(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された半導体層と、前記半導体層に形成された導波路領域と、前記導波路領域の光出射側端部に形成された端面と、を有する半導体レーザ素子であって、
前記端面は、光出射側方向に突出した共振器端面を含む突出部と、前記共振器端面よりも後方に第２の端面を有しており、
前記第２の端面は、前記半導体層の活性層を含む領域に形成された段差部を有しており、
前記段差部は、基板に向かって順に、斜め下方に傾斜するとともに前記基板の主面に平行な面に対して角度θ２をなす傾斜面と、斜め下方に傾斜するととともに前記基板の主面に平行な面に対して角度θ１（θ２＜θ１）をなす傾斜面と、を有しており、
前記第２の端面の前方に、前記端面から離間した壁部を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記段差部は、エッチングにより形成される請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記基板の一部は、前記共振器端面よりもさらに前記突出部の前方に突出されている請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記突出部の側面の平面視形状は、連続した波状形状である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子に関し、より詳細には、半導体層の共振器側の端面に突出部を有する半導体レーザ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体を用いた半導体レーザ素子は、次世代ＤＶＤなどの大容量・高密度の情報記録・再生が可能な光ディスクシステムへの利用、パーソナルコンピュータ等の電子機器への利用など、種々の要求が高まりつつある。このため、半導体レーザ素子の特性を安定に維持しながら、効率的に製造する研究が盛んに行われている。
例えば、従来から、ウェハ上に半導体層を積層した後、得られたウェハを縦横に分割して個々のチップを形成する方法として、まず、ウェハを、エッチング又は劈開により、複数のレーザ素子の共振器面を形成し、任意に共振器面に保護膜を形成し、その後、バー状のウェハを、共振器面に交差する方向にダイシング、スクライビングなどによって分割し、１単位のチップを得るという方法が採られている（例えば特許文献１等）。
【０００３】
一方、さらなる高性能の半導体レーザとして、良好なビーム品質の半導体レーザの要求が高まっている。例えば、活性層からの漏れ光により、ＦＦＰ（ファー・フィールド・パターン）が乱れることを抑制するために、出射端面近傍のリッジストライプが設けられていない部分に開口部（凹部）を形成し、この凹部の底面を除いた面を窒化物半導体層の上面に比べて粗い面とすることでＦＦＰが良好な半導体レーザ素子とする技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
また、リッジ導波路部の両側方に、リッジ導波路部及び共振器端面と間隔をおいて形成された光吸収層により、リッジ導波路部の側方に漏れた漏れ光の強度を低減することで、ＦＦＰが良好な半導体レーザ素子とする技術が提案されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６４９６４号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７１３７号公報
【特許文献３】特開２００９−１２９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の窒化物半導体基板の転位等の低減により窒化物半導体レーザ素子の形成に窒化物半導体基板が普及し、これに伴い、共振器端面を劈開により形成することによって良好な共振器端面を得ることができるが、共振器端面に保護膜を形成する場合には、レーザ素子がバー状に分割され、バー状のウェハの保護膜形成面を所定の方向（例えば上面）に向け、バーごとに保護膜を形成する必要があるなど、製造工程が煩雑であった。
また、上記の半導体レーザ素子では、リップルの抑制がまだ不十分である。特に、Ｘ方向（基板の主面に対して平行方向）のリップルは改善されるものの、Ｙ方向（基板の主面に対して垂直方向）のリップルの抑制が不十分であった。そのため、歩留まりの低下を招くことがあり、製造効率の低下を招くことがあった。
そこで、本発明は、半導体レーザ素子の製造効率をさらに向上させるとともに、ＦＦＰがリップルの少ない良好なガウシアン形状となる半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザ素子は、基板と、前記基板上に形成された半導体層と、前記半導体層に形成された導波路領域と、前記導波路領域の光出射側端部に形成された端面と、を有する半導体レーザ素子であって、前記端面は少なくとも一方に突出した共振器端面を含む突出部と、前記共振器端面よりも後方に第２の端面を有しており、前記突出部の側面に前記半導体層からなる段差部を有しており、前記第２の端面の前方に、前記端面から離間した壁部を有することを特徴とする。
【０００７】
さらに、上述した半導体レーザ素子は、以下のいずれか１以上の構成を備えることが好ましい。
前記段差部は、前記基板の表面に対して傾斜する傾斜面を有することが好ましい。
前記段差部は、前記半導体層の活性層を含む領域に形成されていることが好ましい。
前記段差部は、エッチングにより形成されることが好ましい。
前記基板の一部は、前記共振器端面よりもさらに前記突出部の前方に突出されていることが好ましい。
前記突出部の側面の平面視形状は、連続した波状形状であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、半導体層に、開口を有するマスクを施してエッチングすることにより、前記半導体層に、突出した共振器端面と、前記共振器端面から離間した島状の壁部とを設けた後に、前記エッチングされた表面を、ウェットエッチングして、前記半導体層の突出部の側面に段差部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体レーザ素子によれば、ＦＦＰがリップルの少ない良好なガウシアン形状となる半導体レーザ素子を提供することができる。
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、前記の半導体装置を製造する方法であり、半導体レーザ素子の製造効率をさらに向上させるとともに、ＦＦＰがリップルの少ない良好なガウシアン形状となる半導体レーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る半導体レーザ素子の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の半導体レーザ素子を平面視した一部拡大図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施形態の一部の一例を示す概略斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。
【図４】図４は、図１における部分の拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の部分の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の一例を示す図である。
【図８】図８は、図７における部分拡大図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の半導体レーザ素子の電極形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体レーザ素子を例示するものであって、本発明は半導体レーザ素子を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１２】
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係る半導体レーザ素子１を示す斜視図であり、図２は平面図である。本実施形態の半導体レーザ素子は図１及び図２に示す通り、半導体からなる基板２の上に、半導体層４が積層され、半導体層４の一部には導波路領域を構成するためのストライプ状のリッジ１６が形成されている。リッジ１６の上端に露出した半導体層４には、ｐ側電極１８が形成されており、ｐ側電極１８に接し、ｐ側パッド電極１４が形成されている。図１においてはｐ側パッド電極は図示していない。
【００１３】
尚、本件発明において導波路領域とは、ストライプ状をした光を伝搬する領域である。ここで伝搬された光が共振面で共振することにより増幅されてレーザ発振する。また導波路領域には、電流を効率良く注入することができるよう導波路領域に向かって電流が狭窄される。本件発明において、リッジ１６は必ずしも必要ではないが、電流を導波路領域に狭窄するために、リッジ１６を有することが好ましい。これによって光閉じ込め作用も有するからである。リッジ１６を有さない場合は、半導体層４に電流狭窄層が形成されていることが好ましい。このような電流狭窄層は、例えばｉ型の窒化物半導体層又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成することができる。
【００１４】
本明細書において、「端面」とは、光出射側端部に形成された面のことをいい、「共振器端面」とは、導波路領域を含む箇所に形成され、半導体層の内部においてレーザ光を共振させるために半導体層の端部に形成された端面のことをいうものとする。共振器端面６は、少なくとも一方に突出されており、この突出された共振器端面６よりも後方に位置する端面を「第２の端面７」という。
端面は、少なくとも一方に突出した突出部８を有し、突出部８の側面１０に半導体層４からなる段差部１２を有している。つまり、段差部１２は半導体層４であって、突出部８の側面１０と連なるように形成される。言い換えると、側面１０から突出するように、一体として形成されている。
【００１５】
（段差部１２）
図１及び図２に示すレーザ素子において、段差部１２は、側面１０と、隣接した第２の端面７とで形成される角部に形成されており、第２の端面７の下部に沿って伸びるように形成されている。さらに、段差部１２の前方には、共振器端面６及び第２の端面７から離間した壁部５が、共振器端面６の両側方に形成されている。
半導体レーザ素子における共振器端面６から漏れる迷光は、主に本発明での突出部８の側面１０及び第２の端面７から外部に放出される光が原因である。そのため、この領域から外部に放出される光を遮るか、若しくはこの領域から光出射面方向以外の方向に迷光を逃がすかを検討する必要がある。本発明のレーザ素子においては、段差部１２と壁部５の双方を有することにより、効果的にリップルを抑制することができる。ＦＦＰで問題となるリップルは、主としてＸ方向に生じるリップルと、Ｙ方向に生じるリップルとがある。ここで、本件発明においてＦＦＰのＹ方向とは、基板２の主面に対して垂直方向のことを言い、ＦＦＰのＸ方向とは、基板２の主面に対して平行方向のことを言うものとする。
段差部１２は、主として側面１０及び第２の端面７から漏れ出す迷光によって生じるリップルを抑制するものである。
【００１６】
図４は、図２に示すレーザ素子のＡ−Ａ線における半導体層４の部分を拡大した模式断面図である。半導体層４は、基板２（図４においては図示しない）の上に形成されており、ｎ側半導体層２０、活性層２２、ｐ側半導体層２４が積層されている。ｐ側半導体層２４の一部には導波路を構成するためのリッジ１６が形成されている。リッジ１６の周囲は保護膜３０で覆われている。リッジ１６の上端に露出したｐ側半導体層２４にｐ側電極１８が形成され、さらにｐ側電極１８に接しながら、リッジ１６を平坦に埋め込むようにｐ側パッド電極１４が形成されている。
【００１７】
リップルは活性層の非電流注入領域の迷光成分や、活性層を挟む上下の層に漏れ出す迷光、基板からの反射等により生じる。段差部１２は、レーザ光出射方向以外の方向に迷光を逃がすような面を持つように形成される。
すなわち、段差部１２を構成する面において、スネルの法則により、ＦＦＰに影響がない方向に光の進行方向が曲げられるように設定される。
【００１８】
図３（ａ）に、段差部１２近傍の模式的斜視図を示す。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図であり、段差部１２の断面を示している。段差部１２の前方には、図１で示すように壁部５が形成されるが、図３（ａ）においては便宜上、壁部５を省略して示している。
【００１９】
段差部１２は、漏れ光が生じるとされる範囲にあれば良いが、遠すぎると漏れ光を反射及び／又は散乱させてリップルを抑制するという効果が少なくなるため、好ましくは、活性層２２の最下部から１００００Åよりも上部に、その一部が位置するように形成されることが望ましい。より好ましくは、活性層２２を含む領域で段差部１２（図３（ｂ）において、ｔ１またはｔ２の範囲）を形成することにより、効果的に漏れ光を抑制することができる。また、第２の端面７の全部に段差部１２が形成される必要はなく、段差部１２が形成されない領域（図３（ｂ）におけるｔ３の範囲）が有ることが好ましい。また、段差部１２は、基板２の表面に対して傾斜する傾斜面を有することが好ましい。
このような傾斜面は、漏れ光に対して臨界角以下になるように設定されることが好ましい。これにより、段差部１２において漏れ光が下方向に曲げられ、主ビームにリップルが乗ることを抑制することができる。
【００２０】
なお、図１及び図２に示す半導体レーザ素子においては、図３（ｂ）に示されるように、基板２の主面に平行な面に対して、異なる傾斜角を持つ２つの面によって段差部１２が形成されており、これらの２つの面によって段差が形成されている。好ましくは、基板２の表面に平行な面と、段差部１２を形成する面のなす角度θ１（図３（ｂ）におけるθ１）を、１０°〜７０°、θ２を１°〜６０°とする。より好ましくはθ２＜θ１とする。なお、θ１の角度が小さいと、段差部１２が素子分割の際の劈開位置に掛かる可能性があるため、共振器端面６側から見て、共振器端面６の位置よりも後方に段差部１２が位置することが好ましい。また、第２の端面７であって段差部１２が形成されていない面と、基板２の表面に平行な面のなす角度θ３（図３（ｂ）におけるθ３）は、９０°に近いことが好ましい。
【００２１】
なお、段差部１２は、共振器端面６には形成されないため、必要なビームを遮ることがない。段差部１２は、導波路領域の近傍にあることが好ましく、導波路領域の端から段差部１２の最短距離が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であることが望ましい。できるだけ出射端面（共振器端面６）に近い位置で光を反射及び／又は散乱することによって、リップルの発生を一層効果的に抑制することができる。水平方向における段差部１２の形成領域は、少なくとも側面１０に形成されていればリップル抑制に効果があるが、図２に示すように第２の端面７にまで延在されていても良い。また、段差部１２の幅は、５〜３０μｍ程度、また、側面１０と隣接して１０μｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
また、図５に示すように、側面１０と第２の端面７とで形成される角部に段差部が形成されていても良い。角部に段差部１２が形成される場合の例として、図６（ａ）（ｂ）に模式斜視図を示す。図６（ａ）では、段差部の上面が三角形となっており、図６（ｂ）では段差部の上面が２段階に傾斜されるような段差が形成されている。側面１０及び第２の端面７とで形成される角部が、共振器端面６の近傍に位置すると、劈開の際に共振器端面６を含む共振器に、劈開異常が起こりやすい。例えば、共振器内部まで劈開されてしまう等のおそれがある。段差部１２を角部に形成することにより、劈開異常が発生しやすい部分が補強され、劈開異常を抑制することができ、また、素子分割のブレイク時に圧力がかかることによってチップ欠けなどが起こることも抑制することができる。
【００２３】
以上のように、段差部１２は主としてＹ方向のリップルを抑制することができ、後述する壁部５を更に備えることで、Ｘ方向においてもＹ方向においてもリップルの抑制されたレーザ素子とすることができる。
【００２４】
（壁部５）
壁部５は、段差部１２の前方に形成され、共振器端面６の両側方に、共振器端面６から離間して形成されている。壁部５は、活性層からの漏れ光を反射及び／又は散乱させることによって、Ｘ方向及びＹ方向のリップルを抑制可能であり、主としてＸ方向のリップルを抑制することができる。壁部５は、共振器端面６と離間して形成されており、これにより必要な主ビームを遮ることがない。
壁部５が共振器端面６（導波路領域を含む）にあまり近すぎると、主ビームを反射・散乱させる虞があり好ましくない。また、壁部５が、光が漏れ出す範囲からあまりに遠すぎると、リップル抑制の効果が低下する。したがって、壁部５から、第２の端面７および側面１０までの最短距離が１０μｍ以下、好ましくは２〜３μｍの範囲になるように形成されると良い。なお、壁部５の幅は５〜３０μｍ程度、また、１０μｍ以上あることが好ましく、別の観点から、第２の端面７の前方を全て覆うような幅であることが好ましい。
【００２５】
壁部５の形状は、特に限定されるものではないが、突出部８の側面１０及び第２の端面７に沿って形成されることが好ましい。例えば、その平面視形状が、四角形（図５）、台形（図２）等である。また、図５の四角形からさらに後方に延出した壁部とし、平面視形状をＬ字形状としてもよい。
【００２６】
また、壁部５によって第２の端面７から漏れる迷光をより遮りやすいように、平面視において、共振器端面６と側面１０とのなす角度を大きくすることが好ましい。しかし、角度が大きすぎると壁部５の斜め部分が薄くなって強度が弱くなり、この部分において欠けのおそれが出てくるため、９０〜１５０°の範囲にあることが好ましい。
また、壁部５を構成する面のうち、迷光を反射及び／又は散乱させる面、すなわち、側面１０及び第２の端面７に対向する面は、迷光に対して光を散乱させやすいように凹凸を有する、又は共振器端面６よりも表面粗さが大きい、又は側面が波状形状とされることが好ましい。これにより、リップルの発生を一層効果的に抑制することができる。
ここで、共振器射端面６よりも表面粗さが大きいとは、公知の観察方法を用いて表面状態を評価したときに、その表面粗さの大小関係が確認できるものである。例えば、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）等による算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ等によって評価した場合に、共振器端面６の算術平均粗さに対して、この表面粗さが大きい領域の算術平均粗さが１．５倍以上である。
【００２７】
また、導波路領域に近い半導体層４に、凹状の溝を設けることにより、Ｘ方向のリップルをさらに抑制することもできる。このような溝の深さとしては、ｐ側半導体層２４及び活性層２２を貫通し、ｎ側半導体層２０の途中まで、又はｎ側半導体層２０と基板２との界面まで、若しくは基板２の途中まで形成することができる。溝の形状としては、平面視したときに共振器端面６に対して傾斜した辺を有するような溝とすることが好ましく、例えば直線を繋げてＷ状としたようなもの（例えば、図９に示す溝３２）が挙げられる。
このように、本実施形態においては、段差部１２が主としてＹ方向の、壁部５が主としてＸ方向のリップルを抑制することができるため、Ｘ方向においてもＹ方向においても、ＦＦＰがリップルの少ない良好なガウシアン形状とすることができる。すなわち、壁部５だけでは抑制するのが困難であったＹ方向のリップルを、段差部１２を併せて設けることで抑制することができ、主ビームを効率的に取り出すことができる。
【００２８】
次に、本実施形態に係る半導体レーザダイオードの各構成について、本願の製造方法と共に詳しく説明する。
本実施形態の半導体レーザ素子は、例えば、典型的には主として、基板２と、この上に積層されたｎ側半導体層２０、活性層２４及びｐ側半導体層２４からなる半導体層４を含み、半導体層４において、対向する一対のフロント側（光出射面側）端面と、リア側（光反射側）端面を備える共振器が形成され、基板２の一部に突出部を有する半導体レーザ素子である。
【００２９】
このような半導体レーザ素子には、通常、ｐ側半導体層２４の表面にリッジ１６が形成され、共振器端面６の全面に共振器端面６に接触する端面保護膜（図示しない）が形成されている。また、リッジ側面にも保護膜（図示しない）、半導体層側面にも側面保護膜（図示しない）が形成されており、さらに、ｐ側電極１８、ｐ側パッド電極１４、基板２の下側にｎ側電極（図示しない）が適宜形成されている。
なお、本発明の半導体レーザ素子は、例えば、ｎ側電極が基板２に対してｐ側電極１８と同じ側に配置されているものであってもよい。
【００３０】
ここで用いる基板は、サファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板であってもよいし、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板でもよいが、窒化物半導体基板であることが好ましい。また、第１主面及び／又は第２主面に０°以上１０°以下のオフ角を有する基板であることが好ましい。その厚みは、例えば、５０μｍから１０ｍｍ程度が挙げられる。なお、基板として、例えば、特開２００６−２４７０３号公報に例示されている種々の公知の基板、市販の基板等を用いてもよい。
【００３１】
窒化物半導体基板は、窒化物を含む六方晶構造を有する半導体からなるとともに、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮ、または、これらの混晶から構成されていてもよい。また、基板２は、ｎ型の導電性を有するものでもよいし、ｐ型の導電性を有するものでもよい。基板２の半導体層を成長させる成長面の面方位に関しては、Ｃ面（０００１）、Ａ面（１１−２０）、Ｍ面（１−１００）または半極性面（１１−２２）などの基板を用いることができる。この場合、ウェットエッチングによって形成される共振器端面６の平滑性から考慮すると、共振器端面６はＭ面（１−１００）とすることが最も好ましく、次いでＡ面（１１−２０）が好ましい。なお、本発明において、共振器端面６は劈開によって形成しても良く、この場合、共振器端面６の平坦性および劈開のしやすさの観点から、共振器端面６をＭ面（１−１００）、または、Ｃ面（０００１）とするのが好ましい。
窒化物半導体基板は、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。
【００３２】
半導体層４は、窒化物半導体層であることが好ましく、ｎ側及びｐ側半導体層としては、一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ側半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有していてもよい。ｐ側半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。不純物は、例えば、５×１０１６／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。
【００３３】
特に、ｎ側半導体層２０とｐ側半導体層２４とに光導波路を構成する光ガイド層を有することで、活性層２２を挟んだ分離光閉じ込め型構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造とすることが好ましい。
【００３４】
活性層２２は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。
井戸層と障壁層は、一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。少なくとも井戸層にＩｎを含むものが例示され、井戸層、障壁層の両方にＩｎを含むものが適している。
このような活性層は、特に発振波長が２２０ｎｍ〜５８０ｎｍとなる組成で形成されていることが好ましい。
【００３５】
半導体層の成長方法は、特に限定されないが、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、半導体の成長方法として知られている全ての方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００３６】
ｐ側半導体層２４の表面には、通常、リッジ（図１、図４中、１６）が形成されている。リッジは、光導波路領域として機能するものであり、その幅は１．０μｍ〜３０．０μｍ程度である。さらに、レーザ光を横モードがシングルの光源として使用する場合には、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましく、マルチの光源として使用する場合には、２μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。その高さ（エッチングの深さ）は、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。ｐ側半導体層を構成する層の膜厚、材料等を調整することにより、光閉じ込めの程度を適宜調整することができる。リッジは、共振器方向の長さが１００μｍ〜５０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。共振器方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、テーパー状であってもよい。この場合のテーパー角は４５°〜９０°程度が適当である。
【００３７】
ただし、リッジが形成されていることは必ずしも必要ではなく、例えば、半導体層４に電流狭窄層が形成された構造であってもよい。この場合、まず、ｎ側半導体層を形成し、幅０．３〜２０μｍ程度、好ましくは０．５〜３．０μｍ程度のストライプ状の開口を有した０．０１μｍ〜５μｍ程度、好ましくは３００ｎｍ程度以下の膜厚の電流狭窄層を形成する。次に、この電流狭窄層の開口に露出したｎ側半導体層上に、例えば、量子井戸構造をした活性層を形成する。続いて、活性層の上にｐ側半導体層を形成する。このような電流狭窄層は、例えば、ｉ型の窒化物半導体層又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成することができる。ｎ側半導体層又はｐ側半導体層を形成し、その表面に電流狭窄層を成長させ、この電流狭窄層にストライプ状の開口を形成し、半導体層を再成長させることによって電流狭窄層を形成してもよい。
【００３８】
窒化物半導体層においては、例えば、上述したリッジが延びる方向に共振器が形成されており、その方向に直交して、共振器端面６が形成されている。共振器長は、１００μｍ〜５０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。共振器端面６の面方位については、特に限定されない。例えば、Ｍ軸、Ａ軸、Ｃ軸及びＲ軸配向が挙げられ、つまり、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ面（１−１０２）からなる群から選ばれる面であり、特にＭ軸配向、Ｍ面（１−１００）であることが好ましい。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の幅、すなわち共振器方向と直交する方向の長さは、５０〜２０００μｍ程度に設定される。
【００３９】
次いで、半導体層側から、エッチングによって、共振器端面６を形成する。
通常、半導体レーザ素子の共振器端面６は、半導体層上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとして、少なくともｐ側半導体層２４、活性層２２、ｎ側半導体層２０又は基板２に達する深さまでエッチングすることにより形成することができる。マスクパターン及びその形成方法は、公知の方法が挙げられる。
例えば、マスクパターンは、レジスト、ＳｉＯ２等の絶縁体等を、フォトリソグラフィ及びエッチング工程等の公知の方法により、適当な形状にパターニングすることができる。このエッチングは、ウェットエッチング又はドライエッチングのいずれであってもよい。ウェットエッチングは、例えば、アルカリ水溶液、王水等のエッチャントに、半導体層を所定時間浸漬するなどして、エッチャントに晒すことにより行うことができる。ドライエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチング、イオンビームエッチング等を利用して行うことができる。いずれにおいてもエッチングガス（例えば、ＣＦ４のようなフッ素系、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４のような塩素系ガスの単独又は混合ガス）を適宜選択すればよい。なかでも、ドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングする際、エッチャントの種類を含むエッチング条件（エッチャント流量、ＲＦパワー、圧力、温度、エッチング時間等）は、適宜調整して決定することができる。
【００４０】
共振器端面６は、一般に、基板２表面に対して、略垂直に形成されていることが好ましい。共振器端面が、基板表面に対してテーパー又は逆テーパーとした場合のＣＯＤレベルの低下及び／又は閾値電流の上昇を防止するためである。また、共振器端面が基板表面に対してテーパー又は逆テーパーの場合、Y方向の光軸のずれが起こるため、それを防止するためにも基板表面に対して、略垂直であることが好ましい。
【００４１】
共振器端面６を、基板２表面に対して略垂直とし、かつ、段差部１２を形成するために、ドライエッチングの後でウェットエッチングをすることが好ましい。ウェットエッチングに用いる溶液としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどのアルカリ溶液を用いることができる。特に、ＴＭＡＨ水溶液を用いるのが望ましい。ＴＭＡＨ水溶液は、取り扱いが容易であり、また、洗浄も容易である。ＴＭＡＨ水溶液は、Ｃ面以外の面であればＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層をエッチングできる。
【００４２】
したがって、Ｃ面上にＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層を成長し、図１０（ｂ）に示すように、Ｃ面が出ないように、Ｃ面に対して傾斜した面が出るようなテーパー形状にエッチングし、その後にＴＭＡＨ水溶液でウェットエッチングすることにより、共振器端面となるＭ面やＡ面を、Ｃ面に対して略垂直に形成することができる。
また、このようにして形成された共振器端面は、平滑性が高く、好ましい。
【００４３】
ＴＭＡＨ水溶液でのウェットエッチングは、異方性を持っており、特定の面方位（Ｃ面、Ｍ面、Ａ面など）以外の面を優先的に溶解し、結果としてその特定の面方位の面が露出されるという特徴がある。また、この溶解はエッチング液により多く晒されるｐ層側から進行するため、最初テーパーだった共振器端面６はｐ層側から徐々に垂直なＭ面が露出し、最終的に全面が垂直になる。しかし、エッチング液に晒されづらい部分は前述の溶解の進行が遅いため、ｐ層側の垂直なＭ面とテーパー部分が混在し、このテーパー部分が段差部１２となる。図１０（ａ）は、ウェットエッチングにより段差部１２が形成される過程を図示したものである。この段差部１２は２段のテーパーとなっているが、これはエッチング液に晒されて、（１０−１２）面や（１０−１４）面が露出していると推測される。これらの面はＭ面ほど溶解速度が遅くないため、長時間エッチング液に晒されると溶解すると考えられる。このように段差部１２を形成するために、エッチング液に晒されづらい部分を形成することで、段差部１２を特定の部分に形成することができる。
なお、このように壁部５を形成し、ウェットエッチングすることによって段差部１２を形成する場合には、段差部１２が形成される面と対向する面の側もエッチング液に晒されづらい箇所となるため、図１０（ａ）に示すように、壁部５の側にも段差部が形成されることになる。
【００４４】
図１に示す半導体レーザ素子においては、壁部５を形成していることにより、壁部５の後方がエッチング液に晒されづらい部分となり、この部分に段差部１２を形成することができる。なお、共振器端面６の前方には、前述の壁部５のようなエッチング液を遮る部分を形成していないため、エッチング液に多く晒され、段差部１２を形成するのと同一工程でウェットエッチングしても、基板の主面に対して略垂直な共振器端面６となるようにすることができる。すなわち、図１０（ｂ）のθ５は、略９０°となるように形成される。
【００４５】
以上のようにして、エッチングにより共振器端面６と段差部１２を同時に形成することができ、製造効率を向上させることができる。なお、ここではウェットエッチングにより段差部１２を形成する方法について述べたが、ドライエッチングにより段差部を形成することを妨げるものではなく、上述したような形状の段差部をドライエッチングにより形成し、ウェットエッチングを行わなくてもよい。
【００４６】
また、このエッチングの際に同時に、後述する素子分割の際に用いる溝を形成することが好ましい。このような溝は、ウェハから個々のレーザ素子を形成する際の分割補助溝として用いられるものであり、上述したリッジ又は電流狭窄層の延長方向に対して垂直に延長するように形成することが好ましい。溝の断面形状は、特に限定されるものではなく、半円、半楕円、四角、Ｖ字等の種々の形状が例示される。溝の深さは、２〜４μｍ程度の深さで形成することが好ましい。壁部５を形成する際にエッチングされる部分をこの溝として用いることもできる。
【００４７】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、上述したように、共振器端面６を形成した後、共振器端面６に端面保護膜、つまり、共振器端面６に接触して形成される保護膜を形成することが好ましい。
この端面保護膜は、例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物（特に、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等）、窒化物（特に、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮ、ＳｉＮ等）又はフッ化物及びこれらの２種以上の組み合わせ等によって形成することができる。なかでも、酸化物であることが好ましい。また、別の観点から、レーザ素子の発振波長に対して吸収のない材料により形成されることが好ましい。
【００４８】
端面保護膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、３０〜１００００Å程度、さらに、５０〜７０００Å、１００〜４０００Å程度であることが適している。
端面保護膜は、半導体層４に形成された共振器端面６を被覆するものであるが、必ずしも共振器端面６の全面を被覆する必要はなく、少なくとも、共振器端面の光導波路領域を被覆するものであればよい。また、保護膜は、共振器端面以外の面を、部分的に被覆していてもよい。例えば、共振器端面と同時に、レーザ素子の側面にも、この端面保護膜が、側面保護膜として及んでいてもよい。これにより製造工程を簡略化し、製造効率を向上させることができる。端面保護膜と側面保護膜とを同時に形成する場合、共振器端面と側面の連続した保護膜との密着性を向上させることができる。
【００４９】
このような端面保護膜は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の２種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と、全体又は部分的な前処理、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等）又はプラズマの照射、酸素もしくはオゾンガス又はプラズマの照射、酸化処理（熱処理）、露光処理のいずれか１種以上とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。なお、組み合わせの方法では、必ずしも同時又は連続的に成膜及び／又は処理しなくてもよく、成膜した後に処理等を行ってもよいし、その逆でもよい。特に、端面保護膜として酸化膜を形成する場合には、前処理は酸素又はオゾン、窒化膜を形成する場合には、前処理は窒素を用いることが好ましい。
【００５０】
本発明の半導体レーザ素子では、端面保護膜の上に、さらに膜質、材料又は組成の異なる第２保護膜が積層されていることが好ましい。第２保護膜は、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物が挙げられ、なかでもＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２膜が好ましい。さらに好ましくは、端面保護膜と同一材料であることが好ましい。これにより、端面保護膜及び第２保護膜の熱膨張係数が一致するため端面保護膜及び第２保護膜にクラックが発生することを抑制することができる。
第２保護膜は、単層構造及び積層構造のいずれでもよい。例えば、Ｓｉの酸化物の単層、Ａｌの酸化物の単層、Ｓｉの酸化物とＡｌの酸化物の積層構造等が挙げられる。このような膜が形成されていることにより、端面保護膜をより強固に共振器端面に密着させることができる。その結果、安定な動作を確保することができ、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００５１】
第２保護膜は、アモルファスの膜として形成することが好ましい。このような膜が形成されていることにより、保護膜の組成の変化を防止することができるとともに、保護膜をより強固に共振器端面に密着させることができる。
第２保護膜の膜厚は、特に限定されることなく、保護膜として機能し得る膜厚とすることが適している。その膜厚は、１００〜１５０００Å程度であることが好ましい。また、端面保護膜と第２保護膜との総膜厚は、２μｍ程度以下となるものが好ましい。
【００５２】
第２保護膜は、上述した保護膜と同様、例示した公知の方法等を利用して形成することができる。特に、第２保護膜は、アモルファスの膜として形成することが好ましく、そのために、その成膜方法にもよるが、成膜速度をより早いレートに調整する、成膜時の雰囲気を、例えば、酸素雰囲気に制御する、成膜圧力をより高く調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。酸素雰囲気に制御する場合、吸収をもたない程度に酸素を導入することが好ましい。
【００５３】
端面保護膜及び第２保護膜はいずれも、共振器端面の出射側のみならず、反射側に形成していてもよく、両者において、材料、膜厚等を異ならせてもよい。反射側の第２保護膜としては、Ｓｉの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ａｌの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ｓｉの酸化物とＴｉの酸化物との積層構造、Ａｌの酸化物とＳｉの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ｓｉの酸化物とＴａの酸化物との積層構造、Ｓｉの酸化物とＴａの酸化物とＡｌの酸化物の積層構造等が挙げられる。所望の反射率に合わせて適宜その積層周期等を調整することができる。
【００５４】
本発明では、エッチングにより共振器端面６を形成することができるため、ウェハ単位で共振器端面に接触する保護膜を形成することが可能であるが、対向する共振器端面に一工程で端面保護膜を形成してもよいし、光出射側と光反射側との二工程に分けて端面保護膜を形成してもよく、それぞれの機能に応じてより好適な端面保護膜を形成することができる。どちらの方法を用いたとしても、バー状のウェハに各々端面保護膜を形成する方法と比較すると製造効率を大幅に向上させることができる。
【００５５】
また、本発明の半導体レーザ素子では、通常、半導体層の表面及びリッジの側面にわたって、第３保護膜（側面保護膜）を形成することが好ましい。つまり、第３保護膜は、半導体層上であって、半導体層と、後述する電極とが直接接触して、電気的な接続をとる領域以外の領域に形成する。なお、半導体層と電極との接続領域としては、特にその位置、大きさ、形状等は限定されず、半導体層の表面の一部、例えば、半導体層の表面に形成されるストライプ状のリッジ上面のほぼ全面が例示される。
【００５６】
第３保護膜は、一般に、半導体層よりも屈折率が小さな絶縁材料によって形成されている。屈折率は、エリプソメトリーを利用した分光エリプソメータ、具体的には、Ｊ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭ社製のＨＳ−１９０等を用いて測定することができる。例えば、第３保護膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の酸化物、窒化物、酸化窒化物等の絶縁膜又は誘電体膜の単層又は積層構造が挙げられる。このように、リッジの側面から、リッジの両側の半導体表面にわたって保護膜が形成されていることにより、半導体層、特にｐ側半導体層に対する屈折率差を確保して、活性層からの光の漏れを制御することができ、リッジ内に効率的に光閉じ込めができるとともに、リッジ基底部近傍における絶縁性をより確保することができ、リーク電流の発生を回避することができる。
【００５７】
第３保護膜は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の２種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と酸化処理（熱処理）とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。
【００５８】
また、通常、ｐ側半導体層２４上にｐ側電極１８、ｎ側半導体層２０又は基板２上にｎ側電極を形成する。ｐ側電極及びｎ側電極は、例えば、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム、バナジウム、ＩＴＯ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。
ｐ側電極１８の膜厚は、用いる材料等により適宜調整することができ、例えば、５００〜５０００Å程度が適当である。ｐ側電極１８及びｎ側電極は、少なくともｐ側及びｎ側半導体層又は基板上にそれぞれ形成していればよく、さらにこの電極上にパッド電極１４等、単数又は複数の導電層を形成してもよい。
【００５９】
ｐ側パッド電極１４の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、図１１（ａ）〜（ｄ）に例示するような形状が挙げられる。図１１（ａ）〜（ｄ）は、半導体レーザ素子を平面視したときの図を示しており、図１１（ａ）、（ｂ）では、ｐ側パッド電極１４は、レーザ素子の外形線に対して平行な線で構成されており、図１１（ｃ）、（ｄ）では、レーザ素子の外形線に対して斜めとなる線を有する形状とされている。
【００６０】
従来の窒化物半導体基板を用いたレーザ素子では、ウェハを劈開することにより共振器端面を形成していたことから、バー状のウェハの本数と同じ回数の劈開を行う必要があった。また、共振器端面に保護膜を形成する場合には、バー状のウェハの保護膜形成面を所定の方向（例えば、上面）に向け、バーごとに保護膜を形成する必要があるなど、製造工程が煩雑であった。
【００６１】
これに対して、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、一工程のエッチングによって同時に、ウェハ単位での複数の窒化物半導体レーザ素子の共振器端面を形成することができ、製造効率を向上させることができる。また、共振器端面がエッチングによって形成された後においても、ウェハ単位でレーザ素子の共振器端面に対して、一工程で保護膜を形成することが可能であるため、さらに製造効率を向上させることができる。
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、ウェハ単位で窒化物半導体レーザ素子の共振器端面を形成した後に、先に形成した溝を分割補助溝として利用することにより、基板を分割することができる。これにより、共振器端面６よりも前方に、半導体層及び／又は基板の一部が突出される。
【００６２】
具体的な分割方法としては、基板の裏面側から、分割補助溝に沿ってブレイク刃を用いて分割する方法が挙げられる。また、基板分割の直前にレーザ光の照射等によって所望のチップ形状となるように溝を形成し（光出射側の共振器端面部分はＶ字補助溝に沿って割る必要があるためレーザ光の照射は避ける）、ローラー式ブレイカー等を用いて、その溝とＶ字補助溝に沿って基板を分割する方法でもよい。この方法では、ブレイク装置の刃で一つずつ分割する必要がなく、荷重を掛けたローラーをウェハ上に回転させるのみでウェハ全面が一度に分割できるため、より効率的である。その他、当該分野で公知の方法のいずれを用いてもよい。
【００６３】
さらに、共振器端面に連続的に形成される溝の形成と同時又はその前後、各レーザ素子の各構成要素（電極、保護膜等）を形成した後、共振器端面に垂直方向、つまり、リッジ又は電流狭窄層に対して平行方向にも、補助溝を形成することが好ましい。この形成方法は、上述したのと同様の方法で形成してもよいし、レーザ光の照射等、当該分野で公知の方法を利用することができる。
【００６４】
なお、本発明の半導体レーザ素子は、本実施の形態で示したようなエッチングによって共振器端面６を形成するものに限られない。つまり、劈開により共振器端面６を形成することもできる。この場合は、ウェハ単位でレーザ素子の共振器端面に対して、一工程で保護膜を形成することはできないが、Ｘ方向及びＹ方向のリップルを抑制できるという点では、エッチングによって共振器端面６を形成する場合と同様である。
【００６５】
＜実施形態２＞
本実施の形態では、突出部の側面を平面視波状形状とし、その波状形状を構成する円弧のそれぞれの凹状部に段差部１２が形成されている。本実施の形態の半導体レーザ素子は、以下に説明する点を除いて、実施の形態１の半導体レーザと同様である。
図７は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子であり、図８は図７を共振器端面６側から見た部分拡大図である。
【００６６】
図７に示すように、側面１０の平面視形状は、連続した波状形状である。ここで、波状形状とは、側面１０を平面視したときに、直線ではなく左右に蛇行して延びているものである。また、Ｕ字形状や逆ドーム状をしたパターンなど、円弧状の線を組み合わせたもののことをいう。ここで１つの円弧（Ｕ字や逆ドーム状のパターン）の幅、すなわち、円弧に対する弦の長さは、２μｍ〜１５μｍ程度の範囲にある。また、Ｕ字や逆ドーム状をしたパターンの平面視したときの高さは、０．５μｍ〜２０μｍ程度の範囲にある。これらの波状形状は、図７及び図８に示すように、連続して形成されていることが好ましい。さらに、その円弧の１つの凹部に対し、段差部１２がそれぞれ１つずつ形成され、段差部の前方であって、第２の端面７の前方に壁部５が形成されている。このように、側面１０が波状形状とされることで、側面１０から出射される迷光を、側面１０自体で反射及び／又は散乱させることができる。これにより、Ｘ方向のリップルをより一層抑制することができるため、好ましい。なお、段差部１２は、波状形状となっている円弧の全ての凹部に形成される必要はなく、共振器端面６の近傍にのみ設けても良い。導波路領域、共振器端面６から段差部１２までの好ましい距離については、実施の形態１と同様である。
【００６７】
また、波状形状の側面１０に形成される段差部１２は、実施の形態１で説明した段差部１２と同様に形成することができるが、具体的には、ＲＩＥにより側面１０の平面視形状を波状形状とし、その後でウェットエッチングをすることにより段差部１２を形成することができる。この半導体レーザ素子においては、図８に示すように波状形状のそれぞれの円弧の凹部がエッチング液に晒されづらい部分となることにより、この部分に段差部１２を形成することができる。
【００６８】
以下に、本発明のレーザ素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１及び図２に示す半導体レーザ素子の実施例を説明する。
まず、ｎ型ＧａＮからなる基板２をＭＯＣＶＤ反応容器内にセットし、以下の半導体層を積層して、素子構造を形成する。基板１０の表面はＣ面（０００１）であり、下記半導体層を順に積層する。
ｎ側半導体層として、膜厚２μｍのＳｉドープＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎのｎ側クラッド層、膜厚１７５ｎｍのＧａＮのｎ側ガイド層、を積層する。
【００６９】
次に活性層として、膜厚１４ｎｍのＳｉドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎの障壁層と膜厚７ｎｍのＳｉドープＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎの井戸層を順に２回繰り返して積層し、最後に障壁層を積層する。
次にｐ側半導体層として、膜厚１０ｎｍのＭｇドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎの電子閉じ込め層、膜厚１４５ｎｍのＧａＮのｐ側ガイド層、各膜厚２．５ｎｍＭｇドープＡｌ０．１Ｇａ０．９ＮとＧａＮを交互に積層してなる超格子の膜厚０．４５μｍのｐ側クラッド層、膜厚１５ｎｍのＭｇドープＧａＮのｐ側コンタクト層、を積層する。
【００７０】
次に、基板２上に窒化物半導体層を有するウェハを、反応容器から取り出した後、ｐ側コンタクト層上に所望の形状をしたＳｉＯ2のマスクを形成する。ここでのマスクの形状としては、突出部８の共振器端面６を形成する領域及び側面１０を形成する領域を直線状とし、共振器端面６と側面１０とのなす角度が１０５°となるようにする。その後、このマスクを介して、ｐ側コンタクト層側から、ｎ側クラッド層の途中までエッチングし、共振器側の端面に突出部８を形成する。このとき、突出部８における共振器端面６の幅は、２０μｍであり、共振器端面６の高さは２〜４μｍである。また、側面１０の長さは４．５μｍ程度である。また、リッジ１６の幅は１５μｍである。
【００７１】
この突出部８を形成するためのエッチング条件としては、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）を用い、ＣＨＦ３ガスの流量を５〜２００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの流量を１〜１００ｓｃｃｍ、圧力を０．５〜３０Ｐａ、ＲＦパワーを５０〜１０００Ｗの条件でＳｉＯ２をエッチングして開口を有するマスクを形成する。
このようなマスクを形成し、半導体層をエッチングすることにより、突出部８、壁部５を形成する。ここで突出部８及び壁部５を形成するエッチング条件としては、Ｃｌ２ガスの流量を１０〜２００ｓｃｃｍ、ＳｉＣｌ４ガスの流量を１〜１００ｓｃｃｍ用い、圧力を０．５〜４０Ｐａ、ＲＦパワーを５０〜１０００Ｗの条件とする。これにより、ｐ側半導体層２４、活性層２２、ｎ側半導体層２０の途中までエッチングして共振器端面６と側面１０とを含む突出部８と、共振器端面６よりも後方に第２の端面７を形成する。
【００７２】
この際のエッチングは、図１０（ａ）、（ｂ）の上図に示すように、マスク３４の開口部から露出している半導体層を、基板２の表面に対して傾斜するようにエッチングする。この際の傾斜角度は特に限定されるものではないが、段差部１２を形成するために基板の主面とエッチングにより形成される面とのなす角度θ４を、７０°〜８９°とすることが好ましい。
【００７３】
このように傾斜面を形成した後、加熱したＴＭＡＨで０．２〜３．０時間エッチングすることにより、図１０（ａ）（ｂ）の下図に示すように、壁部５、段差部１２、共振器端面６、を形成することができる。なお、θ１は８５°程度であり、θ５は９０°程度である。
なお、この際のエッチング深さは、約４μｍであり、突出部８の共振器端面６よりも前方領域に基板２の一部を露出させる。この基板の露出領域はウェハからバー形状やチップ形状とするための分割領域である。
【００７４】
次に、ストライプ状のリッジ１６を形成する。続いて、半導体層の最上層であるｐ側コンタクト層の表面に、幅１５．０μｍのストライプ状のＳｉＯ２よりなるマスクパターンを形成し、ＲＩＥを用い、Ｃｌ含有ガスによりエッチングし、ｐ側クラッド層とｐ側光ガイド層との界面付近までエッチングすることで、ストライプ状のリッジ１６を形成する。
ここで、半導体レーザ素子１の寸法としては、共振器長は２００〜１０００μｍ、幅は５０〜５００μｍ程度の各範囲とできる。本実施例１では、１つの素子領域の寸法は、共振器方向の長さを３００μｍ（共振器長）、共振器方向に直交する半導体レーザ素子の幅を１２０μｍとする。
【００７５】
次に、ｐ側コンタクト層のリッジ最表面に、リッジ１６と略同じ幅のストライプ状で、ｐ側電極１８をＮｉ／Ａｕ／Ｐｔの順に形成する。
続いて、窒化物半導体層の表面及びリッジ側面に膜厚５０〜５００ｎｍのZｒO２からなる埋込膜３０を形成する。次いで、端面保護膜を形成する。この端面保護膜は、スパッタ装置を用いて形成する。この端面保護膜は、光出射面側にはＡｌ２Ｏ３を形成する。さらに、反射側の共振器端面には、（ＳｉＯ２／ＺｒＯ２）を４周期で形成する。その後、ｐ側電極１８上にｐ側パッド電極１４を形成する。
【００７６】
次に、ｎ型ＧａＮ基板２の裏面を機械的に研磨して、ウェハの厚さ約８０μｍとする。
そして、ＧａＮ基板２の裏面に化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）を施して更に窒素極性面の平坦化を行なう。その後、ＧａＮ基板２の裏面に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを順に積層してｎ側オーミック電極（図示せず）を形成する。
更に、レーザスクライブ装置で、レーザ光を走査して、半導体ウェハに分割補助溝を形成する。但し、この工程は省略可能である。本実施例では、端面に略垂直及び略平行な分割補助溝を同時に形成する。また、分割補助溝は破線でもストライプでも形成できるが、端面に略平行な分割補助溝はレーザ走査時の端面部へのゴミの影響が考えられる為、レーザ走査位置は端面部6より離れている方が望ましい。
【００７７】
また、突出部８が凸状の形状になるため、共振器側の端面に略平行な分割補助溝が破線の場合は端面部により近づける事が可能になる。これにより素子分割の歩留まりも向上する。
【００７８】
次に、分割補助溝に沿って素子領域間を分割する。本実施例では、前述の通り、エッチングにより共振器端面６を形成し、ウェハ単位で端面保護膜を形成している。ウェハをバー状に分割し、バー単位で共振器端面６に端面保護膜を形成する必要がないため、端面に略垂直及び略平行な分割補助溝のどちらから分割してもよい。またローラーブレイク等を用いて略垂直及び略平行な分割補助溝での分割を同時に行い、製造効率を向上させることができる。
【００７９】
このようにして得られる半導体レーザ素子は、発振波長約４０５ｎｍ、共振器長約３００μｍ、幅約１２０μｍのレーザチップである。そして、サブマウントまたは導電性ペーストを介してステムなどの基体にダイボンディング及びワイヤーボンディング後、キャップを施して半導体レーザ装置とすることができる。
以上のように形成した半導体レーザ素子は、Ｘ方向においてもＹ方向においてもリップルを抑制することができ、良好なＦＦＰを得ることができる。
【００８０】
＜実施例２＞
この実施例では、図５に示すように、共振器端面６と側面１０とのなす角度が、平面視で見たときに９０°とされており、共振器端面６と側面１０とにより形成される角部にのみ段差部１２が形成されている。また、壁部５は平面視形状が長方形とされている。その他の部分は、実施例１と同様である。
このレーザ素子では、実施例１のレーザ素子と同様に、リップルを抑制することができる。
【００８１】
＜実施例３＞
この実施例では、図９に示すように、半導体層４の導波路領域近傍に、平面視したときに共振器端面６に対して傾斜した辺を有するような溝３２が形成されている。この溝は、共振器端面６を形成する際に同時に形成されており、溝の深さは３〜４μｍ程度である。その他の部分は、実施例１と同様である。
このレーザ素子では、実施例１のレーザ素子と同様に、リップルを抑制することができ、特に、Ｘ方向のリップルについてより一層抑制可能である。
【００８２】
＜実施例４＞
この実施例では、図７に示すように、側面１０が平面視で波状形状とされており、波状形状を構成する円弧のそれぞれの凹状部に段差部１２が形成されている。ここで、１つの円弧に対する弦の長さは約４μｍである。本実施例においては、段差部は側面１０にのみ形成されており、第２の端面７には形成されていない。その他の部分は、実施例１と同様である。このレーザ素子では、実施例１のレーザ素子と同様に、リップルを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の半導体レーザ素子は、全てのデバイス、例えば、光ディスク、光通信システム、プロジェクタ、又は印刷機、測定器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    半導体レーザ素子
２    基板
４    半導体層
５    壁部  
６    共振器端面
７    第２の端面
８    突出部
１０  側面
１２  段差部
１４  ｐ側パッド電極
１６  リッジ
１８  ｐ側電極
２０  ｎ側半導体層
２２  活性層
２４  ｐ側半導体層
３０  保護膜
３２  溝部
３４  マスク
【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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