JP2004281432A - 窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大電流を投入した駆動時においても電極と半導体層との接触抵抗が低く、且つ密着性や機械的強度に極めて優れている窒化物半導体素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体素子は、積層された半導体層上に、第１金属層Ｍ１と、少なくとも第１金属層Ｍ１と異なる材質からなる第２金属層Ｍ２とを備えた多層構成の電極を有し、第１金属層Ｍ１は、半導体層Ｑとオーミック接触する金属材料から成り、第２金属層Ｍ２は、電極の最上層であって、キャップ作用を有する金属材料から成り、また第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２は白金族元素からなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体を積層した半導体層を用いて形成した窒化物半導体素子及びその製造方法に関するものであり、その用途としては、大電流駆動が可能である窒化物半導体素子（レーザダイオード、高輝度ＬＥＤ、受光素子、ＦＥＴ等の電子デバイス）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物半導体を積層してなる半導体素子は、紫外線領域から緑色、更には赤色までの可視光領域に至る短波長域の光を発光する発光素子として期待されている。具体的には、半導体レーザ素子は、パーソナルコンピューターや情報記録媒体等の電子機器、医療機器、加工機器、または光ファイバ通信に用いる光源として、その用途は注目されている。
【０００３】
窒化物半導体レーザ素子は、サファイア基板やＧａＮ基板上に窒化物半導体を積層し、該積層体にリッジ構造を形成し、さらにｐ側電極とｎ側電極とを形成することで構成される。積層された窒化物半導体には、少なくとも電極とオーミック接触させるコンタクト層、光閉じ込め層として機能するクラッド層、また、レーザ光を発振させる活性層を備えている。
【０００４】
上述した窒化物半導体素子では、安定した動作を確保するために半導体層中のコンタクト層とオーミック接触させる電極が極めて重要となる。このような電極には、主として仕事関数の大きい金属の単層膜や多層膜、或いは合金を用いている。例えば、Ｎｉ／Ａｕ等の多層膜からなるオーミック電極が用いられてきた。尚、前記電極の多層膜は、Ｎｉ／Ａｕであれば、Ｎｉが下層、Ａｕが上層となる。「／」の前の材料が下側の層を構成し、「／」の後ろの材料が上側の層を構成する。以下においても同様とする。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２９９５２８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３３５０４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許２０００−２９９５２８号公報に開示された窒化物半導体レーザ素子には以下のような問題がある。
【０００７】
Ｎｉ／Ａｕ電極の場合には、該電極を形成した後、熱処理（アニール処理）工程を有する。ここで、熱処理とは、高温雰囲気下に一定期間保持することであって、Ｎｉ／Ａｕ電極を形成するには熱処理をしなければ、オーミック特性を得ることが難しい。そのため、該電極材質を用いる場合には熱処理は必須工程となる。
【０００８】
しかしながら、図７に示すように、しかしながら、オーミック特性を得るための熱処理をすることで、上側の層であるＡｕ電極の表面が荒れてしまい、クレーター状の穴が発生する。これでは、リッジのストライプ方向における電極での光閉じ込めが不安定となる。また、パッド電極（不図示）との界面で抵抗が高くなる場合があり、大電流駆動をすることは難しい。
【０００９】
またＰｄ／Ｐｔ電極やＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極は、特開２００２−３３５０４８号公報等に記載があるが、熱処理を行う工程はなく、このような電極では、窒化物半導体との接触抵抗が高いため、大電流駆動の半導体素子を形成することや、安定した寿命特性を実現できない。
【００１０】
そこで、本件発明は上記問題を鑑み、大電流を投入した駆動時においても電極と半導体層との接触抵抗が低く、且つ密着性や機械的強度に極めて優れている窒化物半導体素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の窒化物半導体素子は、積層された半導体層上に、第１金属層と、少なくとも前記第１金属層と異なる材質からなる第２金属層とを備えた多層構成の電極を有する窒化物半導体素子であって、前記第１金属層は、半導体層とオーミック接触する金属材料から成り、前記第２金属層は、前記電極の最上層であって、キャップ作用を有する金属材料から成り、また前記第１金属層と第２金属層は白金族元素からなることを特徴とする。
【００１２】
前記窒化物半導体素子は、多層構成の電極を有することで、オーミック接触やキャップ作用に優れた特性を示す。また該電極を形成した後、熱処理を行うことで前記半導体層と電極との界面での接触抵抗を下げることができる。熱処理条件については後述する。大電流を投入する窒化物半導体素子において、前記界面での接触抵抗が高ければ発熱等による界面劣化が発生し、寿命特性を低下させてしまうが、本件発明では上記構成によって、大電流駆動が可能となる。
【００１３】
具体的には、図１に示すように、半導体層Ｑとの界面ｓに形成される電極の第１金属層Ｍ１を白金族元素とすることで、半導体層Ｑとの良好なオーミック接触を実現する。また前記第１金属層Ｍ１と異なる白金族元素からなる第２金属層Ｍ２を設ける。第２金属層Ｍ２を第１金属層Ｍ１と異なる材質で形成することで、該第２金属層Ｍ２と第１金属層Ｍ１とを機能分離することができる。該第２金属層Ｍ２は、電極のオーミック特性を維持するため第１金属層Ｍ１が分解することを抑えるキャップ効果、その他に半導体層Ｑから水素を取り除く触媒効果を有する。白金族元素は触媒作用も有しており、Ｏ_２の介入を妨げることが無いため安定したオーミック特性を得る。
【００１４】
ここで、前記電極を構成する白金族元素としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕから成る群から選択された少なくとも１種類である。
【００１５】
前記電極を多層構成とするだけでは、接触抵抗が高く大電流駆動を行うのは困難である。そこで、本件発明では該電極を形成した後、熱処理をすることで接触抵抗を低下させるのである。
【００１６】
前記電極の最上層となる第２金属層Ｍ２が白金族元素であれば熱処理をすることが可能となる。これは白金族元素が反応しにくい安定な材料であり、電極表面の変質を防ぐ作用があるためである。白金族元素が酸化、合金化といった変質をおこしにくいため熱処理後も安定であり、窒化物半導体と安定な界面を形成することができるからである。そのため大電流駆動時に連続発振が可能な窒化物半導体レーザ素子を提供することもできる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の窒化物半導体素子において、前記第１金属層と第２金属層との間には、第１金属層及び／又は第２金属層と異なる白金族元素からなる第３金属層を有する構成とする。
【００１８】
図２に示すように、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２とは異なる材質から成るため、第３金属層Ｍ３は第１金属層Ｍ１及び第２金属層Ｍ２と異なる白金族元素を用いることや、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２のどちらか一方と同一材質のものを用いてもよい。該第３金属層Ｍ３は第１金属層Ｍ１が有する機能を安定させるものであって、第１金属層Ｍ１／第３金属層Ｍ３／第２金属層Ｍ２との多層構成とすることで該電極と半導体層Ｑとの接触抵抗を低下させる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の窒化物半導体素子は、前記第３金属層にＰｔを用いるものである。Ｐｔは１００Å〜１０００Åの広範囲で形成すれば、第３金属層を有しない構成の窒化物半導体素子に比べて半導体層と電極との界面抵抗を５％以上低下させることができる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の窒化物半導体素子は、前記積層された半導体層は、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層を有し、該活性層上に、第２クラッド層、第２コンタクト層を順に備えた構成であって、前記第２コンタクト層にはｐ型不純物がドープされている。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、積層された半導体層上に、第１金属層と、少なくとも前記第１金属層と異なる材質からなる第２金属層とを備えた多層構成の電極を有する窒化物半導体素子の製造方法であって、前記第１金属層と第２金属層とを備えた多層構成の電極を形成する工程と、前記電極を形成した後、熱処理をする工程と、を具備することを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、前記第１金属層と第２金属層は異なる材質からなる白金族元素からなる。
【００２３】
本発明の請求項７に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、前記熱処理工程は、２００℃〜９００℃で行う。好ましくは３００〜８００℃、より好ましくは５００〜６００℃である。この温度範囲で熱処理を行うことで窒化物半導体や電極に劣化等のダメージを与えずに接触抵抗を下げることができる。
【００２４】
本発明の請求項８に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、前記熱処理工程を、窒素及び／又は酸素を含有する雰囲気で行う。窒素と酸素の混合ガス雰囲気で熱処理を行う場合、酸素の割合を３０％以下、好ましくは２０％以下とする。このような雰囲気で熱処理を行うことで接触抵抗を下げることができる。
【００２５】
本発明の請求項９に記載の窒化物半導体素子の製造方法は、前記積層された半導体層が、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層を有し、該活性層上に、第２クラッド層、第２コンタクト層を順に備えた構成で形成され、前記第２コンタクト層にはｐ型不純物がドープされている。ここで、第１コンタクト層とは、ｎ側コンタクト層であっても、ｐ側コンタクト層であってもよい。第１クラッド層、第２クラッド層、第２コンタクト層についてもｎ側、ｐ側を限定しない。本発明の窒化物半導体は上記層構成を少なくとも備えているものであって、前記層間に他の機能を有する層、例えば転位低減層やクラック防止層、光ガイド層を介してもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の構成について以下に説明するが、本発明は、以下に示す実施の形態に示される窒化物半導体素子の構造に限定されるものではない。
【００２７】
（電極）
本発明における電極は、ｐ側電極、ｎ側電極に限定しない。そのため、該電極との接触界面ｓを形成するのは半導体層のｐ側コンタクト層、ｎ側コンタクト層のどちらでもよく、ｐ側電極とｎ側電極の両方に設けても良く、どちらか一方でもよい。
【００２８】
図１に示すように、該電極は、多層構成であって少なくとも２層以上の積層構造となっている。これは、各層が有する機能分離をするためであって、第１金属層Ｍ１は、半導体層Ｑとオーミック接触する白金族元素から形成されている。白金族元素は安定材料であって、それ自身が変質しにくいため半導体層Ｑとのオーミック接触が可能であり、また窒化物半導体との密着性もよい。しかしながら、第１金属層Ｍ１のみでは電極を構成することは困難である。それは、単層のみでは電極表面の分解が発生し、接触抵抗が高くなるからである。そこで、本発明では上記多層構成にするために以下に示す第２金属層等を有する。
【００２９】
第２金属層Ｍ２は、前記電極の最上層であって、他の金属層（下層）が分解することを抑制するキャップ層としての効果を有する。
【００３０】
前記電極を形成後の第２金属層（最上層）Ｍ２の表面は、接触抵抗を低下させるために行う熱処理時に外気に曝露されているため、外気とも反応することになる。但し、第２金属層（最上層）Ｍ２が上記のような白金族元素系の層であると、外気と反応しにくく、特に、絶縁性の酸化物を形成しにくい特性を有する。そのため第２金属層（最上層）Ｍ２は、該電極上に接して形成されるパッド電極との界面に不純物が存在しにくい構造となり、安定した駆動特性を可能とする。
【００３１】
また第２金属層（最上層）Ｍ２が白金族元素からなる層であるため、該第２金属層Ｍ２には触媒作用がある。その触媒作用によって、系外への酸素の移動を第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２との界面付近で行うことができる。これにより、第２金属層Ｍ２内部の反応や、第１金属層Ｍ１と半導体層Ｑとの反応に関与する酸素（外気）を適正な量に制御して、電極層内の界面を安定にすることができる。このように、表面に形成される白金族元素の第２金属層Ｍ２は、熱処理時に下層の合金化を安定に行うためのキャップ層として作用する。更に白金族元素からなる第２金属層Ｍ２は、パッド電極と安定した界面を形成する。
【００３２】
図２に示すように、前記電極は、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２との間に白金族元素からなる第３金属層Ｍ３を有する構成とする。本発明において、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２とは異なる白金族元素を用いることが好ましい。これはそれぞれの層の機能分離を効果的に行うためである。第３金属層Ｍ３は、第１金属層Ｍ１、第２金属層Ｍ２のどちらとも異なる白金族元素である必要はない。第３金属層Ｍ３は、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２との機能分離層としての機能だけでなく、第１金属層Ｍ１と半導体層Ｑとのオーミック特性を安定させる補助層としての機能を有する。
【００３３】
前記電極を構成する膜厚としては、２層以上の多層構成としても総膜厚では２００Å〜１００００Å、好ましくは３００Å〜５０００Åとする。総膜厚を３００Å〜５０００Åとすることで、シート抵抗を低くすることができる。第１金属層の膜厚は、５０〜１０００Åが好ましく、更に好ましくは１００Å〜７００Åであり、特に好ましくは２００Å〜５００Åである。第１金属層Ｍ１の膜厚が上記範囲を外れると、オーミック特性が損なわれるので好ましくない。また界面ｓの接触抵抗値は上昇してしまう。第２金属層Ｍ２の膜厚は３０００Å以下、１００Å〜１０００Åが好ましい。この膜厚範囲であれば、第２金属層Ｍ２はキャップ作用と触媒作用の機能特性を低下させないからである。第３金属層Ｍ３は第１金属層Ｍ１の機能を補助するためのものであり、第１金属層Ｍ１の膜厚には臨界値があるが、第３金属層Ｍ３を有することで第１金属層Ｍ１の特性を向上させる。第３金属層Ｍ３を２０００Å以下、好ましくは５００〜１０００Åの膜厚範囲にすれば、界面ｓでの接触抵抗を第３金属層Ｍ３が存在しない電極と比較して９５％以下にすることができる。
【００３４】
その他の電極構成としては、第１金属層Ｍ１と第２金属層Ｍ２との間に中間層を有するものである。中間層は、上下を安定な白金属元素からなる第１金属層Ｍ１、第２金属層Ｍ２で挟まれているため、白金属元素と異なる材料であっても構わない。そのため、該中間層は第３金属層Ｍ３とは区別される。中間層には第１金属層等では用いることができない材料であっても、白金族元素から成る金属層に挟まれることで安定となり、電極特性を向上させる材料等を用いることもできる。中間層として好ましい材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｖ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｚｒ及びこれらの酸化物、窒化物等を用いた単層膜、或いは多層膜とすることができる。
【００３５】
前記中間層は、白金族元素からなる第１金属層Ｍ１、第２金属層Ｍ２との界面に最適な材料を配して前記第１金属層等の特性を落とさずに機能分離をするものである。また白金族元素系の層だけでは十分ではない特性を補う層として機能させることができる。例えば、中間層を介在させることで電極の膜厚を厚くして放熱性を向上させることができる。該電極を３層以上の多層膜とすることで、単一組成の層で膜厚を厚くする場合に比べて応力を緩和させることもできる。特に、半導体レーザ素子を形成する場合、リッジに形成される電極（例えば、ｐ側電極）は、極めて幅の狭い領域に形成され、しかも、その膜質によりリッジにかかる負荷が大きく左右されるが、多層構造としてリッジにかかる応力を緩和することで信頼性に優れたＬＤ特性を得ることができる。また、光吸収係数を変化させることができるため、光学特性を制御することもできる。
【００３６】
例えば、半導体層Ｑの上に、第１金属層Ｍ１／第３金属層Ｍ３／第２金属層Ｍ２、第１金属層Ｍ１／第３金属層Ｍ３／中間層／第２金属層Ｍ２、第１金属層Ｍ１／中間層／第２金属層Ｍ２、等の電極構成をすることができる。
【００３７】
前記電極を多層構造にする場合の好ましい組み合わせとしては、Ｐｄ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ｉｒ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ｒｕ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ、Ｐｔ／Ｒｒ／Ｐｔ、Ｏｓ／Ｒｕ、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ｐｔ、Ｐｔ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ａｕ／Ｒｈ、Ｒｈ／Ｎｉ／Ｖ／Ｉｒ等を挙げることができる。
【００３８】
また中間層の膜厚は、前記電極の総膜厚から第１金属層Ｍ１や第２金属層Ｍ２の膜厚を除いた膜厚範囲内であれば、特に限定されない。
【００３９】
これらの電極材料は、熱処理を行うことで、合金化されると共に、半導体層Ｑと良好なオーミック接触を得ることができ、また半導体層と電極との接触抵抗を低下させることができる。熱処理温度としては、２００℃〜１２００℃の範囲が好ましく、更に３００℃〜９００℃が好ましく、特に好ましくは４５０℃〜６５０℃の範囲である。
【００４０】
上記以外の熱処理の条件としては、雰囲気ガスを酸素、及び／又は窒素を含有する雰囲気とする。そのため、不活性ガス、例えばＡｒを含有する雰囲気や大気条件での熱処理も可能である。
【００４１】
また、本実施形態における電極を構成する金属層は、単一元素から成る金属層に限らず、白金族元素における同族元素で構成された合金化層（Ｒｕ−Ｏｓ層、Ｒｈ−Ｉｒ層、Ｐｄ−Ｐｔ層）であってもよい。
【００４２】
また、半導体層Ｑと接する前記電極とは別に、ワイヤをボンディングさせるための引き出し用の電極としてパッド電極が前記電極上に設けられている。絶縁性の基板を用いている場合はｐ側電極とｎ側電極が同一面側に設けられているので、その両方にパッド電極が設けられる。ｎ側電極の場合は、比較的オーミック接触させやすいので、オーミック電極を取り出し用の電極としてワイヤを設けたり、或いはパッド電極を直接半導体層に形成することも可能である。また、パッド電極の上に、ワイヤではなく、外部電極等と接続させるためのメタライズ層を形成させることで、フェイスダウンでも用いることができる。
【００４３】
パッド電極は、前記電極と動作部において接するように形成されていればよく、それぞれの全面において接続されていなくてもよい。レーザ素子は電極とパッド電極とがリッジ上部で接合されるようにすることで、界面抵抗による動作電圧上昇を抑制することができる。電極よりも後工程で設けられるオーミック電極は、その底面全面と電極とが接するように形成してもよく、或いは、その一部が電極の上に形成され、他の部分が半導体層上若しくは絶縁膜上に接するように設けてもよい。
【００４４】
また、ｎ側及びｐ側のパッド電極の電極材料としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐｔ、Ａｇ、及びこれらの酸化物、窒化物等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。最上層はワイヤ等を接続させるのでＡｕを用いるのが好ましい。そして、このＡｕが拡散しないようにその下層には拡散防止層として機能する比較的高融点の材料を用いるのが好ましい。
【００４５】
パッド電極を多層構成する場合に前記電極の第２金属層と同一材料をパッド電極の最初の層に用いることが好ましい。例えば、第２金属層をＰｔとすれば、パッド電極の最初の層にＰｔを用いる。このような構成とすることで、電極とパッド電極間の界面抵抗が発生することを抑制し、優れた密着性を実現できるからである。パッド電極の膜厚としては、総膜厚として１０００Å〜２００００Åが好ましく、更に好ましくは５０００Å〜１５０００Åの範囲である。
【００４６】
実施の形態１
図３は本発明の一実施形態を示す断面図であり、図４はリッジ構造および電極構造の一例を示す部分拡大図である。図５は、本発明に係る製造工程の一例を示す断面図である。基板１０１上に、ｎ型窒化物半導体層Ｑｎ、活性層Ｑａ、ｐ型窒化物半導体層Ｑｐが積層され、ｐ型窒化物半導体層にＱｐストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ素子（ＬＤ）である。リッジは、ｐ型窒化物半導体層Ｑｐの一部をエッチング等の手段により除去することで形成することができ、これにより実効屈折率型の導波路を形成することができる。リッジは、底面側の幅が広く上面に近づくに従ってストライプ幅が小さくなる順メサ形状に限らず、逆にリッジ底面に近づくにつれてストライプの幅が小さくなる逆メサ形状でもよく、また、積層面に垂直な側面を有するストライプであってもよく、これらが組み合わされた形状でもよい。また、ストライプ状の導波路は、その幅がほぼ同じである必要はない。また、このようなリッジを形成した後にリッジ表面に半導体層を再成長させた埋め込み型のレーザ素子であってもよい。
【００４７】
リッジの側面及びそのリッジから連続するｐ型窒化物半導体層Ｑｐの上面にかけて絶縁膜１１３が形成されている。リッジ上面及び絶縁膜１１３の上面にはｐ側電極１２０が設けられている。また、ｎ型窒化物半導体層Ｑｎの上面にはｎ側電極１３０が設けられている。ｎ側電極１３０の上部に開口部を有する第２の絶縁膜１１４が、絶縁膜１１３の上部にまで連続するよう設けられている。ｐ型窒化物半導体層Ｑｐの上部には、第２の絶縁膜１１４及びｐ側電極１２０と接するｐ側のパッド電極１４０が設けられている。また、ｎ側電極１３０上にもｎ側のパッド電極１４１が設けられている。
【００４８】
ｐ側電極１２０は、絶縁膜１１３上を広く覆う領域に形成され、ｐ側電極１２０のリッジ以外から離間する領域の上の一部を被覆するよう第２の絶縁膜１１４が形成されている。そして、ｐ側のパッド電極１４０は、ｐ側電極１２０と第２の絶縁膜１１４との上に渡って形成されている。すなわち、本実施形態においては、ｐ側のパッド電極１４０は絶縁膜１１３とは接しないように設けられている。リッジの深さ（高さ）や絶縁膜１１３の光学特性によって、導波路領域への光の閉じ込めは変化するが、絶縁膜１１３を厚くすることでそれらを制御可能な場合は、ｐ側電極１２０の形成領域を大きくし、広い範囲に渡ってパッド電極１４０と密着させることで、熱が集中するのを抑制し、電極１２０とパッド電極１４０との間の接合層領域を大きくして、密着性に優れた電極とすることができる。
【００４９】
また、上記リッジのストライプ方向を共振器方向とするために、端面に設けられている一対の共振器面は、劈開又はエッチング等によって形成することができる。劈開で形成させる場合は、基板や半導体層が劈開性を有していることが必要であり、その劈開性を利用すると優れた鏡面を容易に得ることができる。また、劈開性がなくても、エッチングによって共振器面を形成させることができ、この場合はｎ電極形成面を露出させる際に同時に行うことで、少ない工程で得ることができる。また、リッジ形成と同時に形成することもできる。このように各工程と同時に形成させることで工程を少なくすることができるが、より優れた共振器面を得るためには、別工程を設けるのがよい。また、このように劈開やエッチングによって形成した共振器面は、活性層の発光波長を効率良く反射させるために、単一膜又は多層膜からなる反射膜を形成させることもできる。共振器面の一方は比較的高反射率の面からなり主として光を導波路領域内に反射する光反射側共振器面として、もう一方は比較的低反射率の面からなり主として外部に光を出射する光出射側共振器面として機能している。
【００５０】
本実施形態では、絶縁膜１１４はｐ側電極１２０を部分的に覆うように設けられている。ｐ側電極１２０の形成領域は、ｐ型窒化物半導体層Ｑｐの上面を広い範囲に渡って覆うように形成することができる。このとき、絶縁膜１１４と、ｐ側電極１２０との密着性が良好であれば問題はないが、密着性が悪い場合は、ｐ側電極１２０の形成領域を大きくすることで、剥がれやすくなるという問題が生じる場合がある。
【００５１】
絶縁膜１１３は、電流の注入領域をリッジ上面に限定するために設けているものであるが、導波路領域に近接して設けられているため光の閉じ込め効率にも作用するものであるので、むやみに膜厚を厚く形成することもできない。用いる絶縁膜材料によっては、膜厚を薄くする必要がある。絶縁膜１１３を薄く形成する場合は、絶縁性がやや弱くなる部分が存在することもあるが、そのような場合でも、本実施形態のようにｐ側のパッド電極１４０と絶縁膜１１３との間の、第２の絶縁膜１１４を比較的リッジに近い領域まで介在させることで、電流注入領域をリッジ近傍に制御することができる。
【００５２】
また、パッド電極１４０は、図６に示すように、第２の絶縁膜１１４と接しないように形成することもできる。特に、フェイスダウンで用いる場合、パッド電極に熱が加わるが、その際に、体積が大きくなり、また、圧力が加わることでパッド電極材料が側面方向に流出しやすくなる。そのため、第２の絶縁膜１１４と離間させるようにすることで、ｐ側のパッド電極材料が側面方向に流出して短絡が生じるのを防ぐことができる。
【００５３】
絶縁膜１１３の材料としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、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、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でもＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂの酸化物、ＢＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮを用いることが特に好ましい。
【００５４】
また、絶縁膜１１３の膜厚としては、具体的には、１０Å以上１００００Å以下の範囲、好ましくは１００Å以上５０００Å以下の範囲とすることである。なぜなら、１０Å以下であると、電極１２０の形成時に、十分な絶縁性を確保することが困難で、１００００Å以上であると、かえって保護膜の均一性が失われ、良好な絶縁膜とならないからである。また、前記好ましい範囲にあることで、リッジ側面において、リッジとの間に良好な屈折率差を有する均一な膜が形成される。
【００５５】
第２の絶縁膜１１４は、ｐ側電極１２０の、リッジ上部を除く全面に設けることができ、エッチングによって露出されたｐ型半導体層Ｑｐ及び活性層Ｑａの側部端面にも連続するように設けるのが好ましい。好ましい材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、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、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でも特に好ましい材料として、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２などの単層膜または多層膜を挙げることができる。
【００５６】
実施の形態２
図６は、本発明の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態は、実施の形態１と同様に、基板１０１上に、ｎ型窒化物半導体層Ｑｎ、活性層Ｑａ、ｐ型窒化物半導体層Ｑｐが積層され、ｐ型窒化物半導体層Ｑｐにストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ（ＬＤ）であって、ｐ側電極１２０が、リッジ上部のみに形成されているものである。幅の小さいＬＤのリッジ上幅と、ほぼ同一幅のｐ側電極１２０を形成するには、平坦なウエハ上に所望のリッジ幅のｐ側電極１２０を形成し、そのｐ側電極１２０をマスクとして半導体層Ｑｐをエッチングすることで、リッジ上部に、リッジと同一幅のｐ側電極１２０が形成される。このようなセルフアライメント方式を用いて半導体層Ｑｐをエッチングするには、主として塩素系のエッチングガスを用いてドライエッチングするのが好ましい。そして、このようなエッチングを行う際のマスクであるｐ側電極１２０の上層として白金族元素からなる層を用いることで、エッチング後においても表面が比較的荒れの少ない電極として機能させることができる。また、リッジ形成後にｐ側電極１２０を形成する場合は、ＳｉＯ_２やレジスト等で所望のリッジ幅のマスクを形成させ、半導体層Ｑｐをエッチング後にそれらマスクを除去し、その除去した部分で半導体層表面と接するようなｐ側電極１２０を形成させるため、半導体層表面にマスクが残存する場合がある。これらによってｐ側電極１２０と半導体層Ｑｐとのオーミック接触性や密着性が低下する恐れがあるが、本実施形態では、そのような問題が生じにくい。
【００５７】
図６のように、ｐ側電極１２０とリッジの幅が略一致した形である場合は、パッド電極１４０とｐ側電極１２０との接合面が、リッジの幅という極めて限られた領域となる。そのため、ｐ側電極１２０の上層とパッド電極１４０の下層とに、白金族元素からなる接合層領域を形成させることで、幅の狭い接合領域であっても、極めて優れた密着性で接合させることができ、しかも、界面抵抗の上昇を抑制して動作電圧の低い素子を実現することができる。
【００５８】
セルフアライメント方式を用いてリッジを形成する場合、ｐ側電極１２０の上面は、半導体層エッチング時の塩素系ガスや、ＳｉＯ_２膜等のエッチング時のフッ素系ガス等に曝露される。そのため、酸化物ではなく、塩化物、或いはフッ化物等が形成される。しかし、白金族元素の層は、これら塩化系ガスやフッ素系ガスと反応したとしても、その反応が表面近傍に限られる。従って、熱処理時等と同様に、層内部は成膜時と同様の組成で保持されやすい。塩素或いはフッ素との化合物が安定で、絶縁性を示すようであれば、パッド電極１４０との間で界面抵抗が生じるので、そのような場合は、表面を洗浄することで、層内部の化合物非生成領域を露出させ、その露出部にパッド電極１４０を形成させることで、オーミック性を損ないにくくすることができる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例として窒化物半導体レーザ素子について説明するが、本発明において、半導体層を構成するｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層のデバイス構造としては特に限定されず、種々の層構造を用いることができる。デバイスの構造としては、例えば後述の実施例に記載されているレーザのデバイス構造等が挙げられる。窒化物半導体の具体的な例としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、若しくはＩｎＮなどの窒化物半導体や、これらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体、更には、これらにＢ、Ｐ、Ａｓ等が含まれるもの等を用いることができる。窒化物半導体の成長は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、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。
【００６０】
［実施例１］
（基板１０１）
基板１０１は、Ｃ面を主面とするサファイア基板を用いる。基板１０１としては特にこれに限定されるものではなく、必要に応じてＲ面、Ａ面を主面とするサファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、ＧａＮ基板等種々の基板を用いることができる。
【００６１】
（バッファ層１０２）
次いで、温度を５００℃にしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ_３）を用い、ＳｉドープのＧａＮよりなるバッファ層１０２を２００Åの膜厚で成長させる。
【００６２】
（下地層１０３）
バッファ層１０２を成長後、温度１０５０℃でアンドープのＧａＮ層を２．５μｍで成長させ、ＳｉＯ_２よりなる保護膜を０．２７μｍの膜厚で形成する。このＳｉＯ_２保護膜は、エッチングによりストライプ状の開口部（非マスク領域）を形成する。この保護膜は、ストライプ幅が６μｍでオリフラ面と略垂直（垂直から左右に±０．０１〜０．５°の範囲以内）な方向になるよう形成し、保護膜と開口部との割合は、６：１４となるようにする。次いで、アンドープのＧａＮ層を１５μｍの膜厚で成長させる。このとき、開口部上に成長されたＧａＮ層は、ＳｉＯ_２上に横方向成長しており、最終的にはＳｉＯ_２上方向でＧａＮが合わさるように成長されている。その他の下地層１０３としては、ＧａＮやＡｌＧａＮ等の窒化物半導体層に凹凸を形成した後、その上に窒化物半導体層を横方向成長させたものでもよい。
【００６３】
（ｎ型コンタクト層１０４）
続いて１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉドープのｎ−Ａｌ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなるｎ型コンタクト層１０４を３．５μｍの膜厚で成長させる。このｎ型コンタクト層１０４の膜厚は２〜３０μｍであればよい。また、ｎ型コンタクト層１０４は２層構造として、最初の第１のｎ型コンタクト層をアンドープ層とし、次に第２のｎ型コンタクト層をｎ型不純物であるＳｉドープ層としてもよい。
【００６４】
（クラック防止層１０５）
次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を８００℃にしてＳｉドープのｎ−Ｉｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎよりなるクラック防止層１０５を０．１５μｍの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層１０５は省略可能である。
【００６５】
（ｎ型クラッド層１０６）
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．０５Ｇａ_{０．０９５}ＮよりなるＡ層と、ＳｉをドープしたＧａＮよりなるＢ層をそれぞれ５０Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ１１０回繰り返してＡ層とＢ層を交互に積層して総膜厚１．１μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｎ型クラッド層１０６を成長させる。この時、アンドープＡｌＧａＮのＡｌの混晶比としては、０．０５以上０．３以下の範囲であれば、十分にクラッド層として機能する屈折率差を設けることができる。
【００６６】
（ｎ型光ガイド層１０７）
次に、前記クラッド層と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型光ガイド層１０７を０．１５μｍの膜厚で成長させる。この層は、ｎ型不純物をドープさせてもよい。
【００６７】
（活性層１０８）
次に、温度を８００℃にして、原料にＴＭＩ（トリメチルインジウム）、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ドープのＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させる。続いてシランガスを止め、アンドープのＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎよりなる井戸層を７０Åの膜厚で成長させる。この操作を２回繰り返し、最後にＳｉドープのＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させて総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０８を成長させる。
【００６８】
（ｐ型電子閉じ込め層１０９）
次に活性層と同様の温度で、Ｎ_２雰囲気中で、ＭｇドープのＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層を３０Åの膜厚で成長させる。次いで、Ｈ_２雰囲気中で、ＭｇドープのＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層１０９を７０Åの膜厚で成長させる。
【００６９】
（ｐ型光ガイド層１１０）
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型光ガイド層１１０を０．１５μｍの膜厚で成長させる。このｐ型光ガイド層１１０はアンドープとして成長させるが、Ｍｇをドープさせてもよい。
【００７０】
（ｐ型クラッド層１１１）
続いて、温度を１０５０℃、アンドープのＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２ＮよりなるＡ層を８０Åの膜厚で成長させ、その上にＭｇドープのＧａＮよりなるＢ層を８０Åの膜厚で成長させる。これを２８回繰り返してＡ層とＢ層とを交互に積層させて、総膜厚０．４５μｍの多層膜（超格子構造）よりなるｐ型クラッド層１１１を成長させる。ｐ型クラッド層１１１は少なくとも一方がＡｌを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれも一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性がよくなる傾向にあるが、両方に同じようにドープさせてもよい。
【００７１】
（ｐ型コンタクト層１１２）
最後に１０５０℃でｐ型クラッド層１１１の上にＭｇドープのＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１１２を１５０Åの膜厚で成長させる。ｐ型コンタクト層１１２はｐ型のＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘ≦０、ｙ≦０、ｘ＋ｙ≦１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすればｐ電極と最も好ましいオーミック接触が得られる。反応終了後、反応容器内において窒素雰囲気中でウエハを７００℃でアニーリングして、ｐ型層Ｑｐを更に低抵抗化する。
【００７２】
（ｎ型半導体層露出）
以上のようにして窒化物半導体を成長させて積層構造体を形成した後、ウエハを反応容器から取り出し、図５（ａ）に示すように、最上層のｐ型コンタクト層１１２の表面にＳｉＯ_２よりなる保護膜Ｍａを形成してＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてＣｌ_２ガスによりエッチングし、ｎ側電極１３０を形成させるｎ型コンタクト層１０４の表面を露出させる。また、このとき、エッチングにより共振器面を形成させてもよい。ｎ型コンタクト層１０４の露出と同時に行うのが好ましいが、別工程で行うこともできる。
【００７３】
（リッジ形成）
次に、ストライプ状の導波路領域を形成するために、最上層のｐ型コンタクト層１１２のほぼ全面にＣＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物（主としてＳｉＯ_２）よりなる保護膜を０．５μｍの膜厚で形成した後、保護膜の上に所定の形状のマスクをかけ、ＲＩＥ装置によりＣＨＦ_３ガスを用いたフォトリソグラフィ技術によりストライプ状のＳｉ酸化物からなる保護膜を形成する。このＳｉ酸化物の保護膜をマスクとしてＳｉＣｌ_４ガスを用いて半導体層１１１，１１２をエッチングする。リッジは、少なくともｐ型クラッド層１１１までエッチングされており、活性層１０８よりも上にリッジストライプが形成される。このとき、リッジの幅は１〜１５μｍの範囲であって、本実施例では１．６μｍとなるようにする。
【００７４】
（絶縁膜１１３）
ＳｉＯ_２マスクを形成させた状態で、ｐ型半導体層表面にＺｒＯ_２よりなる絶縁膜１１３を形成する。この絶縁膜１１３は、ｎ側の電極形成面をマスクして半導体層の全面に設けてもよい。また、後に分割され易いように絶縁膜１１３を形成させない部分を設ける。第１の絶縁膜１１３形成後、バッファード液に浸漬して、リッジストライプの上面に形成したＳｉＯ_２を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２と共に、ｐ型コンタクト層上（更にはｎ型コンタクト層上）にあるＺｒＯ_２を除去する。これにより、図５（ｂ）に示すように、リッジの上面は露出され、リッジの側面はＺｒＯ_２で覆われた構造となる。
【００７５】
絶縁膜１１３を形成後、ウエハを６００℃で熱処理する。このように、ＳｉＯ_２以外の材料を絶縁膜１１３として形成する場合、絶縁膜１１３を形成した後に、３００℃以上、好ましくは４００℃以上、窒化物半導体の分解温度以下（１２００℃）で熱処理することにより、絶縁膜１１３が後工程のマスク（主としてＳｉＯ_２等）の溶解材料に対して溶解しにくくすることができる。
【００７６】
（ｐ側電極１２０）
次に、ｐ型コンタクト層１１２上のリッジ凸部及び絶縁膜上にｐ側電極１２０をスパッタにより形成する。本実施例では、図４に示したように、ｐ側電極１２０を第１金属層１２１、中間層１２２、第２金属層１２３の３層構成とする。まず、ｐ型コンタクト層１１２との接触面には金属層１２１とオーミック接触を取るためにＰｄ（１００Å）で形成させる。次に中間層１２２としてＮｉ（３００Å）、最上層１２３としてＰｔ（１５００Å）を用いる。また、ｎ型コンタクト層１０４上面にもｎ側のオーミック接触を取るためのｎ側電極１３０を形成させる。ｎ側電極１３０はＴｉ／Ａｌ（２００Å／８０００Å）からなり、リッジと平行で、かつ、同程度の長さのストライプ状に形成されている。
【００７７】
（熱処理工程）
ｐ側電極１２０とｎ側電極１３０を形成後、酸素と窒素の混合雰囲気中で、６００℃で熱処理する。このとき酸素の割合を３０％以下とする。これにより絶縁膜１１３とｐ側電極１２０との密着性が向上する。
【００７８】
（第２の絶縁膜１１４）
次いで、リッジ上のｐ側電極１２０の全面と、ｎ側電極１３０の上部の一部を覆うレジストを形成する。次いで、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１４を、ほぼ全面に形成し、リフトオフすることで、ｐ側電極１２０の上面全面とｎ側電極１３０の一部が露出された絶縁膜１１４が、図５（ｃ）に示すように形成される。絶縁膜１１４はｐ側電極１２０を部分的に覆うように形成していが、ｐ側電極１２０から離間するように形成してもよい。絶縁膜１１４は、後の分割を考慮して、分割位置を挟んで幅１０μｍ程度のストライプ状の範囲には、絶縁膜や絶縁性の保護膜、また電極を形成しないようにしておいてもよい。
【００７９】
（パッド電極１４０，１４１）
次に、電極１２０，１３０をそれぞれを覆うようにパッド電極１４０，１４１を形成する。このとき、第２の絶縁膜１１４を覆うように形成させるのが好ましい。ｐ側のパッド電極１４０は、最下層がＰｔ（１０００Å）で、その上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（５０〜１０００Å／１０００Å／６０００Å）の順に積層される。また、ｎ側のパッド電極１４１は、下からＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／８０００Å）で形成される。これらのパッド電極１４０，１４１は、第２の絶縁膜１１４を介してｐ側電極１２０及びｎ側電極１３０にそれぞれストライプ状に接している。ｐ側電極１２０のリッジ部を含む領域が露出するようにレジストを形成し、最下層であるＰｔを形成した後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる金属層を積層させる。その後、リフトオフによりｐ側のパッド電極１４０を形成する。このとき、ｎ側電極１３０の上にも開口部を有するレジストとすることで、ｐ側パッド電極１４０とｎ側パッド電極１４１を同時に形成させる。また、ｎ側電極１３０の上にも開口部を有するレジストを形成し、ｎ側のパッド電極をＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／８０００Å）で形成した後、リフトオフによりｎ側のパッド電極１４１が形成される。
【００８０】
（劈開及び共振器面形成）
次いで、前記窒化物半導体が成長した基板を研磨して約１５０μｍの膜厚になるよう調整後、基板裏面にスクライブ溝を形成し、窒化物半導体層側からブレーキングして、劈開することでバー状のレーザとする。窒化物半導体層の劈開面は、窒化物半導体のＭ面（１１−００面）となっており、この面を共振器面とする。
【００８１】
（端面保護膜形成）
上記のように形成された共振器面には、活性層１０８で発生する光を効率よく共振させるために、その表面に端面保護膜を設けるのが好ましい。特に、モニター側の共振器面には、出射側の共振器面と屈折率差を設けるためにも端面保護膜を設けるのが好ましい。具体的な材料として、導体材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、更にはこれらの酸化物、窒化物、フッ化物などの化合物から選ばれたいずれかから選ばれたものを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物或いは多層膜として用いてもよい。好ましい材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａを用いた材料である。また、また、半導体材料としてはＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどを用いることができる。絶縁体材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂの酸化物、窒化物、フッ化物等などの化合物を用いることができる。ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどの半導体も用いることができる。
【００８２】
本実施例では、端面保護膜としてＳｉＯ_２とＺｒＯ_２よりなる誘電体多層膜を形成させる。光反射側（モニター側）の共振器面には、スパッタ装置を用いてＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次いでＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に６ペア積層して高反射膜を形成する。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ活性層からの発光波長に応じて好ましい厚さに設定することができる。また、光出射側の共振器面には、何も設けなくてもよいし、スパッタ装置を用いてＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２よりなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２よりなる第２の低反射膜とを形成させてもよい。
【００８３】
最後に、リッジストライプと略平行になるようにスクライブにより溝を形成し、その溝部でバーを切断して本発明の窒化物半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれがなく、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ^２、６５ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００８４】
［実施例２］
実施例２では、ｐ側電極１２０をＰｄ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ（３０Å／１００Å／１００Å／１５００Å）の順に形成させる。ｐ側電極１２０を以下のように形成する以外は、実施例１と同様に行う。このようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれは確認されず、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ^２、６５ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００８５】
［実施例３］
実施例３では、ｐ側電極１２０を第１金属層／第３金属層／中間層／第２金属層の順に形成させる。具体的には、ｐ側電極１２０をＰｄ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ（３００Å／５００Å／１００Å／５００Å）で形成させる。次いで、第２の絶縁膜１１４としてＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２（１０００Å／８００Å）の２ペアからなる多層膜を形成させるが、このときｐ側の第１電極１２０と約５μｍ離間するよう形成させる。次いで、密着層としてＴｉ／Ｐｔ（１００Å／５００Å）を、ｐ側電極１２０の一部の上と、ｐ側電極１２０と第２の絶縁膜１１４との間に露出している第１の絶縁膜１１３上と、第２の絶縁膜１１４上とに渡るように形成させる。そして、ｐ側電極１２０の上から密着層上に渡ってｐ側のパッド電極１４０としてＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０００Å／１００Å／１０００Å／６０００Å）で形成させる。他の工程は実施例１と同様に行い、本発明の窒化物半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれは確認されず、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ^２、６５ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００８６】
［実施例４］
実施例４では、ｐ側電極１２０をＰｄ／Ｎｉ／Ｐｔで形成する。実施例１において、反応容器内において窒素雰囲気中でウエハを７００℃で熱処理して、ｐ型層を更に低抵抗化する以外は、実施例１と同様に行う。得られる窒化物半導体レーザ素子は、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ^２、６５ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００８７】
［実施例５］
実施例５では、実施例１において、ｐ側のパッド電極１４０を以下の条件で形成する。第２の絶縁膜１１４を覆うようにスパッタによりｐ側のパッド電極１４０を形成させる。ｐ側のパッド電極１４０は、最下層がＰｔ（１０００Å）で、その上にＴｉ／Ａｕ（１０００Å／６０００Å）が形成される。また、ｎ側のパッド電極１４１は、下からＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ（１０００Å／１０００Å／６０００Å）で形成される。これらのパッド電極１４０，１４１は、第２の絶縁膜１１４を介してｐ側電極１２０及びｎ側電極１３０にそれぞれストライプ状に接している。このようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれは確認されず、室温において閾値電流密度２．０ｋＡ／ｃｍ^２、６５ｍＷの高出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振可能なものである。
【００８８】
以上の説明では、窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子を例示したが、、本発明は発光ダイオード等の発光素子、フォトダイオードなどの受光素子やＦＥＴなどの回路素子など、各種の半導体素子にも適用可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳説したように、大電流を投入した駆動時においても電極と半導体層との接触抵抗が低く、且つ密着性や機械的強度に極めて優れている窒化物半導体素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電極構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電極構造の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係るリッジ構造および電極構造の一例を示す部分拡大図である。
【図５】本発明に係る製造工程の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】リッジ構造および電極構造の典型例を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１０１・・・基板、１０２・・・バッファ層、１０３・・・下地層、１０４・・・ｎ型コンタクト層、１０５・・・クラック防止層、１０６・・・ｎ型クラッド層、１０７・・・ｎ型光ガイド層、１０８・・・活性層、１０９・・・ｐ型電子閉じ込め層、１１０・・・ｐ型光ガイド層、１１１・・・ｐ型クラッド層、１１２・・・ｐ型コンタクト層、１１３・・・絶縁膜、１１４・・・第２の絶縁膜、１０８・・・活性層、１２０・・・ｐ側電極、１４０，１４１・・・パッド電極

Claims (9)

1. 積層された半導体層上に、第１金属層と、少なくとも前記第１金属層と異なる材質からなる第２金属層とを備えた多層構成の電極を有する窒化物半導体素子であって、
   前記第１金属層は、半導体層とオーミック接触する金属材料から成り、
   前記第２金属層は、前記電極の最上層であって、キャップ作用を有する金属材料から成り、
   また前記第１金属層と第２金属層は白金族元素からなることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 前記第１金属層と第２金属層との間には、第１金属層及び／又は第２金属層と異なる白金族元素からなる第３金属層を有する請求項１記載の窒化物半導体素子。
3. 前記第３金属層は、Ｐｔからなる請求項２記載の窒化物半導体素子。
4. 前記積層された半導体層は、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層を有し、該活性層上に、第２クラッド層、第２コンタクト層を順に備えた構成であって、前記第２コンタクト層にはｐ型不純物がドープされている請求項１乃至３のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
5. 積層された半導体層上に、第１金属層と、少なくとも前記第１金属層と異なる材質からなる第２金属層とを備えた多層構成の電極を有する窒化物半導体素子の製造方法であって、
   前記第１金属層と第２金属層とを備えた多層構成の電極を形成する工程と、前記電極を形成した後、熱処理をする工程と、を具備することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
6. 前記第１金属層と第２金属層は異なる材質からなる白金族元素からなる請求項５に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
7. 前記熱処理工程は、２００℃〜９００℃で行う請求項５に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
8. 前記熱処理工程は、窒素及び／又は酸素を含有する雰囲気で行う請求項５に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
9. 前記積層された半導体層は、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層を有し、該活性層上に、第２クラッド層、第２コンタクト層を順に備えた構成で形成され、前記第２コンタクト層にはｐ型不純物がドープされている請求項５に記載の窒化物半導体素子の製造方法。

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