JP2003258382A - ＧａＮ系レーザ素子 - Google Patents
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 雑音が低減されたＧａＮ系レーザ素子を提供
する。 【解決手段】 発光層１０６を含むＧａＮ系半導体積層
構造を含むＧａＮ系レーザ素子１００において、その半
導体積層構造にはストライプ状導波路を生じさせるリッ
ジストライプ構造１１１が作り込まれているとともに、
そのストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した
２つの側面１１７、１１８が形成されており、それらの
側面１１７、１１８の少なくとも一方の少なくとも一部
はストライプ状導波路の幅方向におけるファブリペロー
共振作用を抑制するように加工されている。
する。 【解決手段】 発光層１０６を含むＧａＮ系半導体積層
構造を含むＧａＮ系レーザ素子１００において、その半
導体積層構造にはストライプ状導波路を生じさせるリッ
ジストライプ構造１１１が作り込まれているとともに、
そのストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した
２つの側面１１７、１１８が形成されており、それらの
側面１１７、１１８の少なくとも一方の少なくとも一部
はストライプ状導波路の幅方向におけるファブリペロー
共振作用を抑制するように加工されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報機器等の光
源に適用して好適な低雑音のＧａＮ系レーザ素子に係わ
る。
源に適用して好適な低雑音のＧａＮ系レーザ素子に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ族元素のＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ等とＶ
族元素のＮとを含むＧａＮ系化合物半導体は、そのバン
ド構造や化学的安定性の観点から発光素子用やパワーデ
バイス用の化合物半導体材料として期待され、その応用
が試みられてきた。特に、次世代の光学情報記録装置用
光源として、たとえばサファイア基板上にＧａＮ系半導
体層を積層して青色半導体レーザを作製する試みが盛ん
に行われている。
族元素のＮとを含むＧａＮ系化合物半導体は、そのバン
ド構造や化学的安定性の観点から発光素子用やパワーデ
バイス用の化合物半導体材料として期待され、その応用
が試みられてきた。特に、次世代の光学情報記録装置用
光源として、たとえばサファイア基板上にＧａＮ系半導
体層を積層して青色半導体レーザを作製する試みが盛ん
に行われている。
【０００３】これら青色半導体レーザのうちで、リッジ
導波路の境界で屈折率差を生じさせることによってその
導波路内に光を閉じこめてレーザ発振を行わせている例
を図２０に示す（たとえばJpn.J.Appl.Phys.,Vol.37(19
98)pp.L309−L312およびJpn.J.Appl.Phys.,Vol.39(200
0)pp.L647−L650など参照）。この従来のＧａＮ系レー
ザ２０００においては、（０００１）面サファイア基板
（図示せず）上にＧａＮ厚膜を形成してサファイア基板
を除去し、その（０００１）面ＧａＮ厚膜基板２００１
上に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮの下部コンタクト層２００
３、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎの下部クラッド層
２００４、Ｓｉドープｎ型ＧａＮの下部ガイド層２００
５、ＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）を利用した多重量子
井戸からなる活性層２００６、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎの蒸発防止層２００７、Ｍｇドープｐ型Ｇａ
Ｎの上部ガイド層２００８、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎの上部クラッド層２００９、およびＭｇドープ
ｐ型ＧａＮの上部コンタクト層２０１０が順次積層され
ている。
導波路の境界で屈折率差を生じさせることによってその
導波路内に光を閉じこめてレーザ発振を行わせている例
を図２０に示す（たとえばJpn.J.Appl.Phys.,Vol.37(19
98)pp.L309−L312およびJpn.J.Appl.Phys.,Vol.39(200
0)pp.L647−L650など参照）。この従来のＧａＮ系レー
ザ２０００においては、（０００１）面サファイア基板
（図示せず）上にＧａＮ厚膜を形成してサファイア基板
を除去し、その（０００１）面ＧａＮ厚膜基板２００１
上に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮの下部コンタクト層２００
３、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎの下部クラッド層
２００４、Ｓｉドープｎ型ＧａＮの下部ガイド層２００
５、ＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）を利用した多重量子
井戸からなる活性層２００６、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎの蒸発防止層２００７、Ｍｇドープｐ型Ｇａ
Ｎの上部ガイド層２００８、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ｎの上部クラッド層２００９、およびＭｇドープ
ｐ型ＧａＮの上部コンタクト層２０１０が順次積層され
ている。
【０００４】半導体レーザ２０００の上部では、上部ク
ラッド層２００９の一部と上部コンタクト層２０１０を
含む直線状のリッジストライプ２０１１が形成されてお
り、そのリッジストライプ構造の作用によって水平横モ
ードの閉じ込めを行っている。リッジストライプ２０１
１の両側面には酸化珪素からなる誘電体膜２０１２が堆
積されており、それはリッジストライプ頂上のみから電
流注入するための電流狭窄層として作用する。なお、図
中の点線で表された領域はリッジストライプの頂上部を
表しており、このことは他の図面においても同様であ
る。
ラッド層２００９の一部と上部コンタクト層２０１０を
含む直線状のリッジストライプ２０１１が形成されてお
り、そのリッジストライプ構造の作用によって水平横モ
ードの閉じ込めを行っている。リッジストライプ２０１
１の両側面には酸化珪素からなる誘電体膜２０１２が堆
積されており、それはリッジストライプ頂上のみから電
流注入するための電流狭窄層として作用する。なお、図
中の点線で表された領域はリッジストライプの頂上部を
表しており、このことは他の図面においても同様であ
る。
【０００５】リッジストライプ２０１１の頂上部および
誘電体膜２０１２を覆うように、ｐ電極２０１３が堆積
されている。また、リッジストライプ２０１１と平行な
側面を有するメサ２０１５を形成することによって部分
的に露出された下部コンタクト層２００３上にｎ電極２
０１４が堆積されている。そして、それらの電極を介し
て、半導体レーザ２０００に電力が供給される。
誘電体膜２０１２を覆うように、ｐ電極２０１３が堆積
されている。また、リッジストライプ２０１１と平行な
側面を有するメサ２０１５を形成することによって部分
的に露出された下部コンタクト層２００３上にｎ電極２
０１４が堆積されている。そして、それらの電極を介し
て、半導体レーザ２０００に電力が供給される。
【０００６】さらに、共振器端面をドライエッチングに
より形成し、それらの端面を破壊しないようにウエハを
バー状に分割した後に、リッジストライプと平行に素子
を分割してＧａＮ系レーザ２０００が得られる。
より形成し、それらの端面を破壊しないようにウエハを
バー状に分割した後に、リッジストライプと平行に素子
を分割してＧａＮ系レーザ２０００が得られる。
【０００７】この半導体レーザ２０００では、リッジス
トライプ２０１１部の効果によるステップ状屈折率分布
により光閉じ込めを行い、低閾値で安定した水平横モー
ド発振が得られている。レーザ素子寿命に関しても１０
０００時間以上の寿命が達成されており、素子寿命に対
する信頼性に関しては、ほぼ技術が完成されていると考
えられる。
トライプ２０１１部の効果によるステップ状屈折率分布
により光閉じ込めを行い、低閾値で安定した水平横モー
ド発振が得られている。レーザ素子寿命に関しても１０
０００時間以上の寿命が達成されており、素子寿命に対
する信頼性に関しては、ほぼ技術が完成されていると考
えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２０
に示されているような構造のレーザでは、発振スペクト
ルにリップルが生じることがよく知られている。より具
体的には、ストライプ方向の共振器長から決まる最小の
縦モード間隔（ファブリペローモード間隔）λ0（ｎ
ｍ）に関連して、数本分のモード間隔λ1＝ｎλ0（ｎは
整数）置きに発振する。すなわち、可能性として立ち得
るファブリペローモードのうちで、実際に立つモードは
そのうちの選択されたモードのみになる。
に示されているような構造のレーザでは、発振スペクト
ルにリップルが生じることがよく知られている。より具
体的には、ストライプ方向の共振器長から決まる最小の
縦モード間隔（ファブリペローモード間隔）λ0（ｎ
ｍ）に関連して、数本分のモード間隔λ1＝ｎλ0（ｎは
整数）置きに発振する。すなわち、可能性として立ち得
るファブリペローモードのうちで、実際に立つモードは
そのうちの選択されたモードのみになる。
【０００９】このようなレーザを用いる場合には、雑音
の問題が生じることが知られている。レーザ本体から
は、使用環境の変化によってモードホッピング雑音等が
生じる。たとえば、単一モードレーザにおいて発振波長
が隣接するモード間などでランダムにシフトする場合に
おいては、双方のモードの利得差によってレーザ光強度
が変動して雑音が発生する。このモード利得の差はモー
ド間隔が離れるほど大きくなるので、それにともなって
相対強度雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）も
増大する。しかしながら、実際に立つモードの間隔が極
端に離れていれば、利得を受けられるモードが限定され
るためにモードのシフト自体が起こりにくくなり、モー
ドホッピング雑音は発生しにくくなる。すなわち、実際
に立つモードの間隔に関して、それらのモード間の利得
の違いは比較的大きいけれどもモードシフトが起こらな
いほどには間隔が離れてもいない場合、最小のファブリ
ペローモード間のモードホップの場合に比べればＲＩＮ
が極端に大きくなる。
の問題が生じることが知られている。レーザ本体から
は、使用環境の変化によってモードホッピング雑音等が
生じる。たとえば、単一モードレーザにおいて発振波長
が隣接するモード間などでランダムにシフトする場合に
おいては、双方のモードの利得差によってレーザ光強度
が変動して雑音が発生する。このモード利得の差はモー
ド間隔が離れるほど大きくなるので、それにともなって
相対強度雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）も
増大する。しかしながら、実際に立つモードの間隔が極
端に離れていれば、利得を受けられるモードが限定され
るためにモードのシフト自体が起こりにくくなり、モー
ドホッピング雑音は発生しにくくなる。すなわち、実際
に立つモードの間隔に関して、それらのモード間の利得
の違いは比較的大きいけれどもモードシフトが起こらな
いほどには間隔が離れてもいない場合、最小のファブリ
ペローモード間のモードホップの場合に比べればＲＩＮ
が極端に大きくなる。
【００１０】他方、光学情報記録装置の光源として半導
体レーザ用いる場合、戻り光雑音が問題になることが知
られている。特に単一モード発振レーザなどのように可
干渉性の大きいレーザでは、ＲＩＮが非常に増大しやす
く、光ディスク等に関する情報の録再時にエラーが生じ
やすい。ＧａＡｓ系レーザ等では、高周波重畳や自励発
振を利用すれば縦多モード発振になって可干渉性が低下
するのでＲＩＮを低くすることができ、光学情報記録装
置の光源として適していることが報告されている。しか
しながら、図２０に示されているようなモード選択性の
強いＧａＮ系レーザでは、スペクトルにリップルが乗っ
ているような状態であるので、高周波重畳や自励発振を
行っても可干渉性を低下させることが難しく、ＲＩＮが
十分には下がらない。
体レーザ用いる場合、戻り光雑音が問題になることが知
られている。特に単一モード発振レーザなどのように可
干渉性の大きいレーザでは、ＲＩＮが非常に増大しやす
く、光ディスク等に関する情報の録再時にエラーが生じ
やすい。ＧａＡｓ系レーザ等では、高周波重畳や自励発
振を利用すれば縦多モード発振になって可干渉性が低下
するのでＲＩＮを低くすることができ、光学情報記録装
置の光源として適していることが報告されている。しか
しながら、図２０に示されているようなモード選択性の
強いＧａＮ系レーザでは、スペクトルにリップルが乗っ
ているような状態であるので、高周波重畳や自励発振を
行っても可干渉性を低下させることが難しく、ＲＩＮが
十分には下がらない。
【００１１】上述のような先行技術によるＧａＮ系レー
ザ素子における課題に鑑み、本発明は、雑音が低減され
たＧａＮ系レーザ素子を提供することを目的としてい
る。
ザ素子における課題に鑑み、本発明は、雑音が低減され
たＧａＮ系レーザ素子を提供することを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、発光層
を含むＧａＮ系半導体積層構造を含むＧａＮ系レーザ素
子において、その半導体積層構造にはストライプ状導波
路構造が作り込まれているとともに、そのストライプ状
導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側面が形成
されており、それらの側面の少なくとも一方の少なくと
も一部はストライプ状導波路の幅方向におけるファブリ
ペロー共振器としての作用を抑制するように加工されて
いることを特徴としている。
を含むＧａＮ系半導体積層構造を含むＧａＮ系レーザ素
子において、その半導体積層構造にはストライプ状導波
路構造が作り込まれているとともに、そのストライプ状
導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側面が形成
されており、それらの側面の少なくとも一方の少なくと
も一部はストライプ状導波路の幅方向におけるファブリ
ペロー共振器としての作用を抑制するように加工されて
いることを特徴としている。
【００１３】たとえば、ストライプ状導波路を幅方向に
挟む２つの側面の少なくとも一部はその幅方向における
ファブリペロー共振器としての作用を抑制するように相
対的に傾斜させることができる。
挟む２つの側面の少なくとも一部はその幅方向における
ファブリペロー共振器としての作用を抑制するように相
対的に傾斜させることができる。
【００１４】その場合に、ストライプ状導波路を幅方向
に挟む２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は
そのストライプ状導波路の長手方向対して傾斜させるこ
とができる。その傾斜の角度は３度以上２５度以下の範
囲にあることが好ましく、１０度以上２０度以下の範囲
にあることがより好ましい。
に挟む２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は
そのストライプ状導波路の長手方向対して傾斜させるこ
とができる。その傾斜の角度は３度以上２５度以下の範
囲にあることが好ましく、１０度以上２０度以下の範囲
にあることがより好ましい。
【００１５】他方、ストライプ状導波路を幅方向に挟む
２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は発光層
に直交する面に対して傾斜させられてもよい。その傾斜
の角度は、１５度以上９０度未満の範囲にあることが好
ましい。
２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は発光層
に直交する面に対して傾斜させられてもよい。その傾斜
の角度は、１５度以上９０度未満の範囲にあることが好
ましい。
【００１６】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一方の少なくとも一部が発光層に直交
する面に対して傾斜させられたＧａＮ系レーザ素子を製
造するための方法では、半導体積層構造上においてスト
ライプ状導波路の幅方向の中央部上方領域に比べてその
幅方向の少なくとも一方端部上方領域において厚さが減
ぜられた端部を含む不均一厚さのレジスト層パターンを
形成し、そのレジスト層パターンの厚さが減ぜられた端
部をドライエッチングによって退行させながら半導体積
層構造をドライエッチングし、それによって、発光層に
直交する面に対して傾斜させられた側面を形成する工程
を含み得る。この場合、レジスト層パターンは、実質的
に均一厚さのレジスト層パターンを形成した後の熱処理
中の凝集作用と表面張力との少なくともいずれかの作用
を利用して不均一厚さにされ得る。また、ドライエッチ
ングにおけるエッチングガス中に酸素を添加することに
よって、レジスト層パターンの厚さが減ぜられた端部を
退行させることができる。
側面の少なくとも一方の少なくとも一部が発光層に直交
する面に対して傾斜させられたＧａＮ系レーザ素子を製
造するための方法では、半導体積層構造上においてスト
ライプ状導波路の幅方向の中央部上方領域に比べてその
幅方向の少なくとも一方端部上方領域において厚さが減
ぜられた端部を含む不均一厚さのレジスト層パターンを
形成し、そのレジスト層パターンの厚さが減ぜられた端
部をドライエッチングによって退行させながら半導体積
層構造をドライエッチングし、それによって、発光層に
直交する面に対して傾斜させられた側面を形成する工程
を含み得る。この場合、レジスト層パターンは、実質的
に均一厚さのレジスト層パターンを形成した後の熱処理
中の凝集作用と表面張力との少なくともいずれかの作用
を利用して不均一厚さにされ得る。また、ドライエッチ
ングにおけるエッチングガス中に酸素を添加することに
よって、レジスト層パターンの厚さが減ぜられた端部を
退行させることができる。
【００１７】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一方の少なくとも一部が発光層に直交
する面に対して傾斜させられたＧａＮ系レーザ素子を製
造するための方法においては、半導体積層構造上にレジ
スト層パターンを形成し、そのレジスト層パターンをマ
スクとして半導体積層構造をドライエッチングすること
によって発光層に直交する面に対して傾斜させられた側
面を形成することができ、その側面が形成される過程に
おいてドライエッチングは堆積物がその側面上に付着す
る条件の下で行われ、その堆積物がその側面の傾斜角を
生じさせるように作用し得る。この場合に、エッチング
ガス中にフッ素系ガスを添加することによって、その側
面に対してエッチング中に堆積物を付着させることがで
きる。
側面の少なくとも一方の少なくとも一部が発光層に直交
する面に対して傾斜させられたＧａＮ系レーザ素子を製
造するための方法においては、半導体積層構造上にレジ
スト層パターンを形成し、そのレジスト層パターンをマ
スクとして半導体積層構造をドライエッチングすること
によって発光層に直交する面に対して傾斜させられた側
面を形成することができ、その側面が形成される過程に
おいてドライエッチングは堆積物がその側面上に付着す
る条件の下で行われ、その堆積物がその側面の傾斜角を
生じさせるように作用し得る。この場合に、エッチング
ガス中にフッ素系ガスを添加することによって、その側
面に対してエッチング中に堆積物を付着させることがで
きる。
【００１８】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一方の少なくとも一部はその幅方向に
おけるファブリペロー共振器としての作用を抑制するよ
うに形成された表面粗さを有していてもよく、その表面
粗さは原子間力顕微鏡で測定された根自乗平均値で５０
ｎｍより大きい粗さに実質的に相当することが好まし
い。
側面の少なくとも一方の少なくとも一部はその幅方向に
おけるファブリペロー共振器としての作用を抑制するよ
うに形成された表面粗さを有していてもよく、その表面
粗さは原子間力顕微鏡で測定された根自乗平均値で５０
ｎｍより大きい粗さに実質的に相当することが好まし
い。
【００１９】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一方の少なくとも一部は、そのストラ
イプ状導波路の長手方向対して傾斜させられた複数の部
分的側面を含んでいてもよい。その場合に、その傾斜の
角度は３度以上９０度未満の範囲にあることが好まし
い。
側面の少なくとも一方の少なくとも一部は、そのストラ
イプ状導波路の長手方向対して傾斜させられた複数の部
分的側面を含んでいてもよい。その場合に、その傾斜の
角度は３度以上９０度未満の範囲にあることが好まし
い。
【００２０】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一部上にはその幅方向におけるファブ
リペロー共振器としての作用を抑制するための反射抑制
膜が形成されていてもよく、その反射抑制膜は複数の層
を含むことが好ましい。また、その反射抑制膜は、波長
３９０〜４２０ｎｍの領域で１０％以下の反射率を有す
ることが好ましい。半導体積層構造は発光層の下方と上
方にそれぞれ配置された下部クラッド層と上部クラッド
層をも含むことができ、反射抑制膜は少なくとも下部ク
ラッド層の端面から上部クラッド層の端面までを覆うよ
うに形成されていることが好ましい。反射抑制膜が形成
された側面は、発光層に直交する面に対して傾斜させら
れていてもよい。さらに、反射抑制膜は、酸化物、窒化
物、硫化物、およびハロゲン化合物のいずれかから選択
された異なる複数種類の層を含むことができる。
側面の少なくとも一部上にはその幅方向におけるファブ
リペロー共振器としての作用を抑制するための反射抑制
膜が形成されていてもよく、その反射抑制膜は複数の層
を含むことが好ましい。また、その反射抑制膜は、波長
３９０〜４２０ｎｍの領域で１０％以下の反射率を有す
ることが好ましい。半導体積層構造は発光層の下方と上
方にそれぞれ配置された下部クラッド層と上部クラッド
層をも含むことができ、反射抑制膜は少なくとも下部ク
ラッド層の端面から上部クラッド層の端面までを覆うよ
うに形成されていることが好ましい。反射抑制膜が形成
された側面は、発光層に直交する面に対して傾斜させら
れていてもよい。さらに、反射抑制膜は、酸化物、窒化
物、硫化物、およびハロゲン化合物のいずれかから選択
された異なる複数種類の層を含むことができる。
【００２１】なお、ストライプ状導波路を幅方向に挟む
２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は、曲面
を含むことができる。また、ストライプ状導波路を幅方
向に挟む２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部
は、素子分割時に形成された素子分割端面であり得る。
さらに、ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの側面
の少なくとも一方の少なくとも一部は、エッチングによ
り形成されたメサの側面であり得る。
２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部は、曲面
を含むことができる。また、ストライプ状導波路を幅方
向に挟む２つの側面の少なくとも一方の少なくとも一部
は、素子分割時に形成された素子分割端面であり得る。
さらに、ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの側面
の少なくとも一方の少なくとも一部は、エッチングによ
り形成されたメサの側面であり得る。
【００２２】ストライプ状導波路を幅方向に挟む２つの
側面の少なくとも一部上にその幅方向におけるファブリ
ペロー共振器としての作用を抑制するための反射抑制膜
が形成されたＧａＮ系レーザ素子を製造するための方法
においては、その側面の少なくとも一方の少なくとも一
部上に反射抑制膜を形成し、その後に反射抑制膜を残す
ように素子分割する工程を含むことができる。
側面の少なくとも一部上にその幅方向におけるファブリ
ペロー共振器としての作用を抑制するための反射抑制膜
が形成されたＧａＮ系レーザ素子を製造するための方法
においては、その側面の少なくとも一方の少なくとも一
部上に反射抑制膜を形成し、その後に反射抑制膜を残す
ように素子分割する工程を含むことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（用語の定義）まず、本願明細書
において用いられるいくつかの用語の意義を明かにして
おく。
において用いられるいくつかの用語の意義を明かにして
おく。
【００２４】「ＧａＮ系半導体」とは、Ｖ族元素のＮと
ＩＩＩ族元素との化合物を含む六方晶構造の窒化物系化
合物半導体を意味し、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ
≦１；０≦ｙ≦１；０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成比で表され
る物質のみならず、そのＩＩＩ族元素の一部（２０％程
度以下）を他のＩＩＩ族元素（たとえば、Ｂ）で置換し
た物質や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他
のＶ族元素（たとえば、ＰやＡｓ）で置換した物質をも
含み、さらに数％程度以下のドーパント（たとえば、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅなど）を含んでいる物質をも含
む。
ＩＩＩ族元素との化合物を含む六方晶構造の窒化物系化
合物半導体を意味し、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ
≦１；０≦ｙ≦１；０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成比で表され
る物質のみならず、そのＩＩＩ族元素の一部（２０％程
度以下）を他のＩＩＩ族元素（たとえば、Ｂ）で置換し
た物質や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他
のＶ族元素（たとえば、ＰやＡｓ）で置換した物質をも
含み、さらに数％程度以下のドーパント（たとえば、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅなど）を含んでいる物質をも含
む。
【００２５】「ストライプ状導波路」とは、発光部から
発した光を閉じ込めて導波するための帯状領域を意味す
る。
発した光を閉じ込めて導波するための帯状領域を意味す
る。
【００２６】「ストライプ方向」とはストライプ状導波
路の長手方向に平行な方向（いわゆる「縦方向」）を意
味し、ＧａＮ系レーザ素子において「上方」とは基板上
にＧａＮ系半導体層が積層されていく方向を意味する。
路の長手方向に平行な方向（いわゆる「縦方向」）を意
味し、ＧａＮ系レーザ素子において「上方」とは基板上
にＧａＮ系半導体層が積層されていく方向を意味する。
【００２７】（レーザ素子に関する雑音原因の調査）本
発明者らは、従来のレーザ素子における雑音の原因をよ
り正確に把握するために、図２０に示す先例と同様な構
造のレーザ素子においてモード選択性が強くなって大き
な雑音が生じる原因を調査した。
発明者らは、従来のレーザ素子における雑音の原因をよ
り正確に把握するために、図２０に示す先例と同様な構
造のレーザ素子においてモード選択性が強くなって大き
な雑音が生じる原因を調査した。
【００２８】まず、ＧａＮ系レーザ素子の発光スペクト
ルを解析したところ、図３のグラフが得られた。このグ
ラフにおいて、横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸はレー
ザ光出力強度（ａ．ｕ．：任意単位）を表している。図
３から、このＧａＮ系レーザ素子においては、そのファ
ブリペローモード間隔が約０．０５ｎｍであるのに対し
て、その数本分のモード間隔０．３〜０．５ｎｍごとに
複数モードが強く発振しており、モード選択性の強いこ
とが確認できた。
ルを解析したところ、図３のグラフが得られた。このグ
ラフにおいて、横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸はレー
ザ光出力強度（ａ．ｕ．：任意単位）を表している。図
３から、このＧａＮ系レーザ素子においては、そのファ
ブリペローモード間隔が約０．０５ｎｍであるのに対し
て、その数本分のモード間隔０．３〜０．５ｎｍごとに
複数モードが強く発振しており、モード選択性の強いこ
とが確認できた。
【００２９】次に、そのレーザ素子本体の雑音は、図５
に示されているような特性を有していた。図５のグラフ
において、横軸はレーザ光出力（ｍＷ）を表し、縦軸は
ＲＩＮ（ｄＢ／Ｈｚ）を表している。すなわち、光出力
が低い時には自然放出光の影響によって相対的雑音が高
いが、光出力が大きくなるにしたがってその雑音は小さ
くなっていく。しかし、矢印ＡとＢで表されている特定
の光出力時において、雑音が増大する現象が見られた。
このような雑音増大時のスペクトル分布を観察したとこ
ろ、モード間隔０．３〜０．５ｎｍの複数モードのうち
の２本のピーク位置のモードが交互に発振しており、こ
れら２つのピークの間でモード競合が生じていると考え
られた。
に示されているような特性を有していた。図５のグラフ
において、横軸はレーザ光出力（ｍＷ）を表し、縦軸は
ＲＩＮ（ｄＢ／Ｈｚ）を表している。すなわち、光出力
が低い時には自然放出光の影響によって相対的雑音が高
いが、光出力が大きくなるにしたがってその雑音は小さ
くなっていく。しかし、矢印ＡとＢで表されている特定
の光出力時において、雑音が増大する現象が見られた。
このような雑音増大時のスペクトル分布を観察したとこ
ろ、モード間隔０．３〜０．５ｎｍの複数モードのうち
の２本のピーク位置のモードが交互に発振しており、こ
れら２つのピークの間でモード競合が生じていると考え
られた。
【００３０】すなわち、先例のレーザ構造には、モード
間隔０．３〜０．５ｎｍで比較的発振しやすい複数の縦
モードが存在する。モード間隔が５ｎｍ程度も離れてい
ればモード競合は起こりにくいが、この０．３〜０．５
ｎｍというモード間隔はＲＩＮが増大しやすい間隔であ
ると言える。
間隔０．３〜０．５ｎｍで比較的発振しやすい複数の縦
モードが存在する。モード間隔が５ｎｍ程度も離れてい
ればモード競合は起こりにくいが、この０．３〜０．５
ｎｍというモード間隔はＲＩＮが増大しやすい間隔であ
ると言える。
【００３１】また、このＧａＮ系レーザ素子を光情報記
録装置に使用した場合において、高周波重畳や自励発振
などの強度変調を与えることによって利得スペクトル幅
を広げても、モード選択性に起因して、可干渉性が低下
しにくくてＲＩＮが大きくなる危険性が非常に高い。
録装置に使用した場合において、高周波重畳や自励発振
などの強度変調を与えることによって利得スペクトル幅
を広げても、モード選択性に起因して、可干渉性が低下
しにくくてＲＩＮが大きくなる危険性が非常に高い。
【００３２】この雑音の要因となるモード選択性が強く
なる原因として、ストライプ状導波路を挟んで向かい合
う素子側面によるファブリペロー共振器としての作用が
ストライプ方向の共振器の利得スペクトルに影響を与
え、複合共振作用を生じていることが考えられた。図２
０の例では、リッジストライプ２０１１の幅方向の両側
に位置する素子分割端面とメサ側面とで構成される副共
振器の影響が検討されるべきと思われる。たとえば、レ
ーザのストライプ状導波路から漏れ出た光が、基板等で
吸収されずに副共振器で共振する間に、ストライプ状導
波路に閉じ込められたモードと干渉することなどを考慮
すべきと考えられる。
なる原因として、ストライプ状導波路を挟んで向かい合
う素子側面によるファブリペロー共振器としての作用が
ストライプ方向の共振器の利得スペクトルに影響を与
え、複合共振作用を生じていることが考えられた。図２
０の例では、リッジストライプ２０１１の幅方向の両側
に位置する素子分割端面とメサ側面とで構成される副共
振器の影響が検討されるべきと思われる。たとえば、レ
ーザのストライプ状導波路から漏れ出た光が、基板等で
吸収されずに副共振器で共振する間に、ストライプ状導
波路に閉じ込められたモードと干渉することなどを考慮
すべきと考えられる。
【００３３】したがって、モード選択性が少なくなるよ
うにまたはモード間隔が狭くなるように複合共振器を設
計することにより、雑音の小さなレーザ素子を作製し得
ることが期待できる。また、そのように設計されたレー
ザ素子に高周波重畳や自励発振の効果を加えてやればさ
らにＲＩＮを下げることができ、光ディスク等に関する
情報の録再時にエラーを防止し得ることが期待できる。
モード選択性を弱くするためには、ストライプ状導波路
を幅方向に挟むように対向する素子側面の少なくとも一
方が共振器端面として機能しないようにすることが考え
られる。
うにまたはモード間隔が狭くなるように複合共振器を設
計することにより、雑音の小さなレーザ素子を作製し得
ることが期待できる。また、そのように設計されたレー
ザ素子に高周波重畳や自励発振の効果を加えてやればさ
らにＲＩＮを下げることができ、光ディスク等に関する
情報の録再時にエラーを防止し得ることが期待できる。
モード選択性を弱くするためには、ストライプ状導波路
を幅方向に挟むように対向する素子側面の少なくとも一
方が共振器端面として機能しないようにすることが考え
られる。
【００３４】なお、波長帯６００〜８００ｎｍ内の光を
射出するＡｌＧａＡｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系のレー
ザ素子では、発光波長に対して吸収性のある材質（Ｇａ
Ａｓ等）を基板に用いているので、副共振器内を往復し
ようとする光が減衰してしまい、先例のレーザのような
副共振器による現象は見られなかった。
射出するＡｌＧａＡｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系のレー
ザ素子では、発光波長に対して吸収性のある材質（Ｇａ
Ａｓ等）を基板に用いているので、副共振器内を往復し
ようとする光が減衰してしまい、先例のレーザのような
副共振器による現象は見られなかった。
【００３５】以上のような調査に基づいてなされた本発
明による種々の実施形態について、以下において詳細に
説明する。
明による種々の実施形態について、以下において詳細に
説明する。
【００３６】（実施形態１）図１と図２は、実施形態１
におけるＧａＮ系レーザ１００を模式的な斜視図と上面
図で図解している。なお、本願のすべての図面におい
て、同一の参照符号は同一または相当部分を表してい
る。
におけるＧａＮ系レーザ１００を模式的な斜視図と上面
図で図解している。なお、本願のすべての図面におい
て、同一の参照符号は同一または相当部分を表してい
る。
【００３７】本実施形態のＧａＮ系レーザ１００を作製
するためには、まず主面として（０００１）面を有する
厚さ４００μｍのサファイア基板１０１を洗浄し、さら
にＭＯＣＶＤ（有機金属気相堆積）装置内で約１１００
℃の水素（Ｈ2）雰囲気中で高温クリーニングを行う。
その後に基板温度を６００℃に下げて、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、ドーピング剤
としてのシラン（ＳｉＨ4）、およびキャリアガスとし
ての水素（Ｈ2）を導入し、バッファ層１０２として厚
さ０．０３μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層を基板１０１
上に成長させる。
するためには、まず主面として（０００１）面を有する
厚さ４００μｍのサファイア基板１０１を洗浄し、さら
にＭＯＣＶＤ（有機金属気相堆積）装置内で約１１００
℃の水素（Ｈ2）雰囲気中で高温クリーニングを行う。
その後に基板温度を６００℃に下げて、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、ドーピング剤
としてのシラン（ＳｉＨ4）、およびキャリアガスとし
ての水素（Ｈ2）を導入し、バッファ層１０２として厚
さ０．０３μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層を基板１０１
上に成長させる。
【００３８】次に、ＮＨ3とキャリヤガスのＮ2とを流し
ながら約１０５０℃まで基板温度を上げて、その後にキ
ャリアガスをＮ2からＨ2に代えてＴＭＧとＳｉＨ4をも
導入し、下部コンタクト層１０３として厚さ４μｍのＳ
ｉドープＧａＮ層を成長させる。続いて、ＴＭＧとトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ）を所定割合で導入して、
下部クラッド層１０４として厚さ０．９μｍのＳｉドー
プｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を形成する。この後、ＴＭＡ
の供給を停止して、下部ガイド層１０５として厚さ０．
１μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層を形成する。
ながら約１０５０℃まで基板温度を上げて、その後にキ
ャリアガスをＮ2からＨ2に代えてＴＭＧとＳｉＨ4をも
導入し、下部コンタクト層１０３として厚さ４μｍのＳ
ｉドープＧａＮ層を成長させる。続いて、ＴＭＧとトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ）を所定割合で導入して、
下部クラッド層１０４として厚さ０．９μｍのＳｉドー
プｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を形成する。この後、ＴＭＡ
の供給を停止して、下部ガイド層１０５として厚さ０．
１μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層を形成する。
【００３９】次にＴＭＧの供給を停止し、キャリアガス
をＨ2からＮ2に代えて基板温度を７００℃まで下げ、ト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧとを導入し、Ｉ
ｎvＧａ1-vＮ（０≦ｖ≦１）障壁層（図示せず）を成長
させる。その後、ＴＭＩの供給量を所定割合だけ増加さ
せ、ＩｎwＧａ1-wＮ（０≦ｗ≦１）井戸層（図示せず）
を成長させる。これらのＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ
井戸層の成長を繰り返して、交互積層構造（障壁層／井
戸層／・・・井戸層／障壁層）を有する多重量子井戸か
らなる活性層１０６を形成する。
をＨ2からＮ2に代えて基板温度を７００℃まで下げ、ト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧとを導入し、Ｉ
ｎvＧａ1-vＮ（０≦ｖ≦１）障壁層（図示せず）を成長
させる。その後、ＴＭＩの供給量を所定割合だけ増加さ
せ、ＩｎwＧａ1-wＮ（０≦ｗ≦１）井戸層（図示せず）
を成長させる。これらのＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ
井戸層の成長を繰り返して、交互積層構造（障壁層／井
戸層／・・・井戸層／障壁層）を有する多重量子井戸か
らなる活性層１０６を形成する。
【００４０】活性層１０６の形成が終了すれば、ＴＭＩ
とＴＭＧの供給を停止して基板温度を再び１０５０℃ま
で上げかつキャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ、およびｐ型ドーピング剤であるビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を流し、蒸発
防止層１０７として０．０１μｍ厚のＭｇドープｐ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層を成長させる。次に、ＴＭＡの供給を
停止し、上部ガイド層１０８として０．１μｍ厚のＭｇ
ドープｐ型ＧａＮ層を成長させる。続いて、ＴＭＡを所
定流量で導入してＴＭＧの流量を調整し、上部クラッド
層１０９として厚さ０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎ層を形成する。最後に、ＴＭＡの供給を停
止してＴＭＧの供給量を調整し、上部コンタクト層１１
０として０．１μｍ厚のＭｇドープｐ型ＧａＮを成長さ
せる。上部コンタクト層１１０の成長終了後、ＴＭＧと
Ｃｐ2Ｍｇの供給を停止して基板温度を下げ、得られた
エピタキシャルウエハを室温においてＭＯＣＶＤ装置か
ら取り出す。
とＴＭＧの供給を停止して基板温度を再び１０５０℃ま
で上げかつキャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ、およびｐ型ドーピング剤であるビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を流し、蒸発
防止層１０７として０．０１μｍ厚のＭｇドープｐ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層を成長させる。次に、ＴＭＡの供給を
停止し、上部ガイド層１０８として０．１μｍ厚のＭｇ
ドープｐ型ＧａＮ層を成長させる。続いて、ＴＭＡを所
定流量で導入してＴＭＧの流量を調整し、上部クラッド
層１０９として厚さ０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎ層を形成する。最後に、ＴＭＡの供給を停
止してＴＭＧの供給量を調整し、上部コンタクト層１１
０として０．１μｍ厚のＭｇドープｐ型ＧａＮを成長さ
せる。上部コンタクト層１１０の成長終了後、ＴＭＧと
Ｃｐ2Ｍｇの供給を停止して基板温度を下げ、得られた
エピタキシャルウエハを室温においてＭＯＣＶＤ装置か
ら取り出す。
【００４１】続いて、そのエピタキシャルウエハは、複
数の個別のレーザ素子を得るように加工される。まず、
ストライプ状導波路を形成するために、幅２μｍのスト
ライプ状レジスト（図示せず）を形成し、そして反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）によってリッジストライプ
１１１を形成する。その後、ウエハの上面上に、電流狭
窄のための誘電体膜１１２として酸化珪素膜を蒸着す
る。次いで、レジストを剥離してリッジストライプ１１
１の頂部において上部コンタクト層１１０を露出させ、
Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順序で蒸着してｐ電極１１３を形成
する。続いて、フォトリソグラフィを利用して保護レジ
スト層（図示せず）を形成し、ドライエッチング法でメ
サ１１５を形成してｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の一
部を露出させ、そしてその露出部上にＴｉ/Ａｌの順序
で蒸着してｎ電極１１４を形成する。なお、図１におい
ては、メサ側面１１７はリッジストライプ１１１と平行
になるように形成される。また、メサ１１５の形成のた
めの溝深さは、素子の上面から少なくとも活性層１０６
の下に到達するまでとし、好ましくは下部コンタクト層
１０３に到達するまでとする。
数の個別のレーザ素子を得るように加工される。まず、
ストライプ状導波路を形成するために、幅２μｍのスト
ライプ状レジスト（図示せず）を形成し、そして反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）によってリッジストライプ
１１１を形成する。その後、ウエハの上面上に、電流狭
窄のための誘電体膜１１２として酸化珪素膜を蒸着す
る。次いで、レジストを剥離してリッジストライプ１１
１の頂部において上部コンタクト層１１０を露出させ、
Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順序で蒸着してｐ電極１１３を形成
する。続いて、フォトリソグラフィを利用して保護レジ
スト層（図示せず）を形成し、ドライエッチング法でメ
サ１１５を形成してｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の一
部を露出させ、そしてその露出部上にＴｉ/Ａｌの順序
で蒸着してｎ電極１１４を形成する。なお、図１におい
ては、メサ側面１１７はリッジストライプ１１１と平行
になるように形成される。また、メサ１１５の形成のた
めの溝深さは、素子の上面から少なくとも活性層１０６
の下に到達するまでとし、好ましくは下部コンタクト層
１０３に到達するまでとする。
【００４２】ｎ電極形成後のウエハは分割されやすいよ
うに研磨等によって厚さが６０μｍに調整され、その後
に擬似劈開によって複数のバー状に分割され、その分割
面がストライプ方向の共振器のミラー端面として利用さ
れる。ウエハは、その厚みを６０〜１６０μｍ程度に調
整すれば、分割が容易となる。この分割は、ストライプ
方向に直交するように正確に行い、共振器長は５００μ
ｍとする。
うに研磨等によって厚さが６０μｍに調整され、その後
に擬似劈開によって複数のバー状に分割され、その分割
面がストライプ方向の共振器のミラー端面として利用さ
れる。ウエハは、その厚みを６０〜１６０μｍ程度に調
整すれば、分割が容易となる。この分割は、ストライプ
方向に直交するように正確に行い、共振器長は５００μ
ｍとする。
【００４３】次に、各バーは、ストライプ方向に平行に
素子分割される。たとえば、スクライブ時の針圧（ウエ
ハに針を押し当てる時の荷重）を大きくして、押し割る
ことで各素子に分割できる。図１と図２の例では、分割
面１１８はストライプ方向に対して１２度傾けて形成さ
れる。
素子分割される。たとえば、スクライブ時の針圧（ウエ
ハに針を押し当てる時の荷重）を大きくして、押し割る
ことで各素子に分割できる。図１と図２の例では、分割
面１１８はストライプ方向に対して１２度傾けて形成さ
れる。
【００４４】以上のプロセスの結果、図１と図２に示す
ようなＧａＮ系レーザ素子１００が完成する。なお、図
２は、本実施形態の特徴をわかりやすくするためにメサ
部１１５のみを示している。ＧａＮ系レーザ素子１００
では、ストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向し
たメサ側面１１７と分割面１１８とで構成される副共振
器のミラー端面が、図２に示すように相対的に傾斜させ
られている。
ようなＧａＮ系レーザ素子１００が完成する。なお、図
２は、本実施形態の特徴をわかりやすくするためにメサ
部１１５のみを示している。ＧａＮ系レーザ素子１００
では、ストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向し
たメサ側面１１７と分割面１１８とで構成される副共振
器のミラー端面が、図２に示すように相対的に傾斜させ
られている。
【００４５】このＧａＮ系レーザ素子１００の発振スペ
クトル分布として、図４のグラフが得られた。図３と異
なって、図４においてはファブリペローモード間隔λ0
で発振していることがわかる。すなわち、本実施形態の
レーザ素子では、モード選択性をほぼなくすことに成功
した。これに伴って、モード間隔λ0で隣接する各モー
ドの間における相対強度差が小さくなり、さらに高周波
重畳や自励発振による強度変調を行って可干渉性を低下
させることにより、ＲＩＮを顕著に低下させることが可
能となった。また、モード選択性を弱くすることによっ
て隣り合うモードの利得差を小さくすることができたの
で、レーザ本体の雑音に関しても図５に示されているよ
うなピークＡやＢが消え、図６に示すようにＲＩＮを最
大で１０ｄｂも低減させ得ることが確認された。
クトル分布として、図４のグラフが得られた。図３と異
なって、図４においてはファブリペローモード間隔λ0
で発振していることがわかる。すなわち、本実施形態の
レーザ素子では、モード選択性をほぼなくすことに成功
した。これに伴って、モード間隔λ0で隣接する各モー
ドの間における相対強度差が小さくなり、さらに高周波
重畳や自励発振による強度変調を行って可干渉性を低下
させることにより、ＲＩＮを顕著に低下させることが可
能となった。また、モード選択性を弱くすることによっ
て隣り合うモードの利得差を小さくすることができたの
で、レーザ本体の雑音に関しても図５に示されているよ
うなピークＡやＢが消え、図６に示すようにＲＩＮを最
大で１０ｄｂも低減させ得ることが確認された。
【００４６】なお、本実施形態で述べたＧａＮ系レーザ
素子１００の構成や製造方法は、以下のような範囲内で
変更することが可能である。
素子１００の構成や製造方法は、以下のような範囲内で
変更することが可能である。
【００４７】まず、活性層１０６に含まれる障壁層と井
戸層に関しては、発光波長が３７０〜４３０ｎｍの範囲
になるようにそれらのＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）組
成比と膜厚を設定し、井戸層の数は２〜６から選択すれ
ばよい。なお、活性層１０６に少量の他の材料が混入し
ていても、本発明の効果は得られる。また、ｐ電極材料
としては他にＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、またはＮ
ｉ／Ａｕを用いてもよく、ｎ電極材料としては他にＨｆ
／Ａｌ、Ｔｉ／Ｍｏ、またはＨｆ／Ａｕを用いてもよ
い。
戸層に関しては、発光波長が３７０〜４３０ｎｍの範囲
になるようにそれらのＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）組
成比と膜厚を設定し、井戸層の数は２〜６から選択すれ
ばよい。なお、活性層１０６に少量の他の材料が混入し
ていても、本発明の効果は得られる。また、ｐ電極材料
としては他にＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、またはＮ
ｉ／Ａｕを用いてもよく、ｎ電極材料としては他にＨｆ
／Ａｌ、Ｔｉ／Ｍｏ、またはＨｆ／Ａｕを用いてもよ
い。
【００４８】次に、メサ側面１１７に対する分割面１１
８の相対的傾きは、３度以上２５度以下の範囲で選択し
得る。その傾きが３度未満である場合、ストライプ状導
波路を幅方向に挟むように対向するメサ側面１１７と分
割面１１８が副共振器として働くことによってモード選
択性が強くなり、本発明の効果を得ることが困難にな
る。また、傾きを大きくすれば本発明の効果は得られる
が、ウエハから素子を分割する際の切りしろを大きく取
る必要が生じる。この切りしろが素子サイズより大きく
なれば素子の取れ数が減小するので、切りしろは小さい
ほうが好ましい。ＧａＡｓ系レーザ素子の幅は一般的に
２００〜３００μｍであり、ＧａＮ系レーザ素子でも今
後このような値に近づくことが予想されるので、切りし
ろのためにチップサイズを大きくしなくてもすむ分割角
度は２５度程度までとなる。
８の相対的傾きは、３度以上２５度以下の範囲で選択し
得る。その傾きが３度未満である場合、ストライプ状導
波路を幅方向に挟むように対向するメサ側面１１７と分
割面１１８が副共振器として働くことによってモード選
択性が強くなり、本発明の効果を得ることが困難にな
る。また、傾きを大きくすれば本発明の効果は得られる
が、ウエハから素子を分割する際の切りしろを大きく取
る必要が生じる。この切りしろが素子サイズより大きく
なれば素子の取れ数が減小するので、切りしろは小さい
ほうが好ましい。ＧａＡｓ系レーザ素子の幅は一般的に
２００〜３００μｍであり、ＧａＮ系レーザ素子でも今
後このような値に近づくことが予想されるので、切りし
ろのためにチップサイズを大きくしなくてもすむ分割角
度は２５度程度までとなる。
【００４９】また、メサ側面１１７に対する分割面１１
８の相対的傾きは、１０度以上２０度以下の範囲内にあ
ることがより好ましい。本発明の効果を十分に発揮する
ためには、傾きが１０度程度以上になるようにすればよ
い。他方、ストライプ方向のレーザ共振器の端面を保護
するために素子分割をストライプから５０μｍ程度以上
離れた地点で行うためには、傾きが２０度程度以下にな
るようにすればよい。
８の相対的傾きは、１０度以上２０度以下の範囲内にあ
ることがより好ましい。本発明の効果を十分に発揮する
ためには、傾きが１０度程度以上になるようにすればよ
い。他方、ストライプ方向のレーザ共振器の端面を保護
するために素子分割をストライプから５０μｍ程度以上
離れた地点で行うためには、傾きが２０度程度以下にな
るようにすればよい。
【００５０】なお、本実施形態では、分割線がメサ部上
に設定されているので、図１に示すようにメサ部の残部
１１６が素子チップ上に存在している。メサ残部１１６
は本発明の本質には係わりがなく、素子のマウントを容
易にする等の目的でこれを切り落してもよい。また、素
子分割手法も本実施形態に述べた手法に限定されるもの
ではなく、ダイシングしたり、スクライブしてブレーク
するなどの手法を用いてもよい。共振器長も５００μｍ
に限定されるものではなく、適宜に変更することが可能
である。
に設定されているので、図１に示すようにメサ部の残部
１１６が素子チップ上に存在している。メサ残部１１６
は本発明の本質には係わりがなく、素子のマウントを容
易にする等の目的でこれを切り落してもよい。また、素
子分割手法も本実施形態に述べた手法に限定されるもの
ではなく、ダイシングしたり、スクライブしてブレーク
するなどの手法を用いてもよい。共振器長も５００μｍ
に限定されるものではなく、適宜に変更することが可能
である。
【００５１】（実施形態２）図７は図１に類似している
が、実施形態２によるＧａＮ系レーザ素子２００を模式
的に図解している。
が、実施形態２によるＧａＮ系レーザ素子２００を模式
的に図解している。
【００５２】本実施形態に特徴的な点は、素子の分割面
１１８に、表面荒れがあることである。ストライプ方向
に平行な素子分割時に、弱い力でスクライブした後に強
い力でブレークするなどの手法を用いれば、破断面に表
面荒れを自然に導入することができる。
１１８に、表面荒れがあることである。ストライプ方向
に平行な素子分割時に、弱い力でスクライブした後に強
い力でブレークするなどの手法を用いれば、破断面に表
面荒れを自然に導入することができる。
【００５３】このように分割面１１８に表面荒れが存在
すれば、ストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向
したメサ側面１１７と分割面１１８は、もはや副共振器
のミラー端面として作用せず、本来のストライプ方向の
共振器長で決定される縦モード間隔でのレーザ発振が可
能となる。この時、分割面１１８の表面粗さは、原子間
力顕微鏡で測定したＲＭＳ（root−mean−square）値で
５０ｎｍ以上に相当するように設定する。これ以下の表
面荒れでは、本発明の効果が出ない可能性がある。
すれば、ストライプ状導波路を幅方向に挟むように対向
したメサ側面１１７と分割面１１８は、もはや副共振器
のミラー端面として作用せず、本来のストライプ方向の
共振器長で決定される縦モード間隔でのレーザ発振が可
能となる。この時、分割面１１８の表面粗さは、原子間
力顕微鏡で測定したＲＭＳ（root−mean−square）値で
５０ｎｍ以上に相当するように設定する。これ以下の表
面荒れでは、本発明の効果が出ない可能性がある。
【００５４】また、本実施形態においても実施形態１と
同様なメサの残部ができるが、実施形態２ではこのメサ
の残部に欠け等が発生して素子のマウント時に悪影響を
与える可能性があるので、その残部を切り落している。
同様なメサの残部ができるが、実施形態２ではこのメサ
の残部に欠け等が発生して素子のマウント時に悪影響を
与える可能性があるので、その残部を切り落している。
【００５５】（実施形態３）図８は、実施形態３による
ＧａＮ系レーザ素子３００を模式的に図解した断面図で
ある。なお、このＧａＮ系レーザ素子３００の上面図と
して、図２を参照することができる。
ＧａＮ系レーザ素子３００を模式的に図解した断面図で
ある。なお、このＧａＮ系レーザ素子３００の上面図と
して、図２を参照することができる。
【００５６】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、スト
ライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した側面が、
ｎ電極１１４に近い第一のメサ側面１１７と分割線に近
い第二のメサ側面１１９とで構成されていることであ
る。すなわち、第一のメサ側面１１７がリッジストライ
プ１１１の長手方向と平行になるようにかつ第二のメサ
側面１１９が第一のメサ側面に対して傾斜するように、
ウエハ上にレジスト層パターンを形成してドライエッチ
ングによってメサ１１５を形成する。なお、そのような
レジスト層パターンは、フォトマスクの設計によって容
易に形成することができる。素子の分割は、分割面がメ
サ側面１１９にかからないように行えばよい。
ライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した側面が、
ｎ電極１１４に近い第一のメサ側面１１７と分割線に近
い第二のメサ側面１１９とで構成されていることであ
る。すなわち、第一のメサ側面１１７がリッジストライ
プ１１１の長手方向と平行になるようにかつ第二のメサ
側面１１９が第一のメサ側面に対して傾斜するように、
ウエハ上にレジスト層パターンを形成してドライエッチ
ングによってメサ１１５を形成する。なお、そのような
レジスト層パターンは、フォトマスクの設計によって容
易に形成することができる。素子の分割は、分割面がメ
サ側面１１９にかからないように行えばよい。
【００５７】本実施形態に特徴的な二つ目の点は、第二
のメサ側面１１９が第一のメサ側面１１７に対して８度
の傾きを持っていることである。なお、それらのメサ側
面同士のなす角度としては実施形態１の場合と同様の角
度範囲から選択可能であり、その理由も同様である。
のメサ側面１１９が第一のメサ側面１１７に対して８度
の傾きを持っていることである。なお、それらのメサ側
面同士のなす角度としては実施形態１の場合と同様の角
度範囲から選択可能であり、その理由も同様である。
【００５８】以上のように作製された実施形態２のレー
ザ素子のメサ上面も、図２に示された状態と同様にな
る。この時、素子分割面１１８は、第二のメサ側面１１
９に読み替えられるべきである。
ザ素子のメサ上面も、図２に示された状態と同様にな
る。この時、素子分割面１１８は、第二のメサ側面１１
９に読み替えられるべきである。
【００５９】（実施形態４）図９は、実施形態４による
ＧａＮ系レーザ素子４００を模式的に図解する上面図で
ある。なお、ＧａＮ系レーザ４００の断面図として図８
を参照することができる。
ＧａＮ系レーザ素子４００を模式的に図解する上面図で
ある。なお、ＧａＮ系レーザ４００の断面図として図８
を参照することができる。
【００６０】本実施形態に特徴的な点は、ストライプ状
導波路を幅方向に挟むように対向した側面がｎ電極１１
４に近い第一のメサ側面１１７と分割面に近い第二のメ
サ側面１１９とで構成されており、第二のメサ側面１１
９が図９の上面図においてジグザグ線で表されることで
ある。この時、第二のメサ側面１１９に含まれる複数の
部分的側面の各々は第一のメサ側面１１７に対して傾斜
させられている。すなわち、第一のメサ側面１１７がリ
ッジストライプ１１１と平行になるようにかつ第二のメ
サ側面１１９がジグザグ面になるようにレジスト層パタ
ーンを形成してから、ドライエッチングによってメサ１
１５を形成すればよい。そのようなレジスト層パターン
は、実施形態３の場合と同様に、フォトマスクの設計に
よって容易に形成することができる。また、素子４００
の分割は、分割面がメサ側面１１９にかからないように
行えばよい。
導波路を幅方向に挟むように対向した側面がｎ電極１１
４に近い第一のメサ側面１１７と分割面に近い第二のメ
サ側面１１９とで構成されており、第二のメサ側面１１
９が図９の上面図においてジグザグ線で表されることで
ある。この時、第二のメサ側面１１９に含まれる複数の
部分的側面の各々は第一のメサ側面１１７に対して傾斜
させられている。すなわち、第一のメサ側面１１７がリ
ッジストライプ１１１と平行になるようにかつ第二のメ
サ側面１１９がジグザグ面になるようにレジスト層パタ
ーンを形成してから、ドライエッチングによってメサ１
１５を形成すればよい。そのようなレジスト層パターン
は、実施形態３の場合と同様に、フォトマスクの設計に
よって容易に形成することができる。また、素子４００
の分割は、分割面がメサ側面１１９にかからないように
行えばよい。
【００６１】図９の上面図において、第二のメサ側面１
１９を表すジグザグの線分の各々は、第一のメサ側面１
１７に対して３度以上９０度未満の傾斜角を選択し得
る。その傾斜角が３度未満である場合、ストライプ状導
波路を幅方向に挟むように対向する２つの側面が副共振
器として働くことでモード選択性が強くなり、本発明の
効果を得ることが困難になり、９０度に達すればもはや
第二のメサ側面にはなり得ないことが明らかである。本
実施形態では、第二のメサ側面１１９を形成するための
幅が自由に設計され得るので、素子分割の際の切りしろ
を大きく取る必要がないという利点を生じる。また、モ
ード選択性を弱めるために、メサ側面１１９の部分的側
面の傾きを大きくすることもできる。すなわち、部分的
側面の傾斜角度を大きくした場合には、その部分的側面
の幅を小さくして数を増やせばよいし、逆の場合には幅
を大きくして数を減らせばよい。
１９を表すジグザグの線分の各々は、第一のメサ側面１
１７に対して３度以上９０度未満の傾斜角を選択し得
る。その傾斜角が３度未満である場合、ストライプ状導
波路を幅方向に挟むように対向する２つの側面が副共振
器として働くことでモード選択性が強くなり、本発明の
効果を得ることが困難になり、９０度に達すればもはや
第二のメサ側面にはなり得ないことが明らかである。本
実施形態では、第二のメサ側面１１９を形成するための
幅が自由に設計され得るので、素子分割の際の切りしろ
を大きく取る必要がないという利点を生じる。また、モ
ード選択性を弱めるために、メサ側面１１９の部分的側
面の傾きを大きくすることもできる。すなわち、部分的
側面の傾斜角度を大きくした場合には、その部分的側面
の幅を小さくして数を増やせばよいし、逆の場合には幅
を大きくして数を減らせばよい。
【００６２】なお、本実施形態と同様な思想を用いれ
ば、部分的平面と部分的曲面を組み合わせて第二のメサ
側面を構成するなどのように、種々の応用も可能であ
る。
ば、部分的平面と部分的曲面を組み合わせて第二のメサ
側面を構成するなどのように、種々の応用も可能であ
る。
【００６３】（実施形態５）図１０と図１１は、それぞ
れ図１と図２に類似しているが、実施形態５によるＧａ
Ｎ系レーザ素子５００を模式的に図解している。
れ図１と図２に類似しているが、実施形態５によるＧａ
Ｎ系レーザ素子５００を模式的に図解している。
【００６４】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、（０
００１）面の主面を有する導電性ｎ型ＧａＮ基板３０１
が使用されていることである。これに伴って、その導電
性ｎ型ＧａＮ基板３０１上にｎ電極１１４を形成するこ
とが可能となり、メサを形成する必要がなくなって工程
数が減少する。ｎ電極１１４の形成は、ウエハの厚みを
１６０μｍ程度に調整した後に、ｎ型ＧａＮ基板３０１
の裏面の全領域上に電極材料を形成すればよい。
００１）面の主面を有する導電性ｎ型ＧａＮ基板３０１
が使用されていることである。これに伴って、その導電
性ｎ型ＧａＮ基板３０１上にｎ電極１１４を形成するこ
とが可能となり、メサを形成する必要がなくなって工程
数が減少する。ｎ電極１１４の形成は、ウエハの厚みを
１６０μｍ程度に調整した後に、ｎ型ＧａＮ基板３０１
の裏面の全領域上に電極材料を形成すればよい。
【００６５】本実施形態に特徴的な二つ目の点は、スト
ライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側
面が分割面同士で構成されており、かつ図１１の上面図
において両分割面の双方がストライプ方向に平行でなく
形成されていることである。なお、ストライプ状導波路
を幅方向に挟むように対向した２つの側面が相対的に平
行ではないことは、実施形態１の場合と同様である。
ライプ状導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側
面が分割面同士で構成されており、かつ図１１の上面図
において両分割面の双方がストライプ方向に平行でなく
形成されていることである。なお、ストライプ状導波路
を幅方向に挟むように対向した２つの側面が相対的に平
行ではないことは、実施形態１の場合と同様である。
【００６６】本実施形態に特徴的な三つ目の点は、Ｇａ
Ｎ系レーザ素子５００を含むウエハの形成時にバッファ
層を形成していない点である。ホモ成長用のＧａＮ基板
を使用する場合でも、ＧａＮ基板の表面歪の緩和、およ
び表面モフォロジや凹凸の改善（平坦化）などを目的に
バッファ層を設けることがあるが、結晶成長用ＧａＮ基
板の結晶性が優れている場合にはバッファ層を省略する
ことができる。これに伴って、ｎ型ＧａＮ基板３０１の
＜1−１００＞方向に平行にリッジストライプ１１１を
作りつけ、ストライプ方向に直交する共振器端面を劈開
により形成している。
Ｎ系レーザ素子５００を含むウエハの形成時にバッファ
層を形成していない点である。ホモ成長用のＧａＮ基板
を使用する場合でも、ＧａＮ基板の表面歪の緩和、およ
び表面モフォロジや凹凸の改善（平坦化）などを目的に
バッファ層を設けることがあるが、結晶成長用ＧａＮ基
板の結晶性が優れている場合にはバッファ層を省略する
ことができる。これに伴って、ｎ型ＧａＮ基板３０１の
＜1−１００＞方向に平行にリッジストライプ１１１を
作りつけ、ストライプ方向に直交する共振器端面を劈開
により形成している。
【００６７】本実施形態では、ストライプ状導波路を幅
方向に挟むように対向した２つの側面が分割面同士で形
成されているが、この場合に２つの分割面の相対的傾き
を実施形態１の場合と同様にすればよい。なお、基板が
ＧａＮ系半導体である場合、ストライプ方向に沿った素
子分割を劈開により行うことも可能である。しかし、そ
の際に２つの分割面を劈開によって互いに平行にしてし
まえば、向かい合う劈開面が副共振器として作用し得る
ので、モード選択性が強くなると考えられる。よって、
これを解決するには互いに平行でない劈開面を使用する
必要がある。しかし、ＧａＮ系半導体の劈開面である
｛１−１００｝面同士および｛１１２０｝面同士は６０
度、｛1−１００｝と｛１１２０｝面は３０度の角度を
持つ関係にあり、切りしろを大きくとる必要があるの
で、素子の取れ数の減少を招く危険性が高い。
方向に挟むように対向した２つの側面が分割面同士で形
成されているが、この場合に２つの分割面の相対的傾き
を実施形態１の場合と同様にすればよい。なお、基板が
ＧａＮ系半導体である場合、ストライプ方向に沿った素
子分割を劈開により行うことも可能である。しかし、そ
の際に２つの分割面を劈開によって互いに平行にしてし
まえば、向かい合う劈開面が副共振器として作用し得る
ので、モード選択性が強くなると考えられる。よって、
これを解決するには互いに平行でない劈開面を使用する
必要がある。しかし、ＧａＮ系半導体の劈開面である
｛１−１００｝面同士および｛１１２０｝面同士は６０
度、｛1−１００｝と｛１１２０｝面は３０度の角度を
持つ関係にあり、切りしろを大きくとる必要があるの
で、素子の取れ数の減少を招く危険性が高い。
【００６８】なお、本実施形態のようなＧａＮ系レーザ
素子においても、電気的に素子を分離する必要のためや
分割のための補助溝に伴うメサを形成する場合が考えら
れるが、その場合には、メサの２つの側面に関して実施
形態１の場合と同様の相対的傾斜角を生じるようにすれ
ばよい。
素子においても、電気的に素子を分離する必要のためや
分割のための補助溝に伴うメサを形成する場合が考えら
れるが、その場合には、メサの２つの側面に関して実施
形態１の場合と同様の相対的傾斜角を生じるようにすれ
ばよい。
【００６９】（実施形態６）図１２は図１に類似してい
るが、実施形態６によるＧａＮ系レーザ素子６００を模
式的に図解している。
るが、実施形態６によるＧａＮ系レーザ素子６００を模
式的に図解している。
【００７０】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、Ｇａ
Ｎ系レーザ素子６００の基板として、（０００１）面を
主面とする厚さ４５０μｍのノンドープＧａＮ基板２０
１が用いられていることである。ＧａＮ基板２０１上に
はバッファ層１０２が成長させられる。バッファ層１０
２は、実施形態５で述べたように、省略することが可能
である。
Ｎ系レーザ素子６００の基板として、（０００１）面を
主面とする厚さ４５０μｍのノンドープＧａＮ基板２０
１が用いられていることである。ＧａＮ基板２０１上に
はバッファ層１０２が成長させられる。バッファ層１０
２は、実施形態５で述べたように、省略することが可能
である。
【００７１】本実施形態に特徴的な二つ目の点は、図１
２に示されているように、メサ１１５が形成され、この
メサの側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して傾
いていることである。このようなメサ１１５の形成は、
ｐ電極１１３の形成まで実施形態１と同様に行って、そ
れ以降を以下のようにすればよい。
２に示されているように、メサ１１５が形成され、この
メサの側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して傾
いていることである。このようなメサ１１５の形成は、
ｐ電極１１３の形成まで実施形態１と同様に行って、そ
れ以降を以下のようにすればよい。
【００７２】まず、フォト工程を利用して、ｐ電極１１
３やリッジストライプ１１１を保護し得る幅でレジスト
層を塗布する。この時、レジスト層の幅方向の端縁はス
トライプ方向に平行になるようにすればよい。この後、
熱処理等を加えることにより、レジストの凝集作用や表
面張力を利用して、レジスト層パターンの厚みが中央部
から幅方向の端部にかけて連続的に薄くなるように処理
する。この結果、レジスト層パターンは、ストライプ方
向に直交する断面で見たときに中央部が盛り上がったよ
うな形状となる。この状態で、反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）等のドライエッチング法を用い、エッチング
ガス中に酸素等のガスを混入させるなどして、エッチン
グ中にレジスト層パターンの側縁を退行させながら下部
コンタクト層１０３が部分的に露出するまでエッチング
し、活性層１０６に垂直な面に対してメサ側面１１７が
約２５度の傾斜角を有するようにメサ１１５を形成す
る。
３やリッジストライプ１１１を保護し得る幅でレジスト
層を塗布する。この時、レジスト層の幅方向の端縁はス
トライプ方向に平行になるようにすればよい。この後、
熱処理等を加えることにより、レジストの凝集作用や表
面張力を利用して、レジスト層パターンの厚みが中央部
から幅方向の端部にかけて連続的に薄くなるように処理
する。この結果、レジスト層パターンは、ストライプ方
向に直交する断面で見たときに中央部が盛り上がったよ
うな形状となる。この状態で、反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）等のドライエッチング法を用い、エッチング
ガス中に酸素等のガスを混入させるなどして、エッチン
グ中にレジスト層パターンの側縁を退行させながら下部
コンタクト層１０３が部分的に露出するまでエッチング
し、活性層１０６に垂直な面に対してメサ側面１１７が
約２５度の傾斜角を有するようにメサ１１５を形成す
る。
【００７３】ところで、エッチング時にハイドロフロロ
カーボン（たとえばＣＨＦ3）等のフッ素系ガスを混入
させるなどして堆積物をメサ側面に付着させながらエッ
チングを行うようにすれば、レジストの厚みを側縁に向
かって連続的に薄くなるように処理する工程を省略する
ことが可能であり、工程数を削減することができる。
カーボン（たとえばＣＨＦ3）等のフッ素系ガスを混入
させるなどして堆積物をメサ側面に付着させながらエッ
チングを行うようにすれば、レジストの厚みを側縁に向
かって連続的に薄くなるように処理する工程を省略する
ことが可能であり、工程数を削減することができる。
【００７４】なお、メサ形成のためのエッチングの深さ
は、実施形態１の場合と同様にすればよい。以上のよう
なプロセスの結果として、図１２に示すＧａＮ系レーザ
素子６００が得られる。
は、実施形態１の場合と同様にすればよい。以上のよう
なプロセスの結果として、図１２に示すＧａＮ系レーザ
素子６００が得られる。
【００７５】活性層１０６に垂直な面に対するメサ側面
１１７の傾きは、１５度以上９０度未満の角度の範囲に
収まるように設計し得る。１５度未満であれば、ストラ
イプ状導波路と交差する副共振器が作用して、レーザの
モード選択性を強くする方向に働く可能性がある。他
方、９０度以上では、メサを形成し得ないことが明らか
である。また、副共振器の作用を打ち消すには、対向す
るメサ側面の片側だけに傾斜が導入されるようにしても
よい。
１１７の傾きは、１５度以上９０度未満の角度の範囲に
収まるように設計し得る。１５度未満であれば、ストラ
イプ状導波路と交差する副共振器が作用して、レーザの
モード選択性を強くする方向に働く可能性がある。他
方、９０度以上では、メサを形成し得ないことが明らか
である。また、副共振器の作用を打ち消すには、対向す
るメサ側面の片側だけに傾斜が導入されるようにしても
よい。
【００７６】（実施形態７）図１３は図１２に類似して
いるが、実施形態７によるＧａＮ系レーザ素子７００を
模式的に図解している。
いるが、実施形態７によるＧａＮ系レーザ素子７００を
模式的に図解している。
【００７７】本実施形態に特徴的な点は、メサ側面１１
７が実施形態６と同様に傾斜を持って形成され、かつそ
の傾斜角が局所的に変動する曲面で構成されていること
である。このようなメサ側面は、ドライエッチング中に
エッチングガス組成を変動させるなどの手法で、レジス
ト層パターンの側縁の退行速度とＧａＮ系半導体のエッ
チングレートの比を変動させれば簡単に形成することが
できる。
７が実施形態６と同様に傾斜を持って形成され、かつそ
の傾斜角が局所的に変動する曲面で構成されていること
である。このようなメサ側面は、ドライエッチング中に
エッチングガス組成を変動させるなどの手法で、レジス
ト層パターンの側縁の退行速度とＧａＮ系半導体のエッ
チングレートの比を変動させれば簡単に形成することが
できる。
【００７８】本実施形態では、メサ側面１１７は、その
曲面の任意の点における接平面が活性層１０６に垂直な
面に対して２０〜３０度の間に収まるように形成され
た。しかし、メサ側面１１７が曲面で構成される場合、
副共振器を作用させないためには、活性層１０６に垂直
な面に対してその曲面の傾斜角の最小値から最大値まで
が１５度以上９０度未満の範囲に収まるようにすればよ
く、その理由は実施形態６で述べたのと同様である。
曲面の任意の点における接平面が活性層１０６に垂直な
面に対して２０〜３０度の間に収まるように形成され
た。しかし、メサ側面１１７が曲面で構成される場合、
副共振器を作用させないためには、活性層１０６に垂直
な面に対してその曲面の傾斜角の最小値から最大値まで
が１５度以上９０度未満の範囲に収まるようにすればよ
く、その理由は実施形態６で述べたのと同様である。
【００７９】このようにメサ側面が形成されることによ
り、もはや副共振器が作用せず、ファブリペローモード
間隔でのレーザ発振が可能となる。
り、もはや副共振器が作用せず、ファブリペローモード
間隔でのレーザ発振が可能となる。
【００８０】（実施形態８）図１４は、図１２に類似し
ているが、実施形態８によるＧａＮ系レーザ素子８００
を模式的に図解している。
ているが、実施形態８によるＧａＮ系レーザ素子８００
を模式的に図解している。
【００８１】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、メサ
１１５が逆メサ状に形成されていることである。このよ
うなメサを形成するためには、ウエハを傾けるなどして
エッチングすればよい。
１１５が逆メサ状に形成されていることである。このよ
うなメサを形成するためには、ウエハを傾けるなどして
エッチングすればよい。
【００８２】また、本実施形態に特徴的な二つ目の点
は、メサ側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して
約３０度の角度で形成されていることである。
は、メサ側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して
約３０度の角度で形成されていることである。
【００８３】なお、本実施形態において具体的に言及さ
れていないその他の点については、実施形態６の場合と
同様である。
れていないその他の点については、実施形態６の場合と
同様である。
【００８４】（実施形態９）図１５も図１２に類似して
いるが、図１５は実施形態９によるＧａＮ系レーザ素子
９００を模式的に図解している。
いるが、図１５は実施形態９によるＧａＮ系レーザ素子
９００を模式的に図解している。
【００８５】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、実施
形態５の場合と同様に、導電性ｎ型ＧａＮ基板３０１が
使用されていることである。したがって、ｎ電極１１４
がｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に形成されることも、
実施形態５の場合と同様である。
形態５の場合と同様に、導電性ｎ型ＧａＮ基板３０１が
使用されていることである。したがって、ｎ電極１１４
がｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に形成されることも、
実施形態５の場合と同様である。
【００８６】本実施形態に特徴的な二つ目の点は、メサ
側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して約４５度
の角度で形成されていることである。ｎ電極１１４を基
板の表面側に形成する必要が無い場合でも、ウエハ状態
で素子の不良テストをする場合や、素子分割のための補
助溝として活性層の下まで溝を切る場合などのように、
メサを形成することが必要になる場合がある。その場
合、メサがＧａＮ系レーザ素子のモード選択性を強める
働きをしないようにすることが重要となる。
側面１１７が活性層１０６に垂直な面に対して約４５度
の角度で形成されていることである。ｎ電極１１４を基
板の表面側に形成する必要が無い場合でも、ウエハ状態
で素子の不良テストをする場合や、素子分割のための補
助溝として活性層の下まで溝を切る場合などのように、
メサを形成することが必要になる場合がある。その場
合、メサがＧａＮ系レーザ素子のモード選択性を強める
働きをしないようにすることが重要となる。
【００８７】本実施形態において具体的に言及されてい
ないその他の点については、実施形態６に述べたのと同
様である。
ないその他の点については、実施形態６に述べたのと同
様である。
【００８８】（実施形態１０）図１６のレーザ素子は図
８のものに類似しているが、実施形態１０によるＧａＮ
系レーザ素子１０００を模式的に図解している。
８のものに類似しているが、実施形態１０によるＧａＮ
系レーザ素子１０００を模式的に図解している。
【００８９】本実施形態では、（０００１）面を主面と
する厚さ４５０μｍのノンドープＧａＮ基板２０１を使
用する。他の半導体層の成長方法については実施形態１
の場合と同様である。
する厚さ４５０μｍのノンドープＧａＮ基板２０１を使
用する。他の半導体層の成長方法については実施形態１
の場合と同様である。
【００９０】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、ノン
ドープＧａＮ基板２０１の一主面上に成長させられた半
導体積層にメサ１１５が設けられ、ｎ電極１１４に近い
第一のメサ側面１１７上と分割線に近い第二のメサ側面
１１９上に反射抑制膜１２０が形成されていることであ
る。第一のメサ側面１１７と第二のメサ側面１１９は、
活性層に垂直でかつストライプ方向に平行に形成すれば
よい。このようなメサ１１５と反射抑制膜１２０は以下
のように形成し得る。
ドープＧａＮ基板２０１の一主面上に成長させられた半
導体積層にメサ１１５が設けられ、ｎ電極１１４に近い
第一のメサ側面１１７上と分割線に近い第二のメサ側面
１１９上に反射抑制膜１２０が形成されていることであ
る。第一のメサ側面１１７と第二のメサ側面１１９は、
活性層に垂直でかつストライプ方向に平行に形成すれば
よい。このようなメサ１１５と反射抑制膜１２０は以下
のように形成し得る。
【００９１】まず、ｐ電極１１３までを実施形態１の場
合と同様に形成する。続いて、メサの形成に際し、フォ
ト工程を利用してｐ電極１１３やリッジストライプ１１
１を保護し得る幅でレジスト層を塗布する。この時、レ
ジスト層パターンの側端縁はストライプ方向に平行にな
るようにする。この後、ＲＩＥ等のドライエッチング法
を用いて下部コンタクト層１０３が部分的に露出するま
でエッチングし、メサ１１５の側面１１７、１１９を活
性層１０６に垂直になるように形成する。メサ形成のた
めの溝の深さは、実施形態６の場合と同様にすればよ
い。
合と同様に形成する。続いて、メサの形成に際し、フォ
ト工程を利用してｐ電極１１３やリッジストライプ１１
１を保護し得る幅でレジスト層を塗布する。この時、レ
ジスト層パターンの側端縁はストライプ方向に平行にな
るようにする。この後、ＲＩＥ等のドライエッチング法
を用いて下部コンタクト層１０３が部分的に露出するま
でエッチングし、メサ１１５の側面１１７、１１９を活
性層１０６に垂直になるように形成する。メサ形成のた
めの溝の深さは、実施形態６の場合と同様にすればよ
い。
【００９２】その後、レジストを剥離し、第一のメサ側
面１１７と第二のメサ側面１１９のみが露出するように
再びレジストを塗布する。次に、ウエハを傾けかつ回転
させながら成膜するか、またはスパッタリング等の回り
込みの強い成膜法を使用するなどして、メサ側面１１７
上に反射抑制膜１２０を形成する。反射抑制膜１２０と
しては、ＧａＮ系レーザの発振波長である３９０〜４２
０ｎｍの光の１０％以下しか反射させないように、二酸
化珪素膜と二酸化チタニウム膜を含む多層膜のコーティ
ングを形成する。
面１１７と第二のメサ側面１１９のみが露出するように
再びレジストを塗布する。次に、ウエハを傾けかつ回転
させながら成膜するか、またはスパッタリング等の回り
込みの強い成膜法を使用するなどして、メサ側面１１７
上に反射抑制膜１２０を形成する。反射抑制膜１２０と
しては、ＧａＮ系レーザの発振波長である３９０〜４２
０ｎｍの光の１０％以下しか反射させないように、二酸
化珪素膜と二酸化チタニウム膜を含む多層膜のコーティ
ングを形成する。
【００９３】この後、ｎ電極１１４の形成、ウエハ厚の
調整、共振器の作製、および素子分割を行い、図１６に
示すＧａＮ系レーザ素子１０００を得る。なお、素子分
割時には、メサ側面上の反射抑制膜１２０が破壊されな
いように注意する。
調整、共振器の作製、および素子分割を行い、図１６に
示すＧａＮ系レーザ素子１０００を得る。なお、素子分
割時には、メサ側面上の反射抑制膜１２０が破壊されな
いように注意する。
【００９４】反射抑制膜１２０に含まれる多層膜に使用
される材料としては、酸化珪素や酸化チタニウムの他に
アルミナや二酸化亜鉛のような他の酸化物、さらには窒
化物、硫化物、ハロゲン化合物などのように種々の屈折
率を持つ材料を使用でき、条件を満たす組み合わせは数
多く考えることができる。なお、反射抑制膜１２０に使
用される材料は、メサ側面にコーティングされることか
ら、絶縁性を持つものでなければならない。
される材料としては、酸化珪素や酸化チタニウムの他に
アルミナや二酸化亜鉛のような他の酸化物、さらには窒
化物、硫化物、ハロゲン化合物などのように種々の屈折
率を持つ材料を使用でき、条件を満たす組み合わせは数
多く考えることができる。なお、反射抑制膜１２０に使
用される材料は、メサ側面にコーティングされることか
ら、絶縁性を持つものでなければならない。
【００９５】反射抑制膜１２０は、波長３９０〜４２０
ｎｍの範囲内の光に対してその強度の１０％以下を反射
させるように設計するが、反射率が１０％程度以上であ
れば、ストライプ状導波路と交差する副共振器がその作
用を示すので、モード選択性を強める働きをする可能性
が強くなる。また、レーザの波長は素子の作製条件や動
作環境により変化するので、反射抑制膜１２０は、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザの発振波長である４０５ｎｍを中心と
する１５ｎｍ程度の範囲内の光を透過させることが好ま
しい。さらに、図１６では反射抑制膜１２０がメサ側面
１１７、１１９全体に付着しているように描かれている
が、少なくともレーザ光が導波される活性層を中心とし
て光が閉じ込められるクラッド層１０４、１０９までが
反射抑制膜で覆われていればよい。さらに、ストライプ
状導波路と交差する副共振器の作用を打ち消す効果は、
その副共振器端面のどちらか一方に反射抑制膜が形成さ
れている場合でも得られる。
ｎｍの範囲内の光に対してその強度の１０％以下を反射
させるように設計するが、反射率が１０％程度以上であ
れば、ストライプ状導波路と交差する副共振器がその作
用を示すので、モード選択性を強める働きをする可能性
が強くなる。また、レーザの波長は素子の作製条件や動
作環境により変化するので、反射抑制膜１２０は、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザの発振波長である４０５ｎｍを中心と
する１５ｎｍ程度の範囲内の光を透過させることが好ま
しい。さらに、図１６では反射抑制膜１２０がメサ側面
１１７、１１９全体に付着しているように描かれている
が、少なくともレーザ光が導波される活性層を中心とし
て光が閉じ込められるクラッド層１０４、１０９までが
反射抑制膜で覆われていればよい。さらに、ストライプ
状導波路と交差する副共振器の作用を打ち消す効果は、
その副共振器端面のどちらか一方に反射抑制膜が形成さ
れている場合でも得られる。
【００９６】このようにメサ側面上に反射抑制膜が形成
されることにより、ストライプ方向に垂直な方向はもは
や副共振器として作用せず、本来のストライプ方向の共
振器長で決定される縦モード間隔でのレーザ発振が可能
となる。
されることにより、ストライプ方向に垂直な方向はもは
や副共振器として作用せず、本来のストライプ方向の共
振器長で決定される縦モード間隔でのレーザ発振が可能
となる。
【００９７】（実施形態１１）図１７は図１６に類似し
ているが、実施形態１１によるＧａＮ系レーザ素子１１
００を模式的に図解している。
ているが、実施形態１１によるＧａＮ系レーザ素子１１
００を模式的に図解している。
【００９８】本実施形態に特徴的な点は、第一のメサ側
面１１７と第二のメサ側面１１９が活性層に垂直な面に
対してに傾きを持っており、メサ１１５の幅がＧａＮ系
レーザ素子の上方向に向かって狭まった形態を持ってい
ることである。このようなメサ側面１１７、１１９は、
実施形態６の場合と同様の手法で作製すればよい。本実
施形態では、第一のメサ側面１１７と第二のメサ側面１
１９が活性層に垂直な面に対して約１０度になるように
形成した。このようにすれば、成膜材料がメサ側面１１
７、１１９上につきやすくなるので反射抑制膜１２０の
膜厚分布が小さくなり、反射抑制膜の未成膜領域がなく
なって歩留まりが向上するなどの利点が得られる。
面１１７と第二のメサ側面１１９が活性層に垂直な面に
対してに傾きを持っており、メサ１１５の幅がＧａＮ系
レーザ素子の上方向に向かって狭まった形態を持ってい
ることである。このようなメサ側面１１７、１１９は、
実施形態６の場合と同様の手法で作製すればよい。本実
施形態では、第一のメサ側面１１７と第二のメサ側面１
１９が活性層に垂直な面に対して約１０度になるように
形成した。このようにすれば、成膜材料がメサ側面１１
７、１１９上につきやすくなるので反射抑制膜１２０の
膜厚分布が小さくなり、反射抑制膜の未成膜領域がなく
なって歩留まりが向上するなどの利点が得られる。
【００９９】本実施形態において具体的に言及されてい
ないその他の点については、実施形態１０の場合と同様
である。
ないその他の点については、実施形態１０の場合と同様
である。
【０１００】（実施形態１２）図１８は図１６に類似し
ているが、実施形態１２によるＧａＮ系レーザ素子１２
００を模式的に図解している。
ているが、実施形態１２によるＧａＮ系レーザ素子１２
００を模式的に図解している。
【０１０１】本実施形態に特徴的な点は、ストライプ状
導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側面の一方
が素子分割面１１８で構成されており、素子分割面１１
８とメサ側面１１７の双方に反射抑制膜１２０が形成さ
れていることである。メサ側面同士が副共振器のミラー
面を構成する場合、メサ側面上の反射抑制膜が破壊され
ないように切りしろを設けて分割する必要がある。しか
し、本実施形態ではそのような切りしろが必要でないの
で素子の取れ数が増加すると共に、メサ側面に関係なく
素子分割ができるので歩留まりの向上が期待できる。
導波路を幅方向に挟むように対向した２つの側面の一方
が素子分割面１１８で構成されており、素子分割面１１
８とメサ側面１１７の双方に反射抑制膜１２０が形成さ
れていることである。メサ側面同士が副共振器のミラー
面を構成する場合、メサ側面上の反射抑制膜が破壊され
ないように切りしろを設けて分割する必要がある。しか
し、本実施形態ではそのような切りしろが必要でないの
で素子の取れ数が増加すると共に、メサ側面に関係なく
素子分割ができるので歩留まりの向上が期待できる。
【０１０２】なお、レーザーバー中の隣り合う素子同士
において、メサ１１５上に素子分割線１１８を設けれ
ば、素子のｎ電極側にはメサの残部（図示せず）ができ
るが、本実施形態ではこの部分を除去している。しか
し、工程数に問題がある場合には、メサ残部除去しなく
ても構わない。
において、メサ１１５上に素子分割線１１８を設けれ
ば、素子のｎ電極側にはメサの残部（図示せず）ができ
るが、本実施形態ではこの部分を除去している。しか
し、工程数に問題がある場合には、メサ残部除去しなく
ても構わない。
【０１０３】本実施形態において具体的に言及されてい
ないその他の点は、実施形態１０の場合と同様である。
ないその他の点は、実施形態１０の場合と同様である。
【０１０４】（実施形態１３）図１９は図１８に類似し
ているが、実施形態１３によるＧａＮ系レーザ素子１３
００を模式的に図解している。
ているが、実施形態１３によるＧａＮ系レーザ素子１３
００を模式的に図解している。
【０１０５】本実施形態に特徴的な一つ目の点は、導電
性のｎ型−ＧａＮ基板３０１が使用されており、副共振
器端面となる素子分割面１１８上に反射抑制膜１２０が
形成されている点である。また、ｎ電極１１４が導電性
ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に形成されている。ｎ電
極１１４は、実施形態５の場合と同様に形成することが
できる。
性のｎ型−ＧａＮ基板３０１が使用されており、副共振
器端面となる素子分割面１１８上に反射抑制膜１２０が
形成されている点である。また、ｎ電極１１４が導電性
ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に形成されている。ｎ電
極１１４は、実施形態５の場合と同様に形成することが
できる。
【０１０６】なお、導電性基板を使用しても、実施形態
９の場合と同様にウエハ状態で素子の不良テストをする
場合や、素子分割のための補助溝として活性層の下まで
溝を切る必要がある場合が考えられる。その場合でも、
副共振器となるメサ側面に反射抑制膜１２０をコーティ
ングすれば、副共振器の作用を抑制する効果は同じよう
に得られる。反射抑制膜１２０のコーティングは、素子
分割を行った後に、実施形態１０の場合と同様に行えば
よい。
９の場合と同様にウエハ状態で素子の不良テストをする
場合や、素子分割のための補助溝として活性層の下まで
溝を切る必要がある場合が考えられる。その場合でも、
副共振器となるメサ側面に反射抑制膜１２０をコーティ
ングすれば、副共振器の作用を抑制する効果は同じよう
に得られる。反射抑制膜１２０のコーティングは、素子
分割を行った後に、実施形態１０の場合と同様に行えば
よい。
【０１０７】本実施形態において具体的に言及されてい
ないその他の点は、実施形態１０の場合と同様である。
ないその他の点は、実施形態１０の場合と同様である。
【０１０８】以上、本発明の種々の実施形態について具
体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく種々の
変形が可能である。たとえば、本願明細書では半導体レ
ーザ素子の導波路構造をリッジストライプ構造として説
明したが、電極ストライプ構造やセルフ・アラインド・
ストラクチャ（ＳＡＳ）構造を始めとして、チャネルド
・サブストレイト・プレイナ（ＣＳＰ）構造などのよう
に他の構造を採用しても、本発明の本質にかかわるもの
ではなく、本発明の効果が得られる。
体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく種々の
変形が可能である。たとえば、本願明細書では半導体レ
ーザ素子の導波路構造をリッジストライプ構造として説
明したが、電極ストライプ構造やセルフ・アラインド・
ストラクチャ（ＳＡＳ）構造を始めとして、チャネルド
・サブストレイト・プレイナ（ＣＳＰ）構造などのよう
に他の構造を採用しても、本発明の本質にかかわるもの
ではなく、本発明の効果が得られる。
【０１０９】また、上述の実施形態では、ＧａＮ系レー
ザ素子の基板としてノンドープＧａＮ基板、ｎ型ＧａＮ
基板およびサファイア基板を用いているが、これ以外に
もＧａＮ系基板、スピネル基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ
基板またはＧａＰ基板などを使用してもよい。あるい
は、これらの基板上に成長させられたＧａＮ系半導体層
を含む基板や、これらの基板上にＧａＮ系半導体層を成
長させた後にその基板を除去したＧａＮ系半導体の厚膜
基板などを用いてもよい。レーザからの光を基板が吸収
しない場合において、本発明の効果が顕著に得られる。
ザ素子の基板としてノンドープＧａＮ基板、ｎ型ＧａＮ
基板およびサファイア基板を用いているが、これ以外に
もＧａＮ系基板、スピネル基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ
基板またはＧａＰ基板などを使用してもよい。あるい
は、これらの基板上に成長させられたＧａＮ系半導体層
を含む基板や、これらの基板上にＧａＮ系半導体層を成
長させた後にその基板を除去したＧａＮ系半導体の厚膜
基板などを用いてもよい。レーザからの光を基板が吸収
しない場合において、本発明の効果が顕著に得られる。
【０１１０】また、本発明の各実施形態の特徴的な点
は、他の実施形態と組み合わされてもよいことは言うま
でもない。たとえば、実施形態１のような素子分割面に
反射抑制膜を形成する、メサ側面の一方側に表面荒れを
導入して他方側をストライプ方向からずらす、メサ側面
をストライプ方向からずらして素子分割端面を荒らす、
メサ側面を活性層に垂直な面に対してから傾けて形成し
かつ分割線をストライプ方向に対して傾けて形成するな
どの組み合わせが考えられるが、これらの変更例も本発
明の範囲に含まれる。
は、他の実施形態と組み合わされてもよいことは言うま
でもない。たとえば、実施形態１のような素子分割面に
反射抑制膜を形成する、メサ側面の一方側に表面荒れを
導入して他方側をストライプ方向からずらす、メサ側面
をストライプ方向からずらして素子分割端面を荒らす、
メサ側面を活性層に垂直な面に対してから傾けて形成し
かつ分割線をストライプ方向に対して傾けて形成するな
どの組み合わせが考えられるが、これらの変更例も本発
明の範囲に含まれる。
【０１１１】さらに、上述の各実施形態において、レー
ザ構造を形成する各半導体層の導電型を逆にすることも
可能である。
ザ構造を形成する各半導体層の導電型を逆にすることも
可能である。
【０１１２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、雑音が
低減されたＧａＮ系レーザ素子を提供することができ
る。
低減されたＧａＮ系レーザ素子を提供することができ
る。
【図１】 本発明の実施形態１によるＧａＮ系レーザ素
子の模式的な斜視図である。
子の模式的な斜視図である。
【図２】 図１に対応するＧａＮ系レーザ素子の模式的
な上面図である。
な上面図である。
【図３】 従来のＧａＮ系レーザ素子における発光スペ
クトル分布を示すグラフである。
クトル分布を示すグラフである。
【図４】 本発明の実施形態１によるＧａＮ系レーザ素
子の発光スペクトル分布を示すグラフである。
子の発光スペクトル分布を示すグラフである。
【図５】 従来のＧａＮ系レーザ素子における雑音特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】 本発明の実施形態１によるＧａＮ系レーザ素
子におけるの雑音特性を示すグラフである。
子におけるの雑音特性を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施形態２によるＧａＮ系レーザ素
子の模式的な斜視図である。
子の模式的な斜視図である。
【図８】 本発明の実施形態３によるＧａＮ系レーザ素
子の模式的な断面図である。
子の模式的な断面図である。
【図９】 本発明の実施形態４によるＧａＮ系レーザ素
子の模式的な上面図である。
子の模式的な上面図である。
【図１０】 本発明の実施形態５によるＧａＮ系レーザ
素子の模式的な斜視図である。
素子の模式的な斜視図である。
【図１１】 図１０に対応するＧａＮ系レーザ素子の模
式的な上面図である。
式的な上面図である。
【図１２】 本発明の実施形態６によるＧａＮ系レーザ
素子の模式的な斜視図である。
素子の模式的な斜視図である。
【図１３】 本発明の実施形態７によるＧａＮ系レーザ
素子の模式的な斜視図である。
素子の模式的な斜視図である。
【図１４】 本発明の実施形態８によるＧａＮ系レーザ
素子の模式的な斜視図である。
素子の模式的な斜視図である。
【図１５】 本発明の実施形態９によるＧａＮ系レーザ
素子の模式的な斜視図である。
素子の模式的な斜視図である。
【図１６】 本発明の実施形態１０によるＧａＮ系レー
ザ素子の模式的な斜視図である。
ザ素子の模式的な斜視図である。
【図１７】 本発明の実施形態１１によるＧａＮ系レー
ザ素子の模式的な斜視図である。
ザ素子の模式的な斜視図である。
【図１８】 本発明の実施形態１２によるＧａＮ系レー
ザ素子の模式的な斜視図である。
ザ素子の模式的な斜視図である。
【図１９】 本発明の実施形態１３によるＧａＮ系レー
ザ素子の模式的な斜視図である。
ザ素子の模式的な斜視図である。
【図２０】 従来技術によるＧａＮ系レーザ素子の模式
的な斜視図である。
的な斜視図である。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７
００、９００、１０００、１１００、１２００、１３０
０、２０００ ＧａＮ系レーザ素子、１０１サファイア
基板、２０１、２００１ ノンドープＧａＮ基板、３０
１ ｎ型ＧａＮ基板、１０２ バッファ層、１０３、２
００３ 下部コンタクト層、１０４、２００４ 下部ク
ラッド層、１０５、２００５ 下部ガイド層、１０６、
２００６ 活性層、１０７、２００７ 蒸発防止層、１
０８、２００８ 上部ガイド層、１０９、２００９ 上
部クラッド層、１１０、２０１０ 上部コンタクト層、
１１１、２０１１ リッジストライプ、１１２、２０１
１ 誘電体膜、１１３、２０１３ ｐ電極、１１４、２
０１４ ｎ電極、１１５、２０１５ メサ、１１６ メ
サの残部、１１７、１１９ メサ側面、１１８ 素子分
割面、１２０ 反射抑制膜。
００、９００、１０００、１１００、１２００、１３０
０、２０００ ＧａＮ系レーザ素子、１０１サファイア
基板、２０１、２００１ ノンドープＧａＮ基板、３０
１ ｎ型ＧａＮ基板、１０２ バッファ層、１０３、２
００３ 下部コンタクト層、１０４、２００４ 下部ク
ラッド層、１０５、２００５ 下部ガイド層、１０６、
２００６ 活性層、１０７、２００７ 蒸発防止層、１
０８、２００８ 上部ガイド層、１０９、２００９ 上
部クラッド層、１１０、２０１０ 上部コンタクト層、
１１１、２０１１ リッジストライプ、１１２、２０１
１ 誘電体膜、１１３、２０１３ ｐ電極、１１４、２
０１４ ｎ電極、１１５、２０１５ メサ、１１６ メ
サの残部、１１７、１１９ メサ側面、１１８ 素子分
割面、１２０ 反射抑制膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 茂稔
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 近江 晋
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA11 AA13 AA45 AA74 AA89
CA07 CB05 CB07 DA22 DA24
DA35 EA27
Claims (24)
- 【請求項１】 発光層を含むＧａＮ系半導体積層構造を
含むＧａＮ系レーザ素子であって、 前記半導体積層構造には、ストライプ状導波路構造が作
り込まれているとともに、前記ストライプ状導波路を幅
方向に挟むように対向した２つの側面が形成されてお
り、 前記側面の少なくとも一方の少なくとも一部は前記スト
ライプ状導波路の幅方向におけるファブリペロー共振器
としての作用を抑制するように加工されていることを特
徴とするＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２】 前記２つの側面の少なくとも一部は前記
幅方向におけるファブリペロー共振器としての作用を抑
制するように相対的に傾斜させられていることを特徴と
する請求項１に記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項３】 前記側面の少なくとも一方の少なくとも
一部は前記ストライプ状導波路の長手方向対して傾斜さ
せられていることを特徴とする請求項２に記載のＧａＮ
系レーザ素子。 - 【請求項４】 前記傾斜の角度は３度以上２５度以下の
範囲にあることを特徴とする請求項３に記載のＧａＮ系
レーザ素子。 - 【請求項５】 前記傾斜の角度は１０度以上２０度以下
の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載のＧａＮ
系レーザ素子。 - 【請求項６】 前記側面の少なくとも一方の少なくとも
一部は前記発光層に直交する面に対して傾斜させられて
いることを特徴とする請求項２に記載のＧａＮ系レーザ
素子。 - 【請求項７】 前記傾斜の角度は１５度以上９０度未満
の範囲にあることを特徴とする請求項６に記載のＧａＮ
系レーザ素子。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載されたＧａＮ系
レーザ素子を製造するための方法であって、 前記半導体積層構造上において、前記ストライプ状導波
路の幅方向の中央部上方領域に比べてその幅方向の少な
くとも一方端部上方領域において厚さが減ぜられた端部
を含む不均一厚さのレジスト層パターンを形成し、 前記レジスト層パターンの前記厚さが減ぜられた端部を
ドライエッチングによって退行させながら、前記半導体
積層構造をドライエッチングし、 それによって、前記発光層に直交する面に対して傾斜さ
せられた前記側面を形成する工程を含むことを特徴とす
るＧａＮ系レーザ素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記レジスト層パターンは、実質的に均
一厚さのレジスト層パターンを形成した後の熱処理中の
凝集作用と表面張力との少なくともいずれかの作用を利
用して不均一厚さにされることを特徴とする請求項８に
記載のＧａＮ系レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記ドライエッチングにおけるエッチ
ングガス中に酸素を添加することによって、前記レジス
ト層パターンの前記厚さが減ぜられた端部を退行させる
ことを特徴とする請求項８または９に記載のＧａＮ系レ
ーザ素子の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項６または７に記載されたＧａＮ
系レーザ素子を製造するための方法であって、 前記半導体積層構造上にレジスト層パターンを形成し、 前記レジスト層パターンをマスクとして前記半導体積層
構造をドライエッチングすることによって、前記発光層
に直交する面に対して傾斜させられた前記側面を形成す
る工程を含み、 前記ドライエッチングは前記側面がそのエッチングで形
成される過程において堆積物がその側面上に付着する条
件の下で行われ、その堆積物が前記側面の前記傾斜角を
生じさせるように作用することを特徴とする請求項１０
に記載のＧａＮ系レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記ドライエッチングにおけるエッチ
ングガス中にフッ素系ガスを添加することによって、そ
のエッチング中に前記堆積物が前記側面に付着すること
を特徴とする請求項１１に記載のＧａＮ系レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項１３】 前記２つの側面の少なくとも一方の少
なくとも一部は前記幅方向におけるファブリペロー共振
器としての作用を抑制するように形成された表面粗さを
有し、前記表面粗さは原子間力顕微鏡で測定された根自
乗平均値で５０ｎｍより大きい粗さに実質的に相当する
ことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系レーザ素
子。 - 【請求項１４】 前記側面の少なくとも一方の少なくと
も一部は前記ストライプ状導波路の長手方向対して傾斜
させられた複数の部分的側面を含むことを特徴とする請
求項２に記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項１５】 前記傾斜の角度は３度以上９０度未満
の範囲にあることを特徴とする請求項１４に記載のＧａ
Ｎ系レーザ素子。 - 【請求項１６】 前記２つの側面の少なくとも一部上に
は前記幅方向におけるファブリペロー共振器としての作
用を抑制するための反射抑制膜が形成されており、前記
反射抑制膜は複数の層を含むことを特徴とする請求項１
に記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項１７】 前記反射抑制膜は波長３９０〜４２０
ｎｍの領域で１０％以下の反射率を有することを特徴と
する請求項１６に記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項１８】 前記半導体積層構造は前記発光層の下
方と上方にそれぞれ配置された下部クラッド層と上部ク
ラッド層をも含み、前記反射抑制膜は少なくとも前記下
部クラッド層の端面から前記上部クラッド層の端面まで
を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１
６または１７に記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項１９】 前記反射抑制膜が形成された前記側面
は前記発光層に直交する面に対して傾斜させられている
ことを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載
のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２０】 前記反射抑制膜は、酸化物、窒化物、
硫化物、およびハロゲン化合物のいずれかから選択され
た異なる複数種類の層を含むことを特徴とする請求項１
６から１９のいずれかに記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２１】 前記側面の前記少なくとも一方の前記
少なくとも一部は曲面を含むことを特徴とする請求項３
から７および請求項１３から２０のいずれかに記載のＧ
ａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２２】 前記側面の前記少なくとも一方の前記
少なくとも一部は素子分割時に形成された素子分割端面
であることを特徴とする請求項３から７および請求項１
３から２１のいずれかに記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２３】 前記側面の前記少なくとも一方の前記
少なくとも一部はエッチングにより形成されたメサの側
面であることを特徴とする請求項３から７および請求項
１３から２１のいずれかに記載のＧａＮ系レーザ素子。 - 【請求項２４】 請求項１６から２０のいずれかに記載
されたＧａＮ系レーザ素子を製造するための方法であっ
て、 前記側面の前記少なくとも一方の前記少なくとも一部上
に前記反射抑制膜を形成し、 その後に前記反射抑制膜を残すように素子分割する工程
を含むことを特徴とするＧａＮ系レーザ素子の製造方
法。
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