JP2004327681A - 窒化物半導体レーザ素子および半導体光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ発振寿命が長く製造歩留まりのよい窒化物半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】表面に結晶欠陥の集中したストライプ状の欠陥集中領域（１１）を有する窒化物半導体基板の上に、窒素化合物の結晶成長を抑制するストライプ状の成長抑制膜（１３）を欠陥集中領域（１１）と交差する方向に設けておき、基板上に窒化物半導体層を積層して、欠陥集中領域（１１）と成長抑制膜（１３）とで囲まれる領域にレーザ構造を形成する。欠陥集中領域（１１）上と成長抑制膜（１３）上は結晶成長が抑えられ、これにより窒化物半導体層に生じる歪みが緩和されて、クラックの発生が減少し、レーザ発振寿命も延びる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子およびこれを光源として備える半導体光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ基板上にＳｉＯ_２マスクのマスクパターンを形成し、ＳｉＯ_２マスクの上方と、ＳｉＯ_２マスクが形成されていない窓部の上方にＧａＮ層を積層し、ＧａＮ層上にレーザ素子構造を形成した窒化物半導体レーザ素子が、下記の文献で報告されている。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３９（２０００）ｐｐ．Ｌ６４７−６５０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に記載の窒化物半導体レーザ素子では、製造した基板の広い範囲（あるいは全面で）で、高出力エージングにおける十分な素子寿命が得られないことが示唆されている。また、製造時に歩留まりの低下につながるレーザ素子構造成長後に成長膜表面に現れるクラックの影響については記載されていない。
【０００５】
従来技術により結晶成長したレーザ構造を有する窒化物半導体基板を用いると、高出力エージングにおける十分な素子寿命が得られない場合が生じたり、クラックによる歩留まりの低下を生じる場合がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、窒化物半導体レーザ素子内に存在する結晶欠陥の低減と、応力の緩和が有効な手段となる。例えば、結晶欠陥については、通常、ＧａＮよりなる基板の中には、約５×１０^７／ｃｍ^２の結晶欠陥が基板表面に存在していることことが指摘されている。この結晶欠陥を曲げるあるいは消滅させる等の手段を用いれば、低欠陥密度の領域が得られることになり、課題となっている高出力エージングにおける十分な素子寿命の確保が可能になる。
【０００７】
また、基板内あるいは基板上に形成された結晶成長層の中に構造的に歪を緩和する機構を有していれば、クラックの生じる確率が低下し、クラックが原因となる歩留まりの低下が生じ難い。
【０００８】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板が窒化物半導体層側の表面に、結晶欠陥の集中したストライプ状の欠陥集中領域と、欠陥集中領域以外の低欠陥領域とを有することを第１の特徴としている。また、窒化物半導体基板と窒化物半導体層との間に、窒素化合物の結晶成長を抑制するストライプ状の成長抑制膜を、欠陥集中領域と交差する方向に備えることを第２の特徴としている。
【０００９】
以後、本明細書では、結晶欠陥（転位）が集中するストライプ状の領域を欠陥集中領域と呼ぶ。欠陥集中領域および成長抑制膜を有することによって、窒化物半導体基板および窒化物半導体層で生じる熱歪み及び格子定数差が原因となる歪の影響を低減することができる。また、欠陥集中領域に対して６０°以上１２０°以下の方向に成長抑制膜を作成することにより、窒化物半導体基板と窒化物半導体層で生じる歪の影響がより低減できる。
【００１０】
これにより、レーザ構造を成長する成長基板表面に、低欠陥でありかつ広範囲にわたってクラックの発生していない領域が得られる。また、欠陥集中領域上は結晶が成長しにくいため、窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を成長した場合、欠陥集中領域上は凹部となるか、低欠陥領域上の窒化物半導体層が横方向に成長して埋め込まれてしまう。また、成長抑制膜上は結晶が殆ど成長しないため、凹部となるか、低欠陥領域上の窒化物半導体層の横方向の成長で埋め込まれる。ただし、欠陥集中領域上及び成長抑制膜上が埋め込まれるか否かは、窒化物半導体層の成長条件と欠陥集中領域及び成長抑制膜の条件によって異なる。
【００１１】
これら欠陥集中領域と成長抑制膜が互いに異なる方向に延びているため、欠陥集中領域または成長抑制膜のみでは緩和されにくい方向の歪を効率よく緩和することができる。そのため、基板上に成長した窒化物半導体層内に発生するクラックを抑制することができる。以上の効果により、高出力エージングにおける安定した素子寿命と、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１２】
窒化物半導体基板はＧａＮとすることができる。また、この窒化物半導体基板上に結晶成長し形成されるＧａＮ層の厚さを１μｍ以上１０μｍ以下にすることで、クラックの低減と歪みの緩和をより効率よく行うことができる。
【００１３】
さらに、基板をｎ型の半導体にすることにより、作製するレーザ素子の電圧を低くすることができる。
【００１４】
一般的に、ｐ型窒化物半導体はｎ型窒化物半導体に比べ抵抗が高く、レーザ用の基板として使用する場合にはｎ型基板がより望ましい。加えて、ｎ型基板を使用し、基板上にｎ、ｐの順序で成長膜を構成する方が、成長膜表面の平坦性がより向上して、レーザの閾値を低減することができる。
【００１５】
本明細書で説明する窒化物半導体基板に積層された窒化物半導体層とは、少なくともＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で構成された層である。窒化物半導体層は、構成窒素元素の約１０％以下が、Ａｓ、ＰおよびＳｂの元素群のうちの何れかの元素で置換されても構わない。ただし、六方晶系であることを要する。
【００１６】
また、窒化物半導体層には、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＭｇおよびＢｅの不純物群のうちの何れかの不純物を添加しても構わない。その不純物の総添加量は、５×１０^１７／ｃｍ^３以上５×１０^２０／ｃｍ^３以下が好ましい。窒化物半導体層がｎ型導電性を有するための不純物は、これらの不純物群のうち、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、またはＳｅが特に好ましく、ｐ型導電性を有するための不純物はＭｇ、Ｃｄ、またはＢｅが特に好ましい。
【００１７】
本明細書で説明する活性層とは、井戸層もしくは井戸層と障壁層から構成された層の総称を指すものとする。例えば、単一量子井戸構造の活性層は、１つの井戸層のみから構成されるか、あるいは、障壁層／井戸層／障壁層から構成される。また、多重量子井戸構造の活性層は複数の井戸層と複数の障壁層から構成される。
【００１８】
さらに、活性層は、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）より構成される井戸層を含有することにより、本発明の効果がより効率的に発揮できる。また、活性層にＡｓ、Ｐ、Ｓｂのうちのいずれかを含めても構わない。
【００１９】
成長抑制膜の厚さ及び材料については、成長抑制膜としての効果を有すれば特に制約はない。しかし、厚さを０．０５μｍ以上、１μｍ以下にすることで、効率よく歪を緩和できることが確認されており、より望ましい結果が期待できる。成長抑制膜の材料としては、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＮ_ｘ等のシリコン化合物や、Ｗ、Ｔｉなどの金属が特に好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態のレーザ素子構造を積層する前のＧａＮ基板の上面図である。図２は第１の実施形態の半導体レーザ素子を＜１−１００＞方向から見た、つまり光出射方向から見た断面図であり、図３は半導体レーザ素子を＜１１−２０＞方向から見た、つまり光出射方向に対して垂直方向より見たリッジストライプ部の断面図である。図２および図３のレーザ素子構造は、図１のＧａＮ基板１００上に設ける。
【００２１】
なお、結晶の面や方位を示す指数が負の場合、絶対値の上に横線を付して表記するのが結晶学の決まりであるが、本明細書では、そのような表記ができないため、絶対値の前に負号「−」を付して負の指数を表す。
【００２２】
図１のＧａＮ基板には、ストライブ状の欠陥集中領域１１が存在し、欠陥集中領域と垂直方向にストライプ状の成長抑制膜１３が形成されている。これら以外の領域では、低欠陥領域１２と｛０００１｝ファセット面２６が表出した部分が、ストライプ状に存在している。図２および図３では、図１に示したＧａＮ基板１００上に、窒化物半導体層（エピタキシャル成長層）が形成されている。窒化物半導体層中には、レーザ光導波領域１４が位置している。また、窒化物半導体層上面および基板下面には、電極１１１、１１２が形成されている。
【００２３】
（ＧａＮ基板の作製方法）
はじめに、ｎ型ＧａＮ基板１００の製造方法を、図４を参照して説明する。支持基体２１上に、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により、ｎ型ＧａＮ層２２を、｛１１−２２｝ファセット面２３が成長中の表面に主として表出するように成長する。その結果、表面の断面は鋸歯状の凹凸形状となる。ただし、凸部の頂点付近には、わずかに、｛０００１｝ファセット面２６が表出した部分がストライプ状に見られた。図４（ａ）は、この状態を表した断面図（一部のみ表示）である。
【００２４】
ここで、ＨＶＰＥ法というのは、ホットウォール型の反応炉の上流部にＧａボートを設けて加熱したＧａ融液にＨＣｌガスを吹き込むようにし、反応炉の下流部に基板を配置してＮＨ_３を吹き込むようにしておき、加熱したＧａメタル（融液）にＨＣｌを吹きこんでＧａＣｌを合成し、下方へ送り、下方でＮＨ_３と反応させてＧａＮを合成し、ＧａＮが基体に堆積するようにしたものである。基体２１としては２インチ（１１１）ＧａＡｓウェハーを用いた。凹凸はピッチＰ＝４００μｍの周期構造であり、図面奥行き方向に畝状に延びる形状となっている。
【００２５】
このような凹凸の位置を規定するためには、基体上にあらかじめ凹部に対応した開口を持つＳｉＯ_２のマスクを形成しておき、ファセットが表出する状態で、結晶成長を行えばよい。つまりマスクの開口部は、ＧａＮ結晶の＜１−１００＞方向に平行となるように、ピッチＰ＝４００μｍでストライプ状に配置しておく。その開口形状は連続したストライプ状としてもよいし、あるいはドット状の開口が列上に並ぶような配置にしてもよい。
【００２６】
｛１１−２２｝ファセット面が表出した状態で、結晶成長を持続させる手法（成長条件）については、本出願人が先に出願した特願平１１−２７３８８２号に詳細に開示している。なお、成長時にＯ（酸素）をドーピングすることで、成長する結晶をｎ型とした。
【００２７】
このような成長モードを保ったまま、さらにＧａＮ結晶の形成を続けることで、基体２１上に高さ３０ｍｍのインゴットを作製した。図４（ｂ）は、インゴットを示した図である。
【００２８】
このインゴットをスライサーによりスライス切断加工して、薄片（ｎ型ＧａＮ基板）を得た。薄片を研磨加工して、表面が平坦な２インチ径、厚さ３５０μｍのｎ型ＧａＮ基板１００が得られた。エピタキシャル成長を行うための表面は鏡面研磨仕上げとした。なお、この表面は、ほぼ（０００１）面としたが、上にエピタキシャル成長される窒化物半導体層のモフォロジーが平坦で良好になるためには、（０００１）面から任意の方向に０．２〜１°の範囲で、オフ角度を有していることが望ましく、特に表面の平坦性が最小になるようにするためには、０．４〜０．８°の範囲とするのがよい。
【００２９】
図４（ｃ）は、こうして得られたｎ型ＧａＮ基板の断面図（一部のみ表示）であり、図４（ｄ）は、上面図（一部のみ表示）である。
【００３０】
このような基板の評価を次のように行った。まず、ｎ型ＧａＮ基板の表面を顕微鏡で詳細に観察した。研磨加工された表面は必ずしも平坦でなく、結晶成長時に凹部の最底部が生じていた領域（図４において符号２４で示す部分）に対応する領域がやや窪んでいた。
【００３１】
さらに、硫酸、燐酸の混酸を２５０℃に加熱した液にサンプルを浸してエッチングを行い、エッチピットが表面に出るようにした。その結果、結晶成長時に凹部の最底部が生じていた領域（図４において符号２４で示す部分）に対応する領域で、多数のエッチピットが現れ、この領域は結晶欠陥すなわち転位が極めて集中している領域（欠陥集中領域）であることが判明した。つまり、上記の窪みは、この領域に対応していた。このように窪みの部分は、転位が極めて集中していることにより、研磨工程で他の部分よりも侵食されやすく、そのため生じてしまったものと考えられる。
【００３２】
欠陥集中領域の幅は約１０〜４０μｍであった。それ以外の領域は、ＥＰＤ（エッチピット密度）１０^２〜１０^５／ｃｍ^２台の低欠陥領域となっていた。欠陥集中領域のＥＰＤは、これよりも３桁以上大きいように観察された。このように、符号１１で表されるような領域は、周囲に比べて数桁も結晶欠陥密度（転位密度）が大きくなっている部分であるため、以下、「欠陥集中領域」と呼ぶ。
【００３３】
また、サンプルに紫外線（Ｈｇランプ３６５ｎｍ輝線を用いることができる）を照射して、表面からのルミネッセンスを顕微鏡を用いて観察した（蛍光顕微鏡観察）。その結果、欠陥集中領域に挟まれた低欠陥領域の中央に、比較的はっきりと境界をもった、周囲とコントラストが異なるストライプ状の領域２５が観察された。この領域２５は、周囲よりも肉眼で観察される発光（ルミネッセンス）が強く、やや黄色がかった発光が明るく観察される領域である。この領域２５は、結晶成長時に｛０００１｝ファセット面が表出しつつ成長していた部分である。このように周囲と異なって観察されるのは、ドーパントの取りこまれが周囲と異なるなどの理由が考えられる。以下、この領域２５を「高ルミネッセンス領域」と呼ぶ。
【００３４】
結晶成長時に、｛０００１｝ファセット面が表出しつつ成長していた部分が必ずしも同一の幅をもって均一に進行するものではないために、高ルミネッセンス領域２５の幅は、やや揺らぎをもっているものの、０μｍから３０μｍの程度であった。なお、図２では高ルミネッセンス領域２５を省略している。
【００３５】
ＧａＮ基板１００の形成のための結晶成長方法は、ＨＶＰＥ法以外の気相成長によってもよく、例えば、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＶＰＥ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、昇華法などを用いても実施することができる
【００３６】
ＧａＮ基板の形成のための成長に用いる基体としては、ＧａＡｓの他にも、軸廻りに六回対称性あるいは三回対称性がある単結晶を用いることができる。つまり、結晶系としては六方晶系（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）であるか立方晶系（ｃｕｂｉｃ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）である単結晶である。立方晶系の場合（１１１）面を使えば三回対称性がある。サファイア、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、ＮｄＧａＯ_３、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｒＢ_２などの六方晶系の単結晶を用いることができる。Ｓｉ、スピネル、ＭｇＯ、ＧａＰなどの立方晶系の（１１１）面基板を用いることもできる。これらはＧａＮをＣ面で成長させるものである。
【００３７】
ＧａＮ基板の形成のためのマスクの設け方にも、２通りの方法がある。１つは、基体の上に直接にマスクを形成する手法である。この場合、エピ層に先立ち、窓の内部の基体露出面にＧａＮバッファ層を堆積する等の工夫が必要になる。もう１つは、基体の上に予め薄くＧａＮ層を形成しておいて、その上にマスクを形成する手法である。後者の方が成長がスムーズに進行し、より好ましい場合が多い。
【００３８】
（成長抑制膜の形成）
成長抑制膜の形成について図１を参照して説明する。上述した方法で作製したＧａＮ基板１００上に成長抑制膜１３を形成する。成長抑制膜１３をストライプ状の欠陥集中領域１１に対して交差するようにストライプ状に形成することで、異なる２方向に延びる欠陥集中領域と成長抑制膜とによって、窒化物半導体層の歪を緩和し、クラックの発生を低減することができる。
【００３９】
窒化物半導体層に生じるクラックの殆どは、六方晶系であるＧａＮの劈開方向と同一の方向に発生する。通常ＧａＮの劈開方向は、＜１１−２０＞方向と、＜１１−２０＞方向に対して６０°をなす角度（＜１１−２０＞方向と同等の方向）となる。劈開方向に沿ってクラックが生じ易いのは、ＧａＮ結晶中に生じた歪が限界を超えることによって、割れやすい劈開方向にクラックが生じると考えられる。また、ある特定の箇所で歪に耐えきれなくなると劈開方向にクラックが生じ、割れやすい劈開方向に沿って基板の端や結晶欠陥等の障害に当たるまで伝播し、例えば基板の端から端までといった、長いクラックが発生すると考えられる。
【００４０】
例えば＜１−１００＞方向に平行なストライプ状の欠陥集中領域を有するＧａＮ基板では、低欠陥領域で発生する主に＜１１−２０＞方向の歪を最も緩和することができる。しかしながら、＜１−１００＞方向の歪は殆ど緩和することができず、窒化物半導体層中に歪が残っており、これによりクラックが発生していると考えられる。
【００４１】
また、欠陥集中領域だけではクラックの伝播を防ぐには不十分で、欠陥集中領域を越えた長いクラックが希に存在している。この窒化物半導体層の歪をより緩和するために、欠陥集中領域と交差するようにストライプ状の成長抑制膜を作製する。これによって、十分に緩和しきれなった方向の歪を緩和でき、窒化物半導体層に生じている歪を効率よく緩和できるようになって、クラックの発生を低減することができる。また、たとえクラックが発生しても、成長抑制膜領域上でクラックが止まり易く、クラックを狭い範囲に留めることができる。
【００４２】
成長抑制膜を作製する方向は、欠陥集中領域に対して、６０°以上１２０°以下の方向とする。これにより、窒化物半導体層に生じる歪を最も効率よく緩和することができる。
【００４３】
本実施形態では、成長抑制膜としてＳｉＯ_２（酸化シリコン）を用いた。ＧａＮ基板を電子ビーム蒸着装置内に設置し、内部の圧力が所定の真空度に達した後、ＳｉＯ_２を０．２μｍの厚さになるように制御してＳｉＯ_２膜をＧａＮ基板表面に形成する。その後、蒸着したＳｉＯ_２の一部を簡便なフォトリソグラフィを用いて除去し、ＧａＮ基板の＜１１−２０＞方向に平行になるようにＳｉＯ_２膜を幅５０μｍのストライプ状に残して、これを成長抑制膜１３とした。成長抑制膜の方向は欠陥集中領域に対して垂直方向である。また、成長抑制膜のピッチは６００μｍとした。
【００４４】
本実施形態では成長抑制膜としてＳｉＯ_２を用いたが、同様にＳｉ_３Ｎ_４、ＳｉＮ_ｘ等のシリコン化合物や、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）などの金属を用いても構わない。
【００４５】
また、成長抑制膜の厚さは、本実施形態では０．２μｍとしたが、０．０５μｍ〜１μｍ程度であれば十分効果が得られる。
【００４６】
成長抑制膜の幅は、本実施形態では５０μｍとしたが、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。これは、成長抑制膜の幅が１０μｍ未満の場合、ストライプ状の成長抑制膜と平行方向の歪を十分に緩和できないためである。また、成長抑制膜の幅が１００μｍを超えると、１枚の基板から得ることのできるチップ数が減少してしまうため好ましいとは言えない。
【００４７】
ストライプ状の成長抑制膜のピッチは条件によるが、チップ分割時の共振器長と同等かそれ以上であることが好ましい。成長抑制膜のピッチと共振器長を同等とする場合、レーザ素子構造の成長時において、成長抑制膜がｎ型ＧａＮ層成長中に完全に埋め込まれ、ｎ型ＧａＮ層の成長終了後には平坦となっている必要がある。
【００４８】
（窒化物半導体層のエピタキシャル成長）
次に、ｎ型ＧａＮ基板１００上に窒化物半導体層を形成して半導体レーザ素子を作製する方法について、図１、図２、図３を参照して説明する。
【００４９】
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１００に、Ｖ族原料のＮＨ_３とＩＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）またはＴＥＧａ（トリエチルガリウム）と、ドーパント原料としてのＳｉＨ_４を使用し、水素あるいは窒素を原料キャリアガスとして用い、基板温度１０５０℃で、厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層１０１を形成した。次いで、８００℃の基板温度で、上記原料にＩＩＩ族原料としてのＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）を加え、ｎ型Ｉｎ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラック防止層１０２を４０ｎｍの厚さで形成した。
【００５０】
次に、基板温度を１０５０℃に上昇させ、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）またはＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）のＩＩＩ族原料を用い、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎクラッド層１０３を形成した。ここで、ｎ型不純物としてのＳｉが５×１０^１７／ｃｍ^３〜１×１０^１９／ｃｍ^３になるように、ドーパント原料を調整した。続いて、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４（Ｓｉ不純物濃度１×１０^１６〜１×１０^１８／ｃｍ^３）を０．１μｍの厚さになるように形成した。
【００５１】
その後、基板温度を７５０℃に降下させ、３周期の、厚さ４ｎｍのＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ井戸層と厚さ８ｎｍのＩｎ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎ障壁層から構成される活性層（多重量子井戸構造）１０５を、障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層の順序で形成した。その際、障壁層または障壁層と井戸層の両方に、ＳｉＨ_４（Ｓｉ不純物濃度１×１０^１６〜１×１０^１８／ｃｍ^３）を導入した。障壁層と井戸層の間、または井戸層と障壁層との間に、１秒以上１８０秒以内の成長中断を行うと、各層の平坦性が向上し、発光半値幅が減少して好ましい。
【００５２】
活性層にＡｓを添加する場合は、ＡｓＨ_３（アルシン）またはＴＢＡｓ（ターシャリブチルアルシン）あるいはＴＭＡｓ（トリメチルアルシン）を、活性層にＰを添加する場合は、ＰＨ_３（ホスフィン）またはＴＢＰ（ターシャリブチルホスフィン）あるいはＴＭＰ（トリメチルホスフィン）を、活性層にＳｂを添加する場合は、ＴＭＳｂ（トリメチルアンチモン）またはＴＥＳｂ（トリエチルアンチモン）を、それぞれ添加するとよい。また、活性層を形成する際、Ｎ原料として、ＮＨ_３以外にジメチルヒドラジン等のヒドラジン原料、あるいはエチルアジドなどのアジド原料を用いても構わない。
【００５３】
複数層のＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ量子井戸を活性層とする場合、及び活性層にＡｓまたはＰを添加して量子井戸活性層とする場合、量子井戸中に貫通転位があるとＩｎが転位部分に偏析することが知られている。したがって、上記のようにＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮを主構成元素とする量子井戸を活性層に用いる場合には、転位（結晶欠陥）を可能な限り少なくすることが良好なレーザ特性を得るために必要である。
【００５４】
次に、基板温度を再び１０５０℃まで上昇させ、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎキャリアブロック層１０６、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１０７、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎクラッド層１０８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を順次形成した。ｐ型不純物として原料にＥｔＣＰ_２Ｍｇ（ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を加え、Ｍｇが１×１０^１８／ｃｍ^３〜２×１０^２０／ｃｍ^３になるように調整した。Ｍｇ原料としてはシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウムなど、他のシクロペンタジエニル系のものを用いても構わない。
【００５５】
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９のｐ型不純物濃度は、ｐ電極１１１の方向に向かって高くするのが好ましい。これによりｐ電極形成によるコンタクト抵抗が低減する。また、ｐ型不純物であるＭｇの活性化を妨げるｐ型層中の残留水素を除去するために、ｐ型層成長中に微量の酸素を混入してもよい。
【００５６】
このようにしてｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を形成した後、ＭＯＣＶＤ装置のリアクター内を全て窒素キャリアガスとＮＨ_３に変え、６０℃／分の速度で温度を降下させた。基板温度が８００℃になった時点で、ＮＨ_３の供給を停止し、５分間、その基板温度で待機してから、室温まで降下させた。上記の基板の保持温度は６５０℃から９００℃の間が好ましく、待機時間は、３分以上１０分以下が好ましい。また、温度の降下速度は３０℃／分以上が好ましい。
【００５７】
こうして作製した成長膜をラマン測定によって評価した結果、上記の降温手法により、ＭＯＣＶＤ装置からのウェハー取り出し後のｐ型化アニールを実行しなくても、成長後すでにｐ型化の特性が示されていた（Ｍｇが活性化していた）。また、ｐ電極形成によるコンタクト抵抗も低減する。上記の降温手法に従来のｐ型化アニールを組み合わせると、Ｍｇの活性化率がより向上して好ましかった。
【００５８】
Ｉｎ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラック防止層１０２は、Ｉｎ組成比が０．０７以外であっても構わないし、ＩｎＧａＮクラック防止層自体がなくても構わない。また、クラックを防止するために、ｎ型の不純物として、Ｓｉに代えてＧｅを用いてもよい。
【００５９】
活性層１０５は、障壁層で始まり障壁層で終わる構成としたが、井戸層で始まり井戸層で終わる構成であってもよい。また、井戸層の層数は、前述の３層に限らず、１０層以下であれば閾値電流密度が低く、室温連続発振が可能であった。特に２層以上６層以下のとき閾値電流密度が低く好ましかった。なお、活性層がＡｌを含んでいても構わない。
【００６０】
また、ここでは活性層１０５の井戸層と障壁層の両層にＳｉを添加したが、不純物を添加しなくても構わない。しかしながら、Ｓｉのような不純物を活性層に添加した方が発光強度は強かった。このような不純物としては、Ｓｉ以外に、Ｏ、Ｃ、Ｇｅ、ＺｎまたはＭｇを用いることができる。また、不純物の添加量の総和は、約１×１０^１７〜８×１０^１８／ｃｍ^３程度が好ましかった。さらに、不純物を添加する層は、井戸層と障壁層の両層に限らず片方の層のみとしてもよい。
【００６１】
ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎキャリアブロック層１０６は、このような組成以外であっても構わない。Ｉｎを添加したＡｌＧａＮとすれば、より低温での成長でｐ型化するので、結晶成長時に活性層に損傷を与えることが減少して好ましい。なお、キャリアブロック層自体が無くても構わないが、これを設けた方が閾値電流密度が低かった。これは、キャリアブロック層が活性層にキャリアを閉じ込める働きがあるからである。キャリアブロック層のＡｌ組成比を高くすると、キャリアの閉じ込めが強くなって好ましい。また、キャリアの閉じ込めが維持される下限程度までＡｌ組成比を小さくすれば、キャリアブロック層内のキャリア移動度が大きくなり、電気抵抗が低くなって好ましい。
【００６２】
ｐ型クラッド層１０８とｎ型クラッド層１０３は、Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ結晶を用いたが、Ａｌの組成比が０．１以外のＡｌＧａＮ３元結晶であっても構わない。Ａｌの組成比が高くなると、活性層とのエネルギーギャップ差及び屈折率差が大きくなり、キャリアや光を活性層に効率よく閉じ込めることができ、レーザ発振閾値電流密度の低減を図ることができる。また、キャリアおよび光の閉じ込めが維持される下限程度までＡｌ組成比を小さくすれば、クラッド層でのキャリア移動度が大きくなり、素子の動作電圧を低くすることができる。
【００６３】
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０３の厚さは、０．７μｍ〜１．５μｍが好ましい。これにより、垂直横モードの単峰化と光閉じ込め効率が増し、レーザの光学特性の向上とレーザ閾値電流密度の低減を図ることができる。
【００６４】
クラッド層１０３、１０８は、ここではＡｌＧａＮ３元混晶としたが、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮＰ、ＡｌＧａＮＡｓ等の４元混晶であってもよい。さらに、ｐ型クラッド層１０８は、電気抵抗を低減するために、ｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層からなる超格子構造、またはｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層からなる超格子構造としても構わない。
【００６５】
また、ここでは結晶成長方法としてＭＯＣＶＤ法を採用したが、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）によって結晶成長を行うこともできる。
【００６６】
（素子化プロセス）
次に、窒化物半導体層の各層がｎ型ＧａＮ基板上に形成されたエピウエハーを、窒化物半導体レーザ素子チップに加工するためのプロセス工程を実施する。ここで、図２ではｐ型クラッド層であるＡｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ結晶１０８は凸型をしているが、これはこのプロセス工程により加工された形状を表したものである。窒化物半導体レーザ素子を作製し終えたエピウエハーの表面は、欠陥集中領域１１直上および成長抑制膜１３直上以外は平坦であった。欠陥集中領域１１直上および成長抑制膜１３直上は、窒化物半導体がエピタキシャル成長せず窪んで凹部となっている。このようにして得られた窒化物半導体のエピタキシャル成長部分にクラックは殆ど観察されることはなかった。
【００６７】
これは、エピタキシャル成長部分の残留応力を、欠陥集中領域１１上の凹部がリッジストライプ部に対して主に垂直方向に、成長抑制膜１３上の凹部がリッジストライプ部に対して主に平行方向に、それぞれ緩和していることによると考えられる。欠陥集中領域１１上は、何らかの理由で結晶が成長しにくいため、凹状となっている。また、欠陥集中領域１１上は成長条件によっては、低欠陥領域１２上の成長膜が横方向に成長して欠陥集中領域上が埋め込まれる場合もある。また、成長抑制膜１３直上は、結晶が成長しないため凹状となり、欠陥集中領域直上と同様に、成長条件によっては低欠陥領域の横方向の成長で埋め込まれる場合もある。
【００６８】
素子化プロセスは次のように行う。まず、基板に対して水平方向に光を閉じ込めるためのリッジストライプ部を、エピウエハーの平坦な部分の表面に形成する。ただし、前述の高ルミネッセンス領域２５を有する基板を使用する場合には、この領域から外れた部位に形成することが望ましい。これは、高ルミネッセンス領域が他の領域よりも、ドーパントの含有量または活性化度が小さく、抵抗率が高くなっているために、レーザ素子に注入される電流に好ましくない分布が生じるためである。リッジストライプ部は、ウェハー表面より、ｐ型クラッド層１０８の途中までをストライプ状の部分を残してエッチングすることにより作製する。ここで、ストライプ幅は１〜３μｍ、好ましくは１．３〜２μｍとし、また、エッチング底面のｐ型ガイド層からの距離は、０．１〜０．４μｍとした。
【００６９】
その後、リッジストライプ部以外の部分に絶縁膜１１０を形成した。ここで、絶縁膜としてはＡｌＧａＮを用いた。エッチングされずに残ったｐ型ＧａＮコンタクト層１０９は露出しているので、この部分および絶縁膜１１０上に、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順序でこれらの電極材料を蒸着して、ｐ電極１１１を形成した。
【００７０】
ここで、絶縁膜としては、ＡｌＧａＮ以外に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ａｌ等の元素の酸化物または窒化物を用いることができ、ｐ電極としても、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの他に、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、またはＮｉ／Ａｕを用いることができる。
【００７１】
その後、エピウェハー裏面側（基板側）を研磨することにより、ウェハーの厚さを８０〜２００μｍに調整し、後のウェハーの分割を行いやすいようにした。そして、基板の裏側に、Ｈｆ／Ａｌの順序でこれらの電極材料を蒸着してｎ電極１１２を形成した。ｎ電極の材料としてはＨｆ／Ａｌの他に、Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｗ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｕ、Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕを用いることができ、さらに、これらのうちのＨｆをＴｉ、Ｚｒに置き換えたものを用いることもできる。
【００７２】
最後に、エピウェハーを、リッジストライプ方向に対して垂直方向に劈開し、共振器長５００μｍのファブリ・ペロー共振器を作製した。共振器長は３００μｍから１０００μｍが好ましい。この工程により、ウェハーは個々のレーザ素子が横に連なったバー状の形態となる。ストライプ方向が＜１−１００＞方向に沿って形成された窒化物半導体レーザ素子の共振器端面は、窒化物半導体結晶の｛１−１００｝面である。本実施形態では、成長抑制膜１３上が埋め込まれておらず、これを除去するように劈開する。しかし、成長制御膜１３上がｎ型ＧａＮ層１０１により埋め込まれ、欠陥集中領域以外が平坦となっている場合は、成長抑制膜１３を含むように劈開し共振器を形成することができる。
【００７３】
劈開は、ウエハー全面にスクライバーにより罫書き傷をつけて行うのではなく、ウエハーの一部、例えばウエハーの両端にのみにスクライバーによる罫書き傷をつけて、これを起点に行う。
【００７４】
なお、上記レーザ共振器の帰還手法以外に、一般に知られているＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いても構わない。
【００７５】
ファブリ・ペロー共振器の共振器端面を形成した後、この共振器端面に７０％の反射率を有するＳｉＯ_２とＴｉＯ_２の誘電体膜を交互に蒸着し、誘電体多層反射膜を形成した。ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３を誘電多層反射膜として用いてもよい。
【００７６】
さらにこの後、バーを個々のレーザ素子に分割して、図２および図３に示す半導体レーザ素子を得た。レーザチップの中央にレーザ光導波領域１４（リッジストライプ）を配置し、レーザ素子の横幅（バーを分割した際の個々のレーザの幅）Ｗ＝４００μｍとした。もともとのｎ型ＧａＮ基板１００には、ピッチＰ＝４００μｍで欠陥集中領域１１が配置されている。欠陥集中領域のピッチが４００μｍ以外の場合は、その整数倍または整数倍分の１の幅に分割すると都合がよい。得られたレーザ素子チップの８０％以上でクラックは観察されなかった。
【００７７】
（半導体レーザ素子の特性）
クラックが観察されなかったレーザ素子チップについて発振特性を調べたところ、レーザ出力６０ｍＷ、雰囲気温度７０℃の条件の下、レーザ発振寿命は５０００時間以上となった。これは、基板のストライプ状の欠陥集中領域１１とストライプ状の成長抑制膜１３とで囲まれた低欠陥かつ低応力の領域に電流狭窄部を設けたことによるといえる。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
図５および図６は第２の実施形態の半導体レーザを示す断面図である。ここで、図５は半導体レーザ素子を光出射方向から見た図であり、図６はリッジストライプ部を光出射方向に対して垂直方向より見た図である。
【００７９】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ＧａＮ基板２００上にストライプ状の成長抑制膜１８を厚さ１μｍ、幅２０μｍ、ピッチ５００μｍで作成した。続いて、ＧａＮ基板２００上に厚さ１０μｍのｎ型ＧａＮ層２０１を成長した。さらに、第１の実施形態と同様にして、厚さ４０ｎｍのｎ型Ｉｎ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラック防止層１０２、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎクラッド層２０３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２０４を形成し、続いて３周期の、厚さ４ｎｍのＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ井戸層と厚さ８ｎｍのＩｎ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎ障壁層から構成される活性層（多重量子井戸構造）２０５を形成した。
【００８０】
引き続き、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎキャリアブロック層２０６、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層２０７、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎクラッド層２０８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２０９を順次形成した。このように成長したウェハーでは、欠陥集中領域及び成長抑制膜が共に完全に埋め込まれ、ウェハー表面は平坦となっている。
【００８１】
図５に示すように、欠陥集中領域１１直上は空洞２２０となっているが、ｎ型ＧａＮ層２０１が横方向に成長し、欠陥集中領域１１上で結合することによって、欠陥集中領域１１は埋め込まれている。また、図６に示すように、成長抑制膜１８上はｎ型ＧａＮ層２０１の横方向の成長によって完全に埋め尽くされている。これにより、ｎ型ＩｎＧａＮクラック防止層２０２以降に形成される層が欠陥集中領域１１及び成長抑制膜１８の影響を受けずに、平坦な窒化物半導体層を積層することができる。
【００８２】
次に、第１の実施形態と同様に素子化プロセスを行い、ウェハーの分割を行う。成長抑制膜１８が完全に埋め込まれているため、成長抑制膜領域上を含むように劈開することができる。劈開箇所は、成長抑制膜１８が存在する領域としてもよいが、成長抑制膜が存在する領域よりずれた位置で劈開すると好ましい。ただし、本実施形態のように成長抑制膜が完全に埋め込まれている場合は、成長抑制膜１８は少なくともｎ型ＧａＮ層２０１の成長中に埋め込みを完了し、ｎ型ＧａＮ層２０１の成長終了時には平坦な膜となっている必要がある。これは、レーザ光導波領域に空洞や段差ができてしまうと、光の閉じ込めなどがうまくできず、レーザ素子として重大な欠陥となるからである。これらの点以外は第１の実施形態と同様である。
【００８３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の特性が得られた。また、第１の実施形態では成長抑制膜が存在する領域を除去する必要があったが、本実施形態ではその必要がないため、チップの取り数の面で有利である。
【００８４】
＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に用いる欠陥集中領域を有するＧａＮ基板上に成長抑制膜を形成したときの上面図である。図８および図９は、本実施形態の半導体レーザを示す断面図である。ここで、図８は半導体レーザ素子を光出射方向から見た図であり、図９はリッジストライプ部を光出射方向に対して垂直方向より見た図である。
【００８５】
図７に示すＧａＮ基板は、第１の実施例形態のものと同様に、＜１−１００＞方向と平行にストライプ状の欠陥集中領域１１を有する。本実施形態では、このＧａＮ基板上に、欠陥集中領域１１に対して６０°の角度でストライプ状の成長抑制膜１３を厚さ０．０５μｍ、幅２０μｍ、ピッチ４００μｍで形成した。
【００８６】
続いて、ＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ装置にセットし、ｎ型ＧａＮ層を５μｍの厚さに成長し、以降は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様にして、窒化物半導体層を積層し、レーザ素子構造を積層する。成長終了後、反応炉よりウェハーを取り出したところ、欠陥集中領域上は凹んでいたが、成長抑制膜上は完全に埋め込まれていた。
【００８７】
続いて、第１の実施形態と同様にして、リッジストライプの形成及び素子化プロセスを行った。本実施形態では、図８、図９に示すように、成長抑制膜１８上が完全に埋め込まれているため、成長抑制膜を意識せずにチップ分割することができる。しかしながら、成長抑制膜上が埋め込まれない場合、チップに成長抑制膜が含まれないように分割する必要があるため、予めチップのサイズを考慮して成長抑制膜のピッチ決める必要がある。これらの点以外は第１の実施形態と同様である。
【００８８】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態と同様の構成において、成長抑制膜の厚さを変化させたものである。ここでは、成長抑制膜の厚さを０．０１μｍから２μｍまで変化させて、第１、第２及び第３の実施形態と同様に窒化物半導体層の成長を行った。成長抑制膜の厚さが０．０５μｍより薄い場合、いずれの成長抑制膜においても、ｎ型ＧａＮ膜成長前の昇温により損傷を受け、成長抑制膜としての効果を十分発揮できないことがわかった。
【００８９】
また、成長抑制膜の厚さが１μｍよりも厚い場合は、ＧａＮ膜と成長抑制膜の熱膨張係数差により、薄い場合と同様に、ｎ型ＧａＮ膜成長前の昇温により、成長抑制膜自体が損傷を受け、または、成長抑制膜自体は損傷を受けなくても、成長抑制膜以外のＧａＮ基板の上に直接成長するｎ型ＧａＮ膜に、段差の影響による原料拡散の阻害により段差近傍で異常成長（エッジ効果と称する）が生じて、プロセス工程において支障が生じたり、レーザの発振波長が変動したり、または発振する閾値が高くなる事態が生じた。成長抑制膜の厚さが０．０５μｍ以上、１μｍ以下の条件で作製したレーザは、成長抑制膜を設けた効果が現れ、高出力エージングにおける良好な素子寿命が得られた。
【００９０】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、第１〜第４の実施形態の条件でｎ型ＧａＮ基板上に成長抑制膜を設けた後、ｎ型ＧａＮ膜の成長条件を変化させて、窒化物半導体レーザを成長したものである。ＧａＮ基板上に成長する窒化物半導体膜の厚さを変えた場合、あるいは成長条件（温度、成長時の反応炉内の圧力など）を変えてレーザ構造を作製した場合のバー状（複数のレーザチップがまだ分割されずに残っている場合の状態）素子の、光出射方向から見た断面図を図１０、図１１に示す。また、バー状に分割する前のリッジストライプ部の光出射方向に対して垂直方向より見た断面図を図１２、図１３に示す。
【００９１】
まず、欠陥集中領域上の状態の一例を図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、欠陥集中領域上の窒化物半導体膜どうしの結合が起こっていないときのものであり、表面にはそれぞれのチップ間に大きな欠陥が入っている。４０３は欠陥集中領域上部の欠陥が入っている部分である。４０１は１つのレーザチップとする部分であり、４０２はＧａＮ基板上に成長された窒化物半導体層である。
【００９２】
また、図１１は、欠陥集中領域上の窒化物半導体膜どうしの結合が起こっているときのものであり、表面は完全につながっている。５０３は欠陥集中領域上部のつながった部分である。場合によっては欠陥集中領域直上に空洞５０４が生じることもある。５０１は１つのレーザチップとする部分であり、５０２はＧａＮ基板上に成長された窒化物半導体層である。
【００９３】
次に、成長抑制膜上の状態を図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、成長抑制膜６０５上の窒化物半導体膜どうしの結合が起こっていないときのものであり、表面にはぞれぞれのチップ間に大きな欠陥が入っている。６０３は成長抑制膜上部の欠陥が入っている部分である。チップは成長抑制膜６０５を含まないように分割する。６０１はバー状に分割する位置を示しており、６０２はＧａＮ基板上に成長された窒化物半導体層である。
【００９４】
図１３は、成長抑制膜７０６上のｎ型ＧａＮ層７０２に成長中に結合が起こったときのものであり、表面は完全につながっている。７０４は成長抑制膜上部のつながった部分である。場合によっては成長抑制膜直上に空洞７０５が空いている場合もある。この場合、チップは成長抑制膜が存在する領域からずれた位置で分割する。７０１はバー状に分割する位置を示しており、７０３はｎ型ＧａＮ層７０２を除いたＧａＮ基板上に成長された窒化物半導体層である。
【００９５】
欠陥集中領域上および成長抑制膜上の埋め込みの状態は、基板の状態、成長抑制膜の作成条件、窒化物半導体層の成長条件によって異なり、同一ウェハーであってもそれぞれ埋め込み状態が同様であるとは限らない。ただし、何れの場合においても本発明の効果は確認できた。
【００９６】
なお、上記の各実施形態では、ＧａＮ基板の裏面と基板表面に成長した窒化物半導体層の表面に電極を形成した例について説明したが、ｐ型及びｎ型の両電極をＧａＮ基板の表面側に設けても構わない。
【００９７】
＜第６の実施形態＞
本発明の窒化物半導体レーザ素子を光ピックアップシステム等の半導体光学装置に適用した第６の実施形態について説明する。本発明による窒化物半導体レーザ素子（３３０〜５５０ｎｍの発振波長）は半導体光学装置、例えば光ピックアップ装置に利用されると以下の点において好ましい。本発明の窒化物半導体レーザ素子は、高出力（３０ｍＷ）、高温雰囲気中（６０℃）で安定して動作し、なおかつレーザ発振寿命が長寿命であることから、信頼性の高い高密度記録再生用光ディスク装置に最適である（発振波長が短いほど、より高密度に記録再生が可能となる）。
【００９８】
図１４に、本発明の窒化物半導体レーザ素子を半導体光学装置に利用した一例として、光ディスク装置（光ピックアップを有する装置で、例えばＤＶＤ装置など）の概略構成を示す。図１４のレーザ光は、入力情報に応じて変調され、レンズを通して情報をディスク上に記録する。あるいは、レーザ光自体は変調せず、ディスク記録面に与える磁界を入力情報に応じて変調して、情報をディスク上に記録する。再生時は、ディスク上のピット配列によって光学的に変化を受けたレーザ光がスプリッターを通して光検出器で検出され、再生信号となる。これらの動作は制御回路によって制御される。半導体レーザ素子から出力されるレーザ光のパワーについては、例えば、記録時は３０ｍＷで、再生時は５ｍＷ程度である。
【００９９】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、このような光ピックアップシステムを有する光ディスク装置の他に、例えば、レーザプリンター、バーコードリーダー、光の三原色（青色、緑色、赤色）レーザによるプロジェクター等にも利用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ発振寿命が長く、製造歩留まりのよい窒化物半導体レーザ素子が得られる。また、この半導体レーザを光源として用いる半導体光学装置は、光源を交換することなく長期にわたって使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の窒化物半導体レーザに用いる成長抑制膜を設けたＧａＮ基板の上面図。
【図２】第１の実施形態の窒化物半導体レーザの光出射方向より見た断面図。
【図３】第１の実施形態の窒化物半導体レーザのリッジストライプ部をストライプに対して垂直方向から見た断面図。
【図４】ＧａＮ基板の製造方法を表す図。
【図５】第２の実施形態の窒化物半導体レーザの光出射方向より見た断面図。
【図６】第２の実施形態の窒化物半導体レーザのリッジストライプ部をストライプに対して垂直方向から見た断面図。
【図７】第３の実施形態の窒化物半導体レーザに用いる成長抑制膜を設けたＧａＮ基板の上面図。
【図８】第３の実施形態の窒化物半導体レーザの光出射方向より見た断面図。
【図９】第３の実施形態の窒化物半導体レーザのリッジストライプ部をストライプに対して垂直方向から見た断面図。
【図１０】第５の実施形態で成膜条件を検討した各実施形態の分割前の窒化物半導体レーザの光出射方向より見た断面図。
【図１１】第５の実施形態で成膜条件を検討した各実施形態の分割前の窒化物半導体レーザの光出射方向より見た断面図。
【図１２】第５の実施形態で成膜条件を検討した各実施形態の劈開前の窒化物半導体レーザの光出射方向に対して垂直方向から見た断面図。
【図１３】第５の実施形態で成膜条件を検討した各実施形態の劈開前の窒化物半導体レーザの光出射方向に対して垂直方向から見た断面図。
【図１４】第６の実施形態の光ディスク装置の光ピックアップシステムのブロック図。
【符号の説明】
１１ 欠陥集中領域
１２ 低欠陥領域
１３、１８ 成長抑制膜
１４ レーザ光導波領域
１００、２００ ＧａＮ基板
１０１ ｎ型ＧａＮ層
１０２ クラック防止層
１０３ ｎ型クラッド層
１０４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層
１０５ 活性層
１０６ キャリアブロック層
１０７ ｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０８ ｐ型クラッド層
１０９ ｐ型コンタクト層
１１１ ｐ型電極
１１２ ｎ型電極
２２０ 空洞
２１ 支持基体
２２ ｎ型ＧａＮ層
２３ ｛１１−１２｝ファセット面
２４ 基板成長時の凹部
２５ ｛０００１｝ファセット面表出成長部
２６ ｛０００１｝ファセット面
４０１、５０１ レーザチップ
４０２、５０２ 窒化物半導体層
４０３、５０３ 欠陥集中領域部分
４０４、５０４ 空洞
６０１ レーザチップ
６０２ 窒化物半導体層
６０３、７０４ 欠陥集中領域部分
６０４、７０５ 空洞
６０５、７０６ 成長抑制膜
７０１ レーザチップ
７０２ ｎ型ＧａＮ層
７０３ ｎ型ＧａＮ層を除く窒化物半導体層
１５ ｐ型電極
１６ ｎ型電極

Claims (7)

1. 窒化物半導体基板とその上に積層された複数の窒化物半導体層より成る窒化物半導体レーザ素子において、
   窒化物半導体基板が、窒化物半導体層側の表面に、結晶欠陥の集中したストライプ状の欠陥集中領域と、欠陥集中領域以外の低欠陥領域とを有し、
   窒化物半導体基板と窒化物半導体層との間に、窒素化合物の結晶成長を抑制するストライプ状の成長抑制膜を、欠陥集中領域と交差する方向に備える
   ことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
2. 成長抑制膜と欠陥集中領域の成す角が６０゜以上かつ１２０゜以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
3. 窒化物半導体基板がＧａＮであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
4. 窒化物半導体基板がｎ型の導電特性を有し、窒化物半導体基板および成長抑制膜に接する窒化物半導体層がｎ型の導電特性を有するＧａＮであることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体レーザ素子。
5. 窒化物半導体基板および成長抑制膜に接する窒化物半導体層の厚さが１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
6. 成長抑制膜の厚さが０．０５μｍ以上かつ１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子を光源として備えることを特徴とする半導体光学装置。

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