JP2000277846A

JP2000277846A - 窒化物半導体レーザ素子

Info

Publication number: JP2000277846A
Application number: JP8333699A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kaneko; 信一郎金子; Hidetoshi Matsumoto; 秀俊松本; Tatsuya Hiwatari; 竜也樋渡; Shinichiro Yano; 振一郎矢野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3896723B2

Abstract

(57)【要約】【課題】裂開時の衝撃による電極の浮きや剥がれ等を
防止して、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒化
物半導体レーザ素子を得る。【解決手段】基板１上にｎ型窒化物半導体層２、活性
層３、およびｐ型窒化物半導体層４が順に積層され、積
層方向の裂開面Ｓが光共振面とされ、活性層３より発光
する帯状のレーザ素子共振器を構成している。ｐ型窒化
物半導体層４上面にＳｉＯ₂よりなる電流狭窄用絶縁膜
５を介して、ｐ電極を形成する。ｐ電極は、露出させた
ｐ型窒化物半導体層４の表面に積層され裂開面Ｓに臨む
接触部ｐ電極６と、その上面に形成され裂開面Ｓよりも
１〜５００μｍ程度内側に端面７ａを持つ主ｐ電極７か
ら構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体より
なるレーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの記録密度は、光ディスクに
集光される光ビームのスポットサイズが小さい程高くな
り、光ビームのスポットサイズは光の波長の二乗に比例
する。このため、光ディスクの記録密度を上げるために
は光源である半導体レーザ装置の発振波長を短くするこ
とが必要である。

【０００３】現在ＣＤには、主として波長７８０ｎｍ
（赤外）領域で発光するＧａＡｌＡｓ半導体レーザ装置
が用いられ、ＣＤより記録密度の高いＤＶＤには、波長
６５０ｎｍ（赤色）領域で発光するＩｎＧａＡｌＰ半導
体レーザ装置が用いられている。さらにＤＶＤの記録密
度を上げて高い品質の画像等を記録するためには、波長
の短い青色領域で発光する半導体レーザ装置が必要であ
る。

【０００４】このような半導体レーザ装置を実現できる
半導体レーザ素子に用いる半導体レーザ材料として、近
年開発された窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−
Ｘ−ＹＮ，０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）が注目を浴
びている。

【０００５】窒化物半導体レーザ素子は、サファイア、
ＳｉＣ、ＺｎＯ等の異種材料よりなる基板上に窒化物半
導体レーザ材料をエピタキシャル成長させることにより
形成されることが多い。サファイアやＺｎＯのような絶
縁性の基板上に窒化物半導体レーザ材料をエピタキシャ
ル成長させてレーザ素子を作る場合は、ｐ型窒化物半導
体層とｎ型窒化物半導体層のそれぞれからｐ電極、ｎ電
極を同一面側に形成しなければならない。

【０００６】しかし最近では、窒化物半導体そのもの
（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ，０≦Ｘ，０≦
Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）で基板を作製できる技術開発が行われ
ており、この場合は基板の裏面にｎ電極を設けることが
できる。

【０００７】図１１は従来の窒化物半導体レーザ素子を
示す斜視図、図１２は図１１の窒化物半導体レーザ素子
を光共振面側からみた正面図である。

【０００８】従来の窒化物半導体レーザ素子は、図１１
および図１２に示すように、基板２１上にｎ型窒化物半
導体層２２、活性層２３、およびｐ型窒化物半導体層２
４が順に積層された構造を有している。このｐ型窒化物
半導体層２４上面にＳｉＯ₂等よりなる電流狭窄用絶縁
膜２５を介して、ｐ電極２６を形成する。さらに、ｎ型
窒化物半導体層２２が露出するように、ｐ型窒化物半導
体層２４、活性層２３、およびｎ型窒化物半導体層２２
の一部をエッチングして除去し、露出した活性層２３よ
り発光する帯状のレーザ共振器を形成する。そして、露
出したｎ型窒化物半導体層２２上にｎ電極２７を形成す
る。このようにして、帯状のレーザ共振器と直交する窒
化物半導体の裂開面、もしくは化学的異方性エッチング
面のいずれかをレーザの発光端面とした窒化物半導体レ
ーザ素子が形成される。

【０００９】ところで、半導体レーザ素子を形成するに
は、半導体層にレーザを発振させるための光共振面を形
成することが重要である。光共振面はレーザを発振させ
るために平坦な鏡面状であることが必要であり、従来の
ＧａＡｓ系及びＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体よりな
る半導体レーザ素子は、結晶の性質上へき開性を有して
いるため、このへき開性を利用してへき開した面を半導
体レーザ素子の光共振面として形成する。

【００１０】一方、窒化物半導体は六方晶系であり、従
来のＧａＡｓ系と異なり、へき開性を有していない。さ
らに、窒化物半導体はサファイア基板の表面に成長形成
されることが多く、サファイアもまた結晶の性質上、へ
き開性を有していない。従って、窒化物半導体でレーザ
素子を作成する場合、ＧａＡｓ系のようにへき開面を光
共振面とすることは困難である。

【００１１】そこで、このような問題点を解消し、へき
開性を有さない窒化物半導体に光共振面を形成する技術
が、特開平８−１５３９３１号公報等に提案されてい
る。

【００１２】特開平８−１５３９３１号公報記載の窒化
ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法は、サフ
ァイア基板を特定の面方位で割ることによって窒化物半
導体層に光共振面を形成することができるという知見に
基づいて案出されたものである。これは、サファイア基
板の（０００１）面の表面に窒化ガリウム系化合物半導
体をレーザ素子の構造に積層した後、そのサファイア基
板を各側面の内のいずれかの面方位で割ることにより半
導体レーザ素子の光共振面を作製するものである。これ
により、へき開性のないサファイア基板上に積層した窒
化物半導体層からへき開面と同様の光共振面が得られレ
ーザ発振が可能となることが示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平８−
１５３９３１号公報等に記載されているように、サファ
イア基板を特定の面方位で割ること、すなわち裂開によ
り窒化物半導体層の光共振面を形成する方法で製造され
る窒化物半導体レーザ素子においては、裂開時の衝撃に
より、裂開面である光共振面の上部に形成されているｐ
電極が浮いたり、剥がれたり、光共振面にだれたりしや
すくなってしまう。そして、窒化物半導体系レーザでは
水平方向の電流広がりが極めて小さいため、このように
電極が半導体層から浮いた部分は可飽和吸収領域となる
ので、閾値が変動して高くなったり、ヒステリシス特性
を持ったりしてばらつくため、レーザ特性が不安定にな
ってしまい信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得る
ことができない。また光共振面にｐ電極がだれると、１
ミクロン程度あるレーザスポット径にかかってしまう可
能性が高いので良好なレーザパターンが得られない。

【００１４】そこで、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮き
や剥がれを防止する技術が特開平１０−２７９３９号公
報に開示されている。特開平１０−２７９３９号公報記
載の技術は、裂開面側のｐ電極端面が裂開面よりも内側
にあることにより、裂開時のブレークによる衝撃が電極
端面に伝わらないようにし、電極の剥がれ等を防止した
ものである。ところが、このようにｐ電極端面を裂開面
よりも内側に形成すると、窒化物半導体は、電流が厚み
方向に垂直な方向に広がりにくい傾向にあるため、ｐ電
極が光共振面まで形成されていない部分は可飽和吸収領
域となりやすい。そうなると閾値が変動して高くなった
り、ヒステリシス特性を持ったりしてばらつくためレー
ザ特性が不安定になってしまう。

【００１５】また、裂開面である光共振面の上部に形成
されているｐ電極の密着性が強固であり、かつｐ電極そ
のものの硬度が大きいまたは延性や展性が小さい場合、
これによって裂開面が乱されて、均一で良好な光共振面
が得られないことがある。

【００１６】本発明は、裂開により光共振面を形成する
窒化物半導体レーザ素子において、上記のような課題が
生じない、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒化
物半導体レーザ素子を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の１番目の窒化物
半導体レーザ素子は、基板上にｎ型窒化物半導体層と活
性層とｐ型窒化物半導体層とが順に積層され、前記基板
裏面または前記ｎ型窒化物半導体層、およびｐ型窒化物
半導体層にそれぞれｎ電極およびｐ電極がそれぞれ積層
され、積層方向に裂開した裂開面が光共振面とされる窒
化物半導体レーザ素子において、前記ｐ電極は、前記ｐ
型窒化物半導体層の表面に積層され前記裂開面に臨む接
触部ｐ電極と、前記接触部ｐ電極に電気的に接続可能な
開口部を備える絶縁膜を介してその上面に形成され前記
裂開面よりも内側に端面を持つ主ｐ電極とから構成され
ることを特徴としたものである。

【００１８】これにより、ｐ電極を構成する接触部ｐ電
極のｐ型窒化物半導体層との接触面の端部が裂開面にあ
ることによってｐ電極とｐ型窒化物半導体層との電気的
接触を損なうことなく接触面積を保ちつつ、ｐ電極を構
成する主ｐ電極が裂開面よりも内側にあることによって
ｐ電極が裂開時に受ける衝撃を少なくすることができ、
裂開時の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれやだれ等の裂
開異常を防止して、安定したレーザ特性を持つ信頼性の
高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。

【００１９】また、本発明の２番目の窒化物半導体レー
ザ素子は、基板上にｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ型
窒化物半導体層とが順に積層され、前記基板裏面または
前記ｎ型窒化物半導体層、およびｐ型窒化物半導体層に
それぞれｎ電極およびｐ電極がそれぞれ積層され、積層
方向に裂開した裂開面が光共振面とされる窒化物半導体
レーザ素子において、前記ｐ電極は、絶縁膜を介して前
記ｐ型窒化物半導体層と電気的に接続された前記裂開面
に臨む薄膜部ｐ電極及び前記裂開面よりも内側に端面を
持つ厚膜部ｐ電極から構成されることを特徴としたもの
である。

【００２０】薄膜部ｐ電極と厚膜部ｐ電極はもともと一
体であり、かつ真空中で成膜した後、薄膜部ｐ電極をエ
ッチングしてｐ電極として一括形成するから、相互の物
理的密着性は非常に良い。また薄膜部ｐ電極と厚膜部ｐ
電極を別々に成膜した場合と比較すると相互の電気的接
触は格段に良好である。そして、ｐ電極を構成する薄膜
部ｐ電極のｐ型窒化物半導体層との接触面の端部が裂開
面にあることによってｐ電極とｐ型窒化物半導体層との
電気的接触を損なうことなく接触面積を保ちつつ、ｐ電
極を構成する厚膜部ｐ電極が裂開面よりも内側にあるこ
とによってｐ電極が裂開時に受ける衝撃を非常に少なく
することができ、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮きや剥
がれやだれ等の裂開異常を防止して、安定したレーザ特
性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得るこ
とができる。更に薄膜部ｐ電極と厚膜部ｐ電極とを一体
で成膜して一括してエッチングするので電極工程を半分
に減らすことができ、容易な製造プロセスで作成が可能
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、基板上
にｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ型窒化物半導体層と
が順に積層され、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒
化物半導体層にそれぞれｎ電極およびｐ電極がそれぞれ
積層され、積層方向の裂開面が光共振面とされる窒化物
半導体レーザ素子において、前記ｐ電極は、前記ｐ型窒
化物半導体層の表面に積層され前記裂開面に臨む接触部
ｐ電極と、前記接触部ｐ電極に電気的に接続可能な開口
部を備える絶縁膜を介してその上面に形成され前記裂開
面よりも内側に端面を持つ主ｐ電極とから構成されるこ
とを特徴とする窒化物半導体レーザ素子であり、ｐ電極
を構成する接触部ｐ電極のｐ型窒化物半導体層との接触
面の端部が裂開面にあることによってｐ電極とｐ型窒化
物半導体層との電気的接触を損なうことなく接触面積を
保ちつつ、ｐ電極を構成する主ｐ電極が裂開面よりも内
側にあることによってｐ電極が裂開時に受ける衝撃を少
なくすることができ、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮き
や剥がれやだれ等の裂開異常を防止することができる。

【００２２】請求項２に記載の発明は、前記ｐ電極が、
前記接触部ｐ電極の上面に前記主ｐ電極が積層されたも
のである請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子であ
り、接触部ｐ電極を主ｐ電極とを別々に形成することに
よって、裂開時にｐ電極が受ける衝撃を低減させること
ができる。また、接触部ｐ電極によって電流を注入する
面積を決めることができるので、レーザ素子への精度良
い電流注入を行うことができる。さらに、外部からの電
圧を面積の大きい主ｐ電極によって接触良く印可させる
ことができる。

【００２３】請求項３に記載の発明は、前記接触部ｐ電
極の厚みが、前記主ｐ電極の厚みよりも薄い請求項１ま
たは２記載の窒化物半導体レーザ素子であり、裂開時に
接触部ｐ電極が受ける衝撃は、接触部ｐ電極が主ｐ電極
と同じ厚みのときよりも少なくなり、ｐ型窒化物半導体
層との接触面積が同じでありながら、裂開時に受ける衝
撃をより小さな体積で受けることができるので、裂開時
の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれ等を防止することが
できる。また、主ｐ電極はｐ電極へワイヤーボンディン
グする際に必要な厚みとすることができるため、ワイヤ
ーボンディング時に主ｐ電極が変形することがなく、電
流を安定して伝えることができる。また接触式で外部か
らｐ電極にコンタクトをとる場合でも、主ｐ電極はそれ
に必要な面積を取ることが可能である。

【００２４】請求項４に記載の発明は、前記接触部ｐ電
極の厚みが、１０〜１０００オングストロームである請
求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
子であり、ワイヤーボンディングに必要なｐ電極の厚み
５０００オングストローム程度に対して接触面の端部の
ｐ電極の厚みが１０〜１０００オングストローム、好ま
しくは２０〜５００オングストロームであることから、
裂開時にｐ電極の端部が変形してｐ型窒化物半導体層側
に垂れ下がる、いわゆるだれが生じることがなくなる。
このような裂開異常を防止することにより、光共振面か
らのレーザ発振へ悪影響を及ぼすことがなくなる。この
接触面の端部のｐ電極の厚みが１０オングストロームよ
り小さい場合には、接触部ｐ電極とｐ型窒化物半導体層
表面間の電気抵抗が大きくなり、上面に主ｐ電極が形成
されていない箇所は、電気的にバリアが発生することに
なり、窒化物半導体系レーザでは水平方向の電流広がり
が極めて小さいため、可飽和吸収領域となったり、閾値
電圧がばらついたりしてレーザ特性が不安定になってし
まうことがある。一方、１０００オングストロームより
大きい場合には、この厚みが大きくなるにつれ、ｐ型窒
化物半導体層表面への密着力よりも接触部ｐ電極の裂開
時に受ける衝撃力が大きくなってくるので、ｐ電極の浮
きや剥がれ等を完全に防止することができなくなる。

【００２５】請求項５に記載の発明は、前記主ｐ電極の
前記裂開面側の端面が、前記裂開面から１〜５００μｍ
の範囲にある請求項１から４のいずれかに記載の窒化物
半導体レーザ素子であり、これによって、ワイヤーボン
ディングに必要な主ｐ電極の長さを保持し、安定して電
流を伝えることが可能となる。この主ｐ電極の前記裂開
面側の端面が、裂開面から１μｍより近い場合には、裂
開の位置精度がそれほど高くないことと、裂開時の衝撃
が主ｐ電極に伝わってしまうことになって裂開異常や浮
きや剥がれ等が生じることがあり、５００μｍより遠い
場合は、ワイヤーボンディングに必要な主ｐ電極の長さ
が少なくなって、ワイヤーボンディングが困難となる。

【００２６】請求項６に記載の発明は、前記絶縁膜の開
口部を前記裂開面よりも内側に形成した請求項１から５
のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子であり、こ
のように裂開時の衝撃を直接受ける裂開面よりも内側の
絶縁膜上に、主ｐ電極との電気的な接触を保つための開
口部を形成することにより、接触部ｐ電極が裂開時の衝
撃で浮いたり、剥がれたりすることを更に防止すること
ができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、前記接触部ｐ電
極上のうち前記主ｐ電極の端面よりも外側の部分の少な
くとも一部が絶縁膜で覆われた請求項１から６のいずれ
かに記載の窒化物半導体レーザ素子としたものであり、
裂開時の衝撃を受ける接触部ｐ電極が絶縁膜によってｐ
型窒化物半導体層側に押さえ込まれるので浮いたり、剥
がれたりするのを更に防止することができる。

【００２８】請求項８に記載の発明は、前記裂開面側の
ｎ電極端面が、前記裂開面よりも内側となるように形成
された請求項１から７のいずれかに記載の窒化物半導体
レーザ素子としたものであり、裂開時にｎ電極に直接衝
撃が伝わることがなくなるため、ｎ電極が浮いたり、剥
がれたりするのを防止することができる。

【００２９】請求項９に記載の発明は、前記裂開面側の
ｎ電極端面と前記裂開面との間に、前記ｎ型窒化物半導
体層の一部または全部が除去された割溝形成用切欠部が
形成された請求項８記載の窒化物半導体レーザ素子とし
たものであり、裂開したい光共振面の面積を減らすこと
ができるので、精度良く光共振面を作成できる。また裂
開時にｎ電極に伝わる衝撃が少なくなるため、裂開時に
ｎ電極が浮いたり、剥がれたりするのをさらに防止する
ことができる。

【００３０】請求項１０に記載の発明は、基板上にｎ型
窒化物半導体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とが順に
積層され、前記基板裏面または前記ｎ型窒化物半導体
層、およびｐ型窒化物半導体層にそれぞれｎ電極および
ｐ電極がそれぞれ積層され、積層方向に裂開した裂開面
が光共振面とされる窒化物半導体レーザ素子において、
前記ｐ電極は、絶縁膜を介して前記ｐ型窒化物半導体層
と電気的に接続された前記裂開面に臨む薄膜部ｐ電極及
び前記裂開面よりも内側に端面を持つ厚膜部ｐ電極から
構成されることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子で
あり、ｐ電極を構成する薄膜部ｐ電極のｐ型窒化物半導
体層との接触面の端部が裂開面にあることによってｐ電
極とｐ型窒化物半導体層との電気的接触を損なうことな
く接触面積を保ちつつ、ｐ電極を構成する厚膜部ｐ電極
が裂開面よりも内側にあることによってｐ電極が裂開時
に受ける衝撃を非常に少なくすることができ、裂開時の
衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれやだれ等の裂開異常を
防止して、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒化
物半導体レーザ素子を得ることができる。

【００３１】請求項１１に記載の発明は、前記ｐ電極
が、前記ｐ電極の前記裂開面に臨む部分をエッチングし
て形成される薄膜部ｐ電極と、前記裂開面よりも内側に
端面を持つ厚膜部ｐ電極とから構成されている請求項１
０記載の窒化物半導体レーザ素子である。裂開時に薄膜
部ｐ電極が受ける衝撃は、薄膜部ｐ電極をエッチングし
ないときに比べて少なくなり、ｐ型窒化物半導体層との
接触面積が同じでありながら、裂開時に受ける衝撃をよ
り小さな体積で受けることができるので裂開時の衝撃に
よるｐ電極の浮きや剥がれやだれ等の裂開異常を防止す
ることができる。また、もともと一体である薄膜部ｐ電
極と厚膜部ｐ電極は真空中で成膜された後、薄膜部ｐ電
極をエッチングしてｐ電極として一括形成するから、相
互の物理的密着性は非常に良いため、裂開時に薄膜部ｐ
電極が受ける衝撃を膜厚の厚い厚膜部ｐ電極に迅速かつ
自然に伝達して急速に緩和することができる。また厚膜
部ｐ電極は、ｐ電極へワイヤーボンディングする際に必
要な厚みとすることができるため、ワイヤーボンディン
グ時に厚膜部ｐ電極が変形することがなく、電流を安定
して伝えることができる。また接触式で外部からｐ電極
にコンタクトをとる場合でも、厚膜部ｐ電極はそれに必
要な面積を取ることが可能である。また更に薄膜部ｐ電
極と厚膜部ｐ電極はもともと一体であるので相互の電気
的接触は格段に良好である。

【００３２】請求項１２に記載の発明は、前記薄膜部ｐ
電極の厚みが、１０〜１０００オングストロームである
請求項１０または１１記載の窒化物半導体レーザ素子と
したものであり、ワイヤーボンディングに必要なｐ電極
の厚み５０００オングストローム程度に対して接触面の
端部のｐ電極の厚みが１０〜１０００オングストロー
ム、好ましくは２０〜５００オングストロームであるこ
とから、裂開時にｐ電極の端部が変形してｐ型窒化物半
導体層側に垂れ下がる、いわゆるだれが生じることがな
くなる。このような裂開異常を防止することにより、光
共振面からのレーザ発振へ悪影響を及ぼすことがなくな
る。この接触面の端部のｐ電極の厚みが１０オングスト
ロームより小さい場合には、薄膜部ｐ電極とｐ型窒化物
半導体層表面間の電気抵抗が大きくなり、上面に厚膜部
ｐ電極が形成されていない箇所は、電気的にバリアが発
生することになり、窒化物半導体系レーザでは水平方向
の電流広がりが極めて小さいため、可飽和吸収領域とな
ったり、閾値電圧がばらついたりしてレーザ特性が不安
定になってしまうことがある。一方、１０００オングス
トロームより大きい場合には、この厚みが大きくなるに
つれ、ｐ型窒化物半導体層表面への密着力よりも薄膜部
ｐ電極の裂開時に受ける衝撃力が大きくなってくるの
で、ｐ電極の浮きや剥がれ等を完全に防止することがで
きなくなる。

【００３３】請求項１３に記載の発明は、前記厚膜部ｐ
電極の前記裂開面側の端面が、前記裂開面から１〜５０
０μｍの範囲にある請求項１０から１２のいずれかに記
載の窒化物半導体レーザ素子である。これによって、ワ
イヤーボンディングに必要な厚膜部ｐ電極の長さを保持
し、安定して電流を伝えることが可能となる。この厚膜
部ｐ電極の前記裂開面側の端面が、裂開面から１μｍよ
り近い場合には、裂開の位置精度がそれほど高くないこ
とと、裂開時の衝撃が厚膜部ｐ電極に伝わってしまうこ
とになって裂開異常や浮きや剥がれ等が生じることがあ
り、５００μｍより遠い場合は、ワイヤーボンディング
に必要な厚膜部ｐ電極の長さが少なくなって、ワイヤー
ボンディングが困難となる。

【００３４】（実施の形態１）図１は本発明の第１実施
の形態における窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図、
図２は図１の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側から
みた正面図である。

【００３５】図に示すように、本発明の第１実施の形態
における窒化物半導体レーザ素子は、基板１上にｎ型窒
化物半導体層２、活性層３、およびｐ型窒化物半導体層
４が順に積層され、積層方向の裂開面Ｓが光共振面とさ
れ、活性層３より発光する帯状のレーザ共振器を構成し
ている。

【００３６】ｐ型窒化物半導体層４上面には、ＳｉＯ₂
よりなる絶縁膜５を形成し、さらに、ｐ型窒化物半導体
層４、活性層３、およびｎ型窒化物半導体層２の一部を
エッチングしてｎ型窒化物半導体層２を露出させてあ
る。

【００３７】ｐ型窒化物半導体層４上の絶縁膜５は、活
性層３に電流を狭窄して注入するために帯状に除去さ
れ、露出させたｐ型窒化物半導体層４の表面上にＮｉと
Ａｕの積層構造からなる接触部ｐ電極６が配置されてい
る。または、ｐ型窒化物半導体層４の表面上にＮｉとＡ
ｕの積層構造からなる接触部ｐ電極６を帯状に配置した
後、絶縁膜５を成膜し接触部ｐ電極６上の絶縁膜５を帯
状に除去してもよい。それからＴｉとＡｕの積層構造か
らなる主ｐ電極７を配置する。同様に、ｎ型窒化物半導
体層２の上面にはＴｉとＡｕの積層構造からなるｎ電極
８が配置されている。

【００３８】ｐ電極は、露出させたｐ型窒化物半導体層
４の表面に積層され裂開面Ｓに臨む接触部ｐ電極６と、
その上面に形成され裂開面Ｓよりも１〜５００μｍ程度
内側に端面７ａを持つ主ｐ電極７から構成される。

【００３９】このように、ｐ電極を構成する接触部ｐ電
極６とｐ型窒化物半導体層４との接触面が裂開面Ｓまで
あることによって、ｐ電極とｐ型窒化物半導体層４との
接触面積が保たれ、電流を安定して伝わらせることが可
能となる。また、ｐ電極を構成する主ｐ電極７の裂開面
Ｓ側の端面７ａが裂開面Ｓよりも内側に形成されること
によって、ｐ電極が裂開時に受ける衝撃を少なくするこ
とができ、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれ等
を防止することができる。

【００４０】また、接触部ｐ電極６の厚みは、主ｐ電極
７の厚みよりも薄くなるように、主ｐ電極７の厚み５０
００オングストローム程度に対して１００〜２００オン
グストローム程度となるようにしている。

【００４１】このように、裂開面Ｓまで形成された接触
部ｐ電極６の厚みを主ｐ電極７の厚みよりも薄くするこ
とによって、裂開時に接触部ｐ電極６が受ける衝撃は、
接触部ｐ電極６が主ｐ電極７と同じ厚みのときよりも少
なくなり、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれ等
を防止することができる。また、裂開時に接触部ｐ電極
６の端部が変形してｐ型窒化物半導体層側に垂れ下が
る、いわゆるだれが生じることがないため、光共振面か
らのレーザ発振に悪影響を及ぼすことがない。

【００４２】一方、主ｐ電極７は裂開時の衝撃の影響を
受けることがなく、主ｐ電極７へワイヤーボンディング
する際に必要な厚みの５０００オングストローム程度と
することができるため、ワイヤーボンディング時に主ｐ
電極７が変形することがなく、電流を安定して伝えるこ
とができる。

【００４３】以上のように、ｐ電極が裂開時に受ける衝
撃を少なくすることによって、裂開時の衝撃によるｐ電
極の浮きや剥がれ等を防止することができ、電流の過飽
和領域が発生しなくなるため、閾値が上昇したり、不安
定になったりすることがなくなる。したがって、レーザ
発振時の閾値電圧を低くすることができ、発熱量が少な
く室温での連続発振が可能な安定したレーザ特性を持つ
信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができ
る。

【００４４】なお、本実施の形態１においては、ｎ電極
８がｎ型窒化物半導体層２の上面に配置されているが、
基板１を窒化物半導体そのもので作製し、ｎ電極８を基
板１の裏面に設けておくことも可能である。

【００４５】（実施の形態２）図３は本発明の第２実施
の形態における窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図、
図４は図３の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側から
みた正面図である。

【００４６】本発明の第２実施の形態における窒化物半
導体レーザ素子は、その主な部分は第１実施の形態と同
様の構造であるが、ｎ電極８の裂開面Ｓ側の端面８ａ
を、あらかじめ裂開面Ｓとなる位置より内側に形成した
ものである。

【００４７】裂開により光共振面を形成する際に、光共
振面として裂開したいライン上にｎ電極８が存在してい
ると、裂開時の衝撃をｎ電極８が受けてしまい、浮きや
剥がれを生じたりするのであるが、このように、あらか
じめ裂開面Ｓとなる位置より内側に形成するようにする
とｎ電極８が受ける衝撃が少なくなり、浮きや剥がれが
生じにくくなり、窒化物半導体系レーザでは水平方向の
電流広がりが極めて小さいため、浮きや剥がれが原因と
なる電流の可飽和吸収領域が発生しないため、閾値が上
昇したり、不安定になったりすることがない。すなわ
ち、レーザ発振時の閾値電圧を低くして、発熱量が少な
く室温での連続発振が可能な信頼性の高い窒化物半導体
素子が得られるようになる。

【００４８】ｎ電極は裂開面Ｓより内側に形成すると、
電流が流れ込む面積が減少して抵抗が高くなりがちなの
であるが、ｎ電極８は、ｐ電極よりも比較的面積が大き
いため、裂開面Ｓより内側に形成しても、閾値が上昇し
たり、不安定になったりする影響は少なく、むしろｎ電
極８の浮きや剥がれが少ないことによる高信頼性の窒化
物半導体レーザ素子が得られることになる。

【００４９】（実施の形態３）図５は本発明の第３実施
の形態における窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図、
図６は図５の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側から
みた正面図である。

【００５０】本発明の第３実施の形態における窒化物半
導体レーザ素子は、その主な部分は第１実施の形態と同
様の構造であるが、ｎ電極８の裂開面Ｓ側の端面８ａ
を、あらかじめ裂開面Ｓとなる位置より内側に形成した
のち、ｎ型窒化物半導体層２の一部または全部が除去さ
れた割溝形成用切欠部９を形成する。

【００５１】裂開により光共振面を形成する際に、光共
振面として裂開したいライン上にｎ電極８が存在してい
ると、裂開時の衝撃をｎ電極８が受けてしまい、浮きや
剥がれを生じたりするのであるが、このように、あらか
じめ裂開面Ｓとなる位置より内側に形成し、さらに裂開
面Ｓとｎ電極８の裂開面Ｓ側の端面８ａとの間に、ｎ型
窒化物半導体層２の一部または全部が除去された割溝形
成用切欠部９を形成してから裂開するようにすると裂開
時の衝撃の影響を全く受けなくなるため、ｎ電極８は浮
いたり剥がれたりすることが全くなくなり、電流の可飽
和吸収領域が発生しないため、閾値が上昇したり、不安
定になったりすることがなくなる。すなわち、レーザ発
振時の閾値電圧を低くして、発熱量が少なく室温での連
続発振が可能な信頼性の高い窒化物半導体素子が得られ
る。

【００５２】（実施の形態４）図７は本発明の第４実施
の形態における窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図、
図８は図７のレーザ共振器長手方向の中央部の断面図で
ある。

【００５３】本発明の第４実施の形態における窒化物半
導体レーザ素子は、その主な部分は第１実施の形態と同
様の構造であるが、ｐ電極は、ｐ型窒化物半導体層４の
表面に積層され裂開面Ｓに臨む接触部ｐ電極６と、接触
部ｐ電極６に電気的に接続可能な開口部を備える絶縁膜
を介してその上面に形成され裂開面Ｓよりも内側に端面
を持つ主ｐ電極とから構成されている。

【００５４】このように、ｐ型窒化物半導体層の表面に
積層され裂開面Ｓに臨む接触部ｐ電極と、接触部ｐ電極
６に電気的に接続可能な開口部を備える絶縁膜を介して
その上面に形成され裂開面よりも内側に端面を持つ主ｐ
電極７とからｐ電極を構成することにより、裂開時の衝
撃を受ける接触部ｐ電極６がこの絶縁膜５によって押さ
え込まれることになり、接触部ｐ電極６が裂開時の衝撃
で浮いたり、剥がれたりすることをさらに防止すること
ができるようになる。すなわち、電流の可飽和吸収領域
が発生しなくなるため、閾値が上昇したり、不安定にな
ったりすることがなくなる。これによって、室温のみな
らず８０℃を超えるような高温動作環境にあってもしき
い値の温度変化量を一定範囲内に収めることができ、光
ディスクなど種々の情報機器用の光源として十分な信頼
性を確保することができる。

【００５５】（実施の形態５）図９は本発明の第５実施
の形態における窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図、
図１０は図９の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側か
らみた正面図である。

【００５６】図に示すように、本発明の第５実施の形態
における窒化物半導体レーザ素子は、基板１上にｎ型窒
化物半導体層２、活性層３、およびｐ型窒化物半導体層
４が順に積層され、積層方向の裂開面Ｓが光共振面とさ
れ、活性層３より発光する帯状のレーザ共振器を構成し
ている。

【００５７】ｐ型窒化物半導体層４上面には、ＳｉＯ₂
よりなる絶縁膜５を形成し、さらに、ｐ型窒化物半導体
層４、活性層３、およびｎ型窒化物半導体層２の一部を
エッチングしてｎ型窒化物半導体層２を露出させてあ
る。

【００５８】ｐ型窒化物半導体層４上の絶縁膜５は、活
性層３に電流を狭窄して注入するために帯状に除去さ
れ、露出させたｐ型窒化物半導体層４の表面上にＮｉと
Ａｕの積層構造からなる厚膜部ｐ電極１０が配置され
る。それから厚膜部ｐ電極１０はエッチングにより、端
面１０ａを持ちＮｉとＡｕの積層構造からなる厚膜部ｐ
電極１０と、ＮｉまたはＮｉとＡｕの積層構造からなる
薄膜部ｐ電極１０ｂとに区分される。

【００５９】すなわち、ｐ電極は、露出させたｐ型窒化
物半導体層４の表面に積層され裂開面Ｓに臨む薄膜部ｐ
電極１０ｂと、その上面に形成され裂開面Ｓよりも１〜
５００μｍ程度内側に端面１０ａを持つ厚膜部ｐ電極１
０から構成される。

【００６０】このように、ｐ電極を構成する薄膜部ｐ電
極１０ｂとｐ型窒化物半導体層４との接触面が裂開面Ｓ
まであることによって、ｐ電極とｐ型窒化物半導体層４
との接触面積が保たれ、電流を安定して伝わらせること
が可能となる。一方、ｐ電極を構成する厚膜部ｐ電極１
０の裂開面Ｓ側の端面１０ａが裂開面Ｓよりも内側に形
成されることによって、ｐ電極が裂開時に受ける衝撃を
少なくすることができ、裂開時の衝撃によるｐ電極の浮
きや剥がれ等を防止することができる。

【００６１】また、薄膜部ｐ電極１０ｂの厚みは、厚膜
部ｐ電極１０の厚みよりも薄くなるように、厚膜部ｐ電
極１０の厚み５０００オングストローム程度に対して１
００〜２００オングストローム程度となるようにしてい
る。

【００６２】このように、裂開面Ｓまで形成された薄膜
部ｐ電極１０ｂの厚みを厚膜部ｐ電極１０の厚みよりも
薄くすることによって、薄膜部ｐ電極１０ｂをエッチン
グしないときに比べて少なくなり、ｐ型窒化物半導体層
４との接触面積が同じでありながら、裂開時に受ける衝
撃をより小さな体積で受けることができるので、裂開時
の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれやだれ等の裂開異常
を防止することができる。またもともと一体である薄膜
部ｐ電極１０ｂと厚膜部ｐ電極１０は真空中で成膜され
た後、薄膜部ｐ電極１０ｂをエッチングしてｐ電極とし
て一括形成するから、相互の物理的密着性は非常に良い
ため裂開時に薄膜部ｐ電極１０ｂが受ける衝撃を、膜厚
の厚い厚膜部ｐ電極１０に迅速かつ自然に伝達して急速
に緩和することができる。

【００６３】したがって、裂開時に薄膜部ｐ電極１０ｂ
の端部が変形してｐ型窒化物半導体層４側に垂れ下が
る、いわゆるだれが生じることがないため、光共振面か
らのレーザ発振に悪影響を及ぼすことがない。

【００６４】また厚膜部ｐ電極１０は、ｐ電極へワイヤ
ーボンディングする際に必要な厚みの５０００オングス
トローム程度とすることができるため、ワイヤーボンデ
ィング時に厚膜部ｐ電極１０が変形することがなく、電
流を安定して伝えることができる。また接触式で外部か
らｐ電極にコンタクトをとる場合でも、厚膜部ｐ電極１
０はそれに必要な面積を取ることが可能である。また更
に薄膜部ｐ電極１０ｂと厚膜部ｐ電極１０はもともと一
体であるので相互の電気的接触は格段に良好である。

【００６５】以上のように、ｐ電極が裂開時に受ける衝
撃を少なくすることによって、裂開時の衝撃によるｐ電
極の浮きや剥がれ等を防止することができ、電流の過飽
和領域が発生しなくなるため、閾値が上昇したり、不安
定になったりすることがなくなる。したがって、レーザ
発振時の閾値電圧を低くすることができ、発熱量が少な
く室温での連続発振が可能な安定したレーザ特性を持つ
信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができ
る。

【００６６】なお、本実施の形態５においては、ｎ電極
８がｎ型窒化物半導体層２の上面に配置されているが、
基板１を窒化物半導体そのもので作製し、ｎ電極８を基
板１の裏面に設けておくことも可能である。

【００６７】

【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。

【００６８】本実施例は、有機金属気相成長法を用いて
成長した窒化ガリウム系半導体層により作製される窒化
物半導体レーザ素子を示すものである。

【００６９】（実施例１）本実施例を図１および図２を
参照しながら説明する。

【００７０】まず、基板表面がＣ面であって表面を鏡面
に仕上げたサファイア等の基板１を反応管内の基板ホル
ダーに載置した後、基板１の表面温度を１１００℃に１
０分間保ち、水素ガスを流しながら基板１を加熱するこ
とにより、基板１の表面に付着している有機物の汚れや
水分を取り除くクリーニングを行う。

【００７１】次に、基板１の表面温度を６００℃まで降
下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスを１０リット
ル／分、アンモニアを５リットル／分、トリメチルアル
ミニウム（以下、「ＴＭＡ」と記す）を含むＴＭＡ用の
キャリアガスを２０ｃｃ／分で流しながら、ＡｌＮから
なるバッファ層であるｎ型窒化物半導体層２を２５ｎｍ
の厚さとなるように成長させる。その後、ＴＭＡのキャ
リアガスの供給を止めて１０５０℃まで昇温させた後、
主キャリアガスとして、窒素ガスを９リットル／分、水
素ガスを０．９５リットル／分で流しながら、新たにト
リメチルガリウム（以下、「ＴＭＧ」と記す）用のキャ
リアガスを４ｃｃ／分、Ｓｉ源である１０ｐｐｍのＳｉ
Ｈ₄（モノシラン）ガスを１０ｃｃ／分で流しながら６
０分間成長させて、ＳｉをドープしたＧａＮからなる第
１のｎ型層を２μｍの厚さで成長させる。このとき、第
１のｎ型層のキャリア濃度は１×１０１８ｃｍ^-3とす
る。

【００７２】第１のｎ型層の成長後、引き続いて主キャ
リアガスとＴＭＧ用のキャリアガスとをそのままの流量
で流しながら、ＳｉＨ₄ガスの流量のみを５０ｃｃ／分
に変更して６分間流して、ＳｉをドープしたＧａＮから
なる第２のｎ型層を０．２μｍの厚さで成長させる。こ
のとき、第２のｎ型層のキャリア濃度は５×１０１８ｃ
ｍ^-3とする。

【００７３】第１のｎ型層と第２のｎ型層でｎ型窒化物
半導体層２が形成される。

【００７４】ｎ型窒化物半導体層２を成長形成後、ＴＭ
Ｇ用のキャリアガスとＳｉＨ₄ガスを止め、基板１の表
面温度を７５０℃まで降下させ、新たに主キャリアガス
として窒素ガスを１０リットル／分、ＴＭＧ用のキャリ
アガスを２ｃｃ／分、トリメチルインジウム（以下、
「ＴＭＩ」と記す）用のキャリアガスを２００ｃｃ／分
で流しながら３０秒間成長させて、ノンドープのＩｎＧ
ａＮからなる活性層３を６ｎｍの厚さで成長させる。

【００７５】さらに、活性層３の成膜後、ＴＭＩ用のキ
ャリアガスとＴＭＧ用のキャリアガスを止め、基板１の
表面温度を１０５０℃まで上昇させ、新たに主キャリア
ガスとして窒素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．
９４リットル／分、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／
分、ＴＭＡ用のキャリアガスを６ｃｃ／分、Ｍｇ源であ
るビスシクロペンタジエニルマグネシウム（以下、「Ｃ
ｐ₂Ｍｇ」と記す）用のキャリアガスを５０ｃｃ／分で
流しながら４分間成長させて、ＭｇをドープしたＡｌＧ
ａＮからなる第１のｐ型層を０．１μｍの厚さで成長さ
せる。

【００７６】引き続き、ＴＭＡ用のキャリアガスのみを
止め、１０５０℃にて、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９０リットル
／分と、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／分、Ｃｐ₂
Ｍｇ用のキャリアガスを１００ｃｃ／分で流しながら３
分間成長させ、ＭｇをドープしたＧａＮからなる第２の
ｐ型層を０．１μｍの厚さで成長させる。

【００７７】この第１のｐ型層と第２のｐ型層でｐ型窒
化物半導体層４が形成される。

【００７８】そして、ｐ型窒化物半導体層４成長後に
は、原料ガスであるＴＭＧ用のキャリアガスとアンモニ
アを止め、窒素ガスと水素ガスをそのままの流量で流し
ながら室温まで冷却した後、ウエハを反応管から取り出
す。

【００７９】このようにして形成した窒化ガリウム系化
合物半導体からなる量子井戸構造を含む積層構造に対し
て、その表面上にＳｉＯ₂膜からなる絶縁膜５をプラズ
マＣＶＤ法により堆積させる。絶縁膜５の成膜条件は、
基板温度を３５０℃とし、酸素ガスを４ｃｃ／分、テト
ラエチルオルソシリケートを１００ｃｃ／分で流しなが
ら、ＲＦパワー２５０Ｗで３０分成膜し、１μｍの厚さ
のＳｉＯ₂膜を形成する。

【００８０】次に、このように形成したウェハにレーザ
構造を形成し、窒化物半導体レーザ素子を作製する。

【００８１】まず、窒化物半導体層を所望のパターンで
形成する方法として、まず除去する部分の絶縁膜５をバ
ッファードフッ酸等のウェットエッチャントにより除去
し、所定の形状のマスクを形成する。その後、化学的異
方性のドライエッチングによりｐ型窒化物半導体層４、
活性層３、およびｎ型窒化物半導体層２の一部を除去
し、基板にほぼ平行な平面を露出させる。

【００８２】それから、活性層３に電流を狭窄して注入
するために、ｐ型窒化物半導体層４上の絶縁膜５を帯状
に除去する。絶縁膜５の除去は、所定のストライプ形状
のマスクを形成し、バッファードフッ酸等のウェットエ
ッチャントにより行う。まず、レジストを塗付し、接触
部ｐ電極６を成膜したい領域にレジストが残らないよう
にパターンニングする。次に、ＮｉとＡｕの積層構造か
らなる接触部ｐ電極６を蒸着法により連続成膜した後、
溶剤でレジストを除去するとレジスト上の接触部ｐ電極
６は同時に除去され、所望のパターンの接触部ｐ電極６
が残る。それから、再度レジストを塗付し、主ｐ電極７
を成膜したい領域にレジストが残らないようにパターン
ニングする。さらに、ＴｉとＡｕの積層構造からなる主
ｐ電極７を蒸着法により連続成膜した後、溶剤でレジス
トを除去するとレジスト上の主ｐ電極７は同時に除去さ
れ、所望のパターンの主ｐ電極７が残る。

【００８３】次に、ｎ電極８を露出させたｎ型窒化物半
導体層２上に形成する。このとき、ｎ電極８の厚みは３
０００〜５０００オングストロームとなるようにする。
ｎ電極８はＴｉとＡｕの積層構造となるように蒸着法で
形成する。

【００８４】この後、基板１の裏面を研磨して５０μｍ
にまで薄くする。研磨後、窒化物半導体レーザ構造が形
成されたウェハをレーザ素子に分割する。

【００８５】まず、スクライブ装置を用いてｐ型窒化物
半導体層４上に形成した帯状のパターンのストライプ方
向に対して垂直方向に第１の割溝を形成する。第１の割
溝は溝幅５μｍ、溝深さ１μｍ程度である。この第１の
割溝に沿って、第１の割溝の反対側からブレーキング装
置を用いてウェハを圧し割る。このようにして形成した
端面をレーザ素子の光共振面とする。第１の割溝は平行
方向に６００μｍピッチで形成してレーザ素子の共振器
長を６００μｍとする。

【００８６】次に、ｐ型窒化物半導体層４上に形成した
帯状のパターンに対して平行な方向に、レーザ素子単体
に分割できるように４００μｍピッチでスクライブ装置
を用いて第２の割溝を形成する。この割溝に沿って割り
溝の反対側からブレーキング装置を用いて圧し割り、窒
化物半導体レーザ素子を作製する。これにより６００μ
ｍ×４００μｍサイズの窒化物半導体レーザ素子が作製
される。

【００８７】このとき、接触部ｐ電極６は光共振面に全
くだれていなかった。この窒化物半導体レーザ素子をヒ
ートシンクに設置し、室温で通電を行いレーザ発振を試
みたところ、同一ウエハから得られたレーザ素子の８０
％以上について、閾値電流１００〜２００ｍＡ、ばらつ
き±１０％以内の収率で、発振波長４１０ｎｍのレーザ
発振が確認された。

【００８８】（実施例２）実施例１と同様の手順によ
り、第２実施の形態において説明した図３および図４に
示す窒化物半導体レーザ素子を作製する。但し、ｎ電極
８は光共振面から２０μｍ内側となるように形成する。

【００８９】この窒化物半導体レーザ素子の光共振面を
裂開法で形成しても、ｎ電極８の浮きはほとんど確認さ
れず、剥離は全くなかった。

【００９０】この窒化物半導体レーザ素子をヒートシン
クに設置し、室温で通電を行いレーザ発振を試みたとこ
ろ、同一ウエハから得られたレーザ素子の８５％以上に
ついて、閾値電流１００〜２００ｍＡ、ばらつき±１０
％以内の収率で、発振波長４１０ｎｍのレーザ発振が確
認された。

【００９１】（実施例３）実施例１と同様の手順によ
り、第３実施の形態において説明した図５および図６に
示す窒化物半導体レーザ素子を作製する。但し、ｎ型窒
化物半導体層２に設けた割溝形成用切欠部９の深さは
１．５〜２．０μｍとなるように形成する。

【００９２】この窒化物半導体レーザ素子の光共振面を
裂開法で形成しても、ｎ電極の浮きは全く確認されず、
剥離も全くなかった。

【００９３】この窒化物半導体レーザ素子をヒートシン
クに設置し、室温で通電を行いレーザ発振を試みたとこ
ろ、同一ウエハから得られたレーザ素子の８０％以上に
ついて、閾値電流１００〜２００ｍＡ、ばらつき±１０
％以内の収率で、発振波長４１０ｎｍのレーザ発振が確
認された。

【００９４】（実施例４）実施例１と同様の手順によ
り、第４実施の形態において説明した図７および図８に
示す窒化物半導体レーザ素子を作製する。但し、接触部
ｐ電極６を形成した後は次のように作製する。

【００９５】まず、接触部ｐ電極６全体を覆うように絶
縁膜５を成膜する。それからレジストを塗付し、主ｐ電
極７を成膜したい領域にレジストが残らないようにパタ
ーンニングする。次に、接触部ｐ電極６と主ｐ電極７が
コンタクトする領域をあけるために、絶縁膜５をフッ酸
等のウエットエッチャントでエッチングする。または、
ドライエッチングを行ってもよい。さらに、ＴｉとＡｕ
の積層構造からなる主ｐ電極７を蒸着法により連続成膜
した後、溶剤でレジストを除去するとレジスト上の主ｐ
電極７は同時に除去され、図７および図８に示す窒化物
半導体レーザ素子が得られる。

【００９６】この窒化物半導体レーザ素子をヒートシン
クに設置し、室温で通電を行いレーザ発振を試みたとこ
ろ、同一ウエハから得られたレーザ素子の９０％以上に
ついて、閾値電流１００〜２００ｍＡ、ばらつき±１０
％以内の収率で、発振波長４１０ｎｍのレーザ発振が確
認された。

【００９７】（実施例５）実施例１と同様の手順によ
り、第５実施の形態において説明した図９および図１０
に示す窒化物半導体レーザ素子を作製する。但し、窒化
物半導体層をストライプ状にエッチングした後、露出さ
せたｐ型窒化物半導体層４の表面上にＮｉとＡｕの積層
構造からなる厚膜部ｐ電極１０が配置される。それか
ら、厚膜部ｐ電極１０はエッチングにより、端面１０ａ
を持ちＮｉとＡｕの積層構造からなる厚膜部ｐ電極１０
と、ＮｉまたはＮｉとＡｕの積層構造からなる薄膜部ｐ
電極１０ｂとに区分される。

【００９８】このとき、薄膜部ｐ電極１０ｂは光共振面
に全くだれていなかった。この窒化物半導体レーザ素子
をヒートシンクに設置し、室温で通電を行いレーザ発振
を試みたところ、同一ウエハから得られたレーザ素子の
９０％以上について、閾値電流８０〜９０ｍＡ、ばらつ
き±１０％以内の収率で、発振波長４１０ｎｍのレーザ
発振が確認された。

【００９９】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏するこ
とができる。

【０１００】（１）請求項１記載の発明によって、ｐ電
極が裂開時に受ける衝撃を少なくして、裂開時の衝撃に
よるｐ電極の浮きや剥がれ等を防止することができる。
窒化物半導体系レーザでは水平方向の電流広がりが極め
て小さいため、浮きや剥がれを防止することにより電流
の可飽和吸収領域が発生しなくなるため、閾値が変動し
て高くなったり、ヒステリシス特性を持ったりしてばら
つくような不安定なレーザ特性がなくなる。したがっ
て、レーザ発振時の閾値電圧を低くすることができ、発
熱量が少なく室温での連続発振が可能な安定したレーザ
特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得る
ことができる。

【０１０１】（２）請求項２記載の発明によって、裂開
時にｐ電極が受ける衝撃は接触部ｐ電極に吸収させ、ｐ
型窒化物半導体層からの電流は接触部ｐ電極を介して主
ｐ電極へと伝わらせることができるようになり、安定し
た電流によって安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い
窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。

【０１０２】（３）請求項３記載の発明によって、裂開
時に接触部ｐ電極が受ける衝撃は、接触部ｐ電極が主ｐ
電極と同じ厚みのときよりも少なくなり、裂開時の衝撃
によるｐ電極の浮きや剥がれ等を防止することができ
る。また、主ｐ電極はｐ電極へワイヤーボンディングす
る際に必要な厚みとすることができるため、ワイヤーボ
ンディング時に主ｐ電極が変形することがなく、電流を
安定して伝えることができるようになり、安定したレー
ザ特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得
ることができる。

【０１０３】（４）請求項４記載の発明によって、裂開
時にだれが生じることがなくなるため、光共振面からの
レーザ発信に悪影響を及ぼすことがなく、安定したレー
ザ特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得
ることができる。

【０１０４】（５）請求項５記載の発明によって、ワイ
ヤーボンディングに必要な主ｐ電極の長さを保持し、安
定して電流を伝えることが可能となり、安定したレーザ
特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得る
ことができる。

【０１０５】（６）請求項６記載の発明によって、絶縁
膜の開口部を前記裂開面よりも内側に形成することによ
り、接触部ｐ電極が裂開時の衝撃で浮いたり、剥がれた
りすることを更に防止することができる。

【０１０６】（７）請求項７記載の発明によって、裂開
時の衝撃を受ける接触部ｐ電極の少なくとも一部を絶縁
膜で覆って押さえ込むことにより、接触部ｐ電極が裂開
時の衝撃で浮いたり、剥がれたりすることをさらに防止
することができ、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高
い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。

【０１０７】（８）請求項８記載の発明によって、裂開
時にｎ電極に直接衝撃が伝わることがなくなるため、裂
開時にｎ電極が浮いたり、剥がれたりするのを防止する
ことができ、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒
化物半導体レーザ素子を得ることができる。

【０１０８】（９）請求項９記載の発明によって、裂開
時にｎ電極に伝わる衝撃が少なくなるため、裂開時にｎ
電極が浮いたり、剥がれたりするのをさらに防止するこ
とができ、安定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒化
物半導体レーザ素子を得ることができる。

【０１０９】（１０）請求項１０記載の発明によって、
ｐ電極が裂開時に受ける衝撃を少なくして、裂開時の衝
撃によるｐ電極の浮きや剥がれ等を防止することができ
る。窒化物半導体系レーザでは水平方向の電流広がりが
極めて小さいため、こうすることより電流の可飽和吸収
領域が発生しなくなるため、閾値が変動して高くなった
り、ヒステリシス特性を持ったりしてばらつくような不
安定なレーザ特性がなくなる。したがって、レーザ発振
時の閾値電圧を低くすることができ、発熱量が少なく室
温での連続発振が可能な安定したレーザ特性を持つ信頼
性の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。

【０１１０】（１１）請求項１１に記載の発明によっ
て、裂開時に薄膜部ｐ電極が受ける衝撃は、薄膜部ｐ電
極をエッチングしないときに比べて少なくなり、裂開時
の衝撃によるｐ電極の浮きや剥がれやだれ等の裂開異常
を防止することができる。またもともと一体である薄膜
部ｐ電極と厚膜部ｐ電極は相互の物理的密着性は非常に
良いため、裂開時に薄膜部ｐ電極が受ける衝撃を、膜厚
の厚い厚膜部ｐ電極に迅速かつ自然に伝達して急速に緩
和することができるので、安定したレーザ特性を持つ信
頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができ
る。

【０１１１】（１２）請求項１２に記載の発明によっ
て、ワイヤーボンディングに必要なｐ電極の厚みに対し
て接触面の端部のｐ電極の厚みが薄いことから、裂開時
にｐ電極の端部が変形してｐ型窒化物半導体層側に垂れ
下がる、いわゆるだれが生じることがなくなる。また、
厚膜部ｐ電極はｐ電極へワイヤーボンディングする際に
必要な厚みとすることができるため、ワイヤーボンディ
ング時に厚膜部ｐ電極が変形することがなく、電流を安
定して伝えることができるようになり、安定したレーザ
特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レーザ素子を得る
ことができる。

【０１１２】（１３）請求項１３に記載の発明によっ
て、ワイヤーボンディングに必要な厚膜部ｐ電極の長さ
を保持し、安定して電流を伝えることが可能となり、安
定したレーザ特性を持つ信頼性の高い窒化物半導体レー
ザ素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態における窒化物半導体
レーザ素子を示す斜視図

【図２】図１の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側か
らみた正面図

【図３】本発明の第２実施の形態における窒化物半導体
レーザ素子を示す斜視図

【図４】図３の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側か
らみた正面図

【図５】本発明の第３実施の形態における窒化物半導体
レーザ素子を示す斜視図

【図６】図５の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側か
らみた正面図

【図７】本発明の第４実施の形態における窒化物半導体
レーザ素子を示す斜視図

【図８】図７のレーザ共振器長手方向の中央部の断面図

【図９】本発明の第５実施の形態における窒化物半導体
レーザ素子を示す斜視図

【図１０】図９の窒化物半導体レーザ素子を裂開面Ｓ側
からみた正面図

【図１１】従来の窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図

【図１２】図１１の窒化物半導体レーザ素子を光共振面
側からみた正面図

【符号の説明】

１基板２ｎ型窒化物半導体層３活性層４ｐ型窒化物半導体層５絶縁膜６接触部ｐ電極７主ｐ電極７ａ端面８ｎ電極８ａ端面９割溝形成用切欠部１０厚膜部ｐ電極１０ａ端面１０ｂ薄膜部ｐ電極

フロントページの続き (72)発明者樋渡竜也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者矢野振一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 AA24 AA25 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA92 CA93 CA98 5F073 AA04 AA61 AA73 BA06 CA07 CB05 DA05 DA30 DA32 EA29 FA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にｎ型窒化物半導体層と活性層とｐ
型窒化物半導体層とが順に積層され、前記基板裏面また
は前記ｎ型窒化物半導体層、およびｐ型窒化物半導体層
にそれぞれｎ電極およびｐ電極がそれぞれ積層され、積
層方向に裂開した裂開面が光共振面とされる窒化物半導
体レーザ素子において、前記ｐ電極は、前記ｐ型窒化物
半導体層の表面に積層され前記裂開面に臨む接触部ｐ電
極と、前記接触部ｐ電極に電気的に接続可能な開口部を
備える絶縁膜を介してその上面に形成され前記裂開面よ
りも内側に端面を持つ主ｐ電極とから構成されることを
特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】前記ｐ電極が、前記接触部ｐ電極の上面に
前記主ｐ電極が積層されたものであることを特徴とする
請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】前記接触部ｐ電極の厚みが、前記主ｐ電極
の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項１または２記
載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】前記接触部ｐ電極の厚みが、１０〜１００
０オングストロームであることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】前記主ｐ電極の前記裂開面側の端面が、前
記裂開面から１〜５００μｍの範囲にあることを特徴と
する請求項１から４のいずれかに記載の窒化物半導体レ
ーザ素子。
【請求項６】前記絶縁膜の開口部を前記裂開面よりも内
側に形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれ
かに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】前記接触部ｐ電極上のうち前記主ｐ電極の
端面よりも外側の部分の少なくとも一部が絶縁膜で覆わ
れたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載
の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】前記裂開面側のｎ電極端面が、前記裂開面
よりも内側となるように形成されたことを特徴とする請
求項１から７のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素
子。
【請求項９】前記裂開面側のｎ電極端面と前記裂開面と
の間に、前記ｎ型窒化物半導体層の一部または全部が除
去された割溝形成用切欠部が形成されたことを特徴とす
る請求項８記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】基板上にｎ型窒化物半導体層と活性層と
ｐ型窒化物半導体層とが順に積層され、前記基板裏面ま
たは前記ｎ型窒化物半導体層、およびｐ型窒化物半導体
層にそれぞれｎ電極およびｐ電極がそれぞれ積層され、
積層方向に裂開した裂開面が光共振面とされる窒化物半
導体レーザ素子において、前記ｐ電極は、絶縁膜を介し
て前記ｐ型窒化物半導体層と電気的に接続された前記裂
開面に臨む薄膜部ｐ電極及び前記裂開面よりも内側に端
面を持つ厚膜部ｐ電極から構成されることを特徴とする
窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】前記ｐ電極が、前記ｐ電極の前記裂開面
に臨む部分をエッチングして形成される薄膜部ｐ電極
と、前記裂開面よりも内側に端面を持つ厚膜部ｐ電極と
から構成されていることを特徴とする請求項１０記載の
窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】前記薄膜部ｐ電極の厚みが、１０〜１０
００オングストロームであることを特徴とする請求項１
０または１１記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】前記厚膜部ｐ電極の前記裂開面側の端面
が、前記裂開面から１〜５００μｍの範囲にあることを
特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の窒化
物半導体レーザ素子。