JPH11266058A - 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオードInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フリップチップ型のレーザダイオードの共振器
の平頂部上面に形成するｐ電極の高さは、ｎ型層に接合
するｎ電極の高さと異なるため、このレーザダイオード
をヒートシンクに接続固定する際２つの電極の段差を半
田で全て解消しなければならなず、レーザダイオードを
傾けず正確に接続固定することが難しい。 【解決手段】共振器平頂部以外の共振器平頂部と同じ高
さのエッチングされずに残った窒化ガリウム系化合物半
導体最上層の上面と、この上面の第１部分領域から、エ
ッチングにより露出した半導体表面の第１部分領域を経
て、共振器平頂部の少なくとも１部分を露出させて共振
器平頂部まで形成された絶縁性保護膜と、共振器平頂部
の露出部に接合し絶縁性保護膜上に渡って形成されたｐ
電極と、上記上面の第２部分領域からエッチングにより
露出した半導体表面の第２部分領域に渡って形成された
ｎ電極とを設ける。
の平頂部上面に形成するｐ電極の高さは、ｎ型層に接合
するｎ電極の高さと異なるため、このレーザダイオード
をヒートシンクに接続固定する際２つの電極の段差を半
田で全て解消しなければならなず、レーザダイオードを
傾けず正確に接続固定することが難しい。 【解決手段】共振器平頂部以外の共振器平頂部と同じ高
さのエッチングされずに残った窒化ガリウム系化合物半
導体最上層の上面と、この上面の第１部分領域から、エ
ッチングにより露出した半導体表面の第１部分領域を経
て、共振器平頂部の少なくとも１部分を露出させて共振
器平頂部まで形成された絶縁性保護膜と、共振器平頂部
の露出部に接合し絶縁性保護膜上に渡って形成されたｐ
電極と、上記上面の第２部分領域からエッチングにより
露出した半導体表面の第２部分領域に渡って形成された
ｎ電極とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ｐ電極およびｎ電極の構造を
高度に鑑みた、窒化ガリウム系化合物半導体を用いたレ
ーザダイオードに関する。
高度に鑑みた、窒化ガリウム系化合物半導体を用いたレ
ーザダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイ
オードの従来技術としては、例えば、公開特許公報「特
開平９−１９９７８７：窒化物半導体レーザ素子」に記
載されたものがある。これらの従来技術における窒化ガ
リウム系化合物半導体レーザダイオードの模式的断面図
を図６に示す。６０１はサファイア基板、６０２はｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層、６０３は活性層、６０
４はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、６０５はｐ電
極、６０６はｎ電極である。また、６０８は予め電極パ
ターン６０７が形成された絶縁基板であり、半田６０９
により上記のｐ電極６０５およびｎ電極６０６と接続固
定されている。本図断面におけｐ電極６０５のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層６０４との接触部分の幅は、
電流狭窄を起こさせるために通常１〜３μｍと非常に狭
くなっている。また、ｐ電極６０５とｎ電極６０６との
間には、空間的に大きな段差がある。
オードの従来技術としては、例えば、公開特許公報「特
開平９−１９９７８７：窒化物半導体レーザ素子」に記
載されたものがある。これらの従来技術における窒化ガ
リウム系化合物半導体レーザダイオードの模式的断面図
を図６に示す。６０１はサファイア基板、６０２はｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層、６０３は活性層、６０
４はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、６０５はｐ電
極、６０６はｎ電極である。また、６０８は予め電極パ
ターン６０７が形成された絶縁基板であり、半田６０９
により上記のｐ電極６０５およびｎ電極６０６と接続固
定されている。本図断面におけｐ電極６０５のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層６０４との接触部分の幅は、
電流狭窄を起こさせるために通常１〜３μｍと非常に狭
くなっている。また、ｐ電極６０５とｎ電極６０６との
間には、空間的に大きな段差がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
図６に示すように、上記の６０１〜６０６より成る発光
素子を上記の６０７、６０８より成るヒートシンクに接
続固定する際、上記の段差を半田６０９で全て解消しな
ければならないため、レーザダイオードが傾きやすく、
リードフレームやヒートシンク上にある決まった一定の
角度に接続固定することが難しいという問題があった。
図６に示すように、上記の６０１〜６０６より成る発光
素子を上記の６０７、６０８より成るヒートシンクに接
続固定する際、上記の段差を半田６０９で全て解消しな
ければならないため、レーザダイオードが傾きやすく、
リードフレームやヒートシンク上にある決まった一定の
角度に接続固定することが難しいという問題があった。
【０００４】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたものであり、その目的は、リードフレームやヒー
トシンクに確実かつ正確に接続固定することが容易なレ
ーザダイオードを提供することである。
されたものであり、その目的は、リードフレームやヒー
トシンクに確実かつ正確に接続固定することが容易なレ
ーザダイオードを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第１の手段は、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体から成る複数の層を形成し、共振器部分を残してその
周辺部分をエッチングにより除去することで、共振器を
平頂な島、メサまたはリッジ型に形成したフリップチッ
プ構造の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード
において、共振器平頂部以外の共振器平頂部と同じ高さ
の上記のエッチングの対象とされずに残った窒化ガリウ
ム系化合物半導体最上層の上面と、この上面の第１部分
領域から、エッチングにより露出した半導体表面の第１
部分領域を経て、共振器平頂部の少なくとも１部分を露
出させて共振器平頂部まで形成された絶縁性保護膜と、
共振器平頂部の露出部に接合し、絶縁性保護膜上に渡っ
て形成されたｐ電極と、上記上面の第２部分領域から、
エッチングにより露出した半導体表面の第２部分領域に
渡って形成されたｎ電極とを設けることである。また、
第２の手段は、上記第１の手段において、共振器をメサ
ストライプ型の端面発光型とし、この共振器の平頂部露
出部が共振器の両端面にまで達することにより上記の絶
縁性保護膜が二分されるようにこの平頂部露出部を設け
ることである。また、第３の手段は、上記第１の手段に
おいて、共振器を島型の面発光型とすることである。ま
た、第４の手段は、上記の手段において、ｎ電極の膜厚
をｐ電極の膜厚と絶縁性保護膜の膜厚との和に略一致さ
せることにより、ｎ電極の高さをｐ電極の高さと略一致
させることである。また、第５の手段は、上記の手段に
おいて、ｐ電極の上方平頂部の面積をｎ電極の上方平頂
部の面積と略一致するほどにまで広くすることである。
更に、第６の手段は、上記の手段において、ｐ電極の共
振器平頂部露出部上の部分を透光性の薄膜金属により形
成することである。
めの第１の手段は、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体から成る複数の層を形成し、共振器部分を残してその
周辺部分をエッチングにより除去することで、共振器を
平頂な島、メサまたはリッジ型に形成したフリップチッ
プ構造の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード
において、共振器平頂部以外の共振器平頂部と同じ高さ
の上記のエッチングの対象とされずに残った窒化ガリウ
ム系化合物半導体最上層の上面と、この上面の第１部分
領域から、エッチングにより露出した半導体表面の第１
部分領域を経て、共振器平頂部の少なくとも１部分を露
出させて共振器平頂部まで形成された絶縁性保護膜と、
共振器平頂部の露出部に接合し、絶縁性保護膜上に渡っ
て形成されたｐ電極と、上記上面の第２部分領域から、
エッチングにより露出した半導体表面の第２部分領域に
渡って形成されたｎ電極とを設けることである。また、
第２の手段は、上記第１の手段において、共振器をメサ
ストライプ型の端面発光型とし、この共振器の平頂部露
出部が共振器の両端面にまで達することにより上記の絶
縁性保護膜が二分されるようにこの平頂部露出部を設け
ることである。また、第３の手段は、上記第１の手段に
おいて、共振器を島型の面発光型とすることである。ま
た、第４の手段は、上記の手段において、ｎ電極の膜厚
をｐ電極の膜厚と絶縁性保護膜の膜厚との和に略一致さ
せることにより、ｎ電極の高さをｐ電極の高さと略一致
させることである。また、第５の手段は、上記の手段に
おいて、ｐ電極の上方平頂部の面積をｎ電極の上方平頂
部の面積と略一致するほどにまで広くすることである。
更に、第６の手段は、上記の手段において、ｐ電極の共
振器平頂部露出部上の部分を透光性の薄膜金属により形
成することである。
【０００６】
【作用及び発明の効果】図１に、本発明による窒化ガリ
ウム系化合物半導体レーザダイオード１００の模式的断
面図を示す。１０１はサファイア基板、１０２はｎ型窒
化ガリウム系化合物半導体層、１０３は活性層、１０４
はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、１０５はｐ電
極、１０６はｎ電極である。また、１０８は予め電極パ
ターン１０７が形成されたヒートシンクであり、半田ま
たは導電性接着剤１０９により上記のｐ電極１０５およ
びｎ電極１０６と接続固定されている。本図断面におけ
ｐ電極１０５のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１０
４との接触部分の幅は、電流狭窄を起こさせるために通
常１〜３μｍと非常に狭くなっている。本図からも判る
ように、本発明によれば、ｐ電極１０５を予め電極パタ
ーン１０７が形成されたヒートシンク１０８に半田また
は導電性接着剤１０９により接続固定する際のｐ電極１
０５の半田または導電性接着剤１０９との接触面積を従
来よりも大幅に広く取ることができる。このため、ｐ電
極１０５をヒートシンク１０８に確実に接続固定するこ
とができる。また、ｐ電極１０５の高さとｎ電極１０６
の高さを容易に同じにでき、これにより、１０１〜１０
６及び１１０より成る発光素子を１０７、１０８より成
る基板に接続固定する際に、発光素子が傾かないので、
正確に接続固定することができる。 また、本発明によ
れば、ｐ電極１０５の表面積は従来のｐ電極６０５の表
面積よりも大幅に広く、また、ｐ電極１０５は共振器を
包む構造となっているので、電流狭窄による活性層から
の発熱を外部に放熱し易いという効果もある。
ウム系化合物半導体レーザダイオード１００の模式的断
面図を示す。１０１はサファイア基板、１０２はｎ型窒
化ガリウム系化合物半導体層、１０３は活性層、１０４
はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、１０５はｐ電
極、１０６はｎ電極である。また、１０８は予め電極パ
ターン１０７が形成されたヒートシンクであり、半田ま
たは導電性接着剤１０９により上記のｐ電極１０５およ
びｎ電極１０６と接続固定されている。本図断面におけ
ｐ電極１０５のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１０
４との接触部分の幅は、電流狭窄を起こさせるために通
常１〜３μｍと非常に狭くなっている。本図からも判る
ように、本発明によれば、ｐ電極１０５を予め電極パタ
ーン１０７が形成されたヒートシンク１０８に半田また
は導電性接着剤１０９により接続固定する際のｐ電極１
０５の半田または導電性接着剤１０９との接触面積を従
来よりも大幅に広く取ることができる。このため、ｐ電
極１０５をヒートシンク１０８に確実に接続固定するこ
とができる。また、ｐ電極１０５の高さとｎ電極１０６
の高さを容易に同じにでき、これにより、１０１〜１０
６及び１１０より成る発光素子を１０７、１０８より成
る基板に接続固定する際に、発光素子が傾かないので、
正確に接続固定することができる。 また、本発明によ
れば、ｐ電極１０５の表面積は従来のｐ電極６０５の表
面積よりも大幅に広く、また、ｐ電極１０５は共振器を
包む構造となっているので、電流狭窄による活性層から
の発熱を外部に放熱し易いという効果もある。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。図２に、図１のレーザダイオー
ド１００に用いた本発明による窒化ガリウム系化合物半
導体レーザダイオードの製造工程の流れ図を示す。本レ
ーザダイオードは、以下のように（Ａ）〜（Ｃ）の順序
に従って製造された。 （Ａ）まず、サファイア基板１０１、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層１０４等より成る窒化ガリウム系
化合物半導体結晶の最上層の上面にフォトレジストを一
様に塗布し、フォトリソグラフィにより所定領域のフォ
トレジストを除去することにより、（ａ）に示したよう
にエッチングマスク２０１を形成した。その後、（ａ）
の点線で示した部分を反応性イオンビームエッチングに
よりドライエッチングし、更にエッチングマスク２０１
を除去した。 （Ｂ）次に、エレクトロンビーム蒸着により、上方露出
部に一様にＳｉＯ2 より成る膜厚約2000nmの絶縁性保護
膜１１０を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソ
グラフィー工程を経て（ｂ）に示すように、共振器平頂
部のｐ電極１０５接合部分とｎ電極１０６形成部分をウ
ェットエッチングにより露出させた後、エッチングマス
クを除去した。
基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。図２に、図１のレーザダイオー
ド１００に用いた本発明による窒化ガリウム系化合物半
導体レーザダイオードの製造工程の流れ図を示す。本レ
ーザダイオードは、以下のように（Ａ）〜（Ｃ）の順序
に従って製造された。 （Ａ）まず、サファイア基板１０１、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層１０４等より成る窒化ガリウム系
化合物半導体結晶の最上層の上面にフォトレジストを一
様に塗布し、フォトリソグラフィにより所定領域のフォ
トレジストを除去することにより、（ａ）に示したよう
にエッチングマスク２０１を形成した。その後、（ａ）
の点線で示した部分を反応性イオンビームエッチングに
よりドライエッチングし、更にエッチングマスク２０１
を除去した。 （Ｂ）次に、エレクトロンビーム蒸着により、上方露出
部に一様にＳｉＯ2 より成る膜厚約2000nmの絶縁性保護
膜１１０を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソ
グラフィー工程を経て（ｂ）に示すように、共振器平頂
部のｐ電極１０５接合部分とｎ電極１０６形成部分をウ
ェットエッチングにより露出させた後、エッチングマス
クを除去した。
【０００８】（Ｃ）その後、以下の(1) 〜(7) の順序に
従って、ｐ電極１０５及びｎ電極１０６が、図２（ｃ）
に示すように形成された。 (1）フォトレジストを上方露出部に一様に塗布し、フォ
トリソグラフィによりｐ電極１０５の形成部分だけを露
出させ、蒸着装置にて、10-6Torrオーダ以下の高真空に
排気した後、フォトレジスト上及び露出させた上記のｐ
電極１０５の形成部分の上に、膜厚約15ÅのCoを成膜
し、このCoより形成された薄膜金属層の上に膜厚約60Å
のAuより成る薄膜金属層を成膜した。 (2) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト上に堆積したCo、Auを除去し、C
o、Auの２層より成る膜厚約75Åの薄膜金属層を形成し
た。 (3) その後、ｐ電極の低抵抗化と共振器平頂部との接触
面におけるオーミック性の向上のため、上記薄膜金属層
の熱処理を行った。即ち、試料雰囲気を真空ポンプで排
気し、O2ガスを供給して圧力１０Ｐａとし、その状態で
雰囲気温度を約570℃にして、約4 分程度加熱した。 (4) 上記の工程により形成されたCo、Auの２層より成る
膜厚約75Åの薄膜金属層上に、更に、３層の金属層より
成る厚膜金属層を形成するために、フォトレジストを一
様に塗布して、厚膜金属層の形成部分のフォトレジスト
に窓を開ける。その後、膜厚約５００Åのニッケル(Ni)
層と、膜厚約６００Åのチタン(Ti)層と、膜厚約５００
０Åのニッケル(Ni)層とを上記薄膜金属層の上に順次蒸
着により成膜させ、(2) の工程と同様にリフトオフ法に
より、Ni、Ti、Niの３層より成る膜厚約6100Åの厚膜金
属層を形成した。以上のようにして、ＳｉＯ2 より成る
膜厚約2000nmの絶縁性保護膜１１０の上にCo、Au、Ni、
Ti、Niの５層より成る膜厚約6000Åのｐ電極１０５を図
２（ｃ）に示したように形成した。
従って、ｐ電極１０５及びｎ電極１０６が、図２（ｃ）
に示すように形成された。 (1）フォトレジストを上方露出部に一様に塗布し、フォ
トリソグラフィによりｐ電極１０５の形成部分だけを露
出させ、蒸着装置にて、10-6Torrオーダ以下の高真空に
排気した後、フォトレジスト上及び露出させた上記のｐ
電極１０５の形成部分の上に、膜厚約15ÅのCoを成膜
し、このCoより形成された薄膜金属層の上に膜厚約60Å
のAuより成る薄膜金属層を成膜した。 (2) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト上に堆積したCo、Auを除去し、C
o、Auの２層より成る膜厚約75Åの薄膜金属層を形成し
た。 (3) その後、ｐ電極の低抵抗化と共振器平頂部との接触
面におけるオーミック性の向上のため、上記薄膜金属層
の熱処理を行った。即ち、試料雰囲気を真空ポンプで排
気し、O2ガスを供給して圧力１０Ｐａとし、その状態で
雰囲気温度を約570℃にして、約4 分程度加熱した。 (4) 上記の工程により形成されたCo、Auの２層より成る
膜厚約75Åの薄膜金属層上に、更に、３層の金属層より
成る厚膜金属層を形成するために、フォトレジストを一
様に塗布して、厚膜金属層の形成部分のフォトレジスト
に窓を開ける。その後、膜厚約５００Åのニッケル(Ni)
層と、膜厚約６００Åのチタン(Ti)層と、膜厚約５００
０Åのニッケル(Ni)層とを上記薄膜金属層の上に順次蒸
着により成膜させ、(2) の工程と同様にリフトオフ法に
より、Ni、Ti、Niの３層より成る膜厚約6100Åの厚膜金
属層を形成した。以上のようにして、ＳｉＯ2 より成る
膜厚約2000nmの絶縁性保護膜１１０の上にCo、Au、Ni、
Ti、Niの５層より成る膜厚約6000Åのｐ電極１０５を図
２（ｃ）に示したように形成した。
【０００９】(5) その後、フォトレジストを上方露出部
に一様に塗布し、（Ａ）のドライエッチングによる露出
面及び窒化ガリウム系化合物半導体結晶の最上層の上面
のｎ電極を形成する所定領域にフォトリソグラフィによ
り窓を形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気し
た後、膜厚約１７５Åのバナジウム(V) 層と、膜厚約１
０００Åのアルミニウム(Al)層と、膜厚約５００Åのバ
ナジウム(V) 層と、膜厚約５０００Åのニッケル(Ni)層
とを順次蒸着した。 (6) 更に、膜厚約５００Åのバナジウム(V) 層と、膜厚
約６０００Åのニッケル(Ni)層とを１周期として、これ
を３周期順次蒸着した。 (7) 最後に、(2) の工程と同様にリフトオフ法により、
Ｖ、Al、( Ｖ、Ni) ×４の１０層より成る膜厚約26000
Åのｎ電極１０６を図２（ｃ）に示したように形成し
た。
に一様に塗布し、（Ａ）のドライエッチングによる露出
面及び窒化ガリウム系化合物半導体結晶の最上層の上面
のｎ電極を形成する所定領域にフォトリソグラフィによ
り窓を形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気し
た後、膜厚約１７５Åのバナジウム(V) 層と、膜厚約１
０００Åのアルミニウム(Al)層と、膜厚約５００Åのバ
ナジウム(V) 層と、膜厚約５０００Åのニッケル(Ni)層
とを順次蒸着した。 (6) 更に、膜厚約５００Åのバナジウム(V) 層と、膜厚
約６０００Åのニッケル(Ni)層とを１周期として、これ
を３周期順次蒸着した。 (7) 最後に、(2) の工程と同様にリフトオフ法により、
Ｖ、Al、( Ｖ、Ni) ×４の１０層より成る膜厚約26000
Åのｎ電極１０６を図２（ｃ）に示したように形成し
た。
【００１０】本発明の第１の実施例を以下図３を用いて
説明する。図３に、本発明によるメサストライプ型の窒
化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード３００の斜
視図を示す。本レーザダイオード３００は、上記の
（Ａ）〜（Ｃ）に示した手順により製造されたものであ
り、図３の一点鎖線で示した断面において、図２（ｃ）
の断面図に示した構造を持つ。ただし、従来通りの端面
発光の光閉じ込め機構により、本レーザダイオード３０
０は、図１に示すように接続、構成することで端面発光
する。
説明する。図３に、本発明によるメサストライプ型の窒
化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード３００の斜
視図を示す。本レーザダイオード３００は、上記の
（Ａ）〜（Ｃ）に示した手順により製造されたものであ
り、図３の一点鎖線で示した断面において、図２（ｃ）
の断面図に示した構造を持つ。ただし、従来通りの端面
発光の光閉じ込め機構により、本レーザダイオード３０
０は、図１に示すように接続、構成することで端面発光
する。
【００１１】本発明の第２の実施例を以下図４を用いて
説明する。図４に、本発明による島型の窒化ガリウム系
化合物半導体レーザダイオード４００の斜視図を示す。
本レーザダイオード４００は、前記の（Ａ）〜（Ｃ）に
示した手順により製造されたものであり、図４の一点鎖
線で示した断面において、図２（ｃ）の断面図に示した
構造を持つ。ただし、従来通りの面発光の光閉じ込め機
構により、本レーザダイオード４００は、図１に示すよ
うに接続、構成することでサファイア基板１０１側より
面発光する。
説明する。図４に、本発明による島型の窒化ガリウム系
化合物半導体レーザダイオード４００の斜視図を示す。
本レーザダイオード４００は、前記の（Ａ）〜（Ｃ）に
示した手順により製造されたものであり、図４の一点鎖
線で示した断面において、図２（ｃ）の断面図に示した
構造を持つ。ただし、従来通りの面発光の光閉じ込め機
構により、本レーザダイオード４００は、図１に示すよ
うに接続、構成することでサファイア基板１０１側より
面発光する。
【００１２】本発明の第３の実施例を以下図５を用いて
説明する。図５に、ｐ電極に透光性の薄膜金属を用いた
本発明による島型の窒化ガリウム系化合物半導体素子５
００の平面図（ａ）およびその断面図（ｂ）を示す。ｐ
電極５０５は、図５からも分かるようにＳｉＯ2 より成
る膜厚約2000Åの絶縁性保護膜１１０上及びウェットエ
ッチングにより露出された共振器平頂部のｐ電極５０５
接合部分に渡って形成されている。このｐ電極５０５
は、上記の領域に膜厚約40ÅのCoを成膜後、このCoより
形成された薄膜金属層の上に膜厚約60ÅのAuより成る薄
膜金属層を成膜し、更に、前記（Ｃ）-(3)と同様の熱処
理を施すことにより形成された。この構成により、膜厚
約１００Åのｐ電極５０５は、透光性を有する。ｎ電極
５０６は、図５からも分かるようにドライエッチングに
よる露出面及び窒化ガリウム系化合物半導体結晶の最上
層の上面に渡って形成されている。このｎ電極５０６
は、上記の領域に、膜厚約２００Åのバナジウム(V) 層
と、膜厚約１０００Åのアルミニウム(Al)層と、膜厚約
５００Åのバナジウム(V) 層と、膜厚約５０００Åのニ
ッケル(Ni)層とを順次蒸着し、更に、膜厚約５００Åの
バナジウム(V) 層と膜厚約６０００Åのニッケル(Ni)層
とを１周期として、これを２周期順次蒸着すことにより
形成された。
説明する。図５に、ｐ電極に透光性の薄膜金属を用いた
本発明による島型の窒化ガリウム系化合物半導体素子５
００の平面図（ａ）およびその断面図（ｂ）を示す。ｐ
電極５０５は、図５からも分かるようにＳｉＯ2 より成
る膜厚約2000Åの絶縁性保護膜１１０上及びウェットエ
ッチングにより露出された共振器平頂部のｐ電極５０５
接合部分に渡って形成されている。このｐ電極５０５
は、上記の領域に膜厚約40ÅのCoを成膜後、このCoより
形成された薄膜金属層の上に膜厚約60ÅのAuより成る薄
膜金属層を成膜し、更に、前記（Ｃ）-(3)と同様の熱処
理を施すことにより形成された。この構成により、膜厚
約１００Åのｐ電極５０５は、透光性を有する。ｎ電極
５０６は、図５からも分かるようにドライエッチングに
よる露出面及び窒化ガリウム系化合物半導体結晶の最上
層の上面に渡って形成されている。このｎ電極５０６
は、上記の領域に、膜厚約２００Åのバナジウム(V) 層
と、膜厚約１０００Åのアルミニウム(Al)層と、膜厚約
５００Åのバナジウム(V) 層と、膜厚約５０００Åのニ
ッケル(Ni)層とを順次蒸着し、更に、膜厚約５００Åの
バナジウム(V) 層と膜厚約６０００Åのニッケル(Ni)層
とを１周期として、これを２周期順次蒸着すことにより
形成された。
【００１３】レーザ光を反射する金属層５２０は、膜厚
約1000Åの銀(Ag)を蒸着した金属層である。また、ヒー
トシンク５０８は、共振器の上部（図５（ｂ）では下
部）に、レーザ光を通すロの字型の穴をもつ。以上の構
成及び従来通りの面発光の光閉じ込め機構により、図５
（ｂ）の本窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオー
ド５００は、透光性を有するｐ電極５０５の側より面発
光する。本窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオー
ド５００は、共振器平頂部上面を除く半導体結晶最上層
上面の上方に形成されているｎ電極５０６及びｐ電極５
０５を上記のレーザ光を通すロの字型の穴をもつヒート
シンク５０８により、ロの字型の穴の回りほぼ１周に渡
る広面積において半田または銀ペースト等の導電性接着
剤１０９で接合固定されるため、安定性に優れており、
傾きにくく、確実に接合固定できる構造となっている。
約1000Åの銀(Ag)を蒸着した金属層である。また、ヒー
トシンク５０８は、共振器の上部（図５（ｂ）では下
部）に、レーザ光を通すロの字型の穴をもつ。以上の構
成及び従来通りの面発光の光閉じ込め機構により、図５
（ｂ）の本窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオー
ド５００は、透光性を有するｐ電極５０５の側より面発
光する。本窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオー
ド５００は、共振器平頂部上面を除く半導体結晶最上層
上面の上方に形成されているｎ電極５０６及びｐ電極５
０５を上記のレーザ光を通すロの字型の穴をもつヒート
シンク５０８により、ロの字型の穴の回りほぼ１周に渡
る広面積において半田または銀ペースト等の導電性接着
剤１０９で接合固定されるため、安定性に優れており、
傾きにくく、確実に接合固定できる構造となっている。
【００１４】また、上記の第１、第２及び第３の実施例
では、絶縁性保護膜１１０は、ｎ電極１０６、５０６上
には形成されていないが、絶縁性保護膜１１０は、ｎ電
極１０６、５０６形成後にｎ電極１０６、５０６上に渡
って形成してもよい。この場合には、絶縁性保護膜１１
０のｎ電極１０６、５０６上部平頂部に及んでいる部分
の少なくとも一部分に対して、図２（ｂ）で示したウエ
ットエッチングと同様のエッチングを施し、ｎ電極１０
６、５０６の上部平頂部を再度露出させる。この時、共
振器平頂部の絶縁性保護膜１１０を全面ウエットエッチ
ングするならば、ｎ電極１０６、５０６上部平頂部の絶
縁性保護膜１１０も全面ウエットエッチングし、共振器
平頂部の絶縁性保護膜１１０を一部だけウエットエッチ
ングするならば、ｎ電極１０６、５０６上部平頂部の絶
縁性保護膜１１０も一部だけウエットエッチングする。
この構成によれば、ｐ電極１０５、５０５とｎ電極１０
６、５０６との間の絶縁性を確実かつ容易に確保でき、
かつ、絶縁性保護膜１１０の膜厚が一様であれば、ｐ電
極１０５、５０５の膜厚をｎ電極１０６、５０６の膜厚
と同じにすることにより、レーザダイオードが傾かな
い。
では、絶縁性保護膜１１０は、ｎ電極１０６、５０６上
には形成されていないが、絶縁性保護膜１１０は、ｎ電
極１０６、５０６形成後にｎ電極１０６、５０６上に渡
って形成してもよい。この場合には、絶縁性保護膜１１
０のｎ電極１０６、５０６上部平頂部に及んでいる部分
の少なくとも一部分に対して、図２（ｂ）で示したウエ
ットエッチングと同様のエッチングを施し、ｎ電極１０
６、５０６の上部平頂部を再度露出させる。この時、共
振器平頂部の絶縁性保護膜１１０を全面ウエットエッチ
ングするならば、ｎ電極１０６、５０６上部平頂部の絶
縁性保護膜１１０も全面ウエットエッチングし、共振器
平頂部の絶縁性保護膜１１０を一部だけウエットエッチ
ングするならば、ｎ電極１０６、５０６上部平頂部の絶
縁性保護膜１１０も一部だけウエットエッチングする。
この構成によれば、ｐ電極１０５、５０５とｎ電極１０
６、５０６との間の絶縁性を確実かつ容易に確保でき、
かつ、絶縁性保護膜１１０の膜厚が一様であれば、ｐ電
極１０５、５０５の膜厚をｎ電極１０６、５０６の膜厚
と同じにすることにより、レーザダイオードが傾かな
い。
【００１５】また、上記実施例では、膜厚約1000Åの銀
(Ag)から成るレーザ光を反射する金属層５２０を蒸着に
より設けたが、金属層５２０を構成する金属はいずれの
種類でもよく、光を反射できる程度の膜厚を有していれ
ばよい。又、蒸着以外の方法を用いて金属層５２０を形
成してもよい。
(Ag)から成るレーザ光を反射する金属層５２０を蒸着に
より設けたが、金属層５２０を構成する金属はいずれの
種類でもよく、光を反射できる程度の膜厚を有していれ
ばよい。又、蒸着以外の方法を用いて金属層５２０を形
成してもよい。
【００１６】なお、活性層１０３の構造は、ＳＱＷ構造
でもＭＱＷ構造でもよい。また、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１０２およびｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１０４は、それぞれ複数の層で構成してもよい。
即ち、それらの各層は、クラッド層、コンタクト層の２
層で構成してもよい。活性層及びその他の層は、任意の
混晶比の４元、３元、２元系のAlx Gay In1-x-y N （０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）として良い。
でもＭＱＷ構造でもよい。また、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１０２およびｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１０４は、それぞれ複数の層で構成してもよい。
即ち、それらの各層は、クラッド層、コンタクト層の２
層で構成してもよい。活性層及びその他の層は、任意の
混晶比の４元、３元、２元系のAlx Gay In1-x-y N （０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）として良い。
【図１】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザダイオード１００の模式的断面図。
ザダイオード１００の模式的断面図。
【図２】本発明による窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザダイオードの製造工程の流れ図。
ザダイオードの製造工程の流れ図。
【図３】本発明によるメサストライプ型の窒化ガリウム
系化合物半導体レーザダイオード３００の斜視図。
系化合物半導体レーザダイオード３００の斜視図。
【図４】本発明による島型の窒化ガリウム系化合物半導
体レーザダイオード４００の斜視図。
体レーザダイオード４００の斜視図。
【図５】ｐ電極に透光性の薄膜金属を用いた本発明によ
る島型の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード
５００の平面図（ａ）およびそのレーザダイオードの断
面図（ｂ）。
る島型の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード
５００の平面図（ａ）およびそのレーザダイオードの断
面図（ｂ）。
【図６】従来技術による窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザダイオード６００の模式的断面図。
ーザダイオード６００の模式的断面図。
１００、３００、４００、 ５００、６００…窒化ガリウム系化合物半導体レーザダ
イオード １０１、６０１…サファイア基板 １０２、６０２…ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １０３、６０３…活性層 １０４、６０４…ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １０５、６０５…ｐ電極 １０６、６０６…ｎ電極 １０７、６０７…電極パターン １０８、６０８…ヒートシンク １０９、６０９…半田または導電性接着剤 １１０…絶縁性保護膜 ２０１…フォトレジストより成るエッチングマスク ５０５…透光性の薄膜金属より成るｐ電極 ５０８…レーザ光を通す穴をもつヒートシンク ５２０…レーザ光を反射する金属層
イオード １０１、６０１…サファイア基板 １０２、６０２…ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １０３、６０３…活性層 １０４、６０４…ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １０５、６０５…ｐ電極 １０６、６０６…ｎ電極 １０７、６０７…電極パターン １０８、６０８…ヒートシンク １０９、６０９…半田または導電性接着剤 １１０…絶縁性保護膜 ２０１…フォトレジストより成るエッチングマスク ５０５…透光性の薄膜金属より成るｐ電極 ５０８…レーザ光を通す穴をもつヒートシンク ５２０…レーザ光を反射する金属層
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る複数の層を形成し、共振器部分を残してその周辺
部分をエッチングにより除去することで、共振器を平頂
な島、メサまたはリッジ型に形成したフリップチップ構
造の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオードにお
いて、 前記共振器平頂部以外の前記共振器平頂部と同じ高さの
前記エッチングの対象とされずに残った窒化ガリウム系
化合物半導体最上層の上面と、 前記上面の第１部分領域から、前記エッチングにより露
出した半導体表面の第１部分領域を経て、前記共振器平
頂部の少なくとも１部分を露出させて前記共振器平頂部
まで形成された絶縁性保護膜と、 前記共振器平頂部の露出部に接合し、前記絶縁性保護膜
上に渡って形成されたｐ電極と、 前記上面の第２部分領域から、前記エッチングにより露
出した半導体表面の第２部分領域に渡って形成されたｎ
電極とを有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体レーザダイオード。 - 【請求項２】 前記共振器は、メサストライプ型の端面
発光型であり、前記共振器平頂部露出部は、前記共振器
の両端面にまで達することにより前記絶縁性保護膜を二
分していることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体レーザダイオード。 - 【請求項３】 前記共振器は、島型の面発光型であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザダイオード。 - 【請求項４】 前記ｎ電極の膜厚が前記ｐ電極の膜厚と
前記絶縁性保護膜の膜厚との和に略一致していることに
より、前記ｎ電極の高さは、前記ｐ電極の高さと略一致
していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダ
イオード。 - 【請求項５】 前記ｐ電極の上方平頂部の面積は、前記
ｎ電極の上方平頂部の面積と略一致するほどにまで広い
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオー
ド。 - 【請求項６】 前記ｐ電極の前記共振器平頂部露出部上
の部分は、透光性の薄膜金属により形成されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記
載の窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8805998A JP3652108B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8805998A JP3652108B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11266058A true JPH11266058A (ja) | 1999-09-28 |
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ID=13932286
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8805998A Expired - Fee Related JP3652108B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
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|---|---|
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Cited By (16)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003188463A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-04 | Seiko Epson Corp | 発光装置、光モジュール、表示装置、光伝送装置 |
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-
1998
- 1998-03-16 JP JP8805998A patent/JP3652108B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3652108B2 (ja) | 2005-05-25 |
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