JP2000183462A - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ素子内の転位や微細なクラックを低減
させ、しきい値をより低下させ、より一層良好な寿命特
性を有する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】 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
層、活性層、及びｐ型窒化物半導体層が順に積層されて
リッジ形状のストライプを有し、基板が、窒化物半導体
と異なる異種基板と、該異種基板上に成長された窒化物
半導体上に、窒化物半導体が成長しないか又は成長しに
くい材料からなる保護膜を形成した後に、窒化物半導体
を選択成長させてなる窒化物半導体１とからなり、ｎ型
窒化物半導体層が、前記基板上に、Ａｌ_aＧａ_1-aＮ（０
＜ａ＜１）からなるｎ型コンタクト層２を有することを
特徴とする窒化物半導体レーザ素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、
レーザダイオード等の発光素子、又は太陽電池、光セン
サー等の受光素子に使用される窒化物半導体（Ｉｎ_XＡ
ｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる窒
化物半導体レーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、窒化物半導体からなる青色レーザ
ダイオードが実用可能になっている。例えば、本発明者
等は、Japanese Journal of Aplide Physics. Vol.37(1
998)pp.L309-L312 に、サファイア上に成長させたＧａ
Ｎ層上に、ＳｉＯ₂よりなる保護膜を部分的に形成し、
その保護膜上から再度ＧａＮを有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＶＰＥ）等の気相成長法により成長させることで、保
護膜が形成されていない部分（以下、窓部という）から
成長が開始し、次第に保護膜上部でＧａＮの横方向の成
長が生じ、隣接する窓部から横方向に成長したＧａＮ同
士が保護膜上で接合して成長を続け、結晶欠陥（以下、
転位という場合もある）の極めて少ない窒化物半導体を
得ることができることを開示している。そして、得られ
る結晶欠陥の少ない窒化物半導体を基板とし、この窒化
物半導体基板上に素子構造を形成してなる窒化物半導体
レーザ素子は、１万時間以上の連続発振を達成すること
ができることが開示されている。このような保護膜を形
成した後、窒化物半導体の横方向の成長を利用して窒化
物半導体を成長させる方法は、エピタキシャルラテラル
オーバーグロウス（Epitaxially lateral overgrowth
）と呼ばれている（以下、ＥＬＯＧ成長とする場合が
ある。）。

【０００３】上記の方法は、サファイア基板上にＧａＮ
層をいったん２μｍ成長させた後で、３μｍの間隔（窓
部）をあけながら厚さ２μｍ、幅１３μｍのストライプ
状のＳｉＯ₂よりなる保護膜を形成し、その保護膜の上
からハライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、有機金属気相成
長法（ＭＯＶＰＥ）等の気相成長法により、ＧａＮの横
方向への成長を利用し、再度ＧａＮ層を１０μｍほど成
長させることにより結晶欠陥の少ないＧａＮ基板が得ら
れる技術である。上記方法で得られたＧａＮ基板は、表
面透過型電子顕微鏡（表面ＴＥＭ）観測によると、従来
の窒化物半導体の成長方法に比べ、全体的に結晶欠陥が
著しく減少するが、特にＳｉＯ₂の保護膜上部に位置す
る窒化物半導体にはほとんど結晶欠陥が見られない。こ
の結晶欠陥のほとんどない保護膜上部に、リッジ形状の
ストライプのレーザ導波路が位置するように形成されて
なる窒化物半導体素子は、窓部上部にリッジ形状のスト
ライプが形成されたものに比べ、良好な寿命特性を有す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護膜
上にリッジ形状のストライプを形成したにもかかわらず
寿命特性の低下が見られる場合がある。これに対して種
々検討した結果、ＥＬＯＧ成長のＧａＮ上に、素子構造
のＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を成長させると、こ
のｎ型コンタクト層内部に、微細なクラックが発生して
いることが確認された。この原因は、恐らく、ＥＬＯＧ
成長のＧａＮには結晶欠陥は見られないが、保護膜と保
護膜との間から成長し横方向の成長により保護膜を覆い
厚膜となる過程で、ＥＬＯＧ成長のＧａＮの格子定数及
び熱膨張係数が、ｎ型コンタクト層のそれらと異なって
しまうためではないかと考えられる。

【０００５】ＥＬＯＧ成長して得られるＧａＮ内部の転
位密度を低減できても、ＥＬＯＧ成長のＧａＮ上に成長
させるｎ型コンタクト層などに微細なクラックが発生し
ていると、この上に成長させる活性層などに伝播するこ
とがあり、寿命特性や高出力が可能な素子構造を形成さ
せたとしても、十分性能を発揮させ難くなる。良好な寿
命特性を得るためには、素子構造を成長させるための基
板等に結晶欠陥や微細なクラックのないものが望まれ
る。

【０００６】また、上記J.J.A.P.のように寿命特性の良
好なレーザ素子が発表されているが、レーザ素子の種々
の製品への応用を考慮すると、しきい値をさらに低下さ
せて素子内の発熱を低下させ寿命特性を向上させること
が望まれる。しきい値を低下させる方法としては、レー
ザ素子の結晶性の向上、レーザ導波路内の伝搬損失の防
止、レーザ導波路内の光り閉じ込めの強化、活性層内で
の電子の良好な閉じ込め、素子構造の各層のバルク抵抗
を低下させること等が考えられる。このようなしきい値
の低下のために各層に関しては種々の方法の提案や研究
がなされているが、しきい値の更なる低下を可能とする
ためには、素子を構成する素子構造の各層間での関係や
素子構造全体について検討することが望まれる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、レーザ素子内の
転位や微細なクラックを低減させ、しきい値をより低下
させ、より一層良好な寿命特性を有する窒化物半導体レ
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、本発明は、下記
（１）〜（１２）の構成により本発明の目的を達成する
ことができる。 （１） 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活
性層、及びｐ型窒化物半導体層が順に積層されてリッジ
形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子にお
いて、基板が、窒化物半導体と異なる異種基板と、該異
種基板上に成長された窒化物半導体上に、窒化物半導体
が成長しないか又は成長しにくい材料からなる保護膜を
形成した後に、窒化物半導体を選択成長させてなる窒化
物半導体とからなり、ｎ型窒化物半導体層が、前記基板
上に、Ａｌ_aＧａ_1-aＮ（０＜ａ＜１）からなるｎ型コン
タクト層を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ
素子。 （２） 前記活性層が、Ｉｎ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ＜１）
を含んでなる多重量子井戸構造であることを特徴とする
前記（１）に記載の窒化物半導体素子。 （３） 前記ｐ型窒化物半導体層が、前記活性層に接し
て、Ａｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦１）からなる少なくとも
１層以上のｐ型電子閉じ込め層を有してなることを特徴
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ｎ型窒化物半導体層に、活性層に接してＧ
ａＮからなるｎ型ガイド層を有してなり、前記ｐ型窒化
物半導体層に、ｎ型電子閉じ込め層に接してＧａＮから
なるｐ型ガイド層を有してなることを特徴とする前記
（１）〜（３）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ
素子。 （５） 前記ｎ型ガイド層の基板側に接してＡｌを含む
窒化物半導体よりなるｎ型クラッド層を有し、ｐ型ガイ
ド層の活性層とは反対の側に接してＡｌを含む窒化物半
導体よりなるｐ型クラッド層を有してなることを特徴と
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ｐ型クラッド層上に、ＭｇドープのＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層を有し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ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層との間
に、Ｉｎ_gＧａ_1-gＮ（０．０５≦ｇ≦０．２ ）クラッ
ク防止層を有してな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。 （８） 前記ｎ型窒化物半導体層の各層のｐ型不純物濃
度が、基板側から順に、１×１０¹⁹〜１×１０²¹／ｃｍ
³のｐ型電子閉じ込め層、１×１０¹⁶〜１×１０¹⁸／ｃ
ｍ³のｐ型ガイド層、１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹／ｃｍ³の
ｐ型クラッド層、１×１０¹⁹〜１×１０²²／ｃｍ³のｐ
型コンタクト層であることを特徴とする前記（１）〜
（７）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。 （９） 前記コンタクト層と窒化物半導体の基板との間
に、アンドープのＧａＮよりなる高温バッファ層を有し
てなることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか
に記載の窒化物半導体レーザ素子。 （１０） 前記異種基板が、サファイアのＣ面がステッ
プ状にオフアングルされていることを特徴とする前記
（１）〜（９）のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ
素子。 （１１） 前記ステップ状にオフアングルされているサ
ファイア基板のオフアングル角が、０．１°〜０．３°
であることを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれ
かに記載の窒化物半導体レーザ素子。 （１２） 前記保護膜が、ストライプ状であり、ストラ
イプ幅と保護膜の形成されていない窓部の幅とが、１６
〜１８：３であることを特徴とする前記（１）〜（１
１）に記載の窒化物半導体レーザ素子。

【０００９】つまり、本発明は、上記の如く、ＥＬＯＧ
成長の窒化物半導体を基板とし、この上にＡｌＧａＮよ
りなるｎ型コンタクト層を形成することにより、ＥＬＯ
Ｇ成長の窒化物半導体との格子定数が相違しても、ｎ型
コンタクト層内部での微細なクラックの発生を防止で
き、これによりｎ型コンタクト層から上層（例えば活性
層等）に微細なクラックが伝播することを防止でき、従
来よりしきい値を低下させることが可能となり、良好な
寿命特性を有する窒化物半導体レーザ素子を提供するこ
とができる。

【００１０】レーザ素子を構成する素子構造を形成する
ための窒化物半導体基板やこの基板に近接して形成する
ｎ型コンタクト層に微細なクラックが発生していては、
ｎ型コンタクト層の上に成長させていく種々の素子構造
（例えば活性層など）にも微細なクラックが伝播され易
く、寿命特性等の素子特性を低下させることとなる。こ
のことに対し、本発明者らは、ＥＬＯＧ成長の窒化物半
導体とｎ型コンタクト層との格子定数が相違することに
より発生すると思われる微細なクラックを防止するため
種々検討した結果、ｎ型コンタクト層をＡｌＧａＮより
なる３元混晶により成長させることで微細なクラックの
発生が良好に防止されることを見出した。更に、ｎ型コ
ンタクト層を上記のように３元混晶で成長させると、ｎ
型コンタクト層内部での微細なクラックの発生を防止で
きると共に、ＥＬＯＧ成長の窒化物半導体基板に微細な
クラックが発生していたとしても、ｎ型コンタクト層に
微細なクラックが伝播されることを防止することができ
る。窒化物半導体基板上に成長させるｎ型コンタクト層
において結晶性が良好であると、このｎ型コンタクト層
上に特性の良好な種々の層を形成すると、結晶性の低下
を防止してレーザ素子全体の結晶性を改善することがで
き、各層の特性を十分に発揮させることができる。これ
によって、しきい値のさらなる低下を達成することがで
き、窒化物半導体レーザ素子の寿命特性を良好にするこ
とができるものである。

【００１１】更に本発明は、素子を構成する素子構造の
種々の窒化物半導体層を、個々に検討することと、素子
全体を総合的に検討することを同時に行い、しきい値を
低下させ良好な寿命特性を有するレーザ素子とすべく、
上記の如く層構造を特定するものである。

【００１２】更に、本発明は、ｐ型窒化物半導体層の各
層のｐ型不純物の濃度が、基板側から順に、１×１０¹⁹
〜１×１０²¹／ｃｍ³のｐ型電子閉じ込め層、１×１０
¹⁶〜１×１０¹⁸／ｃｍ³のｐ型ガイド層、１×１０¹⁷〜
１×１０¹⁹／ｃｍ³のｐ型クラッド層、１×１０¹⁹〜１
×１０²²／ｃｍ³のｐ型コンタクト層とすることによ
り、素子全体のバルク抵抗を低下させ、さらにｐ電極と
の接触抵抗を低下させると共に光が伝搬するレーザ導波
路の部分、つまり特にレーザ導波路のガイド層のＭｇド
ープ量を抑えることで伝搬損失を下げることにより、し
きい値の低下や寿命特性の向上をより良好とすることが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図１を用いて本発明を更
に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であ
る窒化物半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
図１には、サファイア等の異種基板上にＥＬＯＧ成長さ
せた窒化物半導体基板１上に、ｎ型不純物（例えばＳ
ｉ）をドープしてなるＡｌ_aＧａ_1-aＮ（０＜ａ＜１）よ
りなるｎ型コンタクト層２、ＳｉドープのＩｎ_gＧａ_1-g
Ｎ（０．０５≦ｇ≦０．２）よりなるクラック防止層
３、Ａｌ_eＧａ_1-eＮ（０．１２≦ｅ＜０．１５）を含ん
でなる多層膜のｎ型クラッド層４、アンドープのＧａＮ
からなるｎ型ガイド層５、Ｉｎ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ＜
１）からなる多重量子井戸構造の活性層６、Ｍｇドープ
のＡｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦１）からなる少なくとも１
層以上のｐ型電子閉じ込め層７、アンドープのＧａＮか
らなるｐ型ガイド層８、Ａｌ_fＧａ_1-fＮ（０＜ｆ≦１）
を含んでなる多層膜のｐ型クラッド層９、Ｍｇドープの
ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０からなるリッジ形
状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子が示さ
れている。また、ｐ電極は、リッジ形状のストライプの
最上層に形成され、ｎ電極はｎ型コンタクト層上に形成
される。以下に各層について更に詳細に説明する。

【００１４】ＥＬＯＧ成長について以下に説明する。本
発明で用いることのできるＥＬＯＧ成長は、窒化物半導
体の縦方向の成長を少なくとも部分的に一時的止めて、
横方向の成長を利用して転位を抑制することのできる成
長方法であれば特に限定されない。例えば具体的に、窒
化物半導体と異なる材料からなる異種基板上に、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
保護膜を部分的に形成し、その上から窒化物半導体を成
長させることにより、保護膜が形成されていない部分か
ら窒化物半導体が成長し、成長を続けることにより保護
膜上に向かって横方向に成長することにより厚膜の窒化
物半導体が得られる。

【００１５】異種基板としては、窒化物窒化物半導体と
異なる材料よりなる基板であれば特に限定されず、例え
ば、図２に示すＣ面、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイ
ア、スピネル（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、Ｓ
ｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物
基板等、従来知られている窒化物半導体と異なる基板材
料を用いることができる。上記の中で好ましい異種基板
としては、サファイアであり、更に好ましくはサファイ
アのＣ面である。更に、ＥＬＯＧ成長して得られる窒化
物半導体の内部に微細なクラックの発生を防止できる等
の点から、サファイアのＣ面がステップ状にオフアング
ルされ、オフアングル角θ（図３に示されるθ）が０．
１°〜０．３°の範囲のものが好ましい。オフアングル
角θが０．１°未満であるとレーザ素子の特性が安定し
易くなり、またＥＬＯＧ成長の窒化物半導体の内部に微
細なクラックが発生しやすくなる傾向があり、一方オフ
角が０．３°を超えると、ＥＬＯＧ成長の窒化物半導体
の面状態がステップ状になり、その上に素子構造を成長
させるとステップが若干強調され、素子のショート及び
しきい値上昇を招き易くなる傾向がある。

【００１６】上記のようなステップ状にオフアングルさ
れたサファイア等の異種基板上に、保護膜を、直接又は
一旦窒化物半導体を成長させてから形成する。保護膜と
しては、保護膜表面に窒化物半導体が成長しないかまた
は成長しにくい性質を有する材料であれば特に限定され
ないが、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_X）、窒化ケイ素
（Ｓｉ_XＮ_Y）、酸化チタン（ＴｉＯ_X）、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ_X）等の酸化物、窒化物、またこれらの多
層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用い
ることができる。好ましい保護膜材料としては、ＳｉＯ
₂及びＳｉＮが挙げられる。保護膜材料を窒化物半導体
等の表面に形成するには、例えば蒸着、スパッタ、ＣＶ
Ｄ等の気相製膜技術を用いることができる。また、部分
的（選択的）に形成するためには、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて、所定の形状を有するフォトマスクを作
製し、そのフォトマスクを介して、前記材料を気相製膜
することにより、所定の形状を有する保護膜を形成でき
る。保護膜の形状は、特に限定されないが、例えばドッ
ト、ストライプ、碁盤面状の形状で形成でき、好ましく
はストライプ状の形状でストライプがオリエンテーショ
ンフラット面（サファイアのＡ面）に垂直になるように
形成される。また保護膜が形成されている表面積は、保
護膜が形成されていない部分の表面積より大きい方が転
位を防止して良好な結晶性を有する窒化物半導体基板を
得ることができる。

【００１７】また、保護膜がストライプ形状である場合
の保護膜のストライプ幅と保護膜が形成されていない部
分（窓部）の幅との関係は、１０：３以上、好ましくは
１６〜１８：３である。保護膜のストライプ幅と窓部の
幅が上記の関係にあると、窒化物半導体が良好の保護膜
を覆い易くなり、且つ転位を良好に防止することができ
る。保護膜のストライプ幅としては、例えば６〜２７μ
ｍ、好ましくは１１〜２４μｍであり、窓部の幅として
は、例えば２〜５μｍ、好ましくは２〜４μｍである。
また、ＥＬＯＧ成長して得られる窒化物半導体上に素子
構造を形成しｐ型窒化物半導体層の最上層にリッジ形状
のストライプを形成する場合、リッジ形状のストライプ
が、保護膜上部であって、且つ保護膜の中心部分を避け
て形成されていることがしきい値を低下させることがで
き、素子の信頼性を向上させるのに好ましい。このこと
は、保護膜上部の窒化物半導体の結晶性は、窓部上部の
その結晶性に比べて良好であるためしきい値を低下させ
るのに好ましいからである。また保護膜の中心付近は、
窓部から成長した隣接する窒化物半導体同士が横方向の
成長によって接合する部分でありこのような接合箇所に
空隙の生じる場合があり、この空隙の上部にリッジ形状
のストライプが形成されると、レーザ素子の動作中に空
隙から転位が伝播し易いため素子の信頼性が劣化する傾
向があるからである。

【００１８】保護膜は、異種基板に直接形成されてもよ
いが、低温成長のバッファ層を形成させ、更に高温成長
の窒化物半導体を成長させた上に、形成させることが転
位を防止するのに好ましい。低温成長のバッファ層とし
ては、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、及びＩｎＧ
ａＮ等のいずれかを９００℃以下２００℃以上の温度
で、膜厚数十オングストローム〜数百オングストローム
で成長させてなるものである。このバッファ層は、異種
基板と高温成長の窒化物半導体層との格子定数不正を緩
和し転位の発生を防止するのに好ましい。高温成長の窒
化物半導体としては、アンドープのＧａＮ、ｎ型不純物
をドープしたＧａＮ、またＳｉをドープしたＧａＮを用
いることができ、好ましくはアンドープのＧａＮであ
る。またこれらの窒化物半導体は、高温、具体的には９
００℃〜１１００℃、好ましくは１０５０℃でバッファ
層上に成長される。膜厚は特に限定されないが、例えば
１〜２０μｍ、好ましくは２〜１０μｍである。

【００１９】次に保護膜を形成した上に、窒化物半導体
をＥＬＯＧ成長させて窒化物半導体基板１を得る。この
場合、成長させる窒化物半導体としては、アンドープの
ＧａＮ又は不純物（例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂｅ、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＭｇ）をドープしたＧａＮが挙げ
られる。成長温度としては、例えば９００℃〜１１００
℃、より具体的には１０５０℃付近の温度で成長させ
る。不純物がドープされていると転位を抑制するのに好
ましい。保護膜上に成長させる初期は、成長速度をコン
トロールし易いＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）
等で成長させ、保護膜がＥＬＯＧ成長の窒化物半導体で
覆われた後の成長をＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）等
で成長させてもよい。

【００２０】上記のＬＯＧ成長により得られた窒化物半
導体基板１上に、素子構造を成長させる。まず、ｎ型コ
ンタクト層２を窒化物半導体基板１上に成長させる。ｎ
型コンタクト層としては、ｎ型不純物（好ましくはＳ
ｉ）をドープされたＡｌ_aＧａ_1-aＮ（０＜ａ＜１）を成
長させ、好ましくはａが０．０１〜０．０５のＡｌ_aＧ
ａ_1-aＮを成長させる。ｎ型コンタクト層がＡｌを含む
３元混晶で形成されると、窒化物半導体基板１に微細な
クラックが発生していても、微細なクラックの伝播を防
止することができ、更に従来の問題点であった窒化物半
導体基板１とｎ型コンタクト層との格子定数及び熱膨張
係数の相違によるｎ型コンタクト層への微細なクラック
の発生を防止することができ好ましい。ｎ型不純物のド
ープ量としては、１×１０¹⁸／ｃｍ³〜５×１０¹⁸／ｃ
ｍ³である。このｎ型コンタクト層２にｎ電極が形成さ
れる。ｎ型コンタクト層２の膜厚としては、１〜１０μ
ｍである。また、窒化物半導体基板１とｎ型コンタクト
層２との間に、アンドープのＡｌ _aＧａ_1-aＮ（０＜ａ＜
１）を成長させてもよく、このアンドープの層を成長さ
せると結晶性が良好となり、寿命特性を向上させるのに
好ましい。アンドープｎ型コンタクト層の膜厚は、数μ
ｍである。

【００２１】次に、クラック防止層３をｎ型コンタクト
層２上に成長させる。クラック防止層３としては、Ｓｉ
ドープのＩｎ_gＧａ_1-gＮ（０．０５≦ｇ≦０．２）を成
長させ、好ましくはｇが０．０５〜０．０８のＩｎ_gＧ
ａ_1-gＮを成長させる。このクラック防止層３は、省略
することができるが、クラック防止層３をｎ型コンタク
ト層２上に形成すると、素子内のクラックの発生を防止
するのに好ましい。Ｓｉのドープ量としては、５×１０
¹⁸／ｃｍ³である。また、クラック防止層３を成長させ
る際に、Ｉｎの混晶比を大きく（ｘ≧０．１）すると、
クラック防止層３が、活性層６から発光しｎ型クラッド
層４から漏れ出した光を吸収することができ、レーザ光
のファーフィールドパターンの乱れを防止することがで
き好ましい。クラック防止層の膜厚としては、結晶性を
損なわない程度の厚みであり、例えば具体的には０．０
５〜０．３μｍである。

【００２２】次に、ｎ型クラッド層４をクラック防止層
３上に成長させる。ｎ型クラッド層４としては、Ａｌ_e
Ｇａ_1-eＮ（０．１２≦ｅ＜０．１５）を含む窒化半導
体を有する多層膜の層として形成される。多層膜とは、
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
造を示し、例えば、Ａｌ_eＧａ_1-eＮ（０．１２≦ｅ＜
０．１５）層と、このＡｌ_eＧａ_1-eＮと組成の異なる窒
化物半導体、例えばＡｌの混晶比の異なるもの、Ｉｎを
含んでなる３元混晶のもの、又はＧａＮ等からなる層と
を組み合わせて積層してなるものである。この中で好ま
しい組み合わせとしては、Ａｌ_eＧａ_1-eＮとＧａＮとを
積層してなる多層膜とすると、同一温度で結晶性の良い
窒化物半導体層が積層でき好ましい。より好ましい多層
膜としは、アンドープのＡｌ_eＧａ_1-eＮとｎ型不純物
（例えばＳｉ）ドープのＧａＮとを積層してなる組み合
わせである。ｎ型不純物は、Ａｌ_eＧａ_1-eＮにドープさ
れてもよい。ｎ型不純物のドープ量は、４×１０¹⁸／ｃ
ｍ³〜５×１０¹⁸／ｃｍ³である。ｎ型不純物がこの範囲
でドープされていると抵抗率を低くでき且つ結晶性を損
なわない。このような多層膜は、単一層の膜厚が１００
オングストローム以下、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、
好ましくは１０オングストローム以上の膜厚の窒化物半
導体層を積層してなる。単一の膜厚が１００オングスト
ローム以下であるとｎ型クラッド層が超格子構造とな
り、Ａｌを含有しているにもかかわらず、クラックの発
生を防止でき結晶性を良好にすることができる。また、
ｎ型クラッド層４の総膜厚としては、０．７〜２μｍで
ある。またｎ型クラッド層の全体のＡｌの平均組成は、
０．０５〜０．１である。Ａｌの平均組成がこの範囲で
あると、クラックを発生させない程度の組成比で、且つ
充分にレーザ導波路との屈折率の差を得るのに好ましい
組成比である。

【００２３】次に、ｎ型ガイド層５をｎ型クラッド層４
上に成長させる。ｎ型ガイド層５としては、アンドープ
のＧａＮからなる窒化物半導体を成長させる。ｎ型ガイ
ド層５の膜厚としては、０．１〜０．０７μｍであると
しきい値が低下し好ましい。ｎ型ガイド層４をアンドー
プとすることで、レーザ導波路内の伝搬損失が減少し、
しきい値が低くなり好ましい。

【００２４】次に、活性層６をｎ型ガイド層５上に成長
させる。活性層としては、Ｉｎ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ＜
１）を含んでなる多重量子井戸構造である。活性層６の
井戸層としては、ｂが０．１〜０．２のＩｎ_bＧａ_1-bＮ
であり、障壁層としては、ｂが０〜０．０１のＩｎ_bＧ
ａ_1-bＮである。また活性層６を構成する井戸層及び障
壁層のいずれか一方または両方に不純物をドープしても
よい。好ましくは障壁層に不純物をドープさせると、し
きい値が低下し好ましい。井戸層の膜厚としては、３０
〜６０オングストロームであり、障壁層の膜厚として
は、９０〜１５０オングストロームである。

【００２５】活性層６の多重量子井戸構造は、障壁層か
ら始まり井戸層で終わっても、障壁層から始まり障壁層
で終わっても、井戸層から始まり障壁層で終わっても、
また井戸層から始まり井戸層で終わってもよい。好まし
くは障壁層から始まり、井戸層と障壁層とのペアを２〜
５回繰り返してなるもの、好ましくは井戸層と障壁層と
のペアを３回繰り返してなるものがしきい値を低くし寿
命特性を向上させるのに好ましい。

【００２６】次に、ｐ型電子閉じ込め層７を活性層６上
に成長させる。ｐ型電子閉じ込め層７としては、Ｍｇド
ープのＡｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦１）からなる少なくと
も１層以上を成長させてなるものである。好ましくはｄ
が０．１〜０．５のＭｇドープのＡｌ_dＧａ_1-dＮであ
る。ｐ型電子閉じ込め層７の膜厚は、１０〜１０００オ
ングストローム、好ましくは５０〜２００オングストロ
ームである。膜厚が上記範囲であると、活性層６内の電
子を良好に閉じ込めることができ、且つバルク抵抗も低
く抑えることができ好ましい。またｐ型電子閉じ込め層
７のＭｇのドープ量は、１×１０¹⁹／ｃｍ³〜１×１０
²¹／ｃｍ³である。ドープ量がこの範囲であると、バル
ク抵抗を低下させることに加えて、後述のアンドープで
成長させるｐ型ガイド層へＭｇが良好に拡散され、薄膜
層であるｐ型ガイド層８にＭｇを１×１０¹⁶／ｃｍ³〜
１×１０¹⁸／ｃｍ³の範囲で含有させることができる。
またｐ型電子閉じ込め層７は、低温、例えば８５０〜９
５０℃程度の活性層を成長させる温度と同様の温度で成
長させると活性層の分解を防止することができ好まし
い。またｐ型電子閉じ込め層７は、低温成長の層と、高
温、例えば活性層の成長温度より１００℃程度の温度で
成長させる層との２層から構成されていてもよい。この
ように、２層で構成されていると、低温成長の層が活性
層の分解を防止し、高温成長の層がバルク抵抗を低下さ
せるので、全体的に良好となる。またｐ型電子閉じ込め
層７が２層から構成される場合の各層の膜厚は、特に限
定されないが、低温成長層は１０〜５０オングストロー
ム、高温成長層は５０〜１５０オングストロームが好ま
しい。

【００２７】次に、ｐ型ガイド層８をｐ型電子閉じ込め
層７上に成長させる。ｐ型ガイド層８としては、アンド
ープのＧａＮからなる窒化物半導体層として成長させて
なるものである。膜厚は０．１〜０．０７μｍであり、
この範囲であるとしきい値が低くなり好ましい。また上
記したように、ｐ型ガイド層はアンドープ層として成長
させるが、ｐ型電子閉じ込め層７にドープされているＭ
ｇが拡散して、１×１０¹⁶／ｃｍ³〜１×１０¹⁸／ｃｍ³
の範囲でＭｇが含有される。

【００２８】次に、ｐ型クラッド層９をｐ型ガイド層８
に成長させる。ｐ型クラッド層としては、Ａｌ_fＧａ_1-f
Ｎ（０＜ｆ≦１）を含んでなる窒化物半導体層、好まし
くはＡｌ_fＧａ_1-fＮ（０．０５≦ｆ≦０．１５）を含ん
でなる窒化物半導体層を有する多層膜の層として形成さ
れる。多層膜とは、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であり、例えば、Ａｌ_fＧａ_1-fＮ
層と、Ａｌ_fＧａ_1-fＮと組成の異なる窒化物半導体、例
えばＡｌの混晶比の異なるもの、Ｉｎを含んでなる３元
混晶のもの、又はＧａＮ等からなる層とを組み合わせて
積層してなるものである。この中で好ましい組み合わせ
としては、Ａｌ_fＧａ_1-fＮとＧａＮとを積層してなる多
層膜とすると、同一温度で結晶性の良い窒化物半導体層
が積層でき好ましい。より好ましい多層膜としは、アン
ドープのＡｌ_fＧａ_1-fＮとｐ型不純物（例えばＭｇ）ド
ープのＧａＮとを積層してなる組み合わせである。ｐ型
不純物は、Ａｌ_fＧａ_1-fＮにドープされてもよい。ｐ型
不純物のドープ量は、１×１０¹⁷／ｃｍ³〜１×１０¹⁹
／ｃｍ³である。ｐ型不純物がこの範囲でドープされて
いると結晶性を損なわない程度のドープ量で且つバルク
抵抗が低くなり好ましい。このような多層膜は、単一層
の膜厚が１００オングストローム以下、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、好ましくは１０オングストローム以上の
膜厚の窒化物半導体層を積層してなる。単一の膜厚が１
００オングストローム以下であるとｎ型クラッド層が超
格子構造となり、Ａｌを含有しているにもかかわらず、
クラックの発生を防止でき結晶性を良好にすることがで
きる。ｐ型クラッド層９の総膜厚としては、０．４〜
０．５μｍであり、この範囲であると順方向電圧（Ｖ
ｆ）を低減するために好ましい。またｐ型クラッド層の
全体のＡｌの平均組成は、０．０５〜０．１である。こ
の値は、クラックの発生を抑制し且つレーザ導波路との
屈折率差を得るのに好ましい。

【００２９】次に、ｐ型コンタクト層１０をｐ型クラッ
ド層９上に成長させる。ｐ型コンタクト層としては、Ｍ
ｇドープのＧａＮからなる窒化物半導体層を成長させて
なるものである。膜厚は１０〜２００オングストローム
である。Ｍｇのドープ量は１×１０¹⁹／ｃｍ³〜１×１
０²²／ｃｍ³である。このよう膜厚とＭｇのドープ量を
調整することにより、ｐ型コンタクト層のキャリア濃度
が上昇し、ｐ電極をのオーミックがとりやすくなる。

【００３０】本発明の素子において、リッジ形状のスト
ライプは、ｐ型コンタクト層からエッチングされてｐ型
コンタクト層よりも下側（基板側）までエッチングされ
ることにより形成される。例えば図１に示すようなｐ型
コンタクト層１０からｐ型クラッド層９の途中までエッ
チングしてなるストライプ、又はｐ型コンタクト層１０
からｎ型コンタクト層２までエッチングしてなるストラ
イプなどが挙げられる。

【００３１】エッチングして形成されたリッジ形状のス
トライプの側面やその側面に連続した窒化物半導体層の
平面に、例えば図１に示すように、レーザ導波路領域の
屈折率より小さい値を有する絶縁膜が形成されている。
ストライプの側面等に形成される絶縁膜としては、例え
ば、屈折率が約１．６〜２．３付近の値を有する、Ｓ
ｉ、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、Ａｌ
Ｎ等が挙げられ、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。さらにこの絶
縁膜を介してストライプの最上層にあるｐ型コンタクト
層１０の表面にｐ電極が形成される。エッチングして形
成されるリッジ形状のストライプの幅としては、０．５
〜４μｍ、好ましくは１〜３μｍである。ストライプの
幅がこの範囲であると、水平横モードが単一モードにな
り易く好ましい。また、エッチングがｐ型クラッド層９
とレーザ導波路領域との界面よりも基板側にかけてなさ
れていると、アスペクト比を１に近づけるのに好まし
い。以上のように、リッジ形状のストライプのエッチン
グ量や、ストライプ幅、さらにストライプの側面の絶縁
膜の屈折率などを特定すると、単一モードのレーザ光が
得られ、さらにアスペクト比を円形に近づけるられ、レ
ーザビームやレンズ設計が容易となり好ましい。また本
発明の素子において、ｐ電極やｎ電極等は従来公知の種
々のものを適宜選択して用いることができる。

【００３２】

【実施例】以下に本発明の一実施の形態である実施例を
示す。しかし本発明はこれに限定されない。また、本実
施例はＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）について示す
ものであるが、本発明の方法は、ＭＯＶＰＥ法に限るも
のではなく、例えばＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、
ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長さ
せるのに知られている全ての方法を適用できる。

【００３３】［実施例１］実施例１として、図１に示さ
れる本発明の一実施の形態である窒化物半導体レーザ素
子を製造する。

【００３４】異種基板として、図３に示すようにステッ
プ状にオフアングルされたＣ面を主面とし、オフアング
ル角θ＝０．１５°、ステップ段差およそ２０オングス
トローム、テラス幅Ｗおよそ８００オングストロームで
あり、オリフラ面をＡ面とし、ステップがＡ面に垂直で
あるサファイア基板を用意する。このサファイア基板を
反応容器内にセットし、温度を５１０℃にして、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、サファイア基板上にＧａＮよ
りなる低温成長のバッファ層を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、ＴＭＧのみ止
めて、温度を１０５０℃まで上昇させ、１０５０℃にな
ったら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、シランガスを
用い、アンドープのＧａＮからなる高温成長のバッファ
層を５μｍの膜厚で成長させる。次に、高温成長のバッ
ファ層を積層したウェーハ上にストライプ状のフォトマ
スクを形成し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１８μ
ｍ、窓部の幅３μｍのＳｉＯ₂よりなる保護膜を０．１
μｍの膜厚で形成する。保護膜のストライプ方向はサフ
ァイアＡ面に対して垂直な方向である。保護膜形成後、
ウェーハを反応容器に移し、１０５０℃にて、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮより
なる窒化物半導体層を１５μｍの膜厚で成長させ窒化物
半導体基板１とする。得られた窒化物半導体を窒化物半
導体基板１として以下の素子構造を積層成長させる。

【００３５】（アンドープｎ型コンタクト層）［図１に
は図示されていない］ 窒化物半導体基板１上に、１０５０℃で原料ガスにＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアガ
スを用いアンドープのＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなるｎ型
コンタクト層を１μｍの膜厚で成長させる。（ｎ型コン
タクト層２）次に、同様の温度で、原料ガスにＴＭＡ、
ＴＭＧ及びアンモニアガスを用い、不純物ガスにシラン
ガス（ＳｉＨ₄）を用い、Ｓｉを３×１０¹⁸／ｃｍ³ドー
プしたＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなるｎ型コンタクト層２
を３μｍの膜厚で成長させる。成長されたｎ型コンタク
ト層２には、微細なクラックが発生しておらず、微細な
クラックの発生が良好に防止されている。また、窒化物
半導体基板１に微細なクラックが生じていても、ｎ型コ
ンタクト層２を成長させることで微細なクラックの伝播
を防止でき結晶性の良好な素子構造を成長さることがで
きる。結晶性の改善は、ｎ型コンタクト層２のみの場合
より、上記のようにアンドープｎ型コンタクト層を成長
させることによりより良好となる。

【００３６】（クラック防止層３）次に、温度を８００
℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルイン
ジウム）及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガ
スを用い、Ｓｉを５×１０ ¹⁸／ｃｍ³ドープしたＩｎ
_0.08Ｇａ_0.92Ｎよりなるクラック防止層３を０．１５μ
ｍの膜厚で成長させる。

【００３７】（ｎ型クラッド層４）次に、温度を１０５
０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニア
を用い、アンドープのＡｌ_0.14Ｇａ_0.86ＮよりなるＡ層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、Ｔ
ＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉ
を５×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＧａＮよりなるＢ層を
２５オングストロームの膜厚で成長させる。そして、こ
の操作をそれぞれ１６０回繰り返してＡ層とＢ層の積層
し、総膜厚８０００オングストロームの多層膜（超格子
構造）よりなるｎ型クラッド層４を成長させる。

【００３８】（ｎ型ガイド層５）次に、同様の温度で、
原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープの
ＧａＮよりなるｎ型ガイド層を０．０７５μｍの膜厚で
成長させる。

【００３９】（活性層６）次に、温度を８００℃にし
て、原料ガスにＴＭＩ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、
不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０¹⁸
／ｃｍ³ドープしたＩｎ_0.01Ｇａ_0.99Ｎ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る。続い
て、シランガスを止め、アンドープのＩｎ_0.11Ｇａ_0.89
Ｎよりなる井戸層を５０オングストロームの膜厚で成長
させる。この操作を３回繰り返し、最後に障壁層を積層
した総膜厚５５０オングストロームの多重量子井戸構造
（ＭＱＷ）の活性層６を成長させる。

【００４０】（ｐ型電子閉じ込め層７）次に、同様の温
度で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用
い、不純物ガスとしてＣｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０¹⁹／ｃｍ³ド
ープしたＡｌ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層
７を１００オングストロームの膜厚で成長させる。

【００４１】（ｐ型ガイド層８）次に、温度を１０５０
℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、ア
ンドープのＧａＮよりなるｐ型ガイド層８を０．０７５
μｍの膜厚で成長させる。このｐ型ガイド層８は、アン
ドープとして成長させるが、ｐ型電子閉じ込め層７から
のＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０¹⁶／ｃｍ³と
なりｐ型を示す。

【００４２】（ｐ型クラッド層９）次に、同様の温度
で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、
アンドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9ＮよりなるＡ層を２５オン
グストロームの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止
め、不純物ガスとしてＣｐ₂Ｍｇを用い、Ｍｇを５×１
０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＧａＮよりなるＢ層を２５オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして、この操作を
それぞれ１００回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜
厚５０００オングストロームの多層膜（超格子構造）よ
りなるｐ型クラッド層９を成長させる。

【００４３】（ｐ型コンタクト層１０）次に、同様の温
度で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物
ガスとしてＣｐ₂Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０²⁰／ｃｍ³
ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１０を１５
０オングストロームの膜厚で成長させる。

【００４４】反応終了後、反応容器内において、ウエハ
を窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型
層を更に低抵抗化する。アニーリング後、ウエハを反応
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４に示すように、ｎ電極を形成すべきｎ側コン
タクト層２の表面を露出させる。次に図４（ａ）に示す
ように、最上層のｐ側コンタクト層１０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１．８μｍ、厚さ１μｍで形成する。次に、図
４（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４（ｃ）に示すようにｐ側コンタクト層１
０の上にストライプ幅１．８μｍの第１の保護膜６１が
形成できる。

【００４５】さらに、図４（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１０、および
ｐ側クラッド層９をエッチングして、ストライプ幅１．
８μｍのリッジ形状のストライプを形成する。但し、リ
ッジ形状のストライプは、図１に示すように、ＥＬＯＧ
成長を行う際に形成した保護膜の上部で且つ保護膜の中
心部分を避けるように形成される。リッジストライプ形
成後、ウェーハをＰＶＤ装置に移送し、図４（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９の上に０．５μｍ
の膜厚で連続して形成する。このようにＺｒ酸化物を形
成すると、ｐ−ｎ面の絶縁をとるためと、横モードの安
定を図ることができ好ましい。次に、ウェーハをフッ酸
に浸漬し、図４（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。

【００４６】次に図４（ｇ）に示すように、ｐ側コンタ
クト層１０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、この図に示すように、第２の保護膜
６２の上に渡って形成する。第２の保護膜６２形成後、
図１に示されるように露出させたｎ側コンタクト層２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。

【００４７】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
１に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は３０
０〜５００μｍとすることが望ましい。得られたレーザ
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。その
結果、室温においてしきい値２．５ｋＡ／ｃｍ²、しき
い値電圧５Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認
され、室温で１万時間以上の寿命を示す。

【００４８】［実施例２］実施例１において、ｐ型電子
閉じ込め層７を以下のように２層から構成させる他は同
様にして窒化物半導体レーザ素子を作製する。（ｐ型電
子閉じ込め層７）温度を８００℃にして、原料ガスにＴ
ＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとして
Ｃｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用
い、Ｍｇを５×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＡｌ_0.4Ｇａ
_0.6Ｎよりなる低温成長のＡ層を３０オングストローム
の膜厚で成長させ、続いて温度を９００℃にして、Ｍｇ
を５×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＡｌ_0.4Ｇａ_0.6Ｎより
なる高温成長のＢ層を７０オングストロームの膜厚で成
長させてなる低温成長のＡ層と高温成長のＢ層との２層
からなるｐ型電子閉じ込め層７を成長させる。得られた
レーザ素子は、実施例１と同様に良好な寿命特性を有す
る。

【００４９】［実施例３］実施例１において、クラック
防止層３を成長させる際に、Ｉｎの組成比を０．２とし
て、Ｓｉを５×１０¹⁸／ｃｍ³ドープしたＩｎ_0.2Ｇａ
_0.8Ｎよりなるクラック防止層３を０．１５μｍの膜厚
で成長させる他は同様にしてレーザ素子を作製する。得
られたレーザ素子は、実施例１と同様に良好な寿命特性
を有し、更に活性層６で発光しｎ型クラッド層から漏れ
だした光が良好にレーザ素子内（クラッド防止層３）で
吸収され、ファーフィールドパターンが実施例１より良
好になる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、レーザ素子内の転位や微細な
クラックを低減させ、しきい値をより低下させ、より一
層良好な寿命特性を有す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】図１は、本発明の一実施の形態である窒化物半
導体レーザ素子を示す模式的断面図である。

【図２】図２は、サファイアの面方位を示すユニットセ
ル図である。

【図３】図３は、オフアングルした異種基板の部分的な
形状を示す模式的断面図である。

【図４】図４は、リッジ形状のストライプを形成する一
実施の形態である方法の各工程におけるウエハの部分的
な構造を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１・・・窒化物半導体基板 ２・・・ｎ型コンタクト層 ３・・・クラック防止層 ４・・・ｎ型クラッド層 ５・・・ｎ型ガイド層 ６・・・活性層 ７・・・ｐ型電子閉じ込め層 ８・・・ｐ型ガイド層 ９・・・ｐ型クラッド層 １０・・・ｐ型コンタクト層

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
   層、活性層、及びｐ型窒化物半導体層が順に積層されて
   リッジ形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素
   子において、基板が、窒化物半導体と異なる異種基板
   と、該異種基板上に成長された窒化物半導体上に、窒化
   物半導体が成長しないか又は成長しにくい材料からなる
   保護膜を形成した後に、窒化物半導体を選択成長させて
   なる窒化物半導体とからなり、ｎ型窒化物半導体層が、
   前記基板上に、Ａｌ_aＧａ_1-aＮ（０＜ａ＜１）からなる
   ｎ型コンタクト層を有す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】 前記活性層が、Ｉｎ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ
   ＜１）を含んでなる多重量子井戸構造であることを特徴
   とする請求項２に記載の窒化物半導体素子。
3. 【請求項３】 前記ｐ型窒化物半導体層が、前記活性層
   に接して、Ａｌ_dＧａ_1-dＮ（０＜ｄ≦１）からなる少な
   くとも１層以上のｐ型電子閉じ込め層を有してなること
   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ｎ型窒化物半導体層に、活性層に接
   してＧａＮからなるｎ型ガイド層を有してなり、前記ｐ
   型窒化物半導体層に、ｎ型電子閉じ込め層に接してＧａ
   Ｎからなるｐ型ガイド層を有してなることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
   子。
5. 【請求項５】 前記ｎ型ガイド層の基板側に接してＡｌ
   を含む窒化物半導体よりなるｎ型クラッド層を有し、ｐ
   型ガイド層の活性層とは反対の側に接してＡｌを含む窒
   化物半導体よりなるｐ型クラッド層を有してなることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導
   体レーザ素子。
6. 【請求項６】 前記ｐ型クラッド層上に、Ｍｇドープの
   ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を有してなることを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物半導体
   レーザ素子。
7. 【請求項７】 前記ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層
   との間に、Ｉｎ_gＧａ_1-gＮ（０．０５≦ｇ≦０．２ ）
   クラック防止層を有してなることを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
8. 【請求項８】 前記ｎ型窒化物半導体層の各層のｐ型不
   純物濃度が、基板側から順に、１×１０¹⁹〜１×１０²¹
   ／ｃｍ³のｐ型電子閉じ込め層、１×１０¹⁶〜１×１０
   ¹⁸／ｃｍ³のｐ型ガイド層、１×１０¹⁷〜１×１０¹⁹／
   ｃｍ³のｐ型クラッド層、１×１０¹⁹〜１×１０²²／ｃ
   ｍ³のｐ型コンタクト層であることを特徴とする請求項
   １〜７のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
9. 【請求項９】 前記コンタクト層と窒化物半導体の基板
   との間に、アンドープのＧａＮよりなる高温バッファ層
   を有してなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
   に記載の窒化物半導体レーザ素子。
10. 【請求項１０】 前記異種基板が、サファイアのＣ面が
    ステップ状にオフアングルされていることを特徴とする
    請求項１〜９のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
    子。
11. 【請求項１１】 前記ステップ状にオフアングルされて
    いるサファイア基板のオフアングル角が、０．１°〜
    ０．３°であることを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
12. 【請求項１２】 前記保護膜が、ストライプ状であり、
    ストライプ幅と保護膜の形成されていない窓部の幅と
    が、１６〜１８：３であることを特徴とする請求項１〜
    １１に記載の窒化物半導体レーザ素子。