(57)【要約】【課題】  接触抵抗が低減された対向電極構造の窒化物半導体素子、及びその製造方法を提供することを本発明の目的とする。【解決手段】  第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に光導波路を構成する共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記窒化物半導体基板には、結晶成長面が（０００１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、前記第２の主面の第２の領域には凹部溝を形成している。前記窒化物半導体基板の第１の主面の上部にリッジ形状のストライプを有する。【選択図】  図２
2005159278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に光導波路を構成する共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記窒化物半導体基板の第１の主面には、結晶成長面が（０００１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、且つ前記第１の主面、及び／又は第２の主面の第２の領域には凹部溝を形成し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】
前記窒化物半導体基板の第１の主面の上部にリッジ形状のストライプを有す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】
前記第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されている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】
前記窒化物半導体基板の結晶成長面を矩形とし、該窒化物半導体基板の第２の主面に形成される前記凹部溝は、前記矩形を形成する四隅の中で少なくとも一箇所に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第１の領域は、第２の領域より転位が少ないことを特徴とする請求項１乃至４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記窒化物半導体基板の第２の主面には、結晶成長面が（０００−１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、該第２の主面には電極を形成し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７】
前記第２の主面における第２の領域は、結晶成長面が（０００１）面からなる領域を有することを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記窒化物半導体基板の第１の主面と第２の主面とは対向した面であって、該第１の主面における第１の領域の下部には第２の主面における第１の領域があることを特徴とする請求項１又は６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に共振面を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記窒化物半導体基板をバー状に分割する工程は、前記第１の主面、及び／又は第２の主面に凹部溝を形成する工程と、ブレイク工程と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の製造方法。
【請求項１０】
前記凹部溝は、ポイントスクライブ、レーザスクライブ、ＲＩＥから選ばれる方法を用いて形成されることを特徴とする請求項９に記載の窒化物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】
本発明は窒化物半導体（ＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなるレーザ素子に関し、特に劈開による共振面の形成を再現性よく行い、寿命特性及び量産性に優れた窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物半導体レーザ素子は、小型、軽量、高信頼性及び高出力化が期待されており、ＤＶＤ等の光ディスク用途の光源や医療機器等の光源として利用されている。このような窒化物半導体レーザ素子に関する様々な研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、実用可能なレーザ素子として、サファイア基板の上部に、選択成長されたＧａＮよりなる窒化物半導体基板の上に、レーザ素子構造を形成する窒化物半導体層を複数積層し、サファイア基板を除去して、劈開により共振面を形成することにより、室温での連続発振１万時間以上を可能とする窒化物半導体レーザ素子の報告がある（非特許文献１参照）。このレーザ素子は、ｐ−ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層からｐ−Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎ／ＧａＮの超格子構造よりなるｐ側クラッド層まで部分的にエッチングして形成されたリッジ形状のストライプを有し、このストライプ上部にｐ電極が形成され、劈開により共振面を形成してなる窒化物半導体レーザ素子である。
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記に示すレーザ素子では再現性よく劈開できないものや、寿命特性の良くない、つまり熱の放散が十分でないために劣化すると思われるものがウェーハ内で多数、生じる場合がある。この原因としては、例えサファイア等の窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板を除去したとしても、窒化物半導体基板と、その上に成長させる窒化物半導体とは劈開面が完全に一致していないため、共振面を劈開により形成する際の衝撃により、リッジ形状のストライプの最上層に欠けや粉砕が発生すると考えられる。前記リッジの幅は窒化物半導体レーザ素子のチップサイズと比較すると小さいためにダメージが集中しやすく、また劈開時には欠け等が見られなくても、レーザ装置として発振させることでリッジの劣化が進行し、長時間の連続発振ができないとの問題があった。
【０００５】
また、ｐ電極とｎ電極とをウェーハの同一面上に形成するには、チップサイズが大きくなるがｎ電極を窒化物半導体基板の裏面側に形成した対向電極構造のレーザ素子とすればチップサイズを小さくすることができ、ウェーハ内でのチップの形成数が大幅に増加する。しかしながら、今だに基板の裏面側に良好なオーミック特性を示すｎ電極を形成する窒化物半導体レーザ素子は実用化されていない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、共振面を劈開により形成してもリッジの欠け等の発生しない、信頼性の高い寿命特性の良好な窒化物半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明の目的は、下記（１）〜（５）の構成により達成することができる。
（１）  第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に光導波路を構成する共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記窒化物半導体基板には、結晶成長面が（０００１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、前記第２の主面の第２の領域には凹部溝を形成していることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
（２）  前記窒化物半導体基板の第１の主面の上部にリッジ形状のストライプを有することを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（３）  前記第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（４）  前記窒化物半導体基板の結晶成長面を矩形とし、該窒化物半導体基板の第２の主面に形成される前記凹部溝は、前記矩形を形成する四隅の中で少なくとも一箇所に形成されていることを特徴とする前記（１）〜（３）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（５）  前記第１の領域は、第２の領域より転位が少ないことを特徴とする（１）〜（４）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【０００８】
また本発明の目的は、下記（６）〜（７）の構成により達成することができる。
（６）  第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に共振面を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記窒化物半導体基板の第２の主面には、結晶成長面が（０００−１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、該第２の主面には電極を形成していることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
（７）  前記第２の領域は、結晶成長面が（０００１）面からなる領域を有することを特徴とする（６）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（８）  前記窒化物半導体基板の第１の主面と第２の主面とは対向した面であって、該第１の主面における第１の領域の下部には第２の主面における第１の領域があることを特徴とする（１）又は（６）に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【０００９】
つまり、本発明は、窒化物半導体基板を用い、該基板に発生する応力や歪みを解消するために部分的に結晶成長面を異なる面としている。具体的には前記窒化物半導体基板内には第１の主面と第２の主面とを有し、該第１の主面を（０００１）面とし、また第２の主面を（０００１）面と異なる結晶成長面とする。第２の主面は（０００−１）面や（１１−２０）面、（１０−１５）面、（１０−１４）面、（１１−２４）面等である。また第２の主面には少なくとも２以上の異なる結晶成長面を有し、第１の領域を（０００−１）面とすれば、第２の領域は（０００１）面等になる。
このような窒化物半導体基板であれば、第１の領域内には該第１の領域内で発生した応力や歪みからのみ影響を受けるのであって、隣接する第２の領域内で発生した応力や歪みからの影響を受けることはない。そのため、第１の領域の上部にリッジ形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子は、リッジ内にかかる応力を抑制しており、劈開時におけるダメージに耐えることが可能である。
【００１０】
前記第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されていれば、窒化物半導体基板内に応力を緩和させる作用がはたらくため、該基板上に応力緩和層を形成することなく窒化物半導体素子を膜厚５μｍ以上で積層することが可能となる。第１の領域は幅１００μｍ以上であって、第２の領域は幅１μｍ以上とする。第１の領域は少なくとも（０００１）面を有し、第２の領域は（０００−１）面であることが応力緩和には好ましい。ここで、第１の領域は（０００１）面の他に（１１−２０）面等を有するものであってよい。
【００１１】
また、凹部溝を窒化物半導体基板の表面、及び／又は裏面に有することで、該凹部溝によってＦＦＰのリップルを抑制する効果を有します。そのためレーザ光のビーム形状が改善され、光ディスクや光ピックアップ等の用途を実現することができる。更には、凹部溝を窒化物半導体基板の裏面に有することで、前記基板の裏面に形成したｎ電極の剥がれ防止効果がある。
【００１２】
リッジ形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子の特性は、窒化物半導体の結晶性に依存する。特にリッジ部分は窒化物半導体の結晶性が顕著に影響する。例えば、窒化物半導体の劈開時にリッジ部分に割れ筋等が存在すれば、連続発振時に該割れ筋からの劣化が急速に進み、長時間の連続発振が可能なレーザ素子を実現することは困難である。本発明は、各領域内でのみ応力を有しているため、劈開時には、劈開方向と異なる方向に窒化物半導体結晶が割れることを抑制することができる。また第２の主面内に凹部溝を形成することで、該第２の主面にｎ電極を形成することが容易になる。また凹部溝を形成することで、共振面に端面保護膜やミラーを形成することが容易になる。
【００１３】
また、上記窒化物半導体とは、ＩＩＩ族元素であるＢ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ等と窒素との化合物であるＧａＮ、ＡｌＮ、その他に３元や４元の混晶化合物である。更に、ｎ型不純物やｐ型不純物をドープしたものを含む。該窒化物半導体の結晶構造をＧａＮを一例として示す。前記窒化物半導体基板の表面にオフ角を形成したり、エッチング等で研削することで該表面に新たに露出した面を形成してもよい。前記オフ角が０．０２°以上９０°以下であることを特徴とする。
【００１４】
前記窒化物半導体基板は、２軸結晶法による（０００２）回折Ｘ線ロッキングカーブの半値幅（Full  Width  at  Half  Maximun）が２分以下、好ましくは１分以下であることを特徴とする。その理由としては、貫通転位等が少ない低欠陥である窒化物半導体を基板として、その基板上に活性層又は発光層を有する窒化物半導体を成長させることで高出力レーザ素子や高輝度ＬＥＤ等を実現できるからである。
【００１５】
前記窒化物半導体基板の第２の主面には電極が形成されていることが好ましい。該電極は、少なくともＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆから成る群より選ばれる少なくとも１つを有する。また該電極はｎ電極であることが好ましい。該電極は、多層構造であって窒化物半導体と接する第１の層はＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆから成る群より選ばれる少なくとも１つである。対向電極構造の窒化物半導体素子においては、窒化物半導体内では縦方向にのみ電流が流れるため、大電流を投入することが可能となるが、窒化物半導体と電極との界面での劣化やオーミック特性等が新たな課題となる。そこで、本発明では、電極を多層構造として窒化物半導体の（０００−１）面、及び／又は（０００−１）面以外とのオーミック特性等に優れた電極として前記Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ等を用いる。また前記電極における多層構造の最上層はＰｔまたはＡｕであることで電極からの放熱性を向上させることが可能となり好ましい。
【００１６】
また本発明の目的は、下記（９）、（１０）の構成により達成することができる。
（９）  第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に共振面を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、前記窒化物半導体基板をバー状に分割する工程は、前記第１の主面、及び／又は第２の主面に凹部溝を形成する工程と、ブレイク工程と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の製造方法。
（１０）  前記凹部溝は、ポイントスクライブ、レーザスクライブ、ＲＩＥから選ばれる方法を用いて形成されることを特徴とする（９）に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、実用性の更なる向上のために、共振面を劈開により形成してもｐ電極の剥がれやリッジの欠けを防止し、生産性よく信頼性の高い寿命特性のよい窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。また、本発明の製造方法を用いることで、劈開時に前記共振面に傷が発生することを抑制することができる。更に本発明ではオーミック特性を示す対向電極構造をした窒化物半導体素子を形成することができる。本発明は、接触抵抗が低減された対向電極構造の窒化物半導体素子を提供することができる。接触抵抗率は１．０Ｅ−３Ωｃｍ２以下、好ましくは５．０Ｅ−４Ωｃｍ２以下である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板の第１の主面上に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成されたリッジ形状のストライプとを有し、前記リッジ形状のストライプ長さ方向に対して垂直な方向に共振面を有する窒化物半導体レーザ素子であって、前記窒化物半導体基板には、結晶成長面が（０００１）面からなる第１の領域と、少なくとも第１の領域と異なる結晶成長面を有する第２の領域とを備えており、前記第１の主面、及び／又は第２の主面の第２の領域には凹部溝を形成している。前記共振面で光導波路を構成している。第１の主面と第２の主面とを有する窒化物半導体基板において、第１の主面を窒化物半導体層を積層する成長面とすれば第２の主面は電極、好ましくはｎ電極を形成する面となる。また第１の主面と第２の主面とは対向面となっており、例えば第１の主面における第１の領域は第２の主面における第１の領域とほぼ対向した位置にある。これは第２の領域についても同様である。
【００１９】
また前記窒化物半導体基板１０１の第１の主面の上部にはリッジ形状のストライプを有する。該リッジ形状のストライプは、光導波路を形成する。また前記第１の主面において、第１の領域の上部にリッジ形状のストライプを有することが好ましい。ここでリッジ形状のストライプ側面には絶縁膜３００を有することで光閉じ込め効果や電流漏れ防止効果を奏する。またリッジ形状のストライプの最上層にはｐ電極３０１を有する。更にｐ電極に電気的に接続して形成されたｐパッド電極３０３を有する。
【００２０】
前記窒化物半導体基板は第２の主面側にｎ電極４０１を有することで対向電極構造の窒化物半導体レーザ素子を実現することができる。該窒化物半導体基板の第１の領域は転位密度が１×１０６／ｃｍ２以下、好ましくは１×１０５／ｃｍ２以下である。この低転位領域の上部にリッジを形成し光導波路を有することで寿命特性を向上させることができる。
【００２１】
前記窒化物半導体基板の第２の主面にはｎ電極との接触面に凹凸形状を形成することもできる。また、該凹凸形状をテーパー形状とすることで凹凸段差側面である傾斜面を露出させることができる。上記傾斜面とは例えば（０００−１）面以外の面を意味するのでその面指数等は一面に指定されず、（１０−１５）、（１０−１４）、（１１−２４）面等である。また凹凸形状の深さも特に指定されない。また、（０００−１）面以外の傾斜面は、ｎ極性を示す面における表面積の０.５％以上であることが好ましい。前記０.５％未満であれば、接触抵抗が高くなりオーミック特性を示さない。
【００２２】
前記窒化物半導体基板には第１の領域、その他の結晶成長面として第２の領域を有し、第１の領域に対して第２の領域は極性が反転しているものが好ましい。窒化物半導体基板に生じる応力を緩和することができるからである。例えば、第１の領域を（０００１）面とすれば第２の領域は（０００−１）面となる。そのため、前記窒化物半導体基板において、第１の主面と第２の主面とが対向面を形成していれば、第１の主面での第１の領域は（０００１）面であって、極性が反転している第２の領域は（０００−１）面となり、更には第２の主面での第１の領域は（０００−１）面、第２の領域は（０００１）面となる。
【００２３】
前記窒化物半導体基板において、第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されていることが好ましい。第１の領域が（０００１）面であって、第２の領域を（０００−１）面とすれば、第１の主面上において極性が異なる領域が存在する。このような基板の表面をウェットエッチング、ドライエッチング、又はＣＭＰ処理をすることで、面上に凹凸を形成することができる。その理由は、各極性によってエッチングレートが異なるからである。これは第１の主面であっても、第２の主面であっても同様である。前記窒化物半導体基板の第１の主面と第２の主面とが対向面を形成していれば、第１の面とは反対に、第２の主面における第１の領域は（０００−１）面であって、第２の領域は（０００１）面となるのであって、このような窒化物半導体基板の第２の主面側からエッチングを行えばエッチングレートの違いから第２の領域を凸部、第１の領域を凹部とする凹凸が形成される。
【００２４】
また前記第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されていれば、窒化物半導体基板内に応力を緩和させる作用がはたらくと考えられる。第１の領域と第２の領域とは極性が異なるため同一面において均一に応力が発生するのではなく、各領域内で応力が分断されている。そのため、該基板上に積層される窒化物半導体に応力緩和層を形成することなく窒化物半導体素子を膜厚５μｍ以上で成長することが可能となる。窒化物半導体レーザ素子におけるリッジ形状のストライプは（０００１）面上に形成されるのが好ましく、前記基板の第１の主面上に窒化物半導体レーザ素子を形成するには、該第１の主面での（０００１）面のストライプ幅は５０μｍ以上とする。また該第１の主面での第１の領域を（０００１）面、第２の領域を（０００−１）面とすれば、前記第１の領域のストライプ幅は１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上である。また第２の領域のストライプ幅は１μｍ以上４０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下とする。これは窒化物半導体基板のサイズによって限定されるものではない。また窒化物半導体基板の外周形状は特に限定されず、ウェハー状であっても、矩形状等であってもよい。
【００２５】
更には、前記窒化物半導体基板において前記第１の領域と第２の領域が前記範囲のストライプ幅で交互に形成されており、且つストライプ幅の比（第１の領域／第２の領域）を５以上、更に好ましくは１０以上とする。これにより窒化物半導体レーザ素子の共振面を劈開で形成する場合であっても、劈開を容易に再現性よく行うことができ、また共振面をクラックの発生を抑制した鏡面とすることができる。
【００２６】
前記窒化物半導体基板の膜厚は５０μｍ以上５００μｍ以下であって、好ましくは２００μｍ以下とする。さらに好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下とする。この範囲であれば、窒化物半導体レーザ素子を形成した後の劈開が再現性よくすることができる。また窒化物半導体基板の膜厚が５０μｍ未満であればデバイス工程でのハンドリングが困難となる。
【００２７】
前記窒化物半導体基板は、Ｓｉ、Ｏ、Ｇｅ、Ｃ等の不純物濃度（キャリア濃度）が１×１０１８ｃｍ−３以上である。好ましくは５×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下である。この範囲の不純物濃度（キャリア濃度）があれば、第２の主面に形成する電極がオーミック性を示す。
【００２８】
前記窒化物半導体基板は、例えばハライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ法）によりサファイアやＳｉＣ、ＧａＡｓ等の異種基板上に窒化物半導体を１００μｍ以上に厚膜成長させ、その後異種基板を除去することによって形成する。ここで、異種基板を除去した面は窒化物半導体の（０００−１）面であって、（０００−１）面以外の傾斜面はドライエッチングやウェットエッチング、ケミカルメカニカルポリッシュ（以下、ＣＭＰという。）によって形成される。さらに、前記窒化物半導体の２軸結晶法による（０００２）回折Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が３分以内、さらに望ましくは２分以内の結晶性の窒化物半導体とすれば、異種基板を除去する工程においても、窒化物半導体にダメージを与えにくく、１００μｍ以上の窒化物半導体を良好な結晶性を保ったまま得ることができる。その後、前記窒化物半導体の（０００１）面上に新規な窒化物半導体素子を作製する。
【００２９】
前記窒化物半導体基板は、ＧａＮ、又はＡｌａＧａ１−ａＮ（０．０１≦ａ≦０．５）で示されるバッファ層を介して異種基板上に形成されるのが好ましい。これは結晶性を向上させるためである。該バッファ層の成長温度としては、８００℃以下の低温成長とする。これにより、窒化物半導体上の転位やピットを低減させることができる。有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法）で前記異種基板上にバッファ層を成長後、更にＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法によりＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦Ｘ≦１）層を成長させてもよい。このＥＬＯ法とは窒化物半導体を横方向成長させることで貫通転位を曲げて、更には該貫通転位同士を収束させることにより表面上の貫通転位を低減させ結晶性を向上させるものである。窒化物半導体基板内に第１の領域と第２の領域を形成するには上記構成を組み合わせることが好ましい。
【００３０】
窒化物半導体レーザ素子のウェーハ状態からチップ化までの各工程を図７、図８によって以下に説明するが、本発明は以下に限定させるわけではない。
［実施形態１］
（第１の工程）
まず、窒化物半導体基板１０１を準備する（図７ａ）。該窒化物半導体基板１０１はサファイア、ＧａＡｓ等の異種基板上にバッファ層を介して窒化物半導体を成長させる。その後、前記異種基板を研磨、電磁波照射（エキシマレーザー照射等）、又はＣＭＰ等により除去することで窒化物半導体基板１０１を得る。該窒化物半導体の異種基板の除去面にはｎ極性を示す面が露出される。このｎ極性面には、異種基板を研磨やエキシマレーザ照射により除去することでダメージ層が形成されるが、ＣＭＰやドライエッチングにより該ダメージ層は除去することができる。この処理によりダメージ層の除去の他に、窒化物半導体層の厚み、表面の面粗さの調整ができる。ここで得られる窒化物半導体基板１０１は第１の主面と第２の主面とを有し、膜厚０．２〜１０ｍｍである。
【００３１】
前記異種基板としては、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板であればよく、大きさや厚さ等は特に限定されない。この異種基板としては、Ｃ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。また、デバイス加工が出来る程度の厚膜（数十μｍ以上）であればＧａＮ、ＡｌＮなど窒化物半導体基板を用いることもできる。
【００３２】
（第２の工程）
前記窒化物半導体基板１０１上に窒化物半導体層２００を成長させる（図７ｂ）。本実施形態では、該窒化物半導体層２００は前記窒化物半導体基板１０１の第１の主面上に成長させるものとする。窒化物半導体層はＩｎを含有する活性層を有する分離光閉じ込め型（ＳＣＨ）構造を形成する。活性層よりバンドギャップの大きい光ガイド層で活性層の両サイドを挟んで光導波路を構成している。
【００３３】
前記窒化物半導体層２００の一実施形態としては、バッファ層２０１、ｎ側コンタクト層２０２としてｎ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）、クラック防止層２０３としてｎ型不純物ドープＩｎＧａＮ、ｎ側クラッド層２０４としてｎ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）とノンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成る超格子構造、ｎ側光ガイド層２０５としてＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）をｎ側層として成長する。前記ｎ側クラッド層２０４はｎ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成る単一層としてもよい。前記バッファ層２０１、ｎ側コンタクト層２０２、クラック防止層２０３は省略可能である。前記活性層としては、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）で表される。Ａｌ含有量を高くすることで紫外域の発光が可能となる。また長波長側の発光も可能であり３６０ｎｍ〜５８０ｎｍまでが発光可能となる。また、活性層２０６を量子井戸構造で形成すると発光効率が向上する。単一量子井戸構造または多重量子井戸構造である。発光層となる井戸層にはＩｎを含むが、障壁層はＩｎを含まなくてもよい。ここで、井戸層の組成はＩｎの混晶が０＜ｘ≦０．５である。次に、ｐ側電子閉じ込め層２０７としてｐ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）、ｐ側光ガイド層２０８としてＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）、ｐ側クラッド層２０９としてｐ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）とノンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成る超格子構造、ｐ側コンタクト層２１０としてｐ型不純物ドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成るｐ側層を形成することで窒化物半導体層としている。
【００３４】
ここで、前記ｎ側コンタクト層２０２は単一層、または多層である。多層で成長させるには、超格子構造としては第１の層であるＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）と第２の層であるＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ≦１）との積層構造とする。また、第２の層はアンドープであってもよい。前記窒化物半導体基板１０１をｎ型不純物ドープすれば、前記ｎ側コンタクト層は省略可能である。
【００３５】
前記ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｄ等が挙げられ、またｐ型不純物としてはＭｇの他にＢｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等が挙げられる。不純物の濃度は５×１０16／ｃｍ3以上１×１０21／ｃｍ3以下の範囲でドープされることが好ましい。不純物の濃度は１×１０21／ｃｍ3よりも多いと窒化物半導体層の結晶性が悪くなって、逆に出力が低下する傾向がある。これは変調ドープの場合も同様である。前記窒化物半導体層は有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、やハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の気相成長法を用いて成長させる。  
【００３６】
（第３の工程）
次に、光導波路領域を構成するためにリッジ形状のストライプを形成する（図７ｃ）。前記窒化物半導体層２００の最上層であるｐ側コンタクト層２１０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）を用いてエッチングすることでリッジが形成される。リッジのストライプ幅は１．０μｍ〜５０．０μｍとする。シングルスポットのレーザー光とする場合のリッジのストライプ幅は１．０μｍ〜２．０μｍとするのが好ましい。また、本発明では電流は縦方向に流すため、大電流を投入することが可能となる。そこでリッジ幅を１０μｍ以上とすることができるので、１５０ｍＷ以上の出力が可能となる。リッジストライプの高さ（エッチングの深さ）は、ｐ側光ガイド層２０８を露出する範囲であればよい。大電流を流すことでリッジ以下では電流が急激に横方向に広がる。そのため、リッジを形成するためのエッチング深さはｐ側光ガイド層２０８まであるのが好ましい。  
【００３７】
リッジを形成するエッチング手段としては、ウエットエッチングやドライエッチング等が用いられるが、制御のし易いドライエッチングが好ましく用いられる。例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のようなドライエッチングを用いることができ、この場合、窒化物半導体をエッチングするには他のIII−Ｖ族化合物半導体で良く用いられているＣｌ2、ＣＣｌ4、ＳｉＣｌ4のような塩素系のガスが用いられる。
【００３８】
次に、リッジストライプ形成後、埋め込み膜３００をリッジの両サイドに形成する。前記埋め込み膜の材料はＳｉＯ２、その他にＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ等の酸化物である。その後、リッジ最表面であるｐ側コンタクト層２１０上にｐ電極３０１を形成する。ｐ電極は例えばＮｉ／Ａｕである。
また、本発明において、上記のような幅の狭いリッジ形状のストライプを有す得る場合、ｐ電極上に形成されるｐパッド電極３０３としては、特に限定されないが、好ましくは、ストライプ長さと同一の長さで、且つ保護膜３０２との密着性の良好な材料を用いる。劈開時のｐパッド電極、ｐ電極の剥離を防止することができる。
【００３９】
（第４の工程）
次に、前記窒化物半導体基板１の裏面である（０００−１）面に段差を形成することにより（０００−１）面以外の傾斜面を露出する。前記窒化物半導体基板１の裏面とは第２の主面である。まず（０００−１）面にＲＩＥ等のドライエッチングで凹凸段差を形成する。ここで、段差とは界面段差が０．１μｍ以上であって、段差形状はテーパー形状や逆テーパー形状である。また、前記段差の平面形状のパターンはストライプ状、格子状、島状、円状や多角形状、矩形状、くし形状、メッシュ形状から選ばれる凸部及び／又は凹部を有する。例えば、円状の凸部を形成すれば、該円状凸部の直径幅は５μｍ以上とする。また、凹部溝部の幅は少なくとも３μｍ以上であると電極の剥がれ等がなくなり好ましい。（０００−１）面以外の傾斜面を露出するには、オフ角を０．２〜９０°の範囲で形成してもよい。
尚、前記窒化物半導体基板１の第２の主面に形成する凹凸段差は省略してもよい。
【００４０】
前記窒化物半導体基板には第１の主面、該第１の主面に対向した第２の主面を有し、結晶成長面が異なる第１の領域と第２の領域とを有する。第２の主面における第１の領域を（０００−１）面とすれば、第２の領域は（０００−１）面以外の傾斜面であって、（０００１）面等である。本発明は、リッジ形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子であるため、前記第１の領域と第２の領域とは交互にストライプ形成されていることが好ましい。同一結晶成長面上にリッジ形状のストライプを有することで共振面にかかる転位を少なくできる。また段差の発生が抑制された劈開面が得られるため、信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子とする事ができる。
【００４１】
その後、前記窒化物半導体基板１の裏面にｎ電極４０１をＣＶＤやスパッタ、蒸着等で形成する（図７ｄ）。ｎ電極の膜厚としては１００００Å以下、好ましくは６０００Å以下とする。ｎ電極を多層構造とする場合には、第１の層をＴｉまたはＭｏとすれば、該第１の層の膜厚は１００Å以下とする。また第１の層をＷとすれば３００Å以下とすることが良好なオーミック特性を得ることができ好ましい。その他には第１の層をＶとすることもできる。前記窒化物半導体基板の第２の主面に形成するｎ電極を多層構造とする場合には、第１の層をＶとすれば耐熱性が向上するため好ましい。ここで、Ｖの膜厚は５０Å以上３００Å以下、好ましくは７０Å以上２００Åとすることで良好なオーミック特性を得ることができる。
【００４２】
前記ｎ電極がＴｉ／Ａｌであれば該ｎ電極の総膜厚は１００００Å以下であって、例えば膜厚は１００Å／５０００Åとなる。またｎ電極としては窒化物半導体側からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの順に積層すれば膜厚は６０Å／１０００Å／３０００Åである。その他のｎ電極としては窒化物半導体側からＴｉ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕとすれば、例えばＴｉ（６０Å）／Ｍｏ（５００Å）／Ｐｔ（１０００Å）／Ａｕ（２１００Å）となる。ｎ電極がＴｉ／Ｈｆ／Ｐｔ／Ａｕであれば、例えばＴｉ（６０Å）／Ｈｆ（６０Å）／Ｐｔ（１０００Å）／Ａｕ（３０００Å）となり、Ｔｉ／Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕであれば、Ｔｉ（６０Å）／Ｍｏ（５００Å）／Ｔｉ（５００Å）／Ｐｔ（１０００Å）／Ａｕ（２１００Å）の順に積層することができる。またはＷ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ａｌ／Ｗ／Ａｕ等であれば上記特性を示す。その他のｎ電極としては、窒化物半導体側からＨｆ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｗ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｖ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｖ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｖ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ等がある。またｎ電極を形成した後、３００℃以上でアニールしてもよい。
【００４３】
前記ｎ電極は、スクライブライン上及び／または劈開線を除く範囲にパターンをつけて形成してもよい。更にメタライズ電極（省略可能）もｎ電極と同様のパターン形状でｎ電極上に形成されると、スクライブし易くなり劈開性が向上する。メタライズ電極としてはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｎ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｉ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｇｅ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ／Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｇｅ等を用いることができる。
【００４４】
（第５の工程）
前記窒化物半導体レーザ素子はｎ電極を形成後、ストライプ状の電極に垂直な方向であって、窒化物半導体基板のＭ面（１−１００）で第１の主面側、及び／又は第２の主面側からスクライブによりバー状に分割する。前記ｎ電極は、窒化物半導体基板の第２の主面に部分的、又は全面に形成されていればよく、リッジ形状のストライプの直下である第１の領域のみならず第２の領域に形成されていても構わない。
【００４５】
以下、前記窒化物半導体レーザ素子をバー状に分割する工程を示す。第１工程としては、第１の領域５０４と第２の領域５０２とが交互にストライプ状に形成された窒化物半導体基板において、ストライプ状に延びた第２の領域に対して垂直方向に第１の主面側、及び／又は第２の主面側から凹部溝５０１を形成する（図４）。図４はウェハーを上面から見た図である。
【００４６】
ここで第１の領域５０４は第２の領域５０２間に形成されていればよく、第１の領域内にその他の領域として第３の領域５０３を有しても構わない。第１の領域内に更に結晶成長面が異なる第３の領域を有することで窒化物半導体基板に生じる応力がより緩和されることになる。具体的には、第３の領域は第１の領域に対して０．１°以上２５°以下のオフ角が形成された面である。該第３の領域にも第２の領域に形成される凹部溝と同条件で凹部溝を形成してもよい。
【００４７】
前記凹部溝は、第２の領域のストライプ幅方向には、少なくとも第２の領域内であって、該第２の領域のストライプ幅に対して１／２以上の幅で形成される。具体的には２０μｍ以上２００μｍ以下である。また凹部溝は、第２の領域のストライプの長さ方向には２μｍ以上の幅で形成されることが好ましい。凹部溝の深さは０．５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下とする。凹部溝を形成する方法としては、ダイヤモンド刃を用いるポイントスクライバー、その他にはレーザスクライバー、又は所望のパターン形状をしたマスキングを用いるＲＩＥ等がある。次に第２工程として、凹部溝を形成した後、ブレードブレイク、ローラーブレイク、又はプレスブレイクによってバー状に分割する。バー状に分割する工程と、凹部溝を形成する工程とは前後してもよいが、凹部溝を形成した後、バー状に分割することが共振面を鏡面として容易に形成することができるため好ましい。その場合には第２工程であるブレイクは、凹部溝を形成した主面とは対向した主面側から行うことが好ましい。凹部溝は光導波路の端面の上部、又は下部において左右に位置していればよい（図７ｅ）。
【００４８】
窒化物半導体レーザ素子をチップ化した後の形状は矩形状であって、該矩形状の共振面の幅は５００μｍ以下、好ましくは４００μｍ以下とする。前記レーザ素子を矩形状とした後にも凹部溝を有する。ここで凹部溝は共振面方向に１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上とする。深さ方向に０．５μｍ以上５０μｍ以下とする。これによりＦＦＰのリップルを抑制することができる。
【００４９】
また、該凹部溝を劈開補助溝とすれば、容易にバー状に劈開することができる。更に、該凹部溝を劈開補助溝とすれば、劈開時に劈開端面に発生する端面傷を光導波路領域には存在しない程度に低減させることができる（図５）。前記凹部溝を有さずに劈開を行った端面には端面傷が多数存在する（図６）。
【００５０】
ここで共振面に反射ミラーを形成することもできる。更にバー状のウェハーを電極のストライプ方向に平行に分割して窒化物半導体レーザ素子をチップ化する（図８）。この窒化物半導体レーザ素子の導波路方向の端面は、窒化物半導体基板の第１の領域、及び第２の領域において形成することが好ましい。これにより前記第１の領域にはチップ化を行うためのダメージが伝播することなく、歩留まりよくチップ化が可能となる。以上より、得られる窒化物半導体レーザ素子は長寿命等の特性を有する。
【００５１】
［実施形態２］
前記窒化物半導体素子は電流狭窄層が設けられている構造でもよい。窒化物半導体１上に前記ｎ側コンタクト層２０２、クラック防止層２０３、ｎ側クラッド層２０４、ｎ側光ガイド層２０５を形成した後、幅０．５〜３．０μｍのストライプ状開口部を持った厚さ３０００Å以下の電流狭窄層を形成する。次に、前記電流狭窄層の開口部に露出したｎ側光ガイド層上に量子井戸構造をした前記活性層２０６を形成する。次に、前記ｐ側電子閉じ込め層２０７、ｐ側光ガイド層２０８、ｐ側クラッド層２０９、ｐ側コンタクト層２１０を形成する。前記電流狭窄層はｉ型の窒化物半導体、その他にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁性の材料で形成することができる。
【００５２】
前記電流狭窄層はｎ側光ガイド層を成長後に形成することに限らない。他のｎ側窒化物半導体層やｐ側窒化物半導体層の形成後、その表面に上記電流狭窄層を成長させた後、電流狭窄層に幅０．３〜２０μｍ、好ましくは幅０．５〜３．０μｍのストライプ幅で開口部を形成する。その後、窒化物半導体層を再成長させる。ここで、電流狭窄層は、窒化物半導体層の再成長が可能な膜厚０．０１μｍ〜５μｍとする。その他の工程は実施形態１と同様とする。
【００５３】
［実施例］
以下の本発明の一実施の形態である窒化物半導体レーザ素子の実施例を示す。しかし本発明はこれに限定されない。
［実施例１］
【００５４】
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２００オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０℃にして、同じくＧａＮよりなる下地層を４μｍの膜厚で成長させる。この下地層は保護膜を部分的に表面に形成して、次に窒化物半導体基板の選択成長を行うための下地層として作用する。
【００５５】
下地層の成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、この下地層の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、ＰＶＤ装置によりストライプ幅１０〜３００μｍ、ストライプ間隔（窓部）５〜３００μｍのＳｉＯ2よりなる保護膜を形成する。
【００５６】
（窒化物半導体基板）
保護膜形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、ＧａＮよりなる窒化物半導体を２０μｍの膜厚で成長させる。この窒化物半導体基板は保護膜の上部において横方向に成長されたものであるため、結晶欠陥密度が１０６／cm2以下と下地層に比較して２桁以上少なくなる。その後、ウェーハをＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）装置に移送し、原料にＧａメタル、ＨＣｌガス、及びアンモニアを用い、ＧａＮよりなる窒化物半導体を４００μｍの膜厚で成長させる。このようにＭＯＶＰＥ法により保護膜の上に窒化物半導体を成長させた後、ＨＶＰＥ法で１００μｍ以上のＧａＮ厚膜を成長させると結晶欠陥は更に一桁以上少なくなる。ここで、異種基板等を研磨、ＣＭＰ等により剥離したＧａＮ（４００μｍ）を窒化物半導体基板とする。ここで該基板には低転位である第１の領域と多転位である第２の領域とが存在する。第１の領域２１は（０００１）面であってストライプ幅を１００μｍ以上とする。光導波路は該第１の領域２１の上部に形成する。また第２の領域２２は（０００−１）面であってストライプ幅を１００μｍ以上とする。第１の領域２１と第２の領域２２とはストライプ状に交互に形成されている（図３）。
【００５７】
（ｎ側コンタクト層２０２）
次に、アンモニアとＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物半導体基板１の上に、１０５０℃でＳｉを３×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなるｎ側コンタクト層５を４μｍの膜厚で成長させる。なお、このｎ側コンタクト層は窒化物半導体基板にｎ型の不純物がドーピング（含有）されていれば省略可能である。
【００５８】
（クラック防止層２０３）
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。
【００５９】
（ｎ側クラッド層２０４）
続いて、１０５０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、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型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。
【００６０】
（ｎ側光ガイド層２０５）
続いて、シランガスを止め、１０５０℃でアンドープ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ｎ側光ガイド層にｎ型不純物をドープしても良い。
【００６１】
（活性層２０６）
次に、温度を８００℃にして、ＳｉドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ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、続いて同一温度で、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を４０オングストロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚３８０オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００６２】
（ｐ側キャップ層２０７）
次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側光ガイド層よりもバンドギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００６３】
（ｐ側光ガイド層２０８）
続いてＣｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層よりも小さい、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。
【００６４】
（ｐ側クラッド層２０９）
続いて、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Ｃｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、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。
【００６５】
（ｐ側コンタクト層２１０）
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１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００６６】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェー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する。以上よりリッジ形状のストライプを形成する。
【００６７】
次に、ｐ側コンタクト層２１０の上の表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極３０１を形成する。ｐ電極を形成した後、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ2）からなる保護膜３０２をｐ電極の上に０．１μｍの膜厚で、スパッタリング成膜により形成する。
【００６８】
次に、保護膜２０１で覆われていない露出しているｐ電極３０１上に連続して、Ｔｉ（１０００オングストローム）／Ａｕ（８０００オングストローム）で形成し、ｐパッド電極３０３を形成する。
【００６９】
ｐパッド電極形成後、窒化物半導体基板の第２の主面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極４０１を形成する。
【００７０】
以上のようにして、ｎ電極とｐ電極及びｐパッド電極とを形成したウェーハ状の窒化物半導体基板の第２の主面側に凹部溝を形成する。該凹部溝は深さを１０μｍとする。また共振面と平行方向に５０μｍ、垂直方向に１５μｍの幅とする。次に、前記凹部溝を劈開補助線として窒化物半導体基板のｎ電極の形成面側からバー状に劈開し、劈開面（１−１００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）を共振面とする。
次に共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーをチップ化することで窒化物半導体レーザ素子（図２）とする。チップ化された前記窒化物半導体レーザ素子の斜視図を図１に示す。また、図２ａは該窒化物半導体レーザ素子の斜視図を示す。図２ｂでは、前記窒化物半導体レーザ素子の凹部溝が、第１の領域と第２の領域とをストライプ状に交互に形成した基板の第２の領域に位置されることを示している。なお共振器長は３００〜１０００μｍとする。ここで窒化物半導体レーザ素子の共振面側の左右の角には凹部溝を有する。該凹部溝は深さを１０μｍであって、共振面と平行方向に３０μｍ、垂直方向に１０μｍの幅である。
【００７１】
このレーザ素子をヒートシンクに設置し、ｐ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、発振波長４００〜４２０ｎｍ、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm2において室温で良好な連続発振を示す。更に、共振面を劈開により形成しても、劈開傷がなく、特に寿命特性の良いレーザ素子を再現性良く製造することができる。
【００７２】
［実施例２］
実施例１において、窒化物半導体基板１０１を作製する際にＨＶＰＥ装置において原料にシランガスを加え、ケイ素（Ｓｉ）又は酸素（Ｏ）を１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなる窒化物半導体基板を５００μｍの膜厚で成長させる。なおＳｉ濃度は１×１０17／cm3〜５×１０19／cm3の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体基板の成長後、実施例１と同様にしてサファイア基板、バッファ層等をレーザ照射又は研磨により除去し、窒化物半導体基板１０１とする。その他は同様の条件で窒化物半導体レーザ素子を形成することで効率良く実施例１と同等の特性を有するレーザ素子が得られる。
【００７３】
［実施例３］
実施例１において、窒化物半導体基板１０１には第１の領域、第２の領域、更には第３の領域を有するものを用いる。第１の主面における第１の領域は（０００１）面であって、第２の領域は（０００−１）である。また第３の領域は（０００１）面から２５°以下の角度で傾斜した面である。これらの領域はストライプ状に形成されており、第１の領域同士の間には、第２の領域／第３の領域／第２の領域の順でストライプ状に形成されている。このウェハーをバー化する工程では、前記窒化物半導体基板の第１の主面側から第２の領域、及び第３の領域に凹部溝を形成する。該凹部溝はストライプの幅方向には２００μm以下、ストライプの長さ方向には２０μm以下で形成する。凹部溝の深さは１０μm程度とする。その他は実施例１と同様の条件で窒化物半導体レーザ素子を形成することで効率良く実施例１と同等の特性を有するレーザ素子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、レーザ素子や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子、あるいはトランジスタ等の電子デバイスに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の一部分を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体基板の模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るウェハーの上面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の端面写真である。
【図６】比較実験における窒化物半導体レーザ素子の端面写真である。
【図７】図７ａ〜図７ｅは本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造工程図である。
【図８】本発明の製造工程により得られる窒化物半導体レーザ素子の模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１・・・窒化物半導体基板
２００・・・窒化物半導体層
３００・・・絶縁性の保護膜
３０１・・・ｐ電極
３０２・・・保護膜
３０３・・・ｐパッド電極
４０１・・・ｎ電極
【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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