(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面及び第２の主面を有する基板の第２の主面上に、ｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を含む半導体層を有し、該半導体層表面にｐ電極を有し、前記半導体層中に略ストライプ状の電流狭窄領域からなる導波路領域を有し、該導波路領域に垂直な方向の端面に端面保護膜を有する半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記第１の主面又はｐ電極の表面に、レーザ素子を載置する支持体との接合部材を形成する工程と、
該接合部材上に、少なくとも該接合部材の一部を被覆するマスク部材を形成する工程と、
前記導波路領域に垂直な方向でバー状レーザに分割し、半導体レーザ素子の端面を形成する工程と、
前記バー状レーザの端面に端面保護膜を形成し、端面保護膜が前記第１の主面及び／又はｐ電極の表面に回り込むことで前記接合部材及びマスク部材上に表面保護膜を形成する工程と、
前記マスク部材とマスク部材上に形成された表面保護膜とを除去する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の主面またはｎ型半導体層上にはｎ電極が形成されており、前記マスク部材は、前記ｎ電極の少なくとも一部を被覆するように形成されている請求項１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記バー状レーザの端面に端面保護膜を形成後、前記マスク部材を除去する工程を有する請求項１又は請求項２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記表面保護膜は、絶縁性である請求項１乃至請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
前記表面保護膜は、前記端面保護膜と同一材料からなる請求項１乃至請求項４記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記表面保護膜は、前記バー状レーザの第１の主面のうち、導波路領域と略垂直な方向の端部近傍に形成される請求項１乃至請求項５記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記表面保護膜は、ストライプ状に形成される請求項１乃至請求項６記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記マスク部材は、亜鉛の酸化物からなる請求項１乃至請求項７記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記マスク部材は、レジストからなる請求項１乃至請求項８記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記マスク部材は、窒化アルミニウムを含有する請求項１乃至請求項９記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記マスク部材は、粘着シートからなる請求項１乃至請求項１０記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、曲率半径０．１５〜３０ｍである請求項１乃至請求項１１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記基板は、前記第１の主面を凸側とする反りを有する請求項１乃至請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板は、前記第１の主面を凹側とする反りを有する請求項１乃至請求項１３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記端面は、劈開により形成される請求項１乃至請求項１４記載の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、半導体レーザ素子及びその製造方法に係り、特に、窒化物半導体からなる半導体層に、エッチングによる半導体層加工工程を有する半導体レーザ素子に関し、特に、信頼性に優れた高出力の半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。窒化物半導体素子の具体的な組成としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮ、又はこれらの混晶であるＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＩｎＧａＮ系を含むIII−Ｖ族窒化物半導体素子があげられる。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体素子は、比較的短波長の紫外線領域から赤色を含む可視光領域までの広い波長領域の発光を有しており、半導体レーザダイオード（ＬＤ）や、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを構成する材料として広く用いられている。近年は、小型化、長寿命化、高信頼性、かつ高出力化が進み、主としてパーソナルコンピュータ、ＤＶＤなどの電子機器、医療機器、加工機器や光ファイバ通信の光源などに利用されている。
【０００３】
このような窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子は、主としてサファイア基板上にバッファ層、ｎ型コンタクト層、クラック防止層、ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、活性層、ｐ型電子閉じ込め層、ｐ型光ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層などが順に積層された積層構造体からなっている。また、エッチングによりストライプ状のリッジを形成したり、あるいは、電流狭窄層を形成したりするなどのデバイス加工が施されることによりストライプ状の導波路領域が形成されている。また、導波路領域の両端面に共振器面が形成されており、これによって活性層からの発光を反射させて共振させることで、レーザ光を得ることができる。デバイス加工の中では、上記のようなリッジや電流狭窄層等の、光や電流をストライプ状に閉じ込め機能を有する部分や、誘導放出に寄与する共振器面など、レーザ素子特性に直接的に大きく関与する部分の加工は、極めて高い制御性が要求される。
【０００４】
また、半導体レーザ素子は、上記のような積層構造体自体の加工に加え、更に電極や保護膜などの機能膜が所望の位置に設けられている。これらの機能膜は、形成させる位置やその膜厚を制御性よく形成させる必要があり、これにより高出力が実現可能な半導体レーザを歩留まりよく形成させることができる。特に、レーザ光が出射される端面に形成される保護膜は、高出力化が進むにつれて端面にかかる負荷が大きくなっているため、優れた膜質の保護膜とする必要がある。そのため、ウエハ状態で成膜させるのではなく、バー状の半導体層（レーザバー）とし、この端面に成膜することで、均一な膜質の保護膜とすることができる。
【０００５】
レーザバーの状態で保護膜を形成することで、端面保護膜の膜質は向上するものの、成膜時にレーザバーの上面や下面にまで保護膜成分が回り込み、電極などの金属層上にまで保護膜（絶縁膜）が形成されてしまう。そのため、その回り込む保護膜成分を制御して、素子駆動時等に悪影響の出ないようにする必要がある。保護膜成分の回り込みを制御する方法としては、あらかじめ溝を有するトレーを用い、その溝内にレーザバーを載置するなどの方法をあげることができる。レーザバーは、共振器長と対応する長さに設定されており、この長さがほぼ一定であることから、あらかじめ一定の形状の溝を形成しておくことで、レーザバーの端面保護膜を、制御性よく形成させることが期待される。半導体レーザ素子は、上記のような積層構造体自体を加工する技術、及び、積層構造体に機能膜を形成する技術の両方を満たすことで、極めて優れた特性を有する半導体レーザとすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３２７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、あらかじめ溝が形成されたトレーにレーザバーを設置する際に、その溝の側壁とレーザバーの間隔を常に一定の間隔になるように制御するのは、現実的にはやや困難である。そのため、一方の側壁に接してしまったり、あるいは、その間隔が一定でなくなったりする場合がある。これは、溝の幅を半導体レーザバーの幅よりも広く設定しているために生じる問題である。これによって、保護膜の形成位置が一定でなくなるため、電極上面の広い範囲に渡って絶縁膜が形成されてしまい、ワイヤボンディング時に接触不良を起こすなどの弊害が生じる。しかし、溝の幅とレーザバーの幅を同じにして隙間がないようにすると、溝内部にレーザバーを載置できないという問題がある。特に、リッジ導波路型半導体レーザ素子の場合、間隔が狭すぎると、溝内に載置する際に溝側壁に当たってリッジが破損するなどの問題が生じてしまう。そこで、本発明は、上記課題を解決し、高出力時においても信頼性に優れた半導体レーザ素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、第１の主面及び第２の主面を有する基板の第２の主面上に、ｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を含む半導体層を有し、該半導体層表面にｐ電極を有し、前記半導体層中に略ストライプ状の電流狭窄領域からなる導波路領域を有し、該導波路領域に垂直な方向の端面に端面保護膜を有する半導体レーザ素子の製造方法であって、前記第１の主面又はｐ電極の表面に、レーザ素子を載置する支持体との接合部材を形成する工程と、該接合部材上に、少なくとも該接合部材の一部を被覆するマスク部材を形成する工程と、前記導波路領域に垂直な方向でバー状レーザに分割し、半導体レーザ素子の端面を形成する工程と、前記バー状レーザの端面に端面保護膜を形成し、端面保護膜が前記第１の主面及び／又はｐ電極の表面に回り込むことで前記接合部材及びマスク部材上に表面保護膜を形成する工程と、前記マスク部材とマスク部材上に形成された表面保護膜とを除去する工程とを有することを特徴とする。
また、前記第１の主面またはｎ型半導体層上にはｎ電極が形成されており、前記マスク部材は、前記ｎ電極の少なくとも一部を被覆するように形成されている。
また、前記バー状レーザの端面に端面保護膜を形成後、前記マスク部材を除去する工程を有する。
また、前記表面保護膜は、絶縁性である。
また、前記表面保護膜は、前記端面保護膜と同一材料からなる。
また、前記表面保護膜は、前記バー状レーザの第１の主面のうち、導波路領域と略垂直な方向の端部近傍に形成される。
また、前記表面保護膜は、ストライプ状に形成される。
また、前記マスク部材は、亜鉛の酸化物からなる。
また、前記マスク部材は、レジストからなる。
また、前記マスク部材は、窒化アルミニウムを含有する。
また、前記マスク部材は、粘着シートからなる。
また、前記基板は、曲率半径０．１５〜３０ｍである。
また、前記基板は、前記第１の主面を凸側とする反りを有する。
また、前記基板は、前記第１の主面を凹側とする反りを有する。
また、前記端面は、劈開により形成される。
また、前記の製造方法によって得られる半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【０００９】
半導体レーザ素子は、素子を載置する支持体（パッケージ）として、主として金属製のステム等を用いる。そのため、接合部材としては金属材料を用いるのが好ましく、これにより半導体レーザ素子と支持体とを密着性よく接合させることができる。しかし、素子の接合面全面に渡って強固な密着性を有する場合、半導体層自体の反り等によって、剥がれる場合がある。このとき、接合領域が強固であると、剥がれる前に素子が破損してしまう。本願では、素子の接合面に、素子を固定するのに十分な領域で接合させるように接合部材の形成領域を制御することで、密着性を制御することができる。
【００１０】
基板側を接合面として支持体と接合させる場合、接合部材を形成するのは基板裏面側、すなわち、半導体を積層させてなる機能層が形成されていない側の面である。この基板が導電性である場合、ｎ電極を基板裏面に設けることもできるので、その場合は、ｎ電極上に接合部材を設ける。
【００１１】
また、ｐ電極を接合面として支持体と接合させる場合（ジャンクションダウン）、接合部材を形成するのはｐ電極表面である。このｐ電極は、ｎ電極に比して活性層を含む導波路領域に近接した位置に設けられている。そのため、特にジャンクションダウン実装時には、導波路領域に物理的負荷等がかかりにくいようにする必要がある。本願のように、ｐ電極上に、接合に関与しない領域（非接合領域）を設けておくことで、熱による変形等に対して自由度を大きくして、素子が破壊されるのを抑制することができる。
【００１２】
また、接合時に接合部材が熱膨張するが、その接合部材が導波路領域の端部（出射部）を被覆してしまうと、レーザ光を遮る恐れがある。そのため、本願のように表面膜を端面近傍に形成しておくことで、接合部材の端面への回り込みを抑制し、レーザ光を遮らないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体レーザ素子及びその製造方法は、支持体と接合される半導体レーザ素子の接合面に、その接合力（密着力）を制御するような保護膜を形成しておくことで、安定した密着性とすることができ、素子毎のバラツキを低減することができる。また、密着性を制御することで、半導体層の反り等に起因する機械的負荷を緩和して素子が破損するのを抑制することができる。更に、接合領域が安定化されることで、主として活性層で生じる熱の伝達経路をも安定化させることができる。これにより、効率よく外部に放熱することが可能となり、特に高出力時など熱による負荷が大きい場合に、熱的劣化を抑制し、信頼性に優れた半導体素子とすることができる。さらにまた、接合部材を導通のための電極として用いる場合、その導通経路をも制御することができるので、素子内部に効果的に電流を注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について説明するが、本発明の半導体レーザ素子は、実施の形態に示された素子構造や電極材料に限定されるものではない。
【００１５】
本発明の半導体レーザ素子は、基板の第２の主面側に半導体層が積層され、その第２の主面と対向する第１の主面、又はｐ電極の表面に、支持体に接合させるための接合部材を有する半導体レーザ素子であって、その接合部材が形成されている第１の主面又はｐ電極の表面に、接合力を制御する絶縁性材料からなる表面膜を有するものである。
【００１６】
尚、本明細書において、略ストライプ状に形成される電極、導波路、電流注入領域等と平行な面を側面とし、それらのストライプに垂直な面を端面として半導体層の面の表現を区別する。また、略ストライプ状とは、それらの一部に突出部或いは凹部が形成されたり、或いは、幅が異なる領域が形成される場合も含むものとしており、一方の端面から他方の端面に渡って、端面にまで達していない場合も含めて延在するように形成されている状態を指すものとする。
【００１７】
図１は、本発明の半導体レーザ素子の一形態を示す模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸＸ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）を基板側から見た斜視図を示す。具体的には、基板１０１上（第２の主面側）に、ｎ型半導体層１０２、活性層１０４、ｐ型半導体層１０３が積層され、ｐ型半導体層の一部がエッチングにより加工されてストライプ状のリッジを有している。リッジ側面からリッジ両脇のｐ型半導体層の平面上に渡って第１の絶縁膜１０９が形成され、リッジ上及び第１の絶縁膜上に渡ってｐ側オーミック電極１０５が形成されている。ｐ側オーミック電極上にはｐ側パッド電極１０６が形成されている。また、素子の側面には第２の絶縁膜１１０が形成されている。
【００１８】
そして、基板１０１裏面（第２の主面側）に、金属材料からなる接合部材１１１と、絶縁性部材からなる表面膜Ａとが形成されている。
【００１９】
このように、基板の第１の主面に、絶縁性材料からなる表面膜が形成されていることで、半導体レーザ素子がその全面に渡って支持体に強固に接合されるのを抑制することができる。
【００２０】
（基板）
基板は、窒化物半導体層が成長可能な基板であれば、導電性でもよく、又は絶縁性でもよい。具体的には、導電性基板としては、ＧａＮやＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化物半導体系基板が好ましく、絶縁性基板としてはサファイアが好ましい。また、窒化物半導体基板は、Ｃ面を主面とするものの他、同一面内において転位密度が異なる領域（低転位密度領域と高転位密度領域）が、例えば格子状や線状等に周期配列されたような基板を用いることもできる。基板が導電性の場合裏面側（第１の主面）側にｎ電極を設けることができ、そのｎ電極を接合部材として兼用できるように、マスク部材及び表面膜を形成させる。また、周期的に高転位密度と低転位密度が配列されている基板は、その導電性についても転位に応じて周期的に変化している領域を有しているため、裏面に電極を設ける際は、それらを考慮してリークを避けるように形成させるのが好ましい。特に、高転位密度領域は、その欠陥に起因するリークが生じ易い場合があるので、それらを避けるようにｎ電極を設けるのが好ましい。このような特殊な性質を有する導電性基板を含め、導電性基板を用いる場合は、導通を確保するに充分な領域で接合させることが必要である。また、サファイアなどの絶縁性基板を用いる場合は、同一面側にｐ電極とｎ電極を設けることになる。その場合、サファイア基板を支持体に接合させる場合は、接合部材の導電性は特に問われない。このように、用いる基板の性質によって、支持体と接合させるのを基板裏面側とするか、若しくは素子上面側とするかを選択することができる。また、基板の特性によってｐ電極及びｎ電極の形成領域等も適宜変更可能であるため、その各々の形態に応じて、表面膜の形成領域等を選択することができる。
【００２１】
また、基板は、その導電性だけでなく、反りについても考慮する必要がある。反りが大きいと、パターニング精度が低下し易くなるため、歩留まり低下の原因となりやすく、また、工程内において割れやすいなどの問題がある。当然、反りは小さい程よいものであるが、異種基板を成長基板として用いる場合、例えばサファイア上に窒化物半導体を成長させる場合などは、その窒化物半導体の膜厚にもよるが、反りは避けられない問題であるため、反りについて予め考慮した上で各工程等を設定することで、歩留まりよく製造することができる。また、サファイアを基板として用いて劈開する場合などは、ある程度の反りを有する方が劈開しやすい場合もあるので、好ましい範囲の反りを有する基板を用いるのが好ましい。また、反りの方向については、基板の第１の主面を凸側とする反りを有するもの、或いは、第１の主面を凹側とする反りを有するもの、いずれについても用いることができる。好ましくは、ＧａＮ系基板の場合は、第１の主面（基板裏面）を凸側とする反りを有するものが、また、サファイア基板を用いる場合は、第１の主面を凹側とする反りを有するものである。また、その基板の反りとしては、曲率半径０．１５〜３０ｍ、好ましくは０．２〜１０ｍ、更に好ましくは０．２２〜５．５ｍ程度のものが好ましい。
【００２２】
（表面膜Ａ）
表面膜は、半導体レーザ素子が安定して接合されるのに十分な領域を確保できる大きさとなるように調整することができ、好ましくは、素子の中央領域以外の領域に形成させるようにする。このようにすることで素子の中央領域と支持体とを接合させることができるので、多少のウエハ（バー）の反りに対して、表面膜が緩衝作用を奏し、適度に自由度を有する接合形態とすることができる。
【００２３】
表面膜の膜厚としては、特に特定するものではないが、接合部材上に被覆するよう形成される場合は、接合部材と支持体との間の距離が大きくなりすぎると接合しにくくなるので、接合領域の接触を大きく妨げない距離に調整するのが好ましい。ただし、表面膜の膜質が粗密である場合などは、接合部材が表面膜内部に浸透して基板と素子との接合力を向上させる作用を有するので、そのような場合は、やや膜厚を厚くするのが好ましい。
【００２４】
表面膜としては、導電性材料、絶縁性材料、或いは半導体材料等、目的に応じて種々選択することができる。具体的な材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉなどの導電性材料や、これらの酸化物、窒化物、フッ化物などの絶縁性或いは導電性の化合物材料を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物、或いは多層膜として用いることができる。好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔｉを用いた酸化物、窒化物からなる材料である。
【００２５】
（表面膜Ｂ）
図３に、ｐ電極上に表面膜を有する半導体レーザ素子を示す。表面膜Ｂは、ｐ電極側を支持体と接合させる、いわゆるジャンクションダウン実装の場合、基板側に設ける表面膜Ａと同様に、半導体レーザ素子が安定して接合されるのに十分な領域を確保できる大きさとなるように調整し、好ましくは、素子の中央領域以外の領域に形成させるようにする。特に、ｐ型半導体層側に突出するリッジを有する場合、そのリッジ上部以外の領域に形成させるのが好ましい。通電時に電流が集中するリッジ近傍は、発熱し易い領域であるため、支持体を金属材料の接合部材を介して素早く熱を放散させるのが好ましい。
【００２６】
また、導波路領域と略垂直な端面（共振器端面）近傍の第２の主面上に表面膜を設けるのが好ましい。これは、ジャンクションダウン実装の場合、ｐ型半導体層が比較的薄い層であるため、支持体との接合位置と活性層との距離が非常に小さいので、接合時に熱によって膨張された接合材料が素子端面を覆う際に、活性層の端面まで覆われてしまう恐れがあるためである。活性層の端面はレーザ光の出射部であるため、この部分に接合部材が形成されると、レーザ光が遮られてしまう。また、リッジ部以外であって、レーザ光の出射部ではない活性層の端部であっても、接合部材で被覆されるとその部分に電流が流れて短絡を起こすなどの問題が生じる。
【００２７】
以上のような問題があるため、表面膜は、特に端部領域に形成するのが好ましく、これによって接合部材によるレーザ光の遮蔽や、短絡を防止することができる。また、少なくともリッジ上の中央部領域以外に形成させておくことで、リッジ近傍で生じる熱を放散させて、駆動時に熱による素子劣化を抑制することができる。表面膜Ｂの好ましい材料としては、上述の表面膜Ａと同様の材料をあげることができる。
【００２８】
（表面膜Ａ及び表面膜Ｂ）
基板裏面に設けられる表面膜Ａ及びｐ電極表面に設けられる表面膜Ｂは、端面膜と同一工程で形成させることもできるし、或いは別工程で形成させることもできる。同一工程で形成させる場合は、バー状にした後に、端面膜形成する際に、その端面膜成分が回り込むように条件を調整することで容易に得ることができる。ここで、前述のような溝内に設置して行う場合と大きく異なるのは、その位置精度の高さである。規定の形状に形成されたスペーサや溝を用いる場合、ウエハの反り等によって成膜時の条件がバーの位置によって大きく変化するのに対し、素子自体に成膜したマスクによって成膜領域を制御する本願の方法は、バーの位置によらず、均一な表面膜Ａ、表面膜Ｂを形成させることができる。そして、そのように表面膜が位置精度よく形成されるので、回り込み成分を考慮して端面膜の膜厚や材料、更には成膜条件を設定する必要がないので、反射率、屈折率等、所望の端面膜の特性に最適な条件を選択することができる。
【００２９】
また、表面膜を端面膜とは別工程で形成させる場合は、例えばバー状にする前にウエハ状態のままで設けておき、劈開等で端面が露出された後に端面膜を形成させるなどの方法を用いることができる。これにより、端面膜の機能と表面膜の機能のそれぞれに最も適した材料及び膜厚を選択することができる。そのため、表面膜と端面膜とを同一の材料で形成させることもできるし、異なる材料で形成させることもできる。また、同一材料であっても、別工程で設けることで、膜厚等の異なる膜として形成させることができる。
【００３０】
また、反りを有する素子の場合、素子の中央領域の接着力をやや抑制した方が良い場合がある。或いは、ｐ電極上に形成される表面膜Ｂや、第１の主面にｎ電極を形成してそれを接合部材として用いる場合などは、電流の拡散等を考慮して、或いは導通領域を制御するために導通部を分割させる方が効果的な場合が考えられる。そのため、表面膜を例えば図２に示すような格子状、櫛状等、複雑なパターンに形成させることもできる。そして、その場合は、端面膜とは別工程で表面膜を形成しておくことで、端面膜とは全く別工程で、別の材料で所望の形状、膜厚の表面膜を形成させることができる。
【００３１】
以上のような表面膜Ａ及び表面膜Ｂは、そのいずれか一方のみでも構わないし、両方に設けてもよい。両方に設ける場合、例えば、絶縁性の基板を用いてその基板の裏面を接合面とする場合、表面膜を基板裏面に設けることで支持体との接合を制御することができる。そして、更にｐ電極上にも表面膜を設けることで、ワイヤボンディング領域以外を保護する保護膜として機能させることができる。このとき、ｎ電極表面にも表面膜を形成することで、同様の効果を得ることができる。このように、支持体とは接合しないものの、ワイヤボンディングなどの導通部を確実に確保するための膜として用いることもできる。
【００３２】
また、表面膜は、導波路領域と略垂直な方向の端部近傍に設けることで、素子の中央部の接合を確保できるので、好ましい。そのような場合は、端面膜と連続するように形成されていてもよい。表面膜の形成領域としては、設ける面の面積に対して、各素子単位でみて、１〜９９％の範囲に設けるのが好ましく、更に好ましくは１〜３０％、特に好ましくは１〜４％の範囲である。表面膜の形成領域が大きい場合は、支持体やボンディングワイヤと接合部材との接触領域が小さくなるので、素子の固定や導通を阻害しないように調整するのが好ましい。また、素子の反り等も考慮して形成領域を調整するのが好ましい。
【００３３】
（マスク部材）
表面膜を形成させるために用いるマスク部材は、最終的に除去することを前提としているため、除去時に表面膜、更には端面保等他の機能膜及び半導体層の特性を阻害しないような材料を選択するのが好ましい。特に好ましい材料としては、レジスト、主としてＺｎＯからなる亜鉛の酸化物、窒化アルミニウム、粘着シート等をあげることができる。レジストは、その材料に応じた剥離液を用いることで、他のデバイス工程同様に、素子に損失を与えることなくマスク部材を除去することができる。また、主としてＺｎＯからなる亜鉛酸化物は、弱酸である酢酸に溶解し易いという性質を有しているため、同じ酸化物でも溶解度の小さいＳｉＯ２などを溶解することなく、除去することが可能である。窒化アルミニウムは、スパッタ或いは蒸着等で形成した場合は、アルカリ溶液等に対して比較的溶解度が高いため、除去することが可能である。粘着シートは、煩雑な工程を経ることなく、広範囲に形成させることが可能である。ただし、シート状であるため、複雑な凹凸を有する面には適していない。
【００３４】
（リッジ）
ｐ型半導体層表面にリッジを形成させることで電流狭窄領域を形成させる場合、リッジを形成した後にメサ部を形成させることもできるが、メサ部を形成した後にリッジを形成させるのが好ましい。その場合、エッチングで共振器端面を形成させる場合は、リッジ形成前にメサ部以外をレジスト等で埋めておき、リッジ形成用のマスクに段差がないようにすることで、均一な幅のリッジを形成させることができる。或いは、リッジ形成用のマスクをウエハ全面（メサ部及びメサ部以外）に形成し、その後、メサ部以外のリッジ形成用マスクの上にレジスト等を形成してメサ部との段差をなくし、その上にリッジ形成用のマスクのパターニング用のレジスト等を形成させる。このように、レジスト等を用いてメサ部の高低差を緩和することで、リッジ形成用マスクの端部の幅が細くなるなど不均一になるのを抑制することができる。リッジ形成用マスクの幅制御性が向上することで、均一なリッジ幅を有し、ＣＯＤ等が発生しにくく信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例１】
【００３５】
以下、実施例として窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子について説明する。レーザ素子の一例を図１に示す。基板１０１上に、ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０４、ｐ型窒化物半導体層１０３が積層された窒化物半導体層に、リッジが形成されている。また、リッジ側面からリッジ両脇のｐ型窒化物半導体層上に第１の絶縁膜１０９、その上にリッジ上部でｐ型半導体層と接するｐ側オーミック電極１０５が形成されている。同様にｎ型窒化物半導体層に接するｎ側オーミック電極１０７が形成されている。そして、両オーミック電極間に第２の絶縁膜１１０が形成される。この第２の絶縁膜は、両オーミック電極上に開口部を有しており、その開口部を介して接するようにそれぞれｐ側パッド電極１０６とｎ側パッド電極１０８とが設けられている。エッチングによって形成されている共振器面には、端面（保護）膜が形成されている。本発明は、以上のような、構造に限定されるものではなく、種々の層構造を用いることができる。後述の実施例に記載されているレーザのデバイス構造だけでなく、他のレーザ構造についても適用できる。窒化物半導体の具体的な例としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮなどの窒化物半導体や、これらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体、更には、これらにＢ、Ｐ等が含まれるもの等を用いることができる。窒化物半導体の成長は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。
【００３６】
（基板）
基板は、Ｃ面を主面とするサファイア基板を用いる。基板としては特にこれに限定されるものではなく、必要に応じてＲ面、Ａ面を主面とするサファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、ＧａＮ基板等種々の基板を用いることができる。
【００３７】
（下地層）
温度１０５０℃でアンドープのＧａＮ層を２．５μｍで成長させ、ＳｉＯ２よりなる保護膜を０．２７μｍの膜厚で形成する。このＳｉＯ２保護膜は、エッチングによりストライプ状の開口部（非マスク領域）を形成する。この保護膜は、ストライプ幅が１．８μｍでオリフラ面と略垂直な方向になるよう形成し、保護膜と開口部との割合は、６：１４となるようにする。次いで、アンドープのＧａＮ層を１５μｍの膜厚で成長させる。このとき、開口部上に成長されたＧａＮ層は、ＳｉＯ２上に横方向成長しており、最終的にはＳｉＯ２上方向でＧａＮが合わさるように成長されている。
【００３８】
（バッファ層）
次いで、温度を５００℃にしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、ＳｉドープのＡｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなるバッファ層を１μｍの膜厚で成長させる。
【００３９】
（ｎ型コンタクト層）
続いて１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉドープのｎ−Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなるｎ型コンタクト層を３．５μｍの膜厚で成長させる。このｎ型コンタクト層の膜厚は１〜３０μｍであればよい。
【００４０】
（クラック防止層）
次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を８００℃にしてＳｉドープのｎ−Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎよりなるクラック防止層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。尚、このクラック防止層は省略可能である。
【００４１】
（ｎ型クラッド層）
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ０．０５Ｇａ０．０９５ＮよりなるＡ層と、ＳｉをドープしたＧａＮよりなるＢ層をそれぞれ５０Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ１１０回繰り返してＡ層とＢ層を交互に積層して総膜厚１．１μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型クラッド層を成長させる。このとき、アンドープＡｌＧａＮのＡｌの混晶比としては、０．０２以上０．３以下の範囲であれば、十分にクラッド層として機能する屈折率差を設けることができる。
【００４２】
（ｎ型光ガイド層）
次に、同様の温度で原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。この層は、ｎ型不純物をドープさせてもよい。
【００４３】
（活性層）
次に、温度を８００℃にして、原料にＴＭＩ（トリメチルインジウム）、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ドープのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させる。続いてシランガスを止め、アンドープのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなる井戸層を７０Åの膜厚で成長させる。この操作を２回繰り返し、最後にＳｉドープのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させて総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００４４】
（ｐ型電子閉じ込め層）
同様の温度で、Ｎ２雰囲気中で、ＭｇドープのＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層を３０Åの膜厚で成長させる。次いで、Ｈ２雰囲気中で、ＭｇドープのＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層を７０Åの膜厚で成長させる。
【００４５】
（ｐ型光ガイド層）
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。このｐ型光ガイド層はアンドープとして成長させるが、Ｍｇをドープさせてもよい。
【００４６】
（ｐ型クラッド層）
続いて、アンドープのＡｌ０．０８Ｇａ０．９２ＮよりなるＡ層を８０Åの膜厚で成長させ、その上にＭｇドープのＧａＮよりなるＢ層を８０Åの膜厚で成長させる。これを２８回繰り返してＡ層とＢ層とを交互に積層させて、総膜厚０．４５μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｐ型クラッド層を成長させる。ｐ型クラッド層は少なくとも一方がＡｌを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれも一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性がよくなる傾向にあるが、両方に同じようにドープさせてもよい。
【００４７】
（ｐ型コンタクト層）
最後に１０５０℃でｐ型クラッド層の上にＭｇドープのＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を１５０Åの膜厚で成長させる。ｐ型コンタクト層はｐ型のＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすればｐ電極と最も好ましいオーミック接触が得られる。反応終了後、反応容器内において窒素雰囲気中でウエハを７００℃でアニーリングして、ｐ型層を更に低抵抗化する。
【００４８】
（共振器面形成及びｎ型コンタクト層露出）
ｐ型コンタクト層まで積層されてなるウエハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面のほぼ全面に、ＳｉＯ２よりなるマスク層を形成する。ＳｉＯ２膜の形成は、ＣＶＤ装置を用いて行い、約０．５５μｍの膜厚で形成させる。このＳｉＯ２マスクの全面上に、レジストマスクを、約２．７μｍの膜厚で形成させる。レジストとしてはポジ型のレジストを用い、共振器面形成位置に挟まれる領域（エッチングする領域）を露光し、現像することで開口部を形成する。これにより、レジストパターンの開口部内はＳｉＯ２マスクが露出するようになる。レジストパターンの開口部は、幅が約２５μｍである。また、エッチングする領域である開口部は、共振器面形成位置だけでなく、ｎ側電極を形成させる領域にも設けておくことで、共振器面形成時のエッチングによってｎ型半導体層を同時に露出させることができる。次いで、エッチャントとしてＣＨＦ３ガスを用いて、上記レジストパターンの開口部から露出するＳｉＯ２マスクを、ｐ型半導体層の表面が露出するまでドライエッチングしてパターンを形成する。次いで、レジストを剥離剤を用いて除去する。
【００４９】
上記のようにして形成したＳｉＯ２マスクを用いて、窒化物半導体層をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりドライエッチングする。エッチングガスとしてはＳｉＣｌ４ガス等の塩素系ガスを用いる。エッチング深さは、少なくとも活性層の端面が露出する深さまで行い、好ましくはｎ型ガイド層の端面が露出する深さで、ｎ型コンタクト層が底面に露出するまで行う。また、マスクの形状を、ｎ型コンタクト層の露出面にも開口部を有するように形成している場合は、ｎ型コンタクト層の表面が露出するまで行うことができる。このようにエッチングを行うことで、ｎ型コンタクト層上に、活性層を含む発光層領域の端面と、後に形成されるリッジと略平行な側面とを有するメサ部が形成される。リッジと略垂直な面となる発光層領域の端面は、レーザ光の共振器面となる。次いで、フッ酸を用いてＳｉＯ２マスクを除去する。
【００５０】
（リッジ形成）
次に、ストライプ状のリッジを形成するために、最上層のｐ型コンタクト層のほぼ全面にＣＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ２）よりなるマスクを０．５５μｍの膜厚で形成する。そのＳｉＯ２マスク上を含めたウエハ全体に、レジストよりなるマスクを形成する。レジストとしてはポジ型のレジストを用い、ｐ型コンタクト層上のリッジに相当するストライプ状と、そのストライプから延長するｎ型コンタクト層露出面上のストライプ状以外の領域（エッチングする領域）を露光し、現像する。これにより、リッジと、そのリッジから延長するストライプ状以外のＳｉＯ２マスクが露出するようになる。次いで、エッチャントとしてＣＨＦ３ガスを用いて、上記ストライプ状のレジストパターン以外の領域のＳｉＯ２マスクを、ｐ型半導体層の表面が露出するまでドライエッチングしてパターンを形成する。次いで、レジストを剥離剤を用いて除去する。
【００５１】
上記のようにして形成したＳｉＯ２マスクを用いて、窒化物半導体層をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりドライエッチングする。エッチングガスとしてはＳｉＣｌ４ガスを用いる。エッチング深さは、ｐ型コンタクト層上においては、活性層に達しない深さとするのが好ましく、ｐ型ガイド層の途中、或いはｐ型クラッド層の途中まで行うのがより好ましい。このとき、ｎ側コンタクト層には第２のＳｉＯ２マスクが形成されていないので、リッジの高さ（エッチング深さ）分だけエッチングされる。
【００５２】
（第１の絶縁膜）
リッジ上にＳｉＯ２マスクを形成させた状態で、ｐ型半導体層表面にＺｒＯ２よりなる第１の絶縁膜を形成する。この第１の絶縁膜は、ｎ側の第１電極形成面をマスクして半導体層の全面に設けてもよい。また、後に分割されやすいように絶縁膜を形成させない部分を設けることもできる。
【００５３】
第１の絶縁膜形成後、ウエハを約６００℃で熱処理する。このように、ＳｉＯ２以外の材料を第１の絶縁膜として用いる場合、第１の絶縁膜形成後に、３００℃以上、好ましくは４００℃以上で、かつ、窒化物半導体の分解温度（約１２００℃）以下で熱処理することによって、絶縁膜材料を安定化させることができる。特に、第１の絶縁膜形成後の工程において、主としてＳｉＯ２をマスクとして用いてデバイス加工を施すような場合は、そのＳｉＯ２マスクを後で除去する際に用いるマスク溶解材料に対して溶解しにくくすることができる。この第１の絶縁膜の熱処理工程は、第１の絶縁膜の材料や工程等によっては省略することもできるし、また、オーミック電極の熱処理と同時に行うなど、本実施例とは別の工程において実施することもできる。熱処理後、バッファード液（フッ酸）に浸漬して、リッジストライプの上面に形成したＳｉＯ２を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ２と共に、ｐ型コンタクト層（更にはｎ型コンタクト層上）のＺｒＯ２を除去する。これにより、リッジの上面のｐ型半導体層が露出され、リッジの側面はＺｒＯ２からなる第１の絶縁膜で覆われた構造となる。
【００５４】
（オーミック電極）
次に、ｐ型コンタクト層上のリッジ最表面及び第１の絶縁膜上にｐ側オーミック電極をスパッタにより形成させる。このｐ側の第１電極は、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ（１００Å／１５００Å／１５００Å）を用いる。また、ｎ型コンタクト層上面にもｎ側オーミック電極を形成させる。ｎ側オーミック電極は、Ｔｉ／Ａｌ（２００Å／８０００Å）からなり、リッジと平行で、かつ、同程度の長さのストライプ状に形成されている。これら電極形成後、酸素と窒素の混合雰囲気中で、６００℃で熱処理する。尚、この熱処理工程は、半導体層とのオーミック性を良くするために行うものであって、電極材料によっては省略することができる。
【００５５】
ｐ型窒化物半導体層に設けられるｐ側オーミック電極の好ましい材料としては、ｐ型窒化物半導体層とオーミック性及び密着性が高い材料を選択することができ、具体的には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ及びこれらの酸化物、窒化物等、更にはＩＴＯがあげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌから選択される少なくとも１種、及びこれらの酸化物、窒化物等である。また、ｎ型窒化物半導体層に設けられるｎ側オーミック電極としては、ｎ型窒化物半導体層とオーミック性及び密着性が高い材料を選択することができ、具体的には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは、Ｔｉ、Ａｌを順に積層した多層構造である。また、オーミック電極の膜厚としては、総膜厚として１００Å〜３００００Å程度が好ましく、更に３０００Å〜１５０００Å程度が好ましく、特に好ましくは５０００Å〜１００００Åである。この範囲内で形成することで、接触抵抗の低い電極とすることができるので好ましい。
【００５６】
（第２の絶縁膜）
次に、リッジ上のｐ側オーミック電極の全面と、ｎ側オーミック電極の上部の一部を覆うレジストを形成する。次いで、ＳｉＯ２からなる第２の絶縁膜を、ほぼ全面に形成し、リフトオフすることで、ｐ側オーミック電極の上面全面とｎ側オーミック電極の一部が露出された第２の絶縁膜が形成される。第２の絶縁膜とｐ側オーミック電極とは離間しており、その間に第１の絶縁膜が露出されている。第２の絶縁膜は、後の分割を考慮して、分割位置を挟んで幅１０μｍ程度のストライプ状の範囲には、第１及び第２の絶縁膜や電極を形成しないようにしておいてもよい。
【００５７】
第２の絶縁膜は、ｐ側及びｎ側のオーミック電極上部を除く全面に渡るように設けるものである。好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮのうちの少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でも特に好ましい材料として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２を用いた単層膜又はこれらの多層膜をあげることができる。
【００５８】
また、第２の絶縁膜を反射面側（モニター側）にも連続するように形成して、ミラーとして用いることもできる。その場合は、出射側共振器面との屈折率差を考慮して多層構造とするのが好ましい。
【００５９】
（パッド電極）
次に、ｐ側オーミック電極を覆うようにｐ側パッド電極を形成する。このとき、第２の絶縁膜も覆うように形成させるのが好ましい。ｐ側パッド電極は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０００Å／５０Å／１０００Å／６０００Å）の順に形成される。また、ｎ側パッド電極は、下からＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／８０００Å）で形成される。このパッド電極は、第２の絶縁膜を介してｐ側オーミック電極及びｎ側オーミック電極にそれぞれストライプ状に接している。
【００６０】
ｐ側パッド電極の材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ及びこれらの酸化物、窒化物等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。最上層はワイヤ等を接続させるのでＡｕを用いるのが好ましい。そして、このＡｕが拡散しないようにその下層には拡散防止層として機能する比較的高融点の材料を用いるのが好ましい。また、ｎ側パッド電極の材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは多層膜とし、最上層はワイヤ等を接続させるのでＡｕを用いるのが好ましい。そして、このＡｕが拡散しないようにその下層には拡散防止層として機能する比較的高融点の材料を用いるのが好ましい。パッド電極の膜厚としては、総膜厚として３０００Å〜２００００Åが好ましく、更に好ましくは７０００Å〜１３０００Åの範囲である。また、ｎ側電極は、上記のようにオーミック電極とパッド電極とを別工程で設けるのではなく、両方の機能を兼用するｎ電極とすることもできる。
【００６１】
（基板露出工程）
以上のようにしてパッド電極を形成した後、ｎ型コンタクト層の露出面を除いてレジスト膜を形成させる。その後に、ＳｉＯ２保護膜をウエハ全面に形成する。更にそのＳｉＯ２保護膜の上にレジストを形成させる。このとき、光出射側及び光反射側の共振器面が露出するようにレジストを形成させる。
【００６２】
このように、レジスト−ＳｉＯ２−レジストの順で膜を形成させ、これを用いて基板が露出するまでエッチングする。ここでは、ＳｉＯ２の露出部をエッチングするため、レジスト膜で覆われていない光出射側及び光反射側の共振器面前面のＳｉＯ２保護膜は除去されてレジスト膜が露出する。光出射側及び光反射側の共振器面から突出する距離は２〜３μｍ程度とするのが好ましい。また、光反射側は、共振器面から突出する距離が５〜８μｍ程度となってもよい。次いで、レジスト、ＳｉＯ２保護膜、レジストからなる多層マスクを除去することで、リッジに平行な半導体層側面に保護膜が形成される。
【００６３】
（接合部材形成及びマスク部材形成）
上記のように光出射側及び光反射側の共振器面を露出させた後、それらの共振器面を含む端面が露出するようにレジストを形成させる。次いで、基板を研磨して約１００μｍの膜厚になるように調整する。次いで、その研磨されて露出された基板の第１の主面に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／３０００Å）からなる接合部材を形成させる。その接合部材は、後工程で素子分割領域となる部分以外に設けるのが好ましい。次いで、主としてＺｎＯからなる亜鉛酸化物のマスク部材を膜厚約５０００Åの厚さで形成させる。このとき、成膜方法としては、蒸着、スパッタ、スピンコート等を用いることができ、用いる材料によって適切な方法を用いることができる。また、マスク部材の形成位置としては、次工程でリッジのストライプと平行な位置にスクライブ溝を形成するのでその領域以外の領域に形成させるようにする。ここでは、基板分割後に、端面から約２０μｍ程度の領域に表面膜が形成されるようにマスク部材を設ける。このようにすることで、スクライブ時にマスク部材が破損され、その後の表面膜の形成領域が不均一になるのを抑制することができる。ここで、接合部材形成時のマスクをマスク部材としてそのまま用いることで、接合部材とマスク部材の大きさを略等しくすることができる。
【００６４】
（端面膜形成及び表面膜形成）
上記のようにマスク部材を形成させた後、そのマスク部材が形成されていない基板の第１の主面にスクライブ溝を形成し、リッジと略垂直な位置で第２の主面側からブレーキングしてバー状レーザに分割する。次いで、光出射側の共振器面に端面膜（ミラー）を形成させる。ミラーとして、ＳｉＯ２（６３０Å）とＺｒＯ２（４００Å）を１ペアとする誘電体保護膜を形成させる。
【００６５】
このとき、基板の第１の主面側にも、端面膜成分が回り込むような成膜条件を用いることで、端面膜と連続する表面膜が基板の第１の主面上にも形成される。
【００６６】
共振器面に設ける端面膜としては、導電性材料、絶縁性材料、或いは半導体材料等、目的に応じて種々選択することができる。具体的な材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉなどの導電性材料や、これらの酸化物、窒化物、フッ化物などの絶縁性或いは導電性の化合物材料を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物、或いは多層膜として用いることができる。好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａを用いた材料である。また、半導体材料としては、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどを用いることができる。これらの端面保護膜の材料は、下面保護膜として、或いは、ｐ電極上に形成される上面保護膜の材料としても好ましい材料としてあげることができる。
【００６７】
次いで、マスク部材を除去することで、マスク部材上に形成された表面膜の一部も同時に除去されて、第１の主面上に形成された金属材料からなる接合部材が露出されたウエハが得られる。ここで、亜鉛酸化物を除去するのに、酢酸を用いるのが好ましい。
【００６８】
最後に、リッジストライプと平行な方向で分割することで本発明の半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、６０ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されている接合部材の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例２】
【００６９】
実施例２では、実施例１と同様に、図１のような形状となるように表面膜を形成させる。実施例１では共振器面をエッチングによって形成したのに対し、実施例２では劈開端面を用いる点が異なる。
【００７０】
実施例１のｎ型コンタクト層露出時のエッチング工程で、共振器面は形成させず、リッジに略平行な領域のｎ型コンタクト層を露出させる。その後の基板露出工程についても、共振器面方向は基板を露出させず、リッジに平行な側面のみ基板が露出するまでエッチングを行ってもよい。そして、金属材料からなる接合部材形成及びマスク部材形成工程まで実施例１とほぼ同じ工程を行う。バー状に分割する際、窒化物半導体層のＭ面に等しくなるような位置でスクライブを行う。その他の工程は実施例１とほぼ同じように行い、本発明の半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、８０ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されている接合部材の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例３】
【００７１】
実施例３では、実施例２において、サファイアを研磨して薄くする替わりに、サファイア基板を除去する工程を有する。サファイア基板を除去してしまうため、サファイア基板上に形成させる半導体層のうち、ｎ型コンタクト層までの層を比較的厚く形成しておくことで機械的強度を増加させておく以外は、ほぼ実施例２と同じ工程を行い、本発明の半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されている接合部材の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に下面保護膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例４】
【００７２】
実施例４では、実施例１において、基板の裏面（第１の主面）上に接合部材を設けず、ジャンクションダウン実装する。そのため、ｐ電極上形成後、その上に少なくともリッジ上部と、共振器面近傍のｐ電極端面の上にマスク部材を設ける。そして、バー状に分割後、端面（保護）膜を形成させると同時に表面膜も形成させる。次いでマスク部材を除去する以外は実施例１とほぼ同様の工程を行い、本発明の半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、ｐ電極の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、リッジに近接している共振器面（レーザ光の出射部）への接合部材の広がりを抑制しており、ＦＦＰが乱れるのを抑制すると共に、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例５】
【００７３】
実施例５では、実施例３において、ｎ電極を第１の主面に設ける。すなわち、導電性基板の裏面にｎ電極を設けて、そのまま接合部材として用いる。すなわち、実施例３の工程において、ｎ電極を接合部材形成時に形成させる。その他の工程はほぼ実施例３と同様に行い、本発明の半導体レーザ素子を得る。実施例５のような場合、接合部材は素子と支持体とを単に密着させるだけでなく、導電性をも阻害しないようにする必要があるが、上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されているｎ電極の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例６】
【００７４】
実施例６では、実施例２において、接合部材をｐ電極上に形成させる。また、ｎ電極上にも設けておく。すなわち、工程内において、マスク部材をｐ電極表面とｎ電極表面とに設けておき、その後に表面膜を形成させる。これにより、図３に示すように、ｐ電極及びｎ電極の端面近傍に表面膜を有する半導体レーザ素子とすることができる。また、電極形成時のマスクをそのまま接合部材形成用のマスク部材として兼用させることもでき、その場合は、電極とマスク部材を略同一形状で形成させ、表面膜が電極形成領域以外の領域に形成されるようになる。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温で閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、ｐ電極及びｎ電極の上には絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例７】
【００７５】
実施例７では、基板の第１の主面に形成される表面膜を図２（ａ）のようにストライプ状に形成させる。これは、マスク部材をストライプ状の開口部を有するように形成し、その上から表面膜を形成させることで容易に形成することができる。この工程は、バー状とする前に、ウエハの状態で行う。すなわち、端面膜とは別工程で行う点が実施例５と異なる。表面膜としてはＳｉＯ２を用い、スパッタにて約５０００Åの膜厚で形成させる。表面膜の開口部は約５０μｍ×５００μｍとなるように設定する。バー状に分割後、端面膜を形成し、その後にマスク部材を除去することで、そのマスク部材上に形成された表面膜も同時に除去されるので、格子状の表面膜の開口部からｎ電極が露出する形態となる。このような形態とすることで、ｎ電極において電流が拡散されやすくなり、導波路領域の広い範囲に渡って電流が均等に流れやすくすることができる。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されている接合部材の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【実施例８】
【００７６】
実施例８では、基板の第１の主面に形成されるｎ電極を図２（ｃ）のように格子状に形成させる。これは、マスク部材を格子状の開口部を有するように形成し、その上から表面膜を形成させることで容易に形成することができる。この工程は、バー状とする前に、ウエハの状態で行う。すなわち、端面膜とは別工程で行う点が実施例５と異なる。表面膜としてはＳｉＯ２を用い、スパッタにて約５０００Åの膜厚で形成させる。下面保護膜の開口部は約５０μｍ×５０μｍとなるように設定する。バー状に分割後、端面膜を形成し、その後にマスク部材を除去することで、そのマスク部材上に形成された表面膜も同時に除去されるので、格子状の表面膜の開口部からｎ電極が露出する形態となる。このような形態とすることで、ｎ電極において電流が拡散されやすくなり、導波路領域の広い範囲に渡って電流が均等に流れやすくすることができる。上記のようにして得られる半導体レーザ素子は、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ２、１００ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。また、基板の第１の主面上に形成されている接合部材の中央部に絶縁性材料が形成されていないため、密着性は良好である。また、端部近傍に表面膜が形成されていることで、共振器面への接合部材の広がりを抑制しており、短絡などの問題が生じるのを抑制し、信頼性に優れた半導体レーザ素子とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、レーザ素子を応用することができる全てのデバイス、例えば、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ、各種ゲーム機器、ＤＶＤプレーヤ、電話回線や海底ケーブル等の基幹ライン・光通信システム、レーザメス、レーザ治療器、レーザ指圧機等の医療機器、レーザビームプリンタ、ディスプレイ等の印刷機、各種測定器、レーザ水準器、レーザ測長機、レーザスピードガン、レーザ温度計等の光センシング機器、レーザ電力輸送等の種々の分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】（ａ）本発明の半導体レーザ素子の模式斜視図（ｂ）図１（ａ）のＸＸ断面図（ｃ）図１（ａ）を基板側からみた模式斜視図
【図２】本発明の半導体レーザ素子の模式斜視図
【図３】本発明の半導体レーザ素子の模式斜視図
【符号の説明】
【００７９】
１０１、３０１・・・基板
１０２、３０２・・・ｎ型窒化物半導体層
１０３、３０３・・・ｐ型窒化物半導体層
１０４、３０４・・・活性層
１０５・・・ｐ側オーミック電極
１０６、３０６・・・ｐ側パッド電極
１０７・・・ｎ側オーミック電極
１０８、３０８・・・ｎ側パッド電極
１０９・・・第１の絶縁膜
１１０・・・第２の絶縁膜
１１１・・・接合部材
【図１】
0004626143.tif 000002
【図２】
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【図３】
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