JP2004241515A - 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ型ＧａＮ基板１上に、発光層４を含む複数の窒化物系半導体各層（２〜６）を形成する工程と、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるリッジ部を形成する工程と、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のリッジ部７の下方の領域を除く領域に、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）にＹＡＧレーザ光を照射することによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に深さの異なる２種類の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂから構成される溝部４３を形成する工程と、溝部４３に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することにより、レーザ共振器端面２０を形成する工程とを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ型ＧａＮ基板１上に、発光層４を含む複数の窒化物系半導体各層（２〜６）を形成する工程と、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるリッジ部を形成する工程と、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のリッジ部７の下方の領域を除く領域に、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）にＹＡＧレーザ光を照射することによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に深さの異なる２種類の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂから構成される溝部４３を形成する工程と、溝部４３に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することにより、レーザ共振器端面２０を形成する工程とを備えている。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、基板上に発光層を含む複数の窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物系半導体レーザ素子は、次世代の大容量光ディスク用光源としての利用が期待されており、その開発が盛んに行われている。この窒化物系半導体レーザ素子の基板としては、サファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板などが用いられている。上記したサファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板は、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板などよりも機械的強度が高いために、これらの基板を良好に分割するのは困難であった。このため、従来では、サファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板などを分割する場合には、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板を分割する場合と異なり、特別な技術が必要である（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、ダイシングとスクライブとを併用して、サファイア基板を分割する方法が開示されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１には、ダイシングを行うことによりサファイア基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層を分割するとともに、スクライブを行うことによりサファイア基板に溝部を形成した後、その溝部に沿ってサファイア基板を分割する方法が開示されている。この特許文献１に開示された方法では、ダイシングを行うことにより機械的に発光層を含む複数の窒化物系半導体層が分割されるので、この方法を用いてレーザ共振器端面を形成する場合、レーザ共振器端面となる発光層の分割面が機械的な損傷を受ける。このため、レーザ共振器端面となる発光層の分割面には、機械的な損傷に起因して非発光センタが形成される。この非発光センタは、発光せずにキャリアが再結合する準位であるので、半導体レーザ素子のレーザ共振器端面となる発光層の分割面に非発光センタが形成されると、しきい値電流や動作電流が増加する。これにより、発光特性が劣化するという不都合がある。
【０００４】
そこで、従来では、上記のようなダイシングなどによる機械的な損傷を受けるのを防止するために、レーザ光を用いて、窒化物系半導体レーザ素子を構成する窒化物系半導体各層を分割する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
上記特許文献２には、サファイア基板の窒化物系半導体層が形成された表面側からレーザ光を照射することにより窒化物系半導体層の表面からサファイア基板の一部に達する第１の溝を形成することによって、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を分割した後、ダイシングまたはスクライブを行うことによりサファイア基板に第２の溝を形成し、その第２の溝に沿ってサファイア基板を分割する方法が開示されている。この特許文献２に開示された方法では、発光層を含む複数の窒化物系半導体層をレーザ光を照射することにより分割するので、この方法を用いてレーザ共振器端面を形成する場合、レーザ共振器端面となる発光層の分割面が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。これにより、機械的な損傷に起因してレーザ共振器端面に非発光センタが形成されるのを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３１５６４６号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２１９０８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に開示された方法では、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の素子分割領域（レーザ共振器端面形成領域）に直接レーザ光を照射するので、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の素子分割領域が熱的な損傷を受ける。このため、素子分割領域（レーザ共振器端面形成領域）では、窒化物系半導体のＮ（窒素）が脱離して空孔が発生したり、結晶欠陥が発生するので、これらの空孔や結晶欠陥などに起因して非発光センタが形成されるという不都合が生じる。特に、素子分割領域のうち、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に、非発光センタが形成されると、上記した特許文献１の場合と同様、しきい値電流や動作電流が増加するので、発光特性が劣化するという問題点がある。
【０００７】
また、上記特許文献２には、サファイア基板の裏面側からレーザ光を照射することによって、サファイア基板の裏面にサファイア基板を分割するための格子状の溝を形成する方法も開示されている。しかしながら、サファイア基板の光吸収エネルギは、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の光吸収エネルギよりも高いので、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の方がサファイア基板よりもレーザ光を吸収しやすい。このため、サファイア基板の裏面側からレーザ光を照射したとしても、発光層を含む複数の窒化物系半導体層によるレーザ光の吸収が生じるので、電流通路部の下方に位置する領域（発光部）が熱的な損傷を受ける。その結果、サファイア基板の表面側からレーザ光を照射する場合と同様、電流通路部の下方に位置する領域（発光部）で非発光センタが形成されるため、しきい値電流や動作電流が増加し、その結果、発光特性が劣化するという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。
【０００９】
この発明のもう１つの目的は、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって、基板の裏面に電流通路部と交差する方向に延びる溝部を形成する工程と、溝部に沿って基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えている。
【００１１】
この第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部にレーザ光を照射することにより、電流通路部と交差する方向に延びる溝部を形成した後、溝部に沿って基板を分割することによりレーザ共振器端面を形成することによって、基板を分割するための溝部を基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域に形成するので、基板の裏面の電流通路部の下方の領域にレーザ光を照射する必要がない。このため、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。また、レーザ光の照射により形成した基板の裏面の溝部に沿って基板を分割することによって、ダイシングやスクライブなどにより基板の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面となる基板の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的な損傷および機械的な損傷が防止されるので、熱的な損傷および機械的な損傷に起因して、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００１２】
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、基板の裏面にレーザ光を照射することによって、電流通路部の下方の領域を除く領域に所定の深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第１溝部を形成するとともに、電流通路部の下方の領域に第１溝部よりも小さい深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第２溝部を形成する工程と、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えている。
【００１３】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、基板の裏面にレーザ光を照射することにより、電流通路部の下方の領域を除く領域に、所定の深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第１溝部を形成するとともに、電流通路部の下方の領域に、第１溝部よりも小さい深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第２溝部を形成した後、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することによりレーザ共振器端面を形成する。この方法によると、電流通路部の下方の領域に形成する第２溝部の深さを、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成する第１溝部の深さよりも小さくするので、第２溝部を形成する際のレーザ光の出力が、第１溝部を形成する際のレーザ光の出力よりも小さい。このため、電流通路部の下方の領域に第２溝部を形成したとしても、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。また、レーザ光の照射により形成した基板の裏面の第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することによって、ダイシングやスクライブなどにより基板の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面となる基板の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的な損傷および機械的な損傷が防止されるので、熱的な損傷および機械的な損傷に起因して、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。また、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域、および、基板の裏面の電流通路部の下方の領域に、それぞれ、基板を分割するための第１溝部および第２溝部が形成されているので、容易に、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性を向上させることができるので、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失を低減することができる。このため、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加も抑制することができるので、より良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００１４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体基板を含む。このように構成すれば、窒化物系半導体基板と、窒化物系半導体基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層との結晶軸が一致するので、窒化物系半導体基板と発光層を含む複数の窒化物系半導体層とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。このため、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性をより向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００１５】
この発明の第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる電流通路部と、電流通路部の延びる方向と交差する方向の端部に形成されたレーザ共振器端面と、基板の裏面のレーザ共振器端面近傍の少なくとも一部に形成され、微細な凹凸形状の内面を有する基板分割用切欠き部とを備えている。
【００１６】
この第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、基板の裏面のレーザ共振器端面近傍の少なくとも一部に、微細な凹凸形状の内面を有する基板分割用切欠き部を形成することによって、発光層で発生した光の一部が基板内を導波した場合に、基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面で光を散乱させることができるので、基板内で強い光が発生するのを抑制することができる。これにより、基板内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターン（遠視野像（ＦＦＰ：Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ））を良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【００１７】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板分割用切欠き部は、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部に形成されている。このように構成すれば、基板の裏面にレーザ光を照射することにより基板分割用切欠き部を形成する場合に、基板の裏面の電流通路部の下方の領域にはレーザ光が照射されないので、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。これにより、熱的な損傷に起因して電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができるので、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができる。
【００１８】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板分割用切欠き部は、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成され、所定の深さを有する第１基板分割用切欠き部と、電流通路部の下方の領域に形成され、第１基板分割用切欠き部よりも小さい深さを有する第２基板分割用切欠き部とを含む。このように構成すれば、発光層で発生した光の一部が基板内を導波した場合に、第１基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面と第２基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面との両方で光を散乱させることができるので、基板内で強い光が発生するのをより抑制することができる。これにより、基板内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生をより抑制することができる。また、基板の裏面にレーザ光を照射することにより第１基板分割用切欠き部および第２基板分割用切欠き部を形成する場合に、電流通路部の下方の領域に形成する第２基板分割用切欠き部の深さを、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成する第１基板分割用切欠き部の深さよりも小さくするので、第２基板分割用切欠き部を形成する際のレーザ光の出力が、第１基板分割用切欠き部を形成する際のレーザ光の出力よりも小さい。このため、電流通路部の下方の領域に第２基板分割用切欠き部を形成したとしても、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。これにより、熱的な損傷に起因して電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができるので、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができる。
【００１９】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、発光層の屈折率よりも小さい屈折率を有する。このように構成すれば、基板における光の閉じ込めが、発光層における光の閉じ込めよりも弱くなるので、基板における光の閉じ込めが強くなることに起因する基板モードの発生を抑制することができる。
【００２０】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体基板を含む。このように基板が窒化物系半導体基板である場合には、発光層の光が基板に導波しやすいので、上記した基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面により発光層からの光を散乱する効果を大きくすることができる。また、窒化物系半導体基板と、窒化物系半導体基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層との結晶軸が一致するので、窒化物系半導体基板と発光層を含む複数の窒化物系半導体層とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性をより向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図であり、図２は、図１の側面図である。図３は、図１および図２に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の発光層の詳細を示した拡大断面図である。まず、図１〜図３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００２３】
第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図１および図２に示すように、約１５０μｍの厚みを有する酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）面上に、約１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなるｎ型層２が形成されている。ｎ型層２上には、約１μｍの厚みを有するＧｅがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層３が形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板１は、本発明の「基板」の一例であり、ｎ型層２およびｎ型クラッド層３は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００２４】
そして、ｎ型クラッド層３上には、発光層４が形成されている。この発光層４は、図３に示すように、ｎ側キャリアブロック層４１と、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４２と、ｐ側光ガイド層４３と、ｐ側キャリアブロック層４４とから構成されている。ｎ側キャリアブロック層４１は、ｎ型クラッド層３上に形成されているとともに、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる。ＭＱＷ活性層４２は、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる３つの量子井戸層４２ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる３つの量子障壁層４２ｂとが交互に積層されている。ここで、Ｘ＞Ｙであり、Ｘ＝０．１５、Ｙ＝０．０５である。また、ｐ側光ガイド層４３は、ＭＱＷ活性層４２上に形成されているとともに、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる。ｐ側キャリアブロック層４４は、ｐ側光ガイド層４３上に形成されているとともに、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる。
【００２５】
また、図１および図２に示すように、発光層４上には、ＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層５が形成されている。このｐ型クラッド層５は、所定領域が除去されることによって、凸形状に形成されている。ｐ型クラッド層５の凸部の厚みは、約０．３５μｍであり、凸部以外の平坦部の厚みは、約０．０５μｍである。また、ｐ型クラッド層５の凸部の幅は、約１．５μｍである。ｐ型クラッド層５の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって、ストライプ状（細長状）のリッジ部７が構成される。このリッジ部７は、［１−１００］方向に延びるように形成されている。なお、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例であり、リッジ部７は、本発明の「電流通路部」の一例である。そして、リッジ部７の側面上とｐ型クラッド層５の露出された表面上とには、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層８が形成されている。
【００２６】
そして、リッジ部７を構成するｐ型コンタクト層６上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９が、ストライプ状（細長状）に形成されている。また、電流ブロック層８の表面上には、ｐ側オーミック電極９を覆うように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１０が形成されている。
【００２７】
また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１１が形成されている。ｎ側オーミック電極１１の裏面上には、ｎ側オーミック電極１１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１２が形成されている。
【００２８】
ここで、第１実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のレーザ共振器端面２０（図２参照）の近傍に、基板分割用の切欠き部１３が形成されている。この基板分割用の切欠き部１３は、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａと、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂとによって構成されている。そして、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂの深さＤ２は、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａの深さＤ１よりも小さい。具体的には、第１切欠き部１３ａの深さＤ１は、約７５μｍであり、第２切欠き部１３ｂの深さＤ２は、約２５μｍである。
【００２９】
また、図１に示すように、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂのリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ１およびＷ２は、それぞれ、約１４０μｍおよび約２０μｍである。また、図２に示すように、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂのリッジ部７と平行な方向（［１−１００］方向）の長さＷ３は、約２０μｍである。また、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂは、後述する製造プロセスにおいて、ＹＡＧレーザ光を照射することにより形成される。すなわち、ＹＡＧレーザ光の照射によりｎ型ＧａＮ基板１を構成するＧａＮが昇華することによって第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂが形成されるので、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂの内面には、数ｎｍ以上数百ｎｍ以下の微細な凹凸形状が形成されている。なお、第１切欠き部１３ａは、本発明の「第１基板分割用切欠き部」の一例であり、第２切欠き部１３ｂは、本発明の「第２基板分割用切欠き部」の一例である。
【００３０】
第１実施形態では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のレーザ共振器端面２０の近傍に、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａと、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂとを形成することによって、発光層４で発生した光の一部がｎ型ＧａＮ基板１内を導波した場合に、第１切欠き部１３ａの微細な凹凸形状の内面と第２切欠き部１３ｂの微細な凹凸形状の内面との両方で光を散乱させることができるので、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生するのを有効に抑制することができる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターンを良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。なお、基板モードとは、素子が発振したときに出射されるレーザ光の遠視野像の裾部に発生する強い光を意味する。
【００３１】
また、第１実施形態では、基板としてｎ型ＧａＮ基板１を用いることによって、ｎ型ＧａＮ基板１は、発光層４の光がｎ型ＧａＮ基板１に導波しやすいので、第１切欠き部１３ａの微細な凹凸形状の内面および第２切欠き部１３ｂの微細な凹凸形状の内面により発光層４からの光を散乱する効果を大きくすることができる。また、ｎ型ＧａＮ基板１と、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成された発光層４を含む窒化物系半導体各層（２〜５）との結晶軸が一致するので、ｎ型ＧａＮ基板１と発光層４を含む窒化物系半導体各層（２〜５）とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。このため、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性を向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失を低減することができるので、しきい値電流や動作電流を低減することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、ＭＱＷ活性層４２上のみにｐ側光ガイド層４３を設けており、ＭＱＷ活性層４２の裏面側には光ガイド層を設けていないので、ＭＱＷ活性層４２で発生した光は、ｐ型クラッド層５にしみ出しにくい一方、ｎ型ＧａＮ基板１側にしみ出しやすい。ここで、ｐ型クラッド層５は、キャリア濃度を高くするのが困難であるとともに、厚みを大きくするとクラックが発生しやすくなるため、通常、数百ｎｍと小さい厚みに設定されている。このようにｐ型クラッド層５の厚みを小さくすると、ＭＱＷ活性層４２とｐ側オーミック電極９との距離が小さくなるので、ｐ型クラッド層５にしみ出した光がｐ側オーミック電極９で吸収されやすくなる。この第１実施形態では、上記のように、ｐ側光ガイド層４３によりｐ側に光がしみ出すのを抑制することができるので、ｐ側オーミック電極９での光吸収を抑制することができる。なお、ｎ型ＧａＮ基板１側にしみ出した光がｎ型ＧａＮ基板１内を導波したとしても、ｎ型ＧａＮ基板１は、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層４２の屈折率よりも小さい屈折率を有するので、ｎ型ＧａＮ基板１における光の閉じ込めが、ＭＱＷ活性層４２における光の閉じ込めよりも弱くなる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１における光の閉じ込めが強くなることに起因する基板モードの発生を抑制することができる。
【００３３】
図４〜図９は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図１０は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成する前の状態を示した平面図であり、図１１は、図１０の破線で囲まれた領域の１００−１００線に沿った断面図である。図１２は、図１０に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成した後の状態を示した平面図であり、図１３は、図１２の破線で囲まれた領域の２００−２００線に沿った断面図である。次に、図１〜図１３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００３４】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相堆積法）を用いて、約４００μｍの厚みを有する酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）面上に、約１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなるｎ型層２、約１μｍの厚みを有するＧｅがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層３、発光層４、ＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層５、および、約３ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６を順次形成する。
【００３５】
なお、発光層４を形成する際には、図３に示したように、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｎ側キャリアブロック層４１と、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる３つの量子井戸層４２ａおよび約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる３つの量子障壁層４２ｂが交互に積層されたＭＱＷ活性層４２と、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ側光ガイド層４３と、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｐ側キャリアブロック層４４とを順次形成する。
【００３６】
次に、図５に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６上のほぼ全面に、約１μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜３１を形成する。さらに、ＳｉＯ２膜３１上に、フォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のレジストパターン３２を形成する。
【００３７】
次に、レジストパターン３２をマスクとして、ＣＦ４ガスによるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）法を用いて、ＳｉＯ２膜３１をエッチングする。これにより、図６に示すように、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のＳｉＯ２膜３１が形成される。この後、レジストパターン３２を除去する。
【００３８】
次に、図７に示すように、Ｃｌ２ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２膜３１をマスクとして、ｐ型コンタクト層６およびｐ型クラッド層５の所定領域をエッチングすることにより、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部７を形成する。このとき、ｐ型クラッド層５の凸部以外の平坦部の厚みが、約０．０５μｍになるように、エッチング深さを制御する。この後、ＨＦ系エッチャントを用いて、ＳｉＯ２膜３１を除去する。
【００３９】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面を覆うように、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２膜のｐ型コンタクト層６の上面上に位置する部分を除去する。これにより、図８に示すような、ＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層８が形成される。
【００４０】
次に、図９に示すように、真空蒸着法を用いて、ｐ型コンタクト層６の露出された上面上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９をストライプ状（細長状）に形成する。そして、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層８の表面上およびｐ側オーミック電極９を覆うように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１０を形成する。
【００４１】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面を研磨することによって、ｎ型ＧａＮ基板１を約１５０μｍの厚みにする。この後、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１１を形成する。そして、真空蒸着法を用いて、ｎ側オーミック電極１１の裏面上に、ｎ側オーミック電極１１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１２を形成する。この図９に示した状態での平面が図１０に示されており、図１０の破線部の１００−１００線に沿った断面が図１１に示されている。
【００４２】
次に、図１０および図１１に示した状態から図１２および図１３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１をリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に移動させることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、深さの異なる２種類の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂを交互に形成する。具体的には、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２溝部４３ｂの深さＤ２が、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１溝部４３ａの深さＤ１よりも小さくなるように、ＹＡＧレーザ光を照射する。また、第１溝部４３ａのリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ４が約２８０μｍ、かつ、第２溝部４３ｂのリッジ部７と直交する方向の長さＷ２が約２０μｍになるように、ＹＡＧレーザ光を照射する。
【００４３】
なお、大きい深さＤ１を有する第１溝部４３ａを形成する際のＹＡＧレーザ光の照射条件は、出力：約０．５Ｗ、周波数：２０ｋＨｚ、および、基板移動速度：１０ｍ／ｓである。また、小さい深さＤ２を有する第２溝部４３ｂを形成する際のＹＡＧレーザ光の照射条件は、出力：約０．３Ｗ、周波数：２０ｋＨｚ、および、基板移動速度：１０ｍ／ｓである。つまり、小さい深さＤ２を有する第２溝部４３ｂを形成する際には、ＹＡＧレーザ出力を約０．５Ｗから約０．３Ｗに低下させ、その他の条件は、大きい深さＤ１を有する第１溝部４３ａの形成条件と同じにする。これにより、約４０μｍの最大溝幅と、約７５μｍの深さＤ１（第１溝部４３ａ）および約２５μｍの深さＤ２（第２溝部４３ｂ）とを有するとともに、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる溝部４３が形成される。
【００４４】
また、ＹＡＧレーザ光を照射する際には、溝部４３の底部が所定量の幅を有するように、ＹＡＧレーザ光の焦点がｎ型ＧａＮ基板１内で結ばれないようにレンズを調節する。これにより、溝部４３が延びる方向と窒化物系半導体結晶が最も割れやすい［１１−２０］方向に延びる結晶軸とが完全に一致していなくても、溝部４３の底部が所定量の幅を有するので、［１１−２０］方向に延びる結晶軸を溝部４３の底部の幅の範囲内に配置させることができる。
【００４５】
最後に、スクライバを用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の周縁部近傍に位置する溝部４３の一方端部のほぼ中央部の領域のみに、ｎ型ＧａＮ基板１の上面（溝部４３が形成されていない面）側からスクライブライン６０を形成する。この後、そのスクライブライン６０と一致するように、ブレーカの刃を押し付けることにより、溝部４３に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（劈開）することによって、レーザ共振器端面２０（図２参照）を形成する。すなわち、レーザ共振器端面２０は、［１１−２０］方向に平行な（１−１００）面と（−１１００）面とにより構成される。
【００４６】
ここで、基板の周縁部近傍のみにスクライブライン６０を形成する方法は、従来のＧａＡｓ系半導体基板やＡｌＧａＩｎＰ系半導体基板が用いられた半導体レーザ素子では一般的に知られている技術である。その一方、従来の窒化物系半導体基板やサファイア基板が用いられた半導体レーザ素子では、窒化物系半導体基板やサファイア基板の機械的強度が高いために、基板の分割線の全領域にわたってスクライブラインを形成しないと、分割するのが困難であった。この場合、スクライブラインと結晶軸とを完全に一致させるのが困難であるので、スクライブラインに沿って分割されたレーザ共振器端面の平坦性を向上させるのが困難であった。これに対して、この第１実施形態では、窒化物系半導体結晶が最も割れやすい［１１−２０］方向に延びる結晶軸が、溝部４３の底部の幅の範囲内に配置されているので、劈開（分割）が容易になる。このため、ｎ型ＧａＮ基板１の分割線の全領域にわたってスクライブラインを形成する必要がない。
【００４７】
このようにして、図１および図２に示したような、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００４８】
第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射することにより、約７５μｍの深さＤ１を有するとともに、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置するリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる第１溝部４３ａと、第１溝部４３ａよりも小さい深さＤ２（約２５μｍ）を有するとともに、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置するリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる第２溝部４３ｂとを形成した後、第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによりレーザ共振器端面２０を形成することによって、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に形成する第２溝部４３ｂの深さを、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に形成する第１溝部４３ａの深さよりも小さくするので、第２溝部４３ｂを形成する際のレーザ光の出力（約０．３Ｗ）が、第１溝部４３ａを形成する際のレーザ光の出力（約０．５Ｗ）よりも小さい。このため、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に第２溝部４３ｂを形成したとしても、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、ＹＡＧレーザ光の照射により形成したｎ型ＧａＮ基板１の裏面の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによって、ダイシングやスクライブなどによりｎ型ＧａＮ基板１の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面２０となるｎ型ＧａＮ基板１の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。
【００５０】
上記のように、第１実施形態では、発光部の熱的および機械的な損傷が防止されるので、熱的および機械的な損傷に起因して、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００５１】
また、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域、および、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に、それぞれ、ｎ型ＧａＮ基板１を分割するための第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂが形成されているので、容易に、第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することができる。これにより、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性を向上させることができるので、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面における光損失を低減することができる。このため、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加も抑制することができる。
【００５２】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、基板としてｎ型ＧａＮ基板１を用いることによって、ｎ型ＧａＮ基板１と、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成された窒化物系半導体各層（２〜５）との結晶軸が一致するので、ｎ型ＧａＮ基板１と窒化物系半導体各層（２〜５）とを、同一の割れやすい結晶軸（［１１−２０］方向に延びる結晶軸）で分割することができる。これにより、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性をより向上させることができる。このため、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図であり、図１５は、図１４の側面図である。図１４および図１５を参照して、この第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記第１実施形態と異なり、電流通路部としてのリッジ部の下方の領域には、切欠き部が形成されておらず、電流通路部としてのリッジ部の下方の領域を除く領域にのみ切欠き部が形成されている。
【００５４】
すなわち、この第２実施形態では、図１４および図１５に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に切欠き部５３が形成されている。そして、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域には、切欠き部が形成されていない。切欠き部５３の内面には、上記第１実施形態と同様、数ｎｍ以上数百ｎｍ以下の微細な凹凸形状が形成されている。なお、切欠き部５３は、本発明の「基板分割用切欠き部」の一例である。なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
第２実施形態では、上記のように、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に切欠き部５３を形成することによって、発光層４で発生した光の一部がｎ型ＧａＮ基板１内を導波した場合に、切欠き部５３の微細な凹凸形状の内面で光を散乱させることができるので、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生するのを有効に抑制することができる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターンを良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【００５６】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスとしては、まず、図４〜図１１に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、図１０および図１１に示した構造を形成する。この後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１をリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に移動させることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に溝部（図示せず）を形成する。この際、第２実施形態では、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域にＹＡＧレーザ光が照射されないように、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域にのみ溝部を形成する。
【００５８】
最後に、上記第１実施形態と同様のプロセスを用いて、溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（劈開）することによって、レーザ共振器端面２０（図１５参照）を形成する。
【００５９】
このようにして、図１４および図１５に示したような、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００６０】
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域にＹＡＧレーザ光を照射することにより、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる溝部を形成した後、その溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによりレーザ共振器端面２０を形成することによって、ｎ型ＧａＮ基板１を分割するための溝部をｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に形成するので、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域にＹＡＧレーザ光を照射する必要がない。このため、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを第１実施形態よりもさらに抑制することができる。また、ＹＡＧレーザ光の照射により形成したｎ型ＧａＮ基板１の裏面の溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによって、ダイシングやスクライブなどによりｎ型ＧａＮ基板１の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面２０となるｎ型ＧａＮ基板１の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的および機械的な損傷が防止されるので、熱的および機械的な損傷に起因して、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００６１】
また、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、リッジ部７の下方の領域に位置する溝部を形成しないので、製造工程を簡略化することができる。その結果、製造コストの低減を図ることができる。
【００６２】
なお、第２実施形態の製造プロセスのその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、基板としてｎ型ＧａＮ基板を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮなどからなる基板を用いてもよい。また、これらにＢ（ボロン）を加えたＧａＢＮ、ＩｎＧａＢＮ、ＡｌＧａＢＮおよびＡｌＧａＩｎＢＮなどからなる基板を用いてもよい。さらに、ＺｒＢ２基板を用いてもよい。この場合、ＺｒＢ２は、ＧａＮと格子定数が近いので、良好な結晶性を有する窒化物系半導体各層をＺｒＢ２基板上に形成することができる。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしたが、本発明はこれに限らず、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハライド気相成長法）、および、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３、ＳｉＨ４、ＧｅＨ４およびＣｐ２Ｍｇなどを原料ガスとして用いるガスソースＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）などを用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、窒化物系半導体各層の表面が（０００１）面になるように積層したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体各層の表面が他の方向になるように積層してもよい。たとえば、窒化物系半導体各層の表面が（１−１００）や（１１−２０）面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面になるように積層してもよい。この場合、ＭＱＷ活性層内にピエゾ電場が発生しないので、井戸層のエネルギバンドの傾きに起因する正孔と電子との再結合確率の低下を抑制することができる。その結果、ＭＱＷ活性層の発光効率を向上することができる。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、活性層として多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、量子効果を有しない大きな厚みを有する単層または単一量子井戸構造の活性層であっても同様の効果を得ることができる。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態では、基板を分割する際に、基板の周縁部近傍に位置する溝部の一方端部のほぼ中央部の領域に、スクライブラインを形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、スクライブラインを形成せずに基板を分割するようにしてもよい。ただし、この場合には、上記第１および第２実施形態に比べて、基板の分割位置の精度が悪くなる。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、基板を分割するための溝部の底部が所定量の幅を有するように形成したが、本発明はこれに限らず、溝部の底部を先細り形状に形成するようにしてもよい。ただし、この場合、溝部の底部の先端部に沿って基板が分割されるので、基板上に形成された窒化物系半導体各層を割れやすい結晶軸に沿って分割するのが困難になる。
【００７０】
また、上記第１および第２実施形態では、［１−１００］方向に延びるリッジ部を形成するとともに、［１１−２０］方向に延びる溝部を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、これらの方向が結晶学的に等価な方向であればよい。すなわち、リッジ部および溝部を、それぞれ、＜１−１００＞、および、＜１１−２０＞で表せる方向に延びるように形成すればよい。
【００７１】
また、上記第１および第２実施形態では、電流通路部としてリッジ部を有する構造に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、リッジ部以外の電流通路部が形成された構造にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１および図２に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の発光層の詳細を示した拡大断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成する前の状態を示した平面図である。
【図１１】図１０の破線で囲まれた領域の１００−１００線に沿った断面図である。
【図１２】図１０に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成した後の状態を示した平面図である。
【図１３】図１２の破線で囲まれた領域の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図である。
【図１５】図１４の側面図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＮ基板（基板）
２ ｎ型層（窒化物系半導体層）
３ ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
４ 発光層
５ ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
６ ｐ型コンタクト層（窒化物系半導体層）
７ リッジ部（電流通路部）
１３ 切欠き部
１３ａ 第１切欠き部（第１基板分割用切欠き部）
１３ｂ 第２切欠き部（第２基板分割用切欠き部）
２０ レーザ共振器端面
４３ 溝部
４３ａ 第１溝部
４３ｂ 第２溝部
５３ 切欠き部（基板分割用切欠き部）
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、基板上に発光層を含む複数の窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物系半導体レーザ素子は、次世代の大容量光ディスク用光源としての利用が期待されており、その開発が盛んに行われている。この窒化物系半導体レーザ素子の基板としては、サファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板などが用いられている。上記したサファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板は、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板などよりも機械的強度が高いために、これらの基板を良好に分割するのは困難であった。このため、従来では、サファイア基板、ＳｉＣ基板およびＧａＮ基板などを分割する場合には、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板を分割する場合と異なり、特別な技術が必要である（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、ダイシングとスクライブとを併用して、サファイア基板を分割する方法が開示されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１には、ダイシングを行うことによりサファイア基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層を分割するとともに、スクライブを行うことによりサファイア基板に溝部を形成した後、その溝部に沿ってサファイア基板を分割する方法が開示されている。この特許文献１に開示された方法では、ダイシングを行うことにより機械的に発光層を含む複数の窒化物系半導体層が分割されるので、この方法を用いてレーザ共振器端面を形成する場合、レーザ共振器端面となる発光層の分割面が機械的な損傷を受ける。このため、レーザ共振器端面となる発光層の分割面には、機械的な損傷に起因して非発光センタが形成される。この非発光センタは、発光せずにキャリアが再結合する準位であるので、半導体レーザ素子のレーザ共振器端面となる発光層の分割面に非発光センタが形成されると、しきい値電流や動作電流が増加する。これにより、発光特性が劣化するという不都合がある。
【０００４】
そこで、従来では、上記のようなダイシングなどによる機械的な損傷を受けるのを防止するために、レーザ光を用いて、窒化物系半導体レーザ素子を構成する窒化物系半導体各層を分割する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
上記特許文献２には、サファイア基板の窒化物系半導体層が形成された表面側からレーザ光を照射することにより窒化物系半導体層の表面からサファイア基板の一部に達する第１の溝を形成することによって、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を分割した後、ダイシングまたはスクライブを行うことによりサファイア基板に第２の溝を形成し、その第２の溝に沿ってサファイア基板を分割する方法が開示されている。この特許文献２に開示された方法では、発光層を含む複数の窒化物系半導体層をレーザ光を照射することにより分割するので、この方法を用いてレーザ共振器端面を形成する場合、レーザ共振器端面となる発光層の分割面が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。これにより、機械的な損傷に起因してレーザ共振器端面に非発光センタが形成されるのを防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３１５６４６号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２１９０８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に開示された方法では、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の素子分割領域（レーザ共振器端面形成領域）に直接レーザ光を照射するので、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の素子分割領域が熱的な損傷を受ける。このため、素子分割領域（レーザ共振器端面形成領域）では、窒化物系半導体のＮ（窒素）が脱離して空孔が発生したり、結晶欠陥が発生するので、これらの空孔や結晶欠陥などに起因して非発光センタが形成されるという不都合が生じる。特に、素子分割領域のうち、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に、非発光センタが形成されると、上記した特許文献１の場合と同様、しきい値電流や動作電流が増加するので、発光特性が劣化するという問題点がある。
【０００７】
また、上記特許文献２には、サファイア基板の裏面側からレーザ光を照射することによって、サファイア基板の裏面にサファイア基板を分割するための格子状の溝を形成する方法も開示されている。しかしながら、サファイア基板の光吸収エネルギは、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の光吸収エネルギよりも高いので、発光層を含む複数の窒化物系半導体層の方がサファイア基板よりもレーザ光を吸収しやすい。このため、サファイア基板の裏面側からレーザ光を照射したとしても、発光層を含む複数の窒化物系半導体層によるレーザ光の吸収が生じるので、電流通路部の下方に位置する領域（発光部）が熱的な損傷を受ける。その結果、サファイア基板の表面側からレーザ光を照射する場合と同様、電流通路部の下方に位置する領域（発光部）で非発光センタが形成されるため、しきい値電流や動作電流が増加し、その結果、発光特性が劣化するという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。
【０００９】
この発明のもう１つの目的は、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって、基板の裏面に電流通路部と交差する方向に延びる溝部を形成する工程と、溝部に沿って基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えている。
【００１１】
この第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部にレーザ光を照射することにより、電流通路部と交差する方向に延びる溝部を形成した後、溝部に沿って基板を分割することによりレーザ共振器端面を形成することによって、基板を分割するための溝部を基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域に形成するので、基板の裏面の電流通路部の下方の領域にレーザ光を照射する必要がない。このため、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。また、レーザ光の照射により形成した基板の裏面の溝部に沿って基板を分割することによって、ダイシングやスクライブなどにより基板の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面となる基板の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的な損傷および機械的な損傷が防止されるので、熱的な損傷および機械的な損傷に起因して、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００１２】
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、基板の裏面にレーザ光を照射することによって、電流通路部の下方の領域を除く領域に所定の深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第１溝部を形成するとともに、電流通路部の下方の領域に第１溝部よりも小さい深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第２溝部を形成する工程と、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えている。
【００１３】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、基板の裏面にレーザ光を照射することにより、電流通路部の下方の領域を除く領域に、所定の深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第１溝部を形成するとともに、電流通路部の下方の領域に、第１溝部よりも小さい深さを有する電流通路部と交差する方向に延びる第２溝部を形成した後、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することによりレーザ共振器端面を形成する。この方法によると、電流通路部の下方の領域に形成する第２溝部の深さを、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成する第１溝部の深さよりも小さくするので、第２溝部を形成する際のレーザ光の出力が、第１溝部を形成する際のレーザ光の出力よりも小さい。このため、電流通路部の下方の領域に第２溝部を形成したとしても、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。また、レーザ光の照射により形成した基板の裏面の第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することによって、ダイシングやスクライブなどにより基板の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面となる基板の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的な損傷および機械的な損傷が防止されるので、熱的な損傷および機械的な損傷に起因して、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。また、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域、および、基板の裏面の電流通路部の下方の領域に、それぞれ、基板を分割するための第１溝部および第２溝部が形成されているので、容易に、第１溝部および第２溝部に沿って基板を分割することができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性を向上させることができるので、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失を低減することができる。このため、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加も抑制することができるので、より良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００１４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体基板を含む。このように構成すれば、窒化物系半導体基板と、窒化物系半導体基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層との結晶軸が一致するので、窒化物系半導体基板と発光層を含む複数の窒化物系半導体層とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。このため、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性をより向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００１５】
この発明の第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる電流通路部と、電流通路部の延びる方向と交差する方向の端部に形成されたレーザ共振器端面と、基板の裏面のレーザ共振器端面近傍の少なくとも一部に形成され、微細な凹凸形状の内面を有する基板分割用切欠き部とを備えている。
【００１６】
この第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、基板の裏面のレーザ共振器端面近傍の少なくとも一部に、微細な凹凸形状の内面を有する基板分割用切欠き部を形成することによって、発光層で発生した光の一部が基板内を導波した場合に、基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面で光を散乱させることができるので、基板内で強い光が発生するのを抑制することができる。これにより、基板内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターン（遠視野像（ＦＦＰ：Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ））を良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【００１７】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板分割用切欠き部は、基板の裏面の電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部に形成されている。このように構成すれば、基板の裏面にレーザ光を照射することにより基板分割用切欠き部を形成する場合に、基板の裏面の電流通路部の下方の領域にはレーザ光が照射されないので、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。これにより、熱的な損傷に起因して電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができるので、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができる。
【００１８】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板分割用切欠き部は、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成され、所定の深さを有する第１基板分割用切欠き部と、電流通路部の下方の領域に形成され、第１基板分割用切欠き部よりも小さい深さを有する第２基板分割用切欠き部とを含む。このように構成すれば、発光層で発生した光の一部が基板内を導波した場合に、第１基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面と第２基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面との両方で光を散乱させることができるので、基板内で強い光が発生するのをより抑制することができる。これにより、基板内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生をより抑制することができる。また、基板の裏面にレーザ光を照射することにより第１基板分割用切欠き部および第２基板分割用切欠き部を形成する場合に、電流通路部の下方の領域に形成する第２基板分割用切欠き部の深さを、電流通路部の下方の領域を除く領域に形成する第１基板分割用切欠き部の深さよりも小さくするので、第２基板分割用切欠き部を形成する際のレーザ光の出力が、第１基板分割用切欠き部を形成する際のレーザ光の出力よりも小さい。このため、電流通路部の下方の領域に第２基板分割用切欠き部を形成したとしても、電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。これにより、熱的な損傷に起因して電流通路部の下方に位置する発光層の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができるので、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができる。
【００１９】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、発光層の屈折率よりも小さい屈折率を有する。このように構成すれば、基板における光の閉じ込めが、発光層における光の閉じ込めよりも弱くなるので、基板における光の閉じ込めが強くなることに起因する基板モードの発生を抑制することができる。
【００２０】
上記第３の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体基板を含む。このように基板が窒化物系半導体基板である場合には、発光層の光が基板に導波しやすいので、上記した基板分割用切欠き部の微細な凹凸形状の内面により発光層からの光を散乱する効果を大きくすることができる。また、窒化物系半導体基板と、窒化物系半導体基板上に形成された発光層を含む複数の窒化物系半導体層との結晶軸が一致するので、窒化物系半導体基板と発光層を含む複数の窒化物系半導体層とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面の平坦性をより向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図であり、図２は、図１の側面図である。図３は、図１および図２に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の発光層の詳細を示した拡大断面図である。まず、図１〜図３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００２３】
第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図１および図２に示すように、約１５０μｍの厚みを有する酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）面上に、約１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなるｎ型層２が形成されている。ｎ型層２上には、約１μｍの厚みを有するＧｅがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層３が形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板１は、本発明の「基板」の一例であり、ｎ型層２およびｎ型クラッド層３は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００２４】
そして、ｎ型クラッド層３上には、発光層４が形成されている。この発光層４は、図３に示すように、ｎ側キャリアブロック層４１と、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４２と、ｐ側光ガイド層４３と、ｐ側キャリアブロック層４４とから構成されている。ｎ側キャリアブロック層４１は、ｎ型クラッド層３上に形成されているとともに、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる。ＭＱＷ活性層４２は、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる３つの量子井戸層４２ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる３つの量子障壁層４２ｂとが交互に積層されている。ここで、Ｘ＞Ｙであり、Ｘ＝０．１５、Ｙ＝０．０５である。また、ｐ側光ガイド層４３は、ＭＱＷ活性層４２上に形成されているとともに、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる。ｐ側キャリアブロック層４４は、ｐ側光ガイド層４３上に形成されているとともに、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる。
【００２５】
また、図１および図２に示すように、発光層４上には、ＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層５が形成されている。このｐ型クラッド層５は、所定領域が除去されることによって、凸形状に形成されている。ｐ型クラッド層５の凸部の厚みは、約０．３５μｍであり、凸部以外の平坦部の厚みは、約０．０５μｍである。また、ｐ型クラッド層５の凸部の幅は、約１．５μｍである。ｐ型クラッド層５の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって、ストライプ状（細長状）のリッジ部７が構成される。このリッジ部７は、［１−１００］方向に延びるように形成されている。なお、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例であり、リッジ部７は、本発明の「電流通路部」の一例である。そして、リッジ部７の側面上とｐ型クラッド層５の露出された表面上とには、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層８が形成されている。
【００２６】
そして、リッジ部７を構成するｐ型コンタクト層６上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９が、ストライプ状（細長状）に形成されている。また、電流ブロック層８の表面上には、ｐ側オーミック電極９を覆うように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１０が形成されている。
【００２７】
また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１１が形成されている。ｎ側オーミック電極１１の裏面上には、ｎ側オーミック電極１１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１２が形成されている。
【００２８】
ここで、第１実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のレーザ共振器端面２０（図２参照）の近傍に、基板分割用の切欠き部１３が形成されている。この基板分割用の切欠き部１３は、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａと、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂとによって構成されている。そして、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂの深さＤ２は、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａの深さＤ１よりも小さい。具体的には、第１切欠き部１３ａの深さＤ１は、約７５μｍであり、第２切欠き部１３ｂの深さＤ２は、約２５μｍである。
【００２９】
また、図１に示すように、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂのリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ１およびＷ２は、それぞれ、約１４０μｍおよび約２０μｍである。また、図２に示すように、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂのリッジ部７と平行な方向（［１−１００］方向）の長さＷ３は、約２０μｍである。また、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂは、後述する製造プロセスにおいて、ＹＡＧレーザ光を照射することにより形成される。すなわち、ＹＡＧレーザ光の照射によりｎ型ＧａＮ基板１を構成するＧａＮが昇華することによって第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂが形成されるので、第１切欠き部１３ａおよび第２切欠き部１３ｂの内面には、数ｎｍ以上数百ｎｍ以下の微細な凹凸形状が形成されている。なお、第１切欠き部１３ａは、本発明の「第１基板分割用切欠き部」の一例であり、第２切欠き部１３ｂは、本発明の「第２基板分割用切欠き部」の一例である。
【００３０】
第１実施形態では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面のレーザ共振器端面２０の近傍に、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１切欠き部１３ａと、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２切欠き部１３ｂとを形成することによって、発光層４で発生した光の一部がｎ型ＧａＮ基板１内を導波した場合に、第１切欠き部１３ａの微細な凹凸形状の内面と第２切欠き部１３ｂの微細な凹凸形状の内面との両方で光を散乱させることができるので、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生するのを有効に抑制することができる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターンを良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。なお、基板モードとは、素子が発振したときに出射されるレーザ光の遠視野像の裾部に発生する強い光を意味する。
【００３１】
また、第１実施形態では、基板としてｎ型ＧａＮ基板１を用いることによって、ｎ型ＧａＮ基板１は、発光層４の光がｎ型ＧａＮ基板１に導波しやすいので、第１切欠き部１３ａの微細な凹凸形状の内面および第２切欠き部１３ｂの微細な凹凸形状の内面により発光層４からの光を散乱する効果を大きくすることができる。また、ｎ型ＧａＮ基板１と、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成された発光層４を含む窒化物系半導体各層（２〜５）との結晶軸が一致するので、ｎ型ＧａＮ基板１と発光層４を含む窒化物系半導体各層（２〜５）とを、同一の割れやすい結晶軸で分割することができる。このため、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性を向上させることができる。これにより、レーザ共振器端面となる発光層の分割面における光損失を低減することができるので、しきい値電流や動作電流を低減することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、ＭＱＷ活性層４２上のみにｐ側光ガイド層４３を設けており、ＭＱＷ活性層４２の裏面側には光ガイド層を設けていないので、ＭＱＷ活性層４２で発生した光は、ｐ型クラッド層５にしみ出しにくい一方、ｎ型ＧａＮ基板１側にしみ出しやすい。ここで、ｐ型クラッド層５は、キャリア濃度を高くするのが困難であるとともに、厚みを大きくするとクラックが発生しやすくなるため、通常、数百ｎｍと小さい厚みに設定されている。このようにｐ型クラッド層５の厚みを小さくすると、ＭＱＷ活性層４２とｐ側オーミック電極９との距離が小さくなるので、ｐ型クラッド層５にしみ出した光がｐ側オーミック電極９で吸収されやすくなる。この第１実施形態では、上記のように、ｐ側光ガイド層４３によりｐ側に光がしみ出すのを抑制することができるので、ｐ側オーミック電極９での光吸収を抑制することができる。なお、ｎ型ＧａＮ基板１側にしみ出した光がｎ型ＧａＮ基板１内を導波したとしても、ｎ型ＧａＮ基板１は、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層４２の屈折率よりも小さい屈折率を有するので、ｎ型ＧａＮ基板１における光の閉じ込めが、ＭＱＷ活性層４２における光の閉じ込めよりも弱くなる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１における光の閉じ込めが強くなることに起因する基板モードの発生を抑制することができる。
【００３３】
図４〜図９は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図１０は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成する前の状態を示した平面図であり、図１１は、図１０の破線で囲まれた領域の１００−１００線に沿った断面図である。図１２は、図１０に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成した後の状態を示した平面図であり、図１３は、図１２の破線で囲まれた領域の２００−２００線に沿った断面図である。次に、図１〜図１３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００３４】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相堆積法）を用いて、約４００μｍの厚みを有する酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）面上に、約１μｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなるｎ型層２、約１μｍの厚みを有するＧｅがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層３、発光層４、ＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層５、および、約３ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６を順次形成する。
【００３５】
なお、発光層４を形成する際には、図３に示したように、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｎ側キャリアブロック層４１と、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる３つの量子井戸層４２ａおよび約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる３つの量子障壁層４２ｂが交互に積層されたＭＱＷ活性層４２と、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｐ側光ガイド層４３と、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなるｐ側キャリアブロック層４４とを順次形成する。
【００３６】
次に、図５に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６上のほぼ全面に、約１μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜３１を形成する。さらに、ＳｉＯ２膜３１上に、フォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のレジストパターン３２を形成する。
【００３７】
次に、レジストパターン３２をマスクとして、ＣＦ４ガスによるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）法を用いて、ＳｉＯ２膜３１をエッチングする。これにより、図６に示すように、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のＳｉＯ２膜３１が形成される。この後、レジストパターン３２を除去する。
【００３８】
次に、図７に示すように、Ｃｌ２ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２膜３１をマスクとして、ｐ型コンタクト層６およびｐ型クラッド層５の所定領域をエッチングすることにより、ｐ型クラッド層５の凸部とｐ型コンタクト層６とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部７を形成する。このとき、ｐ型クラッド層５の凸部以外の平坦部の厚みが、約０．０５μｍになるように、エッチング深さを制御する。この後、ＨＦ系エッチャントを用いて、ＳｉＯ２膜３１を除去する。
【００３９】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面を覆うように、約０．２μｍの厚みを有するＳｉＯ２膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２膜のｐ型コンタクト層６の上面上に位置する部分を除去する。これにより、図８に示すような、ＳｉＯ２膜からなる電流ブロック層８が形成される。
【００４０】
次に、図９に示すように、真空蒸着法を用いて、ｐ型コンタクト層６の露出された上面上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９をストライプ状（細長状）に形成する。そして、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層８の表面上およびｐ側オーミック電極９を覆うように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１０を形成する。
【００４１】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面を研磨することによって、ｎ型ＧａＮ基板１を約１５０μｍの厚みにする。この後、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１１を形成する。そして、真空蒸着法を用いて、ｎ側オーミック電極１１の裏面上に、ｎ側オーミック電極１１に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１２を形成する。この図９に示した状態での平面が図１０に示されており、図１０の破線部の１００−１００線に沿った断面が図１１に示されている。
【００４２】
次に、図１０および図１１に示した状態から図１２および図１３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１をリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に移動させることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、深さの異なる２種類の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂを交互に形成する。具体的には、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置する第２溝部４３ｂの深さＤ２が、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置する第１溝部４３ａの深さＤ１よりも小さくなるように、ＹＡＧレーザ光を照射する。また、第１溝部４３ａのリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ４が約２８０μｍ、かつ、第２溝部４３ｂのリッジ部７と直交する方向の長さＷ２が約２０μｍになるように、ＹＡＧレーザ光を照射する。
【００４３】
なお、大きい深さＤ１を有する第１溝部４３ａを形成する際のＹＡＧレーザ光の照射条件は、出力：約０．５Ｗ、周波数：２０ｋＨｚ、および、基板移動速度：１０ｍ／ｓである。また、小さい深さＤ２を有する第２溝部４３ｂを形成する際のＹＡＧレーザ光の照射条件は、出力：約０．３Ｗ、周波数：２０ｋＨｚ、および、基板移動速度：１０ｍ／ｓである。つまり、小さい深さＤ２を有する第２溝部４３ｂを形成する際には、ＹＡＧレーザ出力を約０．５Ｗから約０．３Ｗに低下させ、その他の条件は、大きい深さＤ１を有する第１溝部４３ａの形成条件と同じにする。これにより、約４０μｍの最大溝幅と、約７５μｍの深さＤ１（第１溝部４３ａ）および約２５μｍの深さＤ２（第２溝部４３ｂ）とを有するとともに、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる溝部４３が形成される。
【００４４】
また、ＹＡＧレーザ光を照射する際には、溝部４３の底部が所定量の幅を有するように、ＹＡＧレーザ光の焦点がｎ型ＧａＮ基板１内で結ばれないようにレンズを調節する。これにより、溝部４３が延びる方向と窒化物系半導体結晶が最も割れやすい［１１−２０］方向に延びる結晶軸とが完全に一致していなくても、溝部４３の底部が所定量の幅を有するので、［１１−２０］方向に延びる結晶軸を溝部４３の底部の幅の範囲内に配置させることができる。
【００４５】
最後に、スクライバを用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の周縁部近傍に位置する溝部４３の一方端部のほぼ中央部の領域のみに、ｎ型ＧａＮ基板１の上面（溝部４３が形成されていない面）側からスクライブライン６０を形成する。この後、そのスクライブライン６０と一致するように、ブレーカの刃を押し付けることにより、溝部４３に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（劈開）することによって、レーザ共振器端面２０（図２参照）を形成する。すなわち、レーザ共振器端面２０は、［１１−２０］方向に平行な（１−１００）面と（−１１００）面とにより構成される。
【００４６】
ここで、基板の周縁部近傍のみにスクライブライン６０を形成する方法は、従来のＧａＡｓ系半導体基板やＡｌＧａＩｎＰ系半導体基板が用いられた半導体レーザ素子では一般的に知られている技術である。その一方、従来の窒化物系半導体基板やサファイア基板が用いられた半導体レーザ素子では、窒化物系半導体基板やサファイア基板の機械的強度が高いために、基板の分割線の全領域にわたってスクライブラインを形成しないと、分割するのが困難であった。この場合、スクライブラインと結晶軸とを完全に一致させるのが困難であるので、スクライブラインに沿って分割されたレーザ共振器端面の平坦性を向上させるのが困難であった。これに対して、この第１実施形態では、窒化物系半導体結晶が最も割れやすい［１１−２０］方向に延びる結晶軸が、溝部４３の底部の幅の範囲内に配置されているので、劈開（分割）が容易になる。このため、ｎ型ＧａＮ基板１の分割線の全領域にわたってスクライブラインを形成する必要がない。
【００４７】
このようにして、図１および図２に示したような、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００４８】
第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射することにより、約７５μｍの深さＤ１を有するとともに、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に位置するリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる第１溝部４３ａと、第１溝部４３ａよりも小さい深さＤ２（約２５μｍ）を有するとともに、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に位置するリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる第２溝部４３ｂとを形成した後、第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによりレーザ共振器端面２０を形成することによって、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に形成する第２溝部４３ｂの深さを、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に形成する第１溝部４３ａの深さよりも小さくするので、第２溝部４３ｂを形成する際のレーザ光の出力（約０．３Ｗ）が、第１溝部４３ａを形成する際のレーザ光の出力（約０．５Ｗ）よりも小さい。このため、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に第２溝部４３ｂを形成したとしても、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを抑制することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、ＹＡＧレーザ光の照射により形成したｎ型ＧａＮ基板１の裏面の第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによって、ダイシングやスクライブなどによりｎ型ＧａＮ基板１の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面２０となるｎ型ＧａＮ基板１の分割面の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。
【００５０】
上記のように、第１実施形態では、発光部の熱的および機械的な損傷が防止されるので、熱的および機械的な損傷に起因して、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００５１】
また、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域、および、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域に、それぞれ、ｎ型ＧａＮ基板１を分割するための第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂが形成されているので、容易に、第１溝部４３ａおよび第２溝部４３ｂに沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することができる。これにより、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性を向上させることができるので、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面における光損失を低減することができる。このため、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加も抑制することができる。
【００５２】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、基板としてｎ型ＧａＮ基板１を用いることによって、ｎ型ＧａＮ基板１と、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成された窒化物系半導体各層（２〜５）との結晶軸が一致するので、ｎ型ＧａＮ基板１と窒化物系半導体各層（２〜５）とを、同一の割れやすい結晶軸（［１１−２０］方向に延びる結晶軸）で分割することができる。これにより、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面の平坦性をより向上させることができる。このため、レーザ共振器端面２０となる発光層４の分割面における光損失をより低減することができるので、光損失に起因するしきい値電流や動作電流の増加をさらに抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図であり、図１５は、図１４の側面図である。図１４および図１５を参照して、この第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記第１実施形態と異なり、電流通路部としてのリッジ部の下方の領域には、切欠き部が形成されておらず、電流通路部としてのリッジ部の下方の領域を除く領域にのみ切欠き部が形成されている。
【００５４】
すなわち、この第２実施形態では、図１４および図１５に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に切欠き部５３が形成されている。そして、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域には、切欠き部が形成されていない。切欠き部５３の内面には、上記第１実施形態と同様、数ｎｍ以上数百ｎｍ以下の微細な凹凸形状が形成されている。なお、切欠き部５３は、本発明の「基板分割用切欠き部」の一例である。なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
第２実施形態では、上記のように、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に切欠き部５３を形成することによって、発光層４で発生した光の一部がｎ型ＧａＮ基板１内を導波した場合に、切欠き部５３の微細な凹凸形状の内面で光を散乱させることができるので、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生するのを有効に抑制することができる。これにより、ｎ型ＧａＮ基板１内で強い光が発生することに起因する基板モードの発生を抑制することができる。その結果、レーザ光の発光パターンを良好にすることができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【００５６】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスとしては、まず、図４〜図１１に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、図１０および図１１に示した構造を形成する。この後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にＹＡＧレーザ光を照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１をリッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に移動させることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に溝部（図示せず）を形成する。この際、第２実施形態では、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域にＹＡＧレーザ光が照射されないように、電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域にのみ溝部を形成する。
【００５８】
最後に、上記第１実施形態と同様のプロセスを用いて、溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（劈開）することによって、レーザ共振器端面２０（図１５参照）を形成する。
【００５９】
このようにして、図１４および図１５に示したような、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００６０】
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域にＹＡＧレーザ光を照射することにより、リッジ部７と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる溝部を形成した後、その溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによりレーザ共振器端面２０を形成することによって、ｎ型ＧａＮ基板１を分割するための溝部をｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域を除く領域に形成するので、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面の電流通路部としてのリッジ部７の下方の領域にＹＡＧレーザ光を照射する必要がない。このため、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）が熱的な損傷を受けるのを第１実施形態よりもさらに抑制することができる。また、ＹＡＧレーザ光の照射により形成したｎ型ＧａＮ基板１の裏面の溝部に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割することによって、ダイシングやスクライブなどによりｎ型ＧａＮ基板１の分割面を形成する必要がない。これにより、レーザ共振器端面２０となるｎ型ＧａＮ基板１の発光部が機械的な損傷を受けるのを防止することができる。上記のように、発光部の熱的および機械的な損傷が防止されるので、熱的および機械的な損傷に起因して、電流通路部としてのリッジ部７の下方に位置する発光層４の領域（発光部）に非発光センタが形成されるのを抑制することができる。その結果、非発光センタの形成に起因するしきい値電流や動作電流の増加を抑制することができるので、良好な発光特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することができる。
【００６１】
また、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、リッジ部７の下方の領域に位置する溝部を形成しないので、製造工程を簡略化することができる。その結果、製造コストの低減を図ることができる。
【００６２】
なお、第２実施形態の製造プロセスのその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、基板としてｎ型ＧａＮ基板を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮなどからなる基板を用いてもよい。また、これらにＢ（ボロン）を加えたＧａＢＮ、ＩｎＧａＢＮ、ＡｌＧａＢＮおよびＡｌＧａＩｎＢＮなどからなる基板を用いてもよい。さらに、ＺｒＢ２基板を用いてもよい。この場合、ＺｒＢ２は、ＧａＮと格子定数が近いので、良好な結晶性を有する窒化物系半導体各層をＺｒＢ２基板上に形成することができる。
【００６５】
また、上記第１および第２実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしたが、本発明はこれに限らず、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハライド気相成長法）、および、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３、ＳｉＨ４、ＧｅＨ４およびＣｐ２Ｍｇなどを原料ガスとして用いるガスソースＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）などを用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、窒化物系半導体各層の表面が（０００１）面になるように積層したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体各層の表面が他の方向になるように積層してもよい。たとえば、窒化物系半導体各層の表面が（１−１００）や（１１−２０）面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面になるように積層してもよい。この場合、ＭＱＷ活性層内にピエゾ電場が発生しないので、井戸層のエネルギバンドの傾きに起因する正孔と電子との再結合確率の低下を抑制することができる。その結果、ＭＱＷ活性層の発光効率を向上することができる。
【００６７】
また、上記第１および第２実施形態では、活性層として多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、量子効果を有しない大きな厚みを有する単層または単一量子井戸構造の活性層であっても同様の効果を得ることができる。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態では、基板を分割する際に、基板の周縁部近傍に位置する溝部の一方端部のほぼ中央部の領域に、スクライブラインを形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、スクライブラインを形成せずに基板を分割するようにしてもよい。ただし、この場合には、上記第１および第２実施形態に比べて、基板の分割位置の精度が悪くなる。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、基板を分割するための溝部の底部が所定量の幅を有するように形成したが、本発明はこれに限らず、溝部の底部を先細り形状に形成するようにしてもよい。ただし、この場合、溝部の底部の先端部に沿って基板が分割されるので、基板上に形成された窒化物系半導体各層を割れやすい結晶軸に沿って分割するのが困難になる。
【００７０】
また、上記第１および第２実施形態では、［１−１００］方向に延びるリッジ部を形成するとともに、［１１−２０］方向に延びる溝部を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、これらの方向が結晶学的に等価な方向であればよい。すなわち、リッジ部および溝部を、それぞれ、＜１−１００＞、および、＜１１−２０＞で表せる方向に延びるように形成すればよい。
【００７１】
また、上記第１および第２実施形態では、電流通路部としてリッジ部を有する構造に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、リッジ部以外の電流通路部が形成された構造にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１および図２に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の発光層の詳細を示した拡大断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成する前の状態を示した平面図である。
【図１１】図１０の破線で囲まれた領域の１００−１００線に沿った断面図である。
【図１２】図１０に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の基板を分割するための溝部を形成した後の状態を示した平面図である。
【図１３】図１２の破線で囲まれた領域の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の電流通路部（リッジ部）の延びる方向と直交する方向から見た正面図である。
【図１５】図１４の側面図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＮ基板（基板）
２ ｎ型層（窒化物系半導体層）
３ ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
４ 発光層
５ ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
６ ｐ型コンタクト層（窒化物系半導体層）
７ リッジ部（電流通路部）
１３ 切欠き部
１３ａ 第１切欠き部（第１基板分割用切欠き部）
１３ｂ 第２切欠き部（第２基板分割用切欠き部）
２０ レーザ共振器端面
４３ 溝部
４３ａ 第１溝部
４３ｂ 第２溝部
５３ 切欠き部（基板分割用切欠き部）
Claims (8)
- 基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、
前記複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、
前記基板の裏面の前記電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって、前記基板の裏面に前記電流通路部と交差する方向に延びる溝部を形成する工程と、
前記溝部に沿って前記基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えた、窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。 - 基板上に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層を形成する工程と、
前記複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに、所定の方向に延びる電流通路部を形成する工程と、
前記基板の裏面にレーザ光を照射することによって、前記電流通路部の下方の領域を除く領域に所定の深さを有する前記電流通路部と交差する方向に延びる第１溝部を形成するとともに、前記電流通路部の下方の領域に前記第１溝部よりも小さい深さを有する前記電流通路部と交差する方向に延びる第２溝部を形成する工程と、
前記第１溝部および前記第２溝部に沿って前記基板を分割することにより、レーザ共振器端面を形成する工程とを備えた、窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。 - 前記基板は、窒化物系半導体基板を含む、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
- 基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、
前記複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる電流通路部と、
前記電流通路部の延びる方向と交差する方向の端部に形成されたレーザ共振器端面と、
前記基板の裏面の前記レーザ共振器端面近傍の少なくとも一部に形成され、微細な凹凸形状の内面を有する基板分割用切欠き部とを備えた、窒化物系半導体レーザ素子。 - 前記基板分割用切欠き部は、前記基板の裏面の前記電流通路部の下方の領域を除く領域の少なくとも一部に形成されている、請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記基板分割用切欠き部は、
前記電流通路部の下方の領域を除く領域に形成され、所定の深さを有する第１基板分割用切欠き部と、
前記電流通路部の下方の領域に形成され、前記第１基板分割用切欠き部よりも小さい深さを有する第２基板分割用切欠き部とを含む、請求項４または５に記載の窒化物系半導体レーザ素子。 - 前記基板は、前記発光層の屈折率よりも小さい屈折率を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記基板は、窒化物系半導体基板を含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
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