(57)【要約】【課題】動作電圧の上昇を抑制できるとともに、パッド電極と平坦部との接続部分におけるリーク電流の発生を抑制できる窒化物半導体レーザを提供する。【解決手段】窒化物半導体レーザ１は、第１の窒化物半導体層１０と、第１の窒化物半導体層１０の上に形成された発光層３０と、発光層３０の上に形成され、リッジ部４０ａを有する第２の窒化物半導体層４０と、リッジ部４０ａの上に形成されたオーミック電極（ｐ側電極５０）と、オーミック電極の上に形成され、リッジ部４０ａよりも幅広であるパッド電極６０と、リッジ部４０ａの側面に形成されたＳｉＯ２からなる誘電体層７０とを備え、第２の窒化物半導体層４０は、リッジ部４０ａの側方に平坦部４０ｂを有し、平坦部４０ｂには、絶縁領域４０ｉが形成され、パッド電極６０は、誘電体層７０とは非接触であり、絶縁領域４０ｉと接触している。【選択図】図１
2018137327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の窒化物半導体層と、
前記第１の窒化物半導体層の上に形成された発光層と、
前記発光層の上に形成され、リッジ部を有する第２の窒化物半導体層と、
前記リッジ部の上に形成されたオーミック電極と、
前記オーミック電極の上に形成され、前記リッジ部よりも幅広であるパッド電極と、
前記リッジ部の側面に形成されたＳｉＯ２からなる第１の誘電体層と
を備え、
前記第２の窒化物半導体層は、前記リッジ部の側方に平坦部を有し、
前記平坦部には、絶縁領域が形成され、
前記パッド電極は、前記第１の誘電体層とは非接触であり、前記絶縁領域と接触している
窒化物半導体レーザ。
【請求項２】
前記パッド電極と前記第１の誘電体層との間には、空間部が存在し、
前記パッド電極は、前記空間部により前記第１の誘電体層とは非接触である
請求項１記載の窒化物半導体レーザ。
【請求項３】
前記パッド電極と前記誘電体層との間には、ＳｉＯ２とは異なる材料からなる第２の誘電体層が形成され、
前記パッド電極は、前記第２の誘電体層により前記第１の誘電体層とは非接触である
請求項１記載の窒化物半導体レーザ。
【請求項４】
前記第２の窒化物半導体層は、
光ガイド層と、
前記光ガイド層よりもバンドギャップエネルギーが大きい電子障壁層と、
前記光ガイド層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、前記電子障壁層よりもバンドギャップエネルギーが小さいクラッド層と
を有し、
前記リッジ部は、前記光ガイド層と、前記電子障壁層と、前記クラッド層とを含み、
前記平坦部の最上層は、前記光ガイド層である
請求項１から３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ。
【請求項５】
前記光ガイド層は、アンドープ層である
請求項４に記載の窒化物半導体レーザ。
【請求項６】
前記絶縁領域は、イオンが注入された領域である
請求項１から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ。
【請求項７】
前記絶縁領域に注入されたイオンが、Ｆｅイオンである
請求項６記載の窒化物半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体レーザに関し、特に青紫色〜赤色の可視域の発光を伴う窒化物半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザは、ディスプレイやプロジェクターなどの画像表示装置の光源、車載ヘッドランプの光源、産業用照明や民生用照明などの照明光源、又は、レーザ溶接装置や薄膜アニール装置、レーザ加工装置などの産業機器用の光源など、様々な用途の光源として注目されている。中でも、紫外光から青色光までの波長帯をカバーできる窒化物半導体レーザが盛んに開発されている。また、これらの用途の光源として用いられる半導体レーザには、光出力が１ワットを大きく超える高出力化、及び、素子寿命が数万時間以上の高寿命化が望まれている。
【０００３】
この種の半導体レーザとしては、窒化物半導体材料によって構成された窒化物半導体レーザが提案されている。例えば、特許文献１には、従来の窒化物半導体レーザが開示されている。図７は、特許文献１に開示された従来の窒化物半導体レーザ２００の断面図である。
【０００４】
図７に示すように、従来の窒化物半導体レーザ２００は、基板（不図示）上に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２２２と、活性層２３０と、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ａと、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ｂと、ｐ−ＧａＮコンタクト層２４４と、ｐ側電極２５０とが順に積層された構造である。
【０００５】
ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ａ、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ｂ及びｐ−ＧａＮコンタクト層２４４の積層体には、レーザビームの発振方向に沿って延びるリッジ部２４０ａが形成されている。また、リッジ部２４０ａの側方には、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ａの露出部として平坦部２４０ｂが形成されている。
【０００６】
リッジ部２４０ａの側面には、ＳｉＯ２からなる誘電体被覆層２７０が配置されている。また、リッジ部２４０ａを覆うようにパッド電極として電極層２６０が配置されている。電極層２６０は、ｐ側電極２５０にオーミックコンタクトの状態で接続されるとともに、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２４３ａの平坦部２４０ｂの露出面に対して非オーミックコンタクトを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の窒化物半導体レーザ２００のように、リッジ部２４０ａの側面にＳｉＯ２からなる誘電体被覆層２７０を形成すると、通電時間の経過にともなって動作電圧が上昇することが分かった。
【０００９】
しかも、従来の窒化物半導体レーザでは、リッジ部の側方の平坦部にパッド電極を接触させると、パッド電極と平坦部との接続部分にリーク電流が発生してデバイス特性が低下することも分かった。
【００１０】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、リッジ部の側面にＳｉＯ２を形成し、かつ、リッジ部の側方の平坦部にパッド電極を接触させたとしても、動作電圧の上昇を抑制できるとともに、パッド電極と平坦部との接続部分におけるリーク電流の発生を抑制できる窒化物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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本開示に係る窒化物半導体レーザの一態様は、第１の窒化物半導体層と、前記第１の窒化物半導体層の上に形成された発光層と、前記発光層の上に形成され、リッジ部を有する第２の窒化物半導体層と、前記リッジ部の上に形成されたオーミック電極と、前記オーミック電極の上に形成され、前記リッジ部よりも幅広であるパッド電極と、前記リッジ部の側面に形成されたＳｉＯ２からなる第１の誘電体層とを備え、前記第２の窒化物半導体層は、前記リッジ部の側方に平坦部を有し、前記平坦部には、絶縁領域が形成され、前記パッド電極は、前記第１の誘電体層とは非接触であり、前記絶縁領域と接触している。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、リッジ部の側面にＳｉＯ２を形成し、かつ、リッジ部の側方の平坦部にパッド電極を接触させたとしても、動作電圧の上昇を抑制することができるとともに、パッド電極と平坦部との接続部分におけるリーク電流の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの断面図である。
【図２Ａ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における、第１の窒化物半導体層、発光層及び第２の窒化物半導体層の各層を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第１保護膜を成膜する工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第１保護膜をパターニングする工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法におけるリッジ部及び平坦部を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第１保護膜を除去する工程を示す断面図である。
【図２Ｆ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第２保護膜を成膜する工程を示す断面図である。
【図２Ｇ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第２保護膜をパターニングする工程を示す断面図である。
【図２Ｈ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法におけるイオンを注入する工程を示す断面図である。
【図２Ｉ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第２保護膜を除去する工程を示す断面図である。
【図２Ｊ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における誘電体層を成膜する工程を示す断面図である。
【図２Ｋ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法におけるｐ側電極を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ｌ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における誘電体層をパターニングする工程を示す断面図である。
【図２Ｍ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第３保護膜を成膜する工程を示す断面図である。
【図２Ｎ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における第３保護膜をパターニングする工程を示す断面図である。
【図２Ｏ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法におけるパッド電極を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ｐ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法における空間部を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ｑ】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザの製造方法におけるｎ側電極を形成する工程を示す断面図である。
【図３Ａ】比較例の窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造の断面図である。
【図３Ｂ】実施の形態１の窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造の断面図である。
【図３Ｃ】比較例及び実施の形態１におけるレーザ構造の動作電圧の経時的変化を示す図である。
【図４】従来の方法で製造した窒化物半導体レーザのリッジ部周辺のＳＣＭ像である。
【図５】実施の形態１に係る窒化物半導体レーザのリッジ部周辺のＳＣＭ像である。
【図６】実施の形態２に係る窒化物半導体レーザの断面図である。
【図７】従来の窒化物半導体レーザの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示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、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１５】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１６】
（実施の形態１）
［窒化物半導体レーザの構成］
まず、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１は、半導体発光素子の一例であって、基板１０と、第１の窒化物半導体層２０と、発光層３０と、第２の窒化物半導体層４０と、ｐ側電極５０と、パッド電極６０と、誘電体層７０と、ｎ側電極９０とを備える。また、パッド電極６０と誘電体層７０との間には、空間部８０（空気層）が形成されている。
【００１８】
第２の窒化物半導体層４０は、レーザ共振器長方向（レーザビームの発振方向）に直線状に延在するリッジ部４０ａと、リッジ部４０ａの根元から横方向（リッジ幅方向）に広がる平坦部４０ｂと有する。
【００１９】
リッジ部４０ａの幅及び高さは、特に限定されるものではないが、一例として、リッジ部４０ａの幅（リッジ幅）は１μｍ以上１００μｍ以下で、リッジ部４０ａの高さは１００ｎｍ以上１μｍ以下である。窒化物半導体レーザ１を高い光出力（例えばワットクラス）で動作させるには、リッジ部４０ａの幅を１０μｍ以上５０μｍ以下とし、リッジ部４０ａの高さを３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下にするとよい。
【００２０】
基板１０は、例えばＧａＮ基板である。より具体的には、基板１０は、ｎ型ＧａＮ基板である。本実施の形態では、基板１０として、主面が（０００１）面であるｎ型六方晶ＧａＮ基板を用いている。
【００２１】
第１の窒化物半導体層２０は、基板１０の上に形成されている。第１の窒化物半導体層２０は、窒化物半導体材料からなるｎ側の窒化物半導体層であって、例えば、ｎ側クラッド層２１（第１クラッド層）と、ｎ側クラッド層２１の上に形成されたｎ側光ガイド層２２（第１光ガイド層）とを含む。
【００２２】
本実施の形態において、第１の窒化物半導体層２０は、ｎ側クラッド層２１とｎ側光ガイド層２２との積層構造である。一例として、ｎ側クラッド層２１は、ｎ型ＡｌＧａＮ層であり、ｎ側光ガイド層２２は、アンドープのＧａＮ層である。つまり、ｎ側光ガイド層２２は、不純物を意図的にドープしないアンドープ層である。
【００２３】
発光層３０は、第１の窒化物半導体層２０の上に形成されている。具体的には、発光層３０は、ｎ側光ガイド層２２の上に形成されている。発光層３０は、窒化物半導体材料によって構成されており、例えばＩｎＧａＮからなる量子井戸層とＧａＮからなる量子障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造の活性層である。
【００２４】
第２の窒化物半導体層４０は、発光層３０の上に形成されている。第２の窒化物半導体層４０は、窒化物半導体材料からなるｐ側の窒化物半導体層であって、ｐ側光ガイド層４１（第２光ガイド層）と、電子障壁層４２と、ｐ側クラッド層４３（第２クラッド層）と、ｐ側コンタクト層４４とを含む。
【００２５】
本実施の形態において、第２の窒化物半導体層４０は、ｐ側光ガイド層４１、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３及びｐ側コンタクト層４４の積層構造である。一例として、ｐ側光ガイド層４１はアンドープのＧａＮ層であり、電子障壁層４２はｐ型ＡｌＧａＮ層であり、ｐ側クラッド層４３（第２クラッド層）は、ｐ型ＡｌＧａＮ層であり、ｐ側コンタクト層４４はｐ型ＧａＮ層である。
【００２６】
ｐ側光ガイド層４１は、不純物を意図的にドープしないアンドープ層である。電子障壁層４２は、ｐ側光ガイド層４１よりもバンドギャップエネルギーが大きい。また、ｐ側クラッド層４３は、ｐ側光ガイド層４１よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつ、電子障壁層４２よりもバンドギャップエネルギーが小さい。
【００２７】
上述のように、第２の窒化物半導体層４０には、リッジ部４０ａと平坦部４０ｂとが形成されている。リッジ部４０ａは、ｐ側光ガイド層４１と、電子障壁層４２と、ｐ側クラッド層４３と、ｐ側コンタクト層４４とを含んでいる。ｐ側コンタクト層４４は、リッジ部４０ａの最上層として形成されている。
【００２８】
ｐ側光ガイド層４１、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３及びｐ側コンタクト層４４の積層体がｐ側光ガイド層４１の途中までエッチングされることにより、リッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂが形成される。したがって、平坦部４０ｂの最上層は、アンドープのｐ側光ガイド層４１である。つまり、平坦部４０ｂは、ｐ側光ガイド層４１が露出することにより形成され、平坦部４０ｂの最上面は、ｐ側光ガイド層４１の表面となっている。このように、ｐ側光ガイド層４１は、段差を有する凸形状に形成されており、リッジ部４０ａの一部となる凸部を有する。リッジ部４０ａは、ｐ側光ガイド層４１の凸部の上に、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３及びｐ側コンタクト層４４が積層された構造であり、リッジ部４０ａの両側方には平面部として平坦部４０ｂが形成されている。
【００２９】
また、平坦部４０ｂには、ｐ側光ガイド層４１の表面層として絶縁領域４１ｉ（絶縁層）が形成されている。絶縁領域４１ｉは、リッジ部４０ａの両側方の平坦部４０ｂの各々に形成されている。本実施の形態において、絶縁領域４１ｉは、イオンが注入された領域である。具体的には、絶縁領域４１ｉは、イオンを注入することによって導電領域が絶縁化した領域である。一例として、絶縁領域４１ｉに注入されたイオンは、Ｆｅイオンである。
【００３０】
なお、絶縁領域４０ｉは、イオンを注入することにより形成されるものに限らず、ｐ側光ガイド層４１を酸化することによって形成されたものであってもかまわない。この場合、水蒸気酸化法又は酸素プラズマ法によってｐ側光ガイド層４１の露出部分を酸化して、絶縁領域４０ｉとしてＧａオキサイド層を形成することができる。
【００３１】
また、絶縁領域４０ｉは、ｐ側光ガイド層４１の一部に限るものではない。例えば、絶縁領域４０ｉとして、ｐ側光ガイド層４１上に、水素含有量が誘電体層７０よりも少ない絶縁層（誘電体層）を別途形成してもよい。このような絶縁領域４０ｉ（絶縁層）としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮ等が考えられるが、成膜条件を制御すること等によって、パッド電極６０への水素拡散を抑制するために誘電体層７０よりも水素含有量を小さくするとよい。
【００３２】
絶縁領域４１ｉは、パッド電極６０と接触している。つまり、絶縁領域４１ｉは、ｐ側光ガイド層４１におけるパッド電極６０と接触する領域である。絶縁領域４１ｉによって、ｐ側光ガイド層４１のアンドープ部分とパッド電極６０とが電気的に絶縁されることになる。
【００３３】
ｐ側電極５０は、リッジ部４０ａの上に形成されたオーミック電極であり、リッジ部４０ａの上面と接触している。具体的には、ｐ側電極５０は、リッジ部４０ａの最上層であるｐ側コンタクト層４４とオーミック接触している。ｐ側電極５０は、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属材料を少なくとも１つ以上用いて形成された単層膜又は多層膜の電極である。本実施の形態において、ｐ側電極５０は、Ｐｄ／Ｐｔの２層構造である。ｐ側電極５０の幅は、リッジ部４０ａの幅と同じである。つまり、ｐ側電極５０の幅は、ｐ側コンタクト層４４の幅と同じである。
【００３４】
パッド電極６０は、ｐ側電極５０の上に形成されている。具体的には、パッド電極６０は、ｐ側電極５０と接触するようにしてｐ側電極５０の上に形成されている。パッド電極６０の材料は、例えば金属材料によって構成される。本実施の形態において、パッド電極６０は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造である。
【００３５】
パッド電極６０は、リッジ部４０ａよりも幅広である。つまり、パッド電極６０の幅は、リッジ部４０ａの幅よりも大きくなっており、パッド電極６０の横方向に広がる幅広部は、平坦部４０ｂを覆っている。このように、パッド電極６０は、リッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂを覆うように形成されている。
【００３６】
また、パッド電極６０は、ｐ側電極５０には接触しているが、誘電体層７０には接触しないようにして、ｐ側電極５０から平坦部４０ｂにわたって形成されている。パッド電極６０と誘電体層７０との間には、パッド電極６０と誘電体層７０とを離間させるための空間部８０が存在し、パッド電極６０は、空間部８０により誘電体層７０とは非接触である。
【００３７】
さらに、パッド電極６０は、空間部８０の外側において、平坦部４０ｂにおいてｐ側光ガイド層４１の平坦部４０ｂと接触している。つまり、パッド電極６０の横方向に広がる幅広部は、平坦部４０ｂの表面と接触している。本実施の形態では、平坦部４０ｂにはｐ側光ガイド層４１の表面層として絶縁領域４１ｉが形成されているので、パッド電極６０は、平坦部４０ｂに形成された絶縁領域４１ｉに接触している。これにより、パッド電極６０とｐ側光ガイド層４１のアンドープ部分とが電気的に絶縁されるので、パッド電極６０から第２の窒化物半導体層４０への電流の供給が抑制される。なお、本実施の形態において、パッド電極６０には、ｐ側光ガイド層４１のアンドープ部分と接触する部分がない。
【００３８】
誘電体層７０（第１の誘電体層）は、少なくともリッジ部４０ａの側面に形成されたＳｉＯ２からなる絶縁膜である。具体的には、誘電体層７０は、リッジ部４０ａの側面から平坦部４０ｂの一部にわたって連続的に形成されている。本実施の形態において、誘電体層７０は、リッジ部４０ａの周辺において、ｐ側コンタクト層４４の側面とｐ側クラッド層４３の側面と電子障壁層４２の側面とｐ側光ガイド層４１の側面及び上面の一部とにわたって連続して形成されている。
【００３９】
誘電体層７０は、ｐ側電極５０から注入される電流をブロックする電流ブロック層として機能する。誘電体層７０を形成することによってｐ側電極５０から注入される電流を狭窄することができる。これにより、発光層３０で発光する光を閉じ込めることができる。
【００４０】
なお、誘電体層７０の形状は、特に限定されるものではないが、誘電体層７０は、リッジ部４０ａの側面及び平坦部４０ｂと接しているとよい。これにより、リッジ部４０ａの直下で発光した光を安定的に閉じ込めることができる。
【００４１】
ｎ側電極９０は、基板１０の下面に形成されている。基板１０は、ｎ型ＧａＮ基板であるので、ｎ側電極９０は、基板１０とオーミック接触するオーミック電極である。
【００４２】
このように構成される窒化物半導体レーザ１では、発光層３０（活性層）は、４００ｎｍ〜６５０ｎｍまでの任意の波長の光を発するように調整されている。また、本実施の形態では、基板１０としてｎ型ＧａＮ基板を用いたが、これに限らない。例えば、基板１０として、ｎ型ＳｉＣ又はｎ型Ｓｉなどの窒化物系材料を含まない異種基板を用いてもよいし、導電基板以外の基板を用いてもよい。例えば、基板１０として、サファイア基板等の絶縁基板を用いてもよい。この場合、光導波路外部のｎ側クラッド層２１が露出した表面にｎ側電極９０を形成することで、窒化物半導体レーザに電力を供給することができる。
【００４３】
［窒化物半導体レーザの製造方法］
次に、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｑを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｑは、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１の製造方法における各工程の断面図である。
【００４４】
まず、図２Ａに示すように、主面が（０００１）面であるｎ型六方晶ＧａＮ基板である基板１０上に、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ法）を用いて、第１の窒化物半導体層２０、発光層３０及び第２の窒化物半導体層４０を順次成膜する。
【００４５】
具体的には、まず、基板１０の上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ側クラッド層２１を３μｍ成長させる。続いて、アンドープのＧａＮからなるｎ側光ガイド層２２を０．３μｍ成長させる。
【００４６】
次いで、ＩｎＧａＮからなるバリア層（不図示）とＩｎＧａＮ量子井戸層との２周期からなる発光層３０を成長させる。
【００４７】
次いで、アンドープのＧａＮからなるｐ側光ガイド層４１を０．３μｍ成長させる。続いて、ＡｌＧａＮからなる電子障壁層４２を１０ｎｍ成長させる。続いて、ｐ型ＡｌＧａＮ層（１．５ｎｍ）とＧａＮ層（１．５ｎｍ）とを１６０周期繰り返して形成した０．４８μｍの超格子からなるｐ側クラッド層４３を成長させる。続いて、ｐ型ＧａＮからなるｐ側コンタクト層４４を０．０５μｍ成長させる。
【００４８】
ここで、各層において、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎを含む有機金属原料には、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアンモニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。また、窒素原料には、アンモニア（ＮＨ３）を用いる。
【００４９】
次に、図２Ｂに示すように、第２の窒化物半導体層４０上に、第１保護膜１０１を成膜する。第１保護膜１０１は、例えば有機膜又は無機膜からなる絶縁膜である。本実施の形態では、ｐ側コンタクト層４４の上に、シラン（ＳｉＨ４）を用いたプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、第１保護膜１０１として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を３００ｎｍ成膜した。
【００５０】
なお、第１保護膜１０１の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限るものではなく、例えば、熱ＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、又は、パルスレーザ成膜法など、公知の成膜方法を用いることができる。また、第１保護膜１０１の成膜材料は、上記のものに限るものではなく、例えば、誘電体や金属など、後述する第２の窒化物半導体層４０（ｐ側光ガイド層４１、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３、ｐ側コンタクト層４４）のエッチングに対して、選択性のある材料であればよい。
【００５１】
次に、図２Ｃに示すように、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、第１保護膜１０１がストライプ状に残るように、第１保護膜１０１を選択的に除去する。エッチング法としては、例えば、ＣＦ４などのフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるドライエッチング、又は、１：１０程度に希釈した弗化水素酸（ＨＦ）などのウェットエッチングを用いることができる。
【００５２】
次に、図２Ｄに示すように、ストライプ状に形成された第１保護膜１０１をマスクとして、ｐ側光ガイド層４１、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３及びｐ側コンタクト層４４の積層体である第２の窒化物半導体層４０をエッチングすることで、第２の窒化物半導体層４０にリッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂを形成する。第２の窒化物半導体層４０のエッチングとしては、Ｃｌ２などの塩素系ガスを用いたＲＩＥ法によるドライエッチングを用いるとよい。詳細は後述するが、このドライエッチングによって、平坦部４０ｂの表面層が導電化する。
【００５３】
次に、図２Ｅに示すように、ストライプ状の第１保護膜１０１をフッ酸などのウェットエッチングによって除去し、リッジ部４０ａを露出させる。
【００５４】
次に、図２Ｆに示すように、露出させたリッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂを覆うように、基板１０の上方の全面に第２保護膜１０２を成膜する。第２保護膜１０２は、例えば有機膜又は無機膜からなる絶縁膜である。この場合、第２保護膜１０２の材料は、いくつか考えられるが、本実施の形態では、東京応化工業（株）製のｉ線ポジ型フォトレジスト（ＴＨＭＲ−８９００）を用いた。
【００５５】
次に、図２Ｇに示すように、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、第２保護膜１０２がリッジ部４０ａを十分に覆う領域だけが残るようにして第２保護膜１０２を選択的に除去し、第２の窒化物半導体層４０の平坦部４０ｂを露出させる。具体的には、リッジ部４０ａの上面及び両側面とリッジ部４０ａの根元周辺の平坦部４０ｂの上にだけ第２保護膜１０２を残している。
【００５６】
次に、図２Ｈに示すように、第２保護膜１０２でリッジ部４０ａを覆った状態で、第２の窒化物半導体層４０全体に対して、上方からＦｅイオンを注入する。このとき、第２保護膜１０２がマスクとなって、第２保護膜１０２から露出する第２の窒化物半導体層４０の平坦部４０ｂの表面層に絶縁領域４１ｉが形成される。つまり、第２の窒化物半導体層４０にリッジ部４０ａを形成するときのドライエッチングにより平坦部４０ｂの表面層に生成された導電領域がＦｅイオンによって絶縁化され、これにより絶縁領域４１ｉが形成される。このときのイオン注入の条件としては、例えば加速電圧を２０ｋｅＶとし、ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−３とすることにより、第２保護膜１０２から露出する平坦部４０ｂの表面層に存在する導電領域を十分に絶縁化することができる。なお、イオン注入するときのイオン種はＦｅに限るものではなく、例えばＡｒなどを用いても絶縁領域４１ｉを形成することができる。
【００５７】
次に、図２Ｉに示すように、イオン注入した後、第２保護膜１０２を除去して、リッジ部４０ａを露出させる。本実施の形態では、第２保護膜１０２としてｉ線ポジ型フォトレジストを用いているので、第２保護膜１０２の除去は、例えばアセトンなどの有機溶剤を用いることができる。これにより、ｐ側コンタクト層４４及びｐ側光ガイド層４１の平坦部４０ｂの部分が露出する。
【００５８】
次に、図２Ｊに示すように、ｐ側コンタクト層４４及びｐ側光ガイド層４１の露出部を覆うように、基板１０の上方の全面に誘電体層７０を成膜する。つまり、リッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂの上に誘電体層７０を形成する。誘電体層７０としては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）を用いたプラズマＣＶＤ法によって、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を３００ｎｍ成膜する。
【００５９】
なお、誘電体層７０の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限るものではなく、熱ＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、又は、パルスレーザ成膜法などの成膜方法を用いてもよい。
【００６０】
次に、図２Ｋに示すように、フォトリソグラフィー法とフッ酸を用いたウェットエッチング法とにより、リッジ部４０ａ上の誘電体層７０のみを除去して、ｐ側コンタクト層４４の上面を露出させる（誘電体層７０の１回目のパターニング）。その後、真空蒸着法及びリフトオフ法を用いて、リッジ部４０ａ上のみにＰｄ／Ｐｔからなるｐ側電極５０を形成する。具体的には、誘電体層７０から露出させたｐ側コンタクト層４４の上にｐ側電極５０を形成する。
【００６１】
なお、ｐ側電極５０の成膜方法は、真空蒸着法に限るものではなく、スパッタ法又はパルスレーザ成膜法などであってもよい。また、ｐ側電極５０の電極材料は、Ｎｉ／Ａｕ系、Ｐｔ系など、第２の窒化物半導体層４０のリッジ部４０ａ（ｐ側コンタクト層４４）とオーミック接触する材料であればよい。
【００６２】
次に、図２Ｌに示すように、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、リッジ部４０ａ周辺以外の誘電体層７０を除去する（誘電体層７０の２回目のパターニング）。つまり、リッジ部４０ａの側面及びリッジ部４０ａの根元部分の平坦部４０ｂのみに誘電体層７０を残すように、誘電体層７０を選択的に除去する。これにより、平坦部４０ｂが露出する。
【００６３】
次に、図２Ｍに示すように、誘電体層７０上のみに空間部８０（図１参照）を形成するために、第３保護膜１０３を形成する。具体的には、ｐ側電極５０、誘電体層７０及びｐ側光ガイド層４１の露出部（平坦部４０ｂ）を覆うように、基板１０の上方の全面に第３保護膜１０３を成膜する。
【００６４】
第３保護膜１０３は、例えば有機膜又は無機膜からなる絶縁膜である。この場合、第３保護膜１０３の材料としては、いくつか考えられるが、本実施の形態では、レジストを用いた。また、第３保護膜１０３の材料としては、誘電体層７０及びｐ側電極５０よりもエッチング速度が十分に速い材料を用いるとよい。本実施の形態では、東京応化工業（株）製のｉ線ポジ型フォトレジスト（ＴＨＭＲ−８９００）を用いた。第３保護膜１０３としてレジストを用いる場合、基板１０の上方の全面にレジスト材料をスピンコート法で成膜し、１５０℃〜２００℃の温度でベーキングすることで、第３保護膜１０３を形成することができる。
【００６５】
なお、第３保護膜１０３は、レジストなどの有機材料に限るものではなく、誘電体層７０（ＳｉＯ２）とのエッチング選択性があれば任意の材料を用いることができる。例えば、第３保護膜１０３の材料として、ＡｌＮなどの無機材料を用いてもよい。この場合、スパッタ法などでＡｌＮからなる第３保護膜１０３を成膜することができる。
【００６６】
次に、図２Ｎに示すように、第３保護膜１０３をエッチングすることで、リッジ部４０ａの側面の上にある第３保護膜１０３以外に存在する第３保護膜１０３を除去し、第３保護膜１０３を所定形状にパターニングする。具体的には、誘電体層７０を覆う第３保護膜１０３のみを残すようにして、リッジ部４０ａの上方の第３保護膜１０３及び平坦部４０ｂ上の第３保護膜１０３を除去する。これにより、ｐ側電極５０の上面及び平坦部４０ｂが露出する。
【００６７】
例えば、第３保護膜１０３がレジストである場合、酸素（Ｏ２）を用いたドライエッチング法によって、第３保護膜１０３を除去することができる。このとき、リッジ部４０ａの側面の上に形成された第３保護膜１０３は、リッジ部４０ａ上及び平坦部４０ｂ上に形成された第３保護膜１０３と比べて膜厚が厚くなるため、リッジ部４０ａ上の第３保護膜１０３がなくなった時点でエッチングを終了すれば、図２Ｎに示すように、誘電体層７０のほぼ上にのみ第３保護膜１０３を残すことができる。
【００６８】
なお、第３保護膜１０３がＡｌＮなどの無機膜である場合、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いることで、第３保護膜１０３を所定形状にパターニングすることができる。
【００６９】
次に、図２Ｏに示すように、ｐ側電極５０、第３保護膜１０３及びｐ側光ガイド層４１の露出部（平坦部４０ｂ）を覆うようにパッド電極６０を形成する。具体的には、基板１０の上方の全面に真空蒸着法などによってＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるパッド電極６０を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いてパターニングすることで、ｐ側電極５０、第３保護膜１０３及びｐ側光ガイド層４１の露出部の上に所定形状のパッド電極６０を形成する。
【００７０】
なお、パッド電極６０は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造に限るものではなく、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕの任意の金属材料を組み合わせてもよい。
【００７１】
次に、図２Ｐに示すように、パッド電極６０と誘電体層７０との間に存在する第３保護膜１０３を除去することで空間部８０を形成する。例えば、第３保護膜１０３がレジストである場合、第３保護膜１０３を除去するための除去液としてアセトンなどの有機溶剤を用いて、第３保護膜１０３を除去する。
【００７２】
なお、第３保護膜１０３がＡｌＮなどの無機膜である場合、第３保護膜１０３を除去するための除去液としては、アルカリ液を用いればよい。これにより、無機膜である第３保護膜１０３を除去することができる。
【００７３】
次に、図２Ｑに示すように、基板１０の下面にｎ側電極９０を形成する。具体的には、基板１０の裏面に真空蒸着法などによってＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極９０を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いてパターニングすることで、所定形状のｎ側電極９０を形成する。
【００７４】
その後、図示しないが、ブレードを用いたダイシング又は劈開等によってチップ分離を行う。これにより、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１を製造することができる。
【００７５】
［窒化物半導体レーザの作用効果］
次に、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１の作用効果について、本開示の技術を得るに至った経緯も含めて、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４及び図５を用いて説明する。図３Ａは、比較例の窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造１０００Ｘの断面図である。図３Ｂは、実施の形態１の窒化物半導体レーザ１を模擬的に示すレーザ構造１Ｘの断面図である。図３Ｃは、比較例及び実施の形態１におけるレーザ構造１０００Ｘ及び１Ｘの動作電圧の経時的変化を示す図である。図４は、従来の方法で製造した窒化物半導体レーザの走査型容量顕微鏡像（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＣＭ像）であり、図５は、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザのＳＣＭ像である。
【００７６】
これまで、半導体デバイスで広く使用されている誘電体材料としては、以下の表１に示されるものが知られている。中でも、ＳｉＯ２は、屈折率が最も低く、光に対して透明である。このため、ＳｉＯ２は、半導体レーザの絶縁膜として有用である。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
しかしながら、窒化物半導体レーザを開発する中で、窒化物半導体レーザの絶縁膜として用いたＳｉＯ２が原因となって、連続通電時に動作電圧が上昇するという課題があることが判明した。
【００７９】
その原因を究明するために、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造１０００Ｘ及び１Ｘを実際に作製して通電実験を行った。なお、本実験では、窒化物半導体レーザへの通電による電圧変化を検証するために、光閉じ込めに寄与するリッジ部は形成していないが、リッジ部を有する構造でも同様の結果が得られる。
【００８０】
図３Ａに示すように、比較例の窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造（比較例のレーザ構造）１０００Ｘは、ＧａＮ基板からなる基板１０と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層及びアンドープのｎ側ＧａＮ光ガイド層からなる第１の窒化物半導体層２０と、ＩｎＧａＮ活性層及びＧａＮ光ガイド層からなる発光層３０と、アンドープのｐ側光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層及びｐ型ＧａＮコンタクト層からなる第２の窒化物半導体層４０とを有する。さらに、第２の窒化物半導体層４０上には、ＳｉＯ２からなる誘電体層７０が積層されている。また、誘電体層７０は開口部を有しており、この開口部には、Ｐｄ／Ｐｔからなるｐ側電極５０が形成されている。さらに、ｐ側電極５０と誘電体層７０を覆うようにＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるパッド電極６０が形成されている。なお、基板１０の下面には、ｎ側電極９０が形成されている。
【００８１】
また、図３Ｂに示すように、実施の形態１の窒化物半導体レーザを模擬的に示すレーザ構造（実施の形態１のレーザ構造）１Ｘは、比較例１のレーザ構造１０００Ｘと同様に、ＧａＮ基板からなる基板１０と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層及びアンドープのｎ側ＧａＮ光ガイド層からなる第１の窒化物半導体層２０と、ＩｎＧａＮ活性層及びＧａＮ光ガイド層からなる発光層３０と、アンドープのｐ側光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層及びｐ型ＧａＮコンタクト層からなる第２の窒化物半導体層４０と、ｎ側電極９０とを有する。さらに、第２の窒化物半導体層４０上には、ＳｉＯ２からなる誘電体層７０が積層されている。また、誘電体層７０は開口部を有しており、この開口部には、Ｐｄ／Ｐｔからなるｐ側電極５０が形成されている。そして、実施の形態１のレーザ構造１Ｘでは、比較例のレーザ構造１０００Ｘと異なり、ｐ側電極５０上のみにＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるパッド電極６０が形成されており、パッド電極６０と誘電体層７０とが接触していない。パッド電極６０は、ｐ側電極５０の上面の内側に形成されている。
【００８２】
このように作製した比較例のレーザ構造１０００Ｘ（図３Ａ）と実施の形態１のレーザ構造１Ｘ（図３Ｂ）とに対して連続通電を行ったところ、動作電圧に関して、図３Ｃに示す結果が得られた。
【００８３】
図３Ｃに示すように、比較例のレーザ構造１０００Ｘでは、通電時間の経過とともに動作電圧が徐々に上昇し、通電時間が１００時間を超えると、動作電圧が急激に上昇することが分かった。一方、実施の形態１のレーザ構造１Ｘでは、長時間経過しても動作電圧がほぼ上昇しておらず、比較例のレーザ構造１０００Ｘと比べて、動作電圧の上昇が大幅に抑制されることが分かった。
【００８４】
この実験結果について本願発明者らが鋭意検討した結果、ＳｉＯ２は水素が多く含まれる材料であることから、比較例のレーザ構造１０００Ｘでは、動作中に誘電体層７０に含まれる水素がｐ側電極５０及びパッド電極６０に拡散し、これが原因となって動作電圧の上昇を引き起こしていたことが分かった。
【００８５】
一方、図３Ｂに示す実施の形態１のレーザ構造１Ｘでは、ＳｉＯ２を含む誘電体層７０がｐ側電極５０にもパッド電極６０にも接触していないので、誘電体層７０中の水素がｐ側電極５０及びパッド電極６０に拡散されなかったために、動作電圧が上昇しなかったと考えられる。
【００８６】
また、誘電体層７０を構成するＳｉＯ２に水素が含まれる要因について検討した結果、ＳｉＯ２を成膜する際の原料（シラン（ＳｉＨ４））の水素がＳｉＯ２膜に残留したり、フォトリソグラフィー又はエッチングなどの製造時の水洗浄によってＳｉＯ２膜に水素が残留したりすることで、誘電体層７０に水素が含まれることが分かった。
【００８７】
本開示の技術は、このような知見に基づいてなされたものであり、ＳｉＯ２からなる誘電体層７０に含まれる水素がｐ側電極５０及びパッド電極６０に拡散しないようにすることで、誘電体層７０としてＳｉＯ２を用いた場合であっても、動作電圧の上昇を抑制するものである。
【００８８】
具体的には、図１に示すように、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１では、パッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にしている。本実施の形態では、パッド電極６０と誘電体層７０との間に空間部８０を介在させることで、パッド電極６０と誘電体層７０とが接触しないようにしている。
【００８９】
このように、パッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にすることで誘電体層７０からパッド電極６０への水素の伝達経路が遮断されるので、誘電体層７０中に含まれる水素がパッド電極６０に拡散することを抑制することができる。これにより、誘電体層７０中に含まれる水素がパッド電極６０を経由してｐ側電極５０にまで拡散することも抑制できる。この結果、水素に起因して動作電圧が上昇することを抑制することができる。また、電力−光変換効率が高い高出力の窒化物半導体レーザを実現できる。
【００９０】
なお、本実施の形態では、誘電体層７０からパッド電極６０への水素拡散の抑制効果を最大化するために、誘電体層７０とパッド電極６０とが完全に接触しないようにしているが、製造ばらつきなどによって誘電体層７０とパッド電極６０とが一部接触する場合があっても、その接触面積が十分に小さければ、動作電圧への影響は僅かであり、動作電圧の上昇を抑制することができる。
【００９１】
このように、リッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂが形成された第２の窒化物半導体層４０を有する窒化物半導体レーザ１において、リッジ部４０ａの側面にＳｉＯ２からなる誘電体層７０が形成されていたとしても、パッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にすることで、動作電圧の上昇を抑制することができた。
【００９２】
しかしながら、このような構成の窒化物半導体レーザでは、リッジ部の側方の平坦部とパッド電極とが接続する構造となっているが、このような構造を有する窒化物半導体レーザでは、平坦部とパッド電極との接続部分にリーク電流が発生することが分かった。以下、この点について詳細に説明する。
【００９３】
リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂは、第２の窒化物半導体層４０にリッジ部４０ａを形成する際に形成される。本実施の形態では、ｐ側光ガイド層４１、電子障壁層４２、ｐ側クラッド層４３及びｐ側コンタクト層４４の積層体からなる第２の窒化物半導体層４０に対してｐ側光ガイド層４１が露出するまでドライエッチングすることで、第２の窒化物半導体層４０にリッジ部４０ａを形成している。この結果、リッジ部４０ａの側方には、ｐ側光ガイド層４１の露出部として平坦部４０ｂが形成される。
【００９４】
このとき、本願発明者が鋭意検討した結果、第２の窒化物半導体層４０にリッジ部４０ａを形成するときのドライエッチング時のプロセスダメージによって、平坦部４０ｂとして露出する部分の窒化物半導体層から窒素（Ｎ）が抜けて、露出部分の窒化物半導体層の表面層がｎ型化することが分かった。
【００９５】
本実施の形態では、ドライエッチングによってアンドープのｐ側光ガイド層４１を露出させているので、ドライエッチング時に、ｐ側光ガイド層４１の平坦部４０ｂから窒素が脱離して平坦部４０ｂの表面層がｎ型化し、平坦部４０ｂの表面層としてｎ型領域が生成される。
【００９６】
この結果、平坦部４０ｂにパッド電極６０を接続する構造にすると、平坦部４０ｂのｎ型領域によって、平坦部４０ｂとパッド電極６０との接続部分にリーク電流が発生することが分かった。これは、平坦部４０ｂのｎ型領域にパッド電極６０のＴｉが接触するとオーミック接触になってしまい、このｎ型領域を介してｎ側クラッド層２１にまで電流が到達するからであると考えられる。
【００９７】
実際に、窒化物半導体レーザを作製してみて、リッジ部周辺のＳＣＭ像を見てみると、図４に示すように、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂにｎ型領域が生成されることが分かった。図４に示される窒化物半導体レーザは、上述の窒化物半導体レーザ１と同様の製造方法で作製されたものであるが、図２Ａ〜図２Ｑに示される工程のうち、図２Ｆ〜図２Ｉに示される工程の処理を行わずに作製したものである。つまり、ドライエッチングでリッジ部４０ａを形成（図２Ｅ）した後に、リッジ部４０ａ及び平坦部４０ｂを覆うように基板１０の上方の全面に誘電体層７０を成膜した（図２Ｊ）。その後、図２Ｋ〜図２Ｑに示す工程を行った。
【００９８】
このようにして製造された窒化物半導体レーザでは、図４に示すように、第２の窒化物半導体層４０のリッジ部４０ａにはｐ型領域が観察され、アンドープのｐ側光ガイド層４１の平坦部４０ｂの表面層（露出面近傍）にはｎ型領域が観察された。
【００９９】
また、平坦部４０ｂのｎ型領域の下には、アンドープのｐ側光ガイド層４１、発光層３０、ｎ側光ガイド層２２の低キャリア濃度領域が観察され、その下には、ｎ側クラッド層２１のｎ型領域が観察された。
【０１００】
なお、図４において、ｎ側クラッド層２１内に見られるキャリア濃度が濃く見える領域は、プロセス起因によるものである。また、図４では、層構造及びリッジ部の形状を分かりやすくするために実線及び破線を追加している。
【０１０１】
本開示の技術は、さらに、このような知見にも基づいてなされたものであり、エッチングによりリッジ部４０ａと平坦部４０ｂとを形成して平坦部４０ｂにパッド電極６０を接触させた構造であっても、平坦部４０ｂのパッド電極６０との接続部分に絶縁領域４１ｉを形成することによって、パッド電極６０と平坦部４０ｂとの接続部分にリーク電流が発生することを抑制するものである。
【０１０２】
図５に示される窒化物半導体レーザ１は、図２Ａ〜図２Ｑに示される製造方法によって作製されたものであり、図５のＳＣＭ像は、実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１のリッジ部４０ａ周辺の構造を示している。
【０１０３】
つまり、図５に示される窒化物半導体レーザ１は、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂ（ドライエッチングにより露出したｐ側光ガイド層４１）の表面にＦｅイオンの注入を行ったものである。なお、Ｆｅイオン注入の条件としては、加速電圧を２０ｋｅＶとし、ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−３としている。
【０１０４】
図５に示すように、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１では、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂの表面層には、ｎ型領域が観察されず、キャリア濃度が低くて導電型を示さない絶縁領域が観察された。これは、イオン注入を行うことによって、図４のように平坦部４０ｂの表面層に生成されたｎ型領域が絶縁化（ｉ型化）したからであると考えられる。
【０１０５】
これにより、平坦部４０ｂの表面にパッド電極６０を接触させたとしても、平坦部４０ｂとパッド電極６０とがオーミック接触にはならない。この結果、平坦部４０ｂとパッド電極６０との接続部分にリーク電流が発生することを抑制でき、デバイス特性が低下することを抑制できる。したがって、信頼性が高い窒化物半導体レーザ素子を実現できる。
【０１０６】
［まとめ］
このように、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１では、ｐ側電極５０（オーミック電極）の上に形成されたパッド電極６０が、第２の窒化物半導体層４０のリッジ部４０ａの側面に形成されたＳｉＯ２からなる誘電体層７０と非接触になっている。
【０１０７】
これにより、誘電体層７０中に含まれる水素がパッド電極６０に拡散することを抑制することができる。したがって、水素に起因して動作電圧が上昇してしまうことを抑制できる。
【０１０８】
しかも、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１では、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂには絶縁領域４０ｉが形成されており、幅広のパッド電極６０は、この平坦部４０ｂの絶縁領域４０ｉと接触している。
【０１０９】
これにより、平坦部４０ｂとパッド電極６０との接続部分にリーク電流が発生することを抑制できるので、デバイス特性が低下することを抑制できる。
【０１１０】
以上、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１によれば、リッジ部４０ａの側面にＳｉＯ２を形成し、かつ、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂにパッド電極６０を接触させた構造を有していながらも、動作電圧の上昇を抑制することができるとともに、パッド電極６０と平坦部４０ｂとの接続部分におけるリーク電流の発生を抑制することができる。したがって、高信頼性かつ高出力の窒化物半導体レーザ１を実現できる。
【０１１１】
また、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１では、パッド電極６０と誘電体層７０との間に存在する空間部８０によって、パッド電極６０と誘電体層７０とが非接触になっている。
【０１１２】
このように、パッド電極６０と誘電体層７０との間に空間部８０を介在させてパッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にすることで、誘電体層７０に含まれる水素がパッド電極６０に拡散することを効果的に抑制できる。したがって、通電時間の経過にともなって動作電圧が上昇することを効果的に抑制できる。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１において、第２の窒化物半導体層４０は、ｐ側光ガイド層４１と電子障壁層４２とｐ側クラッド層４３との積層体である。そして、リッジ部４０ａは、ｐ側光ガイド層４１と電子障壁層４２とｐ側クラッド層４３とを含み、平坦部４０ｂの最上層はｐ側光ガイド層４１である。つまり、ｐ側光ガイド層４１と電子障壁層４２とｐ側クラッド層４３とを含む第２の窒化物半導体層４０をｐ側光ガイド層４１まで掘り込むことで、リッジ部４０ａと平坦部４０ｂとを形成している。特に、本実施の形態において、ｐ側光ガイド層４１は、アンドープ層である。
【０１１４】
これにより、アンドープ層であるｐ側光ガイド層４１が露出するまで第２の窒化物半導体層４０をドライエッチングしてｐ側光ガイド層４１の露出部の表面層としてｎ型領域が生成されたとしても、平坦部４０ｂに形成された絶縁領域４０ｉによって、平坦部４０ｂとパッド電極６０との接続部分にリーク電流が発生することを効果的に抑制できる。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１において、絶縁領域４０ｉは、イオンが注入された領域である。具体的には、絶縁領域４０ｉに注入されたイオンはＦｅイオンである。
【０１１６】
これにより、リッジ部４０ａを形成する際に第２の窒化物半導体層４０をドライエッチングしてｐ側光ガイド層４１の露出部の表面層としてｎ型領域が生成されたとしても、イオン注入によってｎ型領域を容易に絶縁化して絶縁領域４０ｉにすることができる。
【０１１７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る窒化物半導体レーザ１Ａについて、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る窒化物半導体レーザ１Ａの断面図である。
【０１１８】
図６に示すように、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ１Ａが上記実施の形態１に係る窒化物半導体レーザ１と異なる点は、パッド電極６０と誘電体層７０との非接触の仕方である。
【０１１９】
具体的には、上記実施の形態１では、パッド電極６０と誘電体層７０との間に空間部８０を設けることでパッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にしていたが、本実施の形態では、パッド電極６０と誘電体層７０との間に、誘電体層７０（第１の誘電体層）とは別の誘電体層７０Ａ（第２の誘電体層）を形成することで、パッド電極６０と誘電体層７０とを非接触にしている。つまり、実施の形態１の空間部８０を誘電体層７０Ａに置き換えた構造である。なお、それ以外の構成は、実施の形態１における窒化物半導体レーザ１と同じである。
【０１２０】
本実施の形態において、誘電体層７０Ａは、パッド電極６０と誘電体層７０との隙間を埋めるように形成された絶縁層である。この誘電体層７０Ａによってパッド電極６０と誘電体層７０とが離間されて直接接触しないようになっている。
【０１２１】
誘電体層７０Ａの材料は、誘電体層７０の材料とは異なる。つまり、誘電体層７０Ａは、ＳｉＯ２とは異なる材料によって構成されている。誘電体層７０Ａの材料としては、例えば、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３などを用いることができる。
【０１２２】
このような構成の窒化物半導体レーザ１Ａは、実施の形態１における窒化物半導体レーザ１と同様の方法で製造することができる。具体的には、図２Ｍに示される工程において第３保護膜１０３を誘電体層７０Ａの材料とし、図２Ｐに示される第３保護膜１０３を除去する工程（空間部８０を形成する工程）を省略することで、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１Ａを作製できる。
【０１２３】
なお、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１Ａでも、発光層３０（活性層）は、４００ｎｍ〜６５０ｎｍまでの任意の波長の光を発するように調整されている。
【０１２４】
以上、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１Ａによれば、実施の形態１と同様に、ｐ側電極５０（オーミック電極）の上に形成されたパッド電極６０が、第２の窒化物半導体層４０のリッジ部４０ａの側面に形成されたＳｉＯ２からなる誘電体層７０と非接触になっているとともに、リッジ部４０ａの側方の平坦部４０ｂに形成された絶縁領域４０ｉと接触している。
【０１２５】
これにより、誘電体層７０中に含まれる水素がパッド電極６０に拡散することを抑制できるので動作電圧の上昇を抑制することができるとともに、パッド電極６０と平坦部４０ｂとの接続部分におけるリーク電流の発生を抑制することができる。したがって、高信頼性かつ高出力の窒化物半導体レーザ１Ａを実現できる。
【０１２６】
また、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１Ａでは、パッド電極６０と誘電体層７０とが誘電体層７０Ａによって非接触になっている。つまり、パッド電極６０と誘電体層７０との間には、空間部ではなく誘電体層７０Ａが存在する。しかも、誘電体層７０Ａは、ＳｉＯ２とは異なる材料によって構成されている。つまり、誘電体層７０Ａには、ＳｉＯ２の成膜に起因する水素が含まれていない。
【０１２７】
この構成により、誘電体層７０Ａによってパッド電極６０と誘電体層７０とが絶縁されるので、誘電体層７０からパッド電極６０に水素が拡散することをより確実に防ぐことができる。これにより、動作電圧の上昇を一層抑制することができる。
【０１２８】
しかも、パッド電極６０と誘電体層７０との間に空間部ではなく誘電体層７０Ａが存在することで、窒化物半導体レーザ１Ａの素子構造を強くできる。これにより、ダイボンディング又はワイヤボンディングなどの実装工程において窒化物半導体レーザ１Ａが変形してしまうことを抑制できる。
【０１２９】
このように、本実施の形態における窒化物半導体レーザ１Ａによれば、動作電圧の上昇が抑制され、かつ、高出力で高信頼性の窒化物半導体レーザを歩留まり高く製造することができる。
【０１３０】
（変形例）
以上、本開示に係る窒化物半導体レーザについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１３１】
例えば、上記実施の形態では、第２の窒化物半導体層４０の平坦部４０ｂは、アンドープのｐ側光ガイド層４１の露出部としたが、これに限らない。
【０１３２】
また、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本開示に係る窒化物半導体レーザは、画像表示装置、照明又は産業機器などの光源として利用することができ、特に、比較的に高い光出力を必要とする機器の光源として有用である。
【符号の説明】
【０１３４】
１、１Ａ  窒化物半導体レーザ
１０  基板
２０  第１の窒化物半導体層
２１  ｎ側クラッド層
２２  ｎ側光ガイド層
３０  発光層
４０  第２の窒化物半導体層
４０ａ  リッジ部
４０ｂ  平坦部
４１  ｐ側光ガイド層
４２  電子障壁層
４３  ｐ側クラッド層
４４  ｐ側コンタクト層
５０  ｐ側電極
６０  パッド電極
７０、７０Ａ  誘電体層
８０  空間部
９０  ｎ側電極
１０１  第１保護膜
１０２  第２保護膜
１０３  第３保護膜
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図２Ｎ】
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【図２Ｏ】
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【図２Ｐ】
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【図２Ｑ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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