(57)【要約】【課題】窒化物半導体レーザ素子において良好な光閉じ込めを実現し、リッジ両側の保護膜の密着性を確保し、投入電流に対する出力特性を向上させ、低閾値で長寿命の窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。【解決手段】基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、前記リッジ側面から、該リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、単結晶の第１膜と、多結晶又はアモルファスを含有する第２膜とが窒化物半導体層側からこの順に形成されてなる絶縁性保護膜を備えている窒化物半導体レーザ素子。【選択図】図１Ａ
2008182202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジ側面から、該リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、単結晶の第１膜と、多結晶又はアモルファスを含有する第２膜とが窒化物半導体層側からこの順に形成されてなる絶縁性保護膜を備え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】
基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジ側面から、該リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、六方晶構造の結晶を含有する第１膜と、多結晶又はアモルファスの第２膜とが窒化物半導体層側からこの順に形成されてなる絶縁性保護膜を備え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３】
第１膜は、六方晶構造の結晶からなる請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
第１膜は、Ｍ軸配向をした六方晶構造を含有する請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
第１膜は、第２膜よりも薄膜である請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
絶縁性保護膜は、総膜厚１０００Å〜５０００Åであり、第１膜は、１０００Å以下の膜厚である請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
窒化物半導体層の表面は、Ｃ面である請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
第１膜は、Ａ軸配向をした膜である請求項１、５〜７のいずれか１つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
第１膜はＡｌ2Ｏ3であり、窒化物半導体層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ≦１）であり、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ[０００２]//Ａｌ2Ｏ3[１−２１０]及びＧａＮ[１１−２０]//Ａｌ2Ｏ3[１０−１０]に配向した結晶を含有する請求項１〜８のいずれか１つ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、より詳細には、リッジ導波路構造を有した窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ≦１）を含む化合物半導体によって形成されており、これを用いた半導体レーザ素子は、次世代ＤＶＤなどの大容量・高密度の情報記録・再生が可能な光ディスクシステムへの利用、パーソナルコンピュータ等の電子機器への利用に対する要求が高まりつつある。このため、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子の研究は、盛んに行われている。
また、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子は、紫外域から赤色に至るまで、幅広い可視光の波長域での発振が可能と考えられていることから、その応用範囲は、レーザプリンタ、レーザディスプレイ、光ネットワークの光源など、多岐にわたるものと期待されている。
【０００３】
特に、半導体レーザ素子の構造に関しては、種々の研究がなされており、横モードの好適な制御を可能にする構造、低消費電力化、高出力化、高信頼性、小型化、長寿命化などを図るための構造などが提案されている。なかでも、特に有望視されている構造として、リッジ導波路構造を有するものがある。このような構造の半導体レーザ素子は、通常、リッジ側面から、リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、光閉じ込めを行うために、保護膜が形成されている（例えば、特許文献１〜３）。
このような絶縁性保護膜は、窒化物半導体層との屈折率差、密着性などを考慮して選択されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８３８４５号
【特許文献２】特開平１０−２７０７９２号
【特許文献３】特開２００６−２４７０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、屈折率を考慮して保護膜を選択した場合であっても、その保護膜は、必ずしも窒化物半導体層との密着性が良好ではないことがある。また、窒化物半導体層との密着性が良好な保護膜を選択した場合であっても、光閉じ込めが良好ではないこともあり得る。従って、密着性及び光閉じ込めの双方において、長期間の連続駆動にわたって良好に機能し続ける保護膜を形成することが窒化物半導体レーザ素子には必要とされる。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、特に、窒化物半導体レーザ素子において良好な光閉じ込めを実現し、リッジ両側の保護膜の密着性を確保し、投入電流に対する出力特性を向上させ、低閾値で長寿命の窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジ側面から、該リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、単結晶の第１膜と、多結晶又はアモルファスを含有する第２膜とが窒化物半導体層側からこの順に形成されてなる絶縁性保護膜を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の窒化物半導体レーザ素子は、基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記リッジ側面から、該リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、六方晶構造の結晶を含有する第１膜と、多結晶又はアモルファスの第２膜とが窒化物半導体層側からこの順に形成されてなる絶縁性保護膜を備えていることを特徴とする。
【０００９】
これらの窒化物半導体レーザ素子では、第１膜は、六方晶構造の結晶からなることが好ましく、さらに、Ｍ軸配向をした六方晶構造を含有することが好ましい。
また、第１膜は、第２膜よりも薄膜であることが好ましい。
さらに、絶縁性保護膜は総膜厚１０００Å〜５０００Åであり、第１膜は１０００Å以下の膜厚であることが好ましい。
【００１０】
また、窒化物半導体層の表面は、Ｃ面であることが好ましく、第１膜は、Ａ軸配向をした膜であることがより好ましい。
さらに、第１膜はＡｌ2Ｏ3であり、窒化物半導体層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ≦１）であり、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ[０００２]//Ａｌ2Ｏ3[１−２１０]及びＧａＮ[１１−２０]//Ａｌ2Ｏ3[１０−１０]に配向した結晶を含有することが好ましい。
【００１１】
なお、本発明は、窒化物半導体レーザ素子の製造方法として、
基板と、該基板上に積層され、その表面にリッジを有する窒化物半導体層と、該窒化物半導体層と電気的に接続する電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
窒化物半導体の表面をドライエッチング、続いてウェットエッチングすることによりリッジを形成し、
該リッジ側面から、リッジ両側の窒化物半導体層の表面にわたって、単結晶の第１膜を形成し、
前記第１膜の上に、多結晶又はアモルファスを含有する第２膜を形成して、絶縁性保護膜を形成することを特徴とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、窒化物半導体レーザ素子において良好な光閉じ込めを実現しながら、窒化物半導体層とリッジ両側の保護膜との間の応力を最小化し、密着性を確保することができる。その結果、窒化物半導体層の割れや保護膜の剥がれを防止することができ、ひいては、投入電流に対する出力特性を向上させ、低閾値かつ長寿命で安定した電流駆動を示す窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、主として、基板、窒化物半導体層、電極及び絶縁性保護膜を含んで構成される。
絶縁性保護膜は、埋込膜とも称されるものであり、通常、窒化物半導体層の表面及び／又はリッジの側面にわたって形成されている。つまり、窒化物半導体層上であって、窒化物半導体層と、後述する電極とが直接接触して、電気的な接続をとる領域以外の領域に形成されている。なお、窒化物半導体層と電極との接続領域としては、特にその位置、大きさ、形状等は限定されず、窒化物半導体層の表面の一部、例えば、窒化物半導体層の表面に形成されるストライプ状のリッジ上面のほぼ全面又はリッジ上面のほぼ全面からその両側にわたる部分が例示される。ここで、絶縁性とは、窒化物半導体レーザ素子の駆動時に、選択的にリッジの窒化物半導体層と電極との接続領域から電流を流すことができることを意味する。ただし、この絶縁性保護膜は、ショートしない程度の電流であれば、導通するものであってもよい。
【００１４】
絶縁性保護膜は、一般に、窒化物半導体層よりも屈折率が小さな絶縁材料によって形成されている。具体的には、屈折率が２．４以下のものが適している。屈折率は、エリプソメトリーを利用した分光エリプソメータ、具体的には、Ｊ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭ社製のＨＳ−１９０等を用いて測定することができる。例えば、絶縁性保護膜は、単結晶の第１膜と、多結晶又はアモルファスの第２膜とが窒化物半導体層上にこの順に形成された多層膜として構成されている。具体的には、図９（ａ）〜（ｄ）に示したように、リッジの側面を完全に被覆するか否かにかかわらず、第１膜１５ｂが第２膜１５ａから一部を露出するように積層された状態（図９（ａ）、（ｂ））、第１膜１５ｂが第２膜１５ａに完全に被覆された積層状態（図９（ｃ）、（ｄ））等が挙げられる。絶縁性保護膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の酸化物、窒化物、酸化窒化物等の絶縁膜から選択される。リッジの側面から、リッジの両側の窒化物半導体表面にわたって保護膜が形成されていることにより、窒化物半導体層、特にｐ側半導体層に対する屈折率差を確保して、活性層からの光の漏れを制御することができる。また、リッジ内に効率的に光閉じ込めができるとともに、リッジ基底部近傍における絶縁性をより確保することができ、リーク電流の発生を回避することができる。
【００１５】
このような作用を十分効果的に発揮させるためには、窒化物半導体層に対して、応力を生じさせることなく、密着性が良好であることも要求される。それには、窒化物半導体層とリッジ両側の絶縁性保護膜との間の応力を最小化し、密着性を確保することによって、窒化物半導体層の割れや絶縁性保護膜の剥がれを防止することが必要である。本発明では窒化物半導体層上に上述した第１膜と第２膜をこの順に形成することによって、窒化物半導体層と絶縁性保護膜との熱膨張係数や格子定数の差異によって発生する応力を抑制することができる。
【００１６】
第１膜は、絶縁体又は誘電体からなる単結晶の膜であればよい。このように、単結晶の膜を形成することにより、窒化物半導体の結晶に対応して、均一に配向させることができ、窒化物半導体層に対する応力を最小限に止めることができる。特に、窒化物半導体層がＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ≦１）からなり、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ[０００２]及びＧａＮ[１１−２０]に対して、第１膜が、それぞれ[１−２１０]及び[１０−１０]に配向していることが好ましい。さらに、窒化物半導体層がＧａＮからなり、ＧａＮ[０００２]及び[１１−２０]に対して、第１膜が、それぞれ、[１−２１０]及び[１０−１０]に配向していることが好ましい。つまり、Ｃ軸及びＡ軸の窒化物半導体層に対して、Ａ軸及びＭ軸の第１膜が形成されていることが好ましい。第１膜は、例えば、Ａｌ酸化物（例えば、Ａｌ2Ｏ3）、Ｇａ酸化物、Ａｌ窒化物（例えば、ＡｌＮ）からなる群から選択されることが好ましい。
第１膜がＡｌ2Ｏ3（アルミナ）であって、窒化物半導体層の表面であるＣ面に対して、その上に形成されるこのＡｌ2Ｏ3がＡ軸配向又はＭ軸配向している結晶、特にＡ軸配向している結晶を含有していることがより好ましい。
また、別の観点から、第１膜は、六方晶の結晶を含有していることが好ましい。六方晶の結晶は、代表的には、ＡｌＮの結晶構造が挙げられる。  
【００１７】
第２膜は、絶縁体又は誘電体からなる多結晶又はアモルファスの膜であればよく、例えば、Ｚｒ酸化物（例えば、ＺｒＯ2）、Ｓｉ酸化物（例えば、ＳｉＯ2）等が挙げられる。また、その成膜方法によって、多結晶又はアモルファスの膜とすることができるものを用いてもよい。なお、第２膜は、積層構造でもよい。この場合、その材料又は組成、結晶系、成膜方法等のいずれか又は２以上が異なる膜の積層構造とすることができる。第１膜がＡｌ2Ｏ3（アルミナ）である場合には、第２膜はＺｒＯ2であることが密着性もよく好ましい。
【００１８】
ここで、上述した第１膜及び第２膜の結晶性は、電子線による回折像によって容易に判定することができる。一般に、材料の結晶度合いの大きさによって、単結晶、多結晶、アモルファスに分類される。単結晶は、材料中で格子定数の変動が略なく、格子面傾斜が略ないものである。言い換えると、材料中で原子配列が規則的に並び、長距離的な秩序が保たれたものであり、格子定数の変動がほぼなく、格子面傾斜がほぼないものである。多結晶とは、多数の微小な単結晶、すなわち微結晶から構成されているものである。アモルファスは、結晶におけるような周期的構造をもたないもの、つまり原子配列が不規則、長距離秩序がないものを意味する。
【００１９】
これらの材料に電子線を入射することによって、格子定数の大きさと面方向に対応して、電子線回折像が規則正しく表れることが知られている。例えば、単結晶の場合は、結晶面が略そろっているため、図８Ａのように規則正しく回折点が並んでいる。多結晶の場合は、微結晶から構成されるため、それぞれの格子面の向きがそろっておらず、図８Ｂのように回折点が複雑に合わさった状態でみられたり、デバイリングがみられたりする。一方、アモルファスの場合、原子配列が長距離に周期的な構造をもたないため、電子線回折がおこらない。したがって、回折像に回折点はなく、図８Ｃのようになる。
【００２０】
第１膜は、第２膜よりも薄膜であることが好ましい。これによって、保護膜の応力を効果的に抑制することができる。例えば、絶縁性保護膜は、１０００Å〜５０００Å程度の総膜厚であることが好ましい。この保護膜の総膜厚が１０００Å以上あることで光閉じ込めの効果を有し、かつ電極による光吸収を防止することができる。また、この保護膜の総膜厚が５０００Å以下であることで応力による保護膜の剥がれや割れを抑止することができる。第１膜は、絶縁性保護膜の５〜３０％程度の膜厚、さらに好ましくは７〜２０％程度の膜厚であることが適している。具体的には、第１膜は、１０００Å程度以下、さらに好ましくは５００Å程度以下が挙げられる。
【００２１】
なお、絶縁性保護膜は、通常、リッジ側面及び窒化物半導体層表面に形成されるため、成膜装置及び方法などによって、両者における膜厚に差異が生じる場合がある。例えば、図９（ａ）（ｅ）に示したように、絶縁性保護膜、第１膜又は第２膜の高さＷ（Ｗｂ、Ｗａ）と幅Ｙ（Ｙｂ、Ｙａ）との比は、１〜２：１程度、好ましくは２：１程度である。つまり、幅Ｙが高さＷの半分程度の膜厚となり得る。
【００２２】
例えば、絶縁性保護膜を形成する多層膜において、窒化物半導体層に接触する第１膜が多結晶又はアモルファスの積層膜では、窒化物半導体層との密着性が不十分となり、該保護膜の剥がれが生じることになる。これでは、窒化物半導体レーザ素子の長寿命を確保することができない。また、保護膜を単結晶の単層構造とすれば、保護膜と窒化物半導体との間の応力が大きくなる。そのため、所望の膜厚を確保しようとすれば窒化物半導体層に割れが生じたり、窒化物半導体レーザ素子の劣化速度が大きくなる。一方、本発明のように、保護膜を窒化物半導体層側から順に単結晶の第１膜と、多結晶又はアモルファスの第２膜とを組み合わせて積層した構成とすることにより、このような課題を解消することができる。
【００２３】
絶縁性保護膜は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の２種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と酸化処理（熱処理）とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。
【００２４】
特に、単結晶の膜を得るためには、ＥＣＲプラズマスパッタ法を用いることが適している。その成膜条件は、酸化膜では成膜中に、単結晶膜の原料からなるターゲット表面を十分に酸化させることができる酸素流量とすることが適している。例えば、マイクロ波電力３００〜８００Ｗ、ＲＦ電力３００〜８００Ｗ、アルゴン流量１０〜４０ｓｃｃｍの場合に、酸素流量を１０〜２０ｓｃｃｍとすることが好ましい。あるいは、窒化膜では、例えば、マイクロ波電力３００〜８００Ｗ、ＲＦ電力３００〜８００Ｗ、アルゴン流量１０〜４０ｓｃｃｍの場合に、窒素流量を５〜２０ｓｃｃｍとすることが適している。
また、多結晶又はアモルファスの膜を得るためには、ＥＣＲプラズマスパッタ法を用いて、その成膜条件は、成膜中に、多結晶又はアモルファスの原料からなるターゲット表面を酸化させることができない酸素流量とすることが適している。例えば、マイクロ波電力３００〜８００Ｗ、ＲＦ電力３００〜８００Ｗ、アルゴン流量１０〜４０ｓｃｃｍの場合には、酸素流量を３〜８ｓｃｃｍとすることが好ましい。
【００２５】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、例えば、図１Ａに示したように、第１主面と第２主面の２つの主面を有する基板１０上に、窒化物半導体層として、ｎ側半導体層１１、活性層１２、ｐ側半導体層１３がこの順に形成されている。窒化物半導体の表面にはリッジ１４が形成されており、リッジ１４の側面から、窒化物半導体層の表面にわたって上述した絶縁性保護膜１５が第１膜１５ｂ、第２膜１５ａの２層構造で形成されている。
リッジ１４上面にはｐ側電極１６が形成されている。また、窒化物半導体層の一部を厚さ方向に除去して、ｎ側半導体層１１に接触するようにｎ側電極１９が形成されている。
また、窒化物半導体層の側面から、上面にかけて、窒化物半導体層を保護するための別の保護膜１７が形成されている。絶縁性保護膜１５、ｐ側電極１６及び保護膜１７の上面には、ｐパッド電極１８が形成されている。
【００２６】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の別形態としては、図１Ｂに示したように、ｐ側電極１６とｎ側電極１９は、基板１０に対して異なる主面側に形成されている。例えば、基板１０の第１主面上にｎ側半導体層１１、活性層１２、ｐ側半導体層１３がこの順に形成されており、ｐ側半導体層１３上にｐ側電極１６が形成されている。また、基板１０の第２主面側に、ｎ側電極１９が形成されている。
【００２７】
なお、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、４２０ｎｍ程度以上の波長のレーザ光を照射する素子であってもよいが、４２０ｎｍ程度以下の波長のレーザ光を照射する素子である場合に、特に有利である。つまり、一般に絶縁性保護膜として用いられている酸化膜（例えば、ＺｒＯ２）は、酸素と酸化膜を構成する他の元素との結合力が弱いために、酸素が、窒化物半導体を構成する元素（例えば、Ｇａ）と結合しやすいと考えられ、その結果、絶縁性保護膜の密着性及び／又は光閉じ込めに悪影響を与え、レーザ素子の駆動電流値が不安定になる（例えば、比較例３参照）。つまり、４２０ｎｍ程度以下の光（例えば、紫外線）が照射されることによって、多結晶又はアモルファス状態の絶縁性保護膜における酸素がイオン化しやすくなり、駆動電流値を不安定にする。これに対して、本発明では、このような酸化膜と窒化物半導体層との間に、第１膜を形成することにより、４２０ｎｍ以下の波長の光の照射を緩和することができるとともに、このような波長の光の照射に起因する上述した酸素のイオン化を有効に防止することが可能となる。       
【００２８】
本発明において、基板１０は、絶縁性基板であってもよいし、導電性基板であってもよい。基板としては、例えば、第１主面及び／又は第２主面に０°より大きく１０°以下のオフ角を有する窒化物半導体基板であることが好ましい。その膜厚は、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。なお、例えば、特開２００６−２４７０３号公報に例示されている種々の基板等の公知の基板、市販の基板等を用いてもよい。
窒化物半導体基板は、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。
【００２９】
窒化物半導体層としては、一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を含むものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢ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Ｎの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ側半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有していてもよい。また、ｐ側半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。不純物は、例えば、５×１０16／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。
【００３０】
活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。
窒化物半導体層は、ｎ側半導体層とｐ側半導体層に光の導波路を構成する光ガイド層を有することで、活性層を挟んだ分離光閉じ込め型構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造とすることが好ましい。但し、本発明は、これらの構造に限定されるものではない。
【００３１】
窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥは結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００３２】
窒化物半導体層、つまり、ｐ側半導体層の表面には、リッジが形成されている。リッジは、導波路領域として機能するものであり、その幅は１．０μｍ〜３０．０μｍ程度、さらに、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。その高さ（エッチングの深さ）は、ｐ側半導体層を構成する層の膜厚、材料等、さらに光閉じ込めの程度等を適宜調整することができ、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。リッジは、共振器方向の長さが１００μｍ〜１０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。また、共振器方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、テーパー状であってもよい。この場合のテーパー角は４５°〜９０°程度が適当である。
なお、リッジの形成は、当該分野で通常用いられる方法により形成することができる。例えば、フォトリソグラフィ及びエッチング工程が挙げられる。この際のエッチングは、ドライエッチング（例えば、ＲＩＥ法）、ウェットエッチングのいずれでもよいし、双方を、この順序又は逆の順序で、行ってもよい。なかでも、窒化物半導体の表面をドライエッチング、続いてウェットエッチングすることが好ましい。このようなリッジの形成により、上述した第１膜及び第２膜からなる絶縁性保護膜を形成することができる。
【００３３】
本発明における電極は、ｐ及びｎ側窒化物半導体層と電気的に接続された一対の電極をさす。ｐ側電極は、窒化物半導体層及び絶縁性保護膜上に形成されることが好ましい。電極が最上層の窒化物半導体層及び絶縁性保護膜の第１膜上に連続して形成されていることにより、第１膜の剥がれを防止することができる。特に、リッジ側面に形成された絶縁性保護膜の表面までｐ側電極が形成されていれば、絶縁性保護膜の剥がれを有効に防止することができる。
【００３４】
電極は、例えば、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム、ＩＴＯ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。電極の膜厚は、用いる材料等により適宜調整することができ、例えば、５００〜５０００Å程度が適当である。電極は、少なくともｐ側及びｎ側半導体層又は基板上にそれぞれ形成していればよく、さらにこの電極上にパッド電極等、単数又は複数の導電層を形成してもよい。
【００３５】
また、絶縁性保護膜上には、保護膜が形成されていることが好ましい。このような保護膜は、少なくとも窒化物半導体層表面において絶縁性保護膜上に配置していればよく、絶縁性保護膜を介して又は介さないで、窒化物半導体層の側面及び／又は基板の側面又は表面等をさらに被覆していることが好ましい。保護膜は、絶縁性保護膜で例示したものと同様の材料で形成することができる。これにより、絶縁性のみならず、露出した窒化物半導体層の側面又は表面等を確実に保護することができる。
【００３６】
なお、共振器端面には、反射ミラーを形成してもよい。反射ミラーは、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、これらの組み合わせ等により形成することができる。具体的には、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ等の酸化膜、窒化膜等からなる誘電体多層膜である。反射ミラーは、共振面の光反射側及び／又は光出射面に形成することが好ましく、さらに、共振面の光反射側及び光出射面に形成することが好ましい。劈開によって形成された共振面であれば、反射ミラーを再現性よく形成することができる。
【００３７】
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１
この実施例の窒化物半導体レーザ素子は、図１Ａに示すように、基板１０上に、窒化物半導体層として、ｎ側半導体層１１、活性層１２、ｐ側半導体層１３がこの順に形成されており、ｐ側半導体層１３の表面にリッジ１４が形成されている。リッジ１４の側面から、窒化物半導体層の表面にわたって第１膜１５ｂ（単結晶のＡｌ2Ｏ3膜）及び第２膜１５ａ（多結晶又はアモルファスのＺｒＯ2）からなる絶縁性保護膜１５が形成されている。
【００３８】
リッジ１４上面にはｐ側電極１６が形成されている。また、窒化物半導体層の一部を厚さ方向に除去して、ｎ側半導体層１１に接触するようにｎ側電極１９が形成されている。窒化物半導体層の側面から、上面にかけて、素子を保護するための保護膜１７が形成されており、絶縁性保護膜１５、ｐ側電極１６及び保護膜１７の上面には、ｐパッド電極１８が形成されている。
【００３９】
このレーザ素子は、以下の方法で製造することができる。
（基板）
まず、Ｃ面を窒化物半導体層の成長面とするサファイアからなる基板１０を準備する。この基板をＭＯＶＰＥ反応容器内に搬入し、原料ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、８００℃以下の成長温度でＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４０】
（ｎ側半導体層１１）
成長温度を１０５０℃まで昇温して、原料ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモニア（ＮＨ3）、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを３×１０18／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.02Ｇａ0.98Ｎを４．５μｍの膜厚で成長させる。この層をｎ側コンタクト層とする。
その後、原料ガスとして、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを３×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）層を１５００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４１】
次に、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニアを用い、１０５０℃でアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19／ｃｍ3ドープしたｎ−ＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層して超格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層を成長させる。ｎ側クラッド層には、微細なクラックが発生しておらず、クラックの発生が良好に防止されている。
続いて、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、１０５０℃の温度で、アンドープのＧａＮよりなるｎ側光ガイド層を７５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４２】
（活性層１２）
温度を８８０℃にして、原料ガスにＴＭＩ、ＴＭＧ及びアンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎよりなる障壁層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。続いて、温度を８２０℃に下げ、シランガスを止め、アンドープのＩｎ０．１〜０．３Ｇａ０．９〜０．７Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で成長させる。さらに、同温度でＴＭＡを用い、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる中間層を１０オングストロームの膜厚で成長させる。この障壁層、井戸層、中間層の３層構造をさらに２回繰り返して積層し、最後に障壁層を形成して、総膜厚５８０オングストロームの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層１２を成長させる。
【００４３】
（ｐ側半導体層１３）
ＴＭＩを止め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ−ＧａＮよりなるｐ側キャップ層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。続いてＣｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｐ側光ガイド層は、アンドープとして成長させるが、ｐ側キャップ層からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０16／ｃｍ3となりｐ側を示す。
【００４４】
Ｃｐ2Ｍｇを止め、ＴＭＡを流し、１０５０℃でアンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、ＴＭＡを止め、Ｃｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇ濃度が１×１０19／ｃｍ3からなるアンドープＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層を成長させる。
最後に、ｐ側クラッド層の上に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ−ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４５】
（リッジ１４の形成）
得られた窒化物半導体を成長させたウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面に、所定の形状のマスクを介して、幅２．０μｍのストライプ状のＳｉＯ2よりなる保護膜を形成する。その後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用い、ｐ側クラッド層とｐ側光ガイド層との界面付近までエッチングを行い、任意に酸性溶液（例えば、リン酸と硫酸との混合溶液）を用いたウェットエッチング（表面処理）を行い、幅２．０μｍのストライプ状のリッジ１４を形成する。
【００４６】
（絶縁性保護膜１５の形成）
続いて、ＳｉＯ2マスクをつけたまま、窒化物半導体層の表面に、ＥＣＲプラズマスパッタ装置にて、Ａｌターゲットを用いて、マイクロ波電力５００Ｗ、ＲＦ電力５００Ｗ、アルゴン流量２０ｓｃｃｍ、酸素流量１５ｓｃｃｍの条件で、第１膜１５ｂとしてＡｌ2Ｏ3膜を２００Åで形成する。
【００４７】
このように成膜したＡｌ2Ｏ3膜とＧａＮの界面にＧａＮ（１０−１０）面方向から電子線を入射すると図２Ａの回折像が得られた。回折点が規則的に認められた。図２Ｂ及び図２ＣのＡｌ2Ｏ3とＧａＮの電子線回折像のシミュレーション結果より、図２Ａの回折点は、Ａｌ2Ｏ3単結晶（０００１）入射の電子線回折点と、ＧａＮ（１０−１０）入射の電子線回折点に分離することができる。このことからＣ面のＧａＮ上に、Ａｌ2Ｏ3膜が単結晶状態で、ＧａＮ［０００２］//Ａｌ2Ｏ3［１−２１０］、ＧａＮ［１１−２０］//Ａｌ2Ｏ3［１０−１０］に配向していること、つまりＡ軸及びＭ軸配向していることが確認された。結晶化したＡｌ2Ｏ3膜は、吸収が少なく、ＧａＮとの密着性が良好で、非常に安定な絶縁性保護膜の一部として機能する。
【００４８】
続いて、第２膜１５ａとして、ＺｒＯ2膜をＥＣＲプラズマスパッタ装置にて、Ｚｒターゲットを用いて、マイクロ波電力５００Ｗ、ＲＦ電力５００Ｗ、アルゴン流量２０ｓｃｃｍ、酸素流量５ｓｃｃｍの条件で、２０００Å成膜する。得られたＺｒＯ2膜は、図３の電子回折像に示すように、回折点はあるが、まだらであり、多結晶状態で成膜されていることを確認した。
【００４９】
その後、４００℃以上でアニールした後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ側コンタクト層上に形成したＳｉＯ2を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ2と共に、ｐ側コンタクト層上にあるＡｌ2Ｏ3膜及びＺｒＯ2膜を除去する。
【００５０】
（電極の形成）
次に、リッジ表面にＳｉＯ2マスクを形成し、ＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ側コンタクト層の表面を露出させる。
ｐ側コンタクト層のリッジ最表面にＮｉとＡｕを順に形成してなるｐ側電極１６をストライプ状に形成する。一方、ＴｉとＡｌを順に形成してなるｎ側電極１９を、先ほど露出させたｎ側コンタクト層表面にストライプ状に形成する。
【００５１】
（保護膜１７の形成）
ｐ側電極１６と、ｎ側電極１９との間に露出した窒化物半導体層の表面に、ＳｉＯ2よりなる保護膜１７を形成する。
【００５２】
（パッド電極の形成）
この保護膜１７を介してｐ側電極１６と電気的に接続したｐ側パッド電極１８およびｎ側電極１９と電気的に接続したｎ側パッド電極（図示せず）を形成する。
【００５３】
（分割）
その後、基板１０を劈開してバー状とし、そのバーの劈開面に共振面を作製する。共振面作製後、さらに共振面に垂直な方向でバー状のウェハを切断してレーザチップとする。
【００５４】
（評価）
得られた半導体レーザチップについて、各電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、所望の光閉じ込めが実現しており、室温において閾値電流密度３ｋＡ／ｃｍ2、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の長寿命を示す。
【００５５】
実施例２
この実施例の半導体レーザ素子は、図１Ｂに示すように、絶縁性保護膜として、第１膜（単結晶のＡｌ2Ｏ3膜）及び第２膜（アモルファスのＺｒＯ2）が形成され、ｎ側電極１９が、基板１０の第２主面に形成されている以外、実質的に実施例１の半導体レーザ素子と同様の構成である。
【００５６】
このレーザ素子は、以下のように製造することができる。
まず、ｎ型不純物を含有したＧａＮ基板を準備する。このＧａＮ基板の第１主面を成長面として、ＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、原料ガスとして、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、不純物ガスとして、シランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを１．８×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ−Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる第１バッファ層を２μｍの膜厚で成長させる。その後、昇温して、原料ガスとして、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを３×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ−Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる第２バッファ層を１５００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５７】
その後、アンモニア、ＴＭＡ、ＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.11Ｇａ0.89Ｎよりなるｎ側クラッド層を０．７μｍの膜厚で成長させる。ここで、成長されたｎ側クラッド層には、微細なクラックが発生しておらず、結晶性の良好な素子構造を成長させることができる。
次に、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、同様の温度で、アンドープのＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるｎ側光ガイド層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。
【００５８】
温度を９５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる障壁層を７０オングストロームの膜厚で成長させる。続いて、シランガスを止め、原料ガスにＴＭＩ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＩｎ0.01Ｇａ0.09Ｎよりなる井戸層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。さらに、同温度で原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニアを用い、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で成長させて、単一量子井戸（ＳＱＷ）からなる活性層を成長させる。
【００５９】
その後、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニアを用い、さらに、Ｃｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ−Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ｎよりなるｐ側キャップ層を１００オングストロームの膜厚で成長させる。続いてＣｐ2Ｍｇを止め、１０５０℃で、アンドープＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるｐ側光ガイド層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。このｐ側光ガイド層は、アンドープとして成長させるが、ｐ側キャップ層からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０16／ｃｍ3となりｐ型を示す。
【００６０】
続いて、１０５０℃でアンドープＡｌ0.13Ｇａ0.87Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＣｐ2Ｍｇを流し、Ｍｇ濃度が１×１０19／ｃｍ3からなるＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層を成長させる。
最後に、ｐ側クラッド層の上に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ側ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００６１】
その後、実施例１と同様にストライプ状のリッジを形成する。
また、実施例１と同様に、第１膜（単結晶のＡｌ2Ｏ3膜）及び第２膜（アモルファスのＺｒＯ2）からなる絶縁性保護膜を形成する。
その後、ＧａＮからなる基板１０の第２主面にｎ側電極１９を形成する。
続いて、ＧａＮ基板のＭ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角柱の側面に相当する面）でＧａＮを劈開してバー状とし、そのバーの劈開面に共振面を作製する。共振面作製後、さらに共振面に垂直な方向でバー状のウェハを切断してレーザチップとする。
電子線回折像により、第１膜は、単結晶のＡｌ2Ｏ3膜、第２膜は、アモルファスのＺｒＯ2であることを確認した。
【００６２】
（評価）
得られた半導体レーザチップについて、各電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、所望の光閉じ込めが実現しており、室温において閾値電流密度３ｋＡ／ｃｍ2、発振波長３７５ｎｍの連続発振が確認され、５０００時間以上の寿命を示した。
【００６３】
また、上述したのと同様の方法で、同様の半導体レーザチップを１０個形成し、それらについて同様に連続発振させた。その結果を図４に示す。
図４によれば、全てのチップにおいて、駆動電流値が長時間にわたって安定していることが確認された。
【００６４】
なお、絶縁性保護膜の第１膜及び第２膜の膜厚変化に対する特性変化を測定するために、上述したＧａＮからなるｐ側窒化物半導体表面に、絶縁性保護膜の総膜厚を、例えば、２０００Åに固定して、第１膜である単結晶のＡｌ2Ｏ3の膜厚を変化させて形成した。
その結果を図５に示す。
図５によれば、スロープ効率（投入電流に対する出力、ＩＬ特性）が、単結晶のＡｌ2Ｏ3膜の膜厚の増加に伴って増加しており、総膜厚のほぼ１０％程度でプラトーとなっていることから、絶縁性保護膜の５〜２０％程度の膜厚、さらに７〜１５％程度の膜厚とすることが適当であることが確認された。
【００６５】
実施例３
この実施例の半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、第１膜（単結晶のＡｌ2Ｏ3膜）及び第２膜（アモルファスのＳｉＯ2）が形成さている以外、実質的に実施例２の半導体レーザ素子と同様の構成である。
なお、第１膜の成膜条件は、実施例２と同様に設定し、第２膜の成膜条件は、マイクロ波５００Ｗ、ＲＦ５００Ｗ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ、Ｏ2６ｓｃｃｍとし、ＳｉＯ2を１５００Åの膜厚とする。
その結果、実施例１とほぼ同様の結果が得られる。
【００６６】
実施例４
この実施例の半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、第１膜（単結晶のＡｌＮ膜）及び第２膜（多結晶又はアモルファスのＺｒＯ2）が形成されている以外、実施例１と実質的に同様の構成である。
なお、第１膜の成膜条件は、マイクロ波５００Ｗ、ＲＦ５００Ｗ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ、Ｎ2１０ｓｃｃｍに設定し、ＡｌＮを２００Åの膜厚とする。また、第２膜の成膜条件は、実施例２と同様であり、ＺｒＯ2を１８００Åの膜厚とする。
その結果、実施例１とほぼ同様の結果が得られる。
【００６７】
実施例５
この実施例の半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、第１膜（単結晶のＡｌＮ膜：膜厚２００Å）及び第２膜（アモルファスのＳｉＯ2：膜厚１５００Å）が形成されている以外、実施例１と実質的に同様の構成である。
その結果、実施例１とほぼ同様の結果が得られる。
【００６８】
実施例６
この実施例の半導体レーザ素子は、基板として、Ｃ面を主面とするウェハ状のＧａＮ基板を用いる以外、実施例２と実質的に同様の構成である。
なお、このＧａＮ基板は、幅が５０μｍ以下である高転位密度領域と、幅が２００μｍ以上である低転位密度領域とを交互にストライプ状に有するＧａＮ基板である。
その結果、実施例２とほぼ同様の結果が得られる。
【００６９】
実施例７
この実施例の半導体レーザ素子は、基板として、Ｃ面を主面とするウェハ状のＧａＮ基板であって、その表面に凹部が形成されているものを用いる以外、実施例２と実質的に同様の構成である。
このＧａＮ基板は、幅が５０μｍ以下である高転位密度領域と幅が２００μｍ以上である低転位密度領域とを交互にストライプ状に有するＧａＮ基板である。
また、ＧａＮ基板高転位密度領域上表面に凹部が形成されている。このような凹部は、以下のように形成することができる。まず、例えば、ＧａＮ基板上に、ＳｉＯ2からなるマスクをパターン形成する。このマスクパターンは、低転位密度領域はマスクしており、高転位密度領域はマスクの開口部が配置している。その後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてＣｌ2ガスによりエッチングを行い、幅が６０μｍであり、深さが２．５μｍである凹部を形成する。凹部の側面は高転位密度領域の端部からの距離が５μｍ以上である。
その結果、実施例２とほぼ同様の結果が得られる。
【００７０】
比較例１
この半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、単結晶のＡｌ2Ｏ3膜の単層構造膜が形成されている以外、実施例１と実質的に同様の構成である。
この単結晶のＡｌ2Ｏ3の成膜条件は、マイクロ波５００Ｗ、ＲＦ５００Ｗ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ、Ｏ2１５ｓｃｃｍとし、２０００Åの膜厚とした。
得られたレーザ素子を１０個準備し、実施例１と同様に、連続発振させた。
その結果を図６に示す。
図６によれば、全てのチップにおいて、突然破壊により、駆動電流の急激な劣化が発生することが確認された。これは、チップ割れが生じたことに起因する。
【００７１】
比較例２
この半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、第１膜（単結晶のＡｌ2Ｏ3膜）及び第２膜（多結晶のＡｌ2Ｏ3）が形成されている以外、実施例１と実質的に同様の構成である。
第１膜であるＡｌ2Ｏ3の成膜条件は、マイクロ波５００Ｗ、ＲＦ５００Ｗ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ、Ｏ2１５ｓｃｃｍとし、１０００Åの膜厚とした。
第２膜であるＡｌ2Ｏ3の成膜条件は、マイクロ波５００Ｗ、ＲＦ５００Ｗ、Ａｒ２０ｓｃｃｍ、Ｏ2６ｓｃｃｍとし、１０００Åの膜厚とした。
このレーザ素子について実施例１と同様に評価したところ、突然破壊により、駆動電流の急激な劣化が発生することが確認された。これは、第１膜と第２膜とが同一材料からなり、第２膜が単結晶化されることから、クラック発生したことに起因する。
【００７２】
比較例３
この半導体レーザ素子は、絶縁性保護膜として、アモルファスのＺｒＯ3膜の単層膜が形成されている以外、実施例１と実質的に同様の構成である。
このレーザ素子について実施例１と同様に評価した。
その結果を図７に示す。
図７によれば、駆動電流値が長時間にわたって不安定となり、発振時間が長期化すると駆動電流が激しく振動することが確認された。また、突然破壊が生じたものも認められた。これらは、絶縁性保護膜に浮きが生じたか、窒化物半導体層にクラックが発生し、チップ割れが生じたためである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）のみならず、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネセンスダイオード等の発光素子、太陽電池、光センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに用いられるような、埋め込み膜と同じ材料の膜と、電極材料との密着性を確保する必要がある窒化物半導体素子に広く適用することができる。特に、光ディスク用途、光通信システム、ディスプレイ、印刷機、露光用途、測定、バイオ関連の励起用光源等における窒化物半導体レーザ素子に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための要部の概略断面図である。
【図１Ｂ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の別の構造を説明するための要部の概略断面図である。
【図２】本発明の窒化物半導体レーザ素子の第１膜の上面からの電子線回折像である。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ素子の第２膜の上面からの電子線回折像である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の駆動電流−時間の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の窒化物半導体レーザ素子の絶縁性保護膜の膜厚に対する特性変化を示すグラフである。
【図６】比較例における窒化物半導体レーザ素子の駆動電流−時間の関係を示すグラフである。
【図７】別の比較例における窒化物半導体レーザ素子の駆動電流−時間の関係を示すグラフである。
【図８】材料の結晶性について説明するための電子線回像である。
【図９】本発明の絶縁性保護膜の積層状態を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  基板
１１  ｎ側半導体層
１２  活性層
１３  ｐ側半導体層
１４  リッジ
１５  絶縁性保護膜
１５ｂ  第１膜
１５ａ  第２膜
１６  ｐ側電極
１７  保護極
１８  ｐパッド電極
１９  ｎ側電極                                                                                             
【図１Ａ】
2008182202.tif 000003
【図１Ｂ】
2008182202.tif 000004
【図２】
2008182202.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008182202.tif 000009
【図７】
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【図８】
2008182202.tif 000011
【図９】
2008182202.tif 000012