(57)【要約】【課題】ｐ型窒化物半導体層に残留する水素を低減することにより、高出力で且つ長寿命の窒化物半導体装置を得る。【解決手段】窒化物半導体装置は、半導体基板１１と、半導体基板１１の上または上方に形成され、窒化物半導体からなり、第１の不純物を含むｐ型半導体層と、ｐ型半導体層に接し、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域２３を有する絶縁膜２０とを備えている。ｐ型半導体層内に残留する水素を不純物領域２３が捕獲するため、不純物領域２３の水素濃度は絶縁膜２０のうち不純物領域２３を除く部分よりも高くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上または上方に形成され、窒化物半導体からなり、第１の不純物を含むｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層に接し、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する絶縁膜とを備えている窒化物半導体装置。
【請求項２】
前記不純物領域の水素濃度は、前記絶縁膜のうち前記不純物領域以外の部分の水素濃度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板はｎ型の窒化物半導体からなり、
前記窒化物半導体装置は、
前記半導体基板上に設けられ、窒化物半導体からなるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層の上で且つ前記ｐ型半導体層の下に設けられ、動作時に光を生成する活性層とをさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記ｎ型半導体層は、前記活性層の下に設けられたｎ型クラッド層を有しており、
前記ｐ型半導体層は、前記活性層の上に設けられたｐ型クラッド層を有しており、
前記窒化物半導体装置は、
前記ｐ型クラッド層の上に設けられたコンタクト層と、
前記コンタクト層の上に設けられたｐ側電極と、
前記半導体基板の裏面上に設けられたｎ側電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜は少なくとも前記ｐ型半導体層の上面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記ｐ型半導体層の上部にはストライプ状のリッジ部が形成されており、
前記絶縁膜は、前記ｐ型半導体層のうち前記リッジ部の側方部分上から前記リッジ部の側面上にわたって設けられていることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁膜は少なくとも前記ｐ型半導体層の端面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記不純物領域は、少なくとも前記ｐ型半導体層と前記絶縁膜との界面を挟んで前記絶縁膜および前記ｐ型半導体層内に所定の厚さで設けられていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁膜は複数の絶縁膜で構成されており、
前記不純物領域は、前記複数の絶縁膜の少なくとも１つの界面を挟んで設けられていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の不純物は、前記第１の不純物と比べて水素原子との結合エンタルピーが大きいことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１１】
前記第２の不純物は、前記絶縁膜中で微粒子状で存在することを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１２】
前記第２の不純物はフッ素であることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１３】
前記不純物領域における前記第２の不純物の濃度は１×１０１５ｃｍ−３以上で且つ１×１０２１ｃｍ−３以下であることを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１４】
前記第１の不純物と前記第２の不純物とは互いに異なる物質であることを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１５】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のうちいずれか１つを構成材料として含んでいることを特徴とする請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１６】
ｎ型半導体基板の上面上に窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、第１の不純物を含む窒化物半導体からなるｐ型半導体層を順次堆積する工程（ａ）と、
前記ｐ型窒化物半導体層上に、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する第１の絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備えている窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ｂ）は、
前記ｐ型半導体層上に絶縁膜を堆積する工程（ｂ１）と、
前記工程（ｂ１）で堆積した絶縁膜上に第２の不純物を塗布する工程（ｂ２）と、
熱ＣＶＤ法により、前記第２の不純物を挟んで絶縁膜をさらに堆積するとともに、前記第２の不純物を絶縁膜内に拡散させて前記不純物領域を形成する工程（ｂ３）とを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ｂ）は、
前記ｐ型半導体層上に前記第１の絶縁膜を堆積する工程（ｂ４）と、
イオン注入により前記第２の不純物を前記第１の絶縁膜に導入する工程（ｂ５）と、
熱処理により前記第２の不純物を拡散させて前記不純物領域を形成する工程（ｂ６）とを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第２の不純物は、前記第１の不純物と比べて水素原子との結合エンタルピーが大きいことを特徴とする請求項１６〜１８のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記工程（ａ）の後で前記工程（ｂ）の前に、前記ｐ型半導体層の上部の一部を除去することによりストライプ状のリッジ部を形成する工程（ｃ）をさらに備え、
前記工程（ｂ）で、前記第１の絶縁膜は前記リッジ部の側面上から前記ｐ型半導体層のうち前記リッジ部の側方に位置する部分上にわたって形成されることを特徴とする請求項１６〜１９のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記工程（ｂ）の後、少なくとも前記ｐ型半導体層の端面上に、前記第２の不純物を含む第２の不純物領域を有する第２の絶縁膜を形成する工程（ｄ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１６〜２０のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
ｎ型半導体基板の上面上に窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、第１の不純物を含む窒化物半導体からなるｐ型半導体層を順次堆積する工程（ａ）と、
少なくとも前記ｐ型半導体層の端面上に、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備えている窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記工程（ｂ）は、
前記ｐ型半導体層の端面に前記第２の不純物を塗布する工程（ｂ１）と、
前記ｐ型半導体層の端面上に前記第２の不純物を挟んで前記絶縁膜を形成する工程（ｂ２）と、
熱処理により前記第２の不純物を前記絶縁膜内および前記ｐ型半導体層内に拡散させて前記不純物領域を形成する工程（ｃ）とを備えている請求項２２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記工程（ｂ）で形成される前記絶縁膜は、複数の絶縁膜で構成されており、前記不純物領域は前記複数の絶縁膜の界面の少なくとも１つを挟む２つの絶縁膜内にわたって形成されることを特徴とする請求項２２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記第２の不純物は、前記第１の不純物と比べて水素原子との結合エンタルピーが大きいことを特徴とする請求項２２〜２４のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイス、フォトダイオードなどの受光デバイス、トランジスタなどの電子デバイスなどの窒化物半導体装置に関するものであり、特に、ｐ型層を有する窒化物半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードや発光ダイオードなどの発光デバイスの構成材料として、従来から窒化物半導体が用いられている。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載されている、レーザ装置として機能する従来の窒化物半導体の断面図である。同図に示すように、従来の半導体装置は、ｎ型ＧａＮ基板１０２の上面上に下から順にｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１０４、ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層１０５、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸層１０６、ｐ型ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層１０７、ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１０９、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１１０が形成されている。ｐ型クラッド層１０９の上部およびコンタクト層１１０はリッジ部を構成しており、コンタクト層１１０上にはｐ側電極１１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１０２の裏面（Ｎ終端面１０２Ａ）上にはｎ側電極１０１が形成されている。
【０００４】
従来の半導体装置を製造する際には、まずｎ型ＧａＮ基板１０２上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用い、水素キャリアガスを用いて１０５０℃の成長温度でｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型クラッド層１０４、ｎ型光ガイド層１０５を順次成長する。引き続き、キャリアガスを窒素に切り替え、基板温度を７００℃に設定し、多重量子井戸層１０６を成長する。さらに、再びキャリアガスを水素ガスに切り替え、基板温度を１０５０℃に設定し、電子ブロック層１０７、ｐ型光ガイド層１０８、ｐ型クラッド層１０９、コンタクト層１１０を順次成長する。
【０００５】
次に、ドライエッチング装置を用いたエッチングによりｐ型クラッド層１０９とｐ型ＧａＮコンタクト層１１０とが５μｍ幅のストライプ状に残され、リッジ型の光導波路が形成される。次いで、コンタクト層１１０上にｐ側電極１１１を形成し、ｎ型ＧａＮ基板１０２のＮ終端面１０２Ａ上にｎ側電極１０１を形成する。最後に、リッジ型の光導波路の長さが１ｍｍとなるようにへき開を行い、誘電体などをへき開面に堆積し、ミラーとなる端面を形成して半導体レーザが完成する。
【０００６】
通常、ＭＯＣＶＤ法によって成長されたｐ型の窒化物半導体は、アクセプタ濃度とほぼ同じ濃度の水素原子を含む。この水素原子は、正孔の生成を妨げるため、成長直後のｐ型層は高抵抗である。そのため、ＭＯＣＶＤ法による成長の後、ｐ型層を低抵抗化するための処理を実施する。このような処理は活性化処理と呼ばれる。
【０００７】
ｐ型層の活性化処理としては、特許文献２に示されるような４００℃以上の温度でアニールを行う方法が知られている。また、特許文献３には、半導体のバンドギャップを上回るエネルギーの光を照射することによってｐ型層の活性化を促進させ、ｐ型ＧａＮと金属とのコンタクト抵抗を改善する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４８３５７号公報
【特許文献２】特開平５−１８３１８９号公報
【特許文献３】特開平１１−１２６７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の窒化物半導体装置では、前述した活性化処理の後でも１０１７ｃｍ−３台から１０１８ｃｍ−３台程度の水素がｐ型層に残留するという不具合がある。この残留水素はアクセプタの活性化率を低下させ、ｐ型層の抵抗やｐ型層とｐ側電極との間のコンタクト抵抗を上昇させるので、動作電圧を上昇させる原因となる。また、半導体レーザ装置又はＬＥＤ等のｐｎ接合を有する半導体装置においては、ｐ型層におけるアクセプタの活性化率が低下すると、電子のオーバーフローが増加して、動作電流が上昇してしまうという不具合も生じる。
【０００９】
以上のような、動作電圧の上昇及び動作電流の上昇は、窒化物半導体装置の性能や信頼性に影響を及ぼし、所望の光出力や寿命が得られないという不具合を生じる。
【００１０】
このような不具合に対し、残留水素濃度を低下させるために、活性化処理の時間を長くしたり、活性化処理の温度を高くしたりする方法を行うと、活性層などに窒素空孔などの欠陥が生じて、かえってｐ型層の正孔濃度が低下し、動作電圧の上昇や動作電流の上昇を招く。すなわち、従来の活性化処理方法によって残留水素を完全に除去することは極めて困難である。
【００１１】
このように、従来の窒化物半導体装置では、活性化処理後に残留している水素が半導体装置の性能及び信頼性に重大な影響を及ぼしており、窒化物半導体装置の高出力化及び長寿命化の妨げとなっている。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題に鑑み、ｐ型窒化物半導体層に残留する水素を低減し、高出力で且つ長寿命の窒化物半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するため、本発明の窒化物半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上または上方に形成され、窒化物半導体からなり、第１の不純物を含むｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層に接し、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する絶縁膜とを備えている。
【００１４】
この構成によれば、不純物領域中の第２の不純物がｐ型半導体層に含まれる水素を捕獲するので、 ｐ型半導体層の形成時に混入する水素を不純物領域に移動させることができるので、ｐ型半導体層中のアクセプタの活性化率の低下を効果的に抑えることができる。このため、動作電圧や動作電流の上昇を抑え、高出力化および長寿命化を図ることができる。なお、不純物領域は水素を捕獲するため、絶縁膜の他の部分よりも高い濃度で水素を含むことになる。
【００１５】
本発明の窒化物半導体装置は、例えば半導体レーザ装置やＬＥＤなどであることが好ましいが、これ以外のデバイスであってもアクセプタの活性化効率の低下を抑えることができるため、装置の劣化等を抑えることができる。
【００１６】
本発明の第１の窒化物半導体装置の製造方法は、ｎ型半導体基板の上面上に窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、第１の不純物を含む窒化物半導体からなるｐ型半導体層を順次堆積する工程（ａ）と、前記ｐ型窒化物半導体層上に、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する第１の絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００１７】
この方法によれば、水素を捕獲する不純物領域をｐ型半導体層に接する絶縁膜内に形成するので、ｐ型半導体層の形成時に混入する水素を不純物領域に移動させることができる。そのため、ｐ型半導体層の水素濃度を低下させ、アクセプタの活性化効率の低下を防ぐことができる。このため、出力の低下を抑え、且つ装置の長寿命化を図ることができる。また、従来の方法に比べてｐ型半導体層内の水素濃度をより低レベルにすることができる上、ｐ型半導体層を高温にする必要がないので、活性層などに結晶欠陥が生じるのを防ぐことができる。これにより、水素原子が不純物領域に、より効果的にゲッタリングされるため、高出力で且つ長寿命の窒化物半導体装置をより確実に得ることができる。
【００１８】
なお、第２の不純物と水素原子との結合エンタルピーが、第１の不純物と水素原子との結合エンタルピーよりも大きいことが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の窒化物半導体装置の製造方法は、ｎ型半導体基板の上面上に窒化物半導体からなるｎ型半導体層、活性層、第１の不純物を含む窒化物半導体からなるｐ型半導体層を順次堆積する工程（ａ）と、少なくとも前記ｐ型半導体層の端面上に、水素を捕獲する第２の不純物を含む不純物領域を有する絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００２０】
この方法によっても、第１の窒化物半導体装置の製造方法と同様に、ｐ型半導体層内に残留する水素濃度を効果的に減らすことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る窒化物半導体装置及びその製造方法によれば、ｐ型窒化物半導体層に残留する水素の濃度を低減することができるため、高出力で且つ長寿命の窒化物半導体装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体装置について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置（窒化物半導体装置）の断面構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置では、ｎ型ＧａＮ基板１１の上面上に下から順にｎ型ＧａＮ層１２、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１３、ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層１４、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸活性層１５、ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層１６、ｐ型ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層１７、ｐ型クラッド層１８、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１９が形成されている。なお、ｐ型光ガイド層１６と電子ブロック層１７の位置を入れ替えても半導体レーザ装置としての動作には影響しない。
【００２４】
ｐ型クラッド層１８の上部およびコンタクト層１９はリッジ導波路を構成しており、コンタクト層１９上にはｐ側電極２１が形成されている。絶縁膜２０は、ｐ型クラッド層１８のうちリッジ導波路の側方に位置する部分上からリッジ導波路の側面上にかけて設けられており、絶縁膜２０内には不純物領域２３が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面（Ｎ終端面）上にはｎ側電極２２が形成されている。ｎ型ＧａＮ基板１１の上面は、面方位が（０００１）面で且つガリウム（Ｇａ）面である。
【００２５】
ここで、ｎ型ＧａＮ層１２は、厚さが１μｍでｎ型ドーパントであるシリコン（Ｓｉ）の濃度が１×１０１８ｃｍ−３である。ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１３は、Ａｌ組成比（Ａｌ原子の組成比）が５％であり、厚さが１．５μｍで且つＳｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３である。ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層１４は、厚さが０．１μｍで、Ｓｉの濃度が１×１０１８ｃｍ−３である。
【００２６】
ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸活性層１５は、厚さが３ｎｍのＩｎＧａＮからなる井戸層と、厚さが７ｎｍでＩｎ組成比が２％のＩｎＧａＮからなる障壁層とにより構成され、発光波長が４０５ｎｍとなるように井戸層におけるＩｎ組成比が調整されている。井戸層の積層数は３である。なお、多重量子井戸活性層１５には、意図的なドーピングは行っていない。
【００２７】
ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層１６は、厚さが０．１μｍであり、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドーピングされている。Ｍｇの濃度は、多重量子井戸活性層１５に向かって徐々に減少している。すなわち、電子ブロック層１７と接する面のＭｇ濃度は１×１０１９ｃｍ−３であり、多重量子井戸活性層１５と接する部分のＭｇの濃度はほぼ０である。
【００２８】
ｐ型ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層１７は、厚さが１０ｎｍで、Ａｌ組成比が２０％である。ｐ型ドーパントであるＭｇの濃度は１×１０１９ｃｍ−３である。
【００２９】
ｐ型クラッド層１８は、Ａｌ組成比が１０％で厚さが２ｎｍのＡｌＧａＮ層と、厚さが２ｎｍのＧａＮ層とが複数層積層された超格子構造を有し、Ｍｇが１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。ｐ型クラッド層１８の厚さは、後述するリッジ導波路が形成されている部分で５００ｎｍであり、リッジ導波路の側方部分で１００ｎｍである。
【００３０】
ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１９は、厚さが２０ｎｍであり、Ｍｇが１×１０２０ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。
【００３１】
ｐ型クラッド層１８の上部及びコンタクト層１９は、晶帯軸が＜１−１００＞方向であるストライプ状のリッジ導波路を構成している。ここで、晶帯軸の指数に付した負符号”−”は該負符号に続く一の指数の反転を便宜的に表している。このリッジ導波路により、電流が流れる領域がリッジ導波路の下方部分に限定され、電流狭窄が行われる。これに加え、光の実効的な屈折率は、リッジ導波路の形成部分と非形成部分とではリッジ導波路の形成部分の方が大きいために、生成された光はリッジ導波路に閉じ込められる。なお、リッジ導波路の下部の幅は１．４μｍであり、その上部の幅は１．２μｍである。
【００３２】
また、絶縁膜２０は厚さが４００ｎｍで、酸化シリコンなどからなり、ｐ型クラッド層１８とコンタクト層１９とを外部の接触から保護するためのものである。
【００３３】
コンタクト層１９に接するｐ側電極２１は、例えばパラジウム（Ｐｄ）で構成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面であるＮ終端面上に形成されたｎ側電極２２は、例えばチタン（Ｔｉ）で構成されている。
【００３４】
リッジ導波路は、共振器の長さが６００μｍとなるようにへき開され、その端面は、面方位が（１−１００）面であるミラー面（図示せず）を形成している。なお、ミラー面上に反射率調整のための絶縁膜を形成してもよい。
【００３５】
本実施形態の半導体レーザ装置の特徴は、絶縁膜２０内に水素を捕獲する不純物を含む不純物領域２３が形成されていることにある。不純物領域２３は、絶縁膜２０がほぼ平坦な領域であるＡ１−Ａ２断面（図１参照）において、絶縁膜２０の上面から深さ１００ｎｍの位置を中心にして、全体の膜厚が約５０ｎｍで形成されている。
【００３６】
本実施形態の半導体レーザ装置は、以下のようにして作製される。図２（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＮ基板の主面上にＭＯＣＶＤ法などにより、ｎ型ＧａＮ層１２、ｎ型クラッド層１３、ｎ型光ガイド層１４、多重量子井戸活性層１５、ｐ型光ガイド層１６、電子ブロック層１７、ｐ型クラッド層１８、コンタクト層１９を下から順にエピタキシャル成長する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、レジストを用いたドライエッチング等により、コンタクト層１９およびｐ型クラッド層１８の上部のそれぞれ一部を除去し、ストライプ状のリッジ導波路を形成する。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、熱ＣＶＤ法などにより厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜を堆積し、当該ＳｉＯ２膜の表面をＣＦ４からなるプラズマで５秒程度処理をする。プラズマの照射には、例えば平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用い、通常のＳｉＯ２をエッチングする条件を用いることができる。この処理でＳｉＯ２膜の表面にフッ素が付着する。その後、熱ＣＶＤ法によって厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２膜を堆積する。熱ＣＶＤで基板がおよそ２５０℃に加熱されるため、厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜表面に付着していたフッ素が拡散して厚さ５０ｎｍの不純物領域２３が形成される。この工程により、不純物領域２３に含まれるフッ素がｐ型クラッド層１８に含まれる水素を捕獲するので、アクセプタの活性化率の低下が防がれ、高出力で長寿命の半導体レーザ装置を実現できる。
【００４０】
なお、フッ素をＳｉＯ２膜に付着させる方法として、プラズマ照射に代えて、ＣｌＦ３やＨＦなどのガス雰囲気に、基板を室温から２００℃程度までの温度でさらしてもよい。
【００４１】
これらの方法では、プラズマ処理の時間やガス処理の時間を調整することで、不純物領域２３の濃度や幅を調整することが可能である。処理時間を長くするとフッ素濃度が増加するためより多くの水素が捕獲できて好ましいが、フッ素系のプラズマやガスはＳｉＯ２膜をエッチングするため、絶縁膜２０の厚さが所望よりも薄くなってしまう。また、フッ素の付着よりエッチングが支配的になって、処理開始後２分程度以降はフッ素の付着量が飽和してしまう。そのような事情から、好ましい処理時間は１秒から２分の間である。
【００４２】
なお、上記の方法の他に、より高精度に不純物領域２３の濃度や厚さを制御可能な方法として、厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２膜を堆積した後に、イオン注入でフッ素を導入することも可能である。イオン注入を用いた場合、フッ素導入の後に熱ＣＶＤなどの加熱工程が無い場合があり、イオン注入などでフッ素を導入しただけでは、フッ素が活性化せず、水素が捕獲されにくいことがある。この場合、フッ素導入の後に１５０℃以上、より好ましくは２５０℃程度の熱処理を基板に加えることが好ましい。
【００４３】
なお、不純物領域２３に添加される不純物はフッ素に限られず、水素と結合可能であればよく、また、ｐ型不純物やｎ型不純物と同一の原子でもよい。不純物領域２３に添加された不純物と水素との結合エンタルピーの絶対値を、ｐ型不純物と水素との結合エンタルピーの絶対値よりも大きくすることで、水素をより効果的に不純物領域に捕獲させることが好ましい。
【００４４】
図３は、各元素の水素との結合エンタルピーを示す図である。
【００４５】
半導体レーザ装置のような発光デバイスの場合は、不純物領域２３の不純物として光のエネルギーよりも充分に高い結合エネルギーを得られる原子が好ましく、且つ、イオン注入、拡散、プラズマ処理、ウェット処理等の工程によって不純物の導入が容易な原子が好ましい。
【００４６】
例えば、発光波長が４０５ｎｍの半導体レーザ装置またはＬＥＤの場合は、４０５ｎｍの波長に相当するエネルギーは３．０６ｅＶである。このエネルギーに耐え得るには、２９５ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい結合エンタルピーが必要である。このことから、発光波長４０５ｎｍの発光デバイスに用いることが可能な原子は、図３から、Ｂ（ボロン）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）、Ｆ（フッ素）、Ｓｉ（シリコン）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｃｌ（塩素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｅ（セレン）、Ｂｒ（臭素）、Ｉ（ヨウ素）及びＰｔ（白金）であることが分かる。
【００４７】
また、波長が４６０ｎｍの半導体レーザ装置または青色ＬＥＤ等の場合は、２６０ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい結合エンタルピーが必要である。このため、上記の原子に加えて、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｓ（砒素）、Ｓｎ（スズ）、Ｔｅ（テルル）及びＡｕ（金）を用いることができる。
【００４８】
また、波長が５３０ｎｍの半導体レーザ装置または緑色ＬＥＤ等の場合は、２２６ｋＪ／ｍｏｌよりも大きい結合エンタルピーが必要であるため、上記の原子に加えて、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ(ルテニウム)、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）及びＩｎ（インジウム）を用いることができる。
【００４９】
先に挙げた原子のうち、最も好ましい原子は、水素との結合エンタルピーが最も高いフッ素（Ｆ）であり、第１の実施形態において不純物はフッ素を用いている。
【００５０】
また、導入された原子は、単体の原子の状態であるほかに、数個の原子が集まったクラスターや、数十個程度以上の原子が集まった微粒子、その原子と他の原子が結合した分子であってもよい。例えば、パラジウム原子が数十個集まったパラジウム微粒子では、単体のパラジウムより水素の吸着能力が向上し、単体のパラジウムより大きな結合エンタルピーが得られる場合がある。
【００５１】
図４は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置のＡ１−Ａ２線断面（図１参照）におけるｐ型クラッド層および不純物領域のフッ素濃度と水素濃度の深さ分布を示している。ここで、フッ素濃度と水素濃度とは、２次イオン質量分析法（secondary ion mass spectrometry：ＳＩＭＳ）で評価した。なお、ＳｉＯ２からなる絶縁膜２０と、ＡｌＧａＮ層を含む超格子を有するｐ型クラッド層１８とでは、ＳＩＭＳ装置での２次イオンの発生効率が異なる。絶縁膜２０からｐ型クラッド層１８にわたって、一つの計算式でＳＩＭＳのカウント数を濃度に変換することができないため、縦軸は濃度ではなくカウント数としている。
【００５２】
図４に示すように、フッ素の濃度は、不純物領域２３でピークを示している。別途準備したＳｉＯ２中のフッ素定量用のサンプルによってピークでのフッ素濃度を定量したところ、フッ素濃度は約２×１０１９ｃｍ−３であった。ピーク以外の領域のフッ素濃度は、ＳＩＭＳの測定装置内の残留ガスなどの影響、もしくは、故意のドーピングではない、原料など含まれる不純物などによるバックグラウンドレベルであった。
【００５３】
また、水素の濃度分布についても、不純物領域２３でフッ素と同様のピークを示し、その他の領域では水素濃度が低くなっていた。別途準備したＳｉＯ２中の水素定量用サンプルおよびＧａＮ中の水素定量用サンプルを用いて水素を定量したところ、不純物領域２３のピーク水素濃度は約２×１０１９ｃｍ−３であり、不純物領域２３以外の周辺の絶縁膜２０の平均水素濃度は約１×１０１８ｃｍ−３であり、ｐ型クラッド層１８中の平均水素濃度は約３×１０１７ｃｍ−３である。なお、不純物領域２３から表面側にかけて徐々に水素濃度が増加しているように見えるのは、ＳｉＯ２表面に付着している水などの影響で、測定上の理由による。
【００５４】
図１２に本発明の比較用として作製した半導体レーザ装置の断面構成を示す。同図に示す比較用の半導体レーザ装置は、本実施形態に係る半導体レーザ装置と動作特性及び信頼性を比較するために作製されたもので、不純物領域２３を設けない以外は、図１に示す半導体レーザ装置と全く同等の構造を持つ。図１２において、各部材の符号は図１と同じものを用いている。
【００５５】
ここで、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置と、比較用の図１２に示す半導体レーザ装置での水素濃度の違いを比較するために、比較用の半導体レーザ装置においてもフッ素濃度と水素濃度の分布を調べた。
【００５６】
図１３は、比較用の半導体レーザ装置のＡ１−Ａ２線断面（図１２参照）におけるｐ型クラッド層および不純物領域のフッ素濃度と水素濃度の深さ分布を示す図である。
【００５７】
図１３の結果から、比較用の半導体レーザ装置では、不純物領域２３がないため、フッ素の濃度分布はＳＩＭＳの測定装置内の残留ガスなどの影響、もしくは、故意のドーピングではない、原料に含まれる不純物などによるバックグラウンドレベルを示す。
【００５８】
水素の濃度分布を定量したところ、絶縁膜２０の平均水素濃度は約２×１０１８ｃｍ−３であり、ｐ型クラッド層１８の平均水素濃度は約３×１０１８ｃｍ−３であり、いずれも本実施形態の半導体レーザ装置より高いことが分かった。
【００５９】
なお、本実施形態の半導体レーザ装置において、不純物領域２３のフッ素の濃度や厚さは上記の範囲に限定されるものではないが、ｐ型クラッド層１８中の水素を十分に捕獲できる量のフッ素を導入することが好ましい。
【００６０】
図１２に示す比較用の半導体レーザ装置のように、ｐ型クラッド層１８の平均水素濃度が約３×１０１８ｃｍ−３であり、厚さが１００ｎｍの場合、少なくとも単位面積当たり３×１０１１ｃｍ−２の水素が捕獲できるようにフッ素の量を設定することが好ましい。例えば、フッ素の濃度を２×１０１９ｃｍ−３で均一と仮定すると、計算上は１５ｎｍの厚さで、ちょうど直下にあるｐ型クラッド層１８内の水素を捕獲できる。実際には、電子ブロック層１７とｐ型光ガイド層１６の一部もｐ型であって水素が存在し、さらにリッジ導波路では５００ｎｍの厚さのｐ型クラッド層１８とコンタクト層１９がある。これらの層内の水素も捕獲できるように、前述のｐ型クラッド層１８のみを考慮した計算より厚めに不純物領域２３を設けることが好ましい。また、フッ素の濃度も、実際には理想的な矩形形状にはならず、想定よりも少なくなる可能性を考慮して、厚めに不純物領域２３を設けることが好ましい。以上の事情から、本実施の形態では不純物領域２３の厚さが５０ｎｍとなるべく、プラズマ処理時間を調整している。
【００６１】
このように、本発明において、ｐ型層内に残留する水素の濃度に応じて、水素を捕獲するための不純物の量を適切に制御すれば、ｐ型層内の水素濃度を著しく低減することが可能である。
【００６２】
一方、従来の熱アニールなどによる活性化では、ｐ型層中の水素原子が熱によって表面まで拡散して、表面で２つの水素原子が会合して水素分子となることで水素が除去される。そのため、水素濃度が低くなればなるほど、２つの原子が会合する確率が低下し、水素濃度が３ｘ１０１８ｃｍ−３程度以下となると、アニール時間を長くしても水素濃度はあまり減少しない。
【００６３】
本実施形態に係る半導体レーザ装置では、図４と図１２との比較から明らかなように、不純物領域２３において水素が捕獲され、不純物領域２３の水素濃度が不純物領域２３の周囲の水素濃度よりも高くなっている。その結果、ｐ型クラッド層１８をはじめとするｐ型層の水素濃度を、比較用の従来の半導体レーザ装置に比べ著しく低減することが可能である。
【００６４】
図５は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置と比較用の半導体レーザ装置とで電流、光出力及び電圧特性をそれぞれ比較したグラフである。
【００６５】
本実施形態に係る半導体レーザ装置では、不純物領域２３を設けることにより、ｐ型層において電流が流れる部分の水素濃度も低下して、ｐ型層のアクセプタの活性化率が向上している。また、本実施形態に係る半導体レーザ装置では、不純物領域２３の厚さを十分大きく設定したため、Ａ１−Ａ２断面だけではなく、電流経路となるリッジ領域の水素濃度も低減されていると考えられる。このため、破線で示す比較用の半導体レーザ装置と比べて、実線で示す第１の実施形態に係る半導体レーザ装置は低抵抗であり、従って、同一の電流値では、より低い動作電圧で動作することができることが確かめられた。
【００６６】
このように、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置は、比較用の半導体レーザ装置と比べて、低動作電圧を実現でき、低消費電力であるという性能上の特徴を有する。このため、例えば第１の実施形態に係る半導体レーザ装置をＤＶＤ（digital versatile disk）装置の光源として用いた場合は、従来の半導体レーザ装置を用いる場合に比べてレーザ駆動回路の耐圧をより小さくすることができるため、回路の小型化及び低コスト化が可能である。また、電池駆動によるポータブル機器においては、低消費電力であることから、より長時間の動作が可能となる。
【００６７】
図６は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置と比較用の半導体レーザ装置とに対して行った高温信頼性加速試験の結果を示す図である。ここでは、温度を８０℃に保ち、光出力がデューティー比５０％のパルス出力で１２０ｍＷで一定となるように注入電流の電流量を制御して、動作電流の変化を測定している。
【００６８】
図６に示すように、時間の経過とともに比較用の半導体レーザ装置は徐々に動作電流が上昇し、動作時間が１０００時間を超えたときに急激な動作電流の上昇を伴って破壊した。これは、高出力動作による光と発熱によってミラー面２４が破壊的に故障する現象（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）である。
【００６９】
これに対し、本実施形態の半導体レーザ装置は、アクセプタの活性化率が高いために、ｐ型層の伝導帯のエネルギー準位がより高くなって、活性層とｐ型層との間の伝導帯のバンド不連続量が増大する。その結果、電子のオーバーフローが減少するため、同一の光出力を得るのに、より低い動作電流で動作させることができ、動作初期の動作電圧及び動作電流が共に低く抑えられている。動作初期の消費電力が低いと、連続動作中の動作電流の上昇も低く抑えられるため、劣化を著しく遅らせることが可能となる。その結果、１５００時間を経過しても動作電流の上昇が数％以内に収まっており、極めて安定した動作を得ることができる。この従来の半導体レーザ装置との差は、高温、高出力、長時間動作など、厳しい条件においてより顕著に現れる。
【００７０】
このように、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置は、高温環境下でより長時間の動作が可能である。従って、例えばＤＶＤ装置へ応用すれば、より高信頼性及び長寿命のＤＶＤ装置を実現でき、さらには、より高温での動作が求められる車載用のＤＶＤ装置を実現できる。また、記録用ＤＶＤ装置においては、より大容量のデータをより短時間で書き込むために高倍速の書き込み動作に対する要望がある。この場合、半導体レーザ装置は、高出力下での連続動作が必要であり、発熱量が極めて大きい状態での信頼性が求められる。本実施形態の半導体レーザ装置は、高温下においても長時間安定して動作することが可能であるため、高倍速での書き込み動作を目的としたＤＶＤ装置への応用も可能となる等、産業上非常に有用なレーザ装置となる。
【００７１】
なお、本実施形態では半導体レーザ装置のｐ型クラッド層上およびリッジ導波路の側面に不純物領域を有する絶縁膜を形成する例を説明したが、ＬＥＤにおいてｐ型クラッド層上に不純物領域を有する絶縁膜を設けても半導体レーザ装置の例と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の半導体レーザ装置は端面発光レーザであるが、上述した水素を捕獲する不純物を有する絶縁膜を、面発光レーザに適用することも可能である。
【００７２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体装置について図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示している。ただし、図１がリッジ導波路に垂直（光の出射方向に垂直）な縦断面図であったのに対し、図７は半導体レーザ装置のフロント側の光出射端近傍におけるリッジ導波路に平行な（光の出射方向に平行な）方向の縦断面図である。
【００７４】
図７に示す本実施形態の半導体レーザ装置において、ｎ型ＧａＮ基板１１、ｎ型クラッド層１３、ｎ型光ガイド層１４、多重量子井戸活性層１５、ｐ型光ガイド層１６、電子ブロック層１７、ｐ型クラッド層１８、コンタクト層１９、ｐ側電極２１、ｎ側電極２２の構成は、第１の実施の形態の図１の半導体レーザと全く同じ構成である。また、ｐ型クラッド層１８の上部及びコンタクト層１９により形成される、晶帯軸が＜１−１００＞方向であるストライプ状のリッジ導波路の構成も、第１の実施形態の半導体レーザ装置と同じである。
【００７５】
また、ｐ型クラッド層１８とコンタクト層１９とを外部の接触から保護するため、ｐ型クラッド層１８のうちリッジ導波路の側方に位置する部分上からリッジ導波路の側面にわたって、厚さ４００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜が形成されている（図示せず）。第２の実施形態では、ｐ型クラッド層１８上に形成される絶縁膜には不純物領域は形成されない。ただし、第２の実施形態の構成において、絶縁膜に第１の実施形態の半導体レーザ装置と同様の不純物領域を設けても構わない。
【００７６】
リッジ導波路は、共振器の長さが６００μｍとなるようにへき開され、（１−１００）面（出射端面）上にミラー面２４が形成されている。このミラー面２４は、ｎ型ＧａＮ層１２、ｎ型クラッド層１３、ｎ型光ガイド層１４、多重量子井戸活性層１５、ｐ型光ガイド層１６、電子ブロック層１７、ｐ型クラッド層１８、コンタクト層１９などの端面で構成されている。
【００７７】
本実施形態の半導体レーザ装置の特徴は、ミラー面２４上に不純物領域２３を有する絶縁膜３０が堆積されていることにある。不純物領域２３を有する絶縁膜３０は、少なくともｐ型光ガイド層１６、電子ブロック層１７、ｐ型クラッド層１８、コンタクト層１９、などのｐ型層の端面に形成されていればよい。
【００７８】
絶縁膜３０は、ｎ型ＧａＮ基板１１や半導体層に近い方から順に、厚さ１２０ｎｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる第１絶縁膜３０ａと、厚さ７０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第２絶縁膜３０ｂと、厚さ４０ｎｍのジルコン（ＺｒＯ２）からなる第３絶縁膜３０ｃとが順次堆積されることで形成されている。
【００７９】
不純物領域２３は、不純物として例えばフッ素を含み、図７に示すＢ１−Ｂ２断面において、例えば第１絶縁膜３０ａと第２絶縁膜３０ｂとの界面から第１絶縁膜３０ａと第２絶縁膜３０ｂの所定の領域に広がっている。不純物領域２３の厚さは例えば５０ｎｍである。
【００８０】
この不純物領域２３は、以下のようにして形成することができる。
【００８１】
まず、図２（ｂ）に示す第１の実施形態と同様の工程によりリッジ導波路を形成した後、ミラー面２４上にスパッタ装置などを用いて厚さ１２０ｎｍのＡｌ２Ｏ３からなる第１絶縁膜３０ａの堆積を行う。その後、堆積した第１絶縁膜３０ａの露出面にフッ素を付着させる。付着させる方法は第１の実施形態で説明したとおりで、例えば５秒間のプラズマの照射を行う。なお、プラズマ照射に代えて、ＣｌＦ３やＨＦなどのガスを用いて不純物領域２３を形成してもよい。ここで、不純物領域２３に添加される不純物はフッ素に限られず、水素と結合可能な原子であればよいことは、第１の実施形態で説明した通りである。
【００８２】
次に、フッ素付着後、厚さ７０ｎｍのＳｉＯ２からなる第２絶縁膜３０ｂ、厚さ４０ｎｍのＺｒＯ２からなる第３絶縁膜３０ｃを堆積する。ＳｉＯ２もしくはＺｒＯ２の堆積中、あるいは堆積後に、水素の捕獲を促進するために、１５０℃以上の加熱を行うことが好ましいことは、第１の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態と同様に、絶縁膜３０を堆積した後、イオン注入によって不純物領域２３を形成することもできる。
【００８３】
また、第１絶縁膜３０ａと第２絶縁膜３０ｂとの界面付近に不純物領域２３を設ける以外に、第２絶縁膜３０ｂと第３絶縁膜３０ｃとの界面や、いずれかの絶縁膜中に不純物領域を設けてもよい。絶縁膜３０が複数の膜からなるときは、各膜の界面に不純物領域を設ける工程を実施したほうが、各膜の内部に不純物領域を設ける場合よりも膜堆積の工程数が増えないので好ましい。
【００８４】
図８は、第２の実施形態に係る半導体レーザ装置における不純物領域２３のＢ１−Ｂ２線（図７参照）でのフッ素濃度と水素濃度のＳＩＭＳによる深さ分布を示す図である。実際には、ＳＩＭＳの測定範囲を各層の厚さ程度に絞ることは不可能なため、基板および各層の水素濃度の平均的な値を観測している。
【００８５】
図８に示すように、フッ素の濃度分布は不純物領域２３でピークを示し、水素の濃度分布についても、不純物領域２３でフッ素と同様のピークを示していることから、水素が不純物領域２３に捕獲されていることが確認された。
【００８６】
ミラー面２４上に設けた絶縁膜３０に不純物領域２３を設け、ミラー面２４近傍の水素濃度を低減することは、ミラー面２４近傍での電子のオーバーフローを低減し、ミラー面２４近傍での発熱を低減する。そのため、本実施形態の構成はＣＯＤの抑制に効果がある。
【００８７】
なお、本実施形態では各半導体層の光出射端面上の構成を説明したが、光出射端面（後方端面）上に不純物領域を有する絶縁膜をさらに形成してもよい。
【００８８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体装置について図面を参照しながら説明する。
【００８９】
図９は、第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示す図である。半導体レーザ装置のフロント側の光出射端近傍におけるリッジ導波路に平行な（光の出射方向に平行な）方向の縦断面図である。図９に示す半導体レーザ装置は、第２の不純物領域２３ｂを除いて図７に示す第２の実施形態の半導体レーザ装置と同じ構成を有している。
【００９０】
本実施形態の半導体レーザ装置の特徴は、絶縁膜３０と各窒化物半導体層との界面であるミラー面２４近傍にフッ素を含む第２の不純物領域２３ｂが形成されていることにある。
【００９１】
第２の不純物領域２３ｂは、Ｂ１−Ｂ２断面において、第１絶縁膜３０ａと第２絶縁膜３０ｂとの界面部分に約２５ｎｍの厚さで形成されている。このような構成は、例えば以下のような方法で作製することができる。
【００９２】
まず、図２（ｂ）に示す第１の実施形態と同様の工程によりリッジ導波路を形成した後にミラー面２４にフッ素を付着させる。付着方法は第１の実施形態で説明した通りである。本実施形態では例えばプラズマ照射時間を２秒とする。ここで、厚さが２５ｎｍの第２の不純物領域２３ｂを形成するのに必要なプラズマ照射時間が、５０ｎｍの場合の半分の２．５秒より短いのは、プラズマ照射初期にフッ素の付着量が一気に増加し、その後徐々にフッ素の付着量が飽和するためである。
【００９３】
次に、第２の実施形態と同様に、厚さ１２０ｎｍのＡｌ２Ｏ３からなる第１絶縁膜３０ａの堆積を行った後、堆積したＡｌ２Ｏ３の表面にフッ素を付着させる。本実施形態では、プラズマの照射時間を２秒とした。なお、フッ素を付着させる表面の材料によって、フッ素の付着量の時間依存性が異なると考えられるが、この場合はあまり変わらず、２秒でミラー面２４上とほぼ同じフッ素の付着量となる。このように、プラズマ照射時間は材料や条件によって適宜変更すればよい。
【００９４】
その後、厚さ７０ｎｍのＳｉＯ２からなる第２絶縁膜３０ｂ、厚さ４０ｎｍのＺｒＯ２からなる第３絶縁膜３０ｃを堆積する。ＳｉＯ２もしくはＺｒＯ２の堆積中、あるいは堆積後に、水素の捕獲を促進するために、１５０℃以上の加熱を行うことが好ましい。
【００９５】
図１０は、第３の実施形態に係る半導体レーザ装置における不純物領域２３および第２の不純物領域２３ｂのＢ１−Ｂ２線（図９参照）でのフッ素濃度と水素濃度のＳＩＭＳによる深さ分布を示す図である。実際には、ＳＩＭＳの測定範囲を各層の厚さ程度に絞ることは不可能なため、基板および各層の水素濃度の平均的な値を観測している。
【００９６】
図１０に示すように、フッ素の濃度分布は不純物領域２３と第２の不純物領域２３ｂとでピークを示し、水素の濃度分布についても、不純物領域２３と第２の不純物領域２３ｂとでフッ素と同様のピークを示していることから、水素が不純物領域２３および第２の不純物領域２３ｂに捕獲されていることが確認された。
【００９７】
なお、本実施形態の半導体レーザ装置において、不純物領域２３を設けず、第２の不純物領域２３ｂのみであっても、水素を捕獲する効果を得られる。また、半導体の表面と絶縁膜との界面に不純物領域を設ける方法として、絶縁膜３０とｐ型クラッド層１８との界面に不純物領域を設けることが可能である。
【００９８】
なお、第１〜第３の実施形態において、不純物領域２３、または第２の不純物領域２３ｂに添加されるフッ素等の不純物の濃度は１×１０１５ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下であることが好ましい。これは、不純物の濃度が１５乗のオーダーを切ると、ゲッタリングできる水素が少なくなって効果がほとんど期待できず、一方、不純物の濃度が２１乗のオーダーを超えると、添加した不純物の単位あたりの原子数が不純物領域を構成する半導体組成と同程度となって、絶縁膜に構造的な変化をもたらし、光閉じ込めなどの機能に影響をもたらすからである。ただし、不純物領域に添加されるフッ素（Ｆ）等の不純物の濃度は１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３に限定されない。
【００９９】
なお、第１の実施形態における絶縁膜２０や第２、第３の実施形態における絶縁膜３０
の材料は、ＳｉＯ２の他、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの酸化膜、ＡｌＮ、ＧａＮなどの窒化膜、ＡｌＯＮなどの酸窒化膜、またはこれらの積層膜であってもよい。また、アモルファスシリコンなどの高抵抗の半導体膜であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係る半導体レーザ装置は、ＤＶＤ装置などの書込みや読み出しを行う装置等の信頼性の向上に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置（窒化物半導体装置）の断面構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】各元素の水素との結合エンタルピーを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体レーザ装置のＡ１−Ａ２線断面におけるｐ型クラッド層および不純物領域のフッ素濃度と水素濃度の深さ分布を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る半導体レーザ装置と比較用の半導体レーザ装置とにおいて電流、光出力及び電圧特性をそれぞれ比較したグラフである。
【図６】第１の実施形態に係る半導体レーザ装置と比較用の半導体レーザ装置とに対して行った高温信頼性加速試験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体レーザ装置における不純物領域のＢ１−Ｂ２線でのフッ素濃度と水素濃度のＳＩＭＳによる深さ分布を示すグラフである。
【図９】第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る半導体レーザ装置における不純物領域および第２の不純物領域のＢ１−Ｂ２線でのフッ素濃度と水素濃度のＳＩＭＳによる深さ分布を示すグラフである。
【図１１】レーザ装置として機能する従来の窒化物半導体の断面図である。
【図１２】比較用の半導体レーザ装置の断面構成を示す。
【図１３】比較用の半導体レーザ装置のＡ１−Ａ２線断面におけるｐ型クラッド層および不純物領域のフッ素濃度と水素濃度の深さ分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０２】
１１      ｎ型ＧａＮ基板
１２      ｎ型ＧａＮ層
１３      ｎ型クラッド層
１４      ｎ型光ガイド層
１５      多重量子井戸活性層
１６      ｐ型光ガイド層
１７      電子ブロック層
１８      ｐ型クラッド層
１９      コンタクト層
２０、３０      絶縁膜
２１      ｐ側電極
２２      ｎ側電極
２３      不純物領域
２３ｂ    第２の不純物領域
２４      ミラー面
３０ａ    第１絶縁膜
３０ｂ    第２絶縁膜 
３０ｃ    第３絶縁膜
【図１】
2009130316.tif 000003
【図２】
2009130316.tif 000004
【図３】
2009130316.tif 000005
【図４】
2009130316.tif 000006
【図５】
2009130316.tif 000007
【図６】
2009130316.tif 000008
【図７】
2009130316.tif 000009
【図８】
2009130316.tif 000010
【図９】
2009130316.tif 000011
【図１０】
2009130316.tif 000012
【図１１】
2009130316.tif 000013
【図１２】
2009130316.tif 000014
【図１３】
2009130316.tif 000015