(57)【要約】【課題】窒化物半導体レーザ素子の応力による反りを緩和し端面コーティング・チップ化時の作業性および歩留まりが向上する。【解決手段】Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４と、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層１６と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６上に配置された活性層１８と、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と、電子ブロック層２５と、応力緩和層２７と、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６とを備え、ｐ型ＧａＮ系クラッド層３６のすべてまたは一部は、ｐ型ガイド層２２上にストライプ状に配置されて電流狭窄構造となることによって、活性層１８をほぼ中心としてレーザ共振器８０を構成しており、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘと平行方向に、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去したエッチング領域が存在する窒化物半導体レーザ素子。【選択図】図１
2009283573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ系半導体基板と、
前記ＧａＮ系半導体基板上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層と、
前記ＧａＮ系クラッド層上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層と、
前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層と、
前記ｐ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された電子ブロック層と、
前記電子ブロック層上に配置された応力緩和層と、
前記応力緩和層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層と
を備え、前記ｐ型ＧａＮ系クラッド層のすべてまたは一部は、前記ｐ型ガイド層上にストライプ状に配置されて電流狭窄構造となることによって、前記活性層をほぼ中心としてレーザ共振器を構成しており、
前記レーザ共振器の延伸方向と平行方向に、前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層を除去した領域が存在す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ｎ型ＧａＮ系クラッド層を除去した領域の面積が、少なくともチップ面積の半分以上であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記活性層は、バリア層として、ＩｎzＧａ1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎuＧａ1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）の多重量子井戸構造からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層は、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦x，０≦y，x＋y≦１）で構成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記応力緩和層は、ＩｎxＧａ1-xＮ層（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記電子ブロック層は、ＡｌyＧａ1-yＮ層(０＜ｙ≦１)からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記活性層を構成する多重量子井戸構造のペア数は３以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記窒化物半導体レーザ素子のチップを、前記レーザ共振器が延伸する方向に垂直な方向に、アレイ状に並んだレーザダイオードバー上に、配置したことを特徴とする請求項１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、特に、窒化物半導体レーザ素子の応力による反りを緩和した窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体とは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体においてＶ族元素として窒素を用いた半導体である。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）が代表例である。一般には、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができ、窒化インジウム系半導体またはＧａＮ系半導体と呼ばれる。
【０００３】
ｃ面を主面とするＧａＮ系半導体基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）によって成長させる窒化物半導体の製造方法が知られている。この方法を適用することにより、ｎ型層およびｐ型層を有するＧａＮ系半導体積層構造を形成することができ、この積層構造を利用した発光デバイスを作製できる。
【０００４】
青色や緑色といった短波長のレーザ光源は、ＤＶＤに代表される光ディスクへの高密度記録、画像処理、医療機器、計測機器などの分野で活用されるようになってきている。このような短波長レーザ光源は、例えば、ＧａＮ系半導体を用いたレーザダイオードで構成されている。
【０００５】
ＧａＮ系半導体レーザ素子は、ｃ面を主面とするＧａＮ系半導体基板上に、ＩＩＩ族窒化物半導体をＭＯＣＶＤ法によって成長させて製造される。より具体的には、従来の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板上に、ＭＯＣＶＤ法によって、例えば、ＡｌＧａＮ単膜、もしくは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子構造よりなるｎ型クラッド層、ＩｎＧａＮ（もしくはＧａＮ）よりなるｎ型 ガイド層、ＩｎＧａＮよりなる活性層（発光層）、ＩｎＧａＮ（もしくは、ＧａＮ）よりなるｐ型ガイド層、ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層、ＡｌＧａＮ単膜もしくは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの超格子構造よりなるｐ型クラッド層、ＡｌＩｎＧａＮ層などよりなるｐ型コンタクト層が順に成長され、これらの半導体層からなる半導体積層構造が形成される。活性層では、ｎ型層から注入される電子とｐ型層から注入される正孔との再結合による発光が生じる。その光は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の間に閉じ込められ、半導体積層構造の積層方向と垂直な方向に伝搬する。その伝搬方向の両端に共振器端面が形成されており、この一対の共振器端面間で、誘導放出を繰り返しながら光が共振増幅され、その一部がレーザ光として共振器端面から出射される（例えば、特許文献１、非特許文献１および２参照。）。
【０００６】
活性層として、井戸層（ウェル層）をウェル層よりもバンドギャップの大きなバリア層（障壁層）でサンドイッチ状に複数層挟んだ多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）構造が採用可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
一般に、ＩｎＧａＮ・ＧａＮ・ＡｌＧａＮは格子定数が違うため、各層を積層することにより、応力が発生する。この結果、窒化物半導体レーザ素子に反りが発生している。この反りは、窒化物半導体基板の厚さが薄くなればなるほど、顕著に現れる。反りが大きければ、割れが発生しやすくなり、歩留低減の原因となる。
【０００８】
半導体レーザ素子を作成する場合、素子サイズを小さくすることにより、1枚のウェハあたりの取れ数を増やし、コストの削減を行うことができる。半導体レーザ素子を作成する場合、劈開面を共振器ミラーとして用いるため、きれいな劈開面を形成する必要がある。チップサイズの小さな半導体レーザ素子を作成する場合、きれいな劈開面を得るには、基板厚さを薄くする必要があり、基板厚さを薄くすると、前述のように、基板の反りが顕著に現れる。
【特許文献１】特開平１０−２８４８０２号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７１９号公報
【非特許文献１】ティー・タケウチ（T. Takeuchi）、他著、“ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、第３９巻（Jap. J. Appl. Phys. 39）”、２０００年、ｐ.４１３−４１６
【非特許文献２】エイ・チャクラボルティ（A. Chakraborty）、他著、“ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、第４４巻（Jap. J. Appl. Phys. 44）”、 ２００５年、Ｌ１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、チップ上に、Ａｌを含むＧａＮ系半導体層を除去した部分を、共振器に対して、平行に作成することにより、窒化物半導体レーザ素子の応力を緩和し、反りを緩和することができることを見出した。
【００１０】
本発明の目的は、窒化物半導体レーザ素子の応力による反りを緩和し、歩留まりが向上する窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、ＧａＮ系半導体基板と、ＧａＮ系半導体基板上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層と、ＧａＮ系クラッド層上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された活性層と、活性層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された電子ブロック層と、電子ブロック層上に配置された応力緩和層と、応力緩和層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層とを備え、ｐ型ＧａＮ系クラッド層のすべてまたは一部は、ｐ型ガイド層上にストライプ状に配置されて電流狭窄構造となることによって、活性層をほぼ中心としてレーザ共振器を構成しており、レーザ共振器の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系クラッド層を除去した領域が存在する窒化物半導体レーザ素子が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、窒化物半導体レーザ素子の応力による反りを緩和し、歩留まりが向上する窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１４】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２０は、図１の鳥瞰図に模式的に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０上に配置され、型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系バッファ層１２と、ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４と、ＧａＮ系クラッド層１４上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層１６と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６上に配置された活性層１８と、活性層１８上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上に配置された電子ブロック層２５と、電子ブロック層２５上に配置された応力緩和層２７と、応力緩和層２７上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層２６とを備える。
【００１６】
ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６のすべてまたは一部は、ｐ型ガイド層２２上にストライプ状に配置されて電流狭窄構造を形成することによって、活性層１８をほぼ中心としてレーザ共振器８０を構成している。
【００１７】
レーザ共振器８０の延伸方向と平行なＸ方向に、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去した領域が存在する。
【００１８】
ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去した領域の面積は、例えば、少なくともチップ面積の半分以上であるとよい。
【００１９】
活性層１８は、バリア層として、ＩｎzＧａ1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎuＧａ1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）のＭＱＷ構造から構成されていてもよい。
【００２０】
ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を備えていてもよい。
【００２１】
ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦x，０≦y，x＋y≦１）で構成されていてもよい。
【００２２】
応力緩和層２７は、ＩｎxＧａ1-xＮ層（０≦ｘ≦１）で構成されていてもよい。
【００２３】
電子ブロック層２５は、ＡｌyＧａ1-yＮ層(０＜ｙ≦１)から構成されていてもよい。
【００２４】
活性層１８を構成するＭＱＷ構造のペア数は３以下であることが注入された電子−正孔の再結合効率を高める上で望ましい。
【００２５】
なお、窒化物半導体レーザ素子のチップは、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘに垂直なＹ方向に、アレイ状に並んだレーザダイオード（ＬＤ）バー上に配置している。
【００２６】
ｐ型クラッド層２６はパターニングされてエッチングにより除去され、図１に示すように、パターニングされたｐ型クラッド層２６の一部は、レーザ共振器８０の延伸方向に沿って、ストライプ状に配置される。さらにｐ型クラッド層２６上には、レーザ共振器８０の延伸方向に沿って、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８が配置される。
【００２７】
また、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の平坦部および側壁部上およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の側壁部上に配置された絶縁膜２４を備える。絶縁膜２４は、ストライプ状に配置されたｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の上面において窓開けされている。この窓開けされた開口部において、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８は、ｐ側オーミック電極３０と接触している。
【００２８】
ｐ側オーミック電極３０は、ストライプ状に配置されたｐ型クラッド層２６およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の側壁部を絶縁膜２４を介して被覆しており、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘに沿って、ストライプ状に配置されている。
【００２９】
絶縁膜２４上およびレーザ共振器８０の延伸方向Ｘに沿って、ストライプ状に配置されるｐ側オーミック電極３０上にはｐ側電極３２が配置され、ｐ側電極３２が配置される面と対向する裏面側のＧａＮ系半導体基板１０上には、ｎ側電極４０が配置される。
【００３０】
（ｎ型ＧａＮ系バッファ層）
ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２は、例えばｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約２０００ｎｍ程度以下である。
【００３１】
（ｎ型ＧａＮ系クラッド層）
ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、例えばｎ型不純物としてＳｉがドープされたＡｌwＧａ1-wＮ層（０≦ｗ≦１）で形成される。Ａｌの組成比ｗは、約０．０５程度であり、厚さは、例えば、約１３００ｎｍ程度である。なお、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は超格子構造を備えていてもよい。
【００３２】
（ｎ型ＧａＮ系ガイド層）
ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６は、例えばｎ型不純物としてＳｉがドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約６０ｎｍ程度である。ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップは小さい。
【００３３】
（活性層）
活性層１８は、バリア層として、ＩｎzＧａ1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎuＧａ1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）を有するＭＱＷ構造からなる。バリア層を形成するＩｎzＧａ1-zＮ層（０≦ｚ＜１）のＩｎの組成比ｚは、例えば約０．０１程度であり、厚さは、例えば約約７〜１８ｎｍ程度、望ましくは、約１６．５ｎｍ程度である。、一方ウェル層を形成するＩｎuＧａ1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）のＩｎの組成比ｕは、例えば約０．０７程度であり、厚さは、例えば約約２〜３ｎｍ程度、望ましくは、約２．８ｎｍ程度である。ｐ型活性層１８を構成するＭＱＷ構造のペア数は３以下であることがキャリアの閉じ込め効果を高める上では有効である。ｐ型不純物としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）がドープされている。
【００３４】
（ｐ型ＧａＮ系ガイド層）
ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２は、例えばｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＧａＮ層で形成され、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜９０ｎｍ程度である。なお、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２は、光ガイド層としての効果を備えていれば良く、ｐ型ＧａＮ系層の代わりに、例えば、アンドープのＩｎβＧａ1-βＮ層（０≦β＜１）として形成しても良い。この場合、Ｉｎの組成比βは、例えば約０．０２程度であり、同様に、厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜９０ｎｍ程度である。なお、通常、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の厚さとｎ型ＧａＮ系ガイド層１６の厚さは等しい。このように設定することによって、出力端面から出力されるレーザ光のファーフィールドパターン（ＦＦＰ：Far-field Pattern）を良好にすることができる。
【００３５】
（電子ブロック層）
電子ブロック層２５は、例えばｐ型不純物としてＭｇがドープされたＡｌvＧａ1-vＮ層(０＜ｖ≦１)により形成することができる。厚さは、例えば、約３ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、望ましくは、約７ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。Ａｌの組成比ｖは、一定値、例えば約０．２程度である。
【００３６】
（応力緩和層）
応力緩和層２７は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされたＩｎvＧａ1-vＮ層（０≦ｖ≦１）により形成することができる。応力緩和層２７の厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。望ましいＩｎの組成比ｖは、例えば約０．０２程度である。なお、応力緩和層２７は、ｖ＝０の場合に相当するｐ型ＧａＮ層であってもよい。
【００３７】
（ｐ型クラッド層）
ｐ型クラッド層２６は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされ、バリア層としてＡｌwＧａ1-wＮ層（０≦ｗ≦１）、ウェル層としてＧａＮ層を有するＭＱＷ構造からなる。バリア層を形成するＡｌwＧａ1-wＮ層（０≦ｗ≦１）のＡｌの組成比ｗは、例えば約０．１程度である。ｐ型クラッド層２６を構成するＭＱＷ構造のペア数は例えば、約９０程度であることが結晶性の向上の点で望ましい。
【００３８】
（ｐ型ＧａＮ系コンタクト層）
ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約６０ｎｍ程度である。
【００３９】
（絶縁膜）
絶縁膜２４は、例えば、ＺｒＯ2で形成され、厚さは、例えば約２００ｎｍ程度である。
【００４０】
絶縁膜２４としては、他には、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮα(０＜α＜１)若しくはこれらの積層膜などを適用することができる。
【００４１】
（電極構造）
また、ｐ側オーミック電極３０は、ｐ型コンタクトメタルとも呼ばれ、例えば、Ｐｄ／Ａｕで形成される。Ｐｄ／Ａｕの厚さは、例えば約１０ｎｍ／５０ｎｍ程度である。
【００４２】
また、ｐ側電極３２は、ｐ型パッドメタルとも呼ばれ、例えば、Ｔｉ／Ａｕで形成される。Ｔｉ／Ａｕの厚さは、例えば約５０ｎｍ／５００ｎｍ程度である。
【００４３】
また、ｎ側電極４０は、例えば、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ若しくはＡｌ／Ｔｉ／Ａｕなどで形成される。Ａｌ／Ｐｔ（Ｔｉ）／Ａｕの厚さは、例えば、約１００ｎｍ／１０ｎｍ／２００ｎｍ程度である。
【００４４】
本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２０においては、電子ブロック層２５とｐ型ＧａＮ系ガイド層２２との間の界面に発生するＧａＡｌＮ／ＧａＮの格子定数不整合に伴う応力を応力緩和層２７を形成することによって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と応力緩和層２７の両側に分散することもできる。
【００４５】
（製造方法）
本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程は、図２乃至図１０に示すように表される。
【００４６】
第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、ＧａＮ系半導体基板１０を準備する工程と、ＧａＮ系半導体基板１０上に、ｎ型不純物がドープされ、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を形成する工程と、ＧａＮ系クラッド層１４上に、ｎ型不純物がドープされ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を形成する工程と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６上に活性層１８を形成する工程と、活性層１８上に、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層２２を形成する工程と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上に電子ブロック層２５を形成する工程と、電子ブロック層２５上に応力緩和層２７を形成する工程と、応力緩和層２７上に、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層２６を形成する工程と、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６のすべてまたは一部を、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にストライプ状にエッチングして、電流狭窄構造のレーザ共振器８０を形成する工程と、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘと平行方向に、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４をエッチングにて、除去する工程とを有する。
【００４７】
第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、エッチング面積が、少なくともチップ面積の半分以上であることが、ＧａＮ系半導体基板１０上の反りを解消する上で有効である。。
【００４８】
活性層１８には、バリア層として、ＩｎzＧａ1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎuＧａ1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）の多重量子井戸構造を形成することができる。
【００４９】
ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４には、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を形成することもできる。
【００５０】
ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６には、ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）層を形成することもできる。
【００５１】
応力緩和層２７には、ＩｎxＧａ1-xＮ層（０≦ｘ≦１）を形成する。
【００５２】
電子ブロック層２５には、ＡｌyＧａ1-yＮ層(０＜ｙ≦１)を形成する。
【００５３】
第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、後述する図１２〜図１３に示すように、半導体ウェハ１１０上において、窒化物半導体レーザ素子のチップを複数個並列に、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘに垂直なＹ方向に、アレイ状に配列する工程と、窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器８０の端面を劈開し、ＬＤバー１００を形成する工程とを有する。
【００５４】
また、後述する図１５に示すように、ＬＤバー１００を複数層積層化する工程と、複数層積層化されたＬＤバー１００の側壁に保護膜１２０，１４０を形成する工程とを有する。
【００５５】
保護膜１２０，１４０は、スパッタリングにより形成される。なお、保護膜１２０，１４０の形成工程は、スパッタリングに限るものではなく、ＣＶＤ法、真空蒸着法、原子層エピタキシャル成長（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法、分子層エピタキシャル成長（ＭＬＥ：Molecular Layer Epitaxy）法、イオンビームスパッタリング法などを適用することもできる。
【００５６】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
【００５７】
（ａ）まず、図２に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０を準備する。ＧａＮ系半導体基板１０の厚さは、例えば、３００μｍ程度である。面方位は、ｃ面、ｃ面以外、すなわち、ａ面、ｍ面等の非極性（ノンポーラ）面、または半極性（セミポーラ）面を主面とする。非極性面または半極性面を主面とするＧａＮ系半導体基板１０によってｐ型層およびｎ型層を有する発光デバイスを作製すると、強い偏光状態の発光が可能である。
【００５８】
（ｂ）次に、図２に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０上に、ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６、活性層１８、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２、電子ブロック層２５、応力緩和層２７、ｐ型クラッド層２６およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８を、順次形成する。これらの層の形成方法としては、ＭＯＣＶＤ法を適用することができる。あるいは、ＡＬＤ法、ＭＢＥ法、ＭＬＥ法、スパッタリング法なども適用することもできる。
【００５９】
（ｃ）次に、図３に示すように、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８上にレジスト層２９を塗布後、リソグラフィーとパターニングする。
【００６０】
（ｄ）次に、図４に示すように、レジスト層２９をマスクとして、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８、およびｐ型クラッド層２６の一部若しくはすべてをエッチングにより除去する。エッチングの条件としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）或いはＲＩＥとウエットエッチングを組み合わせてもよい。このようなエッチングにより、図４に示すように、電流狭窄構造を有するレーザ共振器８０を形成することができる。エッチングの深さは、例えば、約０．５μｍ程度である。
【００６１】
（ｅ）次に、図５に示すように、半導体ウェハ全面に、絶縁膜２４を形成する。
【００６２】
（ｆ）次に、図６に示すように、絶縁膜２４のリフトオフによって、レジスト層２９およびレジスト層２９上に形成された絶縁膜２４を除去して、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８に対する窓開けを行う。
【００６３】
（ｇ）次に、図７に示すように、半導体ウェハ全面に、ｐ側オーミック電極３０を形成後パターニングする。ｐ側オーミック電極３０の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法などを適用することができる。
【００６４】
（ｈ）次に、図８に示すように、半導体ウェハ全面に、ｐ側電極３２を形成後パターニングする。ｐ側電極３２の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法などを適用することができる。
【００６５】
（ｉ）次に、図８に示すように、パターニングにより、絶縁膜２４、ｐ型クラッド層２６、応力緩和層２７、電子ブロック層２５、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２、活性層１８、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６、およびｎ型ＧａＮ系クラッド層１４をエッチングにより除去する。参照番号９０で示される部分がエッチング領域を示す。図８に示す例では、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、完全にエッチングにより除去されている例が示されているが、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の途中までをエッチングにより除去されていてもよい。エッチング面積が、少なくともチップ面積の半分以上である。エッチング領域９０の深さは、例えば、約１．５μｍ程度である。
【００６６】
（ｊ）次に、ＧａＮ系半導体基板１０の裏面を研磨して、ＧａＮ系半導体基板１０を薄層化し、例えば、厚さ、約１００μｍ程度以下にする。
【００６７】
（ｋ）次に、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘと垂直なＹ方向にスクライブを入れ、ブレークを行うことにより、容易に安定した劈開面を形成し、ＬＤバーを形成する。
【００６８】
上記のように劈開面を形成したＬＤバーの内の１個の窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器８０の拡大された模式的断面構造例は、図１０に示すように表される。図１０の例では、ｐ側オーミック電極３０とｐ側電極３２の積層化によって形成されるｐ側共通電極７０が、１個の窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器８０の部分上に平坦化された電極構造によって形成されている。
【００６９】
（ｌ）次に、図１５に示すように、劈開により形成された端面ミラー面を有するＬＤバー１００を複数枚、接着層１３０によって貼り付けて積層化し、端面ミラー面に対して、保護膜１２０，１４０を形成する。保護膜１２０は、レーザ光の出射面の保護膜であり、例えば、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮx(０＜ｘ＜１)膜などである。ここで、ＡｌＮx(０＜ｘ＜１)は、ＡｌＮのストイキオメトリ制御からずれている組成比の場合を示す。保護膜１４０は、後端面保護膜であり、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜を形成してもよい。ＤＢＲ膜は、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮx(０＜ｘ＜１)のいずれか若しくはこれらの膜を含む多層膜によって形成されていてもよい。
【００７０】
また、ＤＢＲ膜は、高光反射特性を有し、例えば、ＺｒＯ2膜とＳｉＯ2膜からなる積層構造を備えていてもよい。ＺｒＯ2膜の厚さｄ１およびＳｉＯ2膜の厚さｄ２は、ｄ１＝λ／４ｎ1、ｄ２＝λ／４ｎ2となるように形成する。ここで、ｎ1はＺｒＯ2膜の屈折率２．１２であり、ｎ2はＳｉＯ2膜の屈折率１．４６である。例えば、λ＝４０５ｎｍに対して、ｄ１は、約４８ｎｍ程度であり、ｄ２は、約６９ｎｍ程度である。
【００７１】
（ｍ）次に、接着層１３０を剥離し、各ＬＤバー１００をチップ化して、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子を完成する。反りが緩和されることにより、端面コーティング・チップ化時の作業性が向上し、歩留まりが向上する。
【００７２】
本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１１（ａ）に示すように表され、図１１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う比較例に係るＬＤバー１００の断面構造例は、図１１（ｂ）に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０が反った形状に表される。ｐ側共通電極７０を有するレーザ共振器８０がＸ方向に延伸し、Ｙ方向に複数個、並列に配置されて、１個のＬＤバー１００を形成している。ＬＤバー１００の幅Ｗ１は、レーザ共振器８０の長さに相当し、例えば約数１０μｍ〜数１００μｍ程度である。一方、ＬＤバー１００の長さＷ２は、約数１００μｍ〜数１０ｍｍ程度である。
【００７３】
比較例に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００は、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部がエッチングによって除去されていないため、ＧａＮ系半導体基板１０とＡｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４との間に格子不整合に基づく応力は発生し、図１１（ｂ）に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０が反った形状になる。
【００７４】
第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１２（ａ）に示すように表され、また、第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の別のＬＤバーの平面パターン構成例は、図１２（ｂ）に示すように表される。ＬＤバー１００の寸法は、比較例と同様である。図１２（ｂ）に示す例の方が、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４のエッチング領域９０の面積が広い。
【００７５】
また、第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００の半導体ウェハ１１０上における配置構成例は、図１３に示すように表される。各々のＬＤバー１００の寸法は、比較例と同様である。レーザ共振器８０の延伸方向Ｘには、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４が連続しているため、ＧａＮ系半導体基板１０の反りの方向が、Ｘ方向に限定される。これによって、共振器ミラーを作成するために、ＧａＮ系半導体基板１０のレーザ共振器８０を作成した面に、レーザ共振器８０を避ける形で、図１３に示すように、Ｙ方向にスクライブを入れ、ブレークを行うことにより、容易に安定した劈開面を得ることができる。つまり、安定した共振器ミラーを作成することができる。
【００７６】
図１４（ａ）に示す第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例において、Ｉ−Ｉ線に沿う断面構造例は、図１４（ｂ）に示すように表される。第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバー１００は、チップ上に、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去したエッチング領域９０を、レーザ共振器８０の延伸方向に対して、平行なＸ方向に形成している。これによって、チップがＸ方向に垂直なＹ方向にアレイ状に並んだ、ＬＤバー形状において、Ａｌを含むｎ型ＧａＮ系クラッド層１４がＹ方向に連続していないため、図１４（ｂ）に示すように、ＬＤバー１００の反りが緩和される。
【００７７】
本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子によれば、窒化物半導体レーザ素子の応力による反りを緩和し、歩留まりを向上することができる。
【００７８】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的鳥瞰図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器部分の拡大された模式的断面構造図。
【図１１】（ａ）本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ線に沿うウェハが反った場合の比較例に係るＬＤバーの断面構造例。
【図１２】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の別のＬＤバーの平面パターン構成例。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバーの半導体ウェハ上における配置構成例。
【図１４】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面構造例。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する図であって、（ａ）積層化されたＬＤバーの側壁部の劈開面に保護膜を形成した平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ＧａＮ系半導体基板
１２…ｎ型ＧａＮ系バッファ層
１４…ｎ型ＧａＮ系クラッド層
１６…ｎ型ＧａＮ系ガイド層
１８…活性層
２０…窒化物半導体レーザ素子
２２…ｐ型ＧａＮ系ガイド層
２４…絶縁膜
２５…電子ブロック層
２６…ｐ型ＧａＮ系クラッド層
２７…応力緩和層
２８…ｐ型ＧａＮ系コンタクト層
２９…レジスト層
３０…ｐ側オーミック電極
３２…ｐ側電極
４０…ｎ側電極
７０…ｐ側共通電極
８０…レーザ共振器
９０…エッチング領域
１００…レーザダイオード（ＬＤ）バー
１１０…半導体ウェハ
１２０,１４０…保護膜
１３０…接着層
【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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【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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