氮化物半导体激光装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术在ＧａＮ基板上形成平坦性及结晶性优越的ＩＩＩ族氮化物系半导体层，得到接近高斯形状的垂直ＦＦＰ形状。氮化物半导体激光装置具有层叠结构体（１２０），该层叠结构体（１２０）包括：包括ｎ型ＧａＮ的基板（１０１）；在基板（１０１）的主面上与该主面相接而形成的包括ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（其中，ｘ为０＜ｘ＜１）的ｎ型包覆层（１０２）；在该ｎ型包覆层（１０２）上形成的ＭＱＷ活性层（１０４）；在该ＭＱＷ活性层（１０４）上形成的ｐ型包覆层（１０７）。基板（１０１）的主面相对于面方位的（０００１）面以０．３５°以上且０．７°以下的范围倾斜。另外，构成ｎ型包覆层（１０２）的ＡｌｘＧａ１－ｘＮ中的Ａｌ组成ｘ为０．０２５以上且０．０４以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括在包含氮化镓(GaN)的基板上形成的氮化物半导体的半导体激 光装置及其制造方法。
技术介绍
从以往开始，作为通信用激光装置或CD (Compact Disc)或DVD (Digital Versatile Disc)用读出及写入元件，广泛地使用AlGaAs系红外激光装置或AlInGaP系红 色激光装置等iii-v族氮化物半导体激光装置。 进而，近年来，实现了使用由AlxGazIni—x—ZN(其中，O《x《l，O《z《1， 0《1-x-z《1)表示的III族氮化物系半导体，进而能够输出波长短的蓝色光或紫外光的 半导体激光装置。例如，作为Blu-ray-Disc(注册商标)等高密度盘的写入及读出光源，实 用化了 III族氮化物半导体激光装置。当今，在再生用用途中，市售有输出为几十mW的低 输出的蓝色激光装置、及记录用lOOmW级的高输出激光装置。今后，面向记录速度的提高， 将寻求进一步的高输出化，200mW级的激光装置也将登陆市场。 以往，在制作使用了 III族氮化物系半导体的发光元件的情况下，基板主要使用 蓝宝石(单晶氧化铝)基板。然而，蓝宝石基板、和在其上形成的III族氮化物系半导体的 晶格不匹配率为约13% ，且极大。因此，导致在蓝宝石基板上生长的氮化物系半导体以高密 度含有错位等缺陷，难以得到良好质量的III族氮化物系半导体。 因此，开发了缺陷密度少的氮化镓(GaN)基板，盛行有关GaN基板的利用方法的研 究开发。提出了将GaN基板主要作为半导体激光装置用基板利用。 在GaN基板上使III族氮化物系半导体生长的情况下，若使该III族氮化物系半 导体在晶面的C面即面方位的(0001)面上生长，则导致在生长的III族氮化物系半导体的 表面得不到良好的平坦性或结晶性的问题。针对该问题，在专利文献1中，提出了通过使 GaN基板的上表面相对于C面倾斜0.03°以上且10°以上，减少在GaN基板形成的半导体 发光层的上表面形成的半导体层的晶格缺陷，能够实现长寿命化的技术。 另外，从提高生长的半导体层的表面的平坦性的观点出发，在专利文献2中记载 了使GaN基板的上表面相对于C面向结晶轴的〈1-100〉方向以0. 1°以上且l.O。以下的 范围倾斜的GaN基板有效，另外，在专利文献3中记载了以0.3。 0.7°的范围倾斜的GaN 基板有效。还有，在本申请说明书中，对面方位及结晶轴的指数标注的负的符号(_)便利地 表示与该负的符号连续的_的指数的反转。 进而，在专利文献4中记载了由于使用在包括n型GaN的缓冲层上，作为包覆层，层叠组成相互不同的III族氮化物半导体而成的超晶格层，其单个层成为弹性极限膜厚以下，因此，结晶性极其良好，故未发生裂纹的、结晶性良好且极其平坦的膜能够生长，激光装置的寿命飞跃性地变得良好。专利文献1特开2000-223743号公报专利文献2特开2006-156958号公报专利文献3特开2004-327655号公报 专利文献4特开2002-261014号公报 在利用GaN基板，形成半导体激光装置等的情况下，不仅期望在GaN基板上形成的 III族氮化物系半导体层中的结晶性良好，而且该III族氮化物系半导体层的表面中的平 坦性也良好。 这是因为由于平坦性的降低，光散射，该散射光在激光共振器的共振方向上多重 发射，与主激光发生干涉，由此相对于基板的主面垂直的方向的远视野像(FFP:Far Field Pattern)从高斯(力D 7 > )形状偏离，或散射光从包覆层透出，发生脉动。将这样的垂 直FFP的形状不整齐的激光使用于光盘装置的情况下，由于光的利用效率的减少，发生噪 声，另外，成为读取错误发生等的要因，从而不优选。 本申请专利技术人等经过各种探讨的结果，确认了如在上述专利文献1 4中建议的 一样的经由包括GaN的缓冲层制作的半导体激光装置中，仅通过限定基板的倾斜角度而得 到的平坦性还不充分。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，其目的在于在GaN基板上形成平坦性及结晶性优越的III 族氮化物系半导体层，得到与高斯形状接近的垂直FFP形状。 为了实现所述目的，本专利技术的第一氮化物半导体激光装置，其特征在于，具备 基板，其包括n型GaN，层叠结构体，其包含在基板的主面上与该主面相接而形成的包括 AlxGai—XN(其中，x为0〈x〈l)的n型包覆层、在该n型包覆层上形成的活性层、和在该 活性层上形成的P型包覆层；基板的主面相对于面方位的(0001)面以0.35°以上且0.7° 以下的范围倾斜，AlxGai—XN中的组成x为0. 025以上且0. 04以下。 根据第一氮化物半导体激光装置可知能够实现具有平坦的表面的层叠结构体，因 此，能够得到具有与高斯形状接近的良好的形状的垂直FFP形状。另外，Al,Ga卜，中的组成 x为0. 025以上且O. 04以下，因此，能够在层叠结构体中容易地进行激光的光封闭，因此，抑 制向基板的光的透出。而且，层叠结构体不发生与基板之间的晶格歪斜引起的裂纹，因此， 能够实现工作电压低，具有良好的垂直FFP形状的氮化物半导体激光装置。另外，就层叠结 构体来说，即使为最小限度的膜厚，也得到良好的垂直FFP形状，因此，可靠性提高，并且， 能够降低制造成本。 优选在第一氮化物半导体激光装置中，表示层叠结构体的表面平坦性的表面粗糙 度的均方根(RMS)值为3nm以下。 若这样，则能够实现具有良好的垂直FFP形状的氮化物半导体激光装置。 在第一氮化物半导体激光装置中，基板的主面相对于(0001)面向结晶轴的〈11-20〉方向倾斜也可。 若这样，能够抑制共振器端面的倾斜，因此，能够使磁镜损失(mirrorloss)为最 小限度。 本专利技术的第二氮化物半导体激光装置，其特征在于，具备基板，其包括n型GaN， 层叠结构体，其包含在基板的主面上与该主面相接而形成的包括AlxGai—XN(其中，x为0 < x < 1)的n型包覆层、在该n型包覆层上形成的活性层、和在该活性层上形成的p型包覆层；基板的主面相对于面方位的(0001)面以0.25°以上且0.7°以下的范围倾斜，所述基板 为杂质的浓度高的层和低的层沿主面的深度方向交替地层叠而形成的，AlxGai—，中的组 成x为0. 025以上且0. 04以下。 根据第二氮化物半导体激光装置可知，基板为杂质的浓度高的层和低的层沿主面 的深度方向交替地层叠而形成的，因此，能够实现具有更平坦的层叠结构体，并且，能够减 少活性层内的波长波动(例如铟(In)组成的不均一)，因此，能够实现不均一的电流注入的 减少及波导损失的抑制。由此，能够实现工作电流低，具有良好的垂直FFP形状的氮化物半 导体激光装置。 在第二氮化物半导体激光装置中，杂质为选自由硅、锗、氧、硫及硒构成的组的至 少一种元素也可。 优选在第二氮化物半导体激光装置中，表示层叠结构体的表面平坦性的表面粗糙 度的均方根(RMS)值为3nm以下也可。 若这样，能够实现具有良好的垂直FFP形状的氮化物半导体激光装置。 在第二氮化物半导体激光装置中，基板的主面相对于(0001)面向结晶轴的〈11-20〉方向倾斜也可。 若这样，能够抑制共振器端面的倾斜，因此，能够使磁镜损本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体激光装置，其特征在于，具备：基板，其包括ｎ型ＧａＮ，层叠结构体，其包含在所述基板的主面上与该主面相接而形成的包括Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ的ｎ型包覆层、在该ｎ型包覆层上形成的活性层和在该活性层上形成的ｐ型包覆层，其中，ｘ为０＜ｘ＜１；所述基板的主面相对于面方位的（０００１）面以０．３５°以上且０．７°以下的范围倾斜，所述Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ中的组成ｘ为０．０２５以上且０．０４以下。

【技术特征摘要】
JP 2008-11-7 2008-286309;JP 2009-6-17 2009-144143一种氮化物半导体激光装置，其特征在于，具备基板，其包括n型GaN，层叠结构体，其包含在所述基板的主面上与该主面相接而形成的包括AlxGa1-xN的n型包覆层、在该n型包覆层上形成的活性层和在该活性层上形成的p型包覆层，其中，x为0＜x＜1；所述基板的主面相对于面方位的(0001)面以0.35°以上且0.7°以下的范围倾斜，所述AlxGa1-xN中的组成x为0.025以上且0.04以下。2. 根据权利要求1所述的氮化物半导体激光装置，其特征在于， 表示所述层叠结构体的表面平坦性的表面粗糙度的均方根(RMS)值为3nm以下。3. 根据权利要求1或2所得氮化物半导体激光装置，其特征在于， 相对于(0001)面，所述基板的主面向结晶轴的〈11-20〉方向倾斜。4. 一种氮化物半导体激光装置，其特征在于，具备 基板，其包括n型GaN，层叠结构体，其包含在所述基板的主面上与该主面相接而形成的包括AlxGai—XN的n型 包覆层、在该n型包覆层上形成的活性层和在该活性层上形成的p型包覆层，其中，x为0< X < 1 ;所述基板的主面相对于面方位的(0001)面以0.25°以上且0.7°以下的范围倾斜， 所述基板为杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：薮下智仁，川口靖利，上田章雄，石桥明彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]