(57)【要約】【課題】  エピタキシャル成長層中のクラックが抑制された高歩留の半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ＧａＮ基板１、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、ｐ型ＧａＮガイド層８、ＳｉＯ2ブロック層９、透明電極としてのＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１及びＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２を備え、ＳｉＯ2ブロック層９はＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５上方に位置し、開口部を有し、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は開口部内に形成され、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５の光を透過させ、クラッド層として機能する。【選択図】        図１
2006041491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体から構成される発光層と、
前記発光層上方に位置し、開口部を有し、第１誘電体から構成される電流阻止層と、
前記開口部内に形成され、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極とを備える
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記透明電極は、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記導電性酸化物は、錫が添加された酸化インジウム、アンチモンが添加された酸化錫、及び酸化亜鉛のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子は、さらに、前記開口部内に形成され、第２誘電体から構成される誘電体層を備え、
前記誘電体層は、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置し、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第２誘電体は、ＳｉＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子は、さらに、半導体から構成され、前記発光層と前記電流阻止層との間に位置し、前記透明電極と接するｐ型の光ガイド層を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記光ガイド層の不純物濃度は、前記発光層から前記透明電極に向かう方向に高くなる
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記光ガイド層は、Ｍｇが添加された半導体から構成される
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記半導体レーザ素子は、さらに、
前記透明電極上方に位置する金属膜と、
前記金属膜上方に位置する第１基板とを備え、
前記第１基板は、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向と垂直な劈開面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記金属膜は、Ａｕ及びＡｕＳｎの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記第１基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＳｉＣのうちのいずれかにより構成される
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記第１基板の劈開面は、＜１１０＞方向あるいは＜１−１００＞方向と平行である
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記発光層は、窒素を含む化合物半導体から構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記半導体レーザ素子は、さらに、前記発光層が形成される第２基板を備え、
前記第２基板は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＬｉＧａＯ2及びＬｉＡｌＯ2のうちのいずれかにより構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記第１誘電体は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１６】
前記透明電極は、Ｎｉを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１７】
第１基板上に、半導体から構成される発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層上方に、第１誘電体から構成される電流阻止層を形成する電流阻止層形成工程と、
前記電流阻止層に、開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部内に、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極を形成する透明電極形成工程とを含む
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記透明電極形成工程において、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明電極を形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、
前記開口部内に、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２誘電体から構成される誘電体層を形成する誘電体層形成工程を含み、
前記誘電体層形成工程において、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置するように誘電体層を形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、
前記透明電極上方に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、
第２基板上に第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、
前記第１金属膜と前記第２金属膜とを圧着する圧着工程と、
前記第１基板を除去する除去工程とを含み、
前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が前記第２基板の劈開面と垂直になるように圧着する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２１】
前記除去工程において、前記活性層が形成されていない前記第１基板裏面より光を照射することで、前記半導体レーザ素子から前記第１基板を分離させて前記第１基板を除去する
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２２】
前記除去工程において、パルス状に発振するレーザを光源として用いて光を照射する
ことを特徴とする請求項２１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２３】
前記除去工程において、水銀灯の輝線を光源として用いて光を照射する
ことを特徴とする請求項２１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２４】
前記除去工程において、前記第１基板裏面をスキャンするように光を照射する
ことを特徴とする請求項２１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２５】
前記除去工程において、前記第１基板を研磨することで前記第１基板を除去する
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２６】
前記第１金属膜形成工程あるいは前記第２金属膜形成工程において、Ａｕ及びＡｕＳｎの少なくとも１つを含む第１金属膜あるいは第２金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２７】
前記第２金属膜形成工程において、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＳｉＣのうちのいずれかにより構成される第２基板上に前記第２金属膜を形成する
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２８】
前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が＜１１０＞方向あるいは＜１−１００＞方向と平行になるように圧着する
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２９】
前記発光層形成工程において、窒素を含む化合物半導体から構成される発光層を形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３０】
前記発光層形成工程において、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＬｉＧａＯ2及びＬｉＡｌＯ2のうちのいずれかにより構成される第１基板上に前記発光層を形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の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、例えば高密度光ディスクの書き込み・読み出し用光源の青紫色半導体レーザ素子に適用される半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮに代表される３−５族窒化物化合物半導体（ＩｎＧａＡｌＮと表記）は、大きな
禁制帯幅（室温ＧａＮで３．４ｅＶ）を有し、緑色から紫外の波長領域で発光するデバイスを実現可能な材料として注目されてきた。これまでに各種表示や信号機用等でＩｎＧａＡｌＮを用いた緑色・青色発光ダイオードが商品化されて広く普及している。また、蛍光体を青色発光ダイオードや紫外発光ダイオードで励起することで白色光を発する白色発光ダイオードも商品化され、液晶バックライト用等で使用されている。ＩｎＧａＡｌＮの応用分野として、発光ダイオードに次いで期待されているのが次世代高密度光ディスク用光源に応用可能な青紫色半導体レーザ素子である。実用化に向けては高速書き込みに対応するための高出力化及び長寿命化が必要不可欠であるが、エピタキシャル成長技術の進展に伴う低欠陥化、デバイス構造・プロセス開発の進展に伴う高性能化を通して、これらは次世代光ディスクの仕様をほぼ満足するレベルにまで達している。今後は、出力スペックを満たし、かつ量産性に優れた高歩留まり・低コストで生産可能な青紫色半導体レーザ素子の開発が必要である。
【０００３】
以下、これまでに報告のある高出力青紫色半導体レーザ素子の構造について説明する。
図７は、従来のＧａＮ系青紫色半導体レーザ素子（例えば、非特許文献１参照）の構造を示す断面図である。
【０００４】
この青紫色半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２、サファイア基板１３、Ｎｉ／Ａｕ電極２１、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０、ｐ型ＧａＮコンタクト層２３及びＳｉＯ2パッシベーション膜２２を備える。
【０００５】
サファイア基板１３上には、例えば有機金属気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition :MOCVD法）等を用いたエピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０及びｐ型ＧａＮコンタクト層２１が順次形成されている。
【０００６】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０及びｐ型ＧａＮコンタクト層２１は、その一部がエッチングされており、ストライプ状の凸部を形成している。ＳｉＯ2パッシベーション膜２２は、この凸部の側壁を覆う形で形成されている。凸部の最上部において、ＳｉＯ2パッシベーション膜２２には開口部が設けられており、Ｎｉ／Ａｕ電極１９及びＴｉ／Ａｕパッド電極１１がｐ型側のオーミック電極として形成されている。このとき、ｎ型ＧａＮ層２が露出するように、エピタキシャル成長層の一部がエッチングされており、露出するｎ型ＧａＮ層２上には、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２がｎ型側のオーミック電極として形成されている。
【０００７】
上記構造を有する青紫色半導体レーザ素子において、凸部は半導体レーザ素子の導波路ストライプとして機能し、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からの４０５ｎｍの発光は、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０とＳｉＯ2パッシベーション膜２２との屈折率差により凸部内に閉じ込められる。このような、いわゆるリッジ導波路構造により、青紫色レーザが実現されている。
【非特許文献１】S.Nakamura et. al., "The Blue Laser Diode" , Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York: p255
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図７に示される従来のリッジ構造を有する半導体レーザ素子及びその製造方法では、活性層に垂直方向の光の閉じ込め係数を十分に大きくする目的で、具体的にはＡｌ組成７％のＡｌＧａＮであればｎ型クラッド層の膜厚を１μｍ、ｐ型クラッド層の膜厚を０．５μｍにして合計１．５μｍ程度のクラッド層を形成する必要がある。しかしながら、従来の半導体レーザ素子のエピタキシャル成長層では、ｎ型ＧａＮ層にてサファイア基板との格子不整合は十分緩和されており、その上に形成するＡｌＧａＮ層は、ＧａＮ層に格子整合すべく結晶歪みを有しながら結晶成長している。ＡｌＧａＮはＧａＮに比べ格子定数が小さいために、ＡｌＧａＮ層は、引張り歪みを有しながら結晶成長している。このため、結晶成長中あるいは結晶成長後に、ＡｌＧａＮ層にクラックが発生しやすくなる。このクラックは、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が大きい程、あるいはＡｌＧａＮ層の膜厚が大きい程、発生しやすい。従って、クラックを抑制する方法として、Ａｌ組成を減らす、あるいは膜厚を薄くする方法が考えられるが、半導体レーザ素子にて十分な垂直光閉じ込めを得るためには、前述の通り組成７％のＡｌ組成と１．５μｍ程度の膜厚が必要であるため、この方法ではＡｌＧａＮ層のクラックを抑制できない。また、低閾値電流を実現するためには、光分布のピークと利得のピークとを一致させる必要があるため、ｐ型クラッド層の膜厚を０．５μｍ以下にすることができず、この方法ではＡｌＧａＮ層のクラックを抑制できない。
【０００９】
また、一般に用いられているＭＯＣＶＤ法にてＡｌＧａＮをエピタキシャル成長させる場合には、例えばＴＭＡ（Tri-Methyl Aluminium）等のＡｌソースとＮＨ3等のＮソースとの気相反応のため、十分な結晶成長速度が得にくく、例えば１μｍ／ｈｏｕｒ以上の速度を得ることが非常に困難である。その結果、ＡｌＧａＮを多く含む半導体層を形成するためのエピタキシャル成長の成長速度は遅くなるので、ＡｌＧａＮ層をクラッド層とする従来の半導体レーザ素子は高コストとなる。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、エピタキシャル成長層中のクラックが抑制された高歩留まりの半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、エピタキシャル成長時間が短縮された低コストの半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ素子は、半導体から構成される発光層と、前記発光層上方に位置し、開口部を有し、第１誘電体から構成される電流阻止層と、前記開口部内に形成され、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、透明電極により構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、ＡｌＧａＮ層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。
【００１４】
ここで、前記透明電極は、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有してもよい。
【００１５】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、導電性酸化物により構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００１６】
また、前記導電性酸化物は、錫が添加された酸化インジウム、アンチモンが添加された酸化錫、及び酸化亜鉛のうちのいずれかであってもよい。
【００１７】
このような構成とすることにより、透明電極の屈折率はＳｉＯ2やＳｉＮ等の誘電体よりも大きくなり、また抵抗率は１０-3Ωｃｍ以下と小さくなるので、透明電極を導波路及び電極として機能させることができ、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００１８】
また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記開口部内に形成され、第２誘電体から構成される誘電体層を備え、前記誘電体層は、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置し、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有してもよい。
【００１９】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、薄い透明電極と高屈折率の誘電体層とにより構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。さらに、高屈折率の誘電体層を導波路として機能させることができるので、導波路内における吸収が少なくなる。その結果、高出力の半導体レーザ素子が実現される。
【００２０】
また、前記第２誘電体は、ＳｉＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかであってもよい。
【００２１】
このような構成とすることにより、気相堆積法あるいはスパッタ法等により、再現性良く同じ屈折率の誘電体膜を容易に形成することができるので、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００２２】
また、前記半導体レーザ素子は、さらに、半導体から構成され、前記発光層と前記電流阻止層との間に位置し、前記透明電極と接するｐ型の光ガイド層を備えてもよい。
【００２３】
このような構成とすることにより、透明電極とのオーミック接触を確保できるようになるので、直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。例えば、１Ωｃｍ以下の抵抗率が可能となる。
【００２４】
また、前記光ガイド層の不純物濃度は、前記発光層から前記透明電極に向かう方向に高くなってもよい。
【００２５】
このような構成とすることにより、光ガイド層に対する透明電極のコンタクト抵抗を低減することができるので、更に直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。
【００２６】
また、前記光ガイド層は、Ｍｇが添加された半導体から構成されてもよい。
このような構成とすることにより、ｐ型ガイド層として大きなキャリア濃度を有するｐ型ＧａＮ系半導体を用いて、透明電極とのコンタクト抵抗を低減することができるので、直列抵抗・直列電圧の小さな半導体レーザ素子を実現することができる。
【００２７】
また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記透明電極上方に位置する金属膜と、前記金属膜上方に位置する第１基板とを備え、前記第１基板は、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向と垂直な劈開面を有してもよい。
【００２８】
このような構成とすることにより、一般に劈開性に乏しい透明電極を基板と共に劈開することができるので、共振器ミラーの反射率が高く、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００２９】
また、前記金属膜は、Ａｕ及びＡｕＳｎの少なくとも１つを含んでもよい。
このような構成とすることにより、金属膜を加熱し、共晶化することにより、異種基板を貼り合わせることができ、例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３０】
また、前記第１基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＳｉＣのうちのいずれかにより構成されてもよい。
【００３１】
このような構成とすることにより、貼り合わせる基板が結晶性・劈開性に優れた基板となるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３２】
また、前記第１基板の劈開面は、＜１１０＞方向あるいは＜１−１００＞方向と平行であってもよい。
【００３３】
このような構成とすることにより、劈開面の平坦性が向上するので、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３４】
また、前記発光層は、窒素を含む化合物半導体から構成されてもよい。
このような構成とすることにより、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを抑制することができるので、高歩留まりの青紫色半導体レーザ素子を実現することができる。また、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの青紫色半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３５】
また、前記半導体レーザ素子は、さらに、前記発光層が形成される第２基板を備え、前記第２基板は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＬｉＧａＯ2及びＬｉＡｌＯ2のうちのいずれかにより構成されてもよい。
【００３６】
このような構成とすることにより、基板上に結晶性に優れたエピタキシャル成長層を形成することができるので、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３７】
また、前記第１誘電体は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかであってもよい。
【００３８】
このような構成とすることにより、気相堆積法あるいはスパッタ法等により、再現性良く同じ屈折率の誘電体膜を容易に形成することができるので、歩留まりが高く、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００３９】
また、前記透明電極は、Ｎｉを含んでもよい。
このような構成とすることにより、例えばＮｉ／ＩＴＯあるいはＮｉ／Ａｕ等により透明電極を形成し、ＧａＮにより構成される光ガイド層に対するコンタクト抵抗を低減することができるので、直列抵抗が小さく、低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００４０】
また、本発明は、第１基板上に、半導体から構成される発光層を形成する発光層形成工程と、前記発光層上方に、第１誘電体から構成される電流阻止層を形成する電流阻止層形成工程と、前記電流阻止層に、開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に、前記発光層の光に対して透明であり、クラッド層として機能する透明電極を形成する透明電極形成工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法とすることもできる。
【００４１】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、透明電極により構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、ＡｌＧａＮ層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。
【００４２】
ここで、前記透明電極形成工程において、導電性酸化物から構成され、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する透明電極を形成してもよい。
【００４３】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、導電性酸化物により構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００４４】
また、前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、前記開口部内に、前記電流阻止層の屈折率よりも大きく、前記発光層の屈折率よりも小さな屈折率を有する第２誘電体から構成される誘電体層を形成する誘電体層形成工程を含み、前記誘電体層形成工程において、前記透明電極を挟んで前記発光層上方に位置するように誘電体層を形成してもよい。
【００４５】
このような構成とすることにより、半導体レーザ構造において、クラッド層をエピタキシャル成長層ではなく、薄い透明電極と高屈折率の誘電体層とにより構成でき、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚を薄くできるので、層中のストレスを低減し、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを低減できる。その結果、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。さらに、高屈折率の誘電体層を導波路として機能させることができるので、導波路内における吸収が少なくなる。その結果、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。
【００４６】
また、前記半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、前記透明電極上方に第１金属膜を形成する第１金属膜形成工程と、第２基板上に第２金属膜を形成する第２金属膜形成工程と、前記第１金属膜と前記第２金属膜とを圧着する圧着工程と、前記第１基板を除去する除去工程とを含み、前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が前記第２基板の劈開面と垂直になるように圧着してもよい。
【００４７】
このような構成とすることにより、第１金属膜及び第２金属膜の圧着後における例えば加熱による共晶化により異種基板を貼り合わせ、さらに基板を分離することで例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００４８】
また、前記除去工程において、前記活性層が形成されていない前記第１基板裏面より光を照射することで、前記半導体レーザ素子から前記第１基板を分離させて前記第１基板を除去してもよい。
【００４９】
このような構成とすることにより、再現性良く大面積の基板を分離することができるので、研磨による基板分離が困難である場合でも、容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
【００５０】
また、前記除去工程において、パルス状に発振するレーザを光源として用いて光を照射してもよい。
【００５１】
このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光の出力パワーを増大させることができるので、更に容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
【００５２】
また、前記除去工程において、水銀灯の輝線を光源として用いて光を照射してもよい。
このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光のスポットサイズを大きくすることができるので、基板分離に要する時間を短くすることが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
【００５３】
また、前記除去工程において、前記第１基板裏面をスキャンするように光を照射してもよい。
【００５４】
このような構成とすることにより、基板分離に用いられる光の光源のビームサイズに影響されることなく、大面積の基板を分離することができるので、容易に基板を分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
【００５５】
また、前記除去工程において、前記第１基板を研磨することで前記第１基板を除去してもよい。
【００５６】
このような構成とすることにより、大面積の基板を低コストに分離することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を実現することができる。
【００５７】
また、前記第１金属膜形成工程あるいは前記第２金属膜形成工程において、Ａｕ及びＡｕＳｎの少なくとも１つを含む第１金属膜あるいは第２金属膜を形成してもよい。
【００５８】
このような構成とすることにより、金属膜を加熱し、共晶化することにより、異種基板を貼り合わせることができ、例えば放熱に優れた基板あるいは劈開性に優れた基板への転写が可能になるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００５９】
また、前記第２金属膜形成工程において、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ及びＳｉＣのうちのいずれかにより構成される第２基板上に前記第２金属膜を形成してもよい。
【００６０】
このような構成とすることにより、貼り合わせる基板が結晶性・劈開性に優れた基板となるので、長寿命で低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００６１】
また、前記圧着工程において、前記半導体レーザ素子の導波路に沿う方向が＜１１０＞方向あるいは＜１−１００＞方向と平行になるように圧着してもよい。
【００６２】
このような構成とすることにより、劈開面の平坦性が向上するので、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００６３】
また、前記発光層形成工程において、窒素を含む化合物半導体から構成される発光層を形成してもよい。
【００６４】
このような構成とすることにより、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックを抑制することができるので、高歩留まりの半導体レーザ素子を実現することができる。また、短時間で結晶成長を行えるので、低コストの半導体レーザ素子を実現することができる。
【００６５】
また、前記発光層形成工程において、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＬｉＧａＯ2及びＬｉＡｌＯ2のうちのいずれかにより構成される第１基板上に前記発光層を形成してもよい。
【００６６】
このような構成とすることにより、基板上に結晶性に優れたエピタキシャル成長層を形成することができるので、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体レーザ素子及びその製造方法によれば、高歩留まりの半導体レーザ素子を実現できる。また、低コストの半導体レーザ素子を実現できる。また、低動作電流の半導体レーザ素子を実現できる。また、高出力の半導体レーザ素子を実現できる。また、低閾値電流・低動作電流の半導体レーザ素子を実現できる。また、長寿命の半導体レーザ素子を実現できる。
【００６８】
高出力動作時の電流−光出力特性におけるキンクの発生を抑制し、安定した単一横モード高出力レーザ素子を得るための設計マージンを大きくすることができる。また、屈折率差を精密に制御することで、自己発振型の低雑音レーザ素子の構造設計における設計マージンを大きくすることができる。さらに、再成長部分での界面抵抗を小さくし、ｐ型ＧａＮ層上の電極面積を大きくできるので、直列抵抗が小さく、低動作電圧の半導体レーザ素子が実現される。さらにまた、ｎ型ＧａＮクラッド層下部に例えばｎ型ＡｌＧａＮ層が形成される構成とし、クラッド層内にさらに屈折率差を設けることにより、活性層に垂直な光閉じ込め係数ΓVを高く保ちつつ、垂直拡がり角θVを小さくする構造設計が可能であり、低閾値電流かつ光ディスク用途にてビーム利用効率の高い特性の半導体レーザ素子が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、本発明の実施の形態における半導体レーザ素子及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００７０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【００７１】
この半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板１、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、発光層としてのＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、光ガイド層としてのｐ型ＧａＮガイド層８、電流阻止層としてのＳｉＯ2ブロック層９、透明電極としてのＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１及びＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２を備える。
【００７２】
ＧａＮ基板１上には、例えばＭＯＣＶＤ法等を用いたエピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、及びｐ型ＧａＮガイド層８が順次形成されている。すなわち、ＧａＮ基板１上には、窒化物半導体層が形成されている。このとき、電流注入により、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からは４０５ｎｍの青紫色発光が生じる。また、ｐ型ＧａＮガイド層８の不純物濃度は、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０に向かう方向に高くなる。
【００７３】
ｐ型ＧａＮガイド層８上に形成されたＳｉＯ2ブロック層９には、例えば幅２μｍのストライプ状（ストライプ方向は、図１のＡ方向）の開口部が形成されている。ｐ型ＧａＮガイド層８及びＳｉＯ2ブロック層９上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０が形成されている。このＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０上には、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１が形成されており、ＧａＮ基板１裏面には、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２が形成されている。
【００７４】
Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、ｐ型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、抵抗率が１０-4Ωｃｍ以下であり、ｐ型ＧａＮガイド層８へのオーミック電極として機能する。例えば、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０のｐ型ＧａＮガイド層８に対するコンタクト抵抗は、１０-3Ωｃｍ2以下となる。
【００７５】
Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０では、コンタクト抵抗低減のためのＯ2雰囲気下でのシンタにより、界面のＮｉが表面に拡散してＮｉＯに変質するため、活性層からの発光に対しての吸収は小さく、活性層からの光は透過する。また、波長４０５ｎｍでのＩＴＯの屈折率は２．１であり、波長４０５ｎｍでのＳｉＯ2の屈折率は１．４６であるため、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０の屈折率は、ＳｉＯ2ブロック層９の屈折率よりも大きい。さらに、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０の屈折率は、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５の屈折率である約２．３よりも小さく、かつＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５の屈折率に近い。
【００７６】
上記構造を有する半導体レーザ素子において、ＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部内に埋め込まれたＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０とＳｉＯ2ブロック層９との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０に光が閉じ込められる。
【００７７】
これによって、従来の半導体レーザ素子におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、多結晶あるいはアモルファス状のＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０に置き換えられる。よって、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、層中のストレスが低減され、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減される。その結果、ＡｌＧａＮ層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。
【００７８】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、ｐ型ガイド層上のＳｉＯ2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、ｐ型クラッド層及びｐ型オーミック電極を兼ねるＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長時間を短くできるので、低コスト化を実現できる。
【００７９】
なお、本実施の形態の半導体レーザ素子において、半導体レーザ構造はＧａＮ基板上に形成されるとした。しかし、半導体レーザ構造は、例えば１０6ｃｍ-2台の転位密度を実現できる限りは、ストライプ状にパターニングされた例えばＳｉＯ2等の絶縁膜上方の低転位化された部分に導波路ストライプが位置するように、横方向成長（Epitaxial Lateral Overgrowth: ELOG）を用いて他の基板上に形成されてもよい。また、半導体レーザ構造は、低転位化のために、例えばサファイア基板上のＡｌＮ層上に形成されてもよい。
【００８０】
また、クラッド層及びｐ型電極として機能する透明電極として、錫が添加された酸化インジウム（ＩＴＯ）とＮｉとから構成されるＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極を例示した。しかし、レーザ光（４０５ｎｍの青紫色発光）に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料（ＳｉＯ2）の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあり、かつｐ型層（ｐ型ＧａＮ層）に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばアンチモンが添加された酸化錫（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）あるいは単層のＩＴＯ等の導電性酸化物から構成されてもよい。この場合にも、ｐ型ＧａＮガイド層上のブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、ｐ型クラッド層及びｐ型オーミック電極を兼ねる透明電極を形成することにより、高歩留まり及び低コスト化を実現できる。
【００８１】
また、ブロック層はＳｉＯ2から構成されるとしたが、誘電体から構成されればこれに限られず、例えばＳｉＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2あるいはＴａ2Ｏ5から構成されてもよい。
【００８２】
次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図２Ａ〜図２Ｄに示す断面図に沿って説明する。
【００８３】
まず、図２Ａに示されるように、例えば転移密度が１０6ｃｍ-2台のＧａＮ基板１の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７及びｐ型ＧａＮガイド層８を形成する。このとき、ｎ型層は例えばＳｉＨ4ガスを用いたＳｉドープにより形成され、ｐ型層は例えばＣｐ2Ｍｇを用いたＭｇドープにより形成される。
【００８４】
次に、図２Ｂに示されるように、例えばＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いた気相堆積法（Chemical Vapor Deposition: CVD法）により、ｐ型ＧａＮガイド層８上に約５００ｎｍ厚のＳｉＯ2ブロック層９を形成する。その後、ＳｉＯ2ブロック層９上に、ストライプ状の開口部（ストライプ幅は約２μｍ）を有するフォトレジストを形成する。このフォトレジストをマスクとして、例えばＣＦ4ガス及びＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）を行い、ＳｉＯ2ブロック層９の一部を選択的に除去する。
【００８５】
次に、図２Ｃに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、ＳｉＯ2ブロック層９及びストライプ状の開口部内のｐ型ＧａＮガイド層８上に、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０を形成する。その後、ｐ型層のコンタクト抵抗低減のために、例えば６００℃、Ｏ2雰囲気中でシンタを行う。このシンタによりＮｉはＮｉＯとしてＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０表面付近に移動するので、クラッド層内での光吸収による内部損失はレーザ発振に必要なレベルまで小さくなる。このとき、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０の劈開性及び配向性を向上させるためには、パルスレーザデポジション（Pulsed Laser Deposition: PLD）と呼ばれるエキシマレーザによるアブレーション法によりＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０を形成することが望ましい。なお、ｐ型ＧａＮガイド層８の最表面には、コンタクト抵抗を低減する目的で、Ｍｇ濃度がｐ型ＧａＮガイド層８内部よりも大きな層が形成されてもよい。
【００８６】
次に、図２Ｄに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０上に、ｐ型層へのパッド電極としてＴｉ／Ａｕパッド電極１１を形成する。その後、ＧａＮ基板１を例えば１５０μｍになるまで研磨して薄膜化し、ＧａＮ基板１裏面にｎ型層へのオーミック電極としてＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２を形成する。続いて、ストライプ方向と垂直な方向にウエハを劈開し、半導体レーザ素子の共振器ミラーを形成する。これによって、図１に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。このとき、劈開面の平坦性を向上させて高反射率のミラーを形成するためには、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０の配向性が高い方が良い。
【００８７】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、ＧａＮ系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【００８８】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、ｐ型層の層厚がドライエッチングのエッチングレートにより決定されず、ｐ型ガイド層のエピタキシャル成長厚のみで決定される。高出力半導体レーザ素子の構造設計の観点では導波路側面のｐ型層の層厚の制御が非常に重要であり、ｐ型層の層厚が変化すれば、電流−光特性におけるキンクが発生する光出力のレベル（キンクレベル）が変化すると共に、接合面に平行な方向のビーム拡がり角（水平拡がり角）も大きく変化する。よって、光ディスク光源への適用を考える上で非常に重要なｐ型層の層厚の制御が容易になるので、ｐ型層の層厚の再現性及び均一性が向上し、歩留まりを向上させることが可能な高出力半導体レーザ素子を実現することができる。
【００８９】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【００９０】
この半導体レーザ素子は、サファイア基板１３、ｎ型ＧａＮ層２、ＳｉＯ2マスク１４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、ｐ型ＧａＮガイド層８、ＳｉＯ2ブロック層９、透明電極としてのＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６、誘電体層としてのＮｂ2Ｏ5クラッド層１５、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１及びＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２を備える。
【００９１】
サファイア基板１３上には、例えばＭＯＣＶＤ法等を用いたエピタキシャル成長法により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７及びｐ型ＧａＮガイド層８が順次形成されている。このとき、電流注入により、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からは４０５ｎｍの青紫色発光が生じる。また、ｐ型ＧａＮガイド層８の不純物濃度は、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６に向かう方向に高くなる。
【００９２】
ｎ型ＧａＮ層２内には、マスク幅が例えば１０μｍのストライプ状のＳｉＯ2マスク１４が形成されている。このＳｉＯ2マスク１４は、サファイア基板１３上にｎ型ＧａＮ層２の一部を形成し、その上にＳｉＯ2マスク１４を形成した後、ＳｉＯ2マスク１４を覆うように、ｎ型ＧａＮ層２の一部上に残りのｎ型ＧａＮ層２を横方向成長させることで形成される。ＳｉＯ2マスク１４の上方のエピタキシャル成長層では、転位密度が１０6ｃｍ-2台になり、それ以外のエピタキシャル成長層の１０9ｃｍ-2台という転位密度から低減される。
【００９３】
ｐ型ＧａＮガイド層８上に形成されたＳｉＯ2ブロック層９には、例えば幅５μｍのストライプ状（ストライプ方向は、図３のＡ方向）の開口部が形成されている。ＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部は、ＳｉＯ2マスク１４上方に位置し、導波路は転位密度が小さな部分に形成される。ｐ型ＧａＮガイド層８及びＳｉＯ2ブロック層９上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにＮｂ2Ｏ5クラッド層１５及びＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６が選択的に形成されている。このＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６と接するようにＮｂ2Ｏ5クラッド層１５上には、Ｔｉ／Ａｕパッド電極１１がｐ型層のパッド電極として形成されている。Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５は、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６を介してｐ型ＧａＮガイド層８上に形成される。ｎ型層の電極としてのＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２は、エピタキシャル成長層及びＳｉＯ2ブロック層９の一部を選択的に除去することにより露出したｎ型ＧａＮ層２の表面に形成されている。
【００９４】
Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６は、ｐ型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６は、ｐ型ＧａＮガイド層８へのオーミック電極として機能する。例えば、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６のｐ型ＧａＮガイド層８に対するコンタクト抵抗は、１０-3Ωｃｍ2以下となる。
【００９５】
ここで、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６の膜厚は、例えば約１０ｎｍ以下であるため、活性層からの発光に対しての吸収は小さく、活性層からの光は透過する。
【００９６】
また、波長４０５ｎｍでのＳｉＯ2ブロック層９の屈折率は１．４６であり、波長４０５ｎｍでのＮｂ2Ｏ5クラッド層１５の屈折率は２．１であるため、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５の屈折率は、ＳｉＯ2ブロック層９の屈折率よりも大きい。さらに、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５の屈折率は、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５の屈折率である約２．３よりも小さく、かつＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５の屈折率に近い。
【００９７】
上記構造を有する半導体レーザ素子において、ＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部内に埋め込まれたＮｂ2Ｏ5クラッド層１５及びＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６は、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５とＳｉＯ2ブロック層９との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたＮｂ2Ｏ5クラッド層１５及びＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６に光が閉じ込められる。
【００９８】
これによって、従来の半導体レーザ素子におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、アモルファス状のＮｂ2Ｏ5クラッド層１５及びＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６に置き換えられる。よって、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、層中のストレスが低減され、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減される。その結果、ＡｌＧａＮ層で生じるクラックの影響を受けにくくなるので、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層の一部が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。
【００９９】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、ｐ型ガイド層上のＳｉＯ2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層及びＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長層厚を薄くし、成長時間を短くできるので、結果として低コスト化を実現できる。
【０１００】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５がクラッド層として機能する。よって、第１の実施の形態の半導体レーザ素子と比較して導波路内における光吸収を少なくすることができるので、高出力の半導体レーザ素子を実現することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、ＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部は、ＳｉＯ2マスク１４上方に位置する。よって、活性層及び導波路は転位密度が小さな部分に形成されるので、長寿命の半導体レーザ素子を実現することができる。
【０１０２】
なお、本実施の形態の半導体レーザ素子において、半導体レーザ構造は、低転位化された部分に導波路ストライプが位置するように、横方向成長を用いてサファイア基板上に形成されるとした。しかし、半導体レーザ構造は、例えば１０6ｃｍ-2台の転位密度を実現できる限りは、ＧａＮ基板上に形成されてもよい。また、半導体レーザ構造は、低転位化のために、例えばサファイア基板上のＡｌＮ層上に形成されてもよい。
【０１０３】
また、クラッド層として機能する誘電体層として、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層を例示した。しかし、レーザ光（４０５ｎｍの青紫色発光）に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料（ＳｉＯ2）の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあればこれに限られず、誘電体層は、例えばＳｉＮ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2あるいはＴａ2Ｏ5等の誘電体から構成されてもよい。また同様に、クラッド層及びｐ型電極として機能する透明電極として、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極を例示した。しかし、レーザ光（４０５ｎｍの青紫色発光）に対する吸収が十分に小さく、ｐ型層（ｐ型ＧａＮ層）に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばＡＴＯ、ＺｎＯあるいは単層のＩＴＯから構成されてもよい。
【０１０４】
次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図４Ａ〜図４Ｆに示す断面図に沿って説明する。
【０１０５】
まず、図４Ａに示されるように、例えばサファイア基板１３の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型ＧａＮ層２を形成する。その後、ｎ型ＧａＮ層２上に、例えばＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いたＣＶＤ法により、約１００ｎｍ厚のＳｉＯ2マスク１４を形成する。続いて、例えばフォトレジストをマスクとしたフッ化水素（ＨＦ）水溶液を用いた選択エッチングにより、幅が約５μｍのストライプ状の開口部をＳｉＯ2マスク１４に形成し、幅が約１０μｍのストライプ状のＳｉＯ2マスク１４を形成する。
【０１０６】
次に、図４Ｂに示されるように、ＳｉＯ2マスク１４の開口部で露出したｎ型ＧａＮ層２から成長が生じるように、例えばＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７及びｐ型ＧａＮガイド層８を形成する。この結晶成長においては、ＳｉＯ2マスク１４上に横方向成長するように結晶成長が行われるので、ＳｉＯ2マスク１４上方に位置するエピタキシャル成長層では貫通転位密度が大幅に減少し、結果として１０6ｃｍ-2台の転位密度となる。このとき、ｎ型層は例えばＳｉＨ4ガスを用いたＳｉドープにより形成され、ｐ型層は例えばＣｐ2Ｍｇを用いたＭｇドープにより形成される。
【０１０７】
次に、図４Ｃに示されるように、ＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＮガイド層８上に約５００ｎｍ厚のＳｉＯ2ブロック層９を形成する。その後、ＳｉＯ2ブロック層９上に、ストライプ状の開口部（ストライプ幅は約２μｍ）を有するフォトレジストを形成する。このフォトレジストをマスクとして、例えばＲＩＥを行い、ＳｉＯ2ブロック層９の一部を選択的に除去する。
【０１０８】
次に、図４Ｄに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、ＳｉＯ2ブロック層９及びストライプ状の開口部内のｐ型ＧａＮガイド層８上に、ｐ型オーミック電極としてのＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６を形成する。その後、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、少なくとも一部がＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部内に形成されるように、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６上にストライプ状のＮｂ2Ｏ5クラッド層１５を形成する。このとき、ｐ型層のコンタクト抵抗低減のために、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６あるいはＮｂ2Ｏ5クラッド層１５形成後に、例えば６００℃、Ｏ2雰囲気中でシンタを行う。このシンタによりＮｉはＮｉＯとしてＮｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６表面付近に移動するので、クラッド層内での光吸収による内部損失はレーザ発振に必要なレベルまで小さくなる。なお、ｐ型ＧａＮガイド層８の最表面には、コンタクト抵抗を低減する目的で、Ｍｇ濃度がｐ型ＧａＮガイド層８内部よりも大きな層が形成されてもよい。
【０１０９】
次に、図４Ｅに示されるように、例えばＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）エッチングのようなドライエッチングを用いて、ｎ型ＧａＮ層２の表面が露出するように、エピタキシャル成長層及びＳｉＯ2ブロック層９の一部を選択的に除去する。ここでは、導波路ストライプであるＳｉＯ2ブロック層９の開口部パターンに平行に開口部を有する形でｎ型ＧａＮ層２の表面が露出している。
【０１１０】
次に、図４Ｆに示されるように、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５を覆い、Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極１６と接するようにＮｂ2Ｏ5クラッド層１５上に、ｐ型層のパッド電極としてＴｉ／Ａｕパッド電極１１を形成する。その後、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、ｎ型ＧａＮ層２上にＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２及びＴｉ／Ａｕパッド電極１１を形成する。これによって、図３に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。このとき、劈開面の平坦性を向上させて高反射率のミラーを形成するためには、Ｎｂ2Ｏ5クラッド層１５の配向性が高い方が良く、ＰＬＤ等の製法によりＮｂ2Ｏ5クラッド層１５を形成することが望ましい。
【０１１１】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、ＧａＮ系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【０１１２】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、ｐ型層の層厚がドライエッチングのエッチングレートにより決定されず、ｐ型ガイド層のエピタキシャル成長厚のみで決定される。よって、電流−光特性における安定したキンクレベル、及び安定した水平拡がり角を得ることができるので、歩留まりを向上させることが可能な高出力半導体レーザ素子を実現することができる。
【０１１３】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【０１１４】
この半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７、ｐ型ＧａＮガイド層８、ＳｉＯ2ブロック層９、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０、金属膜としてのＴｉ／Ａｕ電極３０、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２、金属膜としてのＡｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極１７、低抵抗ＳｉＣ基板１８及びＮｉ／Ａｕ電極１９を備える。
【０１１５】
ｎ型ＧａＮ層２上には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７及びｐ型ＧａＮガイド層８が順次形成されている。このとき、電流注入により、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５からは４０５ｎｍの青紫色発光が生じる。
【０１１６】
ｐ型ＧａＮガイド層８上に形成されたＳｉＯ2ブロック層９には、ストライプ状（ストライプ方向は、図５のＡ方向）の開口部が形成されている。ｐ型ＧａＮガイド層８及びＳｉＯ2ブロック層９上には、そのストライプ状の開口部を埋め込むようにＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０が形成されている。このＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０及びＳｉＯ2ブロック層９上には、Ｔｉ／Ａｕ電極３０が形成されており、Ｔｉ／Ａｕ電極３０上には、Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極１７、低抵抗ＳｉＣ基板１８及びｐ型層へのオーミック電極として機能するＮｉ／Ａｕ電極１９が順次形成されている。ｎ型層へのオーミック電極として機能するＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２は、ｎ型ＧａＮ層２上に形成されている。
【０１１７】
Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、ｐ型層へのオーミック電極として機能する。つまり、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、ｐ型ＧａＮガイド層８へのオーミック電極として機能する。
【０１１８】
ここで、エピタキシャル成長層は、エピタキシャル成長層の劈開方向と低抵抗ＳｉＣ基板１８の劈開方向とが一致するように、Ｔｉ／Ａｕ電極３０及びＡｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極１７を介して低抵抗ＳｉＣ基板１８に貼り合わされた後、結晶成長に用いられた例えばサファイア基板より分離される。このとき、低抵抗ＳｉＣ基板１８の劈開面がストライプ方向、つまり半導体レーザ素子の導波路に沿う（共振器方向）と垂直になるようにエピタキシャル成長層と低抵抗ＳｉＣ基板１８とを貼り合わせる。
【０１１９】
上記構造を有する半導体レーザ素子において、ＳｉＯ2ブロック層９のストライプ状の開口部内に埋め込まれたＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０は、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０とＳｉＯ2ブロック層９との屈折率差により、青紫色レーザの導波路、つまり導波路ストライプ内に光を閉じ込めるクラッド層として機能し、この開口部内に形成されたＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０に光が閉じ込められる。
【０１２０】
これによって、第１の実施の形態の半導体レーザ素子と同様に、エピタキシャル成長層中のＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、エピタキシャル成長中あるいはエピタキシャル成長後に生じるクラックが低減され、高歩留まりの半導体レーザ素子が実現される。また同時に、エピタキシャル成長層の層厚、特に成長速度が遅く、成長に長時間を要するＡｌＧａＮ層の層厚が薄くなるので、結晶成長時間が短縮され、製造コストが低減される。さらに、クラッド層が低抵抗の層になるので、動作電圧が小さくなる。さらにまた、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０が低抵抗ＳｉＣ基板１８とエピタキシャル成長層とで挟みこまれ、エピタキシャル成長層と低抵抗ＳｉＣ基板１８との劈開面が一致しているので、平坦な共振器ミラーを形成することが可能となり、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。
【０１２１】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、ｐ型ガイド層上のＳｉＯ2ブロック層にストライプ状の開口部を形成し、その開口部内に、クラッド層として機能するＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極を形成する。よって、エピタキシャル成長層中のクラックを低減でき、高歩留まりを実現できる。また同時に、エピタキシャル成長層厚を薄くし、成長時間を短くできるので、結果として低コスト化を実現できる。
【０１２２】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、エピタキシャル成長層は、劈開面が一致するようにＳｉＣ基板に貼り合わされる。よって、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極等の劈開し難い層を含む本実施の形態の半導体レーザ素子においても、劈開性に優れ、低閾値電流の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。
【０１２３】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子によれば、ＳｉＣ基板を備える。よって、放熱性に優れた長寿命の半導体レーザ素子を実現することが可能になる。
【０１２４】
なお、クラッド層及びｐ型電極として機能する透明電極としてＮｉ／ＩＴＯクラッド層電極を例示した。しかし、レーザ光（４０５ｎｍの青紫色発光）に対する吸収が十分に小さく、屈折率がブロック層を構成する材料（ＳｉＯ2）の屈折率と活性層を構成する材料の屈折率との間にあり、かつｐ型層（ｐ型ＧａＮ層）に対して良好なオーミック電極として機能すればこれに限られず、透明電極は、例えばＡＴＯ、ＺｎＯあるいは単層のＩＴＯ等の導電性酸化物から構成されてもよい。また、エピタキシャル成長層が貼り合わされる基板としてＳｉＣ基板例示した。しかし、良好な放熱性及び劈開性を有する基板であればこれに限られず、エピタキシャル成長層が貼り合わされる基板は、例えばＩｎＰ基板、Ｓｉ基板あるいはＧａＡｓ基板であってもよい。
【０１２５】
また、低抵抗ＳｉＣ基板１８とエピタキシャル成長層とを貼り合わす金属膜としてＴｉ／Ａｕ電極３０及びＡｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極１７を例示したが、Ａｕ及びＡｕＳｎを含む金属膜であればこれに限られない。
【０１２６】
次に、以上のような構造を有する青紫色半導体レーザ素子の製造方法について図６Ａ〜図６Ｇに示す断面図に沿って説明する。
【０１２７】
まず、図６Ａに示されるように、第２の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と同様に、例えばサファイア基板の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型ＧａＮ層２を形成する。その後、ｎ型ＧａＮ層２上に、ＣＶＤ法及びウェットエッチングにより、５μｍの間隔でならんだ幅が約１０μｍのストライプ状の約１００ｎｍ厚のＳｉＯ2マスク１４を形成する。
【０１２８】
次に、図６Ｂに示されるように、ＳｉＯ2マスク１４の開口部で露出したｎ型ＧａＮ層２から成長が生じるように、例えばＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ型ＧａＮガイド層４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層５、アンドープＧａＮガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層７及びｐ型ＧａＮガイド層８を形成する。この結晶成長においては、ＳｉＯ2マスク１４上に横方向成長するように結晶成長が行われるので、ＳｉＯ2マスク１４上方に位置するエピタキシャル成長層では貫通転位密度が大幅に減少し、結果として１０6ｃｍ-2台の転位密度となる。このとき、ｎ型層は例えばＳｉＨ4ガスを用いたＳｉドープにより形成され、ｐ型層は例えばＣｐ2Ｍｇを用いたＭｇドープにより形成される。
【０１２９】
次に、図６Ｃに示されるように、ＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＮガイド層８上に約５００ｎｍ厚のＳｉＯ2ブロック層９を形成する。その後、例えばＲＩＥを行い、ストライプ状の開口部（ストライプ幅は約２μｍ）をＳｉＯ2ブロック層９に形成する。続いて、例えば電子ビーム蒸着及びリフトオフにより、ＳｉＯ2ブロック層９及びストライプ状の開口部内のｐ型ＧａＮガイド層８上に、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０を形成する。このとき、ｐ型層のコンタクト抵抗低減のために、例えば６００℃、Ｏ2雰囲気中でシンタを行う。
【０１３０】
次に、図６Ｄに示されるように、例えば電子ビーム蒸着により、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０上にＴｉ／Ａｕ電極３０を形成する。その後、例えば真空蒸着により、低抵抗ＳｉＣ基板１８の（０００１）面上に、Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極１７を形成する。続いて、低抵抗ＳｉＣ基板１８上のＡｕと、Ｎｉ／ＩＴＯクラッド層電極１０上のＡｕとが接するように、例えば３７０℃にて加重を掛けて基板の貼り合わせを行う。このとき、劈開方向である＜１１−２０＞方向、＜１１０＞方向あるいは＜１−１００＞方向が一致するように、貼り合わせを行う。
【０１３１】
次に、図６Ｅに示されるように、基板面内をスキャンするように、エピタキシャル成長層が形成されていないサファイア基板１３の裏面からＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を照射する。このとき、照射されたレーザ光は、サファイア基板１３で吸収されずｎ型ＧａＮ層２でのみ吸収される。よって、局所的な発熱が起き、サファイア基板１３とｎ型ＧａＮ層２との界面付近にてＧａＮ結合が分解する。その結果、ファイア基板１３が分離して除去され、低抵抗ＳｉＣ基板１８と貼り合わされたエピタキシャル成長層が得られる。サファイア基板１３の分離に使用する光源として、パルス状に発振するＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）では無く、パルス状に発振するＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を使用してもよいし、水銀灯輝線（波長３６５ｎｍ）を使用してもよい。
【０１３２】
次に、図６Ｆに示されるように、研磨によりｎ型ＧａＮ層２の一部及びＳｉＯ2マスク１４を除去する。
【０１３３】
次に、図６Ｇに示されるように、例えば電子ビーム蒸着により、研磨により露出したｎ型ＧａＮ層２上にＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極１２を形成する。これによって、図５に示されるような構造の半導体レーザ素子が形成される。
【０１３４】
以上のように本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、従来の半導体レーザ素子の製造方法のように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をストライプ状にドライエッチングして導波路を形成する工程を含まない。つまり、ＧａＮ系半導体をドライエッチングする工程を含まないので、ドライエッチングにより導波路周辺にダメージ層が形成されず、このダメージ層を起因とするリーク電流が生じない。よって、リーク電流の少ない低動作電流の半導体レーザ素子を実現することができる。
【０１３５】
以上、本発明に係る半導体レーザ素子及びその製造方法について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能であることはいうまでもない。
【０１３６】
例えば、ＧａＮ基板及びサファイア基板は、いかなる面方位でも良く、また例えば（０００１）面等の代表面からオフアングルのついた面方位であっても良い。また、基板は、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＩｎＰ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＡｌＮ基板、ＭｇＯ基板、ＬｉＡｌＯ2基板あるいはこれらの混晶等であっても良い。また、エピタキシャル成長層は、所望のレーザ特性を実現できる限りはいかなる組成比であっても良く、いかなる多層構造を含んでもよく、またＭＯＣＶＤ法ではなく、例えば分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy: MBE）あるいはハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxy: HVPE）等の結晶成長法により形成された層を含んでもよい。エピタキシャル成長層は、Ａｓ及びＰ等の５族元素又はＢ等の３族元素を構成元素として含んでも良い。また、導波路を構成するＩＴＯ、Ｎｂ2Ｏ5等の誘電体膜の形成方法は、電子ビーム蒸着あるいはＰＬＤに限られず、ＲＦスパッタあるいはイオンビームスパッタ等の方法であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法に利用でき、特に高密度光ディスクの書き込み及び読み出し光源としての高出力あるいは低雑音青紫色半導体レーザ素子等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【図２Ａ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｄ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【図４Ａ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｆ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【図６Ａ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｂ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｃ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｄ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｅ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｆ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６Ｇ】同半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】従来の青紫色半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１    ＧａＮ基板
２    ｎ型ＧａＮ層
３    ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
４    ｎ型ＧａＮガイド層
５    ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
６    アンドープＧａＮガイド層
７    ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層
８    ｐ型ＧａＮガイド層
９    ＳｉＯ2ブロック層
１０、１６    Ｎｉ／ＩＴＯ薄膜電極
１１    Ｔｉ／Ａｕパッド電極
１２    Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ電極
１３    サファイア基板
１４    ＳｉＯ2マスク
１５    Ｎｂ2Ｏ5クラッド層
１７    Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｎｉ電極
１８    低抵抗ＳｉＣ基板
１９、２１    Ｎｉ／Ａｕ電極
２０    ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２２    ＳｉＯ2パッシベーション膜
２３    ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０    Ｔｉ／Ａｕ電極
【図１】
2006041491.tif 000003
【図２Ａ】
2006041491.tif 000004
【図２Ｂ】
2006041491.tif 000005
【図２Ｃ】
2006041491.tif 000006
【図２Ｄ】
2006041491.tif 000007
【図３】
2006041491.tif 000008
【図４Ａ】
2006041491.tif 000009
【図４Ｂ】
2006041491.tif 000010
【図４Ｃ】
2006041491.tif 000011
【図４Ｄ】
2006041491.tif 000012
【図４Ｅ】
2006041491.tif 000013
【図４Ｆ】
2006041491.tif 000014
【図５】
2006041491.tif 000015
【図６Ａ】
2006041491.tif 000016
【図６Ｂ】
2006041491.tif 000017
【図６Ｃ】
2006041491.tif 000018
【図６Ｄ】
2006041491.tif 000019
【図６Ｅ】
2006041491.tif 000020
【図６Ｆ】
2006041491.tif 000021
【図６Ｇ】
2006041491.tif 000022
【図７】
2006041491.tif 000023