JP2000022272A

JP2000022272A - 窒化物半導体レーザ素子

Info

Publication number: JP2000022272A
Application number: JP10191864A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Sugimoto; 康宜杉本
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-21
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP3498577B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ素子の実用性の更なる向上のために寿
命特性をより良好とさせるべく、共振面を劈開により形
成する際の劈開性及び接着性が良好なｐパッド電極を有
する放熱性の良好な窒化物半導体レーザ素子を提供する
ことである。【解決手段】ストライプ側面に絶縁膜６２を有するリ
ッジ形状のストライプを有し、該ストライプの最上層に
ｐ電極２０及びｐ電極２０より大面積を有するｐパッド
電極１０１を順に形成してなり、さらにストライプ長さ
方向に対して垂直な方向に劈開して形成された劈開面２
０１に共振面を有し、前記ｐパッド電極１０１が、スト
ライプ長さと同一の長さでｐ電極２０全面を覆って形成
された第１の薄膜層３１と、該第１の薄膜層３１上にス
トライプ長さより短い長さで形成された第２の薄膜層３
２とから少なくとも形成されてなる。

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-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなるレ
ーザ素子に関し、特に放熱性の向上する窒化物半導体レ
ーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、窒化物半導体レーザ素子の実用化
のために多くの研究開発が行われており、種種の窒化物
半導体レーザ素子が知られている。例えば、本発明者等
は、実用可能なレーザ素子として、Jpn.J.Appl.Phys.Vo
l.37(1998）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998
に、サファイア基板上部に、部分的に形成された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。図７に、前記Ｊ.Ｊ.Ａ.Ｐ.に示されるレーザ素子と
同様の模式的断面図を示した。この図７に示されるよう
に、ｐ−ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層からｐ−Ａｌ
_0.14Ｇａ_0.86Ｎ／ＧａＮの超格子構造よりなるｐ側クラ
ッド層まで部分的にエッチングして形成されたリッジ形
状のストライプを有し、このストライプ上部にｐ電極が
形成され、劈開により共振面を形成してなる窒化物半導
体レーザ素子である。更にこのレーザ素子は、ｐ電極を
覆うようにｐパッド電極が形成されている。

【０００３】ｐパッド電極は、実質的なｐ電極の表面積
を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディングまたはダイ
レクトボンディングできるようにし、さらにボンディン
グ時の応力による衝撃で素子内に欠陥が発生するのを防
止している。また、ｐパッド電極は、窒化物半導体レー
ザ素子に発生した熱を、放散させたり、吸熱材料に伝導
させ放散させたりしている。レーザ素子は、駆動中に発
生する熱により劣化し易くなるため、熱の放散がより良
好となれば、寿命特性をより向上させることができる。

【０００４】ｐパッド電極の形成されたレーザ素子とし
て、例えば、本出願人は、特開平１０−９３１８６号公
報の図４の平面図に、ストライプ状のｐ電極上に、Ａｕ
とＮｉからなるｐパッド電極が、ｐ電極と垂直に劈開し
て形成された劈開面に達しない大きさで形成されてなる
レーザ素子を開示している。このようにｐパッド電極が
ｐ電極上に形成され、ｐ電極の表面積を実質的に広げて
いるので、良好なボンディングに加え、ｐパッド電極を
介してレーザ素子で発生する熱の放散が行われる。しか
しながら、上記特開平１０−９３１８６号公報の図４に
示されているレーザ素子は、ｐパッド電極を上部に有す
るｐ電極の部分ではｐパッド電極を介して熱の放散が良
好に行われるが、ｐパッド電極を上部に有していない劈
開面付近のｐ電極の部分では熱の放散が行われ難く、寿
命特性のさらなる向上を達成するためにはあまり好まし
くない。

【０００５】これに対して、本出願人は、特開平１０−
７５００８号公報の図２の斜視図に示されるように、ス
トライプ状のｐ電極全面を覆うように、ＡｕとＮｉから
なるｐパッド電極が形成されてなるレーザ素子を開示し
ている。このようにｐ電極を全てｐパッド電極で覆って
形成すると上記特開平１０−９３１８６号公報に記載の
レーザ素子に比べ、ｐパッド電極を介して熱を放散し易
くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−７５００８号公報に記載のレーザ素子は、ｐパッ
ド電極を構成するＡｕの劈開性が悪く、共振面を劈開に
より形成すると、ｐパッド電極が良好に劈開されず、劈
開面付近のｐパッド電極がｐ電極等から剥がれて浮いた
ような状態となったり、さらに浮いた状態のｐパッド電
極の劈開面がギザギザにちぎれたような状態となる場合
がある。ｐパッド電極が劈開面付近で浮いたように剥が
れると、ｐ電極に接していない部分が生じ、レーザ素子
で発生する熱をｐパッド電極に伝導させにくくなる。ま
た、ｐパッド電極の劈開面がギザギザにちぎれたように
なっていると、熱の放散の低下に加えて、ギザギザにち
ぎれた部分のｐパッド電極が劈開面で折れ曲がり、共振
面を覆う場合があり、レーザ光が発振できにくくなる場
合がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、レーザ素子の実
用性の更なる向上のために寿命特性をより良好とさせる
べく、共振面を劈開により形成する際の劈開性が良く、
接着性が良好なｐパッド電極を有する放熱性の良好な窒
化物半導体レーザ素子を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の目的は、
下記（１）〜（５）の構成により達成することができ
る。（１）ストライプ側面に絶縁膜を有するリッジ形状の
ストライプを有し、該ストライプの最上層にｐ電極及び
ｐ電極より大面積を有するｐパッド電極を順に形成して
なり、さらに前記ストライプ長さ方向に対して垂直な方
向に劈開して形成された劈開面に共振面を有する窒化物
半導体レーザ素子において、前記ｐパッド電極が、少な
くともストライプ長さと同一の長さでｐ電極全面を覆っ
て形成された金属を含む第１の薄膜層と、該第１の薄膜
層上にストライプ長さより短い長さで形成された金属を
含む第２の薄膜層とから少なくとも形成されてなること
を特徴とする窒化物半導体レーザ素子。（２）前記第１の薄膜層が、ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）及び
白金（Ｐｔ）の一種以上を含むことを特徴とする前記
（１）に記載の窒化物半導体レーザ素子。（３）前記第２の薄膜層が、Ａｕを含むことを特徴と
する前記（１）又は（２）に記載の窒化物半導体レーザ
素子。（４）前記第１の薄膜層と第２の薄膜層との間に、白
金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくと
も１種以上の材料からなる第３の薄膜層を有することを
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。（５）前記絶縁膜が、Ｓｉ酸化物以外の材料からな
り、且つ前記第１の薄膜層がＴｉを含むことを特徴とす
る前記（１）、（３）及び（４）のいずれか１項に記載
の窒化物半導体レーザ素子。

【０００９】つまり、本発明は、ｐパッド電極を、スト
ライプ長さと同一の長さでｐ電極全面を覆うような形状
で形成された第１の薄膜層と、ストライプ長さより短い
形状の第２の薄膜層とで構成し、劈開の際に良好に劈開
可能な金属を第１の薄膜層に用い、劈開が良好に行われ
難い金属を第２の薄膜層に用いることにより、ｐパッド
電極の劈開性が良好となり劈開の際にｐ電極や絶縁膜等
からｐパッド電極が剥がれるのを防止して接着性を良好
にし、これによって、ｐパッド電極からの熱の放散が良
好となり、寿命特性のより向上した窒化物半導体レーザ
素子を提供することができる。

【００１０】前記したように、従来のレーザ素子のｐパ
ッド電極としては、ｐ電極が十分に覆われていなかった
り、覆われていたとしても劈開性の点で十分満足いくも
のではなかった。ｐパッド電極は、レーザ素子の実用化
の研究においては比較的注目度の低い部分ではあるが、
良好なレーザ素子が実現されるに従って、実用性をより
向上させるため熱の放散の改善にとって軽視できない部
分と考えられる。

【００１１】これに対して、本発明は、上記の如く、ｐ
パッド電極を少なくとも大きさの違う第１の薄膜層と第
２の薄膜層により構成し、劈開性の良好な金属からなる
第１の薄膜層でｐ電極全面を覆うことによりｐパッド電
極に素子の熱が伝導し易くなると共に劈開性が向上し、
ｐパッド電極が劈開の際に剥がれるのを防止できる。更
に本発明は、劈開性が劣るが熱の放散やボンディングの
際の好ましい金属からなる第２の薄膜層をその端面が劈
開面に一致しないように第１の薄膜層上に形成すること
により、第２の薄膜層により共振面を形成する際の劈開
性を低下させず、熱の放散が良好に行われる。

【００１２】また、本発明において、第１の薄膜層が、
Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及びＰｔ等の一種以上であると、
劈開性、接着性、さらに放熱性等の点で好ましい。

【００１３】また、本発明において、第２の薄膜層が、
Ａｕからなると、熱伝導率がよく熱の放散が良好とな
り、さらにボンディングの際の接着性や衝撃の緩和等の
点で好ましい。Ａｕからなる第２の薄膜層は、劈開性が
劣るが、ストライプ長さより短い形状であるので、第２
の薄膜層の端面が劈開により形成される劈開面に一致し
ておらず、ｐパッド電極の劈開性に何ら影響を与えな
い。

【００１４】また、本発明において、第１の薄膜層と第
２の薄膜層との間に、Ｐｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ
等の少なくとも１種以上の材料を含む第３の薄膜層を形
成すると、第３の薄膜層がバリア層となり第２の薄膜層
の金属が拡散するのを防止でき好ましい。このように第
２の薄膜層の拡散を防止できると、抵抗の上昇及びしき
い値の上昇が抑えられ、それによってレーザ素子内部で
の熱の発生が防止されて、寿命特性を向上させるのに好
ましい。

【００１５】また、本発明において、第１の薄膜層がＴ
ｉからなると、ストライプ幅の狭いレーザ素子を再現性
よく形成可能な方法で好ましく用いられストライプの側
面に形成されるＳｉ酸化物以外の絶縁膜との接着性が良
好であり、ｐパッド電極の劈開時の剥がれを防止でき好
ましい。本出願人は、特願平１０−１２６５４９号明細
書に、幅０．５〜４μｍのリッジ形状のストライプの形
成を再現性良く行うために、エッチング処理に対するエ
ッチング速度の異なる２種類の保護膜を用いて行うスト
ライプ及びストライプの上部に電極を形成する方法を提
案している。この方法の中で、エッチング速度が早い保
護膜としてＳｉ酸化物を用い、エッチング速度の遅いあ
るいはエッチングされない保護膜（ストライプ側面の絶
縁膜となる）としてＳｉ酸化物以外、例えばＺｒ、Ｔ
ｉ、Ｔａ等の酸化物等、を用いて行うことが記載されて
いる。そしてこの方法により、再現性良く得られるスト
ライプ幅の狭いレーザ素子は、しきい値が低く寿命特性
が向上するものである。しかしながら、Ｎｉ／Ａｕの順
にｐ電極側から形成れているｐパッド電極は、ストライ
プの側面に形成されている絶縁膜がＳｉ酸化物である場
合、ＮｉとＳｉ酸化物との接着性が良好であるものの、
絶縁膜がＳｉ酸化物以外であると接着性がやや弱くなる
傾向があり、ダイレクトボンディングやワイヤーボンデ
ィングの際、又はレーザ素子の長時間の動作中にｐパッ
ド電極が剥がれ易くなる場合が生じる。これに対して、
上記の如く、特定の形状を有し、第１の薄膜層にＴｉを
用いることにより、絶縁膜がＳｉ酸化物以外であっても
ｐパッド電極の剥がれを良好に防止でき好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明を更に詳
細に説明する。図１は、絶縁膜６２を側面に有するリッ
ジ形状のストライプの最上層のｐ側コンタクト層１３上
にｐ電極２０が形成され、更にｐ電極２０上に順に第１
の薄膜層３１と第２の薄膜層３２とを積層してなるｐパ
ッド電極１０１を有する窒化物半導体レーザ素子の一部
分を示す模式的断面図である。図２は、図１の模式的断
面図を上から見た状態の模式的平面図である。図２の中
央部付近の点線は、表面に現れない素子内部のｐ電極の
位置を示してある。本発明の窒化物半導体レーザ素子の
共振面は、ストライプ長さ方向と垂直な方向に劈開して
形成される劈開面に形成される。

【００１７】本発明において、ｐパッド電極１０１は、
少なくとも第１の薄膜層３１と、第２の薄膜層３２とか
ら構成され、好ましくは第１の薄膜層３１と第２の薄膜
層３２との間に第２の薄膜層の拡散を抑制できるバリア
層となる第３の薄膜層を形成する。第１の薄膜層３１
は、ストライプ長さと同一の長さでｐ電極３１の全面を
覆うようにｐ電極より大面積を有してストライプの上部
に形成される。例えば図１及び図２に示すように、スト
ライプ長さと同一の長さを有しストライプの側面及びｐ
電極２０を覆って形成される。またストライプ長さと同
一の長さとは、第１の薄膜層３１が連続してストライプ
状に形成されたｐ電極上に形成され、共振面の形成の際
に同時に劈開されるので、第１の薄膜層の両端面が劈開
面に一致していることを示す。

【００１８】第１の薄膜層３１としては、劈開の際に良
好に劈開できｐパッド電極として用い得る金属であれば
特に限定されないが、劈開性や熱の伝導性、更にはｐ電
極のオーミック性を低下させないような金属が好まし
い。このようなｐパッド電極１０１の第１の薄膜層３１
の材料となる金属の具体例としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｗ及びＰｔ等が挙げられ、好ましくはＮｉ又はＴｉ
であり、更に好ましくはＴｉである。これらの金属を用
いると、劈開性が良好で、劈開の際にｐパッド電極が剥
がれ難くなり好ましい。特に第１の薄膜層３１がＴｉか
ら構成されていると、後述のストライプ幅が狭いリッジ
形状のストライプを再現性良く形成する方法で好ましく
用いられストライプの側面に形成されているＳｉ酸化物
以外の酸化物との接着性がより良好となり、劈開の際に
ｐパッド電極１０１が剥がれ難くなり好ましい。ストラ
イプ幅の狭いレーザ素子は、しきい値が低く熱の発生が
少ないので寿命特性が向上するので好ましい。また、第
１の薄膜層３１は、２種以上の金属から構成されていて
もよい。

【００１９】本発明のレーザ素子で用いられる絶縁膜６
２としては、特に限定されないが、例えば、従来のレー
ザ素子を示した図７で用いられているＳｉＯ₂や、後述
のストライプ幅が０．５〜４．０μｍのストライプ構造
の窒化物半導体レーザ素子を形成するのに好ましい第２
の保護膜（絶縁性を有する膜）として用いられるＴｉ、
Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択された
少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ及び
ＡｌＮ等が挙げられる。また後述の第２の保護膜として
Ｓｉ酸化物を用いることもでき、この場合は、後述の第
１の保護膜の材料としてＳｉ酸化物よりエッチングされ
易い材料を選択して行われる。

【００２０】本発明において、第１の薄膜層３１の膜厚
は、特に限定されるものではないが、１００〜５０００
オングストローム、好ましくは１００〜３０００オング
ストローム、より好ましくは５００〜２０００オングス
トロームである。第１の薄膜層３１の膜厚が、上記範囲
であると、劈開性、接着性及び放熱性の点で好ましい。
上記第１の薄膜層３１の膜厚は、少なくともストライプ
上部に形成されたｐ電極からの膜厚であり、ストライプ
の側面やストライプの側面から連続している窒化物半導
体層の平面に形成される第１の薄膜層３１の膜厚はこれ
に限定されない。後述の第２及び第３の薄膜層の膜厚も
同様である。

【００２１】本発明において、第２の薄膜層３２は、ス
トライプ長さより短い長さで第２の薄膜層３２の端面が
劈開面に一致しないような大きさで第１の薄膜層３１の
表面に形成されていればよく、例えば図１及び図２に示
すようにｐ電極２０上部の第１の薄膜層３１の上に、劈
開面２０１に一致しない大きさで形成される。第２の薄
膜層は、少なくとも劈開面に一致しないような形状であ
れば特に限定されず、例えばストライプの側面等に形成
されてもよい。第２の薄膜層３２はストライプ長さより
短い長さの形状を有するので、少なくとも一方の第２の
薄膜層３２の端面が劈開面２０１に一致せず、好ましく
は両端面が劈開面２０１に一致しない状態で形成されて
いると劈開性や放熱性の点で好ましい。第２の薄膜層３
２としては、劈開面に達しないような形状で形成されて
いるため共振面を形成する際の劈開性が劣っていてもよ
いが、ｐ電極から伝導した熱を外部に放散し易いように
熱伝導率のよい、ボンディングの際の衝撃を緩和したり
ワイヤーボンディングのワイヤーとの接着性のよい金属
が挙げられる。第２の薄膜層３２を構成する金属の具体
例としては、Ａｕ、及びＡｌ等が挙げられ、好ましくは
Ａｕである。第２の薄膜層は２種以上の金属を用いてい
てもよい。

【００２２】第２の薄膜層３２がＡｕであると、熱伝導
率が良く、レーザ素子で発生する熱を放散するのに好ま
しく、更にワイヤーボンディングのワイヤーがＡｕ線で
あると接着性が良好となる。またＡｕは劈開性があまり
良くないが、ストライプ長さより短い長さで形成され劈
開面２０１に達しない形状で形成されているので共振面
を形成する際の劈開性に影響しない。本発明において、
第２の薄膜層３２の膜厚は、特に限定されるものではな
いが、１００〜１００００オングストローム、好ましく
は１００〜９０００オングストローム、より好ましくは
１０００〜５０００オングストロームである。第２の薄
膜層３２の膜厚が、上記範囲であると、ワイヤとの接着
性、衝撃吸収性及び放熱性等の点で好ましい。

【００２３】本発明において、第３の薄膜層としては、
融点の高い材料を用いることができ、具体的には、Ｐ
ｔ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上
の材料を用いることができ、好ましくはＰｔ、Ｗ、Ｔｉ
Ｎである。第３の薄膜層は、第２の薄膜層３２がＡｕで
ると熱により素子内部に拡散し易いが、これを防止して
しきい値の上昇を抑えるのに好ましい。また第３の薄膜
層は、２層以上の複数層から構成されていてもよい。本
発明において、第３の薄膜層の膜厚は、特に限定される
ものではないが、１００〜５０００オングストローム、
好ましくは１００〜３０００オングストローム、より好
ましくは５００〜２０００オングストロームである。第
３の薄膜層の膜厚が、上記範囲であると、バリアとして
の性能、接着性及び放熱性の点で好ましい。また第３の
薄膜層は、劈開性の有無は特に問われず、劈開性を有す
る材料から構成される場合は劈開面に達するような形状
あるいは達しない形状で、また劈開性を有していない場
合は第２の薄膜層の大きさとほぼ同じ大きさに形成さ
れ、好ましくは劈開性に関係なく第２の薄膜層とほぼ同
じ大きさの形状である。また第３の薄膜層が第１の薄膜
層と同一の材料から形成されてもよく、第１の薄膜層上
に更に第３の薄膜層が形成されていることで、第２の薄
膜層の拡散がより防止され易くなるものである。

【００２４】本発明において、ｐパッド電極１０１の形
成方法としては、スパッタリング法等により形成され
る。本発明において、ｐパッド電極の形状の大きさは、
特に限定されず、窒化物半導体のレーザ素子に形成され
るストライプ構造やｐ電極の大きさにより適宜調整され
るものである。少なくともｐパッド電極が、上記したよ
うに、ｐ電極全面を第１の薄膜層３１で覆った上に劈開
面に一致しない大きさで第２の薄膜層３２を形成してな
る構造であればよい。具体的なｐパッド電極の大きさの
一実施の形態として、共振器長を４００μｍとし、スト
ライプ幅２μｍとした場合、例えば第１の薄膜層を劈開
面に一致するように縦（ストライプ方向）４００μｍ、
横６００μｍとし、第２の薄膜層の両端面が劈開面に一
致しないように縦３５０μｍ、横５００μｍとする一例
を挙げることができる。

【００２５】本発明のレーザ素子のストライプ構造とし
ては、特に限定されず、前記した少なくとも第１の薄膜
層と第２の薄膜層とからなるｐパッド電極１０１をｐ電
極上及びストライプの側面に形成できる構造であればよ
い。好ましいストライプ構造としては、例えばストライ
プ幅が０．５〜４．０μｍのストライプ構造をあげるこ
とができる。ストライプ幅が上記範囲であると、しきい
値を低下させることができ好ましい。また、ストライプ
幅が上記のように狭い構造のストライプを有するレーザ
素子としては、例えば図３〜図５に示されるような構造
のレーザ素子が挙げられる。これらのレーザ素子は、ス
トライプ幅を狭くしても再現性良く形成することができ
るストライプ及び電極形成方法（具体体には特願平１０
−１２６５４９号明細書に記載されている。）により得
られる。以下にその方法について図６を用いて説明す
る。この方法は、ストライプの導波路を形成する際に用
いる第１の保護膜と、ストライプの側面に形成される絶
縁性の第２の保護膜との、エッチング処理によるエッチ
ング速度が異なるように材料を選択し、下記各工程を行
うことにより、再現性よくストライプを形成でき、更に
所定の位置に絶縁性の第２の保護膜を均一の膜厚で形成
することができる。

【００２６】図１は、窒化物半導体レーザ素子のストラ
イプ及び電極の形成方法の各工程を説明するための、各
工程における窒化物半導体ウェーハの部分的な構造を示
す模式的断面図である。この図１に示される断面図は、
エッチングにより形成したストライプ導波路に対し垂直
方向、つまり共振面に対して平行方向で切断した際の図
を示している。

【００２７】まず、第１の工程において、図１（ｃ）に
示すように、最上層にあるｐ側コンタクト層１３の上に
ストライプ状の第１の保護膜６１を形成する。この第１
の工程において、第１の保護膜６１は、特に絶縁性は問
わず、窒化物半導体のエッチング速度と差がある材料で
あればどのような材料でも良い。更に第１の保護膜６１
としては、後述の第３の工程で形成される第２の保護膜
６２とエッチング速度の異なる材料を選択して用いるこ
とが第２の保護膜６２を形成するのに好ましい。第１の
保護膜６１として、例えばＳｉ酸化物（ＳｉＯ₂を含
む）、フォトレジスト等が挙げられ、好ましくはＳｉ酸
化物である。第１の保護膜６１が、Ｓｉ酸化物である
と、次の第２の工程における窒化物半導体レーザ素子の
ストライプ状の導波路領域を形成する方法としてウエッ
トエッチングやドライエッチング等が用いられるが、エ
ッチングのし易いドライエッチングが好ましく用いら
れ、このドライエッチングで重要視される第１の保護膜
６１と窒化物半導体との選択性を良好にすることができ
る。また、第１の保護膜６１が上記の材料から選択され
ると、後工程である第３の工程で酸を用いて行うエッチ
ングで第２の保護膜よりも酸に対して溶解されやすい性
質を有し、第２の保護膜６２との溶解度差を設け易く、
特に第３の工程で用いられる酸としてフッ酸を用いる
と、フッ酸に対して溶解しやすく好ましい。第１の保護
膜のストライプ幅（Ｗ）としては４μｍ〜０．５μｍ、
好ましくは３μｍ〜１μｍに調整する。第１の保護膜６
１のストライプ幅が、おおよそ導波路領域のストライプ
幅に相当する。

【００２８】第１の工程において、第１の保護膜６１を
形成する具体的な工程として、図１（ａ）、（ｂ）に示
す工程が挙げられる。まず、図１（ａ）に示すように、
第１の保護膜６１をｐ側コンタクト層１３の表面のほぼ
全面に形成した後、第１の保護膜６１の上にストライプ
状の第３の保護膜６３を形成する。その後、図１（ｂ）
に示すように、その第３の保護膜６３をつけたまま、第
１の保護膜６１をエッチングした後、第３の保護膜６３
を除去することにより、図１（ｃ）に示すようなストラ
イプ状の第１の保護膜６１を形成することができる。な
お第３の保護膜６３をつけたままエッチングガス、若し
くはエッチング手段等を変えて、ｐ側コンタクト層１３
側からエッチングすることもできる。

【００２９】第１の工程において、エッチング手段とし
ては、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のよう
なドライエッチングを用いることができ、この場合、第
１の工程で例えばＳｉ酸化物よりなる第１の保護膜６１
をエッチングするには、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。

【００３０】また、図１（ｃ）に示すようなストライプ
状の第１の保護膜６１をリフトオフ法によって形成する
こともできる。リフトオフ法では、ストライプ状の孔が
開いた形状のフォトレジストをｐ側コンタクト層１３上
に形成し、そのフォトレジストの上から全面に第１の保
護膜６１を形成し、その後フォトレジストを溶解除去す
ることにより、ｐ側コンタクト層１３と接触している第
１の保護膜６１のみを図１（ｃ）に示すように残すもの
である。なお、第１の保護膜６１を形成する方法として
は、リフトオフ法でストライプ状の第１の保護膜６１を
形成するよりも、図１（ａ）、（ｂ）のようにエッチン
グにより形成する方が端面がほぼ垂直で形状が整ったス
トライプが得られやすい傾向にある。

【００３１】次に第２の工程において、図１（ｄ）に示
すように、第１の保護膜６１が形成されたｐ側コンタク
ト層１３の第１の保護膜６１が形成されていない部分か
らエッチングして、第１の保護膜６１の直下部分に保護
膜の形状に応じたストライプ状の導波路領域を形成す
る。エッチングを行う場合、エッチストップをどの位置
にするかでレーザ素子の構造、特性が異なってくる。エ
ッチストップはｐ側コンタクト層よりも下の層であれば
どの窒化物半導体層で止めてもよい。図１に示す例では
ｐ側コンタクト層１３の下にあるｐ側クラッド層１２の
途中をエッチストップとしている。ｐ側クラッド層の下
端面からｐ側コンタクト層方向０．２μｍよりも基板側
をエッチストップとすると、ストライプがリッジとなっ
て屈折率導波路型のレーザ素子ができる。下端面とは厚
さ方向に対して最も下のクラッド層の面を指し、先にも
述べたようにクラッド層の下に光ガイド層がある場合に
は、ガイド層とクラッド層の界面が下端面に相当する。
エッチストップをこの下端面よりも上にすると、エッチ
ング時間が短くなり、またエッチングレートを制御しや
すいので、生産技術上都合がよい。

【００３２】また図１には示していないが、エッチスト
ップをｐ側クラッド層の下端面よりも下にある窒化物半
導体とすることもできる。下端面よりも基板側の層をエ
ッチストップとすると、しきい値が著しく低下する傾向
があり好ましい。

【００３３】第２の工程において、エッチング手段とし
ては、ウエットエッチングやドライエッチング等が用い
られるが、エッチングのし易いドライエッチングが好ま
しく用いられ、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）のようなドライエッチングを用いることができ、こ
の場合、窒化物半導体をエッチングするには他のIII−
Ｖ族化合物半導体で良く用いられているＣｌ₂、ＣＣ
ｌ₄、ＳｉＣｌ₄のような塩素系のガスが用いられ、これ
らのガスを用いると、第１の保護膜６１としてＳｉ酸化
物が用いられている場合、Ｓｉ酸化物との選択比が大き
くできるため望ましい。

【００３４】次に第３の工程において、図１（ｅ）に示
すように、第２の保護膜６２を第１の保護膜６１と異な
る材料であって、絶縁性を有する材料を用いてストライ
プ状の導波路の側面、エッチングされて露出した窒化物
半導体層（図１ｅでは、ｐ側クラッド層１２）の平面、
及び第１の保護膜６１上に形成する。第２の保護膜６２
を形成後に、エッチングにより第１の保護膜６１を除去
することにより、第１の保護膜６１上に形成された第２
の保護膜６２のみが除去され、図１（ｆ）に示すよう
に、ストライプの側面及びｐ側クラッド層１２の平面に
は第２の保護膜６２が連続して形成される。このように
第２の保護膜６２をエッチングすることなく、第１の保
護膜６１を除去することを可能にするには、前記したよ
うに、第１の保護膜６１と第２の保護膜６２の材料を、
第３の工程で行われるエッチング処理に対するエッチン
グ速度の異なるものを選択して用いることにより可能と
なる。第３の工程でのエッチング処理は、特に限定され
ないが、例えばフッ酸を用いてドライエッチングする方
法が挙げられる。

【００３５】第２の保護膜６２の材料としては、第１の
保護膜６１と異なる材料から選択され、第３の工程のエ
ッチング処理で第１の保護膜６１よりエッチング速度が
遅い又はエッチングされにくい材料であって、ストライ
プの側面等に第２の保護膜６２が形成可能な材料であれ
ば特に限定されない。好ましい第２の保護膜としては、
前記のように第１の保護膜６１としてＳｉ酸化物やレジ
スト材料が好ましく用いられることから、少なくとも第
１の保護膜６１の材料以外の材料で、第１の保護膜６１
よりエッチング速度が遅い材料が挙げられる。第１の保
護膜６１がＳｉ酸化物である場合、第２の保護膜６２の
具体例としては、例えばＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を
含む酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ及びＡｌＮの内の少なくとも
一種が用いられ、より好ましくはＺｒの酸化物、Ｈｆの
酸化物、ＢＮ及びＳｉＣのいずれか一種以上の材料が用
いられる。また、第２の保護膜６２形成後、窒化物半導
体をエッチングしないため、第２の保護膜６２は、窒化
物半導体とのエッチング速さに関して考慮されない。ま
た第２の薄膜層６２として、Ｓｉ酸化物を用いてもよ
く、この場合は、第１の保護膜６１をＳｉ酸化物より第
３の工程でのエッチング速度の速い材料が選択され行わ
れる。

【００３６】また、上記の如く、第１の保護膜６１上に
第２の保護膜を連続して形成することにより、高い絶縁
性を保持でき、ｐ側クラッド層１２の上に均一な膜厚で
形成できるため膜厚の不均一に起因する電流の集中の発
生を防止できる。また、上記第２の工程において、エッ
チストップをｐ側クラッド層１２の途中としているた
め、第３の工程で図１（ｅ）に示すように、第２の保護
膜６２はｐ側クラッド層１２の平面に形成されるが、エ
ッチストップをｐ側クラッド層１２よりも下にすると、
第２の保護膜はエッチストップした窒化物半導体層の平
面に形成される。

【００３７】また、第２の保護膜６２は、リフトオフ法
によって形成することもできる。例えば、第２の保護膜
６２が上記した具体例のいずれかであり、第１の保護膜
６１をＳｉ酸化物とすると、第２の保護膜６２は、フッ
酸に対して、Ｓｉ酸化物よりエッチング速度が遅い又は
エッチングされにくいといったエッチング選択性を有し
ている。このため、図１（ｅ）に示すようにストライプ
導波路の側面、そのストライプが形成されている平面
（エッチストップ層）、及び第１の保護膜６１の表面に
連続して第２の保護膜を形成した後、リフトオフ法によ
り第１の保護膜６１のみを除去すると、図１（ｆ）に示
すような、平面に対して膜厚が均一な第２の保護膜６２
が形成される。

【００３８】次に第４の工程において、図１（ｇ）に示
すように、第２の保護膜６２とｐ側コンタクト層１３の
上に、そのｐ側コンタクト層と電気的に接続したｐ電極
を形成する。ここで、前記工程により既に第２の保護膜
が形成されているので、ｐ電極を形成する際、ストライ
プ幅の狭いコンタクト層のみに形成するといった細かい
操作の必要がなく、ｐ電極を大面積で形成でき、操作性
が良好となる。

【００３９】また本発明のレーザ素子のその他の素子構
造としては、特に限定されず、公知の種種の素子構造を
用いることができる。本発明のレーザ素子の素子構造を
成長させる基板としては、従来知られている、サファイ
ア、スピネル等の異種基板、又は、異種基板の上にＳｉ
Ｏ₂等の窒化物半導体が成長しないかまたは成長しにく
い材料からなる保護膜を形成して、その上に選択的に横
方向の成長（ラテラル成長）をさせて得られる窒化物半
導体基板等が挙げられる。好ましくはラテラル成長させ
て得られる結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板が好まし
い。結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板上に、素子構造
を形成すると、素子を構成する窒化物半導体も結晶欠陥
が少なくなり、素子内での発熱を抑えるのに好ましい。
また、基板が窒化物半導体基板であると、劈開し易くな
り好ましい。ラテラル成長に用いられる保護膜は、前記
ストライプを形成する際に用いた保護膜とは異なる作用
を示す。

【００４０】ラテラル成長を用いて得られる結晶欠陥の
少ない窒化物半導体基板の成長方法としては、特に限定
されずいずれの方法でもよいが、例えば、J.J.A.P.Vol.
37(1998)pp.L309-L312に記載の方法や、窒化物半導体と
異なる異種基板上に成長させた窒化物半導体表面に凹凸
部を形成し、その凸部及び凹部の平面上にＳｉＯ₂等の
前記保護膜を形成した後、側面に露出した窒化物半導体
より横方向の成長を行い、保護膜上部に互いに横方向に
成長した窒化物半導体を繋げる方法等が挙げられる。ま
た、ラテラル成長により得られる窒化物半導体基板は、
素子構造を成長させる際に、異種基板を有する状態で行
っても、異種基板を除去した状態で行ってもよい。

【００４１】

【実施例】［実施例１］図３は本発明の一実施例に係る
レーザ素子の構造を示す模式的な断面図でありストライ
プ導波路に垂直な方向で切断した際の図を示すものであ
る。以下、この図を基に実施例１について説明する。

【００４２】（下地層２）１インチφ、Ｃ面を主面とす
るサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器
内にセットし、温度を５００℃にして、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ₃）を用い、ＧａＮ
よりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で
成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０℃にし
て、同じくＧａＮよりなる下地層２を４μｍの膜厚で成
長させる。この下地層は保護膜を部分的に表面に形成し
て、次に窒化物半導体基板の選択成長を行うための下地
層として作用する。

【００４３】（保護膜３）下地層成長後、ウェーハを反
応容器から取り出し、この下地層の表面に、ストライプ
状のフォトマスクを形成し、ＰＶＤ装置によりストライ
プ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ
₂よりなる保護膜３を形成する。

【００４４】（窒化物半導体基板４）保護膜形成後、ウ
ェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度
を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アン
ドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板４を２０μｍの
膜厚で成長させる。この窒化物半導体基板は保護膜３上
部において横方向に成長されたものであるため、結晶欠
陥が１０⁵個／cm²以下と下地層２に比較して２桁以上少
なくなる。

【００４５】（ｎ側コンタクト層５）次に、アンモニア
とＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物
半導体基板１の上に、１０５０℃でＳｉを３×１０¹⁸／
cm³ドープしたＧａＮよりなるｎ側コンタクト層５を４
μｍの膜厚で成長させる。

【００４６】（クラック防止層６）次に、ＴＭＧ、ＴＭ
Ｉ（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。

【００４７】（ｎ側クラッド層７）続いて、１０５０℃
でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモ
ニアを用い、アンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭ
Ａを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０¹⁹／cm
³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロ
ームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層して超
格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ
側クラッド層７を成長させる。

【００４８】（ｎ側光ガイド層８）続いて、シランガス
を止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光
ガイド層８を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側
光ガイド層８にｎ型不純物をドープしても良い。

【００４９】（活性層９）次に、温度を８００℃にし
て、ＳｉドープＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層を１
００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Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層を４
０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（ＭＱ
Ｗ）の活性層を成長させる。

【００５０】（ｐ側キャップ層１０）次に、温度を１０
５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側
光ガイド層１１よりもバンドギャップエネルギーが大き
い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型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。

【００５１】（ｐ側光ガイド層１１）続いてＣｐ2Ｍ
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、バンドギャップエネ
ルギーがｐ側キャップ層１０よりも小さい、アンドープ
ＧａＮよりなるｐ側光ガイド層１１を０．１μｍの膜厚
で成長させる。

【００５２】（ｐ側クラッド層１２）続いて、１０５０
℃でアンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させ、続いてＣｐ₂Ｍｇ、
ＴＭＡを止め、アンドープＧａＮよりなる層を２５オン
グストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超
格子層よりなるｐ側クラッド層１２を成長させる。

【００５３】（ｐ側コンタクト層１３）最後に、１０５
０℃で、ｐ側クラッド層９の上に、Ｍｇを１×１０²⁰／
cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層１
３を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。

【００５４】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コン
タクト層の表面にＳｉＯ₂よりなる保護膜を形成して、
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いＳｉＣｌ₄ガ
スによりエッチングし、図２に示すように、ｎ電極を形
成すべきｎ側コンタクト層５の表面を露出させる。この
ように窒化物半導体を深くエッチングするには保護膜と
してＳｉＯ₂が最適である。

【００５５】次に、図６（ａ）に示すように、最上層の
ｐ側コンタクト層１３のほぼ全面に、ＰＶＤ装置によ
り、Ｓｉ酸化物（主として、ＳｉＯ₂）よりなる第１の
保護膜６１を０．５μｍの膜厚で形成した後、第１の保
護膜６１の上に所定の形状のマスクをかけ、フォトレジ
ストよりなる第３の保護膜６３を、ストライプ幅２μ
ｍ、厚さ１μｍで形成する。

【００５６】次に、図６（ｂ）に示すように第３の保護
膜６３形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置
により、ＣＦ₄ガスを用い、第３の保護膜６３をマスク
として、前記第１の保護膜をエッチングして、ストライ
プ状とする。その後エッチング液で処理してフォトレジ
ストのみを除去することにより、図６（ｃ）に示すよう
にｐ側コンタクト層１３の上にストライプ幅２μｍの第
１の保護膜６１が形成できる。

【００５７】さらに、図６（ｄ）に示すように、ストラ
イプ状の第１の保護膜６１形成後、再度ＲＩＥによりＳ
ｉＣｌ₄ガスを用いて、ｐ側コンタクト層１３、および
ｐ側クラッド層１２をエッチングして、ストライプ状の
導波路領域（この場合、リッジストライプ）を形成す
る。ストライプを形成する際、そのストライプの断面形
状を図３に示すような順メサの形状とすると、横モード
がシングルモードとなりやすく非常に好ましい。

【００５８】リッジストライプ形成後、ウェーハをＰＶ
Ｄ装置に移送し、図６（ｅ）に示すように、Ｚｒ酸化物
（主としてＺｒＯ₂）よりなる第２の保護膜６２を、第
１の保護膜６１の上と、エッチングにより露出されたｐ
側クラッド層１２の上に０．５μｍの膜厚で連続して形
成する。

【００５９】次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図６
（ｆ）に示すように、第１の保護膜６１をリフトオフ法
により除去する。

【００６０】次に図６（ｇ）に示すように、ｐ側コンタ
クト層１３の上の第１の保護膜６１が除去されて露出し
たそのｐ側コンタクト層の表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ
電極２０を形成する。但しｐ電極２０は１００μｍのス
トライプ幅として、この図６（ｇ）に示すように、第２
の保護膜６２の上に渡って形成する。

【００６１】次に、ｐ電極２０上の全面に連続して、Ｔ
ｉからなる第１の薄膜層３１を１０００オングストロー
ムの膜厚で形成し、更に図３に示すようにストライプの
側面等にも第１薄膜層３１を形成する。この連続して形
成された第１薄膜層３１上に、後の工程で劈開により共
振面を形成する際の劈開面に一致しない大きさ、つまり
劈開面となる部分の上部を避けて、断続的にＡｕからな
る第２の薄膜層３２を８０００オングストロームの膜厚
で形成し、第１の薄膜層３１及び第２の薄膜層３２から
なるｐパッド電極１０１を形成する。

【００６２】ｐパッド電極形成後、一番最初に露出させ
たｎ側コンタクト層５の表面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ
電極２１をストライプと平行な方向で形成し、その上に
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕよりなるｎパッド電極を形成する。

【００６３】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極及びｐ
パッド電極とを形成したウェーハのサファイア基板を研
磨して７０μｍとした後、ストライプ状の電極に垂直な
方向で、基板側からバー状に劈開し、劈開面（１１−０
０面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共
振器を作製する。共振器面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりなる
誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、
バーを切断して図３に示すようなレーザ素子とする。な
お共振器長は３００〜５００μｍとすることが望まし
い。

【００６４】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長４００〜４２０ｎ
ｍ、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm²において室温連続発
振を示した。更に、ウエハを劈開する際にｐパッド電極
１０１が剥がれたり浮いたりすることが従来に比べ著し
く減少し良好に劈開することができ、レーザ素子の動作
中に発生する熱をパッド電極を介して良好に放散するこ
とができ、しきい値の上昇が抑えられ、寿命特性が向上
する。

【００６５】［実施例２］実施例１において、第１の薄
膜層３１と第２の薄膜層３２の間に、第２の薄膜層３２
とほぼ同一の形状でＰｔよりなる第３の薄膜層を形成す
る他は同様にして、レーザ素子を得た。劈開性は実施例
１と同様に良好であり、更に、Ｐｔよりなる第３の薄膜
層がバリア層となり、Ａｕからなる第２の薄膜層の拡散
を防止でき、しきい値の上昇が抑えられ、実施例１より
やや良好な特性を有するレーザ素子が得られた。

【００６６】［実施例３］図４は本発明の他の実施例に
係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以
下この図を元に実施例３について説明する。

【００６７】（窒化物半導体基板４０）実施例１におい
て、下地層２の表面にストライプ状の保護膜３形成後、
ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温
度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、ア
ンドープＧａＮを５μｍの膜厚で成長させる。その後、
ウェーハをＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）装置に
移送し、原料にＧａメタル、ＨＣｌガス、及びアンモニ
アを用い、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板
４０を２００μｍの膜厚で成長させる。このようにＭＯ
ＶＰＥ法により保護膜３の上に窒化物半導体を成長させ
た後、ＨＶＰＥ法で１００μｍ以上のＧａＮ厚膜を成長
させると結晶欠陥は実施例１に比較してもう一桁以上少
なくなる。窒化物半導体基板４０成長後、ウェーハを反
応容器から取り出し、サファイア基板１、バッファ層
２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨により除去
し、窒化物半導体基板４０単独とする。

【００６８】後は実施例１と同様にして、研磨側と反対
側の窒化物半導体基板４０の上にｎ側コンタクト層５〜
ｐ側コンタクト層１３までを積層する。

【００６９】ｐ側コンタクト層１３成長後、実施例１と
同様にして、ストライプ状の第１の保護膜６１を形成し
た後、第２の工程において、エッチングストップをｎ側
コンタクト層５の表面とする。後は実施例と同様にし
て、ＺｒＯ₂を主成分とする第２の保護膜６２をストラ
イプ導波路の側面、及びｎ側コンタクト層５の表面に形
成した後、それぞれのコンタクト層に電極を形成し、形
成されたｐ電極上に実施例１と同様にｐパッド電極１０
１を形成し、図４に示すような構造のレーザ素子とす
る。なお共振面を形成する場合、窒化物半導体基板の劈
開面は実施例１と同じＭ面とする。劈開性は実施例１と
同様に良好であり、更に得られたレーザ素子は実施例１
に比較して、閾値電流密度は１．８ｋＡ／cm²にまで低
下し、寿命は３倍以上向上した。

【００７０】［実施例４］図５は本発明の他の実施例に
係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以
下この図５を元に実施例４について説明する。

【００７１】実施例４において、窒化物半導体基板４０
を作製する際にＨＶＰＥ装置において原料にシランガス
を加え、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮより
なる窒化物半導体基板５０を２００μｍの膜厚で成長さ
せる。なおＳｉ濃度は１×１０¹⁷／cm³〜５×１０¹⁹／c
m³の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体基板５０
成長後、実施例１と同様にしてサファイア基板１、バッ
ファ層２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨して除
去し、窒化物半導体基板５０単体とする。

【００７２】次にこの窒化物半導体基板５０の上に実施
例１と同様にして、クラック防止層６〜ｐ側コンタクト
層１３までを積層成長させる。ｐ側コンタクト層１３成
長後、実施例１と同様にして、ストライプ状の第１の保
護膜６１を形成した後、第２の工程において、エッチン
グストップを図５に示すｎ側クラッド層７の表面とす
る。後は実施例と同様にして、ＺｒＯ₂を主成分とする
第２の保護膜６２をストライプ導波路の側面と、ｎ側ク
ラッド層７の表面とに形成した後、その第２の保護膜を
介してｐ電極２０を形成する。形成されたｐ電極２１上
に、ストライプ長さと同一の長さとなるようにＴｉから
なる第１の薄膜層３１を膜厚１０００オングストローム
で、第２の薄膜層３２の形状と同様の形状でＰｔよりな
る第３の薄膜層を膜厚１０００オングストロームで、及
びストライプ長さより短い形状でＡｕからなる第２の薄
膜層３２を膜厚８０００オングストロームで順に積層形
成してなるｐパッド電極１０１を図５に示すように形成
する。第３の薄膜層は図示していないが、第２の薄膜層
と同様の形状で形成する。一方、窒化物半導体基板の裏
面側のほぼ全面にｎ電極２１を形成する。電極形成後、
窒化物半導体基板のＭ面で劈開して、共振面を作製し、
図５に示すような構造のレーザ素子としたところ、劈開
性が良好であり、実施例３とほぼ同等の特性を有するレ
ーザ素子が得られた。

【００７３】［実施例５］図７に示すｐパッド電極を、
ストライプ長さと同じ長さでｐ電極全面を覆うようにＮ
ｉよりなる第１の薄膜層を膜厚１０００オングストロー
ムで、ストライプ長さより短い形状で第２の薄膜層の端
面が劈開面と一致しないようにＡｕからなる第２の薄膜
層を膜厚８０００オングストロームで順に形成した他は
図７と同様にしてレーザ素子を作製する。その結果、共
振面を形成する際のへき開性は良好であり、ｐパッド電
極の剥がれを防止でき放熱性が良好である。

【００７４】

【発明の効果】本発明は、ｐパッド電極を第１の薄膜層
と第２の薄膜層とを特定の形状で積層形成することによ
り、ｐ電極全面を覆っても劈開により共振面を形成する
際のｐパッド電極の劈開性が良好となり、ｐパッド電極
がｐ電極や絶縁膜等から剥離するのを防止でき、これに
よってレーザ素子内で発生する熱をｐパッド電極を介し
て良好に放散することができ寿命特性のより向上したレ
ーザ素子を得ることができる。更に本発明は、ｐパッド
電極の第１の薄膜層の組成を特定することにより劈開性
がより良好となる。更にまた、本発明は、ｐパッド電極
の第１の薄膜層にＴｉを用いることにより、しきい値の
低下を可能とする幅の狭いストライプの側面にＳｉ酸化
物以外の絶縁膜を形成してなるレーザ素子においても劈
開性が良好であると共に、絶縁膜との接着性がより良好
となりｐパッド電極が剥がれたり浮いたりするのを防止
でき好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の一部分を示す模式的断面図である。

【図２】図１に示す一実施の形態に係る窒化物半導体レ
ーザ素子の一部分を示す模式的平面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図６】本発明の方法の各工程を説明するための、各工
程においてそれぞれ得られるウェーハの部分的な構造を
示す模式断面図である。

【図７】従来のレーザ素子の構造を示す模式断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・異種基板２・・・下地層３・・・窒化物半導体基板成長用の保護膜４、４０、５０・・・窒化物半導体基板５・・・ｎ側コンタクト層６・・・クラック防止層７・・・ｎ側クラッド層８・・・ｎ側光ガイド層９・・・活性層１０・・・ｐ側キャップ層１１・・・ｐ側光ガイド層１２・・・ｐ側クラッド層１３・・・ｐ側コンタクト層６１・・・第１の保護膜６２・・・第２の保護膜６３・・・第３の保護膜２０・・・ｐ電極２１・・・ｎ電極３１・・・第１の薄膜層３２・・・第２の薄膜層１０１・・・パッド電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストライプ側面に絶縁膜を有するリッジ
形状のストライプを有し、該ストライプの最上層にｐ電
極及びｐ電極より大面積を有するｐパッド電極を順に形
成してなり、さらに前記ストライプ長さ方向に対して垂
直な方向に劈開して形成された劈開面に共振面を有する
窒化物半導体レーザ素子において、前記ｐパッド電極
が、少なくともストライプ長さと同一の長さでｐ電極全
面を覆って形成された金属を含む第１の薄膜層と、該第
１の薄膜層上にストライプ長さより短い長さで形成され
た金属を含む第２の薄膜層とから少なくとも形成されて
なることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】前記第１の薄膜層が、ニッケル（Ｎ
ｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン
（Ｗ）及び白金（Ｐｔ）の一種以上を含むことを特徴と
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】前記第２の薄膜層が、Ａｕを含むことを
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。
【請求項４】前記第１の薄膜層と第２の薄膜層との間
に、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン
（ＴｉＮ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少
なくとも１種以上の材料からなる第３の薄膜層を有する
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。
【請求項５】前記絶縁膜が、Ｓｉ酸化物以外の材料か
らなり、且つ前記第１の薄膜層がＴｉを含むことを特徴
とする請求項１、３及び４のいずれか１項に記載の窒化
物半導体レーザ素子。