(57)【要約】  【課題】  本発明は、窒化物半導体層に生じる段差の発生を抑制する構成を備える窒化物系半導体レーザ素子を提供することを目的とする。  【解決手段】  リッジストライプ１１０の両脇に、ウェハ表面より掘り込まれたトレンチ１１５を形成することにより、劈開時において、共振器端面の活性層１０５付近で生じる段差がリッジストライプ１１０にまで延びることを防ぐことができる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の表面に積層された複数の窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成される光閉じこめ領域となるストライプ状導波路と、前記窒化物半導体層が劈開されて形成される共振器端面と、を備える窒化物系半導体レーザ素子において、
前記共振器端面において、前記ストライプ状導波路の少なくとも片側の脇に、前記窒化物半導体層表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記トレンチが、前記ストライプ状導波路から２μｍ以上１００μｍ以下の離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記トレンチの表面に保護膜が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記窒化物半導体層が、レーザ光を発振する活性層と、該活性層の劣化を防止する蒸発防止層と、を備え、
前記トレンチの底面が前記蒸発防止層の上面にあるとともに、前記トレンチの底面から前記蒸発防止層上面までの厚さが、０．０５μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記窒化物半導体層が、レーザ光を発振する活性層と、該活性層の劣化を防止する蒸発防止層と、を備え、
前記トレンチの底面が前記蒸発防止層の下にあるとともに、前記トレンチの底面から前記蒸発防止層上面までの厚さが、０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記基板が、前記窒化物半導体層に接する表面から１μｍ以上の深さまで掘り込まれるとともに前記ストライプ状導波路に平行とされたストライプ状の溝を、有し、
前記ストライプ状導波路が前記溝と異なる位置に構成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記トレンチの少なくとも一部が、前記ストライプ状導波路と前記溝との間に設けられることを特徴とする請求項６に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記窒化物半導体層が、レーザ光を発振する活性層と、該活性層の劣化を防止する蒸発防止層と、を備え、
前記ストライプ状導波路両側における底面から前記蒸発防止層上面までの厚さが、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記ストライプ状導波路の幅が、５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記基板及び前記窒化物系半導体層が、ストライプ状の欠陥集中領域と、該欠陥集中領域を除いた領域である低欠陥領域と、を有し、
前記ストライプ状導波路が前記低欠陥領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項１１】
基板上にエピタキシャル成長させて窒化物半導体層を積層する第１工程と、該第１工程で構成された前記窒化物半導体層に光閉じこめ領域となるストライプ状導波路を形成する第２工程と、前記ストライプ状導波路を備えた前記窒化物半導体層を前記基板とともに劈開して共振器端面を形成する第３工程と、を備える窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、
前記窒化物半導体層を掘り込むことで、前記第３工程で劈開後の前記共振器端面において、前記ストライプ状導波路の少なくとも片側の脇に、前記窒化物半導体層表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを形成する第４工程を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第４工程が、前記第２工程の後に行われることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第４工程が、前記第２工程の前に行われることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板が前記窒化物半導体層に接する表面から掘り込まれて、前記基板の表面に前記ストライプ状導波路と平行となる溝を形成する第５工程が、前記第１工程の前に行われることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記トレンチの表面上に保護膜を形成する第６工程を備えることを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記窒化物系半導体積層構造に含まれる活性層の形成前に深さ１μｍ以上の溝を前記ストライプ状導波路と概略並行に設ける第５工程を備えることを特徴とする請求項１１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記トレンチが前記ストライプ状導波路の両側に設けられることを特徴とする請求項１６に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記溝は、前記ストライプ状導波路と垂直方向における幅が２μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１９】
基板上にエピタキシャル成長させて窒化物系半導体積層構造を形成する第１工程と、該第１工程で構成された前記窒化物半導体層に光閉じこめ領域となる複数のストライプ状導波路を形成する第２工程と、該第２工程で形成した前記ストライプ状導波路同士の間に深さ１μｍ以上の溝を設ける第３工程と、を備える窒化物系半導体レーザウェハの製造方法において、
前記第２工程で形成した前記ストライプ状導波路と前記第３工程で形成した前記溝との間の少なくとも一部に、前記窒化物半導体積層を掘り込むことで、前記窒化物半導体層積層構造表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを形成する第４工程を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザウェハの製造方法。
【請求項２０】
前記トレンチは、ストライプ状導波路の長手方向に対して１０μｍ以上１００μｍ以下の幅を有することを特徴とする請求項１９に記載の窒化物系半導体レーザウェハの製造方法。
【請求項２１】
前記トレンチは、ストライプ状導波路の長手方向に対して３０μｍ以上８０μｍ以下の幅を有することを特徴とする請求項１９に記載の窒化物系半導体レーザウェハの製造方法。
【請求項２２】
前記トレンチは、ストライプ状導波路の長手方向に対して４０μｍ以上６０μｍ以下の幅を有することを特徴とする請求項１９に記載の窒化物系半導体レーザウェハの製造方法。
【請求項２３】
前記トレンチ上でウェハを劈開することにより、共振器端面を形成する第５工程をさらに備えることを特徴とする請求項１９〜請求項２２のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法に関するもので、特に、窒化物半導体基板のように欠陥集中領域を有する基板に窒化物半導体が積層された窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎ等のＩＩＩ族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物である窒化物系半導体は、そのバンド構造や化学的安定性から発光素子やパワーデバイス用の半導体材料として期待され、その応用が試みられてきた。特に、光学情報記録装置用光源として、青色光を発する窒化物系半導体レーザ素子を作製する試みが盛んに行われている。
【０００３】
この窒化物系半導体レーザ素子において、表面上に積層された窒化物半導体層と同一な劈開方向を持つ窒化物半導体基板を用いることで、積層した窒化物半導体層と基板との格子整合性を良好なものとするとともに、熱膨張率差をなくすことができる。これにより、窒化物半導体素子にかかる歪や欠陥等を減少させることができ、窒化物半導体素子の長寿命化を図ることができる。しかしながら、窒化物半導体基板は、欠陥（結晶の規則性を乱す空孔、格子間原子、転位など）が存在し、この欠陥密度が窒化物系半導体レーザ素子の寿命に強く依存することとなる。
【０００４】
よって、この窒化物半導体基板における欠陥密度の低減が求められ、この欠陥密度の少ないＧａＮ基板の製造方法として、以下に述べる方法が報告されている（非特許文献１参照）。ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により、サファイア基板上に２．０μｍ厚のＧａＮ層を成長させ、その上に０．１μｍの膜厚の周期的なストライプ状の開口部（周期：１１μｍ）をもつＳｉＯ２マスクパターンを形成し、再びＭＯＣＶＤ法により２０μｍ厚のＧａＮ層を形成し、ウェハを得る。
【０００５】
これは、ＥＬＯＧ法（Epitaxial Lateral Overgrowth）と呼ばれる技術であり、ラテラル成長の利用により欠陥を低減する手法である。そして、ＨＶＰＥ法（Hydride Vapor Phase Epitaxy）により２００μｍ厚のＧａＮ層を形成し、下地であるサファイア基板を除去することで１５０μｍ厚のＧａＮ基板を作製した後、その表面を平坦に研磨する。このようにして得られたＧａＮ基板において、その転位密度が１０6ｃｍ-2以下と、低い値を示すことが知られている。
【０００６】
しかし、このような低欠陥となる窒化物半導体基板に窒化物半導体層を積層することで窒化物系半導体レーザ素子を作成した場合においても、この窒化物半導体層が、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなど異なる種類の膜から構成されることから、これら窒化物半導体層を構成する各膜の格子定数が異なるものとなり、格子不整合が生じる。このことにより、窒化物半導体層における歪み及びクラックが発生し、窒化物系半導体レーザ素子の劣化及び歩留まりに大きな影響を与える。
【０００７】
そこで、その表面に凹部である溝及び凸部である丘が形成された窒化物半導体基板を用い、その上に窒化物半導体層を成長させることで窒化物半導体層中の歪みを開放し、クラックを低減する方法が開発された。この方法を使用することで、基板が原因で発生するクラック及び歪みと、基板上に形成される窒化物半導体層を構成する各膜の格子不整合が原因で発生するクラック及び歪みとを抑制し、窒化物系半導体レーザ素子の劣化及び歩留まりの改善を図ることができる（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
図１１は、この従来の窒化物系半導体レーザ素子の断面図である。この窒化物系半導体レーザ素子５０においては、窒化物半導体基板であるｎ型ＧａＮ基板５０１が、欠陥密度の高い欠陥集中領域５１８を備え、この欠陥集中領域５１８を除いた領域は、欠陥密度の低い低欠陥領域となる。そして、ｎ型ＧａＮ基板５０１上には窒化物半導体層がエピタキシャル成長されるため、窒化物半導体層にも、ｎ型ＧａＮ基板５０１の欠陥集中領域５１８から成長した欠陥集中領域５１８ａと、この欠陥集中領域５１８ａを除いた低欠陥領域が存在することとなる。更に、ｎ型ＧａＮ基板５０１に、欠陥集中領域５１８の存在する領域を掘り込まれたストライプ状の溝が設けられることにより、ｎ型ＧａＮ基板５０１と窒化物半導体層の欠陥集中領域５１８，５１８ａを含む部分に、低欠陥領域よりも掘り込まれた溝５００が形成される。
【０００９】
具体的には、ｎ型ＧａＮ基板５０１の欠陥集中領域上５１８に深さ６μｍの溝５００ａが形成されており、このｎ型ＧａＮ基板５０１に対して有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition method）による半導体成長が行われ、窒化物半導体層が積層される。よって、ｎ型ＧａＮ基板５０１上に積層される窒化物半導体層は、ｎ型ＧａＮからなる下部コンタクト層５０２、組成の異なるｎ型ＡｌＧａＮからなる下部３層クラッド層５０３、ｎ型ＧａＮからなる下部ガイド層５０４、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸層構造を有する活性層５０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなる蒸発防止層５０６、ｐ型ＧａＮからなる上部ガイド層５０７、ｐ型ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層５０８、ｐ型ＧａＮからなる上部コンタクト層５０９により構成される。
【００１０】
更に、窒化物系半導体レーザ素子５０は、窒化物半導体層の低欠陥領域にストライプ状のリッジストライプ５１０が設けられており、さらに、リッジストライプ５１０の両脇とリッジストライプ５１０生成時のエッチング底面をＳｉＯ2よりなる誘電体層である埋込層５１１で埋め込むことにより活性層５０５に平行方向にステップ状の屈折率分布を作り付け、水平横モードの閉じ込めが行なわれている。又、埋込層５１１は電流狭窄層の役割をも果たし、リッジストライプ５１０頂上のみから電力を供給することができる。そして、窒化物系半導体レーザ素子５０に電力を外部から供給するために、リッジストライプ５１０の頂上部及び埋込層５１１上にｐ型電極５１２が堆積され、又、窒化物系半導体レーザ素子５０下部全面にｎ型電極５１３が堆積される。
【００１１】
このような構成の窒化物系半導体レーザ素子５０では、リッジストライプ５１０におけるステップ状屈折率分布により光閉じ込めを行い、安定した水平横モードでの発振が得られている。そして、６０℃、出力３０ｍＷの低出力で駆動させた場合、３０００時間以上の寿命を持つものが８０％以上もの高率で得られ、上述したように、ウェハに掘り込み領域５００となる溝を設けることにより、非常に高い歩留まりを達成することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−３５６４５４号公報
【特許文献２】特開２００５−０６４４６９号公報
【非特許文献１】Applied Physics Letter. Vol.73 No.6 (1998) pp.832-834
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、フォトリソグラフィや真空蒸着、研磨、劈開、コーティングといった一般的なプロセス手法により形成して得られた従来の窒化物系半導体レーザ素子５０を、１００ｍＷ以上の高出力までＣＷ（Continuous Wave）発振（連続発振）させたところ、信頼性を確保するに十分な光出力まで到達せずに素子破壊するものが、一定の割合で存在する。又、この従来の窒化物系半導体レーザ素子５０における素子破壊する割合は、長時間駆動させることにより更に上昇し、その駆動条件によって、得られた窒化物系半導体レーザ素子５０のほとんどが信頼性を確保できなくなる場合もある。このことより、従来の窒化物系半導体レーザ素子には、１００ｍＷ以上の高出力の窒化物系半導体レーザ素子とした場合、良品の歩留まりが極めて低下するのみならず、長時間の実使用において突然の破壊をおこす危険性を内包しているという問題がある。
【００１３】
（窒化物系半導体レーザ素子の不具合原因の調査）
図１１のような構成の従来の窒化物系半導体レーザ素子５０において十分な光出力に到達する前に破壊が起こる原因を確認するために、本出願人は、この窒化物系半導体レーザ素子５０に対する調査を行った。即ち、破壊が生じた窒化物系半導体レーザ素子５０の共振器端面に施されたコーティングを除去し、この共振器端面のリッジストライプ５１０部分を電子顕微鏡にて観察することにより、窒化物系半導体レーザ素子５０の破壊原因に対する調査を行った。
【００１４】
共振器端面のリッジストライプ５１０部分を電子顕微鏡の観察結果により、図１２のリッジストライプ５１０部分の拡大模式図に示すように、窒化物半導体層の共振器端面上に、窒化物半導体層と平行な方向に延びた段差５１７が生じていることが確認された。この共振器端面上に生じる段差５１７は、図１２の拡大模式図における図１３のＡ−Ａ断面図に示すような形状となる。
【００１５】
このとき、ｐ型電極５１２を上側とすると、段差５１７の上側となる窒化物半導体層の劈開面５２０、及び、段差５１７の下側となる窒化物半導体層の劈開面５２１はそれぞれ、その表面粗度がＲＭＳで３Å程度と平坦であるが、段差５１７の高さが数十ｎｍとなっている。即ち、図１３（ａ）のように、段差５１７よりも下側の劈開面５２１が上側の劈開面５２０よりも数十ｎｍだけ突出した形態となるか、又は、図１３（ｂ）のように、段差５１７よりも上側の劈開面５２０が下側の劈開面５２１よりも数十ｎｍだけ突出した形態となる。又、この段差５１７は、図１４の劈開面全体の模式図に示すように、窒化物半導体層に平行な方向に数十μｍから数百μｍに渡る長さまで延びるようにして生じていた。
【００１６】
更に、この窒化物系半導体レーザ素子５０の共振器端面に生じている上述の段差５１７について、リッジストライプ５１０により光閉じ込めが行なわれている部分を詳細に観察したところ、活性層５０５又は蒸発防止層５０６といった下部クラッド層５０４と上部クラッド層５０７の間の各層同士の界面に、この段差５１７が集中して発生していることがわかった。一方、このような段差５１７のない窒化物系半導体レーザ素子５０では、１００ｍＷ以上の高出力駆動時における十分な信頼性が得られていた。
【００１７】
このように、従来の窒化物系半導体レーザ素子においては、その共振器端面に窒化物半導体層と平行に延びた段差が生じるため、高出力までＣＷ発振させたときに、十分な光出力まで到達せずに素子破壊することがある。そのため、１００ｍＷ以上の高出力の窒化物系半導体レーザ素子とした場合、良品の歩留まりが極めて低下するのみならず、長時間の実使用において突然の破壊をおこすことがある。
【００１８】
このような問題を鑑みて、本発明は、窒化物半導体層に生じる段差の発生を抑制する構成を備える窒化物系半導体レーザ素子を提供することを目的とする。又、本発明は、窒化物半導体層に生じる段差の発生を抑制した窒化物系半導体レーザ素子を作製する窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を提供して、その歩留まり及び信頼性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、基板と、該基板の表面に積層された複数の窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成される光閉じこめ領域となるストライプ状導波路と、前記窒化物半導体層が劈開されて形成される共振器端面と、を備える窒化物系半導体レーザ素子において、前記共振器端面において、前記ストライプ状導波路の少なくとも片側の脇に、前記窒化物半導体層表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを備えることを特徴とする。
【００２０】
このような窒化物系半導体レーザ素子において、前記トレンチを、前記ストライプ状導波路から２μｍ以上１００μｍ以下の離れた位置に形成することで、ストライプ状導波路の光学特性に与えることなく、且つ、劈開時の衝撃波による段差生成を防ぐことができる。
【００２１】
又、前記トレンチの表面に保護膜が形成されるものとしても構わない。
【００２２】
上述の窒化物系半導体レーザ素子において、前記窒化物半導体層が、レーザ光を発振する活性層と、該活性層の劣化を防止する蒸発防止層と、を備え、前記トレンチの底面が前記蒸発防止層の上面にあるとともに、前記トレンチの底面から前記蒸発防止層上面までの厚さを、０．０５μｍ未満としても構わない。又、前記トレンチの底面が前記蒸発防止層の下にあるとともに、前記トレンチの底面から前記蒸発防止層上面までの厚さを、０．３μｍ以下としても構わない。
【００２３】
又、前記基板が、前記窒化物半導体層に接する表面から１μｍ以上の深さまで掘り込まれるとともに前記ストライプ状導波路に平行とされたストライプ状の溝を、有し、前記ストライプ状導波路が前記溝と異なる位置に構成するものとしても構わない。このとき、前記トレンチの少なくとも一部が、前記ストライプ状導波路と前記溝との間に設けられる。
【００２４】
又、前記窒化物半導体層が、レーザ光を発振する活性層と、該活性層の劣化を防止する蒸発防止層と、を備え、前記ストライプ状導波路両側における底面から前記蒸発防止層上面までの厚さを、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とする。更に、前記ストライプ状導波路の幅を、５μｍ以上１００μｍ以下とする。
【００２５】
又、前記基板及び前記窒化物系半導体層が、ストライプ状の欠陥集中領域と、該欠陥集中領域を除いた領域である低欠陥領域と、を有し、前記ストライプ状導波路が前記低欠陥領域に設けられているものとしても構わない。
【００２６】
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板上にエピタキシャル成長させて窒化物半導体層を積層する第１工程と、該第１工程で構成された前記窒化物半導体層に光閉じこめ領域となるストライプ状導波路を形成する第２工程と、前記ストライプ状導波路を備えた前記窒化物半導体層を前記基板とともに劈開して共振器端面を形成する第３工程と、を備える窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、前記窒化物半導体層を掘り込むことで、前記第３工程で劈開後の前記共振器端面において、前記ストライプ状導波路の少なくとも片側の脇に、前記窒化物半導体層表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを形成する第４工程を備えることを特徴とする。
【００２７】
このとき、前記第４工程が、前記第２工程の後に行われるものとしても構わないし、逆に、前記第２工程の前に行われるものとしても構わない。
【００２８】
又、前記基板が前記窒化物半導体層に接する表面から掘り込まれて、前記基板の表面に前記ストライプ状導波路と平行となる溝を形成する第５工程が、前記第１工程の前に行われるものとしても構わない。更に、前記トレンチの表面上に保護膜を形成する第６工程を備えるものとしても構わない。
【００２９】
更に、前記窒化物系半導体積層構造に含まれる活性層の形成前に深さ１μｍ以上の溝を前記ストライプ状導波路と概略並行に設ける第５工程を備えるものとしても構わない。このとき、前記トレンチが前記ストライプ状導波路の両側に設けられる物であっても構わない。又、前記溝の前記ストライプ状導波路と垂直方向における幅が、２μｍ以上１００μｍ以下であるものとしても構わない。
【００３０】
又、本発明の窒化物系半導体レーザウェハの製造方法は、基板上にエピタキシャル成長させて窒化物系半導体積層構造を形成する第１工程と、該第１工程で構成された前記窒化物半導体層に光閉じこめ領域となる複数のストライプ状導波路を形成する第２工程と、該第２工程で形成した前記ストライプ状導波路同士の間に深さ１μｍ以上の溝を設ける第３工程と、を備える窒化物系半導体レーザウェハの製造方法において、前記第２工程で形成した前記ストライプ状導波路と前記第３工程で形成した前記溝との間の少なくとも一部に、前記窒化物半導体積層を掘り込むことで、前記窒化物半導体層積層構造表面に対して開口した掘り込み領域であるトレンチを形成する第４工程を備えることを特徴とする。
【００３１】
前記トレンチは、ストライプ状導波路の長手方向に対して１０μｍ以上１００μｍ以下の幅を、更に好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下の幅を、又、更に好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下の幅を有する。
【００３２】
前記トレンチ上でウェハを劈開することにより、共振器端面を形成する第５工程をさらに備えるものとする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、トレンチが設けられることによって、劈開時に共振器端面に生じる段差をトレンチによってリセットすることができる。そのため、共振器端面に生じる段差の発生源に近い位置のトレンチで段差のリセットが行われ、レーザ出射動作を行うストライプ状導波路への段差の発生が防がれる。これにより、１００ｍＷを越える出力であっても、長時間の駆動後にも信頼性を確保するに十分なレーザ光を出力することができる窒化物系半導体レーザ素子を歩留まり良く得られることが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施形態について、以下に、図面を参照して説明する。
【００３５】
（劈開面の段差に関する調査）
［発明が解決しようとする課題］において、従来の窒化物系半導体レーザ素子の不具合について調査した結果、その劈開面に、図１２〜図１４に示すような段差５１７が生じることによって、１００ｍＷ以上の高出力駆動させたときに素子破壊が発生することが確認された。よって、本出願人は、更に、窒化物系半導体レーザ素子がどのような状態にある場合、その共振器端面に段差５１７が生じやすいかについて調査した。尚、以下の各調査においては、従来の窒化物系半導体レーザ素子として、上述の不具合の調査と同様、図１１の構成の窒化物系半導体レーザ素子５０とする。
【００３６】
まず、図１１のような構成の窒化物系半導体レーザ素子５０を作製する際、ドライエッチングによりリッジストライプ５１０を作製した際のエッチング底面の位置を変更し、このエッチング底面の位置毎に、段差５１７の発生確率を確認した。この結果、図１５に示すリッジストライプ５１０を作製した際のエッチング底面と蒸発防止層５０６上面との間に残る膜の厚さ（残し膜厚）Ｌ１が０．０５μｍを超えるとき、窒化物系半導体レーザ素子５０で段差５１７の発生確率が急に大きくなることがわかった。一方、リッジストライプ５１０を作製時に蒸発防止層５０６までエッチングされた窒化物系半導体レーザ素子５０については、段差が観察されなかった。
【００３７】
次に、図１１に示す層構造の窒化物系半導体レーザ素子５０の段差５１７を、窒化物半導体層に平行な方向に観察することで、共振器端面に段差５１７が生じる要因について調査した。この観察結果によると、図１４に示すように、段差５１７の発生地点と思われる部分５３０では、共振器端面生成のための劈開を行なった際に共振器端面に生じる衝撃波の波面の乱れとみられる貝殻状のステップ（複数段の段差によるもの）５３１が、窒化物半導体層の各層間を横切るように生じていた。即ち、段毎に窒化物半導体層と交差する方向に延びるように形成される複数段のステップ５３１が、窒化物半導体層と平行な方向に重なるように構成される。
【００３８】
更に、段差５１７の発生地点５３０付近に生じる貝殻状のステップ５３１の発生地点５３２を確認すると、ステップ５３１の発生地点５３２には、７割以上の確率で、劈開前の複数の窒化物系半導体レーザ素子５０が連続したウェハ表面における掘り込み領域５００となるミクロンオーダーの段差を備えた溝やｎ型ＧａＮ基板５０１の欠陥集中領域５１８が存在していた。又、この掘り込み領域５００となる溝やｎ型ＧａＮ基板５０１の欠陥集中領域５１８をステップ５３１の起点としていない場合は、劈開時のアライメントずれと推測される分割ライン（劈開ライン）のずれがステップの原因であった。
【００３９】
以上から、窒化物系半導体レーザ素子５０の共振器端面を作製するため劈開すると、ウェハ表面にミクロンオーダーとなる段差を備えた溝があったり、ｎ型ＧａＮ基板５０１に欠陥集中領域５１８があったり、又は劈開ラインのアライメントがずれているだけであっても、劈開による衝撃波が走る波面に乱れが生じてステップ５３１が形成される。このステップ５３１が形成された上に、更にリッジストライプ５１０作製時の残し膜厚Ｌ１が上記の条件を満たしていると、活性層５０５付近に、窒化物半導体層と平行な方向に延びる段差５１７が生じやすくなる。
【００４０】
尚、この段差５１７が発生する現象は、ウェハの表側（ｎ型ＧａＮ基板５０１と反対側の表面であるｐ型電極５１２側）にキズ入れして分割した場合、又は、ウェハの裏側（ｎ型ＧａＮ基板５０１側の表面であるｎ型電極５１３側）にキズ入れして分割した場合のいずれであっても生じる。しかしながら、ウェハの表側にキズ入れして分割した場合の方が、段差５１７の発生はより顕著である。
【００４１】
この調査に基づき、上述の従来の窒化物系半導体レーザ素子５０（図１１参照）における問題を解決した窒化物系半導体レーザ素子について、以下に説明する。尚、以下で説明する窒化物系半導体レーザ素子は、従来の窒化物系半導体レーザ素子５０と同様、ＭＯＣＶＤにおける一般的な条件により複数の窒化物半導体層が窒化物半導体基板上に積層されて構成される。又、図１、図２、及び図４が、窒化物系半導体レーザ素子を製造する際の各工程におけるウェハの断面図であり、図３が、窒化物系半導体レーザ素子を製造する際の各工程におけるウェハの上面図であり、図５が、製造された窒化物系半導体レーザ素子の概略構成を示す外観斜視図である。
【００４２】
（基板の準備）
まず、窒化物半導体基板について、図１（ａ）の模式的なウェハ断面図を参照して説明する。尚、以下では、本実施形態における窒化物半導体基板として、ｎ型ＧａＮ基板を例にして説明する。
【００４３】
まず、欠陥集中領域１１７を有するｎ型ＧａＮ基板１０１の全面に膜厚１μｍのＳｉＯ2などをスパッタ蒸着し、引き続き、一般的なフォトリソグラフィ工程において、欠陥集中領域１１７及びその近傍上に開口部を備えるストライプ形状のフォトレジストパターンを形成する。次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）技術などのドライエッチング技術を用い、フォトレジストパターン及びフォトレジストパターンの開口部におけるｎ型ＧａＮ基板１０１表面をエッチングすることで、フォトレジストパターンの開口部におけるｎ型ＧａＮ基板１０１表面に溝１００を形成する。
【００４４】
その後、エッチャントとしてＨＦ（フッ酸）などを用いてフォトレジストパターンを除去することで、図１（ａ）に示すような、その表面にストライプ状の溝１００が周期的に形成されたｎ型ＧａＮ基板１０１を形成する。即ち、ｎ型ＧａＮ基板１０１に対してフォトリソグラフィとドライエッチングを組み合わせた加工処理を施すことによって、ｎ型ＧａＮ基板１０１の表面に、劈開方向に垂直に幅２〜１００μｍ、深さ１〜１０μｍのストライプ状の溝１００が形成される。尚、上述したＳｉＯ2などの蒸着方法はスパッタ蒸着に限定されるものではなく、電子ビーム蒸着法、プラズマＣＶＤ法などの方法を用いても構わない。
【００４５】
このように溝１００を表面上に形成することで、ｎ型ＧａＮ基板１０１の欠陥集中領域１１７に起因する窒化物半導体各層の厚みばらつきを押さえることができる。又、欠陥集中領域１１７のない窒化物半導体基板を使う場合においても、上述のストライプ状の溝１００を形成することで、窒化物半導体基板表面上に堆積する窒化物半導体層にクラックが入るのを防止することが出来る。尚、この欠陥集中領域１１７のない窒化物半導体基板を使用する場合には、溝１００は所望のチップサイズに合わせて作製することができる。尚、いずれの窒化物半導体基板の場合でも、溝１００は出来るだけ長く切れ目なく作製すると良い。
【００４６】
又、ｎ型ＧａＮ基板１０１に溝１００を作製する際のエッチング方法として、上述のドライエッチング技術、もしくはウェットエッチング技術を用いて構わない。
【００４７】
（エピ成長による各層の形成）
このように溝１００が形成されたｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上に、ＭＯＣＶＤ法などの周知の技術を適宜用いることで、窒化物半導体をエピタキシャル成長させ、各窒化物半導体層を形成する。このとき、各窒化物半導体層は、ｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００上に形成されることなく、ｎ型ＧａＮ基板１０１における溝１００の形成される表面である第一主面上に積層されて形成される。
【００４８】
即ち、図１（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上に、０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）のｎ型ＧａＮ下部コンタクト層１０２、０．５〜３．０μｍ（例えば１．０μｍ）のｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ下部クラッド層１０３、０〜０．２μｍ（例えば０．１μｍ）のｎ型ＧａＮ下部ガイド層１０４、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但しｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる蒸発防止層１０６、０〜０．２μｍ（例えば０．０１μｍ）のｐ型ＧａＮ上部ガイド層１０７、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ上部クラッド層１０８、およびｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９を順に積層する。
【００４９】
尚、下部クラッド層１０３は、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎのみならず、ｎ型ＧａＮとｎ型ＡｌＧａＮとの超格子構造や、何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせるなど、所望の光学特性に合うものを使用すれば良い。又、下部ガイド層１０４或いは上部ガイド層１０７についてはそれぞれ、上述のｎ型或いはｐ型ＧａＮの他に、ｎ型或いはｐ型のＩｎＧａＮやＡｌＧａＮを使用しても良く、設計上必要なければなくても良い。又、活性層１０５は、波長約４０５ｎｍの光を放射するように、量子井戸層及び障壁層それぞれの組成と、この量子井戸層及び障壁層による交互積層構造を設定すれば良い。
【００５０】
更に、蒸発防止層１０６は、活性層１０５を成長させた後、上部クラッド層１０８を成長までの間に活性層１０５が劣化するのを防止する役割を果たせるものであれば、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ以外の組成やＡｓやＰ等の不純物が混入していても構わない。上部クラッド層１０８も下部クラッド層１０３と同様、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎのみならず、ｐ型ＧａＮとｐ型ＡｌＧａＮとの超格子構造や、何層かの組成の異なったＡｌＧａＮを組み合わせるなど、所望の光学特性に合うものを使用すれば良い。上部コンタクト層１０９は、ｐ型ＧａＮのみならず、ｐ型ＩｎＧａＮやＧａＩｎＮＡｓやＧａＩｎＮＰ等を用いても良い。
【００５１】
（リッジストライプの形成）
上述のように、各窒化物半導体をｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上にエピタキシャル成長させて、図１（ｂ）のような積層構造の窒化物半導体層を備えたウェハが得られると、このウェハの表面上全面に、例えばＰｄやＮｉ等を主成分とする第一のｐ電極１１２ａを真空蒸着等により形成する。即ち、図１（ｂ）における一番上の層である上部コンタクト層１０９の表面上全面にｐ電極１１２ａが形成される。
【００５２】
そして、フォトリソグラフィ工程を利用して、ｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００同士の間となる第一主面上に位置するｐ電極１１２ａの表面上に、幅１〜３μｍ（例えば１．５μｍ）のストライプ状レジスト１１４を形成する。続いて、イオンエッチングやウェットエッチングを行うことで、図２（ａ）に示すように、ストライプ状レジスト１１４の下部以外の領域におけるｐ電極１１２ａを除去する。尚、このｐ電極１１２ａについては、後に形成するパッド電極１１２ｂと同時に作製するものとしても構わない。この場合、図１（ｂ）のような積層構造の窒化物半導体層を備えたウェハ表面に対して、直接、レジスト１１４を形成し、以下に説明する次の工程を行うものとすれば良い。
【００５３】
そして、更に、ＳｉＣｌ4やＣｌ2ガスなどによるＲＩＥ等のドライエッチングにより、レジスト１１４が形成されていない領域に対して、上部コンタクト層１０９と上部クラッド層１０８の少なくとも深さ方向の一部までを除去して、リッジストライプ１１０を形成する。このとき、蒸発防止層１０６の上面から上部クラッド層１０８に向かって層厚方向に０．０５μｍ〜０．２μｍの位置で、エッチングを停止することが好ましい。このエッチングにより、レジスト１１４の下部領域における上部コンタクト層１０９と上部クラッド層１０８が他の領域よりも突出し、この突出した上部コンタクト層１０９と上部クラッド層１０８によるリッジストライプ１１０が形成される。尚、このリッジストライプ１１０は、ｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上における溝１００よりも離れた位置に形成される。
【００５４】
これは、蒸発防止層１０６の上面から上部クラッド層１０８に向かって０．０５μｍよりも小さくなる位置までエッチングした場合、窒化物系半導体レーザ素子の発振閾値は低下するが、そのキンクレベルが低下して高出力動作に不適なものとなるためである。又、逆に、蒸発防止層１０６の上面から上部クラッド層１０８に向かって０．２μｍ位置よりも大きくなる位置までしかエッチングしない場合は、窒化物系半導体レーザ素子の発振閾値が非常に増加する上、出射するレーザのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）等の光学特性を制御することが難しくなるため、好ましくない。
【００５５】
このように、リッジストライプ１１０が形成されると、図２（ａ）のようにリッジストライプ１１０が周期毎に形成されたウェハに対して、図２（ｂ）に示すように、その表面全面に０．１μｍ〜０．５μｍ（例えば０．３μｍ）のＳｉＯ2からなる埋込層１１１を成膜することで、形成されたリッジストライプ１１０を埋め込む。このとき、ＳｉＯ2により形成される埋込層１１１上に後述するパッド電極１１２ｂとの密着性を向上させる層を１層若しくは複数層形成しても構わない。このパッド電極１１２ｂとの密着性を向上させる層は、ＴｉＯ2やＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の酸化物、ＴｉＮやＴａＮ、ＷＮ等の窒化物、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属を使用することで生成される。
【００５６】
続いて、リッジストライプ１１０上に形成されたレジスト１１４を溶剤により溶解させた後に、超音波洗浄等を行ってリフトオフすることで、レジスト１１４と共に、レジスト１１４の上面に形成された埋込層１１１を除去する。この処理が施されることにより、図２（ｃ）に示すように、リッジストライプ１１０の形成されない領域に埋込層１１１を形成させた状態で、リッジストライプ１１０上面となるｐ電極１１２ａの表面を露出させる。尚、ｐ電極１１２ａが形成されない場合は、レジスト１１４が溶解されることで、リッジストライプ１１０の上面となる上部コンタクト層１０９の表面が露出することとなる。
【００５７】
（パッド電極の形成）
上述のように、エッチングを施すとともに埋込層１１１が形成されることで、図２（ｃ）のような埋込層１１１によって埋め込まれたリッジストライプ１１０を備えたウェハが得られると、フォトリソグラフィ工程によりレジストで、ｐ電極となるパッド電極１１２ｂのパターニングが行われる。このとき、図３（ａ）に示すように、リッジストライプ１１０を中心にしてリッジストライプ１１０を十分に覆うような形状の開口部１２０ａがマトリクス状に形成されたレジスト１２０がパターニングされる。即ち、レジスト１２０における開口部１２０ａが、溝１００同士の間となる位置において、リッジストライプ１１０の延びる方向に対して断続的に形成される。
【００５８】
そして、レジスト１２０が形成されたウェハの表面上に、Ｍｏ／ＡｕやＷ／Ａｕ等をこの順に真空蒸着等により成膜し、リッジストライプ１１０の表面上に形成されたｐ電極１１２ａの大部分が接触するようにｐ電極となるパッド電極１１２ｂを形成する。尚、リッジストライプ１１０の形成前にｐ電極１１２ａを作製しなかった場合には、このパッド電極１１２ｂを形成する工程において、外部から電力を供給するためのｐ電極としてＮｉ／ＡｕやＰｄ／Ｍｏ／Ａｕ等を成膜すれば良い。
【００５９】
続いて、レジスト１２０を溶剤により溶解させた後に、超音波洗浄等を行ってリフトオフすることで、レジスト１２０と共にレジスト１２０の上面に形成された金属膜を除去することで、レジスト１２０における開口部１２０ａと同一の形状のパッド電極１１２ｂを形成する。尚、このレジスト１２０における開口部１２０ａのパターンは、ワイヤボンド領域等を考慮して所望の形状とすることができる。
【００６０】
このパッド電極１１２ｂは、窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）としてウェハを分割する際の分割面や次工程における後述するトレンチ１１５の形成位置に近い部分にまで形成された場合、リークや電極はがれの危険性がある。そのため、上述したようなパッド電極１１２ｂのパターニングを行う。尚、このパッド電極１１２ｂのパターニングは、エッチングにより行なうことも可能である。このとき、ｐ電極材料となる金属膜を、図２（ｃ）に示すような構造のウェハ全面に蒸着し、フォトリソグラフィによりパッド電極１１２ｂとして残したい部分をレジストで保護してから、例えば王水系のエッチング液でパターニングすることで、パッド電極１１２ｂを形成することができる。
【００６１】
（リッジストライプ脇におけるトレンチの形成）
このようにパッド電極１１２ｂを形成すると、次に、上述した活性層近傍に生じる段差を窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）の劈開面に生じることを防ぐためのトレンチの形成を行う。まず、図３（ｂ）の上面図に示すように、フォトリソグラフィ工程により、リッジストライプ１１０の両側におけるパッド電極１１２ｂのない領域に開口部１２１ａを備えるレジスト１２１を作製する。このようにレジスト１２１を作製すると、ドライエッチングを行うことによって、開口部１２１ａにおける窒化物半導体層の掘り込みを行う。このとき、ＳｉＯ2からなる埋込層１１１をドライエッチングやウェットエッチングで除去し、続いてドライエッチングにて埋込層１１１の下の窒化物半導体層を掘り込むことで、開口部１２１ａに対して掘り込み部となるトレンチ１１５を設ける。
【００６２】
更に、このようにレジスト１２１の開口部１２１ａに対して掘り込まれたウェハ面に対して、スパッタなどによりＳｉＯ2の蒸着を行うことで、その厚みが０．１５μｍ程度となるＳｉＯ2膜を成膜する。そして、このようにＳｉＯ2膜が成膜されたウェハから溶剤によりレジスト１２１を溶解させた後に、超音波洗浄などを行ってリフトオフして剥離することで、レジスト１２１と共に、レジスト１２１の上面に形成されたＳｉＯ2膜を除去する。よって、開口部１２１ａにおける掘り込み部分に、ＳｉＯ2膜による図４の断面図で示すような保護層１１６が生成される。この保護層１１６は、レジスト１２１の開口部１２１ａ位置での掘り込み部分であるトレンチ１１５におけるエッチング底面や側面を保護するための層である。
【００６３】
この保護層１１６で被覆したトレンチ１１５を形成することで、ｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００が原因となってウェハ表面に形成されるミクロンオーダーの段差により劈開時に発生する貝殻状のステップ５３１（図１４参照）から、活性層１０５付近の平行段差５１７（図１２〜図１４参照）が生じたとしても、この段差５１７がリッジストライプ１１０付近にまで到達することを防ぐことができる。これは、劈開時に生じるウェハ表面上におけるミクロンオーダーの段差などからの衝撃波の伝達方向に対して、トレンチ１１５がリッジストライプ１１０の前方に存在することによる。
【００６４】
即ち、窒化物半導体層に対して平行に生成する衝撃波によって、活性層１０５付近の段差５１７が窒化物半導体層に対して平行に生じるが、トレンチ１１５によって衝撃波の伝達が防がれて、トレンチ１１５において段差５１７が一度クリアされる。そのため、トレンチ１１５とリッジストライプ１１０との間に劈開時のステップが形成されない限り、トレンチ１１５とリッジストライプ１１０との間において、活性層１０５付近に窒化物半導体層に平行に走る段差５１７の発生確率を大きく減少させることができる。
【００６５】
このようにトレンチ１１５を形成するとき、トレンチ１１５を形成するためのレジスト１２１の開口部１２１ａにおいて、共振器端面形成するために劈開を行う分割予定ライン１２５上でリッジストライプ１１０に最も近い部分の位置となるエッジ位置１２１ｂが、好ましくはリッジストライプ１１０のエッジ位置１１０ａ（図４参照）から２μｍ以上の位置となるようにする。この開口部１２１ａのエッジ位置１２１ｂがリッジストライプ１１０から２μｍ以下の距離とされると、開口部１２１ａ位置に形成されるトレンチ１１５による構造が、窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）の光学特性に影響を与えてしまう。
【００６６】
又、このレジスト１２１の開口部１２１ａを、リッジストライプ１１０のエッジ位置１１０ａ（図４参照）から１００μｍ以下の距離に形成し、開口部１２１ａのエッジ位置１２１ｂとリッジストライプ１１０の間において、ウェハ表面に溝１００に影響された段差などの大きな段差が形成されないようにする。ウェハ表面に形成される段差の大きさや、この段差とリッジストライプ１１０との距離にもよるが、開口部１２１ａ位置をリッジストライプ１１０から１００μｍ以上の距離を備える位置としてトレンチ１１５を形成した場合、トレンチ１１５とリッジストライプ１１０の間で新たに貝殻状のステップ５３１が発生する可能性が高くなるためである。尚、このトレンチ１１５を構成する開口部１２１ａとリッジストライプ１１０との間におけるウェハ表面に大きな段差がある場合には、トレンチ１１５の効果が得られない。
【００６７】
更に、蒸発防止層１０６の上面からトレンチ１１５の底面までの距離である残し膜厚Ｌ２は、分割予定ライン１２５上の少なくとも一部において０．０５μｍ未満となることが好ましい。更に、この蒸発防止層１０６の上面からトレンチ１１５の底面までの残し膜厚Ｌ２について、０〜−０．３μｍとすると更に好ましい。但し、この残し膜厚Ｌ２が負の値であるという意味は、トレンチ１１５を形成するために掘り込む際、蒸発防止層１０６の上面よりも下の層まで掘り込むことを意味する。
【００６８】
これは、上述の調査において、従来の窒化物系半導体レーザ素子５０（図１１参照）のリッジストライプ５１０を形成する際の残し膜厚Ｌ１を０．０５μｍ未満とした場合、活性層５０５近傍での段差５１７の発生確率が低いことが確認されていることによる。即ち、トレンチ１１５を形成することで、劈開時に衝撃波が走る方向に対して、リッジストライプ１１０の手前に残し膜厚Ｌ２が０．０５μｍ未満の領域が設けられるため、このトレンチ１１５の設置領域で、活性層１１０付近において共振器端面に形成された段差５１７を消滅させることができる。
【００６９】
又、残し膜厚がある程度の大きさがある場合、活性層１０５を挟んで上と下の層で衝撃波の走り具合が違うことが予想されるため、残し膜厚Ｌ２が０よりも小さい場合には、活性層１０５付近の平行段差をトレンチ１１５で完全に消滅させることができる。一方、トレンチ１１５自身の深さを大きくすると、トレンチ１１５の角が新たな平行段差の発生要因になるため、その深さは蒸発防止層１０６以下０．５μｍ程度までとすることが望ましい。
【００７０】
又、トレンチ１１５は、図４に示すように、リッジストライプ１１０の両側に設けることが望ましい。通常、劈開を行う場合、窒化物半導体層の形成されたウェハの端に分割溝を設け、そこを起点として劈開の衝撃波が伝播する。よって、トレンチ１１５が劈開時の衝撃波が伝播する方向に対してリッジストライプ１１０の手前にあれば（トレンチ１１５が分割溝とリッジストライプ１１０との間に形成されていれば）、本発明の効果が得られる。
【００７１】
しかしながら、ウェハをバー状に分割する際において、予期せぬバー幅のずれ（レーザの共振器長ずれ）を防止するためにウェハの中ほどにも分割溝を設けた場合もあるため、衝撃波の伝播方向が一定とならない場合がある。この場合には、活性層１０５付近の平行段差５１７の発生を確実に防止して歩留まりを向上させるためには、トレンチ１１５がリッジストライプ１１０の両側に必要となる。
【００７２】
尚、本実施形態において、分割予定ライン１２５上のリッジストライプ１１０近傍にのみトレンチ１１５を作製するものとし、窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）の４隅に相当する位置にトレンチ１１５が形成されるものとした。しかしながら、このトレンチ１１５については、リッジストライプ１１０近傍以外の全面を先の条件に当てはまるようにエッチングして構成したり、リッジストライプ１１０と平行にストライプ状のエッチング部分を設けたりするなどの形状として構成することも可能である。但し、このストライプ状のトレンチ１１５を形成する場合には、パッド電極１１２ｂの形成に先立ってトレンチ１１５を絶縁膜で埋め込む必要がある。
【００７３】
又、トレンチ１１５の形成をリッジストライプ１１０の形成に先立って行なうものとしても構わない。この場合、埋込層１１１のエッチングやトレンチ１１５における保護層１１６の作製が必要なくなるため、窒化物系半導体レーザ素子製造時の工数を低減することができる。更に、トレンチ１１５への電流リークの危険性が小さければ、トレンチ１１５に対して保護層１１６を設けなくても構わないし、逆に、保護層１１６の膜厚を厚くして、トレンチ１１５を完全に埋めるような形状としても構わない。
【００７４】
（ｎ側電極形成）
このようにして、トレンチ１１５を形成すると、このトレンチ１１５の形成されたウェハの裏面（ｎ型ＧａＮ基板１０１の裏面）を研磨又は研削することで、このウェハの厚みを６０〜１５０μｍ（例えば、１００μｍ）程度とする。そして、図４に示すように、この研磨又は研削されたウェハの裏面（研磨又は研削された面）Ｈｆ／ＡｌやＴｉ／Ａｌをこの順に真空蒸着などで成膜して、ｎ電極１１３ａを形成する。又、このｎ電極１１３ａのオーミック特性を保証するための熱処理が施される。更に、窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）をマウントする際にマウントを容易に行うためのパッド電極１１３ｂを、ｎ電極１１３ａを覆うようにＡｕなどの金属膜を蒸着させることで、形成する。
【００７５】
（ミラー面の作製）
このようにしてｎ電極１１３ａ及びパッド電極１１３ｂそれぞれがウェハの裏面に形成されると、リッジストライプ１１０にほぼ垂直な方向に劈開し、ウェハを共振器長となる幅２５０〜１０００μｍ（例えば６５０μｍ）の複数のバーとし、この劈開した面により共振器端面を形成する。ウェハの厚みが薄くなっているため、劈開は容易に行うことが出来る。このバーを形成する劈開を行うために、一般的に、スクライブ／ブレーク法やレーザスクライブによる活断等が用いられる。
【００７６】
そして、このように形成された複数の窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）が連続したバーの両側の共振器端面に対して、膜形成が成される。即ち、リア側となる共振器端面に対して、２層以上の積層体からなる高反射膜（図示せず）を形成し、又、フロント側となる共振器端面に対して、１層以上の積層体からなる低反射膜（図示せず）を形成する。このようにすることで、このバーから形成される窒化物系半導体レーザ素子１０（図５参照）では、その内部で励振されて生成するレーザ光をフロント側となる共振器端面から出射することができる。
【００７７】
（レーザチップ化）
更にこのようにして共振器端面に反射膜が形成されたバーを、幅２００〜３００μｍ程度にチップ分割することで、図５の外観斜視図でしめすような形状の窒化物系半導体レーザ素子１０が得られる。このとき、例えば、リッジストライプ１１０が窒化物系半導体レーザ素子１０の中央位置となるように分割するなどのように、リッジストライプ１１０に影響を与えない位置を分割位置として分割を行う。
【００７８】
又、窒化物系半導体レーザ素子１０に分割するためのチップ幅は、ｎ型ＧａＮ基板１０１に作られた溝１００の周期を基準に適切に決めればよい。更に、このようにして分割されて得られた窒化物半導体レーザ押し１０に対して、ｎ型ＧａＮ１０１の溝１００部分及びその上面に形成された窒化物半導体層を切り落としても構わない。
【００７９】
そして、このようにして分割されることで得られた窒化物系半導体レーザ素子１０はステム上にマウントされ、ワイヤにより外部からｐ電極となるパッド電極１１２ｂ及びｎ電極となるパッド電極１１３ｂに接続される。このステム上にマウントされた窒化物系半導体レーザ素子１０を封止するために、ステム上にキャップが施されることで、半導体レーザ装置として提供される。
【００８０】
このようにトレンチ１１５が形成されたウェハを分割することによって構成される窒化物系半導体レーザ素子１０について、以下の各実施例において、その特性評価を行った。以下の各実施例では、窒化物系半導体レーザ素子１０の構成例と、その構成例における特性評価の結果について、説明する。
【実施例１】
【００８１】
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１０の概略構成は、図５の外観斜視図で示す構成となる。この窒化物系半導体レーザ１０の構成について、その製造工程に即して説明する。
【００８２】
本実施例による窒化物系半導体レーザ１０では、ｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上において、欠陥集中領域１１７上に位置するように、溝１００を４００μｍ間隔で形成する。この溝１００を４００μｍ間隔で形成したｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上に、２．５μｍのｎ型ＧａＮ下部コンタクト層１０２、３．０μｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ下部クラッド層１０３、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但しｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる蒸発防止層１０６、０．５μｍのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ上部クラッド層１０８、及び、ｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９を順に積層した。
【００８３】
続いて、Ｐｄからなるｐ電極１１２ａをｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９の表面に形成した後、上部クラッド層１０８及び上部コンタクト層１０９をエッチングして、幅１．５μｍのリッジストライプ１１０を形成した。このとき、上部クラッド層１０８におけるエッチング底面から蒸発防止層１０６の上面までの残し膜厚Ｌ１が０．０８μｍになるように、エッチングした。そして、このリッジストライプ１１０を、０．２μｍのＳｉＯ2埋込層１１１で埋め込んだ後、Ｍｏ／Ａｕからなるパターニングされたｐ電極となるパッド電極１１２ｂを形成した。その後、更に、分割予定ライン１２５（図４参照）上に、０．２μｍのＳｉＯ2で埋め込まれた３０μｍ角、深さ０．２５μｍのトレンチ１１５を、リッジストライプ１１０から５０μｍ離れた位置に形成した。尚、窒化物系半導体レーザ素子１０の共振器長に相当する分割予定ライン１２５の間隔を、６５０μｍとした。
【００８４】
このようにしてｎ型ＧａＮ基板１０１上に窒化物半導体層が形成されるとともにトレンチ１１５が形成されたウェハを、その裏面側から研磨又は研削して、ウェハを１００μｍ厚に調整した後、ｎ電極１１３ａ及びパッド電極１１３ｂを形成する。そして、ウェハの端にキズ入れして分割予定ライン１２５に沿って劈開することで、共振長の幅を備えるバー状に分割した。この段階で、各窒化物系半導体レーザ素子１０の共振器端面が連続した劈開端面を電子顕微鏡でチェックしたところ、この劈開端面において、活性層１０５付近の段差５１７（図１２〜図１４参照）の発生は観察されなかった。
【００８５】
そして、このように共振器長となる幅のバーに分割されると、分割されたバーの共振器端面の前面及び後面それぞれに低反射コーティング及び高反射コーティングを施した後（図示せず）、ｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００の位置で分割してチップ化することで、窒化物系半導体レーザ素子１０を作製する。この窒化物系半導体レーザ素子１０をステムにマウントすることで半導体レーザ装置を構成して駆動させたところ、この半導体レーザ装置は、閾値電流３０ｍＡ、スロープ効率１．５Ｗ／Ａ、波長４０５ｎｍで発振した。更に、この窒化物系半導体レーザ素子１０を高出力まで駆動させたところ、信頼性を確保するに十分な出力を出すことができ、従来のような活性層１０５付近の平行段差５１７に起因する不良は発生しなかった。
【実施例２】
【００８６】
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１０ａの概略構成は、図６の外観斜視図で示す構成となる。この窒化物系半導体レーザ１０ａの構成について、その製造工程に即して説明する。尚、図６に示す窒化物系半導体レーザ素子１０ａの構成において、図５に示す窒化物系半導体レーザ素子１０と同一の構成部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施例では、実施例１と異なり、トレンチ１１５の代わりに、ストライプ状となるトレンチ１１５ａがウェハ上に形成される。
【００８７】
本実施例による窒化物系半導体レーザ１０ａでは、ｎ型ＧａＮ基板１０１において形成される溝１００の間隔を３００μｍとし、このｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上に、２．５μｍのｎ型ＧａＮ下部コンタクト層１０２、３．０μｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ下部クラッド層１０３、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ｎの量子井戸層とＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎ障壁層（但しｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層１０５、０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる蒸発防止層１０６、０．５μｍのｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ上部クラッド層１０８、およびｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９を順に積層した。
【００８８】
続いて、Ｐｄからなるｐ電極１１２ａを形成した後、溝１００に対して平行となるようにエッチングすることで、ストライプ状の深さ０．２μｍのトレンチ１１５ａを作製した。このとき、トレンチ１１５ａは、３００μｍ間隔の溝１００の中央位置から左右に５μｍ離れた位置に形成し、その幅１５μｍとした。尚、このトレンチ１１５ａは、後の工程における埋込層１１１作製で埋め込まれるため、エッチング直後でのＳｉＯ2による埋め込みは行なわなかった。
【００８９】
このトレンチ１１５ａが形成されたウェハに対して、更にエッチングを施すことで、幅１．５μｍのリッジストライプ１１０を、残し膜厚Ｌ１が０．０８μｍになるよう形成した。このとき、リッジストライプ１１０が形成される位置は、溝１００の間で、且つ、トレンチ１１５ａの間となる位置とし、更には、両側の溝１００の中央で、且つ、両側のトレンチ１１５ａの中央となる位置とした。
【００９０】
そして、形成したリッジストライプ１１０及びトレンチ１１５ａを、０．２μｍのＳｉＯ2埋込層１１１で埋め込んだ。その後、Ｍｏ／Ａｕからなるパターニングされたｐ電極となるパッド電極１１２ｂを形成した。ここで、トレンチ１１５ａは、リッジストライプ１１０を形成する際のドライエッチングにより追加エッチングされ、トレンチ１１５ａ底部の残し膜厚Ｌ２（本実施例では、トレンチ１１５ａ底面における蒸発防止層１０６の上面までの距離）が−０．１２μｍとなった。
【００９１】
このようにしてｎ型ＧａＮ基板１０１上にトレンチ１１５ａを備えた窒化物半導体層が形成されたウェハを、１００μｍ厚に調整した後、ｎ電極１１３ａ及びパッド電極１１３ｂを形成する。そして、ウェハの端にキズ入れして、共振器長となる６００μｍの幅でバー状に分割した。この段階で端面を電子顕微鏡でチェックしたところ、実施例の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様、活性層１０５付近の平行段差の発生は観察されなかった。
【００９２】
そして、分割されたバーの共振器端面の前面及び後面それぞれに低反射コーティング及び高反射コーティングを施した後（図示せず）、ｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００の位置で分割してチップ化することで、窒化物系半導体レーザ素子１０ａを作製する。この窒化物系半導体レーザ素子１０ａをステムにマウントすることで半導体レーザ装置を構成して駆動させたところ、この半導体レーザ装置は、閾値電流３０ｍＡ、スロープ効率１．５Ｗ／Ａ、波長４０５ｎｍで発振した。更に、この窒化物系レーザ素子１０ａを高出力まで駆動させたところ、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様、信頼性を確保するに十分な出力を出すことができ、従来のような活性層１０５付近の平行段差５１７に起因する不良は発生しなかった。
【実施例３】
【００９３】
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１０ｂの概略構成は、図７の外観斜視図で示す構成となる。この窒化物系半導体レーザ素子１０ｂの構成について、その製造工程に即して説明する。尚、図７に示す窒化物系半導体レーザ素子１０ｂの構成において、図５に示す窒化物系半導体レーザ素子１０と同一の構成部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００９４】
本実施例による窒化物系半導体レーザ１０ｂでは、欠陥集中領域と欠陥の少ない領域が交互に４００μｍ間隔で並んだｎ型ＧａＮ基板１０１を用いる。まず、ｎ型ＧａＮ基板１０１の表面上において、約４００μｍ間隔で並んだ欠陥集中領域１１７の両脇に位置するように、幅約５μｍの溝１００を約８０μｍ間隔、約３μｍの深さで形成した。この処理により、溝１００が約８０μｍ間隔と約３２０μｍ間隔のペアとなってウェハ上に繰り返されるようになる。
【００９５】
この溝１００を形成したｎ型ＧａＮ基板１０１の第一主面上に、窒化物系半導体積層構造１５０を形成した。尚、窒化物系半導体積層構造１５０の内容は実施例１の窒化物系半導体層１０２〜１０９と同様である。そして、窒化物波動体積層構造１５０が形成されたｎ型ＧａＮ基板１０１の溝１００近傍の拡大断面図を図８に示す。図８に示すように、溝１００は窒化物系半導体積層構造１５０の作製によっても埋まらず、逆に、最終的な溝の深さが深くなることもあるため、活性層の付近の平行段差を生じやすくなっている。
【００９６】
続いて、図９に示すように、Ｐｄからなるｐ電極１１２ａをｐ型ＧａＮ上部コンタクト層１０９の表面に形成した後、溝１００に対して垂直方向となる分割予定ライン１２５上において、溝１００と平行方向となる幅Ｗ１が５０μｍのストライプ状にドライエッチングし、深さ０．２５μｍのトレンチ１１５を複数設けた。このとき、同一の分割予定ライン１２５上において隣接するトレンチ１１５同士の距離Ｗ２が７０μｍとなるように、トレンチ１１５を設け、隣接するトレンチ１１５の間にリッジストライプ１１０を形成する。尚、トレンチ１１５の間の７０μｍの未エッチング領域は、欠陥の少ない領域に設けられるように調整し、且つ、溝１００から少なくとも５０μｍ以上離れるようにする。これは、溝１００近傍では、窒化物系半導体積層構造１５０に乱れが生じることがあるためである。
【００９７】
このトレンチ１１５が形成されたウェハに対して、更にドライエッチングを施すことによって、溝１００と平行となる幅１．５μｍのリッジストライプ１１０を形成する。このリッジストライプ１１０は、トレンチ１１５が形成されていない７０μｍの未エッチング領域の概略中央に位置するように形成される。又、上部クラッド層１０８におけるエッチング底面から蒸発防止層１０６の上面までの残し膜厚Ｌ１は本実施例では０．０６μｍである。
【００９８】
そして、このリッジストライプ１１０およびトレンチ１１５を、０．２μｍのＳｉＯ2埋込層１１１で埋め込んだ後、Ｍｏ／Ａｕからなるパターニングされたｐ電極となるパッド電極１１２ｂを形成した。ここで、トレンチ１１５は、リッジストライプ１１０を形成する際のドライエッチングにより追加エッチングされ、トレンチ１１５底部の残し膜厚Ｌ２（トレンチ１１５底面から蒸発防止層１０６上面までの距離）がおよそ−０．１９μｍとなっている。
【００９９】
このように形成されたウェハを、１３０μｍ厚に調整した後、ｎ電極１１３ａ及びパッド電極１１３ｂ（図示せず）を形成し、分割予定ライン１２５に沿って劈開することで、共振長となる４１５μｍの幅でバー状に分割した。この段階で、各窒化物系半導体レーザ素子１０の共振器端面が連続した劈開端面を電子顕微鏡でチェックしたところ、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様、活性層１０５付近の平行段差の発生は観察されなかった。
【０１００】
そして、分割されたバーの共振器端面の前面及び後面それぞれに低反射コーティング及び高反射コーティングを施した後（図示せず）、チップ化して窒化物系半導体レーザ素子１０ｂを作製する。この窒化物系半導体レーザ素子１０ｂをステムにマウントすることで半導体レーザ装置を構成して駆動させたところ、この半導体レーザ装置は、閾値電流２５ｍＡ、スロープ効率１．０Ｗ／Ａ、波長４０５ｎｍで発振した。更に、この窒化物系半導体レーザ素子１０ｂを高出力まで駆動させたところ、信頼性を確保するに十分な出力を出すことができ、従来のような活性層１０５付近の平行段差５１７に起因する不良は発生しなかった。
【０１０１】
本実施例の窒化物波形半導体レーザ素子１０ｂは、上述の実施例１及び実施例２の窒化物系半導体レーザ素子１０，１０ａと異なり、ｎ型ＧａＮ基板１０１において、溝１００が欠陥集中領域１１７を含まない領域に設けられている。しかしながら、本実施例の構成であっても、実施例１及び実施例２の窒化物系半導体レーザ素子１０，１０ａと同様、クラックの発生が抑えられ、且つ、レーザの寿命も遜色ないものが得られる。
【実施例４】
【０１０２】
本実施例における窒化物系半導体レーザ素子１０ｃの概略構成は、図１０の外観斜視図で示す構成となる。尚、図１０に示す窒化物系半導体レーザ素子１０ｃの構成において、図５および図７に示す窒化物系半導体レーザ素子１０，１０ｂと同一の構成部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施例では、トレンチ形状１１５の形状は実施例３の形状と同様としている。
【０１０３】
本実施例による窒化物系半導体レーザ１０ｃでは、欠陥集中領域のないｎ型ＧａＮ基板１０１を用い、その溝１００の間隔を２００μｍとする。そして、このようなｎ型ＧａＮ基板１０１に対して、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様にして、窒化物系半導体積層構造１５０を積層する。続いて、実施例３の窒化物系半導体レーザ素子１０ｂを製造する際のものと同様にして、トレンチ１１５及びリッジストライプ１１０を形成した後、パッド電極１１２ｂ，１１３ｂをパターニングする。その後、分割予定ライン１２５に沿って劈開することでバー状に分割し、分割されたバーの共振器端面の前面及び後面それぞれに低反射コーティング及び高反射コーティングを施した後、チップ化して窒化物系半導体レーザ素子１０ｃを作製する。
【０１０４】
このように作成された窒化物系半導体レーザ素子１０ｃの解析を行ったところ、実施例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同様、活性層１０５付近の平行段差の発生は観察されなかった。又、この窒化物系半導体レーザ素子１０ｂをステムにマウントすることで半導体レーザ装置を構成して駆動させたところ、活性層１０５付近の平行段差５１７に起因する不良は発生しなかった。
【０１０５】
尚、実施例３及び実施例４のように、溝１００を欠陥集中領域上に作製しない場合においても、その幅や深さについて、トレンチ１１５を設けたことで設計の自由度が向上しているため、変更可能である。即ち、溝１００の幅及び深さについて、窒化物系半導体層の積層によって溝１００が埋まってしまわない限り、その値を実施例３に挙げた値（幅５μｍ、深さ３μｍ）から変更しても実施例１及び実施例２と同様の効果が得られる。具体的には、溝の幅は２μｍ〜１００μｍ程度、溝の深さは１μｍ程度から１０μｍ程度まで自由に変更しても良い。
【０１０６】
更に、溝１００を形成する工程について、窒化物系半導体積層構造１５０の一部の層を積層した後に行っても良い。特に、活性層１０５を堆積する前に溝１００を形成することによって、上述の実施例１及び実施例２にあげられた効果を一部得ることができる。尚、溝１００には、その底面や側面においても窒化物系半導体層が堆積される。そのため、一部の窒化物系半導体層を積層した後に溝１００を形成した場合には、溝１００の形成後に堆積される窒化物系半導体層によって、溝１００の最終的な断面形状が異なる。しかしながら、このように窒化物系半導体積層構造１５０の一部の層を積層した後に溝１００を形成した場合においても、トレンチ１１５を設けることにより、上述した効果を得ることができる。
【０１０７】
又、トレンチ１１５について、例えば、ウェハを分割の際に分割ラインが分割予定ライン１２５よりずれた場合においても、十分なマージンを持って上述の効果を得るためには、トレンチ１１５の幅Ｗ１は大きい方が良い。即ち、トレンチ１１５の幅Ｗ１を１０μｍ以下とした場合、分割ラインを正確にアライメントすることが難しいために、実際の分割ラインがトレンチ１１５の領域から外れるため、トレンチ１１５を設けることによる効果が十分得られない場合が多く発生する。又、トレンチ１１５の幅Ｗ１を３０μｍとすると、分割については制御できるものの、分割予定ライン１２５に対するマスクアライメントの誤差等を考慮したとき、その歩留まりを落とす危険性がある。逆に、トレンチ１１５の幅Ｗ１を４０μｍ以上とすることで、分割予定ライン１２５に対するマスクアライメントの誤差等の誤差を考慮しても、素子作製上の歩留まりを良くすることができる。
【０１０８】
一方、トレンチ１１５部分に電極１１２ｂが堆積されないように電極領域を確保する場合には、その幅Ｗ１が小さいほうが素子の設計の自由度が向上する。電極１１２ｂに必要な領域の大きさについては、作製したい窒化物系半導体レーザ素子の共振器長によって決まり、共振器長が短いほどトレンチ１１５の幅Ｗ１を小さくする必要がある。例えば、共振器長３００μｍの窒化物系半導体レーザ素子を作製する場合には、トレンチ１１５の幅Ｗ１を６０μｍ以下にすることが好ましい。
【０１０９】
これらの理由により、実施例３及び実施例４のような構成の窒化物系半導体レーザ素子１０ｂ，１０ｃにおいて、トレンチ１１５は、その幅Ｗ１を５０μｍとしたが、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下で設定することが良い。尚、同一の分割予定ライン１２５上において隣接するトレンチ１１５同士の距離Ｗ２（実施例３においては、７０μｍ）は、先に記載のリッジストライプ１１０との関係に従って、自由に設計することが可能である。
【０１１０】
又、上述の各実施例を含み、本発明の窒化物系半導体レーザ素子においては、トレンチ１１５の深さについて、蒸発防止層１０６上面を基準に決定しているが、蒸発防止層１０６が存在しない場合には、活性層１０５上面を基準にすることができる。更に、窒化物系半導体レーザ素子１０の構成について、窒化物系半導体積層構造１５０をエッチングしない領域をリッジの両脇に残した、Ｗチャネル形状としても良い。このような構成とすることによって、製造プロセス中にリッジストライプ１１０にダメージを与えることを防止できる効果がある。この場合においても、溝１００とリッジストライプ１１０との間にトレンチ１１５を設ければ良い。
【０１１１】
このような本発明の窒化物系半導体レーザ素子の効果は、ミクロンオーダーの段差としてウェハに設けられた溝の例に留まらず、ｎ電極を上面から取る場合に設けられる段差や、その他、窒化物半導体層の成長に必要な種々の段差に対しても得られる。よって、窒化物半導体基板に限らず、サファイア基板などの窒化物半導体基板以外の基板に窒化物半導体層を成長させた窒化物系半導体レーザ素子においても、その成長過程でウェハ表面に生じる段差による影響を低減して、劈開したときに共振器端面における段差の発生を抑制することができる。逆に、段差がなくても基板に欠陥集中領域が存在した場合にも効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、光ピックアップなどの様々な光源装置に使用される半導体レーザ装置に適用することができる。即ち、例えば、ＦＦＰ等の光学特性の制御に係る制約は弱いものの、出力が数Ｗと大変な高出力である、照明用のブロードエリア半導体レーザ装置に対しても、本発明の窒化物系半導体レーザ素子を適用することができる。即ち、このブロードエリア半導体レーザ装置は、高出力であるために窒化物系半導体レーザ素子の共振器端面にかかる負担が大きくなり、本発明の窒化物系半導体レーザ素子のように、共振器端面に段差がないことが必須である。従って、ブロードエリア半導体レーザ装置に用いられる窒化物系半導体レーザ素子のリッジストライプ脇にトレンチを設け、段差を防止すると信頼性向上が期待できる。このブロードエリア半導体レーザ装置においては、窒化物半導体レーザ素子のリッジストライプ幅を５〜１００μｍとすれば良い。
【０１１３】
又、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、上述したリッジ型のストライプ状導波路を持つ窒化物系半導体レーザ素子だけでなく、このリッジ型以外にもＢＨ型やＲｉＳ型等のストライプ状導波路を持つ窒化物系半導体レーザ素子においても適用することも可能である。尚、ＢＨ型となる窒化物系半導体レーザ素子の場合は、蒸発防止層上面からトレンチの底部までの残し膜厚を−０．３μｍ〜０．０５μｍの範囲とすれば良い。更に、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、上述した構成におけるｐ型およびｎ型を反転してｎ型半導体側に導波路を作製するものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】は、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ断面図である。
【図２】は、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ断面図である。
【図３】は、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ上面図である。
【図４】は、本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ断面図である。
【図５】は、本発明の実施例１に係る窒化物系半導体レーザの外観斜視図である。
【図６】は、本発明の実施例２に係る窒化物系半導体レーザの外観斜視図である。
【図７】は、本発明の実施例３に係る窒化物系半導体レーザの外観斜視図である。
【図８】は、窒化物波動体積層構造が形成されたｎ型ＧａＮ基板の溝近傍の拡大断面図である。
【図９】は、本発明の実施例３に係る窒化物系半導体レーザ素子の製造工程を説明するためのウェハ上面図である。
【図１０】は、本発明の実施例４に係る窒化物系半導体レーザの外観斜視図である。
【図１１】は、従来技術の窒化物系半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図１２】は、図１１の窒化物系半導体レーザ素子におけるリッジストライプ部分の拡大模式図である。
【図１３】は、図１２のリッジストライプ部分のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】は、図１１の窒化物系半導体レーザ素子における劈開面全体の状態を示す模式図である。
【図１５】は、図１１の窒化物系半導体レーザ素子におけるリッジストライプを作製した際のエッチング底面と蒸発防止層上面との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，１０ａ，５０    窒化物系半導体レーザ素子
１０１，５０１    ｎ型ＧａＮ基板
１０２，５０２    下部コンタクト層
１０３，５０３    下部クラッド層
１０４，５０４    下部ガイド層
１０５，５０５    活性層
１０６，５０６    蒸発防止層
１０７，５０７    上部ガイド層
１０８，５０８    上部クラッド層
１０９，５０９    上部コンタクト層
１１０，５１０    リッジストライプ
１１１，５１１    埋込層
１１２ａ，５１２    ｐ電極
１１２ｂ，１１３ｂ    パッド電極
１１３ａ，５１３    ｎ電極
１１５    トレンチ
１１６    保護膜
５１７    段差
【図１】
2007180522.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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