(57)【要約】【課題】ＧａＮ基板上に平坦性及び結晶性に優れたIII族窒化物系半導体層を形成し、ガウシアン形状に近い垂直ＦＦＰ形状を得られるようにする。【解決手段】窒化物半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１と、基板１０１の主面上に該主面と接して形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層１０２と、該ｎ型クラッド層１０２の上に形成されたＭＱＷ活性層１０４と、該ＭＱＷ活性層１０４の上に形成されたｐ型クラッド層１０７とを含む積層構造体１２０と有している。基板１０１の主面は、面方位の（０００１）面に対して０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜している。また、ｎ型クラッド層１０２を構成するＡｌｘＧａ１−ｘＮにおけるＡｌ組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下である。【選択図】図１
2010135733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＧａＮからなる基板と、
前記基板の主面上に該主面と接して形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成された活性層と、該活性層の上に形成されたｐ型クラッド層とを含む積層構造体と備え、
前記基板の主面は、面方位の（０００１）面に対して０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜しており、
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記積層構造体の表面平坦性を示す表面粗さの平方自乗平均（ＲＭＳ）値は、３ｎｍ以下であ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装置。
【請求項３】
前記基板の主面は、（０００１）面に対して結晶軸の＜１１−２０＞方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項４】
ｎ型ＧａＮからなる基板と、
前記基板の主面上に該主面と接して形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成された活性層と、該活性層の上に形成されたｐ型クラッド層とを含む積層構造体と備え、
前記基板の主面は、面方位の（０００１）面に対して０．２５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜しており、
前記基板は、主面の深さ方向に対して、不純物の濃度の高い層と低い層とを交互に積層して形成されており、
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記不純物は、シリコン、ゲルマニウム、酸素、硫黄及びセレンからなる群から選択された少なくとも１種類の元素であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記積層構造体の表面平坦性を示す表面粗さの平方自乗平均（ＲＭＳ）値は、３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記基板の主面は、（０００１）面に対して結晶軸の＜１１−２０＞方向に傾斜していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ装置。
【請求項８】
面方位の（０００１）面に対して０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜した主面を有するｎ型ＧａＮからなる基板の主面に対して熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程における加熱温度よりも１００℃以上高い温度にまで昇温する昇温工程と、
前記昇温工程の後に、前記基板の主面上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなる第１のｎ型クラッド層を形成する第１の形成工程と、
形成された前記第１のクラッド層の上に、活性層及びｐ型クラッド層を順次形成することにより、積層構造体を形成する第２の形成工程とを備え、
前記昇温工程は、前記基板の主面上に該主面と接して、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（但し、ｙは０＜ｙ＜１であり、且つ、ｙ＜ｘである。）からなる第２のｎ型クラッド層を形成する工程を含み、
前記ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする窒化物半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板の上に形成される窒化物半導体からなる半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から通信用レーザ装置や、ＣＤ（Compact Disc）又はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）用の読み出し及び書き込み素子として、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザ装置若しくはＡｌＩｎＧａＰ系赤色レーザ装置等のIII−Ｖ族化合物半導体レーザ装置が広く用いられている。
【０００３】
さらに、近年では、ＡｌｘＧａｚＩｎ１−ｘ−ｚＮ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１、０≦１−ｘ−ｚ≦１）で表されるIII族窒化物半導体を用いて、さらに波長が短い青色光や紫外光が出力可能な半導体レーザ装置が実現されている。例えば、Blu-Ray Disc（登録商標）等の高密度光ディスクの書き込み及び読み出し光源として、III族窒化物半導体レーザ装置が実用化されつつある。現在、再生用の用途では、出力が数十ｍＷの低出力の青色レーザ装置、及び記録用の１００ｍＷ級の高出力レーザ装置が市販されている。今後、記録速度の向上に向けてさらなる高出力化が求められており、２００ｍＷ級のレーザ装置も市場に出つつある。
【０００４】
従来、III族窒化物系半導体を用いた発光素子を作製する場合、基板には主にサファイア（単結晶アルミナ）基板が用いられてきた。しかしながら、サファイア基板とその上に形成されるIII族窒化物系半導体との格子不整合率が約１３％と極めて大きい。このため、サファイア基板上に成長した窒化物系半導体には転位等の欠陥が高密度に含まれることになり、良質なIII族窒化物系半導体を得ることは困難である。
【０００５】
そこで、近年、欠陥密度が少ない窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が開発され、ＧａＮ基板の利用方法に関する研究開発が盛んに行われている。ＧａＮ基板は主に半導体レーザ装置用の基板としての利用が提案されている。
【０００６】
ＧａＮ基板上にIII族窒化物系半導体を成長させる場合、該III族窒化物系半導体を結晶面のＣ面、すなわち面方位の（０００１）面上に成長させると、成長したIII族窒化物系半導体の表面に良好な平坦性や結晶性が得られないという問題がある。この問題に対して、特許文献１においては、ＧａＮ基板の上面をＣ面に対して０．０３°以上且つ１０°以下で傾斜させることにより、ＧａＮ基板に形成される半導体発光層の上面に形成される半導体層の格子欠陥が減少して、長寿命化を可能にするという技術が提案されている。
【０００７】
また、成長した半導体層の表面の平坦性を向上させるという観点から、特許文献２においては、ＧａＮ基板の上面をＣ面に対して結晶軸の＜１−１００＞方向に０．１°以上且つ１．０°以下の範囲で傾斜したＧａＮ基板、また、特許文献３においては、０．３°から０．７°の範囲で傾斜したＧａＮ基板が有効であることが記載されている。なお、本願明細書においては、面方位及び結晶軸の指数に付した負の符号（−）は、該負の符号に続く一の指数の反転を便宜的に表している。
【０００８】
さらに、特許文献４においては、ｎ型ＧａＮからなるバッファ層の上に、クラッド層として互いに組成が異なるIII族窒化物半導体を積層してなる超格子層を用いることにより、その単一層が弾性臨界膜厚以下となっていることから結晶性が極めて良くなり、このためクラックが生じていない、結晶性が良好で極めて平旦な膜が成長でき、レーザ装置の寿命が飛躍的に良くなることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２３７４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６９５８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７６５５号公報
【特許文献４】特開２００２−２６１０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＧａＮ基板を利用して半導体レーザ装置等を形成する場合には、ＧａＮ基板上に形成されるIII族窒化物系半導体層における結晶性のみならず、該III族窒化物系半導体層の表面における平坦性も良好であることが望まれる。
【００１１】
これは、平坦性の低さによって光が散乱され、その散乱光がレーザ共振器の共振方向で多重反射して主レーザ光と干渉することにより、基板の主面に対して垂直な方向の遠視野像（ＦＦＰ：Far Field Pattern）がガウシアン形状から外れたり、クラッド層から散乱光が染み出してリップルが発生したりするからである。このような垂直ＦＦＰの形状が乱れたレーザ光を光ディスク装置で使用した場合、光の利用効率の減少によりノイズが発生し、また読み取りエラーが発生する等の要因となって好ましくない。
【００１２】
本願発明者らは、種々の検討を重ねた結果、上記の特許文献１〜４において提案されたような、ＧａＮからなるバッファ層を介して作製される半導体レーザ装置においては、基板の傾斜角度の範囲を限定しただけで得られる平坦性では不十分であるということを確認している。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑み、その目的は、ＧａＮ基板上に平坦性及び結晶性に優れたIII族窒化物系半導体層を形成し、ガウシアン形状に近い垂直ＦＦＰ形状を得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の窒化物半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＮからなる基板と、基板の主面上に該主面と接して形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成された活性層と、該活性層の上に形成されたｐ型クラッド層とを含む積層構造体と備え、基板の主面は、面方位の（０００１）面に対して０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜しており、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする。
【００１５】
第１の窒化物半導体レーザ装置によると、平坦な表面を有する積層構造体を実現できるため、ガウシアン形状に近い良好な形状を有する垂直ＦＦＰ形状を得ることができる。また、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘが０．０２５以上且つ０．０４以下であるため、積層構造体中にレーザ光の光閉じ込めを容易に行えるので、基板への光の染み出しを抑止することができる。その上、積層構造体は基板との間の格子歪みによるクラックを生じないため、動作電圧が低く、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。また、積層構造体は、最小限の膜厚であっても良好な垂直ＦＦＰ形状を得られるため、信頼性が向上すると共に、製造コストを低減することができる。
【００１６】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、積層構造体の表面平坦性を示す表面粗さの平方自乗平均（ＲＭＳ）値は、３ｎｍ以下が好ましい。
【００１７】
このようにすると、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【００１８】
第１の窒化物半導体レーザ装置において、基板の主面は、（０００１）面に対して結晶軸の＜１１−２０＞方向に傾斜していてもよい。
【００１９】
このようにすると、共振器端面の傾きを抑制できるため、ミラー損失を最小限にすることができる。
【００２０】
本発明に係る第２の窒化物半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＮからなる基板と、基板の主面上に該主面と接して形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の上に形成された活性層と、該活性層の上に形成されたｐ型クラッド層とを含む積層構造体と備え、基板の主面は、面方位の（０００１）面に対して０．２５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜しており、基板は、主面の深さ方向に対して不純物の濃度の高い層と低い層とを交互に積層して形成されており、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする。
【００２１】
第２の窒化物半導体レーザ装置にすると、基板が主面の深さ方向に対して不純物の濃度の高い層と低い層とを交互に積層して形成されていることから、より平坦な表面を有する積層構造体を実現できると共に、活性層内における波長揺らぎ（例えばインジウム（Ｉｎ）組成の不均一）を低減できるため、不均一な電流注入の低減及び導波損失の抑制を実現できる。これにより、動作電流が低く、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【００２２】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、不純物は、シリコン、ゲルマニウム、酸素、硫黄及びセレンからなる群から選択された少なくとも１種類の元素であってもよい。
【００２３】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、積層構造体の表面平坦性を示す表面粗さの平方自乗平均（ＲＭＳ）値は、３ｎｍ以下が好ましい。
【００２４】
このようにすると、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【００２５】
第２の窒化物半導体レーザ装置において、基板の主面は、（０００１）面に対して結晶軸の＜１１−２０＞方向に傾斜していてもよい。
【００２６】
このようにすると、共振器端面の傾きを抑制できるため、ミラー損失を最小限にすることができる。
【００２７】
本発明に係る窒化物半導体レーザ装置の製造方法は、面方位の（０００１）面に対して０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲で傾斜した主面を有するｎ型ＧａＮからなる基板の主面に対して熱処理を行う熱処理工程と、熱処理工程における加熱温度よりも１００℃以上高い温度にまで昇温する昇温工程と、昇温工程の後に、基板の主面上に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなる第１のｎ型クラッド層を形成する第１の形成工程と、形成された第１のクラッド層の上に、活性層及びｐ型クラッド層を順次形成することにより、積層構造体を形成する第２の形成工程とを備え、昇温工程は、基板の主面上に該主面と接して、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（但し、ｙは０＜ｙ＜１であり、且つ、ｙ＜ｘである。）からなる第２のｎ型クラッド層を形成する工程を含み、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘは、０．０２５以上且つ０．０４以下であることを特徴とする。
【００２８】
本発明の窒化物半導体レーザ装置の製造方法によると、昇温工程は、基板の主面上に該主面と接して、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（但し、ｙは０＜ｙ＜１であり、且つ、ｙ＜ｘである。）からなる第２のｎ型クラッド層を形成する工程を含むため、昇温工程で生じる基板の主面における平坦性が損なわれ難くなる。このため、平坦な表面を有する積層構造体を再現性良く形成できるので、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。また、ＡｌｘＧａ１−ｘＮにおける組成ｘが０．０２５以上且つ０．０４以下であるため、積層構造体中にレーザ光の光閉じ込めを容易に行えるので、基板への光の染み出しを抑止することができる。その上、積層構造体は基板との間の格子歪みによるクラックを生じないため、動作電圧が低く、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。また、積層構造体は、最小限の膜厚であっても良好な垂直ＦＦＰ形状を得られるため、信頼性が向上すると共に、製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る窒化物半導体レーザ装置及びその製造方法によると、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板上に形成されるIII族窒化物半導体からなる積層構造体の平坦性が向上するため、光の散乱が抑制されて、基板の垂直方向のＦＦＰ形状を良好な形状とすることができる。さらに、積層構造体の平坦性が向上するため、活性層内のＩｎ組成の不均一も抑制できるので、レーザ光の導波損失を抑制できる。その結果、基板面内で大きい傾斜角度分布が存在する基板を用いた場合であっても、広い領域で平坦な結晶を得られるようになるので、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】比較例に係る窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置におけるｎ型ＧａＮ基板及びｎ型クラッド層（ＡｌＧａＮ）の傾斜角度と表面粗さとの関係を比較例と共に示すグラフである。
【図４】レーザ構造を含む積層構造体の表面粗さと垂直ＦＦＰ形状の乱れ量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図６】本発明に係る窒化物半導体レーザ装置におけるｎ型ＧａＮ基板及びｎ型クラッド層（ＡｌＧａＮ）の傾斜角度と表面粗さとの関係を第１の実施形態、第２の実施形態及び比較例で示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態は、一例に過ぎず、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
【００３２】
図１に示すように、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置は、例えばｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板１０１の主面上にエピタキシャル成長により形成された複数のIII族窒化物半導体からなる積層構造体１２０を有している。
【００３３】
積層構造体１２０は、基板１０１側から順次形成された、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１である。）からなるｎ型クラッド層１０２、ｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１０３、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１０４、ｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型キャリアブロック層１０６、ｐ型ＡｌＧａＮとｐ型ＧａＮとからなる超格子構造を有するｐ型クラッド層１０７、及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０８を含む。
【００３４】
ｐ型クラッド層１０７とｐ型コンタクト層１０８の一部とは、ストライプ状に加工されて、リッジ導波路（リッジストライプ）が形成されている。リッジストライプの側方及び側面上、すなわち、ｐ型クラッド層１０７におけるリッジストライプの両側方及び両側面上並びにｐ型コンタクト層１０８の両側面に上は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる誘電体層１０９が形成されている。誘電体層１０９から露出するｐ型コンタクト層１０８の上には、該ｐ型コンタクト層１０８とオーミック接触するｐ側電極１１０が形成されている。さらに、誘電体層１０９の上にはｐ側電極１１０と接続されるｐ側パッド電極１１１が形成されている。また、基板１０１におけるｎ型クラッド層１０２と反対側の面（裏面）上には、該基板１０１とオーミック接触するｎ側電極１１２が形成されている。
【００３５】
以下、前記のように構成された窒化物半導体レーザ装置の構成の詳細とその製造方法を説明する。
【００３６】
まず、例えば、主面が面方位の（０００１）面（＝Ｃ面）に対して結晶軸の＜１１−２０＞方向に０．５°傾斜し、且つ、ドナーの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３程度のｎ型ＧａＮからなる基板１０１を用意する。
【００３７】
次に、用意した基板１０１の主面上に、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法により、上述した積層構造体１２０を形成する。
【００３８】
積層構造体１２０を形成する前に、すなわちｎ型クラッド層１０２を成長する前に、基板１０１を１０分間熱処理する。その後、１０７０℃の温度で、基板１０１の主面上に、シリコン（Ｓｉ）がドナー不純物として５×１０１７ｃｍ−３の濃度にドーピングされ、厚さが２．６μｍのｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層１０２を、ＧａＮからなるバッファ層を介在させることなく直接に形成する。ＧａＮ結晶は平衡蒸気圧が低いため、Ｖ族原料であるアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給した状態で昇温したとしても、結晶中から容易に窒素（Ｎ）が脱離して、大きな表面荒れが生じてしまう。
【００３９】
本願発明者らの検討によると、基板１０１に対する熱処理温度が５００℃から９７０℃までであれば、１０分間の熱処理を施した後の表面粗さは、熱処理前の表面粗さと同等の平方自乗平均（ＲＭＳ）値が０．５ｎｍ以下である。しかしながら、温度が１０５０℃と、比較的高い温度で熱処理を行うと、表面には多数の凹凸が形成され、ＲＭＳ値も１．２ｎｍ以上に増大する。また、逆に基板１０１に対する熱処理を行わない場合は、ｎ型半導体層（ｎ型クラッド層１０２及びｎ型ガイド層１０３）を形成した後の表面には、高密度のヒロックが観察され、成長初期に三次元成長が発生していることが示唆される結果を得ている。このことから、少なくとも積層構造体１２０の形成前の熱処理は必須であり、その熱処理温度は、ｎ型クラッド層１０２の成長温度よりも低い、例えば５００℃から９７０℃までの温度に設定する必要がある。ＡｌｘＧａ１−ｘＮの成長温度は一般にＧａＮの成長温度よりも高いことが好ましく、第１の実施形態に係るｎ型クラッド層１０２の成長条件としては１０７０℃から１１５０℃程度が望ましい。
【００４０】
さらに、ｎ型クラッド層１０２を構成するＡｌｘＧａ１−ｘＮにおけるＡｌ組成ｘが０．０２５から０．０４までのように、結晶特性がＧａＮに比較的に近いＡｌ組成ｘが０．１以下の場合は、基板１０１に対する熱処理温度は、１０７０℃から１１２０℃の温度範囲に設定することがより望ましいことが分かっている。このため、第１の実施形態においては、熱処理によって基板１０１の表面を粗さないように、ｎ型クラッド層１０２の成長温度よりも低い温度の９００℃に熱処理温度を設定すること、その後のｎ型クラッド層１０２の成長初期過程において、基板１０１に対する加熱温度を９００℃から１０７０℃まで昇温させる際に、ｎ型クラッド層１０２を低温成長時の組成ｙ（例えばｙ＝０．０２５）から高温成長時の組成ｘ（例えばｘ＝０．０３）として成長させることにより、熱処理工程及び昇温工程で生じるｎ型ＧａＮからなる基板１０１の表面の平坦性の悪化を抑制できる。その結果、後述するように、平坦な表面を有する積層構造体１２０を再現性良く製造することができる。
【００４１】
ここで、ｎ型クラッド層１０２は、基板１０１側への光の染み出しにより発生する垂直ＦＦＰに生じるリップルを抑制するためには厚い方が望ましい。ところが、ＧａＮとＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここではｘ＝０．０３）とは格子定数が異なり、この格子不整合により生じる応力によって、ＡｌｘＧａ１−ｘＮの膜厚が臨界膜厚を超えるとクラックが発生する。このため、ｎ型クラッド層１０２の組成及び膜厚に関しては適当な値を設定する必要がある。ｎ型クラッド層１０２には、格子不整合による応力の増大によってクラックが発生し、その応力はＡｌ組成ｘ及び膜厚ｗが変更されることにより変化する。そこで、本願発明者らは、ｎ型クラッド層１０２におけるＡｌ組成ｘ及び膜厚ｗ（μｍ）に関しての応力等高線を計算により求め、クラックが発生する領域と発生しない領域とを求める検討を行った。本願発明者らの検討の結果、ｎ型クラッド層１０２におけるＡｌ組成ｘと膜厚ｗとの関係は、以下の式（１）を満たすことが好ましく、多層構造とする場合は、その多層構造の平均組成が式（１）を満たしていることが好ましいことを明らかにしている。
【００４２】
ｗ＜−３５０ｘ＋１５．２  …（１）
従って、ｎ型クラッド層１０２に生じるクラックの発生を抑制するには、ｎ型クラッド層１０２のＡｌ組成ｘは０．０４３が上限となる。但し、ｎ型クラッド層１０２は、基板１０１と接して形成されているため、通常のＧａＮからなるバッファ層の機能も兼ねており、基板１０１との界面に起因する欠陥の影響を緩和するには、１μｍ以上の膜厚が必要であることが分かっている。従って、ｎ型クラッド層１０２におけるＡｌ組成ｘは０．０４を上限とするのが好ましい。
【００４３】
また、ｎ型クラッド層１０２が、クラッド層としての最低限の機能として、基板１０１側への光の染み出しを制限して、垂直ＦＦＰにリップルが発生しないようにすることが必要である。そこで、本願発明者らは、リップルが発生する光の染み出し易さについて、Ａｌ組成ｘ及び膜厚ｗ（μｍ）に関しての等高線を求め、リップルが発生する領域と発生しない領域とを求める検討を行った。Ａｌ組成ｘと膜厚ｗとの関係は、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
【００４４】
ｗ＞−３０ｘ＋２．９８  …（２）
なお、Ａｌ組成ｘについては、積層構造体１２０の総膜厚を制限する観点から０．０１以上であることが特に好ましい。また、前述したように、ｎ型クラッド層１０２におけるクラックの発生、及び動作電圧の上昇を抑制する観点からは、Ａｌ組成ｘは０．０４以下であることが特に好ましい。このような構成とすることにより、積層構造体１２０の積層膜厚を最小として、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できるため、信頼性の向上が図れると共に、製造コストを低減することが可能となる。
【００４５】
次に、上記のようにして形成されたｎ型クラッド層１０２の上に、ドナー不純物として濃度が５×１０１７ｃｍ−３のシリコン（Ｓｉ）をドーピングした、厚さが１００ｎｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１０３を形成する。続いて、ｎ型ガイド層１０３の上に、厚さが３ｎｍのＩｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるウェル層と厚さが７．５ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるバリア層との三重量子井戸からなるＭＱＷ活性層１０４、厚さが１２０ｎｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層１０５、厚さが１０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなるｐ型キャリアブロック層１０６、総膜厚が０．５μｍのｐ型Ａｌ０．０６Ｇａ０．９７Ｎ／ｐ型ＧａＮからなる超格子（superlattices：ＳＬｓ）構造を有するｐ型クラッド層１０７、及び厚さが６０ｎｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０８を順次形成して、積層構造体１２０を得る。
【００４６】
ここで、ＭＱＷ活性層１０４の成長時の成長温度は約８００℃とし、ｐ型クラッド層１０７の成長時の成長温度は約９３０℃に設定する。また、ｐ型キャリアブロック層１０６、ｐ型クラッド層１０７には、それぞれアクセプタ不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされ、ｐ型コンタクト層１０８には、Ｍｇが１×１０２０ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。
【００４７】
なお、ＭＯＣＶＤ法における各原料には、例えば、Ｇａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、Ｎ源としてアンモニア（ＮＨ３）をそれぞれ用いることができる。さらに、ドナー不純物であるＳｉ源にはシラン（ＳｉＨ４）ガスを用い、アクセプタ不純物であるＭｇ源にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いることができる。
【００４８】
次に、結晶成長されたIII族窒化物半導体からなる積層構造体１２０の上に、例えば化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により、厚さが２００ｎｍのＳｉＯ２膜（図示せず）を堆積する。続いて、リソグラフィ法、及び反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）によるドライエッチングにより、ＳｉＯ２膜からリッジストライプ形成用のストライプ状のマスク膜を形成する。その後、ストライプ状のマスク膜を用いて、Ｃｌ２ガス又はＳｉＣｌ４ガスによる誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）ドライエッチングにより、積層構造体１２０の表面から約０．５μｍの深さの領域にまで積層構造体をエッチングして、結晶軸の＜１−１００＞方向に延びるリッジストライプを形成する。その後、マスク膜を緩衝フッ酸（ＢＨＦ）溶液により除去する。
【００４９】
次に、再度、ＣＶＤ法により、リッジストライプが形成された積層構造体１２０の上に全面にわたって、厚さが２００ｎｍのＳｉＯ２からなる誘電体層１０９を堆積する。その後、リソグラフィ及び緩衝フッ酸（ＢＨＦ）溶液によるウェットエッチングにより、誘電体層１０９におけるリッジストライプの上側部分を選択的に開口する。
【００５０】
次に、例えば電子線蒸着法により、誘電体層１０９から露出するリッジストライプの上面、すなわちｐ型コンタクト層１０８の上に、パラジウム（Ｐｄ）／白金（Ｐｔ）からなるｐ側電極１１０を形成する。続いて、電子線蒸着法により、誘電体層１０９の上にｐ側電極１１０を覆うように、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）からなる配線用のｐ側パッド電極１１１を形成する。
【００５１】
次に、基板１０１の裏面を約１００μｍの厚さにまで研磨して薄膜化する。その後、例えば電子線蒸着法により、薄膜化された基板１０１の裏面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極１１２を形成する。
【００５２】
次に、基板１０１の裏面側からのスクライブ及びブレーキングにより、ウェハ状態の基板１０１をリッジストライプに垂直な方向に一次劈開することにより、互いに対向する共振器端面を形成する。続いて、共振器端面のうちフロント端面には反射率が約１８％の第１の多層誘電体反射膜を形成する。また、リア端面には反射率が約９５％の第２の多層誘電体反射膜を形成する。その後、基板１０１を一次劈開の劈開方向に対して垂直な方向（リッジストライプと平行な方向）に二次劈開してレーザチップを得る。さらに、二次劈開されたレーザチップをＣＡＮパッケージに実装し、配線することにより窒化物半導体レーザ装置を得る。
【００５３】
以上のように、第１の実施形態においては、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１の主面が、面方位の（０００１）面に対して＜１１−２０＞軸方向に０．５°の傾斜角度を有している。さらに、基板１０１の主面上に、Ａｌ組成ｘが０．０３であり、その膜厚を２．６μｍとしたｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層１０２を、ＧａＮからなるバッファ層を介在させることなく直接に形成している。このため、ｎ型クラッド層１０２及びｎ型ガイド層１０３の平坦性が向上する。その結果、上面が平坦なｎ型ガイド層１０３の上に形成されるレーザ構造を有する本実施形態に係る半導体レーザ装置は、垂直ＦＦＰの形状がほぼガウシアン形状の良好な形状となる。
【００５４】
本願発明者らは、本発明の課題として示した垂直ＦＦＰの形状の乱れの原因を詳細に調べている。種々検討の結果、半導体層の表面モフォロジーに影響されて導波路の内部を伝播する光が該導波路の外部に散乱されることが、垂直ＦＦＰの形状の乱れの原因であることを突き止めている。すなわち、数μｍから数十μｍの周期で半導体層の表面に存在する微細な凹凸により発生した散乱光が共振器の共振方向で多重反射し、主レーザ光と干渉することにより垂直ＦＦＰの形状がガウシアン形状から外れる。また、散乱によりｎ型クラッド層１０２の外側に染み出した光が、該ｎ型クラッド層１０２よりも屈折率が高く、且つ発振波長に対して透明なｎ型ＧａＮからなる基板１０１の内部を導波することにより、垂直ＦＦＰにおける基板１０１側にリップルが生じるというものである。なお、ｐ型半導体層側に染み出した散乱光はｐ側電極１１０及びｐ側パッド電極１１１によって吸収されるため、垂直ＦＦＰにおけるｐ型半導体層側ではリップルは発生しない。
【００５５】
（比較例）
以下、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の比較例について図２を参照しながら説明する。ここでは、比較例に係る窒化物半導体レーザ装置の製造方法と共にその構成を説明する。
【００５６】
まず、図２に示すように、第１の実施形態と同等の、主面が面方位の（０００１）面に対して＜１１−２０＞軸方向に０．５°傾斜し、且つ、ドナーの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３程度のｎ型ＧａＮからなる基板１０１を用意する。
【００５７】
次に、基板１０１に対して９００℃の温度で１０分間の熱処理をする。その後、基板１０１の主面上に、Ｓｉがドナー不純物として５×１０１７ｃｍ−３の濃度にドーピングされ、厚さが２．６μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１３と、Ｓｉがドナー不純物として５×１０１７ｃｍ−３の濃度にドーピングされ、厚さが２．６μｍのｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層１０２を連続して形成する。
【００５８】
その後は、第１の実施形態と同様に、ｎ型クラッド層１０２の上に、ｎ型ガイド層１０３、三重量子井戸からなるＭＱＷ活性層１０４、ｐ型ガイド層１０５、ｐ型キャリアブロック層１０６、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８を順次エピタキシャル成長により形成する。その後、リッジストライプを形成し、誘電体層１０９、ｐ側電極１１０、ｐ側パッド電極１１１及びｎ側電極１１２を形成する。続いて、ウェハ状態の基板１０１を一次劈開及び二次劈開し、ＣＡＮパッケージに実装及び配線することにより、比較例に係る窒化物半導体レーザ装置を作製する。
【００５９】
以上のように、本比較例においては、主面が面方位の（０００１）面に対して＜１１−２０＞軸方向に０．５°の傾斜角を有するｎ型ＧａＮからなる基板１０１上に、膜厚が２．６μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１３と、Ａｌ組成ｘが０．０３であり、膜厚が２．６μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層１０２とを形成している。
【００６０】
本比較例の場合は、ｎ型半導体層であるｎ型バッファ層１１３、ｎ型クラッド層１０２及びｎ型ガイド層１０３の平坦性が第１の実施形態と比べて劣る。その結果、本比較例に係る半導体レーザ装置の垂直ＦＦＰ形状はガウシアン形状から外れる。また、垂直ＦＦＰにはリップルが生じる。
【００６１】
図３はｎ型ＧａＮからなる基板１０１の主面の傾斜角度（一般に基板のオフ角度と呼ばれる。）とその主面上に直接に形成されるｎ型半導体層の上面での表面粗さとの関係を示している。ｎ型半導体層の代表として、ｎ型半導体層は、厚さが２．６μｍのＧａＮ層（比較例）と厚さが２．６μｍのＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層（第１の実施形態）との比較を示す。図３において、印◆はＧａＮ層を表し、印○はＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層を表す。なお、図３の縦軸であって、ＧａＮ層及びＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層の表面平坦性を示す表面粗さのＲＭＳ値は、いずれの場合も走査型白色干渉計（Ｚｙｇｏ社）を用いて、一辺が約３００μｍの正方形の範囲内で表面を観察した際の値を示している。ここでは、数μｍから数十μｍ周期で存在する凹凸形状を観察している。また、表面粗さのＲＭＳ値はＡｌｘＧａ１−ｘＮ層のＡｌ組成ｘが０．０３だけではなく、０．０２５から０．０４の間における特性を示す。第１の実施形態及び比較例は共に傾斜角度が０．４°から０．５°の範囲でＲＭＳ値は最小となり、表面モフォロジーが良好となる。また、傾斜角度が０．４°未満及び０．５°を超える傾斜角度ではＲＭＳ値は次第に大きくなる。
【００６２】
特筆すべきは、第１の実施形態に係るＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層を用いた場合は、比較例に係るＧａＮ層を用いた場合と比べて、いずれの傾斜角においてもＲＭＳ値は小さく、ほぼ３ｎｍ以下である。さらには、基板１０１の傾斜角度に対する依存性が小さいことであり、傾斜角度が０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲では、ＲＭＳ値に顕著な差は認められない。すなわち、傾斜角度が０．３５°以上且つ０．７°以下の範囲においては、ＧａＮ層を用いたいずれの傾斜角度の場合よりも平坦性は優れていることが分かる。
【００６３】
また、Ａｌ組成ｘが０．０２５から０．０４の範囲でも同様の結果を確認しており、Ａｌ組成ｘが０．０２５から０．０４の範囲において、ＧａＮ層と比べてＲＭＳ値が２分の１以下である。従って、広い傾斜角度の範囲において、平坦で表面モフォロジーが良好なｎ型半導体層を得ることができる。
【００６４】
なお、基板１０１における傾斜方向は、結晶軸の＜１−１００＞方向及び＜１１−２０＞方向のいずれの方向であっても同様に良好な結果を得られており、他の結晶軸方向でも特に差異は見られない。
【００６５】
一般には、本比較例に示したように、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１とｎ型クラッド層１０３との間には両者の格子定数の差によって発生する応力を緩和する目的で、ｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１３を形成する。しかしながら、上記の比較結果は、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１とｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層１０２との間に、ｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層１１３を設けることが平坦性を損ねる結果になることを示唆している。
【００６６】
第１の実施形態においては、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１の主面上に、Ａｌ組成ｘが０．０３のｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層１０２を直接に形成しているため、ｎ型半導体層として必要以上の膜厚を積層する必要がない。ｎ型クラッド層１０２の上面に形成されるＭＱＷ活性層１０４及びその上の各ｐ型半導体層においても、ｎ型半導体層の結晶表面の状態がほぼ維持されるため、ｎ型クラッド層１０２の平坦性の向上が窒化物半導体レーザ装置の特性向上につながる。
【００６７】
図４に表面平坦性を示す表面粗さのＲＭＳ値と垂直ＦＦＰ形状の乱れ量との関係を示す。垂直ＦＦＰ形状の乱れ量には、理想的なガウシアン波形と、窒化物半導体レーザ装置の垂直ＦＦＰ形状の実測値とのずれ量の最大値（Ｅｒｒ_Ｍａｘ）を指標として用いている。ＲＭＳ値と垂直ＦＦＰ形状の乱れ量とは相関関係にあり、ＲＭＳ値が３ｎｍ以下を満たすことにより、Ｅｒｒ_Ｍａｘが安定的に０．２以下となる。従って、光ディスク装置における動作時のノイズの発生及び読み取りエラーの発生を抑えることができる。これは、ＲＭＳ値が垂直ＦＦＰ形状の乱れ量を示す指標として適切であることを示しており、垂直ＦＦＰ形状は、ｎ型クラッド層１０２で発生する結晶表面の凹凸形状を低減することにより良好となる。
【００６８】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置について図５を参照しながら説明する。ここでは、第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の製造方法と共にその構成を説明する。
【００６９】
まず、図５に示すように、主面が面方位の（０００１）面に対して＜１１−２０＞軸方向に約０．４°傾斜し、且つ、ドナーの平均不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３程度のｎ型ＧａＮからなる基板１１４を用意する。第２の実施形態で用意する基板１１４は、該基板１１４の厚さ方向に対してドナー不純物濃度が高い層と低い層とが交互に積層されており、すなわち、ドナーの不純物濃度が周期的に変動するように形成されている。ここで、ドナー不純物にはシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。
【００７０】
次に、基板１１４に対して１０分間の熱処理を行う。ここでは、熱処理によって基板１１４の表面を粗さないように熱処理温度は９５０℃に設定している。
【００７１】
次に、熱処理が施された基板１１４の主面上に、Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層１０２を、ｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層を設けることなく成長させる。ｎ型クラッド層１０２の成長初期過程において、該ｎ型クラッド層１０２を９５０℃から１０７０℃にまで昇温しながら成長することにより、熱処理工程及び昇温工程で生じるｎ型ＧａＮからなる基板１１４の主面の平坦性の悪化を抑制することができる。これにより、平坦な表面を有する積層構造体１２０を形成できるので、窒化物半導体レーザ装置を再現性良く製造することができる。
【００７２】
なお、第２の実施形態においても、９５０℃から１０７０℃にまでの昇温工程においては、ｎ型クラッド層１０２におけるＡｌ組成を０．０２５から０．０３にまで変更しながら成長している。
【００７３】
その後は、第１の実施形態と同様に、ｎ型クラッド層１０２の上に、ｎ型ガイド層１０３、三重量子井戸からなるＭＱＷ活性層１０４、ｐ型ガイド層１０５、ｐ型キャリアブロック層１０６、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８を順次エピタキシャル成長により形成する。その後、リッジストライプを形成し、誘電体層１０９、ｐ側電極１１０、ｐ側パッド電極１１１及びｎ側電極１１２を形成する。続いて、ウェハ状態の基板１０１を一次劈開及び二次劈開し、ＣＡＮパッケージに実装及び配線することにより、第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置を得る。
【００７４】
第１の実施形態においては、基板１０１の上にｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮからなるｎ型クラッド層１０２を直接に形成することにより、ｎ型半導体層の平坦性が向上し、その結果、ｎ型半導体層の上に形成される半導体レーザ装置の垂直ＦＦＰ形状が向上する。
【００７５】
第２の実施形態においては、ｎ型ＧａＮからなる基板１１４が、その厚さ方向に対してドナーの不純物濃度の高い層と低い層とが交互に積層されるように形成されている。但し、基板１１４の面内の任意の深さにおけるドナーの不純物濃度が１×１０１７ｃｍ−３よりも低くなると、結晶中の抵抗率の増大により動作電圧が上昇する。このため、基板１１４においては、ドナーの不純物濃度の任意の深さにおける最小値を１×１０１７ｃｍ−３以上としなければならない。
【００７６】
基板１１４の作製には、ＧａＮ結晶の平衡蒸気圧が低いために、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）又はリン化インジウム（ＩｎＰ）からなる基板のような、液相からの引き上げ法の採用が極めて困難であり、主に気相成長が用いられている。気相成長法としては、各実施形態で用いた有機金属気相成長法、又はより成長速度が速い水素化物気相成長（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ＨＶＰＥ）法を用い、シード（種）基板にサファイア又はＧａＡｓを用いてヘテロエピタキシャル成長を行うことが一般的である。
【００７７】
従来、このようなヘテロエピタキシャル成長を行う場合に、基板の平坦性を改善する手法として超格子構造がよく用いられる。超格子構造を用いることにより、格子不整合による応力を緩和し、その結晶性を改善することで平坦性を向上することができる。
【００７８】
一方、超格子構造を用いる方法とは異なり、気相成長法を用いたエピタキシャル成長においては、気相成長中の不純物濃度を低くすることにより、三次元核成長の形成による異常成長の発生を抑え、ステップフロー成長（二次元成長）を行うことができる。このため、平坦な表面を持つ基板を作製することが可能となる。特にオフ角度が小さい場合は、異常成長の発生を抑制することにより広いテラス幅を実現することができるため、基板の平坦性を大幅に改善することが可能となる。これに対し、通常の不純物濃度が一様なＧａＮからなる基板においては、ドナーの不純物濃度を低くすることによって抵抗率が上昇するため、ドナーの不純物濃度のみを単に低くした基板を作製をすることは、レーザ装置の動作電圧の上昇につながるため好ましくない。
【００７９】
本願発明者らは、基板の厚さ方向に対してドナーの不純物濃度の高い層と低い層とを交互に積層することにより、基板の主面の平坦性の改善と抵抗率の上昇の抑制とを両立したｎ型ＧａＮからなる基板１１４の作製が実現できることを見出した。
【００８０】
図６は、図３と同様に、ＧａＮからなる基板１１４の主面の傾斜角度とその主面上に直接に形成されるｎ型半導体層の上面での表面粗さとの関係を示している。
【００８１】
図６に示すように、第２の実施形態においては、基板の厚さ方向に対してドナーの不純物濃度の高い層と低い層とが交互に積層されている基板１１４を用いた場合は、傾斜角度が０．４°から０．５°の範囲でＲＭＳ値は最小となり、表面モフォロジーが良好となる。この現象は、第１の実施形態及び比較例と同等である。但し、図６からは、基板１１４における低オフ角度の領域、例えば傾斜角度が０．２５°の場合にも結晶性が改善されている。その結果、傾斜角度が小さい基板においてもｎ型半導体層の平坦性を改善できる。図６において、印◆はＧａＮ層を表し、印○はＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層（基板１０１上）を表し、印×はＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層（基板１１４上）を表す。
【００８２】
このように、厚さ方向に対してドナー不純物濃度の高い層と低い層とが交互に積層された基板１１４は、特にその傾斜角度が小さい領域で、該傾斜角度に対する依存性が第１の実施形態と比べてさらに小さくなっている。すなわち、基板１１４の傾斜角度が０．２５°以上且つ０．７°以下の範囲ではＲＭＳ値に顕著な差は認められない。従って、傾斜角度が０．２５°以上且つ０．７°以下の範囲において、ＧａＮからなる基板上に直接にＧａＮ層が形成されたいずれの場合よりも平坦性が優れていることが確認できる。ここでは、ＲＭＳ値はＧａＮ層と比べて２分の１以下であり、広い傾斜角範囲において平坦で表面モフォロジーが良好なｎ型半導体層が得られている。
【００８３】
なお、基板１１４における傾斜方向は、結晶軸の＜１−１００＞方向及び＜１１−２０＞方向のいずれの方向であっても同様に良好な結果を得られており、他の結晶軸方向でも特に差異は見られない。
【００８４】
第２の実施形態のように、ｎ型ＧａＮからなる基板１１４の厚さ方向に対してドナー不純物濃度の高い層と低い層とが交互に積層されることにより、基板１１４の傾斜角度が小さい領域でも熱処理工程及び昇温工程で生じる基板１１４の表面の平坦性の悪化を抑制することができる。このため、平坦な表面を有するｎ型クラッド層１０２を再現性良く形成できる。これにより、ｎ型クラッド層１０２の上に形成される第２の実施形態に係る半導体レーザ装置における垂直ＦＦＰの形状がさらに向上する。
【００８５】
このように、基板１１４の内部に設けるドナーの不純物濃度の濃淡は、基板１１４の表面の平坦性を向上する役割を果たす。従って、ドナーの不純物濃度の濃淡は、基板１１４の表面の近傍にのみ形成されていてもよく、また、基板１１４の深さ方向の全体に形成されていてもよい。
【００８６】
また、基板１１４に添加される不純物は、第２の実施形態のように、シリコン（Ｓｉ）に限られず、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）及びセレン（Ｓｅ）からなる群から選択される少なくとも１種類を含んでいればよい。
【００８７】
また、基板１１４が含むドナー不純物と、ｎ型クラッド層１０２及びｎ型ガイド層１０３が含むドナー不純物とは必ずしも同一である必要はなく、それぞれ異なっていてもよい。
【００８８】
以上説明したように、第２の実施形態によると、窒化物半導体レーザ装置を形成する積層構造体１２０の表面がより平坦となるため、良好な垂直ＦＦＰ形状を有する窒化物半導体レーザ装置を実現できる。
【００８９】
その上、ＭＱＷ活性層１０４内の波長揺らぎ（例えばインジウム（Ｉｎ）組成の不均一）を低減できるため、不均一な電流注入の低減及び導波損失の抑制を実現できる。これにより、閾値電流及び動作電流の低減、並びにスロープ効率を向上できるので、光学的特性をも大幅に改善することができ、窒化物半導体高出力レーザ装置の長寿命化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る窒化物半導体レーザ装置は、III族窒化物半導体からなるレーザ構造を有する積層構造体の平坦性が向上して光の散乱が抑制され、垂直ＦＦＰの形状を良好な形状とすることができ、ＧａＮからなる基板の上に形成される半導体レーザ装置及びその製造方法等に有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１０１  基板
１０２  ｎ型クラッド層
１０３  ｎ型ガイド層
１０４  ＭＱＷ活性層
１０５  ｐ型ガイド層
１０６  ｐ型キャリアブロック層
１０７  ｐ型クラッド層
１０８  ｐ型コンタクト層
１０９  誘電体層
１１０  ｐ側電極
１１１  ｐ側パッド電極
１１２  ｎ側電極
１１３  ｎ型バッファ層
１１４  基板
１２０  積層構造体
【図１】
2010135733.tif 000003
【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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