(57)【要約】【課題】    本発明は、高出力時の動作電流が低減され、信頼性の改善された窒化ガリウム系半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  第１導電型を有する第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２導電型を有するオーバーフロー防止層と、前記オーバーフロー防止層の上に設けられた第２導電型を有する第２クラッド層と、を備え、前記第２クラッド層はリッジ部と非リッジ部とを有し、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．０１５≦ｙ≦１）層とＧａＮ層との超格子層で平均アルミニウム組成比が０．０１５以上０．０４０以下、またはＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．０１５≦ｘ≦０．０４０）層により構成され、前記リッジ部の厚みは、前記非リッジ部の厚み以上でかつ０．４５マイクロメータ以下であることを特徴とした窒化ガリウム系半導体レーザ装置が提供される。【選択図】    図１
2007012729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有する第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられた第２導電型を有するオーバーフロー防止層と、
前記オーバーフロー防止層の上に設けられた第２導電型を有する第２クラッド層と、
を備え、
前記第２クラッド層はリッジ部と非リッジ部とを有し、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．０１５≦ｙ≦１）層とＧａＮ層との超格子層で平均アルミニウム組成比が０．０１５以上０．０４０以下、またはＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．０１５≦ｘ≦０．０４０）層により構成され、
前記リッジ部の厚みは、前記非リッジ部の厚み以上でかつ０．４５マイクロメータ以下であることを特徴とした窒化ガリウム系半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記オーバーフロー防止層は、アルミニウム組成比ｚが０．１５以上のＡｌｚＧａ１−ｚＮにより形成されたことを特徴とした請求項１記載の窒化ガリウム系半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１クラッド層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．０４≦ｙ≦１）層とＧａＮ層との超格子で平均アルミニウム組成比が０．０４以上０．１０以下、またはＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．０４≦ｘ≦０．１０）層により構成されたことを特徴とした請求項１または２に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記活性層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる単一または多重量子井戸構造を有し、井戸層のインジウム組成比ｘは０．０５以上０．２以下であり、障壁層のインジウム組成比ｙは０以上０．０５以下であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記リッジ部の上面に設けられ、第２導電型を有するコンタクト層と、
前記リッジ部の側面と前記非リッジ部の上面に設けられた絶縁膜と、
をさらに備え、
前記活性層からの放射光の基本水平横モードは、前記リッジ部を構成する前記第２クラッド層と前記絶縁膜との屈折率差により閉じ込められ、
前記リッジ部の高さと前記コンタクト層厚みとの和は、前記非リッジ部の厚みと前記絶縁膜厚みとの和以上であることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム系半導体レーザ装置に関し、特にリッジ導波路を有する窒化ガリウム系半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）は、ハイビジョン映像の長時間記録や、コンピュータ用大容量記録のために、開発が進んでいる。従来のＤＶＤの４倍以上の記録容量を得るために、半導体レーザ装置の波長は、従来の６５０ナノメータではなく、４００ナノメータ帯であることが必要である。このためには、窒化ガリウム系材料が使われる。
【０００３】
また、高密度光ディスクへの書き換え及び読み取りを行うために、以下のような構造が用いられる。すなわち、窒化ガリウム基板上に、ＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いて、ダブルへテロ接合を成長し、上部ｐ型クラッド層をリッジ形状とした窒化ガリウム系リッジ導波路型半導体レーザ装置である。しかし、窒化ガリウム系材料は、ＩｎＧａＡｌＰ系材料などと比べて、格子不整合や結晶欠陥を生じやすく、半導体レーザ装置の特性および信頼性を低下させる要因となっている。
【０００４】
ＩｎＧａＡｌＮ系半導体レーザ装置における構成元素組成比の最適化により格子不整合や結晶欠陥を低減し、リッジ構造の最適化により光の閉じ込めを改善する技術開示例がある（例えば、特許文献１）。しかしながら、書き換え用途に要求される、１００ｍＷ以上の光出力、書き換えに適したＦＦＰ（Far Field Pattern）を有する光ビーム品質、長期信頼性を実現するには、これらの開示例では、困難であった。
【特許文献１】特開２００２−９４１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高出力時の動作電流が低減され、信頼性の改善された窒化ガリウム系半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
第１導電型を有する第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられた第２導電型を有するオーバーフロー防止層と、
前記オーバーフロー防止層の上に設けられた第２導電型を有する第２クラッド層と、
を備え、
前記第２クラッド層はリッジ部と非リッジ部とを有し、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．０１５≦ｙ≦１）層とＧａＮ層との超格子層で平均アルミニウム組成比が０．０１５以上０．０４０以下、またはＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．０１５≦ｘ≦０．０４０）層により構成され、
前記リッジ部の厚みは、前記非リッジ部の厚み以上でかつ０．４５マイクロメータ以下であることを特徴とした窒化ガリウム系半導体レーザ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、高出力時の動作電流が低減され、信頼性の改善されたリッジ導波路型窒化ガリウム系半導体レーザ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態につき説明する。  
図１は、本発明の具体例にかかる窒化ガリウム系半導体レーザ装置の模式断面図である。ｎ型ＧａＮ基板２０上に、ｎ型Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎクラッド層２２（厚み１．５〜２．０マイクロメータ）、ｎ型ＧａＮ光ガイド層２４（厚み０．０１〜０．１０マイクロメータ）、活性層２６が積層されている。
【０００９】
さらに、ＭＱＷ活性層２６の上には、ノンドープＧａＮ拡散防止層２７（厚み０．０２〜０．１マイクロメータ）、ｐ＋型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎオーバーフロー防止層２８（厚み５〜２０ナノメータ）、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３０（厚み０．０１〜０．１０マイクロメータ）、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４（厚み０．０２〜０．１０マイクロメータ）が積層されている。アルミニウム（Ａｌ）の組成比ｘの範囲は、０．０１５〜０．０４０が望ましく、０．０１５≦ｘ≦０．０３５がより好ましい。これら、半導体積層膜は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板上に、順次成長することができる。なお、ｎ型不純物としてはシリコンが、ｐ型不純物としてはマグネシウムが一般的に用いられる。
【００１０】
なお、本明細書において「窒化ガリウム系半導体」とは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。また、導電型を制御するために添加される各種の不純物のいずれかをさらに含むものも、「窒化ガリウム系半導体」に含まれるものとする。
【００１１】
図１に例示される構造は、リッジ導波路型とも呼ばれる屈折率導波構造に属する。すなわち、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２には、破線部で表される高さＨのリッジ部４２、及び破線部で表される厚みＪの非リッジ部４０が形成されている。リッジ部４２の上部のｐ＋型ＧａＮコンタクト層も、同時にパターニングされている。パターニングされたｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４側面及びリッジ部４２のリッジ側面４４には、絶縁膜３６が形成されている。絶縁膜３６の材料としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）やシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）などを用いることができる。なお、シリコン酸化膜の屈折率は約１．５であり、シリコン窒化膜の屈折率は１．９〜２．１である。
【００１２】
また、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４は、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｕなどの単層、積層、または合金からなるｐ側電極５０と接続される。またｎ型ＧａＮ基板２０は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌなどの単層、積層、または合金からなるｎ側電極５２と接続されている。
【００１３】
リッジ部４２のリッジ側面４４には、絶縁膜３６が設けられているので、リッジ部４２を構成するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２と、絶縁膜３６との屈折率に差が生じている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２の屈折率は、Ａｌ０．０３５Ｇａ０．９６５Ｎにおいて約２．５２６、Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎにおいて約２．５２３である。このようにリッジ部４２の屈折率は、絶縁膜３６より高いので、基本水平横モードは、光軸（Ｚ軸に平行）に直交する断面内において、ＭＱＷ活性層２６に対して水平方向（Ｘ軸）に閉じ込められる。但し、波長に比べて、リッジ部４２の底面における幅Ｗが大きすぎると水平横モードに高次モードを生じる。本具体例においては、リッジ部４２の幅Ｗは、１〜３マイクロメータとすることにより、高次モードを抑制できている。
【００１４】
また、非リッジ部４０の厚みＪをリッジ部４２の高さＨに近づけると、屈折率差を有する領域が薄くなり横方向への光閉じ込めが弱くなって効率が低下する。従って、（Ｈ−Ｊ）≧０．０５μｍが望ましい。さらに、後に詳述するように、リッジ部４２の高さＨは、０．４５マイクロメータ以下とすることが望ましい。
【００１５】
次に、積層構造の作用につき、より詳細に説明する。  
図２は、本具体例の半導体積層構造のバンド図である。ノンドープＧａＮ拡散防止層２７は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）などのｐ型不純物が、高濃度であるｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層２８から、ＭＱＷ活性層２６へ拡散することを抑制する。
【００１６】
また、ｐ＋型オーバーフロー防止層２８は、ｎ型ＧａＮ基板２０側から注入された矢印で表す電子Ｑが、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２へ漏れることによる動作電流の不必要な増大を抑制する。
【００１７】
すなわち、ｐ＋型ＡｌｘＧａ１−ｘＮオーバーフロー防止層２８のアルミニウム組成比ｘを大きくすると、ＭＱＷ活性層２６とのバンドギャップ差が大きくなり、ｎ側から注入された電子ＱがＭＱＷ活性層２６からｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２への漏れることを低減できる。さらに、ｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層２８のｐ型濃度を高くすることにより（例えば、１×１０２０ｃｍ−３）、活性層２６との伝導帯側へテロ障壁を大きくできるために、電子Ｑの漏れをより低減できる。
【００１８】
また、アルミニウム組成比を大とすると、一般に、格子定数は小となるので、格子不整合を生じるなど、結晶性を損なう方向となる。しかし、ｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層２８の厚みは、例えば５〜２０ナノメータと薄いので、結晶性の劣化の影響を小さくできる。これに対して、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２は、ｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層より厚いので、結晶性の劣化防止のために、アルミニウム組成比には上限が存在する。
【００１９】
次に、アルミニウム組成比を大とした場合の、ビーム特性につき説明する。アルミニウム組成比を大とすると、屈折率が小となるので、垂直（Ｙ軸）方向への光閉じ込めが強くなる。従って、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２のアルミニウム濃度を大きくしすぎると、垂直方向へのビーム広がり角（Θ⊥）が大となり、水平方向へのビーム広がり角（Θ‖）との比であるアスペクト比（Θ⊥／Θ‖）が大となる。光出力を有効に利用するには、アスペクト比は、１に近いほうが望ましい。したがって、大きすぎるアスペクト比の場合に、ビーム整形レンズなどが必要となり光学系が複雑になるので、実用上好ましくない。本具体例においては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２のアルミニウム組成比を、０．０１５〜０．０４０、より望ましくは０．０１５〜０．０３５とすれば、アスペクト比を適正値にできる。すなわち、アルミニウム組成比を０．０４以下とすると、Θ⊥を２２°以下とできて、整形レンズなどが不要となる。
【００２０】
次に、積層構造の構成要素に関する補足説明をする。ｐ型クラッド層３２は、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０．０１５≦ｘ≦０．０４０）に限定されることなく、例えば、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ≦１）／ＧａＮペアが積層された超格子層であっても良い。この場合、平均アルミニウム組成比は、０．０１５以上で０．０４０以下が望ましく、０．０１５以上、０．０３５以下がより望ましい。超格子層にすると、格子不整合などによるストレスが緩和され（すなわちクラック防止などに効果がある）、また、動作電圧を低減できる。例えば、幅２．５ナノメータのＧａＮと幅２．５ナノメータのＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎを交互に２００組積層することにより、厚み１マイクロメータで平均アルミニウム組成比０．０３５のクラッド層が実現できる。さらに、ＧａＮ層にマグネシウムを変調ドープすると一層効果が高まる。
【００２１】
同様に、ｎ型クラッド層２２は、ｎ型Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎ層に限定されることなく、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．０４≦ｘ≦０．１０）であっても良い。さらに、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ／ＧａＮペアが積層された超格子層であっても良い。この場合、平均アルミニウム組成比としては、０．０４以上で０．１０以下であればよい。超格子の効果はｐ型クラッド層と同様である。ｎ型クラッド層２２におけるアルミニウム組成比が０．０４以上であることは動作電流を低減するために好ましく、０．１０以下であることは垂直方向へのビーム広がり角（Θ⊥）を２２°以下とするために好ましい。
【００２２】
さらに、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる活性層２６に関しては、単一または多重量子井戸活性層（Multiple Quantum Well）であっても良い。この場合、井戸層におけるインジウム組成比ｘが０．０５以上で０．２以下、かつ障壁層におけるインジウム組成比ｙが０以上で０．０５以下の範囲内で選択することができる。例えば、Ｉｎ０．１３Ｇａ０．８７Ｎ／Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ構造とし、井戸層厚み２〜５ナノメータ、井戸数２〜４、障壁層厚み３〜１０ナノメータとすることができる。活性層の組成及びプロファイルを変えることにより、閾値電流、ＦＦＰ，温度特性などを調整できる。
【００２３】
さらに、オーバーフロー防止層２８は、アルミニウム組成比が、０．１５以上であるＡｌｘＧａ１−ｘＮとすることができる。
【００２４】
図３は、リッジ部４２を有する窒化ガリウム系半導体レーザ装置における高出力時動作電流のリッジ部４２の厚みＨ依存性を表すグラフ図である。アルミニウム組成比ｘをパラメータとして、シミュレーションを行った結果である。
本シミュレーション例において、非リッジ部４０の高さＪは０．０５マイクロメータと固定し、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２のリッジ部４２の厚みＨを、０．０５〜０．５０マイクロメータの範囲で変化させている。また、アルミニウム組成比ｘを、０．０１５、０．０２５、０．０４と選択した。一方、ｎ型Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎクラッド層２２においては、アルミニウムの組成比を０．０４、層厚を１．６５マイクロメータと固定した。更に、リッジ部４２の底面幅Ｗを１．７マイクロメータに設定した。
【００２５】
また、窒化ガリウム半導体レーザ装置の光共振器を構成する前側へきかい面には反射率１０％の反射膜が、後側へきかい面には反射率９５％の反射膜が設けられており、前側からの光出力が高められている。
【００２６】
縦軸は、周囲温度であるＴａ＝８０℃において、ＣＷ光出力が８０ｍＷであるときの動作電流を表し、横軸は、リッジ厚みＨ（μｍ）を表す。リッジ部厚みＨが０．１５〜０．４５マイクロメータの範囲においては、動作電流の微増はあるものの２７０ミリアンペア以下と低い動作電流とできている。また、アルミニウム組成比が０．０１５〜０．０４０の範囲において、実用的な動作電流が得られており、アルミニウム組成比が大きい方が電流飽和傾向があるものの、実用的な動作電流が得られている。アルミニウム組成比としては０．０５以上では光の閉じ込めが強くなるためリッジ部厚みＨを薄くしても効果はないが、０．０４以下では効果的であると考えられる。
【００２７】
しかし、リッジ部４２の厚みＨが、０．４５マイクロメータ以上においては、動作電流の急激な上昇を招く。この理由の第１は、垂直横方向（Ｙ軸）において、ＭＱＷ活性層２６への光の閉じ込めが弱くなるためと考えられる。第２の理由は、ＭＱＷ活性層２６から放熱面への距離が増加し、放熱性が悪くなるためと考えられる。すなわち、高出力用途においてはｐ側電極５０が放熱のための金属ヒートシンクに共晶ハンダなどで接着されることが多いからである。
【００２８】
また、リッジ部４２の厚みＨは、非リッジ部４０の厚みＪ（この場合、０．０５マイクロメータと設定）以上でないと水平横モード（Ｘ軸）の閉じ込めが不完全となり、効率が低下する。
【００２９】
次に、比較例につき説明する。  
図４は、比較例である窒化ガリウム系半導体レーザ装置の模式断面図である。なお、図１と同様の構成要素には同一番号を付して詳細な説明を省略する。ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮクラッド層２２とｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２において、アルミニウム組成比ｘ及びｙの変化範囲は、ｘ＝ｙでかつ０．０２〜０．０５とした。また、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド３２のリッジ部４２の高さＨを０．５マイクロメータと設定した。  
図５は、この比較例におけるシミュレーション結果を表すグラフ図である。縦軸は、８０ｍＷ出力時における動作電流を表し、横軸は、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮクラッド層３２のアルミニウム組成比ｘを表す。
【００３０】
本比較例においては、クラッド層アルミニウム組成比ｘ及びｙ（但しｘ＝ｙ）が０．０３以下において、動作電流が急激に増加する。
【００３１】
図６は、本具体例のＣＷ光出力−動作電流特性測定値を、比較例と対比して表したグラフ図である。図６に例示されるのは、具体例のうち、ｐ型Ａｌ０．０２５Ｇａ０．９７５Ｎクラッド層３２、ｎ型Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎクラッド層２２を有し、リッジ部４２の高さＨが０．３５マイクロメータである窒化ガリウム系半導体装置の特性である。また、図６に例示される比較例は、ｐ型Ａｌ０．０２５Ｇａ０．９７５Ｎクラッド層３２、ｎ型Ａｌ０．０２５Ｇａ０．９７５Ｎクラッド層２２を有し、リッジ部４２の高さＨが０．５マイクロメータである窒化ガリウム系半導体レーザ装置である。
【００３２】
ケース温度Ｔｃは、いずれも、マイナス１０、２５、８０℃である。なお、ヒートシンク依存性を含まないために周囲温度ではなく、ケース温度をパラメータとした。実線で表される本具体例においては、ＣＷ１００ｍＷ時の動作電流は、約１３０ｍＡ（Ｔｃ＝−１０℃）、約１５０ｍＡ（Ｔｃ＝２５℃）、約１７５ｍＡ（Ｔｃ＝８０℃）である。一方、比較例においては、それぞれ、約２００ｍＡ（Ｔｃ＝−１０℃）、約２２０ｍＡ（Ｔｃ＝２５℃）、約２７０ｍＡ（Ｔｃ＝８０℃）と、より高くなっている。さらに、比較例においては、出力に飽和傾向を生じている。このように比較例においては、高出力が得られにくく、また効率低下により動作温度がより上昇するので、長期信頼性が低下する。
【００３３】
次世代ＤＶＤの書き換え用途においては、ＣＷ出力１００ｍＷ以上，パルス出力２００ｍＷ以上が要求される。本具体例に示したリッジ部４２の厚み、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３２におけるアルミニウム組成比、およびｐ＋型オーバーフロー防止層２８構造を適正に選択することにより、マイナス１０〜８０℃の範囲にわたって、キンクを発生することなく、１００ｍＷ以上のＣＷ光出力、２００ｍＡ以下の低電流動作が可能となる。
【００３４】
次に、具体例の変形例につき述べる。まず、絶縁膜３６が、リッジ部４２の高さと比べて厚くなると生じる不具合につき説明する。  
図７〜図９は、このような窒化ガリウム系半導体レーザ装置の製造工程の要部を表わす工程断面図である。  
図７において、リッジ部４２の高さＨとｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４の厚みＭとの和が、非リッジ部４０の厚みＪと絶縁膜３６の厚みＮとの和より小さい場合の断面を表す。
【００３５】
絶縁膜３６の上には、パターニングされたマスク材（図示せず）が設けられ、図８に例示されるように、絶縁膜３６がパターニングされる。このとき、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４の表面を完全に露出させるために、絶縁膜３６はオーバーエッチング気味となる。このあと、ｐ側電極５０が、図９のように形成される。この場合、リッジ部４２のリッジ側面４４の一部において、絶縁膜３６が除去されることがある。この結果、水平横方向の光閉じ込めが不充分となることがある。
【００３６】
図１０は、これを解決する具体例の変形例である窒化ガリウム系半導体レーザ装置の要部を表わす部分模式断面図である。すなわち、リッジ部４２の高さＨとｐ＋型ＧａＮコンタクト層３４の厚みＭとの和が、非リッジ部４０の厚みＪと絶縁膜３６の厚みＮとの和以上であれば、リッジ部４２におけるリッジ側面４４の露出が抑制できる。さらに、絶縁膜３６及びｐ＋型コンタクト層３４の表面を同一平面に近づけることができれば、ｐ側電極５０をより幅広として、ヒートシンクへの放熱を改善することが可能となる。絶縁膜３６の厚みは、例えば、０．１〜０．４マイクロメータの範囲内で選択できる。
【００３７】
以上の具体例においては、ｎ型ＧａＮ基板２０を用いた場合につき説明した。しかし、これに限定されることなく、例えば、サファイヤ基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）などで半導体積層膜を形成しても良い。ここで、ｎ型ＧａＮ基板２０を用いる利点につき、要点を述べる。半導体積層膜を結晶成長する場合に、サファイヤと異なり、格子整合しているので、結晶性が極めて良好となる。また、バッファー層の形成や、熱処理が不要となり、製造工程が簡素化できる。
【００３８】
また、ｎ側電極５２をｎ型ＧａＮ基板２０の裏面に形成できるので、ＩｎＧａＡｌＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどを材料とした半導体レーザ装置と同様に、電極を上下に配置できる。この結果、組み立てプロセスが簡素化できて、信頼性が向上する。
【００３９】
さらに、ｎ側電極５２への電流経路はチップの上下方向である。サファイヤ基板上へのＥＬＯＧにおいては、半導体積層の水平方向に電流経路が設けられるために、抵抗成分が増加して動作電圧の上昇を来たす場合がある。ｎ型ＧａＮ基板２０を用いれば、基板側における抵抗成分を低減できる。
【００４０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態を説明した。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、リッジ部を導波路とする半導体レーザ装置を構成する各要素の、サイズ、材質、配置関係などに関して、当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいては本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の具体例にかかる窒化ガリウム系半導体レーザ装置の模式断面図である。
【図２】本発明の具体例にかかる窒化ガリウム系半導体レーザ装置におけるバンド図である。
【図３】本発明の具体例にかかる窒化ガリウム系半導体レーザ装置における動作電流のリッジ厚み依存性を表すグラフ図である。
【図４】比較例である窒化ガリウム系半導体レーザ装置の模式断面図である。
【図５】比較例である窒化ガリウム系半導体レーザ装置における動作電流のクラッド層アルミニウム組成比依存性を表すグラフ図である。
【図６】本具体例及び比較例のＣＷ光出力−動作電流特性測定値を表すグラフ図である。
【図７】絶縁膜が厚い窒化ガリウム系半導体レーザ装置の製造工程の要部を説明する工程断面図である。
【図８】絶縁膜が厚い窒化ガリウム系半導体レーザ装置の製造工程の要部を説明する工程断面図である。
【図９】絶縁膜が厚い窒化ガリウム系半導体レーザ装置の製造工程の要部を説明する工程断面図である。
【図１０】本具体例の変形例である。
【符号の説明】
【００４２】
２０  ｎ型ＧａＮ基板
２２  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
２４  ｎ型ＧａＮ光ガイド層
２６  活性層
２７  ＧａＮ拡散防止層
２８  ｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層
３０  ｐ型光ガイド層
３２  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
３４  ｐ＋型ＧａＮコンタクト層
３６  絶縁膜
４０  非リッジ部
４２  リッジ部
４４  リッジ側面
５０  ｐ側電極
５２  ｎ側電極
【図１】
2007012729.tif 000003
【図２】
2007012729.tif 000004
【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】
2007012729.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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