(57)【要約】【課題】加熱および電圧降下を低減したレーザ構造を提供する。【解決手段】ＧａＮ系発光構造において、高融点金属ＥＬＯＧマスクを使用し、これをキャビティ内コンタクトとして機能させる。すなわち、この高融点ＥＬＯＧマスクは、オーミックコンタクト金属としても、ＥＬＯＧのマスクとしても機能する。高融点金属としては、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄ等が好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体層と、
前記複数の半導体層によって囲まれた活性領域と、
前記複数の半導体層の少なくとも１つと平行に設けられかつ該複数の半導体層の少なくとも１つ内に延びている第１の高融点金属層であって、前記活性領域の第１の側に設けられている第１の高融点金属層と、
前記第１の高融点金属層に電気的に結合している第１の金属コンタクトとを備えている、窒化物半導体レーザ構造。
【請求項２】
前記高融点金属層が、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＮｉおよびＰｄからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記第１の金属コンタクトが、ｎ型金属コンタクトである、請求項１に記載の構造。
【請求項４】
前記活性領域の対向する両側に配置されている上側反射器および下側反射器をさらに備えている、請求項１に記載の構造。
【請求項５】
前記複数の半導体層の少なくとも１つと平行に設けられかつ該複数の半導体層の少なくとも１つ内に延びている第２の高融点金属層をさらに備えており、該第２の高融点金属層が、前記活性領域の第２の側上に配置されている、請求項４に記載の構造。
【請求項６】
前記第２の高融点金属層に電気的に結合している第２の金属コンタクトをさらに備えている、請求項５に記載の構造。
【請求項７】
前記第２の金属コンタクトが、ｐ型金属コンタクトである、請求項６に記載の構造。
【請求項８】
前記第１の高融点金属層が、前記上側反射器および下側反射器との間で発生可能な定在波のゼロ位置に配置されている、請求項４に記載の構造。
【請求項９】
前記複数の半導体層がその上に設けられている基板をさらに備えている、請求項４に記載の構造。
【請求項１０】
前記第１の高融点金属層が、ｐ型金属コンタクトである、請求項４に記載の構造。
【請求項１１】
前記下側反射器が、前記複数の半導体層の下に設けられている、請求項４に記載の構造。
【請求項１２】
前記下側反射器に隣接して前記ｎ−金属コンタクトをさらに備えている、請求項１１に記載の構造。
【請求項１３】
前記活性領域が、多重量子井戸領域を含む、請求項１に記載の構造。
【請求項１４】
前記第２の高融点金属層が、ＥＬＯＧマスクとして機能する、請求項５に記載の構造。
【請求項１５】
複数の半導体層を設け、
前記複数の半導体層によって活性領域を囲み、
前記複数の半導体層の少なくとも１つに平行でかつ該複数の半導体層の少なくとも１つ内に延びている第１の高融点金属層を、前記活性領域の第１の側に設け、
前記第１の高融点金属層に電気的に結合する第１の金属コンタクトを設ける、窒化物半導体レーザ構造の製造方法。
【請求項１６】
前記高融点金属層が、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＮｉおよびＰｄを含む群から選択される高融点金属を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の金属コンタクトが、ｎ型金属コンタクトである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記活性領域の対向する両側にそれぞれ配置された上側反射器および下側反射器をさらに備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の半導体層の少なくとも１つに平行に設けられ、かつ該複数の半導体層の少なくとも１つ内に延びている第２の高融点金属層をさらに備えており、該第２の高融点金属層が、前記活性領域の第２の側に配置されている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の高融点金属層が、前記上側反射器および下側反射器との間で発生可能な定在波のゼロ位置に配置されている、請求項１８に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮ系レーザ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮおよび他の窒化物系のレーザの製造には、通常、窒化物半導体材料で形成される高抵抗のキャビティ内コンタクト（接触）に関連した問題がある。この問題は、通常、ＧａＮのｐ型導電率が低いことによって起こり、その場合、通常、加熱および電圧降下を低減するために金属コンタクトを活性領域近傍に配置することが必要となる。ＧａＮレーザの必要とされる場所にその金属コンタクトを配置するには、通常用いられるエッチングプロセスを行う必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
キャビティ内コンタクトの従来の問題を解決した低抵抗の、すなわち、加熱および電圧降下が低減されたレーザ構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明により、エピタキシャル層成長（ＥＬＯＧ）で高融点金属マスクを使用する。高融点金属マスクを、この高融点金属マスクが光吸収損失を最小化するようなキャビティ内コンタクトを提供するように、レーザ活性領域に対して配置する。高融点金属マスクは、選択的ＥＬＯＧのためのＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４マスクの代わりに使用されるものであるが、オーミックコンタクト金属としても機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１に、本発明によるＧａＮ端面発光レーザ構造１００の一態様を示す。基板１０５は、通常、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＣであり、ＧａＮバッファ層１１０によってｎ−ＧａＮ層１２０から分離されている。高融点金属ＥＬＯＧマスク１３０は、ｎ−ＧａＮ層１２０の上に設けられた層である。高融点金属ＥＬＯＧマスク１３０は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄもしくは別の適切な高融点金属からなっていてよい。ＥＬＯＧ層、ｎ−ＧａＮ層１３８、ｎ−ＡｌＧａＮ下側クラッド層１４０、ＩｎＧａＮ分離閉じ込めヘテロ構造層１５０、ＩｎＧａＮ多重量子井戸１６０、電子のリークを防止するＡｌＧａＮ電子ブロック層１７０、ＩｎＧａＮ分離閉じ込めヘテロ構造層１８０、ｐ−ＡｌＧａＮ上側クラッド層１９０およびｐ−ＧａＮ層１９５が、高融点金属ＥＬＯＧマスク１３０上に設けられている。ｎ−金属コンタクト１３４は高融点金属層１３０と接触しており、これにより、ＧａＮ端面発光リッジ導波レーザ構造１００の活性領域１９９への効率のよい電流注入が行われる。ｐ−金属コンタクト１３６は、ｐ−ＧａＮ層１９５上に配置されている。
【０００６】
通常、ＧａＮ端面発光レーザ構造１００は、通常Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＣである基板１０５を設け、この基板上にＧａＮバッファ層１１０を約３０ｎｍの典型的な厚みに堆積させることによって形成される。その後、図２ａに示すように、ｎ型ＧａＮ層１２０をＧａＮバッファ層１１０上に堆積させる。ｎ−ＧａＮ層１２０上に、高融点金属ＥＬＯＧマスク１３０を、スパッタリングまたは蒸着によって堆積させ、化学支援イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってパターン形成する。続いて、高融点金属ＥＬＯＧマスク１３０を使用して、ＥＬＯＧ成長を開始して、ｎ−ＧａＮ層１３８を約１〜２μｍの典型的な厚みに成長させる。さらに、約１μｍの典型的な厚みのｎ−ＡｌＧａＮ下側クラッド層１４０、約０．１μｍの典型的な厚みのＩｎＧａＮ分離閉じ込めヘテロ構造層１５０を含む活性領域１９９、ＩｎＧａＮ多重量子井戸１６０、約２０ｎｍの典型的な厚みのＡｌＧａＮ電子ブロック層１７０、約０．１μｍの典型的な厚みのＩｎＧａＮ分離閉じ込めヘテロ構造層１８０（図１参照）、約０．５μｍの典型的な厚みのｐ−ＡｌＧａＮ上側クラッド層１９０、約０．１μｍの典型的な厚みのｐ型ＧａＮ層１９５を成長させる。
【０００７】
図２ｄに、通常、ＣＡＩＢＥまたはＲＩＥによって行われるエッチングを示す。この図によれば、ｐ−ＧａＮ層１９５を貫通してｐ−ＡｌＧａＮ上側クラッド層１９０内へとエッチングすることにより、典型的な導波構造を形成している。さらに、図２ｅに示すように、ＣＡＩＢＥまたはＲＩＥによる第２のエッチングを高融点金属層１３０へと行って、ｎ−金属コンタクト１３４のためのコンタクト領域を形成する。最後に、ｎ−金属コンタクト１３４およびｐ−金属コンタクト１３６を堆積させ、アニールする。
【０００８】
図３に、本発明による、下側ＤＢＲ ＥＬＯＧ（エピタキシャル横方向成長）マスクを備え、ＥＬＯＧｎ−高融点金属マスクおよびｐ−高融点金属マスクを備えているＧａＮ ＶＣＳＥＬレーザ構造３００の一態様を示す。基板３０５は、通常、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＣであり、約３０ｎｍの典型的な厚みのＧａＮバッファ層３１０によって、約１〜２μｍの典型的な厚みのｎ−ＧａＮ層３１５から分離されている。下側の誘電体分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）３１８は、ＧａＮバッファ層３１０上に設けられている。下側誘電体ＤＢＲ３１８上には、約３μｍの典型的な厚みのＥＬＯＧｎ−ＧａＮ層３２０が設けられており、このＥＬＯＧｎ−ＧａＮ層３２０上に、ｎ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０が設けられている。ｎ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄもしくは別の適切な高融点金属からなっていてよい。ｎ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０は、下側誘電体ＤＢＲ３１８と上側誘電体ＤＢＲ３１９との間で生じる定在波のゼロ位置に配置されることに留意されたい。ｎ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０の厚みは、通常、約５０ｎｍ以下である。高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０上には、約１〜２μｍの厚みのＥＬＯＧ層ｎ−ＧａＮ３４０、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性領域３４５、約２０ｎｍの典型的な厚みのｐ−ＡｌＧａＮ層３４６、および約１μｍ〜約２μｍの典型的な厚みのｐ−ＧａＮ層３５０が設けられている。ｐ−ＧａＮ層３５０上には、ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１が設けられている。ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１は、下側誘電体ＤＢＲ３１８と上側誘電体ＤＢＲ３１９との間で生じる定在波のゼロ位置に配置されることに留意されたい。ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１の厚みは、通常、５０ｎｍ以下である。ｐドープされた高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄもしくは別の適切な高融点金属からなっていてよい。ｐドープされた高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１上には、約１〜５μｍの典型的な厚みのｐ−ＧａＮ層３６０が設けられており、上側誘電体ＤＢＲ３１９がそのさらに上に設けられている。ｎ−金属コンタクト３３４はｎ−高融点金属層３３０に接触しており、ｐ−高融点金属３３６はｐ−高融点金属層に接触しており、これにより、ＶＣＳＥＬ構造３００への効率のよい電流注入が行われる。
【０００９】
通常、ＧａＮ ＶＣＳＥＬ構造３００は、通常Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＣである基板３０５を設け、その基板上に、ＧａＮバッファ層３１０を約３０ｎｍの典型的な厚みに堆積させることによって形成される。次に、図４ａに示すように、ＧａＮバッファ層３１０上に、平坦なｎ−ＧａＮ層３１５を約１μｍ〜２μｍに堆積させる。続いて、図４ｂに示すように、下側誘電体ＤＢＲ３１８を堆積させ、パターン化する。図４ｃに示すように、下側誘電体ＤＢＲ３１８は、約３μｍの典型的な厚みのｎ−ＧａＮ層３２０のＥＬＯＧのためのＥＬＯＧマスクとして機能する。次に、図４ｄに示すように、ｎ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３３０を堆積させ、パターン化する。図４ｅを参照すると、ｎ−高融点金属マスク３３０を利用して、約１μｍ〜約２μｍの典型的な厚みのｎ−ＧａＮ層３４０、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性領域３４５、約２０ｎｍの典型的な厚みのｐ−ＡｌＧａＮ層３４６、およびｐ−ＧａＮ層３５０をＥＬＯＧ成長させている。図４ｆに示すように、ｐドープされたＧａＮ層３５０を成長させた後、ｐドープされたＧａＮ層３５０上にｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１を堆積させる。次に、図４ｇに示すように、ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１を利用して、ｐドープされたＧａＮ層３６０のＥＬＯＧを行い、約１〜５μｍの典型的な厚みとする。さらに、ｐドープされたＧａＮ層３６０上に、上側ＤＢＲ３１９を堆積させ、エッチングする。最後に、図４ｉに示すように、高融点金属層３３０および３２１へとエッチングを行い、そのエッチングを行った場所に、ｎ−電極３３４およびｐ−電極３３６をそれぞれ堆積させる。
【００１０】
図５に、本発明によるＧａＮ ＶＣＳＥＬレーザ構造５００の一態様を示す。この構造５００は、ＥＬＯＧｐ−高融点金属マスクを備えており、レーザリフトオフまたは別の適切な技術によって基板を除去した後、ｎ−ＧａＮ層上に堆積させた下側ＤＢＲを使用している。約４μｍの典型的な厚みのｎ−ＧａＮ層５２０は、下側ＤＢＲ５１８と並んで底面上に取り付けられたｎ−コンタクト５３４を有している。ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性領域５４５は、ｎ−ＧａＮ層上に設けられており、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性領域５４５上には約２０ｎｍの典型的な厚みのＡｌＧａＮ層５４６が設けられている。ＡｌＧａＮ層５４６上には、約０．２μｍの典型的な厚みのｐ−ＧａＮ層５４７が設けられている。ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク５３５は、約１〜４μｍの典型的な厚みのｐ型ＧａＮ層５４７上に設けられており、ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク５３５上には、約１〜４μｍの典型的な厚みのＥＬＯＧｐ−ＧａＮ層５６０が設けられている。ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク５３５が、下側誘電体ＤＢＲ５１８と上側誘電体ＤＢＲ５１９との間で生じる定在波のゼロ位置に配置されていることに留意されたい。ｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク３２１の厚みは、通常、約５０ｎｍ以下である。上側ＤＢＲミラー５１９は、ＥＬＯＧｐ−ＧａＮ層５６０上に載置されており、ｐ−電極５３６は、ｐ−高融点金属層５３５に取り付けられている。
【００１１】
通常、ＧａＮ ＶＣＳＥＬ構造５００は、通常Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＣである基板５０５を設け、その基板上にＧａＮバッファ層５１０を約３０ｎｍの典型的な厚みに堆積させることによって形成することができる。図６ａに示すように、約４μｍの典型的な厚みのＧａＮ層５２０、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性領域５４５、約２０ｎｍの典型的な厚みのＡｌＧａＮ層５４６、約０．２〜２μｍの典型的な厚みのｐ−ＧａＮ層５４７を平坦に成長させる。図６ｂに示すように、ｐ−ＧａＮ層５４７上にｐ−高融点金属ＥＬＯＧマスク５３５を堆積させ、パターン形成する。続いて、図６ｃに示すように、ｐ−ＧａＮ層５６０のＥＬＯＧ成長を、約１〜約４μｍの典型的な厚みにまで行う。図６ｄに示すように、上側ＤＢＲ５１９をｐ−ＧａＮ層５６０上に堆積させ、パターン形成する。基板５０５を、レーザリフトオフにより実質的に除去して、図６ｅに示すＶＣＳＥＬ構造を残す。図６ｆに示すように、下側ＤＢＲ５１８をＧａＮバッファ層５１０の底部上に堆積させ、パターン形成する。最後に、ｐ−ＧａＮ層５６０を貫通してｐ−高融点ＥＬＯＧ金属マスク５３５へと、ＲＩＥまたはＣＡＩＢＥエッチングを行い、ｐ−電極５３６をｐ−高融点ＥＬＯＧ金属マスク５３５上に、ｎ−電極５３４をＧａＮバッファ層５１０の底部上に堆積させる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による端面発光装置における一態様を示す図である。
【図２ａ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図２ｂ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図２ｃ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図２ｄ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図２ｅ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図２ｆ】図１に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図３】本発明によるＶＣＳＥＬにおける一態様を示す図である。
【図４ａ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｂ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｃ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｄ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｅ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｆ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｇ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｈ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図４ｉ】図３に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図５】本発明によるＶＣＳＥＬにおける別の態様を示す図である。
【図６ａ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｂ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｃ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｄ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｅ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｆ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【図６ｇ】図５に示す態様を形成するための一ステップを示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
３１８、３１９    分布ブラッグ反射器
３３０、３２１  高融点金属層
３３４  ｎ型コンタクト、電極
３３６  ｐ型コンタクト、電極
３４５  多重量子井戸活性領域
【図１】
2007081399.tif 000003
【図２ａ】
2007081399.tif 000004
【図２ｂ】
2007081399.tif 000005
【図２ｃ】
2007081399.tif 000006
【図２ｄ】
2007081399.tif 000007
【図２ｅ】
2007081399.tif 000008
【図２ｆ】
2007081399.tif 000009
【図３】
2007081399.tif 000010
【図４ａ】
2007081399.tif 000011
【図４ｂ】
2007081399.tif 000012
【図４ｃ】
2007081399.tif 000013
【図４ｄ】
2007081399.tif 000014
【図４ｅ】
2007081399.tif 000015
【図４ｆ】
2007081399.tif 000016
【図４ｇ】
2007081399.tif 000017
【図４ｈ】
2007081399.tif 000018
【図４ｉ】
2007081399.tif 000019
【図５】
2007081399.tif 000020
【図６ａ】
2007081399.tif 000021
【図６ｂ】
2007081399.tif 000022
【図６ｃ】
2007081399.tif 000023
【図６ｄ】
2007081399.tif 000024
【図６ｅ】
2007081399.tif 000025
【図６ｆ】
2007081399.tif 000026
【図６ｇ】
2007081399.tif 000027