(57)【要約】【課題】窒化物半導体レーザにおいて、比較的抵抗が高い窒化物半導体層における共振器端面近傍への電流の注入を抑えることにより、端面近傍での抵抗による発熱を防止し、端面の特性及び寿命を向上させ、半導体レーザ素子自体の高寿命化を図る。【解決手段】基板と、該基板上に第１窒化物半導体層、活性層及び第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互いに対向する共振器端面と、前記第２窒化物半導体層表面に形成された電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、前記共振器端面における少なくとも光の出力側の活性層には不純物を含有した領域が形成されており、該不純物の濃度は窒化物半導体層の積層方向に、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有しており、かつ、前記光の出力側における電極の端面が、前記光の出力側の共振器端面よりも素子の内側に配置されてなることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に第１窒化物半導体層、活性層及び第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互いに対向する共振器端面と、前記第２窒化物半導体層表面に形成された電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面における少なくとも光の出力側の活性層には不純物を含有した領域が形成されており、該不純物の濃度は窒化物半導体層の積層方向に、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有しており、かつ、前記光の出力側における電極の端面が、前記光の出力側の共振器端面よりも素子の内側に配置され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２】
前記不純物を含有した領域は、共振器端面から素子内側にわたって配置されてなる請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記不純物を含有した領域は、活性層から第１窒化物半導体層又は活性層から第２窒化物半導体層にわたって配置されてなる請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記活性層における前記不純物の濃度は、素子の内側よりも共振器端面側が高い請求項１〜３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５】
前記活性層における前記不純物を含有した領域は、該活性層の他の領域よりもバンドギャップが広い請求項１〜４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６】
前記不純物を含有した領域の素子内側の端部は、光の出力側の前記電極端部と一致するか、該電極とオーバーラップしてなる請求項１〜５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７】
前記電極の幅は、素子の内側よりも共振器端面側が幅狭で形成されてなる請求項１〜６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８】
前記不純物を含有した領域は、酸素、ホウ素、アルミニウム、亜鉛、ベリリウム、炭素、マグネシウム、カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１つの原子である請求項１〜７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】
前記共振器端面における不純物を含有した領域は、略逆三角形又は下に凸の略鍋蓋形状である請求項１〜８のいずれか１つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
さらに、共振器端面側における第２導電型窒化物半導体層の表面領域に、前記不純物を含有した領域とは独立して、第２の不純物を含有した領域が配置されてなる請求項１〜９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１１】
前記活性層には、共振器端面から素子内部に渡って実質的に均一に第１の不純物が含有されており、共振器端面における不純物を含有した領域に含有された不純物は、前記第１の不純物とは異なる請求項１〜１０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１２】
基板と、該基板上に第１窒化物半導体層、活性層及び第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互いに対向する共振器端面と、前記第２窒化物半導体層表面に形成された電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
光の出力側の前記共振器端面には不純物を含有しており、
該不純物の濃度は、窒化物半導体層の積層方向に２以上のピーク位置を有しており、
該ピーク位置の少なくとも１つは活性層に形成されており、
光の出力側における前記電極の端面が、前記光の出力側端面よりも素子の内側に配置され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１３】
前記ピーク位置の少なくとも１つは、第２窒化物半導体層に形成されてなる請求項１２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記活性層におけるピーク位置を基準にして、前記不純物の濃度が窒化物半導体層の積層方向に非対称な濃度分布を有してなる請求項１２又は１３に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記２以上のピーク位置は、同一の不純物によって形成される請求項１２〜１４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１６】
前記２以上のピーク位置は、互いに異なる不純物によって形成される請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、より詳細には、高出力状態での連続駆動においても高信頼性を示す窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ≦１）の化合物半導体によって形成されており、これを用いた半導体レーザ素子は、次世代ＤＶＤなどの大容量・高密度の情報記録・再生が可能な光ディスクシステムへの利用、パーソナルコンピュータ等の電子機器への利用が検討されている。また、紫外域から赤色に至るまで、幅広い可視光の波長域での発振が可能と考えられていることから、レーザ プリンタ、光ネットワークなどの光源などに対する要求が高まりつつある。このため、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子の研究が、盛んに行われている。
【０００３】
窒化物半導体レーザ素子は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やへき開によって共振器端面を形成している。ＲＩＥで共振器端面を形成する場合には、共振器端面を形成した後に電極を形成するため、共振器端面と電極端面とが一致するような構造を再現性よく形成することは量産性に向かず、電極が共振器端面に回り込む問題があった。また、へき開により共振器端面を形成する場合には、窒化物半導体層上に電極を形成した後にへき開を行うため、このへき開時に電極が剥がれるという問題があった。
このような問題を解決するには、電極を、窒化物半導体層上において、共振器端面から離間させて形成することが考えられる。
【０００４】
しかし、電極を共振器端面から離間させると、発振に寄与しない光吸収領域が形成されるために立ち上がりキンクの問題が発生する。
そのため、信頼性の高い窒化物半導体レーザを実現するには、電極を共振器端面から離間させた構造であって、さらに共振器端面での光吸収を抑制する構造とする必要がある。
また、共振器端面では出力光が吸収されることで熱が発生し、共振器端面の温度が上昇し、共振器端面におけるバンドギャップは減少してしまうため、さらに出力光の吸収が増加することがある。その結果、端面の光学的損傷（Catastropic Optical Damage：ＣＯＤ）が発生するという問題も生じる。
【０００５】
このような課題に対して、窒化物半導体レーザ素子の共振器長よりも、ｐ型電極の共振器方向の長さであるｐ型電極を短くすること、さらには窒化物半導体層の表面にイオン注入する構造（例えば、特許文献１）が提案されている。
また、光半導体デバイスのコンタクト層にイオン注入を行って電流非注入領域を形成することで、共振器端面に光非吸収領域を形成すること、さらに光吸収領域以外の活性層に対して選択的な不純物のドーピングを行い、活性層の実効的な禁制帯幅を狭くする方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２１６９９０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１３７９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、これらの方法では、製造プロセスにおいて活性層に損傷を与えたり、共振器端面での光吸収の抑制が不十分であるなど、十分に共振器端面における特性を維持しながら、端面劣化を防止して、高寿命化を実現するに至っていない。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、特に、窒化物半導体レーザにおいて、信頼性と端面の特性とを向上させ、半導体レーザ素子自体の高寿命化を図ることができる窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板と、該基板上に第１窒化物半導体層、活性層及び第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互いに対向する共振器端面と、前記第２窒化物半導体層表面に形成された電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
前記共振器端面における少なくとも光の出力側の活性層には不純物を含有した領域が形成されており、該不純物の濃度は窒化物半導体層の積層方向に、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有しており、かつ、前記光の出力側における電極の端面が、前記光の出力側の共振器端面よりも素子の内側に配置されてなることを特徴とする。
【０００９】
この窒化物半導体レーザ素子では、不純物を含有した領域は、共振器端面から素子内側にわたって配置されてなるか、活性層から第１窒化物半導体層又は活性層から第２窒化物半導体層にわたって配置されてなることが好ましい。
また、前記活性層における前記不純物の濃度は、素子の内側よりも共振器端面側が高いことが好ましい。
前記活性層における前記不純物を含有した領域は、該活性層の他の領域よりもバンドギャップが広いことが好ましい。
【００１０】
前記不純物を含有した領域の素子内側の端部は、光の出力側の前記電極端部と一致するか、該電極とオーバーラップしてなることが好ましい。
前記電極の幅は、素子の内側よりも共振器端面側が幅狭で形成されてなることが好ましい。
前記不純物を含有した領域は、酸素、ホウ素、アルミニウム、亜鉛、ベリリウム、炭素、マグネシウム、カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１つの原子であることが好ましい。
【００１１】
前記共振器端面における不純物を含有した領域は、逆三角形又は下に凸の鍋蓋形状であることが好ましい。
さらに、共振器端面側における第２導電型窒化物半導体層の表面領域に、前記不純物を含有した領域とは独立して、第２の不純物を含有した領域が配置されてなることが好ましい。
前記活性層には、共振器端面から素子内部に渡って実質的に均一に第１の不純物が含有されており、共振器端面における不純物を含有した領域に含有された不純物は、前記第１の不純物とは異なることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の半導体レーザ素子は、基板と、該基板上に第１窒化物半導体層、活性層及び第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互いに対向する共振器端面と、前記第２窒化物半導体層表面に形成された電極とを備えた窒化物半導体レーザ素子であって、
光の出力側の前記共振器端面には不純物を含有しており、
該不純物の濃度は、窒化物半導体層の積層方向に２以上のピーク位置を有しており、
該ピーク位置の少なくとも１つは活性層に形成されており、
光の出力側における前記電極の端面が、前記光の出力側端面よりも素子の内側に配置されてなることを特徴とする。
【００１３】
この窒化物半導体レーザ素子では、前記ピーク位置の少なくとも１つは、第２窒化物半導体層に形成されてなることが好ましい。
また、前記活性層におけるピーク位置を基準にして、前記不純物の濃度が窒化物半導体層の積層方向に非対称な濃度分布を有してなることが好ましい。
さらに、前記２以上のピーク位置は、同一の不純物によって形成されていてもよいし、互いに異なる不純物によって形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、窒化物半導体レーザの窒化物半導体と電極との剥がれ又は電極ダレを抑止するとともに、共振器端面及びその近傍での窒化物半導体層及び電極による光の吸収を抑える構成を採用することにより、端面近傍での発熱を防止し、端面の特性及び寿命を向上させることができ、半導体レーザ素子自体の高寿命化、高出力化を図ることが可能となる。
また、共振器端面における窒化物半導体層の積層方向に不純物のピーク位置を２以上有しており、これらのピーク位置を活性層と第２窒化物半導体層に配置することで、電極端部に過度の電流が集中するために発生する電極と窒化物半導体層との界面でのショートを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、主として、基板、窒化物半導体層及び電極を含んで構成される。
具体的には、図１（ａ）に示したように、第１主面と第２主面とを有する基板１０の第１主面上に、窒化物半導体層として、第１（例えば、ｎ型）窒化物半導体層１１、活性層１２、第２（例えば、ｐ型）窒化物半導体層１３がこの順に形成されている。第２窒化物半導体層１３の表面には、リッジ１４が形成されている。このリッジ１４上面にはｐ電極１７が形成されており、基板１０の第２主面にはｎ電極２０が形成されている。なお、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板の第１主面側にｐ電極及びｎ電極の双方が形成されていてもよい。
【００１６】
この窒化物半導体レーザ素子は、通常、窒化物半導体の端面に、光の出力側とモニター側との２面の共振器端面が形成されている。本発明の窒化物半導体レーザ素子では、少なくとも光の出力側の共振器端面であって、少なくとも活性層に不純物を含有した領域が形成されている。言い換えると、不純物を含有した領域は、ＮＦＰ（ニア・フィールド・パターン）に一致する領域に形成されている。
【００１７】
不純物を含有した領域は、イオン注入により、一旦その結晶系が部分的に破壊されるが、その後に結晶系が復元し易い状態又は結晶系がほぼ復元されている状態を意味する。あるいは、拡散等によって、不純物が導入された領域を意味する。これは、例えば、活性層が成膜された直後又はイオン注入がされていない活性層の他の領域（以下単に「他の領域」ということがある）の結晶系と、回復した結晶系とを、ＴＥＭ等での観察によって比較することにより明らかになるであろう。また、不純物を含有した領域は、活性層及びその上又は下の層の構成原子が混合された状態となり、活性層が成膜された直後の又は他領域の結晶系における組成と異なる組成を有する領域となっている。あるいは、不純物の導入により、活性層が成膜された直後の又は他領域の結晶系におけるバンドギャップと異なる、つまり、そのバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する領域となっている。あるいは、活性層が成膜された直後の抵抗又は他領域の結晶系における抵抗よりも、高い抵抗を有する領域となっている。あるいは、不純物の導入後の透過率が、不純物の導入前の程度に回復しているか、より良好になっている。これにより、共振器端面近傍において光の吸収を有効に防止し、発熱による端面破壊を有効に防止することができる。両者のバンドギャップの差異は、例えば、０．５ｎｍ程度以上、さらに３ｎｍ程度以上が適当である。
【００１８】
なお、不純物を含有した領域には、後述するように、ｎ型窒化物半導体層又はｐ型窒化物半導体層として所定の機能を果たすために、本来ｎ型又はｐ型の導電性を示す不純物が拡散されているが、それとは別に、それらの層の結晶系を変化させるための不純物を含有する領域である。この結晶系を変化させるための不純物は、酸素、ホウ素、アルミニウム、亜鉛、ベリリウム、炭素、マグネシウム、カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１つであり、これらの原子が、少なくとも不純物を含有した領域において、例えば、１×１０15〜１×１０23／ｃｍ3程度、好ましくは、１０16／ｃｍ3オーダーの濃度で分布している。これらの不純物の種類、濃度等によって、適当な結晶系の変化、バンドギャップの広がりを与えることができる。
【００１９】
不純物を含有した領域は、不純物が、窒化物半導体層の積層方向に、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有している（図２（ａ）参照）。言い換えると、その不純物濃度は、共振器端面において、ピーク位置を基準として第２窒化物半導体層側への減衰率が第１窒化物半導体層側への減衰率よりも高くなっている。但し、２以上のピーク位置を有する場合には、不純物の濃度は、少なくとも１つのピーク位置が窒化物半導体層の積層方向に、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有していればよい。
また、不純物の濃度のピーク位置の少なくとも１つは、ＮＦＰに一致する領域内、通常、活性層内に設定されていることが好ましい。ピーク位置の不純物濃度は、１×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であることが好ましい。
【００２０】
共振器端面側から見ると、ＮＦＰに一致する領域を含んで、活性層から第１窒化物半導体層及び第２窒化物半導体層にわたって配置されており、図１に示すように、不純物を含有した領域１９を、第１窒化物半導体層１１側に偏った領域とすることが好ましい。このように、第２窒化物半導体層側の不純物濃度を低減させるか又はゼロにすることで、窒化物半導体層の結晶性を維持することができる。また、不純物を含有した領域を、ピーク位置を基準にして非対称な濃度分布を有した領域又は第１窒化物半導体層１１側に偏った領域とすることにより、第１窒化物半導体層における、この不純物の総濃度は、第２窒化物半導体層におけるこの不純物の総濃度よりも高くなる。
ここでの不純物は、上述したように、ｐ型又はｎ型の導電性付与を意図してドーピングされているドーパントではなく、共振器端面での光の吸収を阻止することを意図するものであり、導電性付与のためのドーピングとは異なる工程により導入されたものを意味する。
【００２１】
このような非対称な濃度分布を有した領域又は第１窒化物半導体層１１側に偏った領域は、以下に説明するような製造方法に起因する。つまり、本発明の窒化物半導体レーザ素子を製造する場合、後述するように、第２窒化物半導体層の全てを積層する前に、活性層を含んだＮＦＰに一致する領域に不純物の濃度のピークがくるように不純物を導入するため、一部が第１窒化物半導体層にも導入されるとともに、その後工程において第１窒化物半導体層に不純物が拡散され、第１窒化物半導体層に相当量の不純物が導入される。一方、第２窒化物半導体層では、不純物導入時には未だ積層されていないため、不純物が導入されず、さらに、その後工程においても不純物の拡散が少ない。よって、不純物濃度のプロファイルにおいては、第２窒化物半導体層では、活性層に比較して、不純物濃度が急激に低下するが、第１窒化物半導体層では、活性層からゆるやかに不純物濃度が低下する。
【００２２】
不純物を含有した領域を、このような構成とすることにより、共振器端面の結晶破壊領域（結晶回復を必要とする領域）を最小限に止めながら、共振器端面における光吸収が最も大きく、光密度の最も高い部位である活性層の部位を中心に光吸収等を有効に抑えることができ、立ち上がりキンクを防止することができる。
不純物を含有した領域は、共振器端面において、その大きさは特に限定されず、活性層、第１及び第２窒化物半導体層等の組成、レーザ素子の性能等によって適宜調整することができる。
【００２３】
高さ（図１（ａ）中、Ｚ参照）は、例えば、活性層から上下１μｍ程度の範囲内、あるいは活性層を挟んで活性層膜厚の２０倍程度以内とすることが適当である。具体的には、１００Å〜０．３μｍが挙げられる。
幅（図１（ａ）中、Ｘ参照）は、例えば、リッジ幅と同程度〜素子幅と同程度とすることができ、なかでも、リッジ幅の１．０〜２０倍程度、１．５〜６倍程度が適当である。具体的には、１〜５０μｍが挙げられる。この幅を制御することによって、光閉じ込めを制御することが可能となる。
【００２４】
なお、不純物を含有した領域は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＮＦＰに一致する領域を含み、この領域付近で第１窒化物半導体層１１側に拡張した形状の領域３１（例えば、逆三角形又は略逆三角形）、３２（下に凸の鍋蓋形状又は略鍋蓋形状）としてもよい。不純物を含有した領域をこのような形状にすることで、ＮＦＰに一致する領域における光吸収の抑制効果を維持しながら、更に結晶破壊領域も最小限にすることができる。
【００２５】
また、不純物を含有した領域は、通常、共振器端面から素子内側にわたって配置されている。この場合の素子内部にわたる長さ、つまり、奥行きは、例えば、共振器端面から少なくとも１．０μｍ程度の範囲内、あるいは共振器長の０．１〜３％程度で配置されていることが適当である。具体的には、１〜２０μｍが挙げられる。従って、本発明においては、上述した不純物を含有した領域を構成する不純物濃度は、活性層では、共振器端面側で最大となり、素子の内側にいくにつれて徐々に低減し、上述した所定の端面からの距離よりも内側では、略ゼロになる。これにより、光吸収の回避を意図する領域にのみ不純物を含有させ、活性層の他の領域は、その本来の機能を損なうことなく、最大限にその機能を発揮させることができ、効率的に光を照射させることができる。
【００２６】
不純物を含有した領域の素子内側の端部（平面視）は、必ずしも共振器端面に対して平行でなくてもよいが、電極端部と一致するか（例えば、図４（ａ）及び（ｃ）参照）、電極とオーバーラップ（図４（ｂ）参照）することが好ましい。ただし、図４（ｄ）に示すように、ｐ電極と不純物を含有した領域の端部とが若干離れていてもよい。その間隔は特に限定されず、光の吸収が問題とならない程度で、レーザ素子のサイズ、意図するレーザ光の出力等によって、適宜調整することができる。
【００２７】
一般に、窒化物半導体は、結晶が硬く、抵抗が比較的高いために、高出力になるにつれて、共振器端面近傍での発熱に起因する劣化が顕著となるが、このような範囲かつ態様で不純物を含有した領域を設定することにより、レーザ素子の光出力に影響を与えず、共振器端面近傍での光吸収を防止して発熱防止効果をより向上させることができる。さらに、光吸収を防止することにより、立ち上がりキンクを有効に防止することができる。その結果、ＣＯＤレベルを向上させ、レーザ素子の特性及び寿命を改善することができる。
【００２８】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の別形態としては、共振器端面において、上述したＮＦＰに一致する領域に形成された不純物を含有した領域（以下、「第１の不純物領域」と記すことがある）とは独立して、共振器端面側であって第２導電型窒化物半導体層の表面領域に、第２の不純物を含有した領域（以下、「第２の不純物領域」と記すことがある）が配置されているものである。
【００２９】
この第２の不純物領域は、第２導電型窒化物半導体層の表面から、１００Å〜５０００Å、好ましくは１００Å〜１０００Å程度の深さ（図５（ａ）中、Ｈ参照）で配置していることが好ましい。また、その奥行きは、上述した第１の不純物領域と同様とすることができる。ここで、独立して形成されているとは、共振器端面において、この不純物の濃度分布が、両者の間で、上述した意図する機能を果たさない程度又は略ゼロに近い値にまで減少することを意味する。ただし、必ずしも、両者が同一の不純物種、濃度、幅、奥行きでなくてもよい。これにより、ｐ電極の端面における窒化物半導体層とのショートを有効に防止することができるとともに、窒化物半導体層表面からの共振器端面への電流の流れを確実に防止することができる。
【００３０】
第２の不純物領域は、第２導電型窒化物半導体層を高抵抗化するものであればよい。これに対して、第１の不純物領域は、ＮＦＰに一致する領域における光吸収を抑制することを目的としており、それぞれの効果を奏するものであれば、それらの不純物濃度が同一のもの（図２（ｂ））、第２の不純物領域に含まれる不純物濃度が第1の不純物領域に含まれる不純物濃度よりも高いもの（図２（ｃ））、その逆（図２（ｃ））のいずれであってもよい。なお、第２の不純物領域に含まれる不純物濃度は、１×１０17〜１０23／ｃｍ3程度が適当である。
【００３１】
本発明の窒化物半導体レーザ素子を構成する基板は、絶縁性基板であってもよいし、導電性基板であってもよい。絶縁性基板の場合には、窒化物半導体層の一部を厚さ方向に除去して、ｎ型半導体層に接触するようにｎ電極が形成されている。
【００３２】
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。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ型半導体層は、ｎ型の導電性を付与するための不純物として、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る。また、ｐ型半導体層は、ｐ型の導電性を付与するための不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有している。不純物は、例えば、１×１０16〜１×１０21／ｃｍ3程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。
【００３３】
活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。
窒化物半導体層は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層に光の導波路を構成する光ガイド層を有することで、活性層を挟んだ分離光閉じ込め型構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造とすることが好ましい。但し、本発明は、これらの構造に限定されるものではない。
【００３４】
前記窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性良く成長させることができるので好ましい。
第１窒化物半導体層をｎ型半導体層、第２窒化物半導体層をｐ型半導体層とすれば、窒化物半導体層は、ｎ型半導体層１１、活性層１２、ｐ型半導体層１３の順に形成される。このｐ型半導体層の表面には、リッジが形成されている。リッジは、導波路領域として機能するものであり、その幅は１．０μｍ〜３０．０μｍ程度、さらに、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。その高さ（エッチングの深さ）は、ｐ型半導体層を構成する層の膜厚、材料等によって適宜調整することができ、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。なお、リッジは、共振器方向の長さが１００μｍ〜１０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。また、共振器方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、テーパー状であってもよい。この場合のテーパー角は４５°〜９０°程度が適当である。
【００３５】
第２窒化物半導体層表面に形成された電極は、ｐ電極とする。この電極及びｎ電極は、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム、ＩＴＯ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。電極の膜厚は、用いる材料等により適宜調整することができ、例えば、５００〜５０００Å程度が適当である。電極は、少なくともｐ型及びｎ型半導体層又は基板とにそれぞれ電気的に接続するように形成していればよい。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。
【００３６】
特にｐ電極は、リッジと電気的に接続されており、光の出力側における該ｐ電極の端面が光の出力側の共振器端面よりも素子の内側に配置されていれば、その形状は特に限定されないが、通常、リッジの幅よりも幅広で、リッジの延設方向に沿って形成されている。なお、電極は、窒化物半導体層が四角形等で形成されていれば、一般に同様の形状で形成されている。つまり、電極端面は、共振器端面のそれぞれと平行又は略平行（面一を含む）に配置されている（ただし、電極端面が共振器端面とは必ずしも平行又は略平行に配置していなくてもよい）。従って、電極は、全ての端面が素子の内側に配置されていることが適している。電極端面と光の出力側の共振器端面との距離は、窒化物半導体レーザ素子のサイズによるが、例えば、０．１μｍ以上、さらに１．０μｍ以上、好ましくは２．０〜３．０μｍ程度が適している。これにより、光の出射領域側の共振器端面近傍への電流注入を低減させることができるとともに、共振器端面近傍での電極による光の吸収を防止することができるために、この付近での発熱を低減させることができる。また、電極は、特に光の出射領域側の共振器端面近傍において、素子の内側よりも、図４（ｃ）に示すように、幅狭となっていることが好ましい。これにより、上述した効果をより効率的に発揮させることができる。電極は、例えば、共振器端面側で、内側の幅に対して１０〜９０％程度とすることができる。
【００３７】
本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、リッジ側面から第２窒化物半導体層表面にわたって、第１の保護膜が形成されていることが好ましい。第１の保護膜は、例えば、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することが好ましい。具体的には、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物及び窒化物等の単層又は複数層が挙げられる。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第１の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型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。なお、第１の保護膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば、１００Å〜２００００Å程度、好ましくは１００Å〜５０００Åとすることが適当である。
【００３８】
第１の保護膜上には、第２の保護膜が形成されていることが好ましい。第２の保護膜は、少なくとも窒化物半導体層表面において第１保護膜上に配置していればよく、第１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２の保護膜は、第１の保護膜と同様の材料で形成することができる。これにより、絶縁性を有しているため、露出した側面又は表面等を電気的及び物理的に保護することができる。
【００３９】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子では、第２窒化物半導体層上であって、共振器端面から電極端面にわたって、絶縁膜が形成されていることが好ましい。絶縁膜は、上述した第１及び第２の保護膜として例示したものと同様のものを用いることができる。膜厚は、特に限定されるものではなく、絶縁膜の種類、レーザ素子の特性等によって適宜調整することができる。絶縁膜は、その端部が共振器端面と一致することが好ましく、素子内側の端部は、電極端部と一致していてもよいし（図５（ｂ）中、３９参照）、電極の下方に回りこんでいてもよい（図５（ｃ）中、３９参照）。これにより、電極端部における第２窒化物半導体層とのショートを防止することができる。
【００４０】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、例えば、以下の製造方法によって製造することができる。
まず、基板上に窒化物半導体層を形成する。基板としては、例えば、第１主面及び／又は第２主面に０°〜１０°程度のオフ角を有する窒化物半導体基板とすることができる。その膜厚は５０μｍ〜１０ｍｍ程度、好ましくは１００〜１０００μｍ程度である。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。市販のものを用いてもよい。
【００４１】
この窒化物半導体基板の第１主面上に、窒化物半導体層を成長させる。
窒化物半導体層は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層を、この順に、例えば、ＭＯＣＶＤ法により、減圧〜大気圧の条件で成長させる。ｎ型半導体層、ｐ型半導体層は、単一膜構造、多層膜構造又は組成比が互いに異なる２層からなる超格子構造を備えた構造としてもよい。また、窒化物半導体層の積層順がｐ型半導体層、活性層、ｎ型半導体層の順になってもよい。
【００４２】
ｎ型半導体層は、多層膜で形成することが好ましい。例えば、第１のｎ型半導体層としてはＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．５）、好ましくはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦０．３）である。具体的な成長条件としては、反応炉内での成長温度を１０００℃以上、圧力を６００Ｔｏｒｒ以下とする。また、第１のｎ型半導体層はクラッド層として機能させることができる。膜厚は０．５〜５μｍ程度が適当である。
【００４３】
第２のｎ型半導体層は、光ガイド層として機能させることができ、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．３）によって形成することができる。膜厚は０．５〜５μｍが適当である。
次に、ｎ型半導体層上に活性層を形成する。活性層は、少なくともＩｎを含有している一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を有することが好ましい。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。活性層を量子井戸構造で形成することにより、発光効率を向上させることができる。
【００４４】
活性層を形成した後、イオン注入のための保護層を形成する。ここでの保護層は、イオン注入後に、活性層上から完全に除去することができる材料であれば、特に限定されるものではなく、絶縁体層、導電体層、金属層、半導体層等種々のものを形成することができる。なかでも、酸化シリコン層であることが好ましい。通常利用されるエッチングを適用して、活性層等を損傷させることなく、完全かつ簡便に除去することができるからである。保護層の膜厚は、特に限定されるものではなく、用いるイオン種、ドーズ量等によって適宜調整することができる。例えば、１００Å〜１０μｍ程度が挙げられる。
【００４５】
例えば、図６に示すように、保護層は、所望の領域のみに、イオン２７を貫通させて窒化物半導体層にイオンを注入することができる膜厚２１を有し、その他の領域ではイオンを貫通させない膜厚２２を有するものが挙げられる。また、図７（ａ）又は（ｂ）に示すように、傾斜的又は段階的に膜厚が変化する保護層２３、２４であってもよいし、図８に示すように、傾斜的に膜厚が変化する保護層２５であってもよい。この保護層の形状に対応して、不純物を含有した領域の共振器面側から見た形状（図１中の１９、図３（ａ）中の３１及び（ｂ）中の３２、図８（ｃ）中の３３参照）を変化させることができる。
【００４６】
保護層を形成した後、この保護層を介して活性層に対してイオン注入を行う。この際、所望の領域にのみ開口を有するマスクパターンをあらかじめ形成し、そのマスクパターンを利用してもよい。イオン注入は、当該分野で公知の何れの方法によっても行うことができる。注入エネルギー及びドーズは、用いるイオン種、保護層の厚み等によって適宜調整することができる。例えば、注入エネルギーは１０〜３００ｋｅＶ、特に、酸素は２０〜１２０ｋｅＶ、ホウ素は１５〜１００ｋｅＶ、アルミニウムは４０〜２４０ｋｅＶとすることが好ましい。ドーズは１×１０15〜１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2程度が挙げられる。このようなイオン注入によって、共振器端面自体の劣化又は破壊を招くことなく、共振器端面近傍にのみ不純物を含有した領域を形成することができる。後工程である熱処理前の前記ピーク位置の不純物濃度は、１×１０20／ｃｍ3以上であって、好ましくは１×１０20〜１０23／ｃｍ3とする。
【００４７】
イオン注入の後、活性層の結晶回復のための熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば、アンモニア及び／又は窒素雰囲気下、７００〜１１００℃程度の温度範囲で、５〜２００分間程度行うことが適当である。
その後、保護層を除去し、活性層上にｐ型半導体層を積層する。第１のｐ型半導体層としてはｐ型不純物を含有したＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．５）とする。第１のｐ型半導体層１６１はｐ側電子閉じ込め層として機能する。第２のｐ型半導体層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．３）、第３のｐ型半導体層は、ｐ型不純物を含有したＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．５）で形成することができる。第３のｐ型半導体層はＧａＮとＡｌＧａＮとからなる超格子構造であることが好ましく、クラッド層として機能する。第４のｐ型半導体層は、ｐ型不純物を含有したＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）で形成することができる。これらの半導体層にＩｎを混晶させてもよい。なお、第１のｐ型半導体層、第２のｐ型半導体層は省略可能である。各層の膜厚は、３０Å〜５μｍ程度が適当である。
【００４８】
なお、イオン注入は、活性層を形成した後、第１のｐ型半導体層を形成する前に必ずしも行う必要はなく、任意に、第１、第２、第３のｐ型半導体層を形成した後の何れに行ってもよい（図６〜図８中の１３ａ参）。ただし、この後にイオン種を注入する場合には、活性層が表面近くに存在することにより、イオン種の注入後に、容易に活性層自体を回復又は透明化することができるため、上述したように、第２窒化物半導体層の一部を形成することが好ましい。
【００４９】
このように、活性層を形成した後、あるいは第２窒化物半導体層の一部のみを形成した後、後述するように保護層を介してイオン種を注入することにより、所望の深さ（部位）に集中的にイオン種を注入することができ、保護層を除去することにより窒化物半導体層への不要なイオン種の注入を排除することができるため、素子を構成する窒化物半導体層における十分な結晶回復が期待でき、上述した効果を有効に得ることができる。一方、ｎ層、活性層及びｐ層まで積層した後にイオン注入すると、結晶性の破壊される程度が大きくなり、その結果、結晶性の回復が不十分となる。
また、結晶回復のための熱処理は、第１、第２、第３のｐ型半導体層を形成する間の熱処理を利用してもよいし、いずれの半導体層を形成した後に、別途熱処理を行ってもよい。
【００５０】
続いて、任意に、窒化物半導体層をエッチングして、ｎ型半導体層（例えば、第１のｎ型半導体層）を露出させてもよい。露出は、例えば、ＲＩＥ法により、Ｃｌ2、ＣＣｌ4、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4ガス等を用いて行うことができる。これによって、応力を緩和させることができる。また、このｎ型半導体層の露出の際に、ストライプ状の導波路領域に垂直な端面を露出するようにエッチングすることで、共振器面を同時に形成することもできる。ただし、共振器面の形成は、劈開によって、これとは別工程で行ってもよい。
【００５１】
その後、反応容器内において、ウェハを窒素雰囲気中、７００℃以上の温度でアニールして、ｐ型半導体層を低抵抗化することが好ましい。
次いで、窒化物半導体層上に第１のマスクパターンを形成して、第１のマスクパターンを用いてエッチングすることによりリッジを形成する。
【００５２】
第１のマスクパターンは、例えば、ＳｉＯ2等の酸化膜、ＳｉＮ等の窒化物を用いて、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を利用して、所望の形状に形成することができる。第１のマスクパターンの膜厚は、リッジが形成された後に、リッジ上に残存する第１のマスクパターンが、後の工程でリフトオフ法により除去することができるような膜厚であることが適当である。例えば、０．１〜５.０μｍ程度が挙げられる。
【００５３】
続いて、第１のマスクパターン、リッジ形成後に露出している窒化物半導体層上に、第１の保護膜を形成する。第１の保護膜の形成方法は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。第１の保護膜の膜厚としては、１００〜５０００Å程度の膜厚で形成されるものが好ましい。
【００５４】
次に、第１のマスクパターン上に存在する第１の保護膜と、第１のマスクパターンとを除去する。これらの除去は、公知のドライ又はウェットエッチングにより行うことができる。
その後、リッジの表面に所望の形状のｐ電極を形成する。ｐ電極を形成した後には、オーミックアニールを行うことが好ましい。例えば、窒素及び／又は酸素含有雰囲気下で、３００℃以上、好ましくは５００℃以上のアニール条件が適当である。
【００５５】
次に、第１の保護膜の上に、第２の保護膜を形成してもよい。第２の保護膜は、当該分野で公知の方法により形成することができる。任意に、ｐ電極の上にパッド電極を形成してもよい。パッド電極は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ等の金属からなる積層体とすることが好ましい。
【００５６】
また、窒化物半導体基板の第２主面に、部分的又は全面に、ｎ電極を形成する。例えば、基板側から、Ｖ（膜厚１００Å）、Ｐｔ（膜厚２０００Å）、Ａｕ（膜厚３０００Å）を形成する。ｎ電極は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ、蒸着等で形成することができる。ｎ電極の形成には、リフトオフ法を利用することが好ましく、ｎ電極を形成した後、５００℃以上でアニールを行うことが好ましい。さらに、ｎ電極上に、メタライズ電極を形成してもよい。メタライズ電極は、例えば、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等により形成することができる。
【００５７】
ｎ電極を形成した後、ストライプ状のｐ電極に垂直な方向であって、窒化物半導体層の共振器端面を形成するために、ウェハをバー状に分割することが好ましい。ここで、共振器端面は、Ｍ面（１−１００）又はＡ面（１１−２０）とする。ウェハをバー状に分割する方法としては、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がある。
【００５８】
また、共振器端面に、反射ミラーを形成してもよい。反射ミラーはＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5等からなる誘電体多層膜である。反射ミラーは、共振面の光反射側及び／又は光出射面に形成することが好ましい。また、共振面の光反射側及び光出射面に形成することが好ましい。劈開によって形成された共振面であれば、反射ミラーを再現性よく形成することができる。
バー状となった窒化物半導体基板は、リッジのストライプ方向に平行に分割して、チップ化することができる。
【００５９】
このような製造方法は、上述したイオン注入に代えて、固相拡散等の拡散方法によって、共振器端面における、少なくとも活性層（例えば、ＮＦＰに一致する領域）に不純物を導入してもよい。この場合には、基板１０上に、第１窒化物半導体層としてｎ型半導体層１１、活性層１２を形成した後、所定の位置に、導入しようとする不純物を含有する膜（例えば、不純物が酸素原子の場合には、ＳｉＯ2膜のような酸化膜）を形成し、上述したような条件で熱処理することにより、拡散により不純物を含有した領域を形成し、その後、第２窒化物半導体層としてｐ型半導体層を積層する方法が挙げられる。
【００６０】
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、図１（ａ）に示したように、ＧａＮ基板１０上に、ｎ型半導体層１１として、第１のｎ型半導体層（Ｓｉ：８×１０17／ｃｍ3〜３×１０18／ｃｍ3ドープ、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎ、膜厚３．５μｍ）、第２のｎ型半導体層（Ｓｉ：２×１０18／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3ドープ、Ｉｎ0.06Ｇａ0.94Ｎ、膜厚：０．１５μｍ）、第３のｎ型半導体層（アンドープＡｌ0.038Ｇａ0.962Ｎ（２５Å）とＳｉ：８×１０17／ｃｍ3〜３×１０18／ｃｍ3ドープＧａＮ（２５Å）との総膜厚１．２μｍの超格子層）、第４のｎ型半導体層（アンドープＧａＮ、膜厚：０．１７μｍ）が形成されている。
【００６１】
その上に、ＳｉドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる障壁層（１４０Å）と、アンドープＩｎ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる井戸層（７０Å）とが２回交互に積層され、その上に障壁層が形成された、総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１２が形成されている。
【００６２】
さらに、その上に、ｐ型半導体層１３として、第１のｐ型半導体層（Ｍｇ：１×１０19／ｃｍ3〜１×１０20／ｃｍ3ドープ、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎ、１００Å）と、第２のｐ側窒化物半導体層（アンドープＧａＮ、０．１５μｍ）と、第３のｐ型半導体層（アンドープＡｌ0.10Ｇａ0.90Ｎ（２５Å）とＭｇ：１．２５×１０19／cm3ドープＧａＮ（２５Å）との総膜厚０．４５μｍの超格子層）と、第４のｐ型半導体層（Ｍｇ：１×１０20／cm3ドープ、ＧａＮ、１５０Å）とが形成されている。
【００６３】
窒化物半導体レーザ素子の光の出力側の共振器端面には、不純物を含有した領域１９が形成されている。この不純物を含有した領域１９は、活性層及びその上下の領域にわたっており、図１（ａ）に示したように、その幅Ｘは、リッジの直下を中心に活性層の全幅の略８０％程度、奥行きは、共振器端面から２．５μｍ程度で配置されている。
【００６４】
ｐ型半導体層の表面には、リッジが形成されている。リッジ側面から、ｐ型半導体層の表面にわたって、膜厚５５０ÅのＺｒＯ2からなる第１の保護膜１５が形成されている。
また、第１の保護膜１５の上には、Ｎｉ（１００Å）−Ａｕ（１５００Å）からなるｐ電極１６が形成されている。ｐ電極１６の共振器面側端面の端部は、共振器面からＤ＝２．５μｍの距離の位置に配置しており、その端部は、不純物を含有した領域１９の素子内側の端部と一致している。さらに第２の保護膜（図示せず）を介して、Ｎｉ（１０００Å）−Ｔｉ（１０００Å）−Ａｕ（８０００Å）からなるｐパッド電極（図示せず）が形成されている。
【００６５】
ＧａＮ基板１０の裏面側には、Ｔｉ（１００Å）−Ａｌ（５０００Å）からなるｎ電極２０が形成されている。
この窒化物半導体レーザ素子は、以下の製造方法によって形成した。
【００６６】
上述した方法に従って、まず、ＧａＮ基板上に、第１〜第４のｎ型半導体層と、多重量子井戸構造の活性層を形成し、続いて、第１のｐ型半導体層を形成する。
その後、第１のｐ型半導体層上全面に、レジスト層（膜厚：２μｍ）を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって、所定の領域のレジスト層を矩形状に除去する。その後、得られたレジスト層上全面に、ＳｉＯ2膜（膜厚：０．１μｍ）を形成する。この保護層の上方から、加速エネルギー４５ｋｅＶ、ドーズ１×１０16／ｃｍ2で、酸素イオンを注入する。
【００６７】
保護層を、ウェットエッチングによって除去し、第１のｐ型半導体層上に、第２〜第４のｐ型半導体層を形成する。
次いで、反応容器内において、ウェハを窒素雰囲気中、７００℃以上の温度でアニールして、ｐ型半導体層を低抵抗化する。この熱処理は、同時に、イオンの含有領域の結晶を回復させ、イオンが注入された部分の透明性を向上させる。
【００６８】
ｐ型半導体層上に、ＳｉＯ2からなる第１のマスクパターンを形成して、これを用いてエッチングすることによりリッジを形成する。
続いて、第１のマスクパターン、リッジ形成後に露出している窒化物半導体層上に、第１の保護膜を形成する。第１の保護膜の形成方法は、当該分野で公知の方法によって形成する。
【００６９】
次に、第１のマスクパターン上に存在する第１の保護膜と、第１のマスクパターンとを除去し、リッジの表面にｐ電極、窒化物半導体基板の第２主面にｎ電極を形成する。
その後、リッジに垂直な方向であって、イオンの含有領域とオーバーラップする位置で、ブレードブレイクを利用して、窒化物半導体層を分割し、チップ状の半導体レーザ素子を形成する。
【００７０】
このような製造方法によって形成された窒化物半導体レーザ素子では、イオンの含有領域が、活性層におけるイオン注入領域以外の他の領域と組成が異なり、他の領域よりも、バンドギャップが広い。
従って、共振器端面における発熱を有効に防止することができ、端面破壊を防止して、ＣＯＤレベルの向上及び長寿命化を図ることができる。
【００７１】
なお、上述した製造方法に準じて、半導体層を積層し、イオン注入する前の半導体層における光の透過率を測定した。また、イオン注入直後の半導体層における光の透過率を測定した。さらに、残りの半導体層を積層し、熱処理を行った後の光の透過率を測定した。その結果を図９に示す。図９中、イオン注入する前の透過率を太線、イオン注入直後の透過率を細線、熱処理後の透過率を破線で示す。
【００７２】
図９によれば、イオン種の注入によって、光の透過率が減少し、半導体層の結晶系が壊れたが、その後の熱処理により、イオン種の注入前と同等以上（１０３％）のレベルに結晶系、つまり透明性及び／又は光透過性が回復したことが確認された。
【００７３】
実施例２
この実施例の半導体レーザ素子は、図５（ａ）に示したように、ｐ型半導体層１３形成後、熱処理前に、所望の保護層を形成し、その保護層の上方から、ｐ型半導体層１３の表面領域であって、共振器端面３０側に、加速エネルギー４５ｋｅＶ、ドーズ１×１０16／ｃｍ2で、酸素イオンを注入して、第２の不純物を含有した領域２９を形成する以外、実質的に実施例１と同様の方法により、半導体レーザ素子を作製する。
得られた半導体レーザ素子は、実施例１と同様に、イオンの含有領域のバンドギャップを広くすることができ、共振器端面における発熱を有効に防止することができる。
【００７４】
実施例３
この実施例の半導体レーザ素子は、図５（ｂ）に示したように、ｐ電極１６を形成した後、ｐ型半導体層１３上であって、共振器端面３０側に、ＺｒＯ2からなる絶縁膜３９（膜厚：１０００Å）を形成する以外、実質的に実施例１と同様の方法により、半導体レーザ素子を作製する。
得られた半導体レーザ素子は、実施例１と同様に、イオンの含有領域のバンドギャップを広くすることができ、共振器端面における発熱を有効に防止することができる。
【００７５】
実施例４
この実施例の半導体レーザ素子は、図５（ｃ）に示したように、ｐ電極１６を形成する前に、ｐ型半導体層１３上であって、共振器端面３０側に、ＺｒＯ2からなる絶縁膜３９（膜厚：１０００Å）を形成し、その絶縁膜３９と一部オーバーラップするようにｐ電極１６を形成する以外、実質的に実施例１と同様の方法により、半導体レーザ素子を作製する。
得られた半導体レーザ素子は、実施例１と同様に、イオンの含有領域のバンドギャップを広くすることができ、共振器端面における発熱を有効に防止することができる。
【００７６】
実施例５
この実施例の半導体レーザ素子は、図１０に示したように、実施例１において、リッジ１４を形成する際に、ＳｉＯ2からなる第１のマスクパターンを用いず、ｐ型半導体層として第２窒化物半導体層１３の表面にＮｉ（１００Å）−Ａｕ（７５０Å）―Ｐｔ（７５０Å）膜を形成した後、この膜を公知の方法によってｐ電極１６にパターニングし、得られたｐ電極１６をマスクとして用いてリッジ１４を形成する以外は、実質的に実施例１と同様の方法により、半導体レーザ素子を作製する。
得られた半導体レーザ素子は、実施例１と同様に、イオンの含有領域のバンドギャップを広くすることができ、共振器端面における発熱を有効に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、光ディスク用途、光通信システム、印刷機、露光用途、測定等に利用することができる。また、特定波長に感度を有する物質に窒化物半導体レーザから得た光を照射することで、その物質の有無または位置を検出することができるバイオ関連の励起用光源等に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための要部の概略断面図である。
【図２】本発明の窒化物半導体レーザ素子における共振器面の不純物濃度を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための要部の概略断面図である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の不純物を含有した領域の位置を説明するための概略平面図である。
【図５】本発明の窒化物半導体レーザ素子を説明するための概略断面図である。
【図６】本発明の窒化物半導体レーザ素子の不純物を含有した領域を作成する際のマスクと不純物を含有した領域の形状を説明するための共振器面側から見た平面図である。
【図７】本発明の窒化物半導体レーザ素子の不純物を含有した領域の形状を説明するための共振器面側から見た平面図である。
【図８】本発明の窒化物半導体レーザ素子の不純物を含有した領域を作成する際のさらに別のマスクと不純物を含有した領域の形状を説明するための共振器面側から見た平面図である。
【図９】イオン注入前後の窒化物半導体層の透過率を示すグラフである。
【図１０】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための要部の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  基板
１１  ｎ型半導体層
１２  活性層
１３  ｐ型半導体層
１４  リッジ
１５  第１の保護膜
１６  ｐ電極
１７  ｐパッド電極
１８  第２の保護膜
１９、３１、３２、３３  不純物を含有した領域
２０  ｎ電極
２７  イオン
２９  第２の不純物を含有した領域
３０  共振器面
３９  絶縁膜
【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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【図９】
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【図１０】
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