(57)【要約】【課題】  リッジ導波路型半導体レーザにおいて、実装時に生じるレーザ特性異常や寿命特性の劣化を防止することのできる、新規なレーザ素子構造を提供する。【解決手段】  ｐ側半導体層１４に形成された導波路形成用のリッジ部１４ａと、リッジ部頂面の少なくとも一部が露出するように覆う絶縁保護膜１７と、そこから露出したリッジ部にオーミック接触したｐ側オーミック電極１５と、ｐ側オーミック電極に電気接触するよう形成されたｐ側パッド電極１９とを備えたリッジ導波路型半導体レーザにおいて、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極の間に、低融点金属の拡散を防止可能な拡散防止層３０が形成され、拡散防止層が、少なくとも絶縁保護膜１７から露出したリッジ部１４ａを覆う。拡散防止層により、実装用の導電性接合剤からリッジ部に低融点金属が拡散することを抑制し、ｐ側オーミック電極とｐ型窒化物半導体層とのオーミック接触を良好に維持する。【選択図】  図２
2005101483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を挟むｎ側半導体層及びｐ側半導体層と、前記ｐ側半導体層に形成された導波路形成用のリッジ部と、前記リッジ部を、その頂面の少なくとも一部が露出するように覆う絶縁保護膜と、前記絶縁保護膜から露出したリッジ部にオーミック接触したｐ側オーミック電極と、該ｐ側オーミック電極に電気接触するよう形成されたｐ側パッド電極とを備えたリッジ導波路型半導体レーザにおいて、
前記ｐ側オーミック電極と前記ｐ側パッド電極の間に、中間層が形成され、該中間層が、少なくとも前記絶縁保護膜から露出した前記リッジ部を覆うことを特徴とするリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項２】
前記中間層は、低融点金属の拡散を防止可能な拡散防止層である請求項１記載のリッジ導波路型半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記中間層は、密着性を調整可能な緩衝層である請求項１又は請求項２記載のリッジ導波路型半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記中間層が、さらに前記リッジ部の側面をも覆うよう形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項５】
前記中間層が、酸化物、窒化物又は高融点金属から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項６】
前記中間層は、絶縁性である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項７】
前記中間層が、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、Ｐｔからなる群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項８】
前記中間層は、単層又は二層以上の多層である請求項１乃至請求項７記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項９】
前記絶縁保護膜の上に、第２の絶縁保護膜が形成されており、前記中間層が、前記第２の絶縁保護膜と同一組成から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項１０】
前記中間層は、前記リッジの左右においてほぼ同じ長さである請求項９記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項１１】
前記中間層は、前記リッジの左右においてほぼ同じ幅である請求項９又は請求項１０記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項１２】
前記リッジ部近傍で前記ｐ側パッド電極に低融点金属を含む導電性接合剤がボンディングされたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【請求項１３】
前記リッジ導波路型半導体レーザの半導体層が、窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のリッジ導波路型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、リッジ導波路型半導体レーザに関し、特に、リッジ導波路型半導体レーザの実装後における信頼性を向上可能なリッジ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤなどの光ディスク、医療機器、加工機器、光ファイバー通信等の光源として半導体レーザが広く利用されている。特に、窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）から成る半導体レーザは、比較的短波長の紫外域から赤色が発光可能な半導体レーザ素子として注目されている。
【０００３】
これらの半導体レーザでは、横モード制御のためのストライプ構造として、利得導波と屈折率導波を同時に実現することのできるリッジ導波路型が採用されることが多い。また、特に窒化物半導体レーザは、熱伝導率が小さなサファイア基板等に形成される場合が多いため、レーザ素子放熱性を向上するために、活性層に近いｐ電極側を下にするフェイスダウンボンディング（ジャンクションダウン）によって実装することが有利である。また、サファイア基板等の異種基板ではなく、窒化物半導体基板を用いる場合であっても、高出力時に発生する熱による素子劣化を抑制するためには、基板よりも熱伝導率の大きいサブマウントを用いたり、ｐ層側を下にしてフェイスダウン実装するのが有効である。
【０００４】
図５は、リッジ導波路型レーザをフェイスダウンボンディングした従来例を示す概略断面図である（例えば、特許文献１参照）。図５において、窒化物半導体レーザ１０は、実装基板２０上に半田などの導電性接合剤２３を用いてフェースダウン実装されている。窒化物半導体レーザ１０は、基板１１の上にｎ型窒化物半導体層層１２、活性層１３、ｐ型窒化物半導体層１４を順次積層し、ｐ型窒化物半導体層にストライプ状のリッジ部１４ａを形成したリッジ導波路型レーザである。窒化物半導体層レーザ１０のｎ型電極１６及びｐ型電極１５及び１９は、半田などの導電性接合剤２３によって、実装用基板２０の電極２１及び２２に接合されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のリッジ導波路型半導体レーザでは、レーザ１０を実装基板２０に実装した後、初期のレーザ特性に異常が生じたり、素子寿命が短くなる等の問題があった。
【０００７】
そこで、本件発明は、リッジ導波路型半導体レーザにおいて、実装時に生じるレーザ特性異常や寿命特性の劣化を防止することのできる、新規なレーザ素子構造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】
【０００８】
本件発明者らは、種々検討を重ねた結果、リッジ導波路型レーザを実装した後に生じるレーザ特性異常や寿命劣化が、リッジ部に生じる異常が原因であること、特に、実装時に用いる導電性接合剤のｐ側オーミック電極への拡散や、リッジ部における絶縁保護膜やｐ型電極の剥離に原因があることを見出し、本件発明を成すに至った。
【０００９】
このことを、図６を用いて説明する。図６は、窒化物半導体レーザのリッジ部を拡大した部分断面図である。尚、図６は、図５と上下逆転した図面を表している。図６に示すように、窒化物半導体レーザ１０のｐ型窒化物半導体層１４には、導波路形成用のリッジ１４ａが設けられ、リッジ１４ａの頂面を露出するように第１の絶縁保護膜１７が形成されている。第１の絶縁保護膜１７には、リッジ１４ａと光屈折率の違いが大きな材料が用いられており、その光屈折率の違いに基づいてリッジ１４ａが光閉じ込め機能を発揮する。さらに、リッジ部１４ａの全体を覆うようにｐ側オーミック電極１５が形成されており、リッジ１４ａの頂面に露出したｐ型窒化物半導体１４との間にオーミック接合を形成している。また、リッジ部１４ａから離間して、第１の絶縁保護膜１７の上に、第２の絶縁保護膜１８が形成されている。
【００１０】
このリッジ部１４ａにおいて、ｐ側オーミック電極１５と実装基板との接合は次のようにして行われる。まず、ｐ側オーミック電極１５の上には、導電性接合剤２３との接合性が良い金属から成るｐ側パッド電極１９が形成されており、ｐ側パッド電極１９が導電性接合剤２３によって実装基板の電極と接合される。この接合が、レーザ素子を実装基板に押し付けながら、導電性接合剤の融点以上に加熱することにより行われる。
【００１１】
本件発明者らは、動作不良を生じたレーザ素子を種々検討した結果、導電性接合剤２３中のＳｎなどの金属成分が、リッジ部１４ａを覆うｐ側オーミック電極１５に到達し、ｐ側オーミック電極１５とｐ型窒化物半導体１４とのオーミック接触を阻害していることを見出した。導電性接合剤２３としては、通常、半田等の低融点金属が用いられるが、接合時の加熱により、その低融点金属（Ｓｎ等）がｐ側パッド電極１９内を拡散し、ｐ側オーミック電極１５に到達するものと推定される。Ｓｎ等の低融点金属は、ｐ側オーミック電極１５に到達すると、ｐ側オーミック電極１５とｐ型窒化物半導体の間のオーミック接触を阻害し、接触抵抗を増大させる。
【００１２】
また、上記問題の他に、本件発明者らは、ｐ型窒化物半導体層のリッジ部１４ａの側面において、ｐ型窒化物半導体層１４と第１の絶縁保護膜１７との間や、絶縁保護膜１７とｐ側オーミック電極１５との間に剥離が生じる結果、レーザ素子の特性劣化や寿命劣化を引き起こしていることも見出した。フェイスダウンボンディングによってレーザチップを実装基板に接合する場合、レーザチップの構造上、最も突出したリッジ部１４ａに大きな力が加わる。しかも、リッジ部１４ａの側面、特に、リッジ１４ａの側面と頂面を結ぶ角部２５や側面と底面を結ぶ角部２６は、製膜工程の一般的な傾向として、第１の絶縁保護膜１７の膜厚が薄くなり易い。また、絶縁保護膜は、一般に、窒化物半導体や金属との密着性がよくない。このため、レーザチップを実装基板に接合する際の熱や加圧によって、第１の絶縁保護膜１７とｐ型窒化物半導体層１４の間や、第１の絶縁保護膜１７とｐ側オーミック電極１５に剥離が生じてしまう。第１の絶縁保護膜１７に剥離が生じると、リッジ部１４ａの周囲の光屈折率が異常となるため、リッジ部１４ａによる光閉じ込め機能が著しく阻害されることになる。
【００１３】
尚、このような事情は、フェイスダウンボンディングによってリッジ導波路型半導体レーザ素子の実装を行う場合に限らない。レーザ素子のリッジ部近傍においてｐ側パッド電極に低融点金属から成る導電性接合剤による接合を行う実装方法であれば、全く同様の問題が生じることになる。さらに、実装時以外の工程でも、高温に曝される工程を有する場合には、電極（特にｐ側電極）と、絶縁膜や半導体層との接合性が低下することがあり、素子特性を劣化させる原因となる。
【００１４】
そこで、本件発明に係るリッジ導波路型半導体レーザは、活性層を挟むｎ側半導体層及びｐ側半導体層と、前記ｐ側半導体層に形成された導波路形成用のリッジ部と、前記リッジ部を、その頂面の少なくとも一部が露出するように覆う絶縁保護膜と、前記絶縁保護膜から露出したリッジ部にオーミック接触したｐ側オーミック電極と、該ｐ側オーミック電極に電気接触するよう形成されたｐ側パッド電極とを備えたリッジ導波路型半導体レーザにおいて、前記ｐ側オーミック電極と前記ｐ側パッド電極の間に、前記低融点金属の拡散を防止可能な拡散防止層が形成され、該拡散防止膜が、少なくとも前記絶縁保護膜から露出した前記リッジ部を覆うことを特徴とする。
【００１５】
ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極の間に、拡散防止層を形成することにより、リッジ部への低融点金属の拡散を抑制し、ｐ側オーミック電極とｐ側半導体層とのオーミック接触が阻害されることを防止できる。
【００１６】
また、リッジ部の側面における絶縁保護膜の剥離を防止するために、拡散防止層がさらにリッジ部の側面をも覆うよう形成されていることが好ましい。拡散防止層がリッジ部の側面まで広がり、絶縁保護膜の剥離が生じやすいリッジ側面と頂面を結ぶ角部や、リッジ側面と底面を結ぶ角部を埋めることにより、絶縁保護膜に加わる熱や圧力の集中が緩和されるためである。また、拡散防止層が、電極との密着性の弱い材料（例えば酸化物など）を用いることで、角部を埋めることによってフェイスダウン実装時にかかる応力集中緩和という効果だけでなく、実装形態にかかわらず電極構造に自由度を持たせるという効果をも得ることができ、それによって熱膨張等による熱的構造変化に対する機械的耐性が向上させることができる。このような効果が得られる原因として、ｐ側オーミック電極やｐ側パッド電極との界面が、リッジ上部を含む（広い範囲）に渡って金属−金属結合されている場合に比して、密着性の弱い材料が介在することによってその強固な金属間の結合力が緩和されることが考えられる。その結果としてオーミック接触に関与する領域（ｐ側コンタクト層〜ｐ側パッド電極）全体の内部の構造が、熱的或いは物理的な外的応力に対する自由度が高くなって、オーミック接触部にかかる負荷を分散（拡散）させることができる。さらに、このような密着性の弱い拡散防止層が絶縁性である場合は、拡散防止層とｐ側オーミック電極又はｐ側パッド電極とが剥がれても、オーミック接触部の密着性を確保することができれば素子駆動に問題はない。
【００１７】
また、中間層の形成領域については、リッジの左右において、ほぼ同じ幅及び／又はほぼ同じ長さとなるように設けることで、リッジへの電流供給が均一になりやすくなるので好ましい。特に、リッジの幅が広い場合や、複数のリッジを設ける場合などは、緩衝層として機能する場合も、核酸防止層として機能する場合も、左右方向に対して熱的負荷や機械的負荷をほぼ均等に分散させることができるので、光密度の偏在等を抑制することができ、ＣＯＤ発生の抑制、部分発光の抑制などの効果が得られやすい。
【００１８】
上記のように、中間層に、拡散防止層としての機能と、剥離を防止する、即ち、密着性を調整する緩衝層としての機能の、異なる２つの機能を持たせることもできる。この場合、単層で２つの機能を兼用する層とすることができるだけでなく、２層以上の層を積層させた多層構造とすることができ、必要な機能等に応じて、種々の組み合わせが可能である。例えば、拡散防止層の上に緩衝層、又は、緩衝層の上に拡散防止層、或いは、緩衝層の上に更に緩衝層、という組み合わせを選択することができる。特に、密着性を考慮する場合、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極の、それぞれの界面側に用いられる材料に応じて、それぞれ密着性を考慮して最適な材料を選択することができる。
【００１９】
多層構造とする場合の具体的な例としては、拡散防止層の上に緩衝層との組み合わせについては、Ｔｉ／ＳｉＯ２、Ｎｉ／ＳｉＯ２等をあげることができる。これは、ＳｉＯ２のみで拡散防止機能と緩衝機能（密着性調整機能）の両方を満たすことができるものの、電極の材料、例えば、オーミック電極がＮｉ／Ａｕや、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ等最上層に酸化しにくい傾向を有する材料を用いる場合は、酸化物との密着性がよくないので、酸化膜成膜時に所望の形状及び膜厚に形成できない場合がある。そのため、酸化膜とオーミック電極材料との密着性を補足する層として設けることで、所望の形状に形成させることができる。このように、緩衝層という機能より、むしろ、拡散防止層の密着性を補強する層として機能させ、中間層全体としての密着性を調整することができる。その他にも、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２など、酸化膜／酸化膜で構成するもの、或いは、ＳｉＯ２／Ｓｉなど、酸化膜／金属、Ｐｔ／ＳｉＯ２など、金属／酸化膜などで構成するもの、ＡｌＮ／Ａｌ２Ｏ３など、窒化物／酸化物で構成するもの、Ｐｔ／Ｒｈなど金属／金属で構成するもの等が揚げられる。更に、リッジ頂部と側面部に設けられる中間層を、同一機能の層としてもよいし、それぞれの形状に応じて緩衝層と拡散防止層とに機能分離させて設けることもできる。また、このように多層構造とする場合、各層が同じ形状であると、少ない工程で形成させることができるので好ましいが、それに限らず、目的や工程、更には用いる材料等に応じて、異なる形状で形成させてもよい。例えば、光を吸収する性質を有する材料を上記のような酸化膜からなる拡散防止層の密着性を補強する層として用いる場合は、リッジ部からやや離間する部分にのみ介在させるようにすることで、光学特性を保持しつつ、密着性を調整することができる。
【００２０】
このようにオーミック接触部の自由度を高くすることで、フェイスダウン実装時にステムやサブマウント等の実装基板との間の熱膨張率差をも緩和し、実装不良を低減させることができる。実装基板との密着性については、フェイスダウン実装時には素子と実装基板との間の接合剤の材料や、実装基板の材料等の熱膨張率にも影響を受けるものであるので、それらの部材を調整することでも密着性を向上させることができる。そして、本願のように素子自体が熱膨張率差等に対する構造変化に対する自由度を高くすることで、接合剤や実装基板の材料が、他の要因を考慮して選択した材料では熱膨張率差が大きくなってしまう場合などであっても対応することができる。このように、拡散防止層を有することで、より効果的に熱的耐性を向上させることができる。
【００２１】
拡散防止層は、低融点金属の拡散を防止することができる材料であれば特に限定されず、絶縁物、半導体、金属のいずれでも用いることができる。拡散防止層として好ましい材料は、酸化物、窒化物又は高融点金属等であり、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｎｂ等の酸化物や窒化物、Ｗ、Ｍｏ、白金族系金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ）等の金属、若しくは、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ及びそれらの混晶であるＡｌＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＧａＰ系及びＩｎＰ系、更にはＳｉ、ＳｉＣなどの半導体層を用いることができ、それらの中でもＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、Ｐｔ等を用いることが好ましい。尚、拡散防止層が、絶縁物または半導体である場合には、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極との電気接触が保たれるように、拡散防止層をｐ側オーミック電極の一部が露出するように形成する必要がある。
【００２２】
拡散防止層が主として金属などの導電性材料からなる場合は、拡散防止層を設けない場合と導通経路は同じとなる。拡散防止層として好ましい材料は、複数の材料が積層されている電極層内部において、その各層の拡散を防止するためのバリア層としても機能しうる材料としてあげられる。しかし、本願では、そのような電極層内部の拡散防止層とは異なり、電極の全面に渡って形成されず、リッジ部近傍にのみ形成されることになる。このようにすることで、リッジ部近傍の光学的特性を補うことができる。例えば、Ｐｔからなる拡散防止層としてリッジ部近傍に設ける場合、Ｐｔは発光層からの発光波長を吸収しにくいために導波損失が少ない。この効果は、ｐ側パッド電極にＰｔを含む場合にも得られる効果である。しかし、リッジからやや離間する領域（１次モードが発生する領域）でｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極とを接するように拡散防止層の幅が制限されていると、例えばＮｉ／Ａｕからなるｐ側パッド電極で発光層からの発光波長を吸収させることができる。これによって、高次の水平横モードを吸収することができ、基本モードのみを取り出すことができる。このような効果は、ｐ側パッド電極にバリア層（例えばＰｔ）が含まれる場合には得られないものであり、本願のように、導電性材料を用いた拡散防止層をｐ側パッド電極よりも狭い幅で形成することによって実現することができる。
【００２３】
また、拡散防止層が主として酸化物からなる絶縁性材料である場合は、ｐ側パッド電極からｐ側オーミック電極への導通経路が、リッジ上部ではなく、一度ストライプ状のリッジに対する横方向に広がるような経路となるので、ストライプ全域において均一に流れやすくなる。ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極とを別工程で形成させる場合、その長さ（ストライプ方向）が異なる形状となる。特に、ｐ側パッド電極の方がｐ側オーミック電極に比して短くなりやすい。そのため、ｐ側オーミック電極の端部はｐ側パッド電極と直接接していない場合がある。そのような場合は、ｐ側オーミック電極の端部にまで電流が流れにくくなり、その直下の半導体層にも電流が流れにくく、結果として発光が弱い領域を形成してしまう。そして、ｐ側パッド電極の端部の直下のｐ側オーミック電極に電流が集中しやすく、発光が強い領域を形成してしまうので、発光の不均一がより強調されるようになる。本願のように、絶縁性の拡散防止膜を形成させることで、電流の経路の不均一を緩和して、ストライプ全域に渡って均一に電流を供給し易くすることができる。
【００２４】
拡散防止層が酸化物の場合は、フェイスダウン時に低融点金属の拡散を防止することに加え、フェイスアップでの実装時においても、耐熱性を向上させることができるという効果を奏する。これは、詳細は定かではないが、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極とが別工程で形成されるためにその界面に酸素が存在することに起因すると考えられる。ダイボンド時には、フェイスダウン実装時だけでなく、フェイスアップ実装時であってもレーザ素子には約３００℃の熱がかかる。このような高温に曝されることで、オーミック性が低下し、部分発光（発光ムラ）やＶｆ上昇など素子特性を悪化させやすくなる。オーミック性の低下の原因のひとつとして考えられるのが、実装時に素子にかかる熱によって、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極との界面にもともと存在していた酸素が、その界面以外の領域（例えば外部）などに拡散してしまい、それによってオーミック性が低下することが考えられる。本願のように、酸化物を拡散防止膜としてｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極との界面に存在させておくことで、オーミック性を補助していると考えられる酸素の濃度低下を補うことができる。これにより、実装時にかかる熱に起因する酸素の移動（拡散）によるオーミック特性の低下を抑制し、耐熱性に優れたレーザ素子とすることができる。
【００２５】
また、絶縁保護膜の上に、第２の絶縁保護膜（例えば、ｎ電極形成領域以外を絶縁保護するための膜）が形成されている場合、前記拡散防止層が、第２の絶縁保護膜と同一組成から成ることが好ましい。こうすることにより、従来の製造方法に新たな工程を加えなくとも、第２の絶縁保護膜を形成するフォトリソグラフィのマスク形状に変更を加えるだけで、拡散防止層を形成することができる。
【００２６】
中間層を、密着性を緩和（調整）する緩衝層として機能させるには、導電性については特に問われるものではない。従って、導電性材料、絶縁性材料、半導体材料等を用いることができる。好ましくは、金属酸化膜からなる絶縁性材料であり、このような材料を用いることで、金属材料からなるオーミック電極とパッド電極との密着性を緩和させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、以上説明したように構成されているため、実装時に用いる導電性接合剤のｐ側オーミック電極への拡散や、リッジ部における絶縁保護膜やｐ型電極の剥離を抑制することができる。従って、リッジ導波路型半導体レーザにおいて、実装時に生じるレーザ特性異常や寿命特性の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るリッジ導波路型半導体レーザを模式的に示す断面図である。図１において、窒化物半導体レーザ１０は、実装基板２０上に半田などの導電性接合剤２３を用いてフェースダウン実装されている。窒化物半導体レーザ１０は、サファイア等の絶縁性基板１１の上にｎ側窒化物半導体層１２、活性層１３、ｐ側窒化物半導体層１４を順次積層し、ｐ側窒化物半導体層にストライプ状のリッジ部を形成したリッジ導波路型レーザである。ｎ側窒化物半導体層１２とｐ側窒化物半導体層１４は、各々、主として活性層１３に電子と正孔を供給する機能を有し、一般的にはｎ型窒化物半導体とｐ型窒化物半導体から成る。窒化物半導体レーザ１０のｎ側電極１６及び２９並びにｐ側電極１５及び１９は、半田などの導電性接合剤２３によって、実装用基板２０の電極２１及び２２に接合されている。
【００２９】
尚、本実施の形態において、接合前の導電性接合剤２３は、図１に示すように、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ等から成る低融点金属層２３ａとＡｕ、Ｐｔ等の酸化しにくい金属から成る保護層２３ｂの２層から成る。保護層２３ｂは、低融点金属層２３ａが接合前に空気酸化を受けることを防止する機能を有し、接合時の熱と圧力によって破れる程度の薄膜に形成されている。即ち、接合時の熱と圧力によって、保護層２３ｂが破れると共に低融点金属層２３ａが溶融し、窒化物半導体レーザ１０と実装用基板２０の電極を接合する。
【００３０】
また、窒化物半導体レーザ１０のｎ側電極１６及び２９は、ｐ側窒化物半導体層１４及び活性層１３を取り除いて露出させたｎ側窒化物半導体層１２の表面に形成されているため、ｐ側電極１５及び１９と異なる高さにある。そこで、その高さの相違を補償するために、実装用基板２０側のパッド電極２２の上にＡｕ層２４ｂとＰｔ層２４ａの２層から成る電極２４が形成されている。
【００３１】
本件発明の特徴であるリッジ部近傍の構造について図２を参照しながら説明する。図２は、図１のリッジ部近傍の構造を拡大して示す部分拡大断面図である。尚、図２は、図１と上下逆転した図面を表している。図２に示すように、窒化物半導体レーザ１０のｐ型窒化物半導体層１４には、導波路形成用のリッジ１４ａが設けられ、リッジ１４ａの頂面を露出するように第１の絶縁保護膜１７が形成されている。第１の絶縁保護膜１７には、リッジ１４ａと光屈折率の違いが大きな材料が用いられており、その光屈折率の違いに基づいてリッジ１４ａが光閉じ込め機能を発揮する。さらに、リッジ部１４ａの全体を覆うようにｐ側オーミック電極１５が形成されており、リッジ１４ａの頂面に露出したｐ型窒化物半導体１４との間にオーミック接合を形成している。また、リッジ部１４ａから離間して、第１の絶縁保護膜１７の上に、第２の絶縁保護膜１８が形成されている。
【００３２】
そして、ｐ側オーミック電極１５とｐ側パッド電極１９の間には、第１の絶縁保護膜１７から露出したリッジ部１４ａの頂面を覆うように拡散防止層３０が形成されている。即ち、拡散防止層３０は、ｐ側オーミック電極１５とｐ側窒化ガリウム系化合物半導体層１４とのオーミック接合部を少なくとも覆うように形成されている。このようにして形成された拡散防止膜３０は、実装基板への接合時の加熱と加圧によって、又は、実装後の通電によって、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ等の低融点金属を組成に含む導電性接合剤２３から低融点金属が拡散してｐ側オーミック電極１５に到達することを抑制する。従って、窒化物半導体レーザの実装、又はその後の通電によるｐ側オーミック電極の接触不良の発生が抑制される。
【００３３】
また、拡散防止層３０は、リッジ１４ａの頂面から側面の全面を覆うように形成されており、リッジ１４ａの頂面と側面を結ぶ角部２５と、頂面と底面を結ぶ角部２６を埋めるように形成されている。こうした角部２５及び２６では、半導体製造プロセスの一般的な傾向として、その上に形成される第１の保護絶縁膜１７やｐ側オーミック電極１５の膜厚が局所的に薄くなる。その結果、角部２５及び２６において、第１の保護絶縁膜１７やｐ側オーミック電極が溝状に掘れたような形状となる。拡散防止層３０が、これらの溝を埋めることにより、角部２５及び２６における熱や圧力を緩和して、第１の保護絶縁膜１７がｐ型窒化ガリウム系化合物半導体１４から剥離することや、ｐ側オーミック電極１５が第１の保護絶縁膜１７から剥離することを防止することができる。従って、剥離によってリッジ部１４ａの光閉じ込め機能に異常が生じることを防止することができる。
【００３４】
拡散防止層３０は、導電性接合剤２３からの低融点金属の拡散を防止することができる材料であれば特に限定されず、絶縁物、半導体、金属のいずれでも用いることができる。但し、拡散防止層３０は、ｐ側オーミック電極１５のオーミック接合を阻害するような材料であってはならない。例えば、拡散防止層３０には、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ等の低融点金属がｐ側オーミック電極１５のオーミック接合を阻害するような濃度で含まれないようにする必要がある。また、拡散防止層３０が、ｐ側電極１５と反応しない材料であることが好ましい。拡散防止層として好ましい材料は、酸化物、窒化物又は高融点金属等であり、例えば、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、Ｐｔ等を用いることが好ましい。
【００３５】
なかでも、拡散防止層３０を、ＳｉＯ２等の絶縁物で形成すれば、拡散防止層３０と第２の絶縁保護膜１８とを同時に形成することができる。即ち、従来の製造方法に新たな工程を付加しなくても、第２の保護絶縁膜１８を形成する際のマスクパターンに変更を加えるだけで、拡散防止層３０を形成することができる。尚、拡散防止層３０が絶縁物又は半導体である場合には、ｐ側オーミック電極１５とｐ側パッド電極１９との電気接触が保たれるように、ｐ側オーミック電極１５の一部が露出するように拡散防止層３０を形成する必要がある。図１に示す例では、基板上面から見て、拡散防止層３０の形成面積をｐ側オーミック電極１５よりも狭くすることにより、ｐ側オーミック電極１５とｐ側パッド電極１９の間の電気接触を確保している。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態では、本発明に係るリッジ導波路型窒化物半導体レーザの製造方法について説明する。
【００３７】
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るリッジ導波路型窒化物半導体レーザのｐ型窒化物半導体層の部分を上面から見た図であり、電極等を形成する工程を示す。
【００３８】
まず、図３（ａ）に示すように、ｐ型窒化物半導体層の上にストライプ状のリッジ部を形成する。ｐ型窒化物半導体層の一部をエッチング等の手段により除去することで凸部を形成し、リッジ部とする。リッジ部は、凸部の底面側の幅が広く上面に近づくに従ってストライプ幅が小さくなる順メサ形状であっても、逆に凸部の平面に近づくにつれてストライプの幅が小さくなる逆メサ形状でも良い。また、積層面に垂直な側面を有するストライプであっても良い。
【００３９】
次に、図３（ｂ）に示すように、リッジ部１４ａの頂面を除いて、ｐ型窒化物半導体層１４の全面を覆うように、第１の絶縁保護膜１７を形成する（＝図３（ｂ）の斜線の領域）。第１の絶縁保護膜１７には、ｐ型窒化物半導体１４と屈折率差が大きな材料を用いることが好ましく、例えば、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＢＮ、ＤＬＣ、Ｃ、ＭｇＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＣｒＯ、ＺｎＯ、ＧａＯ、ＡｌＧａＮ、ＨｆＯ、Ｔａ２Ｏ５等を用いることができる。
【００４０】
次に、図３（ｃ）に示すように、ｐ型窒化物半導体１４及び第１の絶縁保護膜のほぼ全面を覆うようにｐ側オーミック電極１５を形成し、リッジ部１４ａの頂面でｐ型窒化物半導体層１４とｐ側オーミック電極１５をオーミック接触させる。
【００４１】
次に、図３（ｄ）に示すように、第２の絶縁保護膜１８と拡散防止膜３０を同時形成する。即ち、ｐ側オーミック電極１５よりも広い範囲に第２の絶縁保護膜１８を形成し、リッジに平行な細長い開口部１８ａをリッジ部１４ａの両脇に１個づつ設ける。この開口部１８ａは、ｐ側オーミック電極１５と少なくとも重なるように、好ましくは開口部１８ａがｐ側オーミック電極１５の内側に位置するように形成する。これら２つの開口部１８ａに挟まれた領域１８ｂが拡散防止膜３０となる。尚、この第２の絶縁保護膜１８（兼拡散防止膜３０）は、ｎ電極の形成領域を除いてレーザチップの側面まで覆うように形成する。第２の絶縁保護膜１８（兼拡散防止膜３０）には、ＳｉＯ２、ＺｒＯ、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＤＬＣ、Ｃ、ＭｇＯ、ＳｉＯＮ、ＣｒＯ、ＺｎＯ、ＧａＯ、ＡｌＧａＮ、ＨｆＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＲｈＯ、ＲｈＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＩＴＯ等の酸化物や、ＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＲｈＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＺｎＮ、ＧａＮ、ＮｂＮ等を用いることができる。
【００４２】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２の保護絶縁膜１８よりも内側で、ｐ側オーミック電極１５よりも外側にｐ側パッド電極１９を形成する。ｐ側パッド電極１９は、第２の保護絶縁膜１８に設けられた開口部１８ａを介してｐ側オーミック電極１５と電気的に接触することができる。
【００４３】
このような製造方法を用いれば、従来の製造方法に新たな工程を加えなくとも、第２の絶縁保護膜１８を形成するフォトリソグラフィのマスク形状に変更を加えるだけで、拡散防止層３０を形成することができる。
【実施例１】
【００４４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４５】
本発明において、積層構造体を構成するｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層としては、特に限定されず、種々の層構造を用いることができる。デバイスの具体的な構造としては、例えば後述の実施例に記載されているデバイス構造が挙げられる。また、電極、絶縁膜（保護膜）等も特に限定されず種々のものを用いることができる。積層構造に用いる窒化物半導体としては、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（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）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。
【００４６】
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が、本発明の半導体レーザ素子は、これに限らず、本発明の技術的思想において、様々な半導体に実施できることは言うまでもない。
【００４７】
（基板）
実施例１では、基板としてＣ面を主面とするサファイアを用いる。
【００４８】
尚、サファイアのような窒化物半導体と異なる異種基板に代えて、ＧａＮ基板などの窒化物半導体からなる基板を用いてもよい。Ｃ面を主面とするサファイア基板以外の異種基板としては、例えば、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能な基板材料を用いることができる。好ましい異種基板としてはサファイア、スピネルが挙げられる。
【００４９】
（バッファ層）
２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる異種基板をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし温度を５００℃にしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００Åの膜厚で成長させる。
【００５０】
（下地層）
バッファ層形成後、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体層を４μｍの膜厚で成長させる。この層は、素子構造を形成する各層の成長において下地層（成長基板）として作用する。下地層としてこの他にＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ  Ｌａｔｅｒａｌｌｙ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）成長させた窒化物半導体を用いると結晶性が良好な成長基板が得られる。ＥＬＯＧ成長層の具体例としては、異種基板上に、窒化物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長が困難な保護膜を設ける等して形成したマスク領域と、窒化物半導体を成長させる非マスク領域とをストライプ状に設け、その非マスク領域から窒化物半導体を成長させることで、膜厚方向への成長に加えて横方向への成長が成されることにより、マスク領域にも窒化物半導体が成長して成膜させたものや、異種基板上に成長させた窒化物半導体層に開口部を設け、その開口部側面から横方向への成長が成されて成膜されたもの等が挙げられる。
【００５１】
（ｎ側コンタクト層）
次に、下地層（窒化物半導体基板）上にＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスとしてシランガスを用い、１０５０℃でＳｉを１×１０１８／ｃｍ３ドープさせたｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ側コンタクト層を４．５μｍの膜厚で成長させる。ｎ側コンタクト層は、ＡｌＧａＮ以外のｎ型窒化物半導体層よって構成しても良く、例えばＧａＮであっても良い。
【００５２】
（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Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎよりなるクラック防止層を０．１５μｍの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層は省略可能である。
【００５３】
（ｎ側クラッド層）
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ＡｌＧａＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止め、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ＧａＮよりなるＢ層を２５Åの膜厚で成長させる。そしてこの操作をそれぞれ１６０回繰り返してＡ層とＢ層を交互に積層し、総膜厚８０００Åの多層膜（超格子構造）よりなるｎ側クラッド層を成長させる。この時、アンドープＡｌＧａＮのＡｌの混晶比としては、０．０５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。尚、ｎ側クラッド層は、活性層よりもバンドギャップの広く、電子を供給することができる窒化物半導体層であれば良く、好ましくはＡｌを含む窒化物半導体とする。
【００５４】
（ｎ側光ガイド層）
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側光ガイド層を０．１μｍ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。ガイド層に用いられる窒化物半導体としては、その外側に設けられるクラッド層と比較して、導波路形成に十分な屈折率を有していればよく、単一膜若しくは多層膜のいずれでも良い。具体的には、発振波長が３７０ｎｍ〜４７０ｎｍではアンドープのＧａＮが好ましく、比較的長波長な領域（４５０ｎｍ以上）では、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多層膜構造を用いることが好ましい。
【００５５】
（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を５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎよりなる障壁層を１００Å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５０Åの膜厚で成長させる。この操作を３回繰り返し、最後に障壁層を積層させて総膜厚５５０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００５６】
尚、活性層は、Ｉｎを含む窒化物半導体層を用いることが好ましい。これにより、紫外線及び可視域において紫色系から赤色系の波長のレーザ光を得ることができる。また、Ｉｎを含む窒化物半導体層を用いる場合、活性層が大気に曝されると、レーザ素子駆動時において極めて重大な素子劣化を起こすことがある。これは、Ｉｎの融点が低いため、分解、蒸発が起こりやすく凸部形成時のエッチングによって損傷し、活性層露出後の加工においてその結晶性を保つことが困難となるので、ストライプ状の凸部を活性層に達しない深さに形成することが好ましい。活性層は、量子井戸構造であっても良く、その場合、単一量子井戸、多量子井戸のいずれでも良い。
【００５７】
（ｐ側電子閉込め層）
次に、同様の温度で、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Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０１９／ｃｍ３ドープしたＡｌＧａＮよりなるｐ側電子閉じ込め層を１００Åの膜厚で成長させる。
【００５８】
（ｐ側光ガイド層）
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側光ガイド層を７５０Å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、Ｍｇをドープさせてもよい。ガイド層に用いられる窒化物半導体としては、その外側に設けられるクラッド層と比較して、導波路形成に十分な屈折率を有していればよく、単一膜若しくは多層膜のいずれでも良い。具体的には、発振波長が３７０ｎｍ〜４７０ｎｍではアンドープのＧａＮが好ましく、比較的長波長な領域（４５０ｎｍ以上）では、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多層膜構造を用いることが好ましい。
【００５９】
（ｐ側クラッド層）
続いて、１０５０℃でアンドープＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎよりなる層を２５Åの膜厚で成長させ、続いてＴＭＧを止め、Ｃｐ２Ｍｇを用いてＭｇドープＧａＮよりなる層を２５Å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。ｐ側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。ｐ側クラッド層は、活性層よりもバンドギャップの広く、電子を供給することができる窒化物半導体層であれば良く、好ましくはＡｌを含む窒化物半導体とする。
【００６０】
（ｐ側コンタクト層）
最後に１０５０℃でｐ側クラッド層の上にＭｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を１５０Åの膜厚で成長させる。ｐ側コンタクト層はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、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側コンタクト層を更に低抵抗化する。
【００６１】
（ｎ側コンタクト層露出及び共振器面形成）
以上のようにして窒化物半導体を成長させて積層構造体を形成した後、ウエ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ＳｉＯ２よりなる保護膜を形成してＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いＳｉＣｌ４ガスによりエッチングし、ｎ電極を形成させるｎ側コンタクト層の表面を露出させる。この時、共振器面となる活性層端面を露出させてエッチング端面を共振器端面とする。
【００６２】
（リッジ部形成）
次に、ストライプ状の導波路領域を形成するために、最上層のｐ側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）よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成した後、保護膜の上に所定の形状のフォトリソグラフィー技術によりマスクをかけ、ＲＩＥ装置によりＣＦ４ガスを用いてストライプ状の保護膜を形成する。そして、再度ＲＩＥによりＳｉＣｌ４を用いて、ｐ側コンタクト層及びｐ側クラッド層をエッチングして、ストライプ幅２μｍのリッジ部１４ａを形成する。
【００６３】
（第１の絶縁保護膜）
次に、ＳｉＯ２マスクをつけたまま、ｐ側窒化物半導体層表面にＺｒＯ２よりなる第１の絶縁膜１７を形成する。この第１の絶縁膜１７は、ｎ側オーミック電極１６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、後に分割され易いように絶縁膜１７を形成させない部分を設ける。第１の絶縁膜１７形成後、バッファード液に浸漬して、ストライプ状凸部１４ａ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、リッジ部１４ａ上（更にはｎ型コンタクト層上）にあるＺｒＯ２１７を除去する。これにより、リッジ部１４ａの頂面は露出され、リッジ部１４ａの側面はＺｒＯ２１７で覆われた構造となる。
【００６４】
（ｐ側オーミック電極）
次に、第１の絶縁保護膜１７上にｐ側オーミック電極１５を形成させる。ｐ側オーミック電極１５は、ｐ側窒化物半導体層１４よりも内側に形成する。このｐ側オーミック電極１５は、Ｎｉ−Ａｕからなる。また、エッチングにより露出されたｎ側コンタクト層の表面にもストライプ状のｎ側オーミック電極１６を形成させる。ｎ側オーミック電極１６はＴｉ−Ａｌからなる。これらを形成後、それぞれを酸素：窒素が８０：２０の割合の雰囲気中で、６００℃でアニーリングすることで、ｐ側、ｎ側とものオーミック電極を合金化し、良好なオーミック特性を得る。
【００６５】
（第２の絶縁保護膜、拡散防止膜）
次いで、リッジ部１４ａ両脇であってｐ側オーミック電極１５上のリッジに平行な細長い２つの領域、ｎ側オーミック電極１６の一部にレジストを塗布し、Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ２）からなる第２の絶縁膜１８を、チップ分割位置を除いた全面に形成する。その後、レジストをリフトオフすることで、図３（ｄ）に示すように、２つの開口部１８ａを有する第２の絶縁保護膜１８を形成する。この第２の絶縁保護膜１８の開口部１８ａに挟まれた領域が、拡散防止膜３０となる。
【００６６】
（パッド電極）
次に、上記の絶縁膜を覆うようにｐ側パッド電極１９及びｎ側パッド電極２９がそれぞれ形成される。ｐ側パッド電極１９は、ｐ側オーミック電極１５よりも広く、かつ、第２の絶縁保護膜１８よりも狭く形成する。このように形成することで、第２の絶縁保護膜１８に設けられた開口部１８ａを通じて、ｐ側パッド電極１９とｐ側オーミック電極１５が接触することができる。ｐ側パッド電極１９とｎ側パッド電極２９は、Ｎｉ−Ｔｉ−Ａｕからなる。このパッド電極は、露出されたオーミック電極１５及び１６とストライプ状に接している。
【００６７】
以上のようにしてパッド電極を形成した後、チップ分割領域を除いたウエハ全面に第１のレジスト膜を形成させる。次いで、ＳｉＯ２マスクをウエハ全面に形成する。さらにそのＳｉＯ２マスクの上に第２のレジスト膜を形成させる。このとき、第２のレジスト膜は、光出射側の共振器面近くまでエッチングできるようにパターニングする。尚、第２のレジスト膜は半導体層の端面にまで達していてもよい。このように第１のレジスト−ＳｉＯ２−第２のレジスト膜の順でマスクを形成した後、まず、エッチングガスとしてＣＨＦ３を用いてＳｉＯ２をエッチングし、次にそのＳｉＯ２のパターンをマスクとして基板が露出するまで半導体層をエッチングする。半導体層のエッチング時には、エッチングガスとしてＳｉＣｌ４を用いる。このようにして、第２のレジスト膜で覆われていないＳｉＯ２の露出部及びその下にある半導体層がエッチングされる。次いで、第１のレジスト膜、ＳｉＯ２、第２のレジスト膜を除去する。このようにすることで、共振器端面から突出するｎ型半導体層を有する端面が形成される。
【００６８】
（バ−状に分割）
以上のようにしてｐ側オーミック電極及びｎ側オーミック電極を形成した後、基板を研磨して基板を含めた総膜厚を２００μｍとし、裏面にＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなるバックメタルを形成させた後、ストライプ状の電極に垂直な方向で基板側からバー状に割る。このとき、バー状に分割させる前に基板の裏面側から分割位置に対応してスクライブを入れおくと、後工程で分割させやすくなる。また、スクライブの方法としては、カッター等の刃を用いた機械的又は物理的スクライブや、ＹＡＧレーザなどを用いた光学的又は熱的スクライブ等を用いることができる。
【００６９】
（光反射側ミラー）
以上のようにしてバー状に分割された半導体は、バーの一方には光出射側の共振器面が並び、反対側には光反射側の共振器面が並んでいる。このような数本のバーを、光出射側の共振器面、及び光反射側の共振器面が同一の方向に向くように角度を変える。次いで、各バー間にスペーサーを介して隙間がないように成膜治具に並べる。このようにスペーサーを介することで、素子に形成された電極等に保護膜が形成されないようにできる。まず、光反射側の共振器面にはＺｒＯ２と（ＳｉＯ２／ＺｒＯ２）の６ペアが形成されてミラーとなる。このようにしてリッジ導波路型窒化物半導体レーザが形成される。
【００７０】
（実装）
次に、得られたリッジ導波路型窒化物半導体レーザを、実装基板上にフェイスダウン実装する。実装基板上の実装用電極には導電性接合剤としてＳｎ／Ａｕバンプ２３が形成されており、そのＳｎ／Ａｕバンプ２３にｐ側パッド電極１９とｎ側パッド電極２９を接触させて、加熱することによりレーザチップが実装される。
【００７１】
上記のようにして得られた窒化物半導体レーザは、出力が約６０ｍＷで、閾値電流は約４０ｍＡとなる。従来に比べて熱抵抗及び駆動電流が低下することで高温動作時の信頼性が向上し、また、寿命特性も向上する。
【実施例２】
【００７２】
実施例２では、第２の絶縁保護膜と拡散防止膜を別々に形成し、拡散防止膜の材料としてＳｉＮを用いる。以下、第２の絶縁保護膜と拡散防止膜の形成について説明する。その他の点は実施例１と同様である。
【００７３】
（第２の絶縁保護膜）
リッジ直交方向において、ｐ側オーミック電極のほぼ全面とｎ側オーミック電極の一部にレジストを塗布し、Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ２）からなる第２の絶縁膜を、チップ分割位置を除いた全面に形成する。その後、レジストをリフトオフすることで、リッジ部を含むｐ側オーミック電極の大部分とｎ側オーミック電極の一部が露出するように、第２の絶縁保護膜を形成することができる。
【００７４】
（拡散防止膜）
次に、ｐ側オーミック電極上において、リッジ部の頂面を全て覆い、かつ、ｐ側オーミック電極の一部が露出するように、ＳｉＮから成る拡散保護膜を形成する。本実施例では、このｐ側オーミック電極の露出部において、ｐ側パッド電極とｐ側オーミック電極が接触する。拡散保護膜のパターニングには、例えば、レジストを用いたリフトオフ法を使用することができる。
【００７５】
上記のようにして得られた窒化物半導体レーザは、実施例１と同様に、熱抵抗及び駆動電流が低下することで高温動作時の信頼性が向上し、また、寿命特性も向上する。
【００７６】
（比較例）
実施例２において、拡散防止膜を形成しない他は、同様にして窒化物半導体レーザを作製したところ、微小電流域で非発光点が発生しており、導波路領域内で発光にムラが生じていた。
【実施例３】
【００７７】
リッジ部のストライプ幅を５μｍとした他は、実施例１と同様にして窒化物半導体レーザを作成すると、出力１００ｍＷで、閾値電流が７０ｍＡとなる。また、実施例１と同様に、熱抵抗及び駆動電流が低下することで高温動作時の信頼性が向上し、また、寿命特性も向上する。
【実施例４】
【００７８】
本実施例では、マルチストライプ型のレーザに本件発明を適用する。下記に説明する以外の点については、実施例１と同様である。
【００７９】
まず、図４に示すように、ストライプ幅３μｍのリッジ部１４ａを、２μｍの間隔を空けて２本並列に形成する。次に、ＺｒＯ２から成る第１の絶縁保護膜１７を、リッジ部１４ａの頂面が露出するように形成する。そして、第１絶縁保護膜１７の上に、Ｎｉ−Ａｕから成るｐ側オーミック電極１５を形成する。本実施例では、ｐ側オーミック電極１５は、２つのリッジ１４ａの頂面を覆うように連続に形成する。そして、２つのリッジ１４ａを一体として見たときにリッジ長手方向に平行な最外側、即ち、図４において左側リッジ１４ａの左側及び右側リッジ１４ａの右側に開口部１８ａを有するように、第２の絶縁保護膜１８兼拡散防止膜３０を形成する。そのようにして形成した第２の絶縁保護膜１８兼拡散防止膜３０を覆うようにｐ側パッド電極１９を形成すると、開口部１８ａを通じて、ｐ側パッド電極１９とｐ側オーミック電極１５の間の導通を取ることができる。
【００８０】
以上のようにして形成したレーザは、出力が１００ｍＷで閾値電流が１００ｍＡとなる。また、実施例１と同様に、熱抵抗及び駆動電流が低下することで高温動作時の信頼性が向上し、また、寿命特性も向上する。
【００８１】
このように、複数のリッジ部を有するマルチストライプ型のレーザの場合、ｐ側オーミック電極を複数のリッジ部に渡って連続に形成し、複数並んだリッジ部のリッジ長手方向に平行な最外側の領域においてｐ側オーミック電極が露出するように拡散防止膜３０を形成し、その最外側の領域においてｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極の導通を取ることが好ましい。即ち、複数のリッジ部が並列している場合に、リッジ部同士の間の部分にはｐ側オーミック電極と拡散防止膜を連続して形成しておき、複数並んだリッジ部のリッジ長手方向に平行な最外側の領域においてｐ側オーミック電極を拡散防止膜から露出させてｐ側パッド電極との導通を確保する。このことにより、リッジ部同士の間隔が狭い場合であっても、拡散防止膜３０によって個々のリッジ部の角部まで有効に覆いながら、ｐ側パッド電極とｐ側オーミック電極の間の導通を確保することができる。従って、リッジ部同士の間隔を狭くして、マルチストライプレーザの出射光スポット径を小さくすることができる。
【００８２】
尚、リッジ部同士の間隔を広く取ることができる場合や、拡散防止膜３０によってリッジ部の角部までを覆う必要がない場合には、ｐ側オーミック電極や拡散防止膜を不連続に形成し、個々のリッジ部１４ａの両脇で、ｐ側オーミック電極とｐ側パッド電極の導通を取っても構わない。
【実施例５】
【００８３】
本実施例では、窒化ガリウム系ではなく、ガリウム砒素系化合物半導体を用いたレーザに本件発明を適用する。本実施例は、基板裏面にｎ電極が形成されている点で実施例１乃至４と異なる。しかしながら、ｐ電極側を下側にして実装を行うため、実施例１乃至４と同様に本件発明を適用することができる。
【００８４】
ｎ−ＩｎＧａＰ基板の上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、ＩｎＧａＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、ｐ−ＩｎＰクラッド層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を積層し、ｐ−ＩｎＰクラッド層の途中までエッチングすることによってリッジ部を形成する。Ａｕ／Ｚｎから成るｐ側オーミック電極をｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層の上に形成し、Ａｕ／Ｇｅから成るｎ側オーミック電極をｎ−ＩｎＧａＰ基板の裏面に形成する。そして、ｐ側オーミック電極の上に、ｐ側オーミック電極とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層の接合部を覆うようにＳｉＯ２等から成る拡散防止膜を形成する。そして、ｐ側オーミック電極及びｎ側オーミック電極の上にパッド電極を形成した後、ｐ側を下側にして、実装用基板又はリードフレームの上にボンディングを行い、ｎ側パッド電極に対しては別途ボンディングを行う。尚、ｐ電極側を下側にするのは、ＧａＡｓ系はＧａＮ系よりも熱伝導率が悪いため、活性層に近いｐ型層から放熱することが有利だからである。
【００８５】
このようにして作製したＧａＡｓ系レーザは、従来の拡散防止膜を形成しない場合に比べて、素子寿命が向上する。
【００８６】
尚、これまでＧａＮ系又はＧａＡｓ系リッジ導波路型半導体レーザに本件発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれらに限定されない。例えば、ＧａＮ系やＧａＡｓ系以外のIII−Ｖ族化合物半導体や、ＩｎＰ、ＺｎＳｅ等のII−ＶＩ族化合物半導体から成るリッジ導波路型半導体レーザについても、上記具体例と同様にして本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
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、レーザ電力輸送機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】
【００８８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るリッジ導波路型レーザが実装用基板に実装されている様子を示す模式断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るリッジ導波路型レーザのリッジ部近傍の構造を示す模式断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係るリッジ導波路型レーザのｐ側半導体層の部分を上面から見た図であり、電極等を形成する工程を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例４に係るリッジ導波路型レーザのリッジ部近傍の構造を示す模式断面図である。
【図５】図５は、従来のリッジ導波路型窒化物半導体レーザの一例を示す模式断面図である。
【図６】図６は、従来の窒化物半導体レーザのリッジ部近傍の構造を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０：半導体レーザ、
１１：基板、
１２：ｎ型窒化物半導体層、
１３：活性層、
１４：ｐ型窒化物半導体層、
１４ａ：リッジ部、
１５：ｐ側オーミック電極、
１６：ｎ側オーミック電極、
１７：第１の保護絶縁膜、
１８：第２の保護絶縁膜、
１９：ｐ側パッド電極、
２０：実装基板、
２１、２２：実装基板上の電極、
２３：導電性接合剤（半田バンプ）、
３０：拡散防止層
【図１】
2005101483.tif 000003
【図２】
2005101483.tif 000004
【図３】
2005101483.tif 000005
【図４】
2005101483.tif 000006
【図５】
2005101483.tif 000007
【図６】
2005101483.tif 000008