JP2006229171A - 窒化物半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 端面破壊レベルが改善された窒化物半導体レーザ装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 第１クラッド層と、活性層と、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２クラッド層と、前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、を備え、前記リッジ導波路は、前記側面に前記誘電体膜が被着され、上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第１の端部領域と、前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第２の端部領域と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 第１クラッド層と、活性層と、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２クラッド層と、前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、を備え、前記リッジ導波路は、前記側面に前記誘電体膜が被着され、上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第１の端部領域と、前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第２の端部領域と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置を提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、窒化物半導体レーザ装置およびその製造方法に関し、特に端面破壊レベルが改善された窒化物半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
次世代ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）は、ハイビジョン映像の長時間記録やコンピュータ用大容量記録などを目標として開発が進められている。従来のＤＶＤの４倍以上の記録容量を得るために、半導体レーザの波長は、従来の６５０ｎｍ帯から４００ｎｍ帯へと、短波長化が必要である。このためには、従来のＩｎＧａＡｌＰ系ではなく、主としてＩｎＧａＡｌＮ系材料が使われる。
種々のＩｎＧａＡｌＮ系半導体レーザ装置の中で、高密度光ディスクへの書き換え及び読み取りを行うためには、以下のような半導体レーザ装置が一般的である。すなわち、ＧａＮ基板上にＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いて、いわゆる「ダブルへテロ接合」を成長し、上部クラッド層をリッジ形状にしたＩｎＧａＡｌＮ系リッジ導波型半導体レーザ装置である。
また、書き込みの高速化に伴い、要求される光出力はますます高くなっている。例えば、ＤＶＤ−Ｒの８倍速においては、２００ｍＷ以上の光出力が要求される。このような高出力用途においては、高出力動作に起因する不良を低減することが重要である。
一般に、半導体レーザの端面（すなわち、劈開によるミラー面など）には、表面準位が多いので非発光再結合が多い。従って、端面近傍においては、この非発光再結合によりキャリア密度が低下する。キャリア密度の低下により、端面近傍が光吸収領域となる。この光吸収により、局所的発熱が増加し、バンドギャップが減少する。その結果、光吸収係数が大きくなり、また注入電流も増加するので、更に温度が上昇する。遂には、端面の光吸収領域が溶融し、破壊に至る。定格光出力を越えて生じた端面破壊は、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）とも呼ばれる。
一般に、半導体レーザの端面（すなわち、劈開によるミラー面など）には、表面準位が多いので非発光再結合が多い。従って、端面近傍においては、この非発光再結合によりキャリア密度が低下する。キャリア密度の低下により、端面近傍が光吸収領域となる。この光吸収により、局所的発熱が増加し、バンドギャップが減少する。その結果、光吸収係数が大きくなり、また注入電流も増加するので、更に温度が上昇する。遂には、端面の光吸収領域が溶融し、破壊に至る。定格光出力を越えて生じた端面破壊は、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）とも呼ばれる。
一般に、ＩｎＧａＡｌＮ系材料においては、６５０ｎｍ帯の半導体レーザ材料であるＩｎＧａＡｌＰ材料ほどには、表面準位が多くはない。しかし、上述のような光吸収などにより生じた高温により、端面破壊が起こりうる。このため、特に、書き込み用高出力用途などにおいては、端面破壊対策が必要である（特許文献１）。
特開２００４−４８０７９号公報
本発明は、端面破壊レベルが改善された窒化物半導体レーザ装置及びその製造方法を提供するものである。
本発明の一態様によれば、第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層と、前記第１クラッド層の上に設けられ窒化物半導体を含む活性層と、前記活性層の上に設けられ、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層と、前記リッジ導波路の上に設けられた上部電極と、前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、を備え、前記リッジ導波路は、
前記側面に前記誘電体膜が被着され、前記上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第１の端部領域と、前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第２の端部領域と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置が提供される。
前記側面に前記誘電体膜が被着され、前記上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第１の端部領域と、前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第２の端部領域と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層と、前記第１クラッド層の上に設けられ窒化物半導体を含む活性層と、前記活性層の上に設けられ、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層と、前記リッジ導波路の上に設けられた上部電極と、前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、を備え、前記リッジ導波路は、前記側面に前記誘電体膜が被着され、前記上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における水素の含有率が前記励起領域における水素の含有率より高い第１の端部領域と、前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における水素の含有率が前記励起領域における水素の含有率より高い第２の端部領域と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層の上に窒化物半導体を含む活性層を形成する工程と、前記活性層の上に第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層を形成する工程と、前記第２クラッド層にストライプ状のリッジ導波路を形成する工程と、前記リッジ導波路の側面に誘電体膜を形成する工程と、前記リッジ導波路の上面に、上部電極が設けられた励起領域と、端面となる部分を含み前記上部電極が設けられない端部領域と、を形成する工程と、前記端部領域に水素原子を導入することにより、前記端部領域における前記第２クラッド層の第２導電型不純物の活性化率を、前記励起領域における前記第２クラッド層の第２導電型不純物の活性化率よりも低下させる工程と、を備えたことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置の製造方法が提供される。
端面破壊レベルが改善されたリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態につき説明する。
図１乃至図５は、本発明の第１の実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置を例示した模式図である。すなわち、図１は、本実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置を模式的に表す斜視図である。また、図２（ａ）はその模式側面図であり、（ｂ）はｐ型不純物の活性化率を表すグラフである。また、図３（ａ）は、その模式側面図であり、（ｂ）は、水素含有率を表すグラフ図である。また、図４は、本実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置の模式立面図であり、図５は、図１における鎖線Ａ−Ａ’に沿った垂直面の模式断面図である。
図１乃至図５は、本発明の第１の実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置を例示した模式図である。すなわち、図１は、本実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置を模式的に表す斜視図である。また、図２（ａ）はその模式側面図であり、（ｂ）はｐ型不純物の活性化率を表すグラフである。また、図３（ａ）は、その模式側面図であり、（ｂ）は、水素含有率を表すグラフ図である。また、図４は、本実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置の模式立面図であり、図５は、図１における鎖線Ａ−Ａ’に沿った垂直面の模式断面図である。
図１に例示したように、基板１０の上に、活性層１６を挟んでクラッド層を設けたＩｎＧａＡｌＮ系ダブルへテロ構造が形成されている。活性層１６の上部に設けられるクラッド層２２の一部には、リッジ形状を有するリッジ導波路２４が形成されている。リッジ導波路２４の側面の一部には、リッジ導波路２４より屈折率の低い誘電体膜２８が被着されており、リッジ導波路２４の上部には、上部電極３０が設けられている。また、基板１０の裏面には、下部電極３２が形成されている。
上部電極３０と下部電極３２との間に電流が注入され、活性層１６が励起されて、両端面間に形成されるキャビティーにより、レーザ発振が生じる。活性層１６を上下に挟む、活性層１６とは屈折率の異なるクラッド層により、光は上下方向に対して閉じ込められる。また、リッジ導波路２４の側面に設けられた誘電体膜２８により、光は横方向に対して閉じ込められる。この結果、レーザ光は、図１に例示したように、端面４０から広がりながら放射される。この構造は、屈折率ガイド型半導体レーザの一種である。
第１の実施例においては、リッジ導波路２４の上面に設けられた上部電極３０は、端面４０に隣接する端部領域５０には、設けられていない。上部電極３０及びリッジ導波路２４の側面に誘電体膜２８が形成され、キャビティー光軸に沿って延在する領域では、活性層１６が励起されるので、励起領域５２と呼ばれる。この端面４０に隣接する端部領域５０は、水素雰囲気中の熱処理により、不純物が不活性化されて、抵抗値が励起領域５２より高くされている。この結果、端部領域５０においては、電流注入が大幅に抑制され、励起は大幅に低下する。電流注入を抑制することにより、光吸収、温度上昇、バンドギャップ減少が低減されるので、端面溶融などによる破壊が大幅に抑制される。
図２（ｂ）は、同図（ａ）に表した側面図に対応するグラフである。すなわち、このグラフの横軸は、レーザ装置の導波方向に見た位置を表し、縦軸は、ｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６に含まれるｐ型不純物の活性化率を表す。
このグラフから分かるように、ｐ型不純物の活性化率は、励起領域５２においては高く、端部領域５０においては低い。このため、端部領域のｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６は、抵抗値が高くなり、電流の注入が抑制される。その結果として、端面破壊レベルを上昇させ、安定した高出力動作が可能な半導体レーザを実現できる。
このグラフから分かるように、ｐ型不純物の活性化率は、励起領域５２においては高く、端部領域５０においては低い。このため、端部領域のｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６は、抵抗値が高くなり、電流の注入が抑制される。その結果として、端面破壊レベルを上昇させ、安定した高出力動作が可能な半導体レーザを実現できる。
なお、励起領域５２におけるｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６のｐ型不純物の活性化率は７％以上であることが好ましい。これは、結晶成長工程の適正化により可能である（例えば、特許公報第２９１９７８８号参照）。これに対して、水素を導入することによりｐ型不純物の活性化率を低下させた端部領域５０においては、これらｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６のｐ型不純物の活性化率を７％未満とすることができる。 図３（ｂ）は、レーザ装置の導波方向に見たｐ型の半導体層の水素含有率の分布を例示するグラフ図である。すなわち、本実施形態においては、ｐ型クラッド層２２やｐ型コンタクト層２６における水素含有率が、励起領域５２よりも端部領域５０において高くなるようにされている。後に詳述するように、励起領域５０に水素を導入することにより、ｐ型の半導体層に含まれるマグネシウムなどのｐ型不純物の活性化率を低下させ、抵抗値を上げることができる。その結果として、端部領域５０における電流の注入を抑制し、端面破壊レベルを上げることができる。
以下、図４及び図５を参照しつつ、本実施形態の半導体レーザの構造に関して、さらに詳細に説明する。
ｎ型ＧａＮ基板１０上に、ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラッド層１２（厚み０．２〜１．０μｍ）、ＧａＮ光ガイド層１４（厚み０．０１〜０．１０μｍ）、Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ／Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ ＭＱＷ（Multiple Quantum Well）活性層１６（井戸層厚み２〜５ｎｍ、井戸数２〜４、障壁層厚３〜１０ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎオーバーフロー防止層１８、ＧａＮ光ガイド層２０（厚み０．０１〜０．１０μｍ）、ｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラッド層２２（０．５〜１．０μｍ）、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６（厚み０．０２〜０．２μｍ）が、この順に積層されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２の上部には、リッジ導波路２４が設けられて、横方向に光を閉じ込める。
ｎ型ＧａＮ基板１０上に、ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラッド層１２（厚み０．２〜１．０μｍ）、ＧａＮ光ガイド層１４（厚み０．０１〜０．１０μｍ）、Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ／Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ ＭＱＷ（Multiple Quantum Well）活性層１６（井戸層厚み２〜５ｎｍ、井戸数２〜４、障壁層厚３〜１０ｎｍ）、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎオーバーフロー防止層１８、ＧａＮ光ガイド層２０（厚み０．０１〜０．１０μｍ）、ｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎクラッド層２２（０．５〜１．０μｍ）、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６（厚み０．０２〜０．２μｍ）が、この順に積層されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２の上部には、リッジ導波路２４が設けられて、横方向に光を閉じ込める。
低閾値電流を得るために、薄い活性層で利得が確保され、光エネルギーの多くはＧａＮ光ガイド層１４及び２０に閉じ込められる。
また、ｐ＋型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層１８には、マグネシウム（Ｍｇ）などのｐ型不純物が高濃度でドープされており、主としてｎ型ＧａＮ基板側からの電子流のオーバーフローを防止して、高温における不要な電流増加を抑制する作用を有する。
図４に例示したように、端面４０には、反射膜３４が、発光部を保護するように、被着される。この反射膜３４の反射率は、保護膜の膜厚や材質により５〜９８％の間で調整される。
また、図５に示した酸化誘電体膜２８としては、リッジ導波路２４より屈折率の低い材料、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＸＮが選ばれる。
ＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いることにより、紫外光〜緑色光の発光が得られるが、ＨＤＴＶ記録などには、波長４００ｎｍ帯の青紫色が用いられる。
ＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いることにより、紫外光〜緑色光の発光が得られるが、ＨＤＴＶ記録などには、波長４００ｎｍ帯の青紫色が用いられる。
次に、第１の実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置の製造工程の要部につき説明する。
図６〜図１２は、本実施例の半導体レーザ装置の製造工程を表す斜視図である。なお、図６から図９には、ウェーハ上の１チップ相当部分のみが例示される。
図６〜図１２は、本実施例の半導体レーザ装置の製造工程を表す斜視図である。なお、図６から図９には、ウェーハ上の１チップ相当部分のみが例示される。
まず、図６に表したように、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、図４で説明した多層膜が、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などを用いて形成される。すなわち、基板１０の上に、クラッド層１２、光ガイド層１４、活性層１６、オーバーフロー防止層１８、光ガイド層２０、クラッド層２２、コンタクト層２６がこの順に積層される。ただし同図においては、クラッド層１２、光ガイド層１４、オーバーフロー防止層１８及び光ガイド層２０は省略した。また、同図については、図１〜図５に関して前述したものと同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
続いて、図７に例示したように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２及びｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６をエッチングしてリッジ形状に加工する。
さらに、図８に例示したように、リッジ導波路２４の側面及び脇部、また、エッチングされたストライプ状ｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６の側面に、例えば、ＳｉＯ２などの誘電体膜２８を被着する。
このあと、図９に例示したように、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６上面を覆って、上部電極３０をパターニングし、基板１０の裏面には下部電極３２を形成する。電極材料としては、Ｔｉ，Ｐｔ、Ａｕ，Ａｌなどの単層、複層または合金などが用いられる。電極膜厚は、０．５マイクロメータ以上であることが望ましい。なお、ｐ＋型ＧａＮコンタクト層２６は上部電極３０とのコンタクト抵抗を低減できるが、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２の濃度が高くできる場合には、省略可能である。
図１０は、ウェーハ状態において行われる水素熱処理を説明する斜視図である。端面４０となるべき面の両側に、端部領域５０を形成する。この端部領域５０を形成するために、例えば、図１及び図３に例示したように、上部電極３０及び誘電体膜２８が部分的に除去される。
一般に、ＩｎＧａＡｌＮ系材料において、ｐ型を形成するには、Ｍｇ、Ｚｎなどがアクセプタとして選ばれる。しかしながら、ＩｎＧａＡｌＮ系材料に形成工程などにおいて、原料ガスであるＮＨ３などから発生する水素が結晶中に残留していると、水素と結合して、例えばＭｇ−Ｈなどが形成されＭｇが不活性となる。この結果、Ｍｇがドープされているにもかかわらず、高抵抗領域が形成される。
本実施例においては、上部電極３０形成後に、水素雰囲気中で、３００〜５００℃、好ましくは３７０〜４３０℃の温度範囲において熱処理を行う。水素原子Ｈは、図１０に例示したように、露出したｐ型ＡｌＧａＮ膜の表面から積層膜に入り込む。一方、上部電極３０からは、水素原子は入り込めない。
この結果、電極３０が除去された領域のリッジ導波路２４の上部及び脇部には、水素原子が入り込み、Ｍｇ−Ｈが形成されて、抵抗値が高くなる。抵抗値は、高いほどよいが、一桁程度高ければ電流注入が大幅に低減できて、不純物活性化率が低減された端部領域５０として作用可能であり、上記熱処理条件により実現できる。図１０中の破線部は、１チップに対応する部分を表す。
図１１は、他の熱処理形態を例示する斜視図である。半導体レーザ装置は、組立工程においては、まずバー状に劈開される。図１１に例示したように、ウェーハは、まず、共振器のキャビティー長の幅をもつ多数のバーに劈開される。半導体レーザの出力特性を最適化するには、端面（すなわち劈開面４０）に反射膜を形成するのが望ましい。
図１１に例示した工程においては、劈開などにより形成された端面４０が露出しており、水素雰囲気中にさらされる。この結果、図１０における水素原子Ｈの進路のほかに、端面側から水素原子Ｊが入り込み得る。この場合、端面に接している領域にわたり、水素原子が入りこめるので、Ｍｇなどのアクセプタをより不活性に出来て、より高い抵抗値が得られる。熱処理工程の後、続けて反射膜形成が可能である。
このあと、バーは各チップ毎に分離され、パッケージに組み込まれる。
このあと、バーは各チップ毎に分離され、パッケージに組み込まれる。
なお、図１、図３、図１０及び図１１に例示した構造においては、端部領域５０が、両端面に隣接して設けられている。しかし、前面に低反射膜を設け、後面に高反射膜を設ける構造においては、後面に端部を設けなくとも良い場合もある。また、端部領域５０の光軸に沿う長さの下限は、バー劈開の精度に相当した２０マイクロメータとすることが好ましい。また、端部領域５０の長さの上限は、コンタクト面積の減少により生じるしきい値電流の増加を抑えるために、５０マイクロメータとすることが望ましい。
さらに、上部電極３０は、リッジ導波路２４上のみに限らず、光軸と直交する横方向の誘電体膜２８上に延在しても良い。この場合、誘電体膜２８の上に延びた領域をボンディングパッドとして、利用できる。
次に、本発明の第２の実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置につき説明する。
図１２は、本実施例の半導体レーザ装置の斜視図である。
すなわち、本実施例においては、端部領域５０のリッジ導波路２４の側面２５および脇部２７に、誘電体膜２８が残されている。が。このように、端部領域５０に誘電体膜２８を残すことにより、ガイド効果をさらに上げ、保護効果も向上する。すなわち、端部領域５０のリッジ導波路２４の両側面２５に誘電体膜２８を設けることにより、リッジ導波路２４における光のガイド効果を高めることができる。また、クラッド層２２の上の脇部２７にも誘電体膜２８を設けることにより、その下の半導体層に対して化学的・物理的な保護効果が得られる。なお、誘電体膜２８が緻密過ぎたり、膜厚が大き過ぎたりして、水素原子が通過しにくいことが生じなければ、誘電体膜２８が、リッジ導波路２４の側面２５や脇部２７に残されても、水素原子は内部に入りこめ、高抵抗値が得られる。
図１２は、本実施例の半導体レーザ装置の斜視図である。
すなわち、本実施例においては、端部領域５０のリッジ導波路２４の側面２５および脇部２７に、誘電体膜２８が残されている。が。このように、端部領域５０に誘電体膜２８を残すことにより、ガイド効果をさらに上げ、保護効果も向上する。すなわち、端部領域５０のリッジ導波路２４の両側面２５に誘電体膜２８を設けることにより、リッジ導波路２４における光のガイド効果を高めることができる。また、クラッド層２２の上の脇部２７にも誘電体膜２８を設けることにより、その下の半導体層に対して化学的・物理的な保護効果が得られる。なお、誘電体膜２８が緻密過ぎたり、膜厚が大き過ぎたりして、水素原子が通過しにくいことが生じなければ、誘電体膜２８が、リッジ導波路２４の側面２５や脇部２７に残されても、水素原子は内部に入りこめ、高抵抗値が得られる。
次に、本発明の第３の実施例にかかる窒化物半導体レーザ装置について説明する。
図１３は、本実施例の半導体レーザ装置の斜視図である。
すなわち、本実施例においては、水素導入時のマスクとなる上部電極３０が誘電体膜２８の上部に延在して設けられている。このようにすると、リッジ側面からの水素の侵入をより確実に抑制できる。
図１３は、本実施例の半導体レーザ装置の斜視図である。
すなわち、本実施例においては、水素導入時のマスクとなる上部電極３０が誘電体膜２８の上部に延在して設けられている。このようにすると、リッジ側面からの水素の侵入をより確実に抑制できる。
以上説明した第１、第２及び第３の実施例によれば、リッジ導波路端部領域５０において、不純物の活性化率を、励起領域５２より低減できる。このため、端部領域５０において、抵抗値をより高くでき、電流注入を低減できる。この結果、端部領域５０において、光吸収、温度上昇、バンドギャップ低減のサイクルを抑制し、端面溶融などを防止できて、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）レベルを改善できる。例えば、２００ｍＷ以上の、最大定格光出力が可能となる。これは、ハイビジョン映像の長時間記録など次世代ＤＶＤの要求に充分対応できる端面破壊レベルである。
なお、上記実施例においては、ＧａＮ基板上へ結晶成長する構造に関して説明した。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、サファイヤ基板上へ、いわゆるＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）などを用いて結晶成長する構造に対しても、同様に適用できる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態を説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
例えば、リッジ導波路型の半導体レーザ装置を構成する各要素の、サイズ・材質・配置関係など、および熱処理工程に関して、当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
例えば、リッジ導波路型の半導体レーザ装置を構成する各要素の、サイズ・材質・配置関係など、および熱処理工程に関して、当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むものや、導電型などを制御するために添加される各種のドーパントのいずれかをさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
１０ 基板
１２ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１４ ＧａＮ光ガイド層
１６ 活性層
１８ ｐ型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層
２０ ＧａＮ光ガイド層
２２ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２４ リッジ導波路
２５ リッジ導波路側面
２６ ｐ＋型ＧａＮ コンタクト層
２７ リッジ導波路脇部
２８ 誘電体膜
３０ 上部電極
３２ 下部電極
３４ 反射膜
４０ 端面
５０ 端部領域
５２ 励起領域
１２ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１４ ＧａＮ光ガイド層
１６ 活性層
１８ ｐ型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層
２０ ＧａＮ光ガイド層
２２ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２４ リッジ導波路
２５ リッジ導波路側面
２６ ｐ＋型ＧａＮ コンタクト層
２７ リッジ導波路脇部
２８ 誘電体膜
３０ 上部電極
３２ 下部電極
３４ 反射膜
４０ 端面
５０ 端部領域
５２ 励起領域
Claims (5)
- 第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上に設けられ窒化物半導体を含む活性層と、
前記活性層の上に設けられ、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層と、
前記リッジ導波路の上に設けられた上部電極と、
前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、
を備え、
前記リッジ導波路は、
前記側面に前記誘電体膜が被着され、前記上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、
前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第１の端部領域と、
前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における第２導電型の不純物の活性化率が前記励起領域における活性化率より低い第２の端部領域と、
を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。 - 前記第２クラッド層における前記第２導電型の不純物の活性化率が、前記励起領域において７％以上であり、前記第１の端部領域及び前記第２の端部領域において７％未満であることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体レーザ装置。
- 第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上に設けられ窒化物半導体を含む活性層と、
前記活性層の上に設けられ、第１の端面から第２の端面に至るストライプ状のリッジ導波路を有する第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層と、
前記リッジ導波路の上に設けられた上部電極と、
前記リッジ導波路の側面に被着された誘電体膜と、
を備え、
前記リッジ導波路は、
前記側面に前記誘電体膜が被着され、前記上部電極から電流が注入されて前記活性層において発光が生ずる励起領域と、
前記第１の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における水素の含有率が前記励起領域における水素の含有率より高い第１の端部領域と、
前記第２の端面と前記励起領域との間に設けられ、前記上部電極が設けられず、前記第２クラッド層における水素の含有率が前記励起領域における水素の含有率より高い第２の端部領域と、
を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ装置。 - 前記第２導電型の窒化物半導体は、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びカルシウム（Ｃａ）よりなる群から選択された少なくともいずれかを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化物半導体レーザ装置。
- 第１導電型の窒化物半導体を含む第１クラッド層の上に窒化物半導体を含む活性層を形成する工程と、
前記活性層の上に第２導電型の窒化物半導体を含む第２クラッド層を形成する工程と、
前記第２クラッド層にストライプ状のリッジ導波路を形成する工程と、
前記リッジ導波路の側面に誘電体膜を形成する工程と、
前記リッジ導波路の上面に、上部電極が設けられた励起領域と、端面となる部分を含み前記上部電極が設けられない端部領域と、を形成する工程と、
前記端部領域に水素原子を導入することにより、前記端部領域における前記第２クラッド層の第２導電型不純物の活性化率を、前記励起領域における前記第２クラッド層の第２導電型不純物の活性化率よりも低下させる工程と、
を備えたことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置の製造方法。
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