JP3334624B2 - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents

Description

【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（Ｉｎ_ａＡ
ｌ_ｂＧａ_{１−ａ−ｂ}Ｎ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）より
なるレーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者等は、サファイア基板上部に、
部分的に形成されたＳｉＯ_２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。例えば、Jpn.J.Appl.Phy
s.Vol.37(1998）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March
1998などに記載されている。図６に、従来のレーザ素子
として前記Ｊ.Ｊ.Ａ.Ｐ.に示される図と同様の模式的断
面図を示した。この図６は、ｐ−ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層からｐ−Ａｌ_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎ／Ｇａ
Ｎの超格子構造よりなるｐ側クラッド層まで部分的にエ
ッチングしてなる幅３μｍのリッジ形状のストライプを
有し、ｎ−ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層をエッチン
グにより露出させてその露出面に形成されたｎ電極、及
びストライプの最上部に形成されたｐ電極を有し、更に
各電極を除いてエッチングにより露出されたストライプ
の側面や露出平面等にＳｉＯ_２よりなる絶縁膜を形成し
てなる窒化物半導体レーザ素子を示している。そして、
この窒化物半導体レーザ素子は、単一モードのアスペク
ト比が約４のレーザ光を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ素子は、寿命特性が良好で、単一モードのレーザ光
が得られるものの、そのレーザ光がアスペクト比４の長
楕円形であるために、レーザ素子を種種の製品に応用す
るにはレーザビームの絞りや、レンズ設計がやや困難と
なる。レーザ素子を用いて種種の製品を製造する場合に
は、レーザ光のアスペクト比が１．０に近い円形である
ことが望ましい。そこで、本発明の目的は、レーザ光の
アスペクト比を小さくし、レーザ光を用いた製品の作製
にあたって、レーザビームの絞りやレンズ設計が容易と
なる窒化物半導体レーザ素子を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は下記構成
（１）〜（４）により本発明の目的を達成することがで
きる。 （１） Ａｌを含む窒化物半導体層を有するｐ側及びｎ
側のクラッド層の間に、ＩｎＧａＮを少なくとも有する
活性層を含む導波路領域を有し、前記ｐ側クラッド層の
上に、ｐ側コンタクト層が積層されてなる窒化物半導体
レーザ素子において、前記ｐ側クラッド層は、クラッド
層全体の厚さを２．０μｍ以下とし、かつそのｐ側クラ
ッド層に含まれるＡｌ平均組成（％）との積が４．４以
上となるように構成されてなり、前記ｐ側コンタクト層
側からｐ側クラッド層と導波路領域との界面よりも基板
側にかけてエッチングして形成された幅０．５〜２．０
μｍのリッジ形状のストライプを有し、該ストライプの
両側面及びその側面と連続した窒化物半導体層の平面
に、屈折率が前記導波路領域の平均の屈折率より０．１
以上小さい値を有する絶縁膜を有し、更に該絶縁膜を介
して、少なくとも前記ストライプの最上層にあるｐ側コ
ンタクト層の表面全面に接するようにｐ電極が設けられ
ていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。 （２） Ａｌを含む窒化物半導体層を有するｐ側及びｎ
側のクラッド層の間に、ＩｎＧａＮを少なくとも有する
活性層を含む導波路領域を有し、前記ｐ側クラッド層の
上に、ｐ側コンタクト層が積層されてなる窒化物半導体
レーザ素子において、前記ｎ側クラッド層は、少なくと
もＡｌを含む窒化物半導体層を有する超格子よりなり、
そのｎ側クラッド層全体の厚さが０．５μｍ以上とし、
かつそのｎ側クラッド層に含まれるＡｌ平均組成（％）
との積が４．４以上となるように構成されてなり、前記
ｐ側コンタクト層側からｐ側クラッド層と導波路領域と
の界面よりも基板側にかけてエッチングして形成された
幅０．５〜２．０μｍのリッジ形状のストライプを有
し、該ストライプの両側面及びその側面と連続した窒化
物半導体層の平面に、屈折率が前記導波路領域の平均の
屈折率より０．１以上小さい値を有する絶縁膜を有し、
更に該絶縁膜を介して、少なくとも前記ストライプの最
上層にあるｐ側コンタクト層の表面全面に接するように
ｐ電極が設けられていることを特徴とする窒化物半導体
レーザ素子。 （３） 前記リッジ形状のストライプが、ストライプの
端面の幅よりストライプの中央の幅が大きくなるように
形成されていることを特徴とする前記（１）又は（２）
に記載の窒化物半導体レーザ素子。 （４） 前記リッジ形状のストライプが、ｐ側コンタク
ト層側から導波路領域とｎ側クラッド層との界面よりも
基板側にかけてエッチングして形成されていることを特
徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の窒
化物半導体レーザ素子。

【０００５】更に本発明の好ましいその他の構成とし
て、下記構成を挙げることができる。 （５） 前記ｐ及びｎ側クラッド層の少なくとも一方
が、Ａｌを含む窒化物半導体を有する超格子構造である
ことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載
の窒化物半導体レーザ素子。 （６） 前記活性層、クラッド層及びコンタクト層が、
窒化物半導体の横方向の成長を利用して成長させた窒化
物半導体基板上に成長されてなることを特徴とする前記
（１）〜（５）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ
素子。 （７） 前記窒化物半導体レーザ素子のアスペクト比
が、１．０〜３．０であることを特徴とする前記（１）
〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。

【０００６】つまり、本発明の窒化物半導体レーザ素子
は、上記の如く、リッジ形状のストライプを形成する際
に、ストライプの幅及びエッチング量を特定してストラ
イプを形成し、形成されたストライプの側面に導波路領
域の屈折率より小さい値の屈折率を有する絶縁膜を設
け、更に形成されたストライプの最上面の全面にｐ電極
を接して形成することにより、水平横モードを調整で
き、アスペクト比の値を小さくすることができる。

【０００７】従来、ストライプ幅を小さくすることで横
モードが基本モードになることや、エッチングの量とス
トライプの両側面に屈折率の異なるものを設けることで
レーザ素子が屈折率型となることは理論的に知られてい
る。しかしながら、前記J.J.A.P.に記載の公知の窒化物
半導体レーザ素子のアスペクト比は４であり、実際にア
スペクト比が１．０〜３．０となるような窒化物半導体
レーザ素子は得られていない。

【０００８】これに対し、本発明者等は、横モードの基
本モード化、水平横方向の光閉じ込めの強化のために、
上記本発明の如く種種の構成を組み合わせることによ
り、窒化物半導体レーザ素子のレーザ光のアスペクト比
を約１．０〜３．０とすることができる。

【０００９】本発明において、絶縁膜が、導波路領域の
屈折率より０．１以上小さい値を有すると、水平横方向
の光閉じ込めの点で好ましい。また本発明において、リ
ッジ形状のストライプが、ストライプの端面の幅よりス
トライプの中央の幅が大きくなるようにエッチングして
形成されていると、及び／または、ｐ側コンタクト層側
から導波路領域とｎ側クラッド層との界面よりも基板側
にかけてエッチングして形成されていると、アスペクト
比を調整し易くなり好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の窒化物半導体レー
ザ素子（以下単にレーザ素子という場合がある。）を更
に詳細に説明する。本発明の窒化物半導体レーザ素子
は、Ａｌを含む窒化物半導体層を有するｐ側及びｎ側の
クラッド層の間に、ＩｎＧａＮを少なくとも有する活性
層を含む導波路領域を有し、前記ｐ側クラッド層の上
に、ｐ側コンタクト層が積層されてなる素子構造を少な
くとも有し、前記ｐ側コンタクト層側からｐ側クラッド
層と導波路領域との界面より基板側までエッチングして
形成された幅０．５〜２．０μｍのリッジ形状のストラ
イプを有し、該ストライプの両側面及びその側面と連続
した窒化物半導体層の平面に、屈折率が導波路領域の屈
折率より小さい値を有する絶縁膜を有し、更に該絶縁膜
を介して、少なくとも前記ストライプの最上層にあるｐ
側コンタクト層の表面全面に接するようにｐ電極が設け
られてある。

【００１１】本発明において、ストライプの幅とは、レ
ーザ光を放出する共振面を有する素子端部に位置する少
なくとも一方のストライプ端部の幅であり、ストライプ
の中央部の幅が上記範囲より大きい値を有していてもよ
い。

【００１２】本発明において、ストライプは、基板上に
素子構造となる各窒化物半導体層を積層成長させてい
き、最上層のｐ側コンタクト層を積層させた後、ｐ側コ
ンタクト層側からエッチングしリッジ形状のストライプ
として形成される。エッチング量は、ｐ側コンタクト層
から、ｐ側クラッド層と導波路領域との界面よりも基板
側にかけて、好ましくは導波路領域とｎ側クラッド層と
の界面よりも基板側にかけてエッチングされる。このよ
うにエッチング量を調整すると、横方向の光閉じ込めが
大きくなり好ましく、またレーザ素子のしきい値が著し
く低下し好ましい。また、エッチング量は、とくに限定
されないが、素子の性能等の点から、例えばｎ電極を形
成可能な窒化物半導体層まで、または基板が窒化物半導
体基板である場合は、基板上に形成されているｎ側コン
タクト層やｎ側クラッド層までである。

【００１３】更に、リッジ形状のストライプを形成する
際に、ストライプ幅が０．５〜２．０μｍ、好ましくは
０．５〜１．０μｍとなるように調整してエッチングさ
れる。ストライプの幅が上記範囲であると、水平横モー
ドが基本モードとなり易く、しきい値の上昇が抑えられ
る。

【００１４】また、本発明において、ストライプの平面
形状（素子を真上から見た場合の形状）が、ストライプ
の端部に接近するに従い狭くなるように形成されている
と、アスペクト比の調整がし易くなり好ましい。この場
合のストライプの幅は、少なくとも一方のストライプの
端部での幅が上記範囲であればよく、ストライプの中央
部の幅が上記範囲より大きい値でもよい。このようにス
トライプの平面形状が端部に接近するに従い狭くなる具
体的なストライプの平面形状としては、本出願人が出願
した特願平９−３５２５４０号明細書に記載のものが挙
げられる。その一例として、例えば図３に、共振面に接
近するに従いストライプの幅が中心分部から徐々に細く
なるストライプの平面形状が挙げられる。

【００１５】更にまた、本発明において、絶縁膜は、導
波路領域の屈折率より小さい値を有する絶縁性のもので
あればいずれでもよく、好ましくは絶縁膜の屈折率が、
導波路領域の屈折率より０．１以上小さい値のもの、よ
り好ましくは０．３以上小さい値のもの、更に好ましく
は０．７以上小さい値ものが挙げられる。屈折率の上限
としては１．０以下である。このようにストライプの側
面に形成される屈折率が０．１以上小さいと、水平横方
向の光閉じ込めの点で好ましい。導波路領域の屈折率
は、導波路領域を構成する層により屈折率がやや左右す
るので、導波路領域の平均の屈折率により適宜絶縁膜を
選択して用いられる。本発明に用いられる絶縁膜として
は、具体的に、例えば、屈折率が約１．６〜２．３付近
の値を有する、Ｓｉ、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
物や、ＢＮ、ＡｌＮ等が挙げられる。これらの絶縁膜を
用いるとアスペクト比を良好に調節でき好ましい。ここ
で、本発明のレーザ素子として実施例等に記載の導波路
領域の屈折率は、約２．３〜２．５付近であり、ストラ
イプの側面に形成される絶縁膜として屈折率の差が０．
１以上小さいものを適宜選択して用いることが好まし
い。また、後述の第１の工程から第４の工程を有するス
トライプ等を形成する方法において好ましい絶縁膜とし
ては、工程での操作性等の点から、上記のＳｉ酸化物以
外のものが挙げられ、より好ましくは、Ｚｒ及びＨｆの
酸化物のいずれか１種以上の元素や、ＢＮである。ま
た、Ｓｉ酸化物を絶縁膜として用いる場合、エッチング
またはリフトオフ法などの処理条件の調整や、エッチン
グする際のマスク材の選択等を行い、ストライプの側面
にＳｉ酸化物を形成できるような条件により行われる。
なお上記ＳｉＣは、スパッタ、蒸着等のＰＶＤによる製
膜ではアモルファス状になるため絶縁体であり、また
ｎ、ｐ型の不純物を含んでいないＳｉＣも絶縁体であ
る。

【００１６】本発明の窒化物半導体レーザ素子の絶縁膜
を両側面に有するリッジ形状のストライプを形成する方
法としては、上記の形状のストライプ等が得られれば特
に限定されない。また、ストライプの両側面に形成され
た絶縁膜を介して、ストライプの最上面のｐ側コンタク
ト層表面の全面に形成されるｐ電極の形成方法は、スト
ライプの最上層のｐ側コンタクト層の全面に接するよう
に絶縁膜を介して形成されていればよい。またｐ電極と
なる電極材料は、ｐ側コンタクト層とオーミック接触が
得られる電極材料であれば特に限定されず、種種のもの
を用いることができる。またストライプの側面に形成さ
れる絶縁膜として２層以上を形成してもよい。本発明に
おいて、リッジ形状のストライプ及びｐ電極の形成方法
は、上記の如く限定されるものではないが、例えば具体
的に好ましい形成方法として以下に示す方法が挙げられ
る。

【００１７】まず、Ａｌを含む窒化物半導体を有するｐ
側クラッド層の上に、ｐ側コンタクト層を積層した後、
そのｐ側コンタクト層の表面に、ストライプ状の第１の
保護膜を形成する第１の工程と、第１の保護膜を介し
て、該第１の保護膜が形成されていない部分の窒化物半
導体をエッチングして、保護膜直下部分にリッジ形状の
ストライプを形成する第２の工程と、第２の工程後、第
１の保護膜と異なる材料であって、絶縁性を有する第２
の保護膜を、ストライプの側面及びエッチングされて露
出した窒化物半導体層の平面に形成する第３の工程と、
第３の工程後、第１の保護膜を除去して、前記第２の保
護膜と最上層のｐ型窒化物半導体層の表面に、そのｐ側
コンタクト層と電気的に接続した電極を形成する第４の
工程とを行うことによりリッジ形状のストライプ及び電
極等を形成することができる。

【００１８】上記形成方法において、第２の保護膜が導
波路領域の屈折率より小さい値の絶縁膜となる。また第
２の工程において、エッチング量をｐ側クラッド層と導
波路領域との界面よりも基板側にかけて行い、窒化物半
導体にリッジ形状のストライプが形成され、そのストラ
イプの側面と連続した窒化物半導体の平面が露出され
る。本発明において、エッチング量とは、ｐ側コンタク
ト層から基板側に向かってどの程度エッチングするかを
示し、例えば、エッチング量を活性層までとする場合
は、活性層となる窒化物半導体の平面が露出する程度ま
でｐ側コンタクト層からエッチングすることを示す。

【００１９】また第１の工程において、ストライプの第
１の保護膜を形成する方法としては、ｐ型窒化物半導体
層最上層のほぼ全面に第１の保護膜を形成し、その第１
の保護膜の上にストライプ状の第３の保護膜を形成した
後、その第３の保護膜を介して、第１の保護膜をストラ
イプ状にエッチングする工程により、第１の保護膜を形
成することが挙げられる。

【００２０】上記第１〜第４の工程よりなるストライプ
及び電極等を形成する方法を図１及び図２を用いて更に
詳細に説明する。図１及び図２は、形成方法の工程を説
明するための、窒化物半導体ウェーハの部分的な構造を
示す模式的な断面図であり、エッチングにより形成した
ストライプに対し垂直方向、即ち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。 第１の工程では図
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。

【００２１】図１（ａ）、（ｂ）は前記第１の保護膜６
１を形成するための一実施の形態である具体的な工程を
示すものである。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、次にその第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
すれば、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。

【００２２】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を形成するにはリフトオフ法を用い
ることもできる。即ち、ストライプ状の孔が開いた形状
のフォトレジストを形成し、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のみを残す手段であ
る。なおリフトオフ法でストライプ状の第１の保護膜６
１を形成するよりも、前記図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。

【００２３】第１の保護膜６１としては、特に絶縁性は
問わず、次の第２の工程で行われるエッチングの際に、
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よい。好ましくは、後に形成する第
２の保護膜６２との溶解度差を設けるために、第２の保
護膜６２よりもエッチングする際に用いられるガスや溶
液に対して溶解されやすい性質を更に兼ね備えている材
料を選択して用いる。例えば後述するように酸を用いた
ドライエッチングの場合、第１の保護膜６１として、Ｓ
ｉ酸化物（ＳｉＯ_２を含む）や、フォトレジスト等が挙
げられる。これらを用いると、第１〜第４の工程の方法
により屈折率の小さい絶縁膜をストライプの側面に形成
し易くなり好ましい。この場合の酸としては、例えばフ
ッ酸が用いられる。フッ酸を用いる場合の第１の保護膜
６１の材料としては、フッ酸に溶解し易いＳｉ酸化物が
好ましく用いられる。第１の保護膜６１のストライプ幅
（Ｗ）としては、０．５〜２．０μｍ、好ましくは０．
５μｍ〜１μｍに調整する。第１の保護膜６１のストラ
イプ幅が、およそ導波路領域のストライプ幅に相当す
る。このようにストライプ幅を調整すると水平横オード
が基本モードになり易くアスペクト比の調整において好
ましく、またしきい値の上昇が抑えられ寿命特性が向上
し好ましい。第３の保護膜としては、フォトリソグラフ
ィで用いられるレジストなどが用いられる。

【００２４】次に第２の工程では図２（ｄ）に示すよう
に、第１の保護膜６１を介して、該第１の保護膜６１が
形成されていない部分のｐ側コンタクト層１３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を形成する。第２の工程におい
て、エッチング量は、ｐ側クラッド層と導波路領域との
界面よりも基板側にかけて、好ましくは導波路領域とｎ
側クラッド層との界面よりも基板側にかけてである。図
２（ｄ）に示す例ではｎ側コンタクト層５の途中までエ
ッチングしている。また図２の（ｄ）のストライプを構
成しているｐ側コンタクト層からｎ側コンタクト層の間
のその他の素子構成としては、ｐ側クラッド層１２、ｐ
側光ガイド層１１、ｐ側キャップ層１０、活性層９、ｎ
側光ガイド層８、ｎ側クラッド層７、クラック防止層６
である。このようにエッチングすることにより、リッジ
形状のストライプを有する屈折率導波路型レーザ素子が
でき、このレーザ素子は、水平横方向の光閉じ込めが良
好となり、さらにしきい値が著しく低下する傾向があり
好ましい。

【００２５】第１及び第２の工程において、エッチング
手段としては、特に限定されず、ウエットエッチング、
ドライエッチング等が挙げられ、前記したように第１の
保護膜や第２の保護膜をどのように選択して用いるかに
よりエッチング手段が選択され用いられる。好ましくは
ドライエッチングが用いられる。例えば第１の工程で第
１の保護膜６１としてＳｉ酸化物を用いる場合、第１の
保護膜６１をエッチングする手段としては、ＲＩＥ（反
応性イオンエッチング）のようなドライエッチングが挙
げられ、ＲＩＥのエッチングガスとしてはＣＦ_４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。更
に、第１の保護膜６１を形成後に第２の工程において窒
化物半導体をエッチングする方法としては、例えば、他
のIII−Ｖ族化合物半導体で用いられている、Ｃｌ_２、
ＣＣｌ_４、ＳｉＣｌ_４のような塩素系のガスを用いて行
われる。このような塩素系のガスを用いると、窒化物半
導体とＳｉ酸化物からなる第１の保護膜６１とのエッチ
ングによる溶解度の差が大きくなり、選択性比が大きく
できるため望ましい。

【００２６】次に第３の工程では、図２（ｅ）に示すよ
うに、絶縁性を有する第２の保護膜６２を、リッジ形状
のストライプの側面と、エッチングされて露出した窒化
物半導体層の平面、図２（ｅ）では、ｎ側コンタクト層
５の平面、とに形成する。第２の保護膜６２としては、
導波路領域の屈折率より小さい値の絶縁膜であり、且つ
前記の第１の保護膜６１とエッチングによる溶解度の異
なる材料から選択して用いられる。好ましくは、前記の
リッジ形状のストライプの側面に形成される絶縁膜の材
料から選択して用いる。例えば、前記したようにＳｉ酸
化物よりなる第１の保護膜６１を用いた場合、Ｓｉ酸化
物がフッ酸に溶解し易いことから、第２の保護膜として
フッ酸に溶解しにくい材料として例えばＺｒの酸化物
（例えばＺｒＯ_２）が用いられる。また前記した絶縁膜
の材料の中で、Ｓｉ酸化物以外は比較的フッ酸に溶解し
にくいので、第１の保護膜６１をＳｉ酸化物とすると、
第２の保護膜６２として前記した絶縁膜の中から選択で
き好ましい。

【００２７】このように、エッチング処理において溶解
度が異なる材料を選択して用いると、図２（ｆ）に示す
ように、第１の保護膜６１のみを除去して、ｎ側コンタ
クト層５の表面とストライプの側面との両方に連続した
第２の保護膜６２を形成することができる。例えば前記
のＳｉ酸化物からなる第１の保護膜６１を用いた場合、
第２の保護膜をストライプの側面等に形成後、フッ酸で
処理すると、第１の保護膜６１のみを除去することがで
きる。このようにして屈折率の小さい絶縁性の第２の保
護膜６２をストライプの側面等に形成することにより、
アスペクト比を調整し易くなり好ましい。また、第１の
保護膜６１の上から連続して第２の保護膜６２を形成す
ると、ｎ側コンタクト層５の上に均一な膜厚で形成でき
るため、膜厚の不均一が起こりにくく、膜厚の不均一に
起因する電流の集中も発生しなくなる。なお、第２の工
程においてエッチング量をｎ側コンタクト層５の途中と
しているため、図２（ｅ）では第２の保護膜６２はｎ側
コンタクト層５の平面に形成されるが、エッチング量を
ｎ側コンタクト層５よりも上にすると、当然第２の保護
膜６２は、エッチングにより露出された窒化物半導体層
の平面に形成される。

【００２８】また、第２の保護膜６２にＳｉ酸化物を用
いる場合は、エッチングの処理液やガスの調整等、又は
Ｓｉ酸化物よりなる第２の保護膜６２との溶解度に差が
ある材料を選択するなどして、ストライプの側面にＳｉ
酸化物が形成できるような条件により行う。

【００２９】また、第１の保護膜６１のみを除去し、第
２の保護膜６２を所望の部分に形成する方法として、リ
フトオフ法を用いることができる。例えば第１の保護膜
６１としてＳｉ酸化物を用い、第２の保護膜６２として
Ｚｒ酸化物を用いる場合、この第２の保護膜はＳｉ酸化
物からなる第１の保護膜よりもフッ酸に対して溶解しに
くいことから、図２（ｅ）に示すようにリッジ形状のス
トライプの側面、そのストライプが形成されている平面
（エッチングにより露出されている窒化物半導体層の平
面）、及び第１の保護膜６１の表面に、Ｚｒ酸化物より
なる第２の保護膜を連続して形成された後、リフトオフ
法により、第１の保護膜６１のみを除去することができ
る。このように、リフトオフ法を用いると、図２（ｆ）
に示すように、平面に対して膜厚が均一な第２の保護膜
６２が形成し易くなる。

【００３０】次に第４の工程では、図２（ｆ）に示すよ
うに、第１の保護膜６１を除去した後に、図２（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１３と電気的に接続した
ｐ電極２０をｐ側コンタクト層１３全面、ストライプの
側面、及びｎ側コンタクト層５の平面に形成する。ここ
で、先に第２の保護膜６２を形成しているために、この
ｐ電極２０を形成する際に、ストライプ幅の狭いｐ側コ
ンタクト層１３のみに形成する必要がなく、大面積で形
成できる。しかも、オーミック接触を兼ねた電極材料を
選択してオーミックとボンディング用の電極を兼ねた電
極としてｐ電極２０を形成できる。また、ストライプ最
上層のｐ側コンタクト層の全面に接すようにｐ電極を形
成すると水平横方向の光閉じ込めが良好となりやすく好
ましい。またｐ電極がストライプの側面に絶縁膜を介し
て形成されていると、アスペクト比が調整し易くなる。

【００３１】次に、本発明の窒化物半導体レーザ素子を
構成する素子構造について説明する。本発明に用いられ
る素子を構成する素子構造としては、少なくともＡｌを
含む窒化物半導体を有するｐ側及びｎ側クラッド層並び
にそのクラッド層の間に、ＩｎＧａＮを有する活性層を
含む導波路領域を有している素子構造であれば特に限定
されない。本発明において、導波路領域としては、ｐ側
クラッド層とｎ側クラッド層との間に形成された、少な
くとも活性層を有する光を導波する領域を示す。本発明
において、導波路領域には、活性層の他の窒化物半導体
層を有していてもよく、例えば、ｎ側ガイド層、活性
層、キャップ層、ｐ側ガイド層が順に積層されているも
のを挙げることができる。ガイド層やキャプ層として
は、公知の種種のものを用いることができ、例えば後述
の実施例で示す一実施の形態が挙げられる。このよう
に、導波路領域が一種以上の窒化物半導体からなる場
合、各層の屈折率の平均の値を導波路領域の屈折率とす
る。また導波路領域の屈折率は、何種類の窒化物半導体
層から構成されているか、あるいはどのような組成から
構成されているかによって変動する。このため、ストラ
イプの側面等に形成される絶縁膜としては、レーザ素子
として用いられる導波路領域の種類によって、導波路領
域の屈折率より０．１以上小さい屈折率を有する材料を
適宜選択して用いられる。

【００３２】本発明において、導波路領域の活性層とし
ては、特に限定されず、レーザ素子の活性層として用い
ることができる窒化物半導体であればよく、具体的には
Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で示される窒化物半
導体が挙げられる。また活性層は、バンドギャップエネ
ルギーの小さい井戸層と、井戸層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きい障壁層とが積層された多重量子井戸
構造（ＭＱＷ）であることが好ましい。活性層の総膜厚
は、４００〜５００オングストロームであり、ＭＱＷで
ある場合井戸層の膜厚は３０〜６０オングストローム、
障壁層の膜厚は６０〜１２０オングストロームである。
また、ＭＱＷの場合、井戸層が、ｘを０．１より大きい
値とするＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮであり、障壁層が、ｘを
０．１より小さい値とするＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮであるこ
とが好ましい。また、ＭＱＷの活性層は、井戸層＋障壁
層＋・・・・・障壁層のように、井戸層から積層し障壁
層で終わるように窒化物半導体が積層されていることが
好ましい。また活性層は、アンドープでも、ｎ型不純物
及び／又はｐ型不純物をドープしても良い。不純物は井
戸層、障壁層両方にドープしても良く、いずれか一方に
ドープしてもよい。なお障壁層にのみｎ型不純物をドー
プすると閾値が低下しやすい。

【００３３】本発明のレーザ素子を構成するクラッド層
は、上記したように少なくともＡｌを含有する窒化物半
導体であればよいが、以下に好ましい形態のクラッド層
について説明をする。クラッド層は、少なくともＡｌを
含む窒化物半導体層を有する一層以上の窒化物半導体層
からなり、好ましくはＡｌを含む窒化物半導体層を有す
る超格子である。クラッド層を超格子構造とすることに
より、垂直横モードが単一モードとなりやすく、さらに
しきい値が低下し好ましい。また、このような超格子構
造のクラッド層と前記した本発明の構成である幅０．５
〜２．０のリッジ形状のストライプの形状等を組み合わ
せると、横モードが単一のアスペクト比の良好なレーザ
光が得られ易くなる。また、クラッド層は、屈折率が活
性層の井戸層よりも小さい窒化物半導体を含む光閉じ込
め層である。

【００３４】また、クラッド層が超格子構造である場合
について以下に更に説明する。超格子とは、単一層の膜
厚が１００オングストローム以下で、互いに組成が異な
る窒化物半導体層を積層した多層膜構造を指し、好まし
くは７０オングストローム以下、さらに好ましくは４０
オングストローム以下の膜厚の窒化物半導体層を積層す
る。具体的な構成としては、例えばＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ
（０＜X＜１）層と、そのＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ層と組成
が異なる他の窒化物半導体層とを積層した超格子とし、
例えばＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ／ＧａＮ、Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ
Ｎ／Ａｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Y＜１、Y＜X）、Ａｌ_Ｘ
Ｇａ_１−ＸＮ／Ｉｎ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Z＜１）等の
３元混晶と３元混晶、若しくは３元混晶と２元混晶との
組み合わせで超格子とすることができる。その中でも最
も好ましくはＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮとＧａＮとからなる超
格子とする。

【００３５】また、ｎ側クラッド層は、少なくともＡｌ
を含む窒化物半導体層を有する超格子よりなり、そのｎ
側クラッド層全体の厚さが０．５μｍ以上で、かつその
ｎ側クラッド層に含まれるＡｌ平均組成を百分率（％）
で表した際に、ｎ側クラッド層全体の厚さ（μｍ）とＡ
ｌ平均組成（％）との積が４．４以上となるように構成
することにより、垂直横モードのレーザ光が制御でき
て、シングルモードとなりやすい。ｎ側クラッド層の厚
さが０．５μｍよりも薄く、かつそのｎ側クラッド層全
体の厚さ（μｍ）とＡｌ平均組成（％）との積が４．４
よりも少ないと、ｎ側クラッド層としての光閉じ込めが
不十分となり、ｎ側のコンタクト層で導波して、ＦＦＰ
が乱れ、閾値も上昇する傾向にある。好ましい積の値と
しては５．０以上、さらに好ましくは５．４以上にす
る。ベストモードとしては７以上に調整する。

【００３６】例えば、前記ｎ側クラッド層の全体の厚さ
を０．８μｍ以上とし、前記ｎ側クラッド層に含まれる
Ａｌ平均組成を５．５％以上とする。この場合の積は
４．４以上である。好ましくはｎ側クラッド層の全体の
厚さを１．０μｍ以上とし、そのｎ側クラッド層に含ま
れるＡｌ平均組成を５．０％以上とする。この場合の積
は５．０以上である。さらに好ましくは、ｎ側クラッド
層の全体の厚さを１．２μｍ以上とし、そのｎ側クラッ
ド層に含まれるＡｌ平均組成を４．５％以上とする。こ
の場合の積は５．４以上である。これはｎ側クラッド層
の膜厚の関係と、超格子よりなるｎ側クラッド層のＡｌ
平均組成の関係を具体的に示すものである。

【００３７】またｐ側クラッド層についても、ｐ側クラ
ッド層全体の厚さを２．０μｍ以下とし、かつそのｐ側
クラッド層に含まれるＡｌ平均組成を百分率（％）で表
した際に、ｐ側クラッド層全体の厚さ（μｍ）とＡｌ平
均組成（％）との積が４．４以上となるように構成する
こともできる。この構成により垂直横モードのレーザ光
が制御できて、シングルモードとなりやすい。なお、ｐ
側クラッド層よりも、特にｎ側クラッド層を前記構成と
することが望ましい。なぜなら、ｐ側クラッド層に関し
ては、本発明のようなリッジ形状のストライプとして、
その上に電極を設けるため、電極で光が吸収されるため
に、垂直横モードの光の漏れがあってもほとんど無視で
きるからである。

【００３８】但し、ｐ側クラッド層を以上のような構成
とすると、そのｐ側クラッド層の膜厚はｎ側クラッド層
よりも薄くすることが望ましい。なぜなら、ｐ側クラッ
ド層のＡｌ平均組成を大きくするか、若しくは膜厚を厚
くすると、ＡｌＧａＮ層の抵抗値が大きくなる傾向にあ
り、ＡｌＧａＮの抵抗値が大きくなると、駆動電圧が高
くなる傾向にあるからである。好ましい膜厚としては、
１．５μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下にする。
下限については特に限定しないが、クラッド層として作
用させるためには、５０オングストーム以上の膜厚があ
ることが望ましく、また、Ａｌの平均組成としては５０
％以下が望ましい。ｐ側クラッド層を超格子構造とする
ことによって、クラッド層全体のＡｌ混晶比を上げるこ
とができるので、クラッド層自体の屈折率が小さくな
り、さらにバンドギャップエネルギーが大きくなるの
で、閾値を低下させる上で非常に有効である。さらに、
超格子としたことにより、クラッド層自体に発生するピ
ットが超格子にしないものよりも少なくなるので、ショ
ートする確率も低くなる。

【００３９】超格子におけるＡｌ平均組成は、以下のよ
うな算出方法で求めるものとする。例えば２５オングス
トロームのＡｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎと、２５オングスト
ームのＧａＮとを２００ペア（１．０μｍ）積層した超
格子の場合、１ペアが５０オングストローム、Ａｌを含
む層のＡｌ混晶比が０．５であるため、０．５（２５／
５０）＝０．２５となり、超格子におけるＡｌ平均組成
は２５％である。一方、膜厚が異なる場合、Ａｌ_０．５
Ｇａ_０．５Ｎを４０オングストロームと、ＧａＮを２０
オングストロームとで積層した場合、膜厚の加重平均を
行い、０．５（４０／６０）＝０．３３となり、Ａｌ平
均組成は３３．３％とする。即ちＡｌを含む窒化物半導
体層のＡｌ混晶比を、その窒化物半導体層が超格子１ペ
アの膜厚に占める割合に乗じたものを超格子のＡｌ平均
組成とする。

【００４０】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Ｓｉ
Ｏ_２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
が少なくなるので、Ａｌを含むためにクラックの発生し
やすいクラッド層の結晶性が良くなり、良好な光閉じこ
め層を形成することができ好ましい。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。

【００４１】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。

【００４２】

【実施例】［実施例１］ 図４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。

【００４３】（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５０
０℃にして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニ
ア（ＮＨ_３）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２０
０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。

【００４４】（保護膜３） 下地層２成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、こ
の下地層２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ＳｉＯ_２よりなる保護膜３を
形成する。

【００４５】（窒化物半導体基板４） 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４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Ｇ
ａＮ厚膜を成長させると結晶欠陥は１０^４個／ｃｍ^２以
下と下地層２に比較して３桁以上少なくなる。窒化物半
導体基板４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４単
独とする。

【００４６】（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Ｓ
ｉを３×１０^１８／cm^３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。

【００４７】（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Ｉｎ_０．０６Ｇａ
_０．９４Ｎ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。

【００４８】（ｎ側クラッド層７＝超格子層） 続いて、１０５０℃でＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シ
ランガスを用い、Ｓｉを１×１０^１９／cm^３ドープした
ｎ型Ａｌ_０．１６Ｇａ_０．８４Ｎよりなる第１の層を２
５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてシランガ
ス、ＴＭＡを止め、アンドープのＧａＮよりなる第２の
層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。そして
第１層＋第２層＋第１層＋第２層＋・・・というように
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１３を成長させる。この超格子よりなる
ｎ側クラッド層はＡｌ平均組成が８．０％であるので、
その膜厚との積は９．６となる。なおｎ側クラッド層
に、バンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体を
積層した超格子を作製した場合、不純物はいずれか一方
の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと閾
値が低下しやすい傾向にある。

【００４９】（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Ｇ
ａＮ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。

【００５０】（活性層９） 次に、温度を８００℃にして、ＳｉドープＩｎ_０．０５
Ｇａ_０．９５Ｎ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Ｉ
ｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ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。

【００５１】（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１×１０^２０／cm^３ドープ
したｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ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。

【００５２】（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。

【００５３】（ｐ側クラッド層１２） 続いて、１０５０℃でＭｇを１×１０^２０／cm^３ドープ
したｐ型Ａｌ_０．１６Ｇａ_０．８４Ｎよりなる第３の層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭ
Ａのみを止め、アンドープＧａＮよりなる第４の層を２
５オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層１８を成長させ
る。このｐ側クラッド層もＡｌの平均組成が８％である
ので、膜厚との積は４．８となる。ｐ側クラッド層は少
なくとも一方がＡｌを含む窒化物半導体層を含み、互い
にバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を
積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれか一方
の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結
晶性が良くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープ
しても良い。

【００５４】（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１×１０^２０／cm^３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。ｐ側コンタクト層はｐ型のＩｎ_ＸＡｌ_ＹＧ
ａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成する
ことができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれ
ば、ｐ電極２０と最も好ましいオーミック接触が得られ
る。

【００５５】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、図１（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、ＳｉＯ_２）
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１（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、ＣＦ_４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１（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２（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Ｓ
ｉＣｌ_４ガスを用いて、ｐ側コンタクト層１３からｎ側
コンタクト層５までをエッチングして、ストライプ状の
導波路領域（この場合、リッジ形状のストライプ）を形
成する。このようにストライプの形成の際にエッチング
量をｎ側コンタクト層５が露出するまで行うことによ
り、水平横方向の光閉じ込めが強まり、アスペクト比の
調整に好ましい。

【００５８】リッジ形状のストライプを形成後、ウェー
ハをＰＶＤ装置に移送し、図２（ｅ）に示すように、Ｚ
ｒ酸化物（主としてＺｒＯ_２）よりなる第２の保護膜６
２を、第１の保護膜６１の上と、エッチングにより露出
されたｎ側コンタクト層５の上に０．５μｍの膜厚で連
続して形成する。このように連続して第２の保護膜６２
を形成することにより、ストライプの側面にも第２の保
護膜６２が形成される。

【００５９】次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図２
（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２（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全面に接するように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、この図に示すよう
に、第２の保護膜６２の上に渡って形成する。

【００６１】第２の保護膜６２形成後、図４に示すよう
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す
る。

【００６２】以上のようにして、ｎ電極とｐ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ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２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４に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は３
００〜５００μｍとすることが望ましい。

【００６３】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４００〜４２０ｎ
ｍ、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm^２において室温連続発
振を示した。レーザ光のアスペクト比は、約２．０と良
好な値を示した。

【００６４】［実施例２］ 実施例１において、ストライプの幅を０．５μｍとして
ストライプを形成する他は同様にして行った。その結
果、実施例１とほぼ同様に良好なレーザ素子が得られ
た。

【００６５】［実施例３］ 実施例１において、ストライプの幅を１．０μｍとして
ストライプを形成する他は同様にして行った。その結
果、アスペクト比が約１．５となるレーザ光を得ること
ができるレーザ素子が得られた。

【００６６】［実施例４］ 実施例１において、ストライプを形成する際、その形状
を図３に示すような形状、つまり両共振面側のストライ
プ幅を１μｍ、ストライプの中央部の幅を４μｍにし、
更にストライプの共振面側から中央部に向かって傾斜角
が５°以内になるように調整してストライプを形成した
他は同様にして行った。その結果、アスペクト比が約
１．２の値を示し、実施例３よりも円形に近い形状のレ
ーザ光を得ることができるレーザ素子が得られた。

【００６７】［実施例５］ 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、以下この図を元に実施例５に
ついて説明する。

【００６８】実施例１において、窒化物半導体基板４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１×１０^１８／cm^３ドープした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。なおＳｉ濃度は１×１０^１７／cm^３〜５×１０
^１９／cm^３の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体
基板４０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４０単体とする。

【００６９】次にこの窒化物半導体基板４０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１と同様にして、ＺｒＯ_２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。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、実施例１とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得
られた。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、レーザ光を用いた製品の作製
にあたって、レーザビームの絞りやレンズ設計が容易と
なるアスペクト比が約１．０〜３．０の値を有するレー
ザ光が得られる窒化物半導体レーザ素子を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】本発明のレーザ素子の一実施の形態であるレー
ザ素子を真上から見たストライプの平面形状を示す平面
図である。

【図４】本発明の一実施の形態であるレーザ素子の構造
を示す模式断面図である。

【図５】本発明の一実施の形態であるレーザ素子の構造
を示す模式断面図である。

【図６】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・・・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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌを含む窒化物半導体層を有するｐ側
   及びｎ側のクラッド層の間に、ＩｎＧａＮを少なくとも
   有する活性層を含む導波路領域を有し、前記ｐ側クラッ
   ド層の上に、ｐ側コンタクト層が積層されてなる窒化物
   半導体レーザ素子において、前記ｐ側クラッド層は、ク
   ラッド層全体の厚さを２．０μｍ以下とし、かつそのｐ
   側クラッド層に含まれるＡｌ平均組成（％）との積が
   ４．４以上となるように構成されてなり、前記ｐ側コン
   タクト層側からｐ側クラッド層と導波路領域との界面よ
   りも基板側にかけてエッチングして形成された幅０．５
   〜２．０μｍのリッジ形状のストライプを有し、該スト
   ライプの両側面及びその側面と連続した窒化物半導体層
   の平面に、屈折率が前記導波路領域の平均の屈折率より
   ０．１以上小さい値を有する絶縁膜を有し、更に該絶縁
   膜を介して、少なくとも前記ストライプの最上層にある
   ｐ側コンタクト層の表面全面に接するようにｐ電極が設
   けられていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素
   子。
2. 【請求項２】 Ａｌを含む窒化物半導体層を有するｐ側
   及びｎ側のクラッド層の間に、ＩｎＧａＮを少なくとも
   有する活性層を含む導波路領域を有し、前記ｐ側クラッ
   ド層の上に、ｐ側コンタクト層が積層されてなる窒化物
   半導体レーザ素子において、前記ｎ側クラッド層は、少
   なくともＡｌを含む窒化物半導体層を有する超格子より
   なり、そのｎ側クラッド層全体の厚さが０．５μｍ以上
   とし、かつそのｎ側クラッド層に含まれるＡｌ平均組成
   （％）との積が４．４以上となるように構成されてな
   り、前記ｐ側コンタクト層側からｐ側クラッド層と導波
   路領域との界面よりも基板側にかけてエッチングして形
   成された幅０．５〜２．０μｍのリッジ形状のストライ
   プを有し、該ストライプの両側面及びその側面と連続し
   た窒化物半導体層の平面に、屈折率が前記導波路領域の
   平均の屈折率より０．１以上小さい値を有する絶縁膜を
   有し、更に該絶縁膜を介して、少なくとも前記ストライ
   プの最上層にあるｐ側コンタクト層の表面全面に接する
   ようにｐ電極が設けられていることを特徴とする窒化物
   半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 前記リッジ形状のストライプが、ストラ
   イプの端面の幅よりストライプの中央の幅が大きくなる
   ように形成されていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の窒化物半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 前記リッジ形状のストライプが、ｐ側コ
   ンタクト層側から導波路領域とｎ側クラッド層との界面
   よりも基板側にかけてエッチングして形成されているこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒
   化物半導体レーザ素子。