(57)【要約】【課題】歩留りを向上することができる窒化物半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】第１導電型窒化物半導体層、活性層および第２導電型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層積層構造体を有する窒化物半導体レーザ素子であって、窒化物半導体層積層構造体はストライプ状導波路を有しており、窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部がＳｉ、ＯおよびＮを主成分とする埋め込み層により埋め込まれている窒化物半導体レーザ素子であることを特徴とする。【選択図】図１
2008130595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型窒化物半導体層、活性層および第２導電型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層積層構造体を有する窒化物半導体レーザ素子であって、前記窒化物半導体層積層構造体はストライプ状導波路を有しており、前記窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部がＳｉ、ＯおよびＮを主成分とする埋め込み層により埋め込まれていることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記埋め込み層を構成するＯの原子数をｘ、Ｎの原子数をｙとしたとき、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．４以上０．９５以下であ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】
前記ストライプ状導波路の両脇に、少なくとも前記活性層の一部を切る掘り込み部を設けたことを特徴とする、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】
前記掘り込み部は、前記ストライプ状導波路の側部から１μｍ以上９．５μｍ以下離れた位置から前記活性層を切っていることを特徴とする、請求項３に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、歩留りを向上することができる窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族元素であるＡｌ、ＧａまたはＩｎ等とＶ族元素であるＮとの化合物である窒化物半導体は、そのバンド構造や化学的安定性から、発光素子用またはパワーデバイス用の半導体材料として期待され、その応用が試みられてきた。特に、窒化物半導体を用いて、次世代の光学情報記録装置用光源として青色光を発光する窒化物半導体レーザ素子を作製する試みが盛んに行なわれている。
【０００３】
これらの窒化物半導体レーザ素子においては、近年、素子構造およびプロセスの両面から改善が進み、低出力駆動においては寿命に関する問題はほぼ解決されたものと考えられている。しかしながら、より高い信頼性を追及し、歩留りの改善等を通じて製造コストを低減することが事業を行なう上での大きな命題となっている。
【０００４】
図１５に、従来の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体レーザ素子５０は、ｎ型ＧａＮ基板５０１上に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、ｎ型ＧａＮからなる下部コンタクト層５０２、ｎ型ＧａＮとｎ型ＡｌＧａＮの超格子構造からなる下部クラッド層５０３、ｎ型ＧａＮからなる下部ガイド層５０４、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸活性層５０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなる電子オーバーフロー防止層５０６、ｐ型ＧａＮからなる上部ガイド層５０７、ｐ型ＧａＮとｐ型ＡｌＧａＮの超格子構造からなる上部クラッド層５０８およびｐ型ＧａＮからなる上部コンタクト層５０９がこの順序で積層された窒化物半導体層積層構造体５００を有している。
【０００５】
この窒化物半導体レーザ素子５０には、窒化物半導体層積層構造体の一部が上方に突出したストライプ状のリッジストライプ部５１０（上部クラッド層５０８の凸部とその上の上部コンタクト層５０９から構成されている部分）が形成されている。そして、そのリッジストライプ部５１０の下方に位置する活性層５０５の部分がストライプ状導波路５０５ａとなっている。
【０００６】
また、リッジストライプ部５１０の両側面および上部クラッド層５０８の上方への露出面がＳｉＯ2からなる絶縁性の埋め込み層５１１により埋め込まれていることによって多重量子井戸活性層５０５と平行な方向にステップ状の屈折率分布を作り付け、水平横モードの閉じ込めを行なっている。また、埋め込み層５１１は、電流狭窄層の役割も果たし、リッジストライプ部５１０の頂上のみから電流を供給することができる。なお、窒化物半導体レーザ素子５０に電流を供給するために、ｎ型ＧａＮ基板５０１の下面にｎ型用電極５１３が、上部コンタクト層５０９および埋め込み層５１１の上面にｐ型用電極５１２が形成されている。
【０００７】
この窒化物半導体レーザ素子５０においては、上記のステップ状の屈折率分布によって光閉じ込めを行ない、安定した水平横モードでのレーザ光の発振が得られている。
【非特許文献１】Jpn. J. Appl. Phys., Vol.37 (1998) pp.L309-L312
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＳｉＯ2からなる埋め込み層５１１は、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いたとしても、埋め込み層５１１を堆積すべき窒化物半導体表面に結晶欠陥等のダメージが与えられてしまい、たとえば、窒化物半導体レーザ素子のスロープ効率等に悪影響を与えることが懸念されている。
【０００９】
また、ＳｉＯ2からなる埋め込み層５１１に関連する問題点としては、窒化物半導体レーザ素子の製造工程上において剥がれを生じて電流リークが発生したり、埋め込み層５１１の上面に形成されるｐ型用電極５１２が剥がれるといった問題を引き起こすことがある。このような場合には、窒化物半導体レーザ素子の歩留りの低下が大きな問題となる。
【００１０】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、歩留りを向上することができる窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１導電型窒化物半導体層、活性層および第２導電型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層積層構造体を有する窒化物半導体レーザ素子であって、窒化物半導体層積層構造体はストライプ状導波路を有しており、窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部がＳｉ（ケイ素）、Ｏ（酸素）およびＮ（窒素）を主成分とする埋め込み層により埋め込まれている窒化物半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、埋め込み層を構成するＯの原子数をｘ、Ｎの原子数をｙとしたとき、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．４以上０．９５以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、ストライプ状導波路の両脇に、少なくとも活性層の一部を切る掘り込み部を設けることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、掘り込み部は、ストライプ状導波路の側部から１μｍ以上９．５μｍ以下離れた位置から活性層を切っていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、歩留りを向上することができる窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１７】
本発明者が、図１５に示す従来の窒化物半導体レーザ素子５０において、埋め込み層５１１と窒化物半導体との界面近傍を電子顕微鏡にて観察したところ、窒化物半導体表面が電気的に変質していることが確認できた。また、埋め込み層５１１の剥がれ等が生じやすい箇所について調査したところ、埋め込み層５１１で覆われるべき面のうち、平面と平面の接合部、すなわち、リッジストライプ部５１０の側面と上部クラッド層５０８の上面との接合部のような屈曲した部分が問題となりやすいことがわかった。このような現象の起こった地点の状態を観察したり、前後の履歴等を調査したところ、現象の生じる原因は、窒化物半導体レーザ素子の製造工程上、欠くべからざる水洗や超音波洗浄などにおいて、水分が埋め込み層５１１中若しくは、埋め込み層５１１と窒化物半導体との界面に浸透したり、雰囲気中の水蒸気を吸収したりした後に、熱処理等の熱サイクルが施されることで膨張することが考えられた。
【００１８】
このような箇所で埋め込み層５１１の剥がれ等を防止するには水分の浸透を防ぐために埋め込み層５１１の厚さを厚くする等の対応も考えられる。しかしながら、埋め込み層５１１の厚さを厚くした場合にはリッジストライプ部５１０にかかる応力により窒化物半導体レーザ素子のレーザ特性に悪影響が生じたり、熱はけが悪くなることにより高出力化のための設計が難しくなるなどの問題が生じることが懸念される。また、この場合には窒化物半導体表面へのダメージの低減は期待することができない。このため、本発明者は埋め込み層５１１を構成する材料そのものの信頼性を高めることが必要であると考え、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
【００１９】
図１に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の好ましい一例の模式的な斜視断面図を示す。この窒化物半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１の第一主面上に、ｎ型ＧａＮからなる下部コンタクト層１０２、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる下部クラッド層１０３、ｎ型ＧａＮからなる下部ガイド層１０４、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但し、ｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる蒸発防止層１０６、ｐ型ＧａＮからなる上部ガイド層１０７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる上部クラッド層１０８、およびｐ型ＧａＮからなる上部コンタクト層１０９が順に積層された窒化物半導体層積層構造体１００を有している。
【００２０】
窒化物半導体レーザ素子１０の窒化物半導体層積層構造体１００の上部にはリッジストライプ部１１０が形成されている。リッジストライプ部１１０は、上部クラッド層１０８の凸部と上部コンタクト層１０９とから構成されている。そして、そのリッジストライプ部１１０の下方に位置するストライプ状の活性層１０５の部分がストライプ状導波路１０５ａとなっている。
【００２１】
また、窒化物半導体層積層構造体１００の一部が埋め込み層１１１によって埋め込まれており、埋め込み層１１１はリッジストライプ部１１０の側面１１０ａ、１１０ｂに接するように形成されている。また、上部コンタクト層１０９の上面にはｐ型用電極１１２が形成されており、ｎ型ＧａＮ基板１０１の第二主面上にはｎ型用電極１１３が形成されている。
【００２２】
ここで、本発明において、埋め込み層１１１は、Ｓｉ、ＯおよびＮを主成分とする材料から形成されていることを特徴とする。Ｓｉ、ＯおよびＮを主成分とする材料からなる埋め込み層１１１を用いた場合には、埋め込み層１１１における水分の透過を大幅に低減することができることが報告されている（繊維学会誌, Vol.59, No.12, pp.P407-P411(2003)等参照）。このことから、埋め込み層１１１にＳｉＯxＮ1-x（ただし、０＜ｘ＜１）を用いた場合には、窒化物半導体製造上の水洗工程および雰囲気中の水蒸気に対する埋め込み層１１１の耐性を高めることができ、埋め込み層１１１の剥がれを抑制できることが期待できる。また、埋め込み層１１１にＳｉＯxＮ1-xを用いた場合には、その作製過程における雰囲気ガスの窒素分圧を高めることができ、窒素抜けに起因する窒化物半導体のダメージを低減することができる。さらに、窒化物半導体レーザ素子の駆動中においても、埋め込み層１１１中に窒素が存在することが窒化物半導体からの窒素抜けの観点から好ましい。そのため、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、歩留りを向上することができ、製造コストを低減することが可能となる。
【００２３】
また、本発明において、「Ｓｉ、ＯおよびＮを主成分とする」とは、埋め込み層１１１を構成するＳｉの原子数、Ｏの原子数およびＮの原子数の総和が埋め込み層１１１を構成する元素全体の原子数の９０％以上であることを意味する。なお、埋め込み層１１１には、Ｓｉ、ＯおよびＮ以外にも、たとえば希ガス元素の原子、炭素原子または金属原子などが含まれ得る。
【００２４】
また、埋め込み層１１１を構成するＯの原子数をｘ、Ｎの原子数をｙとしたとき、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．４以上０．９５以下であることが好ましい。ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．４未満である場合には埋め込み層１１１の剥がれを抑制できる効果が十分に得られないおそれがあり、０．９５を超えた場合には埋め込み層１１１の透明度が低下して光の吸収量が大きくなり、本発明の窒化物半導体レーザ素子の特性に悪影響を与えるおそれがある。また、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．４以上０．９５以下である場合には、本発明の窒化物半導体レーザ素子の特性にほとんど影響を与えることなく、埋め込み層１１１の剥がれを特に抑制できる傾向にある。
【００２５】
また、本発明においては、たとえば図１に示すように、ストライプ状導波路１０５ａの両脇に、窒化物半導体層積層構造体１００の一部が除去されて掘り込まれた少なくとも活性層１０５の一部を切る掘り込み部１１６を設けることが好ましい。このような掘り込み部１１６を設けた場合には、活性層１０５の寄生容量を減少させることができるため、本発明の窒化物半導体レーザ素子の高速応答特性を向上できることが期待される。また、リッジストライプ部１１０からのモレ光が外部に出力されるのを防止して、ＦＦＰ（Far Field Pattern）の整形効果を持たせることができる傾向にある。
【００２６】
また、掘り込み部１１６は、ストライプ状導波路１０５ａの側部から距離Ｄだけ離れた位置から活性層１０５を切っており、その距離Ｄは、１μｍ以上９．５μｍ以下であることが好ましい。上記の距離Ｄが１μｍ未満である場合にはＦＦＰの半値幅や発振閾値等の本発明の窒化物半導体レーザ素子の特性に悪影響を与えるおそれがあり、上記の距離Ｄが９．５μｍを超えている場合には寄生容量低減の効果は得られると期待されるが、ＦＦＰの整形効果を持たせることができなくなる傾向にある。また、上記の距離Ｄが１μｍ以上９．５μｍ以下である場合には、本発明の窒化物半導体レーザ素子の高速応答特性を向上することが期待できるとともにＦＦＰの整形効果を持たせることができる傾向が大きくなる。
【００２７】
また、掘り込み部１１６は、活性層１０５を構成する量子井戸層の少なくとも１層を完全に切断している必要があり、活性層１０５を構成する量子井戸層のすべてを切断していることが好ましい。活性層１０５を構成する量子井戸層のすべてが切断されている場合には、活性層１０５の１層が切断されている場合と比較して寄生容量が小さくなるのみならず、ＦＦＰの整形効果が大きくなる傾向にある。
【００２８】
また、活性層１０５の切断面１０５ｂと活性層１０５とが為す角度αは４°以上であることが好ましい。上記の角度αが４°以上である場合には、活性層１０５から漏れ出た光がレーザ光のＦＦＰを乱す割合が小さくなる傾向にある。
【００２９】
なお、本発明においては、図１に示すように、ストライプ状導波路１０５ａの両脇に掘り込み部１１６を設けていることが好ましいが、特に設けられていなくてもよい。
【００３０】
以下、図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子１０の製造方法の好ましい一例について説明する。まず、図２の模式的断面図に示すように、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１の第一主面上に、たとえば０．１〜１０μｍの厚さのｎ型ＧａＮからなる下部コンタクト層１０２、たとえば０．５〜３．０μｍの厚さのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる下部クラッド層１０３、たとえば０．２μｍ以下の厚さのｎ型ＧａＮからなる下部ガイド層１０４、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但し、ｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる蒸発防止層１０６、たとえば０．２μｍ以下の厚さのｐ型ＧａＮからなる上部ガイド層１０７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる上部クラッド層１０８およびｐ型ＧａＮからなる上部コンタクト層１０９をＭＯＣＶＤ法によりこの順序で積層することによって、窒化物半導体層積層構造体１００を形成する。
【００３１】
次に、図３の模式的断面図に示すように、ＳｉＯ2等からなるマスク材１１５をスパッタリング法または真空蒸着法等により上部コンタクト層１０９上に形成する。続いて、図４の模式的断面図に示すように、フォトリソグラフィ工程を利用してたとえば幅１〜３μｍのストライプ状のレジスト１１４をマスク材１１５上に形成する。
【００３２】
そして、図５の模式的断面図に示すように、ＣＨＦ3等のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）またはウェットエッチングにより、マスク材１１５をストライプ状に加工した後にレジスト１１４を剥離する。その後、図６の模式的断面図に示すように、たとえばＳｉＣｌ4やＣｌ2ガスを用いたＲＩＥ等により、上部クラッド層１０８の一部および上部コンタクト層１０９の一部を除去してリッジストライプ部１１０を形成する。
【００３３】
ここで、本発明においては、上部クラッド層１０８の成長方向を正としたとき、上部クラッド層１０８の下面から上部クラッド層１０８の層厚方向に−０．２μｍ以上０．２μｍ以下の位置で上記除去を停止することが好ましい。ここで、上記除去を正の位置で停止した場合には、窒化物半導体レーザ素子の発振閾値は上昇する傾向にあるが、キンクレベルは向上する利点があり、負の位置で停止した場合にはキンクレベルは低下する傾向にあるが発振閾値は低下する利点がある。しかしながら、上記除去を上部クラッド層１０８の下面から上部クラッド層１０８の層厚方向に−０．２μｍよりも小さい位置または０．２μｍよりも大きい位置で停止させた場合には、本発明の窒化物半導体レーザ素子のＦＦＰ等の光学特性を制御することが難しくなる傾向にある。
【００３４】
なお、本発明においては、図３に示すマスク材１１５の形成前にたとえば図１３（ａ）の模式的断面図に示すようにＰｄやＮｉ等を主成分とするｐ型用電極層１１２ａの少なくとも一部を真空蒸着法等により形成し、その後、図１３（ｂ）の模式的断面図に示すように、フォトリソグラフィ工程を利用してマスク材１１５を形成し、その後、ｐ型用電極層１１２ａ、上部コンタクト層１０９および上部クラッド層１０８の一部をそれぞれエッチング等により除去することによって、リッジストライプ部１１０を形成してもよい。
【００３５】
次に、図７の模式的断面図に示すように、リッジストライプ部１１０上を覆うようにたとえば幅３〜２０μｍのレジスト１１８を形成する。その後、少なくとも活性層１０５までをドライエッチング等により除去して、図８の模式的断面図に示す掘り込み部１１６を形成した後にレジスト１１８を剥離する。
【００３６】
また、本発明においては、図１４（ａ）の模式的断面図に示すように、上部コンタクト層１０９の積層後にたとえば幅３〜２０μｍのレジスト１１８を上部コンタクト層１０９上に形成し、その後、エッチング等によって窒化物半導体層積層構造体１００の一部を除去した後にレジスト１１８を剥離し、続いて、図１４（ｂ）の模式的断面図に示す除去されていない領域の中央にストライプ状のレジスト１１４を形成した後にエッチング等により窒化物半導体層積層構造体１００の一部を除去することによって、リッジストライプ部１１０とその両脇の掘り込み部１１６とを一度に形成することができる。この場合、掘り込み部１１６の形成のための窒化物半導体層積層構造体１００の除去量は、リッジストライプ部１１０の形成のための窒化物半導体層積層構造体１００の除去量を考慮して決定される。なお、この方法においても、レジスト１１８の形成前にｐ型用電極層１１２ａの少なくとも一部を形成してもよいことは言うまでもない。
【００３７】
次に、図９の模式的断面図に示すように、たとえば０．１μｍ〜０．３μｍの厚さの埋め込み層１１１を形成することによって、リッジストライプ部１１０を埋め込む。ここで、埋め込み層１１１の形成方法としては、たとえば、各種のスパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いることができる。これらの方法においてはたとえば埋め込み層１１１の形成に用いられるガスの組成を変化させること等によって埋め込み層１１１の組成をコントロールすることが可能である。
【００３８】
続いて、図１０の模式的断面図に示すように、埋め込み層１１１の全面にレジスト１１７を塗布する。このとき、レジスト１１７は、リッジストライプ部１１０の上部のような尖った地点においては薄く塗布されるため、レジスト１１７の全面に微弱な露光を施してレジスト１１７の上部を溶解させることにより、図１１の模式的断面図に示すように、リッジストライプ部１１０の上部の埋め込み層１１１の表面のみを露出させることが可能となる。
【００３９】
その後、ＨＦまたはＢＨＦ等を用いてリッジストライプ部１１０の上部の埋め込み層１１１およびマスク材１１５のみを溶解させた後に、レジスト１１７を剥離することによって、図１２の模式的断面図に示すように、リッジストライプ部１１０の上面を露出させることができる。
【００４０】
なお、リッジストライプ部１１０の形成にレジストを用いた場合には、溶剤でレジストを溶解させてリフトオフすることでリッジストライプ部１１０の頂上を露出させることも可能である。
【００４１】
続いて、Ｎｉ膜／Ａｕ膜、またはＰｄ膜／Ｍｏ膜／Ａｕ膜等を埋め込み層１１１の上から真空蒸着法等により形成し、図１に示すｐ型用電極１１２を形成する。なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、リッジストライプ部１１０の形成前にｐ型用電極層１１２ａを形成した場合には、外部から電力を供給するためのパッド電極としてＭｏ膜／Ａｕ膜、またはＷ膜／Ａｕ膜等を形成してもよい。また、埋め込み層１１１と、ｐ型用電極１１２またはパッド電極との密着性に問題がある場合には、これらの電極と埋め込み層１１１との間に密着層を挿入してもよい。埋め込み層１１１の形成後に密着層を形成し、その後リッジストライプ部１１０の上面を露出させれば容易にこのような構造を作製することが可能である。また、パッド電極の大きさは適宜調整することができる。後述するチップ化を行なう際に、パッド電極が分割面に近い領域にある場合には、電流リークや電極剥がれの危険性があるため、このような危険性を防止できる効果がある。パッド電極の大きさは、フォトリソグラフィ工程を利用したリフトオフまたはエッチングにより調整することが可能である。
【００４２】
ｐ型用電極１１２の形成後、基板１０１の裏面となる第二主面を研磨や研削することにより厚みを１００〜２００μｍ程度に減少させ、研磨や研削を行った面にＨｆ膜／Ａｌ膜、またはＴｉ膜／Ａｌ膜等をこの順に真空蒸着法等で形成すること等により、図１に示すｎ型用電極１１３を形成する。また、マウントを容易にするために、ｎ型用電極１１３上にＡｕ等のパッド電極を設けてもよい。
【００４３】
続いて、リッジストライプ部１１０にほぼ垂直に劈開することによって、その劈開面が共振器端面（ミラー面）となるたとえば幅５００〜８００μｍの複数のレーザバーを形成する。劈開の方法としては、たとえばスクライブ／ブレーク法またはレーザスクライブによる活断等を用いることができる。また、ミラー面はエッチング等によっても形成することができる。
【００４４】
その後、レーザバーのリア側に２層以上の積層体からなる高反射膜を形成し、フロント側には１層以上の積層体からなる低反射膜を形成して、レーザ光を共振器のフロント側から取り出せるようにする。
【００４５】
最後に、上記のレーザバーを、幅２００〜３００μｍ程度のチップに分割することによって、図１に示す本発明の窒化物系半導体レーザ素子１０が得られる。このようにして得られた本発明の窒化物系半導体レーザ素子１０は、ステム上にマウントされ、ワイヤにより外部電源がｐ型用電極１１２およびｎ型用電極１１３に接続され、キャップが施されることによって半導体レーザ装置として提供することができる。
【００４６】
なお、上記においては、基板１０１の材料としてｎ型ＧａＮを用いているが、本発明においては、ｎ型ＧａＮのみならず、窒化物半導体層を積層して窒化物半導体層積層構造体を形成することができるものであれば、たとえばサファイアまたはＳｉＣ（炭化ケイ素）等を用いてもよい。
【００４７】
また、上記においては、下部クラッド層１０３の材料としてｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎを用いているが、本発明においては、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎのみならず、ｎ型ＧａＮとｎ型ＡｌＧａＮとの超格子構造、または何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせる等、所望の光学特性に合うものを用いてもよい。
【００４８】
また、上記においては、下部ガイド層１０４および上部ガイド層１０７の材料としてそれぞれｎ型ＧａＮおよびｐ型ＧａＮが用いられているが、本発明においては、ｎ型ＧａＮおよびｐ型ＧａＮのみならず、ｎ型またはｐ型のＩｎＧａＮまたはＡｌＧａＮ等を用いることができ、下部ガイド層１０４および上部ガイド層１０７は、設計上必要なければ形成しなくてもよい。
【００４９】
また、上記においては、蒸発防止層１０６の材料としてｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎが用いられているが、本発明においては、活性層１０５の成長後、上部クラッド層１０８が成長するまでの間に活性層１０５が劣化するのを防止する役割を果たせる材料であれば、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ以外のものを用いてもよい。
【００５０】
また、上記においては、上部クラッド層１０８の材料としてｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎが用いられているが、本発明においては、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎのみならず、ｐ型ＧａＮとｐ型ＡｌＧａＮとの超格子構造、または何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせる等、所望の光学特性に合うものを用いることができる。
【００５１】
また、上記においては、上部コンタクト層１０９の材料としてｐ型ＧａＮが用いられているが、本発明においては、ｐ型ＧａＮのみならず、ｐ型ＩｎＧａＮ、ｐ型ＧａＩｎＮＡｓまたはｐ型ＧａＩｎＮＰ等を用いてもよい。
【００５２】
また、上記においては、主に光ピックアップに用いられる窒化物半導体レーザ素子について説明したが、本発明の窒化物半導体レーザ素子は他の用途にも用いることができる。たとえば、照明用に用いられるブロードエリア型窒化物半導体レーザ素子は、ＦＦＰ等の光学特性の制御に係る制約は弱いものの、出力が数Ｗと大変な高出力であるため温度上昇も大きく、水分等の浸透により埋め込み層が剥がれる危険性も大きくなる。したがって、ブロードエリア型窒化物半導体レーザ素子のリッジストライプ部の両脇に上記の埋め込み層を設け、窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部をＳｉ、ＯおよびＮを主成分とする埋め込み層により埋め込むことによって、窒化物半導体レーザ素子の信頼性向上が期待できる。また、ブロードエリア型窒化物半導体レーザ素子の作製方法については、本明細書中のリッジストライプ部の形成において、リッジストライプ部の幅を１０〜１００μｍとすれば良く、特に詳細な説明は省略される。
【００５３】
また、上記においては、リッジストライプ型の窒化物半導体レーザ素子を例にとって述べたが、リッジストライプ型以外にもＢＨ型やＲｉＳ型等の窒化物半導体レーザ素子に本発明を適用することも可能である。
【００５４】
また、本発明においては、上記の窒化物半導体層積層構造体を構成する窒化物半導体層のｐ型とｎ型の導電型を入れ替えてもよいことは言うまでもない。
【００５５】
今回開示された実施の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。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、歩留りを向上することができる窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の好ましい一例の模式的な斜視断面図である。
【図２】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図３】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図４】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図５】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図６】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図７】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図８】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図９】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１０】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１１】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１２】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１３】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の他の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１４】図１に示す本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の他の一例の一部を示す模式的な断面図である。
【図１５】従来の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０，５０  窒化物半導体レーザ素子、１００，５００  窒化物半導体層積層構造体、１０１  基板、１０２，５０２  下部コンタクト層、１０３，５０３  下部クラッド層、１０４，５０４  下部ガイド層、１０５，５０５  活性層、１０５ａ，５０５ａ  ストライプ状導波路、１０５ｂ  切断面、１０６  蒸発防止層、１０７，５０７  上部ガイド層、１０８，５０８  上部クラッド層、１０９，５０９  上部コンタクト層、１１０，５１０  リッジストライプ部、１１０ａ，１１０ｂ  側面、１１１，５１１  埋め込み層、１１２，５１２  ｐ型用電極、１１２ａ  ｐ型用電極層、１１３，５１３  ｎ型用電極、１１４，１１７，１１８  レジスト、１１５  マスク材、１１６  掘り込み部、５０１  ｎ型ＧａＮ基板、５０６  電子オーバーフロー防止層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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