JP2002299762A - 窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアに隣接するクラッド層での自由キャリア
吸収損失を減少させ、閾値電流を小さくする。これに伴
い、緩和振動周波数は高くなるため、高速変調時の応答
速度が上がり、ＲＩＮ特性が向上する。 【解決手段】 上記目的を達成するため、本発明のレー
ザ素子は、両クラッド層、又は一方のクラッド層を２層
化し、コアに隣接する側の不純物濃度を低く抑える。

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（たとえば
Ｂ、Ａｓ、Ｐを含有するＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ、０≦
ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）よりなる素子に関し、特に、
高速変調時の応答速度が良く、ＲＩＮ特性が優れている
レーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、窒化物半導体を用いた半導体レー
ザは、ＤＶＤなど、大容量・高密度の情報記録・再生が
可能な光ディスクシステムへの利用に対する要求が高ま
りを見せている。このため、窒化物半導体を用いた半導
体レーザ素子は、研究が盛んになされている。また、窒
化物半導体を用いた半導体レーザ素子は、紫外域から赤
色に至るまで、幅広く可視光域での発振が可能と考えら
れ、その応用範囲は、上記光ディスクシステムの光源に
とどまらず、レーザプリンタ、光ネットワークなどの光
源など、多岐にわたるものと期待されている。

【０００３】また、窒化物半導体を用いた発光素子、受
光素子などには、Ａｌを含む窒化物半導体を用いてクラ
ッド層とした構造を有しており、より優れたクラッド層
の形成が、素子特性の向上において重要となる。

【０００４】窒化物半導体のレーザ素子において、効率
良く光を導波させるには完全にコア内に閉じ込めるのが
好ましい。そのためには、レーザ素子において、活性層
が上部、下部クラッド層に挟まれた構造を有する場合
に、両クラッド層の屈折率を小さくし、上部、下部クラ
ッド層に挟まれた導波路内の屈折率を高くすることで、
導波路内に効率よく光が閉じこめられ、結果としてレー
ザ素子においては閾値電流密度の低下に寄与する。

【０００５】従来、このようなクラッド層を有する窒化
物半導体素子のレーザ素子において、ガイド層にＧａ
Ｎ、クラッド層にＡｌＧａＮを用いたＳＣＨ構造が提案
されている。

【０００６】しかしながら、より高出力化が求められる
現在においては十分ではなく、更なる特性の向上が求め
られている。本発明は、特定構造のクラッド層を設けた
窒化物半導体素子とすることにより、より出力が向上
し、閾値電流が低下し、緩和振動周波数が高くなること
を見出し本発明を成すに至った。

【０００７】なお、本明細書においてクラッド層とは、
光を発生・増幅する機能を持つコアの周囲に隣接する
か、他の半導体層等を介して近接して存在する、屈折率
が低くバンドギャップエネルギーが活性層よりも高い半
導体層を意味する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通常のクラッド層は均
一に不純物をドープしているため活性層と活性層の両側
に形成された光ガイド層からなるコアから光が浸みだ
し、クラッド層の自由キャリアにより吸収損失が起こ
る。これは、キャリアに光があたり、キャリアが光のエ
ネルギーを吸収し、キャリアが励起される。励起された
キャリアは非発光再結合するか、ＬＥＤ光として発光し
レーザ光のノイズになる。よって、光の内部損失が起こ
っていたと考えられる。

【０００９】本願発明は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッ
ド層を共に２つに大別し、両クラッド層のコアに隣接す
る側に不純物ドープ量の少ない領域をもうけることでク
ラッド層での自由キャリア損失を減少させることより光
の内部損失が減少する。これにより閾値電流Ithが小さ
くなり（Iopを一定とする場合、Iop／Ithは大きくな
る）、緩和振動周波数Froは高くなる（緩和振動周期は
短くなる）。 Fro＝（１／２π）（１／τn・τph）^1/2（（J−Jth）／Jth）^1/2 ＝（１／２π）（１／τn・τph）^1/2（Iop／Ith−１）^1/2 よって高速変調時の応答速度が上がるため、RIN特性が
向上すると考えられる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明における窒化物半
導体素子は、活性層と該活性層の両側に形成された光ガ
イド層からなるコアをｎ型クラッド層とｐ型クラッド層
とで挟み込む構造を有する窒化物半導体素子において、
前記ｎ型クラッド層は少なくともコアに隣接する側から
第1のｎ型クラッド層と第２のｎ型クラッド層を有する
と共に、該第１のｎ型クラッド層は第２のｎ型クラッド
層よりもｎ型不純物の濃度が低いことを特徴とするか、
若しくは、前記ｐ型クラッド層は少なくともコアに隣接
する側から第1のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド
層を有すると共に、該第１のｐ型クラッド層は第２のｐ
型クラッド層よりもｐ型不純物の濃度が低いことを特徴
とするか、更には、前記ｐ型クラッド層は少なくともコ
アに隣接する側から第1のｐ型クラッド層と第２のｐ型
クラッド層を有すると共に、該第１のｐ型クラッド層は
第２のｐ型クラッド層よりもｐ型不純物の濃度が低く、
かつ、前記ｎ型クラッド層が少なくともコアに隣接する
側から第1のｎ型クラッド層と第２のｎ型クラッド層を
有し、第１のｎ型クラッド層は第２のｎ型クラッド層よ
りもｎ型不純物濃度が低いことを特徴とする。この場
合、第１の両クラッド層はアンドープであっても良い。
これによりコアに隣接するクラッド層での自由キャリア
吸収損失が減少するため、閾値電流が小さくなる。これ
に伴い、緩和振動周波数は高くなるため、高速変調時の
応答速度が上がり、ＲＩＮ特性が向上する。

【００１１】また、本発明における窒化物半導体レーザ
素子は、前記第１及び第２のｎ型クラッド層はＡｌ_ｘＧ
ａ_１−ｘＮ（０．０３≦ｘ＜０．１５）及びｎ型不純物
を有するＧａＮを積層した多層膜である。Ａｌをこの範
囲で混晶させ、超格子構造にすることによりＡｌを含ん
でいるにも関わらず、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。

【００１２】また、本発明における窒化物半導体レーザ
素子は、また、本発明における窒化物半導体レーザ素子
は、前記第１及び第２のｎ型クラッド層におけるｎ型不
純物はＳｉである。ここでＳｉ濃度は５×１０^１８／ｃ
ｍ^３以下である。この範囲でドープされているとクラッ
ド層での自由キャリア吸収損失が減少するため、閾値電
流が小さくなる。これに伴い、緩和振動周波数は高くな
るため、高速変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ特性が
向上する。また、第１のｎ型クラッド層におけるＳｉド
ープ量を従来は第２のｎ型クラッド層におけるＳｉドー
プ量と同量入れていたにも関わらず減らしているため抵
抗率が高くなると考えられるが問題になる程度の抵抗率
の上昇は見られず、ｎ型クラッド層を２層化するため結
晶性へ何らかの影響があると考えられるが結晶性も問題
ない。

【００１３】さらに、本発明における窒化物半導体レー
ザ素子は、前記第１のｎ型クラッド層における単一層の
膜厚が１００Å以下であり、かつ、前記第１のｎ型クラ
ッド層の総膜厚が０．０５〜０．４５μｍである。コア
からの距離がこの範囲で光の漏れが生じているため、こ
の範囲に不純物ドープ量の少ない領域をもうけることで
クラッド層での自由キャリア吸収損失が減少するため、
閾値電流が小さくなる。これに伴い、緩和振動周波数は
高くなるため、高速変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ
特性が向上する。また単一膜厚が１００Å以下であると
窒化物半導体の結晶構造が超格子構造になると考えら
れ、Ａｌを含んでいるにも関わらずＡｌの結晶構造にお
ける影響を抑制することにより、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。

【００１４】その上、本発明における窒化物半導体レー
ザ素子は、前記両ｐ型クラッド層はＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ
（０＜ｙ≦１）及びｐ型不純物を有するＧａＮを積層し
た多層膜である。また、ｐ型不純物はＭｇである。超格
子構造をとることにより、Ａｌを含んでいるにも関わら
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。

【００１５】また、本発明における窒化物半導体レーザ
素子は、前記第１のｐ型クラッド層におけるＭｇドープ
量が１×１０^１９／ｃｍ^３以下であることを特徴とす
る。この範囲でドープされているとクラッド層での自由
キャリア吸収損失が減少するため、閾値電流が小さくな
る。これに伴い、緩和振動周波数は高くなるため、高速
変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ特性が向上する。ま
た、第１のｐ型クラッド層におけるＭｇドープ量を従来
は第２のｐ型クラッド層におけるＭｇドープ量と同量入
れていたにも関わらず減らしているため抵抗率が高くな
ると考えられるが問題になる程度の抵抗率の上昇は見ら
れず、ｐ型クラッド層を２層化するため結晶性へ何らか
の影響があると考えられるが結晶性も問題ない。

【００１６】さらに、本発明における窒化物半導体レー
ザ素子は、前記第１のｐ型クラッド層における単一層の
膜厚が１００Å以下であり、かつ、前記第１のｎ型クラ
ッド層の総膜厚が０．０５〜０．４５μｍであることを
特徴とする。これは、ｎ型クラッド層の場合と同様、コ
アからの距離がこの範囲で光の漏れが生じているため、
この範囲に不純物ドープ量の少ない領域をもうけること
でクラッド層での自由キャリア吸収損失が減少するた
め、閾値電流が小さくなる。これに伴い、緩和振動周波
数は高くなるため、高速変調時の応答速度が上がり、Ｒ
ＩＮ特性が向上する。また単一膜厚が１００Å以下であ
ると結晶構造が超格子構造となり、Ａｌを含んでいるに
も関わらず、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。

【００１７】

【発明実施の形態】以下に図１を用いて本発明を詳細に
説明する。図１は本発明の素子構造の一実施形態を示し
た模式的な断面図であり、レーザ光の共振方向に垂直な
方向で素子を切断した際の図を示している。

【００１８】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示す模式的断面図について
以下に説明する。

【００１９】図１には、サファイア等の異種基板１上に
ＥＬＯＧ（Epitaxially laterallyovergrown GaN）基板
（省略可）を成長させた窒化物半導体基板４上に、アン
ドープしてなるＡｌ_ａＧａ_１−ａＮよりなるアンドープ
ｎ型コンタクト層５、ｎ型不純物（例えばＳｉ）をドー
プしてなるＡｌ_ａＧａ_１−ａＮよりなるｎ型コンタクト
層６、ＳｉドープのＩｎ_ｂＧａ_１−ｂＮよりなるクラッ
ク防止層７、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．０３≦ｘ＜０．
１５）を含んでなる多層膜の第２のｎ型クラッド層８、
Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．０３≦ｘ＜０．１５）を含ん
でなる多層膜の第１のｎ型クラッド層９、アンドープの
ＧａＮからなるｎ型ガイド層１０、障壁層と井戸層とか
らなる量子井戸構造の活性層１１、ＭｇドープのＡｌ_ｆ
Ｇａ_{１ −ｆ}Ｎからなる少なくとも１層以上のｐ型電子閉
じ込め層１２、アンドープのＧａＮからなるｐ型ガイド
層１３、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）を含んでな
る多層膜の第１のｐ型クラッド層１４、Ａｌ_ｙＧａ
_１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）を含んでなる多層膜の第２のｐ
型クラッド層１５、ＭｇドープのＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層１６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。

【００２０】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、基板、各層などについて更に詳細に
説明する。 （窒化物半導体基板４）今回は窒化物半導体の低転位基
板としてＥＬＯＧ基板を用い説明するが、本発明の実施
の形態はこれに限る訳ではなく、低転位のＧａＮよりな
る窒化物半導体基板であれば置換可能である。基板とし
て、異種基板に成長させたＧａＮよりなる窒化物半導体
を厚膜で成長させてＧａＮよりなる窒化物半導体基板を
用いる。基板の形成方法は、以下の通りである。Ｃ面を
主面とするサファイアよりなる異種基板をＭＯＶＰＥ反
応容器内にセットし、有機金属ガスを用いバッファ層を
成長させ、その後、温度を上げて、アンドープの窒化物
半導体を成長させて、下地層とする。次に、下地層表面
にストライプ状のマスクを複数形成して、マスク開口部
（窓部）から窒化物半導体を選択成長させて、横方向の
成長を伴った成長（ＥＬＯＧ）により成膜された窒化物
半導体層を、さらに厚膜で成長させて、窒化物半導体基
板を得る。 （アンドープｎ型コンタクト層５）まず、アンドープｎ
型コンタクト層５を窒化物半導体基板４上に成長させ
る。アンドープｎ型コンタクト層５としては、Ａｌ_ａＧ
ａ_１−ａＮを成長させる。この層は窒化物半導体基板４
がＧａＮからなり、ｎ型コンタクト層６がＳｉドープＡ
ｌ_ａＧａ_１−ａＮからなるため、格子定数が異なり、か
つ、Ｓｉは不純物であるため結晶構造の整合性が取れな
くなり、結晶が乱れる。よって結晶の整合性をとるため
に、アンドープｎ型コンタクト層５を積層させてから、
ｎ型コンタクト層６を積層させる。結果として、寿命特
性が向上する。 （ｎ型コンタクト層６）まず、ｎ型コンタクト層６をア
ンドープｎ型コンタクト層５上に成長させる。ｎ型コン
タクト層６としては、ｎ型不純物（好ましくはＳｉ）を
ドープされたＡｌ_ａＧａ_１−ａＮを成長させる。ｎ型コ
ンタクト層６がＡｌを含む３元混晶で形成されると、窒
化物半導体基板４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４とｎ型コンタクト
層６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６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。このｎ型コンタクト層６にｎ電極１９が
形成される。 （クラック防止層７）次に、クラック防止層７をｎ型コ
ンタクト層６上に成長させる。クラック防止層７として
は、ＳｉドープのＩｎ_ｂＧａ_１−ｂＮを成長させる。こ
のクラック防止層７は、省略することができるが、クラ
ック防止層７をｎ型コンタクト層６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。

【００２１】また、クラック防止層７を成長させる際
に、Ｉｎの混晶比を大きくすると、クラック防止層７
が、活性層１１から発光しｎ型クラッド層から漏れ出し
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。 （第2のｎ型クラッド層８）次に、第２のｎ型クラッド
層８をクラック防止層７上に成長させる。第２のｎ型ク
ラッド層８としては、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．０３≦
ｘ＜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
_ｘＧａ_{１− ｘ}Ｎ（０．０３≦ｘ＜０．１５）層と、この
Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ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_ｘＧａ_１−ｘＮ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ては、
アンドープのＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ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_ｘＧａ_１−ｘＮにドープされて
もよい。ｎ型不純物のドープ量は、１×１０^１８／ｃｍ
^３〜５×１０^１８／ｃｍ^３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。

【００２２】このような多層膜は、単一層の膜厚が１０
０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第2のｎ型クラッド層が超格子
構造になると考えられ、Ａｌを含んでいるにも関わらず
Ａｌの結晶構造における影響を抑制することにより、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、第2のｎ型クラッド層８の総膜厚としては、
０．６〜１．８μｍである。

【００２３】また第２のｎ型クラッド層の全体のＡｌの
平均組成は、０．０１〜０．１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。 （第１のｎ型クラッド層９）次に、第１のｎ型クラッド
層９を第２のｎ型クラッド層８上に成長させる。第１の
ｎ型クラッド層９としては、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．
０３≦ｘ＜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_ｘＧａ _１−ｘＮ（０．０３≦ｘ＜０．１５）層
と、このＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ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_ｘＧａ_１−ｘＮ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
しては、アンドープのＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ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_ｘＧａ_１−ｘＮにドー
プされてもよい。ｎ型不純物のドープ量は、０／ｃｍ^３
〜５×１０^１８／ｃｍ^３である。好ましくは１×１０
^１７／ｃｍ^３〜３×１０^１８／ｃｍ^３である。より好ま
しくは１×１０^１７／ｃｍ^３〜１×１０ ^１８／ｃｍ^３で
ある。この場合、アンドープにしても隣接層よりある程
度拡散してくるため、結果としてｎ型を示す。ｎ型不純
物がこの範囲でドープされているとコアに隣接するクラ
ッド層での自由キャリア吸収損失が減少するため、閾電
流が小さくなる。これに伴い、緩和振動周波数は高くな
るため、高速変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ特性が
上がる。

【００２４】このような多層膜は、単一層の膜厚が１０
０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第1のｎ型クラッド層９が超格
子構造になると考えられ、Ａｌを含んでいるにも関わら
ずＡｌの結晶構造における影響を抑制することにより、
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、第１のｎ型クラッド層９の総膜厚として
は、０．０５〜０．４５μｍである。

【００２５】また第１のｎ型クラッド層９の全体のＡｌ
の平均組成は、０．０１〜０．１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。 （ｎ型ガイド層１０）次に、ｎ型ガイド層１０を第１の
ｎ型クラッド層９上に成長させる。ｎ型ガイド層１０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１０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。 （活性層１１）次に、活性層１１をｎ型ガイド層１０上
に成長させる。

【００２６】本発明において、活性層としては、少なく
ともＩｎを含んでなる井戸層と、井戸層よりバンドギャ
ップエネルギーが大きい障壁層からなる量子井戸構造を
有している。

【００２７】活性層の井戸層としては、少なくともＩｎ
を含んでなるＩｎ_ｅＧａ_１−ｅＮで示される窒化物半導
体が挙げられる。

【００２８】また、井戸層は、アンドープでも、不純物
をドープされていてもよいが、好ましくは結晶性を損な
わない点で、アンドープ、または不純物をドープする場
合でも不純物（例えばＳｉなど）を含有されてなるもの
が好ましい。井戸層の結晶性が良好であれば、しきい値
電流密度の低下や寿命特性の向上の点で好ましい。

【００２９】また、活性層の障壁層としては、特に限定
されないが、少なくとも井戸層よりバンドギャップエネ
ルギーが大きい組成のものが挙げられ、例えば具体的に
は、Ｉｎ_ｅＧａ_１−ｅＮで示される窒化物半導体が挙げ
られる。

【００３０】障壁層は、アンドープでも、不純物をドー
プされていてもよい。

【００３１】活性層の井戸層の積層数が、例えば２の場
合、少なくとも井戸層が２層積層されていればよく、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。
好ましくは障壁層で始まり障壁層で終わると、しきい値
電流密度を低下させ寿命特性を向上させるのに好まし
い。

【００３２】また、活性層が井戸層の積層数が１である
単一量子井戸構造の場合は、障壁層は井戸層を挟むよう
に形成されるのが好ましい。単一量子井戸構造の場合、
障壁層が形成されていると、しきい値電流密度の低下及
び寿命特性の向上の点で好ましい。井戸層の積層数は１
〜１０層程度が好ましい。最適値は膜厚との兼ね合いで
決まり、井戸層１層あたりの膜厚が厚くなれば積層数を
少なめに、井戸層１層あたりの膜厚が薄くなれば積層数
を多めにするのが好ましい。 （ｐ型電子閉じ込め層１２）次に、ｐ型電子閉じ込め層
１２を活性層１１上に成長させる。ｐ型電子閉じ込め層
１２としては、ＭｇドープのＡｌ_ｆＧａ_１−ｆＮ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。 （ｐ型ガイド層１３）次に、ｐ型ガイド層１３をｐ型電
子閉じ込め層１２上に成長させる。ｐ型ガイド層１３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。 （第１のｐ型クラッド層１４）次に、第１のｐ型クラッ
ド層１４をｐ型ガイド層１３上に成長させる。第１のｐ
型クラッド層としては、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０＜ｙ≦
１）を含んでなる窒化物半導体層、好ましくはＡｌ_ｙＧ
ａ_１−ｙＮ（０．０３≦ｙ≦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_ｙＧａ_１−ｙＮ層
と、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_１−ｙＮにドープさ
れてもよい。ｐ型不純物のドープ量は、０／ｃｍ^３〜１
×１０^１９／ｃｍ ^３である。好ましくは、１×１０^１６
／ｃｍ^３〜１×１０^１７／ｃｍ^３である。より好ましく
は、１×１０^１６／ｃｍ^３〜１×１０^１８／ｃｍ^３であ
る。この場合、アンドープにしても隣接層よりある程度
拡散してくるため、結果としてｎ型を示す。ｐ型不純物
がこの範囲でドープされているｎ型不純物がこの範囲で
ドープされているとコアに隣接するクラッド層での自由
キャリア吸収損失が減少するため、閾電流が小さくな
る。これに伴い、緩和振動周波数は高くなるため、高速
変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ特性が上がる。

【００３３】このような多層膜は、単一層の膜厚が１０
０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に
なると考えられ、Ａｌを含んでいるにも関わらずＡｌの
結晶構造における影響を抑制することにより、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。

【００３４】第１のｐ型クラッド層１４の総膜厚として
は、０．０５〜０．４５μｍであり、この範囲であると
順方向電圧（Ｖｆ）を低減するために好ましい。

【００３５】また第１のｐ型クラッド層の全体のＡｌの
平均組成は、０．０１５〜０．１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。 （第２のｐ型クラッド層１５）次に、第２のｐ型クラッ
ド層１５を第１のｐ型クラッド層１４上に成長させる。
第２のｐ型クラッド層としては、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ
（０＜ｙ≦１）を含んでなる窒化物半導体層、好ましく
はＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０．０３≦ｙ≦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_ｙＧａ
_１−ｙＮ層と、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_１−ｙＮ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_ｙＧａ_{１− ｙ}Ｎに
ドープされてもよい。ｐ型不純物のドープ量は、１×１
０^１７／ｃｍ^３〜１×１０^１９／ｃｍ^３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。

【００３６】このような多層膜は、単一層の膜厚が１０
０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ｐ型クラッド層が超格子構造に
なると考えられ、Ａｌを含んでいるにも関わらずＡｌの
結晶構造における影響を抑制することにより、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。

【００３７】第２のｐ型クラッド層１５の総膜厚として
は、０．２〜０．５μｍであり、この範囲であると順方
向電圧（Ｖｆ）を低減するために好ましい。

【００３８】また第２のｐ型クラッド層の全体のＡｌの
平均組成は、０．０１５〜０．１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。 （ｐ型コンタクト層１６）次に、ｐ型コンタクト層１６
を第2のｐ型クラッド層１５上に成長させる。ｐ型コン
タクト層としては、Ｍｇ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電極とのオーミックがとりやすく
なる。

【００３９】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１６から第2のｐ型クラッド層１５の途中
までエッチングしてなるストライプ、ｐ型コンタクト層
１６から第1のｐ型クラッド層１４の途中までエッチン
グしてなるストライプ、ｐ型コンタクト層１６からｐ型
ガイド層１３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１６からｎ型コンタクト層６までエッ
チングしてなるストライプなどが挙げられる。

【００４０】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、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から
選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物や、Ｂ
Ｎ、ＡｌＮ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。

【００４１】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１６の表面にｐ電極が形成
される。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】

【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。 ［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。

【００４５】異種基板１として、サファイア基板を用意
する。

【００４６】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２を２００オングストロームの膜厚で成長させ
る。

【００４７】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、アンモニアを用い、アンドープのＧ
ａＮからなる第１の窒化物半導体層３を１．５μｍの膜
厚で成長させる。

【００４８】次に、第１の窒化物半導体層を積層したウ
ェーハ上にストライプ状のフォトマスクを形成し、スパ
ッタ装置によりストライプ幅（凸部の上部になる部分）
５μｍ、ストライプ間隔（凹部底部となる部分）１５μ
ｍにパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続いて、
ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない部分の
第１の窒化物半導体層をサファイアが露出しさらに１２
００オングストロームの深さに削れるまでエッチングし
て凹凸を形成することにより、凹部側面に第１の窒化物
半導体層を露出させる。凹凸を形成後に、凸部上部のＳ
ｉＯ_２膜を除去する。なおストライプ方向は、オリフラ
面に対して垂直な方向で形成する。

【００４９】次に、反応容器にセットし、常圧で、原料
ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮ
よりなる第２の窒化物半導体層を１５μｍの膜厚で成長
させ窒化物半導体基板４とする。凹部上方部の表面には
転位がほとんど見られなくなる。

【００５０】得られた窒化物半導体を窒化物半導体基板
４として以下の素子構造を積層成長させる。

【００５１】窒化物半導体基板４上に、１０５０℃で原
料ガスにＴＭＡ（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
_{０．９ ５}Ｎよりなるアンドープｎ型コンタクト層５を
１．３μｍの膜厚で成長させる。

【００５２】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（ＳｉＨ_４）を用い、Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ
よりなるｎ型コンタクト層６を４μｍの膜厚で成長させ
る。

【００５３】成長されたｎ型コンタクト層６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６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６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。

【００５４】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、Ｉｎ
_０．０６Ｇａ_０．９４Ｎよりなるクラック防止層７を
０．１５μｍの膜厚で成長させる。

【００５５】次に、温度を１０５０℃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_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ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、
不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを４×１０
^１８／ｃｍ^３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２７５回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜
厚１３７５０オングストロームの多層膜（超格子構造）
よりなる第２のｎ型クラッド層８を成長させる。

【００５６】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
_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ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
物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを２×１０^１８／
ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるＣ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２５回繰り返してＡ層とＣ層の積層し、総膜厚１２５
０オングストロームの多層膜（超格子構造）よりなる第
１のｎ型クラッド層９を成長させる。

【００５７】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１０を０．１５μｍの膜厚で成長させる。

【００５８】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５×１０^１８／ｃｍ^３ドー
プした Ｉｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎよりなる障壁層を
１３５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、Ｉｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎよりなる井
戸層を４５オングストロームの膜厚で成長させる。この
操作を２回繰り返し、最後に障壁層を積層した総膜厚４
９５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の
活性層１１を成長させる。

【００５９】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Ｃｐ_２
Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍ
ｇを１×１０^１９／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層１２を１００オン
グストロームの膜厚で成長させる。この層は、特に設け
られていなくても良いが、設けることで電子閉込めとし
て機能し、閾値の低下に寄与するものとなる。また、こ
こでは、ｐ型電子閉込め層１２からｐ型不純物のＭｇ
が、それに隣接する最上部の障壁層に拡散して、最上部
の障壁層にＭｇが５〜１０×１０¹⁶／ｃｍ³程度ドープ
された状態となる。

【００６０】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１３を０．１５μｍの膜厚で成長さ
せる。 このｐ型ガイド層１３は、アンドープとして成
長させるが、ｐ型電子閉じ込め層１２からのＭｇの拡散
により、Ｍｇ濃度が５×１０^１６／ｃｍ^３となりｐ型を
示す。

【００６１】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
_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ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Ｃｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを２．５×１０
^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるＤ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２５回繰り返してＡ層とＤ層の積層し、総膜厚
１２５０オングストロームの多層膜（超格子構造）より
なる第１のｐ型クラッド層１４を成長させる。

【００６２】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
_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ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Ｃｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを５×１０^１８／
ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるＥ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９０回繰り返してＡ層とＥ層の積層し、総膜厚４５０
０オングストロームの多層膜（超格子構造）よりなる第
２のｐ型クラッド層１５を成長させる。

【００６３】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Ｃｐ_２Ｍｇを用
い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮより
なるｐ型コンタクト層１６を１５０オングストロームの
膜厚で成長させる。

【００６４】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。

【００６５】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型コンタクト層の表面にＳｉＯ_２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ＳｉＣｌ_４ガスによりエッチングし、ｎ電
極を形成すべきｎ型コンタクト層６の表面を露出させ
る。

【００６６】次に、最上層のｐ型コンタクト層１６のほ
ぼ全面に、ＰＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物（主として、
ＳｉＯ_２）よりなる第１の保護膜を０．５μｍの膜厚で
形成した後、第１の保護膜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の保護膜を、ストラ
イプ幅１．８μｍ、厚さ１μｍで形成する。

【００６７】次に、第３の保護膜形成後、ＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）装置により、ＣＦ_４ガスを用い、
第３の保護膜をマスクとして、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、
ｐ型コンタクト層１６の上にストライプ幅１．８μｍの
第１の保護膜が形成できる。

【００６８】さらに、ストライプ状の第１の保護膜形成
後、再度ＲＩＥによりＳｉＣｌ_４ガスを用いて、ｐ型コ
ンタクト層１６、第2のｐ型クラッド層１５、第１のｐ
型クラッド層１４、及びｐ型ガイド層１３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凹部の
上部で且つ凹部の中心部分を避けるように形成される。

【００６９】リッジストライプ形成後、ウェーハをＰＶ
Ｄ装置に移送し、Ｚｒ酸化物（主としてＺｒＯ_２）より
なる第２の保護膜１７（図1には単に、保護膜と示す）
を、第１の保護膜の上と、エッチングにより露出された
第2のｐ型クラッド層１５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。

【００７０】次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、第１の
保護膜をリフトオフ法により除去する。

【００７１】次に、ｐ型コンタクト層１６の上の第１の
保護膜が除去されて露出したそのｐ型コンタクト層の表
面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極１８を形成する。但しｐ
電極１８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１７（図1には単に、保護膜
と示す）の上に渡って形成する。

【００７２】第２の保護膜１７（図1には単に、保護膜
と示す）形成後、図１に示されるように露出させたｎ型
コンタクト層６の表面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極１
９をストライプと平行な方向で形成する。

【００７３】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウェーハのサファイア基板を研磨して７０μｍと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面（１１−００面、六角柱状の
結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製する。
共振器面にＳｉＯ_２とＴｉＯ_２よりなる誘電体多層膜を
形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して
図１に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は３
００〜５００μｍとすることが望ましい。 ［実施例２］実施例１において、第１のｎクラッド層９
と第２のｎクラッド層１４を下記のように、変更する他
は同様にして窒化物半導体レーザ素子を作製する。

【００７４】実施例１において、第１の両クラッド層の
不純物ドープ量が第２の両クラッド層に比べて１／２倍
であるのに対し、本実施例においては１／４倍にする。
すなわち、第１のｎクラッド層９のＳｉドープ量は１×
１０^１８／ｃｍ^３とし、第１のｐクラッド層１４のＭｇ
ドープ量は１．２５×１０^１８／ｃｍ^３として形成する
他は同様にして、レーザ素子を得る。得られるレーザ素
子の特性は、ほぼ同等なものが得られる。 ［実施例３］実施例１において、第１のｎクラッド層９
と第２のｎクラッド層１４を下記のように、変更する他
は同様にして窒化物半導体レーザ素子を作製する。

【００７５】実施例１において、第１の両クラッド層の
不純物ドープ量が第２の両クラッド層に比べて１／２倍
であるのに対し、本実施例においては第１のｎクラッド
層９のＳｉドープ量は第２のｎクラッド層８のＳｉドー
プ量と同量、すなわち１倍にし、第１のｐクラッド層１
４のＭｇドープ量はアンドープ、すなわち０倍にする。
すなわち、第１のｎクラッド層９のＳｉドープ量は４×
１０^１８／ｃｍ^３とし、第１のｐクラッド層１４のＭｇ
ドープ量は、アンドープであるが第２のｐクラッド層１
５からの拡散のため結果的に１．０×１０^１７／ｃｍ^３
として形成する他は同様にして、レーザ素子を得る。得
られるレーザ素子の特性は、ほぼ同等なものが得られ
る。 ［実施例４］実施例１において、第１のｎクラッド層９
と第２のｎクラッド層１４を下記のように、変更する他
は同様にして窒化物半導体レーザ素子を作製する。

【００７６】実施例１において、第１の両クラッド層の
不純物ドープ量が第２の両クラッド層に比べて１／２倍
であるのに対し、本実施例においては第１のｎクラッド
層９のＳｉドープ量は第２のｎクラッド層８のＳｉドー
プ量の１／４倍にし、第１のｐクラッド層１４のＭｇド
ープ量はアンドープ、すなわち０倍にする。すなわち、
第１のｎクラッド層９のＳｉドープ量は１．０×１０
^１８／ｃｍ^３とし、第１のｐクラッド層１４のＭｇドー
プ量は、実施例３同様、アンドープであるが第２のｐク
ラッド層１５からの拡散のため結果的に１．０×１０
^１７／ｃｍ^３として形成する他は同様にして、レーザ素
子を得る。得られるレーザ素子の特性は、ほぼ同等なも
のが得られる。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、上記のように、両クラッド
層、又は一方のクラッド層がコアに隣接する側から第1
のクラッド層と第２のクラッド層との少なくとも２層か
ら構成され、第１のクラッド層は第２のクラッド層より
も不純物濃度が低くすることにより、コアに隣接するク
ラッド層での自由キャリア吸収損失が減少するため、閾
値電流が小さくなる。これに伴い、緩和振動周波数は高
くなるため、高速変調時の応答速度が上がり、ＲＩＮ特
性が上がる。

【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。

【符号の説明】

１・・・異種基板 ２・・・バッファ層 ３・・・第1の窒化物半導体層 ４・・・窒化物半導体基板 ５・・・アンドープｎ型コンタクト層 ６・・・ｎ型コンタクト層 ７・・・クラック防止層 ８・・・第2のｎ型クラッド層 ９・・・第1のｎ型クラッド層 １０・・・ｎ型ガイド層 １１・・・活性層 １２・・・ｐ型電子閉じ込め層 １３・・・ｐ型ガイド層 １４・・・第1のｐ型クラッド層 １５・・・第2のｐ型クラッド層 １６・・・ｐ型コンタクト層 １７・・・保護膜 １８・・・ｐ電極 １９・・・ｎ電極 ２０・・・ｐパッド電極 ２１・・・ｎパッド電極 ２２・・・絶縁膜 １００・・・コア

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Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性層と該活性層の両側に形成された光
   ガイド層からなるコアをｎ型クラッド層とｐ型クラッド
   層とで挟み込む構造を有する窒化物半導体素子におい
   て、 前記ｎ型クラッド層は少なくともコアに隣接する側から
   第1のｎ型クラッド層と第２のｎ型クラッド層を有する
   と共に、該第１のｎ型クラッド層は第２のｎ型クラッド
   層よりもｎ型不純物の濃度が低いことを特徴とする窒化
   物半導体素子。
2. 【請求項２】 活性層と該活性層の両側に形成された光
   ガイド層からなるコアをｎ型クラッド層とｐ型クラッド
   層とで挟み込む構造を有する窒化物半導体素子におい
   て、 前記ｐ型クラッド層は少なくともコアに隣接する側から
   第1のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド層を有する
   と共に、該第１のｐ型クラッド層は第２のｐ型クラッド
   層よりもｐ型不純物の濃度が低いことを特徴とする窒化
   物半導体素子。
3. 【請求項３】 活性層と該活性層の両側に形成された光
   ガイド層からなるコアをｎ型クラッド層とｐ型クラッド
   層とで挟み込む構造を有する窒化物半導体素子におい
   て、 前記ｐ型クラッド層は少なくともコアに隣接する側から
   第1のｐ型クラッド層と第２のｐ型クラッド層を有する
   と共に、該第１のｐ型クラッド層は第２のｐ型クラッド
   層よりもｐ型不純物の濃度が低く、かつ、前記ｎ型クラ
   ッド層が少なくともコアに隣接する側から第1のｎ型ク
   ラッド層と第２のｎ型クラッド層を有し、第１のｎ型ク
   ラッド層は第２のｎ型クラッド層よりもｎ型不純物濃度
   が低いことを特徴とする窒化物半導体素子。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２のｎ型クラッド層はＡ
   ｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．０３≦ｘ＜０．１５）及びｎ型
   不純物を有するＧａＮを積層した多層膜である請求項１
   又は請求項３に記載の窒化物半導体素子。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２のｎ型クラッド層にお
   けるｎ型不純物はＳｉである請求項１、請求項３又は請
   求項４に記載の窒化物半導体素子。
6. 【請求項６】 前記第１のｎ型クラッド層におけるＳｉ
   濃度は５×１０^１８／ｃｍ^３以下である請求項５に記載
   の窒化物半導体素子。
7. 【請求項７】 前記第１のｎ型クラッド層における単一
   層の膜厚が１００Å以下であり、かつ、前記第１のｎ型
   クラッド層の総膜厚が０．０５〜０．４５μｍである請
   求項４乃至請求項６に記載の窒化物半導体素子。
8. 【請求項８】 前記両ｐ型クラッド層はＡｌ_ｙＧａ
   _１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）及びｐ型不純物を有するＧａＮ
   を積層した多層膜である請求項２又は請求項３に記載の
   窒化物半導体素子。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２のｐ型クラッド層にお
   けるｐ型不純物はＭｇである請求項２、請求項３又は請
   求項８に記載の窒化物半導体素子。
10. 【請求項１０】 前記第１のｐ型クラッド層におけるＭ
    ｇドープ量が１×１０^{１ ９}／ｃｍ^３以下である請求項９
    に記載の窒化物半導体素子。
11. 【請求項１１】 前記第１のｐ型クラッド層における単
    一層の膜厚が１００Å以下であり、かつ、前記第１のｐ
    型クラッド層の総膜厚が０．０５〜０．４５μｍである
    請求項８乃至請求項１０に記載の窒化物半導体素子。