【事件の表示】
　特許第３４１４６８０号「ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザ」の請求項１ないし２０に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３４１４６８０号の請求項１、２、５ないし１１、１３、１４、１７、１８に係る特許を取り消す。
　同請求項１５、１６、１９、２０に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３４１４６８０号の請求項１〜２０に係る発明についての出願（出願日：平成１１年１０月２５日、優先権主張　平成１１年３月２６日）は、平成１５年４月４日に設定登録され、その後、その特許について、特許異議申立人　越智　俊博　より特許異議の申立がなされ、当審において取消理由を通知したところ、その指定期間内である平成１６年８月２日に訂正請求がなされたものである。
       
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のとおりである。
 [訂正事項ａ]
　（ａ−１）特許請求の範囲の請求項１に記載された「その際」を、「前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、」と訂正する。
　（ａ−２）これに伴い、明細書の段落【００２０】に記載された「であって、」を「であって、前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、」と訂正する。
　
 [訂正事項ｂ]
　（ｂ−１）特許請求の範囲の請求項３の記載を削除する。
　（ｂ−２）これに伴い、明細書の段落【００２４】の記載を削除する。
　　
 [訂正事項ｃ]
　（ｃ−１）特許請求の範囲の請求項４の記載を削除する。
　（ｃ−２）これに伴い、明細書の段落【００２７】の記載を削除する。
　　
 [訂正事項ｄ]
　（ｄ−１）特許請求の範囲の請求項５に記載された「その際」を、「前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、」と訂正する。
　（ｄ−２）これに伴い、明細書の段落【００３０】に記載された「であって、」を「であって、前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、」と訂正する。
　　
 [訂正事項ｅ]
　（ｅ−１）特許請求の範囲の請求項１２の記載を削除する。
　（ｅ−２）これに伴い、明細書の段落【００４７】の記載を削除する。
　　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
  [訂正事項ａについて]
　訂正事項（ａ−１）は、「外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造」をより下位の概念へ限定する訂正であって、特許請求の範囲の減縮を目的としたものである。
　また、訂正事項（ａ−２）は、上記訂正事項（ａ−１）の訂正に伴い、訂正後の請求項１との整合をとるために必要となった訂正であって、明りょうでない記載の釈明を目的としたものである。
　　
  [訂正事項ｂについて]
　特許請求の範囲の請求項３を削除する訂正（訂正事項（ｂ−１））は、特許請求の範囲の減縮を目的としたものである。
　また訂正事項（ｂ−２）は、上記訂正事項（ｂ−１）の訂正に伴い削除された請求項１との整合をとるために必要となった訂正であって、明りょうでない記載の釈明を目的としたものである。
　　　
　[訂正事項ｃについて]
　特許請求の範囲の請求項４を削除する訂正（訂正事項（ｃ−１））は、特許請求の範囲の減縮を目的としたものである。
　また訂正事項（ｃ−２）は、上記訂正事項（ｃ−１）の訂正に伴い削除された請求項１との整合をとるために必要となった訂正であって、明りょうでない記載の釈明を目的としたものである。
　　　
　[訂正事項ｄについて]
　訂正事項（ｄ−１）は、「外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造」をより下位の概念へ限定する訂正であって、特許請求の範囲の減縮を目的としたものである。
　また訂正事項（ｄ−２）は、上記訂正事項（ｄ−１）の訂正に伴い、訂正後の請求項５との整合をとるために必要となった訂正であって、明りょうでない記載の釈明を目的としたものである。
　　
　[訂正事項ｅについて]
　特許請求の範囲の請求項１２を削除する訂正（訂正事項（ｅ−１））は、特許請求の範囲の減縮を目的としたものである。
　また訂正事項（ｅ−２）は、上記訂正事項（ｅ−１）の訂正に伴い削除された請求項１２との整合をとるために必要となった訂正であって、明りょうでない記載の釈明を目的としたものである。
　　
　さらに、これらの訂正は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものであって、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　　
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項、及び同条第３項で準用する特許法第１２６条第２項及び同条第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　　　
３．特許異議の申立て理由及び取消理由の概要
（１）特許異議申立人　越智　俊博は、下記の甲第１〜５号証を提出し、
　　イ）請求項１〜４に係る発明の特許は、甲第１〜３号証に記載された発明に基づき、また、請求項５〜２０に係る発明の特許は、甲第１〜５号証に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるから特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、
　　ロ）また、請求項５〜２０に係る発明の特許は、甲第１又は３号証に記載された発明と同一であるから特許法第２９条第１項第３号の規定に該当するものに対してなされたものであるから、請求項１〜２０に係る発明の特許は、特許法第１１３条第２項の規定により取り消すべきであり、
　　ハ）さらに、請求項１〜４に係る発明の特許は、その特許請求の範囲の請求項１〜４の記載が不備であり、特許法第３６条第４項又は第６項の規定に違反してなされたものであるから、
特許法第１１３条第４項の規定により取消すべきである旨主張する。
　　　　　　　　　　　　　　記
　甲第１号証：特開平１０−２５６６６１号公報
　甲第２号証：特開平１０−１３５５７６号公報
　甲第３号証：特開平１０−３０８５５８号公報
　甲第４号証：特開平１１−６８２５６号公報
　甲第５号証：特開平１０−３３５７５０号公報
　　
（２）当審は、
　[取消理由１]
　請求項１〜２０に係る発明の特許は、特許請求の範囲の請求項１〜２０の記載が不備であるから、特許法第３６条第４項又は第６項の規定に違反してなされたものであり、
　[取消理由２]
 また、請求項１〜１８に係る発明の特許は、下記の刊行物１〜３に記載された発明に基づき、当業者が容易に発明をすることができたものであるから特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、
取消すべきである旨通知した。
　　　　　　　　　　　　　　記
　刊行物１：特開平１０−１３５５７６号公報（甲第２号証）
　刊行物２：特開平１０−２５６６６１号公報（甲第１号証）
　刊行物３：特開平１０−３０８５５８号公報（甲第３号証）
　　
４．本件発明
　上記２．で訂正を認めたから、本件の請求項１，２，５〜１１，１３〜２０に係る発明(以下、「本件発明１，２，５〜１１，１３〜２０」という。)は、平成１６年８月２日付全文訂正明細書（以下、「訂正明細書」という。）の特許請求の範囲の請求項１，２，５〜１１，１３〜２０に記載されたとおりの次のものである。
　　　　
「【請求項１】  外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造を有し、前記活性層領域はＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなるＩＩＩ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、
前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量をε１、層厚をｄ１μｍと、
前記第２の隣接クラッド層の層面内歪量をε２、層厚をｄ２μｍとしたとき、
−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、
前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項２】  前記外殻層に対して、
−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項３】　削除。
【請求項４】　削除。
【請求項５】  外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造を有し、前記活性層領域はＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなるＩＩＩ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、
前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
前記外殻層の層内平均Ａｌ組成比をｙ、
前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ１、層厚をｄ１μｍ、
前記第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ２、層厚をｄ２μｍとしたとき、
−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、
前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項６】  前記外殻層に対して、
−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択されていることを特徴とする請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項７】  前記外殻層の層厚は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項８】  前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、５０μｍ以上に選択されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項９】  レーザ発振光のしみだし光が、前記外殻層において、前記活性層領域における発光強度のピーク値の１０−６倍以下に減衰していることを特徴とする請求項１〜８いずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１０】  前記外殻層は、１０μｍ以上の厚みを有するＡｌＧａＮ基板であることを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１１】  レーザ発振光に対する前記外殻層の層内平均屈折率が、レーザ導波モードの等価屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１２】　削除。
【請求項１３】  第１の隣接クラッド層の層厚が、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１４】  第１の隣接クラッド層の層内平均Ａｌ組成比が、０．０５以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１５】  前記外殻層のＡｌ組成比が、前記第２の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１６】  前記外殻層のＡｌ組成比が、前記第１の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１７】  前記活性層領域は、Ｉｎを含む発光層と光ガイド層とを有してなることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１８】  レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、スパイク状パターンのピーク強度が、前記遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項１９】  前記第１の隣接クラッド層および第２の隣接クラッド層のうち、
一方がｐ型クラッド層であり、他方がｎ型クラッド層であって、
前記ｐ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層よりも低いＡｌ組成比を有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【請求項２０】  第１の隣接クラッド層がｎ型クラッド層であり、
第２のクラッド層がｐ型クラッド層であることを特徴とする請求項１９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。」
　　
　なお、上記請求の範囲には、削除された請求項を形式的に引用する請求項が記載されているが、実質的に引用するものでないことは明らかである。
　　
５．当審の判断
５−１．取消理由１及び特許異議申立人の無効理由ハ）について
　本件発明１において、ａ）−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍなる関係が、どのようにして導出されたのか、ｂ）また、上記数値範囲の臨界的な意義が如何なるものであるのか（本件発明２における−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍなる関係、本件発明５における−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍなる関係、及び本件発明６の−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍなる関係、およびこれらを引用する本件発明７〜２０についても同様）、上記事項に関係する訂正明細書の記載を列挙すると以下のとおりである。
　　
（ｉ）「【００４９】・・・発明者は、結晶成長直後、およびデバイスプロセス後にクラックが生じない層構造条件について実験を行なった。結晶成長直後のクラック発生が少ない条件としては、ＧａＮを基板とし、ｎ、ｐクラッド層がＡｌＧａＮ混晶である場合は、ｎクラッド層層厚ｄ１、ｐクラッド層層厚ｄ２、ｎクラッド層Ａｌ組成比ｘ１、ｐクラッド層Ａｌ組成比ｘ２を用いて−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍの関係を満たす場合であることを見出した。・・・この条件は、図２２のＡｌ組成比と歪の関係が、ほぼ歪量＝０．０２４２×Ａｌ組成比の関係になっているため、ｎクラッド層歪量ε１、ｐクラッド層歪量ε２を用いて−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍの条件、と言い換えることができる。歪量は引張歪の時に正、圧縮歪の時に負である。
（ｉｉ）「【００５０】　さらに、Ａｌ組成０．０３のＡｌＧａＮ基板を用いて同様な実験を行なった。その結果、クラック発生の少ない条件は基板のＡｌ組成ｙをもちいて、−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍの関係を満たす場合であることを見出した。図１には、ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層とＡｌｙＧａ１−ｙＮ基板とのＡｌ組成比差（ｘ−ｙ）とクラッド層での歪量εの関係を示す。基板は無歪である。上記のＡｌ組成と層厚に関する条件は、図１の関係を用いると、ｎクラッド層歪量ε１、ｐクラッド層歪量ε２を用いて−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍの条件、と言い換えることができる。この条件は、ＧａＮ基板の場合よりも広い。この理由については以下のように推測している。クラッド層にクラックが発生する場合は基板にもクラックが伝播する。従って、基板の結晶結合が強くなればクラックの伝播が抑制され、クラック発生が抑制されると考えられる。Ａｌ−Ｎの結晶結合はＧａ−Ｎの結合よりも強いため、ＧａＮよりＡｌＧａＮの平均的結晶結合は強いと考えられる。以上の理由により、ＡｌＧａＮ基板とすることによりクラック発生の臨界条件が広くなったものと思われるが、詳細は不明である。」
　　
　そこで、上記（ｉ）、（ｉｉ）の記載に基づき本件発明１，２，５〜１１，１３〜２０の記載が上記ａ）、ｂ）の点で不備であるか以下に検討する。
　上記（ｉ）、（ｉｉ）には、層構造の条件を見出した実験の詳細が記載されていないが、上記（ｉ）、（ｉｉ）の記載内容及び技術常識からみて、上記条件式が、基板をＧａＮとしたとき、及びＡｌ組成０．０３のＡｌＧａＮにしたときの２例について、ｎ型、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比ｘ１、ｘ２、同層厚ｄ１、ｄ２を違えたものを複数成膜し、そのクラック発生度合いを比較検討した結果見出されたものであろうことは容易に推測可能であり、また、歪量とＡｌ組成比との換算率から、Ａｌ組成比に換えてクラッド層歪量を用いた関係式を得たことも十分理解できるところである。
　また、上記関係式を検討しても、歪０を中心値としたある幅の範囲が、クラック発生が少ない許容範囲であることを示しており、このことは当該技術分野における常識的な思想にすぎないから、当該関係式を導入する過程の開示が十分ではないとしても理解可能であり、その意味内容が不明瞭であるとはいえない。
　したがって、本件発明１，２，５〜１１，１３〜２０は、特許法第３６条第４項又は第６項の規定に違反して特許されたものとはいえない。
　　
５−２．取消理由２及び特許異議申立人の無効理由イ）、ロ）について
５−２−１．刊行物１〜５に記載された発明
　
刊行物１（特開平１０−１３５５７６号公報）
（ア）「【００５３】　第１例　
　まず、図２(a) に示すように、（１−１００）面を主面とする
ｎ型ＧａＮ （１−１００）基板１１上に、
１００〜５０００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ
０．１
Ｇａ
０．９
Ｎクラッド層１２を成長させる
【００５４】  引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、Ｓｉ２Ｈ６を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍの
ｎ型ＧａＮ 光ガイド層１３を成長させる
【００５５】　引き続いて、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）を２５〜２５０μｍｏｌ／分、例えば、１００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒ とし、成長温度を５５０〜８００℃、例えば、６５０℃とした状態で、厚さ１〜２０ｎｍ、好適には３ｎｍの
Ｇａ
０．９
Ｉｎ
０．１
Ｎ活性層１４を成長させる
【００５６】　引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、ビスシクロベンタジエニルマグネシウムを０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍの
ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５を成長させる
【００５７】　引き続いて、ＴＭＧａを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、４５μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒ とし、成長温度を８５０〜１１００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には５００ｎｍの
ｐ型Ａｌ
０．１
Ｇａ
０．９
Ｎクラッド層１６を成長させる
（イ）「【００６５】　第２例　
  次に、図４を参照して本実施形態の第２例を説明する。
  まず、図４(a) に示すように、（１−１００）面を主面とするｎ型ＧａＮ （１−１００）基板２１上に、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを３０〜３００μｍｏｌ／分、例えば、１５０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを２５０〜２５００μｍｏｌ／分、例えば、１０００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、Ｓｉ２Ｈ６を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、１００〜５０００ｎｍ、好適には２０００ｎｍのｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．３Ｉｎ０．３Ｎクラッド層２２を成長させる。
【００６６】　引き続いて、ＴＭＧａを５〜５０μｍｏｌ／分、例えば、２０μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、５０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを１５０〜１５００μｍｏｌ／分、例えば、６６０μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、Ｓｉ２Ｈ６を０．０００１〜０．００２μｍｏｌ／分、例えば、０．０００７μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．６５Ｉｎ０．２Ｎ光ガイド層２３を成長させる。
【００６７】　引き続いて、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍｏｌ／分、例えば、１０μｍｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを２５〜２５０μｍｏｌ／分、例えば、１００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、厚さ１〜２０ｎｍ、好適には３ｎｍのＧａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ活性層２４を成長させる。
【００６８】  引き続いて、ＴＭＧａを５〜５０μｍｏｌ／分、例えば、２０μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを１０〜１００μｍｏｌ／分、例えば、５０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを１５０〜１５００μｍｏｌ／分、例えば、６６０μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍを流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、厚さ５０〜５００ｎｍ、好適には１００ｎｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．６５Ｉｎ０．２Ｎ光ガイド層２５を成長させる。
【００６９】  引き続いて、ＴＭＧａを２．５〜２５μｍｏｌ／分、例えば、１０μｍｏｌ／分、ＴＭＡｌを３０〜３００μｍｏｌ／分、例えば、１５０μｍｏｌ／分、ＴＭＩｎを２５０〜２５００μｍｏｌ／分、例えば、１０００μｍｏｌ／分、アンモニアを０．０２〜０．２ｍｏｌ／分、例えば、０．１ｍｏｌ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０．０１〜０．５μｍｏｌ／分、例えば、０．０５μｍｏｌ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００ｓｃｃｍ、例えば、１０００ｓｃｃｍ流し、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、１００〜２０００ｎｍ、好適には５００ｎｍのｐ型Ａｌ０．４Ｇａ０．３Ｉｎ０．３Ｎクラッド層２６を成長させる。」
（ウ）「【００７５】　第３例　
　次に、図５を参照して、本実施形態の第３の例について説明するが、製造条件は第１例と全く同じであるので、構造について説明する。
　図５に斜視図を示す素子は所謂ＴＳ型半導体レーザであり、基板として（０００１）面を主面とするＧａＮ 基板の段差部に（１１−２１）面からなる（１１−２１）小面３２を設けたｎ型ＧａＮ（０００１）基板３１を用いたものである。このｎ型ＧａＮ（０００１）基板３１の上に、第一の例と全く同ようにｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ 活性層１４、ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５、及び、ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６を順次成長させる。」
（エ）「【００７８】　第４例　
　上記の第１〜第３の例においては基板として２元化合物基板を用いて説明しているが、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ或いはＡｌ０．４Ｇａ０．３Ｉｎ０．３Ｎ等の混晶基板を用いても良い。その場合には、その上に形成されるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層又はＡｌ０．４Ｇａ０．３Ｉｎ０．３Ｎ クラッド層との格子整合が完全に取れるので、成長層の結晶性を損なうことがない。」
　　
　
刊行物２（特開平１０−２５６６６１号公報）
（オ）「【００３２】［実施例１］
１）厚さ３００μｍ、２インチφのサファイア（Ｃ面）よりなる基板１の上に
２）ＧａＮよりなるバッファ層２を２００オングストローム
３）Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層３を６μｍ
４）Ｓｉドープｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなるクラック防止層４を５００オングストローム
５）Ｓｉドープ
ｎ型Ａｌ
０．２
Ｇａ
０．８
Ｎよりなるｎ型クラッド層５
６）ＳｉドープＧａＮよりなる光ガイド層６を０．２μｍ
７）アンドープＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる井戸層を２５オングストロームと、アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９５Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームと３ペア積層して最後に井戸層を積層した活性層７（活性層総厚、２５０オングストローム）
８）Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなるｐ型キャップ層８を３００オングストローム、
９）ＭｇドープＧａＮよりなる光ガイド層９を０．２μｍ
１０）Ｍｇドープ
ｐ型Ａｌ
０．２
Ｇａ
０．８
Ｎよりなるｐ型クラッド層１０
１１）Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１１を０．２μｍ
の膜厚で順に積層する。（窒化物半導体層総膜厚７．７２５μｍ、バッファ層を含む）
【００３３】１）　基板１は前記したように、サファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような絶縁性の基板を用いることができる。
【００３４】２）　バッファ層２も前記したようにＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を９００℃以下の温度で成長させ、膜厚１０オングストローム〜０．５μｍ以下、さらに好ましくは２０オングストローム〜０．２μｍ以下の膜厚で成長できる。
【００３５】３）　
ｎ型コンタクト層３は、バッファ層の次に成長させるｎ型窒化物半導体層に相当する。このｎ型コンタクト層はＩｎ
Ｘ
Ａｌ
Ｙ
Ｇａ
１−Ｘ−Ｙ
Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、さらに好ましくはＹ値が０．５以下のＡｌ
Ｙ
Ｇａ
１−Ｙ
Ｎで構成することが好ましく
この層は前記したように６μｍ以上で成長させ、さらに好ましくは７μｍ以上の膜厚が望ましく、例えば２０μｍ以下の膜厚で成長させる
【００３６】４）　クラック防止層４はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させることにより、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層を厚膜で成長させることが可能となり、非常に好ましい。ＬＤの場合は、光閉じ込め層となる層を、好ましくは０．１μｍ以上の膜厚で成長させる必要がある。従来ではＧａＮ、ＡｌＧａＮ層の上に直接、厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、後から成長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので素子作製が困難であったが、このクラック防止層が、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層にクラックが入るのを防止することができる。クラック防止層は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させることが好ましい。１００オングストロームよりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しにくく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。なお、このクラック防止層は成長方法、成長装置等の条件によっては省略することもできるがＬＤを作製する場合には成長させる方が望ましい。このクラック防止層はｎ型コンタクト層内に成長させても良い。
【００３７】５）　
ｎ型クラッド層５は
好ましくはＡｌＧａＮを成長させることが望ましく、１００オングストローム以上、２μｍ以下、
【００３８】６）　光ガイド層６は、活性層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望ましい。また実施例１ではＳｉをドープしたが、この光ガイド層はアンドープでも良い。
【００３９】７）　活性層７は膜厚７０オングストローム以下のＩｎを含む窒化物半導体よりなる井戸層と、膜厚１５０オングストローム以下の井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層とを積層した多重量子井戸構造とすると
レーザ発振
【００４０】８）　キャップ層８はｐ型不純物をドープしたが、膜厚が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ型としても良く、最も好ましくはｐ型又はアンドープである。
　キャップ層の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストローム以下、最も好ましくは３００オングストローム以下に調整する。０．１μｍより厚い膜厚で成長させると、キャップ層中にクラックが入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいからである。またキャリアがこのエネルギーバリアをトンネル効果により通過できなくなる。Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Ｙ値が０．２以上のＡｌＹＧａ１−ＹＮであれば５００オングストローム以下に調整することが望ましい。キャップ層８の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形成することが望ましい。
【００４１】９）　光ガイド層９は、前記６）の光ガイド層と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが望ましい。また、この層はｐ型クラッド層を成長させる際のバッファ層としても作用し、１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド層として作用する。またこの光ガイド層はアンドープでもよい。
【００４２】１０）　ｐ型クラッド層１０はｎ型クラッド層と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを成長させることが望ましく、１００オングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストローム以上、１μｍ以下で成長させることにより、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。さらに前記のようにこの層をＡｌを含む窒化物半導体層とすることにより、ｐ型コンタクト層と、ｐ電極との接触抵抗差ができるので好ましい。」
　　
　
刊行物３（特開平１０−３０８５５８号公報）
（カ）「【００１３】　次に第１の反射鏡３０を形成した異種基板１上に、
ＳｉドープＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層２を成長させる。
【００１４】　第１の反射鏡３０の表面には窒化物半導体が成長しにくいため、第１の窒化物半導体層２の膜厚は第１の反射鏡３０上部にまで、窒化物半導体の回り込みにより成長できれば特に限定するものではない。図１に示すように、最終的なレーザ素子構造として異種基板１を素子内に残す場合には、膜厚は特に限定しない。一方、図２、図３に示すように異種基板１を除去したレーザ素子を作製する場合には、
第１の窒化物半導体層２が基板となるため、１００μｍ以上、さらに好ましくは１５０μｍ以上の膜厚で成長させることが望ましい。
【００１５】　次に、第１の窒化物半導体層２の上に活性層を有する窒化物半導体層３〜７を順次積層成長させる。バッファ層３はＡｌを含む窒化物半導体よりなるｎ側クラッド層４にクラックを入りにくくする作用があり、ｎ型ＧａＮ、ｎ型ＩｎＧａＮを成長させることが望ましい。ＩｎＧａＮであれば１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させることが好ましい。１００オングストロームよりも薄いとクラック防止として作用しにくく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。またＧａＮであれば１００オングストローム以上、１０μｍ以下で成長させることが望ましい。なおこのバッファ層３は窒化物半導体単結晶よりなる層であり、従来窒化物半導体を基板上に成長させる前に９００℃以下の低温で成長され、多結晶を含む低温成長バッファ層とは区別する。
【００１６】　ｎ側クラッド層４は、Ａｌを含む窒化物半導体を有し、好ましくは互いに組成の異なる膜厚１００オングストローム以下の窒化物半導体が積層された超格子構造とすることが望ましい。この層は例えばＳｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストロームとを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とできる。超格子構造とすると結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。
【００１７】　活性層５はＩｎＧａＮを少なくとも一方の層に含む多重量子井戸構造とする。例えば、アンドープＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる井戸層、２５オングストロームと、アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９５Ｎよりなる障壁層、５０オングストロームを交互に積層してなる総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層４５を成長させる。
【００１８】　ｐ側クラッド層６はｎ側クラッド層４と同じく、Ａｌを含む窒化物半導体を有し、好ましくは互いに組成の異なる膜厚１００オングストローム以下の窒化物半導体が積層された超格子構造とすることが望ましい。この層は例えばＭｇを１××１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストロームとを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とする。超格子構造とすると結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。」
　　
　
甲第４号証（特開平１１−６８２５６号公報、以下、「刊行物４」という。）
（キ）「【０００４】　　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、共振面から出射されるレーザ光は、そのファーフィールドパターンが十分に良好な単一のスポットとして得られにくい。その原因として活性層で発生した光の一部がクラッド層を通過し、クラッド層と基板との間に積層されている屈折率が中間の値を示す材料、例えばＧａＮからなるｎ側窒化物半導体層（ｎ側層）で導波され、ｎ側層端面から放射される。
　ちなみに窒化物半導体レーザ素子を構成する窒化物半導体層の屈折率は、大きい方から順に、活性層、中間層（ＧａＮ等）、クラッド層、基板（サファイア、スピネル等）である。つまり、クラッド層と基板の間に比較的屈折率の大きい中間層があると散乱した光は中間層で導波され、また、サファイア基板面で反射され、ｎ側層端面から放射される。・・・。」
（ク）「【０００５】　光がクラッド層を通過しないようにするには、クラッド層の屈折率を更に小さくすることが考えられるが、クラッド層物質の物性の点から屈折率の調整には限界がある。また、クラッド層を厚く積層すれば、クラッド層を通過する光がクラッド層内で減衰し不要な光が出射されなくなるが、クラッド層は厚く積層されるとクラックが入り易く、厚く積層させることができない。
　このように活性層内の光を十分に閉じ込めることができなければ、ファーフィールドパターンを十分に良好な単一モードとすることができず、レーザビーム径を小さくすることを必要とするＤＶＤ光源や、単一モードの光を必要とする光通信分野への適用を十分満足させることができない。」
　　
　
甲第５号証（特開平１０−３３５７５０号公報、以下、「刊行物５」という。）
（ケ）「【００１４】　この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の具体例を挙げると、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＧａＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などである。」
（コ）「【００２１】　図１はこの発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザを示す。図１に示すように、この第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、｛０１−１０｝面（Ｍ面）を主面とするアンドープのＧａＮ基板１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３、例えば低不純物濃度またはアンドープのｎ型のＧａ１−ｙＩｎｙＮからなる活性層４、ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＮクラッド層５およびｐ型ＧａＮコンタクト層６が順次積層されている。これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は｛０１−１０｝面方位を有する。
ここで、ｎ型Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１−ｘ
Ｎクラッド層３のＡｌ組成比ｘは０≦ｘ≦１、ｐ型Ａｌ
ｚ
Ｇａ
１−ｚ
Ｎクラッド層５のＡｌ組成比ｚは０≦ｚ≦１、活性層４を構成するＧａ
１−ｙ
Ｉｎ
ｙ
ＮのＩｎ組成比ｙは０≦ｙ≦１である。
　　
５−２−２．対比・判断
（１）本件発明１について
　そこで、本件発明１と刊行物１に記載された事項とを以下に対比する。
　ａ）刊行物１には、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板を用いて（上記（エ）参照）、その上にｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ 光ガイド層１３、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ活性層１４、ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５、及びｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６（以上、上記（ア）参照）を積層形成することが記載されている。
　これらの積層構造からみて、上記構成要素の「Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板」、「ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２」、「ｎ型ＧａＮ 光ガイド層１３、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ活性層１４、ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５」、「ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６」は、本件発明１の「主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される外殻層」、「第１の隣接クラッド層」、「ＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなる活性層領域」、「第２の隣接クラッド」に各々相当することは明らかである。
　ｂ）また、刊行物１に記載のものが、ＩＩＩ族窒化物半導体レーザであることも上記積層構造からみて明らかである。
　　
　したがって両者は、
「外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造を有し、前記活性層領域はＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなるＩＩＩ族窒化物半導体レーザであって、前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であるＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。」
である点で一致し、次の点で相違している。
　　
［相違点１］本件発明１の各層が、「前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され」ているのに対し、刊行物１に記載のものの主面は（１−１００）面などであって、Ｃ面ではない点。
　　
［相違点２］本件発明１のクラッド層は、「前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量をε１、層厚をｄ１μｍと、前記第２の隣接クラッド層の層面内歪量をε２、層厚をｄ２μｍとしたとき、−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍを満たすように、前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され」ているのに対し、刊行物１に記載のクラッド層（ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２及びｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６）は、当該クラッド層が積層されるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板とは、そのＡｌ組成比が一致していることから、当該クラッド層の層面内歪みは理論上０であると解される点。
　　
［相違点３］本件発明１の「前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、少なくとも１０μｍ以上に選択されている」のに対し、刊行物１にはＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板の厚みが記載されていないため、クラッド層を含めた合計膜厚も不明である点。
　　
　そこで、上記相違点について検討する。
［相違点１について］
　刊行物１に記載のものは（１−１００）面などを主面とした半導体レーザに関するが、上記（ウ）に「基板として（０００１）面を主面とするＧａＮ 基板の段差部に（１１−２１）面からなる（１１−２１）小面３２を設けたｎ型ＧａＮ（０００１）基板３１を用いたものである。このｎ型ＧａＮ（０００１）基板３１の上に、第一の例と全く同ようにｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ 活性層１４、ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５、及び、ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６を順次成長させる。」と記載されているように、刊行物１に記載された一部の実施例においては、（０００１）面、すなわちＣ面を主面とする基板上（基板全面がＣ面ではないが）に、上記ａ）のような積層構造を形成したものが開示されている（上記（ウ）において、基板はＧａＮ を用いているが、上記（エ）に記載されているようにＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板を用いてもよいことは勿論である。）のであるから、当該積層構造をＣ面を主面とする基板上に形成することに特段の技術的な困難性や阻害要因があるとはいえない。
　しかも、上記刊行物２の（オ）にもＣ面を主面として結晶成長させた半導体レーザが記載されているように、Ｃ面を主面として結晶成長させることは、この種のＩＩＩ族窒化物半導体レーザにおいて周知の事項にすぎず、何ら格別な技術的事項とはいえないものである。
　したがって、上記相違点１は、刊行物１、２に記載の事項及び周知技術に基づき当業者が容易に想到し得たことである。
  　　
［相違点２について］
　相違点２における本件発明１の構成の趣旨は、第１，第２の隣接クラッド層と外殻層との格子不整合に伴う上記クラッド層の層面内歪みを一定範囲内（−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍ）とすることによりクラックの発生を防止せんとすることにあり、係る一定範囲内において意図的に歪みが０の構成を除外したものであると解される。
　しかしながら、クラックの発生が最も少ないと考えられるのは、クラッド層と外殻層の格子不整合が存在しない層構成、すなわちクラッド層と外殻層とを構成するＩＩＩ族窒化物系材料の組成が完全に一致した層構成（本件発明１が除外した層構成）であって、刊行物１に開示された層構成が、まさにそうした層構成であることは明らかである。
　そこで、相違点２の上記構成を考察するに、相違点２の上記数値範囲の中心点は歪みが０の０μｍであり、かかる中心点から±０．００４８μｍの範囲内であれば、クラックの発生が少なく許容される範囲であることを示したものと解されるが、数値の絶対値が如何ほどであるかはともかく、歪０を中心としてかかる許容範囲が存在するであろうことは、当業者が容易に予測し得る技術事項であって、むしろ基板上に別途成膜した層を完全に基板に対し無歪みで形成することの方がより一層困難であるというべきである。
　したがって、基板とクラッド層両者の組成を設計上は一致させた刊行物１に記載されたような層構成であっても、製造上の都合などで発生する若干の歪みを許容することは容易に予想されることであり、ましてや、刊行物１に記載されたような歪０の層構成を基礎とすれば、本件発明１のような組成がやや異なる若干の歪みを有する層構成を形成する程度のことに特段の困難性があるとはいえないから、相違点２の上記構成は、刊行物１に記載された事項から当業者が容易に想到し得たことである。
　
［相違点３について］
　訂正明細書の【００３５】には、ハンドリングや機械強度などのレーザ結晶加工上の要請から、基板の厚みは５０μｍ以上とする旨記載されており、このことは本件発明１のみならず、この種の半導体レーザ全般に該当する必須の要件であるといえるから、上記刊行物１に記載のものの基板も同様な厚みを有するものと容易に推認することができる。
　仮にそうでないとしても、上記刊行物２には、上記（オ）の段落【００３５】に、本件の外殻に相当するｎコンタクト層が、６〜２０μｍの膜厚であること、さらに、上記刊行物３には、上記（カ）の段落【００１４】に、本件の外殻に相当する基板が１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上の膜厚であることが記載されているから、これらを参酌することによっても、上記刊行物１に記載された基板の膜厚を、本件発明１の所望の厚さ（１０μｍ以上）とすることが当業者にとって容易になし得たことであるといえる。
　以上のとおり、本件発明１は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（２）本件発明２について
  本件発明２は、本件発明１の構成要件のうち「−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍを満たすように」とあるのを、より許容範囲を狭めて「−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍを満たすように、」と限定したものである。
　そこで上記限定事項について検討すると、上記事項は、既に上記５−２−２．（１）の［相違点２について］で検討済み（ただし、０．００４８μｍを０．００２４μｍと読み替える。）であって、上記と同様の理由で当業者が容易に想到し得たことという外はない。
　よって、本件発明２は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　
（３）本件発明５について
　本件発明５は、本件発明１の構成要件のうち、
「前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量をε１、層厚をｄ１μｍと、前記第２の隣接クラッド層の層面内歪量をε２、層厚をｄ２μｍとしたとき、−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍを満たすように、前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、」とあるのを、
「前記外殻層の層内平均Ａｌ組成比をｙ、前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ１、層厚をｄ１μｍ、前記第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ２、層厚をｄ２μｍとしたとき、−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍを満たすように、前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、」と変更したものである。
　上記変更点について検討すると、訂正明細書の段落【００５０】には、
「【００５０】　さらに、Ａｌ組成０．０３のＡｌＧａＮ基板を用いて同様な実験を行なった。その結果、クラック発生の少ない条件は基板のＡｌ組成ｙをもちいて、−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍの関係を満たす場合であることを見出した。図１には、ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層とＡｌｙＧａ１−ｙＮ基板とのＡｌ組成比差（ｘ−ｙ）とクラッド層での歪量εの関係を示す。基板は無歪である。上記のＡｌ組成と層厚に関する条件は、図１の関係を用いると、ｎクラッド層歪量ε１、ｐクラッド層歪量ε２を用いて−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍの条件、と言い換えることができる。・・・。」なる事項が記載され、これに照らせば歪量−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍと−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍとは等しいことが明らかであるから、結局、本件発明１と本件発明５とは歪量についての表現振りを違えただけの、実質的に同一の発明である。
　してみると、本件発明１については、上記５−２−２．（１）で既に検討したところであるから、本件発明５も本件発明１と同様の理由で、上記刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであって、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであるということができる。
　　
（４）本件発明６について
  本件発明６は、本件発明５の構成要件のうち「−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍを満たすように」とあるのを、より許容範囲を狭めて「−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍを満たすように、」と限定したものである。
　本件発明６の数値範囲は、本件発明５における数値範囲±０．２μｍを、その半分の±０．１μｍに狭めたものであるから、本件発明１と本件発明２との対比（±０．００４８μｍからその半分の±０．００２４μｍに狭めた）から直ちに理解できるように、本件発明６は、本件発明２と歪量についての表現振りを違えただけの、実質的に同一の発明である。
　したがって、本件発明６は本件発明２と同様の理由で、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（５）本件発明７及び８について
　本件発明７は、本件発明１，２，５，６についてさらに「外殻層の層厚は、少なくとも１０μｍ以上」との限定を付したものである。
　また、本件発明８は、本件発明１，２，５〜７についてさらに「 前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、５０μｍ以上」との限定を付したものである。
　そこで、上記付加事項について検討するに、
　上記５−２−２．（１）［相違点３について］で、検討したように刊行物１に記載されたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板の厚みは５０μｍ以上であると容易に推認することができること、仮にそうでないとしても、上記刊行物３には、上記（カ）の段落【００１４】に、本件の外殻に相当する基板が１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上の膜厚であることが記載されているから、これを参酌することによっても、上記刊行物１に記載された基板の膜厚を、本件発明７，８の所望の厚さ（１０μｍ以上ないしは第１の隣接クラッド層及び第２の隣接クラッド層の層厚との総和が５０μｍ以上）とすることも当業者にとって容易であるといえることからみて、本件発明７及び８は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（６）本件発明９，１３及び１４について
　本件発明９は、本件発明１，２，５〜８についてさらに「レーザ発振光のしみだし光が、前記外殻層において、前記活性層領域における発光強度のピーク値の１０−６倍以下に減衰していること」との限定を付したものである。
　また、本件発明１３及び１４は、各々本件発明１，２，５〜１１、本件発明１，２，５〜１１，１３についてさらに「第１の隣接クラッド層の層厚が、１μｍ以上」、「第１の隣接クラッド層の層内平均Ａｌ組成比が、０．０５以上」との限定を付したものである。
　そこで、上記付加事項について検討するに、
　本件発明９において上記事項を実現するための具体的手段は、訂正明細書の段落【００３３】の記載によれば、
第１の隣接クラッド層のＡｌ組成比を０．０５以上
同層厚を１μｍ以上とした点
２０００ｎｍのｎ型Ａｌ
０．１
Ｇａ
０．９
Ｎクラッド層１２
　したがって、本件発明９，１３及び１４は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（７）本件発明１０について
　本件発明１０は、本件発明９についてさらに「外殻層は、１０μｍ以上の厚みを有するＡｌＧａＮ基板である」との限定を付したものである。
　「外殻層は、１０μｍ以上の厚みを有するＡｌＧａＮ基板である」ことは、上記５−２−２．（１）［相違点３について］及び（５）で述べたとおりであり、したがって、本件発明１０は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（８）本件発明１１，１７及び１８について
　本件発明１１は、本件発明１，２，５〜１０についてさらに「レーザ発振光に対する前記外殻層の層内平均屈折率が、レーザ導波モードの等価屈折率よりも小さいこと」との限定を付したものである。
　また、本件発明１７は、本件発明１，２，５〜１１，１３〜１６についてさらに「活性層領域は、Ｉｎを含む発光層と光ガイド層とを有してなること」との限定を付したものである。
　さらに、本件発明１８は、本件発明１，２，５〜１１，１３〜１７について「 レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、スパイク状パターンのピーク強度が、前記遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下であること」との限定を付したものである。
　そこで、上記付加事項について検討するに、
　刊行物１に記載された半導体レーザの層構成は、上記５−２−２．（１）ａ）で述べたように「Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ混晶基板を用いて、その上にｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ 光ガイド層１３、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ活性層１４、ｐ型ＧａＮ 光ガイド層１５、及びｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６を積層形成」したものであり、外殻（混晶基板）は、Ａｌ組成比が０．１のＡｌＧａＮであり、活性層は、それより屈折率の大きなＧａ０．９Ｉｎ０．１Ｎ発光層とＧａＮ光ガイド層からなるから、かかる構成の層構造が、本件発明１１における「レーザ発振光に対する前記外殻層の層内平均屈折率が、レーザ導波モードの等価屈折率よりも小さいこと」及び本件発明１７における「活性層領域は、Ｉｎを含む発光層と光ガイド層とを有してなる」を満足することは明らかである。
　さらに、本件発明１８における「 レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、スパイク状パターンのピーク強度が、前記遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下であること」を実現するための具体的手段は、訂正明細書の段落【００５７】などに記載されているように、レーザ発振光に対する前記外殻層の層内平均屈折率ｎｓが、レーザ導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆよりも小さいこと、であるから、刊行物１に記載された半導体レーザの上記層構成が、これを満足することは明らかである。
　したがって、本件発明１１，１７及び１８は、刊行物１〜３に記載された発明及び周知技術に基づいて、当業者が容易に発明することができたものであり、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものである。
　　
（９）本件発明１５及び１６について
　上記刊行物２の段落【００３５】に、ｎコンタクト層（本件発明の外殻に相当）は、Ａｌ組成比が〜０．５のＡｌＧａＮで構成することが好ましい旨記載されており、この場合ｎ型、ｐ型両クラッド層のＡｌ組成比は０．２である（上記刊行物２の段落【００３２】）から、上記刊行物２に記載のものが、実質的に、外殻層のＡｌ組成比が、両クラッド層のＡｌ組成比よりも大きい場合も含むことは明らかである。
　しかしながら上記刊行物２には、クラッド層の層面内歪に関し具体的な記載がないから、本件発明１及び５などにおいて規定した層面内歪の範囲内に収まるように、外殻層及び両クラッド層のＡｌ組成比の大小のみならず膜厚まで含め検討した本件発明１５及び１６が、上記刊行物２に記載されたものから容易に想到し得たということはできない。
　また、他の刊行物１，３〜５にもこれに関連する記載は見いだせない。
　　
（１０）本件発明１９及び２０について
　上記刊行物５の上記（コ）の段落【００２１】には、ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層のＡｌ組成比について「ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３のＡｌ組成比ｘは０≦ｘ≦１、ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＮクラッド層５のＡｌ組成比ｚは０≦ｚ≦１」と記載されている。
　これによれば、本件発明１９の「ｐ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層よりも低いＡｌ組成比を有すること」なるｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層の組み合せも可能性がないとはいえないが、これは単に可能性を否定しないというにすぎず、具体的な組成比の大小を選択することがこれにより示唆されるとはいえないから、本件発明１９が、上記刊行物５に記載されたものから容易に想到し得たということはできない。
　また、本件発明２０は、本件発明１９を引用する発明であるから、上記と同様の理由で、刊行物５に記載されたものから容易に想到し得たということはできない。
　さらに、他の刊行物１〜４にもこれに関連する記載は見いだせない。
　　
６．むすび
　以上のとおりであるから、請求項１，２，５〜１１，１３，１４，１７，１８に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであるから、同法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　また、請求項１５，１６，１９，２０にかかる発明の特許は、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、その特許を取り消すことはできない。さらに、他にその特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造を有し、前記活性層領域はＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなるＩＩＩ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、
　
前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量をε１、層厚をｄ１μｍと、
前記第２の隣接クラッド層の層面内歪量をε２、層厚をｄ２μｍとしたとき、
−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、
前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項２】前記外殻層に対して、
−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　
【請求項３】
　
【請求項４】
　【請求項５】外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層をこの順で積層してなる構造を有し、前記活性層領域はＩＩＩ族窒化物系材料により構成されてなるＩＩＩ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、
　
前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
前記外殻層の層内平均Ａｌ組成比をｙ、
前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ１、層厚をｄ１μｍ、
前記第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比をｘ２、層厚をｄ２μｍとしたとき、
−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面平均Ａｌ組成比ｘ２と層厚ｄ２の組み合わせが選択され、
前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項６】前記外殻層に対して、
−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍを満たすように、
前記第１の隣接クラッド層の層面内歪量ε１と層厚ｄ１、および第２の隣接クラッド層の層面内歪量ε２と層厚ｄ２の組み合わせが選択されていることを特徴とする請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項７】前記外殻層の層厚は、少なくとも１０μｍ以上に選択されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項８】前記外殻層の層厚と、前記第１の隣接クラッド層の層厚ｄ１および第２の隣接クラッド層の層厚ｄ２との合計は、５０μｍ以上に選択されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項９】レーザ発振光のしみだし光が、前記外殻層において、前記活性層領域における発光強度のピーク値の１０−６倍以下に減衰していることを特徴とする請求項１〜８いずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１０】前記外殻層は、１０μｍ以上の厚みを有するＡｌＧａＮ基板であることを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１１】レーザ発振光に対する前記外殻層の層内平均屈折率が、レーザ導波モードの等価屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　
【請求項１２】
　【請求項１３】第１の隣接クラッド層の層厚が、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１４】第１の隣接クラッド層の層内平均Ａｌ組成比が、０．０５以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１５】前記外殻層のＡｌ組成比が、前記第２の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１６】前記外殻層のＡｌ組成比が、前記第１の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１７】前記活性層領域は、Ｉｎを含む発光層と光ガイド層とを有してなることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１８】レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、スパイク状パターンのピーク強度が、前記遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項１９】前記第１の隣接クラッド層および第２の隣接クラッド層のうち、
一方がｐ型クラッド層であり、他方がｎ型クラッド層であって、
前記ｐ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層よりも低いＡｌ組成比を有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
　【請求項２０】第１の隣接クラッド層がｎ型クラッド層であり、
第２のクラッド層がｐ型クラッド層であることを特徴とする請求項１９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザの構造に関し、素子歩留まり及び信頼性に優れ、光ディスク用途等に適した良好な基本横モードに整形されたレーザ光を放出できるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザ構造を提供するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される半導体を含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体は緑から紫外にかけての発光ダイオード、半導体レーザへの応用が期待されている。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体の成長の為の基板としては、サファイア基板が広く用いられてきたが、サファイア基板上に成長したＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体は、結晶転位密度が大きく、特に半導体レーザのように動作電流密度の大きい素子では素子信頼性に問題があることがわかってきた。近年、数十μｍ以上の厚さの低転位ＧａＮ基板の作製が可能になり、信頼性に優れた半導体レーザの作製のためにはこれが必須であると認識されるようになってきた。
　【０００３】図２０は、従来技術によるＧａＮ基板上ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザの第１の例の概略断面図である（従来例１：例えば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ他、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ７３ＮＯ．６，８３２ページから８３４ページ、１９９８年）。図２０に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、（０００１）面（以下、Ｃ面）を表面とする厚さ１００μｍのＧａＮ基板２０１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２０２、厚さ０．１μｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラック防止層２０３、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２０４、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２０５、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層２０６、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層２０７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層２０８、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２０９、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２１０、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極２１１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極２１２が形成されている。図２０において、ｐ型クラッド層２０９とｐ型コンタクト層２１０はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造２１３に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜２１４によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＧａＮ基板２０１は絶縁体なので、エッチングによって段差２１５を形成し、ｎ型コンタクト層２０２を露出した後にｎ電極２１２を形成している。図２０に示された従来のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの半導体層は全てＣ面を表面とする六方晶である。ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層２０７は、活性層２０６を構成するＩｎＧａＮのｐ型層成長中の蒸発防止と、電子がｐ型層へオーバーフローするのを抑制するために設けられている。
　【０００４】図２１は、従来技術によるＧａＮ基板上ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザの第２の例の概略断面図である（従来例２：例えば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ他、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ７２ＮＯ．２，２１１ページから２１３ページ、１９９８年）。図２１に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とするサファイア基板２２０上の厚さ２μｍのＧａＮ層２２１と、該ＧａＮ層２２１上にストライプ状に形成されたＳｉＯ２マスク２２２と、厚さ１０μｍのＧａＮ層２２３とからなるＧａＮ基板、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２２４、厚さ０．１μｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラック防止層２２５、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２２６、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２２７、厚さ３．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０．５ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる４周期の多重量子井戸構造活性層２２８、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層２２９、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層２３０、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２３１、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２３２、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極２３３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極２３４が形成されている。図２１において、ｐ型クラッド層２３１とｐ型コンタクト層２３２はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造２３５に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜２３６によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＧａＮ基板は絶縁体なので、エッチングによって段差２３７を形成し、ｎ型コンタクト層２２４を露出した後にｎ電極２３４を形成している。図２１に示された従来のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの半導体層は全てＣ面を表面とする六方晶である。従来例１と従来例２の半導体レーザ構造の違いは、主にＧａＮ基板の層構造の違いである。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】図２０及び２１に示された従来例１、２のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザは、基板に低転位のＧａＮ基板を用いているためにレーザ結晶の転位が少なく、サファイア基板を用いた場合よりもレーザの信頼性に優れている。また、エッチングにより形成された、幅３μｍのリッジ構造によって電流狭窄を行なっているために発振しきい値電流が小さくなっている。更に、リッジ部分とそれ以外の部分で実効的な活性層の屈折率差ができるので、図２０及び２１のレーザ構造断面内での光導波ができ、基本モードの楕円形のレーザ光が放射される。レーザ光の放射パターンが基本モードであることは、光ディスク用光源などの用途では、レンズによる集光で小さいスポットが得られるため重要である。
　【０００６】しかしながら、図２０及び２１に示された従来例１、２のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザは、以下のような課題を有していた。
　【０００７】第一の課題は、半導体レーザの製造過程で結晶欠陥やクラックが発生しやすいことである。
　【０００８】基板に用いるＧａＮとクラッド層に用いるＡｌＧａＮには大きい格子定数差があり、クラッド層には大きい歪が生じる。クラッド層における歪はＣ面内歪であり、クラッド層のＣ面内格子定数がＧａＮ基板のＣ面内格子定数と一致するように結晶が形成されるために生じるが、このときのクラッド層内平均歪量εは、超格子クラッド層と同じ層内平均Ａｌ組成比を持つ歪のないＡｌＧａＮ層のＣ面内格子定数ａと、ＧａＮ基板のＣ面内格子定数ａＧａＮとを用いて、
　　ε＝（ａＧａＮ−ａ）／ａ
と表わされる。εが正の時は引張り歪、負のときは圧縮歪になる。ＧａＮ基板上に形成されたＡｌＧａＮ層においては、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比増大と共にεが増大し、Ａｌ組成比とＣ面内歪量εの間に図２２に示すような関係がある。例えば、Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層ではεが０．００１７（０．１７％）程度の引張歪が生じる。従来例１のｎ型及びｐ型超格子クラッド層での基板面内平均歪量は、層内平均Ａｌ組成比がＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎと等しいのでこれと同様である。このような比較的大きい歪の結果、クラックが発生しやすくなっている。このクラック発生は、クラッド層での歪量と層厚の積がほぼ一定値を超えると急激に増加する。活性層でのキャリアおよび光の閉込の為には、ある程度以上のクラッド層平均Ａｌ組成比および層厚は必要であり、従来例１の半導体レーザ層構造は、この要請とクラック抑制の要請のぎりぎりの妥協点となっている。活性層でのキャリアおよび光の閉込を更に改善するためにクラッド層を厚くする、または平均Ａｌ組成比を増大していくと、結晶欠陥が増大して活性層の発光効率が低下する。また、レーザ結晶全体にクラックが発生しやすくなり、素子歩留まりが極端に低下する。また、結晶欠陥及びクラックの発生しやすいレーザ結晶を用いた素子では、素子寿命低下の問題もある。更に、クラック発生の臨界条件に近い層構造において、結晶形成直後にクラックが少ない場合でも、エッチング、劈開、素子分離、ワイヤーボンディングなどのデバイスプロセスにおいてクラックが新たに発生しやすいため、最終的な素子歩留まりは低くなる。ちなみに、従来例２のようにサファイア基板を有する構造では、従来例１と同様なクラッド層歪によるクラック発生の問題に加えて、サファイアとＡｌＧａＮとの間の熱膨張係数差が大きいため、結晶成長後の冷却中の熱膨張差によるクラック発生の問題も大きい。
　【０００９】従来例１、２では、結晶欠陥及びクラックの抑制の為に、歪緩和層としてＩｎＧａＮクラック防止層２０３を用い、クラッド層にＡｌＧａＮ混晶を用いる代わりに歪に強い超格子クラッド層２０４、２０９を用いているが、クラック発生を抑制して素子歩留まりを高くするためには十分でない。また、導波モードの活性層への光閉込を改善するために超格子クラッド層を厚膜化したり、超格子クラッド層の平均Ａｌ組成比を大きくすると結晶欠陥及びクラックが発生しやすくなり、活性層発光効率及び素子歩留まりが極端に低下する。
　【００１０】従来技術における第二の課題は、基板にレーザ光が漏れて、レーザ光の層厚方向放射パターン内にスパイク状のパターンが発生することである（例えば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ他、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ７３ＮＯ．６，８３２ページから８３４ページ、１９９８年）。図２３に、従来例１に相当する半導体レーザ層構造における、屈折率の層厚方向での分布を示す。屈折率はレーザ光波長での屈折率を意味し、レーザ光波長は４００ｎｍとした。超格子クラッド層は平均組成比のＡｌＧａＮ混晶で置き換え、活性層の屈折率は量子井戸層とバリア層の層厚による加重平均の値を示した。図２３には、破線でレーザ光の導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆを示した。等価屈折率は、各層の屈折率をレーザ光導波モードの電界強度分布で加重平均したものである。
　【００１１】図２４には、図２３における屈折率を求めるために使った、ＡｌｘＧａ１−ｘＮのＡｌ組成比ｘと屈折率の関係を示す。Ａｌ組成比ｘの増加と共に屈折率は減少する。図２３に示したように、ＧａＮ基板の屈折率は導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆより大きくなるため、ＧａＮ基板にレーザ光が漏れてしまう。
　【００１２】図２５には、図２３の層構造の半導体レーザ内部の層厚方向の電界強度分布（以下、近視野像）をＧａＮ基板表面付近の領域のみ示した。電界強度は活性層での最大電界強度で規格化してある。図２５の近視野像においては、ＧａＮ基板に電界が分布し、基板裏面までほぼフラットな電界強度分布になっている。この時のＧａＮ基板内での電界強度は、活性層での最大電界強度の１０の５乗分の１程度になっている。
　【００１３】図２６にはレーザ素子の遠方でのレーザ光放射パターン（以下、遠視野像）を示す。遠視野角の０度は、スパイクを除いたレーザ遠視野像のピーク強度位置とした。図２６の遠視野像においては、スパイク状のパターンが遠視野角２１度付近に見られる。遠視野平面内では、このようなスパイク状のパターンはスポット光として観測される。このようなスポット光は、例えば光ディスク用レーザとして用いた場合にディスクトラック制御のエラー発生を引き起こし、実用上大きな問題がある。また、ＧａＮ基板への光の漏れの為に活性層への光閉込が低下する。
　【００１４】一方、活性層への光閉込を改善するために、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０２、２２４をｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層で置き換えた層構造が示されている（特開平１０−４１５８１号公報）。特開平１０−４１５８１号公報には、サファイア基板上に、低温成長薄膜ＧａＮバッファ層を介してｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層を形成した半導体レーザの実施例が記載されている。この発明では、低温成長薄膜ＧａＮバッファ層上に、従来のようにｎ型ＧａＮコンタクト層を形成せずに、直接ｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層を形成するのが特徴であると述べられている。このようなｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層のＡｌ組成比を充分大きく（例えばＡｌ組成比０．０７以上）、かつ層厚を厚く（例えば２μｍ以上）すれば、活性層への光閉込は改善され、上記のようなスパイク状のレーザ放射パターンは抑制される。しかしながら、われわれの実験によれば、低温成長薄膜バッファ層上に、直接Ａｌ組成比の大きいｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層を形成した場合は、ｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層およびこの上に形成される活性層などの半導体層に多くの結晶欠陥が導入され、活性層の発光効率が極端に低下することが見出された。このような傾向は、ｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層のＡｌ組成比を大きくするほど、また層厚を大きくするほど顕著になり、活性層への光閉込を改善するために必要なＡｌ組成比及び層厚（Ａｌ組成比０．０７以上、かつ層厚２μｍ以上）のｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層を形成した場合は、ｎ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて発光効率は数分の１から１／１００に低下した。これは、ＡｌＧａＮ層の格子定数がＡｌ組成比増大と共に小さくなり、格子歪が増大して結晶に欠陥が導入されるものと推察される。このような傾向は、従来例１及び２のように、低温成長薄膜バッファ層を用いずにＧａＮ基板を用いた場合でも同様であった。更に、特にＧａＮ基板を用いた場合は、レーザ結晶全体に多くのクラックが発生し、素子歩留まりが極端に低下した。
　【００１５】上記の課題に加えて、従来例２のようにサファイア基板を用いた場合においては、レーザ結晶に反りが生じるという課題があった。ＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体層とサファイア基板とは格子定数や結晶構造あるいは熱膨張係数などの点で異なっており、これはサファイアに限らず、炭化珪素あるいはＭｇＡｌ２Ｏ４などの基板材料を有するレーザ結晶でも同様である。ウェーハの反りが深刻な場合、レーザストライプ形成時のリソグラフィ、ウエハ整形、ミラー形成の為の劈開等の工程において問題が生じ、素子歩留まり低下の原因になる。また、サファイア基板は絶縁体であるため、電極を基板裏面に形成することができず、従来例２のようにエッチングによってコンタクト層を露出してｎ電極を形成する必要がある。
　【００１６】一方、従来例１の半導体レーザでは、単体ＧａＮを基板としている為、上記のような異種材料基板を用いることによる問題点はなく、ＧａＮ基板をｎ型とすればｎ電極を基板裏面に形成することも可能である。しかしながら、前述のように、半導体レーザのクラッド層となるＡｌを含んだＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体、例えばＡｌＧａＮとＧａＮ基板との間には比較的大きい格子定数差が存在し、結晶欠陥及びクラックが発生しやすく、素子特性、素子寿命及び素子歩留まりを極端に低下させる。このような状況は、特開平１０−４１５８１号公報のようにＡｌＧａＮからなるｎ型コンタクト層を挿入した場合には更に悪化することになる。
　【００１７】以上のように、従来技術によるＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザは、第一に、結晶欠陥の増大とクラック発生により素子特性が悪化し、素子歩留まり低下および信頼性が低下するという課題を有していた。第二に、基板への光の漏れにより活性層光閉込率が低下し、スパイク状遠視野パターンが発生するという課題を有していた。
　【００１８】そこで本発明の目的は、結晶欠陥及びクラック発生の問題が小さく素子信頼性及び歩留まりに優れ、良好な基本横モードに整形されたレーザ光を放出でき、閾値電流及び電圧が低いＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザ構造を提供することである。
　【００１９】
　【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した第一の課題と第二の課題を同時に解決するためには、レーザを構成する各層のいかなる特性に着目し、かかる特性をどのように制御すれば良いか、種々の検討を行い、本発明に到達したものである。半導体レーザの光閉じ込め率を向上させるためには、たとえば、クラッド層の屈折率を下げる（クラッド層のＡｌ組成比を増加させる）、あるいは、クラッド層の厚みを増す、といった方法が有効であるが、このようにすると、通常はクラック耐性が低下することとなる。このため、従来技術においてはクラック耐性を良好に維持しつつ光閉じ込め率を向上させることが困難であった。そこで本発明は、クラック発生を防止できる条件を特定のパラメータを用いて明確にしている。したがって、この条件を満たす範囲内において半導体レーザを構成するクラッド層や外殻層の層厚、組成を自由に設定し、光閉じ込めに有利なレーザ構造を実現することが可能となる。これにより、結晶欠陥やクラックの発生を防止しつつ、良好な光閉じ込め率を有する半導体レーザを得ることができる。以下、本発明の構成および作用について説明する。
　【００２０】本発明によれば、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層がこの順で積層した構造を有し、活性層領域はＩＩＩ−Ｖ族窒化物系材料により構成されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
　【００２１】ここでクラッド層には、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＢＮの２元窒化物のいずれか、或いはこれら２元窒化物の２つ以上の組み合わせからなる混晶を用いることができる。
　【００２２】この半導体レーザは、結晶成長時における結晶欠陥やクラックの発生を有効に防止されるので、素子信頼性および歩留まりに優れている。
　【００２３】この半導体レーザにおいて、さらに、−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍを満たすこととすれば、結晶成長時のみならず劈開工程やワイヤボンディング工程等のデバイス形成プロセスにおいても、結晶欠陥やクラックの発生を有効に防止されるため、素子信頼性および歩留まりの点で顕著な改善効果が得られる。なお、上記のε１・ｄ１＋ε２・ｄ２の範囲を満たした上でε１・ｄ１＋およびε２・ｄ２の絶対値を、それぞれ０．００２４以下とすれば、結晶欠陥やクラックの発生をさらに有効に防止することができる。
　
【００２４】
　【００２５】ここでクラッド層には、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＢＮの２元窒化物のいずれか、或いはこれら２元窒化物の２つ以上の組み合わせからなる混晶を用いることができる。
　【００２６】この半導体レーザは、結晶欠陥やクラックの発生を有効に防止されるので、素子信頼性および歩留まりに優れている。
　
【００２７】
　【００２８】なお、「格子定数不整合に起因する面内歪量」とは、クラッド層と、基板との間の格子定数不整合によって生じる面内歪み量であって、実質的にクラッド層および基板との格子定数の差のみによってその大きさが決定する。
　【００２９】以上述べた半導体レーザにおいて、第１の隣接クラッド層は、活性層領域側と反対側の面において、Ａｌを含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物系材料により構成された外殻層と接している構成とすることもできる。
　【００３０】また本発明によれば、外殻層、第１の隣接クラッド層、活性層領域および第２の隣接クラッド層がこの順で積層した構造を有し、活性層領域はＩＩＩ−Ｖ族窒化物系材料により構成され、外殻層はＡｌを含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物系材料により構成されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザであって、
前記外殻層は、主要構成元素としてＡｌ、Ｇａ、Ｎを含んでなるＩＩＩ族窒化物系材料により構成される層であり、前記外殻層、前記第１の隣接クラッド層、前記活性層領域および前記第２の隣接クラッド層はＣ面を主面としてＣ軸方向に積層され、かつ、前記第１の隣接クラッド層および前記第２の隣接クラッド層が層面内で歪みを有し、
　　−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍ
を満たすことを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザが提供される。
　【００３１】この半導体レーザは、結晶欠陥やクラックの発生を有効に防止されるので、素子信頼性および歩留まりに優れている。
　【００３２】この半導体レーザにおいて、さらに、
　　−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍ
を満たすこととすれば、結晶成長時のみならず劈開工程やワイヤボンディング工程等のデバイス形成プロセスにおいても、結晶欠陥やクラックの発生を有効に防止されるため、素子信頼性および歩留まりの点で顕著な改善効果が得られる。なお、（ｘ１−ｙ）・ｄ１および（ｘ２−ｙ）・ｄ２の絶対値を、これらの和に関する上記範囲を満たした上でそれぞれ０．１μｍ以下とすれば、結晶欠陥やクラックの発生をさらに有効に防止することができる。
　【００３３】本発明の半導体レーザにおいて、さらに、外殻層において、活性層領域における発光強度のピーク値の１０−６倍以下に減衰している構成とすることが好ましい。このようにすれば、結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、外殻層への光の漏れを防止することができるため、高い活性層光閉込率と低い閾値電流及び閾値電圧を両立することができる。なお、上記のように、外殻層において活性層領域における発光強度の１０−６倍以下に減衰する構成を実現するための具体的手段は、たとえば発光波長３９０〜４３０ｎｍの半導体レーザでは、第１の隣接クラッド層のＡｌ組成比を好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．０７以上、最も好ましくは０．１以上とすることが有効である。また、第１の隣接クラッド層の厚みを好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上とすることも有効である。
　【００３４】発光波長がこれと異なる場合は、Ａｌ組成および層厚の好ましい値は異なってくる。
　【００３５】本発明において、外殻層は、たとえばレーザ素子を形成するための基板に該当するものである。外殻層の厚みは、ハンドリングや機械強度などのレーザ結晶加工上の要請から、好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上とする。なお、クラッド層の厚みが充分に大きければ外殻層の厚みは必ずしも大きい必要はない。外殻層と全クラッド層の合計層厚を、好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上とすればよい。
　【００３６】本発明において、外殻層は、ＡｌＧａＮからなる層、すなわち、主要構成元素としてＡｌ、ＧａおよびＮを有する層であることが好ましく、さらに、１０μｍ以上の厚みを有するＡｌＧａＮ基板であることがより好ましい。このようにすれば、クラックおよび結晶欠陥の発生、基板の反りの問題を解消するとともに、高い光閉じ込め率を実現するのに有利なレーザ構造が得られる。
　【００３７】この場合には、外殻層には格子定数を変えないドーピング程度の量、即ち原子組成比で０．１％程度以下の量でＡｌ，Ｇａ，Ｎ以外の原子、例えばＩｎなどを含んでいても良い。
　【００３８】外殻層をＡｌＧａＮからなる層とする場合、厚膜、低転位、かつクラックフリーで層形成を行うことが重要となる。このような層形成は従来困難であったが、近年、サファイアなどの基板上に厚膜かつ低転位のＧａＮ層をクラックフリーで形成できるエピタキシャル成長技術が示されている（例えば、Ａ．Ｕｓｕｉ，Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｖｏｌ．４８２，２３３ページから２４４ページ、１９９８年）。また、このような低転位ＧａＮ結晶からサファイア等の基板を除去することにより、厚膜かつ低転位のＧａＮ層をクラックフリーで得ることができる。この技術を応用して、サファイアなどの基板上に厚膜かつ低転位のＡｌを含んだＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体層をクラックフリーで形成することができる。更に、サファイア等の基板を除去することにより、厚膜かつ低転位のＡｌを含んだＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体層をクラックフリーかつ残留歪の小さい状態で得ることができる。本発明は、このような状況のもとに考案されたものである。
　【００３９】本発明において、レーザ発振光に対する外殻層の層内平均屈折率が、レーザ導波モードの等価屈折率よりも小さい構成とすることが好ましい。このようにすれば結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、外殻層への光の漏れを防止できる。
　【００４０】本発明において、外殻層と第１のクラッド層との間に、ＧａＮ層をさらに有する構成とすることもできる。このようなＧａＮ層は、活性層への光閉込に問題のない程度に層厚が小さいことが好ましい。たとえば、０．１μｍ以下であればよい。このようにすれば、外殻層を形成する結晶成長工程と、クラッド層および活性層を形成する結晶成長工程が連続していない場合に、前者の結晶成長工程で外殻層表面をＧａＮでカバーしておき、Ａｌを含む半導体層表面の酸化を防止して、後者の結晶成長工程での成長開始界面を清浄に保つことができる。
　【００４１】本発明において、第１の隣接クラッド層の層厚を１μｍ以上とすれば、結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、良好な光閉じ込め率を実現できる。また、第１の隣接クラッド層の層内平均Ａｌ組成比を０．０５以上とすれば、結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、良好な光閉じ込め率を実現できる。これらの効果は、特に、たとえば、光ディスク用途に用いる発光波長３９０〜４３０ｎｍの半導体レーザにおいて顕著となる。
　【００４２】本発明において、外殻層のＡｌ組成比が、第２の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きい構成とすることもできる。このようにすれば、第２の隣接クラッド層に圧縮歪がかかることになり、結晶欠陥やクラックの発生がより効果的に防止される。引張歪よりも圧縮歪の方が同じ歪量でもクラック発生が少ないからである。ここで、第２の隣接クラッド層をｐ型クラッド層とした場合、ｐコンタクトの信頼性向上に効果がある。ｐクラッド層でのクラック発生は、ｐコンタクト劣化を引き起こしやすいためである。また、このような構成の半導体レーザにおいて、外殻層のＡｌ組成比が、第１の隣接クラッド層のＡｌ組成比よりも大きい構成としてもよい。このようにすれば、第１および第２の隣接クラッド層に圧縮歪がかかることになり、一層効果的に結晶欠陥やクラックの発生を防止することができる。
　【００４３】本発明における活性層領域の構造は特に制限がないが、たとえば、Ｉｎを含む発光層と光ガイド層とを有してなる構造とすることができる。このようにすれば光ディスク用途で重要な波長帯３９０から４３０ｎｍでの半導体レーザが得られる。
　【００４４】本発明において、レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、スパイク状パターンのピーク強度が、遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下である構成とすることが好ましい。このようにすれば、結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、良好な光閉じ込め率を実現できる。これにより、たとえば光ディスク用途に用いた場合、ディスクトラック制御のエラー発生を低減できるという効果が得られる。なお、光ディスク用途に用いる場合、レーザの発光波長は、３９０〜４３０ｎｍ程度とする。ここで、スパイク状パターンとは、レーザ発振光のレーザ層構造層厚方向の遠視野像において、活性層領域以外からの発光に由来する発光パターンをいう。スパイク状パターンのピーク強度とは、スパイク状パターンの現れた領域の発光強度から本来のレーザ発振光の発光強度を差し引いたものの絶対値をいう。たとえば図２７においては、ｈで示される強度が本発明におけるスパイク状パターンのピーク強度に相当する。上記のようにスパイク状パターンのピーク強度を、本来のレーザ発振光の遠視野像の最大ピーク強度の０．１倍以下とすることが好ましいが、スパイク状パターンが実質的に現れないようにすることがより好ましい。このようにすれば光閉じ込め率を一層向上でき、特に光ディスク用途に用いた場合におけるディスクトラック制御エラーの低減効果がより顕著となる。
　【００４５】本発明において、活性層領域および第１、第２の隣接クラッド層は、たとえば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ混晶、ＡｌＧａＮ混晶、ＩｎＡｌＧａＮ混晶、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子、またはＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ超格子のいずれかより選択されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料の単一膜又は多層膜からなる構成とすることができる。
　【００４６】本発明において、第１および第２の隣接クラッド層のうち一方がｐ型クラッド層であり他方がｎ型クラッド層であって、ｐ型クラッド層は、ｎ型クラッド層よりも低いＡｌ組成比を有する構成とすることができる。このようにすれば、結晶欠陥およびクラック発生を抑制しつつ、素子抵抗を低くすることができる。ｐ型ＡｌＧａＮ層は、Ａｌ組成が大きいほど抵抗が高くなる傾向があるためである。ここで、第１の隣接クラッド層がｎ型クラッド層とし、第２のクラッド層がｐ型クラッド層とすれば、光閉じ込め率も良好な値に維持される。
　
【００４７】
　【００４８】本発明において、第１のクラッド層の下部に外殻層を設けず、第１のクラッド層が基板の役割、あるいは外殻層が第１クラッドの役割を兼ねる構成とすることもできる。この場合、第１のクラッド層あるいは外殻層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上とする。このようにすればクラッド層に生じる歪みをより小さくすることができ、結晶欠陥やクラックの発生をより一層効果的に防止することができる。また、成膜プロセスを簡略化できるという利点も得られる。一方、第１のクラッド層の下部に基板の役割を果たす外殻層を設けた場合、製造上の制約が少なくなる場合がある。たとえばこれらの層をＡｌＧａＮにより構成する場合、第１のクラッド層に対しては、光閉じ込め率を高くするため、Ａｌ組成比を大きくすることが望まれる。一方、外殻層に対しては、前述のようにクラッド層よりＡｌ組成を大きくしてクラッド層に圧縮歪をかける構成が可能になる。また、逆にクラッド層よりＡｌ組成を小さくして、外殻層形成の安定性を増すことも可能である。このように、クラッド層と基板として機能する外殻層とは、求められる性質が異なるため、それぞれ異なる組成とし、異なるプロセスで形成する方が有利な場合もある。
　【００４９】
　【発明の実施の形態】ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザでは、通常、活性領域はＩｎＧａＮなどのバンドギャップの小さいＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなる発光層とこれよりバンドギャップの大きいＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなる光ガイド層とから構成され、クラッド層はキャリアと光を発光層に閉じ込めるためにＡｌＧａＮ混晶、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子等の光ガイド層よりバンドギャップが大きくかつ屈折率の小さいＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体が用いられる。以下の説明では、活性領域がＩｎＧａＮ多層膜からなる発光層とＧａＮからなる光ガイド層で構成され、クラッド層がＡｌＧａＮ混晶で構成されており、これらＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層が全てＣ面を主面とする六方晶である場合について説明する。クラッド層にＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子を用いた場合は、超格子の平均組成比のＡｌＧａＮ混晶と同様に考えることができる。本発明のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザでは、面内格子定数がクラッド層に近いＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体とクラッド層とを用いてレーザ層構造の大部分を形成する。そのため、レーザ層構造全体の歪は低減され、クラック発生は大きく低減できる。発明者は、結晶成長直後、およびデバイスプロセス後にクラックが生じない層構造条件について実験を行なった。結晶成長直後のクラック発生が少ない条件としては、ＧａＮを基板とし、ｎ、ｐクラッド層がＡｌＧａＮ混晶である場合は、ｎクラッド層層厚ｄ１、ｐクラッド層層厚ｄ２、ｎクラッド層Ａｌ組成比ｘ１、ｐクラッド層Ａｌ組成比ｘ２を用いて−０．１μｍ≦ｘ１・ｄ１＋ｘ２・ｄ２≦０．１μｍの関係を満たす場合であることを見出した。層厚はμｍ単位であり、ｎ、ｐクラッドが基板に対してどちら側にあるかは本質的ではない。この条件は、図２２のＡｌ組成比と歪の関係が、ほぼ歪量＝０．０２４２×Ａｌ組成比の関係になっているため、ｎクラッド層歪量ε１、ｐクラッド層歪量ε２を用いて−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍの条件、と言い換えることができる。歪量は引張歪の時に正、圧縮歪の時に負である。
　【００５０】さらに、Ａｌ組成０．０３のＡｌＧａＮ基板を用いて同様な実験を行なった。その結果、クラック発生の少ない条件は基板のＡｌ組成ｙをもちいて、−０．２μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．２μｍの関係を満たす場合であることを見出した。図１には、ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層とＡｌｙＧａ１−ｙＮ基板とのＡｌ組成比差（ｘ−ｙ）とクラッド層での歪量εの関係を示す。基板は無歪である。上記のＡｌ組成と層厚に関する条件は、図１の関係を用いると、ｎクラッド層歪量ε１、ｐクラッド層歪量ε２を用いて−０．００４８μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００４８μｍの条件、と言い換えることができる。この条件は、ＧａＮ基板の場合よりも広い。この理由については以下のように推測している。クラッド層にクラックが発生する場合は基板にもクラックが伝播する。従って、基板の結晶結合が強くなればクラックの伝播が抑制され、クラック発生が抑制されると考えられる。Ａｌ−Ｎの結晶結合はＧａ−Ｎの結合よりも強いため、ＧａＮよりＡｌＧａＮの平均的結晶結合は強いと考えられる。以上の理由により、ＡｌＧａＮ基板とすることによりクラック発生の臨界条件が広くなったものと思われるが、詳細は不明である。
　【００５１】以上のような関係を満たせば、結晶成長直後のクラック発生を効果的に防止できるが、より高水準の品質の半導体レーザを得るためには、更に、結晶成長後のデバイスプロセス時のクラック発生を有効に防止することが重要となる。結晶成長後のデバイスプロセス時のクラック発生が起きにくい条件は、前述の条件よりも厳しく、−０．１μｍ≦（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２≦０．１μｍ、または−０．００２４μｍ≦ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２≦０．００２４μｍであった。以下に、結晶成長直後にクラック発生が起きにくい条件をクラック抑制条件１、結晶成長直後のみならずデバイスプロセス時のクラック発生が起きにくい条件をクラック抑制条件２と呼ぶ。なお、以上のクラック抑制条件の範囲内でも、クラッド層に若干圧縮歪がかかる場合の方が、引張歪がかかる場合よりもクラック発生が少ない傾向にある。クラック抑制条件１を満たすようにクラッド層とＡｌＧａＮ基板（以下、外殻層）のＡｌ組成差とクラッド層層厚の関係、またはクラッド層での歪量とクラッド層層厚の関係を調整すれば結晶成長直後のクラック発生は減少する。さらに、クラック抑制条件２を満たすようにクラッド層と外殻層のＡｌ組成差とクラッド層層厚の関係、またはクラッド層での歪量とクラッド層層厚の関係を調整すれば結晶成長直後のみならずデバイスプロセス時のクラック発生は減少する。
　【００５２】上記したように本発明によれば、クラック発生を防止できる範囲がパラメータ等によって明確にされており、この条件を満たす範囲内でクラッド層および外殻層の厚みや組成を自由に設定することが可能となる。光閉じ込め率を向上させるためには、クラッド層の屈折率を下げる（クラッド層のＡｌ組成比を増加させる）、あるいは、クラッド層の厚みを増す、等の方法が有効であるが、本発明においては、上記条件を満たす範囲内でクラッド層の屈折率を可能な限り下げることができ、また、クラッド層の厚みを可能な限り上げることができる。したがって、クラック耐性を良好に維持しつつ光閉じ込め率を効果的に向上させることができる。以下、本発明による活性層への光閉込の改善について述べる。
　【００５３】後述する実施例１では、外殻層のＡｌ組成比を０．０７、層厚を８０μｍとし、ｎおよびｐクラッド層の組成比はこれと同じとしている。このためクラッド層での歪量は０となっており、優れた耐クラック特性が得られる。また、各クラッド層のＡｌ組成比を高くしているため、光閉じ込め率も良好であり、活性層の下部層構造への光放射は有効に抑制される。
　【００５４】図２に、実施例１のレーザ層構造の屈折率の層厚方向での分布を示す。屈折率はレーザ光波長での屈折率を意味し、レーザ光波長は４００ｎｍとした。活性層の屈折率は量子井戸層とバリア層の層厚による加重平均の値として示した。図２中、破線でレーザ光の導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆを示した。外殻層の屈折率は導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆより小さくなり、これにより、活性層の下部層構造への光放射はほぼ完全に抑制される。
　【００５５】図３には、本発明の実施例１による半導体レーザの近視野像を、外殻層とこれに接するクラッド層との界面付近の領域のみを示した。電界強度は、活性層での最大電界強度で規格化してある。図３の近視野像においては、下部クラッド層とこれに接するクラッド層との界面付近で電界強度は指数関数的に減少して、活性層から２μｍ離れると殆ど電界分布がなくなる。この位置での電界強度は、活性層での最大電界強度の１０−６倍以下になっている。
　【００５６】図４にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。遠視野角の０度は、スパイクのないレーザ遠視野像のピーク強度位置とした。図４の遠視野像においては、図２６の従来例の遠視野像と異なり、スパイク状のパターンはまったく見られない。なお、導波モードの等価屈折率ｎｅｆｆと、外殻層の屈折率ｎｓの差は、図２６に示したようなスパイク状のパターンが現れる遠視野角Θにより知ることが出来る。従来例のようにｎｅｆｆ＜ｎｓであればスパイク状パターンが観測され、次のような関係が成り立つ。
　【００５７】
　【数１】
ｎｅｆｆとｎｓの差が大きくなるとΘは大きくなっていく。また、本発明の実施例１のようにｎｅｆｆ＞ｎｓであればスパイク状パターンが観測されない。以上の効果に加えて、本発明の実施例１では、レーザ光の活性層下部層構造への漏れが小さいため、活性層への光閉込率は従来例に比べて大きくなり、半導体レーザの閾値が低減できる。
　【００５８】また、外殻層のＡｌ組成比をｎ、ｐクラッド層のＡｌ組成比を等しくしたまま大きくしていくと、クラッド層での歪量を０としてクラック抑制条件を満たしつつ、活性層での光閉込率を増大することができ、半導体レーザの発振しきい値を低下させることができる。この適用例が実施例２，３（後述）である。この場合も、スパイクの発生しない条件であるｎｅｆｆ＞ｎｓの条件は満たされている。
　【００５９】なお、本発明においては外殻層とこれに接するクラッド層、その他のクラッド層の各Ａｌ組成比は必ずしも一致させる必要はなく、クラック抑制条件の範囲内でこれらのＡｌ組成比は異なっていてもよい。これに加えて、外殻層での屈折率がレーザ導波光の等価屈折率より小さいように設定しておけば、遠視野像におけるスパイク状パターンは完全に抑制できる。本発明の実施例４から６（後述）の層構造は以上の条件を満たしている。
　【００６０】また、ｎｅｆｆ＜ｎｓとなる場合でも、外殻層とクラッド層の組成比差が小さい場合は前記クラック抑制条件の範囲内でｎクラッド層を厚くできるため、ｎクラッド層内で光が十分に減衰し、外殻層での電界強度は活性層での最大電界強度の１０−６倍以下に低減でき、スパイクは殆ど見られず、光ディスク用途では問題にならない。この適用例が実施例７（後述）である。
　【００６１】また、外殻層と下部クラッド層との間にＧａＮ等の他のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層が挿入されていてもよく、このようなＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の層厚が十分に薄ければ、クラックの抑制効果、光閉込改善の効果は同様である。このようなＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の層厚は、０．５μｍ以下、望ましくは０．２μｍ以下、更に望ましくは０．１μｍ以下であれば活性層への光閉込に影響が小さい。さらに、外殻層の更に下部にＧａＮ等の他のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層が挿入されていてもよく、外殻層の層厚が十分に厚く外殻層表面付近での残留歪が十分に小さければ、クラック抑制条件は他の実施例と同様に満たされる。この適用例が実施例８（後述）である。また、外殻層が導電型であり、かつ外殻層のバンドギャップが十分に大きい場合はこれに接するクラッド層を省略することもできる。
　【００６２】以上のように本発明により、クラック抑制条件を満たしつつ、活性層への光閉込が改善されてレーザの発振閾値を低減でき、従来例において問題であったレーザ構造層厚方向の遠視野像におけるスパイク状パターンは完全に或いは光ディスク用途に問題にならない程度に抑制される。従って、光ディスク用レーザとして用いた場合にディスクトラック制御のエラー発生がなく、このような用途に適した放射パターンが得られる。
　【００６３】次に、本発明によるレーザ素子抵抗低減効果について述べる。ｎ型クラッド層のＡｌ組成比とｐ型クラッド層のＡｌ組成比をほぼ同様に大きくしていくと、活性層への光閉込は向上するが、ｐ型クラッド層の抵抗率はＡｌ組成比の増大と共に大きくなる傾向があり、素子抵抗が増大してしまう。
　【００６４】そこで、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比は大きくしても、ｐ型クラッド層のＡｌ組成比をこれよりも低く保っておけば、ｐ型クラッド層の抵抗率は上昇せず、素子抵抗を低く保つことができる。この場合、ｐ型クラッド層／活性層／ｎ型クラッド層／外殻層の配置になっている方が、ｎ型クラッド層／活性層／ｐ型クラッド層／外殻層の配置になっているよりも、活性層への光閉込に関しては優れている。層厚方向のレーザ光分布はｎクラッド層よりも屈折率の相対的に大きいｐクラッド層へ押しやられるため、後者の場合は活性層での光閉込は大きく低下してしまうが、前者の場合は結晶表面での反射により押し戻されるため、活性層での光閉込がそれほど低下しない。この適用例が本発明の実施例４（後述）である。
　【００６５】更に、本発明の実施例４の場合は、外殻層組成比をこれに接するｎクラッド層と等しくしている為、Ａｌ組成比の小さいｐ型クラッド層面内に圧縮歪がかかり、ｐ型クラッド層のバンドギャップは歪のない場合よりも大きくなる。この結果、ｐクラッド層の屈折率が歪のない場合よりも小さくなって活性層への光閉込を歪がない場合よりも大きくすることができる。
　【００６６】この場合、ｐ型クラッド層にＡｌを含まないｐ型ＧａＮを用いてもよく、ｐ型ＧａＮ層の層厚を小さくしておけば活性層への光閉込は低下しない。この適用例が本発明の実施例５（後述）である。なお、このような層構造においても、クラック抑制条件を満たすことができる。
　【００６７】なお、レーザ素子抵抗を低減するだけの目的であれば、外殻層はＧａＮ又はＡｌ組成比の小さいＡｌＧａＮでもよく、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比よりもｐ型クラッド層のＡｌ組成比を低くしてｐ型クラッド層の層厚を十分小さくすれば、従来例に比べて活性層への光閉込はさほど低下せずに素子抵抗を低減できる。この場合は、ｐ型クラッド層には必ずしも歪がかからないため、歪によるｐ型クラッド層の屈折率低下及びこれによる光閉込改善効果は必ずしも生じない。
　【００６８】
　【実施例】以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳しく説明する。なお、各実施例に示した半導体レーザは、いずれも発光波長が３９０〜４３０ｎｍである。また、基板上の各半導体層は公知の成膜方法により形成される。
　【００６９】なお、各実施例中で用いたパラメータの意味は以下のとおりである。
ｄ１：下部クラッド層（基板側のクラッド層）の層厚（μｍ）
ｄ２：上部クラッド層（基板から遠い側のクラッド層）の層厚（μｍ）
ε１：下部クラッド層の層面内歪量
ε２：上部クラッド層の層面内歪量
ｘ１：下部クラッド層の層内平均Ａｌ組成比
ｘ２：上部クラッド層の層内平均Ａｌ組成比
ｙ：外殻層（基板）の層内平均Ａｌ組成比
（実施例１）図５は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第１の例の概略断面図である。図５に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１０が形成されている。図５において、ｐ型クラッド層７とｐ型コンタクト層８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜１２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層１はｎ型なので、裏面にｎ電極１０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２、およびε１・ｄ１＋ε２・ｄ２はともに０となり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図４にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像（図３）においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７０】（実施例２）図６は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第２の例の概略断面図である。図６に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層２２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層２４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層２５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層２６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層２７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極２９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極３０が形成されている。図６において、ｐ型クラッド層２７とｐ型コンタクト層２８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造３１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜３２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層２１はｎ型なので、裏面にｎ電極３０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２、およびε１・ｄ１＋ε２・ｄ２はともに０となり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図７にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７１】（実施例３）図８は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第３の例の概略断面図である。図８に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層４１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層４２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層４４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層４５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層４６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層４７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極４９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極５０が形成されている。図８において、ｐ型クラッド層４７とｐ型コンタクト層４８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造５１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜５２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層４１はｎ型なので、裏面にｎ電極５０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層４１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２、およびε１・ｄ１＋ε２・ｄ２はともに０となり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図９にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７２】（実施例４）図１０は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第４の例の概略断面図である。図１０に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層６１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層６２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層６４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層６５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層６７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層６８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極６９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極７０が形成されている。図１０において、ｐ型クラッド層６７とｐ型コンタクト層６８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造７１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜７２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層６１はｎ型なので、裏面にｎ電極７０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層６１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２＝−０．０１８μｍ、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝−０．０００４μｍとなり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図１１にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７３】（実施例５）図１２は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第５の例の概略断面図である。図１２に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層８１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層８２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層８３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層８４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層８５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層８６、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮクラッド層８８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極８９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極９０が形成されている。図１２において、ｐ型ＧａＮ層８８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造９１に加工され、リッジ部を除いて形成されたＳｉＯ２膜９２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層８１はｎ型なので、裏面にｎ電極９０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層８１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２＝−０．００７μｍ、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝−０．０００２μｍとなり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図１３にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７４】（実施例６）図１４は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第６の例の概略断面図である。図１４に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層１０１上に、厚さ０．５μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１０２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層１０４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１０７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１０９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１１０が形成されている。図１４において、ｐ型クラッド層１０７とｐ型コンタクト層１０８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１１１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜１１２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層１０１はｎ型なので、裏面にｎ電極１１０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層１０１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２＝０．０２２μｍ、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝０．０００５μｍとなり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図１５にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは見られない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７５】（実施例７）図１６は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第７の例の概略断面図である。図１６に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層１２１上に、厚さ１．４μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１２２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１２３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層１２４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層１２５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１２６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１２７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１２８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１２９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１３０が形成されている。図１６において、ｐ型クラッド層１２７とｐ型コンタクト層１２８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１３１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜１３２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層１２１はｎ型なので、裏面にｎ電極１３０を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７層１２１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２＝０．０８μｍ、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝０．００１９μｍとなり、クラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図１７にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。スパイク状パターンは弱く見られるが、この程度であれば光ディスク用途には問題がない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７６】（実施例８）図１８は、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの第７の例の概略断面図である。図１８に於いて、このＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層１４１、厚さ２０μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９７Ｎ層１４２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ層１４３上に、厚さ１μｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１４４、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１４５、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１００のＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層１４６、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層１２７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１４８、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層１４９、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１５０、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１５１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１５２が形成されている。図１８において、ｐ型クラッド層１４９とｐ型コンタクト層１５０はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１５３に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜１５４によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＧａＮ層１４１はｎ型なので、裏面にｎ電極１５２を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３層１４２が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、クラック抑制条件式（ｘ１−ｙ）・ｄ１＋（ｘ２−ｙ）・ｄ２＝０μｍ、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝０μｍとなり、ｎ型ＧａＮ層１４３の寄与を加えてもクラック抑制条件２であるそれぞれ絶対値が０．１μｍ以下、０．００２４μｍ以下、を満たしている。その結果、デバイスプロセス後もクラックは発生しない。図１９にはレーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像を示す。外殻層が２０μｍと充分厚く、ｎ型ＧａＮ層１４３が０．１μｍと薄いために、ｎ型ＧａＮ層１４１およびｎ型ＧａＮ層１４３の光閉込への影響は小さく、スパイク状パターンはみられない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００７７】また、本実施例では、外殻層とクラッド層との間に、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ層１４３を介在させているため、外殻層を形成する結晶成長工程と、クラッド層および活性層を形成する結晶成長工程が連続していない場合に、前者の結晶成長工程で外殻層表面をＧａＮでカバーしておき、Ａｌを含む半導体層表面の酸化を防止して、後者の結晶成長工程での成長開始界面を清浄に保つことができる。
　【００７８】以上述べた実施例では、ＡｌＧａＮ混晶をクラッド層の下部層構造及びクラッド層に用いた例を示したが、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子、Ｉｎ、Ｂ等を含むＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体混晶及び超格子構造を用いてもよい。また、以上の説明では、活性領域がＩｎＧａＮ多層膜からなる発光層とＧａＮからなる光ガイド層で構成されるとしたが、発光層がＩｎを含まない、或いはＡｌを含む場合でも同様である。光ガイド層についても、ＩｎあるいはＡｌを含んでいても本発明の実施には何ら支障はない。
　【００７９】更に、本発明の実施例では活性層下部層構造の導電型をｎ型としたが、非導電型としてもよく、この場合は従来例のようにして表面側にｐ、ｎ電極を形成すればよいまた、外殻層の導電型をｐ型としてもよく、この場合はクラッド層の導電型は活性層より外殻層側がｐ型、活性層より表面側がｎ型となる。また、本発明の実施例においては、電流狭窄と水平横モード制御のための構造は従来例と同様のリッジ構造としたが、埋込ヘテロ構造その他の電流狭窄／水平横モード制御構造を用いても、本発明の実施には何ら支障はない。また、本発明の実施例では、結晶構造は六方晶で結晶表面の面方位は（０００１）面としたが、六方晶で（１１−２０）面、（１−１０１）面その他の面方位であっても、更に立方晶等の他の結晶構造であっても本発明の実施には支障はない。
　【００８０】（実施例９）本実施例のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの層構造は、Ｃ面を表面とする厚さ８０μｍのｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層１６１上に、厚さ２μｍのｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１６３、厚さ４ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ障壁層からなる２周期の多重量子井戸構造活性層１６４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層１６５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１６６、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１６７、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１６８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１６９、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１７０が形成されている。ｐ型クラッド層１６７とｐ型コンタクト層１６８はエッチングによって幅３μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１７１に加工され、リッジの頂部を除いて形成されたＳｉＯ２膜１７２によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、この場合のＡｌＧａＮ層１６１はｎ型なので、裏面にｎ電極１７３を形成している。この場合、ｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７層１６１が外殻層（基板）に相当する。この層構造の場合、ε１・ｄ１＋ε２・ｄ２＝０．００４４μｍとなり、クラック抑制条件１である絶対値が０．００４８μｍ以下、を満たしている。その結果、結晶成長直後はクラックがみられない。デバイスプロセス後は若干のクラックは発生するが、５０％以上の歩留まりで半導体レーザチップが得られる。レーザ光のレーザ結晶層厚方向遠視野像においては、ｎ型クラッド層１６２のＡｌ組成が０．１と比較的大きく、かつ層厚が２μｍと大きいため、スパイク状パターンはみられない。近視野像においては、レーザ発振光の外殻層へのしみだし光は、前記活性層領域での発光強度の１０−６倍以下に減衰している。
　【００８１】
　【発明の効果】以上のように、本発明の実施により、クラックの発生を抑制し、半導体レーザの素子歩留まりを飛躍的に向上することができ、更に結晶欠陥の発生を抑制してレーザ素子の信頼性を向上することができる。これに加えて、活性層下部層構造への放射光を十分に抑制して、遠視野像のスパイクを抑制することができる。その為、光ディスク用レーザとして用いた場合にディスクトラック制御のエラー発生がなく、このような用途に適した放射パターンが得られる。また、クラック発生を抑制してクラッド層の屈折率を小さく、或いは層厚を大きくできるため、活性層への光閉込を増大させて半導体レーザの発振閾値を低減することができる。更に、ｐ型クラッド層のバンドギャップをｎ型クラッド層に比べて小さく設定することにより、半導体レーザの素子抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層と下部ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層とのＡｌ組成比差（ｘ−ｙ）と、クラッド層での歪量εの関係を示す図である。
　【図２】本発明の実施例１の半導体レーザ層構造における、屈折率の層厚方向での分布を示す図である。
　【図３】本発明の実施例１の半導体レーザ内部の層厚方向の電界強度分布（近視野像）を示す図である。
　【図４】本発明の実施例１の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図５】本発明の実施例１のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図６】本発明の実施例２のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図７】本発明の実施例２の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図８】本発明の実施例３のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図９】本発明の実施例３の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図１０】本発明の実施例４のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図１１】本発明の実施例４の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図１２】本発明の実施例５のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図１３】本発明の実施例５の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図１４】本発明の実施例６のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図１５】本発明の実施例６の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図１６】本発明の実施例７のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図１７】本発明の実施例７の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図１８】本発明の実施例８のＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図１９】本発明の実施例８の半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図２０】従来例１の構造によるＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図２１】従来例２の構造によるＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体レーザの概略断面図である。
　【図２２】ＧａＮ基板上に形成されたＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比とＡｌＧａＮ層の面内歪量の関係を示す図である。
　【図２３】従来例１に相当する半導体レーザ層構造における、屈折率の層厚方向での分布を示す図である。
　【図２４】ＡｌｘＧａ１−ｘＮのＡｌ組成比ｘと、波長４００ｎｍにおける屈折率の関係を示す図である。
　【図２５】従来例１に相当する半導体レーザ内部の層厚方向の電界強度分布（近視野像）を示す図である。
　【図２６】従来例１に相当する半導体レーザの遠方でのレーザ光放射パターン（遠視野像）を示す図である。
　【図２７】スパイク状パターンのピーク強度の定義を説明するための図である。
　【符号の説明】
　１，８１，１０１，１４２　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層
　２，８２，１０２，１２２、１４４　ｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層
　３，２３，４３，６３，８３，１０３，１２３、１４５，１６３，２０５，２２７　ｎ型ＧａＮ光ガイド層
　４，２４，４４，６４，８４，１０４，１２４，１４６，１６４，２０６，２２８　多重量子井戸構造活性層
　５，２５，４５，６５，８５，１０５，１２５，１４７，１６５，２０７，２２９　ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャップ層
　６，２６，４６，６６，８６，１０６，１２６，１４８，１６６，２０８，２３０　ｐ型ＧａＮ光ガイド層
　７，６７，１０７，１２７，１４９　ｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層
　８，２８，４８，６８，８８，１０８，１２８，１５０，１６８，２１０，２３２　ｐ型ＧａＮコンタクト層
　９，２９，４９，６９，８９，１０９，１２９，１５１，１６９，２１１，２３３　ニッケルおよび金からなるｐ電極
　１０，３０，５０，７０，９０，１１０，１３０，１５２，１７０，２１２，２３４　チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極
　１１，３１，５１，７１，９１，１１１，１３１，１５３，１７１，２１３，２３５　リッジ
　１２，３２，５２，７２，９２，１１２，１３２，１５４，１７２，２１４，２３６　ＳｉＯ２膜
　２１　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層
　２２　ｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層
　２７　ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層
　４１　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層
　４２　ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層
　４７　ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎクラッド層
　６１，１６１　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層
　６２，１６２　ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層
　１０１　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層
　１２１　（０００１）面ｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層
　１４１　ｎ型ＧａＮコンタクト層
　１４３　ｎ型ＧａＮ層
　１６７　ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層
　２０１　ＧａＮ基板
　２０２，２２４　ｎ型ＧａＮコンタクト層
　２０３，２２５　ｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラック防止層
　２０４，２２６　ｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層
　２０９，２３１　ｐ型Ａｌ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層
　２１５，２３７　段差
　２２０　（０００１）面サファイア基板
　２２１　ＧａＮ層
　２２２　ＳｉＯ２マスク
　２２３　ＧａＮ層