(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッジ形状のストライプと、該ストライプの側面に形成された絶縁膜と、前記ストライプ上に設けられたｐ電極及びｐパッド電極と、前記ストライプの長さ方向に垂直な方向に設けられた共振器面とを有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記ｐ電極は、前記ストライプの上面から側面に連続して形成され、ストライプの側面において絶縁膜を介して形成され、
前記ｐパッド電極は、前記ｐ電極よりも広い幅で形成され、
ｐパッド電極は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及びＰｔの一種以上を含む第１の薄膜層と、該第１の薄膜層上にストライプ長さより短い長さで、かつ第１の薄膜層より狭い幅で形成された金属を含む第２の薄膜層とから少なくとも形成され、
第１の薄膜層の端面は、劈開面からなる共振面を形成することによって設けられ、
前記第２の薄膜層には、ワイヤーがボンディングされていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１の薄膜層が、１００〜５０００オングストロームの範囲である請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第２の薄膜層は、少なくとも一方の端面が劈開面と一致しないように形成されている請求項１又は請求項２記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第１の薄膜層と前記第２の薄膜層の間に、第２の薄膜層の拡散を抑制できるバリア層となる第３の薄膜層を有する請求項１乃至請求項３記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第３の薄膜層は、前記第２の薄膜層とほぼ同一の大きさである請求項４記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記第１の薄膜層と前記第３の薄膜層は、同一材料からなる請求項４又は請求項５記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記第１の薄膜層は、前記ｐ電極全面を覆って形成されてなる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板上に形成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記p電極は、前記絶縁膜及び前記ストライプの最上層であるｐ側コンタクト層の上に形成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記第１の薄膜層は、前記第２の薄膜層よりも良好に劈開可能である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記第２の薄膜層は、Ａｕ又はＡｌを含む請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記第３の薄膜層は、Ｐｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上の材料を用いる請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記共振面は、前記窒化物半導体基板のＭ面で劈開して形成される請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記窒化物半導体基板の裏面にｎ電極が形成される請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記絶縁膜は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物からなることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は窒化物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなるレーザ素子に関し、特に放熱性の向上する窒化物半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物半導体レーザ素子の実用化のために多くの研究開発が行われており、種種の窒化物半導体レーザ素子が知られている。
例えば、本発明者等は、実用可能なレーザ素子として、Jpn．J．Appl．Phys．Vol．37(1998）pp．L309−L312、Part2、No．3B、15  March  1998に、サファイア基板上部に、部分的に形成されたＳｉＯ2膜を介して選択成長されたｎ−ＧａＮよりなる窒化物半導体基板の上に、レーザ素子構造となる窒化物半導体層を複数積層し、サファイア基板を除去して、劈開により共振面を形成することにより、室温での連続発振１万時間以上を可能とする窒化物半導体レーザ素子を発表した。
図７に、前記Ｊ.Ｊ.Ａ.Ｐ.に示されるレーザ素子と同様の模式的断面図を示した。この図７に示されるように、ｐ−ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層からｐ−Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎ／ＧａＮの超格子構造よりなるｐ側クラッド層まで部分的にエッチングして形成されたリッジ形状のストライプを有し、このストライプ上部にｐ電極が形成され、劈開により共振面を形成してなる窒化物半導体レーザ素子である。更にこのレーザ素子は、ｐ電極を覆うようにｐパッド電極が形成されている。
【０００３】
ｐパッド電極は、実質的なｐ電極の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディングまたはダイレクトボンディングできるようにし、さらにボンディング時の応力による衝撃で素子内に欠陥が発生するのを防止している。また、ｐパッド電極は、窒化物半導体レーザ素子に発生した熱を、放散させたり、吸熱材料に伝導させ放散させたりしている。レーザ素子は、駆動中に発生する熱により劣化し易くなるため、熱の放散がより良好となれば、寿命特性をより向上させることができる。
【０００４】
ｐパッド電極の形成されたレーザ素子として、例えば、本出願人は、特開平１０−９３１８６号公報の図４の平面図に、ストライプ状のｐ電極上に、ＡｕとＮｉからなるｐパッド電極が、ｐ電極と垂直に劈開して形成された劈開面に達しない大きさで形成されてなるレーザ素子を開示している。このようにｐパッド電極がｐ電極上に形成され、ｐ電極の表面積を実質的に広げているので、良好なボンディングに加え、ｐパッド電極を介してレーザ素子で発生する熱の放散が行われる。
しかしながら、上記特開平１０−９３１８６号公報の図４に示されているレーザ素子は、ｐパッド電極を上部に有するｐ電極の部分ではｐパッド電極を介して熱の放散が良好に行われるが、ｐパッド電極を上部に有していない劈開面付近のｐ電極の部分では熱の放散が行われ難く、寿命特性のさらなる向上を達成するためにはあまり好ましくない。
【０００５】
これに対して、本出願人は、特開平１０−７５００８号公報の図２の斜視図に示されるように、ストライプ状のｐ電極全面を覆うように、ＡｕとＮｉからなるｐパッド電極が形成されてなるレーザ素子を開示している。このようにｐ電極を全てｐパッド電極で覆って形成すると上記特開平１０−９３１８６号公報に記載のレーザ素子に比べ、ｐパッド電極を介して熱を放散し易くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−７５００８号公報に記載のレーザ素子は、ｐパッド電極を構成するＡｕの劈開性が悪く、共振面を劈開により形成すると、ｐパッド電極が良好に劈開されず、劈開面付近のｐパッド電極がｐ電極等から剥がれて浮いたような状態となったり、さらに浮いた状態のｐパッド電極の劈開面がギザギザにちぎれたような状態となる場合がある。ｐパッド電極が劈開面付近で浮いたように剥がれると、ｐ電極に接していない部分が生じ、レーザ素子で発生する熱をｐパッド電極に伝導させにくくなる。また、ｐパッド電極の劈開面がギザギザにちぎれたようになっていると、熱の放散の低下に加えて、ギザギザにちぎれた部分のｐパッド電極が劈開面で折れ曲がり、共振面を覆う場合があり、レーザ光が発振できにくくなる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、レーザ素子の実用性の更なる向上のために寿命特性をより良好とさせるべく、共振面を劈開により形成する際の劈開性が良く、接着性が良好なｐパッド電極を有する放熱性の良好な窒化物半導体レーザ素子を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の目的は、下記（１）〜（１６）の構成により達成することができる。
（１）リッジ形状のストライプと、該ストライプの側面に形成された絶縁膜と、前記ストライプ上に設けられたｐ電極及びｐパッド電極と、前記ストライプの長さ方向に垂直な方向に設けられた共振器面とを有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記ｐ電極は、前記ストライプの上面から側面に連続して形成され、ストライプの側面において絶縁膜を介して形成され、
前記ｐパッド電極は、前記ｐ電極よりも広い幅で形成され、
ｐパッド電極は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及びＰｔの一種以上を含む第１の薄膜層と、該第１の薄膜層上にストライプ長さより短い長さで、かつ第１の薄膜層より狭い幅で形成された金属を含む第２の薄膜層とから少なくとも形成され、
第１の薄膜層の端面は、劈開面からなる共振面を形成することによって設けられ、
前記第２の薄膜層には、ワイヤーがボンディングされていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
（２）  前記第１の薄膜層が、１００〜５０００オングストロームの範囲である前記（１）記載の窒化物半導体レーザ素子。
（３）  前記第２の薄膜層は、少なくとも一方の端面が劈開面と一致しないように形成されている前記（１）又は（２）記載の窒化物半導体レーザ素子。
（４）  前記第１の薄膜層と前記第２の薄膜層の間に、第２の薄膜層の拡散を抑制できるバリア層となる第３の薄膜層を有する前記（１）乃至（３）記載の窒化物半導体レーザ素子。
（５）  前記第３の薄膜層は、前記第２の薄膜層とほぼ同一の大きさである前記（４）記載の窒化物半導体レーザ素子。
（６）  前記第１の薄膜層と前記第３の薄膜層は、同一材料からなる前記（４）又は（５）記載の窒化物半導体レーザ素子。
（７）前記第１の薄膜層は、前記ｐ電極全面を覆って形成されてなる前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
（８）  前記窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板上に形成される前記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（９）  前記p電極は、前記絶縁膜及び前記ストライプの最上層であるｐ側コンタクト層の上に形成される前記（１）乃至（８）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１０）  前記第１の薄膜層は、前記第２の薄膜層よりも良好に劈開可能である前記（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１１）  前記第２の薄膜層は、Ａｕ又はＡｌを含む前記（１）乃至（１０）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１２）  前記第３の薄膜層は、Ｐｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上の材料を用いる前記（４）乃至（１１）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１３）  前記共振面は、前記窒化物半導体基板のＭ面で劈開して形成される前記（９）乃至（１２）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１４）  前記窒化物半導体基板の裏面にｎ電極が形成される前記（９）乃至（１３）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
（１５）  前記絶縁膜は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物からなることを特徴とする（１）乃至（１４）のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【０００９】
つまり、本発明は、ｐパッド電極を、ストライプ長さと同一の長さでｐ電極全面を覆うような形状で形成された第１の薄膜層と、ストライプ長さより短い形状の第２の薄膜層とで構成し、劈開の際に良好に劈開可能な金属を第１の薄膜層に用い、劈開が良好に行われ難い金属を第２の薄膜層に用いることにより、ｐパッド電極の劈開性が良好となり劈開の際にｐ電極や絶縁膜等からｐパッド電極が剥がれるのを防止して接着性を良好にし、これによって、ｐパッド電極からの熱の放散が良好となり、寿命特性のより向上した窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
【００１０】
前記したように、従来のレーザ素子のｐパッド電極としては、ｐ電極が十分に覆われていなかったり、覆われていたとしても劈開性の点で十分満足いくものではなかった。
ｐパッド電極は、レーザ素子の実用化の研究においては比較的注目度の低い部分ではあるが、良好なレーザ素子が実現されるに従って、実用性をより向上させるため熱の放散の改善にとって軽視できない部分と考えられる。
【００１１】
これに対して、本発明は、上記の如く、ｐパッド電極を少なくとも大きさの違う第１の薄膜層と第２の薄膜層により構成し、劈開性の良好な金属からなる第１の薄膜層でｐ電極全面を覆うことによりｐパッド電極に素子の熱が伝導し易くなると共に劈開性が向上し、ｐパッド電極が劈開の際に剥がれるのを防止できる。更に本発明は、劈開性が劣るが熱の放散やボンディングの際の好ましい金属からなる第２の薄膜層をその端面が劈開面に一致しないように第１の薄膜層上に形成することにより、第２の薄膜層により共振面を形成する際の劈開性を低下させず、熱の放散が良好に行われる。
【００１２】
また、本発明において、第１の薄膜層が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及びＰｔ等の一種以上であると、劈開性、接着性、さらに放熱性等の点で好ましい。
【００１３】
また、本発明において、第２の薄膜層が、Ａｕからなると、熱伝導率がよく熱の放散が良好となり、さらにボンディングの際の接着性や衝撃の緩和等の点で好ましい。Ａｕからなる第２の薄膜層は、劈開性が劣るが、ストライプ長さより短い形状であるので、第２の薄膜層の端面が劈開により形成される劈開面に一致しておらず、ｐパッド電極の劈開性に何ら影響を与えない。
【００１４】
また、本発明において、第１の薄膜層と第２の薄膜層との間に、Ｐｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上の材料を含む第３の薄膜層を形成すると、第３の薄膜層がバリア層となり第２の薄膜層の金属が拡散するのを防止でき好ましい。このように第２の薄膜層の拡散を防止できると、抵抗の上昇及びしきい値の上昇が抑えられ、それによってレーザ素子内部での熱の発生が防止されて、寿命特性を向上させるのに好ましい。
【００１５】
また、本発明において、第１の薄膜層がＴｉからなると、ストライプ幅の狭いレーザ素子を再現性よく形成可能な方法で好ましく用いられストライプの側面に形成されるＳｉ酸化物以外の絶縁膜との接着性が良好であり、ｐパッド電極の劈開時の剥がれを防止でき好ましい。
本出願人は、特願平１０−１２６５４９号明細書に、幅０．５〜４μｍのリッジ形状のストライプの形成を再現性良く行うために、エッチング処理に対するエッチング速度の異なる２種類の保護膜を用いて行うストライプ及びストライプの上部に電極を形成する方法を提案している。この方法の中で、エッチング速度が早い保護膜としてＳｉ酸化物を用い、エッチング速度の遅いあるいはエッチングされない保護膜（ストライプ側面の絶縁膜となる）としてＳｉ酸化物以外、例えばＺｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の酸化物等、を用いて行うことが記載されている。そしてこの方法により、再現性良く得られるストライプ幅の狭いレーザ素子は、しきい値が低く寿命特性が向上するものである。
しかしながら、Ｎｉ／Ａｕの順にｐ電極側から形成れているｐパッド電極は、ストライプの側面に形成されている絶縁膜がＳｉ酸化物である場合、ＮｉとＳｉ酸化物との接着性が良好であるものの、絶縁膜がＳｉ酸化物以外であると接着性がやや弱くなる傾向があり、ダイレクトボンディングやワイヤーボンディングの際、又はレーザ素子の長時間の動作中にｐパッド電極が剥がれ易くなる場合が生じる。これに対して、上記の如く、特定の形状を有し、第１の薄膜層にＴｉを用いることにより、絶縁膜がＳｉ酸化物以外であってもｐパッド電極の剥がれを良好に防止でき好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１は、絶縁膜６２を側面に有するリッジ形状のストライプの最上層のｐ側コンタクト層１３上にｐ電極２０が形成され、更にｐ電極２０上に順に第１の薄膜層３１と第２の薄膜層３２とを積層してなるｐパッド電極１０１を有する窒化物半導体レーザ素子の一部分を示す模式的断面図である。
図２は、図１の模式的断面図を上から見た状態の模式的平面図である。図２の中央部付近の点線は、表面に現れない素子内部のｐ電極の位置を示してある。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の共振面は、ストライプ長さ方向と垂直な方向に劈開して形成される劈開面に形成される。
【００１７】
本発明において、ｐパッド電極１０１は、少なくとも第１の薄膜層３１と、第２の薄膜層３２とから構成され、好ましくは第１の薄膜層３１と第２の薄膜層３２との間に第２の薄膜層の拡散を抑制できるバリア層となる第３の薄膜層を形成する。
第１の薄膜層３１は、ストライプ長さと同一の長さでｐ電極３１の全面を覆うようにｐ電極より大面積を有してストライプの上部に形成される。例えば図１及び図２に示すように、ストライプ長さと同一の長さを有しストライプの側面及びｐ電極２０を覆って形成される。またストライプ長さと同一の長さとは、第１の薄膜層３１が連続してストライプ状に形成されたｐ電極上に形成され、共振面の形成の際に同時に劈開されるので、第１の薄膜層の両端面が劈開面に一致していることを示す。
【００１８】
第１の薄膜層３１としては、劈開の際に良好に劈開できｐパッド電極として用い得る金属であれば特に限定されないが、劈開性や熱の伝導性、更にはｐ電極のオーミック性を低下させないような金属が好ましい。このようなｐパッド電極１０１の第１の薄膜層３１の材料となる金属の具体例としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及びＰｔ等が挙げられ、好ましくはＮｉ又はＴｉであり、更に好ましくはＴｉである。これらの金属を用いると、劈開性が良好で、劈開の際にｐパッド電極が剥がれ難くなり好ましい。
特に第１の薄膜層３１がＴｉから構成されていると、後述のストライプ幅が狭いリッジ形状のストライプを再現性良く形成する方法で好ましく用いられストライプの側面に形成されているＳｉ酸化物以外の酸化物との接着性がより良好となり、劈開の際にｐパッド電極１０１が剥がれ難くなり好ましい。ストライプ幅の狭いレーザ素子は、しきい値が低く熱の発生が少ないので寿命特性が向上するので好ましい。また、第１の薄膜層３１は、２種以上の金属から構成されていてもよい。
【００１９】
本発明のレーザ素子で用いられる絶縁膜６２としては、特に限定されないが、例えば、従来のレーザ素子を示した図７で用いられているＳｉＯ2や、後述のストライプ幅が０．５〜４．０μｍのストライプ構造の窒化物半導体レーザ素子を形成するのに好ましい第２の保護膜（絶縁性を有する膜）として用いられるＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ及びＡｌＮ等が挙げられる。また後述の第２の保護膜としてＳｉ酸化物を用いることもでき、この場合は、後述の第１の保護膜の材料としてＳｉ酸化物よりエッチングされ易い材料を選択して行われる。
【００２０】
本発明において、第１の薄膜層３１の膜厚は、特に限定されるものではないが、１００〜５０００オングストローム、好ましくは１００〜３０００オングストローム、より好ましくは５００〜２０００オングストロームである。第１の薄膜層３１の膜厚が、上記範囲であると、劈開性、接着性及び放熱性の点で好ましい。上記第１の薄膜層３１の膜厚は、少なくともストライプ上部に形成されたｐ電極からの膜厚であり、ストライプの側面やストライプの側面から連続している窒化物半導体層の平面に形成される第１の薄膜層３１の膜厚はこれに限定されない。後述の第２及び第３の薄膜層の膜厚も同様である。
【００２１】
本発明において、第２の薄膜層３２は、ストライプ長さより短い長さで第２の薄膜層３２の端面が劈開面に一致しないような大きさで第１の薄膜層３１の表面に形成されていればよく、例えば図１及び図２に示すようにｐ電極２０上部の第１の薄膜層３１の上に、劈開面２０１に一致しない大きさで形成される。第２の薄膜層は、少なくとも劈開面に一致しないような形状であれば特に限定されず、例えばストライプの側面等に形成されてもよい。第２の薄膜層３２はストライプ長さより短い長さの形状を有するので、少なくとも一方の第２の薄膜層３２の端面が劈開面２０１に一致せず、好ましくは両端面が劈開面２０１に一致しない状態で形成されていると劈開性や放熱性の点で好ましい。
第２の薄膜層３２としては、劈開面に達しないような形状で形成されているため共振面を形成する際の劈開性が劣っていてもよいが、ｐ電極から伝導した熱を外部に放散し易いように熱伝導率のよい、ボンディングの際の衝撃を緩和したりワイヤーボンディングのワイヤーとの接着性のよい金属が挙げられる。第２の薄膜層３２を構成する金属の具体例としては、Ａｕ、及びＡｌ等が挙げられ、好ましくはＡｕである。第２の薄膜層は２種以上の金属を用いていてもよい。
【００２２】
第２の薄膜層３２がＡｕであると、熱伝導率が良く、レーザ素子で発生する熱を放散するのに好ましく、更にワイヤーボンディングのワイヤーがＡｕ線であると接着性が良好となる。またＡｕは劈開性があまり良くないが、ストライプ長さより短い長さで形成され劈開面２０１に達しない形状で形成されているので共振面を形成する際の劈開性に影響しない。
本発明において、第２の薄膜層３２の膜厚は、特に限定されるものではないが、１００〜１００００オングストローム、好ましくは１００〜９０００オングストローム、より好ましくは１０００〜５０００オングストロームである。第２の薄膜層３２の膜厚が、上記範囲であると、ワイヤとの接着性、衝撃吸収性及び放熱性等の点で好ましい。
【００２３】
本発明において、第３の薄膜層としては、融点の高い材料を用いることができ、具体的には、Ｐｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上の材料を用いることができ、好ましくはＰｔ、Ｗ、ＴｉＮである。第３の薄膜層は、第２の薄膜層３２がＡｕでると熱により素子内部に拡散し易いが、これを防止してしきい値の上昇を抑えるのに好ましい。また第３の薄膜層は、２層以上の複数層から構成されていてもよい。
本発明において、第３の薄膜層の膜厚は、特に限定されるものではないが、１００〜５０００オングストローム、好ましくは１００〜３０００オングストローム、より好ましくは５００〜２０００オングストロームである。第３の薄膜層の膜厚が、上記範囲であると、バリアとしての性能、接着性及び放熱性の点で好ましい。
また第３の薄膜層は、劈開性の有無は特に問われず、劈開性を有する材料から構成される場合は劈開面に達するような形状あるいは達しない形状で、また劈開性を有していない場合は第２の薄膜層の大きさとほぼ同じ大きさに形成され、好ましくは劈開性に関係なく第２の薄膜層とほぼ同じ大きさの形状である。また第３の薄膜層が第１の薄膜層と同一の材料から形成されてもよく、第１の薄膜層上に更に第３の薄膜層が形成されていることで、第２の薄膜層の拡散がより防止され易くなるものである。
【００２４】
本発明において、ｐパッド電極１０１の形成方法としては、スパッタリング法等により形成される。
本発明において、ｐパッド電極の形状の大きさは、特に限定されず、窒化物半導体のレーザ素子に形成されるストライプ構造やｐ電極の大きさにより適宜調整されるものである。少なくともｐパッド電極が、上記したように、ｐ電極全面を第１の薄膜層３１で覆った上に劈開面に一致しない大きさで第２の薄膜層３２を形成してなる構造であればよい。具体的なｐパッド電極の大きさの一実施の形態として、共振器長を４００μｍとし、ストライプ幅２μｍとした場合、例えば第１の薄膜層を劈開面に一致するように縦（ストライプ方向）４００μｍ、横６００μｍとし、第２の薄膜層の両端面が劈開面に一致しないように縦３５０μｍ、横５００μｍとする一例を挙げることができる。
【００２５】
本発明のレーザ素子のストライプ構造としては、特に限定されず、前記した少なくとも第１の薄膜層と第２の薄膜層とからなるｐパッド電極１０１をｐ電極上及びストライプの側面に形成できる構造であればよい。好ましいストライプ構造としては、例えばストライプ幅が０．５〜４．０μｍのストライプ構造をあげることができる。ストライプ幅が上記範囲であると、しきい値を低下させることができ好ましい。
また、ストライプ幅が上記のように狭い構造のストライプを有するレーザ素子としては、例えば図３〜図５に示されるような構造のレーザ素子が挙げられる。これらのレーザ素子は、ストライプ幅を狭くしても再現性良く形成することができるストライプ及び電極形成方法（具体体には特願平１０−１２６５４９号明細書に記載されている。）により得られる。以下にその方法について図６を用いて説明する。
この方法は、ストライプの導波路を形成する際に用いる第１の保護膜と、ストライプの側面に形成される絶縁性の第２の保護膜との、エッチング処理によるエッチング速度が異なるように材料を選択し、下記各工程を行うことにより、再現性よくストライプを形成でき、更に所定の位置に絶縁性の第２の保護膜を均一の膜厚で形成することができる。
【００２６】
図１は、窒化物半導体レーザ素子のストライプ及び電極の形成方法の各工程を説明するための、各工程における窒化物半導体ウェーハの部分的な構造を示す模式的断面図である。この図１に示される断面図は、エッチングにより形成したストライプ導波路に対し垂直方向、つまり共振面に対して平行方向で切断した際の図を示している。
【００２７】
まず、第１の工程において、図１（ｃ）に示すように、最上層にあるｐ側コンタクト層１３の上にストライプ状の第１の保護膜６１を形成する。
この第１の工程において、第１の保護膜６１は、特に絶縁性は問わず、窒化物半導体のエッチング速度と差がある材料であればどのような材料でも良い。更に第１の保護膜６１としては、後述の第３の工程で形成される第２の保護膜６２とエッチング速度の異なる材料を選択して用いることが第２の保護膜６２を形成するのに好ましい。
第１の保護膜６１として、例えばＳｉ酸化物（ＳｉＯ2を含む）、フォトレジスト等が挙げられ、好ましくはＳｉ酸化物である。
第１の保護膜６１が、Ｓｉ酸化物であると、次の第２の工程における窒化物半導体レーザ素子のストライプ状の導波路領域を形成する方法としてウエットエッチングやドライエッチング等が用いられるが、エッチングのし易いドライエッチングが好ましく用いられ、このドライエッチングで重要視される第１の保護膜６１と窒化物半導体との選択性を良好にすることができる。
また、第１の保護膜６１が上記の材料から選択されると、後工程である第３の工程で酸を用いて行うエッチングで第２の保護膜よりも酸に対して溶解されやすい性質を有し、第２の保護膜６２との溶解度差を設け易く、特に第３の工程で用いられる酸としてフッ酸を用いると、フッ酸に対して溶解しやすく好ましい。
第１の保護膜のストライプ幅（Ｗ）としては４μｍ〜０．５μｍ、好ましくは３μｍ〜１μｍに調整する。第１の保護膜６１のストライプ幅が、おおよそ導波路領域のストライプ幅に相当する。
【００２８】
第１の工程において、第１の保護膜６１を形成する具体的な工程として、図１（ａ）、（ｂ）に示す工程が挙げられる。
まず、図１（ａ）に示すように、第１の保護膜６１をｐ側コンタクト層１３の表面のほぼ全面に形成した後、第１の保護膜６１の上にストライプ状の第３の保護膜６３を形成する。その後、図１（ｂ）に示すように、その第３の保護膜６３をつけたまま、第１の保護膜６１をエッチングした後、第３の保護膜６３を除去することにより、図１（ｃ）に示すようなストライプ状の第１の保護膜６１を形成することができる。
なお第３の保護膜６３をつけたままエッチングガス、若しくはエッチング手段等を変えて、ｐ側コンタクト層１３側からエッチングすることもできる。
【００２９】
第１の工程において、エッチング手段としては、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のようなドライエッチングを用いることができ、この場合、第１の工程で例えばＳｉ酸化物よりなる第１の保護膜６１をエッチングするには、ＣＦ4のようなフッ素化合物系のガスを用いることが望ましい。
【００３０】
また、図１（ｃ）に示すようなストライプ状の第１の保護膜６１をリフトオフ法によって形成することもできる。リフトオフ法では、ストライプ状の孔が開いた形状のフォトレジストをｐ側コンタクト層１３上に形成し、そのフォトレジストの上から全面に第１の保護膜６１を形成し、その後フォトレジストを溶解除去することにより、ｐ側コンタクト層１３と接触している第１の保護膜６１のみを図１（ｃ）に示すように残すものである。
なお、第１の保護膜６１を形成する方法としては、リフトオフ法でストライプ状の第１の保護膜６１を形成するよりも、図１（ａ）、（ｂ）のようにエッチングにより形成する方が端面がほぼ垂直で形状が整ったストライプが得られやすい傾向にある。
【００３１】
次に第２の工程において、図１（ｄ）に示すように、第１の保護膜６１が形成されたｐ側コンタクト層１３の第１の保護膜６１が形成されていない部分からエッチングして、第１の保護膜６１の直下部分に保護膜の形状に応じたストライプ状の導波路領域を形成する。エッチングを行う場合、エッチストップをどの位置にするかでレーザ素子の構造、特性が異なってくる。エッチストップはｐ側コンタクト層よりも下の層であればどの窒化物半導体層で止めてもよい。図１に示す例ではｐ側コンタクト層１３の下にあるｐ側クラッド層１２の途中をエッチストップとしている。ｐ側クラッド層の下端面からｐ側コンタクト層方向０．２μｍよりも基板側をエッチストップとすると、ストライプがリッジとなって屈折率導波路型のレーザ素子ができる。下端面とは厚さ方向に対して最も下のクラッド層の面を指し、先にも述べたようにクラッド層の下に光ガイド層がある場合には、ガイド層とクラッド層の界面が下端面に相当する。エッチストップをこの下端面よりも上にすると、エッチング時間が短くなり、またエッチングレートを制御しやすいので、生産技術上都合がよい。
【００３２】
また図１には示していないが、エッチストップをｐ側クラッド層の下端面よりも下にある窒化物半導体とすることもできる。下端面よりも基板側の層をエッチストップとすると、しきい値が著しく低下する傾向があり好ましい。
【００３３】
第２の工程において、エッチング手段としては、ウエットエッチングやドライエッチング等が用いられるが、エッチングのし易いドライエッチングが好ましく用いられ、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のようなドライエッチングを用いることができ、この場合、窒化物半導体をエッチングするには他のIII−Ｖ族化合物半導体で良く用いられているＣｌ2、ＣＣｌ4、ＳｉＣｌ4のような塩素系のガスが用いられ、これらのガスを用いると、第１の保護膜６１としてＳｉ酸化物が用いられている場合、Ｓｉ酸化物との選択比が大きくできるため望ましい。
【００３４】
次に第３の工程において、図１（ｅ）に示すように、第２の保護膜６２を第１の保護膜６１と異なる材料であって、絶縁性を有する材料を用いてストライプ状の導波路の側面、エッチングされて露出した窒化物半導体層（図１ｅでは、ｐ側クラッド層１２）の平面、及び第１の保護膜６１上に形成する。
第２の保護膜６２を形成後に、エッチングにより第１の保護膜６１を除去することにより、第１の保護膜６１上に形成された第２の保護膜６２のみが除去され、図１（ｆ）に示すように、ストライプの側面及びｐ側クラッド層１２の平面には第２の保護膜６２が連続して形成される。このように第２の保護膜６２をエッチングすることなく、第１の保護膜６１を除去することを可能にするには、前記したように、第１の保護膜６１と第２の保護膜６２の材料を、第３の工程で行われるエッチング処理に対するエッチング速度の異なるものを選択して用いることにより可能となる。
第３の工程でのエッチング処理は、特に限定されないが、例えばフッ酸を用いてドライエッチングする方法が挙げられる。
【００３５】
第２の保護膜６２の材料としては、第１の保護膜６１と異なる材料から選択され、第３の工程のエッチング処理で第１の保護膜６１よりエッチング速度が遅い又はエッチングされにくい材料であって、ストライプの側面等に第２の保護膜６２が形成可能な材料であれば特に限定されない。好ましい第２の保護膜としては、前記のように第１の保護膜６１としてＳｉ酸化物やレジスト材料が好ましく用いられることから、少なくとも第１の保護膜６１の材料以外の材料で、第１の保護膜６１よりエッチング速度が遅い材料が挙げられる。第１の保護膜６１がＳｉ酸化物である場合、第２の保護膜６２の具体例としては、例えばＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ及びＡｌＮの内の少なくとも一種が用いられ、より好ましくはＺｒの酸化物、Ｈｆの酸化物、ＢＮ及びＳｉＣのいずれか一種以上の材料が用いられる。また、第２の保護膜６２形成後、窒化物半導体をエッチングしないため、第２の保護膜６２は、窒化物半導体とのエッチング速さに関して考慮されない。
また第２の薄膜層６２として、Ｓｉ酸化物を用いてもよく、この場合は、第１の保護膜６１をＳｉ酸化物より第３の工程でのエッチング速度の速い材料が選択され行われる。
【００３６】
また、上記の如く、第１の保護膜６１上に第２の保護膜を連続して形成することにより、高い絶縁性を保持でき、ｐ側クラッド層１２の上に均一な膜厚で形成できるため膜厚の不均一に起因する電流の集中の発生を防止できる。
また、上記第２の工程において、エッチストップをｐ側クラッド層１２の途中としているため、第３の工程で図１（ｅ）に示すように、第２の保護膜６２はｐ側クラッド層１２の平面に形成されるが、エッチストップをｐ側クラッド層１２よりも下にすると、第２の保護膜はエッチストップした窒化物半導体層の平面に形成される。
【００３７】
また、第２の保護膜６２は、リフトオフ法によって形成することもできる。例えば、第２の保護膜６２が上記した具体例のいずれかであり、第１の保護膜６１をＳｉ酸化物とすると、第２の保護膜６２は、フッ酸に対して、Ｓｉ酸化物よりエッチング速度が遅い又はエッチングされにくいといったエッチング選択性を有している。このため、図１（ｅ）に示すようにストライプ導波路の側面、そのストライプが形成されている平面（エッチストップ層）、及び第１の保護膜６１の表面に連続して第２の保護膜を形成した後、リフトオフ法により第１の保護膜６１のみを除去すると、図１（ｆ）に示すような、平面に対して膜厚が均一な第２の保護膜６２が形成される。
【００３８】
次に第４の工程において、図１（ｇ）に示すように、第２の保護膜６２とｐ側コンタクト層１３の上に、そのｐ側コンタクト層と電気的に接続したｐ電極を形成する。ここで、前記工程により既に第２の保護膜が形成されているので、ｐ電極を形成する際、ストライプ幅の狭いコンタクト層のみに形成するといった細かい操作の必要がなく、ｐ電極を大面積で形成でき、操作性が良好となる。
【００３９】
また本発明のレーザ素子のその他の素子構造としては、特に限定されず、公知の種種の素子構造を用いることができる。
本発明のレーザ素子の素子構造を成長させる基板としては、従来知られている、サファイア、スピネル等の異種基板、又は、異種基板の上にＳｉＯ2等の窒化物半導体が成長しないかまたは成長しにくい材料からなる保護膜を形成して、その上に選択的に横方向の成長（ラテラル成長）をさせて得られる窒化物半導体基板等が挙げられる。好ましくはラテラル成長させて得られる結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板が好ましい。結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板上に、素子構造を形成すると、素子を構成する窒化物半導体も結晶欠陥が少なくなり、素子内での発熱を抑えるのに好ましい。また、基板が窒化物半導体基板であると、劈開し易くなり好ましい。ラテラル成長に用いられる保護膜は、前記ストライプを形成する際に用いた保護膜とは異なる作用を示す。
【００４０】
ラテラル成長を用いて得られる結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板の成長方法としては、特に限定されずいずれの方法でもよいが、例えば、J．J．A．P．Vol．37(1998)pp．L309−L312に記載の方法や、窒化物半導体と異なる異種基板上に成長させた窒化物半導体表面に凹凸部を形成し、その凸部及び凹部の平面上にＳｉＯ2等の前記保護膜を形成した後、側面に露出した窒化物半導体より横方向の成長を行い、保護膜上部に互いに横方向に成長した窒化物半導体を繋げる方法等が挙げられる。
また、ラテラル成長により得られる窒化物半導体基板は、素子構造を成長させる際に、異種基板を有する状態で行っても、異種基板を除去した状態で行ってもよい。
【００４１】
【実施例】
［実施例１］
図３は本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図でありストライプ導波路に垂直な方向で切断した際の図を示すものである。以下、この図を基に実施例１について説明する。
【００４２】
（下地層２）
１インチφ、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０℃にして、同じくＧａＮよりなる下地層２を４μｍの膜厚で成長させる。この下地層は保護膜を部分的に表面に形成して、次に窒化物半導体基板の選択成長を行うための下地層として作用する。
【００４３】
（保護膜３）
下地層成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、この下地層の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、ＰＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護膜３を形成する。
【００４４】
（窒化物半導体基板４）
保護膜形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板４を２０μｍの膜厚で成長させる。この窒化物半導体基板は保護膜３上部において横方向に成長されたものであるため、結晶欠陥が１０5個／cm2以下と下地層２に比較して２桁以上少なくなる。
【００４５】
（ｎ側コンタクト層５）
次に、アンモニアとＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物半導体基板１の上に、１０５０℃でＳｉを３×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなるｎ側コンタクト層５を４μｍの膜厚で成長させる。
【００４６】
（クラック防止層６）
次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を８００℃にしてＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるクラック防止層６を０．１５μｍの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層は省略可能である。
【００４７】
（ｎ側クラッド層７）
続いて、１０５０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層して超格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層７を成長させる。
【００４８】
（ｎ側光ガイド層８）
続いて、シランガスを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光ガイド層８を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側光ガイド層８にｎ型不純物をドープしても良い。
【００４９】
（活性層９）
次に、温度を８００℃にして、ＳｉドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を１００オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を４０オングストローム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３８０オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００５０】
（ｐ側キャップ層１０）
次に、温度を１０５０℃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１１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Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層７を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５１】
（ｐ側光ガイド層１１）
続いてＣｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃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１１を０．１μｍの膜厚で成長させる。
【００５２】
（ｐ側クラッド層１２）
続いて、１０５０℃でアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＣｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、アンドープＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層１２を成長させる。
【００５３】
（ｐ側コンタクト層１３）
最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層９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１３を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５４】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面に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ＳｉＣｌ4ガスによりエッチングし、図２に示すように、ｎ電極を形成すべきｎ側コンタクト層５の表面を露出させる。このように窒化物半導体を深くエッチングするには保護膜としてＳｉＯ2が最適である。
【００５５】
次に、図６（ａ）に示すように、最上層のｐ側コンタクト層１３のほぼ全面に、ＰＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物（主として、ＳｉＯ2）よりなる第１の保護膜６１を０．５μｍの膜厚で形成した後、第１の保護膜６１の上に所定の形状のマスクをかけ、フォトレジストよりなる第３の保護膜６３を、ストライプ幅２μｍ、厚さ１μｍで形成する。
【００５６】
次に、図６（ｂ）に示すように第３の保護膜６３形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置により、ＣＦ4ガスを用い、第３の保護膜６３をマスクとして、前記第１の保護膜をエッチングして、ストライプ状とする。その後エッチング液で処理してフォトレジストのみを除去することにより、図６（ｃ）に示すようにｐ側コンタクト層１３の上にストライプ幅２μｍの第１の保護膜６１が形成できる。
【００５７】
さらに、図６（ｄ）に示すように、ストライプ状の第１の保護膜６１形成後、再度ＲＩＥによりＳｉＣｌ4ガスを用いて、ｐ側コンタクト層１３、およびｐ側クラッド層１２をエッチングして、ストライプ状の導波路領域（この場合、リッジストライプ）を形成する。ストライプを形成する際、そのストライプの断面形状を図３に示すような順メサの形状とすると、横モードがシングルモードとなりやすく非常に好ましい。
【００５８】
リッジストライプ形成後、ウェーハをＰＶＤ装置に移送し、図６（ｅ）に示すように、Ｚｒ酸化物（主としてＺｒＯ2）よりなる第２の保護膜６２を、第１の保護膜６１の上と、エッチングにより露出されたｐ側クラッド層１２の上に０．５μｍの膜厚で連続して形成する。
【００５９】
次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図６（ｆ）に示すように、第１の保護膜６１をリフトオフ法により除去する。
【００６０】
次に図６（ｇ）に示すように、ｐ側コンタクト層１３の上の第１の保護膜６１が除去されて露出したそのｐ側コンタクト層の表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極２０を形成する。但しｐ電極２０は１００μｍのストライプ幅として、この図６（ｇ）に示すように、第２の保護膜６２の上に渡って形成する。
【００６１】
次に、ｐ電極２０上の全面に連続して、Ｔｉからなる第１の薄膜層３１を１０００オングストロームの膜厚で形成し、更に図３に示すようにストライプの側面等にも第１薄膜層３１を形成する。この連続して形成された第１薄膜層３１上に、後の工程で劈開により共振面を形成する際の劈開面に一致しない大きさ、つまり劈開面となる部分の上部を避けて、断続的にＡｕからなる第２の薄膜層３２を８０００オングストロームの膜厚で形成し、第１の薄膜層３１及び第２の薄膜層３２からなるｐパッド電極１０１を形成する。
【００６２】
ｐパッド電極形成後、一番最初に露出させたｎ側コンタクト層５の表面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極２１をストライプと平行な方向で形成し、その上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕよりなるｎパッド電極を形成する。
【００６３】
以上のようにして、ｎ電極とｐ電極及びｐパッド電極とを形成したウェーハのサファイア基板を研磨して７０μｍとした後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状に劈開し、劈開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製する。共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図３に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は３００〜５００μｍとすることが望ましい。
【００６４】
このレーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、発振波長４００〜４２０ｎｍ、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm2において室温連続発振を示した。
更に、ウエハを劈開する際にｐパッド電極１０１が剥がれたり浮いたりすることが従来に比べ著しく減少し良好に劈開することができ、レーザ素子の動作中に発生する熱をパッド電極を介して良好に放散することができ、しきい値の上昇が抑えられ、寿命特性が向上する。
【００６５】
［実施例２］
実施例１において、第１の薄膜層３１と第２の薄膜層３２の間に、第２の薄膜層３２とほぼ同一の形状でＰｔよりなる第３の薄膜層を形成する他は同様にして、レーザ素子を得た。劈開性は実施例１と同様に良好であり、更に、Ｐｔよりなる第３の薄膜層がバリア層となり、Ａｕからなる第２の薄膜層の拡散を防止でき、しきい値の上昇が抑えられ、実施例１よりやや良好な特性を有するレーザ素子が得られた。
【００６６】
［実施例３］
図４は本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下この図を元に実施例３について説明する。
【００６７】
（窒化物半導体基板４０）
実施例１において、下地層２の表面にストライプ状の保護膜３形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮを５μｍの膜厚で成長させる。その後、ウェーハをＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）装置に移送し、原料にＧａメタル、ＨＣｌガス、及びアンモニアを用い、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板４０を２００μｍの膜厚で成長させる。このようにＭＯＶＰＥ法により保護膜３の上に窒化物半導体を成長させた後、ＨＶＰＥ法で１００μｍ以上のＧａＮ厚膜を成長させると結晶欠陥は実施例１に比較してもう一桁以上少なくなる。窒化物半導体基板４０成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、サファイア基板１、バッファ層２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨により除去し、窒化物半導体基板４０単独とする。
【００６８】
後は実施例１と同様にして、研磨側と反対側の窒化物半導体基板４０の上にｎ側コンタクト層５〜ｐ側コンタクト層１３までを積層する。
【００６９】
ｐ側コンタクト層１３成長後、実施例１と同様にして、ストライプ状の第１の保護膜６１を形成した後、第２の工程において、エッチングストップをｎ側コンタクト層５の表面とする。後は実施例と同様にして、ＺｒＯ2を主成分とする第２の保護膜６２をストライプ導波路の側面、及びｎ側コンタクト層５の表面に形成した後、それぞれのコンタクト層に電極を形成し、形成されたｐ電極上に実施例１と同様にｐパッド電極１０１を形成し、図４に示すような構造のレーザ素子とする。なお共振面を形成する場合、窒化物半導体基板の劈開面は実施例１と同じＭ面とする。劈開性は実施例１と同様に良好であり、更に得られたレーザ素子は実施例１に比較して、閾値電流密度は１．８ｋＡ／cm2にまで低下し、寿命は３倍以上向上した。
【００７０】
［実施例４］
図５は本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下この図５を元に実施例４について説明する。
【００７１】
実施例４において、窒化物半導体基板４０を作製する際にＨＶＰＥ装置において原料にシランガスを加え、Ｓｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなる窒化物半導体基板５０を２００μｍの膜厚で成長させる。なおＳｉ濃度は１×１０17／cm3〜５×１０19／cm3の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体基板５０成長後、実施例１と同様にしてサファイア基板１、バッファ層２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨して除去し、窒化物半導体基板５０単体とする。
【００７２】
次にこの窒化物半導体基板５０の上に実施例１と同様にして、クラック防止層６〜ｐ側コンタクト層１３までを積層成長させる。
ｐ側コンタクト層１３成長後、実施例１と同様にして、ストライプ状の第１の保護膜６１を形成した後、第２の工程において、エッチングストップを図５に示すｎ側クラッド層７の表面とする。後は実施例と同様にして、ＺｒＯ2を主成分とする第２の保護膜６２をストライプ導波路の側面と、ｎ側クラッド層７の表面とに形成した後、その第２の保護膜を介してｐ電極２０を形成する。形成されたｐ電極２１上に、ストライプ長さと同一の長さとなるようにＴｉからなる第１の薄膜層３１を膜厚１０００オングストロームで、第２の薄膜層３２の形状と同様の形状でＰｔよりなる第３の薄膜層を膜厚１０００オングストロームで、及びストライプ長さより短い形状でＡｕからなる第２の薄膜層３２を膜厚８０００オングストロームで順に積層形成してなるｐパッド電極１０１を図５に示すように形成する。第３の薄膜層は図示していないが、第２の薄膜層と同様の形状で形成する。一方、窒化物半導体基板の裏面側のほぼ全面にｎ電極２１を形成する。電極形成後、窒化物半導体基板のＭ面で劈開して、共振面を作製し、図５に示すような構造のレーザ素子としたところ、劈開性が良好であり、実施例３とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得られた。
【００７３】
［実施例５］
図７に示すｐパッド電極を、ストライプ長さと同じ長さでｐ電極全面を覆うようにＮｉよりなる第１の薄膜層を膜厚１０００オングストロームで、ストライプ長さより短い形状で第２の薄膜層の端面が劈開面と一致しないようにＡｕからなる第２の薄膜層を膜厚８０００オングストロームで順に形成した他は図７と同様にしてレーザ素子を作製する。
その結果、共振面を形成する際のへき開性は良好であり、ｐパッド電極の剥がれを防止でき放熱性が良好である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、ｐパッド電極を第１の薄膜層と第２の薄膜層とを特定の形状で積層形成することにより、ｐ電極全面を覆っても劈開により共振面を形成する際のｐパッド電極の劈開性が良好となり、ｐパッド電極がｐ電極や絶縁膜等から剥離するのを防止でき、これによってレーザ素子内で発生する熱をｐパッド電極を介して良好に放散することができ寿命特性のより向上したレーザ素子を得ることができる。
更に本発明は、ｐパッド電極の第１の薄膜層の組成を特定することにより劈開性がより良好となる。
更にまた、本発明は、ｐパッド電極の第１の薄膜層にＴｉを用いることにより、しきい値の低下を可能とする幅の狭いストライプの側面にＳｉ酸化物以外の絶縁膜を形成してなるレーザ素子においても劈開性が良好であると共に、絶縁膜との接着性がより良好となりｐパッド電極が剥がれたり浮いたりするのを防止でき好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の一部分を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の一部分を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面図である。
【図６】本発明の方法の各工程を説明するための、各工程においてそれぞれ得られるウェーハの部分的な構造を示す模式断面図である。
【図７】従来のレーザ素子の構造を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１・・・異種基板
２・・・下地層
３・・・窒化物半導体基板成長用の保護膜
４、４０、５０・・・窒化物半導体基板
５・・・ｎ側コンタクト層
６・・・クラック防止層
７・・・ｎ側クラッド層
８・・・ｎ側光ガイド層
９・・・活性層
１０・・・ｐ側キャップ層
１１・・・ｐ側光ガイド層
１２・・・ｐ側クラッド層
１３・・・ｐ側コンタクト層
６１・・・第１の保護膜
６２・・・第２の保護膜
６３・・・第３の保護膜
２０・・・ｐ電極
２１・・・ｎ電極
３１・・・第１の薄膜層
３２・・・第２の薄膜層
１０１・・・パッド電極
【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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