(57)【要約】【課題】窒化物系半導体レーザ素子の長寿命化を図る。【解決手段】窒化物系半導体レーザ素子１は、活性層３０と、活性層３０の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層２０と、活性層３０の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層４０と、を備える。ｐ型窒化物半導体層４０を構成する層４１〜４４のうち、活性層３０に最も近い層４１において、水素濃度がアクセプタ原子の濃度の７％以上となっている。【選択図】図１
2013165094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、
前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、
を備える窒化物系半導体レーザ素子であって、
前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層において、水素濃度がアクセプタ原子の濃度の７％以上であ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】
前記アクセプタ原子はマグネシウムであ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】
活性層と、
前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、
前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、
を備える窒化物系半導体レーザ素子であって、
前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層の水素濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上であることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
活性層と、前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、を備える窒化物系半導体レーザ素子を製造する方法であって、
前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層において、以下の要件（１）又は（２）が満足されるように水素濃度を調整する工程を含むこと特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
（１）水素濃度がアクセプタ原子の濃度の７％以上である。
（２）水素濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上である。
【請求項５】
前記窒化物系半導体レーザ素子には、ストライプ状の光導波路が設けられ、
前記水素濃度を調整する工程は、前記ｐ型窒化物半導体層を積層した後であって前記光導波路を形成するための工程の前に行われることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記窒化物系半導体レーザ素子には、ストライプ状の光導波路が設けられ、
前記水素濃度を調整する工程は、前記光導波路を形成するための工程の後に、水素を含む雰囲気内で熱処理を行う工程であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記アクセプタ原子はマグネシウムであることを特徴とする請求項４から６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。
【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。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族元素であるＡｌ、ＧａまたはＩｎ等と、Ｖ族元素であるＮとの化合物である窒化物半導体は、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などの半導体材料として期待され、種々の応用が試みられてきた。例えば、窒化物系半導体レーザ素子は、光ディスクドライブなどの光学式情報記録装置の光源として用いられている。窒化物系半導体レーザ素子は、近年、ＧａＮ基板の採用や結晶成長技術の向上、素子構造の工夫やウェハプロセス技術の改善などにより、信頼性の確保とコストの低減が行われ、商品として市場を形成するに至っている。
【０００３】
一方、窒化物半導体は、その発振波長の短さから、蛍光体の励起光源としての期待も高い。このような用途の代表例として、窒化物半導体を用いた白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が挙げられる。近年においては、指向性や大出力を必要とするライトや、ＴＶなどの次世代用途として、窒化物半導体で構成される大出力レーザを用いることが注目を集めている。
【０００４】
このような励起光源に対して求められる寿命は、光学式情報記録装置の光源に対して求められる寿命に比べて桁違いに長い。例えば、光学式情報記録装置の光源に対して求められる寿命が数千時間から１万時間程度であるのに対して、このような励起光源に対して求められる寿命は数万時間〜１０万時間である。また、このような励起光源は、大出力が必要とされる。このため、このような励起光源においては、素子の放熱性などを改善して信頼性を高めることが重要となる。
【０００５】
例えば、特許文献１に放熱性を改善した窒化物系半導体レーザ装置の従来例を見ることができる。図８は、従来の窒化物系半導体レーザ素子を簡略化して示した斜視図である。図８に示すように、従来の窒化物系半導体レーザ素子１００では、基板１０１上に、レーザ発振に必要な窒化物系半導体からなる積層構造１０２が形成されている。この積層構造１０２には、ストライプ状（細長状）の発振領域（光導波路）１０３が形成され、ストライプ状の発振領域１０３は積層構造１０２に埋め込まれている。積層構造１０２の上面上には、ｐ側オーミック電極１０４が形成されている。ｐ側オーミック電極１０４の上には、ストライプ状の発振領域１０３の上の部分に沿って複数のワイヤ１０５が接続されている。この構成では、発振領域１０３で発生した熱を、複数のワイヤ１０５を介して効率的に放熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６１８９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明者らは、図８に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子１００と同様の窒化物系半導体レーザ素子を複数作製し、これらに対して信頼性試験を行った。この信頼性試験によって、良好な静特性を持っており、素子の発熱が小さいと思われるものであるにもかかわらず、百時間程度のごく短期間で壊れてしまうものが存在することがわかった。このような素子は、励起光源として求められる寿命数万時間〜１０万時間に対して極めて短い寿命しか有さないために、励起光源としての使用等を想定すると、寿命を長くすることが望まれる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上記のような、静特性が良好であっても寿命の短い素子が形成されることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、活性層と、前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、を備える窒化物系半導体レーザ素子であって、前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層において、水素濃度がアクセプタ原子の濃度の７％以上である構成（第１の構成）になっている。
【００１０】
上記第１の構成の窒化物系半導体レーザ素子において、前記アクセプタ原子はマグネシウムである構成（第２の構成）としてもよい。なお、アクセプタ原子は、マグネシウムに限定されず、例えば亜鉛等としてもよい。
【００１１】
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、活性層と、前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、を備える窒化物系半導体レーザ素子であって、前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層の水素濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上である構成（第３の構成）になっている。
【００１２】
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の製造方法は、活性層と、前記活性層の一方面側に設けられるｎ型窒化物半導体層と、前記活性層の他方面側に設けられるｐ型窒化物半導体層と、を備える窒化物系半導体レーザ素子を製造する方法であって、前記ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、前記活性層に最も近い層において、以下の要件（１）又は（２）が満足されるように水素濃度を調整する工程を含むこと特徴とする構成（第４の構成）になっている。
（１）水素濃度がアクセプタ原子の濃度の７％以上である。
（２）水素濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上である。
【００１３】
上記第４の構成の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、前記窒化物系半導体レーザ素子には、ストライプ状の光導波路が設けられ、前記水素濃度を調整する工程は、前記ｐ型窒化物半導体層を積層した後であって前記光導波路を形成するための工程の前に行われる構成（第５の構成）としても構わない。
【００１４】
また、上記第４の構成の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、前記窒化物系半導体レーザ素子には、ストライプ状の光導波路が設けられ、前記水素濃度を調整する工程は、前記光導波路を形成するための工程の後に、水素を含む雰囲気内で熱処理を行う工程である構成（第６の構成）としても構わない。
【００１５】
上記第４から第６のいずれかの構成の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、前記アクセプタ原子はマグネシウムである構成（第７の構成）としてもよい。なお、アクセプタ原子は、マグネシウムに限定されず、例えば亜鉛等としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法によると、窒化物半導体層内に極微量に存在する水素が、素子の劣化の原因となる結晶欠陥を不活性化することが期待される。この結果、窒化物系半導体レーザ素子の寿命が短くなることが防止され、素子の信頼性が向上することが期待される。
【００１７】
すなわち、本発明によると、寿命の短い窒化物系半導体レーザ素子が形成されなくなるために、窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりが向上して、製造に要するコストが低下することが期待される。また、本発明によると、寿命の短い窒化物系半導体レーザ素子が市場に流出する可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成を示す概略斜視図
【図２】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図３】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図４】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図５】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図６】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図７】本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法について説明するための概略断面図
【図８】従来の窒化物系半導体レーザ素子を簡略化して示した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法について図面を参照しながら説明するが、その前に、本発明者が種々の検討を行うことによって得た知見について説明しておく。
【００２０】
＜種々の検討から得た知見＞
本発明者は、上述した静特性が良好であるにも関わらず、信頼性が十分ではなかった（想定した時間より寿命が短かった）窒化物系半導体レーザ素子の解析を試みた。
【００２１】
静特性が良好であるにも関わらず信頼性の低い素子（窒化物系半導体レーザ素子）は、信頼性に問題が無い素子と比べて動作電圧が低いことがわかった。具体的には、上述した信頼性の低い素子は、微分抵抗が信頼性に問題が無い素子と比べて５〜１０％程度小さいという特色を有していた。
【００２２】
半導体中のキャリアの状態を確認することが可能な走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、静特性が良好であるにも関わらず信頼性の低い素子を観察した。このような素子では、活性層を中心とした層内に劣化が観察された。また、同様に形成した素子の駆動前（信頼性試験を行う前）の状態を確認したところ、ｐ型窒化物半導体層のコントラストがはっきりしているように観察された。
【００２３】
上述した２つの結果から、信頼性の低下した窒化物系半導体レーザ素子では、直列抵抗成分を構成する要素の内、ｐ型窒化物半導体層の抵抗が低くなっていることが予想できる。ただし、ｐ型窒化物半導体層の抵抗が低く、動作電圧が低くなっているにも関わらず、信頼性が低いという現象は、通常考えられる常識とは逆である。このために、信頼性の低下した素子では、なんらかの未知のメカニズムが働いたことが考えられる。このメカニズムとして、以下のようなモデルが考えられた。
【００２４】
窒化物系半導体においては、ｐ型伝導を実現するために、アクセプタ（例えばマグネシウム（Ｍｇ）等）に対して結合している水素（Ｈ）を除去する必要がある。Ｈはアクセプタ原子を不活性化し、正孔（ホール）の放出を阻害するためである。この目的のために、電子線照射や熱処理を加えることでＨを除去する方法が知られている（例えば非特許文献１や２参照）。Ｈが少ないほど、窒化物系半導体の導電率は上昇する。よって、窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧を低減させようとすれば、Ｈの除去を徹底的に行うことが、その方策の第一となる。
非特許文献１：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２８（１９８９）Ｌ２１１２．
非特許文献２：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３０（１９９１）Ｌ１７０５．
【００２５】
一方、Ｈは、窒化物系半導体中の欠陥と結びつくことも報告されている（例えば、非特許文献３参照）。Ｈが欠陥と結びついていれば、その欠陥は電気的に不活性である上に、拡散等で移動することも阻害され得る。
非特許文献３：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７（２０００）１４９９．
【００２６】
上記の事情を考慮すると、半導体レーザ素子の動作電圧低減を目的としてＨを除去していくと、結晶中に存在している、極微量の結晶欠陥を不活性化していたＨまでもが除去されてしまい、欠陥が自由に拡散できるようになると考えられる。そして、半導体レーザ素子の駆動に伴い、熱勾配による拡散やキャリアの注入によるマイグレーション等の要因で、半導体レーザ素子を構成する半導体層の一部に欠陥が集積することが考えられる。その結果、半導体層中でレーザ光の吸収が発生して、その吸収が熱を発生させるという現象が発生し、半導体レーザ素子の信頼性が低下する（寿命が短くなる）という事態に至ることが考えられる。換言すると、信頼性低下の防止のためには、Ｈ濃度が一定量以上残ることが必要であると考えられた。
【００２７】
＜実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の構成＞
本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子は、上記モデルを考慮して、動作電圧を低減させた上でも信頼性が低下しない（寿命が短くならない）ように設計されている。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子１の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態の半導体レーザ素子１は、その表面１０ａにｎ型窒化物半導体層２０と、活性層３０と、ｐ型窒化物半導体層４０と、が設けられる基板１０を備える。基板１０は、例えば約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板とできる。活性層３０は、本発明の活性層の一例である。ｎ型窒化物半導体層２０は、本発明のｎ型窒化物半導体層の一例である。ｐ型窒化物半導体層４０は、本発明のｐ型窒化物半導体層の一例である。
【００２９】
なお、基板材料は、ＧａＮに限定されるものではなく、例えば、ＩｎＮ、ＡｌＮ、或いは、ＧａＮ、ＩｎＮ、及びＡｌＮのうちから２つ以上を選択して得られる混晶半導体等であっても構わない。また、基板材料は、例えば、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、又は、窒化物以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物（例えばＧａＡｓ、ＧａＰ等）等でも構わない。
【００３０】
ｎ型ＧａＮ基板１０の（０００１）面上に設けられるｎ型窒化物半導体層２０は、下部コンタクト層２１、下部クラッド層２２、及び、下部ガイド層２３を含む構成とできる。基板１０上に形成される下部コンタクト層２１は、約０．１μｍ〜約１０μｍ（例えば約４μｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮで構成できる。下部コンタクト層２１上に設けられる下部クラッド層２２は、約０．５μｍ〜約３．０μｍ（例えば約２μｍ）の厚みを有するｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎで構成できる。下部クラッド層２２上に設けられる下部ガイド層２３は、０〜約０．２μｍ（例えば約０．１μｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮで構成できる。
【００３１】
活性層３０は、下部ガイド層２３上に形成されている。この活性層３０は、例えば、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎで構成される３つの量子井戸層（不図示）と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（但しｘ１＞ｘ２）で構成される４つの障壁層（不図示）とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する構成とできる。この場合において、量子井戸層は、例えば約４ｎｍの厚みを有するＩｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（ｘ１＝０．０５〜０．１）で構成され、障壁層は、例えば約８ｎｍの厚みを有するＩｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（ｘ２＝０〜０．０５）で構成されてよい。
【００３２】
活性層３０上に設けられるｐ型窒化物半導体層４０は、蒸発防止層４１、上部ガイド層４２、上部クラッド層４３、及び上部コンタクト層４４を含む構成とできる。活性層３０上に形成される蒸発防止層４１は、０〜約０．０２μｍ（例えば約０．０１μｍ）の厚みを有するｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎで構成できる。蒸発防止層４１上に形成される上部ガイド層４２は、０〜約０．２μｍ（例えば０．０１μｍ）のｐ型ＧａＮで構成できる。上部ガイド層４２上に形成される上部クラッド層４３は、凸部と、凸部以外の平坦部とを有する構成とされ、ｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎで構成できる。上部クラッド層４３の凸部上に形成される上部コンタクト層４４は、約０．０１μｍ〜約１．０μｍ（例えば０．０５μｍ）の厚みを有するｐ型ＧａＮで構成できる。
【００３３】
なお、上部クラッド層４３の凸部と、上部コンタクト層４４とによって、共振器端面７０と直交する方向に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部４５が形成されている。ここで、共振器端面９０は、レーザ光が出射される光出射面９０ａと、光出射面９０ａと反対側の位置にある光反射面９０ｂとによって構成される。
【００３４】
リッジ部４５の両脇には、埋め込み層５０が形成されている。この埋め込み層５０は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２等の絶縁性材料で形成できる。このような構成によって、水平及び垂直横モードの光閉じ込めを行うことができる。リッジ部４５の下方に位置する、活性層３０のストライプ状の部分が、ストライプ状の光導波路８０に該当する。
【００３５】
上部コンタクト層４４及び埋め込み層５０の上には、リッジ部４５の上面からキャリアを注入するためのｐ側電極６０が形成されている。このｐ側電極６０は、上部コンタクト層４４の一部を覆うように形成されており、上部コンタクト層４４に対してオーム性接触している。ｐ側電極６０としては、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕといった金属や、これらの金属を含む積層体を使用できる。
【００３６】
基板１０の裏面１０ｂには、基板下からキャリアを注入するためのｎ側電極７０が形成されている。このｎ側電極７０は、基板１０に対してオーム性接触されている。ｎ側電極７０としては、例えばＨｆ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｗといった金属や、これらの金属を含む積層体を使用できる。
【００３７】
以上のように構成される半導体レーザ素子１を、例えばリードフレームやステム等にマウントしてワイヤ形成することによって半導体レーザ装置が得られる。
【００３８】
ところで、本実施形態の半導体レーザ素子１には、その寿命が短くなることを防止する工夫が施されている。具体的には、ｐ型窒化物半導体層４０を構成する層４１〜４４のうち、少なくとも活性層３０に最も近い層４１（本実施形態では蒸発防止層）において、水素（Ｈ）濃度が所定量以上となるように調整している。
【００３９】
上述した信頼性に関する検討の一環として、信頼性に問題が無い半導体レーザ素子について、２次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）を用いた水素（Ｈ）濃度及びマグネシウム（Ｍｇ）濃度の測定が行われた。なお、Ｍｇは、ｐ型窒化物半導体層に含まれるアクセプタ原子である。
【００４０】
この測定の結果、ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、活性層に最も近い層のＨ濃度は８×１０１７ｃｍ−３であり、Ｍｇ濃度は７×１０１８ｃｍ−３であった。これより、Ｈ量を除去した残余のＭｇ量は、６．２×１０１８ｃｍ−３（＝７×１０１８−８×１０１７）と見積もられる。
【００４１】
信頼性が低下した半導体レーザ素子においては、上述のように、直列抵抗が５〜１０％減少している。ここで、Ｈ量を除去した残余のＭｇ量が直列抵抗に反比例すると仮定すると、信頼性が低下した半導体レーザ素子では、３．１２×１０１７ｃｍ−３（＝６．２×１０１８×０．０５）〜６．２×１０１７（＝６．２×１０１８×０．１）ｃｍ−３だけ、Ｍｇ量が増加したと考えられる。
【００４２】
Ｍｇ量の増加が、Ｍｇに対して結合していたＨ量の減少によるものであるとの考えから、５％の抵抗減少が見られた半導体レーザ素子では、ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、活性層に最も近い層のＨ量は４．８８×１０１７（＝８×１０１７−３．１２×１０１７）ｃｍ−３程度と見積もられる。５％の抵抗減少が見られた半導体レーザ素子でも信頼性に問題があったことから、ｐ型窒化物半導体層を構成する層のうち、活性層に最も近い層のＨ濃度は、５．０×１０１７ｃｍ−３以上であるのが望ましいと考えられる。また、別の言い方をすると、Ｈ濃度は、Ｍｇ濃度の７％（＝４．８８×１０１７÷（７×１０１８）×１００）以上であるのが望ましいと考えられる。
【００４３】
そこで、本実施形態の半導体レーザ素子１では、ｐ型窒化物半導体層４０を構成する層４１〜４４のうち、活性層３０に最も近い（活性層３０に隣接する）蒸発防止層４１において、Ｈ濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上となるか、或いは、Ｈ濃度がアクセプタ原子（Ｍｇ）濃度の７％以上となるように調整している。
【００４４】
なお、本発明者の検討結果から、半導体レーザ素子１の信頼性（寿命）に大きな影響を与えるのは、ｐ型窒化物半導体層４０のうち、活性層３０に最も近い層であると予想された。このため、本実施形態では、少なくとも蒸発防止層４１のＨ濃度が上述した所定量以上となるように調整しているが、ｐ型窒化物半導体層４０を構成する他の層についても、同様にＨ濃度を調整しても構わない。
【００４５】
また、上述の活性層３０に最も近い層（蒸発防止層４１）のＨ濃度を大きくし過ぎると、直列抵抗が大きくなって、半導体レーザ素子１の駆動電圧が上昇して、素子不良が発生する可能性がある。このために、Ｈ濃度の上限値を設けるのが好ましい。例えば、アクセプタ原子であるＭｇ濃度の半分より小さい濃度とするのが好ましく、更にはＭｇ濃度の２０％以下とするのが好ましい。例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３である場合において、Ｈ濃度は５×１０１８ｃｍ−３（Ｍｇ濃度の半分）より小さくするのが好ましく、２×１０１８ｃｍ−３以下（Ｍｇ濃度の２０％以下）とするのが更に好ましい。
【００４６】
以上のように構成される半導体レーザ素子１では、窒化物半導体層内に極微量の水素（Ｈ）が適度に残留しているために、半導体レーザ素子１の劣化原因となる結晶欠陥の不活性化が適度になされることが期待される。そして、その結果として、半導体レーザ素子１の寿命が短くなることを防止して、素子の信頼性が向上されることが期待される。
【００４７】
＜実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子の製造方法＞
次に、図２〜図７を参照しながら、本実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１の製造方法について説明する。なお、図２から番号が大きくなるにつれて、順次、最終製品（半導体レーザ素子）へと近づいていく。
【００４８】
基板１０上に設けられる窒化物半導体層の形成には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を利用した既知の手法が使用できる。図２に示すように、基板１０の表面１０ａ上に、下部コンタクト層２１、下部クラッド層２２、下部ガイド層２３を順次成長させる。そして、下部ガイド層２３の上に、４つの障壁層（不図示）と、３つの量子井戸層（不図示）と、を交互に成長させて活性層３０を得る。続いて、活性層３０の上に、蒸発防止層４１、上部ガイド層４２、上部クラッド層４３、上部コンタクト層４４を順次成長させる。
【００４９】
次に、例えば低速電子線照射（ＬＥＥＢＩ；Low-Energy Electron Beam Irradiation）処理や熱処理によって、ｐ型窒化物半導体層（蒸発防止層４１、上部ガイド層４２、上部クラッド層４３、上部コンタクト層４４で構成される）のＨ濃度調整を行う。特に、活性層３０に最も近い（隣接する）層である蒸発防止層４１のＨ濃度が、所定量以上となるようにＨ濃度の調整を行う。ここで言う所定量以上は、Ｈ濃度が５．０×１０１７ｃｍ−３以上か、或いは、Ｈ濃度がアクセプタ原子（Ｍｇ）濃度の７％以上となることを指している。例えば、ＬＥＥＢＩ処理の照射エネルギーや照射時間を調整したり、熱処理の温度や時間を調整したりすることで、Ｈ濃度の調整は行える。
【００５０】
続いて、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、図３に示すように、上部コンタクト層４４上に、共振器端面９０（図１参照）に垂直な方向（図３の紙面に垂直な方向）に延びるストライプ状のレジスト２を形成する。そして、例えば反応性エッチング法を用いて、図４に示すように、レジスト２をマスクとして上部クラッド層４３の途中の深さまでエッチングを行う。これにより、上部クラッド層４３の凸部と、上部コンタクト層４４とによって構成されるリッジ部４５が得られる。そして、リッジ部４５の形成により、その下方に、ストライプ状の光導波路８０（図１参照）が得られる。
【００５１】
次に、図５に示すように、リッジ部４５上にレジスト２を残した状態で、例えばスパッタ法により、例えば約０．１μｍ〜約０．３μｍ（例えば約０．１５μｍ）の厚みを有する埋め込み層（例えばＳｉＯ２層）５０を形成し、リッジ部４５の側面を埋め込む。この後、レジスト２を除去することによって、図６に示すように、上部コンタクト層４４の上面（リッジ部４５の上面）を露出させる。
【００５２】
次に、図７に示すように、フォトリソグラフィ技術及び蒸着法の組み合わせ等によって、パターン化されたｐ側電極６０を形成する。また、基板１０の裏面１０ｂに、例えば蒸着法等によってｎ側電極７０を作成する。ｎ側電極７０の形成前に、基板１０の厚みを適宜調整してもよい。基板１０は、後に分割し易いように、研磨等によって約８０μｍ〜約１５０μｍ（例えば１００μｍ）としてよい。
【００５３】
以上のように構成された半導体レーザ素子１を例えばステム（不図示）上にマウントして、ワイヤ形成を行った後にＣＡＮに封止することで、例えばＣＡＮパッケージタイプの半導体レーザ装置が得られる。
【００５４】
なお、ｐ型窒化物半導体層のＨ濃度の調整方法は、上述の方法に限定されるものではない。例えば、ＭＯＣＶＤ成長による上部コンタクト層４４の形成後、降温過程を工夫する（例えば、降温時の温度やガス雰囲気を調整する）ことによっても、Ｈ濃度の調整は行える。また、以上では、光導波路８０を形成するための工程（ここではリッジ部４５の形成工程）の前にＨ濃度の調整を行う構成としたが、光導波路８０を形成するための工程を行った後に、水素（Ｈ）を含む雰囲気（例えばアンモニア等を利用して得られる雰囲気）に素子を晒す等の手法によって、Ｈ濃度の調整を行ってもよい。
【００５５】
＜その他＞
なお、以上に示した実施形態は、本発明の例示にすぎず、本発明の適用範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、以上に示した実施形態では、ｐ型窒化物半導体層に含まれるアクセプタ原子がＭｇである場合を示したが、例えばＺｎ等の他のアクセプタ原子がｐ型窒化物半導体層に含まれる（ドープされる）場合にも、本発明の適用が可能である。
【００５７】
また、以上においては、半導体レーザ素子の構造や導電型は例示にすぎず、適宜変更してよい。例えば、以上では、半導体レーザ素子１がリッジ型のレーザ構造を有する構成とした。しかし、本発明の適用範囲は、この構成に限定されるものではない。例えば、リッジ型以外のＢＨ（Buried Heterostructure）型のレーザ構造を有する半導体レーザ素子等にも、本発明の適用は可能である。また、半導体レーザ素子の導電型について、ｐ型とｎ型とを上述した構成に対して反転したものに対しても、本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１  窒化物系半導体レーザ素子
２０  ｎ型窒化物半導体層
３０  活性層
４０  ｐ型窒化物半導体層
４１  蒸発防止層（活性層に最も近い層）
８０  ストライプ状の光導波路
【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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