(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層の上面上に形成されてｐ型の窒化物半導体からなる窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層の一部に形成されたリッジ部と、
前記窒化物半導体層上における少なくとも前記リッジ部の外側の領域に形成されて前記リッジ部に接するとともに光吸収作用を有する導電性膜とを備え、
前記リッジ部の側面における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、前記リッジ部の外側の領域における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０17ｃｍ-3以下であり、
前記リッジ部のリッジ幅が、２μｍ以上６μｍ以下であるとともに、前記リッジ部において、前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域の幅が１μｍ以下であることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記導電性膜は、前記窒化物半導体層上における前記リッジ部の外側の領域および前記リッジ部の側面のそれぞれを覆うように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジ部の側面における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、前記リッジ部の外側の領域における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０16ｃｍ-3以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記導電性膜の厚みが、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記導電性膜は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕおよびＰｔの群から選択される少なくとも１つを含む材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記導電性膜の上面上には、絶縁性膜が形成されており、
前記絶縁性膜を介して、前記導電性膜上に電極層が形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記絶縁性膜は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの酸化物または窒化物であることを特徴とする、請求項６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記窒化物半導体層には、ｐ型ドーパントであるＭｇがドープされていることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記窒化物半導体層表面には、水素が供給されており、
前記リッジ部の側面における前記窒化物半導体層表面の水素濃度、および、前記リッジ部の外側の領域における前記窒化物半導体層表面の水素濃度が、それぞれ、１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴とする、請求項８に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
窒化物半導体からなる活性層上に、ｐ型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物半導体層の一部にリッジ部を形成する工程と、
前記リッジ部の側面における前記窒化物半導体層表面、および、前記リッジ部の外側の領域における前記窒化物半導体層表面に、水素を供給する工程と、
前記窒化物半導体層上における少なくとも前記リッジ部の外側の領域に、光吸収作用を有する導電性膜を前記リッジ部に接するように形成する工程とを備え、
前記ｐ型の窒化物半導体層を形成する工程は、ｐ型ドーパントとしてＭｇをドープする工程を含み、
前記リッジ部を形成する工程は、前記リッジ部のリッジ幅を２μｍ以上６μｍ以下とする工程を含み、
前記リッジ部の側面における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、前記リッジ部の外側の領域における前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０17ｃｍ-3以下であるとともに、
前記リッジ部において、前記窒化物半導体層表面のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域の幅が１μｍ以下であることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記窒化物半導体層表面に水素を供給する工程は、前記窒化物半導体層表面に、ラジカル水素源によってラジカル水素を供給する工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記窒化物半導体層表面に水素を供給する工程は、前記窒化物半導体層表面に水素を打ち込む工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【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およびその製造方法に関し、特に、リッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子や発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の短波長の発光素子を構成する発光素子材料として、ＧａＮなどの窒化物半導体材料の研究、開発が行われている。窒化物半導体材料を用いたＧａＮ系半導体レーザ素子は、一般的に、ＩｎＧａＮ層を活性層に含む構造を有しており、光ディスク装置の読み取り用光源として既に実用化されている。
【０００３】
光ディスク装置などに用いられる窒化物半導体レーザ素子は、通常、水平方向において光を閉じ込めるためのリッジ部を有しており、このリッジ部がＳｉＯ2膜などの絶縁体膜で埋め込まれた実屈折率ガイド構造に形成されている。
【０００４】
ここで、半導体レーザ素子においては、光出力を高めるために電流注入量を増加させた場合、半導体レーザ素子は基本モードのみならず、高次モードでも発振することが知られている。このため、従来の窒化物半導体レーザ素子では、高次モードを抑制するなどのために、リッジ部のリッジ幅は、１．５μｍ程度と狭く設計されている。
【０００５】
また、従来、高次モードをさらに抑制するために、光吸収層を窒化物半導体層と接するように形成した窒化物半導体レーザ素子も提案されている。なお、このような窒化物半導体レーザ素子は、たとえば、特許文献１〜４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８６６５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２７０９６７号公報
【特許文献３】特開２００５−２２３１４８号公報
【特許文献４】特開２００８−９１９１０号公報
【特許文献５】特開２０１０−３４２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光ディスク装置ではレーザ光をディスクに照射し、反射光を受光素子で受けることで、記録されている情報を読み出す。ところが、反射光が何らかの理由で半導体レーザ素子に戻る場合がある。そして、この戻り光が活性層に入射されると半導体レーザ素子は不安定になり、光の強度が変動したりするなどのノイズ（雑音）の原因となる。このため、光ディスク用途で半導体レーザ素子が使われる際には、雑音対策のために、高周波重畳回路を用いて半導体レーザ素子が駆動される。
【０００８】
しかしながら、上記した従来の窒化物半導体レーザ素子では、素子抵抗が高いために、高周波重畳を十分にかけないと光ディスク装置が正常に動作しないという不都合がある。このため、高周波重畳回路には、高い周波数や大きな振幅で半導体レーザ素子を駆動可能な高価な回路が必要となるため、コストが高くなる。そのため、コスト低減を図ることが困難になるという問題点がある。また、従来の窒化物半導体レーザ素子では、素子抵抗が高いために、動作電圧が高くなり、その結果、消費電力が高くなるという問題点もある。
【０００９】
一方、従来、動作電圧を低減するために、リッジ部の上面から側壁を覆うように電極が形成された窒化物半導体レーザ素子が提案されている（たとえば、特許文献５参照）。この窒化物半導体レーザ素子では、上記電極は、リッジ部の側壁と電気的に接触するように形成されている一方、リッジ部脇底部の半導体層には接触しないように形成されている。そして、このように構成されることにより、窒化物半導体層の自発分極およびピエゾ分極により生じた電荷がキャンセルされ、動作電圧が低減される。また、特許文献５には、リッジ部のリッジ幅を１．５μｍより大きくした構成も開示されている。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献５の構成では、動作電圧を低減することは可能であるものの、高次モードを抑制することが困難であるという問題点がある。特に、リッジ幅を大きくした場合には、高次モードが発生し易くなるため、素子特性の低下や信頼性の低下を招き易いという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、消費電力が低く、コスト低減を図ることができる窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することである。
【００１２】
この発明のもう１つの目的は、素子特性が改善された、信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体からなる活性層と、活性層の上面上に形成された窒化物半導体層と、窒化物半導体層の一部に形成されたリッジ部と、窒化物半導体層上における少なくともリッジ部の外側の領域に形成された、光吸収作用を有する導電性膜とを備えている。そして、リッジ部のリッジ幅が、２μｍ以上６μｍ以下となっている。
【００１４】
この第１の局面による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、窒化物半導体層上における少なくともリッジ部の外側の領域に、光吸収作用を有する導電性膜を形成することによって、この導電性膜の光吸収により、高次モードを抑制することができる。これにより、高次モードを抑制しながら、リッジ部のリッジ幅を広げることができる。
【００１５】
また、第１の局面では、リッジ部のリッジ幅を、２μｍ以上６μｍ以下とすることによって、素子抵抗を低減することができる。このため、窒化物半導体レーザ素子を、たとえば光ディスク装置に用いる場合には、光ディスク装置の動作時（再生動作時）の抵抗を低減することができる。そのため、高周波重畳回路を用いて半導体レーザ素子を駆動させる場合、高周波重畳を掛かり易くすることができるので、安価な高周波重畳回路を用いて駆動させることができる。これにより、安価な高周波重畳回路を用いることでコスト低減を図ることができる。
【００１６】
また、素子抵抗を低減することによって、動作電圧を低減することができるので、これにより、消費電力を下げることもできる。
【００１７】
さらに、第１の局面では、高次モードを抑制することによって、リッジ部のリッジ幅を大きくした場合でも、安定な横モード制御を実現することができる。加えて、キンクの発生を抑制することができる。これにより、素子特性および信頼性を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記「リッジ幅」とは、リッジ部の断面形状が略台形形状の場合は、下辺幅を表す。
【００１９】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、導電性膜は、窒化物半導体層上におけるリッジ部の外側の領域およびリッジ部の側面のそれぞれを覆うように形成されていてもよい。このように構成すれば、高次モードを効果的に抑制することができるので、容易に、高次モードを抑制しながら、リッジ部のリッジ幅を広げることができる。なお、上記「覆う」とは、窒化物半導体層上におけるリッジ部の外側の領域およびリッジ部の側面の一部を覆う場合を含む。
【００２０】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物半導体層は、ｐ型の窒化物半導体からなり、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０17ｃｍ-3以下である。このように構成すれば、導電性膜を、窒化物半導体層上におけるリッジ部の外側の領域およびリッジ部の側面に対して、非オーミック接触させることができる。これにより、導電性膜が窒化物半導体層と接触していても、その接触領域において、電流が流れるのを抑制することができるので、リーク電流を抑制することができる。
【００２１】
この場合において、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０16ｃｍ-3以下であるのが好ましい。このように構成すれば、より効果的に、リーク電流を抑制することができる。
【００２２】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、導電性膜の厚みは、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。
【００２３】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、上記導電性膜は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕおよびＰｔの群から選択される少なくとも１つを含む材料から構成されているのが好ましい。このように構成すれば、効果的に、光吸収による光閉じ込めを行うことができるので、より容易に、高次モードを抑制しながら、リッジ部のリッジ幅を広げることができる。
【００２４】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、好ましくは、導電性膜の上面上には、絶縁性膜が形成されており、この絶縁性膜を介して、導電性膜上に電極層が形成されている。このように構成すれば、静電耐圧を向上させることができるので、信頼性を向上させることができる。また、ロット内でのバラツキを低減することができるので、信頼性の高い素子を高い歩留まりで得ることができる。なお、絶縁性膜の厚みは、１００ｎｍ以上であるのが好ましい。このように、１００ｎｍ以上の厚みの絶縁性膜を形成すれば、より高い耐圧を得ることができる。
【００２５】
この場合において、絶縁性膜は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの酸化物または窒化物であるのが好ましい。
【００２６】
上記第１の局面による窒化物半導体レーザ素子において、窒化物半導体層には、ｐ型ドーパントであるＭｇがドープされているのが好ましい。
【００２７】
この場合において、好ましくは、窒化物半導体層表面には、水素が供給されており、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面の水素濃度、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面の水素濃度が、それぞれ、１×１０18ｃｍ-3以上である。このように構成すれば、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面のキャリア濃度を、容易に、１×１０17ｃｍ-3以下とすることができる。
【００２８】
上記窒化物半導体層表面に、キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域が形成された構成において、好ましくは、リッジ部における、窒化物半導体層表面のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域の幅が、２μｍ以下またはリッジ幅の２５％以下である。このように構成すれば、活性層に可飽和吸収領域を形成することができるので、窒化物半導体レーザ素子を自励発振させることができる。これにより、高周波重畳回路が不要になるので、さらにコスト低減を図ることができる。
【００２９】
この発明の第２の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、窒化物半導体からなる活性層上に、ｐ型の窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体層の一部にリッジ部を形成する工程と、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面に、水素を供給する工程と、窒化物半導体層上における少なくともリッジ部の外側の領域に、光吸収作用を有する導電性膜を形成する工程とを備えている。そして、ｐ型の窒化物半導体層を形成する工程は、ｐ型ドーパントとしてＭｇをドープする工程を含み、リッジ部を形成する工程は、リッジ部のリッジ幅を、２μｍ以上６μｍ以下とする工程を含む。
【００３０】
この第２の局面では、上記のように、窒化物半導体層上における少なくともリッジ部の外側の領域に、光吸収作用を有する導電性膜を形成することによって、この導電性膜の光吸収により、高次モードを抑制することができる。これにより、高次モードを抑制しながら、リッジ部のリッジ幅を広げることができる。
【００３１】
また、第２の局面では、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面に、水素を供給することにより、この領域のキャリア濃度を低くすることができるので、導電性膜と窒化物半導体層とが接触している場合でも、リーク電流を抑制することができる。
【００３２】
さらに、第２の局面では、リッジ部のリッジ幅を、２μｍ以上６μｍ以下とすることによって、素子抵抗を低減することができる。
【００３３】
上記第２の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、窒化物半導体層表面に水素を供給する工程は、窒化物半導体層表面に、ラジカル水素源によってラジカル水素を供給する工程を含む。このように構成すれば、容易に、窒化物半導体層表面に水素を供給することができるので、窒化物半導体層表面の水素濃度を、１×１０18ｃｍ-3以上とすることができる。これにより、リッジ部の側面における窒化物半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部の外側の領域における窒化物半導体層表面のキャリア濃度を、容易に、１×１０17ｃｍ-3以下とすることができる。なお、リッジ部の上面上に、たとえば、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉなどからなる金属層を形成しておけば、この金属層をマスクとして、必要な領域に、ｐ型キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の領域を形成することができる。
【００３４】
上記第２の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、窒化物半導体層表面に水素を供給する工程は、窒化物半導体層表面に水素を打ち込む工程を含むように構成されていてもよい。この場合も、リッジ部の上面上に、たとえば、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉなどからなる金属層を形成しておけば、この金属層をマスクとして、必要な領域に、ｐ型キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の領域を形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、本発明によれば、消費電力が低く、コスト低減を図ることができる窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を容易に得ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、素子特性が改善された、信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図（図３のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する図）である。
【図２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図（図１の一部を拡大して示した断面図）である。
【図３】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による窒化物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５】本発明の第１実施形態による窒化物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】リッジ幅とキンク発生率との関係を示した相関グラフである。
【図１０】リッジ幅と光ディスク装置の動作時抵抗との関係を示した相関グラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図（図１１の一部を拡大して示した断面図）である。
【図１３】本発明の第２実施形態による窒化物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１４】本発明の第２実施形態による窒化物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１５】本発明の第２実施形態による窒化物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１６】本発明の第２実施形態による窒化物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１７】本発明の第２実施形態による窒化物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１８】本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図１９】本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図（図１８の一部を拡大して示した断面図）である。
【図２０】本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図（一部を省略して示した図）である。
【図２１】本発明の第３実施形態による窒化物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２２】本発明の第３実施形態による窒化物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２３】本発明の第３実施形態による窒化物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２４】本発明の第３実施形態による窒化物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。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の平面図である。なお、図１は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面を示しており、図２は、図１の一部を拡大した断面を示している。まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００４０】
第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、図１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、たとえば約２μｍ〜約３μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１１が形成されている。ｎ型クラッド層１１上には、量子井戸構造を有する活性層１２が形成されている。この活性層１２は、たとえば約０．１μｍ〜約０．３μｍの合計厚みを有するとともに、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とが交互に積層されて構成されている。
【００４１】
上記活性層１２上には、たとえば約５ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ蒸発防止層１３が形成されている。ＡｌＧａＮ蒸発防止層１３上には、凸部１４ａと、凸部１４ａ以外の平坦部１４ｂとを有するｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４が形成されている。ｐ型クラッド層１４の凸部１４ａ上には、たとえば、約０．０５μｍ〜約０．２μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１５が形成されている。そして、図１および図２に示すように、ｐ型コンタクト層１５とｐ型クラッド層１４の凸部１４ａとによって、２μｍ以上６μｍ以下のリッジ幅Ｗを有するストライプ状（細長状）のリッジ部１６が構成されている。具体的には、第１実施形態では、リッジ部１６のリッジ幅Ｗは、３μｍに設定されている。このリッジ部１６は、図３に示すように、共振器方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。また、ｐ型の半導体層には、ｐ型ドーパントとしてＭｇがドープされている。なお、ｐ型クラッド層１４は、それぞれ、本発明の「窒化物半導体層」の一例である。また、ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂは、リッジ部１６の側方（図３のＸ方向）に延在する延在部でもある。
【００４２】
また、図１および図２に示すように、ｐ型コンタクト層１５上には、たとえば約０．０１μｍ〜約０．１μｍの厚みを有するコンタクト電極１７が形成されている。このコンタクト電極１７は、たとえば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｄなどから構成されている。
【００４３】
ここで、第１実施形態では、ｐ型クラッド層１４上の全面に、光吸収作用を有する導電性膜１８が形成されている。具体的には、リッジ部１６の上面（コンタクト電極１７上）、リッジ部１６の側面およびリッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）を覆うように、上記導電性膜１８が形成されている。この導電性膜１８は、たとえば、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、または、Ｍｏなどから構成されている。なお、導電性膜１８の厚みは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるのが好ましく、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であればより好ましい。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記導電性膜１８は、ｐ型クラッド層１４と接触するように形成されている。具体的には、ｐ型クラッド層１４は、そのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3程度に構成されており、導電性膜１８は、ｐ型クラッド層１４に対して、非オーミック接触を形成している。一方、ｐ型コンタクト層１５は、ｐ型クラッド層１４に比べてＭｇ濃度が高いため、そのキャリア濃度は、たとえば１×１０18ｃｍ-3以上となっている。そのため、導電性膜１８は、コンタクト電極１７を介して、ｐ型コンタクト層１５とオーミック接触している。
【００４５】
導電性膜１８の上面上には、リッジ部１６の上面からキャリアを注入するためのｐ側パッド電極１９が形成されている。このｐ側パッド電極１９は、図１〜図３に示すように、リッジ部１６上に形成されたコンタクト電極１７の一部を覆うように形成されている。そして、コンタクト電極１７の一部を覆っている部分において、導電性膜１８を介してコンタクト電極１７と間接的に接触している。また、上記ｐ側パッド電極１９は、導電性膜１８側からＴｉ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）が順次積層された多層構造を有しており、その合計厚みが、たとえば約０．１μｍ〜約２μｍとなるように形成されている。なお、ｐ側パッド電極１９は、本発明の「電極層」の一例である。
【００４６】
一方、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面上には、図１に示すように、基板下からキャリアを注入するためのｎ側電極２０が形成されている。このｎ側電極２０は、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面側から、たとえばＴｉ層（図示せず）、Ｐｔ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）が順次積層された多層構造からなり、ｎ型ＧａＮ基板１０に対してオーミック接触している。
【００４７】
また、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、図３に示すように、レーザ光が出射される光出射面と、光出射面とは反対側の光反射面とを含む一対の共振器端面３０を有している。この共振器端面３０には、絶縁体からなるコーティング保護膜（図示せず）が形成されている。
【００４８】
なお、コーティング保護膜が、波長４００ｎｍの光における消衰係数が１０−４以下の絶縁材料により構成されることで、コーティング保護膜による共振器端面３０における反射率を最適に制御することが可能となる。このようなコーティング保護膜の材料としては、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＣａＦ、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＬｉＦ、ＬａＦ3、ＣｅＦ3、ＭｇＦ2、ＮｄＦ3、ＡｌＮなどを用いることができる。また、コーティング保護膜による共振器端面３０のコーティングは、反射率を制御するだけではなく、端面保護のために形成してもよい。
【００４９】
また、上記のように、共振器端面３０にコーティング保護膜を形成することによって、端面劣化を防止するとともに、閾値、スロープ効率などの他の素子特性を改善することもできる。なお、コーティング保護膜は、半導体層に接する第１の層を、ＡｌＯＮで構成するとともに、その酸素濃度を１％〜３０％の範囲に設定し、かつ、その層厚を１００ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００５０】
このように、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、屈折率導波構造に構成されている。なお、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、リッジ部がＳｉＯ2などの絶縁性膜で埋め込まれた実屈折率導波構造（リアルインデックスガイド構造）の半導体レーザ素子とは異なり、リッジ部１６が導電性膜１８で埋め込まれている。この点で、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、ロスインデックスガイド構造に構成されているともいえるが、導電性膜１８の厚みが、ロスインデックスガイド構造に比べて、小さく構成されているため、内部ロスが小さくなっている。このため、上記窒化物半導体レーザ素子は、リアルインデックスガイド構造とロスインデックスガイド構造との中間的な構造（ロスリアルインデックスガイド構造）になっているといえる。
【００５１】
第１実施形態では、上記のように、ｐ型クラッド層１４上に光吸収作用を有する導電性膜１８を形成することによって、この導電性膜１８の光吸収により、横方向の光閉じ込めを行うことができるとともに、高次モードを抑制することができる。これにより、高次モードを抑制しながら、リッジ部１６のリッジ幅Ｗを広げることができる。なお、結晶成長条件の最適化により、活性層１２の発光効率が向上しているため、リッジ幅を広げても動作電流の増大を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、リッジ部１６のリッジ幅Ｗを、２μｍ以上６μｍ以下（約３μｍ）とすることによって、素子抵抗を低減することができる。このため、窒化物半導体レーザ素子を、たとえば光ディスク装置に用いる場合には、光ディスク装置の動作時（再生動作時）の抵抗を低減することができる。そのため、高周波重畳回路を用いて半導体レーザ素子を駆動させる場合、高周波重畳を掛かり易くすることができるので、安価な高周波重畳回路を用いて駆動させることができる。これにより、安価な高周波重畳回路を用いることでコスト低減を図ることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、素子抵抗を低減することによって、動作電圧を低減することができるので、これにより、消費電力を下げることもできる。
【００５４】
さらに、第１実施形態では、高次モードを抑制することによって、リッジ部１６のリッジ幅Ｗを大きくした場合でも、安定な横モード制御を実現することができる。加えて、キンクの発生を抑制することができる。これにより、素子特性および信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、上記したように、導電性膜１８を、ｐ型クラッド層１４上におけるリッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）およびリッジ部１６の側面のそれぞれを覆うように形成すれば、高次モードを効果的に抑制することができるので、容易に、高次モードを抑制しながら、リッジ部１６のリッジ幅Ｗを広げることができる。
【００５６】
なお、導電性膜１８は、ｐ型クラッド層１４に対して、非オーミック接触を形成しているため、上記のように導電性膜１８がｐ型クラッド層１４と接触していても、その接触領域において、電流が流れるのを抑制することができる。そのため、リーク電流を抑制することができる。
【００５７】
図４〜図８は、本発明の第１実施形態による窒化物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。次に、図１および図３〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、窒化物半導体層１１〜１５を順に成長させる。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、約２μｍ〜約３μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１１、量子井戸構造を有する活性層１２、約５ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ蒸発防止層１３、約０．３μｍ〜約０．７μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４、約０．０５μｍ〜約０．２μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１５を順次成長させる。
【００５９】
なお、ｐ型半導体層を成長させる際には、ｐ型ドーパントとしてＭｇをドープする。また、ｐ型クラッド層１４は、そのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3程度となるように形成するとともに、ｐ型コンタクト層１５は、そのキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上となるように形成する。ｎ型ドーパントとしては、たとえば、Ｓｉを用いることができる。
【００６０】
次に、図５に示すように、上記ｐ型コンタクト層１５上に、真空蒸着法などを用いて、約０．０１μｍ〜約０．１μｍの厚みを有する、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｄなどを主成分とするコンタクト電極１７を形成する。そして、ｐ型コンタクト層１５とコンタクト電極１７とのオーミック接触が得られるように、高温で電極の合金化を行う。
【００６１】
続いて、図６に示すように、フォトリソグラフィ技術および反応性イオンエッチングなどのドライエッチング技術などを用いて、コンタクト電極１７の上面からｐ型クラッド層１４の途中の深さまで選択的にエッチングを行う。これにより、ｐ型クラッド層１４の凸部１４ａとｐ型コンタクト層１５とによって構成されるとともに、約３μｍのリッジ幅Ｗを有し、共振器方向（Ｙ方向；図３参照）に互いに平行に延びるストライプ状のリッジ部１６が形成される。
【００６２】
その後、図７に示すように、スパッタ法または電子ビーム蒸着法を用いて、リッジ部１６の上面（コンタクト電極１７上）、リッジ部１６の側面およびリッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）を覆うように、導電性膜１８を形成する。すなわち、ｐ型クラッド層１４上の全面に、ｐ型クラッド層１４と直接接するように導電性膜１８を形成する。この導電性膜１８は、たとえば、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、または、Ｍｏなどから構成し、その厚みは、たとえば、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍとする。
【００６３】
次に、図８に示すように、電子ビーム蒸着法、スパッタ法またはメッキ法などを用いて、導電性膜１８上に、Ａｕ層からなるｐ側パッド電極１９を形成する。このｐ側パッド電極１９は、たとえば、平面的に見て略矩形状に形成するとともにマトリクス状に複数形成する。
【００６４】
次に、基板（ウェハ）を分割し易くするために、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面を研削または研磨することにより、ｎ型ＧａＮ基板１０の厚みを薄くする。そして、研削または研磨した面にドライエッチングなどを施して表面を調整する。
【００６５】
続いて、図１に示したように、研削や研磨が行われたｎ型ＧａＮ基板１０の裏面上に、スパッタ法や電子ビーム蒸着法などを用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面側から、たとえばＴｉ層（図示せず）、Ｐｔ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）を順次形成することにより、多層構造からなるｎ側電極２０を形成する。そして、ｎ型ＧａＮ基板１０に対してオーミック接触が得られるように、高温で電極の合金化を行う。
【００６６】
上記のようにして形成された基板（ウェハ）を、スクライブ装置を用いて、共振器方向（リッジ部１６と直交する方向）にバー状に分割（劈開）する。そして、分割されたバーの前後両方の端面（共振器端面）に、蒸着法やスパッタ法などの手法を用いて、ＡｌＯＮやＡｌ2Ｏ3などの絶縁体でコーティング保護膜を形成する。
【００６７】
最後に、バー状態から、個々の半導体レーザ素子に分割する。このようにして、図１に示した本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子が製造される。
【００６８】
このようにして製造された窒化物半導体レーザ素子は、ＡｌＮやＳｉＣなどのサブマウントを介してステム上にマウントされ、ワイヤによってリードピンと電気的に接続される。そして、キャップがステム上に溶接されることにより、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。
【００６９】
続いて、上記した実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。この実験では、まず、キンク発生率に及ぼすリッジ幅の影響を調べるために、リッジ幅の異なる窒化物半導体レーザ素子を複数作製し、各リッジ幅の素子のキンク発生率を測定した。
【００７０】
また、上記第１実施形態と同様の窒化物半導体レーザ素子を実施例１とし、従来構造の窒化物半導体レーザ素子（リッジ部をＳｉＯ2などの絶縁性膜で埋め込んだ実屈折率導波型の素子）を比較例とした。なお、実施例１および比較例ともに、リッジ幅を種々変えている。また、各リッジ幅の素子は、それぞれ、１０個〜２０個作製し、測定に供した。さらに、比較例の素子は、実施例１の導電性膜に変えて絶縁性膜でリッジ部を埋め込んでいる点を除き、同じ構成となるように作製した。
【００７１】
続いて、実施例１および比較例による素子を、パルス駆動で駆動させることで、光出力と注入電流との関係（Ｌ−Ｉ特性）を測定した。そして、このＬ−Ｉ特性からキンク発生の有無を確認することにより、各リッジ幅の素子におけるキンク発生率を求めた。なお、光出力は３０ｍＷ、パルス幅は０．５μｓ、ｄｕｔｙは５０％とした。その結果を、図９に示す。
【００７２】
図９は、リッジ幅とキンク発生率との関係を示した相関グラフである。図９において、横軸は、窒化物半導体レーザ素子のリッジ幅（μｍ）を示しており、縦軸は、キンク発生率（％）を示している。なお、キンク発生率（％）とは、生産ロット内でのキンク発生率である。
【００７３】
図９に示すように、実施例１（◆）では、リッジ幅が６μｍまでキンクの発生が認められない結果となった。これに対して、比較例（□）では、リッジ幅が２μｍ以上で全ての素子でキンクが発生した。比較例では、リッジ幅が大きくなると（２μｍ以上になると）高次モードが発生するために、キンク発生率が１００％になっているものと考えられる。一方、実施例１では、リッジ幅を大きくした場合でも、導電性膜による光吸収によって高次モードが抑制されるために、キンクの発生が防止されているものと考えられる。これより、ｐ型クラッド層上に導電性膜を接するように形成することで、高次モード（キンク）を抑制しながら、リッジ幅を大きくすることが可能となることが確認された。
【００７４】
次に、光ディスク装置の動作時抵抗に及ぼすリッジ幅の影響を調べるために、リッジ幅を種々変えた実施例１による窒化物半導体レーザ素子を用いて光ディスク装置の動作時抵抗を測定した。その結果を、図１０に示す。
【００７５】
図１０は、リッジ幅と光ディスク装置の動作時抵抗との関係を示した相関グラフである。図１０において、横軸は、窒化物半導体レーザ素子のリッジ幅（μｍ）を示しており、縦軸は、光ディスク装置の動作時（光ディスク再生時）抵抗（Ω）を示している。
【００７６】
図１０に示すように、リッジ幅が大きくなるのに伴い、動作時抵抗が小さくなるのがわかる。また、動作時抵抗の低下率は、リッジ幅が小さいところで大きく、リッジ幅が大きいところで小さくなる傾向が見られる。すなわち、リッジ幅を２μｍ以上とすることで、動作時抵抗を効果的に低減することが可能である一方、リッジ幅を６μｍより大きくした場合でも、リッジ幅が６μｍの場合と動作時抵抗はほとんど変わらない。そのため、キンクの発生を抑制しながら、動作時抵抗を効果的に低減するためには、リッジ幅を２μｍ以上６μｍ以下に設定するのが好ましいといえる。
【００７７】
なお、窒化物半導体レーザ素子は、ｐ型半導体層の抵抗率が高いため、従来の窒化物半導体レーザ素子のように、リッジ幅を１．５μｍ程度とした場合には、素子抵抗が高くなる。ただし、従来の素子では、リッジ幅を大きくした場合、高次モードが発生するため、リッジ幅を大きくすることが困難であった。これに対して、第１実施形態では、高次モードを抑制しながら、リッジ幅を大きくすることが可能であるため、素子抵抗を低減することができる。
【００７８】
また、上記した第１実施形態と同様の製造方法を用いて、リッジ幅が約３μｍである第１実施形態と同様の窒化物半導体レーザ素子を作製し、素子特性を測定したところ、リッジ幅が１．５μｍである従来の素子と比較して、光ディスク装置の動作時抵抗を約５０％低減でき、動作電圧を約１０％低減できた。これより、高周波重畳が掛かりやすくなり、高周波重畳回路のコストが低減できた。また、雑音特性もバラツキが減り、光ピックアップシステムのコスト低減が図れた。さらに、レーザ光の横モードは、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏなどの導電性膜によって閉じ込められ、少なくとも３０ｍＷまでキンクフリーの素子が得られた。
【００７９】
（第２実施形態）
図１１および図１２は、本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図である。次に、図１、図１１および図１２を参照して、本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【００８０】
上記した第１実施形態では、図１に示したように、導電性膜１８と接するようにｐ側パッド電極１９を形成しているため、静電耐圧が低い素子がロット内にでるおそれがある。このため、図１１および図１２に示すように、この第２実施形態では、静電耐圧を向上させるために、導電性膜１８とｐ側パッド電極１９との間に、絶縁性膜１１０が形成された構成となっている。すなわち、第２実施形態では、導電性膜１８上に、絶縁性膜１１０が形成されており、この絶縁性膜１１０を介して、ｐ側パッド電極１９が、導電性膜１８上に形成されている。
【００８１】
また、上記絶縁性膜１１０は、約２００ｎｍ（２０００Å）の厚みを有するＳｉＯ2膜から構成されている。なお、絶縁性膜１１０は、１００ｎｍ以上の厚みに形成されているのが好ましい。このように構成することにより、１００Ｖ以上の耐圧が得られる。
【００８２】
また、第２実施形態では、リッジ部１６のリッジ幅Ｗは、約２．５μｍに設定されている。
【００８３】
さらに、第２実施形態では、導電性膜１８は、リッジ部１６の上面を除いた領域に形成されている。具体的には、上記導電性膜１８は、リッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）およびリッジ部１６の側面を覆うように形成されている。そして、このように形成された導電性膜１８上に、この導電性膜１８を覆うように上記絶縁性膜１１０が形成されている。
【００８４】
なお、上記ｐ側パッド電極１９は、第１実施形態とは異なり、絶縁性膜１１０側から、たとえば、Ｔｉ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）が順に積層された多層構造（２層構造）となっている。また、リッジ部１６の上面には、コンタクト電極１７が露出された状態となっており、露出されたコンタクト電極１７に、ｐ側パッド電極１９が直接接触されている。
【００８５】
第２実施形態では、上記のように、導電性膜１８の上面上に、絶縁性膜１１０を形成し、この絶縁性膜１１０を介して、導電性膜１８上にｐ側パッド電極１９を形成することによって、静電耐圧を向上させることができるので、信頼性を向上させることができる。また、ロット内でのバラツキを低減することができるので、信頼性の高い半導体レーザ素子を高い歩留まりで得ることができる。
【００８６】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８７】
図１３〜図１７は、本発明の第２実施形態による窒化物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。次に、図３、および、図１０〜図１７を参照して、本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００８８】
まず、図１３に示すように、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、窒化物半導体層１１〜１５を順に成長させた後、同様にして、ｐ型コンタクト層１５上に、コンタクト電極１７を形成する。
【００８９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、コンタクト電極１７上の所定領域に、レジスト１５０を形成する。そして、図１４に示すように、このレジスト１５０をマスクとして、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング技術を用いてコンタクト電極１７の上面からｐ型クラッド層１４の途中の深さまで選択的にエッチングを行う。これにより、ｐ型クラッド層１４の凸部１４ａとｐ型コンタクト層１５とによって構成されるとともに、約２．５μｍのリッジ幅Ｗを有し、共振器方向（Ｙ方向；図３参照）に互いに平行に延びるストライプ状のリッジ部１６が形成される。
【００９０】
続いて、図１５に示すように、レジスト１５０を残した状態で、スパッタ法または電子ビーム蒸着法を用いて、全面に導電性膜１８を形成する。そして、スパッタ法または電子ビーム蒸着法を用いて、導電性膜１８上に、ＳｉＯ2からなる絶縁性膜１１０を約２００ｎｍの厚みで形成する。
【００９１】
その後、図１６に示すように、リフトオフによりレジスト１５０を除去することによって、リッジ部１６の上部のコンタクト電極１７を露出させる。これにより、リッジ部１６の両脇に、導電性膜１８および絶縁性膜１１０が形成される。詳説すると、リッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）を覆うとともに、リッジ部１６の側面を覆うように、導電性膜１８が形成される。また、この導電性膜１８上に、この導電性膜１８を覆うように絶縁性膜１１０が形成される。
【００９２】
次に、図１７に示すように、電子ビーム蒸着法、スパッタ法またはメッキ法などを用いて、絶縁性膜１１０上に、基板（ウェハ）側からＴｉ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）を順次形成することにより、多層構造からなるｐ側パッド電極１９を形成する。
【００９３】
その後、上記第１実施形態と同様の工程を経ることにより、図１１および図１２に示した本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子が製造される。
【００９４】
このようにして製造された窒化物半導体レーザ素子は、第１実施形態と同様、ＡｌＮやＳｉＣなどのサブマウントを介してステム上にマウントされ、ワイヤによってリードピンと電気的に接続される。そして、キャップがステム上に溶接されることにより、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。
【００９５】
また、上記した製造方法を用いて、第２実施形態と同様の窒化物半導体レーザ素子を作製し、素子特性を測定したところ、リッジ幅が１．５μｍである従来の素子と比較して、光ディスク装置の動作時抵抗を約４０％低減でき、動作電圧を約１０％低減できた。これより、高周波重畳が掛かりやすくなり、高周波重畳回路のコストが低減できた。また、雑音特性もバラツキが減り、光ピックアップシステムのコスト低減が図れた。また、導電性膜は、絶縁性膜によってｐ側パッド電極と電気的に分離されているので、静電耐圧が向上し、静電耐圧２００Ｖ以上が実現できた。さらに、リーク電流も減少し、歩留まりが５％向上した。
【００９６】
なお、第１実施形態と同様、リッジ幅の異なる窒化物半導体レーザ素子を複数作製し、光ディスク装置の動作時抵抗を測定したところ、リッジ幅が大きくなるのにともない、動作時抵抗が小さくなる傾向が見られた。すなわち、第２実施形態においても、図１０と同様の結果が得られた。
【００９７】
また、絶縁性膜をＳｉＯ2以外の、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの酸化物または窒化物とした場合も、上記と同じ効果が得られた。
【００９８】
（第３実施形態）
図１８および図１９は、本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の断面図である。図２０は、本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。次に、図１８〜図２０を参照して、本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【００９９】
この第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子では、図１８および図１９に示すように、上記第１実施形態の構成において、リッジ部１６の側面におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部１６の外側の領域におけるｐ型半導体層表面（ｐ型クラッド層１４の平坦部）のキャリア濃度が、それぞれ、１×１０17ｃｍ-3以下となっている。すなわち、導電性膜１８が接している領域のｐ型半導体層表面のキャリア濃度が、１×１０17ｃｍ-3以下となっている。換言すると、ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂの領域およびリッジ部１６の側面の領域に、キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域（高抵抗領域２１０）が形成されている。
【０１００】
また、この高抵抗領域２１０は、ｐ型半導体層表面から水素ラジカルが供給されることにより形成されている。そのため、リッジ部１６の側面におけるｐ型半導体層表面の水素濃度、および、リッジ部１６の外側の領域におけるｐ型半導体層表面の水素濃度が、それぞれ、１×１０18ｃｍ-3以上となっている。すなわち、高抵抗領域２１０の水素濃度が１×１０18ｃｍ-3以上となっている。なお、上記高抵抗領域２１０のキャリア濃度は、１×１０16ｃｍ-3以下に構成されていればより好ましい。
【０１０１】
ここで、ｐ型半導体層表面から供給された水素ラジカルは、ｐ型コンタクト層１５やｐ型クラッド層１４の表面より（リッジ部１６も同じくリッジ表面より）半導体層に進入し、表面から数μｍの範囲まで拡散する。そして、この範囲の活性なＭｇと結びついて不活性化し、ｐ型キャリア濃度を低下させる。そのため、高抵抗領域２１０は、ｐ型半導体層表面から内部側に所定の幅（拡散距離）をもっている。
【０１０２】
また、第３実施形態では、図２０に示すように、リッジ部１６における高抵抗領域２１０の幅Ｒが、リッジ部１６の端から、それぞれ、１μｍ以下となるように構成されている。
【０１０３】
また、第３実施形態では、リッジ部１６のリッジ幅Ｗは、約４μｍに設定されている。
【０１０４】
さらに、第３実施形態では、高抵抗領域２１０の形成により、活性層１２に可飽和吸収領域２２０が形成されている。この可飽和吸収領域２２０は、活性層１２の電流が注入される領域横の同じ組成のところ（たとえば、破線で囲んだＳ部分）に形成されている。詳説すると、高抵抗領域２１０は、水素のパッシベーションなどによってｐ型キャリア濃度が低下した領域であるため、非常に高抵抗になっている。このため、高抵抗領域２１０では、電流が流れにくい。そのため、リッジ部１６内（リッジ導波路内）で電流注入幅が規制されるため、電流（図２０の白矢印参照）の流れる領域は、高抵抗領域２１０が形成されていない場合の導波路幅よりも狭くなる。すなわち、電流が流れる領域の幅が、（リッジ幅−２）μｍ以上となる。そして、活性層１２で発光した光は、導波路内で広がるため、活性層１２に、電流は注入されない一方、光が分布する領域（可飽和吸収領域２２０）が形成される。
【０１０５】
このように、第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、可飽和吸収領域２２０が形成された自励発振型の半導体レーザ素子となっている。
【０１０６】
第３実施形態では、上記のように、リッジ部１６の側面におけるｐ型半導体層（ｐ型クラッド層１４、ｐ型コンタクト層１５）表面のキャリア濃度、および、リッジ部１６の外側の領域におけるｐ型半導体層表面（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ表面）のキャリア濃度を、それぞれ、１×１０17ｃｍ-3以下とすることによって、導電性膜１８を、ｐ型クラッド層１４上におけるリッジ部の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）およびリッジ部１６の側面に対して、非オーミック接触させることができる。これにより、導電性膜１８がｐ型クラッド層１４などの窒化物半導体層と接触していても、その接触領域において、電流が流れるのをより抑制することができるので、リーク電流をより抑制することができる。
【０１０７】
なお、リッジ部１６の側面におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部１６の外側の領域におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度を、それぞれ、１×１０16ｃｍ-3以下とすれば、より効果的に、リーク電流を抑制することができる。
【０１０８】
また、第３実施形態では、ｐ型半導体層表面に水素ラジカルを供給することによって、リッジ部１６の側面におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度、および、リッジ部１６の外側の領域におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度を、容易に、１×１０17ｃｍ-3以下（１×１０16ｃｍ-3以下）とすることができる。
【０１０９】
さらに、第３実施形態では、リッジ部１６において、ｐ型半導体層表面のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域（高抵抗領域２１０）の幅Ｒを、それぞれ、１μｍ以下とすることによって、活性層１２に可飽和吸収領域２２０を形成することができるので、窒化物半導体レーザ素子を自励発振させることができる。これにより、高周波重畳回路が不要になるので、さらにコスト低減を図ることができる。
【０１１０】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１１１】
図２１〜図２４は、本発明の第３実施形態による窒化物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。次に、図１８および図２１〜図２４を参照して、本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【０１１２】
図２１に示すように、上記第１および第２実施形態と同様の方法を用いて、リッジ部１６を形成する。この際、リッジ幅Ｗが約４μｍとなるように、リッジ部１６を形成する。
【０１１３】
次に、図２２に示すように、水素ラジカル源によって水素ラジカルを照射する。リッジ部１６の上面上には、コンタクト電極１７が形成されているため、このコンタクト電極１７がマスクとなって、この領域以外の領域に水素ラジカルが供給される。また、上述のように、水素ラジカルは、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１５やｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４の表面より（リッジ部１６も同じくリッジ表面より）半導体層に進入し、半導体層表面および表面から数μｍの範囲まで拡散する。そして、この範囲の活性なＭｇと結びついて不活性化し、ｐ型キャリア濃度を低下させる。
【０１１４】
ここで、水素ラジカルの拡散距離については、水素ラジカル源から水素ラジカルを供給する際の水素ラジカル源の条件（供給水素量、水素クラッキングゾーンの温度、長さ、供給時間など）によって制御することが可能である。
【０１１５】
また、第３実施形態では、水素供給量：１ｓｃｃｍ、水素クラッキングゾーンの温度：１１００℃、長さ（水素ラジカル源の水素ラジカルを生成させるための領域の長さ）：３００ｍｍ、供給時間：１０分の条件で水素を供給し、水素ラジカルを約１μｍ拡散させている。これにより、水素ラジカルが拡散された拡散領域（高抵抗領域）２１０が形成される。
【０１１６】
次に、図２３に示すように、スパッタ法または電子ビーム蒸着法を用いて、リッジ部１６の上面（コンタクト電極１７上）、リッジ部１６の側面およびリッジ部１６の外側の領域（ｐ型クラッド層１４の平坦部１４ｂ上）を覆うように、導電性膜１８を形成する。すなわち、ｐ型クラッド層１４上の全面に、ｐ型クラッド層１４と直接接するように導電性膜１８を形成する。この導電性膜１８は、たとえば、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、または、Ｍｏなどから構成し、その厚みは、たとえば、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍとする。
【０１１７】
続いて、図２４に示すように、電子ビーム蒸着法、スパッタ法またはメッキ法などを用いて、導電性膜１８上に、Ａｕ層からなるｐ側パッド電極１９を形成する。
【０１１８】
その後、上記第１実施形態と同様の工程を経ることにより、図１８に示した本発明の第３実施形態による窒化物半導体レーザ素子が製造される。
【０１１９】
このようにして製造された窒化物半導体レーザ素子は、第１および第２実施形態と同様、ＡｌＮやＳｉＣなどのサブマウントを介してステム上にマウントされ、ワイヤによってリードピンと電気的に接続される。そして、キャップがステム上に溶接されることにより、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。
【０１２０】
また、上記した製造方法を用いて、第３実施形態と同様の窒化物半導体レーザ素子を作製し、素子特性を測定したところ、リッジ幅が１．５μｍである従来の素子と比較して、光ディスク装置の動作時抵抗を約３０％低減できた。加えて、活性層に可飽和吸収領域が形成されることにより、自励発振するので、高周波重畳回路が不要となり、光ピックアップシステムのさらなるコスト低減が図れた。
【０１２１】
なお、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。
【０１２２】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、リッジ部の側面をも導電性膜で覆うように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ部の側面に導電性膜を形成しない構成にすることもできる。すなわち、導電性膜は、窒化物半導体層（ｐ型クラッド層）上における少なくともリッジ部の外側の領域に形成されていればよい。
【０１２３】
また、上記第１〜第３実施形態では、ｐ型クラッド層上に、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、または、Ｍｏなどからなる導電性膜を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、導電性膜は、上記以外の材料から構成されていてもよい。具体的には、上記導電性膜は、たとえば、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕおよびＰｔの群から選択される少なくとも１つを含む材料から構成することができる。
【０１２４】
また、上記第１〜第３実施形態では、共振器方向において、リッジ幅が一様となるようにリッジ部を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、共振器方向において、リッジ幅が局所的に変化するようにリッジ部を形成してもよい。この場合、全共振器長に渡る下辺幅の平均値をリッジ幅とすることができる。
【０１２５】
なお、上記第１〜第３実施形態において、リッジ部のリッジ幅は、２μｍ以上６μｍ以下の範囲内で適宜変更することができる。
【０１２６】
また、上記第１〜第３実施形態では、基板にｎ型ＧａＮ基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる導電性基板を用いてもよい。また、導電性基板以外に、たとえば、サファイア基板などの絶縁性基板を用いることもできる。さらに、基板上に結晶成長される窒化物半導体層の各層については、その厚みや組成等は、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり、変更したりすることが可能である。たとえば、半導体層を追加または削除したり、半導体層の順序を一部入れ替えたりしてもよい。また、導電型を一部の半導体層について変更してもよい。すなわち、窒化物半導体レーザ素子としての基本特性が得られる限り自由に変更可能である。
【０１２７】
また、上記第１〜第３実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物半導体各層を基板上に結晶成長させた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＯＣＶＤ法以外の他の気相成長法を用いて、窒化物半導体各層を基板上に結晶成長させてもよい。たとえば、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキシ法）や、ＨＤＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ハイドライドＶＰＥ法）などを用いて、窒化物半導体各層を結晶成長させてもよい。
【０１２８】
また、上記第２実施形態では、ＳｉＯ2からなる絶縁性膜を、導電性膜上に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ2以外の絶縁性材料からなる絶縁性膜を、導電性膜上に形成してもよい。たとえば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの酸化物または窒化物からなる絶縁性膜を、導電性膜上に形成してもよい。
【０１２９】
また、上記第３実施形態では、水素ラジカルを半導体層に照射することにより、半導体層表面に水素を供給した例を示したが、本発明はこれに限らず、水素打ち込みにより、半導体層表面に水素を供給するようにしてもよい。このように構成した場合でも、同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
また、上記第３実施形態では、リッジ部におけるｐ型半導体層表面のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以下である領域（高抵抗領域）が、リッジ部の端から、それぞれ、１μｍ以下となるように構成した例を示したが、この領域の幅（拡散距離）は、リッジ幅の大きさ等を考慮して適宜変更することができる。なお、上記領域の幅（拡散距離）は、合計で２μｍ以下またはリッジ幅の２５％以下であるのが好ましい。このように構成すれば、活性層に可飽和吸収領域を形成することができるため、自励発振をさせることができる。
【０１３１】
なお、上記第１〜第３実施形態で示した構成を適宜組み合わせることもできる。上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０                          ｎ型ＧａＮ基板
１１                          ｎ型クラッド層
１２                          活性層
１３                          ＡｌＧａＮ蒸発防止層
１４                          ｐ型クラッド層（窒化物半導体層）
１４ａ                        凸部
１４ｂ                        平坦部（延在部）
１５                          ｐ型コンタクト層
１６                          リッジ部
１７                          コンタクト電極
１８                          導電性膜
１９                          ｐ側パッド電極（電極層）
２０                          ｎ側電極
３０                          共振器端面
１１０                        絶縁性膜
２１０                        高抵抗領域、拡散領域
２２０                        可飽和吸収領域
【図１】
0005697907.tif 000002
【図２】
0005697907.tif 000003
【図３】
0005697907.tif 000004
【図４】
0005697907.tif 000005
【図５】
0005697907.tif 000006
【図６】
0005697907.tif 000007
【図７】
0005697907.tif 000008
【図８】
0005697907.tif 000009
【図９】
0005697907.tif 000010
【図１０】
0005697907.tif 000011
【図１１】
0005697907.tif 000012
【図１２】
0005697907.tif 000013
【図１３】
0005697907.tif 000014
【図１４】
0005697907.tif 000015
【図１５】
0005697907.tif 000016
【図１６】
0005697907.tif 000017
【図１７】
0005697907.tif 000018
【図１８】
0005697907.tif 000019
【図１９】
0005697907.tif 000020
【図２０】
0005697907.tif 000021
【図２１】
0005697907.tif 000022
【図２２】
0005697907.tif 000023
【図２３】
0005697907.tif 000024
【図２４】
0005697907.tif 000025