(57)【要約】【課題】本発明は、分離電極タイプの窒化物半導体レーザ素子において、可飽和吸収領域のキャリア寿命を短くし、以って良好な自励発振特性を得ること（すなわち容易に自励発振すること）を目的とする。【解決手段】本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板上に少なくともｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とｐ側電極とｎ側電極と共振器とを含み、該ｐ側電極および該ｎ側電極のうち少なくとも一方は、該共振器の長手方向に対して交差する分割領域によって電気的に２領域以上に分離されており、該活性層の少なくとも一部は、ｐ型の導電型であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくともｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とｐ側電極とｎ側電極と共振器とを含む窒化物半導体レーザ素子であって、
前記ｐ側電極および前記ｎ側電極のうち少なくとも一方は、前記共振器の長手方向に対して交差する分割領域によって電気的に２領域以上に分離されており、
前記活性層の少なくとも一部は、ｐ型の導電型である、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記分割領域によって分離された少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されることにより短絡領域を形成するとともに、該短絡された電極以外の少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されていない非短絡領域を形成する、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記活性層の少なくとも一部は、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされる、請求項１または２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記活性層は、前記ｐ型不純物の含有量が前記活性層内において変化する、請求項３に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記活性層は、１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造または多重量子井戸構造を有しており、
前記井戸層または前記障壁層のうち少なくとも一方の少なくとも一部は、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされる、請求項３または４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記活性層は、１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造または多重量子井戸構造を有しており、
前記井戸層は、ｐ型不純物を含んでおらず、
前記障壁層の少なくとも一部は、ｐ型不純物を含んでいる、請求項３または４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記活性層は、複数の井戸層と複数の障壁層とからなる多重量子井戸構造を有しており、
前記複数の井戸層のうちの一部の井戸層にのみｐ型不純物が含まれている、請求項３または４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記複数の井戸層のうち、ｐｎジャンクションから最も遠い井戸層にのみｐ型不純物が含まれている、請求項７に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記複数の井戸層のうち、前記ｎ型窒化物半導体層に最も近い側の井戸層のみにｐ型不純物が含まれている、請求項７に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記ｐ型不純物は、Ｍｇである、請求項３〜９のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記窒化物半導体レーザ素子は、自励発振特性を備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子を光源として用いた光ディスク装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子を用いた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、共振器の長手方向に対して交差する分割領域によって電極が電気的に２領域以上に分離されている窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体レーザ素子は、現在、たとえば記憶容量の大きな光ディスク装置、より具体的にはＢＤ（Blu-ray Disk）の読み取り用および書き込み用の光源などに多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、窒化物半導体レーザ素子を光源として用いたＢＤの読み取りおよび書き込みにおいても、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といった旧来の光ディスク装置と同様に、ディスク面から窒化物半導体レーザ素子への戻り光雑音が問題となっている。
【０００４】
このような戻り光雑音への対策としては、従来から、駆動電流を変調させる高周波重畳を利用する方法と、半導体レーザ素子自らが出力変動を行なう自励発振特性を利用する方法の２つの方法がある。いずれの方法も多モード発振状態にして可干渉性を低下させることで、雑音特性を改善している。
【０００５】
高周波重畳を利用する方法と、自励発振特性を利用する方法とを比較すると、高周波回路をシステムに組み込む必要のない後者の方法が、半導体レーザ素子の低コスト化かつ小型化を実現できるため有利とされている。しかしながら、窒化物半導体レーザ素子を用いたＢＤにおいては、高周波重畳を利用する方法しか実現されていないのが現状であり、自励発振特性を利用した自励発振型レーザ素子を用いる方法の実用化は未だされていない状況にある。
【０００６】
自励発振型レーザ素子の使用を可能とするためには、可飽和吸収領域を半導体レーザ素子の内部に形成する必要があるが、その形成方法によって３つのタイプに分けることができる。
【０００７】
第１のタイプは、活性層の上部および／または下部に可飽和吸収の機能を有する層を設けるタイプ（「可飽和吸収層形成タイプ」）である。
【０００８】
第２のタイプは、ストライプ構造を有する半導体レーザにおいて、横方向の屈折率差（Δｎ）を小さくして活性層における光閉じ込めを弱めて、横方向の光分布を電流分布に対して広げることで、利得領域の横方向近隣領域（ストライプ部の外側の活性層）を可飽和吸収領域として利用するタイプ（「Δｎ調整タイプ」）である。
【０００９】
第３のタイプは、電極を２領域以上に分離することにより電流が注入されない電流非注入領域を共振器の長手方向の一部に設けて、この電流非注入領域を可飽和吸収領域として利用するタイプ（「分離電極タイプ」）である。
【００１０】
これらの３タイプのうち、分離電極タイプは、通常の実用化されている半導体レーザ素子から、半導体層の構造を変えることなく、比較的容易なプロセスで作製できるというメリットがある。特開２００４−１８６６７８号公報（特許文献１）には、このような分離電極タイプの窒化物半導体レーザ素子において、可飽和吸収領域として機能する電流非注入領域に対応するｐ側電極とｎ側電極とを電気的に短絡させたり、ｐｎ接合に逆バイアスを印加することで、自励発振が得られることが開示されている。また、特開２００７−０８１１９６号公報（特許文献２）には、電流非注入領域を利得領域で発生したレーザ光の検知に用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１８６６７８号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
自励発振特性を得るためには、利得領域に対して可飽和吸収領域においてキャリア寿命が十分短くなる必要がある。可飽和吸収領域に位置するｐ側電極とｎ側電極とを短絡させたり、可飽和吸収領域のｐｎ接合に対して逆バイアスを印加させたりすることは、このようにして半導体層に生じた内部電界を利用することにより、可飽和吸収領域において光吸収により生じたキャリアを活性層から掃き出すことによって、キャリア寿命を短くさせることができる。
【００１３】
この場合、逆バイアスを印加させることは、空乏層に生じる内部電界を大きくするとともに、空乏層領域を拡げることができるので、確実にキャリア寿命を短くすることができる。しかしながら、自励発振特性を有する窒化物半導体レーザ素子をＢＤの光源として実用化するためには、逆バイアスを印加する機構を新たに設ける必要があり、システムの簡略化や小型化の観点から望ましくない。したがって、その実用化のためには、ｐ側電極とｎ側電極との短絡のみによって有効な自励発振特性を得る必要があると考えられる。
【００１４】
この点に関し、特許文献１では、窒化物半導体はＧａＡｓ系に比べてバンドキャップが大きいため内部電界が大きくなるので、キャリア寿命の短縮に有利であると述べられている。しかしながら、ｐ側電極とｎ側電極との短絡のみで実用化に耐え得る自励発振特性を得るためには、よりキャリア寿命を短くする必要がある。たとえば、広い温度範囲で自励発振特性を示すことや、長時間の使用後にも自励発振特性を維持するためには、よりキャリア寿命を短くして、自励発振特性を示すトレランスを大きくすることが有効である。
【００１５】
一方、自励発振型半導体レーザ素子では、閾値電流近傍での光出力の急激な立ち上がりが発生するという難点があるが、キャリア寿命をより短くすることによって、可飽和吸収領域を小さくしても自励発振特性を示すようにすれば、このような問題に対しても有効となる可能性がある。
【００１６】
また、特許文献２には、電流非注入領域を利得領域で発生したレーザ光の検知に用いる技術が開示されているが、この技術において検知に用いられる電流としては、光吸収により生じたキャリアが活性層から掃き出される際に発生する光誘起電流を利用している。上述のように自励発振特性を目的としたキャリア寿命の短縮は、光誘起電流の増大にも繋がるので、レーザ光の検知技術にも用いることが可能である。光誘起電流の増大は、レーザ光の検知の際の精度向上や、電流非注入領域に印加するバイアス電圧のトレランス増大というメリットがある。
【００１７】
よって、本発明の課題は、分離電極タイプの窒化物半導体レーザ素子において、可飽和吸収領域のキャリア寿命を短くし、以って良好な自励発振特性を得ること（すなわち容易に自励発振すること）にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板上に少なくともｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とｐ側電極とｎ側電極と共振器とを含み、該ｐ側電極および該ｎ側電極のうち少なくとも一方は、該共振器の長手方向に対して交差する分割領域によって電気的に２領域以上に分離されており、該活性層の少なくとも一部は、ｐ型の導電型であることを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記分割領域によって分離された少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されることにより短絡領域を形成するとともに、該短絡された電極以外の少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されていない非短絡領域を形成することが好ましい。また、上記活性層の少なくとも一部は、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされることが好ましい。
【００２０】
また、上記活性層は、上記ｐ型不純物の含有量が上記活性層内において変化することが好ましい。また、上記活性層は、１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造または多重量子井戸構造を有しており、上記井戸層または上記障壁層のうち少なくとも一方の少なくとも一部は、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされることが好ましい。
【００２１】
また、上記活性層は、１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造または多重量子井戸構造を有しており、該井戸層は、ｐ型不純物を含んでおらず、該障壁層の少なくとも一部は、ｐ型不純物を含んでいることが好ましい。
【００２２】
また、上記活性層は、複数の井戸層と複数の障壁層とからなる多重量子井戸構造を有しており、上記複数の井戸層のうちの一部の井戸層にのみｐ型不純物が含まれていることが好ましい。この場合、上記複数の井戸層のうち、ｐｎジャンクションから最も遠い井戸層にのみｐ型不純物が含まれていることが好ましく、また、上記複数の井戸層のうち、ｎ型窒化物半導体層に最も近い側の井戸層のみにｐ型不純物が含まれていることも好ましい。
【００２３】
そして、上記ｐ型不純物は、Ｍｇであることが好ましい。また、上記窒化物半導体レーザ素子は、自励発振特性を備えることが好ましい。
【００２４】
一方、本発明は、上記の窒化物半導体レーザ素子を光源として用いた光ディスク装置にも係わり、上記の窒化物半導体レーザ素子を用いた画像表示装置にも係わる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、上記のような構成を有することにより、可飽和吸収領域のキャリア寿命を短くし、以って良好な自励発振特性を得ること（すなわち容易に自励発振すること）ができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を示すリッジ構造中央部の模式的断面図である。
【図２】本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を示す端面に平行な模式的断面図である。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を示すｐ側電極側の模式的平面図である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の図２とは異なる実施形態を示す端面に平行な模式的断面図である。
【図５】図４の活性層周辺を拡大した拡大断面図である。
【図６】窒化物半導体レーザ素子の半導体層に含まれるＭｇの含有量を示したグラフである。
【図７】本発明の窒化物半導体レーザ素子のパッド電極パターンの一例を示した平面図である。
【図８】実施例の窒化物半導体レーザ素子と比較例の窒化物半導体レーザ素子とを比較して電流−光出力特性を示したグラフである。
【図９】実施例の窒化物半導体レーザ素子の自励発振特性を示したグラフである。
【図１０】比較例の窒化物半導体レーザ素子の自励発振特性を示したグラフである。
【図１１】実施例の窒化物半導体レーザ素子の波長スペクトルを示したグラフである。
【図１２】比較例の窒化物半導体レーザ素子の波長スペクトルを示したグラフである。
【図１３】実施例の窒化物半導体レーザ素子のコヒーレンス特性を示したグラフである。
【図１４】実施例の窒化物半導体レーザ素子と比較例の窒化物半導体レーザ素子とを比較して光出力−光誘起電流特性を示したグラフである。
【図１５】実施例の窒化物半導体レーザ素子と比較例の窒化物半導体レーザ素子とを比較して光強度−光誘起電流特性をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図１６】図１５とは異なった実施例の窒化物半導体レーザ素子と比較例の窒化物半導体レーザ素子とを比較して光強度−光誘起電流特性をシミュレーションにより求めたグラフである。
【図１７】従来の窒化物半導体レーザ素子において活性層を光励起した状態の、価電子帯および正孔の擬フェルミレベルをシミュレーションにより求めたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本明細書の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。
【００２８】
＜窒化物半導体レーザ素子＞
図１は、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を模式的に示した断面図である。すなわち、図１は、窒化物半導体レーザ素子のリッジ構造中央部の共振器の長手方向に平行な断面図である。これに対し、図２も、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を模式的に示した断面図であるが、窒化物半導体レーザ素子の端面に平行な断面図であって、図１の断面図とは直交する方向の断面図である。一方、図３は、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一実施形態を示すｐ側電極側の模式的平面図である。すなわち、図３は窒化物半導体レーザ素子のｐ側電極側を上方とした場合の上面図である。
【００２９】
図１〜図３に示されるような本発明の窒化物半導体レーザ素子１００は、基板１０上に少なくともｎ型窒化物半導体層２０と活性層３０とｐ型窒化物半導体層４０とｐ側電極７０とｎ側電極８０とを含むものである。ここで、ｎ側電極８０とは、ｎ型窒化物半導体層２０に近い方の電極であり、ｐ側電極７０とはｐ型窒化物半導体層４０に近い方の電極である。
【００３０】
また、図２に示すように、本発明の窒化物半導体レーザ素子１００は、半導体層（好ましくはｐ型窒化物半導体層４０）の一部が除去されたリッジストライプ型の構造（本発明では単に「リッジ構造」とも記す）を有することが好ましい。この場合、リッジストライプ部５５以外の領域（すなわちリッジストライプ部５５の側面部およびその側面部に続く平面部）には絶縁膜６０が形成されていて、このリッジストライプ部５５の表面部（上面部）のみに電流は注入されることになる。したがって、図２におけるこのリッジストライプ部５５の表面部の幅とほぼ同等の幅を有し、活性層３０を中心として長手方向に広がる領域が共振器９０として作用する。本発明の窒化物半導体レーザ素子は、このような共振器９０を含むものであるが、図３の共振器９０の表記は正確には共振器９０の長手方向の位置を示したものである。
【００３１】
なお、本発明において、「窒化物半導体」とは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体において、Ｖ族元素が窒素である場合の総称であるが、Ｖ族元素が窒素のみの場合に限られるものではなく、窒素の一部が他の元素に置換されていても本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００３２】
＜電極の分離＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子において、ｐ側電極７０およびｎ側電極８０のうち少なくとも一方は、共振器９０の長手方向に対して交差する分割領域９５によって電気的に２領域以上に分離されていることを要する。具体的には、たとえば図１および図３に示したように、ｐ側電極７０（分割領域９５によって分離される前の状態を仮定した場合の長手方向に連続して存在するｐ側電極）は、共振器９０の長手方向に対して交差する分割領域９５によってｐ側電極７１とｐ側電極７２とに分離される。このｐ側電極７１とｐ側電極７２とは、互いに電気的に分離されたものであり、便宜的にｐ側電極７１側の領域を第１領域９１と呼び、ｐ側電極７２側の領域を第２領域９２と呼ぶものとする。なお、図１および図３では、ｐ側電極７０が２領域に分離される態様を示しているが、このような領域の分離は２領域以上に分離されていてもよい。また、ｎ側電極８０が分離されていてもよい。また、分割領域９５には電極が形成されていないので、この分割領域９５によって分離される各々の領域は電気的に分離されるものとなる。
【００３３】
そして、第１領域９１に対して通常の半導体レーザ素子と同様に電流注入を行なうと、この領域がレーザ発振を生じさせる利得領域となる（なお、この場合、第１領域９１が上記でいう非短絡領域である）。一方、第２領域９２に対しては電流注入を行なわないこととすると、この第２領域９２が可飽和吸収領域となる。この可飽和吸収領域とは、利得領域で発振されたレーザ光の一部を吸収し、その吸収量がこの領域におけるキャリア密度の増減に伴い変化する作用を有する領域となるため、このような可飽和吸収領域を有する本発明の窒化物半導体レーザ素子は自励発振特性を備えたものとなる。なお、このように２領域だけではなく３領域以上に電極が分離されている場合も、電流注入の有無や大小によって、利得領域または可飽和吸収領域として機能する領域がそれぞれ少なくとも１領域以上形成されることになる。
【００３４】
なお、ｐ型窒化物半導体層４０は、ＧａＡｓ系の化合物半導体またはｎ型窒化物半導体層２０などに比べて極めて電気抵抗が高いという特徴を有する。このため、ｐ側電極７０を分割領域９５により分離する場合は、この分割領域９５の幅（ここでいう「幅」とは共振器９０の長手方向に平行な距離（長さ）をいう）を１〜１０μｍ程度とするだけでも、電気的な分離が可能となる。分割領域９５は、上述の通り電流注入が行なわれないので可飽和吸収領域として機能するが、電極がないためにキャリアの掃き出しを十分に行なうことができない。したがって、キャリア寿命が短くならず単なる吸収領域となる可能性があるので、自励発振特性の観点からはできるだけ分割領域の幅を小さくすることが好ましい。故に、ｐ側電極７０を電気的に分離する方が、ｎ側電極８０を電気的に分離するよりも分割領域の幅を小さくしても、電気的な分離を行なうことができるため好ましい。なお、分割領域の窒化物半導体層を除去することによっても電気的な分離は可能である。
【００３５】
＜短絡＞
上記のように分割領域によって分離された少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されることにより短絡領域を形成するとともに、該短絡された電極以外の少なくとも１領域の電極は、該電極の反対側の電極との間で短絡されていない非短絡領域を形成することが好ましい。これを、図１および図３を例にとり具体的に説明すると次のようになる。
【００３６】
すなわち、第１領域９１に対して通常の半導体レーザ素子と同様に電流注入を行なうと、この領域がレーザ発振を生じさせる利得領域となる。この場合、第１領域９１が上記でいう非短絡領域である。なぜなら、ｐ側電極７１と、ｎ側電極８０（ｐ側電極７１の反対側の電極に相当する）とが短絡されることなく電流が注入されるからである。
【００３７】
これに対し、第２領域９２は電流が注入されず可飽和吸収領域となるものであるが、この第２領域９２において、さらにｐ側電極７２と、ｎ側電極８０（ｐ側電極７２の反対側の電極に相当する）とを短絡させることにより上記でいう短絡領域とする。このように可飽和吸収領域を短絡領域とすることにより、活性層で発生するキャリアの掃き出しを促進させることができ、以ってキャリア寿命を短くすることができるため極めて好ましい。
【００３８】
なお、図１および図３においては、このようなｐ側電極とｎ側電極との短絡を具体的に表わしていないが、このような短絡の手段としては、たとえばワイヤボンディング、導電性膜の両電極への接触など、種々の手法を用いることができる。
【００３９】
一方、上記のように両電極を電気的に短絡させるだけではなくバイアス電圧を印加させることでもキャリア寿命を制御することが可能となる。たとえば、キャリア寿命を短くするためには、ｐｎ接合に対して逆バイアス電圧を印加することが有効である。これは、逆バイアス電圧の印加により、内部電界が大きくなるとともに、さらに空乏層が拡がることで活性層へ掛かる電界が強まる結果、キャリアの掃き出しが促進されるからである。しかしながら、当該窒化物半導体レーザ素子の実用性を考慮すると、逆バイアス電圧を印加することなく、ｐ側電極とｎ側電極との短絡のみで自励発振特性を得ることが望まれる。
【００４０】
＜活性層の導電型＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、活性層の少なくとも一部がｐ型の導電型であることを特徴とする。本発明は、これにより、可飽和吸収領域のキャリア寿命を短くすることができることを見出したものである。従来、窒化物半導体レーザ素子の活性層は意図的に不純物をドーピングさせないことが常態であり、仮に不純物をドーピングさせるとしてもＳｉなどのｎ型不純物がドーピングされ、活性層の導電型をｎ型にするのが通常であった。また、意図的に不純物をドーピングさせない場合でも、活性層の導電型は自然にｎ型になると言われていた。すなわち、窒化物半導体レーザ素子の活性層をｐ型の導電型にすることはなかった。
【００４１】
以下、本発明において、なぜ活性層をｐ型の導電型とすることが有利であるのか、すなわちそれによりなぜキャリア寿命を短くすることが可能であるのかを考察する。
【００４２】
利得領域から発せられるレーザ光の一部は、可飽和吸収領域の活性層で吸収されるので、キャリアは当然その活性層で生成される。一方、窒化物半導体レーザ素子では活性層に量子井戸構造を有することがほとんどであるので、大半のキャリアは活性層の中でも量子井戸構造中の井戸層にて生成される。したがって、この活性層からキャリアを掃き出すためには、この井戸層からキャリアを抜き出す必要がある。
【００４３】
光吸収によって、キャリアである電子と正孔とは同数のものが生成されるが、自励発振特性を示す（すなわち自励発振を起こす）ためにはキャリア寿命を十分に短くすることが望まれ、このため電子と正孔の両方を井戸層から効果的に抜き出す必要がある。この場合、電子に比べて正孔の方が有効質量が大きく、伝導帯の電子に対する状態密度に比べて価電子帯の正孔に対する状態密度の方が大きいために、井戸層における相対的な障壁高さは正孔の方が電子よりも高くなる。このことは、井戸層と障壁層とのバンドオフセット自体は、伝導帯よりも価電子帯の方が小さいにもかかわらず、井戸層からのキャリアオーバーフローは通常、電子についてのみ問題となり、正孔に関しては問題とならないことからも推測できる。
【００４４】
このことから、井戸層からのキャリアの抜き出しは伝導帯の電子において優先的に起こり、価電子帯の正孔は井戸層に滞留するものと考えられる。しかも、この傾向は、従来の窒化物半導体レーザ素子のように、活性層の導電型がｎ型になっている場合により顕著になる。なぜなら、導電型がｎ型の場合は元々井戸層に電子が存在するため、光吸収で生成された電子と合わせて、井戸層からの抜き出しに有利な高エネルギー状態の電子が多くなるからである。
【００４５】
そこで、本発明は、活性層の少なくとも一部において導電型をｐ型とすることにより、正孔の井戸層からの抜き出しを促進させることを意図したものである。すなわち、上述した、活性層をｎ型の導電型とすることにより高エネルギー状態の電子が多くなるのと同じ理屈である。なお、このように活性層の導電型をｐ型とした場合、電子については高エネルギー状態のものが少なくなるが、上述のとおり有効質量の関係で、元々高エネルギー状態の電子は、価電子帯の正孔よりも多いので、活性層からのキャリアの掃き出しを考える上では問題とはならない。すなわち、活性層の少なくとも一部において導電型をｐ型とすることにより、活性層におけるキャリア寿命を飛躍的に短くすることができるのである。
【００４６】
＜窒化物半導体レーザ素子の具体的構造＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、図１〜図３に示すように、基板１０上に、複数の窒化物半導体層が形成されている。この窒化物半導体層は、少なくとも、ｎ型窒化物半導体層２０、窒化物半導体からなる活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を含んで構成されている。これらは、基板１０側から、ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０の順に積層された構造を有している。
【００４７】
また、ｐ型窒化物半導体層４０は一部が除去されていて、ストライプ状（細長状）のリッジストライプ部５５が設けられている。
【００４８】
このような本発明の窒化物半導体レーザ素子は、以上の窒化物半導体層を基板上に含む限り、他の任意の層を含むことができる。以下、各構成についてさらに詳述する。
【００４９】
＜基板＞
基板１０は、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなど、特に限定されることなく種々のものを用いることができる。特に、ＧａＮから構成されたＧａＮ基板を用いると、窒化物半導体層を結晶成長させた際に結晶の品質を高めることができるので生産性を高めることができる。このため、基板１０としては、ＧａＮを採用することが好ましい。
【００５０】
＜ｎ型窒化物半導体層＞
ｎ型窒化物半導体層２０は、たとえば、ｎ型バッファ層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層などからなる。ｎ型バッファ層とｎ型コンタクト層とは省略可能である。基板１０としてＧａＮ基板を用いた場合には、基板１０上に直接、ｎ型クラッド層を形成することもできる。この他にも、ホールブロック層を設けたり、導電性がｎ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。また、ｎ型窒化物半導体層２０には、ｎ型不純物として、Ｓｉ、ＯなどのＩＶ族元素またはＶＩ族元素などのいずれか１つ以上が含まれる。中でも、Ｓｉが好ましい。不純物濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3程度の範囲とすることができる。好ましくは、１×１０17ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3程度である。
【００５１】
＜ｐ型窒化物半導体層＞
ｐ型窒化物半導体層４０は、たとえば、ｐ型キャリアブロック層、ｐ型クラッド層、ｐ型ガイド層、ｐ型コンタクト層などからなる。ｐ型ガイド層とｐ型コンタクト層とは省略可能である。この他にも、活性層３０とｐ型キャリアブロック層との間に中間層を設けたり、導電性がｐ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。また、ｐ型窒化物半導体層４０は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃなどの元素をいずれか１つ以上含む。中でも、ＭｇまたはＣが好ましい。不純物濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3程度の範囲とすることができる。好ましくは、５×１０18ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ-3程度である。
【００５２】
＜活性層＞
活性層３０は、上述のように、ｎ型窒化物半導体層２０とｐ型窒化物半導体層４０との間に設けられている。上記活性層３０は、井戸層と障壁層とを有する量子井戸構造を有するようにして構成されていることが好ましい。この場合、活性層３０を、井戸層と障壁層とをそれぞれ複数有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に構成することもできる。
【００５３】
そして、当該活性層３０は、上述の通り、その導電型はｐ型である。活性層全体がｐ型になっている必要は必ずしもなく、少なくとも一部がｐ型になっていれば本発明の効果は示される。活性層の少なくとも一部をｐ型にするためには不純物ドーピングを行なうとよい。すなわち、本発明の活性層の少なくとも一部は、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされることが好ましい。ｐ型不純物としてはＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃなどの元素のいずれか１つ以上を用いることができる。中でも、ＭｇまたはＣが好ましい。Ｍｇは、拡散が起こりにくいため制御性に優れるとともに、容易に正孔濃度を高くすることができるためであり、Ｃは減圧ＭＯＣＶＤ法では意図的にドーピングしなくても結晶膜中に取り込まれるなど、容易にドーピングできるためである。不純物濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3程度の範囲とすることができる。好ましくは、５×１０18ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ-3程度である。不純物ドーピングによって結晶性が悪化したりレーザ光に対して吸収を有してレーザ特性に影響を与えるような場合は、適宜不純物濃度やドーピングを行なう活性層内の領域について調整を行なえばよい。
【００５４】
そして、このような活性層は、ｐ型不純物の含有量が活性層内において変化することが好ましい。これは、ｐ型不純物の含有量を活性層内で一定にするよりも容易に作製することができるにもかかわらず、一定にした場合と同等の効果を得ることができるからである。
【００５５】
ここで、上記活性層が１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造（単一量子井戸構造）または多重量子井戸構造を有する場合は、上記井戸層または上記障壁層のうち少なくとも一方の少なくとも一部において、ｐ型不純物が含有されることによりｐ型の導電型とされることが好ましい。このような構造は、容易に作製することができ、所期の効果を得ることができるからである。
【００５６】
この点、上記活性層が上記のように１または複数の井戸層と１または複数の障壁層とからなる量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する場合には、該井戸層は、ｐ型不純物を含んでおらず、該障壁層の少なくとも一部は、ｐ型不純物を含んでいることが好ましい。これは、井戸層がｐ型不純物を含むとレーザ特性を悪化させる可能性があるのに対し、障壁層の少なくとも一部にｐ型不純物を含むだけなら、レーザ特性の悪化を回避できるとともに、本発明の効果を十分に達成することができるためである。
【００５７】
また、活性層が複数の井戸層と複数の障壁層とからなる多重量子井戸構造を有している場合には、上記複数の井戸層のうちの一部の井戸層にのみｐ型不純物が含まれていることが好ましい。これは、井戸層の全てがｐ型不純物を含むとレーザ特性を悪化させる可能性があるのに対し、井戸層のうちの一部の井戸層にのみｐ型不純物を含むだけなら、レーザ特性の悪化を回避できるとともに、本発明の効果を十分に達成することができるためである。
【００５８】
この場合、上記複数の井戸層のうち、ｐｎジャンクションから最も遠い井戸層にのみｐ型不純物が含まれていることが好ましく、これは、ｐｎジャンクションから最も遠い井戸層は、ｐｎ接合による内部電界が掛かりにくいため、ピエゾ電界によるバンドベンディングが他の井戸層に比べて大きく、そのために実効的なバンドギャップが小さくなっていることから光の吸収量が最も多く、以って一部の井戸層のみをｐ型とする場合において、キャリア寿命を短縮させる効果を最も大きくすることができるためである。
【００５９】
一方、上記複数の井戸層のうち、ｎ型窒化物半導体層に最も近い側の井戸層のみにｐ型不純物が含まれていることも好ましい。これは、上述のｐｎジャンクションが活性層のｐ型窒化物半導体層に近い側に発生するので、ｎ型窒化物半導体層に最も近い側の井戸層がｐｎジャンクションから最も遠い井戸層に相当するためである。
【００６０】
＜窒化物半導体層の組成など＞
ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を構成する窒化物半導体としては、たとえば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを挙げることができる。さらに、このような窒化物半導体としては、ＩＩＩ族元素としてＢ（ホウ素）が一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてのＮ（窒素）の一部をＰ（リン）、Ａｓ（砒素）で置換されたものを用いてもよい。どのような材料、組成、層厚のものを用いるかは、レーザの波長帯、光閉じ込め、作製上の都合等を鑑みて適宜選択することができる。いずれの層も、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相デポジション）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシャル）法およびスパッタ法などの気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法またはフラックス法などの液相成長法などを用いて作製することができ、これらの各成長法をそれぞれ単独であるいは２つ以上の成長法を適宜組み合わせるなど、特に限定なく種々の成長法を用いることができる。
【００６１】
＜リッジ構造＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子では、好適な実施形態としてｐ型窒化物半導体層４０の少なくとも一部に、上記したストライプ状（細長状）のリッジストライプ部５５が設けられていることが好ましい。このリッジストライプ部５５は、電流狭窄機能と、ストライプ内外で屈折率差をつけて横方向の光閉じ込めを行なう導波路機能とを有する。
【００６２】
リッジストライプ部５５の幅（端面に平行な断面における横方向の長さ）は、１．０μｍ〜２０．０μｍ程度である。光ディスクシステムの光源用途などでレーザ光をシングルモードにする必要がある場合には、リッジストライプ部５５の幅は、１．０μｍ〜３．０μｍ程度であるのが好ましい。ディスプレイ用途などでマルチモードでもよい場合には、最大光出力を高めるために、リッジストライプ部５５の幅は、２．０μｍ〜２０．０μｍ程度となる。なお、リッジストライプ部５５の断面形状（端面に平行な断面形状）が台形である場合は、リッジストライプ部５５の幅とは上底の長さをいうものとする。
【００６３】
また、リッジストライプ部５５の高さ（端面に平行な断面における縦方向の長さ）は、０．１μｍ〜２．０μｍ程度である。リッジストライプ部５５の幅およびリッジストライプ部５５の高さは、横方向の光閉じ込めに大きく影響を及ぼすため、その点を考慮して設定することが好ましい。
【００６４】
＜共振器および端面＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、図１に示すように、端面１１０と端面１２０とを共振器端面とする共振器を有している。このような端面１１０および端面１２０は、基板１０の成長主面に対して垂直な面であることが好ましい。また、基板１０がＧａＮで構成される場合であってその成長主面が（０００１）面となる場合、端面１１０および端面１２０は、それぞれ｛１−１００｝面または｛１１−２０｝面とすることができる。また、端面１１０および端面１２０を劈開により形成する場合は、劈開面の平坦性を考慮して｛１−１００｝面とすることが特に好ましい。また、このような端面を形成する方法としては、劈開以外にもドライエッチングを用いてエッチドミラーの端面とする方法などを挙げることができる。
【００６５】
＜絶縁膜＞
ｐ型窒化物半導体層４０の上面（すなわちｐ側電極側）には、絶縁膜６０が形成されていることが好ましい。この絶縁膜６０は、リッジストライプ部５５の上面部分（すなわちｐ側電極と接する部分）の少なくとも一部においてｐ型窒化物半導体層４０を露出させるようにして形成する必要がある。
【００６６】
また、絶縁膜６０は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｎなどの酸化物、窒化物、酸窒化物などから構成することができる。このような絶縁膜６０は、単層で形成してもよいし、２層以上の積層構造としてもよい。また、上記構成材料は、単結晶、多結晶、アモルファスまたはこれらの混在状態といった種々の形態で用いることができる。中でも、生産の容易さ、密着性、熱安定性を考慮すると、絶縁膜６０は、Ｓｉの酸化物、Ｚｒの酸化物、Ａｌの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｓｉの酸化物とＴｉの酸化物との積層構造などにより構成することが好ましい。絶縁膜６０の厚みは、５０Å〜５０００Å程度である。
【００６７】
＜ｐ側電極およびその分離＞
上記絶縁膜６０の上面（基板から遠くなる側）には、ｐ側電極７０が形成される。このｐ側電極７０は、リッジストライプ部５５の上面部分でｐ型窒化物半導体層４０に接する。換言すれば、このｐ側電極７０は、リッジストライプ部５５の上面部分を除き、ｐ型窒化物半導体層４０とは絶縁膜６０を挟むことにより絶縁されていることが好ましい。
【００６８】
このようなｐ側電極７０は、前述の通り、図１および図３に示されるように共振器の長手方向に対して交差する分割領域９５によって電気的に２領域以上に分離されている。このような構造とすることにより、各領域（図１の場合は第１領域９１と第２領域９２が相当する）を独立して電気的に駆動することができる。
【００６９】
図１に示した実施形態においては、ｐ側電極７１が形成された第１領域９１とｐ側電極７２が形成された第２領域９２の２領域に分離されており、長手方向の長さが第２領域９２の方が短くなっている。この場合、第１領域９１のみに電流注入を行なうことで第１領域９１が利得領域となり、第２領域９２には電流を注入せず可飽和吸収領域とすることができる。しかし、これは一例であって、共振器９０の長手方向の長さ（「共振器長」ともいう）に対して各領域の長さ（すなわち分離された各電極の長さ）をどのように割り当てるかは、種々の特性を考慮して適宜設計することができる。
【００７０】
たとえば、第２領域９２を長くするほど共振器内のトータルでの光吸収量が増大し、閾値電流やスロープ効率が悪化し、閾値電流近傍での光出力の急激な立ち上がりが発生する光出力範囲が大きくなるなどのデメリットがある一方で、自励発振特性を示しやすくなる（すなわち自励発振しやすくなる）というメリットがある。この場合に限らず、閾値電流やスロープ効率などのレーザの基本特性と自励発振の起こりやすさは常にトレードオフの関係にある。この関係を打ち破るためには、可飽和吸収領域におけるキャリア寿命をより短くして、自励発振特性を示す範囲で可能な限り可飽和吸収領域を小さくするしかない。したがって、第２領域９２は短い方が好ましく、少なくとも第１領域９１よりも短くすることが好ましい。より好ましくは、この第２領域９２は第１領域９１の１／１０程度の長さよりもさらに短くすることが好適である。２領域よりも多くの領域に分離されている場合でも同様の現象を考慮して適宜設計するとよい。
【００７１】
なお、可飽和吸収領域とする領域（上記の場合第２領域９２）のｐ側電極とｎ側電極とは、前述の通り、電気的に短絡されていることが好ましい。このような短絡は、たとえば対応するｐ側電極とｎ側電極とを直接ワイヤボンディングしたり、両電極間に実装用のステムの端子を介することにより行なうことができる。他にも、端面などに設けられた導電性の薄膜を介するなど、種々の手法を用いることができる。
【００７２】
また、可飽和吸収領域におけるｐ側電極とｎ側電極とは、上記のように電気的に短絡させずに、バイアス電圧を印加させることも可能である。この場合、ｐｎ接合に対して逆方向のバイアス電圧を印加させるとキャリア寿命がより短くなり、自励発振特性を向上させることができる。この場合においても本発明の窒化物半導体レーザ素子は、従来の窒化物半導体レーザ素子に比べて同等の自励発振特性を得るのに要するバイアス電圧を小さくできるという効果がある。また、窒化物半導体レーザ素子を用いるシステムの都合によって順方向のバイアス電圧しか印加できないような場合であっても、本発明の窒化物半導体レーザ素子は従来の窒化物半導体レーザ素子に比べて自励発振特性を示しやすいという効果を示す。可飽和吸収領域をレーザ光の検知に用いる場合においても光誘起電流が大きくなり検知精度が向上する効果があるので、本発明の窒化物半導体レーザ素子をそのような用途に好適に用いることができる。
【００７３】
このようなｐ側電極７０は、たとえばＰｄ（パラジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｈ（ロジウム）などの金属やこれらの金属の少なくとも１種を含む合金から構成することができる。また、このようなｐ側電極７０としては、上記のような金属または合金を単層で形成してもよいし、２層以上の積層構造として形成してもよい。中でも、コンタクト抵抗を小さくでき、安定性も高いことから、Ｐｄ／Ｍｏ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｄの組み合わせ（積層の順序は左側の金属を半導体側とする）が好ましい。ｐ側電極７０を積層構造に構成した場合の各層の厚みは、５０Å〜５０００Å程度とすることができる。一方、ｐ側電極全体の厚みは、１０００Å〜５００００Åとすることが好ましい。
【００７４】
＜ｎ側電極＞
ｎ側電極８０は、基板１０がＧａＮ基板のような導電性基板である場合、図１および図２に示すように、基板１０の裏面（窒化物半導体層が積層される面とは反対側の面）上に形成することができる。この場合、ｎ側電極８０は、基板１０の裏面の全面に形成してもよいし、その一部に形成してもよい。駆動電圧の上昇を抑える観点からその全面に形成することが好ましい。
【００７５】
一方、基板１０がサファイア基板のような絶縁性基板の場合には、エッチングによって他の半導体層を除去することによって露出したｎ型窒化物半導体層２０上に、ｎ側電極を形成する必要がある。したがって、ｎ側電極の生産の容易さを考慮すると、基板１０としてはＧａＮ基板を用いることが好ましい。
【００７６】
また、ｎ側電極８０は、たとえばＨｆ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）などの金属やこれらの金属の少なくとも１種を含む合金から構成することができる。また、このようなｎ側電極８０としては、上記のような金属または合金を単層で形成してもよいし、２層以上の積層構造として形成してもよい。中でも、コンタクト抵抗を小さくでき、安定性も高いことから、Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの組み合わせ（積層の順序は左側の金属を半導体側とする）が好ましい。ｎ側電極８０を積層構造に構成した場合の各層の厚みは、５０Å〜５０００Å程度とすることができる。一方、ｎ側電極全体の厚みは、１０００Å〜５００００Åとすることが好ましい。
【００７７】
＜電極のパターンニング＞
絶縁膜６０、ｐ側電極７０およびｎ側電極８０は、実装の段階での利便性を考慮して、適宜、パターニングが施されていてもよい。絶縁膜６０、ｐ側電極７０およびｎ側電極８０は、それぞれの機能を有する限りにおいて、厚み、形状、パターンなどを適宜変更することができる。たとえば、ｐ側電極７０が、リッジストライプ部５５の側面に、一部または全面回りこむ形状になっていてもよい。このように構成することにより、駆動電圧を低減することが可能となる。特にｐ側電極７０は、第１領域９１（ｐ側電極７１）と第２領域９２（ｐ側電極７２）の各々に対してワイヤボンディングを行ないやすいようにリッジストライプ部５５から離れた領域にワイヤボンディング用のパッド電極を有していることが好ましい。
【００７８】
＜コーティング膜＞
端面１１０および端面１２０にはそれぞれ、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：瞬時光学損傷）レベルを向上させたり、所望のレーザ諸特性が得られるような反射率にするために、コーティング膜２００およびコーティング膜３００を形成することができる。通常の半導体レーザ素子と同様に一方の反射率を他方より低くして、その側を光出射側とし、反射率の高い側を光反射側とする。反射率は光出射側が１０％〜７０％程度、光反射側が７０〜９９％程度である。このように反射率が両側端面で異なっていると共振器内部での光強度分布が非対称になるので、可飽和吸収領域を共振器内のどの位置に配置させるかによって、自励発振特性やレーザ基本特性が異なってくる。よって、実用上の仕様などにしたがって、適宜配置を考慮する必要がある。
【００７９】
コーティング膜２００およびコーティング膜３００は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｇａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｔｉなどの酸化物や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｂなどの窒化物または酸窒化物などにより構成することができ、単層であってもよいし２層以上に積層された多層であってもよい。
【００８０】
＜共振器長およびチップ幅＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子の共振器長（長手方向の長さ）は、３００μｍ〜３０００μｍ程度の長さとすることができる。好ましくは、４００μｍ〜１０００μｍ程度である。また、本発明の窒化物半導体レーザ素子のチップ幅（共振器長を長手方向とした場合の横方向の長さ）は、１００μｍ〜１０００μｍ程度である。好ましくは、１５０μｍ〜４００μｍ程度である。
【００８１】
＜製造方法＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法について、図１〜図３を参照して説明する。
【００８２】
まず、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いて、基板１０上に、ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を順次成長させる。ＭＯＣＶＤ法以外に、ＭＢＥ法やスパッタ法などの気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法やフラックス法などの液相成長法などを用いて形成することもできる。また、２つ以上の成長法を組み合わせることもできる。このように窒化物半導体層の形成方法としては、特に限定なく種々の成長法を用いることができる。なお、活性層の少なくとも一部においてｐ型不純物をドーピングすることにより、活性層の少なくとも一部をｐ型の導電型とすることができる。
【００８３】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて、ｐ型窒化物半導体層４０の少なくとも一部に、ストライプ状（細長状）のリッジストライプ部５５を形成する。そして、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相デポジション）法などを用いて、ｐ型窒化物半導体層４０上に、そのリッジストライプ部５５の側面部およびそれに続く平面部を覆うように絶縁膜６０を形成する。
【００８４】
続いて、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて、絶縁膜６０上に、ｐ型窒化物半導体層４０に接するｐ側電極７０を形成する。この場合、特性を向上させるために、ｐ側電極（金属膜）形成後に、１００℃〜５００℃程度の温度でアニール処理を行なってもよい。このようなアニール処理を行なうことによって、良好なオーミック電極を得ることができる。
【００８５】
一方、共振器の長手方向と交差する方向に電極が形成されない分割領域９５を設けるために、ｐ側電極７０に対してマスキング処理などを施す。これ以外の方法として、電極を形成した後に、マスキング処理を行なわずにフォトリソグラフィ技術を利用してウェットエッチングなどにより電極を除去することで分割領域を設けることもできる。さらに、電極だけでなく分割領域に位置する窒化物半導体層を除去することもできる。
【００８６】
その後、基板１０を分割し易くするために、基板１０の裏面（窒化物半導体層が形成される側とは反対側の面）を研削または研磨することにより、基板１０を７０μｍ〜３００μｍ程度の厚みまで薄くする。
【００８７】
そして、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて、基板１０の裏面上に、ｎ側電極８０を形成する。なお、ｎ側電極８０の形成前に、ドライエッチング、アッシング、逆スパッタなどによって基板１０の裏面を清浄にすることにより、ｎ側電極８０と基板１０との密着性を高めることもできる。また、ｐ側電極７０と同様に、特性を向上させるために、ｎ側電極８０（金属膜）形成後に、１００℃〜５００℃程度の温度でアニール処理を行なってもよい。このようなアニール処理を行なうことによって、ｐ側電極７０と同様、良好なオーミック電極を得ることができる。
【００８８】
以上の工程（ウェハプロセス）により、ウェハが形成される。
次に、上記の工程で得られたウェハを、劈開によってバー状に分割（バー分割）する。具体的には、まず、ウェハの表面および裏面の少なくとも一方に、ダイヤモンドポイントなどによってスクライブラインを形成する。このとき、所望の電極パターンが得られる位置にスクライブラインを入れる必要がある。また、電極のパターニングとバー分割位置とを調節することによって、共振器端面付近にｐ側電極７０が形成されていない構造とすることもできる。このような構造にすることによって、デバイス特性を向上させることができる場合もある。
【００８９】
上記のようにして形成されるスクライブラインは、劈開の補助線の役割を有する。また、これとは異なる方法として、スクライブラインによらず、ドライエッチングなどで予め凹部溝を設けておくことによっても同様の役割を得ることができる。スクライブラインは、少なくともウェハの端にあればよいが、ウェハの内側に破線状に設けることで、劈開の直線性を良好にすることもできる。そして、スクライブラインの形成後、ウェハに適宜力を与えることにより劈開を行なうことができる。劈開面は、基板１０（図２参照）の成長主面（窒化物半導体層の成長面）に対して垂直な面であるのが好ましい。
【００９０】
また、このとき、バー分割位置によって、窒化物半導体レーザ素子の共振器長が規定される。なお、上述したように、共振器長は、３００μｍ〜３０００μｍ程度の長さとすることができる。好ましくは、４００μｍ〜１０００μｍ程度である。
【００９１】
次に、図１に示したように、バー分割によって形成された端面１１０および端面１２０に対して、それぞれコーティング膜２００およびコーティング膜３００を形成する。コーティング膜２００およびコーティング膜３００の形成は、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法やマグネトロンスパッタ法などの各種スパッタ法を用いることができる。また、スパッタ法を２種以上を組み合わせても良い。
【００９２】
また、コーティング膜の成膜前および成膜後の少なくと一方のタイミングで、アルゴン、酸素、窒素、水素またはこれらのガスの２種以上を含む混合ガスなどのガスを用いたプラズマ照射や、加熱処理などを行なってもよい。
【００９３】
続いて、コーティング膜２００およびコーティング膜３００が形成されたバー状の素子（図示せず）を、チップ状に分割（チップ分割）する。このとき、チップ分割位置によって、チップ幅が規定される。チップ幅は、上述したように、１００μｍ〜１０００μｍ程度とすることができる。好ましくは、１５０μｍ〜４００μｍ程度である。チップ分割の方法は、バー分割で用いた方法と同様、スクライブラインを形成するスクライブ法を利用するとよい。このチップ分割は、バー分割の方向に対して垂直方向の向きに行なうのが好ましい。このようにして、本発明の窒化物半導体レーザ素子が製造される。
【００９４】
上記の製造方法により得られた本発明の窒化物半導体レーザ素子は、＋（プラス）用の端子と−（マイナス）用の端子とを備えたステムに、はんだ、銀ペーストなどを用いて電気的に接続される。
【００９５】
窒化物半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式で実装する場合には、ｎ側電極８０とステム本体とを電気的に接続し、利得領域である第１領域のｐ側電極と＋側端子とをボンディングワイヤを介して接続する。可飽和吸収領域に相当する第２領域のｐ側電極は−側端子にボンディングワイヤを介して接続するとｎ側電極と電気的に短絡される。ステム本体と接続してもｎ側電極と電気的に短絡することができる。
【００９６】
また、窒化物半導体レーザ素子とステムとの間に放熱性向上のためのサブマウントを設けることもできる。この場合、サブマウントとｎ側電極８０とを電気的に接続するとともに、サブマウントとステムの−側端子とをワイヤボンディングすればよい。可飽和吸収領域に相当する第２領域のｐ側電極をサブマウントとボンディングワイヤを介して接続すれば電気的な短絡ができるようになる。
【００９７】
ワイヤボンディング後、乾燥空気雰囲気中でキャップ封止を行なうことにより、キャンパッケージ型の半導体レーザ装置に組み立てられる。
【００９８】
＜用途＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、良好な自励発振特性を備え、容易に自励発振を行なうことができる。このため、可飽和吸収領域に逆バイアスを印加する必要がないので、ＢＤの光源として用いる際に、システムの簡略化や小型化が可能となる。また、可飽和吸収領域を小さくしても自励発振が起こるので、閾値電流近傍での光出力の急激な立ち上がりを抑制することができる。
【００９９】
さらに、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、このように優れた特性を有するため、これを光源（特に読み取り光源）として用いることにより光ディスク装置に極めて好適に使用することができる。また、画像表示装置においても極めて好適に使用することができる。このように、ＢＤ用途だけでなく、画像表示を行なうディスプレイ用途においても多波長モード発振状態になることで、スペックルノイズの低減効果があるため、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、これらの用途において極めて好適に用いることができる。
【０１００】
一方、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、可飽和吸収領域を流れる光誘起電流をレーザ光出力検知に用いる窒化物半導体レーザ装置においても極めて好適に用いることができる。
【実施例】
【０１０１】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０２】
＜実施例１＞
本実施例の窒化物半導体レーザ素子を、その構造を模式的に示す図４および図５（ただしこれらの図において各層の厚みは本実施例の実際の厚みを反映していない場合もある）を参照して説明する。
【０１０３】
まず、基板１０としては、ｎ型ＧａＮ基板を用いた。この基板１０の成長主面の結晶方位は（０００１）面とした。
【０１０４】
また、ｎ型窒化物半導体層２０は、ｎ型ＧａＮ層２１、ｎ型クラッド層２２およびｎ型ガイド層２３を含むように構成した。ｐ型窒化物半導体層４０は、キャリアブロック層４１、ｐ型ガイド層４２、ｐ型クラッド層４３およびｐ型コンタクト層４４を含むように構成した。
【０１０５】
具体的には、基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、０．２μｍ（２００ｎｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮ層２１、２．２μｍ（２２００ｎｍ）の厚みを有するｎ型Ａｌ0.03Ｇａ0.97Ｎからなるｎ型クラッド層２２、０．０２μｍ（２０ｎｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層２３、活性層３０、０．００７μｍ（７ｎｍ）の厚みを有するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるキャリアブロック層４１、０．１０μｍ（１００ｎｍ）の厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層４２、０．５５μｍ（５５０ｎｍ）の厚みを有するｐ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなるｐ型クラッド層４３、０．１μｍ（１００ｎｍ）の厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層４４を順次形成した。
【０１０６】
活性層３０は、図５に示すように、ｎ型ガイド層２３上に、１５ｎｍの厚みを有するＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる第１障壁層３１を形成した後、この第１障壁層３１上に、７．５ｎｍの厚みを有するＩｎ0.09Ｇａ0.91Ｎからなる２つの井戸層３２と、この２つの井戸層３２に挟まれていて８ｎｍの厚みを有するＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎからなる第２障壁層３３を形成した。そして、井戸層３２上に、最も上層となる１５ｎｍの厚みを有する最終障壁層３４（Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ層）を形成した。すなわち、本実施例では、活性層３０を、２つの量子井戸層（井戸層３２）を含む多重量子井戸構造に構成した。
【０１０７】
これらの窒化物半導体の成長原料としては、ＩＩＩ族元素の原料として、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ：ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩｎ）およびトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ：ＴＭＡｌ）を用い、Ｖ族元素の原料として、アンモニア（ＮＨ3）を用いた。導電性制御のための不純物であるドープ元素としては、ｎ型がＳｉで原料はシラン（ＳｉＨ4）を用い、ｐ型がＭｇで原料はシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ2Ｍｇ）を用いた。ドーピング量は、ｎ型ＧａＮ層２１およびｎ型クラッド層２２が４×１０18ｃｍ-3、ｎ型ガイド層２３が１×１０18ｃｍ-3、キャリアブロック層４１およびｐ型ガイド層４２が１×１０19ｃｍ-3、ｐ型クラッド層４３およびｐ型コンタクト層４４がいずれも５×１０18ｃｍ-3である。
【０１０８】
活性層は、それを構成する全層がｐ型窒化物半導体層４０と同じくＭｇのドープにより導電型をｐ型としている。ドーピング量は、６×１０18ｃｍ-3に設定した。図６は本実施例の窒化物半導体レーザ素子を作製後、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）によりＭｇのドープ量を調べた結果である。Ｉｎの信号（１３３Ｃｓ１１３Ｉｎ）と照らし合わせると、活性層にＭｇが実際に取り込まれていることが確認できる。Ｍｇは設定量に対しては異なった濃度になっていて、活性層内でＭｇ（すなわちｐ型不純物）の含有量が変化していることが確認できる。これは、ＩｎＧａＮ成長時のＭｇドープ手法が十分に確立できていないことによるもので、ガス流量などの調整を行なえば制御性も改善できるものと思われる。
【０１０９】
成長温度は、ｎ型窒化物半導体層２０が１０２５℃、活性層３０が７８０℃、ｐ型窒化物半導体層４０が１０７５℃である。
【０１１０】
また、図４に示すリッジストライプ部５５の形成は、フォトリソグラフィを利用したＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチング法を用いて行なった。リッジストライプ部５５の幅は、１．７μｍとした。また、リッジストライプ部５５は、［１−１００］方向に延びるように形成した。
【０１１１】
続いて、ｐ型窒化物半導体層４０上に、絶縁膜６０を形成した。絶縁膜６０は、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の２層構造（ＳｉＯ2がｐ型窒化物半導体層４０側）とした。層厚は、１７０ｎｍ／５０ｎｍである。成膜には、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法を用いた。成膜後、フォトリソグラフィ技術などを用いて、所定のパターンの絶縁膜６０を得た。
【０１１２】
次に、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの積層構造（Ｐｄが絶縁膜６０側）からなるｐ側電極７０を、絶縁膜６０上に形成した。ｐ側電極７０の層厚は、５０ｎｍ／１５ｎｍ／２００ｎｍである。成膜には、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法を用いた。成膜後、フォトリソグラフィ技術などを用いて、所定のパターンのｐ側電極７０を得た。
【０１１３】
この際、領域分離のための分割領域が［１１−２０］方向に形成されるようにｐ側電極７０が形成されない領域を周期的にパターニングした。分割領域の幅は１０μｍとした。また、１チップにつき領域が２つになり、各々の領域に対してワイヤボンディングが行なえるように図７のようなパターンのパッド電極とした。積層構造のＡｕがパッド電極を主に構成している。第１パッド電極は第１領域（ｐ側電極７１）に、第２パッド電極は第２領域（ｐ側電極７２）に、それぞれ電気的に接続されていて、その間のＬ字型の領域には電極が形成されておらず、この領域が分割領域９５に相当する。なお、リッジストライプ部を点線で図中に示している。また、所定のバー分割位置にてバー分割を行なうと共振器長が６００μｍで、その中に５７０μｍ（第１領域）と２０μｍ（第２領域）の２領域が設けられるようなパターンとなっている。また、この第２領域のｐ側電極７２は、後述のワイヤボンディングにより、ｎ側電極８０と短絡され、該第２領域は短絡領域を形成することになる。
【０１１４】
ｐ側電極７０の形成後に、研削機および研磨機を用いて基板１０の厚み（ウェハ厚）を１２０μｍとなるように研磨した。その後、ｎ側電極８０として、基板１０の裏面上にＨｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ（Ｈｆが基板側）を、ＥＢ蒸着法を用いて形成した。層厚は、５ｎｍ／１５０ｎｍ／３６ｎｍ／１８ｎｍ／２５０ｎｍである。そして、金属膜形成後（ｐ側電極７０およびｎ側電極８０の形成後）に、５００℃でアニール処理を行なうことによって良好なオーミック電極を得た。
【０１１５】
その後、劈開により［１１−２０］方向と平行方向にウェハのバー分割を行なった。これにより、図１に示すような、対向する一対の共振器端面（端面１１０および端面１２０）を得た。端面１１０および端面１２０の結晶方位は｛１−１００｝面である。また、バー分割は、共振器長が６００μｍとなるように行なった。
【０１１６】
続いて、ＥＣＲスパッタ法を用いて、共振器端面上にコーティング膜を形成した。端面１１０にはＡｌＯＮ／Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3（ＡｌＯＮが端面１１０側）からなるコーティング膜２００を形成した。層厚は２０ｎｍ／１１０ｎｍ／６８ｎｍ／６０ｎｍである。反射率は４０５ｎｍにおいて３０％であった。端面１２０にはＡｌＯＮ／Ａｌ2Ｏ3／（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2）4（ＡｌＯＮが端面１２０側）からなるコーティング膜３００を形成した（なお、「（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2）4」は「ＳｉＯ2／ＴｉＯ2」を構成単位とする層を４層積層させたことを示す）。層厚は２０ｎｍ／１１０ｎｍ／（６８ｎｍ／４４ｎｍ）4である。反射率は４０５ｎｍにおいて９５％であった。
【０１１７】
続いて、チップ幅が４００μｍとなるように、チップ分割を行なうことにより、本実施例の窒化物半導体レーザ素子を得た。
【０１１８】
そして、得られた窒化物半導体レーザ素子をキャンパッケージ型の半導体レーザ装置に実装した。この際、第１パッド電極はステムの＋端子とワイヤボンディングし、一方第２パッド電極はステムの−端子とワイヤボンディングすることで、第１領域は利得領域となり、第２領域はキャリア寿命の短い可飽和吸収領域となる。この結果、可飽和吸収領域は反射率の高い共振器端面（端面１２０）側に配置されることになる。
【０１１９】
以下、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の諸特性を、活性層にＭｇドーピングを行なわないことにより活性層がｐ型となっていない点のみが異なる比較例の窒化物半導体レーザ素子と比較して調べた結果について記載する。
【０１２０】
まず図８は、窒化物半導体レーザ素子に注入される電流と光出力特性との関係を示したグラフである。実線が本実施例の窒化物半導体レーザ素子を示し、点線が比較例の窒化物半導体レーザ素子を示す。図８より明らかなように、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、比較例の窒化物半導体レーザ素子に比べて若干閾値電流が高くなるものの、それは４０ｍＡという十分に実用できる範囲にある。
【０１２１】
次に、自励発振の有無を確認するために光オシロスコープを用いて、時間領域での光出力の変化を調べ、その結果を図９および図１０に示す。図９は本実施例の窒化物半導体レーザ素子の結果を示し、図１０は比較例の窒化物半導体レーザ素子の結果を示す。測定時の光出力はいずれも８ｍＷである。図９より本実施例の窒化物半導体レーザ素子は自励発振していることが分かる。これに対して、図１０より比較例の窒化物半導体レーザ素子は発振直後に緩和振動が見られるものの、自励発振は示されなかった。
【０１２２】
続いて、発振される光の波長スペクトルの測定を行なった。図１１は本実施例の窒化物半導体レーザ素子の結果を示し、図１２は比較例の窒化物半導体レーザ素子の結果を示す。図１１と図１２とを比較することにより、本実施例の方が比較例に比べてスペクトルがブロード化しており多モード発振していることが分かる。
【０１２３】
次に、本実施例の窒化物半導体レーザ素子について、コヒーレンスの測定を行なった。その結果を図１３に示す。図１３より明らかなように、コヒーレンスが低下しており、自励発振による可干渉性の低下を確認することができた。
【０１２４】
以上の各結果より明らかなように、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、逆バイアスを印加することなく自励発振が生じており、簡便なシステムで戻り光雑音の問題を解決することができるものであることが確認できた。
【０１２５】
次に、このような良好な結果が得られた原因について検証を行なった。前述のとおり本発明の窒化物半導体レーザ素子のような自励発振型レーザでは、可飽和吸収領域のキャリアは活性層から電極へ掃き出されることでその寿命が短くなっている。その際、電流（光誘起電流と呼ばれる）が発生するので、その大小でキャリア寿命の長短を推測することができる。すなわち、キャリア寿命が短くなるにつれて、同じ光吸収量において光誘起電流が多くなるはずである。そこで、光出力と光誘起電流との関係を確認するための測定を行なった。その結果を図１４に示す。実線が本実施例の窒化物半導体レーザ素子を示し、点線が比較例の窒化物半導体レーザ素子を示す。図１４より明らかなように、本実施例の方が比較例に比べ、光出力が同じであれば光誘起電流が多く流れることが分かる。したがって、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の方が比較例の窒化物半導体レーザ素子に比べキャリア寿命が短くなっており、そのため自励発振が生じたものと考えられる。また、この光出力と光誘起電流との関係を用いれば、光出力の制御が可能となる。
【０１２６】
本実施例と比較例とで異なる点は、前述の通り活性層の導電型のみである。そこで、次に、活性層の導電型により光誘起電流が変化するかどうかをシミュレーションにより調べた。シミュレーションは、ポワソン方程式と電流連続式を自己無撞着に解くことで行なった。
【０１２７】
図１５は、シミュレーションによる励起光強度（レーザ出力に相当）と光誘起電流の関係を示すが、いずれの数値も相対的なものである。図１５中、「○」印が活性層をノンドープとした場合のシミュレーション結果を示し、「□」印が活性層がｐ型となっている場合のシミュレーション結果を示す。図１５より、活性層がｐ型となっている方が、同じ励起光強度である場合、光誘起電流が多く流れることが分かる。つまり、実際の測定結果と定性的に一致したシミュレーション結果が得られているといえる。このような結果が得られるのは、前述したように高エネルギー状態の正孔が増えることで、トータルのキャリア掃き出し量が増えたことによるものと考えられる。
【０１２８】
このように活性層の導電型をｐ型とすることにより、優れた自励発振特性を示すこと（自励発振が起こり易くなること）は、本発明の窒化物半導体レーザ素子のように、ｐ側電極およびｎ側電極のうち少なくとも一方が共振器の長手方向に対して交差する分割領域によって電気的に２領域以上に分離されていて、その分離された領域の少なくとも１つにおいて電流注入を制限してそれが可飽和吸収領域として機能するようなタイプの窒化物半導体レーザ素子においてはじめて奏される効果である。
【０１２９】
＜実施例２＞
本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、活性層が実施例１同様の多重量子井戸構造を有しており、その井戸層（２つの井戸層３２）には意図的にＭｇがドーピングされておらず、障壁層（第１障壁層３１と第２障壁層３３と最終障壁層３４）のみにＭｇ（ｐ型不純物）が意図的にドーピングされる（ドーピング量：６×１０18ｃｍ-3）ことにより、ｐ型とされている点を除き、他は全て実施例１の窒化物半導体レーザ素子と同じ構造となっている。
【０１３０】
一般に窒化物半導体層は、Ｍｇのドーピングにより結晶性が悪化したり、レーザ光に対して吸収をもつようになる可能性がある。このような特性の変化は、レーザ特性を悪化させたり、信頼性を低下させる恐れがある。これに対し、本実施例のように井戸層へはＭｇを意図的にドーピングしなければ、Ｍｇのドーピングによるレーザ特性への悪影響を抑制することができる。
【０１３１】
図１６はシミュレーション（シミュレーションの方法は図１５の場合と同様である）による励起光強度（レーザ出力に相当）と光誘起電流の関係を示し、「○」印が活性層をノンドープとした場合のシミュレーション結果であり、「△」印が活性層の内、量子井戸構造の障壁層のみにＭｇをドープングした（すなわち障壁層のみがｐ型となっている）場合のシミュレーション結果である。図１６から明らかなように、本実施例の窒化物半導体レーザ素子においても実施例１の窒化物半導体レーザ素子と同様の効果が得られることが分かる。
【０１３２】
すなわち、本実施例の窒化物半導体レーザ素子においても、優れた自励発振特性を示すこと（自励発振が起こり易くなること）が確認できた。これは、本実施例のように活性層中の障壁層のみにｐ型不純物をドーピングした場合であっても、井戸層の正孔の擬フェルミレベルが、活性層全体にｐ型不純物をドーピングした場合（すなわち実施例１の場合）と同様に作用しているものと考えられる。
【０１３３】
＜実施例３＞
本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、活性層が実施例１同様の多重量子井戸構造を有しており、その２つある井戸層の内、ｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層のみに意図的にＭｇ（ｐ型不純物）がドーピングされており、もう一方の井戸層および障壁層にはＭｇが意図的にドーピングされていないことにより、活性層の導電型がｐ型とされている点を除き、他は全て実施例１の窒化物半導体レーザ素子と同じ構造となっている。
【０１３４】
図１７は、活性層がノンドープである従来の窒化物半導体レーザ素子において、光励起によりキャリアが活性層で生じている場合の、活性層近傍の価電子帯の状態（実線）と正孔の擬フェルミレベル（点線）を示している。図１７から明らかなようにｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層の方が、バンド曲がりが大きいことが分かる。これは、ｐｎジャンクションからの距離がもう一方の井戸層に比べてｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層の方が遠いため空乏層による電界の影響をあまり受けないためであると考えられる。空乏層による電界は、六方晶である窒化物半導体層に特有のピエゾ電界によるバンドベンディングを緩和する働きがあるためである。
【０１３５】
このため、ｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層の方が実効的なバンドギャップが小さくなっており、よりレーザ光を吸収するであろうと考えられる。また、正孔の擬フェルミレベルを見ると、ｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層の方が、より価電子帯に接近しており、光励起によるキャリアがもう一方の井戸層に比べて多い状態となっていることが分かる。
【０１３６】
したがって、キャリアの掃き出しを律速している正孔の中でも、特にｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層における正孔の掃き出しがキャリア寿命の短縮に有効であると考えられる。そこで、本実施例の窒化物半導体レーザ素子は、ｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層のみにＭｇをドーピングしている。このような構成とすることで、Ｍｇのドーピングによるレーザ特性への影響を抑止しながらも、自励発振を従来の窒化物半導体レーザ素子よりも起こりやすくすることが可能となる。
【０１３７】
なお、本実施例ではｎ型窒化物半導体層が下側、つまり基板側で、対するｐ型窒化物半導体層が上側、つまり表面側という位置関係であるため、Ｍｇをドーピングすべき井戸層は下側の井戸層となる。ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層の上下関係が逆であれば、ドーピングすべき層も逆になるので、結局ｎ型窒化物半導体層に近い側の井戸層にＭｇをドーピングすればよいことになる。
【０１３８】
また、井戸層が３つ以上であっても、各井戸層において、適宜Ｍｇのドーピングの有無、大小を調節することができる。また、井戸層数が１つの単一量子井戸構造でも本発明は適用できる。
【０１３９】
本発明において上記で好適な実施形態を説明した窒化物半導体レーザ素子は、上記の実施例１〜３に限定されるものではなく、上記した実施例以外の構成とすることもできる。
【０１４０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１４１】
今回開示された実施の形態および実施例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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【０１４２】
１０  基板、２０  ｎ型窒化物半導体層、２１  ｎ型ＧａＮ層、２２  ｎ型クラッド層、２３  ｎ型ガイド層、３０  活性層、３１  第１障壁層、３２  井戸層、３３  第２障壁層、３４  最終障壁層、４０  ｐ型窒化物半導体層、４１  キャリアブロック層、４２  ｐ型ガイド層、４３  ｐ型クラッド層、４４  ｐ型コンタクト層、５５  リッジストライプ部、６０  絶縁膜、７０，７１，７２  ｐ側電極、８０  ｎ側電極、９０  共振器、９１  第１領域、９２  第２領域、９５  分割領域、１００  窒化物半導体レーザ素子、１１０，１２０  端面、２００，３００  コーティング膜。
【図１】
2011023406.tif 000003
【図２】
2011023406.tif 000004
【図３】
2011023406.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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