(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体基板上に、第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層をこの順に積層した窒化物半導体層を形成し、該窒化物半導体層をエッチングして共振器端面を形成する窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記共振器端面を形成するエッチングと同じ工程で、前記共振器端面における前記第１窒化物半導体層に、活性層に対して表面粗さが大きい領域を形成するように、前記窒化物半導体層をエッチングす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２】
前記エッチングをドライエッチングによって行う請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
さらに、共振器端面に端面保護膜を形成する請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層がこの順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共振器端面とを有する窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面は、前記第１窒化物半導体層に、活性層に対して表面粗さが大きい領域を有しており、さらに、該領域内で、前記共振器端面の高さ方向でその位置が変動する凹部を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記共振器端面がドライエッチングによって形成されてなる請求項４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層がこの順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共振器端面とを有する窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面は、前記第１窒化物半導体層に、エッチングにより設けられた前記活性層と略平行な凹部が形成された領域を有しており、該凹部が共振器端面の高さ方向にその位置が変動してなることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記活性層に対して表面粗さが大きい領域よりも前記窒化物半導体基板側の前記第１窒化物半導体層に、活性層の表面状態と異なる領域が設けられている請求項４又は５に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記共振器端面の底部は、前記第１窒化物半導体層が露出した面であって、前記表面粗さの大きい領域は、前記共振器端面の上表面から底面までの長さの１／１０〜５／１０の間に設けられている請求項４、５及び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】
さらに、共振器端面に端面保護膜が形成されてなる請求項４〜８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１０】
前記窒化物半導体層の側面に、エッチングにより設けられた凹部領域を有し、該側面に側面保護膜を有する請求項４〜９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及びその製造方法に関し、より詳細には、表面状態が変化した共振器端面を有する窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子の構造に関して種々の研究がなされており、光の出射モードの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、低消費電力化、高出力化及び高信頼性を実現し得る半導体レーザ素子の研究が盛んに行われている。
しかし、半導体レーザ素子では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）又はへき開によって形成された共振器端面はバンドギャップエネルギーが小さくなるため、出射光の吸収が端面で起こり、この吸収により端面に熱が発生し、共振器端面における保護膜の密着性及び高出力化に問題があった。また、活性層からの漏れ光により、ＦＦＰ（ファー・フィールド・パターン）においてリップルが発生することがあり、良好な形状のレーザ光ビームを得ることが困難であるという課題もあった。
これに対して、例えば、光ディスクの光源として用いられるレーザ素子において、戻り光によるノイズを防止するために、レーザ素子の共振器端面の活性層直下の表面に、荒れ領域又は薄膜を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３２６０２号
【特許文献２】特開平６−３０２００４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、各レーザ素子の共振器端面の活性層直下の表面に荒れ領域又は薄膜を形成することは非常に煩雑であり、製造効率が著しく低減するとともに、歩留まりの低下を招くことがある。
また、近年の窒化物半導体基板の転位等の低減により窒化物半導体レーザ素子の形成に窒化物半導体基板が普及し、これに伴い、共振器端面を劈開により形成することによって良好な共振器端面を得ることができるが、共振器端面に保護膜を形成する場合には、レーザ素子がバー状に分割され、バー状のウェハの保護膜形成面を所定の方向（例えば、上面）に向け、バーごとに保護膜を形成する必要があるなど、製造工程が煩雑であった。
さらに共振器端面で発生した熱による保護膜の剥がれ又は劣化を低減させ、共振器端面と保護膜との密着性を良好に保つこと、ひいては高出力化を確保しながら共振器端面の保護膜の剥がれを抑制し、さらに製造効率の増大を図り、製造コストの低減を行うことが強く求められている。
【０００５】
特に、さらなる高出力の半導体レーザの実現に伴って、共振器端面での光出射に関連する構造をさらに改良することが求められており、その性能等に応じて、例えば、活性層に応力を与えず、保護膜の密着性を最大限に確保しながら、レーザ素子の駆動時の保護膜の劣化等を防止し得る構造が必要である。
また、さらなる高性能の半導体レーザとして、良好なビーム品質の半導体レーザの要求が高まっている。そのため、活性層からの漏れ光が、共振器内における第１窒化物半導体層付近で反射され、リップル、特にＹ方向のリップルとして現れ、ＦＦＰの乱れることを抑制する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、窒化物半導体レーザ素子の製造効率をさらに向上させるとともに、共振器端面と保護膜との密着性を向上させ、製造効率の増大を図り、製造コストの低減を行うことができる窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法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の製造方法は、
窒化物半導体基板上に、第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層をこの順に積層した窒化物半導体層を形成し、該窒化物半導体層をエッチングして共振器端面を形成する窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記共振器端面を形成するエッチングと同じ工程で、前記共振器端面における前記第１窒化物半導体層に、活性層に対して表面粗さが大きい領域を形成するように、前記窒化物半導体層をエッチングすることを特徴とする。
この窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、前記エッチングをドライエッチングによって行うことが好ましい。
また、前記共振器端面の形成と同時に、前記第１窒化物半導体層の表面状態を変化させるようにエッチングすることが好ましい。
さらに、共振器端面に端面保護膜を形成することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、
窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層がこの順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共振器端面とを有する窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面は、前記第１窒化物半導体層に、活性層に対して表面粗さが大きい領域を有しており、さらに、該領域内で、前記共振器端面の高さ方向でその位置が変動する凹部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、
窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層がこの順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共振器端面とを有する窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面は、前記第１窒化物半導体層に、エッチングにより設けられた前記活性層と略平行な凹部が形成された領域を有しており、該凹部が共振器端面の高さ方向にその位置が変動してなることを特徴とする。
これらの窒化物半導体レーザ素子は、前記共振器端面がドライエッチングによって形成されてなることが好ましい。
【００１０】
さらに、共振器端面に端面保護膜が形成されてなることが好ましい。
また、前記境界領域内の共振器端面に凹部が形成されており、凹部の位置が、前記境界領域内で、共振器端面の高さ方向に変動してなることが好ましい。
さらに、前記窒化物半導体層の側面に、エッチングにより設けられた凹部領域を有し、該側面に側面保護膜を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共振器端面に境界領域が形成され、共振器端面における活性層と、境界領域及び境界領域よりも基板側とでそれぞれ表面状態を異ならせることにより、活性層においては良好な共振器端面を得ながら、その上に形成される保護膜との密着性を、表面状態の異なる共振器端面において増大させることができる。これにより、高出力化等にともなう保護膜の剥がれ又は劣化を低減させ、ひいては寿命特性を向上させることが可能となる。
また、共振器端面の境界領域の表面状態によって、活性層からの漏れ光が、共振器端面内における第１窒化物半導体層付近で反射させずに散乱させることができ、リップル、特にＹ方向のリップルを低減させることが可能となり、良好なＦＦＰを実現することができる。
【００１２】
さらに、一工程のエッチングによって、ウェハ単位での複数の窒化物半導体レーザ素子の共振器端面を形成することができ、製造効率を向上させることができる。また、共振器端面がエッチングによって形成された後においても、ウェハ単位で、レーザ素子の共振器端面に対して保護膜を形成することが可能となるため、さらに製造効率を向上させることができる。しかも、共振器端面に境界領域を形成するために、活性層近傍の共振器端面は、非常に良好な表面形状を有することとなり、劈開で共振器端面を形成したものと同等の特性を備えた半導体レーザ素子を製造することが可能となる。
【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、例えば、典型的には図１Ａ及び１Ｂに示すように、主として、窒化物半導体基板と、この上に積層された第１窒化物半導体層１１、活性層１２及び第２窒化物半導体層１３からなる窒化物半導体層を含み、窒化物半導体層の対向する端面に共振器端面２１が設けられて、共振器が形成されている。
このような窒化物半導体レーザ素子は、通常、第２窒化物半導体層１３の表面にリッジ１４が形成され、共振器端面２１の全面に共振器端面２１に接触する保護膜（図示せず、以下、「第１保護膜」又は「端面保護膜」と記載することがある）が形成された構造をしている。また、第３保護膜（以下、「埋込膜」又は「リッジ側面に形成される保護膜」と記載することがある）１５、ｐ電極１６、第２保護膜（以下、「第１保護膜上に形成される保護膜」及び「側面保護膜」と記載することがある）１７、ｐパッド電極１８、ｎ電極１９等が適宜形成されている。
なお、このようなレーザ素子は、例えば、図２に示すように、ｎ電極１９が窒化物半導体基板１０に対して同じ側に配置されているものであってもよい。
【００１４】
本発明におけるレーザ素子を構成する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）のものを用いることができる。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。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。
なお、窒化物半導体層は、限定されないが、例えば、ｎ側半導体層とｐ側半導体層に光の光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。
【００１５】
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。
井戸層と障壁層は、一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。好ましくは、少なくとも井戸層にＩｎを含むものであり、さらに好ましくは、井戸層、障壁層の両方にＩｎを含むものである。
このような活性層は、特に発振波長が２２０ｎｍ〜５８０ｎｍとなる組成で形成されていることが好ましい。
【００１６】
窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、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は結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００１７】
窒化物半導体層、つまり、第２窒化物半導体層の表面には、リッジ（図１Ａ中、１４）が形成されている。リッジは、光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程度である。さらに、レーザ光を単一光の光源として使用する場合には、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。その高さ（エッチングの深さ）は、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。ｐ側半導体層を構成する層の膜厚、材料等を調整することにより、光閉じ込めの程度を適宜調整することができる。リッジは、共振器方向の長さが２００μｍ〜５０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。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、テーパ状であってもよい。この場合のテーパ角は４５°〜９０°程度が適当である。
【００１８】
なお、本発明のレーザ素子では、リッジが形成されていることは必ずしも必要ではなく、例えば、窒化物半導体層に電流狭窄層が形成された構造であってもよい。この場合、まず、第１窒化物半導体層を形成し、幅０．３〜２０μｍ程度、好ましくは０．５〜３．０μｍ程度のストライプ状の開口を有した膜厚０．０１μｍ〜５μｍ程度、好ましくは３００ｎｍ程度以下の電流狭窄層を形成する。次に、この電流狭窄層の開口に露出した第１導電型半導体層上に、例えば、量子井戸構造をした活性層を形成する。次に、活性層の上に第２導電型窒化物半導体層を形成する。このような電流狭窄層は、例えば、ｉ型の窒化物半導体層又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成することができる。電流狭窄層は、第１窒化物半導体層又は第２窒化物半導体層を形成し、その表面に電流狭窄層を成長させ、この電流狭窄層にストライプ状の開口を形成し、窒化物半導体層を再成長させることによって形成してもよい。
【００１９】
窒化物半導体層においては、例えば、上述したリッジが延びる方向に共振器が形成されており、その方向に直交して、一対の共振器端面が形成されている。共振器長は、２００μｍ〜５０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。共振器端面の面方位については、特に限定されない。例えば、Ｍ軸、Ａ軸、Ｃ軸及びＲ軸配向が挙げられ、つまり、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ面（１−１０２）からなる群から選ばれる面であり、特にＭ軸配向、Ｍ面（１−１００）であることが好ましい。
【００２０】
本発明において、通常、窒化物半導体レーザ素子の共振器端面は、第２窒化物半導体層の上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとして、少なくとも第２窒化物半導体層、活性層、第１窒化物半導体層をドライエッチングすることにより形成することができる。マスクパターンは、レジスト、ＳｉＯ２等の絶縁体等を、フォトリソグラフィ及びエッチング工程等の公知の方法により、適当な形状にパターニングすることにより形成することができる。ドライエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチング、イオンビームエッチング等を利用して、例えば、本出願人が先に出願した特開平８−１７８０３号公報記載に記載の方法により行うことができる。いずれにおいてもエッチングガスを適宜選択することにより、窒化物半導体層をエッチングして共振器端面を形成することができる。エッチングガスとしては、ＣＦ４のようなフッ素系、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４のような塩素系ガスを単独又は混合して用いることができる。
共振器端面は、一般に、基板表面に対して、略垂直に形成されていることが好ましい。共振器端面が、基板表面に対してテーパ又は逆テーパとした場合のＣＯＤレベルの低下及び／又は閾値電流の上昇を防止するためである。
この際のエッチングの深さとしては、第１窒化物半導体層又は基板に達するものであればよい。また、共振器端面に、光導波領域と後述する境界領域とを含むことのできる深さであればよい。
【００２１】
この共振器端面は、活性層より基板側に、活性層に対して表面状態が変化する境界領域（図１Ａ及び１Ｂ中、２０）、つまり表面粗さが大きい領域を有している。ここで、表面状態が変化するとは、共振器端面を、例えば、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope：ＳＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）等により観察した場合、表面状態の違い又は凹凸に起因して視覚的に差異が認められ、活性層に対して表面粗さが大きい領域が存在することを意味する。
【００２２】
特に、ＳＴＥＭ、ＴＥＭ等を用いて、図１Ａのように共振器端面を正面から観察すると、活性層に位置する領域と境界領域とでその表面状態の違いにより明暗（コントラスト）が観察される。また、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ、ＳＥＭを用いて、図１Ｂのように共振器方向の断面を観察することによって、境界領域の凹部の深さを評価することができる。さらに、ＴＥＭ又はＳＴＥＭでは、半導体層の組成に起因した明暗を確認できるため、境界領域が存在することに加えて、境界領域の位置を評価することができる。
【００２３】
なお、これらの観察に限られず、公知の方法を用いて共振器端面の表面状態を評価することが可能である。例えば、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）等による算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ等によって評価した場合の変化であってもよい。
また、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）によって境界領域の表面粗さを数値化して評価してもよい。例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＩ３８００Ｎ）を用いることによって算術平均粗さを評価することができる。本発明では境界領域において、５．０〜９．０ｎｍ程度の算術平均粗さを有していることが好ましい。これによって、効果的にＹ方向のリップルを除去することができる。
【００２４】
共振器端面に端面保護膜を形成する場合は、共振器端面の光出射領域は２．５〜４．５ｎｍ程度の算術平均粗さを有し、境界領域は５．０〜９．０ｎｍ程度の算術平均粗さを有していることが好ましい。さらに、境界領域は、光出射領域に対して１．５〜３．０倍程度表面が粗くなっていることが好ましい。これによって端面保護膜の密着性を向上させることができる。
【００２５】
境界領域は、それ自体、その表面状態が、活性層の共振器端面とは異なっており、通常、境界領域の基板側の領域の表面状態の変化の境界となる領域である。従って、基板側の領域と同様の表面状態であってもよいが、それとは異なることがより好ましい。境界領域の表面状態は、通常、共振器端面において、波打った形状、抉れたような形状、凹部を有する形状として形成されている。境界領域は、共振器端面における幅Ｗ（図１Ａ中）が共振器端面に略一致し、例えば、１００〜５００μｍ程度であり、第２窒化物半導体層の表面（リッジが形成されている場合には、リッジ表面）から０．５μｍ〜４．０μｍ程度の間の高さＨに存在する。また、境界領域は、共振器端面から、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ程度以下、好ましくは３０ｎｍ以上、５０ｎｍ程度以下の深さＤ（図１Ｂ中）の凹部を有している。境界領域自体の長さＬ（図１Ａ中）は、４００〜１０００ｎｍ程度、好ましくは５００〜７００ｎｍ程度である。この凹部は、好ましくは、活性層と略平行に形成されていることが好ましい。
【００２６】
なお、境界領域では、凹部の活性層側と基板側とで対称となっている必要はなく、例えば、図１Ｂに示したように、凹部の位置がいずれかにずれていてもよいし、その形状も種々の形状が包含される。また、境界領域では、通常、その凹部の位置が、共振器端面の高さ方向に変動しており、例えば、図１Ａに示すように、共振器端面を正面から見た場合に鋸歯又は櫛状にその軌跡を示す。このように、高さ方向に変動した凹部を有することで、境界領域が、図1中のＬに示すように積層方向に幅を有した境界領域となり、境界領域の表面積を大きくし、共振器端面を被覆する保護膜との密着性を向上させることができる。また、境界領域を半導体の積層面と平行な断面で観察すると、レーザ素子の幅方向に連続した凹凸を有する形状が観察される。このように幅方向に連続して凹凸を有することによって、共振器端面の幅方向全体において密着性を向上させることができる。さらに、このように境界領域が存在することにより、光出射部における共振器端面を極力平坦化して、光吸収を防止して光出射効率を最大限に発揮させながら、その下の境界領域において共振器端面を被覆する保護膜との密着性を向上させることができ、保護膜の剥離を防止し、ＣＯＤレベルの向上を図ることが可能となる。
【００２７】
共振器端面は、上述したように、通常、ドライエッチングによって形成されるが、その際に用いるマスクの形状に依存して、例えば、共振器端面における境界領域と、それより活性層側の領域の表面状態を変化させることができる。表面状態の程度及び境界領域の位置は、窒化物半導体層のエッチング条件（エッチャントの種類及び流量、ＲＦパワー、圧力、温度、エッチング時間等）に依存して、適宜制御することができる。具体的には、２Ｐａ〜３０Ｐａ程度の範囲となるように圧力を上げて低真空にする、２００〜７００Ｗ程度の範囲となるようにＲＦパワーを下げる等の方法が挙げられる。なお、マスクは、エッチング条件（エッチャントの種類及び流量、ＲＦパワー、圧力、温度、エッチング時間等）を調整することによって、共振器端面側の凹凸形状を調整することが適している。
共振器端面における境界領域、さらに、境界領域を挟んだ活性層側と基板側における平滑な面は、以下のように形成されると考えられる。
【００２８】
まず、共振器端面を規定するために形成されたマスクの平面形状における凹凸を引継いだ状態でエッチングされる。続いて、エッチングを進めていく過程において、つまり、エッチング深さを深くする過程で、よりエッチャントに晒される又はサイドエッチングの影響を受けやすい窒化物半導体層の表面側で、マスクの平面形状に起因して形成された共振器端面の凹凸がならされ、解消される。このようにして、活性層側の領域において凹凸を有さない良好な表面状態を形成することができると考えられる。また、境界領域より基板側においては、エッチング底面からのエッチング成分の反射により、側面がエッチャントに晒され、凹凸を有さない良好な表面状態を形成することができると考えられる。
【００２９】
なお、境界領域の位置は、エッチング条件等によって制御することができ、通常、共振器端面の上表面（リッジが形成されている場合にはリッジ表面）から、エッチングによって形成された共振器端面の底部（通常、第１窒化物半導体層が露出した面）までの長さの１／１０〜５／１０程度の間、２／１０〜４／１０程度の間、好ましくは３／１０又はその近傍領域に形成することができる。このように、エッチング条件等によって適当な位置に制御して配置することができるため、発光層からの漏れ光を有効に防止することができる。
【００３０】
共振器端面において、境界領域より基板側の表面状態は、活性層の表面状態と異なっていればよいが、境界領域とも異なっていることが好ましい。特に、境界領域及び活性層の表面状態よりも良好、つまりより平坦であることがより好ましい。このような表面状態を実現することにより、活性層、境界領域及び境界領域よりも基板側の領域において、種々の表面状態が混在することによって、以下の効果をより顕著に発揮させることができる。
【００３１】
本発明では、共振器端面に境界領域が形成され、共振器端面における活性層と、境界領域及び境界領域よりも基板側とで表面状態を異ならせることにより、活性層においては良好な共振器端面を得ながら、その上に形成される保護膜との密着性を、表面状態の異なる共振器端面において増大させることができ、高出力化等にともなう保護膜の剥がれ又は劣化を低減させ、ひいては寿命特性を向上させることが可能となる。
【００３２】
また、共振器端面の境界領域又はそれよりも基板側において、その表面状態によって、活性層からの漏れ光が、共振器端面内における第１窒化物半導体層付近で反射させずに散乱させることにより、リップル、特にＹ方向のリップルを低減させることが可能となり、良好なＦＦＰを実現することができる。
境界領域は、少なくとも活性層よりも基板側に形成され、光導波領域よりも基板側であることが好ましい。
なお、本発明では、共振器端面の形成と同様にレーザ素子の形状を規定する側面（通常、共振器端面に略垂直な面）も形成するため、窒化物半導体層の側面にも、共振器端面における上述したような境界領域、波打った形状又は抉れたような形状を有する領域、凹部などが形成されていてもよい。
【００３３】
窒化物半導体層は、通常、基板上に形成されている。ここで用いる基板としては、サファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板でもよいし、炭化珪素、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でもよいが、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）であることが好ましい。基板としては、例えば、第１主面及び／又は第２主面に０°以上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〜１０ｍｍ程度が挙げられる。
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。また、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。
【００３４】
本発明のレーザ素子において、上述したように、共振器端面に保護膜が形成されることが好ましい。
共振器端面に接触して形成される保護膜（第１保護膜又は端面保護膜）は、例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物（特に、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等）、窒化物（特に、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮ、ＳｉＮ等）又はフッ化物及びこれらの２種以上の組み合わせ等によって形成することができる。なかでも、酸化物であることが好ましい。また、別の観点から、レーザ素子の発振波長に対して吸収端のない材料により形成されることが好ましい。
【００３５】
端面保護膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、３０Å〜１００００Å程度、さらに、５０〜７０００Å、１００〜４０００Å程度であることが適している。
端面保護膜は、窒化物半導体層に形成された共振器端面を被覆するものであるが、必ずしも共振器端面の全面を被覆する必要はなく、少なくとも、共振器端面の光導波路領域（活性層及びその上下層の一部に及ぶ）を被覆するものであればよい。また、保護膜は、共振器端面以外の面を、部分的に被覆していてもよい。
【００３６】
図１Ｂ、４Ａ及び４Ｂに示すように、窒化物半導体層における境界領域に凹部を有することによって、端面保護膜の密着面積を増やすことができ、あるいは共振器端面と端面保護膜との間の応力を緩和させることができる。それによって、端面保護膜の密着性を良好なものとすることができ、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００３７】
また、図４Ａに示すように、境界領域上に形成される端面保護膜２１は、１０〜２０００Å程度の薄膜（通常、単層）の場合、凹凸を引き継いで形成される。図４Ｂに示すように、３０００Å以上の厚膜（積層構造でもよい）の場合、境界領域の平面形状を平坦化させるように形成される。薄膜の端面保護膜を形成することで、より効果的に共振器端面と端面保護膜との間の応力を緩和させることができ、端面保護膜の密着性を向上させることができる。また、比較的薄膜の端面保護膜を積層構造で形成することにより、端面保護膜の密着性を良好に保ったまま所望の反射率を有する端面保護膜とすることができる。なお、端面保護膜のうち、光反射側は平坦に形成され、光出射側では凹凸を有するように形成されていてもよい。
端面保護膜は、レーザ素子の側面に形成される側面保護膜（図１Ａ中、１７）と同時に形成してもよい。これにより製造工程を簡略化し、製造効率を向上させることができる。
【００３８】
このような保護膜は、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、全体又は部分的な前処理、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等）又はプラズマの照射、酸素もしくはオゾンガス又はプラズマの照射、酸化処理（熱処理）、露光処理のいずれか１種以上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。なお、組み合わせの方法では、必ずしも同時又は連続的に成膜及び／又は処理しなくてもよく、成膜した後に処理等を行ってもよいし、その逆でもよい。
特に、保護膜として酸化膜を形成する場合には、前処理は酸素又はオゾン、窒化膜を形成する場合には、前処理は窒素を用いることが好ましい。
【００３９】
本発明の窒化物半導体レーザ素子では、保護膜の上に、さらに膜質、材料又は組成の異なる第２保護膜が積層されていることが好ましい。第２保護膜は、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物が挙げられ、なかでもＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２膜が好ましい。さらに好ましくは、保護膜と同一材料であることが好ましい。これにより、保護膜及び第２保護膜の熱膨張係数が一致するため保護膜及び第２保護膜にクラックが発生することを抑制することができる。
第２保護膜は、単層構造及び積層構造のいずれでもよい。例えば、Ｓｉの酸化物の単層、Ａｌの酸化物の単層、Ｓｉの酸化物とＡｌの酸化物の積層構造等が挙げられる。このような膜が形成されていることにより、保護膜をより強固に共振器端面に密着させることができる。その結果、安定な動作を確保することができ、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００４０】
第２保護膜は、アモルファスの膜として形成することが好ましい。このような膜が形成されていることにより、保護膜の組成の変化を防止することができるとともに、保護膜をより強固に共振器端面に密着させることができる。
第２保護膜の膜厚は、特に限定されることなく、保護膜として機能し得る膜厚とすることが適している。その膜厚は、１００〜１５０００Å程度であることが好ましい。また、保護膜と第２保護膜との総膜厚は、２μｍ程度以下となるものが好ましい。
【００４１】
第２保護膜は、上述した保護膜と同様、例示した公知の方法等を利用して形成することができる。特に、第２保護膜は、アモルファスの膜として形成することが好ましく、そのために、その成膜方法にもよるが、成膜速度をより早いレートに調整する、成膜時の雰囲気を、例えば、酸素雰囲気に制御する、成膜圧力をより高く調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。酸素雰囲気に制御する場合、吸収をもたない程度に酸素を導入することが好ましい。
【００４２】
保護膜及び第２保護膜はいずれも、共振器端面の出射側のみならず、反射側に形成していてもよく、両者において、材料、膜厚等を異ならせてもよい。反射側の第２保護膜としては、Ｓｉの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ａｌの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ｓｉの酸化物とＴｉの酸化物との積層構造、Ａｌの酸化物とＳｉの酸化物とＺｒの酸化物との積層構造、Ｓｉの酸化物とＴａの酸化物とＡｌの酸化物の積層構造等が挙げられる。所望の反射率に合わせて適宜その積層周期等を調整することができる。  また、本発明では、エッチングにより共振器端面を形成するため、ウェハ単位で共振器端面に接触する保護膜を形成することが可能であるが、対向する共振器端面に一工程で端面保護膜を形成してもよいし、光出射側と光反射側との二工程に分けて端面保護膜を形成してもよく、それぞれの機能に応じてより好適な端面保護膜を形成することができる。どちらの方法を用いたとしても、バー状のウェハに各々端面保護膜を形成する方法と比較すると製造効率を大幅に向上させることができる。
【００４３】
本発明の半導体レーザ素子では、通常、窒化物半導体層の表面及びリッジの側面にわたって、第３保護膜が形成されている。つまり、第３保護膜は、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が例示される。
【００４４】
第３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。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、第３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又は誘電体膜の単層又は積層構造が挙げられる。このように、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、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。
【００４５】
第３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。
【００４６】
ｐ電極は、窒化物半導体層及び第３保護膜上に形成されることが好ましい。ｐ電極が最上層の窒化物半導体層及び第３保護膜上に連続して形成されていることにより、第３保護膜の剥がれを防止することができる。特に、リッジ側面までｐ電極を形成することにより、リッジ側面に形成された第３保護膜について有効に剥がれを防止することができる。
【００４７】
ｐ電極及びｎ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、バナジウム、ＩＴＯ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。ｐ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、少なくとも第１及び第２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。
【００４８】
第３保護膜上には、側面保護膜１７が形成されていることが好ましい（図１Ａ参照）。このような側面保護膜は、少なくとも窒化物半導体層表面において第３保護膜上に配置していればよく、第３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。第３保護膜は、第２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、露出した側面又は表面等を確実に保護することができる。
なお、第３保護膜１５、ｐ電極１６及び側面保護膜１７の上面には、ｐパッド電極１８が形成されていることが好ましい。
【００４９】
上述したように、端面保護膜と側面保護膜を同一工程で形成してもよい。端面保護膜及び側面保護膜は、共振器端面から第２窒化物半導体層表面にかけて連続して形成されていてもよい。窒化物半導体層表面に形成された端面保護膜及び／又は側面保護膜とｐ電極、第３保護膜及びｐ側パッド電極とは離間していてもよいし、接していてもよいし、被覆していてもよい。好ましくは、端面保護膜及び／又は側面保護膜が第３保護膜及びｐ電極を被覆するものである。これにより、第３保護膜やｐ電極の剥がれを防止することができる。
第２窒化物半導体層表面に形成された端面保護膜及び／又は側面保護膜の膜厚は、共振器端面に形成された端面保護膜及び側面保護膜の膜厚よりも薄いものが好ましい。これにより、保護膜にクラックが発生することを防止することができる。
【００５０】
また、窒化物半導体レーザ素子の側面にも境界領域及び／又は凹部領域を有していてもよい。これにより、側面保護膜１７の密着性を良好にすることができる。また、側面に形成される境界領域及び／又は凹部領域は、共振器端面に形成される凹部領域及び／又は境界領域よりも第２窒化物半導体層側に、具体的には、０．２〜１μｍ程度第２窒化物半導体層側に、ｎクラッドから活性層を含みｐクラッド層にかけての側面に形成される又はリッジ表面から０．３〜３・０μｍ程度の位置に形成されることが好ましい。これにより、側面保護膜の密着性を良好にすることができる。また、側面に形成される境界領域及び／又は凹部領域の深さは、共振器端面に形成された境界領域の凹部と同程度であることが好ましい。
【００５１】
その形成方法としては、共振器端面に形成する凹部領域と同様の方法を用いて形成することができる。具体的には、基板上に半導体層を形成した後に、レーザ素子の幅方向の長さを規定する際にエッチングを用いることによって形成することができる。
端面保護膜と側面保護膜とを同時に形成する場合、共振器端面と側面の連続した保護膜との密着性を向上させることができる。
【００５２】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、上述したように、窒化物半導体基板上に、第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層をこの順に積層した窒化物半導体層を形成し、この窒化物半導体層上にエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクをマスクとして用いて、活性層より窒化物半導体基板側の窒化物半導体層の共振器端面に、活性層に対して表面状態が変化する境界領域を形成するように、前記窒化物半導体層をエッチングして、共振器端面を形成する。
従来の窒化物半導体基板を用いたレーザ素子の製造方法では、ウェハを劈開することにより共振器端面を形成していたことから、バー状のウェハの本数と同じ回数の劈開を行う必要があった。また、共振器端面に保護膜を形成する場合には、バー状のウェハの保護膜形成面を所定の方向（例えば、上面）に向け、バーごとに保護膜を形成する必要があるなど、製造工程が煩雑であった。
【００５３】
一方、上述したような製造方法では、一工程のエッチングによって同時に、ウェハ単位での複数の窒化物半導体レーザ素子の共振器端面を形成することができ、製造効率を向上させることができる。また、共振器端面がエッチングによって形成された後においても、ウェハ単位でレーザ素子の共振器端面に対して、一工程で保護膜を形成することが可能であるため、さらに製造効率を向上させることができる。また、光出射側と反射側とで保護膜の材料を異なるもので形成する場合には、二工程で形成してもよい。さらに、共振器端面に境界領域を形成するために、活性層近傍の共振器端面は、非常に良好な表面形状を有することとなり、劈開と同等又はそれ以上の特性を備えた半導体レーザを製造することが可能となる。しかも、共振器端面において、境界領域などの表面状態が異なる領域が存在するために、保護膜との密着性を向上させることができ、保護膜の剥がれを防止して、寿命特性を向上させることが可能となる。
【００５４】
また、本発明の半導体レーザ素子では、ウェハ単位で窒化物半導体レーザ素子の共振器端面を形成した後に、基板を分割することにより半導体レーザ素子を得ることができる。具体的な分割方法としては、共振器端面形成の前後に劈開用の補助溝を形成し、その溝に沿って基板を劈開する方法がある。補助溝を形成する方法としては、ドライエッチング、レーザ光の照射等が挙げられ、その両方組み合わせてもよい。
【００５５】
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
この実施例の窒化物半導体レーザ素子は、図１Ａ及び１Ｂに示すように、Ｃ面を成長面とするＧａＮ基板１０上に、第１窒化物半導体層（例えば、ｎ側）１１、活性層１２及び表面にリッジ１４が形成された第２窒化物半導体層（例えば、ｐ側）１３をこの順に積層しており、共振器端面２１を有する共振器が形成されて構成されている。
【００５６】
共振器端面２１には、活性層１２より窒化物半導体基板１０側の第１窒化物半導体層１１に、活性層の共振器端面に対して表面状態が変化する境界領域２０を有しており、境界領域２０は、共振器端面２１において、第２窒化物半導体層１３の表面（リッジ１４の表面）から略３：７の位置、つまり、第２窒化物半導体層１３のリッジ１４の表面から２．０μｍ程度の高さＨの範囲内に、共振器端面２１の全幅方向と一致する幅Ｗ、長さＬが５００〜７００ｎｍ程度で形成されている。また、共振器端面２１は、活性層１２付近において良好な表面状態を有しており、境界領域２０は、図１Ｂに示したように、共振器端面２１において共振器方向（深さＤ方向）に５０ｎｍ程度抉れた凹部２０ａを有している。この凹部２０ａは、リッジ１４表面から、リッジ直下において、１．５μｍ程度の離れた部分に形成されている。なお、共振器端面２１においては、幅Ｗ方向で、凹部２０ａが、鋸歯状に高さ方向Ｈに位置が変動している。境界領域２０よりも基板１０側の領域は、表面状態が良好であることをＳＥＭ及びＴＥＭで観察している。
また、この半導体レーザ素子は、共振器端面にＡｌ２Ｏ３からなる保護膜（図示せず）及び第２保護膜（図示せず）（膜厚、２００Å及び１０００Å）、さらに、第３保護膜１５、ｐ電極１６、ｎ電極１９、側面保護膜１７、ｐパッド電極１８等が形成されている。
【００５７】
この窒化物半導体レーザ素子は、以下のように製造することができる。
まず、窒化ガリウム基板を準備する。この窒化ガリウム基板上に、１１６０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを４×１０18／ｃｍ3ドープしたＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎよりなる層を膜厚２μｍで成長させる。なお、このｎ側クラッド層は超格子構造とすることもできる。
続いて、シランガスを止め、１０００℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光ガイド層を０．１７５μｍ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よい。
【００５８】
次に、温度を９００℃にして、ＳｉドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンドープＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎよりなる井戸層を７０Å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５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００５９】
温度を１０００℃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Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎよりなるｐ側キャップ層を１００Åの膜厚で成長させる。
続いて、Ｃｐ２Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０００℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層１０よりも小さい、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層を０．１４５μｍの膜厚で成長させる。
【００６０】
次に、１０００℃でアンドープＡｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎよりなる層を２５Å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２５Åの膜厚で成長させ、総膜厚０．４５μｍ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、１０００℃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。
【００６１】
このようにして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、レーザ素子の構造を規定するために溝を形成する。つまり、共振器幅が２００μｍ、共振器長が４００μｍ程度の略四角形の構造を形成するように、レーザ素子となる外周に溝を形成する。
溝は、最上層のｐ側コンタクト層の表面にＳｉＯ２よりなるマスクを形成して、ＣＨＦ３ガスの流量を１５０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの流量を５ｓｃｃｍ、圧力を２０Ｐａ、ＲＦパワーを２００Ｗの条件でＳｉＯ２をエッチングしてマスクを形成する。このようにマスクを形成することで、マスクの端面に境界領域と対応するような凹凸を形成する。
続いて、Ｃｌ２ガスの流量を５０ｓｃｃｍ、ＳｉＣｌ４ガスの流量を５ｓｃｃｍ、圧力を１３Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗの条件で半導体層をエッチングして共振器端面を形成するとともに、共振器端面に垂直な方向にもエッチングする。なお、この際のエッチング深さは、ｐ側コンタクト層の表面から約５μｍエッチングしており、基板の一部をエッチングする程度である。
【００６２】
次に、ｐ側コンタクト層の略全面にストライプ状の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ＳｉＣｌ４ガスによりエッチングし、ストライプ状の光導波路領域であるリッジ部を形成する。
このリッジ部の側面をＺｒＯ２からなる第３保護膜（埋込膜）で保護する。
次いで、ｐ側コンタクト層及び第３保護膜の上の表面にＮｉ（１００Å）／Ａｕ（１０００Å）／Ｐｔ（１０００Å）よりなるｐ電極を形成する。ｐ電極を形成した後、６００℃でオーミックアニールを行う。
【００６３】
続いて、得られた素子に端面保護膜及び側面保護膜を形成する。本実施例では、端面保護膜及び側面保護膜を同時に形成する。その後で、共振器端面のうち、反射側の端面にのみさらに端面保護膜を形成する。
まず、電極の一部上にレジストによってマスクを形成し、それ以外の領域に下記の条件で端面保護膜及び側面保護膜を形成する。
得られた素子をスパッタ装置に移し、Ａｌターゲットを用い、Ａｒの流量が３０ｓｃｃｍ、酸素の流量が９．０ｓｃｃｍ、マイクロ波／ＲＦ電力５００Ｗで、Ａｌ２Ｏ３からなる保護膜（１００Å）を形成する。
【００６４】
出射側の共振器端面のＡｌ２Ｏ３からなる保護膜の上に、スパッタ装置にて、ＳｉＯ２ターゲットを用い、Ａｒの流量が４５ｓｃｃｍ、酸素の流量が４．５ｓｃｃｍ、マイクロ波／ＲＦ電力５００ＷでＳｉＯ２からなる第２保護膜を１３００Å成膜する。
次に、反射側の共振器端面以外の領域にマスクを形成し、出射側と同様の成膜条件で、Ａｌ２Ｏ３を１００Å成膜し、ＺｒＯ２を６７０Å成膜し、その上に（ＳｉＯ２／ＺｒＯ２）を（６７０Å／４５０Å）で６周期成膜する。
続いて、露出しているｐ電極上に連続して、Ｎｉ（８０Å）／Ｐｄ（２０００Å）／Ａｕ（８０００Å）で形成し、ｐパッド電極を形成する。
その後、基板厚みが８０μｍになるように窒化物半導体層の成長面と反対側の面から研磨を行う。
【００６５】
研磨した面に、Ｔｉ（１５０Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（３０００Å）からなるｎ電極を形成する。
その後、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する。
次いで、ｐ電極に平行な方向で、バーをチップ化することで半導体レーザ素子とする。
【００６６】
得られた半導体レーザ素子の共振器端面について、算術平均粗さ：Ｒａをエスアイアイ・ナノテクノロジー社製の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＩ３８００Ｎ）装置を用いて測定した。その結果、基板側においては２．５７ｎｍ、境界領域においては６．６６ ｎｍ、活性層側においては３．６０ ｎｍであった。
また、得られた半導体レーザ素子について、閾値電流を測定し、ＣＯＤレベルを評価した。
【００６７】
比較のために、共振器端面を劈開によって形成する以外は、実質的に上述した半導体レーザ素子と同様の製造方法でレーザ素子を形成し、同様の条件で、初期値として閾値電流を測定し、ＣＯＤレベルを評価した。
その結果、本実施例の半導体レーザ素子では、２５ｍＡ程度（７０個のメジアン値）であったのに対し、劈開による共振器端面を有する半導体レーザ素子では、２８ｍＡ程度であり、若干の差異はあるものの、劈開による半導体レーザ素子と同等又はより低い閾値を示すことが確認された。
ＣＯＤレベルについても、本実施例の半導体レーザ素子では、５６６ｍＷ程度（２０個のメジアン値）であったのに対し、劈開による共振器端面を有する半導体レーザ素子では、５７１ｍＡ程度であり、劈開による半導体レーザ素子と同等のＣＯＤレベルを示すことが確認された。
【００６８】
また、得られた半導体レーザ素子について、ＦＦＰ−Ｙを測定した。
本実施例の測定結果を図３Ａに、比較のための半導体レーザ素子を図３Ｂに示す。
図３Ａ及び図３Ｂによれば、劈開による半導体レーザ素子においては発光層から漏れた光の一部が散乱することによってＹ方向のリップルを顕著に現わしていた。一方、本実施例の半導体レーザ素子では、このような散乱によるＹ方向のリップルが有効に抑制されていることが確認された。
このように、共振器端面を構成する窒化物半導体層の表面状態が異なっていることにより、保護膜の共振器端面との密着性が良好となり、剥がれを防止し、ひいては、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００６９】
実施例２
共振器端面形成のエッチングの際、圧力：２０Ｐａ、ＲＦパワー：３００Ｗでエッチングする以外、実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
得られるレーザ素子では、凹部の深さ（Ｄ）が６５ｎｍである。
本実施例の半導体レーザ素子では、凹部の深さを深くしたことによって、共振器端面と端面保護膜の接触面積が増えることにより密着性が向上する。
【００７０】
実施例３
共振器端面形成のエッチングの際、エッチング深さを、ｐ側コンタクト層の表面から約３μｍ程度、基板の一部をエッチングするように共振器端面を形成し、それ以外は、実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
得られるレーザ素子では、境界領域が、リッジ表面から１．０μｍの位置に形成される。
本実施例の半導体レーザ素子では、実施例１と同様の効果が得られる。さらに、実施例１と比較して、境界領域が光出射領域に近づいて形成されるため、Ｙ方向のリップルをより効果的に抑制することができる。また、光出射領域がエッチングされる時間が短いため、閾値が低下し、ＣＯＤレベルが向上すると考えられる。
【００７１】
実施例４
端面保護膜を、光出射側においてＴｉＯ２、光反射側においてＴｉＯ２とＳｉＯ２／ＴｉＯ２各４層との積層膜とする以外、実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
本実施例の半導体レーザ素子では、実施例１と同様の効果が得られる。
【００７２】
実施例５
端面保護膜を、光反射側／光出射側共にＳｉＯ２（１３０ｎｍ）で形成する以外、実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
本実施例の半導体レーザ素子では、実施例１と同様の効果が得られる。また、保護膜形成工程が１工程と簡略化することができるため、製造効率を向上させることができる。
【００７３】
実施例６
窒化物半導体層の側面にも、共振器端面と同様の凹部領域を有するように形成する以外、実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
本実施例では、レーザ素子の構造を規定する工程において、マスクの端面に境界領域と対応するような凹凸を形成し、エッチングすることにより半導体レーザ素子の側面に凹部領域を形成する。側面に形成される凹部領域は、共振器端面に形成される凹部領域よりも第２窒化物半導体層側に形成される。
本実施例の半導体レーザ素子では、実施例１と同様の効果が得られる。また、側面保護膜の密着性が向上する。
【００７４】
実施例７
本実施例では、基板にサファイアを用い、図２に示す窒化物半導体レーザ素子を形成する。共振器面を形成するエッチングの際に、第１窒化物半導体層が露出するように、ｐ側コンタクト層の表面から２．５μｍの深さをエッチングし、露出した第１窒化物半導体層にｎ電極を形成する。それ以外は実質的に実施例１と同様の方法によりレーザ素子を形成する。
本実施例の半導体レーザ素子においても、実施例１と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、光ディスク用途、光通信システム、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】
【００７６】
【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横断面図である。
【図１Ｂ】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縦断面図である。
【図２】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３Ａ】本発明の窒化物半導体レーザ素子のＦＦＰ―Ｙを示すグラフである。
【図３Ｂ】比較例の窒化物半導体レーザ素子のＦＦＰ―Ｙを示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の第１保護膜を説明するための要部の概略縦断面図である。
【図４Ｂ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の別の第１保護膜を説明するための要部の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  基板
１１  第１窒化物半導体層
１２  活性層
１３  第２窒化物半導体層
１４  リッジ
１５  第３保護膜
１６  ｐ電極
１７  第２保護膜
１８  ｐ側パッド電極
１９  ｎ電極
２０  境界領域
２０ａ  凹部
２１、２２  第１保護膜
【図３Ａ】
0005223342.tif 000002
【図３Ｂ】
0005223342.tif 000003
【図１Ａ】
0005223342.tif 000004
【図１Ｂ】
0005223342.tif 000005
【図２】
0005223342.tif 000006
【図４Ａ】
0005223342.tif 000007
【図４Ｂ】
0005223342.tif 000008