(57)【要約】【課題】高出力化を図ることが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子は、窒化物系半導体からなる活性層５と、その活性層５上に形成され、窒化物系半導体からなるｐ型クラッド層８とを備えている。そして、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率がｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系半導体からなる活性層と、
前記活性層上に形成され、窒化物系半導体からなるｐ型クラッド層とを備え、
前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域の屈折率が前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域の屈折率よりも低くなっていることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記ｐ型クラッド層がＡｌを含有する窒化物系半導体からなっており、
前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域のＡｌ組成が前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くなっ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素子。
【請求項３】
前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０１以上０．１５以下の場合に、前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域のＡｌ組成と前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００２以上０．２以下の範囲内となっていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０３以上０．１以下の場合に、前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域のＡｌ組成と前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００５以上０．２以下の範囲内となっていることを特徴とする請求項３に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記活性層側の領域から前記活性層側とは反対側の領域に行くに従って、前記ｐ型クラッド層のＡｌ組成が徐々に減少するように変化していることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項６】
それぞれが窒化物系半導体からなる複数のｐ型層が前記活性層側から順次積層されているとともに、前記複数のｐ型層を含む積層体が前記ｐ型クラッド層とされており、
前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域が前記複数のｐ型層のうちの前記活性層側に位置する第１ｐ型層からなり、前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側とは反対側の領域が前記複数のｐ型層のうちの前記活性層側とは反対側に位置する第２ｐ型層からなっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記ｐ型クラッド層の全体の厚みに対して前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域の厚みが２％以上８０％以下とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ｐ型クラッド層の全体の厚みに対して前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域の厚みが６％以上６０％以下とされていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記ｐ型クラッド層の全体の厚みに対して前記ｐ型クラッド層内の前記活性層側の領域の厚みが１０％以上５０％以下とされていることを特徴とする請求項８に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記ｐ型クラッド層にドープされたｐ型不純物がＭｇであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体からなる種々の層を備えた窒化物系半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、青紫色レーザ（波長：４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）を出射する窒化物系半導体レーザ素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の窒化物系半導体レーザ素子の構成の一例を簡単に説明すると、ｎ型ＧａＮ基板上に、ｎ側窒化物系半導体層、活性層およびｐ側窒化物系半導体層が順次積層されている。そして、ｐ側窒化物系半導体層はリッジ部（光導波路）を有しており、そのｐ側窒化物系半導体層のリッジ部上にｐ側電極が形成されている。また、ｎ側電極はｎ型ＧａＮ基板の裏面上に形成されている。
【０００４】
なお、ｎ側窒化物系半導体層としてはｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層などであり、ｐ側窒化物系半導体層としてはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層などである。また、活性層は井戸層および障壁層を含むものであって、それら井戸層および障壁層は共にＩｎＧａＮからなっているが、Ｉｎ組成が互いに異ならされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２９１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の窒化物系半導体レーザ素子では、通常、ｐ型不純物であるＭｇがｐ型クラッド層にドープされている。しかしながら、ｐ型クラッド層にドープするｐ型不純物としてＭｇを用いると、ｐ型クラッド層が活性層からの光（波長：４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）を吸収する層となってしまう。このため、活性層からｐ型クラッド層内に染み出した光がｐ型クラッド層で吸収され、それによって光の損失が大きくなる。したがって、閾値電流が増大するとともにスロープ効率が低下するので、窒化物系半導体レーザ素子の高出力化が困難となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高出力化を図ることが可能な窒化物系半導体レーザ素子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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、窒化物系半導体からなる活性層と、その活性層上に形成され、窒化物系半導体からなるｐ型クラッド層とを備えている。そして、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域の屈折率がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域の屈折率よりも低くなっている。
【０００９】
この一の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域の屈折率をｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域の屈折率よりも低くすることによって、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（低屈折率領域）は活性層からの光の染み出しが抑制される光染み出し抑制領域となるので、活性層からｐ型クラッド層内に染み出してしまう光が少なくなる。このため、ｐ型クラッド層が活性層からの光を吸収してしまう層であったとしても、活性層からｐ型クラッド層内にまで染み出してくる光自体が少ないので、ｐ型クラッド層での光吸収（光損失）が減少する。これにより、閾値電流が低減するとともにスロープ効率が向上し、それに伴って駆動電流が低くなるので、窒化物系半導体レーザ素子のさらなる高出力化が可能となる。
【００１０】
さらに、光染み出し抑制領域（低屈折率領域）はｐ型クラッド層内の一領域であって、ｐ型クラッド層内の他の領域と同様にｐ型不純物のドープによりｐ型化されており、ｐ型クラッド層としての本来の機能を損なってはいない。したがって、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域が光染み出し抑制領域（低屈折率領域）とされていることに起因してｐ型クラッド層から活性層へのホールの注入効率が低下してしまう、という不都合の発生は抑制される。
【００１１】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、ｐ型クラッド層がＡｌを含有する窒化物系半導体からなっており、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くなっていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域の屈折率をｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域の屈折率よりも低くすることができる。
【００１２】
ところで、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成を高くすると、それに起因する比抵抗の増加が懸念される。ただし、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域についてはＡｌ組成を高くしていないので、ｐ型クラッド層の比抵抗およびコンタクト抵抗の値は問題にならない程度となる。すなわち、ｐ型クラッド層内の全領域の屈折率を低く（Ａｌ組成を高く）するのではなく、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のみの屈折率を低く（Ａｌ組成を高く）することによって、動作電圧が高くならないように維持することができる。
【００１３】
ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くなっている構成において、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０１以上０．１５以下の場合に、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成とｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００２以上０．２以下の範囲内となっていることが好ましく、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０３以上０．１以下の場合に、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成とｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００５以上０．２以下の範囲内となっていることがより好ましい。このようなＡｌ組成とされたｐ型クラッド層を備えた窒化物系半導体レーザ素子では、前述のＡｌ組成とされていないｐ型クラッド層を備えた窒化物系半導体レーザ素子に比べて、出力特性がより向上する。
【００１４】
また、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くなっている構成において、活性層側の領域から活性層側とは反対側の領域に行くに従って、ｐ型クラッド層のＡｌ組成が徐々に減少するように変化していてもよい。このように構成すれば、格子定数差に起因する歪みの発生を抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、それぞれが窒化物系半導体からなる複数のｐ型層が活性層側から順次積層されているとともに、その複数のｐ型層を含む積層体がｐ型クラッド層とされており、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域が複数のｐ型層のうちの活性層側に位置する第１ｐ型層からなり、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域が複数のｐ型層のうちの活性層側とは反対側に位置する第２ｐ型層からなっていることがより好ましい。このように構成すれば、複数のｐ型層のうちの活性層側に位置する第１ｐ型層の屈折率を複数のｐ型層のうちの活性層側とは反対側に位置する第２ｐ型層の屈折率よりも低くすることで、容易に、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域の屈折率がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域の屈折率よりも低くされた構造を得ることができる。なお、複数のｐ型層のそれぞれの構成材料である窒化物系半導体がＡｌを含有している場合には、複数のｐ型層のうちの活性層側に位置する第１ｐ型層のＡｌ組成を複数のｐ型層のうちの活性層側とは反対側に位置する第２ｐ型層のＡｌ組成よりも高くすればよい。
【００１６】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、ｐ型クラッド層の全体の厚みに対してｐ型クラッド層内の活性層側の領域の厚みが２％以上８０％以下とされていることが好ましく、ｐ型クラッド層の全体の厚みに対してｐ型クラッド層内の活性層側の領域の厚みが６％以上６０％以下とされていることがより好ましく、ｐ型クラッド層の全体の厚みに対してｐ型クラッド層内の活性層側の領域の厚みが１０％以上５０％以下とされていることが最も好ましい。このような厚みとされたｐ型クラッド層を備えた窒化物系半導体レーザ素子では、前述の厚みとされていないｐ型クラッド層を備えた窒化物系半導体レーザ素子に比べて、出力特性がより向上する。
【００１７】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、ｐ型クラッド層にドープされたｐ型不純物がＭｇであることが好ましい。このようにｐ型不純物としてのＭｇがｐ型クラッド層にドープされていると、ｐ型クラッド層は活性層からの光を吸収し易い層となるので、本発明は特に有効である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、容易に、窒化物系半導体レーザ素子の高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】４０５ｎｍ波長光におけるＡｌＧａＮ内のＡｌ組成と屈折率との関係を示したグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の各層の屈折率および光密度を表した図である。
【図４】比較例による窒化物系半導体レーザ素子の各層の屈折率および光密度を表した図である。
【図５】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成（各層の屈折率）を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成（各層の屈折率）を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成（各層の屈折率）を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成（各層の屈折率）を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成（各層の屈折率）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下に、図１を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。なお、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子は、青紫色レーザ（波長：４００ｎｍ〜４１０ｎｍ）を出射するものであって、たとえば、光ディスクシステムなどに用いられる。
【００２１】
第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子では、図１に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１上に、アンドープのＡｌ0.01Ｇａ0.99Ｎからなるバッファ層２が約１．０μｍの厚みで形成されている。
【００２２】
バッファ層２上にはｎ型クラッド層３が形成されており、そのｎ型クラッド層３によって、後述する活性層５に光を閉じ込めたり、活性層５の電子密度を高めたりしている。また、ｎ型クラッド層３上には、ｎ型クラッド層３と共に活性層５に光を閉じ込めるための光ガイド層４が形成されている。なお、ｎ型クラッド層３は、ｎ型不純物としてのＳｉがドープされたｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなっているとともに、約２．５μｍの厚みを有する。光ガイド層４は、アンドープのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなっているとともに、約５０ｎｍの厚みを有する。
【００２３】
光ガイド層４上には、注入されたキャリアが再結合されることで光を発光する活性層５が形成されている。この活性層５は、ＩｎxＧａ1-xＮからなる井戸層（厚み：約７ｎｍ）とＩｎyＧａ1-yＮからなる障壁層（厚み：約２０ｎｍ）とを含み、井戸層および障壁層が１つずつ交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造とされている。これら井戸層および障壁層のそれぞれのＩｎ組成は互いに異なっていて、ｘ＞ｙとなっている。
【００２４】
活性層５上には、活性層５に光を閉じ込めるための光ガイド層６が形成されている。さらに、光ガイド層６上にはキャップ層７が形成されており、電子のオーバーフローが抑制されるようになっている。なお、光ガイド層６は、アンドープのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなっているとともに、約７０ｎｍの厚みを有する。キャップ層７は、アンドープのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなっているとともに、約２０ｎｍの厚みを有する。
【００２５】
キャップ層７上には、光ガイド層６と共に活性層５に光を閉じ込めたり、活性層５のホール密度を高めたりするためのｐ型クラッド層８が形成されている。このｐ型クラッド層８は凸部を有しており、アンドープのＩｎ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるコンタクト層９がｐ型クラッド層８の凸部上に約３ｎｍの厚みで形成されている。そして、ｐ型クラッド層８の凸部とコンタクト層９とを含むリッジ部１０が光導波路とされている。なお、ｐ型クラッド層８の構造については、後に詳細に説明する。
【００２６】
リッジ部１０上には、Ｐｔ層およびＰｄ層が順次積層されてなるｐ側電極１１が形成されている。また、ｐ型クラッド層８の平坦部上には、リッジ部１０の側面上にまで延びるように、ＳｉＯ2からなる電流ブロック層１２が形成されている。そして、Ｔｉ層およびＡｕ層が順次積層されてなるパッド電極１３が電流ブロック層１２上に形成されており、電流ブロック層１２の開口部を介してｐ側電極１１の上面に接触されている。さらに、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、Ｔｉ層、Ｐｔ層およびＡｕ層がｎ型ＧａＮ基板１側からこの順番で積層されてなるｎ側電極１４が形成されている。
【００２７】
ここで、第１実施形態では、ｐ型不純物としてのＭｇがドープされたｐ型ＡｌＧａＮ層をｐ型クラッド層８としており、そのＡｌ組成を制御することによって、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くしている。
【００２８】
具体的には、このｐ型クラッド層８は、活性層５側に位置する下層のｐ型層（キャップ層７上に形成された層）８ａと、活性層５側の反対側であるコンタクト層９側に位置する上層のｐ型層（下層のｐ型層８ａ上に形成された層）８ｂとを含む２層構造の積層体からなっている。言い換えると、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域が下層のｐ型層８ａからなっているとともに、ｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域が上層のｐ型層８ｂからなっている。また、下層のｐ型層８ａの厚みとしては約０．１５μｍとされており、上層のｐ型層８ｂの厚みとしては約０．３５μｍとされている。なお、下層のｐ型層８ａは、本発明の「第１ｐ型層」の一例であり、上層のｐ型層８ｂは、本発明の「第２ｐ型層」の一例である。
【００２９】
そして、下層のｐ型層８ａおよび上層のｐ型層８ｂは共にＭｇがドープされたｐ型ＡｌＧａＮからなっているが、それらのＡｌ組成が互いに異ならされている。すなわち、下層のｐ型層８ａがｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなっているとともに、上層のｐ型層８ｂがｐ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなっており、下層のｐ型層８ａのＡｌ組成（０．０７）が上層のｐ型層８ｂのＡｌ組成（０．０４）よりも高くされている。
【００３０】
このように下層のｐ型層８ａのＡｌ組成（０．０７）が上層のｐ型層８ｂのＡｌ組成（０．０４）よりも高くされていると、４０５ｎｍ波長光におけるＡｌＧａＮ内のＡｌ組成と屈折率との関係は図２に示すようなものとなる（Ａｌ組成が低いと屈折率が高くなり、Ａｌ組成が高いと屈折率が低くなる）ので、下層のｐ型層８ａの屈折率が上層のｐ型層８ｂの屈折率よりも低くされる。これにより、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率がｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くされた状態が得られる。
【００３１】
第１実施形態では、上記のように、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くすることによって、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域（低屈折率領域）は活性層５からの光の染み出しが抑制される光染み出し抑制領域となるので、図３に示すように、活性層５からｐ型クラッド層８内に染み出してしまう光（図中のハッチングされた領域の光）が少なくなる。このため、ｐ型クラッド層８が活性層５からの光を吸収してしまう層であったとしても、活性層５からｐ型クラッド層８内にまで染み出してくる光自体が少ないので、ｐ型クラッド層８での光吸収（光損失）が減少する。一方、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域が光染み出し抑制領域（低屈折率領域）となっていなかったとすると、図４に示すように、活性層５からｐ型クラッド層８内に染み出してしまう光（図中のハッチングされた領域の光）が多くなり、その分、ｐ型クラッド層８での光吸収（光損失）が増大してしまう。
【００３２】
このことから、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くすることによって、閾値電流が低減するとともにスロープ効率が向上し、それに伴って駆動電流が低くなるので、窒化物系半導体レーザ素子のさらなる高出力化が可能となる。
【００３３】
さらに、第１実施形態では、ｐ型クラッド層８内の一領域を光染み出し抑制領域（低屈折率領域）としているので、その光染み出し抑制領域（低屈折率領域）はｐ型クラッド層８としての本来の機能を発揮する。すなわち、ｐ型クラッド層８から活性層５へのホールの注入効率の低下は抑制される。仮に、光の染み出しを遮断できる程度の厚みを持つアンドープ層（Ｍｇがドープされていない層）によって活性層５からｐ型クラッド層８内への光の染み出しを抑制しようとすると、ｐ型クラッド層８から活性層５へのホールの注入がアンドープ層の存在により阻害されるので、ｐ型クラッド層８から活性層５へのホールの注入効率が低下してしまう。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域のＡｌ組成をｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くすることによって、容易に、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くすることができる。
【００３５】
なお、第１実施形態では、ｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域についてはＡｌ組成を高くしていないので、ｐ型クラッド層８の比抵抗およびコンタクト抵抗はそれほど増大せず、動作電圧が高くならないように維持される。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、ｐ型クラッド層８を下層のｐ型層８ａと上層のｐ型層８ｂとを含む２層構造とすることによって、下層のｐ型層８ａの屈折率が上層のｐ型層８ｂの屈折率よりも低くなるようにｐ型層８ａおよび８ｂを成膜すれば、容易に、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率がｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くされた構造を得ることができる。
【００３７】
以下に、図１および図５〜図８を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００３８】
第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を製造する際には、まず、図５に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１上に、アンドープのＡｌ0.01Ｇａ0.99Ｎからなるバッファ層２を約１．０μｍの厚みで成長させる。この際に供給する原料ガスとしては、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＡｌガスである。
【００３９】
そして、原料ガスとしてのＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＡｌガスに加えて、ｎ型不純物であるＳｉを含むＳｉＨ4ガスをさらに供給することによって、バッファ層２上に、Ｓｉがドープされたｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなるｎ型クラッド層３を約２．５μｍの厚みで成長させる。この後、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガスを原料ガスとして供給することによって、ｎ型クラッド層３上に、アンドープのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなる光ガイド層４を約５０ｎｍの厚みで成長させる。
【００４０】
次に、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガスを原料ガスとして供給することによって、光ガイド層４上に、ＩｎxＧａ1-xＮからなる井戸層（厚み：約７ｎｍ）およびＩｎyＧａ1-yＮからなる障壁層（厚み：約２０ｎｍ）を１つずつ交互に成長させる。これにより、光ガイド層４上に、井戸層および障壁層を含むＭＱＷ構造の活性層５が形成される。
【００４１】
続いて、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガスを原料ガスとして供給することによって、活性層５上に、アンドープのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなる光ガイド層６を約７０ｎｍの厚みで成長させる。この後、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＡｌガスを原料ガスとして供給することによって、光ガイド層６上に、アンドープのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなるキャップ層７を約２０ｎｍの厚みで成長させる。
【００４２】
次に、原料ガスとしてのＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＡｌガスに加えて、ｐ型不純物であるＭｇを含むＣｐ2Ｍｇガスをさらに供給することによって、キャップ層７上に、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐ型層８ａを約０．１５μｍの厚みで成長させ、そのｐ型層８ａ上に、ｐ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなるｐ型層８ｂを約０．３５μｍの厚みで成長させる。すなわち、キャップ層７上に、下層のｐ型層８ａと上層のｐ型層８ｂとを含む２層構造の積層体からなるｐ型クラッド層８を成長させる。これにより、活性層５側の領域のＡｌ組成が活性層５側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くされたｐ型クラッド層８が得られ、結果として、ｐ型クラッド層８内の活性層５側の領域の屈折率がｐ型クラッド層８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くなる。
【００４３】
この後、ＮＨ3ガス、ＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガスを原料ガスとして供給することによって、ｐ型クラッド層８上に、アンドープのＩｎ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるコンタクト層９を約３ｎｍの厚みで成長させる。
【００４４】
ｎ型ＧａＮ基板１上に窒化物系半導体各層（２〜９）を成長させた後、図６に示すように、真空蒸着法を用いて、コンタクト層９上に、Ｐｔ層およびＰｄ層が順次積層されてなるｐ側電極１１を形成する。また、このｐ側電極１１上のリッジ部形成領域（図１に示したリッジ部１０に対応する領域）にレジスト層１５を形成する。
【００４５】
そして、レジスト層１５をマスクとしてｐ側電極１１に対してエッチングすることによって、ｐ側電極１１のリッジ部形成領域以外の領域を全て除去する。続いて、レジスト層１５をマスクとしてコンタクト層９およびｐ型クラッド層８に対してエッチングすることによって、コンタクト層９のリッジ部形成領域以外の領域を全て除去し、ｐ型クラッド層８のリッジ部形成領域以外の領域を途中の深さまで除去する。この後、レジスト層１５を除去する。これにより、図７に示すように、ｐ型クラッド層８の凸部とコンタクト層９とからなるリッジ部１０が得られ、そのリッジ部１０上にのみｐ側電極１１が配置された状態となる。
【００４６】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いてリッジ部１０側の全面をＳｉＯ2膜で覆い、そのＳｉＯ2膜のうちのｐ側電極１１の上面と重畳する領域を除去することによって、図８に示すように、ｐ側電極１１の上面が露出されるような開口部を有する電流ブロック層１２を形成する。この後、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層１２上に、電流ブロック層１２の開口部を介してｐ側電極１１の上面に接触するパッド電極１３を形成する。なお、パッド電極１３を形成する際には、Ｔｉ層およびＡｕ層を順次積層する。
【００４７】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面側を研磨し、ｎ型ＧａＮ基板１の厚みを約１００μｍとする。そして、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、Ｔｉ層、Ｐｔ層およびＡｕ層をｎ型ＧａＮ基板１側からこの順番で積層する。これにより、図１に示したようなｎ側電極１４がｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に形成される。
【００４８】
最後に、素子分離を行うことによって、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子が製造される。
【００４９】
（第２実施形態）
以下に、図９を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。
【００５０】
この第２実施形態の構成は第１実施形態の構成と略同様であって、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層２８がキャップ層７上に形成されており、そのｐ型クラッド層２８が２層構造（下層のｐ型層２８ａと上層のｐ型層２８ｂとを含む構造）となっている。
【００５１】
さらに、第２実施形態では、第１実施形態と同様、下層のｐ型層２８ａのＡｌ組成を上層のｐ型層２８ｂのＡｌ組成よりも高くすることによって、ｐ型クラッド層２８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層２８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くしている。なお、下層のｐ型層２８ａの組成としてはＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎであるとともに、上層のｐ型層２８ｂの組成としてはＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎである。
【００５２】
ここで、第２実施形態では、第１実施形態と比較すると、下層のｐ型層２８ａの厚みが極小さくされており、その分、上層のｐ型層２８ｂの厚みが大きくされている。具体的には、下層のｐ型層２８ａの厚みが約１０ｎｍとされ、上層のｐ型層２８ｂの厚みが約０．５０μｍとされている。
【００５３】
上記のように構成された第２実施形態では、下層のｐ型層２８ａの厚みが極小さくされているが、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
（第３実施形態）
以下に、図１０を参照して、第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。
【００５５】
この第３実施形態の構成は第１実施形態の構成と略同様であって、２層構造（下層のｐ型層３８ａと上層のｐ型層３８ｂとを含む構造）のｐ型クラッド層３８がキャップ層７上に形成されており、それらｐ型クラッド層３８に含まれる各層がＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなっている。
【００５６】
ここで、第３実施形態では、下層のｐ型層３８ａのＡｌ組成が上層のｐ型層３８ｂのＡｌ組成よりも高くされているという点においては第１実施形態と同様であるが、下層のｐ型層３８ａのＡｌ組成が勾配を持って変化しているという点が第１実施形態とは異なっている。
【００５７】
具体的に言うと、上層のｐ型層３８ｂのＡｌ組成としては全域にわたって一定であり、その組成はＡｌ0.035Ｇａ0.965Ｎとなっている。一方で、下層のｐ型層３８ａのＡｌ組成としては、活性層５側の領域から活性層５側とは反対側の領域に向かって、０．２から０．０３５となるように徐々に減少している。すなわち、下層のｐ型層３８ａ内の活性層５側の領域の組成はキャップ層７の組成と同じＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎとなっているとともに、下層のｐ型層３８ａ内の活性層５側とは反対側の領域の組成は上層のｐ型層３８ｂの組成と同じＡｌ0.035Ｇａ0.965Ｎとなっている。
【００５８】
なお、下層のｐ型層３８ａの厚みは約０．０５μｍであり、上層のｐ型層３８ｂの厚みは約０．４５μｍである。
【００５９】
第３実施形態では、上記のように構成することによって、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、下層のｐ型層３８ａと上層のｐ型層３８ｂとの間の格子定数差に起因する歪みの発生を抑制することもできる。
【００６０】
（第４実施形態）
以下に、図１１を参照して、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。
【００６１】
この第４実施形態では、第１実施形態とは異なり、３層構造（下層のｐ型層４８ａ、上層のｐ型層４８ｂおよび中間のｐ型層４８ｃを含む構造）のｐ型クラッド層４８がキャップ層７上に形成されている。そして、それらｐ型クラッド層４８に含まれる各層はＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなっている。
【００６２】
ここで、第４実施形態では、下層のｐ型層４８ａの組成をＡｌ0.08Ｇａ0.92Ｎとするとともに上層のｐ型層４８ｂの組成をＡｌ0.04Ｇａ0.96Ｎとすることによって、下層のｐ型層４８ａのＡｌ組成（０．０８）を上層のｐ型層４８ｂのＡｌ組成（０．０４）よりも高くし、ｐ型クラッド層４８内の活性層５側の領域の屈折率をｐ型クラッド層４８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くしている。この点については、第１実施形態と同様である。
【００６３】
このことに加えて、第４実施形態では、下層のｐ型層４８ａと上層のｐ型層４８ｂとの間に中間のｐ型層４８ｃが設けられているが、その中間のｐ型層４８ｃの組成がＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎとされている。すなわち、下層のｐ型層４８ａと上層のｐ型層４８ｂとの間に、下層のｐ型層４８ａのＡｌ組成（０．０８）と上層のｐ型層４８ｂのＡｌ組成（０．０４）との間のＡｌ組成（０．０６）を持つ中間のｐ型層４８ｃが挟まれた状態となっている。
【００６４】
なお、下層のｐ型層４８ａの厚みは約０．１０μｍであるとともに、上層のｐ型層４８ｂの厚みは約０．２０μｍであり、中間のｐ型層４８ｃの厚みは約０．１０μｍである。
【００６５】
第４実施形態では、上記のように構成することによって、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、中間のｐ型層４８ｃの機能により、下層のｐ型層４８ａと上層のｐ型層４８ｂとの間の格子定数差に起因する歪みの発生を抑制することができる。
【００６６】
（第５実施形態）
以下に、図１２を参照して、第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。
【００６７】
この第５実施形態の構成は第４実施形態の構成と略同様であって、３層構造（下層のｐ型層５８ａ、上層のｐ型層５８ｂおよび中間のｐ型層５８ｃを含む構造）のｐ型クラッド層５８がキャップ層７上に形成されており、それらｐ型クラッド層５８に含まれる各層がＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなっている。そして、下層のｐ型層５８ａの組成をＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎとするとともに上層のｐ型層５８ｂの組成をＡｌ0.035Ｇａ0.965Ｎとすることによって、下層のｐ型層５８ａのＡｌ組成（０．１５）を上層のｐ型層５８ｂのＡｌ組成（０．０３５）よりも高くしている。
【００６８】
ここで、第５実施形態では、第４実施形態とは異なり、下層のｐ型層５８ａおよび上層のｐ型層５８ｂのそれぞれのＡｌ組成は全域にわたって一定とされているが、中間のｐ型層５８ｃのＡｌ組成が勾配を持って変化している。具体的に言うと、中間のｐ型層５８ｃのＡｌ組成としては、活性層５側の領域から活性層５側とは反対側の領域に向かって、０．１５から０．０３５となるように徐々に減少している。すなわち、中間のｐ型層５８ｃ内の活性層５側の領域の組成は下層のｐ型層５８ａの組成と同じＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎとなっているとともに、中間のｐ型層５８ｃ内の活性層５側とは反対側の領域の組成は上層のｐ型層５８ｂの組成と同じＡｌ0.035Ｇａ0.965Ｎとなっている。
【００６９】
なお、下層のｐ型層５８ａの厚みは約０．０３μｍであるとともに、上層のｐ型層５８ｂの厚みは約０．３８μｍであり、中間のｐ型層５８ｃの厚みは約０．０５μｍである。
【００７０】
第５実施形態では、上記のように構成することによって、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、中間のｐ型層５８ｃの機能により、下層のｐ型層５８ａと上層のｐ型層５８ｂとの間の格子定数差に起因する歪みの発生をさらに抑制することができる。
【００７１】
（第６実施形態）
以下に、図１３を参照して、第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成について説明する。
【００７２】
この第６実施形態では、第１実施形態と同様、Ｍｇがドープされたｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層６８がキャップ層７上に形成されている。
【００７３】
ただし、第６実施形態では、第１実施形態とは異なり、ｐ型クラッド層６８が多層構造ではなく単層構造となっている。そして、ｐ型クラッド層６８内の活性層５側の領域のＡｌ組成がｐ型クラッド層６８内の活性層５側とは反対側の領域のＡｌ組成よりも高くされており、それによって、ｐ型クラッド層６８内の活性層５側の領域の屈折率がｐ型クラッド層６８内の活性層５側とは反対側の領域の屈折率よりも低くされている。
【００７４】
第６実施形態では、上記のように構成することによって、ｐ型クラッド層を多層構造にしなかったとしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７６】
たとえば、上記実施形態では、ｐ型不純物としてのＭｇをｐ型クラッド層にドープしたが、本発明はこれに限らず、Ｍｇ以外のｐ型不純物がｐ型クラッド層にドープされていてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態の構成において、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域およびｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成をそれぞれ変更してもよい。ただし、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０１以上０．１５以下の場合には、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成とｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００２以上０．２以下の範囲内となっていることが好ましく、特に、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成が０．０３以上０．１以下の場合には、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域のＡｌ組成とｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域のＡｌ組成との差が０．００５以上０．２以下の範囲内となっていることがより好ましい。
【００７８】
一例として、ｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域（上層のｐ型層）のＡｌ組成を０．０４とする場合には、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（下層のｐ型層）のＡｌ組成がｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域（上層のｐ型層）のＡｌ組成よりも０．００２〜０．２０の範囲内で高くなっているのが好ましく、０．００５〜０．２０の範囲内で高くなっているのがより好ましい。
【００７９】
また、上記実施形態の構成において、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（下層のｐ型層）およびｐ型クラッド層内の活性層側とは反対側の領域（上層のｐ型層）の厚みをそれぞれ変更してもよい。ただし、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（下層のｐ型層）の厚みとしては、ｐ型クラッド層の全体の厚みに対して２％以上８０％以下の範囲内となっていることが好ましく、ｐ型クラッド層の全体の厚みに対して６％以上６０％以下の範囲内となっていることがより好ましい。特に、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（下層のｐ型層）の厚みがｐ型クラッド層の全体の厚みに対して１０％以上５０％以下の範囲内となっていれば最も好ましい。
【００８０】
一例として、ｐ型クラッド層の全体の厚みを約０．５μｍとする場合には、ｐ型クラッド層内の活性層側の領域（下層のｐ型層）の厚みが約１０ｎｍ〜約４００ｎｍになっているのが好ましく、約３０ｎｍ〜約３００ｎｍになっているのがより好ましく、さらに、約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍになっているのが最も好ましい。
【符号の説明】
【００８１】
５  活性層
８、２８、３８、４８、５８、６８  ｐ型クラッド層
８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ、５８ａ  ｐ型層（第１ｐ型層）
８ｂ、２８ｂ、３８ｂ、４８ｂ、５８ｂ  ｐ型層（第２ｐ型層）
【図１】
2011210951.tif 000003
【図２】
2011210951.tif 000004
【図３】
2011210951.tif 000005
【図４】
2011210951.tif 000006
【図５】
2011210951.tif 000007
【図６】
2011210951.tif 000008
【図７】
2011210951.tif 000009
【図８】
2011210951.tif 000010
【図９】
2011210951.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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