(57)【要約】【課題】発光層の端面が変質するのを抑制することが可能な窒化物系半導体レーザを提供することである。【解決手段】この窒化物系半導体レーザ１００は、窒化物系半導体からなる井戸層１３ａと障壁層１３ｂとを含むＭＱＷ発光層１３を備え、ＭＱＷ発光層１３の端面は、井戸層１３ａの端面が凸状であるとともに、障壁層１３ｂの端面が凹状である凹凸形状を有する。【選択図】図４
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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井戸層と障壁層とを含む発光層を備え、
前記発光層の光出射面側および光反射面側の端面のうち少なくとも一方では、前記井戸層の端面が凸状であるとともに、前記障壁層の端面が凹状である凹凸形状を有する、窒化物系半導体レーザ。
【請求項２】
ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層をさらに備え、
前記発光層の前記端面は、前記ｐ型クラッド層および前記ｎ型クラッド層の少なくとも一方の端面よりも突出している、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項３】
前記井戸層のＩｎの組成は、１０％以上である、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項４】
前記井戸層の厚みは、５ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項５】
ｐ側電極およびｎ側電極をさらに備え、
前記ｐ側電極および前記ｎ側電極の少なくとも一方は、実質的に窒化物系半導体レーザの端面まで延びるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ。
【請求項６】
窒化物系半導体からなる井戸層と障壁層とを含む発光層を形成する工程と、
プラズマエッチングによって、前記井戸層の端面を凸状に形成するとともに前記障壁層の端面を凹状に形成することによって前記発光層の端面に凹凸形状を形成する工程とを備える、窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記プラズマエッチングのプラズマ源は、ＥＣＲプラズマ、マイクロ波プラズマ、誘導結合型プラズマおよび容量結合型プラズマの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記ＥＣＲプラズマをプラズマ源とする前記プラズマエッチングの雰囲気ガスは、窒素またはＡｒを主体とする不活性ガスの少なくとも１つを含み、前記プラズマエッチングのガス圧力は、０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下である、請求項７に記載の窒化物系半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物系半導体レーザおよびその製造方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の窒化物系半導体レーザでは、窒化物系半導体レーザの共振器の端面を形成した後、共振器の端面を不活性ガスのプラズマ雰囲気に暴露することにより、共振器の端面の微小な凹凸を除去している。これにより、共振器の端面が平坦化されるので、共振器の端面上に形成される端面コート膜と共振器の端面との密着性を向上することが可能となる。その結果、共振器の端面が劣化するのを抑制することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３５０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された窒化物系半導体レーザでは、活性層（発光層）を含む共振器の端面が平坦化されているので、窒化物系半導体レーザのｐ側の電極からｎ側の電極に流れる電流が、活性層の端面付近にも多く流れる。これにより、活性層の端面付近の表面準位の存在による非発光過程によって、活性層の端面付近が発熱することにより酸化する結果、活性層の端面が変質するという問題点がある。この端面の変質層は、素子内で発生したレーザ光を吸収することにより、さらなる温度上昇を引き起こし、その結果、半導体の損傷および融解など致命的な劣化に至る。このような現象は、レーザ素子の高出力化に伴って顕著になる。
【０００６】
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、発光層の端面が変質するのを抑制することが可能な窒化物系半導体レーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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系半導体レーザは、窒化物系半導体からなる井戸層と障壁層とを含む発光層を備え、発光層の光出射面側および光反射面側の端面のうち少なくとも一方では、井戸層の端面が凸状であるとともに、障壁層の端面が凹状である凹凸形状を有する。
【０００８】
この第１の局面による窒化物系半導体レーザでは、上記のように、発光層の光出射面側および光反射面側の端面が、井戸層の端面が凸状であるとともに、障壁層の端面が凹状である凹凸形状を有することによって、井戸層の端面が突出しているので、発光層の端面が平坦である場合と異なり、窒化物系半導体レーザの端面に流れる電流のうち、井戸層の端面に流れる電流を小さくすることができる。これにより、井戸層を含む発光層の端面付近の発熱を抑制することができるので、発光層の端面が変質するのを抑制することができる。その結果、発光層の端面の変質した部分にレーザ光が吸収されるのを抑制することができるので、窒化物系半導体レーザを高出力動作させた場合でも、窒化物系半導体レーザが劣化するのを抑制することができる。これにより、窒化物系半導体レーザの寿命の向上を図ることができる。なお、本発明において、光出射面および光反射面は、それぞれ、レーザ素子の端面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別され、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射面であり、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射面である。
【０００９】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザにおいて、好ましくは、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層をさらに備え、発光層の端面は、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層の少なくとも一方の端面よりも突出している。このように構成すれば、発光層の端面がｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層の少なくとも一方の端面よりも突出しているので、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層との間を流れる電流のうち、井戸層の端面に流れる電流をより小さくすることができる。これにより、井戸層を含む発光層の端面付近の発熱をより抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザにおいて、好ましくは、井戸層のＩｎの組成は、１０％以上である。このように構成すれば、たとえばプラズマエッチングによって発光層の端面を凹凸形状に加工・形成する際に、井戸層のＩｎの組成が１０％よりも小さい場合に比べて、エッチングのガスの圧力を小さくしても加工ダメージによる劣化が抑制され、寿命の長い窒化物系半導体レーザを形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験により確認済みである。
【００１１】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザにおいて、好ましくは、井戸層の厚みは、５ｎｍ以下である。このように構成すれば、容易に、寿命の長い窒化物系半導体レーザを形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験により確認済みである。
【００１２】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザにおいて、好ましくは、ｐ側電極およびｎ側電極をさらに備え、ｐ側電極およびｎ側電極の少なくとも一方は、実質的に窒化物系半導体レーザの端面まで延びるように形成されている。このように構成すれば、ｐ側電極およびｎ側電極の少なくとも一方が窒化物系半導体レーザの端面まで延びるように形成されていない場合と異なり、ｐ側電極とｎ側電極との間の電流通過領域が大きいので、発光領域も大きくすることができる。これにより、同一電流密度という条件における窒化物系半導体レーザの発光量を大きくすることができる。すなわち、電流密度が大きくなると、レーザの劣化が促進されるが、上記のように電極を構成することにより、劣化が少なく、かつ、高出力の半導体レーザを形成することができる。なお、ここで窒化物系半導体レーザの端面は、光出射面側および光反射面側の端面だけでなく、共振器の延びる方向に平行な側の端面も含む。
【００１３】
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザの製造方法は、窒化物系半導体からなる井戸層と障壁層とを含む発光層を形成する工程と、プラズマエッチングによって、井戸層の端面を凸状に形成するとともに障壁層の端面を凹状に形成することによって発光層の端面に凹凸形状を形成する工程とを備える。
【００１４】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザの製造方法では、上記のように、発光層の端面に、井戸層の端面が凸状であるとともに障壁層の端面が凹状である凹凸形状を形成する工程を備えることによって、井戸層の端面が突出しているので、発光層の端面が平坦である場合と異なり、窒化物系半導体レーザの端面に流れる電流のうち、井戸層の端面に流れる電流を小さくすることができる。これにより、井戸層を含む発光層の端面付近の発熱が抑制されるので、発光層の端面の劣化が抑制される窒化物系半導体レーザを製造することができる。
【００１５】
この場合、好ましくは、プラズマエッチングのプラズマ源は、ＥＣＲプラズマ、マイクロ波プラズマ、誘導結合型プラズマおよび容量結合型プラズマの少なくとも１つを含む。このように構成すれば、容易に、発光層の端面に、井戸層の端面が凸状であるとともに障壁層の端面が凹状である凹凸形状を形成することができる。
【００１６】
上記プラズマエッチングのプラズマ源がＥＣＲプラズマである窒化物系半導体レーザの製造方法において、好ましくは、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするプラズマエッチングの雰囲気ガスは、窒素またはＡｒを主体とする不活性ガスの少なくとも１つを含み、プラズマエッチングのガス圧力は、０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下である。このように構成すれば、容易に、寿命の長い窒化物系半導体レーザを形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験により確認済みである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの構造を説明するための斜視図である。図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザの平面図である。図４は、図１に示した窒化物系半導体レーザ部の端面を拡大した図である。図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ１００の構造について説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ１００には、図１および図２に示すように、窒化物系半導体レーザ部１と、窒化物系半導体レーザ部１の一方の端面である光出射面に形成される端面コート膜２と、もう一方の端面である光反射面に形成される端面コート膜３とによって構成されている。なお、端面コート膜２および端面コート膜３は、後述するコンタクト層１６、ｐ側オーミック電極１７およびＳｉＯ２膜１８のリッジ状の端部上にも形成されている。
【００２０】
図１および図２に示すように、窒化物系半導体レーザ部１には、ｎ型のＧａＮ基板１１の上面上に、Ａｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１２が形成されている。また、ｎ型クラッド層１２の上面上には、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１３が形成されている。なお、ＭＱＷ発光層１３は、本発明の「発光層」の一例である。ここで、第１実施形態では、ＭＱＷ発光層１３は、図４に示すように、ＧａＮ基板１１側から約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約１３％含むＩｎＧａＮからなる井戸層１３ａと、約２１ｎｍの厚みを有するＩｎを約２％含むＩｎＧａＮからなる障壁層１３ｂとをそれぞれ３層積層した構造となっている。また、第１実施形態では、井戸層１３ａの端面は、凸状に形成されているとともに、障壁層１３ｂの端面は凹状に形成されている。なお、井戸層１３ａは、障壁層１３ｂに対して約１ｎｍ突出している。また、第１実施形態では、ＭＱＷ発光層１３は、後述するｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２に対して、約１ｎｍ突出している。
【００２１】
また、ＭＱＷ発光層１３の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる光ガイド層１４が形成されている。また、光ガイド層１４の上面上には、Ａｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１５が形成されている。なお、ｐ型クラッド層１５は、リッジ状に形成されている（図５〜図９参照）。また、ｐ型クラッド層１５のリッジ状の部分の上面上には、約３ｎｍの厚みを有するＩｎを約７％含むＩｎＧａＮからなるコンタクト層１６が形成されている。
【００２２】
また、コンタクト層１６の上面上には、約１ｎｍの厚みを有するＰｔからなる層と、約３０ｎｍの厚みを有するＰｄからなる層とから形成されるｐ側オーミック電極１７が形成されている。なお、ｐ側オーミック電極１７は、本発明の「ｐ側電極」の一例である。ここで、第１実施形態では、ｐ側オーミック電極１７は、実質的に窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成されている。たとえば、ｐ側オーミック電極１７が窒化物系半導体レーザ部１の端面まで形成されない素子構造の場合（ｐ側オーミック電極１７が素子ごとに離散的に形成されている構造）では、窒化物系半導体レーザ部１を劈開により加工するときに、加工の寸法精度が悪いと、ｐ側オーミック電極１７が形成されていない部分で素子が分離できなくなる場合がある。しかし、ｐ側オーミック電極１７を実質的に窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びる構造に形成する（ｐ側オーミック電極１７を素子間で連続的に形成する）ことにより、加工の寸法精度が悪くても、容易に、窒化物系半導体レーザ部１の構造を劈開により加工・形成することが可能となる。
【００２３】
また、ｐ側オーミック電極１７の厚みが１００ｎｍを超える大きな厚みの場合には、ｐ側オーミック電極１７下の半導体結晶の劈開性が悪く、劈開面に上下方向の凹凸が発生し、平滑面が得られないことが本願発明者により確認されている。したがって、ｐ側オーミック電極１７の厚みを約３０ｎｍ程度（約１ｎｍの厚みを有するＰｔからなる層と、約３０ｎｍの厚みを有するＰｄからなる層）とすることにより、ｐ側オーミック電極１７の厚みが約１００ｎｍ以上の場合と異なり、複数の窒化物系半導体レーザ部１を劈開する際に、ＭＱＷ発光層１３の端面に、劈開性不良を原因とするｎｍオーダーの寸法を有する凹凸が形成されるのを抑制し、平坦な端面を得ることが可能となる。
【００２４】
また、ｐ型クラッド層１５の上面上、ｐ型クラッド層１５のリッジ状に形成されている部分の側面には、ＳｉＯ２膜１８が形成されている。また、ｐ側オーミック電極１７およびＳｉＯ２膜１８の表面上の所定領域には、パッド電極１９が形成されている。
【００２５】
また、ＧａＮ基板１１の下面上には、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ膜、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ膜および約６００ｎｍの厚みを有するＡｕ膜からなるｎ側オーミック電極２０が窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成されている。なお、ｎ側オーミック電極２０は、本発明の「ｎ側電極」の一例である。また、ｎ側オーミック電極２０は、ＧａＮ基板１１の下面の全面に形成されている。これにより、窒化物系半導体レーザ１００の放熱性を向上することが可能となる。また、ｎ側オーミック電極２０の厚みが約１μｍを超える場合には、ｎ側オーミック電極２０下のＧａＮ基板１１の劈開性が非常に悪く、劈開面に上下方向の凹凸が多数発生し、ＭＱＷ発光層１３の端面までこの凹凸が波及するということが、本願発明者により確認されている。したがって、ｎ側オーミック電極２０の厚みを約６００ｎｍ程度とすることにより、ｎ側オーミック電極２０の厚みが約１μｍ以上の場合と異なり、複数の窒化物系半導体レーザ部１のＧａＮ基板１１を劈開してバー状に加工する際に、ＭＱＷ発光層１３の端面に、端面に対してｎｍオーダーの寸法を有する凹凸が形成されるのを抑制することが可能となる。また、ｎ側オーミック電極２０をＧａＮ基板１１の下面上の全面に形成することにより、窒化物系半導体レーザ部１を組み立てた後の放熱性能が向上するので、窒化物系半導体レーザ部１の性能を向上することが可能となる。また、ｎ側オーミック電極２０は、ｐ側オーミック電極１７よりＭＱＷ発光層１３から離れた位置にあるため、ＭＱＷ発光層１３に対し劈開不良の影響を与えにくいが、ｎ側オーミック電極２０の厚みが大きくなるにしたがって、ｎ側オーミック電極２０より上の半導体層の劈開時の平坦性を阻害するようになる。具体的には、ｎ側オーミック電極２０の厚みが約１μｍ以上になった場合、ＭＱＷ発光層１３の端面の平坦性に悪影響をおよぼし、凹凸形状になりやすくなる。
【００２６】
また、図１〜図３に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の光出射面側には、約１００ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる端面コート膜２が形成されている。
【００２７】
また、図１〜図３に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の光反射面側には、約６０ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜３ａが形成されている。また、アルミナ膜３ａの表面上には、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜と約６９ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜とが各４層ずつ積層された多層絶縁膜３ｂが形成されている。また、多層絶縁膜３ｂの表面上には、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜３ｃが形成されている。アルミナ膜３ａ、多層絶縁膜３ｂおよび酸化チタン膜３ｃによって端面コート膜３が構成されている。
【００２８】
図５〜図１２は、それぞれ、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図１〜図１２を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ１００の製造プロセスについて説明する。
【００２９】
まず、図１および図２に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、ＧａＮ基板１１上に、約１１００℃の基板成長温度でＡｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１２を形成する。また、ｎ型クラッド層１２の上面上に、約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約１３％含むＩｎＧａＮからなる井戸層１３ａと、約２１ｎｍの厚みを有するＩｎを約２％含むＩｎＧａＮからなる障壁層１３ｂとをそれぞれ３層積層したＭＱＷ発光層１３を形成する（図４参照）。また、ＭＱＷ発光層１３の上面上に、約１００ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる光ガイド層１４を形成する。また、光ガイド層１４の上面上に、約１１００℃の基板成長温度でＡｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１５を形成する。また、ｐ型クラッド層１５の上面上には、約３ｎｍの厚みを有するＩｎを約７％含むＩｎＧａＮからなるコンタクト層１６を形成する。次に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔからなる層と、約３０ｎｍの厚みを有するＰｄからなる層とから、ｐ側オーミック電極１７を形成する。
【００３０】
次に、図５に示すように、ｐ側オーミック電極１７の上面上に、ＳｉＯ２膜３０を形成する。次に、ＳｉＯ２膜３０の上面上に、レジスト膜３１を形成する。この後、図６に示すように、レジスト膜３１をマスクとして、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ：  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）装置を用いて、ＳｉＯ２膜３０、ｐ側オーミック電極１７、コンタクト層１６およびｐ型クラッド層１５をエッチングする。このとき、ｐ型クラッド層１５は、リッジ状に形成される。この後、レジスト膜３１およびＳｉＯ２膜３０を除去する。
【００３１】
次に、図７に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜１８をｐ型クラッド層１５の全面、コンタクト層１６の側面およびｐ側オーミック電極１７の上面上に形成する。この後、ｐ側オーミック電極１７の上部のＳｉＯ２膜１８をドライエッチングにより開口する。
【００３２】
次に、図８に示すように、ＳｉＯ２膜１８の所定領域と、ＳｉＯ２膜１８の開口により露出したｐ側オーミック電極１７の上面上とに、約３０ｎｍの厚みを有するＴｉ膜、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｄ膜および約２μｍの厚みを有するＡｕ膜からなるパッド電極１９を形成する。なお、パッド電極１９は、離散的に形成され、後述するようにパッド電極１９を避ける位置に窒化物系半導体レーザ１００を劈開する際の劈開線（図１０参照）を設定する。
【００３３】
次に、図９に示すように、ＧａＮ基板１１の下面を研磨することにより、ＧａＮ基板１１の厚みを約１００μｍにする。次に、ＧａＮ基板１１の下面上に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ膜、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ膜および約６００ｎｍの厚みを有するＡｕ膜からなるｎ側オーミック電極２０を形成する。これにより、窒化物系半導体レーザ部１が形成される。
【００３４】
次に、図１０に示すように、リッジストライプ方向（Ｘ方向）に連続して配置される複数の窒化物系半導体レーザ部１を劈開により分離する。これにより、図１１に示すように、窒化物系半導体レーザ部１が形成される。なお、図示はしないが複数の窒化物系半導体レーザ部１がＸ方向と垂直な方向にも隣接して形成されている。
【００３５】
次に、図１２に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いてエッチングを行う。ここで、第１実施形態では、エッチングの際の条件としては、反応ガスのガス圧力を約０．０２Ｐａに設定し、電力を約４０Ｗに設定する。このようなエッチング条件により、ＭＱＷ発光層１３では、井戸層１３ａのＩｎの組成（約１３％）よりも障壁層１３ｂのＩｎの組成（約２％）の方が小さいので、障壁層１３ｂの方が多くエッチングされる。これにより、井戸層１３ａは、障壁層１３ｂに対して約１ｎｍ突出する。また、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２のＡｌの組成（約７％）が障壁層１３ｂのＡｌの組成（０％）よりも大きいとともに、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２のＩｎの組成（０％）が障壁層１３ｂのＩｎの組成（約２％）よりも小さいので、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２は、障壁層１３ｂよりもエッチングレートが高くなる。これにより、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２の端面は、ＭＱＷ発光層１３よりも凹んだ構造となる。
【００３６】
次に、図２および図３に示すように、スパッタ法を用いて、窒化物系半導体レーザ部１の光出射面側に、約１００ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる端面コート膜２を形成する。
【００３７】
また、スパッタ法を用いて、窒化物系半導体レーザ部１の光反射面側に、約６０ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜３ａを形成する。また、アルミナ膜３ａの表面上に、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜と、約６９ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜とが各４層ずつ積層された多層絶縁膜３ｂを形成する。また、多層絶縁膜３ｂの表面上に、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜３ｃを形成する。これにより、アルミナ膜３ａ、多層絶縁膜３ｂおよび酸化チタン膜３ｃからなる端面コート膜３が形成される。
【００３８】
最後に、Ｘ方向（図１０参照）と垂直な方向に連続的に配置された複数の窒化物系半導体レーザ１００を個々に切断することにより、図１に示す窒化物系半導体レーザ１００が完成する。
【００３９】
第１実施形態では、上記のように、ＭＱＷ発光層１３の光出射面側および光反射面側の端面が、井戸層１３ａの端面が凸状であるとともに、障壁層１３ｂの端面が凹状である凹凸形状を有することによって、井戸層１３ａの端面が突出しているので、ＭＱＷ発光層１３の端面が平坦である場合と異なり、窒化物系半導体レーザ１００の端面に流れる電流のうち、井戸層１３ａの端面に流れる電流を低減することができる。これにより、井戸層１３ａを含むＭＱＷ発光層１３の端面付近の発熱を抑制することができるので、ＭＱＷ発光層１３の端面が変質するのを抑制することができる。その結果、ＭＱＷ発光層１３の端面の変質した部分にレーザ光が吸収されることによる変質程度の悪化および変質領域の拡大を抑制することができるので、窒化物系半導体レーザ１００を高出力動作させた場合でも、窒化物系半導体レーザ１００が劣化するのを抑制することができる。これにより、窒化物系半導体レーザ１００の寿命の向上を図ることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、ＭＱＷ発光層１３の端面がｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２よりも突出していることによって、ｐ型クラッド層１５とｎ型クラッド層１２との間を流れる電流のうち、井戸層１３ａの端面に流れる電流をより小さくすることができるので、井戸層１３ａを含むＭＱＷ発光層１３の端面付近の発熱をより抑制することができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、上記のように、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％以上（約１３％）であるように構成することによって、たとえばプラズマエッチングによってＭＱＷ発光層１３の端面を凹凸形状に加工・形成する際に、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％よりも小さい場合に比べて、エッチングのガスの圧力を小さくても加工ダメージによる劣化が抑制され、寿命の長い窒化物系半導体レーザ１００を形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験３により確認済みである。また、エッチング条件、ガス種、ＬＤエピ構造により、凹凸形状の状況やＭＱＷ発光層１３へのダメージなどが顕著に異なる。たとえば、エッチングガス圧が高い場合には、副生物のデポのために、所望の凹凸形状が形成されない場合がある。また、ガス圧が低い場合には、井戸層１３ａおよび障壁層１３ｂともにエッチングが進行し、凹凸が形成されても半導体へのダメージが大きく逆に素子端面の劣化の起点となる場合もある。また、ＬＤエピ構造において、井戸層１３ａのＩｎ組成が小さい場合には、低エネルギーのエッチングでもダメージの影響を受けやすく劣化の原因となりやすい。たとえば、井戸層１３ａのＩｎ組成を５％とした場合、エッチング条件の調整により、１ｎｍ程度の凹凸を形成することが可能であるが、エッチング時間の増加によるＭＱＷ発光層１３へのダメージが増加することにより、ＭＱＷ発光層１３が劣化しやすくなる。一方、Ｉｎ組成が高い場合には、井戸層１３ａの中でのＩｎ組成が不均一になり、井戸層１３ａの中に局在準位が形成され、注入されたキャリアは結晶欠陥に捕まる前にこの局在準位に捕まり輻射的に再結合する。これにより、結晶欠陥の影響を受けにくくなるので、端面付近でのダメージに対して非発光再結合の確率を低減し、端面の温度の上昇を抑制する。したがって、端面の温度上昇を抑制することにより、ＭＱＷ発光層１３の端面の変質が防止できるので、窒化物系半導体レーザ１００の劣化が抑制され、寿命が向上する。
【００４２】
また、第１実施形態では、上記のように、井戸層１３ａの厚みが５ｎｍ以下（約４ｎｍ）であるように構成することによって、容易に、寿命の長い窒化物系半導体レーザ１００を形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験５により確認済みである。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のようにｐ側オーミック電極１７およびｎ側オーミック電極２０を実質的に窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成することによって、ｐ側オーミック電極１７およびｎ側オーミック電極２０が窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成されていない場合と異なり、ｐ側オーミック電極１７とｎ側オーミック電極２０との間の電流通過領域が広いので、発光領域も広くすることができる。これにより、同一電流密度という条件における窒化物系半導体レーザ１００の発光量を大きくすることができる。すなわち、電流密度が大きくなると、窒化物系半導体レーザ１００の劣化が促進されるが、上記のようにｐ側オーミック電極１７およびｎ側オーミック電極２０を構成することにより、劣化が少なく、かつ、高出力の窒化物系半導体レーザ１００を形成することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図１３は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザの構造を説明するための斜視図である。図１４は、図１３の２１０−２１０線に沿った断面図である。図１５は、図１３に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザの平面図である。図４および図１３〜図１５を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ＥＣＲプラズマによってＭＱＷ発光層１３の端面に凹凸を形成する場合について説明する。
【００４５】
本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ１０１は、図１３〜図１５に示すように、窒化物系半導体レーザ部１と、窒化物系半導体レーザ部１の一方の端面である光出射面に形成される端面コート膜５と、もう一方の端面である光反射面に形成される端面コート膜６とによって構成されている。なお、端面コート膜５および端面コート膜６は、後述するコンタクト層１６、ｐ側オーミック電極１７およびＳｉＯ２膜１８のリッジ状の端部上にも形成されている。
【００４６】
図１３および図１４に示すように、窒化物系半導体レーザ部１には、ｎ型のＧａＮ基板１１の上面上に、Ａｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１２が形成されている。また、ｎ型クラッド層１２の上面上には、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１３が形成されている。なお、ＭＱＷ発光層１３は、本発明の「発光層」の一例である。また、ＭＱＷ発光層１３は、図４に示すように、ＧａＮ基板１１側から約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約８％含むＩｎＧａＮからなる井戸層１３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するＩｎを約２％含むＩｎＧａＮからなる障壁層１３ｂとをそれぞれ３層積層した構造となっている。ここで、第２実施形態では、井戸層１３ａの端面は、凸状に形成されているとともに、障壁層１３ｂの端面は凹状に形成されている。なお、井戸層１３ａは、障壁層１３ｂに対して約１ｎｍ突出している。また、第２実施形態では、ＭＱＷ発光層１３は、後述するｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２に対して、約１ｎｍ突出している。
【００４７】
また、ＭＱＷ発光層１３の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる光ガイド層１４が形成されている。また、光ガイド層１４の上面上には、Ａｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１５が形成されている。なお、ｐ型クラッド層１５は、第１実施形態と同様に、リッジ状に形成されている（図５〜図９参照）。また、ｐ型クラッド層１５の上面上には、約３ｎｍの厚みを有するＩｎを約７％含むＩｎＧａＮからなるコンタクト層１６が形成されている。
【００４８】
また、コンタクト層１６の上面上には、約１ｎｍの厚みを有するＰｔからなる層と、約３０ｎｍの厚みを有するＰｄからなる層とから形成されるｐ側オーミック電極１７が形成されている。なお、ｐ側オーミック電極１７は、本発明の「ｐ側電極」の一例である。ここで、第２実施形態では、ｐ側オーミック電極１７は、実質的に窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成されている。たとえば、ｐ側オーミック電極１７が窒化物系半導体レーザ部１の端面まで形成されない素子構造の場合（ｐ側オーミック電極１７が素子ごとに離散的に形成されている構造）では、窒化物系半導体レーザ部１を劈開により加工するときに、加工の寸法精度が悪いと、ｐ側オーミック電極１７が形成されていない部分で素子が分離できなくなる場合がある。しかし、ｐ側オーミック電極１７を実質的に窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びる構造に形成する（ｐ側オーミック電極１７を素子間で連続的に形成する）ことにより、加工の寸法精度が悪くても、容易に、窒化物系半導体レーザ部１の構造を劈開により加工・形成することが可能となる。
【００４９】
また、ｐ側オーミック電極１７の厚みが１００ｎｍを超える大きな厚みの場合には、ｐ側オーミック電極１７下の半導体結晶の劈開性が悪く、平滑面が得られないことが本願発明者により確認されている。したがって、ｐ側オーミック電極１７の厚みを約３０ｎｍ程度とすることにより、ｐ側オーミック電極１７の厚みが約１００ｎｍ以上の場合と異なり、複数の窒化物系半導体レーザ部１を劈開する際に、ＭＱＷ発光層１３の端面に、端面に対してｎｍオーダーの寸法を有する凹凸が形成されるのを抑制することが可能となる。
【００５０】
また、ｐ型クラッド層１５の上面上、ｐ型クラッド層１５のリッジ状に形成されている部分の側面には、ＳｉＯ２膜１８が形成されている。また、ｐ側オーミック電極１７およびＳｉＯ２膜１８の表面上の所定領域には、パッド電極１９が形成されている。
【００５１】
また、ＧａＮ基板１１の下面上には、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ膜、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ膜および約６００ｎｍの厚みを有するＡｕ膜からなるｎ側オーミック電極２０が窒化物系半導体レーザ部１の端面まで延びるように形成されている。なお、ｎ側オーミック電極２０は、本発明の「ｎ側電極」の一例である。また、ｎ側オーミック電極２０は、ＧａＮ基板１１の下面の全面に形成されている。これにより、窒化物系半導体レーザ１０１の放熱性を向上することが可能となる。また、ｎ側オーミック電極２０の厚みが約１μｍを超える場合には、ｎ側オーミック電極２０下のＧａＮ基板１１の劈開性が非常に悪く、劈開面に上下方向の凹凸が多数発生し、ＭＱＷ発光層１３の端面までこの凹凸が波及するということが、本願発明者により確認されている。したがって、ｎ側オーミック電極２０の厚みを約６００ｎｍ程度とすることにより、ｎ側オーミック電極２０の厚みが約１μｍ以上の場合と異なり、複数の窒化物系半導体レーザ部１のＧａＮ基板１１を劈開してバー状に加工する際に、ＭＱＷ発光層１３の端面に、ｎｍオーダーの寸法を有する凹凸が形成されるのを抑制することが可能となる。
【００５２】
また、図１３〜図１５に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の光出射面側には、約１５０ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる端面コート膜５が形成されている。
【００５３】
また、図１３〜図１５に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の光反射面側には、約１００ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜６ａが形成されている。また、アルミナ膜６ａの表面上には、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜と約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜とが各５層ずつ積層された多層絶縁膜６ｂが形成されている。アルミナ膜６ａおよび多層絶縁膜６ｂによって端面コート膜６が構成されている。
【００５４】
次に、図５〜図１５を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ１０１の製造プロセスについて説明する。
【００５５】
まず、図１３および図１４に示すように、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮ基板１１上に、約１１００℃の基板成長温度でＡｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１２を形成する。また、ｎ型クラッド層１２の上面上に、約８５０℃の基板成長温度で約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約８％含むＩｎＧａＮからなる井戸層１３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するＩｎを約２％含むＩｎＧａＮからなる障壁層１３ｂとをそれぞれ３層積層したＭＱＷ発光層１３を形成する（図４参照）。また、ＭＱＷ発光層１３の上面上に、約１００ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる光ガイド層１４を形成する。また、光ガイド層１４の上面上には、約１１００℃の基板成長温度でＡｌを約７％含むＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１５を形成する。また、ｐ型クラッド層１５の上面上には、約３ｎｍの厚みを有するＩｎを約７％含むＩｎＧａＮからなるコンタクト層１６を形成する。
【００５６】
なお、ｐ型クラッド層１５をリッジ状に形成する工程、パッド電極１９を形成する工程、複数の窒化物系半導体レーザ部１のＧａＮ基板１１を劈開してバー状に加工する工程およびｎ側オーミック電極２０を形成する工程は、図５〜図１１に示す、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
次に、第２実施形態では、図１２に示すように、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマをプラズマ源とするエッチングを行う。具体的には、ＥＣＲ−スパッタ成膜装置を用いる。ここで、第２実施形態では、反応ガスとして、窒素ガスを用いるとともに、ガス圧力を約０．０２Ｐａに設定し、マイクロ波電力を約５００Ｗに設定することによりＥＣＲプラズマを発生させる。なお、スパッタターゲットへの交流電源の印加は行わない。この後、プラズマ源と試料ホルダとの間に設けられたシャッタを開けてＥＣＲプラズマを照射することにより、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して約５分間エッチングを行う。このようなエッチングにより、ＭＱＷ発光層１３では、井戸層１３ａのＩｎの組成（約８％）よりも障壁層１３ｂのＩｎの組成（約２％）の方が小さいので、障壁層１３ｂの方が多くエッチングされる。これにより、井戸層１３ａは、障壁層１３ｂに対して約１ｎｍ突出する。また、第２実施形態では、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２のＡｌの組成（約７％）が、障壁層１３ｂのＡｌの組成（０％）よりも大きいとともに、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２のＩｎの組成（０％）が、障壁層１３ｂのＩｎの組成（約２％）よりも小さいので、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２は、障壁層１３ｂよりもエッチングレートが高くなる。これにより、ｐ型クラッド層１５およびｎ型クラッド層１２は、ＭＱＷ発光層１３よりも凹んだ構造となる。
【００５８】
具体的な端面コート膜６の形成は、以下の手順によって行う。窒化物系半導体レーザ部１の光出射面側に上記ＥＣＲプラズマエッチングを行い、端面に凹凸を形成した後に、図１３および図１４に示すように、ＥＣＲスパッタ法を用いて、窒化物系半導体レーザ部１の光出射面側に、約１５０ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる端面コート膜５を形成する。
【００５９】
また、窒化物系半導体レーザ部１の光反射面側に上記ＥＣＲプラズマエッチングを行い端面に凹凸形状を形成した後に、ＥＣＲスパッタ法を用いて、窒化物系半導体レーザ部１の光反射面側に、約１００ｎｍの厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜６ａを形成する。また、アルミナ膜６ａの表面上に、約４５ｎｍの厚みを有する酸化チタン（ＴｉＯ２）膜と、約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜とが各５層ずつ積層された多層絶縁膜６ｂを形成する。アルミナ膜６ａおよび多層絶縁膜６ｂによって端面コート膜６が構成されている。
【００６０】
最後に、隣接した複数の窒化物系半導体レーザ１０１を個々に切断することにより、図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１が完成する。
【００６１】
第２実施形態では、上記のように、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするエッチングの雰囲気ガスは、窒素を主体とする不活性ガスであり、エッチングのガス圧力は、０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下（約０．０２Ｐａ）であるように構成することによって、容易に、寿命の長い窒化物系半導体レーザ１０１を形成することができる。なお、この点は後述する本願発明者による実験１により確認済みである。
【００６２】
（実験１）
次に、図１６を参照して、プラズマエッチングにおけるガス圧力と窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命との関係を確認するために行った実験１について説明する。なお、実験１に用いられたサンプルの構造は、図４および図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１と同様である。この実験１では、井戸層１３ａは、約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約９％含むＩｎＧａＮから形成されている。また、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲプラズマをプラズマ源として約５分間エッチングを行った。これにより、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａは凸状に形成されるとともに、障壁層１３ｂは凹状に形成される。なお、窒化物系半導体レーザ１０１は、１００ｍＷ連続出力で動作させた。
【００６３】
図１６に示すように、ガス圧力が０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下の範囲では、窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以上になった。また、ガス圧力が０．０１５Ｐａより小さい場合と、０．０８Ｐａより大きい場合とでは、窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以下となった。また、ガス圧力が高くなるにしたがって素子寿命は短くなった。この理由としては、窒化物系半導体レーザ１０１の劈開面に、エッチングされた物とガスとが反応することにより生成される副生物が堆積しやすくなり、ＭＱＷ発光層１３の端面に凹凸形状が形成されないためであると考えられる。また、ガス圧力が小さい場合は、プラズマのエネルギーが大きくなるので、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａへのダメージが大きくなり、ＭＱＷ発光層１３の端面が凹凸形状に形成されていても窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命が短くなると考えられる。
【００６４】
（実験２）
次に、図１７を参照して、エージング時間と窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命との関係を確認するために行った実験２について説明する。なお、実験２に用いられたサンプルの構造は、図４および図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１と同様である。この実験２では、井戸層１３ａは、約４ｎｍの厚みを有するＩｎを約１３％含むＩｎＧａＮから形成されている。また、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするエッチングを行った。また、反応ガスとして、窒素ガスを用いるとともに、ガス圧力を約０．０１５Ｐａに設定し、約５分間エッチングを行った。これにより、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａは凸状に形成されるとともに、障壁層１３ｂは凹状に形成される。また、比較例として、ＭＱＷ発光層の端面が凹凸形状に形成されない素子を用意した（図示せず）。なお、窒化物系半導体レーザ１０１は、１００ｍＷ連続出力で動作させた。
【００６５】
図１７に示すように、ＭＱＷ発光層の端面が凹凸形状に形成されない比較例では、１０００時間未満で素子が破壊されたのに対して、ＭＱＷ発光層１３の端面に凹凸形状を有する本発明では、エージング時間が５０００時間を越えても素子は破壊されなかった。これにより、ＭＱＷ発光層１３の端面に凹凸形状を形成することによって、素子の寿命が長くなることが確認された。
【００６６】
（実験３）
次に、図１８を参照して、エッチングのガス圧力と井戸層１３ａのＩｎの組成とを変化させたときの窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命の変化を確認するために行った実験３について説明する。なお、実験３に用いられたサンプルの構造は、図４および図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１と同様である。この実験３では、井戸層１３ａは、約４ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮから形成されている。また、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲプラズマをプラズマ源として、反応ガスとして窒素ガスを用いて、約５分間エッチングを行った。これにより、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａは凸状に形成されるとともに、障壁層１３ｂは凹状に形成される。なお、窒化物系半導体レーザ１０１は、１００ｍＷ連続出力で動作させた。
【００６７】
図１８に示すように、ガス圧力が０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下の条件で形成された窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以上であることが判明した。また、ガス圧力が０．０１５Ｐａ未満でも、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％以上であれば、窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以上であることが判明した。なお、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％以上であれば、窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命が５０００時間以上であることは、後述する実験４によって確認されている。
【００６８】
（実験４）
次に、図１９を参照して、井戸層１３ａのＩｎの組成と窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命との関係を確認するために行った実験４について説明する。なお、実験４に用いられたサンプルの構造は、図４および図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１と同様である。この実験４では、窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするプラズマエッチングを行った。また、反応ガスとして窒素ガスを用いるとともに、ガス圧力を約０．０１Ｐａに設定し、約５分間エッチングを行った。これにより、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａは凸状に形成されるとともに、障壁層１３ｂは凹状に形成される。なお、窒化物系半導体レーザ１０１は、１００ｍＷ連続出力で動作させた。
【００６９】
図１９に示すように、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％以上の条件で形成された窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以上であることが判明した。また、井戸層１３ａのＩｎの組成が１０％以上であれば、窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命が長くなる理由として、井戸層１３ａの端面でエッチングダメージが発生し、欠陥準位が増加しても井戸層１３ａのＩｎの組成が高いことによって、ＩｎＧａＮ中のＩｎの組成が不均一になり、ＩｎＧａＮ中に局在準位が形成されるので、電子がこの局在準位に捕えられて発光する確率が増えるため、欠陥準位による非発光再結合とそれに伴う発熱が抑制されたと考えられる。
【００７０】
（実験５）
次に、図２０を参照して、井戸層１３ａの厚みと窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命との関係を確認するために行った実験５について説明する。なお、実験５に用いられたサンプルの構造は、図４および図１３〜図１５に示す窒化物系半導体レーザ１０１と同様である。この実験５では、井戸層１３ａのＩｎの組成が約１３％である窒化物系半導体レーザ部１の劈開面に対して、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするエッチングを行った。また、反応ガスとして窒素ガスを用いるとともに、ガス圧力を約０．０１５Ｐａに設定し、約５分間エッチングを行った。これにより、ＭＱＷ発光層１３の井戸層１３ａは凸状に形成されるとともに、障壁層１３ｂは凹状に形成される。なお、窒化物系半導体レーザ１０１は、１００ｍＷ連続出力で動作させた。
【００７１】
図２０に示すように、井戸層１３ａの厚みが５ｎｍ以下の窒化物系半導体レーザ１０１の素子寿命は、５０００時間以上であることが判明した。
【００７２】
上記実験１〜実験５により、井戸層のＩｎの組成が１０％以上、井戸層の厚みが５ｎｍ以下、かつ、ガス圧力が０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下の条件により、窒化物系半導体レーザの素子寿命が、５０００時間以上になることが確認された。
【００７３】
また、ＥＣＲで形成したプラズマは、低エネルギー（数十ｅＶ）でも高密度であるので、ＭＱＷ発光層に対して低いダメージで凹凸を形成するのに有利である。また、エッチング後、同一装置内でＥＣＲプラズマを用いた成膜も行う場合には、凹凸を形成した直後に大気に開放することがないので、表面に吸着物が無い状態で端面コート膜を成膜することが可能となる。これにより、端面コート膜と半導体との界面の表面準位を低減することが可能となるので、窒化物系半導体レーザが劣化するのを抑制することが可能となる。
【００７４】
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。
【００７５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、半導体レーザ素子部に端面コート膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、端面コート膜を形成しなくてもよい。
【００７６】
また、上記第１および第２実施形態では、ＭＱＷ発光層の端面がｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層よりも突出している例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＱＷ発光層の端面がｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層の少なくとも一方より突出していればよい。
【００７７】
また、上記第１実施形態では、ＭＱＷ発光層の井戸層のＩｎの組成を約１３％とする例を示したが、本発明はこれに限らず、Ｉｎの組成が１０％以上であればよい。
【００７８】
また、上記第２実施形態では、ＥＣＲプラズマエッチングを行うときのガス圧力を約０．０２Ｐａに設定する例を示したが、本発明はこれに限らず、ガス圧力が０．０１５Ｐａ以上０．０８Ｐａ以下であればよい。
【００７９】
また、上記第１および第２実施形態では、ｐ側オーミック電極およびｎ側オーミック電極が実質的に窒化物系半導体レーザの端面まで延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ側オーミック電極およびｎ側オーミック電極の少なくとも一方が実質的に窒化物系半導体レーザの端面まで延びるように形成されていればよい。
【００８０】
また、上記第２実施形態では、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするエッチングによってＭＱＷ発光層の端面に凹凸形状を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、マイクロ波プラズマ、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマをプラズマ源とするエッチングを行ってもよい。
【００８１】
また、上記第２実施形態では、ＥＣＲプラズマをプラズマ源とするエッチングの雰囲気ガスとして窒素を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、Ａｒを用いてもよい。
【００８２】
また、上記第２実施形態では、ＥＣＲプラズマエッチングを行う装置としてＥＣＲ−スパッタ装置を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、ＥＣＲ−ＣＶＤ成膜装置を用いてもよい。
【００８３】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、ＭＱＷ発光層の端面の凹凸の高さは約１ｎｍである例を示したが、本発明はこれに限らず、ダメージの低いエッチングであれば、凹凸が大きいほど効果的であるが、Å（０．１ｎｍ）レベルの凹凸であっても井戸層が凸であるとともに、障壁層が凹という形状になっていれば有意な素子寿命延長効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【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の構造を説明するための斜視図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザの平面図である。
【図４】図１に示した窒化物系半導体レーザ部の端面を拡大した図である。
【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の製造プロセスを説明するための図である。
【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の製造プロセスを説明するための図である。
【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の製造プロセスを説明するための図である。
【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の製造プロセスを説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。
【図１２】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザの構造を説明するための斜視図である。
【図１４】図１３の２１０−２１０線に沿った断面図である。
【図１５】図１３に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザの平面図である。
【図１６】プラズマエッチングにおけるガス圧力と窒化物系半導体レーザの素子寿命との関係を示す図である。
【図１７】エージング時間と窒化物系半導体レーザの素子寿命との関係を示す図である。
【図１８】エッチングのガス圧力と井戸層のＩｎの組成とを変化させたときの窒化物系半導体レーザの素子寿命の変化を示す図である。
【図１９】井戸層のＩｎの組成と窒化物系半導体レーザの素子寿命との関係を示す図である。
【図２０】井戸層の厚みと窒化物系半導体レーザの素子寿命との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１２  ｎ型クラッド層
１３  ＭＱＷ発光層（発光層）
１３ａ  井戸層
１３ｂ  障壁層
１５  ｐ型クラッド層
１７  ｐ側オーミック電極（ｐ側電極）
２０  ｎ側オーミック電極（ｎ側電極）
１００、１０１  窒化物系半導体レーザ
【図１】
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【図２】
2008300700.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008300700.tif 000007
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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