(57)【要約】【課題】放熱特性の劣化の低減とともにオーミック電極の剥がれ量を低減する。【解決手段】窒化物半導体レーザ素子１１は、基板１７及び基板１７の半極性主面１７ａ上の半導体領域１９を含むレーザ構造体１３と、半導体領域１９上のオーミック電極４５及びパッド電極４７と、を備え、レーザ構造体１３はレーザ共振器のための第１の端面２７及び第２の端面２９を有し、オーミック電極４５は第１方向に延在し、パッド電極４７は、エッジ２７ｅから離れており、第２方向に沿って順に配列された第１〜第３の部分４７ａ，４７ｂ，４７ｃを含み、第２の部分４７ｂは、オーミック電極４５上に設けられ、第１及び第３の部分４７ａ，４７ｃよりも第１方向に突出し、オーミック電極４５は第２の部分４７ｂよりも第１方向に突出し、第２の部分４７ｂの一端４７ｈと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの距離Ｄ２１は１０μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体レーザ素子であって、
窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板、及び、前記基板の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、
前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられたオーミック電極と、
前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられたパッド電極と、
を備え、
前記半導体領域は、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた活性層とを含み、
前記レーザ構造体は、レーザ共振器のための第１の端面及び第２の端面を有し、
前記オーミック電極は、前記第２の端面から前記第１の端面に向かう第１方向に延在し、
前記パッド電極は、前記第１の端面のエッジから離れており、
前記パッド電極は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分を含み、
前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って順に配列されており、
前記第２の部分は、前記第１方向に延在し、かつ、一端及び他端を有し、
前記第２の部分は、前記オーミック電極上に設けられ、前記第１方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、
前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第１方向に突出し、
前記第２の部分の前記一端と前記第１の端面のエッジとの間の前記第１方向に沿った距離は、１０μｍ以下であることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記オーミック電極は、前記第１方向と反対の第３方向に延在し、
前記パッド電極は、前記第２の端面のエッジから離れており、
前記第２の部分は、前記第３方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、
前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第３方向に突出し、
前記第２の部分の前記他端と前記第２の端面のエッジとの間の前記第３方向に沿った距離は、１０μｍ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素子。
【請求項３】
前記半導体領域は、前記第１方向に延在するリッジ部を有し、
前記オーミック電極は、前記リッジ部上に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記パッド電極の厚さは、前記オーミック電極の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記パッド電極の厚さは、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記パッド電極は、複数の金属層を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記パッド電極は、Ａｕ、ＰｔまたはＴｉの金属層を含むことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記オーミック電極は、Ｐｄから構成されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板と、前記基板の前記半極性主面上に設けられた半導体領域とを含むレーザ構造体を形成する工程と、
第１方向に延在し、オーミック電極のための電極ストライプを前記半導体領域上に形成する工程と、
前記電極ストライプ上に複数のパッド電極を形成して、基板生産物を形成する工程と、
前記基板生産物の第１の面をスクライブして、前記第１方向と交差する第２方向に沿ってスクライブ溝を形成する工程と、
前記スクライブ溝を形成した後に、前記基板生産物の第２の面を押圧することにより前記基板生産物の分離を行って、別の基板生成物及びレーザバーを形成する工程と、
を備え、
前記半導体領域は、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた活性層とを含み、
前記レーザバーは、前記分離により形成された第１の端面及び第２の端面と、前記分離により前記電極ストライプを分離して形成されたオーミック電極と、前記複数のパッド電極のうちの第１のパッド電極と、を有し、
前記第１のパッド電極は、前記第１の端面のエッジから離れており、
前記第１のパッド電極は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分を含み、
前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って順に配列されており、
前記第２の部分は、前記第１方向に延在し、かつ、一端及び他端を有し、
前記第２の部分は、前記オーミック電極上に設けられ、前記第１方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、
前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第１方向に突出し、
前記第２の部分の前記一端と前記第１の端面のエッジとの間の前記第１方向に沿った距離は、１０μｍ以下であることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１のパッド電極は、前記第２の端面のエッジから離れており、
前記第２の部分は、前記第１方向と反対の第３方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、
前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第３方向に突出し、
前記第２の部分の前記他端と前記第２の端面のエッジとの間の前記第３方向に沿った距離は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記レーザバーは、前記分離により形成されたリッジ部を有し、
前記オーミック電極は、前記リッジ部上に設けられていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記複数のパッド電極の各々の厚さは、前記電極ストライプの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記複数のパッド電極の各々の厚さは、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記複数のパッド電極の各々は、複数の金属層を含むことを特徴とする請求項１１〜請求項１５のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記複数のパッド電極の各々は、Ａｕ、ＰｔまたはＴｉの金属層を含むことを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記電極ストライプは、Ｐｄから構成されることを特徴とする請求項１１〜請求項１７のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であることを特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲であることを特徴とする請求項１１〜請求項１９のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【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及び窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半極性面の窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体レーザ素子では、ｃ面の窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体レーザ素子と比べて、オーミック電極と窒化物半導体層との密着性が低い。ところで、導波路の放熱のために、導波路上を覆うようしてパッド電極が設けられる。このパッド電極は、ウエハ上において、導波路の延在方向に隣り合う窒化物半導体レーザ素子の導波路上に連続して形成される。このため、ウエハを分割して窒化物半導体レーザ素子を作製する場合、パッド電極とともにウエハを分割する必要がある。この分割時に、パッド電極に力が加わり、パッド電極とともにオーミック電極が半導体層から剥がれるおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、オーミック電極が窒化物半導体層から剥がれることを抑制するために、劈開面に沿ってオーミック電極上にＳｉＯ２からなる端部電極保護層が設けられた窒化物半導体レーザ素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５３５９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の窒化物半導体レーザ素子では、オーミック電極の端部に端部電極保護層を設けているが、プロセスが複雑になる。
【０００６】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる構造を有する窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体レーザ素子の製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る窒化物半導体レーザ素子は、（ａ）窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板、及び、前記基板の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、（ｂ）前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられたオーミック電極と、（ｃ）前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられたパッド電極と、を備える。前記半導体領域は、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた活性層とを含み、前記レーザ構造体は、レーザ共振器のための第１の端面及び第２の端面を有し、前記オーミック電極は、前記第２の端面から前記第１の端面に向かう第１方向に延在し、前記パッド電極は、前記第１の端面のエッジから離れており、前記パッド電極は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分を含み、前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って順に配列されており、前記第２の部分は、前記第１方向に延在し、かつ、一端及び他端を有し、前記第２の部分は、前記オーミック電極上に設けられ、前記第１方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第１方向に突出し、前記第２の部分の前記一端と前記第１の端面のエッジとの間の前記第１方向に沿った距離は、１０μｍ以下である。
【０００８】
この窒化物半導体レーザ素子によれば、基板の半極性主面上に半導体領域が設けられ、半導体領域の半極性面上にオーミック電極が設けられる。半導体領域の半極性面は、半導体領域のｃ面と比べて酸化されやすいので、半導体領域のｃ面とオーミック電極との密着性と比べて半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性が低い。また、半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性よりもパッド電極とオーミック電極との密着性が大きい。このため、基板生産物の分離のための押圧力がパッド電極に加わった場合、パッド電極とともにオーミック電極が剥がれるおそれがある。そこで、この窒化物半導体レーザ素子では、第１の端面のエッジから離れてパッド電極が半導体領域上に設けられるので、窒化物半導体レーザ素子の作製において、基板生産物を分離する時にパッド電極に押圧力が加わることを防止でき、第１の端面においてパッド電極とともにオーミック電極が剥がれることを抑制できる。
【０００９】
また、この窒化物半導体レーザ素子によれば、活性層において発生した熱の一部は、オーミック電極を介してパッド電極に伝わり、パッド電極を介して放熱される。また、パッド電極の第２の部分の一端と第１の端面のエッジとの間の第１方向に沿った距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極の第２の部分がオーミック電極上に設けられる。このため、第１の端面付近の活性層からの熱は、パッド電極を介して放熱される。したがって、この窒化物半導体レーザ素子によれば、窒化物半導体レーザ素子の放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれの量を低減できる。
【００１０】
前記オーミック電極は、前記第１方向と反対の第３方向に延在してもよい。また、前記パッド電極は、前記第２の端面のエッジから離れていてもよく、前記第２の部分は、前記第３方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びていてもよく、前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第３方向に突出してもよく、前記第２の部分の前記他端と前記第２の端面のエッジとの間の前記第３方向に沿った距離は、１０μｍ以下であってもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、第２の端面のエッジから離れてパッド電極が半導体領域上に設けられるので、窒化物半導体レーザ素子の作製において、基板生産物から分離する時にパッド電極に押圧力が加わることを防止でき、第２の端面においてパッド電極とともにオーミック電極が剥がれることを抑制できる。また、パッド電極の第２の部分の他端と第２の端面のエッジとの間の第３方向に沿った距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極の第２の部分がオーミック電極上に設けられるので、活性層からの熱は、リッジ部の略全面に亘って、パッド電極を介して放熱される。
【００１１】
半導体領域は、前記第１方向に延在するリッジ部を有してもよく、前記オーミック電極は、前記リッジ部上に設けられていてもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、リッジ構造の窒化物半導体レーザ素子においても、放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる。
【００１２】
前記パッド電極の厚さは、前記オーミック電極の厚さよりも大きくてもよい。また、前記パッド電極の厚さは、１００ｎｍ以上であってもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、リッジ部上において、パッド電極の厚さが電極の厚さよりも大きいので、パッド電極の放熱特性を向上することができる。
【００１３】
前記パッド電極は、複数の金属層を含んでもよい。また、前記パッド電極は、Ａｕ、ＰｔまたはＴｉの金属層を含んでもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、オーミック電極に対する密着性を向上することができる。
【００１４】
前記オーミック電極は、Ｐｄから構成されてもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、半極性面に対して良好な電気接触を提供でき、半導体領域に対するコンタクト抵抗値を低減することができる。
【００１５】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であってもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲では、押圧により形成される端面が、ｍ面からなる可能性が高くなる。
【００１６】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲であってもよい。この窒化物半導体レーザ素子によれば、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲では、押圧により形成される端面が、基板の半極性主面に垂直に近い面が得られる可能性が高くなる。
【００１７】
また、本発明に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、（ａ）窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板と、前記基板の前記半極性主面上に設けられた半導体領域とを含むレーザ構造体を形成する工程と、（ｂ）第１方向に延在し、オーミック電極のための電極ストライプを前記半導体領域上に形成する工程と、（ｃ）前記電極ストライプ上に複数のパッド電極を形成して、基板生産物を形成する工程と、（ｄ）前記基板生産物の第１の面をスクライブして、前記第１方向と交差する第２方向に沿ってスクライブ溝を形成する工程と、（ｅ）前記スクライブ溝を形成した後に、前記基板生産物の第２の面を押圧することにより前記基板生産物の分離を行って、別の基板生成物及びレーザバーを形成する工程と、を備える。前記半導体領域は、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた活性層とを含み、前記レーザバーは、前記分離により形成された第１の端面及び第２の端面と、前記分離により前記電極ストライプを分離して形成されたオーミック電極と、前記複数のパッド電極のうちの第１のパッド電極と、を有し、前記オーミック電極は、前記半導体領域上において、前記第１方向に延在し、前記第１のパッド電極は、前記第１の端面のエッジから離れており、前記第１のパッド電極は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分を含み、前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って順に配列されており、前記第２の部分は、前記第１方向に延在し、かつ、一端及び他端を有し、前記第２の部分は、前記オーミック電極上に設けられ、前記第１方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びており、前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第１方向に突出し、前記第２の部分の前記一端と前記第１の端面のエッジとの間の前記第１方向に沿った距離は、１０μｍ以下である。
【００１８】
この窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、基板の半極性主面上に半導体領域が設けられ、半導体領域の半極性面上にオーミック電極が設けられる。半導体領域の半極性面は、半導体領域のｃ面と比べて酸化されやすいので、半導体領域のｃ面とオーミック電極との密着性と比べて半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性は低い。また、半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性よりもパッド電極とオーミック電極との密着性が大きい。このため、基板生産物の分離のための押圧力がパッド電極に加わった場合、パッド電極とともにオーミック電極が剥がれるおそれがある。そこで、この製造方法では、基板生産物の分離により形成される第１の端面のエッジから離れてパッド電極が半導体領域上に設けられる。これにより、スクライブ溝を用いて基板生産物を分離する場合に、パッド電極に押圧力が加わることを防止でき、第１の端面においてパッド電極とともにオーミック電極が剥がれるのを抑制できる。
【００１９】
また、この製造方法により作製された窒化物半導体レーザ素子によれば、活性層において発生した熱の一部は、オーミック電極を介してパッド電極に伝わり、パッド電極を介して放熱される。また、パッド電極の第２の部分の一端と第１の端面のエッジとの間の第１方向に沿った距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極の第２の部分がオーミック電極上に設けられる。このため、活性層からの熱は、第１方向における端部付近においても、パッド電極を介して放熱される。したがって、この製造方法によれば、窒化物半導体レーザ素子の放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる。
【００２０】
前記第１のパッド電極は、前記第２の端面のエッジから離れていてもよく、前記第２の部分は、前記第１方向と反対の第３方向において、前記第１の部分及び前記第３の部分よりも突出して延びていてもよく、前記オーミック電極は、前記第２の部分よりも前記第３方向に突出してもよく、前記第２の部分の前記他端と前記第２の端面のエッジとの間の前記第３方向に沿った距離は、１０μｍ以下であってもよい。この製造方法によれば、基板生産物の分離により形成される第２の端面のエッジから離れてパッド電極が半導体領域上に設けられる。これにより、スクライブ溝を用いて基板生産物を分離する場合に、パッド電極に押圧力が加わることを防止でき、第２の端面においてパッド電極とともにオーミック電極が剥がれるのを抑制できる。また、パッド電極の第２の部分の他端と第２の端面のエッジとの間の第３方向に沿った距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極の第２の部分がオーミック電極上に設けられるので、活性層からの熱は、リッジ部の略全面に亘って、パッド電極を介して放熱される。
【００２１】
前記レーザバーは、前記分離により形成されたリッジ部を有してもよく、前記オーミック電極は、前記リッジ部上に設けられていてもよい。この製造方法によれば、リッジ構造の窒化物半導体レーザ素子においても、放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる。
【００２２】
前記複数のパッド電極の各々の厚さは、前記電極ストライプの厚さよりも大きくてもよい。また、前記複数のパッド電極の各々の厚さは、１００ｎｍ以上であってもよい。この製造方法によれば、パッド電極の各々の厚さが電極ストライプの厚さよりも大きいので、この製造方法によって作製された窒化物半導体レーザ素子において、パッド電極の放熱特性を向上できる。
【００２３】
前記複数のパッド電極の各々は、複数の金属層を含んでもよい。また、前記複数のパッド電極の各々は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉの金属層を含んでもよい。この製造方法によれば、オーミック電極に対する密着性を向上することができる。
【００２４】
前記電極ストライプは、Ｐｄから構成されてもよい。この製造方法によれば、半極性面に対して良好な電気接触を提供でき、半導体領域に対するコンタクト抵抗値を低減することができる。
【００２５】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であってもよい。この製造方法によれば、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲では、押圧により形成される端面が、ｍ面からなる可能性が高くなる。
【００２６】
前記基板の前記半極性主面の法線軸と、前記窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲であってもよい。この製造方法によれば、６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲では、押圧により形成される端面が、基板の半極性主面に垂直に近い面が得られる可能性が高くなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図１の窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す図である。
【図５】図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す図である。
【図６】図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す図である。
【図７】図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す図である。
【図８】図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す図である。
【図９】（ａ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程のスクライブ工程を示す図、（ｂ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程のレーザバー形成工程を示す図である。
【図１０】（ａ）は図３の窒化物半導体レーザ素子の製造工程におけるオーミック電極の剥がれを模式的に示す図、（ｂ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程におけるオーミック電極の剥がれを模式的に示す図である。
【図１１】電流と光出力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一の符号を付する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す平面図である。図１及び図２に示されるように、窒化物半導体レーザ素子１１は、リッジ構造を有する。また、窒化物半導体レーザ素子１１は、レーザ構造体１３と、オーミック電極４５と、パッド電極４７と、裏面電極４１と、を備える。レーザ構造体１３は、基板１７、半導体領域１９、及び絶縁層３１を含む。基板１７は、六方晶系のIII族窒化物半導体からなり、また半極性主面１７ａ及び裏面１７ｂを有する。基板１７は、例えばＧａＮからなる。基板１７の半極性主面１７ａは基準面に沿って延在し、この基準面は基板１７のIII族窒化物半導体の＜０００１＞軸及び＜０００−１＞軸のいずれかの方向に延びる基準軸に直交する面に対して、ゼロより大きな傾斜角を成す。
【００３１】
図１を参照すると、直交座標系Ｓ及び結晶座標系ＣＲが描かれている。法線軸ＮＸは、直交座標系ＳのＺ軸の方向に向く。半極性主面１７ａは、直交座標系ＳのＸ軸及びＹ軸により規定される所定の平面に平行に延在する。図１には、代表的なｃ面Ｓｃが描かれている。六方晶系のIII族窒化物半導体のｃ軸を示す基準軸Ｃｘは、III族窒化物半導体のｃ軸からｍ軸へ向かう方向に法線軸ＮＸに対してゼロより大きな角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。基準軸Ｃｘは、＜０００１＞軸及び＜０００−１＞軸のいずれかの方向を向いている。また、基板１７の半極性主面１７ａは、ある基準面に沿って延在しており、この基準面は、III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延びる基準軸Ｃｘに直交する面（例えばＳｃ）に対して角度ＡＬＰＨＡで傾斜する。基板１７の半極性主面１７ａの法線軸ＮＸと、III族窒化物半導体のｃ軸（基準軸Ｃｘ）との成す角度ＡＬＰＨＡは、III族窒化物半導体のｍ軸の方向に４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であることが好ましい。４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。また、角度ＡＬＰＨＡは、III族窒化物半導体のｍ軸の方向に６３度以上８０度以下または１００度以上１１７度以下の範囲であることがさらに好ましい。６３度未満及び１１７度を越える角度では、押圧により形成される端面の一部に、ｍ面が出現する可能性がある。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
【００３２】
半導体領域１９は、基板１７の半極性主面１７ａ上に設けられている。半導体領域１９は、第１のクラッド層２１と、第２のクラッド層２３と、活性層２５とを含む。第１のクラッド層２１は、第１導電型III族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。第２のクラッド層２３は、第２導電型III族窒化物半導体層を含み、例えばｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。活性層２５は、第１のクラッド層２１と第２のクラッド層２３との間に設けられる。活性層２５は窒化ガリウム系半導体層を含み、この窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層２５ａである。活性層２５は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層２５ｂを含み、井戸層２５ａ及び障壁層２５ｂは交互に配列されている。井戸層２５ａは、例えばＩｎＧａＮ等からなり、障壁層２５ｂは例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。活性層２５は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長の範囲内の光を発生するように設けられた量子井戸構造を含むことができる。この発振波長の領域の光を生成する発光素子は、高放熱特性を必要とする。また、半極性面の利用により、波長５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の光の発生に好適である。この波長領域（緑色）の光を生成する発光素子は、高放熱特性を必要とする。第１のクラッド層２１、活性層２５及び第２のクラッド層２３は、半極性主面１７ａの法線軸ＮＸに沿って順に配列されている。
【００３３】
半導体領域１９は、バッファ層１５、ｎ側光ガイド層３５、ｐ側光ガイド層３７及びｐ型コンタクト層３３を含む。バッファ層１５は、基板１７の半極性主面１７ａと第１のクラッド層２１との間に設けられる。バッファ層１５は、第１導電型III族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型ＧａＮ等からなる。ｎ側光ガイド層３５は、第１のクラッド層２１と活性層２５との間に設けられる。ｎ側光ガイド層３５は、第１の部分３５ａ及び第２の部分３５ｂを含み、ｎ側光ガイド層３５は例えばｎ型ＧａＮ、ｎ型ＩｎＧａＮ等からなる。ｐ側光ガイド層３７は、活性層２５と第２のクラッド層２３との間に設けられる。ｐ側光ガイド層３７は、第１の部分３７ａ、第２の部分３７ｂ及び電子ブロック層３９を含み、ｐ側光ガイド層３７は例えばｐ型ＧａＮ、ｐ型ＩｎＧａＮ等からなる。電子ブロック層３９は、例えば第１の部分３７ａと第２の部分３７ｂとの間に設けられる。ｐ型コンタクト層３３は、第２のクラッド層２３上に設けられる。ｐ型コンタクト層３３は、例えばｐ型ＧａＮ等からなる。
【００３４】
半導体領域１９は、半導体リッジ４９（リッジ部）を有する。半導体リッジ４９は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面と、半導体領域１９の表面１９ａとの交差線ＬＩＮの方向（Ｘ軸方向）に延在する。半導体リッジ４９は、上面４９ａ及び側面４９ｂを有する。半導体リッジ４９の側面４９ｂは、ある角度で半導体リッジ４９の上面４９ａに対して傾斜しており、その角度は９０度より小さい或いは９０度以下であることができる。
【００３５】
絶縁層３１は、レーザ構造体１３の半導体領域１９の表面１９ａを覆っている。絶縁層３１は、例えばシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）から構成される。半導体領域１９は絶縁層３１と基板１７との間に位置する。絶縁層３１は開口３１ａを有する。開口３１ａは、半導体リッジ４９の上面４９ａ上に設けられ、上記の交差線ＬＩＮの方向に延在し、例えばストライプ形状を成す。
【００３６】
レーザ構造体１３は、レーザ共振器のための第１の端面２７及び第２の端面２９を有する。第１の端面２７及び第２の端面２９は、ｍ−ｎ面に交差する。窒化物半導体レーザ素子１１のレーザ共振器は、第１の端面２７及び第２の端面２９の一方から他方に、上記のレーザ導波路が延在している。このように、窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ導波路は、第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５を含み、また上記の交差線ＬＩＮの方向に延在する。レーザ構造体１３は第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。第１の端面２７及び第２の端面２９は、第１の面１３ａのエッジ１３ｃから第２の面１３ｂのエッジ１３ｄまで延在する。本実施形態では、第１の端面２７及び第２の端面２９は、ｃ面、ｍ面又はａ面といったこれまでのへき開面とは異なることができる。
【００３７】
オーミック電極４５は、レーザ構造体１３の半導体領域１９上に、半導体リッジ４９を覆うように設けられている。オーミック電極４５は、例えばＰｄ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等から構成され、その厚さは３０００Å程度である。オーミック電極４５がＰｄから構成される場合、オーミック電極４５は、半導体領域１９の半極性面（上面４９ａ）に対して良好な電気接触を提供でき、半導体領域１９に対するコンタクト抵抗値を低減することができる。オーミック電極４５は、開口３１ａを介して半導体領域１９の、例えばｐ型コンタクト層３３の表面に接触を成しており、上記の交差線ＬＩＮの方向に第１の端面２７から第２の端面２９まで延在する。すなわち、オーミック電極４５は、半導体リッジ４９上に設けられ、半導体リッジ４９の上面４９ａに接触を成している。また、オーミック電極４５は、半導体領域１９上において、第２の端面２９から第１の端面２７に向かう第１方向（Ｘ軸の負方向）に、第１の端面２７のエッジ２７ｅまで延在し、第１方向と反対の第３方向（Ｘ軸の正方向）に、第２の端面２９のエッジ２９ｅまで延在する。
【００３８】
オーミック電極４５は、第１ウイング部４５ａと、センタ部４５ｂと、第２ウイング部４５ｃとを含む。センタ部４５ｂは、第１ウイング部４５ａと第２ウイング部４５ｃとの間にある。センタ部４５ｂは、開口３１ａを介して半導体リッジ４９の上面４９ａに接触を成す。第１ウイング部４５ａ及び第２ウイング部４５ｃは、半導体リッジ４９に接触することなく絶縁層３１に接触する。
【００３９】
パッド電極４７は、レーザ構造体１３の半導体領域１９上に設けられている。パッド電極４７は、オーミック電極４５との密着性を向上するために複数の金属層を含み、例えばＡｕ、ＰｔまたはＴｉの金属層を含む。パッド電極４７は、例えばＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（３０００／３００／４５００／３００／２００Å）から構成されている。半導体リッジ４９上において、パッド電極４７の厚さＤ４７は、オーミック電極４５の厚さＤ４５よりも大きく、例えば１００ｎｍ以上である。パッド電極４７は、レーザ構造体１３及びオーミック電極４５に接触を成す。また、パッド電極４７は、第１の端面２７のエッジ２７ｅ及び第２の端面２９のエッジ２９ｅから離れている。
【００４０】
パッド電極４７は、第１の部分４７ａ、第２の部分４７ｂ及び第３の部分４７ｃを含み、第１の部分４７ａ、第２の部分４７ｂ及び第３の部分４７ｃは、第１方向と交差する第２方向（Ｙ軸の負方向）に沿って順に配列されている。第１の部分４７ａは、オーミック電極４５に接触することなく絶縁層３１に接触する。第１の部分４７ａは、交差線ＬＩＮの方向に延在し、一端４７ｆ及び他端４７ｇを有する。第１の部分４７ａの一端４７ｆと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの距離Ｄ１１は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第１の部分４７ａの他端４７ｇと第２の端面２９の２９ｅとの距離Ｄ１２は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第１の部分４７ａの第２方向に沿った幅Ｗ１は、例えば３０μｍ〜３ｍｍ程度である。
【００４１】
第２の部分４７ｂは、オーミック電極４５上に設けられ、オーミック電極４５に接触を成している。第２の部分４７ｂは、交差線ＬＩＮの方向に延在し、一端４７ｈ及び他端４７ｉを有する。第２の部分４７ｂの一端４７ｈと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの距離Ｄ２１は、例えば０．１μｍ以上であり、例えば１０μｍ以下である。第２の部分４７ｂの他端４７ｉと第２の端面２９の２９ｅとの距離Ｄ２２は、例えば０．１μｍ以上であり、例えば１０μｍ以下である。第２の部分４７ｂの第２方向に沿った幅Ｗ２は、例えば１μｍ〜３００μｍ程度である。
【００４２】
第３の部分４７ｃは、オーミック電極４５に接触することなく絶縁層３１に接触する。第３の部分４７ｃは、交差線ＬＩＮの方向に延在し、一端４７ｊ及び他端４７ｋを有する。第３の部分４７ｃの一端４７ｊと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの距離Ｄ３１は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第３の部分４７ｃの他端４７ｋと第２の端面２９の２９ｅとの距離Ｄ３２は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第３の部分４７ｃの第２方向に沿った幅Ｗ３は、例えば３０μｍ〜３ｍｍ程度である。
【００４３】
このように、第２の部分４７ｂは、第１方向において、第１の部分４７ａ及び第３の部分４７ｃよりも突出して延びている。また、第２の部分４７ｂは、第３方向において、第１の部分４７ａ及び第３の部分４７ｃよりも突出して延びている。また、オーミック電極４５は、第２の部分４７ｂよりも第１方向に突出しており、オーミック電極４５は、第２の部分４７ｂよりも第３方向に突出している。
【００４４】
窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ構造体１３は、第１領域１２ａ、第２領域１２ｂ、第３領域１２ｃ、第４領域１２ｄ、第５領域１２ｅ、第６領域１２ｆ及び第７領域１２ｇを備えている。第１領域１２ａ、第２領域１２ｂ、第３領域１２ｃ、第４領域１２ｄ、第５領域１２ｅ、第６領域１２ｆ及び第７領域１２ｇは、第２方向に順に配列されており、それぞれ第１方向に延在している。第４領域１２ｄは、半導体リッジ４９を含む。オーミック電極４５は、第３領域１２ｃ、第４領域１２ｄ及び第５領域１２ｅ上に設けられるとともに、第１領域１２ａ、第２領域１２ｂ、第６領域１２ｆ及び第７領域１２ｇ上には設けられていない。パッド電極４７の第１の部分４７ａは第１領域１２ａ上に設けられ、パッド電極４７の第２の部分４７ｂは第２領域１２ｂ、第３領域１２ｃ、第４領域１２ｄ、第５領域１２ｅ及び第６領域１２ｆ上に設けられ、パッド電極４７の第３の部分４７ｃは第７領域１２ｇ上に設けられている。
【００４５】
また、窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ構造体１３は、第８領域１２ｈ及び第９領域１２ｉを更に備えてもよい。第８領域１２ｈは、窒化物半導体レーザ素子１１の側面１１ｄを含み、第９領域１２ｉは、窒化物半導体レーザ素子１１の側面１１ｅを含む。第１領域１２ａ〜第７領域１２ｇは第８領域１２ｈと第９領域１２ｉとの間に設けられる。パッド電極４７は第８領域１２ｈ及び第９領域１２ｉ上に設けられていない。これ故に、パッド電極４７の側縁４７ｄ、４７ｅは、第１方向に延在する窒化物半導体レーザ素子１１の側面１１ｄ、１１ｅから離れるように設けられる。窒化物半導体レーザ素子１１を作製する際に、厚膜のパッド電極４７の剥がれを避けることができる。パッド電極４７の縁と素子側面１１ｄ、１１ｅの上縁との距離ＤＥ２は例えば２０μｍ以上であることができる。
【００４６】
裏面電極４１は、基板１７の裏面１７ｂに設けられ、例えば基板１７の裏面１７ｂを覆っている。裏面電極４１は、複数の金属層を含み、例えばＡｕ／Ｔｉ／Ａｌ（６０００／５００／５００Å）から構成されている。
【００４７】
また、窒化物半導体レーザ素子１１では、第１の端面２７及び第２の端面２９の少なくとも一方、又はそれぞれに設けられた誘電体多層膜４３を更に備えることができる。
【００４８】
この窒化物半導体レーザ素子１１によれば、基板１７の半極性主面１７ａ上に半導体領域１９が設けられ、半導体領域１９の半極性面にオーミック電極４５が設けられる。半導体領域の半極性面は、半導体領域のｃ面と比べて酸化されやすいので、半導体領域のｃ面とオーミック電極との密着性と比べて半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性は低い。このため、ｃ面の窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体レーザ素子と比べて、オーミック電極は剥がれやすい。また、半導体領域の半極性面とオーミック電極との密着性よりもパッド電極とオーミック電極との密着性の方が大きい。このため、基板生産物の分離のための押圧力がパッド電極に加わった場合、パッド電極とともにオーミック電極が剥がれるおそれがある。そこで、この窒化物半導体レーザ素子１１では、第１の端面２７のエッジ２７ｅから離れてパッド電極４７が半導体領域１９上に設けられるので、窒化物半導体レーザ素子１１の作製において、基板生産物から分離する時にパッド電極４７に押圧力が加わることを防止でき、第１の端面２７においてパッド電極４７とともにオーミック電極４５が剥がれることを抑制できる。
【００４９】
また、この窒化物半導体レーザ素子１１によれば、活性層２５において発生した熱の一部は、オーミック電極４５を介してパッド電極４７に伝わり、パッド電極４７を介して放熱される。また、パッド電極４７の第２の部分４７ｂの一端４７ｈと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの間の第１方向に沿った距離Ｄ２１が１０μｍ以下となるように、パッド電極４７の第２の部分４７ｂがオーミック電極４５上に設けられる。このため、活性層２５からの熱は、第１の端面２７付近においても、パッド電極４７を介して放熱される。したがって、この窒化物半導体レーザ素子１１によれば、窒化物半導体レーザ素子１１の放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極４５の剥がれ量を低減できる。
【００５０】
また、この窒化物半導体レーザ素子１１によれば、第２の端面２９のエッジ２９ｅから離れてパッド電極４７が半導体領域１９上に設けられるので、窒化物半導体レーザ素子１１の作製において、基板生産物から分離する時にパッド電極４７に押圧力が加わることを防止でき、第２の端面２９においてパッド電極４７とともにオーミック電極４５が剥がれることを抑制できる。また、パッド電極４７の第２の部分４７ｂの他端４７ｉと第２の端面２９のエッジ２９ｅとの間の第３方向に沿った距離Ｄ２２が１０μｍ以下となるように、パッド電極４７の第２の部分４７ｂがオーミック電極４５上に設けられるので、活性層２５からの熱は、半導体リッジ４９の略全面に亘って、パッド電極４７を介して放熱される。
【００５１】
図３は、窒化物半導体レーザ素子１１の製造方法の一例を示す工程図である。図４〜図８は、窒化物半導体レーザ素子１１の製造工程を模式的に示す図である。図３に示されるように、窒化物半導体レーザ素子１１の製造方法は、基板準備工程Ｓ０１と、エピタキシャル成長工程Ｓ０２と、リッジ形成工程Ｓ０３と、絶縁層形成工程Ｓ０４と、オーミック電極形成工程Ｓ０５と、パッド電極形成工程Ｓ０６と、裏面電極形成工程Ｓ０７と、スクライブ工程Ｓ０８と、レーザバー形成工程Ｓ０９と、誘電体多層膜形成工程Ｓ１０と、半導体レーザチップ形成工程Ｓ１１と、によって構成されている。
【００５２】
図４の（ａ）を参照すると、基板５１が示されている。まず、基板準備工程Ｓ０１では、窒化物半導体レーザ素子１１の作製のための基板５１を準備する。基板５１は、六方晶系III族窒化物半導体からなる半極性主面５１ａを有する。基板５１の六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸（基準軸Ｃｘ）は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸方向に法線軸ＮＸに対して有限な角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下または１００度以上１３５度以下の範囲であることが好ましい。４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
【００５３】
エピタキシャル成長工程Ｓ０２では、基板５１の半極性主面５１ａ上に半導体領域５３をエピタキシャル成長して、レーザ構造体のためのエピタキシャルウエハ５０を作製する。この半導体領域５３には、バッファ層、第１のクラッド層、ｎ側光ガイド層、活性層、ｐ側光ガイド層、第２のクラッド層及びｐ型コンタクト層が含まれ、半極性主面５１ａの法線軸ＮＸに沿ってその順に配列されている。そして、Ｎ２雰囲気において、８８０度程度で２分間、エピタキシャルウエハ５０の活性化アニールを行う。
【００５４】
リッジ形成工程Ｓ０３では、真空蒸着炉を用いて、エピタキシャルウエハ５０の半導体領域５３上にＡｌ層２２、Ｔｉ層２４、ＳｉＯ２層２６の順に蒸着する。このＡｌ層２２の厚さは１０００Å程度、Ｔｉ層２４の厚さは５００Å程度、ＳｉＯ２層２６の厚さは３０００Å程度である。ＳｉＯ２層２６の上に、リッジ形成用のレジストパターン２８を２μｍ程度の幅で形成する。そして、図４の（ｂ）に示されるように、レジストパターン２８をエッチングマスクとして、例えばＣＨＦ３反応性イオンエッチング（Reactive  Ion  Etching；ＲＩＥ）によりＳｉＯ２層２６をエッチングし、レジストパターン２８及びＳｉＯ２層２６を含むマスクＭを形成する。続いて、図４の（ｃ）に示されるように、マスクＭを用いて、例えばＢＣｌ３＋Ｃｌ２反応性イオンエッチングによりＴｉ層２４、Ａｌ層２２及びエピタキシャルウエハ５０を順にエッチングする。これにより、第１方向に延在し、半導体リッジ４９のためのリッジストライプＲＳを半導体領域５３に形成する。そして、レジストパターン２８を除去する。
【００５５】
絶縁層形成工程Ｓ０４では、絶縁層５５を半導体領域５３上に形成する。まず、図５の（ａ）に示されるように、Ａｌ層２２に絶縁層５５が蒸着しないようにするために、塩酸を用いて犠牲層であるＡｌ層２２をサイドエッチングする。そして、図５の（ｂ）に示されるように、電子ビーム（ＥＢ）法によって、ＳｉＯ２層２６及びエピタキシャルウエハ５０（半導体領域５３）の上面に絶縁層５５を蒸着する。蒸着される絶縁層５５の厚さは、３０００〜４０００Å程度である。その後、図５の（ｃ）に示されるように、塩酸を用いてＡｌ層２２をエッチングし、リッジストライプＲＳ上部のＡｌ層２２、Ｔｉ層２４、ＳｉＯ２層２６及び絶縁層５５ｂを除去する。エピタキシャル成長工程Ｓ０２〜絶縁層形成工程Ｓ０４によって、窒化物半導体からなり半極性主面５１ａを有する基板５１と、基板５１の半極性主面５１ａ上に設けられた半導体領域５３とを含むレーザ構造体ＬＳが形成される。
【００５６】
オーミック電極形成工程Ｓ０５では、第１方向に延在し、オーミック電極４５のための電極ストライプＥＳをレーザ構造体ＬＳの半導体領域５３上に形成する。まず、図６の（ａ）に示されるように、レーザ構造体ＬＳの上面のうち、リッジストライプＲＳを除いた領域にレジスト５７を形成する。そして、真空蒸着炉を用いて、オーミック電極４５のためのオーミックメタルＯＭをレジスト５７及びリッジストライプＲＳ上に蒸着する。このオーミックメタルＯＭは、例えばＰｄから構成され、その厚さは３００Å程度である。オーミックメタルＯＭがＰｄから構成される場合、半導体領域５３の半極性面に対して良好な電気接触を提供でき、半導体領域５３に対するコンタクト抵抗値を低減することができる。そして、図６の（ｂ）に示されるように、リフトオフを行って、第１方向に延在し、オーミック電極４５のための電極ストライプＥＳをエピタキシャルウエハ５０（半導体領域１９）上に形成する。この電極ストライプＥＳは、リッジストライプＲＳを覆うように連続して形成され、リッジストライプＲＳの上面に接触を成している。
【００５７】
パッド電極形成工程Ｓ０６では、電極ストライプＥＳ上に複数のパッド電極ＰＥを形成する。まず、フォトリソグラフィを用いて、レーザ構造体ＬＳ上にパッド電極ＰＥを形成するためのレジスト（不図示）を形成する。このレジストは、パッド電極ＰＥのための開口を有する。そして、例えば真空蒸着炉を用いてパッド構造の複数の金属層をレーザ構造体ＬＳ上に蒸着する。この複数の金属層は、電極ストライプＥＳとの密着性を向上するためにＡｕ、Ｐｔ又はＴｉの金属層を含み、例えばＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（３０００／３００／４５００／３００／２００Å）が用いられる。そして、図７の（ａ）に示されるように、リフトオフを行って、複数のパッド電極ＰＥを電極ストライプＥＳ上に形成する。複数のパッド電極ＰＥの各々は、レーザ構造体ＬＳ及び電極ストライプＥＳに接触を成す。リッジストライプＲＳ上において、パッド電極ＰＥの厚さは、電極ストライプＥＳの厚さよりも大きく、例えば１００ｎｍ以上である。
【００５８】
図８の（ａ）に示されるように、複数のパッド電極ＰＥの各々は、第１方向及び第２方向に配列されたチップに設けられている。また、複数のパッド電極ＰＥの各々は、当該パッド電極ＰＥが設けられたチップと、第１方向において隣り合うチップのパッド電極ＰＥとの間に一定の間隔を有する。また、複数のパッド電極ＰＥの各々は、当該パッド電極ＰＥが設けられたチップと、第２方向において隣り合うチップのパッド電極ＰＥとの間に一定の間隔を有する。このため、各パッド電極ＰＥは、後述のレーザバー形成工程Ｓ０９において形成される第１の端面６７のエッジ６７ｅ及び第２の端面６９のエッジ６９ｅから離れている。また、各パッド電極ＰＥは、第１の部分ＰＥａ、第２の部分ＰＥｂ及び第３の部分ＰＥｃを含み、第１の部分ＰＥａ、第２の部分ＰＥｂ及び第３の部分ＰＥｃは、第２方向に沿って順に配列されている。第１の部分ＰＥａは、電極ストライプＥＳに接触することなく絶縁層５５ａに接触する。第１の部分ＰＥａは、第１方向に延在し、一端ＰＥｆ及び他端ＰＥｇを有する。第１の部分ＰＥａの一端ＰＥｆと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの距離は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第１の部分ＰＥａの他端ＰＥｇと第２の端面６９の６９ｅとの距離は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。
【００５９】
第２の部分ＰＥｂは、電極ストライプＥＳ上に設けられ、電極ストライプＥＳに接触を成している。第２の部分ＰＥｂは、第１方向に延在し、一端ＰＥｈ及び他端ＰＥｉを有する。第２の部分ＰＥｂの一端ＰＥｈと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの距離は、例えば０．１μｍ以上であり、例えば１０μｍ以下である。第２の部分ＰＥｂの他端ＰＥｉと第２の端面６９の６９ｅとの距離は、例えば０．１μｍ以上であるので、パッド電極ＰＥのパターニングを良好に行うことができる。また、第２の部分ＰＥｂの他端ＰＥｉと第２の端面６９の６９ｅとの距離は、例えば１０μｍ以下である。
【００６０】
第３の部分ＰＥｃは、電極ストライプＥＳに接触することなく絶縁層５５ａに接触する。第３の部分ＰＥｃは、第１方向に延在し、一端ＰＥｊ及び他端ＰＥｋを有する。第３の部分ＰＥｃの一端ＰＥｊと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの距離は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。第３の部分ＰＥｃの他端ＰＥｋと第２の端面６９の６９ｅとの距離は、例えば３μｍ以上であり、例えば３００μｍ以下である。
【００６１】
このように、第２の部分ＰＥｂは、第１方向において、第１の部分ＰＥａ及び第３の部分ＰＥｃよりも突出して延びている。また、第２の部分ＰＥｂは、第３方向において、第１の部分ＰＥａ及び第３の部分ＰＥｃよりも突出して延びている。
【００６２】
裏面電極形成工程Ｓ０７では、基板５１の裏面５１ｂに裏面電極ＢＥを形成する。まず、エピタキシャルウエハ５０の基板５１の裏面５１ｂを、基板５１の厚さが例えば８０μｍ程度になるまで研磨する。そして、ＢＣｌ３＋Ｃｌ２反応性イオンエッチングにより研磨した裏面５１ｂをエッチングしてダメージ層を除去する。そして、図７の（ｂ）に示されるように、例えば真空蒸着炉を用いて裏面電極ＢＥのための金属層を裏面５１ｂに蒸着する。この金属層として、例えばＡｕ／Ｔｉ／Ａｌ（６０００／５００／５００Å）が用いられる。以上のようにして、基板生産物ＳＰが作製される。
【００６３】
スクライブ工程Ｓ０８では、基板生産物ＳＰの第１の面６３ａをスクライブして、第２方向に沿ってスクライブ溝６５ａを形成する。このスクライブは、レーザスクライバを用いて行われる。スクライブではレーザビームの照射により、特定の方向に延在し半導体領域５３に到達するスクライブ溝６５が第１の面６３ａに形成される。図８の（ａ）では、スクライブ溝６５は、第１方向に形成されたスクライブ溝６５ａと、第２方向に形成されたスクライブ溝６５ｂとを含む。スクライブ溝６５ａは、第２方向に配列されたチップ間に設けられている。スクライブ溝６５ｂは、第１方向に配列されたチップ間に設けられ、第１方向に隣り合うパッド電極ＰＥの第１の部分ＰＥａの間及び第３の部分ＰＥｃの間に延在し、第２方向に配列される。また、スクライブ溝６５ｂは、第１方向に隣り合うパッド電極ＰＥの第２の部分ＰＥｂの間には設けられない。
【００６４】
レーザバー形成工程Ｓ０９では、図８の（ｂ）に示されるように、スクライブ溝６５を形成した後に、基板生産物ＳＰの第２の面６３ｂを押圧することにより基板生産物ＳＰの分離を行って、別の基板生成物ＳＰ１およびレーザバーＬＢを形成する。押圧は、例えばブレードといったブレイキング装置を用いて行われる。第２の面６３ｂに交差する方向からブレイキング装置のエッジを基板生産物ＳＰに押し当てる。交差方向は好ましくは第２の面６３ｂにほぼ垂直方向である。また、ブレイキング装置のエッジは、基板生産物ＳＰの第１の面６３ａにおいてスクライブ溝６５ｂが形成された位置の反対側に押し当てられる。そして、第２方向に配列されたスクライブ溝６５ｂによって規定される切断ラインに沿って基板生産物ＳＰが分離される。この基板生産物ＳＰの分離によって、基板生産物ＳＰ１及びレーザバーＬＢを形成する。
【００６５】
このようにして形成されたレーザバーＬＢは、押し当てにより形成された第１の端面６７及び第２の端面６９と、押し当てによりリッジストライプＲＳを分離して形成された半導体リッジ４９と、押し当てにより電極ストライプＥＳを分離して形成されたオーミック電極４５と、複数のパッド電極ＰＥのうちの第１のパッド電極４７とを有する。これらの第１の端面６７及び第２の端面６９は少なくとも発光層の一部において半導体レーザの共振ミラーに適用可能な程度の垂直性及び平坦性を有する。また、レーザバーＬＢは、押し当てによりスクライブ溝６５ｂを分離して形成された凹部６６を有する。この凹部６６は、第１の端面６７及び第２の端面６９に設けられ、第２方向に延在し、半導体領域５３に到達する。また、凹部６６は、第１の部分ＰＥａの一端ＰＥｆと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの間、第１の部分ＰＥａの他端ＰＥｇと第２の端面６９のエッジ６９ｅとの間、第３の部分ＰＥｃの一端ＰＥｊと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの間、及び、第３の部分ＰＥｃの他端ＰＥｋと第２の端面６９のエッジ６９ｅとの間に設けられる。そして、押圧による分離を繰り返して、多数のレーザバーＬＢを作製する。
【００６６】
誘電体多層膜形成工程Ｓ１０では、レーザバーＬＢの第１の端面６７及び第２の端面６９に誘電体多層膜を形成して、レーザバー生産物を形成する。半導体レーザチップ形成工程Ｓ１１では、このレーザバー生産物を個々の半導体レーザのチップに分離する。以上のようにして、窒化物半導体レーザ素子１１が作製される。
【００６７】
図９の（ａ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程のスクライブ工程を示す図、（ｂ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程のレーザバー形成工程を示す図である。図１０の（ａ）は窒化物半導体レーザ素子１１の製造工程におけるオーミック電極４５の剥がれを模式的に示す図、（ｂ）は比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造工程におけるオーミック電極の剥がれを模式的に示す図である。図１１は、電流と光出力との関係を示す図である。図１１のグラフＰ１００は、比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により作製された窒化物半導体レーザ素子の電流−光出力特性を示すグラフである。グラフＰ１１は、図３の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により作製された窒化物半導体レーザ素子１１の電流−光出力特性を示すグラフである。
【００６８】
図９の（ａ）に示されるように、比較例の基板生産物ＳＰ１００では、パッド電極ＰＥの形状が基板生産物ＳＰと異なる。すなわち、基板生産物ＳＰ１００では、パッド電極ＰＥ１００は、第１方向に配列されたチップ上に切れ目なく連続して設けられている。
【００６９】
図９の（ｂ）に示されるように、基板生産物ＳＰ１００の第２の面１６３ｂを押圧することにより基板生産物ＳＰ１００の分離を行って、別の基板生成物ＳＰ１０１及びレーザバーＬＢ１００を形成する。このとき、第１方向に隣接するチップ間にパッド電極ＰＥ１００が連続して設けられているので、パッド電極ＰＥ１００を分離する必要がある。スクライブ溝６５ｂを用いて基板生産物ＳＰを分離する場合、第２方向に配列されたスクライブ溝６５ｂによって規定される切断ライン上において、分離のための押圧力がパッド電極ＰＥ１００及び電極ストライプＥＳ１００に加わる。この押圧力によりパッド電極ＰＥ１００及び電極ストライプＥＳ１００が引っ張られ、パッド電極ＰＥ１００及び電極ストライプＥＳ１００が分断されて、パッド電極ＰＥ１０１及びオーミック電極１４５が形成される。
【００７０】
このとき、このパッド電極ＰＥ１０１及びオーミック電極１４５に収縮力が作用する。この収縮力によって、半導体領域５３の表面から剥がれる方向にパッド電極ＰＥ１０１に力が作用する。したがって、分離のための押圧力によって、パッド電極ＰＥ１０１は半導体領域５３の表面から剥がれる。また、半導体領域５３の半極性面は、半導体領域５３のｃ面の表面とは原子配列が異なり、複数のボンダリーを有するので、ｃ面に比べ酸化されやすい。このため、半導体領域５３の表面と絶縁層、オーミック電極及びパッド電極との密着性は、ｃ面と絶縁層、オーミック電極及びパッド電極との密着性と比べて小さい。そして、オーミック電極１４５と半導体領域５３の表面との密着性は、オーミック電極１４５とパッド電極ＰＥ１０１との密着性よりも小さいので、図１０の（ｂ）に示されるように、パッド電極ＰＥ１０１とともにオーミック電極１４５が半導体領域５３の表面から剥がれてしまう。
【００７１】
一方、窒化物半導体レーザ素子１１の製造方法では、チップに設けられたパッド電極ＰＥと、当該チップと第１方向において隣り合うチップに設けられたパッド電極ＰＥとの間に所定の間隙を設けている。すなわち、基板生産物ＳＰが分割されて形成される第１の端面６７のエッジ６７ｅから離れてパッド電極ＰＥが半導体領域５３上に設けられ、基板生産物ＳＰが分割されて形成される第２の端面６９のエッジ６９ｅから離れてパッド電極ＰＥが半導体領域５３上に設けられる。スクライブ溝６５ｂを用いて基板生産物ＳＰを分離する場合、第２方向に配列されたスクライブ溝６５ｂによって規定される切断ライン上において、分離のための押圧力が電極ストライプＥＳに加わる。この押圧力により電極ストライプＥＳが引っ張られ、電極ストライプＥＳが分断されてオーミック電極４５が形成される。
【００７２】
このとき、図１０の（ａ）に示されるように、オーミック電極４５に収縮力が作用し、オーミック電極４５は半導体領域５３の表面から剥がれてしまう。しかしながら、パッド電極ＰＥには、分離のための押圧力が加わらないので、収縮力が作用しない。その結果、第１の端面６７及び第２の端面６９においてパッド電極ＰＥとともにオーミック電極が剥がれるのを抑制できる。また、オーミック電極４５は、パッド電極ＰＥによって半導体領域５３に押さえら付けられるので、オーミック電極４５の剥がれの量は、第１の端面６７のエッジ６７ｅ又は第２の端面６９のエッジ６９ｅからパッド電極ＰＥのエッジまでに抑えられる。この他にも、オーミック電極４５の膜厚が小さい場合は、収縮力が小さくなり、オーミック電極４５が半導体領域５３の表面から剥がれることが少なくなり、剥がれる量も小さくなる。
【００７３】
また、窒化物半導体レーザ素子において、オーミック電極が剥がれた部分は電流の非注入領域となる。比較例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法によって作製された窒化物半導体レーザ素子では、パッド電極ＰＥとともにオーミック電極４５が半導体領域５３の表面から剥がれてしまうので、レーザ共振器の両端部において非注入領域が大きくなる。一方、図３の製造方法によって作製された窒化物半導体レーザ素子１１では、第２の部分４７ｂの一端４７ｈと第１の端面２７のエッジ２７ｅとの距離Ｄ２１は１０μｍ以下であるので、オーミック電極４５の剥がれの量を第１の端面２７のエッジ２７ｅから１０μｍ以下に抑えることができる。また、窒化物半導体レーザ素子１１では、第２の部分４７ｂの他端４７ｉと第２の端面２９のエッジ２９ｅとの距離Ｄ２２は１０μｍ以下であるので、オーミック電極４５の剥がれの量を第２の端面２９のエッジ２９ｅから１０μｍ以下に抑えることができる。
【００７４】
この非注入領域が、導波路の端部から１０μｍより大きくなると、発光に要する駆動電流が大きくなる。このため、比較例の窒化物半導体レーザ素子では、窒化物半導体レーザ素子１１よりもレーザを発光させるための閾値電流が大きくなる。また、同じ駆動電流で比較した場合、窒化物半導体レーザ素子１１の光出力は、比較例の窒化物半導体レーザ素子の光出力よりも大きい。このように、図３の製造方法により作製された窒化物半導体レーザ素子１１によれば、窒化物半導体レーザ素子１１の発光特性の低下を抑制することが可能となる。
【００７５】
また、窒化物半導体レーザ素子１１では、活性層において発生した熱の一部は、オーミック電極４５を介してパッド電極４７に伝わり、パッド電極４７を介して放熱される。窒化物半導体レーザ素子１１の製造方法では、パッド電極ＰＥの第２の部分ＰＥｂの一端ＰＥｈと第１の端面６７のエッジ６７ｅとの距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極ＰＥの第２の部分ＰＥｂが電極ストライプＥＳ上に設けられる。このため、この製造方法によって作製された窒化物半導体レーザ素子１１では、活性層からの熱は、第１方向における端部付近においても、パッド電極４７を介して放熱される。また、窒化物半導体レーザ素子１１の製造方法では、パッド電極ＰＥの第２の部分ＰＥｂの他端ＰＥｉと第２の端面６９のエッジ６９ｅとの距離が１０μｍ以下となるように、パッド電極ＰＥの第２の部分ＰＥｂが電極ストライプＥＳ上に設けられる。このため、この製造方法によって作製された窒化物半導体レーザ素子１１では、活性層からの熱は、第３方向における端部付近においても、パッド電極４７を介して放熱される。したがって、この製造方法によれば、窒化物半導体レーザ素子１１の放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極４５の剥がれ量を低減できる。
【００７６】
本発明は、上記実施形態に記載されたものに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、放熱特性の劣化を低減するとともに、オーミック電極の剥がれ量を低減できる構造を有する窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供できる。
【符号の説明】
【００７８】
１１…窒化物半導体レーザ素子、１３…レーザ構造体、１７…基板、１７ａ…半極性主面、１９…半導体領域、２１…第１のクラッド層、２３…第２のクラッド層、２５…活性層、２７…第１の端面、２７ｅ…エッジ、２９…第２の端面、２９ｅ…エッジ、４５…オーミック電極、４７…パッド電極、４７ａ…第１の部分、４７ｂ…第２の部分、４７ｃ…第３の部分、４７ｈ…一端、４７ｉ…他端、４９…半導体リッジ（リッジ部）、５１…基板、５１ａ…半極性主面、５３…半導体領域、６３ａ…第１の面、６３ｂ…第２の面、６５…スクライブ溝、６７…第１の端面、エッジ…６７ｅ、６９…第２の端面、６９ｅ…エッジ、ＥＳ…電極ストライプ、ＬＢ…レーザバー、ＬＳ…レーザ構造体、ＮＸ…法線軸、ＰＥ…パッド電極、ＰＥａ…第１の部分、ＰＥｂ…第２の部分、ＰＥｃ…第３の部分、ＰＥｈ…一端、ＰＥｉ…他端、ＲＳ…リッジストライプ、ＳＰ…基板生産物、ＳＰ１…別の基板生産物。
【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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