(57)【要約】【課題】簡単な構造で、閾値電流を低くすることができる半導体レーザダイオードを提供する。【解決手段】半導体レーザダイオード７０は、基板１と、この基板１上に形成されたIII族窒化物半導体積層構造２とを含む。III族窒化物半導体積層構造２は、ｎ型半導体層１１、発光層１０、およびｐ型半導体層１２を積層して構成されている。ｎ型半導体層１１はｎ型ＧａＮクラッド層１４およびｎ型ＩｎＧａＮガイド層１５を含み、ｐ型半導体層１２はｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６およびｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７を含む。ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面に、透明電極からなるｐ型電極４がオーミック接触している。ｐ型電極４は、上部クラッド層として兼用される。【選択図】図１
2009094360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層、このｎ型クラッド層上に形成されたｎ型ガイド層、このｎ型ガイド層上に形成されたＩｎを含む発光層、およびこの発光層上に形成され前記ｎ型ガイド層よりも層厚の大きいｐ型半導体層を備えるIII族窒化物半導体積層構造と、
前記ｐ型半導体層上に形成され、前記ｎ型クラッド層よりも屈折率の小さい透明電極からなる上部クラッド層と、を含む、半導体レーザダイオード。
【請求項２】
前記ｐ型半導体層は、前記発光層に近い部分のｐ型不純物濃度が、前記上部クラッド層に近い部分のｐ型不純物濃度よりも低い、請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項３】
前記ｐ型半導体層は、相対的に前記発光層の近くに配置された第１の層と、相対的に前記上部クラッド層の近くに配置された第２の層と、を備え、
前記第１の層のｐ型不純物濃度が、前記第２の層のｐ型不純物濃度よりも低い、請求項１または２に記載の半導体レーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、III族窒化物半導体からなる半導体積層構造を備えた半導体レーザダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
III-Ｖ族半導体においてＶ族元素として窒素を用いた半導体は「III族窒化物半導体」と呼ばれ、その代表例は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）である。一般には、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができる。
青色や緑色といった短波長のレーザ光源は、ＤＶＤに代表される光ディスクへの高密度記録、画像処理、医療機器、計測機器などの分野で活用されるようになってきている。このような短波長レーザ光源は、たとえば、ＧａＮ半導体を用いたレーザダイオードで構成されている。
【０００３】
図１０は、従来の半導体レーザダイオードの構成を説明するための模式的な断面図である。
この半導体レーザダイオード１００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板１０１と、ＧａＮ基板１０１上に形成されたIII族窒化物半導体積層構造１０２と、ＧａＮ基板１０１の裏面（III族窒化物半導体積層構造１０２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極１０３と、III族窒化物半導体積層構造１０２の表面に接触するように形成されたｐ型電極１０４とを備えている。
【０００４】
III族窒化物半導体積層構造１０２は、発光層１０５（斜線を付して示す。）と、ｎ型半導体層１０６と、ｐ型半導体層１０７とを備えている。ｎ型半導体層１０６は発光層１０５に対してＧａＮ基板１０１側に配置されており、ｐ型半導体層１０７は発光層１０５に対してｐ型電極１０４側に配置されている。
ｎ型半導体層１０６は、ＧａＮ基板１０１側から順に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０９、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１０およびｎ型ＧａＮガイド層１１１を積層して構成されている。
【０００５】
一方、ｐ型半導体層１０７は、発光層１０５の上に、順に、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１２、ｐ型ＧａＮガイド層１１３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４およびｐ型ＧａＮコンタクト層１１５を積層して構成されている。ｐ型半導体層１０７は、その一部が除去されることによって、リッジストライプ１１６を形成している。より具体的には、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４およびｐ型ＧａＮガイド層１１３の一部がエッチング除去され、断面視ほぼ台形形状（メサ形）のリッジストライプ１１６が形成されている。ｐ型電極１０４がリッジストライプ１１６の頂面（ストライプ状の接触領域）のｐ型ＧａＮコンタクト層１１５だけに接触するように、ｐ型ＧａＮガイド層１１３およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４の露出面を覆う絶縁層１１７が設けられている。
【０００６】
活性層１０５では、ｎ型半導体層１０６から注入される電子とｐ型半導体層１０７から注入される正孔との再結合による発光が生じる。その光は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１０およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４の間に閉じ込められ、III族窒化物半導体積層構造１０２の積層方向と垂直な方向（リッジストライプ１１６と平行な方向）に伝搬する。その伝搬方向の両端に共振器端面が形成されており、この一対の共振器端面間で、誘導放出を繰り返しながら光が共振増幅され、その一部がレーザ光として共振器端面から出射される。
【０００７】
半導体レーザダイオードの重要な特性の一つは、レーザ発振を生じさせるための閾値電流（発振閾値）である。この閾値電流が低いほど、エネルギー効率の良いレーザ発振が可能になる。この目的のために、図１０の半導体レーザダイオード１００では、リッジストライプ１１６によって電流狭窄構造を形成することで、電流を集中させて電流密度を高くし、かつ、横方向（共振器方向に直交する方向）に関する光閉じ込め効果の向上が図られている。また、閾値電流の低減を図るために、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４が厚く形成され、光閉じ込め効果が高められている。光閉じ込め効果をより一層高めるためには、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４のＡｌ組成を高くするのが効果的である。
【非特許文献１】T. Takeuchi et al., Jap. J. Appl. Phys. 39, 413-416, 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４の層厚が大きいと、光閉じ込め効果が高まる反面、半導体レーザダイオード１００の素子抵抗が高くなる。そのため、前述の構造では、閾値電流のさらなる低減化が困難である。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１４中のＡｌ組成を増加させて光閉じ込め効果の向上を図ろうとすると、素子抵抗が一層高くなるうえに、格子不整合に起因するクラックが生じやすくなり、歩留まりも悪くなる。
【０００９】
さらに、電流狭窄のためにリッジストライプ１１６を形成する必要があるので、半導体レーザダイオード１００の構造および製造工程が複雑である。
そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、閾値電流を低くすることができる半導体レーザダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ｎ型クラッド層、このｎ型クラッド層上に形成されたｎ型ガイド層、このｎ型ガイド層上に形成されたＩｎを含む発光層、およびこの発光層上に形成され前記ｎ型ガイド層よりも層厚の大きいｐ型半導体層（好ましくは、ｎ型ガイド層と同等の屈折率をもつｐ型半導体層）を備えるIII族窒化物半導体積層構造と、前記ｐ型半導体層上に形成され、前記ｎ型クラッド層よりも屈折率の小さい透明電極からなる上部クラッド層と、を含む、半導体レーザダイオードである。
【００１１】
この構成によれば、ｐ型半導体層上に形成した透明電極が上部クラッド層として兼用される。この上部クラッド層は、ｎ型クラッド層よりも小さな屈折率を有している。そのため、厚いクラッド層をｐ型半導体層に備えなくても、良好な光閉じ込め効果を得ることができる。また、ｐ型半導体層を厚く形成する必要が無いので、透明電極からなる上部クラッド層を発光層の近くに配置することができる。さらに、Ａｌを含む比較的高抵抗なｐ型クラッド層を排除できる。これらにより、素子の電気抵抗を低減できるから、閾値電流（発振閾値）の低減化に寄与することができる。しかも、透明電極と発光層との距離が短いため、電流狭窄や光閉じ込めのためのリッジ構造をｐ型半導体層に形成する必要がない。これによって、構造を簡単にすることができ、歩留まりを高めることができる。
【００１２】
さらに、ｐ型クラッド層を設けていないので、ｎ型クラッド層の膜厚を厚くしたり、ｎ型クラッド層のＡｌ組成を大きくして屈折率を小さくしたりして、光閉じ込めを強く行うことが可能になる。Ａｌを多く含むIII族窒化物半導体層は硬いため、素子内の総厚が大きくなるとクラックが生じるから、その総厚やＡｌ組成には制限がある。この発明の構成では、ｐ型クラッド層が不要となるので、その分、ｎ型クラッド層の膜厚の増加やＡｌ組成の増加が可能となる。これにより、光閉じ込めを強く行うことができるので、閾値電流を一層低下させることができる。
【００１３】
一方、透明電極からなる上部クラッド層は、ｎ型クラッド層よりも屈折率が小さく、強い光閉じ込め効果を生じる。そのため、ｐ型窒化物半導体で上部クラッド層を形成する場合と比較すると、光閉じ込めの中心位置が発光層よりもｎ型クラッド層側に偏倚するおそれがある。そこで、この発明では、ｐ型半導体層をｎ型ガイド層よりも厚く形成するようにしている。これにより、光閉じ込めの中心位置を発光層に整合させることが可能となるから、光閉じ込め効率が高まり、効率的なレーザ発振が可能になる。したがって、閾値電流を低減することができる。
【００１４】
上部クラッド層としての機能を兼ねる透明電極は、たとえば、酸化亜鉛（ＺｎＯ：屈折率２．０）やＩＴＯ（酸化インジウム錫：屈折率２．０）で構成することができる。
ｐ型半導体層上に所定パターンの開口（たとえば、共振器方向に延びる帯状開口）を有する絶縁層（たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ２）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなるもの）を形成し、この絶縁層上に前記透明電極を形成して、この透明電極を前記開口を介してｐ型半導体層に接触させる構成としてもよい。このような構成とすることにより、前記絶縁層によって電流狭窄および横方向の光閉じ込めを行うことができるので、より効率の高いレーザ発振が可能になる。前記絶縁層は、ｐ型半導体層よりも（より好ましくはｎ型クラッド層よりも）屈折率の小さいものであることが好ましい。
【００１５】
請求項２に記載されているように、前記ｐ型半導体層は、前記発光層に近い部分のｐ型不純物濃度が、前記上部クラッド層に近い部分のｐ型不純物濃度よりも低いことが好ましい。
また、請求項３に記載されているように、前記ｐ型半導体層は、相対的に前記発光層の近くに配置された第１の層と、相対的に前記上部クラッド層の近くに配置された第２の層と、を備え、前記第１の層のｐ型不純物濃度が、前記第２の層のｐ型不純物濃度よりも低いものであってもよい。
【００１６】
これらの構成では、発光層に近い部分のｐ型不純物濃度が低いので、ｐ型不純物に起因する光吸収を低減することができる。一方、透明電極からなる上部クラッド層に近い部分ではｐ型不純物濃度が高いので、透明電極とｐ型半導体層との接触抵抗を低減することができる。したがって、このような構成によって、閾値電流をより一層低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿う縦断面図であり、図３は、図１のIII−III線に沿う横断面図である。
この半導体レーザダイオード７０は、基板１と、基板１上に結晶成長（エピタキシャル成長）によって形成されたIII族窒化物半導体積層構造２と、基板１の裏面（III族窒化物半導体積層構造２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極３と、III族窒化物半導体積層構造２の表面に接触するように形成されたｐ型電極４とを備えたファブリペロー型のものである。
【００１８】
基板１は、この実施形態では、ＧａＮ単結晶基板で構成されている。この基板１は、ｍ面を主面としたものであり、この主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体積層構造２が形成されている。したがって、III族窒化物半導体積層構造２は、ｍ面を結晶成長主面とするIII族窒化物半導体からなる。
III族窒化物半導体積層構造２は、発光層１０（活性層：図２および図３において斜線を付して示す。）と、ｎ型半導体層１１と、ｐ型半導体層１２とを備えている。ｎ型半導体層１１は発光層１０に対して基板１側に配置されており、ｐ型半導体層１２は発光層１０に対してｐ型電極４側に配置されている。こうして、発光層１０が、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層１０には、ｎ型半導体層１１から電子が注入され、ｐ型半導体層１２から正孔が注入される。これらが発光層１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
【００１９】
ｎ型半導体層１１は、基板１側から順に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３（たとえば２μｍ厚）、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４（１．５μｍ厚以下。たとえば１．０μｍ厚）およびｎ型ＧａＮガイド層１５（たとえば０．１μｍ厚）を積層して構成されている。
一方、ｐ型半導体層１２は、発光層１０の上に、順に、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６（たとえば２０ｎｍ厚）、およびｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７（たとえば０．２μｍ厚）を積層して構成されている。
【００２０】
ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は、ｎ型電極３とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０１８cm−３）することによってｎ型半導体とされている。
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、発光層１０からの光を当該発光層１０側へと閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ＡｌＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０１８cm−３）することによってｎ型半導体とされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ｎ型ＧａＮガイド層１５よりもバンドギャップが広い。これにより、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ｎ型ＧａＮガイド層１５よりも十分に小さな屈折率を有するので、良好な閉じ込めを行うことができ、低閾値および高効率の半導体レーザダイオードを実現できる。
【００２１】
ｎ型ＧａＮガイド層１５は、発光層１０にキャリヤ（電子）を閉じ込めるためのキャリヤ閉じ込め効果を生じる半導体層である。これにより、発光層１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。ｎ型ＧａＮガイド層１５は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０１８cm−３）することによりｎ型半導体とされている。
【００２２】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６は、ＡｌＧａＮにｐ型ドーパントとしてのたとえばＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、５×１０１８cm−３）して形成されたｐ型半導体であり、発光層１０からの電子の流出を防いで、電子および正孔の再結合効率を高めている。
ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７は、ｐ型電極４とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層（コンタクト層）としての機能を有するとともに、発光層１０にキャリヤ（正孔）を閉じ込めるためのキャリヤ閉じ込め効果を生じる半導体層としての機能をも有する層である。これにより、発光層１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７は、ＧａＮにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇを高濃度にドープする（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０１９cm−３）ことによってｐ型半導体とされている。ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７は、その層厚がｎ型ＧａＮガイド層１５よりも大きくされており、たとえば、０．２μｍ厚に形成されている。
【００２３】
発光層１０は、たとえばＩｎＧａＮを含む多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well)構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。発光層１０は、具体的には、ＩｎＧａＮ層（１００Å厚以下。たとえば３ｎｍ厚）とＧａＮ層（たとえば９ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成されている。この場合に、ＩｎＧａＮ層は、Ｉｎの組成比が５％以上とされることにより、バンドギャップが比較的小さくなり、量子井戸層を構成する。一方、ＧａＮ層は、バンドギャップが比較的大きなバリア層（障壁層）として機能する。たとえば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とは交互に２〜７周期繰り返し積層されて、ＭＱＷ構造の発光層１０が構成されている。発光波長は、量子井戸層（ＩｎＧａＮ層）におけるＩｎの組成を調整することによって、たとえば、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍとされている。前記ＭＱＷ構造は、Ｉｎを含む量子井戸の数が３以下とされることが好ましい。
【００２４】
発光波長を４６０ｎｍ近傍の青色領域とするときには、量子井戸層におけるＩｎ組成は、１２％〜１６％（たとえば、１４％）とするとよい。また、発光波長を５３０ｎｍ近傍の緑色領域とするときには、量子井戸層におけるＩｎ組成は、２１％〜２５％（たとえば、２３％）とするとよい。
この実施形態では、ｐ型半導体層１２は、リッジ形状等に整形されておらず、その表面は平坦面となっている。この平坦な表面に接するようにｐ型電極４が形成されている。
【００２５】
ｎ型電極３は、たとえば、基板１側から順にＡｌ層、Ｔｉ層およびＡｕ層を積層した多層構造を有しており、そのＡｌ層が基板１にオーミック接触している。
ｐ型電極４は、ｃ軸方向に沿う直線形状に形成されており、ｐ型半導体層１２の表面の幅方向（ａ軸方向）中間部に帯状に形成されている。このｐ型電極４が、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７にオーミック接触している。ｐ型電極４は、この実施形態ではＺｎＯ（屈折率は２．０）からなり、たとえば厚さ０．５５μｍの透明電極である。この透明電極からなるｐ型電極４は、その屈折率がｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４（屈折率は２．４７）よりも小さく、そのため、良好な光閉じ込め効果を有する上部クラッド層として機能する。
【００２６】
このような構成により、ｐ型クラッド層を設けていない構造でありながら、良好な光閉じ込め効果を得ることができ、発振効率を高めて、低閾値化に寄与することができる。また、ｐ型半導体層１２がｐ型クラッド層を含まない構造であるため、ｐ型電極４から発光層１０までの距離が短い。そのため、電流狭窄および横方向の光閉じ込めのためにｐ型半導体層１２をリッジ形状に形成する必要がなく、また、電気抵抗も低くなる。しかも、Ａｌを含むｐ型クラッド層を設けると、このｐ型クラッド層自体が高抵抗層となるが、このようなｐ型クラッド層を必要としない本実施形態の構成により、電気抵抗の低減を効果的に達成できる。こうして、簡単な構成でありながら、良好な発振効率を実現でき、低閾値化を実現することができる。リッジ構造を必要としない簡単な構造であるため、製造工程も簡素化できる。
【００２７】
また、ｐ型クラッドを設けていないので、ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層１４の層厚を大きく（たとえば、１．５μｍ以上）したり、ｎ型クラッド層のＡｌ組成を大きく（たとえば、８％以上）して屈折率を小さくしたりして、光閉じ込めを強く行うことが可能になる。すなわち、このようにして、も、Ａｌを多く含むIII族窒化物半導体層の総厚が大きくならないので、クラックの発生を抑制できる。
【００２８】
III族窒化物半導体積層構造２は、ｐ型電極４の長手方向両端における劈開により形成された一対の端面２１，２２（劈開面）を有している。この一対の端面２１，２２は、互いに平行であり、いずれもｃ軸に垂直である。こうして、ｎ型ＧａＮガイド層１５、発光層１０およびｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７によって、端面２１，２２を共振器端面とするファブリペロー共振器が形成されている。すなわち、発光層１０で発生した光は、共振器端面２１，２２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面２１，２２からレーザ光として素子外に取り出される。
【００２９】
さらに、ｐ型半導体層１２の主面はｍ面であり、このｍ面にｐ型電極４が形成されている。そして、ｎ型電極３が形成されている基板１の裏面もｍ面である。このように、ｐ型電極４およびｎ型電極３のいずれもがｍ面に形成されているので、レーザの高出力化や高温動作に十分に耐えられる信頼性を実現できる。
共振器端面２１，２２は、それぞれ絶縁膜２３，２４（図１では図示を省略した。）によって被覆されている。共振器端面２１は、＋ｃ軸側端面であり、共振器端面２２は−ｃ軸側端面である。すなわち、共振器端面２１の結晶面は＋ｃ面であり、共振器端面２２の結晶面は−ｃ面である。−ｃ面側の絶縁膜２４は、アルカリに溶けるなど化学的に弱い−ｃ面を保護する保護膜として機能することができ、半導体レーザダイオード７０の信頼性の向上に寄与する。
【００３０】
図４に図解的に示すように、＋ｃ面である共振器端面２１を被覆するように形成された絶縁膜２３は、たとえばＺｒＯ２の単膜からなる。これに対し、−ｃ面である共振器端面２２に形成された絶縁膜２４は、たとえばＳｉＯ２膜とＺｒＯ２膜とを交互に複数回（図４の例では５回）繰り返し積層した多重反射膜で構成されている。絶縁膜２３を構成するＺｒＯ２の単膜は、その厚さがλ／２ｎ１（ただし、λは発光層１０の発光波長。ｎ１はＺｒＯ２の屈折率）とされている。一方、絶縁膜２４を構成する多重反射膜は、膜厚λ／４ｎ２（但しｎ２はＳｉＯ２の屈折率）のＳｉＯ２膜と、膜厚λ／４ｎ１のＺｒＯ２膜とを交互に積層した構造となっている。
【００３１】
このような構造により、＋ｃ軸側端面２１における反射率は小さく、−ｃ軸側端面２２における反射率が大きくなっている。より具体的には、たとえば、＋ｃ軸側端面２１の反射率は２０％程度とされ、−ｃ軸側端面２２における反射率は９９．５％程度（ほぼ１００％）となる。したがって、＋ｃ軸側端面２１から、より大きなレーザ出力が出射されることになる。すなわち、この半導体レーザダイオード７０では、＋ｃ軸側端面２１が、レーザ出射端面とされている。
【００３２】
このような構成によって、ｎ型電極３およびｐ型電極４を電源に接続し、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２から電子および正孔を発光層１０に注入することによって、この発光層１０内で電子および正孔の再結合を生じさせ、たとえば、波長４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの光を発生させることができる。この光は、共振器端面２１，２２の間をガイド層１５，１７に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面２１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
【００３３】
図５は、III族窒化物半導体の結晶構造のユニットセルを表した図解図である。III族窒化物半導体の結晶構造は、六方晶系で近似することができ、一つのIII族原子に対して４つの窒素原子が結合している。４つの窒素原子は、III族原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に位置している。これらの４つの窒素原子は、一つの窒素原子がIII族原子に対して＋ｃ軸方向に位置し、他の三つの窒素原子がIII族原子に対して−ｃ軸側に位置している。このような構造のために、III族窒化物半導体では、分極方向がｃ軸に沿っている。
【００３４】
ｃ軸は六角柱の軸方向に沿い、このｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ｃ面に平行な２つの面でIII族窒化物半導体の結晶を劈開すると、＋ｃ軸側の面（＋ｃ面）はIII族原子が並んだ結晶面となり、−ｃ軸側の面（−ｃ面）は窒素原子が並んだ結晶面となる。そのため、ｃ面は、＋ｃ軸側と−ｃ軸側とで異なる性質を示すので、極性面(Polar Plane)と呼ばれる。
【００３５】
＋ｃ面と−ｃ面とは異なる結晶面であるので、それに応じて、異なる物性を示す。具体的には、＋ｃ面は、アルカリに強いなどといった化学反応性に対する耐久性が高い性質を示し、逆に、−ｃ面は化学的に弱く、たとえば、アルカリに溶けてしまうことが分かっている。
一方、六角柱の側面がそれぞれｍ面（１０-１０）であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がａ面（１１-２０）である。これらは、ｃ面に対して直角な結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面(Nonpolar Plane)である。さらに、ｃ面に対して傾斜している（平行でもなく直角でもない）結晶面は、分極方向に対して斜めに交差しているため、若干の極性のある平面、すなわち、半極性面(Semipolar Plane)である。半極性面の具体例は、（１０-１-１）面、（１０-１-３）面、（１１-２２）面などの面である。
【００３６】
非特許文献１に、ｃ面に対する結晶面の偏角と当該結晶面の法線方向の分極との関係が示されている。この非特許文献１から、（１１-２４）面、（１０-１２）面なども分極の少ない結晶面であり、大きな偏光状態の光を取り出すために採用される可能性のある有力な結晶面であると言える。
たとえば、ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶基板は、ｃ面を主面としたＧａＮ単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のｍ面は、たとえば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、（０００１）方向および（１１−２０）方向の両方に関する方位誤差（オフ角）が、±１°以内（好ましくは±０．３°以内）とされる。こうして、ｍ面を主面とし、かつ、転位や積層欠陥といった結晶欠陥のないＧａＮ単結晶基板が得られる。このようなＧａＮ単結晶基板の表面には、原子レベルの段差が生じているにすぎない。
【００３７】
このようにして得られるＧａＮ単結晶基板上に、有機金属気相成長法によって、半導体レーザダイオード構造を構成するIII族窒化物半導体積層構造２が成長させられる。
ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶基板１上にｍ面を成長主面とするIII族窒化物半導体積層構造２を成長させてａ面に沿う断面を電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：走査透過電子顕微鏡）で観察すると、III族窒化物半導体積層構造２には、転位の存在を表す条線が見られない。そして、表面状態を光学顕微鏡で観察すると、ｃ軸方向への平坦性（最高部と最低部との高さの差）は１０Å以下であることが分かる。このことは、発光層１０、とくに量子井戸層のｃ軸方向への平坦性が１０Å以下であることを意味し、発光スペクトルの半値幅を低くすることができる。
【００３８】
このように、無転位でかつ積層界面が平坦なｍ面III族窒化物半導体を成長させることができる。ただし、ＧａＮ単結晶基板１の主面のオフ角は±１°以内（好ましくは±０．３°以内）とすることが好ましく、たとえば、オフ角を２°としたｍ面ＧａＮ単結晶基板上にＧａＮ半導体層を成長させると、ＧａＮ結晶がテラス状に成長し、オフ角を±１°以内とした場合のような平坦な表面状態とすることができないおそれがある。
【００３９】
ｍ面を主面としたＧａＮ単結晶基板上に結晶成長させられるIII族窒化物半導体は、ｍ面を成長主面として成長する。ｃ面を主面として結晶成長した場合には、ｃ軸方向の分極の影響で、発光層１０での発光効率が悪くなるおそれがある。これに対して、ｍ面を結晶成長主面とすれば、量子井戸層での分極が抑制され、発光効率が増加する。これにより、閾値の低下やスロープ効率の増加を実現できる。また、分極が少ないため、発光波長の電流依存性が抑制され、安定した発振波長を実現できる。
【００４０】
また、ｍ面を結晶成長の主面とすることにより、III族窒化物半導体結晶の成長を極めて安定に行うことができ、ｃ面やａ面を結晶成長主面とする場合よりも、結晶性を向上することができる。これにより、高性能のレーザダイオードの作製が可能になる。
発光層１０は、ｍ面を結晶成長主面として成長させられたIII族窒化物半導体からなるので、ここから発生する光は、ａ軸方向、すなわちｍ面に平行な方向に偏光しており、ＴＥモードの場合、その進行方向はｃ軸方向である。いいかえると、ａ軸方向に偏光したａ面内方向へ出射する光子の割合が多いので、横方向の閉じ込めをしなくても、自ずとｃ軸方向に伝搬する光の割合が多い。したがって、半導体レーザダイオード７０は、結晶成長主面が偏光方向に平行であり、かつ、ストライプ方向、すなわち導波路の方向が光の進行方向と平行に設定されている。これにより、ＴＥモードの発振を容易に生じさせることができ、レーザ発振を生じさせるための閾値電流を低減することができる。
【００４１】
換言すれば、ｍ面を結晶成長の主面とすることにより、ｃ軸方向とａ軸方向とに物性の異方性が生じる。さらに、Ｉｎを含む発光層１０は、格子歪みによる２軸性応力によって、ｃ面を結晶成長の主面とした場合とは異なる量子井戸バンド構造が生じる。その結果、ｃ面を結晶成長の主面としたIII族窒化物半導体の場合とは異なる利得が得られ、それにより、レーザ特性を向上することができる。
【００４２】
また、この実施形態では、基板１としてＧａＮ単結晶基板を用いているので、III族窒化物半導体積層構造２は、欠陥の少ない高い結晶品質を有することができる。その結果、高性能のレーザダイオードを実現できる。
さらにまた、実質的に転位のないＧａＮ単結晶基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させることにより、このIII族窒化物半導体積層構造２は基板１の成長面（ｍ面）からの積層欠陥や貫通転位が生じていない良好な結晶とすることができる。これにより、欠陥に起因する発光効率低下などの特性劣化を抑制することができる。
【００４３】
図６は、光閉じ込めの状態を説明するための図であり、半導体レーザダイオードを構成する各層の屈折率(refractive index)と、素子厚さ(Y)方向各位置の光強度(Optical Intensity)の分布とが示されている。
図６(a)は、ｐ型半導体層中にｐ型クラッド層を有する従来技術（図１０参照）に係る半導体レーザダイオードの各層の屈折率、および素子厚さ方向の光強度分布を示す。発光層に関してｎ型層およびｐ型層の組成および層厚が対称に形成されている結果、発光層と光強度のピーク位置とが整合している。
【００４４】
図６(b)は、図１等に示した構造の半導体レーザダイオード７０において、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の層厚とｎ型ＧａＮガイド層１５の層厚とを等しくした場合の各層の屈折率および素子厚さ方向の光強度分布とを示す。上部クラッド層としてのｐ型電極４（ＺｎＯからなる透明電極）の屈折率は２．０程度であり、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４の屈折率よりも低い。そのため、発光層１０の上下で屈折率のバランスが対称ではなく、それに応じて光強度のピーク位置は、発光層１０よりもｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４側にシフトしている。
【００４５】
図６(c)は、この実施形態に係る半導体レーザダイオード７０における各層の屈折率および素子厚さ方向の光強度分布を示す。ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の層厚は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４よりも厚く（この例では１００ｎｍだけ厚く）形成されており、これにより、光強度のピーク位置が発光層１０に整合している。すなわち、光強度のピーク位置が発光層１０の位置と整合するように、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の層厚が調整されている。これにより、発光層１０に効率的に光を閉じ込めることができるので、発振効率が高まり、低閾値化が達成されている。
【００４６】
図７は、III族窒化物半導体積層構造２を構成する各層を成長させるための処理装置の構成を説明するための図解図である。処理室３０内に、ヒータ３１を内蔵したサセプタ３２が配置されている。サセプタ３２は、回転軸３３に結合されており、この回転軸３３は、処理室３０外に配置された回転駆動機構３４によって回転されるようになっている。これにより、サセプタ３２に処理対象のウエハ３５を保持させることにより、処理室３０内でウエハ３５を所定温度に昇温することができ、かつ、回転させることができる。ウエハ３５は、前述のＧａＮ単結晶基板１を構成するＧａＮ単結晶ウエハである。
【００４７】
処理室３０には、排気配管３６が接続されている。排気配管３６はロータリポンプ等の排気設備に接続されている。これにより、処理室３０内の圧力は、１／１０気圧〜常圧とされ、処理室３０内の雰囲気は常時排気されている。
一方、処理室３０には、サセプタ３２に保持されたウエハ３５の表面に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給路４０が導入されている。この原料ガス供給路４０には、窒素原料ガスとしてのアンモニアを供給する窒素原料配管４１と、ガリウム原料ガスとしてのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給するガリウム原料配管４２と、アルミニウム原料ガスとしてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を供給するアルミニウム原料配管４３と、インジウム原料ガスとしてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を供給するインジウム原料配管４４と、マグネシウム原料ガスとしてのエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）を供給するマグネシウム原料配管４５と、シリコンの原料ガスとしてのシラン（ＳｉＨ４）を供給するシリコン原料配管４６とが接続されている。これらの原料配管４１〜４６には、それぞれバルブ５１〜５６が介装されている。各原料ガスは、いずれも水素もしくは窒素またはこれらの両方からなるキャリヤガスとともに供給されるようになっている。
【００４８】
たとえば、ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶ウエハをウエハ３５としてサセプタ３２に保持させる。この状態で、バルブ５２〜５６は閉じておき、窒素原料バルブ５１を開いて、処理室３０内に、キャリヤガスおよびアンモニアガス（窒素原料ガス）が供給される。さらに、ヒータ３１への通電が行われ、ウエハ温度が１０００℃〜１１００℃（たとえば、１０５０℃）まで昇温される。これにより、表面の荒れを生じさせることなくIII族窒化物半導体を成長させることができるようになる。
【００４９】
ウエハ温度が１０００℃〜１１００℃に達するまで待機した後、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６が開かれる。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウムおよびシランが供給される。その結果、ウエハ３５の表面に、シリコンがドープされたＧａＮ層からなるｎ型ＧａＮコンタクト層１３が成長する。
【００５０】
続いて、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６を開いた状態で、さらにアルミニウム原料バルブ５３が開かれる。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウム、シランおよびトリメチルアルミニウムが供給される。その結果、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４がエピタキシャル成長させられる。
【００５１】
次いで、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６を開いた状態で、アルミニウム原料バルブ５３を閉じる。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウムおよびシランが供給される。その結果、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４上にｎ型ＧａＮガイド層１５がエピタキシャル成長させられる。ｎ型ＧａＮガイド層１５の形成時には、ウエハ３５の温度は、８００℃〜９００℃（たとえば８５０℃）とされることが好ましい。
【００５２】
次に、シリコン原料バルブ５６が閉じられ、多重量子井戸構造の発光層１０（活性層）の成長が行われる。発光層１０の成長は、たとえば、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびインジウム原料バルブ５４を開いてアンモニア、トリメチルガリウムおよびトリメチルインジウムをウエハ３５へと供給することによりＩｎＧａＮ層（量子井戸層）を成長させる工程と、インジウム原料バルブ５４を閉じ、窒素原料バルブ５１およびガリウム原料バルブ５２を開いてアンモニアおよびトリメチルガリウムをウエハ３５へと供給することにより、無添加のＧａＮ層（バリア層）を成長させる工程とを交互に実行することによって行える。たとえば、ＧａＮ層を始めに形成し、その上にＩｎＧａＮ層を形成する。これを、たとえば、５回に渡って繰り返し行う。発光層１０の形成時には、ウエハ３５の温度は、たとえば、７００℃〜８００℃（たとえば７３０℃）とされることが好ましい。このとき、成長圧力は７００torr以上とすることが好ましく、これにより、耐熱性を向上することができる。ＩｎＧａＮ層（量子井戸層）のＩｎ組成は、前述のとおり、発光波長に応じて調整される。
【００５３】
次いで、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６が形成される。すなわち、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２、アルミニウム原料バルブ５３およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれ、他のバルブ５４，５６が閉じられる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされたＡｌＧａＮ層からなるｐ型電子ブロック層１６が形成されることになる。このｐ型電子ブロック層１６の形成時には、ウエハ３５の温度は、１０００℃〜１１００℃（たとえば１０００℃）とされることが好ましい。
【００５４】
次に、アルミニウム原料バルブ５３が閉じられ、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされたｐ型ＧａＮ層からなるｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７が形成されることになる。このｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の形成時には、ウエハ３５の温度は、８００℃〜９００℃（たとえば８５０℃）とされることが好ましい。
【００５５】
ウエハ３５（ＧａＮ単結晶基板１）上にIII族窒化物半導体積層構造２の構成層１０，１３〜１７を成長するのに際しては、いずれの層の成長の際も、処理室３０内のウエハ３５に供給されるガリウム原料（トリメチルガリウム）のモル分率に対する窒素原料（アンモニア）のモル分率の比であるＶ／III比は、１０００以上（好ましくは３０００以上）の高い値に維持される。より具体的には、ｎ型クラッド層１４から最上層のｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７までの成長過程において、Ｖ／III比の平均値が１０００以上であることが好ましい。これにより、ｎ型クラッド層１４からｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７までの全ての層において、点欠陥の少ない良好な結晶を得ることができる。
【００５６】
この実施形態では、上記のような高いＶ／III比を用い、かつ、ＧａＮ単結晶基板１とIII族窒化物半導体積層構造２との間にバッファ層を介在することなく、ｍ面等を主面とするIII族窒化物半導体積層構造２が、無転位の状態で、かつ、平坦に成長する。このIII族窒化物半導体積層構造２は、ＧａＮ単結晶基板１の主面から生じる積層欠陥や貫通転位を有していない。
【００５７】
こうして、ウエハ３５上にIII族窒化物半導体積層構造２が成長させられると、次に、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７にオーミック接触するｐ型電極４が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３にオーミック接触するｎ型電極３が形成される。ｎ型電極３の形成は、たとえば、抵抗加熱または電子線ビームによる金属蒸着装置によって行うことができる。また、ｐ型電極４の形成は、たとえば、スパッタ法で行うことができる。ｐ型電極４をｃ軸方向に沿う直線帯状パターンに形成するために、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面に予めフォトレジスト膜のパターンを形成しておく。このフォトレジスト膜は、ｐ型電極４に対応する直線帯状の開口を有するパターンに形成される。その後、ｐ型電極４の材料膜を堆積し、この材料膜をフォトレジスト膜とともにリフトオフすることによって、ｃ軸方向に沿う直線帯状のｐ型電極４を形成できる。
【００５８】
次の工程は、個別素子への分割である。すなわち、ウエハ３５をｐ型電極４に平行な方向である共振器方向に平行な方向およびこれに垂直な方向に劈開して、半導体レーザダイオードを構成する個々の素子が切り出される。共振器方向に平行な方向に関する分割はａ面に沿って行われる。また、共振器方向に垂直な方向に関する分割はｃ面に沿う劈開によって行われる。このｃ面に沿う劈開によって、＋ｃ面（劈開面）からなる共振器端面２１と、−ｃ面（劈開面）からなる共振器端面２２とが形成される。
【００５９】
共振器端面２１，２２には、それぞれ前述の絶縁膜２３，２４が形成される。この絶縁膜２３，２４の形成は、たとえば、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）成膜法によって行うことができる。共振器方向に垂直な方向に関するウエハ分割（ｃ面に沿う劈開）を行ってバー状体を形成し、このバー状体の側面（ｃ面）に絶縁膜２３，２４を形成し、その後に、バー状体をａ面に沿って分割するとよい。これにより、絶縁膜２３，２４の形成工程を複数のチップに関して共通に行うことができる。
【００６０】
図８は、この発明の第２の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための横断面図である。この図８において、前述の第１の実施形態の半導体レーザダイオードの各部に対応する部分には同一の参照符号を付して示す。この実施形態の半導体レーザダイオード７１では、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７は、発光層１０側の第１層１７Ａと、ｐ型電極４側の第２層１７Ｂとを有する２層構造に形成されている。第１層１７Ａはｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６に接しており、第２層１７Ｂはｐ型電極４に接している。第１層１７Ａはｐ型不純物であるＭｇの濃度は比較的低く（たとえば１０１５cm−３〜１０１９cm−３）されており、第２層１７Ｂはｐ型不純物であるＭｇの濃度が比較的高く（たとえば１０１９cm−３〜１０２０cm−３）されている。
【００６１】
発光層１０に近い第１層１７ＡのＭｇ濃度が低いので、Ｍｇに起因する光吸収を低減できる。一方、ｐ型電極４側の第２層１７ＢのＭｇ濃度が高いので、ｐ型電極４とｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７との間に良好なオーミック接触を形成できる。これにより、より一層発振効率を高めることができるので、閾値電流を低減できる。
ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７は、３層以上のｐ型ＧａＮ層を有する構成とすることもできる。この場合、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６に接する層のｐ型不純物濃度を低くし、ｐ型電極４に接する層のｐ型不純物濃度を高くすることが好ましい。
【００６２】
また、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７が明確に複数の層を有する必要はなく、たとえば、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６からｐ型電極４に向かうに従ってｐ型不純物濃度が漸増するｐ型半導体層によってｐ型ガイド・コンタクト層１７を構成してもよい。
図９は、この発明の第２の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を示す横断面である。この図９において、前述の第１の実施形態の半導体レーザダイオード７０の各部に対応する部分には同一の参照符号を付して示す。
【００６３】
この実施形態の半導体レーザダイオード７２は、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面において、ｐ型電極４との接触部以外の領域が、絶縁膜６で被われている。この絶縁膜６は、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７よりも屈折率の小さい材料、たとえば、酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率は１．５）または酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２：屈折率は２．１）からなる。ｐ型電極４は、絶縁膜６に形成された開口６ａにおいて、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面に接し、当該絶縁膜６の表面を覆っている。開口６ａは、ｃ軸方向に沿う直線帯状に形成されており、素子の幅方向（ａ軸方向）中間部に形成されている。したがって、ｐ型電極４は、第１の実施形態の場合と同様な直線帯状領域でｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面にオーミック接触している。
【００６４】
このような構成により、絶縁膜６において電流狭窄を行うことができるとともに、上部クラッド層としてのｐ型電極４とともに絶縁膜６が発光層１０への光閉じ込めに寄与する。これにより、一層効率的な光閉じ込めを行うことができるので、発振効率を一層向上して、低閾値化を図ることができる。
絶縁膜６の形成は、たとえば、リフトオフ工程を用いて行われる。すなわち、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面にストライプ状のマスクを形成した後、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７の表面全体を覆うように絶縁体薄膜を形成する。その後、この絶縁体薄膜をリフトオフしてｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７を露出させるようにして、絶縁膜６を形成できる。
【００６５】
次いで、ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層１７にオーミック接触するｐ型電極４が絶縁膜６を覆うように形成される。
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、III族窒化物半導体積層構造２を構成する各層の層厚や不純物濃度等は一例であり、適宜適切な値を選択して用いることができる。また、ｎ型クラッド層１４は、必ずしもＡｌＧａＮの単層である必要はなく、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とで構成された超格子層としてもよい。
【００６６】
また、前述の実施形態では、III族窒化物半導体積層構造２がｍ面を成長主面としており、共振器方向がｃ軸方向とされているが、共振器方向をａ軸方向にとってもよい。また、ａ面またはを成長主面としたIII族窒化物半導体積層構造で同様なレーザ構造を形成する場合にも、この発明を適用することができる。
さらに、III族窒化物半導体積層構造２を形成した後にレーザリフトオフなどで基板１を除去し、基板１のない半導体レーザダイオードとすることもできる。
【００６７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う横断面図である。
【図４】共振器端面に形成された絶縁膜（反射膜）の構成を説明するための図解図である。
【図５】III族窒化物半導体の結晶構造のユニットセルを表した図解図である。
【図６】光閉じ込めの状態を説明するための図であり、半導体レーザダイオードを構成する各層の屈折率(refractive index)と、素子厚さ(Y)方向各位置の光強度(Optical Intensity)の分布とが示されている。
【図７】III族窒化物半導体積層構造を構成する各層を成長させるための処理装置の構成を説明するための図解図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための横断面図である。
【図９】この発明の第３の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための横断面図である。
【図１０】従来の半導体レーザダイオードの構成を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    基板
２    III族窒化物半導体積層構造
３    ｎ型電極
４    ｐ型電極
６    絶縁膜
６ａ  開口
１０    発光層
１１    ｎ型半導体層
１２    ｐ型半導体層
１３    ｐ型ＧａＮコンタクト層
１４    ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１５    ｎ型ＧａＮガイド層
１６    ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層
１７    ｐ型ＧａＮガイド・コンタクト層
１７Ａ  第１層
１７Ｂ  第２層
２１，２２    共振器端面
２３，２４    絶縁膜
３０    処理室
３１    ヒータ
３２    サセプタ
３３    回転軸
３４    回転駆動機構
３５    ウエハ
３６    排気配管
４０    原料ガス供給路
４１    窒素原料配管
４２    ガリウム原料配管
４３    アルミニウム原料配管
４４    インジウム原料配管
４５    マグネシウム原料配管
４６    シリコン原料配管
５１    窒素原料バルブ
５２    ガリウム原料バルブ
５３    アルミニウム原料バルブ
５４    インジウム原料バルブ
５５    マグネシウム原料バルブ
５６    シリコン原料バルブ
７０，７１，７２    半導体レーザダイオード
【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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