(57)【要約】【課題】リッジストライプ構造を有する構成において、単一な水平横モードのレーザ光発振が実施できる半導体レーザを提供する。【解決手段】  第1クラッド層と第2クラッド層にエッチング停止層が挿設されてなるクラッド層と絶縁層とが、活性層上に順次積層されており、且つ、リッジストライプ構造を有している窒化物系半導体レーザ10であって、前記活性層から発光されるレーザ波長における前記エッチング停止層の屈折率と前記絶縁層の屈折率との差が0以上0.4以下となる構成とする。【選択図】  図1
2006108139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1クラッド層と第2クラッド層にエッチング停止層が挿設されてなるクラッド層と絶縁層とが、活性層上に順次積層されており、且つ、リッジストライプ構造を有している窒化物系半導体レーザであって、
前記活性層から発光されるレーザ波長における前記エッチング停止層の屈折率と前記絶縁層の屈折率との差が0以上0.4以下である
ことを特徴とする窒化物系半導体レーザ。
【請求項２】
前記レーザ波長における前記エッチング停止層と前記絶縁層との屈折率差が0以上0.2以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項３】
前記リッジストライプ構造における凸形状部の幅が1μｍ以上5μｍ以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項４】
前記活性層上に積層される前記第2クラッド層は、Alx1Gax2In1-x1-x2N（0≦x1≦1、0≦x2≦1）からなる層の上に、Aly1Gay2In1-y1-y2N（0≦y1≦1、0≦y2≦1）からなる層が積層された構成を有し、
x1<y1の関係である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項５】
前記エッチング停止層がAlx1Gax2In1-x1-x2N（0.1<x1、0≦x2≦1）からなる材料を含む
ことを特徴とする請求項4に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項６】
前記エッチング停止層がAlx1Gax2In1-x1-x2N（0.15<x1）からなる材料を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項７】
前記エッチング停止層が、Alz1Gaz2In1-z1-z2Nバリア層（0≦z1≦1、0≦z2≦1）とAlu1Gau2In1-u1-u2Nウエル層（0≦u1≦1、0≦u2≦1）の多重量子井戸構造を有している
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項８】
前記エッチング停止層の厚みが1ｎｍ以上500ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項９】
前記絶縁層の屈折率が少なくとも2.0より大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項１０】
前記絶縁層の屈折率が少なくとも2.2より大きい
ことを特徴とする請求項9に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項１１】
前記絶縁層は、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、ZrO2の中から選択される少なくとも1種を含む構成である
ことを特徴とする請求項10に記載の窒化物系半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッジストライプ構造を有するIII-Ｖ族窒化物系化合物半導体レーザの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
III-Ｖ族窒化物系化合物半導体材料（例えば、AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1、0≦y≦1））からなる半導体レーザは、光ディスク装置による高密度記録を実現できるデバイスとして注目されている。
その一般的な構造としては、AlGaNからなるn型及びp型のクラッド層で活性層を挟んだものがあり、レーザ発振（誘導放出）は、活性層内に注入される電流密度が上昇して、しきい値に達すると行われるものがある。さらに、p型クラッド層に凸部を有するリッジストライプ構造を形成し、レーザ発振を引き起こす電流の流路を狭くすることで、発振効率の向上及びしきい値電流の低減に役立つ半導体レーザが利用されている。
【０００３】
一方、当該構造を形成する際に、半導体レーザの積層方向において、凸部の形成部と非形成部とで光閉じ込め係数に差異が生じると、キンク（電流-光出力特性）レベルなどのバラツキが大きくなり、半導体レーザから単一な水平横モードのレーザ光を出力できない場合がある。そこで、これらの光閉じ込め係数に差異が生じないように各層の厚みを制御しながらリッジストライプ構造を形成するためにドライエッチングを用い、且つ、AlxGayIn1-x-yN におけるAlの組成率xを0.1以上にすることで、選択的にエッチングを停止させる方法が提案されている（例えば、特許文献1）。
【特許文献１】特開2002-84044号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1のようにすることは、各層における厚み制御を図り、キンクレベルなどのバラツキを抑制することに役立つものであるが、実際の半導体レーザ製造工程の中で、各バッチ間、さらには各ウエハ面ごとにエッチング量及びエッチング範囲などの条件を精密に保つことは困難である。そのため、各バッチ間、又は各ウエハ面ごとの半導体レーザの厚みが不均一となる場合が発生し、水平横モードのレーザ光発振特性（特に、水平広がり角の特性）にバラツキが生じる。
【０００５】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、リッジストライプ構造を有する構成において、バラツキなく安定な水平横モードのレーザ光発振が実施できる半導体レーザ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】
上記課題を解決するために、本発明の窒化物系半導体レーザは以下の構成のものとする。
（１）第1クラッド層と第2クラッド層にエッチング停止層が挿設されてなるクラッド層と絶縁層とが、活性層上に順次積層されており、且つ、リッジストライプ構造を有している窒化物系半導体レーザであって、前記活性層から発光されるレーザ波長における前記エッチング停止層の屈折率と前記絶縁層の屈折率との差が0以上0.4以下である。
（２）前記レーザ波長における前記エッチング停止層と前記絶縁層との屈折率差が0以上0.2以下である。
（３）前記リッジストライプ構造における凸形状部の幅が1μｍ以上5μｍ以下である。
（４）前記活性層上に積層される前記第2クラッド層は、Alx1Gax2In1-x1-x2N（0≦x1≦1、0≦x2≦1）からなる層の上に、Aly1Gay2In1-y1-y2N（0≦y1≦1、0≦y2≦1）からなる層が積層された構成を有し、
x1<y1の関係である。
（５）前記エッチング停止層がAlx1Gax2In1-x1-x2N（0.1<x1、0≦x2≦1）からなる材料を含む。
（６）前記エッチング停止層がAlx1Gax2In1-x1-x2N（0.15<x1）からなる材料を含む。
（７）前記エッチング停止層が、Alz1Gaz2In1-z1-z2Nバリア層（0≦z1≦1、0≦z2≦1）とAlu1Gau2In1-u1-u2Nウエル層（0≦u1≦1、0≦u2≦1）の多重量子井戸構造を有している。
（８）前記エッチング停止層の厚みが1ｎｍ以上500ｎｍ以下である。
（９）前記絶縁層の屈折率が少なくとも2.0より大きい。
（１０）前記絶縁層の屈折率が少なくとも2.2より大きい。
（１１）前記絶縁層は、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、TiO2、ZrO2の中から選択される少なくとも1種を含む構成である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように、クラッド層にエッチング停止層が介挿されリッジストライプ構造を有する半導体レーザにおいて、安定した特性を得るには、凸部の形成領域だけでなく非形成領域においてもエッチング停止層における光閉じ込め作用が必要であるが、本発明の半導体レーザは、リッジストライプ構造を形成する際の厚み制御を行うために設けられているエッチング停止層の屈折率と、絶縁層の屈折率との差（以下、「屈折率差DR」と記す。）を0.4以下とすることで、絶縁層がエッチング停止層の光閉じ込め作用を補う役割を果たすので、凸部の形成領域だけでなく非形成領域においても、各バッチ間及び各ウエハ面内においてもキンクレベルのバラツキ、水平広がり角のバラツキを抑制することができる。
【０００８】
また、エッチング停止層の構成組成率を改変させることにより、リッジストライプ構造を形成する際のドライエッチングによる上記厚み制御をさらに向上させることができる。
以上の結果、本発明による半導体レーザでは、リッジストライプ構造を有する場合においても安定した単一な横モードの光発振を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する半導体レーザの構成例については、本発明の構成上の特徴及び作用などを説明するための一例として用いるものであって、本発明はこれに限定を受けるものではない。
（実施例1）
（全体構成）
図1は、本実施の形態に係る半導体レーザ10の展開斜視図である。半導体レーザ10は、n型GaN基板（以下、「基板」と記載する。）1上にn型クラッド層2、活性層3、p型クラッド層4、コンタクト層5、絶縁層6がそれぞれY方向を長手方向として順次積層された構成を有し、これらが積層されてなる積層体の上層及び下層表面に電極7（下層は不図示）が接続されている。この半導体レーザ10は、p型クラッド層4を含む部分から上層部（Z方向正方向側）にかけてリッジストライプ構造を有している。上記各層が積層された積層体のY方向側両端面は、誘電体多層膜9a、9bでコーティングされ、レーザ光が発光される共振器が形成されている。
【００１０】
先ず、基板1は、その上にIII-Ｖ族窒化物半導体材料がエピタキシャル成長できる基板として利用されている。その幅は、100〜2000μｍの範囲であり、200〜700μｍの範囲内であればさらに好適である。長さは100〜3000μｍであり、200〜1000μｍの範囲内であればさらに好適である。厚みは30〜4000μｍの範囲であり、さらに50〜200μｍの範囲内であれば好適である。この基板1の材料としては、n型GaNからなるものの他に、例えばサファイア基板、SiC基板なども適用可能である。
【００１１】
n型クラッド層2は、導電型のクラッド層であり、幅及び長さは基板1と同様である。その厚みは、0.2〜5μｍの範囲であり、さらに0.4〜3μｍの範囲内であれば好適である。なお、このn型クラッド層2はn型GaNバッファー層2cと、n型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子クラッド層（以下、「n型AlGaNクラッド層」と記す。）2bと、n型GaN光ガイド層2aとが順次積層されて形成されている。導電型のクラッド層として、例えば、n型AlGaN/GaN超格子からなるものも適用可能である。
【００１２】
活性層3は、InGaNを含む多重量子井戸構造を有しており、幅及び長さは前記基板1と同様である。この多重量子井戸構造は、2種類のバリア層（Alz1Gaz2In1-z1-z2N（0≦z1≦1、0≦z2≦1））及びウエル層（Alu1Gau2In1-u1-u2N（0≦u1≦1、0≦u2≦1））から構成されており、ウエル層がバリア層に挟まれてなる。その活性層3の全体の厚みは0.002〜0.2μｍの範囲であり、さらに0.005〜0.05μｍの範囲内であれば好適である。なお、当該構成に関しては他の組成であっても構わない。
【００１３】
p型クラッド層4は、導電型のクラッド層であり、p型AlGaInからなる。その幅及び長さは前記基板1と同様である。その厚みはリッジストライプ構造の形成部の高さも含めて0.2〜5μｍの範囲であり、さらには0.4〜3μｍの範囲内であれば好適である。なお、当該クラッド層4としては、p型AlGaInN/AlGaInN超格子からなるものも適用可能である。このp型クラッド層4は、p型GaN光ガイド層4a（厚み0.05μｍ）と、p型AlGaNクラッド層4bからなる。さらに、当該p型AlGaNクラッド層4bは、p型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子第1クラッド層（以下、「第1クラッド層」と記す。）（厚み0.1μｍ）41bと、p型Al0.16Ga0.84Nエッチング停止層（以下、「エッチング停止層」と記す。）（厚み0.01μｍ）400と、第2クラッド層42bとからなり、当該第2クラッド層42bは、p型GaN層（以下、「第2GaN層」と記す。）（厚み0.05μｍ）421bと、p型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子層（以下、「第2AlGaN層」と記す。）（厚み0.48μｍ）422bとからなる。なお、ここで形成されるリッジストライプ構造に関しては後述する。
【００１４】
次に、コンタクト層5は、p型GaNからなる。コンタクト層5は、図示されるように 第2AlGaN層422bに積層されて第2クラッド層42bと共にリッジストライプ構造を形成している。その上面（Z方向正方向側）と下面（Z方向負方向側）の大きさはそれぞれが当該リッジストライプ構造に適応している。その厚みは0〜2μｍの範囲であり、さらには0.1〜0.5μｍの範囲内であれば好適である。
【００１５】
絶縁層6は、Nb2O5からなり、上述したリッジストライプ構造においてコンタクト層5の上面を除く部分と合致する大きさを有している。その厚みは、0.06μｍである。絶縁層6の材料としては、他の材料、例えば、Ta2O5、HfO2、TiO2、ZrO2なども適用可能であり、これらの積層膜（例えば、Nb2O5にSiO2などを積層する構成）を用いても構わない。
p電極7は、Pd、Ti、Pt、Auなどからなる。設置範囲は、図示されるように、少なくともコンタクト層5の上面の一部分を含んだ状態でリッジストライプ構造部に積層される。なお、P電極7は、上記各層が積層されてなる積層体の上面全てを覆っていても構わない。そして、絶縁層6に覆われていない部分、つまりコンタクト層5の上面部からリッジストライプ構造内にキャリアが注入される。一方、n電極（不図示）は、Mo、Ti、Pt、Auなどからなり、基板1の下面（Z方向負方向側）に配置されている。
【００１６】
誘電体多層膜9a、9bは、上記の各層によって形成された積層体におけるY方向の両端面に所望の反射率を有するように形成される。当該反射率は、誘電体多層膜9a、9bに用いる誘電体の屈折率、層厚、及び積層する層の数によって制御される。当該誘電体としては、例えば、SiO2、Ta2O5、SiON、Al2O3、Si3N4、AlON、ZrO2、TiO2、Nb2O5などを用いることができる。また、誘電体多層膜9a、9bの厚みは、それぞれ0.001〜3μｍの範囲であり、0.003〜1μｍの範囲内であればさらに好適である。これらの誘電体多層膜9a、9bがコーティングされていることにより、Y方向正方向側の端面の反射率が10%、Y方向負方向側の反射率が90%となるように形成されている。
（リッジストライプ構造部について）
次に、p型クラッド層4内から上層（Z方向正方向側）にかけて形成されているリッジストライプ構造について図2を用いて説明する。図2は、本発明の半導体レーザ10におけるXZ断面図である。
【００１７】
本実施形態では、リッジストライプ構造の幅WRは、1.5μｍ、高さHRは0.63μｍであり、当該幅WRは、1〜5μｍの範囲、さらには1〜3μｍの範囲内であればさらに好適である。リッジストライプ構造における凸部形状部は、エッチング停止層400に積層されている第2GaN層421bと、第2AlGaN層422bと、コンタクト層5と、絶縁層6とによって形成されている。絶縁層6は、半導体レーザ10における凸部形成領域（以下、「凸部形成領域」と記す。）10aでは、エッチング停止層400とは接しておらず、当該凸部形成領域以外の領域（以下、「非凸部形成領域」と記す。）10bでは、エッチング停止層400と接している状態である。なお、非凸部形成領域10bにおいては、絶縁層6は全範囲にわたってエッチング停止層400と接していない場合、例えば、エッチング停止層400の上面が平滑でなく、削れている部分が存在し、絶縁層が第1クラッド層41bと接している部分があっても構わない。
【００１８】
エッチング停止層400は、第1クラッド層41bに積層され、AlGaNの単層もしくはAlGaNの多層膜からなる。そのAl組成率（多層膜の場合はその平均組成率）が、0.1〜0.5の範囲であり、0.15〜0.4の範囲内であればさらに好適である。エッチング停止層400の厚みは1〜500ｎｍの範囲であり、5〜50ｎｍの範囲内であればさらに好適である。また、絶縁層6の材質としては、下層に位置するエッチング停止層400との屈折率差DRが0以上0.4以下となるNb2O5が用いられ、ECRスパッタやマグネトロンスパッタ等の方法で堆積される。ただし、凸部断面形状は台形に限定されず他の形状も適用可能であり、例えば長方形状などでも構わない。上記屈折率の大きさに関しては、どちらの値が大きくても上記関係が保たれていれば構わない。
（リッジストライプ構造の形成工程について）
次に、上述のリッジストライプ構造の形成工程について、図3を用いて説明する。図3は、当該構造形成の工程順序が示されているXZ断面図である。
【００１９】
先ず、図3(a)に示されるように、基板1に、n型クラッド層2、活性層3、p型光ガイド層4a、第1クラッド層41b、エッチング停止層400、第2GaN層421b、第2AlGaN層422b、コンタクト層5を順次積層する。次に、これらの積層体の上にSiO2を熱CVDにより堆積させた後、フォトリソグラフィー工程を用いて図3(b)に示されるようにSiO2200を加工する。そして、図3(c)に示されるように、SiO2200をエッチングマスクとしてコンタクト層5、第2AlGaN層422b、及び第2GaN層421bの途中までエッチングする（第1のエッチング）。この時、第2クラッド部42bは2層からなる構成であるが、下層の方が上層よりもAl組成率が低くなる構成としているため、エッチング時におけるエッチングレート比をある程度確保することができ、厚み制御を効果的に行うことができる。なお、エッチングにはICP型ドライエッチング装置が用いられ、ガスにはCl2が用いられる。また、エッチング条件としては、Alを含有する層（例えば、Al0.1Ga0.9N）とGaN層が混在することから、AlGaNとGaNのエッチングレートの比が1.5以下の条件とした。
【００２０】
その後、Al0.16Ga0.84NとGaNのエッチングレート比を高めたエッチング条件でドライエッチングを行い、図3(d)に示されるようにエッチング停止層400でエッチングを停止させる（第2のエッチング）。上記エッチングレート比を高める方法として、例えば、サンプルに印加するバイアスパワーを下げてイオンの加速エネルギーを下げる方法や、Cl2の他にSF6、CHF3などのFを含有するガスを添加する方法などがある。なお、本実施例では、Al0.16Ga0.84NとGaNのエッチングレート比を3.2にまで高めた。上記エッチング方法により当該エッチングがエッチング停止層400と第2GaN層421bとの境界面で確実に停止されていることが好ましいが、エッチングが停止されず、エッチング停止層400の上面が多少エッチングされていても構わない。
【００２１】
その後、図3(e)に示されるように、上記工程によってエッチングされた積層体の上に絶縁層6を積層する。ただし、コンタクト層5の上面部分は覆わない。
ところで、上記工程において、Al組成が小さすぎる場合にはドライエッチング時のエッチングレート比が低下するので好ましくない。エッチング停止層400におけるAl組成が率0.1以上の場合、AlとClの結合性が増し、エッチング時のエッチングレート比を大きくすることができるため、Al組成率が少なくとも0.1であるものを用いることが望ましい。一方、Al組成率が大きすぎる場合には第1クラッド層41bや第2AlGaN層422bとのバンド不連続の増大に伴いデバイスの動作電圧の上昇を招くことが懸念される。
【００２２】
また、上述範囲内のAl組成率の場合、屈折率が2.0以上、さらに望ましくは2.2以上となる絶縁性材料が好ましい。
（本実施の形態の優位性）
以上のような半導体レーザ10におけるリッジストライプ構造、及びその形成方法により得られる優位性について説明する。
【００２３】
半導体レーザ10は、図4に示すように活性層3から略楕円形状のレーザが発振される。従来であれば、半導体レーザ10内の光閉じ込め係数のバラツキにより、発振されるレーザの水平方向（X方向）の広がり角eにバラツキが大きくなってしまうことが懸念されるが、本実施形態におけるリッジストライプ構造の構成及び形成方法によれば、その水平広がり角eのバラツキを抑制することができ、結果、半導体レーザ10が発振するレーザに単一性が維持されることに繋がる。
【００２４】
これについて詳しく説明すると、半導体レーザ10における基本横モードのレーザ発振は、活性層3からエッチング停止層400までの距離に依存している。流れてくる電流から半導体レーザ10内において光が発生しているが、エッチング停止層400が挿設されていることで、凸部形成領域10a内及び非凸部形成領域10bにおいてもエッチング停止層400の上面において完全にエッチングが停止され、活性層からエッチング停止層400まで一定距離が保たれ、この光を半導体レーザ10外へ出力する際にも、設計時における規定どおりのレーザ発振が行われていることが好ましい。しかし、本実施形態の構成を用いない場合、実際には、リッジストライプ構造形成時におけるエッチング量の差異などにより、凸部形成領域10aと非凸部形成領域10bとの間において光閉じ込め係数に差異が生じてしまう場合がある。これにより、活性層3から発振される水平横モードのレーザ光にバラツキがみられ、特に水平方向（X方向）の広がり角eにバラツキが生じてしまう。水平広がり角eのバラツキが大きくなると、半導体レーザ10が発振する光モードの単一性にも大きなバラツキが生じる。
【００２５】
しかし、本実施形態においては、その水平広がり角のバラツキを抑制することのできる構成となっており、その特徴部分について図5を用いて説明する。なお、図5(a)は、本実施形態の半導体レーザ10の一部断面図であり、図5(b)は、半導体レーザ10において、確実に第2GaN層421bとの境界面で確実にエッチングが停止された状態のエッチング停止層400aの拡大図であり、図5(c)はエッチングが当該境界面での停止が行われず、エッチング停止層の一部が完全にエッチングされた状態のエッチング停止層400bの拡大図である。
【００２６】
半導体レーザ10における非凸部形成領域10bにおいて、図5(b)のようにエッチングが確実に第2GaN層421bとの境界面で停止され、エッチング停止層400aの上面が平滑状態を維持していれば、半導体レーザ10内で反射される光Lbはエッチング停止層400aによって規定どおりに反射されるので、半導体レーザ10における光閉じ込め係数も規定された値とほぼ同等となる。一方、図5(c)のように一部分が完全にエッチングされている状態のエッチング停止層400bでは、異なる材質によって第1クラッド層が覆われる状態であるため光Lcは規定どおりに反射されず、結果、半導体レーザ10の光閉じ込め係数が規定とは異なる値となってしまう。特に、この半導体レーザ10の製造工程において、各バッチ間や各ウエハ面内において、このエッチング量及びエッチング範囲が異なれば製造される各半導体レーザ10における光閉じ込め係数にバラツキが生じてしまう。そこで、絶縁層6の屈折率n2がエッチング停止層400bの屈折率n1と同程度であれば、図5(c)のようにエッチング停止層400bの一部分が完全に削り取られている状態でも、光Lcを図5(b)の状態と同様に規定どおりに反射させることができ、光閉じ込め係数のバラツキ抑制が可能となる。
【００２７】
次に、当該バラツキ抑制の要因となるエッチング停止層400と絶縁層6との屈折率差DRについて図6及び図7を用いて説明する。図6は屈折率差DRに対する凸部形成領域10a及び非凸部形成領域10bでの実効屈折率の差、及び光レーザの水平広がり角eのバラツキを示したグラフである。また、図7は、屈折率差DRに対するキンクレベルのバラツキを示したグラフである。
【００２８】
図6及び図7から分かるように、屈折率差DRが大きいほど、それぞれの値も大きくなる。上述してきたように、これらの値は小さいほど好ましい。そこで、図7に着目した場合、屈折率差DRが0.2程度であれば、キンクレベルのバラツキはあまり変化しておらず、屈折率差DRが0.4付近になるとそのキンクレベルのバラツキの増加率が大きく上昇していることが分かる。また、図6や図7で示されるような各バラツキが大きい半導体レーザを利用すると、例えば光ディスクにおいてレンズで半導体レーザからのレーザ光を集光するときに、上記バラツキは集光特性の劣化や光のロスを招くこととなり、製品品質が劣ってしまう。その中で、実用上、水平広がり角eのバラツキは0.3°以下、さらには0.2°以下が望ましく、図6において、この数値に対応する屈折率差DRは0.4、さらには0.2を指している。これの点を考慮すると、屈折率差DRに関しては0以上0.4以下となるものを絶縁層6の材質とするのが望ましく、さらには0以上0.2以下とすることができればさらに好適である。そこで、本実施形態のように、屈折率が2.46となるNb2O5が絶縁層6の材質として選択されており、屈折率が2.48であり、Al組成率が0.16であるエッチング停止層400との屈折率差DRが上記範囲内となるため適している。これらの条件を満たす材質を用いることで、リッジストライプ形状を有する半導体レーザ10を用いながら、屈折率差DRによる光閉じ込め係数のバラツキを抑制することができ、単一な水平横モードのレーザ発振を実現することができるので大変有益である。また、特に、Ta2O5、Nb2O5、TiO2は屈折率が2.2以上と大きく、光吸収係数がほぼ0であるため適用性が高い。
【００２９】
なお、本実施形態においては、図8(a)に示すように非凸部形成領域10bにおけるエッチング停止層4001が、第2GaN層421bとの境界面で停止されず、一定深さまでエッチングされている状態、及び図8(b)のように、非凸部形成領域10aにおいてはエッチングが第1クラッド層41bまで進行し、凸部形成領域10aにのみエッチング停止層4002が存在する状態であっても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
上記の場合、非凸部形成領域10bにおいて、エッチング停止層400の屈折率とほぼ同程度の屈折率を有する絶縁層6が配設されているので、エッチングの影響によりエッチング停止層400が削られてしまって絶縁層6によって覆われている部分が生じた場合にも、絶縁層6によってエッチング停止層400の屈折率が補整される状態となっている。その結果、レーザ発振を行う際のしきい値電流の低減を図る簡易な方法として、リッジストライプ構造を有し、それと同時に発振されるレーザ光の水平広がり角eのバラツキを抑制した高性能が発揮される半導体レーザ10の実現を可能とする。
【００３１】
さらに、本実施形態のように、第2GaN層421bと第2AlGaN層422bの積層構造を用いることにより、屈折率の低い第2AlGaN層422bが活性層への光閉じ込め係数を上げる効果を有しており、しきい値電流の低減という点で有益である。
以上のようにすることで、高品質かつ低消費電力な半導体レーザ10を歩留良く作製することが可能となる。
（実施例2）
次に、上述した実施形態とは異なる構成について図9を用いて説明する。なお、（実施例1）と異なる部分のみ説明するものとし、他の部分については説明を省略する。
【００３２】
図9に示されているように、本実施例においては、第2クラッド層部分に関しては、p型GaN層420bのみから形成されている。第2クラッド層部分を単層によって形成することで、形成工程の簡略化が図られている。なお、本構成を有することで、活性層3への光閉じ込め係数が（実施例1）と比べて低くなってしまい、しきい値電流の上昇に繋がる場合がある。そこで、光閉じ込め係数の低下を抑制するために、p型GaN光ガイド層2a及びn型GaN光ガイド層4aの代わりに、In0.02Ga0.98Nなどの高屈折率材料を用いても構わない。
（その他の事項）
本実施の形態に用いた各層については他の材質、他の組成率でも適用可能であり、例えば、エッチング停止層400に関して、p型Al0.2Ga0.8N（厚さ2ｎｍ）/Al0.1Ga0.9N（厚さ1ｎｍ）超格子による多層膜からなる（トータルの厚さ9ｎｍ）ものを用いても構わない。また、層の数や大きさについても、半導体レーザ10から高効率な光特性を得ることができれば適宜変更可能である。
【００３３】
その製造方法、特にリッジストライプ構造の形成方法に関しても他の方法を用いても構わない。例えば、エッチングガスについて他のガスも使用可能であり、Cl2とF2の混合ガスを用いても構わない。なお、その場合、Fを含有するガスを用いているのでエッチングマスクにレジストを用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の半導体レーザは、例えば、安定な高出力半導体レーザを必要とする光記録装置などの光源として有用であり、また、その他、レーザ加工、医用などへの応用にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る窒化物系化合物半導体レーザの展開斜視図である。
【図２】本実施形態に係る窒化物系化合物半導体レーザのXZ断面図である。
【図３】本実施形態に係るリッジストライプ構造の作製工程図である。
【図４】窒化物系化合物半導体レーザからのレーザ発振の模式図である。
【図５】本実施形態に係る要部拡大断面図である。
【図６】エッチング停止層と絶縁層との屈折率差に対する半導体レーザ内の屈折率差及びレーザ光の水平広がり角のバラツキを示したグラフである。
【図７】エッチング停止層と絶縁層との屈折率差に対するキンクレベルのバラツキを示すグラフである。
【図８】本実施形態においてエッチング停止層がエッチングされている状態での窒化物系化合物半導体レーザのXZ断面図である。
【図９】実施例に2における半導体レーザのXZ断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
1  n型GaN基板
2  n型クラッド層
3  活性層
4  p型クラッド層
5  コンタクト層
6  絶縁層
7  p電極
8  n電極
9a、9b  誘電体多層膜
10  半導体レーザ
2a  n型GaN光ガイド層
2b  n型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子クラッド層
2c  n型GaNバッファー層
4a  p型GaN光ガイド層
4b  p型AlGaNクラッド層
41b  p型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子第1クラッド層
42b  第2クラッド層
400  p型Al0.16Ga0.84Nエッチング停止層
421b  p型GaN第１層
422b  p型Al0.1Ga0.9N/GaN超格子第2クラッド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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