(57)【要約】【課題】閾値電流の上昇を抑えることができるとともに、特性を安定させることが可能な△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光ディスク装置および画像表示装置を提供する。【解決手段】リッジストライプ部の電流注入領域の上部に設けられた第１のｐコンタクト電極と、リッジストライプ部の横側に設けられて第１のｐコンタクト電極とは分離領域によって電気的に分離された第２のｐコンタクト電極と、を有し、第２のｐコンタクト電極がｐ型窒化物半導体層およびｎ型窒化物半導体層のそれぞれと電気的に接続されており、分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の少なくとも一部に溝が設けられている、若しくは電流注入領域におけるｐ型窒化物半導体層よりも高抵抗である箇所が設けられている、窒化物半導体レーザ素子と、それを用いた光ディスク装置および画像表示装置である。【選択図】図１
2010267735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に順次積層された、ｎ型窒化物半導体層と、活性層と、ｐ型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体積層構造体と、を備え、
前記窒化物半導体積層構造体にリッジストライプ部が設けられた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジストライプ部の電流注入領域の上部に設けられた第１のｐコンタクト電極と、
前記リッジストライプ部の横側に設けられて前記第１のｐコンタクト電極とは分離領域によって電気的に分離された第２のｐコンタクト電極と、を有しており、
前記第２のｐコンタクト電極は、前記ｐ型窒化物半導体層および前記ｎ型窒化物半導体層のそれぞれと電気的に接続されており、
前記分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の少なくとも一部に溝が設けられている、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記溝の底面が、前記活性層よりも前記ｐ型窒化物半導体層側に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記溝の底面が、前記活性層よりも前記ｎ型窒化物半導体層側に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記溝には絶縁膜が埋め込まれており、前記絶縁膜の屈折率が２以上であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に順次積層された、ｎ型窒化物半導体層と、活性層と、ｐ型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体積層構造体と、を備え、
前記窒化物半導体積層構造体にリッジストライプ部が設けられた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジストライプ部の電流注入領域の上部に設けられた第１のｐコンタクト電極と、
前記リッジストライプ部の横側に設けられて前記第１のｐコンタクト電極とは分離領域によって電気的に分離された第２のｐコンタクト電極と、を有しており、
前記第２のｐコンタクト電極は、前記ｐ型窒化物半導体層および前記ｎ型窒化物半導体層のそれぞれと電気的に接続されており、
前記分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の少なくとも一部が、前記電流注入領域におけるｐ型窒化物半導体層よりも高抵抗である、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の高抵抗である領域は、イオン注入により高抵抗とされたことを特徴とする、請求項５に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記イオン注入に用いられたイオン種が、水素、窒素、酸素、フッ素、ベリリウムおよびホウ素からなる群から選択された少なくとも１種のイオンであることを特徴とする、請求項６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記第２のｐコンタクト電極は、前記ｎ型窒化物半導体層および前記ｐ型窒化物半導体層の両方に接していることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記ｎ型窒化物半導体層に電気的に接続するｎ電極をさらに備え、
前記第２のｐコンタクト電極は、前記ｎ電極とワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記第１のｐコンタクト電極を覆うようにして設けられて前記第１のｐコンタクト電極と電気的に接続されたｐパッド電極をさらに備え、
前記第２のｐコンタクト電極は、前記ｐパッド電極と電気的に絶縁されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記ｐパッド電極は、前記第２のｐコンタクト電極の横側に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記リッジストライプ部よりも大きく前記リッジストライプ部を包含する他のリッジストライプ部を有し、
前記他のリッジストライプ部の側面は前記ｎ型窒化物半導体層を含み、
前記第２のｐコンタクト電極は、少なくとも前記他のリッジストライプ部の側面に設けられていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記第２のｐコンタクト電極が、前記他のリッジストライプ部の上面から側面にかけて連続的に設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記第２のｐコンタクト電極と前記ｐ型窒化物半導体層との間のコンタクト抵抗が、前記第１のｐコンタクト電極と前記ｐ型窒化物半導体層との間のコンタクト抵抗よりも大きいことを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記第２のｐコンタクト電極が透明導電膜であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１６】
自励発振特性を有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子を光源とした、光ディスク装置。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子を光源とした、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子、光ディスク装置および画像表示装置に関し、特に、自励発振特性を有する自励発振型の窒化物半導体レーザ素子とそれを用いた光ディスク装置および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体レーザ素子は、現在、たとえば記憶容量の大きな光ディスク装置、より具体的にはＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ)の読み取りおよび書き込み用の光源などに多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、窒化物半導体レーザ素子を光源として用いたＢＤの読み取りおよび書き込みにおいても、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ)といった旧来の光ディスク装置と同様に、ディスク面から半導体レーザ素子への戻り光雑音が問題となっている。
【０００４】
このような戻り光雑音への対策としては、従来から、駆動電流を変調させる高周波重畳を利用する方法と、半導体レーザ素子自らが出力変動を行なう自励発振型レーザ素子を用いる方法の２つの方法がある。いずれの方法も多モード発振状態にして可干渉性を低下させることで、雑音特性を改善している。
【０００５】
高周波重畳を利用する方法と、自励発振型レーザ素子を用いる方法とでは、高周波回路をシステムに組み込む必要のない後者の方法が、半導体レーザ素子の低コスト化かつ小型化を実現できるため、有利とされている。しかしながら、窒化物半導体レーザ素子を用いたＢＤにおいては、高周波重畳を利用する方法しか実現されていないのが現状で、自励発振型レーザ素子を用いる方法の実用化はされていない。
【０００６】
自励発振型レーザ素子を実現するためには、可飽和吸収領域を半導体レーザ素子の内部に形成する必要があるが、その形成方法によって３つのタイプに分けることができる。
【０００７】
第１のタイプは、活性層の上部および／または下部に可飽和吸収の機能を有する層を設ける可飽和吸収層タイプである。
【０００８】
第２のタイプは、横方向の屈折率差（△ｎ）を小さくして活性層における光閉じ込めを弱めて、横方向の光分布を電流分布に対して広げることで、活性層横の領域(リッジストライプ部の外側の活性層)を可飽和吸収領域として利用するタイプ(△ｎ調整タイプ)である。
【０００９】
第３のタイプは、電流が注入されない電流非注入領域を共振器長方向に設けて、この電流非注入領域を可飽和吸収領域として利用するタイプ（分離電極タイプ）である。
【００１０】
以上の３つのタイプの内、ＣＤおよびＤＶＤで用いられるＧａＡｓ系半導体レーザ素子で最も広範に利用されているのは△ｎ調整タイプである。△ｎ調整タイプは、他の２つのタイプに比べて、特別な層を結晶成長によって設ける必要がなく、さらには電極構造を変える必要もないため、製造が容易であるという製造上のメリットがある。また、△ｎ調整タイプは、閾値電流近傍において光出力が急激な立ち上がりを抑え、比較的高出力まで自励発振が維持されるという特性上のメリットもある。なお、閾値電流近傍における光出力の急激な立ち上がりは、光ディスク装置において、安定した駆動を妨げるため大きな問題となる。
【００１１】
上記のメリットを考慮して、窒化物半導体レーザ素子においても△ｎ調整タイプの自励発振型レーザ素子が望まれているのにも関わらず、実用化はされていない。これは、窒化物半導体という材料特有の性質が大きく関係している。
【００１２】
すなわち、自励発振型レーザ素子を実現するためには、単に可飽和吸収領域を設ければよいわけではなく、可飽和吸収領域におけるキャリア寿命を短くすることが必要となる。これは、可飽和吸収領域中のキャリアが、レーザ光の発振停止状態から次のレーザ光の発振再開始までの間に消滅しない場合には、永続的な自励発振が維持されないためである。
【００１３】
従来の△ｎ調整タイプではリッジストライプ部の外側の領域の活性層におけるキャリアの横方向拡散が最も主要なキャリア緩和機構となるが、ＧａＡｓ系半導体レーザ素子においては、ＧａＡｓ系の半導体材料中におけるキャリアの拡散係数が大きいため、キャリアの横方向拡散によるキャリア寿命低減を実現することができる。
【００１４】
しかしながら、窒化物半導体レーザ素子においては、窒化物半導体中におけるキャリアの拡散係数はＧａＡｓ系の半導体材料に比べて小さくなるため、キャリアの横方向拡散によるキャリア寿命低減が困難である。そのため、窒化物半導体レーザ素子においては、△ｎ調整タイプの自励発振型レーザ素子は実用化されていないと考えられる。
【００１５】
このような課題に対して、特許文献１（特開２００７−８１２８３号公報）においては、リッジストライプ部の外側の可飽和吸収領域で生じたキャリアを、ｐ電極をアースと接続して掃き出すことを可能とする自励発振型の窒化物半導体レーザ素子を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−８１２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記の特許文献１においては、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークを防ぐために、可飽和吸収領域をリッジストライプ部の脇からある程度離す必要があると記載されている（特許文献１の段落［００５７］等参照）。
【００１８】
△ｎ調整タイプの自励発振型レーザ素子において、可飽和吸収領域の位置は、活性層の横方向の屈折率差で決まる。活性層の横方向の屈折率差は、リッジストライプ部の底面の位置に大きく影響されるが、特許文献１では電流狭窄機能を強めて、閾値電流を大きくしないために、リッジストライプ部の底面と活性層との間の距離を狭くすることによって活性層における電流注入領域を狭くしている（特許文献１の段落［００５７］等参照）。
【００１９】
しかしながら、リッジストライプ部の底面と活性層との間の距離を狭くした場合には、活性層の横方向の屈折率差が大きくなるため、レーザ光は横方向に閉じ込められる。
【００２０】
そのため、特許文献１に記載の窒化物半導体レーザ素子においては、レーザ光を吸収させるための可飽和吸収領域をリッジストライプ部の脇から離すことができなくなることから、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークを防ぐことが困難になるという問題があった。また、可飽和吸収領域の大きさ自体を小さくする必要があるため、自励発振が生じにくくなるという問題もあった。
【００２１】
また、特許文献１に記載の半導体レーザ素子においては、電流注入領域に形成される電流注入用のｐ電極と、可飽和吸収領域に形成されるキャリア排出用のｐ電極と、を空間的に分離することによって、これらのｐ電極を互いに電気的に短絡させないようにしている。しかしながら、実際には、これらのｐ電極の分離幅が十分でない場合には、これらのｐ電極の間にｐ型窒化物半導体層を経由した電流リークが生じやすいという問題があった。
【００２２】
一方、上記のｐ電極の間の分離幅を広くした場合には、可飽和吸収領域の外側にしかキャリア排出用のｐ電極を設けることができず、可飽和吸収領域上にキャリア排出用のｐ電極を設けられなくなってしまうため、可飽和吸収領域上にキャリア排出用のｐ電極を形成することによる効果が得られないという問題があった。
【００２３】
特に、特許文献１に記載の半導体レーザ素子のように、リッジストライプ部の底面と活性層との距離を狭くすることにより活性層の屈折率差を大きくしてレーザ光を横方向に閉じ込める場合には、可飽和吸収領域を電流注入領域に近づける必要があるため、上記の問題はより顕在化する。
【００２４】
上記の事情を鑑みて、本発明は、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークによる閾値電流の上昇を抑えることができるとともに、自励発振を安定して生じさせることにより特性を安定させることが可能な△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光ディスク装置および画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、基板と、基板上に順次積層された、ｎ型窒化物半導体層と、活性層と、ｐ型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体積層構造体と、を備え、窒化物半導体積層構造体にリッジストライプ部が設けられた窒化物半導体レーザ素子であって、リッジストライプ部の電流注入領域の上部に設けられた第１のｐコンタクト電極と、リッジストライプ部の横側に設けられて第１のｐコンタクト電極とは分離領域によって電気的に分離された第２のｐコンタクト電極と、を有しており、第２のｐコンタクト電極は、ｐ型窒化物半導体層およびｎ型窒化物半導体層のそれぞれと電気的に接続されており、分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の少なくとも一部に溝が設けられている、窒化物半導体レーザ素子である。
【００２６】
ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、溝の底面が、活性層よりもｐ型窒化物半導体層側に位置していてもよい。
【００２７】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、溝の底面が、活性層よりもｎ型窒化物半導体層側に位置していてもよい。
【００２８】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、溝には絶縁膜が埋め込まれており、絶縁膜の屈折率が２以上であることが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、基板と、基板上に順次積層された、ｎ型窒化物半導体層と、活性層と、ｐ型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体積層構造体と、を備え、窒化物半導体積層構造体にリッジストライプ部が設けられた窒化物半導体レーザ素子であって、リッジストライプ部の電流注入領域の上部に設けられた第１のｐコンタクト電極と、リッジストライプ部の横側に設けられて第１のｐコンタクト電極とは分離領域によって電気的に分離された第２のｐコンタクト電極と、を有しており、第２のｐコンタクト電極は、ｐ型窒化物半導体層およびｎ型窒化物半導体層のそれぞれと電気的に接続されており、分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の少なくとも一部が、電流注入領域におけるｐ型窒化物半導体層よりも高抵抗である、窒化物半導体レーザ素子である。
【００３０】
ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、分離領域におけるｐ型窒化物半導体層の高抵抗である領域はイオン注入により高抵抗とされたことが好ましい。
【００３１】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、イオン注入に用いられたイオン種が、水素、窒素、酸素、フッ素、ベリリウムおよびホウ素からなる群から選択された少なくとも１種のイオンであることが好ましい。
【００３２】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、第２のｐコンタクト電極は、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の両方に接していることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、ｎ型窒化物半導体層に電気的に接続するｎ電極をさらに備え、第２のｐコンタクト電極は、ｎ電極とワイヤボンディングにより電気的に接続されていてもよい。
【００３４】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、第１のｐコンタクト電極を覆うようにして設けられて第１のｐコンタクト電極と電気的に接続されたｐパッド電極をさらに備え、第２のｐコンタクト電極はｐパッド電極と電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、ｐパッド電極は、第２のｐコンタクト電極の横側に設けられていてもよい。
【００３６】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、上記のリッジストライプ部よりも大きく上記のリッジストライプ部を包含する他のリッジストライプ部を有し、他のリッジストライプ部の側面はｎ型窒化物半導体層を含み、第２のｐコンタクト電極は、少なくとも他のリッジストライプ部の側面に設けられていてもよい。
【００３７】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、第２のｐコンタクト電極が、他のリッジストライプ部の上面から側面にかけて連続的に設けられていてもよい。
【００３８】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、第２のｐコンタクト電極とｐ型窒化物半導体層との間のコンタクト抵抗が、第１のｐコンタクト電極とｐ型窒化物半導体層との間のコンタクト抵抗よりも大きいことが好ましい。
【００３９】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、第２のｐコンタクト電極が透明導電膜であることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、自励発振特性を有することが好ましい。
また、本発明は、上記のいずれかの窒化物半導体レーザ素子を光源とした光ディスク装置である。
【００４１】
さらに、本発明は、上記のいずれかの窒化物半導体レーザ素子を光源とした画像表示装置である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークによる閾値電流の上昇を抑えることができるとともに、自励発振を安定して生じさせることにより特性を安定させることが可能な△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光ディスク装置および画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な断面図である。
【図２】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図６】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図７】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図８】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図９】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１０】図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図である。
【図１２】図１１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子を製造する方法の一例における製造途中段階の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１３】本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例の模式的な断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の窒化物半導体レーザ素子の他の一例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）の平面図のＢ−Ｂ’に沿った模式的な断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の平面図のＡ−Ａ’に沿った模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００４５】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の模式的な断面図を示す。ここで、窒化物半導体レーザ素子１は、導電性の基板１１と、基板１１上にｎ型窒化物半導体層１２、窒化物半導体からなる活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４をこの順序で含む窒化物半導体積層構造体１０とを備えている。
【００４６】
窒化物半導体積層構造体１０には、ｐ型窒化物半導体層１４の一部が凸状に形成された部分である第１のリッジストライプ部１５が設けられており、その第１のリッジストライプ部１５を含むようにして、第１のリッジストライプ部１５よりも大きい第２のリッジストライプ部１６が設けられている。なお、第２のリッジストライプ部１６は、基板１１と窒化物半導体積層構造体１０との積層体の一部が凸状に形成された部分である。なお、第１のリッジストライプ部１５および第２のリッジストライプ部１６はそれぞれ図１の紙面に垂直な方向である共振器長方向に伸長する形状に形成されている。
【００４７】
第１のリッジストライプ部１５の上面には第１のｐコンタクト電極１７が設けられており、第１のｐコンタクト電極１７が設けられた領域に対応する第１のリッジストライプ内領域１５ａ内のｐ型窒化物半導体層１４および活性層１３の領域が電流注入領域２５となる。
【００４８】
第１のリッジストライプ内領域１５ａの両横の領域がそれぞれ第１のリッジストライプ外領域１５ｂとなっており、第１のリッジストライプ外領域１５ｂのｐ型窒化物半導体層１４、活性層１３およびｎ型窒化物半導体層１２の少なくとも一部の領域が可飽和吸収領域となる。
【００４９】
第２のリッジストライプ部１６の凸状に形成された部分の上面に対応する領域が第２のリッジストライプ内領域１６ａ（第１のリッジストライプ内領域１５ａとその両横の第１のリッジストライプ外領域１５ｂとを足し合わせた領域）とされ、第２のリッジストライプ内領域１６ａの両横の領域がそれぞれ第２のリッジストライプ外領域１６ｂとされる。
【００５０】
第１のリッジストライプ部１５の両横にはそれぞれ第２のｐコンタクト電極１８が設けられており、第２のｐコンタクト電極１８は、第１のリッジストライプ部１５の横側の第２のリッジストライプ部１６の上面（ｐ型窒化物半導体層１４の上面の一部）から第２のリッジストライプ部１６の側面（ｐ型窒化物半導体層１４の側面、活性層１３の側面およびｎ型窒化物半導体層１２の側面および基板１１の側面の一部）を介して基板１１の上面にかけて連続的に形成されている。第２のｐコンタクト電極１８が、ｎ型窒化物半導体層１２およびｐ型窒化物半導体層１４のそれぞれに接することによりｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４とが電気的に接続されている。
【００５１】
第１のリッジストライプ部１５の側面および第２のｐコンタクト電極１８の上面を覆うようにして絶縁膜２０が設けられている。
【００５２】
第１のｐコンタクト電極１７および絶縁膜２０を覆うようにｐパッド電極２１が形成されており、ｐパッド電極２１は第１のｐコンタクト電極１７と電気的に接続されている。なお、ｐパッド電極２１と第２のｐコンタクト電極１８との間には絶縁膜２０が設けられているため、ｐパッド電極２１と第２のｐコンタクト電極１８とは電気的に絶縁されている。
【００５３】
窒化物半導体積層構造体１０の積層側と反対側となる基板１１の裏面にはｎ電極１９が形成されており、基板１１とｎ電極１９とは電気的に接続されている。
【００５４】
図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１においては、第１のｐコンタクト電極１７と、第２のｐコンタクト電極１８とが、分離領域２４によって電気的に絶縁されている。
【００５５】
ここで、分離領域２４は、窒化物半導体レーザ素子１の横方向（図１の紙面の左右方向）における第２のｐコンタクト電極１８と電流注入領域２５との間のｐ型窒化物半導体層１４および絶縁膜２０の領域である。
【００５６】
そして、分離領域２４は、電流注入領域２５におけるｐ型窒化物半導体層１４よりも電気抵抗が高くなるように形成されたｐ型窒化物半導体層１４の領域である高抵抗領域２４ａを有しているため、ｐパッド電極２１から第１のｐコンタクト電極１７を経由して第１のリッジストライプ部１５に注入された電流は電流注入領域２５を優先して流れ、高抵抗領域２４ａには流れにくい。
【００５７】
したがって、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１においては、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間にｐ型窒化物半導体層１４を経由した電流リークが生じにくくなるため、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークによる閾値電流の上昇を抑えることができる。
【００５８】
また、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１においては、第１のリッジストライプ部１５の底面と活性層１３の上面との間の距離ｔを小さくした際に、レーザ光の横方向閉じ込め効果が大きくなり、可飽和吸収領域が電流注入領域に近づくに伴って、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の横方向の分離幅ｄを小さくする必要が生じた場合でも、分離領域２４には高抵抗領域２４ａが設けられていることから、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間にｐ型窒化物半導体層１４を経由した電流リークが生じにくくなる。
【００５９】
また、活性層１３の上面と第１のリッジストライプ部１５の底面との間の距離ｔのみを大きくした場合でも、分離領域２４には高抵抗領域２４ａが設けられていることから、ｐ型窒化物半導体層１４を経由した第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の電流リークを抑えることができる。
【００６０】
このことは、△ｎ調整タイプの自励発振型レーザ素子において非常に大きなメリットとなる。
【００６１】
なぜなら、△ｎ調整タイプの自励発振型レーザ素子においては、活性層１３における横方向の屈折率差（△ｎ）を意図的に小さくして光分布を通常の半導体レーザ素子よりも広げることで、光分布のうち電流注入領域と重ならない領域を可飽和吸収領域とするためである。
【００６２】
したがって、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１においては、ｐ型窒化物半導体層１４を経由した第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の電流リークを抑えつつ、活性層１３における横方向の屈折率差（△ｎ）を意図的に小さくして光分布を広げることによって可飽和吸収領域をより広く形成して自励発振特性を安定させることができる。
【００６３】
なお、△ｎは、第１のリッジストライプ部１５の底面と活性層１３の上面との間の距離ｔによって制御することができ、距離ｔを大きくすれば△ｎを小さくすることができる。距離ｔは、窒化物半導体積層構造体１０の構造にもよるが、一般的には３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００６４】
従来においては、上記の距離ｔが３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である場合には、ｐ型窒化物半導体層１４を経由した第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の電流リークによって閾値電流が上昇していたが、分離領域２４に高抵抗領域２４ａを持たせることによって閾値電流の上昇を抑えることができる。
【００６５】
また、従来においては、上記の電流リークを防ぐために、電流注入用のｐ電極とキャリア排出用のｐ電極との間の横方向の分離幅をある程度以上に保つ必要があり、その制御が困難であった。一方、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１においては、上記の電流リークが発生するおそれが少ないため、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の横方向の分離幅ｄを小さくすることができ、ひいては第２のｐコンタクト電極１８がカバーできる可飽和吸収領域が広くなるため、可飽和吸収領域におけるキャリア寿命低減の効果も大きくなる。ただし、電流リークの発生をより有効に抑制するためには、上記の分離幅ｄは０．０１μｍ以上であることが好ましい。
【００６６】
なお、第１のｐコンタクト電極１７は、第１のリッジストライプ内領域１５ａ内の活性層１３に電流注入するために設けられており、第２のｐコンタクト電極１８は、可飽和吸収領域として働く第１のリッジストライプ外領域１５ｂの活性層１３におけるキャリアを外部に取り出すために設けられている。
【００６７】
以上のような構成にすることによって、可飽和吸収領域のキャリア寿命を短くすることができるため、窒化物半導体中におけるキャリアの拡散係数が小さい場合でも、自励発振特性（直流電流の注入により発生する光の光出力の大きさが変動する特性）を有する△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子を実現することができる。
【００６８】
以下に、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの活性層１３におけるキャリアが第２のｐコンタクト電極１８から外部に取り出されて、第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９との間で消滅するメカニズムについて説明する。
【００６９】
ｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４との間に設けられた活性層１３は空乏層に生じる拡散電位によって内部電界の影響を受ける。そのため、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの活性層１３において光吸収により生じたキャリアのうち、たとえば井戸層から外へ移動した分については、電子はｎ側へ、ホールはｐ側へそれぞれ蓄積される。
【００７０】
このとき、第２のｐコンタクト電極１８によって、ｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４とが電気的に接続されている場合には、蓄積されたキャリアが第２のｐコンタクト電極１８を通って外部に取り出され、第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９との間で速やかに消滅する。その結果、井戸層内から外へのキャリアの移動が促進されて、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの活性層１３におけるキャリア寿命が短くなる。なお、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの活性層１３における井戸層内から外へのキャリアの移動の主な機構はトンネル効果である。
【００７１】
ところで、窒化物半導体レーザ素子では、六方晶の窒化物半導体結晶が主に用いられるが、窒化物半導体結晶の非対称性と格子不整合による歪みによって内部電界が生じ、バンド構造が曲がること（バンドベンディング）がよく知られている。このバンドベンディングは、井戸層内から外へのトンネル効果によるキャリアの移動を助長する。そのため、第２のｐコンタクト電極１８による可飽和吸収領域のキャリア寿命の低減は、窒化物半導体を用いた窒化物半導体レーザ素子で特に有効である。
【００７２】
なお、上記において、基板１１としては、たとえば、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＧａＮなどを用いることができるが、基板１１として特にＧａＮ基板を用いた場合には、窒化物半導体結晶の品質を高めることができ、窒化物半導体レーザ素子の生産性も高くなる点で好ましい。
【００７３】
基板１１の窒化物半導体積層構造体１０を形成する側の表面としては、基板１１の表面が六方晶からなる場合には、たとえば、{０００１}面、{１１−２０}面、{１−１００}面、{１−１０２}面または{１１−２２}面などを用いることができる。また、基板１１の表面が立方晶からなる場合には、たとえば、{００１}面、{１１１}面または{１１０}面などを用いることができる。基板１１の表面として、特に好ましいのはＧａＮの（０００１）面である。なお、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。
【００７４】
ｎ型窒化物半導体層１２は、たとえば、ｎ型バッファ層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層およびｎ型ガイド層などを含み、たとえば、ｎ型バッファ層とｎ型コンタクト層とは省略した構造としてもよい。基板１１としてＧａＮ基板を用いた場合には、基板１１の上に直接ｎ型クラッド層を設けることもできる。また、ｎ型窒化物半導体層１２の構造としては上記以外にも、ホールブロック層を設けたり、導電型がｎ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。
【００７５】
ｎ型窒化物半導体層１２を形成するためのｎ型不純物としては、たとえばＳｉまたはＯなどのＩＶ族元素またはＶＩ族元素などのｎ型不純物として機能する元素の１種類以上を用いることができる。なかでも、ｎ型不純物としては、Ｓｉを用いることが好ましい。ｎ型窒化物半導体層１２中におけるｎ型不純物濃度は、たとえば、５×１０16／ｃｍ3以上１×１０21／ｃｍ3以下とすることができ、好ましくは、１×１０17／ｃｍ3以上５×１０18／ｃｍ3以下とすることができる。
【００７６】
ｐ型窒化物半導体層１４は、たとえば、ｐ型キャリアブロック層、ｐ型クラッド層、ｐ型ガイド層およびｐ型コンタクト層などを含み、たとえば、ｐ型ガイド層とｐ型コンタクト層とは省略した構造としてもよい。また、ｐ型窒化物半導体層１４の構造としては上記以外にも、活性層１３とｐ型キャリアブロック層との間に中間層を設けたり、導電型がｐ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。特に、導電型の制御により、ｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４との間における活性層１３の位置を調整することができる。これにより、拡散電位による内部電界の影響を制御できるため、キャリア寿命の調整も可能になる。
【００７７】
ｐ型窒化物半導体層１４を形成するためのｐ型不純物としては、たとえばＭｇまたはＺｎなどのｐ型不純物として機能する元素の１種類以上を用いることができる。なかでも、ｐ型不純物としては、Ｍｇを用いることが好ましい。ｐ型窒化物半導体層１４中におけるｐ型不純物濃度は、たとえば、５×１０16／ｃｍ3以上１×１０21／ｃｍ3以下とすることができ、好ましくは、５×１０19／ｃｍ3以上２×１０20／ｃｍ3以下とすることができる。
【００７８】
活性層１３は、ｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４との間に設けられていて、井戸層と障壁層とを有する量子井戸構造を有することが好ましい。量子井戸構造としては、たとえば、井戸層を単数有する単一量子井戸構造または井戸層を複数有する多重量子井戸構造を用いることができる。
【００７９】
また、活性層１３の井戸層と障壁層において、２種類以上の材料および組成を有する多層構造を用いることもできる。このような構造を用いた場合には、六方晶である窒化物半導体結晶に特有の内部電界を利用して、井戸層内のキャリアを井戸層外へトンネル効果により移動させる効果を大きくすることができる。活性層１３への不純物ドープは特に限定されないが、好ましくはノンドープあるいはＳｉドープである。
【００８０】
なお、ｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４としてはそれぞれ、たとえば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮまたはＡｌＩｎＧａＮなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いることができる。なお、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のＩＩＩ族元素の一部がＢに置換されていてもよく、Ｖ族元素としてのＮの一部がＰおよび／またはＡｓで置換されていてもよい。
【００８１】
ｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４はいずれも、たとえば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法若しくはスパッタ法などの種々の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法またはフラックス法などの液相成長法などを単独でまたは２つ以上組み合わせた方法により形成することができる。
【００８２】
また、第１のリッジストライプ部１５は、第１のリッジストライプ内領域１５ａのみに電流注入を行なう電流狭窄機能と、第１のリッジストライプ部１５の内外で活性層の屈折率差をつけて活性層における横方向の光閉じ込めを行なう導波路機能とを有する。
【００８３】
第１のリッジストライプ部１５の横方向の幅は、たとえば１μｍ以上２０μｍ以下とすることができるが、光ディスク装置用途などでレーザ光を単一モード発振状態とする必要がある場合には１μｍ以上３μｍ以下とすることが好ましく、ディスプレイ用途などでレーザ光が多モード発振状態でもよい場合には、レーザ光の最大光出力を高めるために、２μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。また、第１のリッジストライプ部１５の高さはたとえば０．１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。
【００８４】
また、第１のリッジストライプ部１５の高さおよび横方向の幅は、共振器長方向において一定である必要はない。また、第１のリッジストライプ部１５の側面の形状は垂直であっても、テーパー形状であってもよいが、電流リークの低減を考慮すると、第１のリッジストライプ部１５の側面は、第１のリッジストライプ部１５の上面に対して３０°以上８５°以下の角度で上面から末広がりに傾斜するテーパー形状であることが好ましい。
【００８５】
なお、第１のリッジストライプ部１５は、第２のリッジストライプ部１６上に設けられているが、第２のリッジストライプ内領域１６ａの中央に設けられる必要は必ずしもない。
【００８６】
第２のリッジストライプ部１６は、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの可飽和吸収領域におけるｐ型窒化物半導体層１４を第２のｐコンタクト電極１８によってｎ型窒化物半導体層１２に電気的に接続させるために設けられており、第２のリッジストライプ外領域１６ｂにおいて、活性層１３より下方のｎ型窒化物半導体層１２の側面が露出している。
【００８７】
第１のリッジストライプ外領域１５ｂにおいては、第２のリッジストライプ部１６の上面から側面に接して連続的に第２のｐコンタクト電極１８が形成されている。そのため、第２のｐコンタクト電極１８の密着性を確保する観点から、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの横方向の幅は、第１のリッジストライプ内領域１５ａの横方向の幅よりも広いことが好ましい。特に、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの横方向の幅と第１のリッジストライプ内領域１５ａの横方向の幅との差は２μｍ以上であることが好ましく、１５０μｍ以下であることが好ましい。上記の差が１５０μｍよりも大きくなると、窒化物半導体レーザ素子１の横方向の幅が大きくなりすぎて１枚のウエハから取り出すことのできる窒化物半導体レーザ素子の数が少なくなり、窒化物半導体レーザ素子１つ当たりの製造コストが増加するおそれがある。なお、上記の横方向の幅の差の値は、第１のリッジストライプ内領域１５ａの両横の２つの第１のリッジストライプ外領域１５ｂのうち少なくとも一方の領域について満たしていればよい。
【００８８】
第２のリッジストライプ部１６の高さは、第２のリッジストライプ部１６の側面にｎ型窒化物半導体層１２の側面が露出される高さであることが好ましく、基板１１の側面の一部まで露出される高さであってもよい。第２のリッジストライプ部１６の高さは、たとえば１５０ｎｍ以上とすることができるが、高くなりすぎると製造工程の所要時間が長くなって製造コストが増加するため５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８９】
また、第２のリッジストライプ部１６の高さおよび横方向の幅は、共振器長方向において一定の値である必要はない。また、第２のリッジストライプ部１６の側面の形状は垂直であっても、テーパー形状であってもよいが、電流リークの低減を考慮すると、第２のリッジストライプ部１６の側面は、第２のリッジストライプ部１６の上面に対して３０°以上８５°以下の角度で上面から末広がりに傾斜するテーパー形状であることが好ましい。
【００９０】
また、第２のリッジストライプ外領域１６ｂは、たとえば、窒化物半導体レーザ素子１の横方向の端まで同一高さが続く形状または窒化物半導体レーザ素子１の横方向の端までの間に高さが変わる形状とすることができる。
【００９１】
また、第２のリッジストライプ外領域１６ｂの横方向の幅は、ｐパッド電極２１のワイヤボンディング領域を確保する観点から、第２のリッジストライプ内領域１６ａの横方向の幅よりも広いことが好ましい。第２のリッジストライプ外領域１６ｂの横方向の幅は、２０μｍ以上あることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、第２のリッジストライプ外領域１６ｂの横方向の幅は、１５０μｍ以下であることが好ましい。第２のリッジストライプ外領域１６ｂの横方向の幅が大きくなりすぎると、窒化物半導体レーザ素子１の横方向の幅が大きくなりすぎて１枚のウエハから取り出すことのできる窒化物半導体レーザ素子の数が少なくなり、窒化物半導体レーザ素子１つ当たりの製造コストが増加するおそれがある。なお、第２のリッジストライプ外領域１６ｂの幅は、第２のリッジストライプ内領域１６ａの両横の第２のリッジストライプ外領域１６ｂのうち少なくとも片側の領域について満たしていればよい。
【００９２】
第１のｐコンタクト電極１７としては、たとえば、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｍｏ、ＩｒまたはＲｈなどの金属からなる単層、これらの金属からなる層を複数含む複数層、あるいはこれらの合金で構成される単層あるいは複数層などを用いることができる。なかでも、ｐ型窒化物半導体層１４に対するコンタクト抵抗を小さくして安定性を高くする観点からは、Ｐｄ層／Ｍｏ層、Ｎｉ層／Ａｕ層、Ｎｉ層／Ａｕ層／Ｐｔ層、Ｎｉ層／Ａｕ層／Ｐｄ層の複数層(積層順序は左側の層から右側の層にかけてｐ型窒化物半導体層１４側から積層されている）を用いることが好ましい。
【００９３】
また、第２のｐコンタクト電極１８としては、第１のｐコンタクト電極１７と同じ構造を用いることができるし、異なる構造とすることもできる。第１のｐコンタクト電極１７は、窒化物半導体レーザ素子１の電圧特性に大きく関わるため、ｐ型窒化物半導体層１４に対するコンタクト抵抗が小さい方が好ましいが、第２のｐコンタクト電極１８は、ｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４とを電気的に接続するものであればよいため、コンタクト抵抗を必ずしも小さくする必要はない。
【００９４】
したがって、第２のｐコンタクト電極１８としては、上記において第１のｐコンタクト電極１７に用いられる金属として挙げたものを用いてもよく、第１のｐコンタクト電極１７に用いられる金属として挙げたもの以外の金属（たとえば、Ａｌ、Ｈｆ、Ｗ、Ｖ、ＡｇまたはＣｕなど）を用いてもよい。
【００９５】
また、ｐ型窒化物半導体層１４に対する第２のｐコンタクト電極１８のコンタクト抵抗がｐ型窒化物半導体層１４に対する第１のｐコンタクト電極１７のコンタクト抵抗よりも高い場合には、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークをさらに小さくすることができる傾向にある。
【００９６】
また、第１のｐコンタクト電極１７および第２のｐコンタクト電極１８を構成する各金属層の層厚は、たとえば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、一般に知られている各種の真空蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて形成することができる。
【００９７】
また、第２のｐコンタクト電極１８は、第１のリッジストライプ部１５の両横の第１のリッジストライプ外領域１５ｂのｐ型窒化物半導体層１４にそれぞれ設けられることが好ましいが、第１のリッジストライプ部１５の両横の２つの第１のリッジストライプ外領域１５ｂのうちいずれか一方におけるｐ型窒化物半導体層１４のみに設けることも可能である。
【００９８】
また、第２のｐコンタクト電極１８は、第２のリッジストライプ部１６の側面を覆ってｎ型窒化物半導体層１２とｐ型窒化物半導体層１４の双方に接することにより、本発明の効果は得られるが、第２のｐコンタクト電極１８は、第２のストライプ外領域１６ｂにまで延伸していても構わない。また、第２のｐコンタクト電極１８が、第２のリッジストライプ部１６の側面だけでなく第１のリッジストライプ外領域１５ｂにおけるｐ型窒化物半導体層１４の上面から第２のリッジストライプ部１６の側面にかけて連続して設けられている場合には、第２のｐコンタクト電極１８と窒化物半導体層との密着性が向上するだけでなく、製造工程が簡易となり、可飽和吸収領域のキャリア寿命を低減させる効果が大きくなる傾向にある。
【００９９】
ｎ電極１９としては、たとえば、Ｈｆ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ、ＴｉまたはＣｒなどの金属からなる単層、これらの金属からなる層を複数含む複数層、あるいはこれらの合金で構成される単層あるいは複数層などを用いることができる。なかでも、ｎ型窒化物半導体に対するコンタクト抵抗を小さくして安定性を高くする観点からは、ｎ電極１９としては、Ｈｆ層／Ａｌ層／Ｍｏ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、またはＴｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層の複数層(積層順序は左側の層から右側の層にかけてｐ型窒化物半導体層１４側から積層されている）を用いることが好ましい。
【０１００】
また、ｎ電極１９を構成する各金属層の層厚は、たとえば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、一般に知られている各種の真空蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法などを用いて形成することができる。
【０１０１】
なお、基板１１がたとえばｎ型ＧａＮ基板のように導電性基板である場合には、図１に示すように、基板１１の、窒化物半導体積層構造体１０が積層される側と反対側の表面にｎ電極１９を設けることができる。また、基板１１がサファイア基板のように絶縁性基板である場合には、たとえばエッチングなどによって露出したｎ型窒化物半導体層１２の表面上に設けられる。したがって、窒化物半導体レーザ素子１の製造を容易にする観点からは、基板１１としてはｎ型ＧａＮ基板などの導電性の基板を用いることが好ましい。
【０１０２】
また、第１のｐコンタクト電極１８、第２のｐコンタクト電極１９、絶縁膜２０およびｐパッド電極２１は、それぞれの機能を有する限りにおいて、種々の層厚および形状とすることができる。たとえば、第１のｐコンタクト電極１８が、第１のリッジストライプ部１５の側面の一部または全面に回りこむ形になっていてもよい。このようにすることで窒化物半導体レーザ素子１の駆動電圧を低くすることができる。
【０１０３】
また、第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９とを一体化することも可能である。この場合には、製造工程の簡略化により、窒化物半導体レーザ素子１の製造コストを低下させることができる。
【０１０４】
絶縁膜２０は、第２のｐコンタクト電極１８とｐパッド電極２１とが電気的に接続されないようにするために設けられている。したがって、絶縁膜２０は、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間を埋め込み、第２のｐコンタクト電極１８の表面を覆うようにして設けられる。
【０１０５】
絶縁膜２０としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ若しくはＺｎなどの金属の酸化物、窒化物または酸窒化物などの単層、あるいはそれらの積層構造を用いることができる。また、絶縁膜２０には、Ｓｉ、ＭｏまたはＴｉのような光吸収材料が含まれていてもよい。また、絶縁膜２０は、たとえば、単結晶、多結晶、アモルファス、あるいはこれらの少なくとも２種の混在状態といった種々の形態とすることができる。
【０１０６】
なかでも、絶縁膜２０としては、製造の容易さ、密着性および熱安定性の観点から、Ｓｉの酸化物の単層、Ｚｒの酸化物の単層、Ａｌの窒化物の単層、Ｓｉの窒化物の単層、またはＳｉの酸化物とＴｉの酸化物との積層体からなる複数層などを用いることが好ましい。
【０１０７】
また、絶縁膜２０を構成する各層の層厚は、たとえば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができ、一般に知られている各種の真空蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法などを用いて形成することができる。
【０１０８】
ｐパッド電極２１は、外部端子と電気的に接続するためのワイヤボンディングを行なうために、第１のｐコンタクト電極１７と電気的に接続されるようにして設けられる。したがって、図１に示す窒化物半導体レーザ素子１において、ｐパッド電極２１は、第１のｐコンタクト電極１７を覆うようにして、連続して絶縁膜２０の上に延伸して設けられている。なお、第２のコンタクト電極１８に接触させることなくワイヤボンディングを行なうことができる場合には、ｐパッド電極２１は省略可能である。
【０１０９】
以下、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１の製造方法の一例について説明する。
【０１１０】
まず、図２の模式的断面図に示すように、たとえばＭＯＣＶＤ法などによって、円板状の基板１１上に、ｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４をこの順序で積層する。これにより、ｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４からなる窒化物半導体積層構造体１０が基板１１上に形成されたウエハが作製される。
【０１１１】
次に、図３の模式的断面図に示すように、たとえばプラズマＣＶＤ法などによって、ｐ型窒化物半導体層１４の一部上に、たとえばＳｉＯ2などからなるエッチングマスク３１を形成する。
【０１１２】
次に、図４の模式的断面図に示すように、たとえばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングなどによって、エッチングマスク３１をマスクとして窒化物半導体積層構造体１０の一部をエッチングして除去することにより、第２のリッジストライプ部１６を形成する。その後、エッチングマスク３１は、ｎ型窒化物半導体層１２の上面から除去される。
【０１１３】
次に、図５の模式的断面図に示すように、たとえばＥＢ蒸着法などによってｎ型窒化物半導体層１２の上面の一部に第１のｐコンタクト電極１７を形成する。そして、たとえばフォトエッチングなどによって、窒化物半導体積層構造体１０の側面の一部上および第１のｐコンタクト電極１７上にそれぞれレジスト層５１を形成する。
【０１１４】
次に、ＩＣＰドライエッチングなどによって、レジスト層５１をマスクとして、窒化物半導体積層構造体１０の一部をエッチングして除去することにより、図６の模式的断面図に示すように第１のリッジストライプ部１５を形成し、その後、レジスト層５１をすべて除去する。
【０１１５】
次に、図７の模式的断面図に示すように、第１のリッジストライプ部１５の両横のｐ型窒化物半導体層１４の上面に第２のｐコンタクト電極１８を形成する。ここで、第２のｐコンタクト電極１８は、第１のリッジストライプ部１５の形成後の窒化物半導体積層構造体１０上面および側面ならびに基板１１の上面に第２のｐコンタクト電極１８を形成した後に、第１のｐコンタクト電極１７および第２のｐコンタクト電極１８を残す部分にレジスト層７１を形成し、レジスト層７１から露出した第２のｐコンタクト電極１８の一部をエッチングなどにより除去することによって形成することができる。
【０１１６】
次に、図８の模式的断面図に示すように、第２のｐコンタクト電極１８の形成に用いたレジスト層７１をイオン注入マスクとして、レジスト層７１から露出しているｐ型窒化物半導体層１４の表面部分にイオン８１をイオン注入により注入して高抵抗領域２４ａを形成する。その後、レジスト層７１はすべて除去される。
【０１１７】
ここで、イオン８１としては、たとえば、水素、窒素、酸素、フッ素、ベリリウムおよびホウ素からなる群から選択された少なくとも１種のイオンが好適に用いられる。イオン注入およびイオン濃度は、イオン注入エネルギおよびドーズ量などによって制御することができる。なお、高抵抗領域２４ａが活性層１３まで到達すると、窒化物半導体レーザ素子１の特性に悪影響が出る可能性があるため、高抵抗領域２４ａはｐ型窒化物半導体層１４内に留まっていることが好ましい。
【０１１８】
また、イオン注入領域が光吸収を有する場合には、窒化物半導体レーザ素子１の微分効率などの特性が悪化する可能性があるため、イオン注入領域の光吸収特性に変化がないことが好ましい。
【０１１９】
また、高抵抗領域２４ａは、共振器長方向全面に亘って設けられることが好ましいが、本発明の効果が得られる限りにおいて、一部設けられていなくても構わない。
【０１２０】
レジスト層７１の除去後には、窒化物半導体レーザ素子１の特性の向上のため、第１のｐコンタクト電極１７および第２のｐコンタクト電極１８をたとえば１００℃以上５００℃以下の温度で加熱することにより、ｐ型窒化物半導体層１４に対する第１のｐコンタクト電極１７および第２のｐコンタクト電極１８の良好なオーミック特性を得ることができる。
【０１２１】
次に、第１のｐコンタクト電極１７の上面にレジスト層（図示せず）を形成した後にたとえばＥＢ蒸着法などによって絶縁膜２０を形成し、その後、リフトオフ法によって第１のｐコンタクト電極１７の上面のレジスト層およびその上の絶縁膜２０を除去することによって、図９の模式的断面図に示すように、上記の高抵抗領域２４ａが形成されたウエハの上面に絶縁膜２０を形成する。
【０１２２】
次に、図１０の模式的断面図に示すように、上記の絶縁膜２０の形成後のウエハの全面にレジスト層（図示せず）を形成した後にたとえばＥＢ蒸着法などによってｐパッド電極２１を形成し、その後、リフトオフ法によってレジスト層およびその上のｐパッド電極２１を除去することによって所定の形状のｐパッド電極２１を形成する。
【０１２３】
その後、円板状の基板１１を窒化物半導体積層構造体１０の形成側と反対側の裏面から研磨することによって、基板１１の薄型化を行なう。なお、研磨後の基板１１の厚さは、たとえば７０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。
【０１２４】
そして、基板１１の裏面にｎ電極１９を形成する。ここで、ｎ電極１９の形成前に、基板１１の裏面をたとえばドライエッチング、アッシングまたは逆スパッタなどによって清浄化することが好ましい。ｎ電極１９の形成前に基板１１の裏面を清浄化した場合には、基板１１の裏面とｎ電極１９との密着性を高めることができる傾向にある。
【０１２５】
以上の製造工程を経て得られたウエハは、劈開によって共振器端面を形成するために、バー状に分割（バー分割）されて、レーザバーが形成される。ここで、共振器端面間の共振器長は、バー分割位置の間隔によって決定され、たとえば３００μｍ以上３０００μｍ以下の長さとすることができ、４００μｍ以上１０００μｍ以下の長さとされることが好ましい。
【０１２６】
バー分割は、たとえば以下のようにして行なうことができる。まず、ウエハの表面および／または裏面にダイヤモンドポイントなどによってスクライブラインが形成される。ここで、スクライブラインが形成される領域が、たとえば電極などによってパターニングされていることが好ましい。
【０１２７】
また、上記の電極のパターニングとバー分割位置の調節とによって、第１のｐコンタクト電極１７、第２のｐコンタクト電極１８およびｐパッド電極２１の少なくとも１種が共振器端面付近に設けられていない構造とすることもできる。このような構造にすることによって、窒化物半導体レーザ素子１の特性を向上させることができる場合がある。
【０１２８】
また、スクライブラインは、上記の劈開の補助線の役割を有する。また、スクライブラインを形成する代わりに、ドライエッチングなどで予め凹状の溝を設けることもできる。スクライブラインはウエハの端に少なくともあればよいが、ウエハの内側に破線状に設けることによって劈開の直線性を向上させることもできる。
【０１２９】
次に、上記のスクライブラインの形成後に、ウエハに適当な力を加えて劈開を行なうことによって共振器端面を形成する。ここで、劈開面となる共振器端面は、たとえば図１に示すｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４の積層方向に対して垂直な面（図１の紙面に対して平行な面）であることが好ましい。
【０１３０】
たとえば、基板１１の表面がＧａＮの（０００１）面である場合には、共振器端面をたとえば{１−１００}面または{１１−２０}面とすることができるが、共振器端面の平坦性を考慮すると、共振器端面を{１−１００}面とすることが好ましい。
【０１３１】
また、基板１１の表面がＧａＮの{１−１００}面である場合には、共振器端面をたとえば{０００１}面または{１１−２０}面とすることができる。
【０１３２】
また、共振器端面の平坦性を考慮すると、共振器端面を{１１−２０}面とすることが好ましいが、閾値電流などの窒化物半導体レーザ素子１の特性を向上させる観点からは、共振器端面を{０００１}面とすることが好ましい。ただし、{０００１}面は劈開しにくいため、このような場合には、劈開の代わりに、ドライエッチングを用いてエッチドミラーの共振器端面を形成してもよい。
【０１３３】
次に、上記のようにして形成された共振器端面に保護膜を形成する。ここで、共振器端面に保護膜を形成することによって、共振器端面に光学損傷を生じにくくすることによって、窒化物半導体レーザ素子１の高出力時の信頼性を向上させることができるとともに共振器端面の反射率を制御することができる。
【０１３４】
保護膜としては、たとえば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｇａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｎ若しくはＴｉの酸化物、またはＡｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｂの窒化物若しくは酸窒化物などの金属化合物の単層または複数層を用いることができる。
【０１３５】
なかでも、バー分割によって露出した劈開面に直接接する保護膜は光学損傷に大きく影響することから、保護膜としては、Ａｌの窒化物および／またはＡｌの酸窒化物を用いることが好ましい。また、保護膜は、たとえば、単結晶、多結晶、アモルファス、あるいはこれらの少なくとも２種の混在状態といった種々の形態とすることができる。
【０１３６】
また、保護膜の形成後の共振器端面の反射率は、共振器端面の一方(光出射側の共振器端面)における反射率をこれに対向する他方の共振器端面（光反射側の共振器端面）における反射率よりも低くされ、光出射側の共振器端面から出射されるレーザ光が出射光とされる。
【０１３７】
光出射側の共振器端面における反射率は、たとえば、１％以上８０％以下とすることができる。光出射側の共振器端面における反射率を低くした場合には、窒化物半導体レーザ素子１の微分効率は高くなるが、閾値電流も上昇し、光出射側の共振器端面における反射率を高くした場合にはその逆となる。これを考慮して使用する光出力の駆動電流を小さくして、自励発振を安定させるためには、光出射側の共振器端面における反射率は１５％以上６０％以下とされることが好ましく、２５％以上４５％以下とされることが好ましい。また、光出射側の共振器端面における反射率を１８％以上にする場合には、保護膜は、屈折率の異なる材料の複数層構造とすることが好ましい。なお、光出射側の共振器端面における反射率を１８％未満とする場合でも屈折率の異なる材料の複数層構造としてもよいことは言うまでもない。
【０１３８】
光出射側の共振器端面における反射率は、たとえば、６０％以上９９％以下とすることができる。光出射側の共振器端面における反射率は高い程、閾値電流を低くすることができる点で好ましいが、光反射側の共振器端面から出射されるレーザ光を利用して駆動電流を制御するような場合には、レーザ光を透過させる観点から、光出射側の共振器端面における反射率を６０％以上９５％以下の反射率にすることが好ましい。
【０１３９】
保護膜は、たとえば、ＥＣＲ（Electronic Cyclotron Resonance）スパッタ法若しくはマグネトロンスパッタ法などのスパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、またはＣＶＤ法などの従来から公知の方法を単独でまたは２種類以上組み合わせて用いて形成することができる。なかでも、ＥＣＲスパッタ法を用いて保護膜を形成した場合には良好な膜質の保護膜を形成できる点で好ましい。
【０１４０】
また、保護膜の形成前および／または保護膜の形成後に、たとえば、アルゴン、酸素または窒素などのガスを用いたプラズマ照射や加熱処理を行なってもよい。
【０１４１】
次に、上記の保護膜をレーザバーの両面となる共振器端面に形成した後に、レーザバーをチップ状に分割（チップ分割）することによって、レーザバーから、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１が取り出される。
【０１４２】
なお、チップ分割位置によってチップ幅（窒化物半導体レーザ素子１の横方向の幅）を規定することができ、チップ幅は、たとえば１００μｍ以上１０００μｍ以下とすることができ、１５０μｍ以上４００μｍ以下とすることが好ましい。
【０１４３】
また、チップ分割の方法は、レーザバーの分割時と同様に、スクライブを形成して行なうことが好ましい。なお、チップ分割は、バー分割時と垂直方向に分割することが好ましい。
【０１４４】
上記のようにして製造された図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１は、＋端子と−端子とを備えたステムに、たとえば、はんだまたは銀ペーストなどを用いて電気的に接続されることにより設置される。
【０１４５】
ここで、窒化物半導体レーザ素子１のｎ電極１９とステム本体とが電気的に接続され、ｐパッド電極２１と＋端子とがワイヤボンディングで電気的に接続される。ワイヤボンディングはｐパッド電極２１に対して行なわれるが、第１のリッジストライプ部１５にダメージを与えないために、第１のリッジストライプ部１５の上方の領域を避けてワイヤボンディングを行なうことが好ましい。
【０１４６】
また、ｐパッド電極２１側を下側にしてステム本体と接続してｎ電極１９側にワイヤボンディングを行なうジャンクションダウン方式を用いて、窒化物半導体レーザ素子１を設置することもできる。
【０１４７】
また、窒化物半導体レーザ素子１とステム本体との間に放熱性向上のためのサブマウントを設けることもできる。この場合には、窒化物半導体レーザ素子１のｎ電極１９とサブマウントとを電気的に接続するとともに、サブマウントとステムの−端子とをワイヤボンディングすればよい。
【０１４８】
なお、上記のワイヤボンディング後に、たとえば乾燥空気雰囲気中でキャップ封止を行なってもよい。
【０１４９】
以上においては、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１５０】
本発明によれば、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークによる閾値電流の上昇を抑えることができるとともに、自励発振を安定して生じさせることにより特性を安定させることが可能な△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。△ｎ調整タイプであるため、自励発振型の窒化物半導体レーザ素子を容易に製造することができ、生産性も高くなる。
【０１５１】
また、本発明によれば、閾値電流近傍における光出力の急激な立ち上がりの発生を抑え、比較的高出力まで自励発振を維持することができるという△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。また、電流リークを抑えることができるため、閾値電流の上昇を伴わずに、自励発振を生じさせることも可能となる。
【０１５２】
上記のようにして製造された実施の形態１の窒化物半導体レーザ素子は、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源およびディスプレイなどの画像表示装置用の光源として好適な自励発振特性を有する窒化物半導体レーザ素子とすることができる。
【０１５３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、実施の形態１の窒化物半導体レーザ素子に対して、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークを別の方法で抑制したものである。
【０１５４】
図１１に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１は、電流注入領域２５の両横の分離領域２４にそれぞれ溝２６が設けられている点で、実施の形態１の窒化物半導体レーザ素子１と異なっている。ここで、溝２６は、側面２２と底面２３とから構成されている。
【０１５５】
分離領域２４に溝２６を設けることによって、第１のｐコンタクト電極１７から注入される電流を溝２６の間の電流注入領域２５で狭窄することができるため、この場合にも電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークを抑えることができる。
【０１５６】
なお、分離領域２４に溝２６を設けることなく、第１のリッジストライプ部１５の底面と溝２６の底面２３とを同じ高さにすることによっても電流リークについては同様の効果があるが、この場合には、活性層１３の横方向の△ｎが大きくなってしまうため、△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子１において△ｎを小さくすることが困難となる傾向にある。
【０１５７】
また、上記の電流リークを十分に抑える観点からは、分離領域２４に設けられた溝２６は、絶縁膜２０によって埋め込まれていることが好ましい。なお、本実施の形態においては、溝２６は絶縁膜２０によって埋め込まれているが、溝２６の少なくとも一部が絶縁膜２０によって埋め込まれていなくてもよい。
【０１５８】
また、溝２６により活性層１３の横方向の△ｎが影響を受けることを考慮すると、溝２６を埋め込む絶縁膜２０は屈折率（絶対屈折率）が２以上であることが好ましい。溝２６を埋め込む絶縁膜２０の屈折率が２よりも小さい場合には、活性層１３の上面と第１のリッジストライプ部１５の底面との間の距離ｔを制御したとしても、△ｎを小さくすることが困難となることから、第１のリッジストライプ部１５の外側の領域を可飽和吸収領域とすることが困難となるためである。なお、屈折率が２以上である絶縁膜２０としては、たとえば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ若しくはＺｎの酸化物、またはＡｌ、Ｓｉの窒化物若しくは酸窒化物などの金属化合物からなる膜を用いることができる。
【０１５９】
図１１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１は、たとえば、実施の形態１の窒化物半導体レーザ素子１の製造においてイオン注入を行なう工程の代わりに、たとえば図１２の模式的断面図に示すようにＩＣＰドライエッチングなどによりｐ型窒化物半導体層１４の一部を除去して溝２６を形成することによって製造することができる。
【０１６０】
なお、溝２６の底面２３が活性層１３の上面よりも上側（ｐ型窒化物半導体層１４側）にあるように溝２６を形成した場合には、溝２６の形成時の活性層１３へのダメージを抑えることができるため、窒化物半導体レーザ素子１の特性の悪化を抑えることができる。
【０１６１】
また、溝２２の底面２３が活性層１３の底面よりも下側（ｎ型窒化物半導体層１２側）にあるように溝２６を形成した場合には、分離領域２４と電流注入領域２５とが電気的に絶縁されることになるため、電流注入領域から可飽和吸収領域への電流リークの低減に大きな効果がある。
【０１６２】
また、溝２６の底面２３が活性層１３の底面よりも下側（ｎ型窒化物半導体層１２側）にあるように溝２６を形成する場合には、活性層１３へのダメージを抑えるために、溝２６の幅をできるだけ狭くすることが好ましい。溝２６は、本発明の効果が得られる限りにおいて、分離領域２４の一部のみに設けられていてもよい。
【０１６３】
また、溝２６は、共振器長方向の全体にわたって設けられることが好ましいが、本発明の効果が得られる限りにおいて、共振器長方向の一部に設けられていない領域があってもよい。溝２６の形状についても、本発明の効果が得られる限りにおいて、種々の形状を用いることができる。
【０１６４】
上記のようにして製造された実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子についても、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源およびディスプレイなどの画像表示装置用の光源として好適な自励発振特性を有する窒化物半導体レーザ素子とすることができる。
【０１６５】
＜実施の形態３＞
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、実施の形態１または実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子において、第２のｐコンタクト電極１８として透明導電膜を用いた点に特徴がある。
【０１６６】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子においては、第２のｐコンタクト電極１８として透明導電膜を用いていることから、第２のｐコンタクト電極１８による光吸収を小さくすることができるため、微分効率を改善することができる。
【０１６７】
ここで、透明導電膜としては、たとえば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）および／またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などを用いることができる。ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜は、一般に知られている各種真空蒸着法、スパッタ法またはＣＶＤ法などを用いて形成することができる。なお、透明導電膜からなる第２のｐコンタクト電極１８の厚さは、たとえば５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。
【０１６８】
上記のようにして製造された実施の形態３の窒化物半導体レーザ素子についても、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源およびディスプレイなどの画像表示装置用の光源として好適な自励発振特性を有する窒化物半導体レーザ素子とすることができる。
【０１６９】
＜実施の形態４＞
図１３に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１は、実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子において、第２のリッジストライプ部１６を形成せず、第２のｐコンタクト電極１８およびｎ電極１９にそれぞれ導電性のワイヤ２７がワイヤボンディングされて第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９とが電気的に接続されている点に特徴がある。
【０１７０】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１においては、第２のｐコンタクト電極１８がｐ型窒化物半導体層１４のみに接しており、ｎ型窒化物半導体層１２には接していないが、ワイヤ２７のワイヤボンディングにより、ｐ型窒化物半導体層１４とｎ型窒化物半導体層１２との電気的な接続が可能となる。
【０１７１】
したがって、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１においては、第２のリッジストライプ部１６を形成してｎ型窒化物半導体層１２を露出させる必要がないため、製造工程を大幅に簡略化できる。
【０１７２】
なお、実施の形態１〜３の窒化物半導体レーザ素子のように、第２のリッジストライプ部１６を形成した場合でも、第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９とを導電性のワイヤ２７でワイヤボンディングすることによっても、ｐ型窒化物半導体層１４とｎ型窒化物半導体層１２との電気的な接続が可能となる。
【０１７３】
また、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１においては、第２のｐコンタクト電極１８とｎ電極１９とがワイヤ２７により直接ワイヤボンディングされて電気的に接続されているが、ｎ電極１９が電気的に接続されているサブマウントまたはステム本体と、第２のｐコンタクト電極１８とがワイヤ２７によりワイヤボンディングされて電気的に接続されていてもよい。
【０１７４】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、第２のリッジストライプ部１６を形成しないこと以外は実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子と同様にして製造することが可能である。
【０１７５】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子についても、実施の形態１〜３の窒化物半導体レーザ素子と同様に、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源およびディスプレイなどの画像表示装置用の光源として好適な自励発振特性が得られる。
【０１７６】
＜実施の形態５＞
図１４（ａ）および図１４（ｃ）に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示し、図１４（ｂ）に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式的な平面図を示す。なお、図１４（ａ）は図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’に沿った模式的な断面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ｂ）のＡ−Ａ’に沿った模式的な断面図である。
【０１７７】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１は、実施の形態４の窒化物半導体レーザ素子において、絶縁膜２０の形状およびｐパッド電極２１の形状がそれぞれ異なっている点に特徴がある。なお、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）においては、説明の便宜のため、溝２６については図示していない。
【０１７８】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１においては、実施の形態１の窒化物半導体レーザ素子のように、ｐパッド電極２１は絶縁膜２０を介して第２のｐコンタクト電極１８上に設けられておらず、ｐパッド電極２１は片方の第２のｐコンタクト電極１８の周囲の一部を取り囲むＵ字状に設けられている。すなわち、ｐパッド電極２１は、第２のｐコンタクト電極１８の両横にそれぞれ位置するように形成されていることになる。
【０１７９】
そして、ｐパッド電極２１は、第２のｐコンタクト電極１８と電気的に接続されないようにして、第１のリッジストライプ内領域１５ａにおいて第１のｐコンタクト電極１７と電気的に接続されている。
【０１８０】
なお、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）においては、ｐパッド電極２１は、片方の第２のｐコンタクト電極１８の周囲の一部を取り囲むＵ字状に設けられているが、両方の第２のｐコンタクト電極１８のそれぞれの周囲の一部を取り囲むＷ字状等に設けられていてもよい。
【０１８１】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、絶縁膜２０の形状およびｐパッド電極２１の形状をそれぞれ変更して形成すること以外は実施の形態４の窒化物半導体レーザ素子と同様にして製造することが可能である。
【０１８２】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子についても、実施の形態１〜４の窒化物半導体レーザ素子と同様に、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源およびディスプレイなどの画像表示装置用の光源として好適な自励発振特性が得られる。
【実施例】
【０１８３】
以下、本発明の窒化物半導体レーザ素子について実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲に含まれる限り、本実施例以外の形態でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１８４】
本実施例においては、図１に示す構造を有する窒化物半導体レーザ素子１を作製した。以下に、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。まず、ｎ型ＧａＮからなる円板状の基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に設置し、基板１１の（０００１）面上に、ＭＯＣＶＤ法により、基板１１側から、ｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４をこの順序で積層することによって窒化物半導体積層構造体１０を形成してウエハを作製した。
【０１８５】
ここで、ｎ型窒化物半導体層１２としては、基板１１側から順に、厚さ１００ｎｍのｎ型ＧａＮ層、厚さ２２００ｎｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層および厚さ２０ｎｍのｎ型ＧａＮガイド層を積層することによって形成した。
【０１８６】
また、活性層１３としては、ｎ型窒化物半導体層１２に最も近い側に、第１の障壁層である厚さ２０ｎｍのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ層を積層した後に、第１の障壁層上に、井戸層として厚さ５．５ｎｍのＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を３層積層するとともに各井戸層間の障壁層として厚さ８ｎｍのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ層積層してなる多重量子井戸構造を形成し、多重量子井戸構造上に厚さ７０ｎｍのＧａＮ層を積層することによって形成した。ここで、活性層１３を構成するいずれの層にも不純物ドーピングは行なわなかった。
【０１８７】
また、ｐ型窒化物半導体層１４としては、活性層１３側から順に、厚さ１５ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層、厚さ５５０ｎｍのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層および厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層を積層することによって形成した。
【０１８８】
なお、上記のｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３およびｐ型窒化物半導体層１４のＭＯＣＶＤ法による形成において、ＩＩＩ族元素の原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）からなる群から選択された少なくとも１種を用い、Ｖ族元素の原料としては、アンモニア（ＮＨ3）を用いた。
【０１８９】
また、ｎ型不純物としてはＳｉがドープされ、ｎ型不純物の原料としてはシラン（ＳｉＨ4）を用いた。また、ｐ型不純物としてはＭｇがドープされ、ｐ型不純物の原料としてはシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）を用いた。
【０１９０】
また、ｎ型不純物であるＳｉのドープ量は、ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層が４×１０18／ｃｍ3であり、ｎ型ＧａＮガイド層が１×１０18／ｃｍ3であった。また、ｐ型不純物であるＭｇのドープ量は、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層およびｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層がそれぞれ１×１０20／ｃｍ3であり、ｐ型ＧａＮコンタクト層が２×１０20／ｃｍ3であった。
【０１９１】
なお、ＭＯＣＶＤ法におけるｎ型窒化物半導体層１２の成長温度（基板１１の温度）は１０２５℃であり、活性層１３の成長温度（基板１１の温度）は７８０℃であり、ｐ型窒化物半導体層１４の成長温度（基板１１の温度）は１０７５℃であった。
【０１９２】
次に、上記のようにして作製したウエハの表面の一部にフォトリソグラフィを利用して厚さ１．４μｍのＳｉＯ2層を形成した。そして、このＳｉＯ2層をマスクとしてＩＣＰドライエッチングにより窒化物半導体積層構造体１０の一部を除去することによって第２のリッジストライプ部１６を形成した。
【０１９３】
ここで、ＳｉＯ2層の横方向の幅を１５０μｍとすることによって、第２のリッジストライプ部１６の上面の横方向の幅を１５０μｍとした。
【０１９４】
また、窒化物半導体積層構造体１０のエッチング深さは１５００ｎｍとして、ｎ型窒化物半導体層１２の側面を第２のリッジストライプ部１６の側面から露出させた。また、第２のリッジストライプ部１６はその側面が底面に向かって広がるように傾斜するテーパー形状に形成され、第２のリッジストライプ部１６の上面に対する側面の傾斜角は８０°程度とされた。
【０１９５】
次に、ＳｉＯ2層を除去して、第２のリッジストライプ内領域１６ａ内のｐ型ＧａＮコンタクト層の表面の中央付近に幅１．７μｍで厚さ５０ｎｍのＰｄ層からなる第１のｐコンタクト電極１７を形成するとともに、その第１のｐコンタクト電極１７上にレジスト層を形成した。
【０１９６】
ここで、第１のｐコンタクト電極１７は、ＥＢ蒸着法によって、ｐ型ＧａＮコンタクト層の表面の全面にＰｄ層を形成した後にウエットエッチングを利用したフォトエッチングによって２０μｍ幅とし、そのＰｄ層上に１．７μｍ幅のレジスト層をフォトリソグラフィを利用して形成し、その後、このレジスト層をマスクとしてＲＩＥにてＰｄ層をエッチングすることによって幅を１．７μｍとした。
【０１９７】
引き続いて、上記の第１のｐコンタクト電極１７上のレジスト層をマスクとしてＩＣＰドライエッチングによりｐ型窒化物半導体層１４を除去することによって第１のリッジストライプ部１５を形成した。これにより、第１のリッジストライプ内領域１５ａの横方向の幅を１．７μｍとした。また、エッチング深さを５２０ｎｍとした結果、活性層１３の上面と第１のリッジストライプ部１５の底面との間の距離ｔを４５ｎｍとした。
【０１９８】
次に、上記の第１のｐコンタクト電極１７上のレジスト層を除去した後のウエハの表面の全面にＥＢ蒸着法によって厚さ５０ｎｍのＡｌ層を形成した。そして、ウエットエッチングを利用したフォトエッチングによって第１のｐコンタクト電極１７と接する箇所のＡｌ層のみを除去して第１のｐコンタクト電極１７と電気的に絶縁された第２のｐコンタクト電極１８を形成した。ここで、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の横方向の幅ｄは０．５μｍとした。なお、第２のｐコンタクト電極１８を構成するＡｌ層は、第１のｐコンタクト電極１７を構成するＰｄ層よりもｐ型窒化物半導体層１４に対するコンタクト抵抗が高いため、電流リークの影響を小さくすることができる。
【０１９９】
次に、上記のフォトエッチングに用いられたレジスト層を除去せずにイオン注入マスクとして、ｐ型窒化物半導体層１４の表面にホウ素イオンをイオン注入（イオン注入エネルギ：６０ｋｅＶ、ドーズ量：１×１０14ｃｍ-2）することによって、分離領域２４の一部の領域に高抵抗領域２４ａを形成した。高抵抗領域２４ａは、第１のｐコンタクト電極１７の下方の電流注入領域２５のｐ型窒化物半導体層１４よりも高抵抗となった。
【０２００】
次に、上記のレジスト層を除去した後に、第１のｐコンタクト電極１７上のみにレジスト層を再度形成した。そして、このレジスト層の形成後のウエハの表面上にＥＢ蒸着法によって厚さ１７０ｎｍのＳｉＯ2層および厚さ５０ｎｍのＴｉＯ2層をこの順序で積層して絶縁膜２０を形成し、引き続いて、リフトオフ法を用いて第１のｐコンタクト電極１７上の絶縁膜２０を除去した。
【０２０１】
その後、フォトリソグラフィにより、所定のパターンのレジスト層を形成し、そのレジスト層の形成後のウエハの表面の全面に厚さ１５ｎｍのＭｏ層および厚さ２００ｎｍのＡｕ層をこの順序でＥＢ蒸着法により積層した。その後、リフトオフ法を用いてレジスト層を除去することによって所定のパターンのｐパッド電極２１を形成した。
【０２０２】
次に、研削機および研磨機を用いて基板１１を研削および研磨により薄くして、ウエハの厚さを１２０μｍとした。
【０２０３】
次に、基板１１の裏面側に、基板１１側から、厚さ５ｎｍのＨｆ層、厚さ１５０ｎｍのＡｌ層、厚さ３６ｎｍのＭｏ層、厚さ１８ｎｍのＰｔ層および厚さ２５０ｎｍのＡｕ層をこの順序でＥＢ蒸着法により積層してｎ電極１９を形成した。その後、ｎ電極１９を５００℃に加熱することによって良好なオーミック特性を有する電極とした。
【０２０４】
次に、上記のｎ電極１９の形成後のウエハについて共振器長が４００μｍとなるように劈開してバー分割を行ない、両側面に共振器端面を備えたレーザバーを形成した。
【０２０５】
次に、レーザバーの光出射側となる共振器端面を２００℃で１０分間加熱した後にアルゴンプラズマの照射を５分間行なって清浄化し、その後、ＥＣＲスパッタ法により厚さ２０ｎｍのＡｌＯＮ層（酸窒化アルミニウム層）、厚さ１１０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層、厚さ７４ｎｍのＳｉＯ2層および厚さ６１ｎｍのＡｌ2Ｏ3層をこの順序で積層して保護膜を形成した。
【０２０６】
次に、レーザバーの光反射側となる共振器端面に同じくＥＣＲスパッタ法により厚さ２０ｎｍのＡｌＯＮ層（酸窒化アルミニウム層）および厚さ１１０ｎｍのＡｌ2Ｏ3層をこの順序で積層した後に、厚さ７４ｎｍのＳｉＯ2層と厚さ５０ｎｍのＳｉＮ層（窒化シリコン層）とを交互に６層ずつＳｉＯ2層から積層することによって保護膜を形成した。
【０２０７】
これにより、光出射側の共振器端面の反射率は３０％となり、光反射側の共振器端面の反射率は９５％となった。
【０２０８】
その後、チップ幅が３００μｍとなるようにチップ分割を行なうことによって、本実施例の窒化物半導体レーザ素子を完成させた。その後、本実施例の窒化物半導体レーザ素子を実装することによって窒化物半導体レーザ装置を作製した。
【０２０９】
以上のようにして製造した窒化物半導体レーザ装置の窒化物半導体レーザ素子の諸特性を調べたところ、室温２５℃において閾値電流値３０ｍＡで連続発振し、発振波長は４０５ｎｍであった。また、閾値電流近傍での光出力の急激な立ち上がりは発生しなかった。
【０２１０】
また、窒化物半導体レーザ素子のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）は水平方向が６．０°、垂直方向が２０．８°であった。本実施例の窒化物半導体レーザ素子においては活性層１３の第１のリッジストライプ外領域１５ｂを可飽和吸収領域として利用しており、通常の窒化物半導体レーザ素子に比べて、水平方向の光閉じ込めを意図的に弱くしていることから、ＦＦＰの水平方向を小さい値としている。
【０２１１】
次に、光オシロスコープにて、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の自励発振の有無を確認したところ、連続発振状態で２ｍＷ〜１８ｍＷの範囲で自励発振が確認された。ここで、自励振動周波数は、１．３ＧＨｚ〜２．４ＧＨｚであった。この光出力範囲および自励振動周波数は、ＢＤでの再生用途として利用可能な値である。
【０２１２】
次に、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の可干渉性を評価したところ、自励発振時のγは６０％以下であった。通常の窒化物半導体レーザ素子ではほぼ１００％であるため、自励発振により多モード発振状態となって可干渉性が低下しているといえる。
【０２１３】
以上のように、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、閾値電流が実用上全く問題ないレベルであり、高出力まで自励発振が維持され、△ｎ調整タイプ型であるために閾値電流近傍での光出力の急激な立ち上がりも発生せず、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源として非常に有用なものである。すなわち、本実施例の窒化物半導体レーザ素子を用いた場合には、高周波重畳回路を付与する必要がないため、光ディスク装置の低コスト化および小型化が可能となる。
【０２１４】
また、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の窒化物半導体積層構造体の構成を変えて発振波長をたとえば４４５ｎｍや５２５ｎｍとすることによっても上記と同様の特性が得られ、スペックルノイズの低減効果があるため、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、ディスプレイなどの画像表示装置用の光源としても非常に有用である。
【０２１５】
以上の効果は、△ｎ調整タイプの自励発振型の窒化物半導体レーザ素子において、第１のリッジストライプ外領域１５ｂの可飽和吸収領域におけるｐ型窒化物半導体層１４とｎ型窒化物半導体層１２とを電気的に接続することによって可飽和吸収領域におけるキャリア寿命を低減するとともに、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の分離領域２４におけるｐ型窒化物半導体層１４の少なくとも一部を高抵抗化して高抵抗領域２４ａを形成することによって、第１のｐコンタクト電極１７と第２のｐコンタクト電極１８との間の電流リークによる閾値電流の上昇を抑えることによって発現する。
【０２１６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、ＢＤなどの光ディスク装置用の光源だけでなくディスプレイなどの画像表示装置用の光源としても好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０２１８】
１  窒化物半導体レーザ素子、１０  窒化物半導体積層構造体、１１  基板、１２  ｎ型窒化物半導体層、１３  活性層、１４  ｐ型窒化物半導体層、１５  第１のリッジストライプ部、１５ａ  第１のリッジストライプ内領域、１５ｂ  第１のリッジストライプ外領域、１６  第２のリッジストライプ部、１６ａ  第２のリッジストライプ内領域、１６ｂ  第２のリッジストライプ外領域、１７  第１のｐコンタクト電極、１８  第２のｐコンタクト電極、１９  ｎ電極、２０  絶縁膜、２１  ｐパッド電極、２２  側面、２３  底面、２４  分離領域、２４ａ  高抵抗領域、２５  電流注入領域、２６  溝、２７  ワイヤ、３１  エッチングマスク、５１，７１  レジスト層、８１  イオン。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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