JP2008235319A

JP2008235319A - Semiconductor laser element and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2008235319A
Application number: JP2007068314A
Authority: JP
Inventors: Shinko Noguchi; 真弘野口
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: JP4973258B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element for preventing peeling of wire connected to an electrode on a ridge and assuring higher light confinement effect and also provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The semiconductor laser element 1 is provided with a striped ridge 23a which is formed including a part protruded on the upper surface of a p-type semiconductor layer 23 of the nitride semiconductor layer 20 laminated on the front surface of a substrate 10, and is also provided with a first protection film 30 having a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 23 and covering the front surface of the p-type semiconductor layer 23 separated by a predetermined distance from the ridge 23a, a second protection film 40 having a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 23 and covering a side surface of the ridge 23a, front surface of the p-type semiconductor layer 23 and the first protection film 30, and a p-electrode 50 connected to the upper surface of the ridge 23a and covering the second protection film 40. In the upper surface of the p-electrode 50, a part just above the second protection film 40 on the first protection film 30 is formed higher than the part just above the ridge. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に係り、特に、ＣＤ・ＭＤ・ＤＶＤ等の情報記録・再生録画が可能な光ディスクシステムや、レーザプリンタ、光ネットワーク等の光源等の電子デバイスに用いられる半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical disk system capable of recording / reproducing and recording information such as CD / MD / DVD, and an electronic device such as a light source such as a laser printer and an optical network. The present invention relates to a semiconductor laser device and a manufacturing method thereof.

近年、半導体装置、特に半導体レーザ素子は、小型、軽量、高信頼性および高出力化が進み、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤ等の電子機器や医療機器等の光源に利用されている。なかでも、III−Ｖ族窒化物半導体は、比較的短波長の発光が可能であるため、次世代ＤＶＤ用光源等の用途があり、盛んに研究されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１に記載された半導体発光素子は、基板を基準にしてｎ電極がｐ電極と同じ側に形成されている。一方、特許文献２に記載された半導体レーザは、基板を基準にしてｎ電極がｐ電極と反対側に形成されている。 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices, particularly semiconductor laser elements, have become smaller, lighter, more reliable, and have higher output, and are used as light sources for electronic devices such as personal computers and DVDs and medical devices. Among these, group III-V nitride semiconductors are capable of emitting light at a relatively short wavelength, and are therefore actively studied for use as a light source for next-generation DVDs (for example, Patent Document 1 and Patent Document). 2).
In the semiconductor light emitting device described in Patent Document 1, the n electrode is formed on the same side as the p electrode with respect to the substrate. On the other hand, in the semiconductor laser described in Patent Document 2, the n electrode is formed on the opposite side of the p electrode with respect to the substrate.

窒化物半導体を用いて、基板を基準にしてｎ電極がｐ電極と反対側に形成されている半導体レーザの製造方法について図６を参照して説明する。図６は、従来の半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図６は、半導体レーザの各層を積層したウェハ形状からバー形状に切り出した状態を示している。図６に示すように、半導体レーザ１００は、ウェハを形成する基板１１０上に、窒化物半導体層１２０が積層される。この窒化物半導体層１２０は、ｎ型半導体層１２１、活性層１２２、および、表面にリッジ１２３ａが形成されたｐ型半導体層１２３がこの順番に積層されて構成されている。ｐ型半導体層１２３のリッジ１２３ａの上面以外の表面と、窒化物半導体層１２０の側面とは、例えば、酸化膜からなる保護膜１４０で覆われている。リッジ１２３ａの上面にはｐ電極１５０が接続されている。ｐ電極１５０は、リッジ１２３ａの上面および保護膜１４０を被覆するように形成されている。また、基板１１０の裏面にはｎ電極１６０が形成されている。図６に示した半導体レーザ１００は、ウェハ形状（図示せず）からバー形状に分割され、上下からスペーサ１８０，１９０で挟まれた状態で、フロント（光取り出し面）側やリア（背面）側の端面に保護膜が形成される。この工程で形成される保護膜は、フロント側やリア側の共振器端面をミラーとして機能させるためのものである。ミラーとしての端面保護膜が形成された後、バー形状の半導体レーザをチップ形状に劈開して、ｐ電極１５０の上面のリッジ直上部１５０ａの外側に形成されたリッジ周辺部１５０ｂにワイヤが接続されて（ワイヤボンディング）、半導体レーザ素子が製造される。
特開２０００−１２９７０号公報（段落００１６−００２０、図１）特開２００６−１２８５５８号公報（段落００１４、図１） A method for manufacturing a semiconductor laser in which an n-electrode is formed on the side opposite to the p-electrode with respect to the substrate using a nitride semiconductor will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional semiconductor laser element. FIG. 6 shows a state in which a bar shape is cut out from a wafer shape in which the layers of the semiconductor laser are stacked. As shown in FIG. 6, in the semiconductor laser 100, a nitride semiconductor layer 120 is stacked on a substrate 110 that forms a wafer. The nitride semiconductor layer 120 includes an n-type semiconductor layer 121, an active layer 122, and a p-type semiconductor layer 123 having a ridge 123a formed on the surface, which are stacked in this order. The surface of the p-type semiconductor layer 123 other than the top surface of the ridge 123a and the side surface of the nitride semiconductor layer 120 are covered with a protective film 140 made of, for example, an oxide film. A p-electrode 150 is connected to the upper surface of the ridge 123a. The p electrode 150 is formed so as to cover the upper surface of the ridge 123 a and the protective film 140. An n electrode 160 is formed on the back surface of the substrate 110. The semiconductor laser 100 shown in FIG. 6 is divided into a bar shape from a wafer shape (not shown), and is sandwiched between spacers 180 and 190 from above and below, the front (light extraction surface) side and the rear (back surface) side. A protective film is formed on the end face of the substrate. The protective film formed in this step is for causing the front and rear resonator end faces to function as mirrors. After the end face protective film as a mirror is formed, the bar-shaped semiconductor laser is cleaved into a chip shape, and a wire is connected to the ridge peripheral portion 150b formed outside the ridge just above the ridge 150a on the upper surface of the p-electrode 150. (Wire bonding), a semiconductor laser device is manufactured.
JP 2000-12970 A (paragraphs 0016-0020, FIG. 1) JP 2006-128558 A (paragraph 0014, FIG. 1)

このような製造方法で半導体レーザ素子を製造していく中で、以下のような問題点が分かってきた。その問題点とは、半導体レーザ素子のワイヤが剥がれ易い場合があることである。種々の検討の結果、ミラーとしての端面保護膜を形成する工程において、端面保護膜がｐ電極１５０上に回りこみ、ｐ電極１５０の上面のリッジ周辺部１５０ｂにまで形成されることに起因してワイヤが剥がれ易くなることが分かった。つまり、リッジ周辺部１５０ｂ上に保護膜が形成されてしまうと、ワイヤボンディングを行ってもワイヤが剥がれてしまうのである。ここで、ｐ電極１５０の上面のリッジ直上部１５０ａは、スペーサ１８０に当接するため、端面保護膜が回り込むことはない。剥がれ防止のために、仮にリッジ周辺部１５０ｂの代わりにリッジ直上部１５０ａにワイヤボンディングしようとしても、リッジ直上部１５０ａはリッジ周辺部１５０ｂに比べて脆弱であるため、ワイヤボンディングによるダメージに耐えられず、ワイヤを接続することはできない。 In manufacturing semiconductor laser devices by such a manufacturing method, the following problems have been found. The problem is that the wire of the semiconductor laser element may be easily peeled off. As a result of various studies, in the step of forming an end face protective film as a mirror, the end face protective film wraps around the p electrode 150 and is formed up to the ridge peripheral portion 150b on the upper surface of the p electrode 150. It has been found that the wire is easily peeled off. That is, if a protective film is formed on the ridge peripheral portion 150b, the wire is peeled off even if wire bonding is performed. Here, since the upper portion 150a of the upper surface of the p-electrode 150 is in contact with the spacer 180, the end face protective film does not go around. In order to prevent peeling, if an attempt is made to wire bond to the ridge immediately above 150a instead of the ridge periphery 150b, the ridge directly above 150a is more fragile than the ridge periphery 150b and cannot withstand damage due to wire bonding. Can not connect the wire.

そこで、ｐ電極１５０上のワイヤボンディング箇所がスペーサ１８０に当接するように、その箇所をリッジ直上部１５０ａより高く配置させることが考えられる。例えば、特許文献２に記載された半導体レーザは、Ｐパッド電極の上面が、リッジ上において周辺部より低く配置されている。したがって、仮に、この半導体レーザを、ミラーとしての端面保護膜を形成する工程でスペーサ１８０，１９０に挟んだ場合には、Ｐパッド電極の周辺部に端面保護膜が回りこまないようにすることが可能である。 Therefore, it is conceivable that the wire bonding portion on the p-electrode 150 is arranged higher than the portion directly above the ridge 150a so that the wire bonding portion contacts the spacer 180. For example, in the semiconductor laser described in Patent Document 2, the upper surface of the P pad electrode is disposed on the ridge lower than the peripheral portion. Therefore, if this semiconductor laser is sandwiched between the spacers 180 and 190 in the step of forming an end face protective film as a mirror, the end face protective film is prevented from flowing around the periphery of the P pad electrode. Is possible.

しかしながら、特許文献２に記載された半導体レーザには以下の不都合がある。すなわち、この半導体レーザでは、積層された窒化物半導体層を構成するｐ型半導体層上にリッジを形成する際に、ｐ型半導体層の表面からリッジだけを突出させるのではなく、エッチングで形成した２本の溝の間に挟まれた部分をリッジとしている。そして、この２本の溝に保護膜を充填している。したがって、リッジの側面には、溝の幅と同じ幅の保護膜を介して、窒化物半導体層のｐ型半導体層が形成されている。窒化物半導体層は保護膜に比べて屈折率が大きいので、この半導体レーザでは、横方向の光閉じ込めを充分に行うことができない。また、特許文献１に記載された半導体発光素子では、前記した不都合に加えて製造プロセスが長いという問題もある。 However, the semiconductor laser described in Patent Document 2 has the following disadvantages. That is, in this semiconductor laser, when the ridge is formed on the p-type semiconductor layer constituting the stacked nitride semiconductor layer, the ridge is formed by etching rather than protruding from the surface of the p-type semiconductor layer. A portion sandwiched between two grooves is a ridge. These two grooves are filled with a protective film. Therefore, the p-type semiconductor layer of the nitride semiconductor layer is formed on the side surface of the ridge via the protective film having the same width as the groove. Since the nitride semiconductor layer has a higher refractive index than the protective film, this semiconductor laser cannot sufficiently confine light in the lateral direction. Further, the semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 has a problem that the manufacturing process is long in addition to the above-described disadvantages.

本発明は、前記した問題に鑑み創案されたものであり、リッジ上の電極に接続されるワイヤの剥がれを防止できると共に横方向の光閉じ込め効果が高い半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a semiconductor laser device that can prevent peeling of a wire connected to an electrode on a ridge and has a high lateral light confinement effect, and a method for manufacturing the same. With the goal.

前記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ素子は、基板の表面に積層された第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層からなる積層半導体層の前記第２導電型半導体層の上面に突出して形成されたストライプ状のリッジを備える半導体レーザ素子であって、前記第２導電型半導体層よりも屈折率が低く、前記リッジから所定距離だけ離間した前記第２導電型半導体層の表面を被覆する第１保護膜と、前記第２導電型半導体層よりも屈折率が低く、前記リッジの側面と前記第２導電型半導体層の表面と前記第１保護膜とを被覆する第２保護膜と、前記リッジの上面に接続されると共に前記第２保護膜を被覆する電極と、を備え、前記電極の上面が、前記リッジ直上部分よりも、前記第１保護膜上の前記第２保護膜の直上部分の方が高く形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor laser device according to the present invention includes the second conductive type of a stacked semiconductor layer comprising a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer stacked on the surface of a substrate. A semiconductor laser device comprising a striped ridge formed to protrude from the upper surface of a semiconductor layer, wherein the refractive index is lower than that of the second conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type is separated from the ridge by a predetermined distance. A first protective film covering a surface of the semiconductor layer; a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer; and covering the side surface of the ridge, the surface of the second conductive semiconductor layer, and the first protective film. And an electrode connected to the upper surface of the ridge and covering the second protective film, the upper surface of the electrode being on the first protective film rather than the portion directly above the ridge. Directly above the second protective film Wherein the direction of the formed higher.

かかる構成によれば、半導体レーザ素子は、電極の上面が、リッジ直上部分よりも、第１保護膜上の第２保護膜の直上部分の方が高く形成されているので、半導体レーザ素子のフロント（光取り出し面）側やリア側にミラーとして機能させる端面保護膜を形成する工程で、この端面保護膜が電極の第１保護膜上の第２保護膜の直上部分に回りこむことを防止できる。そのため、電極の第１保護膜上の第２保護膜の直上部分にワイヤを接続すれば、ワイヤの剥がれを防止できる。 According to such a configuration, the semiconductor laser element is formed such that the upper surface of the electrode is formed higher in the portion immediately above the second protective film on the first protective film than in the portion immediately above the ridge. In the step of forming an end surface protective film that functions as a mirror on the (light extraction surface) side or the rear side, the end surface protective film can be prevented from wrapping around a portion immediately above the second protective film on the first protective film of the electrode. . Therefore, if the wire is connected to the portion directly above the second protective film on the first protective film of the electrode, peeling of the wire can be prevented.

また、半導体レーザ素子は、リッジが第２導電型半導体層の上面に突出して形成されており、リッジの側面が第２導電型半導体層よりも屈折率が低い第２保護膜で被覆されると共に、リッジから所定距離だけ離間した第２導電型半導体層の表面が、第２導電型半導体層よりも屈折率が低い第１保護膜で被覆されているので、リッジの側面に保護膜を介して第２導電型半導体層が形成されている場合と比較して横方向の光閉じ込め効果が高い。 In the semiconductor laser device, the ridge is formed so as to protrude from the upper surface of the second conductivity type semiconductor layer, and the side surface of the ridge is covered with a second protective film having a refractive index lower than that of the second conductivity type semiconductor layer. Since the surface of the second conductive semiconductor layer separated from the ridge by a predetermined distance is covered with the first protective film having a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer, the side surface of the ridge is interposed via the protective film. Compared with the case where the second conductive type semiconductor layer is formed, the lateral light confinement effect is high.

また、半導体レーザ素子は、電極の積層半導体層側の界面が、リッジ部以外は第２保護膜だけなので、第２保護膜以外の密着膜のような他の部材と電極との界面がある場合と比較して、電極と第２保護膜との密着が良好となる。さらに、密着膜のような余分な部材を形成する必要もなく、製造効率が向上する。 Further, in the semiconductor laser element, since the interface on the side of the laminated semiconductor layer of the electrode is only the second protective film except for the ridge portion, there is an interface between the electrode and another member such as an adhesion film other than the second protective film. Compared with, the adhesion between the electrode and the second protective film is improved. Furthermore, there is no need to form an extra member such as an adhesive film, and the manufacturing efficiency is improved.

また、半導体レーザ素子は、前記第１保護膜と前記第２保護膜とが同一材料で構成されることが好ましい。かかる構成によれば、半導体レーザ素子は、第１保護膜と第２保護膜との界面の密着性が良好となり、歩留まりがさらに向上する。 In the semiconductor laser element, it is preferable that the first protective film and the second protective film are made of the same material. According to such a configuration, the semiconductor laser element has good adhesion at the interface between the first protective film and the second protective film, and the yield is further improved.

また、半導体レーザ素子は、前記第２保護膜の端部が、第１保護膜の端部を被覆していることが好ましい。かかる構成によれば、光閉じ込め効果がより高くなる。 In the semiconductor laser element, it is preferable that an end portion of the second protective film covers an end portion of the first protective film. According to such a configuration, the light confinement effect becomes higher.

また、半導体レーザ素子は、前記第２保護膜を被覆する電極が、リッジ直上部の方が前記リッジを除く第２導電型半導体層の表面を直接覆う第２保護膜直上部であるリッジ周辺部よりも高く形成され、かつ、前記第２導電型半導体層の表面を前記第１保護膜を介して覆う第２保護膜の直上部分である周縁部の方が、前記リッジ直上部よりも高く形成されていることが好ましい。 Further, in the semiconductor laser element, the electrode covering the second protective film has a ridge peripheral portion in which the portion directly above the ridge is directly above the second protective film directly covering the surface of the second conductivity type semiconductor layer excluding the ridge. And the peripheral edge, which is a portion immediately above the second protective film that covers the surface of the second conductive type semiconductor layer via the first protective film, is formed higher than the portion directly above the ridge. It is preferable that

かかる構成によれば、電極の上面で最も高い周縁部とリッジ直上部との間に、電極の上面で最も低いリッジ周辺部を設けたので、端面保護膜を形成する工程で端面保護膜が電極上面の周縁部に回りこむことを防止できる。 According to such a configuration, since the lowest ridge peripheral portion on the upper surface of the electrode is provided between the highest peripheral portion on the upper surface of the electrode and immediately above the ridge, the end surface protective film is the electrode in the step of forming the end surface protective film. It is possible to prevent wrapping around the periphery of the upper surface.

また、半導体レーザ素子は、前記リッジの上面が、前記第１保護膜の上面よりも高く形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、製造プロセスを短縮できる。 In the semiconductor laser device, it is preferable that an upper surface of the ridge is formed higher than an upper surface of the first protective film. With this configuration, the manufacturing process can be shortened.

また、前記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、基板の表面に積層された第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層からなる積層半導体層の前記第２導電型半導体層の上面に突出して形成されたストライプ状のリッジを備える半導体レーザ素子の製造方法であって、前記リッジから所定距離だけ離間した前記第２導電型半導体層の表面を、前記第２導電型半導体層よりも屈折率が低い第１保護膜で被覆する工程と、前記リッジの側面と前記第２導電型半導体層の表面と前記第１保護膜とを、前記第２導電型半導体層よりも屈折率が低い第２保護膜で被覆する工程と、前記第２保護膜を被覆するように前記リッジの上面に電極を接続する工程と、を有し、前記電極の上面を、前記リッジ直上部分よりも、前記第１保護膜上の前記第２保護膜の直上部分の方を高く形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention includes a stacked semiconductor layer comprising a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer stacked on a surface of a substrate. A method of manufacturing a semiconductor laser device comprising a striped ridge formed to protrude from the upper surface of the second conductivity type semiconductor layer, wherein the surface of the second conductivity type semiconductor layer separated from the ridge by a predetermined distance is provided. The step of covering with a first protective film having a refractive index lower than that of the second conductive type semiconductor layer, the side surface of the ridge, the surface of the second conductive type semiconductor layer, and the first protective film, Covering the upper surface of the electrode with a second protective film having a refractive index lower than that of the semiconductor layer, and connecting an electrode to the upper surface of the ridge so as to cover the second protective film. Than the part directly above the ridge And characterized by forming high towards the portion directly above the second protective layer on the first protective film.

かかる手順によれば、半導体レーザ素子の製造方法は、電極の上面を、リッジ直上部分よりも、第１保護膜上の第２保護膜の直上部分の方が高く形成したので、この電極の第１保護膜上の第２保護膜の直上部分にワイヤを接続すれば、ワイヤの剥がれを防止できる。また、半導体レーザ素子の製造方法は、第２導電型半導体層の上面に突出して形成されたリッジから所定距離だけ離間した第２導電型半導体層の表面を第１保護膜で被覆してから、第２保護膜を被覆するので、電極の積層半導体層側の界面は、リッジ部以外は第２保護膜だけになる。そのため、電極と第２保護膜との密着が良好となる。また、第１保護膜および第２保護膜が第２導電型半導体層よりも屈折率が低いので、横方向の光閉じ込め効果が高い。また、かかる手順によれば、製造プロセスが簡略化されるため、量産性が向上する。 According to such a procedure, in the method of manufacturing a semiconductor laser device, the upper surface of the electrode is formed higher in the portion immediately above the second protective film on the first protective film than in the portion immediately above the ridge. If a wire is connected to the portion immediately above the second protective film on the first protective film, the wire can be prevented from peeling off. The method of manufacturing a semiconductor laser device includes: covering a surface of the second conductive semiconductor layer separated from the ridge formed protruding from the upper surface of the second conductive semiconductor layer by a predetermined distance with the first protective film; Since the second protective film is covered, the interface on the laminated semiconductor layer side of the electrode is only the second protective film except for the ridge portion. For this reason, the adhesion between the electrode and the second protective film is improved. Further, since the first protective film and the second protective film have a lower refractive index than the second conductive semiconductor layer, the lateral light confinement effect is high. Moreover, according to this procedure, since the manufacturing process is simplified, the mass productivity is improved.

また、半導体レーザ素子の製造方法は、前記第１保護膜と前記第２保護膜とを同一材料で構成することが好ましい。かかる手順によれば、第１保護膜と第２保護膜との界面の密着性が良好となり、歩留まりがさらに向上する。 In the method of manufacturing a semiconductor laser element, it is preferable that the first protective film and the second protective film are made of the same material. According to such a procedure, the adhesion at the interface between the first protective film and the second protective film becomes good, and the yield is further improved.

本発明によれば、リッジ上の電極に接続されるワイヤの剥がれを防止できると共に横方向の光閉じ込め効果が高い半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することができる。その結果、半導体レーザ素子の歩留まりを向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser device that can prevent peeling of a wire connected to an electrode on a ridge and has a high lateral light confinement effect, and a method for manufacturing the same. As a result, the yield of the semiconductor laser element can be improved.

以下、図面を参照して本発明の半導体レーザ素子およびその製造方法を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。
［半導体レーザ素子の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る半導体レーザ素子１は、図１に示すように、主として、基板１０と、基板１０上に積層された窒化物半導体層２０と、第１保護膜３０と、第２保護膜４０と、ｐ電極５０と、ｎ電極６０とからなる。 The best mode for carrying out the semiconductor laser device and the manufacturing method thereof according to the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail below with reference to the drawings.
[Configuration of semiconductor laser element]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 1 according to the present embodiment mainly includes a substrate 10, a nitride semiconductor layer 20 stacked on the substrate 10, a first protective film 30, and a second protective film 40. And a p-electrode 50 and an n-electrode 60.

（基板）
基板１０は、窒化物半導体（例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等）から構成される。なお、窒化物半導体と異なる異種基板を用いてもよい。異種基板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面およびＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉおよび窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で、従来から知られている基板材料を用いることができる。この基板１０は、主面及び／又は裏面にオフ角が形成された基板であることが好ましい。 (substrate)
The substrate 10 is made of a nitride semiconductor (for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, etc.). Note that a different substrate from the nitride semiconductor may be used. Examples of the heterogeneous substrate include, for example, an insulating substrate such as sapphire, spinel (MgA1 ₂ O ₄ ) having any one of the C-plane, R-plane, and A-plane, SiC (including 6H, 4H, and 3C), A nitride semiconductor such as an oxide substrate lattice-matched with ZnS, ZnO, GaAs, Si, and a nitride semiconductor can be grown, and a conventionally known substrate material can be used. The substrate 10 is preferably a substrate having an off angle formed on the main surface and / or the back surface.

（窒化物半導体層）
窒化物半導体層２０は、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体（例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等）から成り、基板１０側からｎ型半導体層２１、活性層２２およびｐ型半導体層２３がこの順番に積層されて構成されている。また、前記窒化物半導体層２０は、一般式がＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で示される。ｎ型半導体層２１は、例えば、ｎ型不純物としてＳｉやＧｅ、Ｏ等を含むＧａＮから構成される。活性層２２は、例えば、ＩｎＧａＮから構成される。ｐ型半導体層２３は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇを含むＧａＮから構成される。なお、本実施形態では、積層半導体層を窒化物半導体層２０、第１導電型半導体層をｎ型半導体層２１、第２導電型半導体層をｐ型半導体層２３として説明する。 (Nitride semiconductor layer)
The nitride semiconductor layer 20 is made of, for example, a gallium nitride compound semiconductor (eg, GaN, AlGaN, InGaN, etc.), and the n-type semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-type semiconductor layer 23 are arranged in this order from the substrate 10 side. It is configured by stacking. In addition, the nitride semiconductor layer 20 is represented by a general formula In _x Al _y Ga _1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). The n-type semiconductor layer 21 is made of, for example, GaN containing Si, Ge, O, or the like as an n-type impurity. The active layer 22 is made of InGaN, for example. The p-type semiconductor layer 23 is made of, for example, GaN containing Mg as a p-type impurity. In this embodiment, the stacked semiconductor layer is described as the nitride semiconductor layer 20, the first conductivity type semiconductor layer as the n type semiconductor layer 21, and the second conductivity type semiconductor layer as the p type semiconductor layer 23.

（リッジ）
ｐ型半導体層２３の上面には、ストライプ状のリッジ２３ａが突出して形成されている。リッジ２３ａの幅（ｗ₂：図２（ｃ）参照）は特に限定されるものではないが、０．５〜２０μｍ程度が好ましく、さらに、シングルスポットの光源とする場合には１〜２μｍ程度が好ましい。リッジ２３ａの高さ（ｔ₂：図２（ｃ）参照）は、ｐ型半導体層２３の膜厚に依存して適宜調整することができ、例えば、０．２〜２μｍ程度が好ましく、特に、０．３〜０．８μｍ程度が好ましい。 (ridge)
On the upper surface of the p-type semiconductor layer 23, a striped ridge 23a is formed so as to protrude. The width of the ridge 23a (w ₂ : see FIG. 2C) is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 20 μm, and more preferably about 1 to 2 μm when a single spot light source is used. preferable. The height of the ridge 23a (t ₂ : see FIG. 2 (c)) can be appropriately adjusted depending on the film thickness of the p-type semiconductor layer 23, and is preferably about 0.2 to 2 μm, for example. About 0.3-0.8 micrometer is preferable.

（第１保護膜）
第１保護膜３０は、ｐ型半導体層２３よりも屈折率が低く、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａから所定距離（Ｗ₄：図２（ｄ）参照）だけ離間したｐ型半導体層２３の表面を被覆している。第１保護膜３０は、絶縁膜からなるものであって、特に酸化膜からなるものが好ましい。第１保護膜３０は、例えば、Ｚｒ酸化膜（ＺｒＯ₂）やＳｉＯ₂からなる。 (First protective film)
The first protective film 30 has a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 23 and is a p-type semiconductor layer 23 separated from the ridge 23a of the p-type semiconductor layer 23 by a predetermined distance (W ₄ : see FIG. 2D). The surface is covered. The first protective film 30 is made of an insulating film, and is particularly preferably made of an oxide film. The first protective film 30 is made of, for example, a Zr oxide film (ZrO ₂ ) or SiO ₂ .

第１保護膜３０は、例えば、スパッタリング法、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ一プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ＥＢ法（Electron Beam：電子ビーム蒸着法）等の公知の方法で形成することができる。なかでも、ＥＣＲスパッタリング法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ一プラズマＣＶＤ法等で形成することが好ましい。 The first protective film 30 is, for example, a sputtering method, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ECR-CVD method, an ECR-one plasma CVD method, or a vapor deposition. And a known method such as an EB method (Electron Beam). Especially, it is preferable to form by ECR sputtering method, ECR-CVD method, ECR one plasma CVD method, etc.

（第２保護膜）
第２保護膜４０は、ｐ型半導体層２３よりも屈折率が低く、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａの側面と、ｐ型半導体層２３の表面と、第１保護膜３０とを被覆している。図１に示す半導体レーザ素子１のｐ型半導体層２３および活性層２２の左右の側面は、第１保護膜３０の端部で被覆されており、さらに、その上から第２保護膜４０の端部が、第１保護膜３０の端部を被覆している。
第２保護膜４０は、第１保護膜３０と同一材料で形成されている。ここで同一材量とは、例えば、第１保護膜３０がＺｒ酸化膜によって形成されているのであれば、第２保護膜４０もＺｒ酸化物によって形成されていることを意味し、その製造方法等によって、組成に若干の差異が生じることがあってもよい。 (Second protective film)
The second protective film 40 has a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 23 and covers the side surface of the ridge 23 a of the p-type semiconductor layer 23, the surface of the p-type semiconductor layer 23, and the first protective film 30. Yes. The left and right side surfaces of the p-type semiconductor layer 23 and the active layer 22 of the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 are covered with the end portions of the first protective film 30, and the end portions of the second protective film 40 are further formed thereon. The portion covers the end portion of the first protective film 30.
The second protective film 40 is made of the same material as the first protective film 30. Here, the same amount of material means that, for example, if the first protective film 30 is formed of a Zr oxide film, it means that the second protective film 40 is also formed of a Zr oxide. A slight difference in the composition may occur due to the like.

（ｐ電極）
ｐ電極５０は、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａの上面に、電気的に接続されるように形成されている。ｐ電極５０は、ｐ電極第１層５１と、このｐ電極第１層５１の上に積層されるｐ電極第２層５２との少なくとも２層構造で構成されている。ｐ電極第１層５１は、ｐ型半導体層２３と直接接触するオーミック電極として機能する。ｐ電極第２層５２は、ｐ電極の最上層であり、ワイヤがボンディングされるパッド電極として機能する。尚、前記ｐ電極第１層５１とｐ電極第２層５２との間に他の層を積層した構造としてもよい。ｐ電極５０は、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａの上面に接続されると共に第２保護膜４０を被覆する。ｐ電極５０の上面は、リッジ２３ａ直上部分よりも、第１保護膜３０上の第２保護膜４０の直上部分の方が高く形成されている。 (P electrode)
The p electrode 50 is formed on the upper surface of the ridge 23 a of the p-type semiconductor layer 23 so as to be electrically connected. The p-electrode 50 is configured by at least a two-layer structure including a p-electrode first layer 51 and a p-electrode second layer 52 stacked on the p-electrode first layer 51. The p-electrode first layer 51 functions as an ohmic electrode that is in direct contact with the p-type semiconductor layer 23. The p-electrode second layer 52 is the uppermost layer of the p-electrode and functions as a pad electrode to which a wire is bonded. Note that another layer may be laminated between the p-electrode first layer 51 and the p-electrode second layer 52. The p electrode 50 is connected to the upper surface of the ridge 23 a of the p-type semiconductor layer 23 and covers the second protective film 40. The upper surface of the p-electrode 50 is formed higher in the portion immediately above the second protective film 40 on the first protective film 30 than in the portion immediately above the ridge 23a.

ｐ電極第１層５１は、通常、電極として用いることができる材料を例示することができる。例えば、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）等の金属、合金；ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂等の導電性酸化物等の単層膜又は積層膜等が挙げられる。
ｐ電極第２層５２は、例えば、金（Ａｕ）や、Ｎｉ−Ｔｉ−Ａｕ系の電極材料を用いることができる。 The p-electrode first layer 51 can typically be exemplified by a material that can be used as an electrode. For example, zinc (Zn), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir), titanium (Ti), zirconium (Zr) ), Hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W ), Metals such as lanthanum (La), copper (Cu), silver (Ag), and yttrium (Y), alloys; single layer films or laminated films such as conductive oxides such as ITO, ZnO, and SnO _2. It is done.
For the p-electrode second layer 52, for example, gold (Au) or a Ni—Ti—Au-based electrode material can be used.

ｐ電極の具体例としては、ｐ電極第１層５１／ｐ電極第２層５２の２層構造である場合には、白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）／金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）等がある。また、ｐ電極第１層５１とｐ電極第２層５２との間に、第３層を介する３層構造としては、ニッケル（Ｎｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）、ロジウム（Ｐｈ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）等がある。 Specific examples of the p-electrode include platinum (Pt) / gold (Au), palladium (Pd) / gold (Au) in the case of the two-layer structure of the p-electrode first layer 51 / p-electrode second layer 52. Rhodium (Rh) / gold (Au), nickel (Ni) / gold (Au), and the like. Further, a three-layer structure between the p-electrode first layer 51 and the p-electrode second layer 52 with a third layer interposed therebetween is nickel (Ni) / platinum (Pt) / gold (Au), palladium (Pd). / Platinum (Pt) / gold (Au), rhodium (Ph) / platinum (Pt) / gold (Au), and the like.

（ｎ電極）
ｎ電極６０は、基板１０の裏面に電気的に接続されるように形成されている。ｎ電極６０は、例えば、基板１０の裏面側からＴｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｖ／Ｐｔ／Ａｕのような複数の金属で構成される。なお、ｎ電極６０は、オーミック電極とパッド電極とから構成されるようにしてもよい。 (N electrode)
The n electrode 60 is formed so as to be electrically connected to the back surface of the substrate 10. The n electrode 60 is composed of a plurality of metals such as Ti / Al, Ti / Pt / Au, Ti / Al / Pt / Au, W / Pt / Au, and V / Pt / Au from the back side of the substrate 10, for example. Is done. The n-electrode 60 may be composed of an ohmic electrode and a pad electrode.

［半導体レーザ素子の製造方法］
図１に示した半導体レーザ素子の製造方法について、図２ないし図５を参照（適宜図１参照）して説明する。図２ないし図４は、図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す断面図である。また、図５は、図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す上面図である。まず、図２（ａ）に示すように、ウェハ形状の基板１０の上に、ｎ型半導体層２１、活性層２２、ｐ型半導体層２３をこの順番に積層し、窒化物半導体層２０を形成する。 [Method for Manufacturing Semiconductor Laser Element]
A method of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5 (see FIG. 1 as appropriate). 2 to 4 are sectional views schematically showing manufacturing steps of the semiconductor laser device shown in FIG. FIG. 5 is a top view schematically showing a manufacturing process of the semiconductor laser device shown in FIG. First, as shown in FIG. 2A, an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, and a p-type semiconductor layer 23 are stacked in this order on a wafer-shaped substrate 10 to form a nitride semiconductor layer 20. To do.

次に、図２（ｂ）に示すように、個々の半導体レーザ素子が幅ｗ₁で形成されるように、所望の形状のマスクを用いて、ｎ型半導体層２１の表面が露出するように深さｔ₁まで窒化物半導体層２０の一部をエッチングする。ここで、幅ｗ₁は、１００〜６００μｍ程度であることが好ましく、深さｔ₁は、１．５〜３μｍ程度であることが好ましい。 Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the n-type semiconductor layer 21 is exposed using a mask having a desired shape so that each semiconductor laser element is formed with a width w _1. A part of the nitride semiconductor layer 20 is etched to the depth t ₁ . Here, the width w ₁ is preferably about 100 to 600 μm, and the depth t ₁ is preferably about 1.5 to 3 μm.

次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によって、ｐ型半導体層２３に、幅ｗ₂、高さｔ₂のストライプ状のリッジ２３ａを形成する。ここで、幅ｗ₂は、１．２〜２μｍ程度であることが好ましく、高さｔ₂は、０．３〜０．８μｍ程度であることが好ましい。図２（ｃ）に仮想線で示した部分の上面図を図５（ａ）に示す。 Next, as shown in FIG. 2C, a stripe-shaped ridge 23a having a width w ₂ and a height t ₂ is formed in the p-type semiconductor layer 23 by photolithography and etching processes. Here, the width w ₂ is preferably about 1.2 to ₂ μm, and the height t ₂ is preferably about 0.3 to 0.8 μm. FIG. 5A shows a top view of the portion indicated by the phantom line in FIG.

次に、図２（ｄ）に、個々の半導体レーザ素子を拡大して示すように、ｐ型半導体層２３表面に、ＥＣＲスパッタリング法によって、第１保護膜３０を膜厚ｔ₃でパターン形成する。図示するように、ｐ型半導体層２３、活性層２２の左右の側面およびｎ型半導体層２１の左右の側面の一部は、第１保護膜３０の端部で被覆されている。このとき、第１保護膜３０は、ｐ型半導体層２３の側面と第１保護膜３０の側面との距離（ｐ型半導体層２３と第１保護膜３０との重なり幅）がｗ₃であり、かつ、リッジ２３ａ側面と第１保護膜３０の側面との距離がｗ₄であるものとする。ここで、膜厚ｔ₃は、３０００〜６０００Å（オングストローム）程度であることが好ましい。距離ｗ₃は、半導体レーザ素子の幅ｗ_１（図２（ｂ）参照）にも依存するものであるが、３０μｍ以上であることが好ましい。また、半導体レーザ素子の幅ｗ_１が２００μｍ以上である場合には、前記距離ｗ_３は８０μｍ以上であることが好ましい。また、距離ｗ₄は、５〜１５μｍ程度であることが好ましく、特に、５〜１０μｍ程度であることが好ましい。図２（ｄ）に示した半導体レーザ素子の上面図を図５（ｂ）に示す。 Next, as shown in FIG. 2D, the individual semiconductor laser elements are enlarged, and the first protective film 30 is pattern-formed on the surface of the p-type semiconductor layer 23 with a film thickness t ₃ by ECR sputtering. . As shown in the drawing, left and right side surfaces of the p-type semiconductor layer 23 and the active layer 22 and part of the left and right side surfaces of the n-type semiconductor layer 21 are covered with the end portions of the first protective film 30. The first protective film 30 (the overlap width between the p-type semiconductor layer 23 and the first protective film 30) p-type side of the semiconductor layer 23 and the distance between the side surface of the first protective film 30 is located at w ₃ The distance between the side surface of the ridge 23a and the side surface of the first protective film 30 is w ₄ . Here, the film thickness t ₃ is preferably about 3000 to 6000 mm (angstrom). The distance w ₃ depends on the width w ₁ (see FIG. 2B) of the semiconductor laser element, but is preferably 30 μm or more. Further, when the width w ₁ of the semiconductor laser element is 200 μm or more, the distance w ₃ is preferably 80 μm or more. The distance w ₄ is preferably about 5 to 15 μm, particularly preferably about 5 to 10 μm. A top view of the semiconductor laser device shown in FIG. 2D is shown in FIG.

続いて、図３（ａ）に、個々の半導体レーザ素子を拡大して示すように、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａ側面、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａの上面以外の表面、および、第１保護膜３０の上面に、ＥＣＲスパッタリング法によって、１０００〜３０００Å程度の膜厚で第２保護膜４０を形成する。図示するように、ｐ型半導体層２３、活性層２２の左右の側面およびｎ型半導体層２１の左右の側面の一部を被覆する第１保護膜３０の端部を、第２保護膜４０の端部が被覆している。このとき、第１保護膜３０の上面から、第１保護膜３０上の第２保護膜４０の上面までの高さｈ₁は、４０００Å以上であることが好ましく、４０００〜５０００Å程度であることがより好ましい。また、第２保護膜４０は、リッジ２３ａ側面と第１保護膜３０の側面とに挟まれた部分が凹形状に形成され、この凹形状の部分の幅ｗ₅が、１０μｍ以下であることが好ましい。また、リッジ２３ａの上面から、第１保護膜３０上の第２保護膜４０の上面までの高さｈ₂は、５００Å以上であることが好ましく、５００〜２５００Å程度であることがより好ましく、特に、１０００Å程度であることが好ましい。その理由は第２保護膜４０が２５００Åより厚くなるとキンクが出やすくなるからである。図３（ａ）に示した半導体レーザ素子の上面図を図５（ｃ）に示す。 Subsequently, as shown in FIG. 3A, each semiconductor laser element is enlarged, and the surface of the p-type semiconductor layer 23 other than the side surface of the ridge 23a, the surface other than the top surface of the ridge 23a of the p-type semiconductor layer 23, and The second protective film 40 is formed on the upper surface of the first protective film 30 to a thickness of about 1000 to 3000 mm by ECR sputtering. As shown in the drawing, the end portions of the first protective film 30 covering the left and right side surfaces of the p-type semiconductor layer 23 and the active layer 22 and the left and right side surfaces of the n-type semiconductor layer 21 are formed on the second protective film 40. The end is covered. At this time, the height h ₁ from the upper surface of the first protective film 30 to the upper surface of the second protective film 40 on the first protective film 30 is preferably 4000 mm or more, and is preferably about 4000 to 5000 mm. More preferred. Further, the second protective film 40 has a concave shape between the side surface of the ridge 23 a and the side surface of the first protective film 30, and the width w ₅ of the concave shape portion is 10 μm or less. preferable. Further, the height h ₂ from the upper surface of the ridge 23a to the upper surface of the second protective film 40 on the first protective film 30 is preferably 500 mm or more, more preferably about 500 to 2500 mm. , And preferably about 1000 mm. The reason is that if the second protective film 40 is thicker than 2500 mm, kinks are likely to occur. A top view of the semiconductor laser device shown in FIG. 3A is shown in FIG.

次に、図３（ｂ）に示すように、リッジ２３ａ上面および第２保護膜４０上面に、マグネトロンスパッタ法を用いて、ｐ電極第１層５１、ｐ電極第２層５２をこの順番に積層することでｐ電極５０を形成する。このとき、ｐ電極５０の上面が、リッジ２３ａ直上部分よりも、第１保護膜３０上の第２保護膜４０の上面までの高さがｈ₃だけ高くなるように段差を設ける。これにより、ｐ電極５０の上面は、リッジ２３ａ直上部分よりも、第１保護膜３０上の第２保護膜４０の直上部分の方を高く形成する。図３（ｂ）に示した半導体レーザ素子の上面図を図５（ｄ）に示す。 Next, as shown in FIG. 3B, a p-electrode first layer 51 and a p-electrode second layer 52 are laminated in this order on the upper surface of the ridge 23a and the upper surface of the second protective film 40 by using magnetron sputtering. Thus, the p electrode 50 is formed. At this time, a step is provided so that the height of the upper surface of the p-electrode 50 to the upper surface of the second protective film 40 on the first protective film 30 is higher than the portion directly above the ridge 23a by h ₃ . As a result, the upper surface of the p-electrode 50 is formed higher in the portion immediately above the second protective film 40 on the first protective film 30 than in the portion directly above the ridge 23a. A top view of the semiconductor laser device shown in FIG. 3B is shown in FIG.

そして、ｐ電極５０を形成後、大気雰囲気下または酸素雰囲気下でアニールを行い、基板１０の裏面を研磨して、その研磨面に、図３（ｃ）に示すように、ｎ電極６０を形成する。その後、ウェハ形状からバー形状に分割する。このとき、ｐ電極１５０の上面には、図４に示すように、段差が形成されている。すなわち、ｐ電極１５０の上面において、リッジ直上部５０ａの両外側には、リッジ直上部５０ａより低いリッジ周辺部５０ｂがそれぞれ形成されている。このリッジ周辺部５０ｂの下には、第１保護膜３０が積層されていない。さらに、リッジ周辺部５０ｂの両外側には、周縁部５０ｃがそれぞれ形成されている。この周縁部５０ｃの下には、第１保護膜３０が積層されている。 Then, after forming the p-electrode 50, annealing is performed in an air atmosphere or an oxygen atmosphere, the back surface of the substrate 10 is polished, and an n-electrode 60 is formed on the polished surface as shown in FIG. To do. Thereafter, the wafer shape is divided into bar shapes. At this time, a step is formed on the upper surface of the p-electrode 150 as shown in FIG. That is, on the upper surface of the p-electrode 150, ridge peripheral portions 50b lower than the ridge directly upper portion 50a are formed on both outer sides of the ridge directly upper portion 50a. The first protective film 30 is not laminated under the ridge peripheral portion 50b. Further, peripheral portions 50c are formed on both outer sides of the ridge peripheral portion 50b. A first protective film 30 is laminated under the peripheral edge 50c.

ウェハ形状からバー形状に分割された半導体レーザを、図４に示すように、上下からスペーサ８０，９０で挟み込み、共振器端面にミラーを形成する。このとき、上側のスペーサ８０は、ｐ電極５０の上面の周縁部５０ｃに当接するので、ミラーを形成するための端面保護膜が回り込むことはない。続いて、バー形状からチップ形状に劈開し、ワイヤ７０をｐ電極５０の周縁部５０ｃに接続することで、図１に示した半導体レーザ素子１を製造する。なお、ミラーを形成するときに、ｐ電極５０の上面のリッジ直上部５０ａやリッジ周辺部５０ｂに端面保護膜が回り込んだとしても、その部分にワイヤ７０を接続するわけではないので、ワイヤ７０の剥がれに対する寄与は無視できる。 As shown in FIG. 4, the semiconductor laser divided from the wafer shape to the bar shape is sandwiched by spacers 80 and 90 from above and below to form a mirror on the end face of the resonator. At this time, the upper spacer 80 contacts the peripheral edge 50c on the upper surface of the p-electrode 50, so that the end face protective film for forming the mirror does not go around. Subsequently, the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 is manufactured by cleaving the bar shape into a chip shape and connecting the wire 70 to the peripheral edge portion 50c of the p-electrode 50. When the mirror is formed, even if the end face protective film wraps around the ridge immediately above 50a or the ridge peripheral portion 50b on the upper surface of the p-electrode 50, the wire 70 is not connected to that portion. The contribution to peeling is negligible.

本実施形態の半導体レーザ素子１によれば、ｐ電極５０の上面が、リッジ直上部５０ａよりも、ワイヤボンディング領域である周縁部５０ｃの方が高く形成されるので、ミラーを形成する工程で、端面保護膜が周縁部５０ｃに回りこむことを防止できる。そのため、ワイヤ７０の剥がれを防止できる。また、半導体レーザ素子１は、リッジ２３ａの側面に、ｐ型半導体層２３よりも屈折率が低い第２保護膜４０が形成されているので、リッジの側面方向の光閉じ込め効果が高い。 According to the semiconductor laser device 1 of the present embodiment, the upper surface of the p-electrode 50 is formed higher at the peripheral portion 50c, which is a wire bonding region, than at the ridge directly above 50a. It can prevent that an end surface protective film wraps around to the peripheral part 50c. Therefore, peeling of the wire 70 can be prevented. Further, since the second protective film 40 having a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 23 is formed on the side surface of the ridge 23a, the semiconductor laser element 1 has a high light confinement effect in the side surface direction of the ridge.

また、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、リッジ２３ａから所定距離だけ離間したｐ型半導体層２３の上面を第１保護膜３０で被覆してから、リッジ上面を除くリッジ側面からリッジ両側の底面及び前記第１保護膜３０を第２保護膜４０で被覆する。これにより、ｐ電極５０は、窒化物半導体層２０との界面がリッジ上面のみとなり、他の領域は第２保護膜４０だけの１界面となる。そのため、ｐ電極５０と第２保護膜４０との密着が良好となる。 In addition, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of this embodiment, the upper surface of the p-type semiconductor layer 23 separated from the ridge 23a by a predetermined distance is covered with the first protective film 30, and then from the ridge side surface excluding the ridge upper surface. The bottom surface on both sides of the ridge and the first protective film 30 are covered with a second protective film 40. As a result, the interface between the p-electrode 50 and the nitride semiconductor layer 20 is only the top surface of the ridge, and the other region is only one interface with the second protective film 40. Therefore, the adhesion between the p-electrode 50 and the second protective film 40 is good.

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、基板１０を基準としてｎ電極６０がｐ電極５０と反対側に形成されている半導体レーザ素子を説明したが、これに限定されるものではなく、基板を基準にしてｎ電極６０がｐ電極５０と同じ側に形成されていてもよい。また、半導体レーザ素子を構成する材料は、窒化物半導体に限定されない。なお、図面に示した構成要素等の厚みや長さは、配置を明確に説明するために誇張して示してあるので、これに限定されるものではない。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and can be implemented in various ways without changing the gist thereof. For example, the semiconductor laser element in which the n-electrode 60 is formed on the opposite side of the p-electrode 50 with the substrate 10 as a reference has been described. However, the present invention is not limited to this, and the n-electrode 60 is a p-electrode with reference to the substrate. It may be formed on the same side as 50. Further, the material constituting the semiconductor laser element is not limited to the nitride semiconductor. Note that the thicknesses and lengths of the constituent elements and the like shown in the drawings are exaggerated for clearly explaining the arrangement, and are not limited thereto.

（実施例１）
本発明の効果を確認するために本実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を用いて、半導体レーザ素子を製造した。具体的には、図２ないし図４に示した製造工程にしたがって半導体レーザ素子１を製造した。半導体レーザ素子１を製造するために、基板１０として、ウェハ形状のＧａＮ基板を用いた。そして、このＧａＮ基板上に、窒化物半導体層２０として以下の各層を積層した（図２（ａ）参照）。まずは、ＧａＮ基板上に、ＳｉドープＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層、ＧａＮからなるｎ型光ガイド層を成長させた。これにより、ｎ型半導体層２１を形成した。続いて、ＳｉドープＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎからなる障壁層と、アンドープＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる井戸層とを交互２回積層させ、その上に障壁層を積層させた多重量子井戸構造（Multiple-Quantum Well：ＭＱＷ）の活性層２２を成長させた。次いで、ＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型電子閉じ込め層、アンドープＧａＮからなるｐ型光ガイド層、アンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎからなる層とＭｇドープＧａＮからなる層とを交互積層させた超格子層からなるｐ型クラッド層、Ｍｇドープｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を成長させた。これによりｐ型半導体層２３を形成した。その後、窒素雰囲気中でウェハを７００℃でアニーリングして、ｐ型半導体層２３をさらに低抵抗化した。 (Example 1)
In order to confirm the effect of the present invention, a semiconductor laser device was manufactured using the method for manufacturing a semiconductor laser device according to this embodiment. Specifically, the semiconductor laser device 1 was manufactured according to the manufacturing process shown in FIGS. In order to manufacture the semiconductor laser device 1, a wafer-shaped GaN substrate was used as the substrate 10. Then, on the GaN substrate, the following layers were stacked as the nitride semiconductor layer 20 (see FIG. 2A). First, an n-type cladding layer made of Si-doped AlGaN and an n-type light guide layer made of GaN were grown on a GaN substrate. Thereby, the n-type semiconductor layer 21 was formed. Subsequently, a multiple quantum well structure in which a barrier layer made of Si-doped In _0.05 Ga _0.95 N and a well layer made of undoped In _0.1 Ga _0.9N are alternately laminated twice and a barrier layer is laminated thereon (Multiple-well structure). An active layer 22 of Quantum Well (MQW) was grown. Next, a p-type electron confinement layer made of Mg-doped AlGaN, a p-type light guide layer made of undoped GaN, a superlattice layer in which layers made of undoped Al _0.16 Ga _0.84 N and layers made of Mg-doped GaN are alternately laminated A p-type contact layer made of a p-type cladding layer and Mg-doped p-type GaN was grown. Thereby, the p-type semiconductor layer 23 was formed. Thereafter, the wafer was annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type semiconductor layer 23.

このようにして窒化物半導体層２０を積層した後、所望の形状のマスクを用いて、ｐ型半導体層２３、活性層２２、ｎ型半導体層２１の一部を順次エッチングし、ｎ型クラッド層の表面を露出させた（図２（ｂ）参照）。 After the nitride semiconductor layer 20 is stacked in this manner, a part of the p-type semiconductor layer 23, the active layer 22, and the n-type semiconductor layer 21 are sequentially etched using a mask having a desired shape, and an n-type cladding layer is formed. The surface of was exposed (see FIG. 2B).

その後、最上層のｐ型コンタクト層上に、ＳｉＯ₂膜およびレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィおよびエッチング工程によって、レジスト膜を所定形状にパターニングし、さらにこのレジスト膜をマスクとしてＳｉＯ₂膜をパターニングした。このようにして得られたマスクを用いて、ｐ型半導体層２３に、幅ｗ₂＝１．５μｍ、高さｔ₂＝０．５μｍ程度のストライプ状のリッジ２３ａを形成した（図２（ｃ）参照）。 Thereafter, an SiO ₂ film and a resist film are formed on the uppermost p-type contact layer, and the resist film is patterned into a predetermined shape by photolithography and etching processes, and further, the SiO ₂ film is patterned using the resist film as a mask. did. Using the mask thus obtained, a stripe-shaped ridge 23a having a width w ₂ = 1.5 μm and a height t ₂ = 0.5 μm was formed in the p-type semiconductor layer 23 (FIG. 2C )reference).

続いて、先に形成したＳｉＯ₂膜によるマスクを残したまま、ｐ型半導体層２３表面に、ＥＣＲスパッタリング法によって、第１保護膜３０としてＺｒＯ₂膜を、膜厚ｔ₃＝４０００Åでパターン形成した。このとき、リッジ２３ａ側面と第１保護膜３０の側面との距離は、ｗ₄＝１０μｍとした（図２（ｄ）参照）。 Subsequently, a ZrO ₂ film is formed as a first protective film 30 on the surface of the p-type semiconductor layer 23 by the ECR sputtering method with a film thickness t ₃ = 4000 mm while leaving the mask made of the previously formed SiO ₂ film. did. At this time, the distance between the side surface of the ridge 23a and the side surface of the first protective film 30 was set to w ₄ = 10 μm (see FIG. 2D).

続いて、第１保護膜３０、ｐ型半導体層２３のリッジ２３ａ表面、リッジ２３ａ側面上に、ＥＣＲスパッタリング法によって、第２保護膜４０としてＺｒＯ₂膜を、膜厚２０００Åで形成した。その後、リフトオフにより、リッジ２３ａ上のマスクと該マスク上の第２保護膜４０を除去することで第２保護膜４０をパターン形成した（図３（ａ）参照）。 Subsequently, a ZrO ₂ film having a film thickness of 2000 mm was formed as the second protective film 40 on the surface of the first protective film 30 and the ridge 23a and the side surface of the ridge 23a of the p-type semiconductor layer 23 by ECR sputtering. Thereafter, the mask on the ridge 23a and the second protective film 40 on the mask were removed by lift-off to form the second protective film 40 (see FIG. 3A).

次に、リッジ２３ａ上および第２保護膜４０上に、マグネトロンスパッタ法を用いて、ｐ電極５０を形成した。このｐ電極５０は、ｐ電極第１層５１を厚さ３００Åの白金（Ｐｔ）で形成し、ｐ電極第２層５２を厚さ５０００Åの金（Ａｕ）で形成した（図３（ｂ）参照）。 Next, a p-electrode 50 was formed on the ridge 23a and the second protective film 40 by using magnetron sputtering. In the p-electrode 50, the p-electrode first layer 51 is formed of platinum (Pt) having a thickness of 300 mm, and the p-electrode second layer 52 is formed of gold (Au) having a thickness of 5000 mm (see FIG. 3B). ).

ｐ電極５０を形成後、酸素及び窒素を含む雰囲気下において７００℃以下でアニールを行った。
そして、ＧａＮ基板の裏面を研磨して、その研磨面にｎ電極６０を形成した。このｎ電極６０は、基板１０側から、厚さ１００Åのバナジウム（Ｖ）、厚さ２０００Åの白金（Ｐｔ）、厚さ３０００Åの金（Ａｕ）の順に形成した（図３（ｃ）参照）。 After forming the p-electrode 50, annealing was performed at 700 ° C. or lower in an atmosphere containing oxygen and nitrogen.
Then, the back surface of the GaN substrate was polished, and an n-electrode 60 was formed on the polished surface. The n-electrode 60 was formed from the substrate 10 side in the order of vanadium (V) having a thickness of 100 mm, platinum (Pt) having a thickness of 2000 mm, and gold (Au) having a thickness of 3000 mm (see FIG. 3C).

その後、ウェハ形状からバー形状とし、共振器端面にミラーを形成した。そして、バー形状からチップ形状に劈開した。チップ形状とした半導体レーザ素子の周縁部５０ｃ上に、ワイヤ７０を接続することで半導体レーザ素子を製造した（図４参照）。
以上により得られる半導体レーザ素子は、周縁部５０ｃにはミラーが回りこまないためリッジ上の電極に接続されるワイヤの剥がれを防止できると共に縦横の光閉じ込めが安定した半導体レーザ素子である。 Thereafter, the wafer shape was changed to a bar shape, and a mirror was formed on the end face of the resonator. And it cleaved from bar shape to chip shape. The semiconductor laser element was manufactured by connecting the wire 70 on the peripheral edge 50c of the chip-shaped semiconductor laser element (see FIG. 4).
The semiconductor laser device obtained as described above is a semiconductor laser device that can prevent peeling of the wire connected to the electrode on the ridge because the mirror does not go around the peripheral portion 50c, and has stable vertical and horizontal optical confinement.

（実施例２）
リッジ２３ａを幅ｗ₂＝７．０μｍで形成する他は実施例１と同様とする。以上により得られる半導体レーザ素子は、実施例１と略同様にワイヤの剥がれ防止の効果を奏するものである。 (Example 2)
The same procedure as in Example 1 is performed except that the ridge 23a is formed with a width w ₂ = 7.0 μm. The semiconductor laser device obtained as described above exhibits the effect of preventing the peeling of the wire in substantially the same manner as in the first embodiment.

（実施例３）
ｐ電極５０のｐ電極第１層５１を厚さ３００Åのパラジウム（Ｐｄ）で形成し、ｐ電極第２層５２を厚さ５０００Åの金（Ａｕ）で形成する他は実施例１と同様とする。以上により得られる半導体レーザ素子は、実施例１と略同様の効果を奏するものである。 (Example 3)
Example 1 except that the p-electrode first layer 51 of the p-electrode 50 is formed of palladium (Pd) having a thickness of 300 mm and the p-electrode second layer 52 is formed of gold (Au) having a thickness of 5000 mm. . The semiconductor laser device obtained as described above has substantially the same effect as that of the first embodiment.

（実施例４）
ｐ電極５０のｐ電極第１層５１を厚さ３００Åのロジウム（Ｒｈ）で形成し、ｐ電極第２層５２を厚さ５０００Åの金（Ａｕ）で形成する他は実施例１と同様とする。以上により得られる半導体レーザ素子は、実施例１と略同様の効果を奏するものである。 Example 4
Example 1 except that the p-electrode first layer 51 of the p-electrode 50 is formed of rhodium (Rh) having a thickness of 300 mm and the p-electrode second layer 52 is formed of gold (Au) having a thickness of 5000 mm. . The semiconductor laser device obtained as described above has substantially the same effect as that of the first embodiment.

本発明に係る半導体レーザ素子は、レーザ素子を応用することができるすべてのデバイス、例えば、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ、各種ゲーム機器、ＤＶＤプレーヤ、電話回線や海底ケーブル等の基幹ライン・光通信システム、レーザメス、レーザ治療機、レーザ指圧機等の医療機器、レーザビームプリンタ、ディスプレイ等の印刷機、各種測定装置、レーザ水準器、レーザ測長機、レーザスピードガン、レーザ温度系等の光センシング機器、レーザ電力輸送等の種々の分野において利用することができる。 The semiconductor laser device according to the present invention includes all devices to which the laser device can be applied, such as a CD player, an MD player, various game machines, a DVD player, a trunk line / optical communication system such as a telephone line and a submarine cable, Medical equipment such as laser scalpel, laser therapy machine, laser acupressure machine, printing machine such as laser beam printer, display, various measuring devices, laser level, laser measuring machine, laser speed gun, optical sensing equipment such as laser temperature system, It can be used in various fields such as laser power transportation.

本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor laser element which concerns on embodiment of this invention. 図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す断面図（その１）である。FIG. 3 is a cross-sectional view (part 1) schematically showing a manufacturing process of the semiconductor laser element shown in FIG. 1; 図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す断面図（その２）である。FIG. 4 is a cross-sectional view (part 2) schematically showing a manufacturing process of the semiconductor laser element shown in FIG. 1; 図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す断面図（その３）である。FIG. 6 is a cross-sectional view (part 3) schematically showing a manufacturing process of the semiconductor laser element shown in FIG. 1; 図１に示した半導体レーザ素子の製造工程を模式的に示す上面図である。FIG. 3 is a top view schematically showing a manufacturing process for the semiconductor laser element shown in FIG. 1. 従来の半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor laser element typically.

Explanation of symbols

１半導体レーザ素子
１０基板
２０窒化物半導体層
２１ｎ型半導体層（第１導電型半導体層）
２２活性層
２３ｐ型半導体層（第２導電型半導体層）
２３ａリッジ
３０第１保護膜
４０第２保護膜
５０ｐ電極
５０ａリッジ直上部
５０ｂリッジ周辺部
５０ｃ周縁部
５１ｐ電極第１層
５２ｐ電極第２層
６０ｎ電極
７０ワイヤ
８０，９０スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser element 10 Substrate 20 Nitride semiconductor layer 21 N-type semiconductor layer (first conductivity type semiconductor layer)
22 active layer 23 p-type semiconductor layer (second conductivity type semiconductor layer)
23a Ridge 30 First protective film 40 Second protective film 50 P electrode 50a Immediately above ridge 50b Ridge peripheral part 50c Peripheral part 51 p electrode first layer 52 p electrode second layer 60 n electrode 70 Wire 80, 90 Spacer

Claims

A stripe-shaped ridge formed on the upper surface of the second conductive semiconductor layer of the stacked semiconductor layer formed of the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer stacked on the surface of the substrate is provided. A semiconductor laser element,
A first protective film having a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer and covering a surface of the second conductive semiconductor layer spaced from the ridge by a predetermined distance;
A second protective film having a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer and covering the side surface of the ridge, the surface of the second conductive semiconductor layer, and the first protective film;
An electrode connected to the upper surface of the ridge and covering the second protective film,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the upper surface of the electrode is formed higher in the portion immediately above the second protective film on the first protective film than in the portion immediately above the ridge.

2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first protective film and the second protective film are made of the same material.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein an end portion of the second protective film covers an end portion of the first protective film. 4.

The electrode covering the second protective film is
The portion immediately above the ridge is formed higher than the peripheral portion of the ridge that is directly above the second protective film directly covering the surface of the second conductive semiconductor layer excluding the ridge, and the surface of the second conductive semiconductor layer is 4. The peripheral portion, which is a portion immediately above the second protective film that covers the first protective film, is formed higher than the portion directly above the ridge. The semiconductor laser device according to one item.

5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein an upper surface of the ridge is formed higher than an upper surface of the first protective film.

A stripe-shaped ridge formed on the upper surface of the second conductive semiconductor layer of the stacked semiconductor layer formed of the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer stacked on the surface of the substrate is provided. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
Covering the surface of the second conductive semiconductor layer separated from the ridge by a predetermined distance with a first protective film having a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer;
Covering the side surface of the ridge, the surface of the second conductive semiconductor layer, and the first protective film with a second protective film having a refractive index lower than that of the second conductive semiconductor layer;
Connecting an electrode to the upper surface of the ridge so as to cover the second protective film,
A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein an upper surface of the electrode is formed higher in a portion immediately above the second protective film on the first protective film than in a portion immediately above the ridge.

7. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 6, wherein the first protective film and the second protective film are made of the same material.