(57)【要約】【課題】窒化物半導体のｐ型層の結晶成長にヒドラジン誘導体を含む窒素原料ガスを用いたレーザプロセスに於いてコンタクト抵抗を劣化させること無く窓領域を形成して、信頼性の高い高出力の窒化物半導体系レーザを得る。【解決手段】ｎ型ＧａＮ基板の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型クラッド層２、ｎ型ガイド層３、活性層４、アンドープガイド層５を形成する。同層５の上に不純物供給源としてＳｉＯ2膜１５を形成し、保護膜１６で全面を被覆する。約１１００℃以上の高温熱処理を実施してｎ型不純物固相拡散領域１１をＳｉの拡散により形成し、レーザ端面形成予定部１４近傍領域の活性層４内に選択的に窓領域１２を形成する。両膜１５，１６の除去後、積層されたガイド層５上に、ＭＯＣＶＤ法により、Ｍｇをドーパントとし且つアンモニア及びヒトラジン誘電体を窒素供給源として、ｐ型層を成長させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型ドープ層を形成するｎ型ドープ層工程と、
前記ｎ型ドープ層の上に活性層を含むアンドープ層を形成するアンドープ層形成工程と、
後で窒化物系半導体レーザの窓領域となる前記活性層の所定の位置の光学的特性を変化させる、熱処理を伴う窓領域形成工程と、
前記窓領域形成工程の後に、ヒドラジン誘導体を含むガスを用いて前記窓領域形成工程の最高熱処理温度以下の温度で前記アンドープ層上にｐ型最上層を形成するｐ型最上層形成工程と、
前記ｐ型最上層の上に接してｐ側電極を形成する工程と
を備えたことを特徴とする、
窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記窓領域形成工程は、熱処理を行なうことによってＢ，Ｃ，Ｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓより成る一群のｎ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を選択的に拡散させる工程を有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記窓領域形成工程は、Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓより成る一群のｎ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を選択的にイオン注入する工程を有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記窓領域形成工程は、選択的にパルスレーザ光又は電子線を照射する工程を有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記活性層は、ＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞ｙ、ｘ＞０、ｙ≧０）の多重量子井戸の第１アンドープ層を有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記アンドープ層は、前記第１アンドープ層の上に、ＧａＮ、或いは、ＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（０≦ｚ＜1）で構成される第２アンドープ層を備えたことを特徴とする、請求項５に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第２アンドープ層の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項６に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記窓領域形成工程は、前記アンドープ層上に多結晶又はアモルファス状のＡｌＮ保護層を形成した状態に於いて、窓領域を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記窓領域形成工程は、前記アンドープ層上にｐ型ドープ層を形成した後に行なうことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記窓領域形成工程は、熱処理を行なうことによってＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎより成る一群のｐ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を選択的に拡散させる工程を有することを特徴とする、請求項９に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記窓領域形成工程は、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎより成る一群のｐ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を選択的にイオン注入する工程を有することを特徴とする、請求項９に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記窓領域形成工程は、活性層の端面部にパルスレーザ光又は電子線の何れか一方を照射する工程を備えたことを特徴とする、請求項９に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１３】
前記ｐ型最上層形成工程の最高処理温度は、窓領域形成工程の最も高い処理温度より１００℃以上低い温度とすることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１４】
前記窓領域形成工程の最も高い温度の処理は、窒素及び水素を含むガス雰囲気中で行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項１５】
基板と、
前記基板上に設けられたｎ型ドープ層と、
前記ｎ型ドープ層上に設けられた活性層を含むアンドープ層と、
前記活性層の両端の所定の位置に設けられた窓領域と、
前記アンドープ層上に設けられたｐ型最上層と、
前記ｐ型最上層の上に接したｐ側電極と
を備え、
前記ｐ型最上層の炭素濃度が５×１０16ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下であり、
前記ｐ型最上層のｐ型不純物の濃度が窒化物系半導体レーザ中央付近のｐ型不純物濃度の２倍未満であることを特徴とする、
窒化物系半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒化物系半導体レーザの作製技術及びこの作製技術によって製造される窒化物系半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブルーレイ-ディスクの記録・読み出しに用いる半導体レーザとして、窒化物系半導体レーザ・ダイオード（以下、レーザ・ダイオードを「ＬＤ」と言う。）が用いられている。記録速度を向上させる上で、しかも、記録密度を増やすための多層記録化を推し進めるためにも、窒化物系半導体ＬＤの更なる高出力化が必要となる。
【０００３】
この様な窒化物系半導体ＬＤに於いて、レーザ光の出力が４００ｍＷを越す高出力動作を実現する上で重要となる技術として、
１）電極部の抵抗低減化による動作電圧の抑制、及び、
２）レーザ共振器の端面に於ける光吸収の低減化による端面破壊の抑制
が、挙げられる。
【０００４】
高出力動作時の経時劣化を抑制するためには、電極のコンタクト部に生じる電圧降下を低く抑えて、動作電圧を低減化する必要性がある。
【０００５】
ｐ側電極のコンタクト抵抗は、ｐ型最上層に該当するコンタクト層のキャリア濃度と界面のトラップ濃度、及び、電極材料の仕事関数に大きく左右される。
【０００６】
有機金属化学気相成長（以下「ＭＯＣＶＤ」と言う。）により窒化物系半導体層を成長する際に、ｐ型層の成長のためにドーパントとしてＭｇをドーピングした場合には、窒素原料のアンモニアが分解して生じる水素が結晶中に取り込まれてＭｇの隣のサイトに入ることで、活性化が妨げられる。このため、ｐ型結晶を得るためには、水素の無い雰囲気に於いて、ｐ型ドープ層の成長後に６００℃以上のアニール処理が必要とされる。このｐ型化アニール処理の際には、表面からの窒素抜け及び表面酸化を伴うために結晶表面に窒素欠陥起因のｎ型キャリアが発生し、或いは、トラップ濃度が増加することにより、ｐ側電極のコンタクト抵抗が劣化するという問題点がある。
【０００７】
この点を解決する方法として、ｐ型層の成長の際に、ヒドラジン誘導体を用いて結晶成長を行う方法が提案されている（特許文献１参照。）。この方法によれば、結晶中への水素の取り込みが抑制されるために、ｐ型ドープ層の成長後に上記のｐ型化アニール処理を行わなくても、十分なｐ型伝導特性が得られる。更に、この様な結晶では、既述した上記のｐ型化アニール処理の際に生じる表面の劣化が無いために、ｐ型化アニール処理を行った通常の結晶と比べて、低コンタクト抵抗化が可能である。
【０００８】
他方、レーザの最高出力を支配する因子としては、レーザ共振器の端面での光吸収に起因する端面破壊が問題になる。この点を防ぐために、これまで、赤色ＬＤに於いては、端面のバンドギャップを広げることにより、端面に於けるレーザ光の吸収を低減する窓領域（光学的非吸収窓領域）を備えた構造が採用されてきた。そこで、窒化物系半導体ＬＤに於いても、端面破壊を抑制して最高出力の増大化を図るために、同様の光学的非吸収窓領域を備えた構造の採用が有効であると、期待される。
【０００９】
バンドギャップを広げる方法としては、活性層の多重量子井戸（以下「ＭＱＷ」と言う。）を無秩序化して混晶化し、量子井戸準位よりも高いバンドギャップを得るのが、一般的である。そこで、窒化物半導体ＬＤに於いても、同様の方法が提案されている。
【００１０】
例えば、窓部を選択的に無秩序化するために、固相拡散による無秩序化を行う方法（特許文献２を参照。）、イオン注入＋アニールによる無秩序化を行う方法（特許文献３を参照。）等が、先行例として挙げられる。
【００１１】
或いは、方法を問わず、不純物の分布を規定する先行例（特許文献４を参照。）が存在する。
【００１２】
これらの先行例は、何れも、不純物を窓形成領域のＭＱＷ活性層を含む範囲に局所的に拡散させることで構成元素の相互拡散温度を低減し、選択的な無秩序化を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１６４５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４０３８７号公報
【特許文献３】特開２００６−２２９２１０号公報
【特許文献４】特開２００７−２１４３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
窒化物系半導体の様な不純物の拡散が容易で無い結晶に於いて、既述の窓領域の構造を形成する場合には、結晶成長温度を超える高温の熱処理が必要になる。しかし、この様な高温熱処理を行うことは、ドーパント不純物の不必要な拡散を招いてレーザ発振特性を劣化させ、或いは、結晶表面を劣化させて、以降のプロセスに悪影響を及ぼす。
【００１５】
特に、特許文献１で提案されたヒドラジン誘導体を用いてｐ型層を成長させる場合に於いては、当該ｐ型層の成長後に、上記の窓領域の構造を形成するための上記の高温熱処理を行うことによって、既述したヒドラジン使用成長膜特有の低コンタクト抵抗化のメリットが失われて動作電圧が高くなってしまう場合があった。
【００１６】
この発明は、斯かる技術状況の認識を受けて成されたものであり、その主目的は、窒化物系半導体レーザのｐ型最上層の結晶成長にヒドラジン誘導体を含む窒素原料ガスを用いたプロセスに於いて、ｐ側電極のコンタクト抵抗を劣化させること無く動作電圧の低減化（省エネルギー化）を実現しつつ、上記の窓領域の構造を形成可能としてレーザの最高出力の増大化を実現するための製造方法を提供することにある。しかも、本発明は、窓領域形成時のエピタキシャル成長温度を越える高温熱処理によってエピタキシャル成長膜が劣化するのを抑制して、レーザの基本特性を維持した上で上記の窓領域の構造を形成するための方法を提供することをも、その主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る窒化物系半導体レーザの製造方法は、基板上にｎ型ドープ層を形成するｎ型ドープ層工程と、前記ｎ型ドープ層の上に活性層を含むアンドープ層を形成するアンドープ層形成工程と、後で窒化物系半導体レーザの窓領域となる前記活性層の所定の位置の光学的特性を変化させる、熱処理を伴う窓領域形成工程と、前記窓領域形成工程の後に、ヒドラジン誘導体を含むガスを用いて前記窓領域形成工程の最高熱処理温度以下の温度で前記アンドープ層上にｐ型最上層を形成するｐ型最上層形成工程と、前記ｐ型最上層の上に接してｐ側電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
又、この発明に係る窒化物系半導体レーザは、基板と、前記基板上に設けられたｎ型ドープ層と、前記ｎ型ドープ層上に設けられた活性層を含むアンドープ層と、前記活性層の両端の所定の位置に設けられた窓領域と、前記アンドープ層上に設けられたｐ型最上層と、前記ｐ型最上層の上に接したｐ側電極とを備え、前記ｐ型最上層の炭素濃度が５×１０16ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下であり、前記ｐ型最上層のｐ型不純物の濃度が窒化物系半導体レーザ中央付近のｐ型不純物濃度の２倍未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の主題によれば、ヒドラジン使用により成長されるｐ型最上層が窓領域の形成による熱的ダメージから免れることが出来るため、ｐ型最上層と接するｐ側電極のコンタクト特性を劣化させること無くレーザの動作電圧の低減化を図りつつ、レーザ端面部に窓領域を形成して、レーザの最高出力の増大化を実現することが出来る。
【００２０】
よって、本発明の主題によれば、基本レーザ特性を劣化させること無く、長寿命の高出力レーザを得ることが可能となる。
【００２１】
以下、この発明の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】各実施の形態１，２，５に係る窒化物系半導体レーザ素子をその出射端面側から眺めた際の同素子の構造を模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示す断線に沿って、図１の紙面に垂直な平面で図１の素子を切断した場合の素子構造（ストライプ部の構造）を模式的に示す縦断面図である。
【図３】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（エピタキシャル成長後の図。）。
【図４】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（エピタキシャル成長後の拡大図。）。
【図５】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（窓領域形成のための不純物拡散工程図。）。
【図６】元のアンドープＡｌＧａＮの膜上に積層された、比較的に厚い膜厚を有するアンドープＡｌＧａＮガイド層を備えるストライプ部の構造を模式的に示す縦断面図である。
【図７】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（再度のＭＯＣＶＤによるｐ型層成長後の図。）。
【図８】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（ｐ側電極及びｎ側電極の形成後の図。）。
【図９】実施の形態１に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（ウエハプロセス完了後の図。）。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る製造方法を用いて製造したレーザ構造を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る製造方法を用いて製造したレーザ構造を示す斜視図である。
【図１２】窓領域を形成したＬＤと窓領域を形成しないＬＤとの電流−出力特性を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係る窒化物系半導体レーザの製造工程を示す縦断面図である（窓領域形成のための不純物拡散工程図。）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る窒化物系半導体レーザ素子をその出射端面側から眺めた際の同素子の構造を模式的に示す正面図である。又、図２は、図１に於ける断線Ａ１−Ａ２に沿って、図１の紙面に垂直な平面で同素子を切断した場合の構造（ストライプ部の構造。）を模式的に示す縦断面である。尚、図１及び図２は、後述する不純物の固相拡散により窓領域を形成する実施の各形態２，５に於いても援用される。
【００２４】
図１及び図２に例示する窒化物系半導体レーザ素子は、例えば、青紫色レーザ光を発生する窒化ガリウム系半導体レーザ素子である。
【００２５】
図１及び図２に示す様に、ｎ型窒化物半導体基板であるｎ型ＧａＮ基板１の表面（第１主面）上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２、ｎ型ＧａＮガイド層３、ＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞ｙ、ｘ＞０、ｙ≧０）多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４、アンドープＡｌＧａＮガイド層５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６、ｐ型ＧａＮコンタクト層７、絶縁膜８、及び、ｐ側電極９が、一部の膜がパターニングされて順次に積層されて配設されている。又、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面（第２主面）上には、ｎ側電極１０が配設されている。そして、各レーザ端面部分に於けるＭＱＷ活性層４の部分には、ｎ型不純物固相拡散領域１１の形成に伴い当該ＭＱＷ活性層４の部分が選択的に混晶化されて無秩序化領域として生じた、本レーザ素子が発振するレーザ光を吸収しない光学的非吸収領域として機能する様にバンドギャップが広がった、窓領域１２が、選択的に配設されている。尚、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２及びｎ型ＧａＮガイド層３から成る部分を「ｎ型ドープ層」と称し、ＭＱＷ活性層（第１アンドープ層）４及びアンドープＡｌＧａＮガイド層（第２アンドープ層）５から成る部分を「アンドープ層」と称する。又、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６及びｐ型ＧａＮコンタクト層７から成る部分を、「ｐ型ドープ層」と称する。従って、ｐ型ＧａＮコンタクト層７が、「ｐ型最上層」に該当する。尚、ｎ側電極１０をｎ型ドープ層と接続させる等の方法により、ｎ型ＧａＮ基板１に代えて、絶縁体のサファイアを基板１として用いることも可能である。又、アンドープＡｌＧａＮガイド層５は不純物濃度の薄いｎ型であっても良い。ここでは、アンドープ（アンドープ型）とは、意図的に不純物を添加していないものを指すこととした。
【００２６】
ここで、「ＡｌＧａＮ」と記した点は、正確には、ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０≦ｘ＜1）の形の混晶を意味し、ｘはある値をとるものとする。ｘが指定されない限りは、それぞれのＡｌＧａＮは、異なるｘの値を有するものとする。
【００２７】
以下に、図２と同様のストライプ部の縦断面図である図３〜図８の各図面を参照して、図１及び図２に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法を記載する。
【００２８】
（１）ＭＯＣＶＤ成長
予めサーマルクリーニング等によりＧａＮ基板の表面を清浄化して成るｎ型ＧａＮ基板１のＧａ面上に、ＭＯＣＶＤ法により、通常の原料ガスを用いて、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２、ｎ型ＧａＮガイド層３、ＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞ｙ、ｘ＞０、ｙ≧０）ＭＱＷ活性層４、及び、薄いアンドープＡｌＧａＮガイド層５の各層を、順次に成長させる。
【００２９】
本例では、この段階でのアンドープＡｌＧａＮガイド層５の膜厚は２０ｎｍとなる様に、同層５は成長される。
【００３０】
尚、ＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞ｙ、ｘ＞０、ｙ≧０）ＭＱＷ活性層４上のアンドープ層（第２アンドープ層）は、アンドープＡｌＧａＮガイド層５に限られるものではなく、その他に、アンドープＧａＮガイド層、又は、アンドープＧａＮとアンドープＡｌＧａＮとの積層構造より成るガイド層であっても良い。
【００３１】
この様なＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞ｙ、ｘ＞０、ｙ≧０）ＭＱＷ活性層４上のアンドープＡｌＧａＮガイド層５の膜厚は、この層の膜厚が薄すぎるとＭＱＷ活性層４の表面の保護膜としての機能を呈さなくなると言う観点、逆にこの層の膜厚が厚くなり過ぎるとＭＱＷ活性層４内にレーザ光を閉じ込めることが出来なくなると言うレーザの光学的性質の観点から、１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の範囲内の値であることが望ましい。
【００３２】
この様な構成及び膜厚値を有するガイド層５より成るアンドープ層の成長により、既述した不純物拡散のための高温熱処理中のＭＱＷ活性層４の劣化を抑制して動作電圧の上昇を招くこと無く光損失の無い窓領域を実現することが出来ると共に、レーザの基本発振特性が損なわれることを防止することが出来る。
【００３３】
ここで、図３は上記の各層２〜５のエピタキシャル成長後の構造を模式的に示す縦断面図であり、図４は、破線ＢＬで囲まれたＭＱＷ活性層４の近傍領域を拡大化して示す縦断面図である。図４に於ける参照符号１４は、レーザ端面形成予定部を示す。
【００３４】
ここまでのＭＯＣＶＤによる結晶成長の際の成長温度は、例えば、ＭＱＷ活性層４の成長時には７５０℃、それ以外の層の成長時には結晶成長温度は１０００℃である。
【００３５】
（２）窓領域の形成
次に、ＭＱＷ活性層４の内でレーザ端面形成予定部１４とその周囲の部分に、選択的に欠陥を生成するプロセス（当該プロセスは「選択的無秩序化誘引方法」と言う。）を行う。
【００３６】
本実施の形態の一例では、拡散源として、ｎ型不純物の１種であるＳｉを構成元素とするＳｉＯ2膜を用いる。このため、薄いアンドープＡｌＧａＮガイド層５の上面の内で、端面となる予定の部分１４とその周辺領域上にのみ、ＳｉＯ2膜１５を残置する。そして、ＳｉＯ2膜１５の上方から、露出面上に、Ｓｉを含まないＡｌＮ等の保護膜１６を全面的に形成する。
【００３７】
その上で、Ｓｉをｎ型不純物としてＭＱＷ活性層４内のレーザ端面形成予定部１４の付近に選択的に拡散させるための高温熱処理を、Ｎ2ガス雰囲気中で行う。ここでは、そのための熱処理温度は１１００℃以上、１４００℃以下の範囲内の温度であり（熱処理温度が１４００℃を越えると、ＭＱＷ活性層４内に無秩序化領域を選択的に形成し得なく成る。）、熱処理時間は３０分である。尚、Ｎ2ガス雰囲気に水素を含むガスを加えることで、不純物の拡散を促進することが出来る。
【００３８】
当該Ｓｉ拡散処理後の拡大構造を、図５に模式的に示す。図５中、参照符号１１は、Ｓｉが各層５，４，３内を拡散することにより生じたｎ型不純物固相拡散領域である。そして、ＳｉがＭＱＷ活性層４内を拡散する際に、ＭＱＷ活性層４は選択的に混晶される結果、レーザ発振光を吸収しないバンドギャップを有する無秩序化領域である窓領域１２が、レーザ端面形成予定部１４の近傍領域のＭＱＷ活性層４内に、選択的に形成される。
【００３９】
尚、Ｓｉをｎ型不純物として拡散させる代わりに、当該選択的無秩序化誘引方法として、Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｐ，Ｓ，Ｓｉより成る一群のｎ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を、選択的に拡散し（この場合、当該元素を構成元素として含む膜を形成する。）、又は、後述するイオン注入を選択的に行うこととしても良い。
【００４０】
（３）再成長前処理
この後、フッ酸系エッチング液を用いて、拡散源であるＳｉＯ2膜１５、及び、保護膜１６の両膜を除去する。
【００４１】
次に、両膜１５，１６の除去後のアンドープＡｌＧａＮガイド層５の表面をクリーニングするために、ｐ型層成長前の熱処理を行なう。この際の熱処理温度は、後述するｐ型層成長温度（例えば、１０５０℃。）と同程度の温度か、又は、若干高い温度である。
【００４２】
（４）ｐ型層の成長
先ず、クリーニング後の薄いアンドープＡｌＧａＮガイド層５の露出した上面上に、ＭＯＣＶＤ法により、更にアンドープＡｌＧａＮの膜５５を積層して、元のアンドープＡｌＧａＮの膜５と合わせて比較的に厚い膜厚を有するアンドープＡｌＧａＮガイド層５を成長させる（図６参照。）。尚、このアンドープＡｌＧａＮガイド層５の不足分を補う成長工程の実行は、任意であり、不要としても良い。
【００４３】
その後に、Ｍｇをドーピングして再度のＭＯＣＶＤ法を行うことで、アンドープＡｌＧａＮガイド層５の上面上に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６及びｐ型ＧａＮコンタクト層７より成るｐ型層を成長させる。この際に、窒素供給源として、アンモニアに加えて、ヒドラジン誘導体を同時に供給する（アンモニア及びヒドラジン誘導体を含むＶ族ガスを利用する。）。この時、例えば、ＩＩＩ族原料に対するヒドラジン誘導体の供給モル比を１０、ヒドラジン誘導体に対するアンモニアの供給モル比を１００とする。ヒドラジン誘導体とアンモニアとを同時に供給する領域は、全ｐ型層領域（６＋７）であっても良いし、或いは、ｐ型最上層であるｐ型ＧａＮコンタクト層７のみであっても良い。
【００４４】
尚、ｐ型層成長のためのＭＯＣＶＤ法に於ける処理温度は、例えば、１０５０℃程度であり、既述した窓領域形成時の高温熱処理の温度よりも相対的に１００℃以上低い温度で、窓領域形成工程後の結晶再成長が行われる。この点は、後述する実施の形態２，５に於いても同様である。
【００４５】
ここで、図７は、アンドープＡｌＧａＮガイド層５の上面上に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６及びｐ型ＧａＮコンタクト層７より成るｐ型層が成長されたときの構造を、図５と同様に拡大化して示す縦断面図である。
【００４６】
（５）ウエハプロセス
ｐ型層の成長後、通常の方法によりウエハプロセスを行う。但し、ここではｐ型化のためのアニール処理は行われない。又、ｐ側電極９の形成に関しては、その第１層にＰｄを用い、形成後のシンタ処理は行われないか、行われてもシンタ処理の温度は４５０℃以下にする。表側面のプロセスが終了すると、裏側面のプロセスを行う。
【００４７】
裏側電極の形成に関しては、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕをこの順序で成膜し、電極形成前にＳｉ含有プラズマ処理を行うことで、低抵抗のｎ側電極１０を形成することが出来る。
【００４８】
ここで、図８は、当該ウエハプロセス終了後のストライプ部の縦断面構造を示す。
【００４９】
ウエハプロセスが終わると、へき開を行うことにより、レーザ端面を形成する。その際に、図９に示すストライプ部の断面構造の様に、窓領域１２の構造が丁度２等分される位置に於いて、へき開を行う。これにより、図１０の上面図及び図１１の斜視図に示すミラー端面が得られる。両図１０，１１に示される様に、当該ミラー端面及びその近傍領域に於けるＭＱＷ活性層４の部分は、既述した窓領域１２と成っている。尚、図１０及び図１１に於ける参照符号１３は、リッジ導波路を示す。
【００５０】
その後、ｎ型ＧａＮ基板１のウエハ上に形成された各窒化物系半導体レーザ素子はチップに分離された上で所定の工程で組み立てられることにより、レーザ・ダイオードが完成される。
【００５１】
以上の様な製造方法により作製された、ミラー端面部に窓領域１２の構造を有する窒化物系半導体レーザ素子は、通常の製造方法により作製された、ミラー端面部に同様に窓領域構造を有する窒化物系半導体レーザ素子と、以下の点で相違する。即ち、本素子は、１）ｐ型ＧａＮコンタクト層７中の炭素濃度が５×１０16ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲内の値であり、且つ、２）レーザ光出射端面付近のｐ型ＧａＮコンタクト層７のｐ型不純物濃度が、エピタキシャル層単独でコンタクト層を成長させた際のｐ型不純物濃度のストライプ部での面内バラツキの範囲内にあると言う特徴点を、有する。例えば、上記特徴点の後者２）の点については、レーザ光出射端面付近のｐ型ＧａＮコンタクト層７のｐ型不純物濃度は、レーザ中央部付近の同コンタクト層７のｐ型不純物濃度値とは２倍以上異ならない（２倍未満。）。
【００５２】
この様に、ヒドラジン誘導体をアンモニアと共に窒素供給源として使用するｐ型層（６＋７）の成長に先立って窓領域１２の形成を行っているので、劣化が無いｐ型層の表面上にｐ側電極９を形成することが出来、ｐ側電極９のコンタクト抵抗を低く抑えることが出来る結果、動作電圧を増加させること無く（省エネルギー化）、光損失の無い窓領域１２の構造を実現することが出来る。しかも、窓領域１２の形成工程に於ける高温熱処理によるｐ型ドーパントの活性層４への拡散を回避することが出来るので、レーザ特性の劣化を招く事態が回避され得る。
【００５３】
その結果、窒化物系半導体レーザ素子の高出力化及び高信頼化の達成が実現可能になる。ここで、窓領域構造が有る場合と同構造が無い場合とに於ける電流-光出力特性を、図１２に示す。
【００５４】
尚、本実施の形態に於いては、活性層がＭＱＷ活性層４である場合を示したが、活性層は必ずしもＭＱＷである必要性はなく、単一量子井戸構造であったとしても良い。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態の特徴点は、実施の形態１に於ける（２）窓領域の形成工程に於いて、アンドープＡｌＧａＮガイド層５の上に更にＡｌＮ保護層１７を形成する点にある。その他の工程は、実施の形態１の場合と同様である。
【００５６】
図１３は、この場合に於ける、窓領域１２を形成するための拡散プロセスの終了後の縦断面構造を模式的に拡大化して示す図である。本例では、ＡｌＮ保護層１７は結晶成長装置を用いて成膜され、ＡｌＮ保護層１７の成長工程に於いては、アンモニアとヒドラジン誘導体とが窒素供給源として同時に供給され、その際の成長温度は６００℃以下に設定される。この様な条件下に於いてＡｌＮ保護層１７を形成することにより、成膜後のＡｌＮ保護層１７は、多結晶若しくはアモルファス状の構造を有する。或いは、別途に結晶成長装置からウエハを取り出してスパッタ成膜等の他の方法で以って、ＡｌＮ保護層１７を成膜しても良い。尚、ＡｌＮ保護層１７の膜厚は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以内の範囲内の値に設定される。
【００５７】
そして、窓領域１２を選択的にＭＱＷ活性層４内に形成するための高温熱処理後に、ＡｌＮ保護層１７を、ＳｉＯ2膜１５及びＳｉＮ保護膜１６と共に、除去する。
【００５８】
本実施の形態によれば、ヒドラジン誘導体を使用したｐ型層成長工程に先立って窓領域の形成工程を行うので、ｐ型層表面に劣化の無いｐ側電極９を形成することが出来、ｐ側電極９のコンタクト抵抗を低く抑えることが可能となる結果、動作電圧を増加させること無く光損失の無い窓領域をレーザ端面に実現することが出来る。しかも、窓領域１２の形成工程に於ける高温熱処理に起因するｐ型ドーパントのＭＱＷ活性層４への拡散を回避することが出来るが、更にＡｌＮ保護層１７がＭＱＷ活性層４の表面の劣化を防ぐこととなるために、ＭＱＷ活性層４の品質をより一層高品質に保つことが可能となり、レーザ特性の劣化を招くこと無く、窒化物系半導体レーザの高出力化及び高信頼化を実現することが可能になる。
【００５９】
（実施の形態３）
本実施の形態の特徴点は、実施の形態１又は２の（２）窓領域の形成工程に於いて、不純物の固相拡散の代わりに、例えばＳｉのイオン注入を選択的に行うことにより、窓領域１２と成るべき領域を形成する点にある。その他の工程は、実施の形態１に於いて既述した対応する工程と同様である。その限りに於いて、実施の形態１で用いた各参照符号を援用する。
【００６０】
即ち、各層２〜５のエピタキシャル成長後に、ＭＱＷ活性層４の表面保護のために、アンドープＡｌＧａＮガイド層５の上面上に全面的にＳｉＮ膜（図示せず。）を成膜し、当該ＳｉＮ膜の上に、レーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応する部分にのみ開口部を有するレジスト（図示せず。）を、注入用マスクとして形成し、その上で全面的にＳｉイオンを注入する。その際のイオン注入条件に関しては、例えば、Ｓｉイオンのエネルギーは５０ｋｅＶ、Ｓｉイオンのドーズ量は１Ｅ１６ｃｍ-2である。このＳｉイオン注入により、ＭＱＷ活性層４の内でレーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応する部分に、Ｓｉイオンが導入される。
【００６１】
その後、１１００℃以上１４００℃以下の範囲内の温度に於ける高温熱処理を、水素ガス及び窒素ガスの雰囲気中で行い、レーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応するＭＱＷ活性層４の部分に局在するＳｉイオン同士の相互拡散を行わせることにより、ＭＱＷ活性層４の同部分内に、無秩序化領域たる窓領域１２を選択的に形成する。従って、Ｓｉイオン注入工程後に行われる当該高温熱処理工程が、「ｐ型最上層の結晶成長温度を超える温度下での高温熱処理を伴った、レーザ発振光を吸収しない窓領域をｐ型最上層の下層に位置するＭＱＷ活性層４内に選択的に形成する工程」に於ける「高温熱処理」に該当する。尚、この際の高温熱処理時間は、実施の形態１又は２に於ける窓領域形成工程の高温熱処理時間よりも短くなる。
【００６２】
又、注入イオンとしては、Ｓｉの１種の他に、Ｂ，Ｃ，Ｏ，Ｐ，Ｓ，Ｓｉ等より成る一群のｎ型不純物の内の少なくとも１種の不純物の元素を用いることが可能である。
【００６３】
本実施の形態の製造方法によれば、動作電圧の上昇を招くことなく光損失の無い窓領域１２を実現することが出来ると共に、実施の形態１又は２に於ける不純物の拡散により窓領域１２を形成する場合と比べて、窓領域１２を形成するための高温熱処理工程の時間を短くすることが出来るため、結晶の劣化をより一層抑えることが出来、効率を損ねること無くレーザ発振が可能となり、窒化物系半導体レーザの高出力化及び高信頼化の実現がより容易となる。
【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態の特徴点は、実施の形態１の（２）窓領域形成工程に於ける不純物の固相拡散の代わりに、各層２〜５の成長後に、パルスレーザ光又は高エネルギー電子線を選択的に照射した上で高温熱処理を行うことにより、窓領域１２をＭＱＷ活性層４内に選択的に形成する点にある。その他の工程は、実施の形態１で既述した対応する各工程と同様である。従って、その限りに於いて、実施の形態１で用いた各参照符号を援用する。
【００６５】
（２）窓領域形成工程に於いて、先ず、ＭＱＷ活性層４の内でレーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応する部分に、パルスレーザ光又は高エネルギー電子線を選択的に照射することで、同部分に格子欠陥を局所的に形成する。
【００６６】
パルスレーザ光又は電子線の選択的照射後には、水素ガス及び窒素ガスの雰囲気中で、１１００℃以上１４００℃以下の温度範囲内で高温熱処理を行うことで、レーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応するＭＱＷ活性層４の部分内に局所的に存在する格子欠陥を相互拡散させて、ＭＱＷ活性層４の同部分を窓領域１２として機能する無秩序化領域に変える。従って、パルスレーザ光又は高エネルギー電子線の選択的照射後の当該高温熱処理工程が、「ｐ型最上層の結晶成長温度を超える温度下での高温熱処理を伴った、レーザ発振光を吸収しない窓領域をｐ型最上層の下層に位置するＭＱＷ活性層４内に選択的に形成する工程」に於ける「高温熱処理」に該当する。
【００６７】
本実施の形態の製造方法によれば、動作電圧の上昇を招くことなく光損失の無い窓領域１２を実現することが出来ると共に、実施の形態１又は２の様な不純物拡散により窓領域１２を形成する場合と比べて、不純物による光吸収が無いために、効率を損ねること無くレーザ発振が可能となり、窒化物系半導体レーザの高出力化及び高信頼化の実現がより容易となる。
【００６８】
（実施の形態５）
実施の形態１に於いては、全てのｐ型層の成長前に窓領域１２の形成プロセスを実施しているが、本実施の形態に於いては、一部のｐ型層を成長させた後に窓領域１２の形成プロセスを実施する。選択的拡散に使う不純物は、ｐ型不純物とする。
【００６９】
（１）ＭＯＣＶＤ成長
先ず、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１のＧａ面上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２、ｎ型ＧａＮガイド層３、ＩｎxＧａ(1-x)Ｎ／ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｘ＞０、ｙ≧０）−ＭＱＷ活性層４、アンドープＡｌＧａＮガイド層５、及び、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６の各層を、順次に形成する。尚、実施の形態２で既述した様に、ＡｌＮ保護層１７を更に加えることとしても良い。
【００７０】
（２）窓領域の形成
次に、選択的なｐ型不純物の拡散処理を行う。
【００７１】
本実施の形態に於いては、ＭｇＯを拡散源として用いる。このため、ＭｇＯ膜を、この段階での最上層であるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６の上面上に全面的に形成した上で、エッチング処理により、同層６の上面の内でレーザ端面形成予定部１４とその近傍領域とに該当する部分の上にのみ、ＭｇＯ膜を残置する。その後、残ったＭｇＯ膜の露出面を全面的に被覆する様に、ＳｉＮ保護膜１６を全面的に形成する。
【００７２】
尚、ＭｇＯ膜からのｐ型不純物であるＭｇの拡散によって窓領域１２を選択的に形成する代わりに、実施の形態３に於いて既述した様に、ｐ型不純物のＭｇイオン注入及びその後の高温熱処理の実施によっても、同様に、ＭＱＷ活性層４の表面を劣化させること無く、ＭＱＷ活性層４内に窓領域１２を選択的に形成することが可能である。
【００７３】
不純物の拡散のための高温熱処理として、Ｎ2ガスの雰囲気中で、且つ、残りのｐ型ＧａＮコンタクト層７を成長させる際の成長温度よりも高い温度下に於いて、当該高温熱処理を行う。ここでは、熱処理温度は１２００℃であり、熱処理時間は６０分である。尚、Ｎ2ガスの雰囲気中に水素を含むガスを更に加えることで、不純物の拡散を促進することが出来る。
【００７４】
又、Ｍｇによる不純物拡散又はイオン注入に代えて、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎより成る一群のｐ型不純物の内の少なくとも１種の不純物を選択的に拡散又はイオン注入することとしても良い。
【００７５】
（３）再成長前処理
この後、フッ酸系エッチング液を用いて、拡散源であるＭｇＯ膜及びＳｉＮ保護膜１６を除去する。尚、ＡｌＮ保護層１７を設ける場合には、当該ＡｌＮ保護層１７をも除去する。
【００７６】
その上で、ｐ型ＧａＮコンタクト層７の成長前の熱処理（ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６の表面のクリーニング処理。）を行なう。
【００７７】
（４）ｐ型ＧａＮコンタクト層７の成長
ｐ型ＧａＮコンタクト層７の成長は、ＭＯＣＶＤ法を再度用いつつ、ｐ型不純物であるＭｇをドーピングすることにより行われる。この際に、窒素供給源として、アンモニアに加えて、ヒドラジン誘導体を同時に供給する。同層７の成長温度は、１０００℃である。
【００７８】
以下のプロセス及び全ての成長温度は、実施の形態１の場合と同様とする。
【００７９】
本実施の形態の製造方法によれば、窓領域１２の形成プロセスの実行時に於いては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６が最上層として存在しているため、実施の形態１の場合よりも、ＭＱＷ活性層４は、この段階での最上層の表面から、より一層離れている分、窓領域１２の形成のための高温熱処理による表面劣化の影響を受けにくい。
【００８０】
その結果、動作電圧の上昇を招くこと無く光損失の無い窓領域１２を実現することが出来ると共に、窓領域１２の形成工程に於ける高温熱処理によるＭＱＷ活性層４の近傍領域の結晶性の劣化をより一層回避することが可能となり、レーザ特性の劣化を招くことが無いため、窒化物系半導体レーザの高出力化及び高信頼化の実現がより容易となる。
【００８１】
（実施の形態６）
本実施の形態は実施の形態５の変形例であり、その改良点は、実施の形態５に於ける不純物の固相拡散の代わりに、パルスレーザ光又は高エネルギー電子線を選択的に照射してＭＱＷ活性層４内に局所的に格子欠陥を導入することで窓領域１２となるべき領域を形成する点にある。
【００８２】
パルスレーザ光又は高エネルギー電子線の選択的照射後に、温度１２００℃での高温熱処理を、水素ガス及び窒素ガスより成る雰囲気中で行う。この高温熱処理により、ＭＱＷ活性層４内に局所的に導入された格子欠陥同士が相互拡散する結果、ＭＱＷ活性層４の内でレーザ端面形成予定部１４とその周囲領域に対応する部分に、窓領域１２たる無秩序化領域が生成される（無秩序化領域の選択的誘引。）。
【００８３】
この結果、動作電圧の上昇を招くこと無く光損失の無い窓領域を実現することが出来ると共に、不純物による光吸収が無いために、効率をより損ねること無くレーザ発振することが可能となり、窒化物系半導体レーザの高出力化及び高信頼化の実現がより容易となる。
【００８４】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、例えば、ブルーレイ-ディスクの記録又は読み出しに用いる青紫色半導体レーザ或いはレーザテレビに用いる青色半導体レーザに適用して好適である。
【符号の説明】
【００８６】
１  ｎ型ＧａＮ基板、２  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、３  ｎ型ＧａＮガイド層、４  ＭＱＷ活性層、５  アンドープＧａＮガイド層、６  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、７  ＧａＮｐ型最上層、８  絶縁膜、９  ｐ側電極，１０  ｎ側電極、１１  ｎ型不純物固相拡散領域、１２  窓領域、１３  リッジ導波路、１４  レーザ端面形成予定部、１５  ＳｉＯ2膜、１６  保護膜、１７  ＡｌＮ保護層。
【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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