
【００４１】
本実施形態によれば、レーザダイオード部２Ａを構成する活性層４Ａ、ｎ−ＧａＮガイド層３１Ａ、ｐ−ＧａＮガイド層５１Ａなどには、希土類元素が添加されることが一切ない。このため、希土類元素のインプランテーションによって結晶構造が乱れるなどの不具合がレーザダイオード部２Ａに生じるおそれがない。このようなレーザダイオード部２Ａは、電子および正孔を効率よく注入および再結合させることに適しているとともに、その屈折率が不当に乱れてしまうことがない。したがって、レーザダイオード部２Ａから効率よく安定してレーザ光を出射することが可能である。
【００４２】
互いにモノシリックデバイスとして構成されたレーザダイオード部２Ａと波長変換部２Ｂとは、それぞれを構成する層の厚さ方向寸法や位置が完全に揃っている。このため、レーザダイオード部２Ａから出射されたレーザ光を波長変換部２Ｂへと適切に入射させることが可能である。また、レーザダイオード部２Ａのリッジストライプ５２Ａａと波長変換部２Ｂのリッジストライプ５２Ｂａとは、もともと一体のものとして形成されていたため、互いの断面形状や伸びる方向が一致している。このような構成は、レーザダイオード部２Ａおよび波長変換部２Ｂにおけるレーザ光の高出力化を図るのに好適である。
【００４３】
希土類元素が添加されたｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３２Ｂおよびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５２Ｂは、Ａｌを含有しているため希土類元素のインプランテーションによる不具合を生じにくい。このため、波長変換部２Ｂは、その屈折率が不当にばらつくといったことがなく、レーザダイオード部２Ａからのレーザ光に対して適切に波長変換を施すとともに、その出力をさらに高めることが可能である。
【００４４】
図１０は、本発明に係る半導体発光素子の第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の半導体発光素子Ａ２は、サブマウント基板１１を備える点、および波長変換部２Ｂの構成が、上述した実施形態と異なっている。
【００４５】
本実施形態においては、レーザダイオード部２Ａおよび波長変換部２Ｂが、サブマウント基板１１に搭載されている。サブマウント基板１１は、たとえばＣｕまたはＡｌＮなどの比較的熱伝導率が高い材質によって形成されている。たとえば、レーザダイオード部２Ａを図５〜図８に示した工程と類似の工程によって作成した後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層５３Ａをサブマウント基板１１に形成されたｐ側電極７２に対して接合する。そして、レーザダイオード部２Ａを成長させるのに用いた基板１を剥離することにより、サブマウント基板１１へのレーザダイオード部２Ａの搭載が完了する。
【００４６】
波長変換部２Ｂは、上述した第１実施形態と同様にレーザダイオード部２Ａと並べられている。本実施形態においては、波長変換部２Ｂは、単一のＡｌＧａＮ層２１と１対の誘電体膜８Ｂとによって構成されている。ＡｌＧａＮ層２１には、その全体にたとえばＰｒ，Ｅｒ，Ｔｂなどの希土類元素がインプランテーションの手法などによって添加されている。なお、波長変換部２Ｂを構成する単一のＡｌＧａＮ層２１に変えて、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる複数の層を積層させた積層体を採用してもよい。
【００４７】
本実施形態によっても、レーザダイオード部２Ａにおいて希土類元素のインプランテーションによる不具合が生じることを防止することができる。さらに、サブマウント基板１１によってレーザダイオード部２Ａに生じた熱の放散を促進することが可能である。これは、半導体発光素子Ａ２の高出力化を図るのに適している。波長変換部２Ｂは、その全体にわたって希土類元素が添加されている。したがって、レーザ光の波長変換をさらに効率よく行うことができる。
【００４８】
本発明に係る半導体発光素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光素子の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例において、半導体積層体を形成する工程を示す斜視図である。
【図６】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例において、リッジストライプを形成する工程を示す斜視図である。
【図７】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例において、絶縁層を形成する工程を示す斜視図である。
【図８】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例において、半導体積層体をレーザダイオード部と波長変換部とに分割する工程を示す斜視図である。
【図９】図１に示す半導体発光素子の製造方法の一例において、希土類元素をインプランテーションする工程を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る半導体発光素子の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１１】従来の半導体発光素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ１，Ａ２  半導体発光素子
１          基板
２          半導体積層体
２Ａ        レーザダイオード部
２Ｂ        波長変換部
３Ａ，３Ｂ  ｎ型半導体層
４Ａ，４Ｂ  活性層
５Ａ，５Ｂ  ｐ型半導体層
６Ａ，６Ｂ  絶縁層
８Ａ，８Ｂ  誘電体膜
１１        サブマウント基板
３１Ａ，３１Ｂ  ｎ−ＧａＮガイド層
３２Ａ，３２Ｂ  ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
３３Ａ，３３Ｂ  ｎ−ＧａＮバッファ層
５１Ａ，５１Ｂ  ｐ−ＧａＮガイド層
５２Ａ，５２Ｂ  ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
５２Ａａ，５２Ｂａ  リッジストライプ
５３Ａ，５３Ｂ  ｐ−ＧａＮコンタクト層
７１        ｎ側電極
７２        ｐ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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