CN1578029A - 具有电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

(A)在由氮化镓系化合物半导体构成的活性层p侧或n侧，形成：(a)由含有Al，而且Al比率小于电流狭窄层(30)的氮化镓系化合物半导体构成的第1半导体层(22)、(b)在第1半导体层(22)上形成的，由Al比率小于第1半导体层(22)的氮化镓系化合物半导体构成的第2半导体层(24)、和(c)由InxAlyGa1－x－yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成，并具有条状开口部的电流狭窄层；(B)通过蚀刻去除，从电流狭窄层(30)的开口部(32)中除去第2半导体层(24)。

Description

具有电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件及其制造方法
技术领域
本发明是关于由活性层为氮化镓系化合物半导体构成的氮化物半导体激光器元件，更详细地讲，是关于具有由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件。
背景技术
氮化镓系化合物半导体激光器，能够在紫外区域到红色区域宽的波长范围内进行振荡，可期待作为光盘系统的光源、激光打印机、光网络等的光源。以往的氮化镓系化合物半导体激光器，作为对水平横模式进行控制的线条结构，一般采取的结构是在活性层上的金属包层等上，形成条状脊形的脊形波导路。
然而，脊形波导路型，由于脊形部分的机械强度弱，尤其是在进行背面馈送安装时，容易产生不良现象。脊形部分的尺寸会引起阈值电流或光束形状等发生变动，所以难以制造出特性稳定的激光器。因此，研究改换这种脊形波导路型，通过在活性层的上方，形成设有成为电流通路的条状开口部的绝缘层(＝电流狭窄层)，以进行水平横模式控制。
例如，特开2002-314203号公报中，提出了一种在活性层的p型光导层内，由AIN形成电流狭窄层的氮化镓系化合物半导体激光器。这种激光器的线条结构可按如下制造。首先，在MOCVD装置的反应炉内，在400～600℃下，在形成的元件上形成由AIN而构成的电流狭窄层，直达p型光导层，接着从反应炉内取出，通过使用碱性蚀刻液的光刻法形成条状开口部后，再装入MOCVD装置的反应炉内，生长p型光导层以埋没电流狭窄层的开口部，进一步依次层叠p型金属包层等。
然而，上述的氮化镓系化合物半导体激光器，在电流狭窄层上形成条状开口部的过程，必须将晶片从MOCVD装置的反应炉内取出进行。从反应炉取出的晶片，由于暴露在空气等外部气氛气体中，所以半导体层的表面上容易形成氮化层等反应层。当残存有这种反应层时，由于元件性能降低，所以将晶片再装回MOCVD装置中进行半导体再生长时，必须对反应层进行蚀刻去除的作业(以下称“蚀刻去除”)。这种蚀刻去除，一般是在反应炉内，将晶片保持高温，通过吹拂还原气体的氢气进行。
然而，对于半导体层表面上形成的反应层膜厚或质量，由于晶片之间存在着差异或晶片内的芯片之间存在差异，所以难只对反应层进行稳定去除。当蚀刻去除变得不充分，在再生长界面处残存反应层时，会导致元件特性降低。尤其是在电流狭窄层的开口部残存反应层时，残存的反应层会引起不均匀的电流流动，导致发光状态不均匀。另一方面，蚀刻去除过度时，不仅仅是反应层，蚀刻会进行到其下的半导体层(例如，专利文献1中的p型光导层)。在这种状态下，进行再生长时，衬底的半导体层是光导层时，波导路芯部会变薄，不能好地进行光封闭。另外，过度蚀刻会增大开口部的阶差，受阶差的影响，再生长的半导体层组成又变得不均匀最终导致元件特性恶化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在具有设置条状开口部的电流狭窄层的氮化镓系化合物半导体激光器中，可获得稳定元件特性的元件结构，及其制造方法。
本发明的氮化物半导体元件，其特征在于由具有n侧半导体层，活性层和p侧半导体层的层叠体形成，在上述n侧半导体层或p侧半导体层上，形成具有为通过电流的条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件中，上述电流狭窄层，由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成，上述电流狭窄层，形成在Al比率小于上述电流狭窄层的半导体层上，而该半导体层，在上述开口部中，部分被去除。
更具体讲，根据本发明的第1个方面，提供一种氮化物半导体激光器元件，是在由n侧半导体层、活性层、p型半导体层构成的层叠体内部，具备由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的，并具有条状开口部的电流狭窄层，在上述电流狭窄层和开口部上形成半导体层的氮化物半导体激光器元件，其特征在于上述电流狭窄层，在(a)含Al的第1半导体层，和(b)该第1半导体层上进行层叠，并在不含Al或Al的混晶比小于上述电流狭窄层的第2半导体层上形成，上述第2半导体层，在上述电流狭窄层的开口部中部分除去。
根据本发明的第1个方面，提供一种氮化物半导体激光器的制造方法，是在由n侧半导体层、活性层、p侧半导体层构成的层叠体内部，具有由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的，并具有条状开口部的电流狭窄层，在上述电流狭窄层和开口部上形成半导体层的氮化物半导体激光元件的制造方法，其特征在于，包括：
(a)在活性层的p侧或n侧上，形成由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤0.1，0.1＜y1≤1，0.1≤x1+y1≤1)第1半导体层的工序；
(b)在上述第1半导体层上，由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N(0≤x2≤1，0≤y2≤0.1，0≤x2+y2≤1)构成，Al的混晶比y2为y2＜y1，而且，y2＜y3的第2半导体层的工序；
(c)在上述第2半导体层上，形成由Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≤x3≤0.1，0.5≤y3≤1，0.5≤x3+y3≤1)构成的电流狭窄层的工序；
(d)通过去除上述电流狭窄层的一部分，使深度到达上述第2半导体层，形成条状开口部的工序；和
(e)除去从上述电流狭窄层露出的第2半导体层，使深度达到上述第1半导体层的工序。
根据上述第1发明，通过在电流狭窄层的下方形成第1和第2半导体层，可以防止向电流狭窄层的开口部残留反应层和因过度蚀刻去除造成形状异常，并可以获得稳定的激光特性。
即，第2半导体层，由于是由不含Al或Al的混晶比小于电流狭窄层的氮化物半导体所构成，所以在电流狭窄层上形成开口部时，以蚀刻终止层发挥了功能，同时，还起到了保护其下侧元件层免受氧等气氛气体影响的作用，最终在气相生长装置内可利用蚀刻去除进行除去。
另外，第2半导体层的Al混晶比，最好小于第1半导体层。由此，第2半导体层在气相生长装置内进行蚀刻去除中，会以比其下侧相接的第1半导体层更快的速度进行蚀刻去除。因此，可以防止向电流狭窄层的开口部残留反应层和因过度蚀刻去除造成形状异常，并可以获得稳定的激光特性。而且，这时，第1半导体层在蚀刻去除过程中，作为蚀刻终止层发挥了功能，同时，还起到了保护其下侧的元件层免受气体腐蚀的作用。
根据本发明的第2个方面，提供一种半导体装置，是在由n侧半导体层、活层层、p侧半导体层构成的层叠体内部，具备由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成，并具有条状开口部的电流狭窄层，在上述电流狭窄层和开口部上形成半导体层的氮化物半导体激光器元件，其特征在于上述电流狭窄层，在由Al的混晶比小于上述电流狭窄层的半导体层构成的生长衬底层上形成，该生长衬底层，在比上述电流狭窄层低的温度下进行分解，而且，部分除去上述电流狭窄层的开口部。
根据本发明的第2个方面，提供一种氮化镓系化合物半导体激光器制造方法，是在由n侧半导体层、活性层、p侧半导体层构成的层叠体内部，具备由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成，并具有条状开口部的电流狭窄层，在上述电流狭窄层和开口部上形成半导体层的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，包括：
(a)在活性层的p侧或n侧上，形成由Inx’Aly’Ga1-x’-y’N(0≤x’≤1，0≤y’＜0.1，0≤x’+y’≤1)构成的生长衬底层的工序；
(b)在上述生长衬底层之上，形成由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的电流狭窄层的工序；
(c)通过去除上述电流狭窄层的一部分，使深度达到上述生长衬底层，形成条状开口部的工序；和
(d)去除从上述电流狭窄层露出的上述生长衬底层，使深度达到露出与该生长衬底层下侧相接的层。
根据上述第2发明，通过在电流狭窄层的下侧，只设置Al比率低的生长衬底层，使其生长衬底层的结晶性低于与生长衬底层下侧相接的层，可以防止向电流狭窄层的开口部残留反应层和因过度蚀刻去除造成形成状异常，并可以获得稳定的激光特性。
即，生长衬底层，由于是由Al比率低于电流狭窄层的氮化物半导体所构成，所以在电流狭窄层上形成开口部时，作为蚀刻终止层发挥了功能，同时，起到了保护其下侧的元件层免受氧等气氛气体影响的作用，最终通过在气相生长装置内进行的蚀刻去除而被除去。另外，生长衬底层，由于形成为其结晶性低于与其下侧相接的层，所以在蚀刻去除中，可以比下侧层更快的速度除去。因此，可以防止残留反应层和过度蚀刻去除，并可以获得稳定的激光特性。
根据本发明的第3个方面，提供一种氮化物半导体激光器，是在由n侧半导体层、活性层、p侧半导体层构成的层叠体内部，具有由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成，并具有条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件，其中，在上述条状开口部内，具有在上述电流狭窄层中与衬底层相接部分残存的残膜部，通过该残膜部，可以向上述活性层注入电流。
根据本发明的第3个方面，提供一种氮化物半导体激光器制造方法，特征在于包括：
(a)在活性层的p侧或n侧上，形成由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的电流狭窄层的工序；
(b)通过去除一部分上述电流狭窄层，在该电流狭窄层中残留与衬底层接触的部分，形成条状开口部的工序；和
(c)对上述电流狭窄层表面进行蚀刻的工序。
本发明者们发现由AIN等Al含有率高的氮化物半导体构成的电流狭窄层，具有高的绝缘性，但在生长成电流狭窄层的衬底层附近，电流易于流动。认为这是因为电流狭窄层继续衬底层的结晶性，结果在接近衬底层的部分，结晶性变高的缘故。与电流狭窄层下侧相接的衬底层，因从基板上连续生长，因此慢慢地提高了结晶性。在其上生长AIN等绝缘性高的电流狭窄层时，生长初期的部分，结晶性变得高，比较易于电流流动。在电流狭窄层的生长初期部分，容易混入微量的杂质，这就成为易于电流流动的一个原因。另一方面，当电流狭窄层继续生长时，Al混晶比高的氮化物半导体，随着生长，结晶性趋于恶化，随着生长的进展，电阻增高，形成绝缘性。上述的第3发明就是利用了这种性质，通过在电流狭窄层中，残留适当膜厚的生长初期部分，使之不会阻碍向活性层圆满地注入电流。
残留在开口部的电流狭窄层的残膜，由于Al比率大，结晶性好，所以在氢等还原气氛下分解慢。因此，通过在开口部内残留这种部分，在利用蚀刻去除除去晶片表面的反应层时，可以作为蚀刻终止层发挥功能。通过蚀刻去除，存在于开口部内的电流狭窄层的残膜，多多少少都会产生分解，分解后，多多少少仍会残留一定厚度的膜，若设定残膜部的厚度，可以更有效地作为蚀刻终止层发挥功能。电流狭窄层的残膜部，若以蚀刻终止层发挥功能，可以防止向晶片表面残留反应层和过度蚀刻去除，并可以获得稳定的激光特性。
残留一部分电流狭窄层，具有所说缓和开口部的阶差的效果。即，本发明是因为将以往的电流狭窄层内存在的结晶性良好的部分用作蚀刻终止层，所以电流狭窄层的总膜厚与以往同等程度就足够。因此，通过在开口部内残留一部分电流狭窄层，就可抑制引起阶差的问题，除了提高其上生长层的组成均匀性外，比以往还减小了开口部的阶差。
从作为蚀刻终止层发挥功能，缓和开口部阶差的方面考虑，蚀刻去除后的残膜部厚度，平均最好在10以上。电流狭窄层的残膜部过厚时，由于会阻碍向活性层注入电流，所以残膜部的厚度最好为不足100。
这样，根据上述第3发明，通过将由Al含有率高的氮化物半导体构成的电流狭窄层中结晶性良好的衬底层附近部分作为残膜部残留，可以防止向半导体层表面残留反应层和发生过度蚀刻去除，可以稳定地实现优良的激光特性。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的氮化镓系化合物半导体激光器元件的截面图。
图2(a)和(b)是表示实施方式1所示氮化镓系化合物半导体激光体元件的部分放大截面图。
图3是表示以往的氮化镓系化合物半导体激光器元件的截面图。
图4(a)～(d)是表示实施方式1的氮化镓系化合物半导体激光器元件的制造方法工序图。
图5是表示实施方式1的氮化镓系化合物半导体激光器中，形成电流狭窄层区域的平面图。
图6是表示本发明实施方式2的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。
图7是表示本发明实施方式3的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。
图8(a)～(d)是表示实施方式3的氮化镓系化合物半导体激光器元件的制造方法的工序图。
图9是表示本发明实施方式4的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。
图10是表示本发明实施方式5的氮化镓系化合物半导体激光器元件的截面图。
图11(a)和(b)是本发明实施方式5所示氮化镓系化合物半导体激光元件的部分放大截面图。
图12(a)～(d)是表示实施方式5的氮化镓系化合物半导体激光器元件的制造方法的工序图。
图13是表示本发明实施方式6的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明涉及的氮化镓系化合物半导体激光器的最佳实施方式进行说明。各图中，同一符号表示相同或相对应部件。
另外，在本说明书中，所说的氮化镓系化合物半导体激光器的下侧，是指构成激光器的半导体层在长开始侧，所说的上侧是指半导体层的生长结束侧。由于半导体层的生长方向与转位的进行方向大体一致，所以激光器元件内，转位的开始侧成为下侧，转位的终端侧成为上侧。
另外，在本说明书中，所谓氮化镓系化合物半导体的结晶性好，是指在通过湿式蚀刻的蚀刻斑点测定中，蚀刻斑点密度相对少的状态，或者通过湿式蚀刻相对难以去除的状态。
实施方式1
图1是本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器元件截面图。在兰宝石等不同种类的基板2上形成以下各层，即，由Ga构成的n侧接触层4、由AlGaN构成的n侧金属包层6、由GaN构成的n侧光导层8、具有含In井层的多重量子井活性层10、由Ga构成的p侧光导层12、由AlGaN构成的p侧包层14、由GaN构成的p侧接触层16。在p侧光导层12中，形成着具有条状开口部32的电流狭窄层30，电流狭窄层30，由Al比率为0.5以上的高电阻氮化镓系化合物半导体所构成，电流集中在开口部32的活性层10中，对激光器起到了水平横模式控制的作用。
图2(a)和(b)是更详细表示电流狭窄层30附近结构的局部放大截面图。如图2(a)所示，在由含In的氮化镓系化合物半导体层构成的活性层10上，由含Al的氮化镓系化合物半导体形成50～150薄膜状的载波封闭层11，在该层上形成着由GaN构成的p侧光导层12。p侧光导层12是由位于电流狭窄层30下侧的第1p侧光导层12a和第2p侧光导层12b所构成。在第1p侧光导层12a之上，通过第1半导体层22和第2半导体层24形成着电流狭窄层30，贯通电流狭窄层30和第2半导体层24形成着开口部32。于是，以埋入开口部32那样形成第2p侧光导层12b。
由于电流狭窄层30的Al比率高于0.5，所以不仅电阻高，而且结晶性差。由此，如图2(a)的模式所示，在电流狭窄层30上方构成的p侧金属包层14或p侧接触层16上，也以高密度产生转位40，变成电流难以流动的状态。即，电流狭窄层30，不仅由其自身的电阻引起电流狭窄的效果，而且位于其上方的半导体层的结晶性降低也起到引发电流狭窄的效果。因此，电流狭窄层30，即使形成100～500的薄膜，根据自身的高电阻性质和低结晶性的双重效果，可以有效地形成电流狭窄效果。
位于电流狭窄层30下侧的第2半导体层24，是由Al混晶比小于电流狭窄层30的氮化物半导体所构成，在通过光刻法在电流狭窄层30上形成开口部32时，作为蚀刻终止层发挥功能，同时，对保护元件层免受氧等气氛气体影响起到作用，最终在气相生长装置内通过蚀刻去除，可以从电流路径中去除。
即，第2半导体24，由于其Al比率低于电流狭窄层30(Al比率最好在0.1以下)，与Al比率在0.5以上的电流狭窄层30之间，对碱溶液存在蚀刻速度差，对电流狭窄层30使用碱溶液进行蚀刻时，未被蚀刻而残存。因此，在电流狭窄层30上形成开口部32时，以蚀刻终止层发挥功能，可以防止产生过度蚀刻。第2半导体层24，由于是由Al比率低的氮化物半导体所构成，所以对大气中所含的氧等反应速度慢。由此，第2半导体层24，在气相生长装置的外部进行光刻过程中，可以有效保护位于其下的第1半导体层免受氧等气氛气体的影响。
另一方面，在去除电流狭窄层30时，通过蚀刻或曝露于大气等环境中，在第2半导体层24自身的表面上残留损伤痕迹。然而，本实施方式的第2半导体层，是由Al比率低于第1半导体层22的氮化物半导体所构成，结果是高温下曝露于氢等还原气中时，容易分解。因此，残存损伤的第2半导体层24，在气相生长装置内进行蚀刻去除时，容易从电流路径的开口部32被去除。
与其相反，第1半导体层22，在气相生长装置内，向电流狭窄层30上再生长前进行的蚀刻去除中，以蚀刻终止层发挥功能，同时，对于位于其下侧的第1p侧光导层12a起到保护作用，免受气体蚀刻。即，第1半导体层22，由于是由Al比率高于第2半导体层的氮化镓系化合物半导体所构成，所以，即使高温下曝露于氢等还原性气体中，也不会容易分解。由此，在气相生长装置内可长时间进行蚀刻去除，即使完全去除了残留损伤的第2半导体层24，第1半导体层22也会终止蚀刻去除，从而保护第1p侧光导层12a免受过度蚀刻。
另外，第1半导体层22，最终会残留在向活性层10的电流路径中，Al比率与电流狭窄层同等或比其小，而且最好在比电流狭窄层高的温度下生长，所以比电流狭窄层30，结晶性好，电阻低。第1半导体层22，只要具有最低限度的膜厚度，就足以能以蚀刻去除的终止层发挥功能，能够形成不会阻碍向活性层10注入电流的薄膜，激光器的阈值电流也不会升高。
这样，根据本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器，第1半导体层和第2半导体层的互补作用，结果能防止向电流狭窄层30的开口部残留反应层和因过度蚀刻造成形状异常，并可以获得稳定的激光特性。
另外，利用第1和第2半导体层防止过度蚀刻，结果如图2(a)所示，提高在电流狭窄层30上形成层的平坦度，并提高元件特性。为提高这种平坦度，也会造成电流狭窄层30的结晶性降低。即，电流狭窄层30的结晶性降低，结果与电流狭窄层30的上方区域38相比，开口部32上方的区域36，结晶的生长速度变得更快。因此，如图2(a)所示，第2p侧光导层12b能容易地，可以平坦地埋入凹部的开口部32。通过使第2p侧光导层12b形成平坦状，可抑制其上形成的p侧金属包层14和p侧接触层16的组成不均匀，提高各层具有的功能。尤其是p侧金属包层14具有超晶格结构时，在其下形成相接层的p侧光导层12表面上，存在阶差时，会形成混乱的超晶格结构，所以第2p侧光导层12b平坦埋入开口部32，最为重要。
进而，如图2(b)所示，也能够使开口部32上方的区域36形成的膜厚度，比电流狭窄层30上方区域38厚。即，电流狭窄层30的结晶性降低，结果与电流狭窄层30的上方区域38比较，开口部32上方区域36的结晶生长速度变得更快，若其生长速度没有大差异的话，开口部23上方的区域36也会变得厚。开口部32上方的区域厚度加大，有利于光封闭在波导路内。如图2(a)或(b)所示的膜厚度分布控制，可以通过调整电流狭窄层30的结晶性进行。电流狭窄层30的结晶性，可以由电流狭窄层30的Al比率和生长温度进行控制。即，电流狭窄层30的Al比率越高，而且生长温度越低时，降低电流狭窄层30的结晶性。
另一方面，在图2所示的结构中，没有第1和第2半导体层时，容易引起第1p侧光导层12a残留反应层或过度的蚀刻去除。图3是第1p侧光导层12a上产生过度蚀刻去除时的结构截面图。本实施方式中，由于第1p侧光导层12a由GaN形成，所以高温下曝露于氢等还原气中时，容易进行分解。由此，一旦产生过度蚀刻时，如图3所示，蚀刻去除容易进行到由含Al的氮化物半导体构成的载波封闭层11。整个p侧光导层12的膜厚，一般为1500～2000，所以会产生750～1000的过度蚀刻去除。由此，与图2(b)的情况相反，形成电流路径区域36中的波导路芯部膜厚，要薄于其周边区域38，所以光封闭效率会降低。在电流狭窄层30的端部，由于产生大的阶差，Al向阶差部分偏析，容易产生组成不均匀。p型金属包层14由超晶格构成时，受到阶差的影响，也会产生不能保持政党超晶格结构的问题。
以下对各层的最佳膜厚度和组成作详细说明。
[第1半导体层]
第1半导体层22是由Al比率与电流狭窄层30同等或比其小的，大于第1半导体层22的氮化镓系化合物半导体所构成。即，第1半导体层、第2半导体层、电流狭窄层的组成式分别为Inx1Aly1Ga1-x1-y1N、Inx2Aly2Ga1-x2-y2N、Inx3Aly3Ga1-x3-y3N时，最好是y2＜y1≤y3。第1半导体层22，Al比率越高时，对氢等还原性气体的耐性也增高。因此，第1半导体层的Al比率y1在0.1以上，最好在0.2以上。而Al比率y1过高时，第1半导体层22的电阻也会趋于增高。第1半导体层22，由于成为向活性层的电流路径一部分，所以第1半导体层22的电阻大时，激光器的阈值电流也会增高，并不理想。因此，第1半导体层的Al比率y1在0.8以下，最好在0.5以下。
第1半导体层22的In比率最好低些，这是因为第1半导体层22存在于波导路内，含有In时，会吸收来自活性层的发光。从这一点看，In的比率x1在0.1以下，最好在0.05以下，更好是不含有In。根据以上，第1半导体层22的最佳组成为AlaGa1-aN(0.1≤a≤1)。
第1半导体层过薄时，蚀刻去除中不能充分发挥蚀刻终止功能，过厚时，电阻又会增高。因此，第1半导体层的膜厚最好为20～300，更好为50～200。尤其是第1半导体层为AlN时，只要膜厚度在10以上，就能以蚀刻终止层发挥功能。
与第1半导体层下侧相接的层，最好是光导层。通过与光导层相接形成电流狭窄结构，容易控制光封闭。
第1半导体层也可以兼作下述的盖层。通过使盖层具有蚀刻终止功能，可减少Al混晶比高的层，从而可降低电压。
[第2半导体层24]
第2半导体层24是由Al比率小于电流狭窄层30和第1半导体层22的氮化镓系化合物半导体，即，通式为Inx2Aly2Ga1-x2-y2N(0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤x2+y2≤1)，表示的氮化镓系化合物半导体所构成。第2半导体层的Al比率越低时，会加大与湿式蚀刻中电流狭窄层30的蚀刻速度差，容易利用蚀刻去除除去。第2半导体层24的Al比率y2在0.1以下，最好在0.05以下，更好是组成中不含Al。
另外，第2半导体层最好含有In，通过混晶中含有分解温度低的InN，高温下可变得易于分解，通过蚀刻去除容易除去。而第2半导体层含有In时，具有吸收活性区域杂散光的效果。即，由含In氮化物半导体构成的活性层发出的光，同样容易被含In氮化物半导体所吸收。因此，通过夹在活性区域两侧的第2半导体层含有In，可吸收活性区域泄杂散的杂散光，并提高光束的质量。从此点看，第2半导体层的In混晶比x2最好为0～0.2，更好为0.05-0.15。这是最为理想的，由此，第2半导体层的最佳组成为InbGa1-bN(0.05≤b≤0.15)。
第2半导体层最好以低结晶性生长，以便通过蚀刻去除容易除去。最好是第2半导体层形成多晶或非晶状态。据此，第2半导体层自身形成高电阻层，通过与其上相接形成的电流狭窄层的叠加效果，可以获得更优良的电流狭窄效果。第2半导体层起到了部分电流狭窄的功能，所以也可减少电流狭窄层的膜厚度。通过提高第2半导体层的In比率x2，或降低生长温度，可以降低第2半导体层24的结晶性。在降低第2半导体层24的生长温度时，生长温度最好不足1000℃，更好在600℃以下。
若降低第2半导体层的结晶性，也有容易除去其上生长电流狭窄层30的效果。即，与电流狭窄层30下侧相接层的结晶性好时，会部分增高层界附近的电流狭窄层30结晶性，该部分变得通过蚀刻难以去除。因此，通过降低与电流狭窄层30下侧相接层的第2半导体层24的结晶性，从生长初期就能降低电流狭窄层30的结晶性，并可以容易地除去开口部32内的电流狭窄层30。尤其是第2半导体层24含有5×1017/cm3以上，最好含有5×1018/cm3以上的杂质时，容易降低第2半导体层24的结晶性，并易于除去电流狭窄层30。通过使第2半导体层24含有高浓度的杂质，易于吸收活性层的杂散光，所以能抑制高次模式发生，并可以形成稳定的单一模式激光。
另外，第2半导体层24过薄时，对第1半导体层22保护不充分，过厚时又会增大阶差的影响。当电流狭窄层和第2的半导体层构成的阶差增大时，其上方形成的金属包层和接触层难以形成超晶格(SL)结构。为此，载波的移动度降低，电压增大。在阶差部分容易偏析出Al和Mg等，禁带宽度增高，这也成为电压增高的原因。电压增大时，投入的电力也会增大，造成发热量增加，阈值变高。考虑到这些时，第2半导体层的膜厚度最好为10以上，300以下。更好为50以上，200以下。
[电流狭窄层30]
电流狭窄层30是由通式为Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≤x3≤0.1，0.5≤y3≤1，0.5≤x3+y3≤1)表示的氮化物半导体所构成。电流狭窄层30不是由SiO2等绝缘材料形成，而是由上述通式表示的氮化镓系化合物半导体形成，所以电流狭窄层30可在和其他元件结构相同的气相生长装置中生长。而且，电流狭窄层30不是由SiO2等不同种材料构成，而是由氮化镓系化合物半导体构成，所以也具有提高激光器光束线性的效果。例如，将SiO2埋入由GaN构成的光导层等内时，SiO2的折射率为1.5，GaN的折射率为2.5，两者间产生大的折射率差异，激光器的线性输出容易降低，同时光束也易于移动。虽然将电流路径的宽度变细，也可使光束得到稳定，但电流密度增高，寿命特性降低。与其相反，例如，若将AlN形成电流狭窄层，AlN的折射率为2.1，GaN的折射率为2.5，所以两者间的折射率差异小，能形成良好的线性，光束也能得到稳定。
电流狭窄层30的Al比率y3越高，由于越提高电流狭窄层30的绝缘性，同时降低了其上形成层的结晶性，所以能形成良好的电流狭窄效果。因此，电流狭窄层30的Al比率y3至少在0.5以上，最好0.75以上，更好0.9以上。最好的情况是将电流狭窄层30由AlN形成。若由AlN形成电流狭窄层30，容易进行湿式蚀刻，可获得由于绝缘性高，所以电流狭窄效果显著，由于折射率低，所以有利于光封闭，由于放热性好，所以提高了元件的散热特性等，所说的效果。
电流狭窄层30最好含有少量的In。通过电流狭窄层30含有少量In，可容易吸收活性层10的发光。通过这样的电流狭窄层30夹持活性区域，以吸收活性区域泄杂散的光，可提高光束的质量。从吸收杂散光这一点看，In比率y3在0.01以上，更好在0.05以上，进而好在0.1以上。但是In比率在0.5以下，更好在0.3以下，进而好在0.2以下，尤其好在0.15以下。
电流狭窄层30的生长最好在低温下进行，以降低结晶性。例如，最好在600℃以下生长。通过低温下生长电流狭窄层30，利用碱溶液等可容易进行蚀刻，同时也提高了电流狭窄的效果。而且，电流狭窄层30过薄时，不能充分以电流狭窄层发挥功能。形成弱的光封闭，并提高阈值。当电流狭窄层30过厚时，阶差的影响增大，再生长时，难形成平坦状，而且也难以使金属包层成为超晶格(SL)。因此，电流狭窄层30的膜厚度为100～500，更好为150～300。
另外，电流狭窄层30，如图5所示，其纵向30a的端面，最好形成在比激光器元件2的共振器端面2a的更内侧。这样直到使该共振器端面2a，不形成电流狭窄层30为止，可以降低共振器端面2a中的能量密度，并可以改善COD(Catastrophic Opptical Damage：光学损伤)特性。在通过RIE或劈开形成共振器端面时，波导路部分上难以产生异常形状或裂痕。另外，在通过蚀刻形成共振器面时，只要远离共振器端面形成电流狭窄层30，就容易地制作成平坦的共振器面。其原因是，因为在电流狭窄层30的开口部出现一些阶差，当电流狭窄层30达到共振器端面时，受到阶差的影响，难制作成平坦的蚀刻面。
另一方面，电流狭窄层30的横向侧面，如图5所示，最好形成在构成激光器元件2的线条结构的层叠体侧面之更内侧。Al混晶比高的电流狭窄层，难进行均匀蚀刻，蚀刻面也容易变粗糙。为此，在将电流狭窄层形成与其他氮化物半导体层相同的面积时，为形成n电极，在对氮化物半导体层的层叠体进行蚀刻时，蚀刻面容易变粗糙，又会增高n电极的连接电阻。若将电流狭窄层30预先形成在线条结构侧面的内侧区域，容易进行均匀蚀刻形成n电极，并可以降低电阻。
另外，由于电流狭窄层的Al混晶比高，所以上下层的晶格常数或热膨胀系数之差大。通过在远离构成线条结构的层叠体端面和/或侧面的区域(即内侧区域)内形成电流狭窄层30，以使不会影响到电流狭窄功能的光封闭功能的程度，可以减低畸变，并抑制产生裂痕。
[再生长层]
为埋入电流狭窄层30的开口部32再生长的半导体层(以下称再生长层)，当采用不含Al的氮化物半导体，最好采用GaN时，容易平坦地埋入开口部32，同时可以消除在开口部生长的再生长层中Al不均匀的问题。不均匀的Al混晶比比不均匀的Mg等杂质浓度，对激光器的元件特性影响更为显著。作为埋入开口部32的再生长层，光导层比金属包层更好。通过将再生长层作成光导层，容易生长成平坦状以埋入开口部，并可以形成良好特性的具有超晶格结构的金属包层。
尤其是在活性层的p侧形成电流狭窄层30时，关于埋入电流狭窄层30的开口部32，再生长的半导体层(以下称再生长层)，具有几个最佳条件。首先，再生长层最好具有与第1半导体层下侧22相接层同等或低的折射率。据此，可对活性层形成更好的光封闭。另外，再生长层最好在与第1半导体层22下侧相接层同等，或比其高的温度下，而且在保持活性层结晶性的温度下形成。通过采用高的生长温度，可以提高再生长层的结晶性，并可以降低电阻。进而，再生长层最好具有与第1半导体层22下侧相接层同等，或比其高的杂质浓度。通过提高再生长层的杂质浓度，付与开口部两侧能吸收杂散光，可以稳定激光光束的高次模式。通过有意识地向再生长层中添加Mg等p型杂质，可以将再生长层优选地作成p型，以降低工作电压。
[活性层10]
活性层10，最好是至少发光区域由In的氮化镓系化合物半导体所构成，更好由Inx1Ga1-x1N井层(0＜x1＜1)和Inx2Ga1-x2N阻挡层(0≤x2＜1，x1＞x2)，以适当次数交替反复层叠，形成具有多重量子井结构(MQW结构)。井层以不掺杂形成，所有阻挡层，最好用Si，Sn等n型杂质以1×1017～1×1019cm-3浓度进行掺杂形成。通过向阻挡层内掺杂n型杂质，增大活性层中的初期电子浓度，提高向井层的电子注入效率，并提高激光器的发光效率。活性层10最好用井层结束，也可用阻挡层终结。由于活性层10中，蒸气压高的InN较多量地被混晶，所以容易分解，并可以在比其他层低的温度下(约900℃以下)生长。
[载波封闭层11]
载波封闭层11由具有比p侧金属包层高的Al混晶比的p型氮化镓系化合物半导体构成，最好具有AlcGa1-cN(0.1≤c≤0.5)的组成。载波封闭层11的最佳膜厚为50～200。而且，Mg等p型杂质，以高浓度，最好以1×1017～1×1019cm-3浓度进行掺杂。据此，载波封闭层11可有效地将电子封入活性层中，并降低激光器的阈值。另外，载波封闭层11，因含有In，具有保护易于分解活性层10的功能。即，载波封闭层11是由分解温度高的AlGaN构成，所以能有效地保护活性层10免于分解。载波封闭层11，最好在氮等惰性气体中，900℃以下的低温下进行，以不使活性层10进行分解。
[n侧光导层8，p侧光导层12]
n侧光导层8和p侧光导层12，最好由不含Al的氮化镓系化合物半导体层所构成。最好由IndGa1-dN(0≤d≤1)构成，更好由GaN形成。在p侧光导层埋入电流狭窄层30时，分成第1p侧光导层12a和第2p侧光导层12b二层，期之间形成电流狭窄层30。通过使第2p侧光导层12b的组成不含有Al，在埋入电流狭窄层30时，容易成平坦状。并可以使开口部的Al均匀。第1p侧光导层12a和第2p侧光导层12b的组成和加工也可以相互不同。尤其是第2p侧光导层12b，与第1p侧光导层相比，折射率低、杂质浓度高，最好高温下生长。用n侧光导层埋入电流狭窄层30的情况也是一样。
[n侧金属包层6、p侧金属包层14]
n侧金属包层6和p侧金属包层14，至少一方含有含Al的氮化物半导体层，最好将禁带宽度能量相互不同的氮化物半导体层进行层叠形成超晶格。其中，作为含Al的氮化物半导体层，最好是AleGa1-eN(0＜e＜1)，更好是将GaN和AlGaN层叠形成超晶格结构。通过将n侧包层6和p侧包层14形成超晶格结构，由于能提高整个金属包层的Al混晶比，所以能降低激光器的阈值。进而，通过形成超晶格，减少了包层自身中产生的坑穴。在构成超晶格结构的一个层中，掺杂大量的杂质，当调变掺杂时，可获得好的结晶性。也可以两个层同样进行掺杂。
[p侧欧姆电极]
在p侧接触层16上形成p侧欧姆电极20。作为p侧电极20的材料，有Ni、Co、Fe、Cr、Al、Cu、Au、W、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os及它们的氧化物、氮化物等，可以使用它们的单层、合金、或多层膜。最好是从Ni、Co、Fe、Cu、Au、Al中选出至少1种，及它们的氧化物、氮化物等。另外，最好与半导体层相接设置二层结构，即欧姆电极和其上的平头电极。采用多层膜时，作为最佳组合有Ni/Au/Pt、Ni/Au/Rh氧化物、Pd/Pt、Ni/Au、Co/Au等。将这些与半导体层连接形成欧姆电极，在其上最好分别设置平头电极。平头电极(padelectrode)也可使用和上述一样的材料，在与欧姆电极的界面上使用白金族系材料或它们的氧化物，由于可提高热稳定性，最理想。
p侧欧姆电极20的宽度，最好比开口部32宽，比电流狭窄层30的宽度(＝含开口部总宽度)窄。通过在这样的宽度上形成p侧欧姆电极20，可有效地向开口部注入电流。p侧欧姆电极20与激光的波导方向大致平行的方向长度，最好比电流狭窄层30的长度短。通过在这样的长度上形成p侧欧姆电极20，可更有效地向开口部注入电流。
[n侧电极18]
作为n侧电极18的材料，有Ni、Co、Fe、Ti、 Cu、Au、W、Zr、Mo、Ta、Al、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os等，可以使用它们的单层、合金、或多层膜。优选可举出Ti/Al、V/Al、V/Pt/Au、Ti/Mo/Ti/Pt/Au、Ti/W/Ti/Pt/Au。尤其是Ti/Mo/Ti/Pt/Au、Ti/W/Ti/Pt/Au，由于是间隔夹持Pt等熔点高的层的层叠结构体，所以是热稳定的，在高输出时，对电极施加大负荷的情况下，是最为理想的材料。
以下对本实施方式氮化镓系化合物半导体激光器的制造方法进行说明。
图4是本实施方式氮化镓系化合物半导体激光器的制造方法的工序图。首先，如图4(a)所示，在MOCVD装置等气相生长装置的反应炉内，在晶片上，将构成氮化镓系化合物半导体激光器元件的半导体层，层叠到p侧光导层12的合计膜厚的约一半(＝第1p侧光导层12a)后，再依次生长以下各层，即，由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤0.1，y2＜y1≤y3，0＜x1+y1＜1)构成的第1半导体层22、由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N(0≤x2≤1，0≤y2≤y1，0≤x2+y2＜1)构成的第2半导体层24，和由Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≤x3≤0.1，0.5≤y3≤1，0.5≤x3+y3≤1)构成的电流狭窄层30。
第1半导体层，最好以和激光器的n侧或p侧金属包层大致相同的高温，例如1000℃以上进行生长。通过以高温生长第1半导体层，提高结晶性，增高蚀刻去除的耐性，同时，降低电阻，提高向活性层注入电流的效率。而第2半导体层24和电流狭窄层30，最好在1000℃以下，更好在600℃以下的低温下生长。
接着，如图4(b)所示，将晶片从气相生长装置的反应炉内取出，使用光致抗蚀膜34，以光刻法，在电流狭窄层30上形成开口部32。对电流狭窄层30的蚀刻，最好使用对元件损伤比干式蚀刻小的湿式蚀刻进行。例如，AIN等Al比率高的氮化镓系化合物半导体，在四甲基铵羟基氧化物(TMAH)等碱性显影液中容易溶解，所以将碱溶液用于显影液，以光刻法可将电流狭窄层30形成图案。而第2半导体层24的Al比率低，不溶于碱溶液，所以作为蚀刻终止层发挥功能。这时，第2半导体层24对波导路部分的半导体层起保护作用，免受碱溶液和环境中氧的影响。
接着，如图4(c)所示，除去光致抗蚀膜34后，再次将晶片送入气相生长装置的反应炉内，边通入氢等还原性气体，边保持1000℃以上的高温，进行蚀刻去除。第2半导体层24，虽然在图4(b)的工序中，受到环境中氧的损伤，但由于是由Al比率低的氮化镓系化合物半导体所构成，通过蚀刻去除容易除去开口部32的露出部分。而第1半导体层22是由Al比率高的氮化镓系化合物半导体所构成，在氢等还原性气体中，即使高温下，也不会容易分解，对于蚀刻去除，作为蚀刻终止层发挥功能。
接着，如图4(d)所示，在电流狭窄层30上生长第2p侧光导层12b，以平坦状埋入开口部32。此时，第2p侧光导层12b是由不含Al的氮化物半导体形成，最好是GaN形成，容易平坦地埋入开口部32。埋入电流狭窄层30开口部的半导体第2p侧光导层12b，最好具有与第1半导体层下侧相接层的第1p侧光导层12a同等的，或比其低的折射率。由此，可更好地形成光封闭。进而，埋入电流狭窄层30开口部的半导体第2p侧光导层12b，最好是在与第1半导体层下侧相接的第1p侧光导层12a同等的，或比其高的温度下，而且在保持活性层结晶性的温度下形成。通过提高生长温度，埋入开口部，可以提高再生长半导体层的结晶性，并可以降低电阻。在第2p侧光导层12b以后，按照通常的氮化镓系化合物半导体激光器制造方法，也可以依次生长p侧金属包层14、p侧接触层16。
实施方式2
在实施方式1中是在p侧光导层12中形成了电流狭窄层30，而本实施方式中，是在n侧光导层8中形成电流狭窄层30，其他各点与实施方式1相同。
图6是涉及实施方式2的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。在本实施方式中，是在n侧光导层8中形成着具有条状开口部32的电流狭窄层30。电流狭窄层30是由高电阻的Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≤x3≤0.1，0.5≤y3≤1，0.5≤x3+y3≤1)所构成，使电流集中在开口部32，对激光器起到控制水平横模式的作用。
n侧光导层8是由位于电流狭窄层30下侧的第1n侧光导层8a和第2n侧光导层8b所构成，在第1n侧光导层8a上，通过第1半导体层22和第2半导体层24，形成有电流狭窄层30，贯通电流狭窄层30和第2半导体层24形成有开口部32。这样形成第2n侧光导层8b，并埋入开口部32。
和实施方式1一样，第2半导体层24是由Al比率低于电流狭窄层30和第1半导体层的氮化镓系化合物半导体所构成，通过光刻法在电流狭窄层30上形成开口部32时，以蚀刻终止层发挥功能，同时，起到保护第1半导体层22免受氧等气氛气体影响的作用，最终在气相生长装置内利用蚀刻去除除去。另外，第1半导体层22，在气相生长装置内向电流狭窄层30上再生长前，进行蚀刻去除中，以蚀刻终止层发挥功能，同时，对位于其下侧的第1n侧光导层8a起到了保护作用，免受蚀刻。
因此，本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器中，第1半导体层和第2半导体层起到相加的作用，结果可以防止向电流狭窄层30的开口部残留反应层和因过度蚀刻去除造成的形状异常，并可以获得稳定的激光特性。
实施方式3
实施方式1中，在电流狭窄层的下侧形成Al比率低的第2半导体层，进而在其下侧形成Al比率高的第1半导体层，通过第1半导体层防止过度蚀刻去除。而本实施方式中，在电流狭窄层的下侧只设置Al比率低的生长衬底层，通过使该生长衬底层的结晶性低于与生长衬底层下侧相接的层，以防止过度蚀刻去除。除此之外，其他和实施方式1一样。
图7是实施方式3的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。在兰宝石等不同种类的基板2上形成以下各层，即，由GaN构成的n侧接触层4，由AlGaN构成的n侧金属包层6、由GaN构成的n侧光导层8、具有含In井层的多重量子井活性层10、由GaN构成的p侧光导层12、由AlGaN构成的p侧金属包层14、和由GaN构成的p侧接触层16。在p侧光导层12中形成具有条状开口部32的电流狭窄层30。电流狭窄层30是由高电阻的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)所构成，电流集中在开口部32的活性层中，对激光器起到了控制水平横模式的作用。
p侧光导层12是由位于电流狭窄层30下侧的第1p侧光导层12a和第2p侧光导层12b所构成。在第1p侧光导层12a上，通过生长的衬底层26形成电流狭窄层30，贯通电流狭窄层30和生长衬底层26形成开口部32。同样形成第2p侧光导层12b，以埋入开口部32。
生长衬底层26是由Al比率低于电流狭窄层30的氮化镓系化合物半导体所构成，通过光刻法在电流狭窄层30上形成开口部32时，以蚀刻终止层发挥功能，同时，对位于其下方的第1p侧光导层12a起到保护作用，免受氧等气氛气体的影响，最终在气相生长装置内利用蚀刻去除除去。
即，生长衬底层26，由于Al比率低(最好在0.05以下)，所以与Al比率在0.5以上的电流狭窄层30之间，对碱溶液具有蚀刻速度差异，使用碱溶液电流狭窄层30进行蚀刻时，残留有未蚀刻部分。因此，在电流狭窄层30上形成开口部32时，以蚀刻终止层发挥功能，并可以防止过度蚀刻的发生。生长衬底层26是由Al比率低的氮化镓系化合物半导体所构成，所以对大气中所含的氧，反应速度迟缓。由此，生长衬底层26，在气相生长装置外部进行光刻的过程中，可有效保护位于其下的第1p侧光导层12a免受氧等气氛气体的影响。
而生长衬底层26的自身表面上，使用光刻法蚀刻和曝露于大气等环境中，会残留损伤。但是，生长衬底层26，由不含Al的氮化物半导体形成，结果高温下曝露于氢等还原气中时，容易分解。因此，残留损伤的生长衬底层26，在气相生长装置内进行蚀刻去除时，容易从电流路径的开口部32除去。
然而，在该蚀刻去除中，如果生长衬底层26和第1p侧光导层12a之间不存在蚀刻速度差异，对第1p侧光导层12a就容易进行过度蚀刻去除。因此，本实施方式中，通过使生长衬底层26的结晶性低于其下侧相接层的第1p侧光导层，对蚀刻去除保持蚀刻速度差。即，通过使生长衬底层26的结晶性低于第1p侧光导层12a，蚀刻去除速度，对生长衬底层26可快速进行，而对第1p侧光导层12a则缓慢进行。由此，能够选择性地只除去生长衬底层26。
因此，本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器中，也能防止向电流狭窄层30的开口部残留反应层和因过度蚀刻去除造成形状异常，并可以获得稳定的激光特性。
生长衬底层26是由Al比率小于电流狭窄层30的氮化镓系化合物半导体所构成，即由通式Inx’Aly’Ga1-x’-y’N(0≤x’≤1，0≤y’＜y，0≤x’+y’＜1)表示的氮化镓系化合物半导体所构成。生长衬底层26的Al比率低，与湿式蚀刻的电流狭窄层30之间的蚀刻速度存在大差异，所以利用蚀刻去除容易除去。生长衬底层26的最佳Al比率y4在0.1以下，更好在0.05以下，进而好是其组成中不含有Al。
生长衬底层26中最好含有In，通过使生长衬底层26含有In，还可获得易于选择蚀刻去除和吸收波导路杂散光的效果。因此，生长衬底层26的In比率x’最好为0～0.2，更好为0.05～0.15。根据上述，生长衬底层26的最佳组成为InfGa1-fN(0≤f≤0.2)。
为了使生长衬底层26的结晶性低于与其下侧相接的层，例如，使生长衬底层的In混晶比高于与其下侧相接的层，或者，使生长温度低于与下侧相接的层就可以。即，生长衬底层26的In比率增高时，并在高温下曝露于氢等还原气中时，分解速度变得更快。因此，只要生长衬底层的In比率高于第1p侧光导层12a，就能选择性地除去生长衬底层26。降低生长衬底层26的生长温度，并在高温下曝露于氢等还原气中时，分解速度变得更快。因此，只要生长衬底层26的生长温度低于其下侧相接的层，即使生长衬底层26和第1p侧光导层12a的组成同为GaN，也能选择性地除去生长衬底层26。通过使生长衬底层26的杂质浓度高于与其下侧相接的层，也可以降低结晶性。
通过将生长衬底层26形成高杂质浓度层(例如，5×1018/cm3个以上)，或形成含In层，可容易吸收活性层的杂散光。因此，能控制产生高次模式，并可以形成稳定的单一模式激光。
通过降低生长衬底层26的生长温度进行选择蚀刻去除时，生长温度最好在900℃以下，更好在600℃以下。作为降低生长衬底层26的结晶性，可并用提高In比率的方法和降低生长温度的方法。生长衬底层26最好是非晶状态或形成多结晶。通过将生长衬底层26形成非晶状态或多结晶状态，更比单结晶更容易去除。由于生长衬底层自身形成高电阻，利用与其上相接形成的电流狭窄层的相加效果，可获得更优良的电流狭窄效果。也可能形成厚度薄的电流狭窄层。
若降低生长衬底层26的结晶性，还具有容易除去其上生长电流狭窄层30的效果。即，与电流狭窄层30下侧相接的层具有好的结晶性时，在层界附近，电流狭窄层30的结晶性会部分增高，该部分利用蚀刻难以去除。因此，通过降低与电流狭窄层30下侧相接层的生长衬底层26结晶性，从生长初期就能降低电流狭窄层30的结晶性，所以容易除去开口部32内的电流狭窄层30。
生长衬底层26过薄时，不能充分保护第1p侧光导层12a，过厚时，阶差的影响增大。当阶差增大时，在电流狭窄层上再生长的半导体层难形成平坦状。因此，生长衬底层26的膜厚度，最好为10以上，300以下，更好为50以上，200以下。
与生长衬底层26下侧相接的层，最好是光导层。通过与光导层相接形成电流狭窄结构，容易控制光封闭。
以下对本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器制造方法进行说明。
图8是实施方式3氮化镓系化合物半导体激光器的制造方法的工序图。首先，如图8(a)所示，在MOCVD装置等气相生长装置的反应炉内，在晶片上，将构成氮化镓系化合物半导体激光器元件的半导体层，层叠到p侧光导层12的合计膜厚的约一半(＝第1p侧光导层12a)后，再依次生长以下各层，即，由Inx’Aly’Ga1-x’-y’N(0≤x’≤1，0≤y’＜y，0≤x’+y’＜1)构成的生长衬底层26，和由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的电流狭窄层30。通过提高In比率，和降低生长温度，形成结晶性低于第1p侧光导层12a的生长衬底层26。
接着，如图8(b)所示，将晶片从气相生长装置的反应炉内取出，使用光致抗蚀膜34，以光刻法，在电流狭窄层30上形成开口部32。例如，使用四甲基铵羟基氧化物(TMAH)等碱性显影液，以光刻法形成电流狭窄层30的图案，最为理想。由于生长衬底层26的Al比率低，所以在四甲基铵羟基氧化物(TMAH)等中难以溶解，以蚀刻终止层发挥功能。这时，生长衬底层26起到保护波导路部分半导体层的作用，免受碱溶液或环境中氧的影响。
接着，如图8(c)所示，除去光致抗蚀膜34后，再将晶片送入气相生长装置的反应炉内，边通入氢等还原性气体，边保持1000℃以上的高温，进行蚀刻去除。生长衬底层26，虽然在图8(b)的工序中受到环境中氧产生的损伤，但其结晶性低于第1p侧光导层12a，所以通过蚀刻去除有选择性地除去开口部32的露出部分。这时，可以说第1p侧光导层12a对蚀刻去除，以蚀刻终止层发挥功能。
接着，如图8(d)所示，在电流狭窄层30上生长第2p侧光导层12b，平坦地埋入开口部32。这时，若第2p侧光导层12b是实质上不含有Al的氮化物半导体，最好由GaN形成，则容易平坦地埋入开口部32。埋入电流狭窄层30开口部的半导体第2p侧光导层12b，最好具有与生长衬底层下侧相接层的第1p侧光导层12a同等，或比其低的折射率。由此获得更好的光封闭。进而，埋入电流狭窄层30开口部的半导体第2p侧光导层12b，最好在与生长衬底层下侧相接层的第1p侧光导层12a同等，或比其高的温度下，而且在保持活性层结晶性的温度下形成。通过提高生长温度，埋入开口部，可以提高再生长的半导体层结晶性，并可以降低电阻。第2p侧光导层12b以后，按照通常的氮化镓系化合物半导体激光器制
实施方式4
虽然实施方式3在p侧光导层12中形成电流狭窄层30，但在本实施方式中，是在n侧光导层8中形成电流狭窄层30，除此之外，其他和实施方式3一样。
图9是实施方式4氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。本实施方式中，在n侧光导层8中形成具有条状开口部32的电流狭窄层30，电流狭窄层30是由高电阻的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)所构成，使电流集中在开口部32，对激光器起到控制水平横模式的作用。
n侧光导层8是由位于电流狭窄层30下侧的第1n侧光导层8a和第2n侧光导层8b所构成。在第1n侧光导层8a上，通过生长衬底层26形成电流狭窄层30，贯通电流狭窄层30和生长衬底层26形成开口部32。并且以埋入开口部32的形态，形成第2n侧光导层8b。
和实施方式3一样，生长衬底层26是由实质上不含Al的氮化物半导体所构成，形成为结晶性低于第1n侧光导层8a。因此，通过光刻法对电流狭窄层30形成开口部时，以蚀刻终止层发挥功能，同时对第1n侧光导层8a起到保护作用，免受氧等气氛气体的影响，最终可在气相生长装置内，通过蚀刻去除选择性地除去。
因此，本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器中，和实施方式3一样，也可以防止向电流狭窄层30开口部残留反应层和过度蚀刻去除造成形状异常，并可以获得稳定的激光特性。
实施方式5
图10是本实施方式氮化镓系化合物半导体激光器元件的截面图。在兰宝石等不同种类的基板2上形成有以下各层，即，由GaN构成的n侧接触层4、由AlGaN构成的n侧金属包层6、由GaN构成的n侧光导层8、具有含In井层的多重量子井活性层10、由GaN构成的p侧光导层12，由AlGaN构成的p侧金属包层14、由GaN构成的p侧接触层16。在p侧光导层12中形成具有条状开口部32的电流狭窄层30。电流狭窄层30是由Al比率在0.5以上高电阻的氮化镓系化合物半导体所构成，使电路集中在开口部32的活性层10中，对激光器起到了控制水平横模式的作用。
图11(a)和(b)是更详细地表示电流狭窄层30附近结构的局部放大截面图。如图11(a)所示，在由含In的氮化镓系化合物半导体层构成的活性层10上，由含有Al的氮化镓系化合物半导体形成50～200的载波封闭层11，在其上由GaN形成p侧光导层12。p侧光导层12是由位于电流狭窄层30下侧的第1p侧光导层12a和第2p侧光导层12b所构成。在第1p侧光导层12a上形成电流狭窄层30，在电流狭窄层30上形成有开口部32。同样形成有第2p侧光导层12b埋入开口部32。
电流狭窄层30，在夹持开口部的部分30a中(以下称“主体部分”)，隔断电流，使电流通过开口部32流入活性层。电流狭窄层的主体部分30a，由于Al比率高于0.5以上，所以不仅是电阻高，而且表面的结晶性极差。由此，如图11(a)的模式所示，在电流狭窄层主体部分30a的上方，形成的p侧金属包层14或p侧接触层16，也以高密度发生转位40，成为电流难以流动的状态。即，电流狭窄层30，不仅由其主体部分30a自身的电阻形成电流狭窄效果，而且通过降低位于主体部分30a上方的半导体层结晶性也可以产生电流狭窄的效果。因此，电流狭窄层30的主体部分30a，即使形成数百比较薄的膜，通过其高电阻性质和低的结晶性的叠加效果，可以有效地进行电流狭窄。
设在该电流狭窄层30中的开口部32，在电流狭窄层30中形成为与衬底层的第1p侧光导层12a相接触的部分，保留10以上。残留在该开口部32内的电流狭窄层残膜部(以下称“残膜部”)30b，继承衬底层第1p侧光导层12a的良好结晶性，结果结晶性好，形成低电阻。良好的结晶性，其结果如图11(a)所示，在电流狭窄层的残膜部30b上方，几乎不发生转位。因此，尽管存在Al比率高的电流狭窄层残膜部30b，仍能有效地使电流注入开口部32内的活性层中。
另一方面，电流狭窄层的残膜部30b，Al比率大，而且，结晶性好，在氢等还原气氛中分解速度非常缓慢，在生长前，通过蚀刻去除，除去晶片表面的反应层时，以蚀刻终止层发挥功能，即，使用氢等进行蚀刻去除，虽然电流狭窄层的残膜部30b多少也会被分解，但由于其分解速度非常缓慢，所以在完全除去电流狭窄层30表面上形成的氧化层的时间内，进行蚀刻去除，不会穿过电流狭窄层的残膜部30b，而浸蚀到下层的p侧光导层12a。
电流狭窄层的残膜部30b，过薄时不能充分发挥蚀刻终止的功能，所以蚀刻去除后的平均厚度在10以上，最好30以上。而电流狭窄层的残膜部30b，过厚时会降低残膜部30b的结晶性，结果引起电阻升高，发生转位，导致激光器的阈值电流增高。因此，残膜部30b在蚀刻去除后的平均厚度低于100，最好在70以下。
由电流狭窄层的残膜部30b防止过度蚀刻去除，结果如图11(a)所示，提高电流狭窄层30上形成层的平坦度，并提高元件特性。对于这种平坦度的提高，残膜部30b除了有蚀刻终止效果外，通过残留的残膜部30b还能缓解阶差，并可以付与电流狭窄层的主体部分30a以低的结晶性。即，保留残膜部30b，结果使电流狭窄层开口部32的阶差变小，并容易通过第2p侧光导层12b平坦地埋入阶差部分。由于电流狭窄层的主体部分30a结晶性低，而残膜部30b的结晶性好，所以残膜部30b的上方区域36结晶生长速度比电流狭窄层主体部分30a的上方区域38快，因此，如图11(a)所示，通过第2p侧光导层12b，容易平坦地埋入凹部的开口部32。
通过使第2p侧光导层12b表面形成平坦状，可抑制其上形成的p侧金属包层14或p侧接触层16的不均匀组成，并可以提高各层的功能。尤其是p侧金属包层14具有超晶格结构时，当衬底层的第2p侧光导层12b表面存有阶差时，会扰乱超晶格结构，所以第2p侧光导层12b平坦地埋入开口部32是极为重要的。
进而，如图11(b)所示，也能够使残膜部30b上方区域36中的元件层(第2p侧光导层、p侧金属层、p侧接触层)比主体部分30a的上方区域38厚。即，电流狭窄层的主体部分30a的结晶性低，结果，残膜部30b的上方区域36，结晶生长速度比主体部分30a的上方区域38要快。因此，其生长速度之差大的话，可以使残膜部30b上方区域36中的元件层作成比周围厚。残膜部30b上方区域36中的元件层，由于构成夹持激光器活性区域的芯部分，所以加厚该部分，有利于光封闭。
如图11(a)和(b)所示的膜厚度分布，通过调整电流狭窄层的主体部分30a和残膜部30b的结晶性，可以控制。这些结晶性可以通过电流狭窄层30的Al比率、生长温度、总膜厚和残膜部30b的膜厚、衬底层的结晶性等进行调整。例如，电流狭窄层30的Al比率越高，生长温度越低时、总膜厚度越厚、就越降低电流狭窄层主体部分30a中的结晶性。而电流狭窄层的衬底层结晶性越好、残膜部30b越薄时，就越能提高电流狭窄层残膜部30b中的结晶性。
电流狭窄层30的生长，最好在低温下进行，以降低主体部分30a表面中的结晶性。例如，最好在900℃以下，更好在600℃以下生长。通过低温下生长电流狭窄层30，容易利用碱溶液进行蚀刻，同时，也提高电流狭窄效果。电流狭窄层30，其主体部分30a过薄时，不能充分以电流狭窄层发挥功能，而过厚时，又会增大阶差的影响。因此，电流狭窄层30的总膜厚(＝主体部分30a的膜厚)，最好为100～800，更好为150～500。
电流狭窄层30，至少在结晶性比电流狭窄层30自身好的衬底层上形成。一般是构成氮化镓系化合物半导体激光器的层中，若是电流径路中形成的层，与将绝缘作为目的电流狭窄层相比，结晶性好。
另外，电流狭窄层30中，除了残膜部以外的部分，如图5所示，其纵向30a的端面，最好形成为比激光器元件2的共振器端面2a更内侧。通过直到共振器端面2a不形成电流狭窄层30，以降低共振器端面2a中的能量密度，并可以改善COD(Catastrophic Opptical Damage：光学损伤)特性。通过RIE和劈开形成共振器端面时，波导路部分难以产生形状异常和裂痕。在利用蚀刻形成共振器面时，只要远离共振器端面形成电流狭窄层30，就能容易地制作平坦的共振器面。其原因是，因为在电流狭窄层30的开口部总是产生稍有阶差，当电流狭窄层30达到共振器端面时，受阶差的影响，不易形成平坦的蚀刻面。至于电流狭窄层的残膜部，由于是薄膜，是电流流动的部分，所以即使形成时达到共振器2a的端面，也不会有任何问题。
另一方面，电流狭窄层30的横向侧面，如图5所示，也是最好形成在构成激光器元件2的线条结构的层叠体侧面之内侧。Al混晶比高的电流狭窄层难以均匀蚀刻，蚀刻的面也容易形成粗糙面。由此，在将电流狭窄层形成为与其他氮化物半导体层同等面积时，为形成n电极，蚀刻氮化物半导体层的层叠体时，蚀刻面容易变得粗糙，而增加n电极的连接电阻。若预先将电流狭窄层30形成在线条结构侧面之内侧区域，形成n电极时，可容易进行均匀蚀刻，并可以降低电阻。
由于电流狭窄层的Al混晶比高，与其上下层的晶格常数和热膨胀系数之差大。通过将电流狭窄层30形成在远离构成线条结构的层叠体端面和/或侧面的区域(即，内侧区域)内，以不会影响电流狭窄功能和光封闭功能的程度，就可以减小失真，和抑制产生裂痕。
以下对本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器制造方法进行说明。
图12是本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器制造方法工序图。首先，如图12(a)所示，在MOCVD装置等气相生长装置的反应炉内，将构成氮化镓系化合物半导体激光器元件的半导体层，层叠到p侧光导层12合计膜厚的一半(＝第1p侧光导层12a)后，再由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)形成电流狭窄层30，电流狭窄层30最好在1000℃以下，更好在600℃以下的低温下生长。
接着，如图12(b)所示，将晶片从气相生长装置的反应炉内取出，使用光致抗蚀膜，以光刻法，在电流狭窄层30中形成开口部32。电流狭窄层30的蚀刻，最好通过比干蚀刻损伤小的湿式蚀刻进行蚀刻。例如，由于AlN等Al比率高的氮化镓系化合物半导体，在四甲基铵羟基氧化物(TMAH)等碱性显影液中容易溶解，所以利用将碱溶液用于显影液的光刻法，可将电流狭窄层30形成图案。
在电流狭窄层30上形成开口部32时，在开口部32内保留规定膜厚的电流狭窄层作为残膜部30b。这可以利用电流狭窄层的厚度方向上的结晶性变化进行，即，电流狭窄层与作为衬底层的p侧第1光导层12a相接的部分结晶性好，随着膜厚度增加，结晶性降低。由此，在电流狭窄层的衬底层附近和其上侧部分，对碱溶液的蚀刻速度不同，所以通过适当设定碱溶液的浓度和温度等条件，可以只保留电流狭窄层的衬底层附近。
接着，如图12(c)所示，除去光致抗蚀膜34后，再将晶片送入气相生长装置的反应炉内，一边通入氢等还原性气体，一边保持1000℃以上的高温，进行蚀刻。通过这种蚀刻去除，在图12(b)的工序中，除去气氛气体中氧等与最表面半导体层(＝电流狭窄层30)反应形成的反应层。
这时，电流狭窄层的残膜部30b作为蚀刻终止层发挥功能。即，电流狭窄层的残膜部30b的Al比率大，而且结晶性好，结果在氢等还原气氛中的分解速度缓慢。蚀刻对电流狭窄层的残膜部30b多少都会引起分解，但由于其分解速度极慢，所以在完全除去电流狭窄层30表面形成的反应层的时间内，进行蚀刻，也决不会穿透电流狭窄层的残膜部30b而浸蚀到下层的p侧光导层12a。
接着，如图12(d)所示，在电流狭窄层30上生长第2p侧光导层12b平坦地埋入开口部32。这时，第2p侧光导层12b是由实质上不含Al的氮化物半导体形成，最好由GaN形成时，可容易平坦地埋入开口部32。第2p侧光导层12b以后，可以按照通常的氮化镓系化合物半导体激光器制造方法，依次生长p侧金属包层14、和p侧接触层16。
实施方式6
实施方式5，虽然在p侧光导层12中形成电流狭窄层30，而本实施方式中，是在n侧光导层8中形成电流狭窄层30，除此之外，其他和实施方式5一样。
图13是涉及实施方式6的氮化镓系化合物半导体激光器的截面图。本实施方式中，是在n侧光导层8中形成有具有条状开口部32的电流狭窄层30。电流狭窄层30是由高电阻的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)所构成，使电流集中在开口部32，对激光器起到控制水平横模式的作用。
n侧光导层8是由位于电流狭窄层30下侧的第1n侧光导层8a和第2n侧光导层8b所构成。在第1n侧光导层8a上形成电流狭窄层30，在电流狭窄层30中形成开口部32，并将衬底层附近保留规定厚度。同样形成第2n侧光导层8b，埋入开口部32。
和实施方式5一样，在气相生长装置内，向电流狭窄层30上再生长之前，进行蚀刻去除中，电流狭窄层的残膜部30b，以作为蚀刻终止层发挥功能，同时，对开口部32的阶差起到缓解的作用。由于电流狭窄层残膜部30b的电阻低，结晶性好，所以不会阻碍向活性层10注入电流。因此，本实施方式的氮化镓系化合物半导体激光器也可以稳定地获得优良的激光特性。
如实施方式1～6所示，本发明的电流狭窄层30可以形成在活性层的p侧和n侧的任何一侧中。一般的氮化镓系化合物半导体元件中，由于p型氮化镓系化合物半导体的电阻高，所以按照n侧层、活性层、p侧层的顺序进行生长。因此，如实施方式2、4、6所示，在活性层的n侧形成电流狭窄层30时，由结晶性差的电流狭窄层30产生的转位会通过活性层10。而且，第2n侧光导层8b不能充分形成平坦化时，活性层10也不能平坦，容易产生漏(leak)电流。为此，如实施方式1、3、5那样，最好形成在活性层的p侧。若在活性层的p侧形成电流狭窄层，由于能有效地控制向活性层的电流，所以能够有效地进行激光器振荡。而且，在连续生长到活性层后，由于从气相生长炉内取出，所以对活性层的损伤也小。
而在活性层的n侧形成电流狭窄层时，在开口部上的活性层两侧会存在多转位。该转位部分，由于含有多的In，所以In的混晶比高于发光部，形成可饱和吸收域。由此可形成脉动激光器。
另外，在上述实施方式1～6中，虽然对光导层内部形成电流狭窄层30的情况作了说明，但本发明并不仅限于此，例如，也可以形成在光导层和金属包层之间，或金属包层的内部。不过，当电流狭窄层30远离活性层10时，由电流狭窄层30集中的电流到达活性层10之前容易扩展。因此，电流狭窄层30的位置，最好在对活性层10的结晶性不造成恶烈影响的范围内，靠近活性层10。在电流狭窄层30上形成的层，实质上不含Al的氮化镓系化合物半导体，这对平坦化是有利的。因此，如本实施方式中说明的那样，在由GaN构成的光导层内部形成电流狭窄层30，就电流狭窄效果或平坦化而言最为理想。
再有，本发明的氮化物半导体激光器可以面上安装，也可以面下安装。
实施例
以下对本发明的实施例进行说明。
[实施例1]
实施例1中，制造图1所示结构的氮化镓系化合物半导体激光器元件。
(基板2)
首先，将φ2英寸，以C面为主面的由兰宝石构成的不同种类基板，置于MOCVD反应容器内，并将温度设定为500℃，使用三甲基镓(TMG)、氨(NH3)，将由GaN构成的缓冲层生长成200厚的膜后，升高温度，将未掺杂的GaN生长到1.5μm厚的膜。接着，在GaN层表面上形成多个条状掩模，由掩模开口部选择性地生长GaN，由伴随横向生长的生长(ELOG)形成GaN层。此时，选择生长时的掩模由SiO2形成，掩模宽1.5μm，开口部(窗部)宽为5μm。
(缓冲层)
接着，将温度升高到1050℃，使用TMG(三甲基镓)、TMA(三甲基铝)、氨，在基板2上，将AlGaN构成的缓冲层(未图示)生长到4μm厚的膜。该层位于接着形成的n侧接触层4和基板2之间，以作为缓冲层发挥功能。
(n侧接触层4)
接着，在上述缓冲层上，使用TMG、TMA、氨、作为杂质气体使用硅烷气，在1050℃下，将由Si掺杂的AlGaN构成的n型接触层4生长到4μm厚的膜。
(防裂层)
接着，使用TMG、TMI(三甲基铟)、氨，将温度设为900℃，使由InGaN构成的防裂层(未图示)生长到0.15μm厚的膜。
(n侧金属包层6)
接着，将温度升至1050℃，在原料气中使用TMA、TMG和氨，将由未掺杂的AlGaN构成的A层生长到25厚的膜，接着停止TMA，作为杂质气体使用硅烷气，将由掺杂了5×1018/cm3Si的GaN构成的B层生长到25厚的膜。这样，分别重复该操作，生长成总膜厚为1μm的由多层膜(超晶格结构)构成的n型金属包层6。这时，作为未掺杂AlGaN的Al混晶比，若在0.05～0.3的范围，则充分发挥作为金属包层的功能。
(n侧光导层8)
接着，在温度1050℃下，原料气中使用TMG和氨，将由未掺杂的GaN构成的n型光导层106生长到0.15μm厚的膜。另外，也可以掺杂n型杂质。
(活性层10)
接着将温度降至900℃，原料气中使用TMI(三甲基铟)、TMG和氨，作为杂质气体使用硅烷气，将由掺杂了5×1018/cm3Si的In0.05Ga0.95N构成的阻挡层(B)生长到140厚的膜，停止硅烷气体，将由未掺杂的In0.1Ga0.9N构成的井层(W)生长到40厚的膜，将这种阻挡层(B)和井层(W)，按照阻挡层/井层/阻挡层/井层/…/阻挡层/井层/阻挡层的顺序进行层叠。最终层可以是井层，也可以是阻挡层，但最好是阻挡层。活性层10形成为总膜厚约500的多重量子井结构(MQW)。
(载波封闭层)
接着，在同样的温度下，对原料气使用TMA、TMG、和氨，作为杂质气体，使用Cp2Mg(环戊二烯镁)，将由掺杂了1×1019/cm3Mg的AlGaN构成的p侧载波封闭层11(图1中未示出)生长到100的膜。通过设置该层，可以好地形成电子封闭，同时，能保护活性层10免受分解。
(第1p侧光导层12a)
接着，将温度升到1000℃，对原料气中使用TMG和氨，将由未掺杂的GaN构成的第1p侧光导层12a生长到0.075m厚的膜。该第1p侧光导层12a是未掺杂生长，但是通过来自p侧载波封闭层11、p侧金属包层14等邻接层的扩散Mg，使Mg浓度达到5×1016/cm3，而呈现p型。该层在生长时，也可以有意识地掺杂Mg。
(第1半导体层22、第2半导体层24)
接着，将温度保持在1000℃的状态，对原料气中使用TMA、TMG、氨，将由Al0.2Ga0.8N构成的第1半导体层进行生长。第1半导体层22的膜厚为70。对第1半导体层掺杂Mg。同样，将温度降至800℃，对原料气中使用TMI、TMG、氨，将由In0.08Ga0.92N构成的第2半导体层生长到100厚的膜。
(电流狭窄层30)
接着，将温度降至500℃，对原料气中使用TMA和氨，将由AlN构成的电流狭窄层30生长到300厚的膜。这样，将到此为止层叠的晶片从MOCVD反应装置的反应炉内取出，按以下操作设置条状开口部32。首先，在电流狭窄层30的全面上涂布光致抗蚀膜。接着对开口部32的图案进行曝光，随后使用碱液TMAH进行显影处理。由于AlN层30在碱性显影液中溶解，所以与显影处理的同时，可蚀刻除去开口部32中的部分AlN层30(图4b)。另一方面，由In0.08Ga0.92N构成的第2半导体层，由于不溶于碱液，所以对AlN层30的蚀刻，以蚀刻终止层发挥功能。随后将残留的抗蚀膜灰化除去(灰化)，并进行酸清洗。
接着，将晶片送回MOCVD装置的反应炉内，将温度升至1000℃，吹付还原性气体氢气，进行蚀刻去除。由AlN构成的电流狭窄层30和Al组成比为0.2的第1半导体层22，由于分解温度高，所以与由InGaN构成的第2半导体层24相比，由蚀刻去除产生的分解速度迟缓。因此，通过这种蚀刻去除，可选择性地除去从开口部32露出的第2半导体层24。
(第2p侧光导层12b)
接着，将温度升至1000℃，对原料气中使用TMG和氨，将由未掺杂的GaN构成的第2p侧光导层12b生长到0.075μm厚的膜。这种第2p侧光导层12b，边掺杂Mg，边生长。由于第2p侧光导层12b不含有Al，所以埋入开口部32的阶差而容易平坦地生长。
(p侧金属包层14)
继续，在1000℃下，使由未掺杂AlGaN构成的层生长到25厚的膜，接着停止TMA，使用Cp2Mg，将由掺杂Mg的GaN构成的层生长到25厚的膜，将其重复90次，生长成总膜厚为0.45μm的由超晶格层构成的p侧金属包层14。
(p侧接触层16)
最后，在1000℃的温度下，在p侧金属包层14上，使由掺杂了1×1020/cm3 Mg的GaN构成的p侧接触层16生长到150厚的膜。p侧接触层16，可由p型的氮化钾系化合物半导体构成，最好是掺杂Mg的GaN形成，与p电极20可获得最好的欧姆接触。p侧接触层16，由于是形成电极层，所以最好采用1×1017/cm3 Mg以上的高载波浓度。当低于1×1017/cm3时，难以获得与电极好的欧姆接触。反应结束后，在反应容器内，在氮气环境中，700℃下，对晶片进行退火，进一步低电阻化p型层。
如上述，将生长成氮化物半导体的各层进行层叠后，将晶片从反应容器中取出，在最上层的p侧接触层16的表面上，形成由SiO2构成的保护膜(未图示)。通过RIE(反应性离子蚀刻)进行蚀刻，如图1所示，露出应形成n电极的整个区域的n侧接触层4的表面。对于深入蚀刻这种氮化物半导体，作为保护膜，SiO2最适宜。
接着，在p侧接触层16的表面上，形成由Ni/Au形成条状的p电极20，在n侧接触层4的表面上形成由Ti/Al构成的条状的n电极18。同样，在n电极18和p电极20的部分区域上形成掩模，形成由SiO2和TiO2构成的介电体多层膜后，在n电极18和p电极20上，分别设置由Ni-Ti-Au(1000-1000-8000)构成的引出(平头)电极。这时，活性层10的宽度为200μm宽(垂直于共振器方向的方向宽度)，在共振器面(反射面侧)上也设置SiO2和TiO2构成的介电体多层膜。形成n电极18和p电极20后，在垂直于条状电极的方向上，以氮化物半导体的M面(GaN的M面(11-00)等)分割成棒状，再分割成片状，得到激光器元件。这时，共振器长为650μm。
如此制造的激光器元件，阈值电流：35mA、Vf：3.8V、Eta：1.3W/A、θ(‖)：8度(deg)、θ(⊥)：22度。达到80mW，不发生障碍，呈现出良好的元件特性。
[实施例2]
在实施例2中制造图6所示的结构的氮化镓系化合物半导体激光器元件。在实施例1中，虽然将第1半导体层2、第2半导体层24和电流狭窄层30形成在p侧光导层12中，但本实施例中，形成在n侧光导层8中。即，将第1n侧光导层8a生长到0.075μm厚的膜后，再形成第1半导体层22、第2半导体层24、电流狭窄层30，将第2n侧光导层8b形成为0.075μm厚的膜。如此制造的激光器元件，成为阈值电流为45mA的脉动激光器。而且，频率数：2GHz、RIN：-130dB/Hz。
[实施例3]
在实施例3中制造图7所示结构的氮化镓系化合物半导体激光器。首先，直到第1p侧光导层12a，与实施例1一样进行层叠。
(生长衬底层26)
接着，将温度降至800℃，对原料气中使用TMI、TMG、氨，将由In0.1Ga0.9N构成的生长衬底层26生长到50厚的膜。
(电流狭窄层30)
接着，将温度降至450℃，对原料气中使用TMA和氨，将由Al0.9Ga0.1N构成的电流狭窄层30生长到50厚的膜。而且，将到此层叠的晶片从MOCVD反应装置的反应炉内取出，和实施例1一样，使用碱性显影液，对Al0.9Ga0.1N膜30进行蚀刻，并设置条状的开口部32。这时，由In0.1Ga0.9N构成的衬底层26，由于不溶于碱液，作为对于Al0.9Ga0.1N层30的蚀刻的蚀刻终止层发挥功能。
接着，将晶片送回MOCVD装置的反应炉内，将温度升至1000℃，并吹付还原性气体氢气进行蚀刻去除。由InGaN构成的生长衬底层26，混晶中含有分解温度低的InN，而且在低温下生长，所以在高温下曝露于还原性气氛中时，容易分解。即，由In0.1Ga0.9N构成的生长衬底层26，与在1000℃高温下生长的由GaN构成的第1p侧光导层12a或由分解温度高的AlN构成的电流狭窄层30相比，通过蚀刻去除容易除去。因此，通过适当选择蚀刻去除条件，可选择性地只除去生长衬底层26。
随后，第2p侧光导层12b以后，和实施例1一样，制造氮化镓系化合物半导体激光器。
如此制造的激光器元件，振荡波长405nm、阈值电流40mA、Vf：3.6V、Eta：1.2W/A、θ(‖)：7度、θ()：20度。达到80mW，不发生障碍，呈现出良好的元件特性。
[实施例4]
在实施例4中制造图9所示结构的氮化镓系化合物半导体激光器。在实施例3中，虽然将生长衬底层26和电流狭窄层30形成在p侧光导层12中，但本实施例中，形成在n侧光导层8中。即，将第1n侧光导层8a生长到0.075μm厚的膜后，形成生长衬底层26、电流狭窄层30，将第2n侧光导层8b形成为0.075μm厚的膜，如此制作的激光器，阈值电流40mA、Vf：3.9V、Eta：1.2W/A、θ(‖)：7度、θ(⊥)：24度。直到80mW，不发生障碍，具有良好的元件特性。
[实施例5]
在实施例5中制作具有数个线条结构的多线条激光器。除了以下说明的之外，基本上和实施例1一样。本实施例中，使用GaN基板，将元件结构形成到第1p侧光导层后，将由Al0.1Ga0.9N构成的第1半导体层生长到200厚的膜，将由GaN构成的第2半导体层生长到100厚的膜、将由Al0.95In0.01Ga0.04N构成的电流狭窄层生长到200厚的膜后，形成了开口部。开口部，以2μm宽，间距20μm，制作4条。接着，再生长第2p侧光导层，形成了残留的元件层。这样制作的脊宽为2μm的激光器，当由4条并列构成多线条激光器时，阈值电流100mA、Eta：1.6W/A、Po：200mW，呈现出良好的元件特性。
[实施例6]
在实施例6中制造图10所示结构的氮化镓系化合物半导体激光器元件。按下述条件只形成电流狭窄层30，以取代实施例1的第1半导体层22，第2半导体层24和电流狭窄层30。除此之外，其他和实施例1一样。
(电流狭窄层30)
将温度降至500℃，对原料气使用TMA和氨，将由AlN构成的电流狭窄层30生长到300厚的膜。然后，将到此层叠晶片从MOCVD反应装置的反应炉内取出，按以下设置条状开口部32。首先，在电流狭窄层30的全面上涂布光致抗蚀膜。接着，对开口部32的图案进行曝光后，用碱溶液TMAH进行显影处理。具体是保持23℃，在2.38％的TMAH溶液显影2分钟。由于结晶性差的AlN层30溶解于碱性显影液，所以，与显影处理的同时，开口部32中的上部分AlN层被蚀刻除去。而与在电流狭窄层下侧形成的衬底层第1p侧光导层相接部分的AlN层，由于结晶性好，在上述条件下不溶解，而在开口部内残留约80厚的部分(图12(b))。
接着，将晶片送回MOCVD装置的反应炉内，将温度升至1000℃，通过吹付还原性气体氢气10分钟，进行蚀刻。这时，开口部32内部的残膜部30b对蚀刻去除，以蚀刻终止层发挥了功能。利用这种蚀刻去除，形成膜厚约70的残膜部30b。
如此制作的激光器元件，阈值电流35mA、Vf：3.8V、Eta：1.3W/A、θ(‖)：8.5度、θ(⊥)：22.5度。直到80mW不发生障碍，呈现出良好的元件特性。
[实施例7]
在实施例7中制造图13所示结构的氮化镓系化合物半导体激光器元件。在实施例6中，是将电流狭窄层30形成在p侧光导层12中，而本实施例是将电流狭窄层30形成在n侧光导层8中。即，第1n侧光导层8a生长以0.075μm厚的膜后，形成由AlN构成的电流狭窄层30。形成开口部32，以保留约30的残膜部后，再形成膜厚0.075μm的第2n侧光导层8b。如此制造的激光器元件，为脉动激光器。阈值电流40mA、Vf：4.0V、Eta：1.1W/A、θ(‖)：7.5度、θ(⊥)：20度。直到80mW不发生障碍，呈现出良好的元件特性。
[实施例8]
在实施例8中制造具有数个线条结构的多线条激光器。除了以下说明的外，基本上和实施例6一样。本实施例中使用GaN基板，n侧电极为GaN基板的背面。在GaN基板上，直到第1p侧光导层形成元件结构后，使由Al0.1Ga0.9N构成的第1半导体层生长到200厚的膜，使由GaN构成的第2半导体层生长到100厚的膜、使由Al0.95In0.01Ga0.04N构成的电流狭窄层生长到200厚的膜后，形成开口部。开口部，以2μm宽，20μm的间距，制作4条。再生长第2p侧光导层，形成残留的元件层。研磨后，在背面上，形成由Ti/Al(100/500)构成的n电极。如此制作的脊宽为2μm激光器，由4条并列构成多线条激光器时，阈值电流100mA、Eta：1.6w/A、Po：200mW，呈现出良好的元件特性。
本发明参照附图充分讲述了有关的最佳实施方式，但本领域的专业人员对各种变形和修正是清楚的，这样的变形和修正，只要不超出本发明的技术方案的范围，应理解包含在其中。

Claims (45)

1.一种氮化物半导体激光器元件，其特征在于，在由n侧半导体层、活性层和p侧半导体层的层叠体形成，并在上述n侧半导体层或上述p侧半导体层上，形成了具有为通过电流的条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光器元件中，
上述电流狭窄层是由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)所构成，
上述电流狭窄层形成在Al比率小于上述电流狭窄层的半导体层上，而该半导体层在上述开口部中部分地被去除。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层，形成在含Al的第1半导体层，和与该第1半导体上进行层叠，并不含有Al或Al比率小于上述电流狭窄层的第2半导体层上，
上述第2半导体层，在上述电流狭窄层的开口部中部分地被去除。
3.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第2半导体层的Al混晶比小于上述第1半导体层。
4.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第2半导体层含有In。
5.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第2半导体层的杂质浓度在5×1017/cm3以上。
6.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第2半导体层为非晶形或多晶。
7.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第1半导体层的膜厚为10以上，300以下。
8.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述第2半导体层的膜厚为10以上，300以下。
9.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，具有与上述第1半导体层下侧相接层同等或低的折射率。
10.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，具有与上述第1半导体层下侧相接层同等或高的杂质浓度。
11.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，是在与上述第1半导体层下侧相接层同等或高的温度下，而且在保持上述活性层结晶性的温度下生长的。
12.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，与上述第1半导体层下侧相接的层是光导层。
13.根据权利要求2所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，上述第1半导体层与上述活性层相接形成的。
14.根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述Al混晶比小的半导体层是为生长成上述电流狭窄层的生长衬底层。
15.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述生长衬底层的杂质浓度高于与其下相接的层。
16.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述生长衬底层含In比率高于与其下相接的层。
17.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述生长衬底层为非晶形或多晶。
18.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述生长衬底层的膜厚为10以上，300以下。
19.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，具有与上述生长衬底层下侧相接层同等或低的折射率。
20.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，具有与上述生长衬底层下侧相接层同等或高的杂质浓度。
21.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧，而且，埋入上述开口部的半导体层，是在与上述生长衬底层下侧相接层同等或高的温度下，而且在保持上述活性层结晶性的温度下生长的。
22.根据权利要求14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，与上述生长衬底层下侧相接的层是光导层。
23.根据权利要求1，2或14中所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，形成的上述电流狭窄层远离上述层叠体的侧面和/或端面。
24.根据权利要求1，2或14所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层的膜厚为100以上，500以下。
25.一种氮化物半导体激光器，其特征在于，在由具有n侧半导体层、活性层和p侧半导体层的积层体形成，并在上述n侧半导体层或p侧半导体层上，形成具有为通过电流的条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光元件中，在上述开口部内，上述电流狭窄层中，具有保留与其下侧层相接触部分的残膜部，通过该残膜部，可向上述活性层注入电流。
26.根据权利要求25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述残膜部的膜厚为10以上，不足100。
27.根据权利要求25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层的总膜厚为100以上，不足800。
28.根据权利要求25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层中除了上述残膜部的部分，形成为使之远离上述层叠体的侧面和/或端面。
29.根据权利要求1，2，14或25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层形成在上述活性层的p侧。
30.根据权利要求1，2，14或25中的任一项所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，埋入上述开口部的半导体层，由实质上不含Al的氮化物半导体所构成。
31.根据权利要求1，2，14或25中的任一项所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，埋入上述开口部的半导体层是光导层。
32.根据权利要求12，22或31所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述光导层实质上不含有Al。
33.根据权利要求1，2，14或25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层的开口部上方的转位密度，低于开口部以外电流狭窄层上方的转位密度。
34.根据权利要求1，2，14或25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述电流狭窄层由AlN形成。
35.根据权利要求1，2，14或25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述p侧半导体层具有至少一部分与其最表面相接形成的p侧欧姆电极，该p侧欧姆电极的宽度在上述开口部的宽度以上，但比上述电流狭窄层的宽度狭窄。
36.根据权利要求1，2，14或25所述的氮化物半导体激光器元件，其特征在于，上述p侧欧姆电极与激光的波导方向大致平行方向的长度，比上述电流狭窄层的长度短。
37.一种氮化物半导体激光器元件的制造方法，是具有n侧半导体层、活性层、p侧半导体层形成的层叠体，并在上述n侧或p侧半导体层的内部埋入由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)所构成的，具有条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在活性层的p侧或n侧上，形成由Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤0.1，0.1≤y1≤1，0.1≤x1+y1≤1)构成的第1半导体层的工序；
在上述第1半导体层上，形成由Inx2Aly2Ga1-x2-y2N(0≤x2≤1，0≤y2≤0.1，0≤x2+y2≤1)构成的第2半导体层的工序；
在上述第2半导体层上，形成Inx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≤x3≤0.1，0.5≤y3≤1，0.5≤x3+y3≤1)构成的电流狭窄层的工序；
通过除去一部分上述电流狭窄层，使深度达到上述第2半导体层，形成条状开口部的工序；和
将从上述电流狭窄层的开口部露出的上述第2半导体层除去，使深度达到上述第1半导体层的工序，
其中，上述第2半导体层的Al混晶比y2为，y2＜y1，且y2＜y3。
38.根据权利要求37所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，在比上述第1半导体层低的温度下分解形成上述第2半导体层。
39.根据权利要求38所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，在比上述第1半导体层低的温度下形成上述第2半导体层。
40.一种氮化物半导体激光器元件的制造方法，是具有n侧半导体层、活性层、p侧半导体层形成的层叠体，并在n侧或p侧半导体层上，埋入由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)形成的，具有条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在活性层的p侧或n侧上，形成由Inx’Aly’Ga1-x’-y’N(0≤x’≤1，0≤y’≤0.1，0≤x’+y’≤1)构成的生长衬底层的工序；
在上述生长衬底层上，形成由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的电流狭窄层的工序；
通过除去一部分上述电流狭窄层，使深度达到上述生长衬底层，形成条状开口部的工序；和
将从上述电流狭窄层的开口部露出的上述生长衬底层除去，使深度达到与该生长衬底层下侧相接层露出的工序。
41.根据权利要求40所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，在比与该生长衬底层下侧相接层低的温度下分解生长上述生长衬底层。
42.根据权利要求40所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，形成上述生长衬底层，使其中In比率高于与该生长衬底层下侧相接的层。
43.一种氮化物半导体激光器元件的制造方法，是具有n侧半导体层、活性层、p侧半导体层形成的层叠体，并在n侧或p侧半导体层上，埋入由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)构成的，具有条状开口部的电流狭窄层的氮化物半导体激光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在活性层的p侧或n侧上，形成由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤0.1，0.5≤y≤1，0.5≤x+y≤1)形成电流狭窄层的工序；
除去一部上述电流狭窄层，形成条状开口部，同时，在该电流狭窄层中，除去与衬底层相接的部分，保留开口部底部的工序；和
对上述电流狭窄层的表面进行蚀刻的工序。
44.根据权利要求43所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，通过还原性气体蚀刻，对上述电流狭窄层表面进行蚀刻。
45.根据权利要求37，40或43所述的氮化物半导体激光器元件的制造方法，其特征在于，利用湿式蚀刻除去一部分上述电流狭窄层。
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