(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された、窒化物系半導体からなるバッファ層と、
前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもってエピタキシャル成長された下部クラッド層と、
この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された窒化物系半導体からなる活性層と、
この活性層を覆ってエピタキシャル成長された上部クラッド層と、
この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と
を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記空隙部に埋め込まれた絶縁膜を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
基板と、
この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された第１導電型の第１のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなるバッファ層と、
このバッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された第１導電型の第２のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる下部クラッド層と、
この下部クラッド層の傾斜した成長面のみにエピタキシャル成長されて前記基板に対して傾斜した成長面を有する、第３のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる活性層と、
この活性層を覆ってエピタキシャル成長された第２導電型の第４のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる上部クラッド層と、
前記上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と
を有することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
前記空隙部に埋め込まれた絶縁膜を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記バッファ層の段差は、ストライプ状突起であり、前記活性層は、前記ストライブ状突起の側面に沿ってストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は４記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が並列駆動されるようにチップ化されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記活性層は量子井戸構造であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
基板上に、窒化物系半導体層からなるバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
前記バッファ層の表面に略垂直の側面をもって段差を加工する工程と、
前記バッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもって下部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、
この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板の面に対して傾斜した成長面をもって窒化物系半導体からなる活性層をエピタキシャル成長する工程と、
この活性層を覆う上部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、
この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように空隙部を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記空隙部に絶縁膜を埋め込む工程を更に備えたことを特徴とする請求項８記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光装置と光学系を組み合わせて構成された投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体材料を用いた発光装置、特にＧａxＩｎyＡｌzＢ1-x-y-zＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）を用いた発光装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体照明や液晶プロジェクタ等の光源のために可視半導体発光装置のニーズが高まっている。半導体発光装置はランプ光源と比べて、効率がよい、消費電力が少ない、長寿命である、明るい、光源交換が不要である、コンパクトであるといった種々の利点を有する。ＲＧＢ３式板液晶プロジェクタの場合、１０００ｌｍ（ルーメン）を越える明るさを有する可視半導体レーザを光源として備えたものが実現できれば、昼光環境下でも１００インチ以上の大画面投影が可能になる。
【０００３】
現在実用されているランプ光源液晶プロジェクタの場合、ランプ光源の光束１０００ｌｍのうち、投射される光利用効率は３％以下と低く、ランプの電力効率も低い。このため、薄暗い部屋で空冷しながら用いるといった用途に限られてしまう。光源として半導体発光素子（ＬＥＤ）を用いる場合、発光効率はランプと同程度であり、光分岐を行わないレンズ系を用いるといった工夫により光利用効率はランプの２倍程度に改善され、光源寿命はランプの場合より飛躍的に改善されるが、それでも用途は限られる。
【０００４】
これに対して、光源として半導体レーザを用いることは、発光効率の向上、それに伴う光利用効率の向上、更に消費電力の低減が図られるため、期待されている。しかし、色度図上で最も多彩な色を表現できる赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）３原色波長（Ｒ：６３０ｎｍ，Ｇ：５２０ｎｍ，Ｂ：４７０ｎｍ）の半導体レーザのうち、ＧとＢは、第２次高調波発生を利用するか、又はＺｎＳｅ系材料を用いて実現されているが、これらは実用には至っていない。
【０００５】
また、量子井戸構造を有するＧａＮ系半導体レーザは、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれもレーザ発振可能であることが理論的にはわかっており、青紫色発光レーザも、数千時間以上の室温連続発振が実現されている。しかし、その発振波長は、４００〜４５０ｎｍであって、液晶プロジェクタや光ディスクシステムの高密度記録用光源としては、より短波長の青色発光が望まれている。
また人工的にのみ作られるＧａＮ基板は、転位等の結晶欠陥が多く、これがＧａＮ系半導体レーザの高出力化や低しきい値化を阻害している。更に、ＧａＮ基板の欠陥に起因して、活性層等の多元系積層膜では組成の揺らぎが大きく、これが発振波長制御性を低いものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＧａＮ系材料は、次世代の液晶プロジェクタや光ディスクシステムの光源として期待されているが、上述のようにＧａＮ基板の結晶欠陥に起因して、高出力化や低しきい値化、発振波長制御性等が制限されているのが実状である。
【０００７】
この発明は、発振しきい値電流が低く、高出力化と発振波長制御性の向上を図った、窒化物系半導体を用いた半導体発光装置とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体発光装置は、基板と、この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された、窒化物系半導体からなるバッファ層と、前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもってエピタキシャル成長された下部クラッド層と、この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された窒化物系半導体からなる活性層と、この活性層を覆ってエピタキシャル成長された上部クラッド層と、この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る半導体発光装置はまた、基板と、この基板上に形成されて、表面に略垂直な側面をもって段差が形成された第１導電型の第１のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなるバッファ層と、このバッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長された第１導電型の第２のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる下部クラッド層と、この下部クラッド層の傾斜した成長面のみにエピタキシャル成長されて前記基板に対して傾斜した成長面を有する、第３のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる活性層と、この活性層を覆ってエピタキシャル成長された第２導電型の第４のＧａｘＩｎｙＡｌｚＢ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ、ｙ、ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）系半導体からなる上部クラッド層と、前記上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように形成される空隙部とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明による半導体発光装置の製造方法は、基板上に、窒化物系半導体層からなるバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、前記バッファ層の表面に略垂直の側面をもって段差を加工する工程と、前記バッファ層の前記段差の側面に前記基板に対して傾斜された成長面をもって下部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、 この下部クラッド層の傾斜された成長面のみに前記基板の面に対して傾斜した成長面をもって窒化物系半導体からなる活性層をエピタキシャル成長する工程と、この活性層を覆う上部クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、この上部クラッド層を貫通して前記段差の上面に達するように空隙部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、窒化物系半導体からなる活性層は、基板上に形成された段差の略垂直の側面に、基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長される。これにより、転位の多いＧａＮ等の窒化物系半導体を用いた場合でも、基板から活性層内に伝搬する貫通転位等の結晶欠陥を効果的に回避することができる。基板から多数の半導体層を格子不整合の条件で形成した場合には大きな歪み応力が発生しやすいが、この発明では活性層部分を段差の側面にエピタキシャル成長させるため、活性層に入る歪みをも抑えることができる。以上のようにこの発明によると、基板からの活性層に対する種々の影響を抑制できる結果、しきい値電流が低く、高出力であり、且つ発振波長の制御性の高い、窒化物系の半導体発光装置が得られる。
【００１２】
この発明において、具体的に、バッファ層の段差は、ストライブ上突起である。この突起は例えば、バッファ層をドライエッチングにより作られる。活性層は、このストライブ状突起の側面に沿ってストライプ状に形成される。
或いはまた、バッファ層の段差は、柱状突起とすることもできる。この様な柱状突起もバッファ層をドライエッチングして作られる。この場合活性層は、その柱状突起を周回する形状をもって形成される。
【００１３】
この発明による半導体発光装置は、例えば、基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が並列駆動されるようにチップ化することができる。或いはまた、基板上に形成された複数の活性層を含んで、これら複数の活性層が直列に駆動されるようにチップ化することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
［実施の形態１］
図１（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの断面図とチップ平面図を示している。ＧａＮ基板１０は、（０００１）ｃ軸Ｇａ面を主面とする、ｎ型ＧａＮ（Ｓｉドープ：５×１０18／ｃｍ3，８０μｍ）である。このＧａＮ基板１０上にｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層１１がエピタキシャル成長されている。バッファ層１１の面には、異方性ドライエッチングによりストライプ状突起２３を加工して作られた段差を有する。段差側面１２は、基板面に対して略垂直である。
【００１５】
段差の底面（溝部）には、ＳｉＯ2スペーサ１３が形成されている。そして、段差の側面１２を結晶成長の種として、横方向に、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層（Ｓｉドープ：５×１０18／ｃｍ3）１４及び活性層１５が順次エピタキシャル成長され、更に活性層１５を覆うようにｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層（Ｍｇドープ：５×１０18／ｃｍ3）１６がエピタキシャル成長されている。活性層１５は、具体的に、ｎ型ＧａＮ光導波層（Ｓｉドープ：１×１０18／ｃｍ3，０．１μｍ）、Ｉｎ0.11Ｇａ0.89Ｎ井戸層（３ｎｍ，３層）／Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ障壁層（６ｎｍ）による多重量子井戸層及び、ｐ型ＧａＮ光導波層（Ｍｇドープ：１×１０18／ｃｍ3，０．１μｍ）の積層構造として構成される、ＳＣＨ−ＭＱＷ（Separate Confinement Heterostructure Multi-Quantum Well）活性領域であり、横方向の幅が２μｍである。
【００１６】
クラッド層１４は、成長条件を適切に選択して、ほぼ段差の側面１２のみに選択的にエピタキシャル成長させることによって、基板１０の面に対して６０°程度の成長面をもって形成される。図では、突起２３の上面にもクラッド層１４が形成されているが、これは実際には、段差側面１２から横方向に成長したものが突起２３上にも張り出したものである。そして、クラッド層１４の成長面にその傾斜を維持して活性層１５が選択的にエピタキシャル成長される。従って、活性層１５は、基板１０の面に対してθ＝６０°程度の傾斜した面をもって形成されることになる。クラッド層１４の上面に僅かに活性層成分のＩｎＧａＮ層が成長したとしても、横方向にＳＣＨ−ＭＱＷ層の膜厚制御を最適化することで、活性層としては機能しない。
【００１７】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６の上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層（Ｍｇドープ：５×１０18／ｃｍ3，０．１μｍ）１７がエピタキシャル形成されている。このｐ型コンタクト層１６の上に、Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極１８が形成され、基板１０の裏面はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ型電極１９が形成されている。ｐ型電極１８は、ＡｕＳｎ半田層２０を介して、ＡｌＮサブマウントチップ２１に接続される。
【００１８】
この実施の形態の半導体レーザの製造工程を具体的に、図２Ａ〜図２Ｄを参照して説明する。まず、図２Ａに示すように、鏡面のＧａＮ基板１０の表面に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ＡｌＧａＮバッファ層１１を形成する。ここで、ＡｌＧａＮバッファ層１１のＡｌ組成比は、０から、この上に形成されるＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比の間であればよく、この間でＡｌ組成比が連続的に変化する状態としてもよいし、或いはこのＡｌＧａＮバッファ層１１のＡｌ組成比は膜厚方向に一定として、その下地に別途更にＡｌ組成比が変化するバッファ層を介在させるようにしてもよい。
【００１９】
ＡｌＧａＮバッファ層１１上に、図示しないＳｉＯ2マスクやレジストマスクを形成して、ＡｌＧａＮバッファ層１１を異方性ドライエッチングでエッチングすることにより、図２Ａに示すように所定間隔のストライプ状突起２３を形成する。このストライプ状突起２３の段差側面１２は略垂直面となり、これを次の結晶成長の面とするために、溝底部にはＳｉＯ2或いはＳｉＮ等のスペーサ１３を埋め込む。但し、必ずしもストライプ状突起２３である必要はなく、段差１２を得るためには溝加工でもよい。溝の深さがある程度以上深い場合には、スペーサ１３の埋め込みは省略することができる。またスペーサ１３として、レーザ発振の縦モード制御のための回折格子を形成してもよい。
【００２０】
次いで、図２Ｂに示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４をエピタキシャル成長し、続いてＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１５をエピタキシャル成長する。このとき、ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ストライブ状突起２３の段差側面１２を結晶成長の種として、主として斜め方向に成長するように、垂直方向の成長を抑制する。そのためには、キャリアガスである水素と窒素の混合比、アンモニアガスの分圧、成長温度を最適化することが必要になる。
【００２１】
例えば、キャリアガスのうち窒素ガスの比を高めると、横方向成長速度が増加し、しかもその成長主面は基板１０の面に対して垂直に近くなる。アンモニア分圧を増やすと、成長膜中に基板１０からの垂直方向の貫通転位が無秩序方向に動きやすくなり、成長時間と共に転位密度が低減し、更に点欠陥等の結晶欠陥も形成されにくくなる。成長温度を上げると、成長主面は、基板１０の面に対して垂直になりやすい。
【００２２】
これらを考慮して具体的にこの実施の形態では、キャリアガスの混合比を水素：窒素＝２：１とし、アンモニア分圧を３６０Ｔｏｒｒ（１／２気圧）とし、成長温度１０５０℃で、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４及びＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１５をエピタキシャル成長させた。これにより、クラッド層１４及び活性層１５は、基板１０に対して約６０°の傾斜をもって形成された。クラッド層１４は、突起２３の両側に成長したものが突起２上で連結された状態になる。活性層１５のＩｎＧａＮ量子井戸層については、成長温度を８００℃とし、窒素ガスだけの雰囲気で成長させた。斜面をもって形成される活性層１５のストライプ幅は、約２．１μｍである。
【００２３】
この後、図２Ｃに示すように、活性層１５及びクラッド層１４を覆うように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。このクラッド層１６は、ストライプ状突起２３の間を埋めて、ストライプ状突起２３の両側の成長層が結合して、やがて表面がほぼ平坦になるまで成長させる。但し、多少のＶ溝が残ってもよい。その後更に、図２Ｄに示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１７をエピタキシャル成長させて、表面をほぼ完全に平坦化する。
【００２４】
この後は、図１に示すように、ＧａＮコンタクト層１７上にｐ側電極１８及び半田層２０を形成する。ＧａＮ基板１０は、裏面を研磨して厚みを８０μｍ程度に調整した後、ｎ側電極１９を形成する。次いで、共振器長０．５ｍｍになるように、図２の断面と並行する劈開面をもってウェハを劈開する。そして、図１（ｂ）に示すチップの光出射端面Ａ，Ｂには、ＥＣＲ−ＣＶＤ（電子サイクロトロン共鳴ＣＶＤ）法或いはスパッタ法により、高反射膜をコートする。具体的に高反射膜は、レーザ発振波長の１／４波長厚のＴｉＯ２／ＳｉＯ２膜とする。更に、図２の面に直交する方向に切断して、それぞれに一つずつ活性層１５を含むようにチップ化した後、半田層２０の面とＡｌＮマウントチップ２１とを３２０℃で熱圧着する。
【００２５】
この実施の形態の半導体レーザは、順バイアスとなる電圧を印加したとき、ｐ側電極１８から流れ込む電流は、活性層１５を横方向に流れ、更に突起２３部分を下向きに流れてｎ側電極１９に入る。活性層１５の外側にも、上下クラッド層１６，１４が直接接触してｐｎ接合が形成されているが、その障壁はｐ型クラッド層１６と活性層１５の間の障壁より高く、従って活性層１５を横切る電流が支配的となることで、レーザ発振が可能になる。具体的に、動作電圧４．２Ｖで、しきい値電流３０ｍＡ、発振波長４０３ｎｍでの室温連続発振が認められた。８０℃、５０Ｗ駆動による素子寿命は、５０００時間以上であった。また、ファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）は水平角８°、垂直角２２°で単峰ピークを持ち、光ディスク応用に適したビーム特性が得られた。
【００２６】
この実施の形態のレーザでは、活性層は、基板面に垂直に成長したものではなく、ストライプ状突起の側面に横方向に成長させている。従って基板からの貫通転位の影響を受けず、転位密度の低い活性層となり、これにより漏洩電流が低いものとなる。また、活性層１５の中心のＭＱＷ層は、平坦なＧａ面を持つＧａＮ光導波層の表面に形成されるために、低しきい値電流での発振が可能になっている。更に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ストライプ状突起２３の側面に形成されるため、ＧａＮ基板１０の格子定数に影響されず、フリースタンディングである本来の格子定数に近い層となり、歪みや転位が少なく、クラック等も生じにくい。このため、このｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４をある程度厚くすることで、光閉じ込め効果を十分なものとすることができ、これが発振しきい値低減につながっている。
【００２７】
なお、動作電流の低減のために、クラッド層にＡｌＧａＮ／ＧａＮの超格子構造を採用することも有効である。活性層で発生した熱は、熱伝導率の高いＡｌＮサブマウントチップの使用によって、放熱が容易になっている。通常のレーザでは、活性層が基板に平行な薄い層として形成されるため、ＦＦＰは基板に垂直方向に長い楕円形となるが、この実施の形態の場合前述のように、通常のレーザのＦＦＰに対して６０°程度傾斜したＦＦＰが得られる。光ディスク応用等においては、このＦＦＰを円形に集光させるので問題はないが、システム上、基板面に垂直な楕円のＦＦＰが必要な場合には、回折格子等を用いて出力ビームを回転させればよい。
【００２８】
［実施の形態２］
図３は、別の実施の形態による窒化物系半導体レーザの断面を、図１（ａ）に対応させて示している。この実施の形態では、先の実施の形態のＧａＮ基板１０に代わって、サファイア基板３１を用いている。このサファイア基板３１上にｎ型ＧａＮコンタクト層３２を介して、この上に先の実施の形態と同様にｎ型ＡｌＧａＮバッファ層１１を形成している。このＡｌＧａＮバッファ層１１上の素子構成は、先の実施の形態と同じである。但し、サファイア基板３１が絶縁体であるため、ｎ側電極１９は、ｎ型ＧａＮコンタクト層３２が露出するまで孔開けエッチングを行って、その表面に形成している。
【００２９】
この実施の形態によっても先の実施の形態とほぼ同様のレーザ特性が得られる。サファイア基板の放熱性はＧａＮ基板のそれより劣るため、動作電流が僅かに上昇し、高温環境下では特性に影響が出る可能性がある。また、レーザ共振器形成のための劈開工程やチップ化工程で歩留まりが低下するおそれがあるが、基本的に絶縁性基板でも実施可能であることが確認された。
【００３１】
［実施の形態３］
図４は、別の実施の形態による窒化物系半導体レーザの断面を示している。この実施の形態では、ｎ型ＧａＮ基板１０上に形成された複数の活性層１５を含んで１チップ化することにより、高出力用のレーザアレイを構成している。各層の構成及び製造工程は、実施の形態１と同様である。但し、ストライプ状突起２３の上部に成長するｐ型半導体層は除去して、空隙５１としている。これは、ストライプ状突起２３の上部には、基板１０からの貫通転位が多く入り、ｐｎ接合で通電劣化を起こすことを防止するためである。空隙５１には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等の絶縁体を埋め込んでもよい。
【００３２】
それぞれ一つずつの活性層１５を持つ複数のレーザ素子ユニットに対して、ｎ側電極１９は共通に形成される。また各ｐ側電極１８も半田層２０を介して共通にサブマウント２１に接続されている。従って、複数のレーザ素子ユニットが並列駆動されて、高出力が得られる。
【００３３】
具体的に、１００個程度の活性層をもってレーザアレイを構成して、最大出力２０Ｗ以上は得られる。但しこの場合、各素子領域の層厚や組成比の揺らぎにより、発振波長は３９６ｎｍ〜４１０ｎｍという範囲の広いマルチモード発振となる。この様なアレイ化により、放熱性が問題になるが、これについては、サブマウント２１として、ＡｌＮに代わってペルチェ強制冷却器を用いれば、解決できる。
【００３７】
［実施の形態４］
実施の形態３で説明したような、複数の活性層を含んで並列駆動するタイプのＧａＮ系半導体レーザは、高出力が得られるだけでなく、各活性層の組成の揺らぎにより発振波長範囲が１０ｎｍを越えたマルチモードとなるため、特に投射型液晶プロジェクタ等に適用した場合に有効である。
【００３８】
図５は、その様な実施の形態の投射型液晶プロジェクタを示している。Ｒ、Ｇ、ＢのＧａＮ系半導体レーザ７２ａ、７２ｂ、７２ｃの出力ビームは、それぞれ、シリンドリカルレンズ（又は回折格子）７３ａ、７３ｂ、７３ｃにより円形ビームに変換され、コリメートレンズ系７４ａ、７４ｂ、７４ｃによりコリメートされて、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶板７１ａ、７１ｂ、７１ｃに照射される。液晶板７１ａ、７１ｂ、７１ｃの透過光は、ビームスプリッタ７５に入って合成されて、プロジェクションレンズ７６により拡大投射される。
【００３９】
具体的に、半導体レーザ７２ａ、７２ｂ、７２ｃは、実施の形態３における活性層のＩｎＧａＮ量子井戸層のＩｎ組成を選択することによってそれぞれ、中心波長６３０ｎｍ、５２０ｎｍ、４７０ｎｍの３原色レーザアレイとして構成する。この３波長レーザを用いることにより、演色される色度座標上での三角形は人間が感じる色の殆どを再生できるが、特に前述のように発振波長範囲が１０ｎｍ程度の範囲のマルチモードとなることで、再現できる色範囲はより拡大される。
【００４０】
具体的に、Ｒ，Ｇ，Ｂ半導体レーザ７２ａ，７２ｂ，７２ｃをそれぞれ１００個の活性層を含んで最大光出力２０Ｗを越えるものとすれば、白昼で１００インチ以上の投影に十分に耐えうる。光束１０００ｌｍを得るための光出力は、比視感度を考慮しても、赤色で５．５Ｗ、緑色で２．０Ｗ、青色で１６．１Ｗであるからである。このとき、Ｒ，Ｇ，Ｂ半導体レーザ７２ａ，７２ｂ，７２ｃの消費電力はそれぞれ、１５Ｗ，８Ｗ，９１Ｗとなる。これは、ランプ光源を用いた従来の室内用液晶プロジェクタの約２００Ｗに比べると、６０％程度の消費電力低減になる。しかも、半導体レーザは供給電流量を切り換えることにより光出力を切り換えることができるので、輝度調整も容易である。
【００４１】
この発明は上記実施の形態に限られない。例えば上記実施の形態では、異方性ドライエッチングによりバッファ層に段差を形成したが、他の方法を用いることもできる。例えば、基板やバッファ層等の下地上にマスクパターン（例えばＳｉＯ2，ＳｉＮ等）を形成し、このマスク開口に露呈する下地表面に、ＧａxＩｎyＡｌzＢ1-x-y-zＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）層を選択的に成長させることによっても同様に段差を形成することができる。また、基板としては、ＧａＮやサファイアの他、ＧａＡｓ，Ｓｉ，ＳｉＣ，ダイアモンド等の単結晶基板、或いはＡｌＮ等のセラミック基板を用い得る。また半導体レーザに限らず、ＬＥＤにも同様にこの発明を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、活性層は、基板上に形成された段差の略垂直の側面に、基板に対して傾斜した成長面をもってエピタキシャル成長され、基板からの貫通転位等の影響を受けないため、しきい値電流が低く、高出力であり、且つ発振波長の制御性の高い、窒化物系の半導体発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態による半導体レーザの構造を示す断面図と平面図である。
【図２Ａ】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】同実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図３】他の実施の形態による半導体レーザの断面図である。
【図４】他の実施の形態による半導体レーザの断面図である。
【図５】この発明による半導体レーザを適用した投射型液晶プロジェクタの構成を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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