JP2009026886A

JP2009026886A - 窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2009026886A
Application number: JP2007187267A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Takahira; 宜幸高平
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】歩留まりの良好なリッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】リッジストライプ部を有する窒化物半導体レーザ素子であって、リッジストライプ部の上面上に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層が形成されている窒化物半導体レーザ素子である。また、基板上に窒化物半導体層を順次積層することによって窒化物半導体層積層構造体を形成する工程と、窒化物半導体層積層構造体の上面の一部に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層を形成する工程と、厚膜金属層の形成後に厚膜金属層をマスクとして窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部を除去することにより窒化物半導体層積層構造体の上面の一部にリッジストライプ部を形成する工程と、を含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。

ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体を用いた窒化物半導体レーザ素子は、高密度光記録媒体を対象とした情報の読み出しや書き込みを行なうための短波長光の光源として注目されている。さらに、窒化物半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を波長変換により可視光にすることもできることから、窒化物半導体レーザ素子は照明やバックライト等の可視光の光源としても期待されている。また、窒化物半導体レーザ素子の用途を拡大すべく、動作を安定させた高出力の窒化物半導体レーザ素子の技術開発も検討されている。

このような高出力の窒化物半導体レーザ素子においては、電流および光の閉じ込めが非常に重要であるため、現在では、高出力の窒化物半導体レーザ素子としてはリッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子が採用されている（たとえば、特許文献１参照）。

リッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子の形成のためには大きく分けて、（ｉ）リッジストライプ部形成工程、（ｉｉ）絶縁膜形成工程、および（ｉｉｉ）電極形成工程の３つの工程が必要である。

ここで、（ｉ）リッジストライプ部形成工程においては、誘電体またはレジストをマスクとして窒化物半導体層の一部をエッチングにより除去することによってリッジストライプ部が形成される。

また、（ｉｉ）絶縁膜形成工程においては、リッジストライプ部上に絶縁膜を形成した後に絶縁膜の一部がエッチングにより除去される。

そして、（ｉｉｉ）電極形成工程においては、絶縁膜の除去部から露出したリッジストライプ部の上面上に接するように電極が形成される。
特開２０００−２２３７８９号公報

上記の（ｉｉ）絶縁膜形成工程は、（ｉ）リッジストライプ部形成工程において用いられるマスクの種類によって、大きく分けて２つの方法がある。

リッジストライプ部の形成に用いられるマスクが誘電体からなる場合には、頭出し法を用いて絶縁膜のエッチングが行なわれる。

しかしながら、この頭出し法を用いた場合には、エッチングレートが似通った絶縁膜と誘電体からなるマスクとを精密にエッチングする必要があるため、窒化物半導体レーザ素子の歩留まりがあまり良くないという問題があった。

また、リッジストライプ部の形成に用いられるマスクがレジストからなる場合には、リフトオフ法を用いて絶縁膜のエッチングが行なわれる。

しかしながら、このリフトオフ法を用いた場合には、絶縁膜がリフトオフされにくく窒化物半導体レーザ素子の歩留まりが悪くなる等の問題があった。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、歩留まりの良好なリッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。

本発明は、リッジストライプ部を有する窒化物半導体レーザ素子であって、リッジストライプ部の上面上に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層が形成されている窒化物半導体レーザ素子である。

ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層がリッジストライプ部の上面を構成する窒化物半導体層と接して形成されていてもよい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層がパラジウムまたはニッケルを主成分とすることが好ましい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層とリッジストライプ部の上面を構成する窒化物半導体層との間に厚膜金属層よりも薄い第１の薄膜層が形成されていてもよい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、第１の薄膜層がパラジウムまたはニッケルを主成分とすることが好ましい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子において、第１の薄膜層を用いる場合には、厚膜金属層が、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金またはニッケルを主成分とすることが好ましい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層と第１の薄膜層との間に第２の薄膜層が形成されており、第２の薄膜層がモリブデン、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、ロジウム、プラチナ、窒化チタンまたは窒化タンタルを主成分とすることが好ましい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層の上方に金、銀または銅を主成分とする金属膜が形成されていることが好ましい。

また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、厚膜金属層の厚さが２０μｍ以下であることが好ましい。

さらに、本発明は、基板上に窒化物半導体層を順次積層することによって窒化物半導体層積層構造体を形成する工程と、窒化物半導体層積層構造体の上面の一部に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層を形成する工程と、厚膜金属層の形成後に厚膜金属層をマスクとして窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部を除去することにより窒化物半導体層積層構造体の上面の一部にリッジストライプ部を形成する工程と、を含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法である。

ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法においては、厚膜金属層を電解メッキ法または無電解メッキ法により形成することが好ましい。

なお、本発明において、「主成分」とは、５０ｍｏｌ％以上含有される成分のことを意味する。

本発明によれば、歩留まりの良好なリッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の一部の模式的な斜視透視図を示す。本発明の窒化物半導体レーザ素子は、たとえば導電性の半導体からなる基板２００上に、ｎ型窒化物半導体バッファ層２０１、ｎ型窒化物半導体下部クラッド層２０２、ｎ型窒化物半導体ガイド層２０３、窒化物半導体下部隣接層２０４、窒化物半導体活性層２０５、窒化物半導体上部隣接層２０６、ｐ型窒化物半導体層２０７、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９が順次積層された構成の窒化物半導体層積層構造体を有している。

また、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の両側はそれぞれ除去されることにより共振器長方向に伸びる凸状のリッジストライプ部２３０が形成されている。また、リッジストライプ部２３０の両側は絶縁膜２２２で埋められている。また、基板２００の裏面上にはｎ側電極２２０が形成されている。

さらに、上記の窒化物半導体層積層構造体の光出射側の共振器端面には第１コート膜２５０と第２コート膜２６０とが形成されている。また、図示はしていないが、光出射側の共振器端面とは反対側の共振器端面にも光反射用のコート膜が形成されている。

ここで、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、たとえば図２の模式的拡大断面図に示すように、リッジストライプ部２３０の上面を構成するｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の上面上に接するようにして厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層２３１が形成されており、厚膜金属層２３１の表面上に金属膜２３２が形成されていることに特徴がある。

ここで、厚膜金属層２３１は、パラジウムまたはニッケルを主成分としていることが好ましい。厚膜金属層２３１がパラジウムまたはニッケルを主成分とする場合には、厚膜金属層２３１はｐ型窒化物半導体とオーミック接触を採ることができ、そのコンタクト抵抗が低くなる傾向にある。

また、本発明においては、厚膜金属層２３１とリッジストライプ部２３０の上面を構成するｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９との間に厚膜金属層２３１よりも薄い第１の薄膜層が形成されていてもよい。たとえば電解メッキ法および無電解メッキ法のようなウエットの成膜手法によって厚膜金属層２３１を形成することができるが、第１の薄膜層を形成し、その第１の薄膜層の表面上に厚膜金属層２３１を形成した場合には、厚膜金属層２３１の厚さのばらつきが抑制され、歩留まりが向上する傾向にある。

また、上記の第１の薄膜層はパラジウムまたはニッケルを主成分とすることが好ましい。第１の薄膜層がパラジウムまたはニッケルを主成分とする場合には、第１の薄膜層はｐ型窒化物半導体とオーミック接触を採ることができ、そのコンタクト抵抗が低くなる傾向にある。

また、上記の第１の薄膜層を用いる場合には、厚膜金属層２３１は、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金またはニッケルを主成分とすることが好ましい。厚膜金属層２３１が金、銀、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金またはニッケルを主成分とする場合には、厚膜金属層２３１を上記のウエットの成膜手法を用いて作製することが容易となる傾向にある。なかでも、厚膜金属層２３１が銅、ニッケルまたはパラジウムを主成分とする場合には無電解メッキ法でも厚膜金属層２３１を容易に作製することができる傾向にある。また、厚膜金属層２３１が金、銀または銅を主成分とする場合には、窒化物半導体レーザ素子の熱飽和レベルが高くなる傾向にある。これは、金、銀および銅は熱伝導率が高いためと考えられる。

また、本発明においては、厚膜金属層２３１と上記の第１の薄膜層との間に第２の薄膜層が形成されていてもよい。ここで、第２の薄膜層はモリブデン、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、ロジウム、プラチナ、窒化チタンまたは窒化タンタルを主成分とすることが好ましい。この場合には、窒化物半導体レーザ素子のエージング中において駆動電圧が上昇するのを抑制することができる傾向にある。

また、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、ロジウム、プラチナ、窒化チタンまたは窒化タンタルを主成分とする層の複数から厚膜金属層２３１が構成されている場合であっても、窒化物半導体レーザ素子のエージング中において駆動電圧が上昇するのを抑制することができる。

さらに、第２の薄膜層と厚膜金属層２３１との間に、金、銀または銅からなる層が挿入されている場合であっても、窒化物半導体レーザ素子のエージング中において駆動電圧が上昇するのを抑制することができる。

また、第１の薄膜層／第２の薄膜層／厚膜金属層の構成を、パラジウム／モリブデン／金、パラジウム／モリブデン／銀、パラジウム／ロジウム／銀、パラジウム／（白金／ロジウム）／銀、パラジウム／（モリブデン／金）／銀、またはパラジウム／（白金／チタン）／金とした場合には、窒化物半導体レーザ素子のエージング中における駆動電圧の上昇を特に抑制できる傾向にある。

また、厚膜金属層２３１の上方に形成されている金属膜２３２が金、銀または銅を主成分とすることが好ましい。金属膜２３２が金、銀または銅を主成分とする場合には、窒化物半導体レーザ素子の熱飽和レベルが高くなる傾向にある。

また、厚膜金属層２３１の厚さは２０μｍ以下であることが好ましい。厚膜金属層２３１の厚さが２０μｍ以下である場合には、厚膜金属層２３１が剥がれにくくなり、窒化物半導体レーザ素子の歩留まりが向上する傾向にある。

以下、図１に示す窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一例について説明する。まず、基板２００上に、ｎ型窒化物半導体バッファ層２０１、ｎ型窒化物半導体下部クラッド層２０２、ｎ型窒化物半導体ガイド層２０３、窒化物半導体下部隣接層２０４、窒化物半導体活性層２０５、窒化物半導体上部隣接層２０６、ｐ型窒化物半導体層２０７、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９をたとえばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法等の結晶成長法により順次結晶成長させて積層し、窒化物半導体層積層構造体を作製する。

次に、図３（ａ）の模式的拡大断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面の一部にたとえばレジストからなるマスク３０１を形成する。ここで、マスク３０１は図３（ａ）の紙面の裏面に向かって伸びるように形成されており、図３（ａ）の紙面の裏面に向かって伸びる帯状の開口部３０１ａを有する。

次いで、図３（ｂ）の模式的拡大断面図に示すように、たとえば蒸着法等により、マスク３０１の開口部３０１ａを埋めるようにして厚膜金属層２３１を形成する。ここで、厚膜金属層２３１の厚さは５００ｎｍ以上とされる。また、厚膜金属層２３１はｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９とオーミック接触をとっている。

続いて、図３（ｃ）の模式的拡大断面図に示すように、マスク３０１をすべて除去することによって、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面の一部を外部に露出させる。

次に、図３（ｄ）の模式的拡大断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の露出面側から厚膜金属層２３１をマスクとしてｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９をエッチング等により除去することによって、図３（ｄ）の紙面の裏面に向かって伸びる帯状のリッジストライプ部２３０を形成する。

次に、図３（ｅ）の模式的拡大断面図に示すように、厚膜金属層２３１の表面およびリッジストライプ部２３０の側面を覆うようにして絶縁膜２２２が形成される。

次に、図３（ｆ）の模式的拡大断面図に示すように、絶縁膜２２２の表面を覆うようにしてたとえばレジストからなるマスク３０２を形成する。

続いて、図３（ｇ）の模式的拡大断面図に示すように、マスク３０２の上部の一部を除去することによって、厚膜金属層２３１の上部を覆う絶縁膜２２２を外部に露出させる。

その後、図３（ｈ）の模式的拡大断面図に示すように、外部に露出している絶縁膜２２２をエッチング等により除去することによって、厚膜金属層２３１の上部を外部に露出させる。

そして、図３（ｉ）の模式的拡大断面図に示すように、マスク３０２をすべて除去する。続いて、図３（ｊ）の模式的拡大断面図に示すように、マスク３０２の除去後の絶縁膜２２２の表面および厚膜金属層２３１の表面を覆うようにして金属膜２３２が形成される。

その後、基板２００の裏面にｎ側電極２２０を形成する。そして、ｎ側電極２２０の形成後の窒化物半導体層積層構造体を有するウエハを劈開することにより劈開面を共振器端面とするレーザバーを形成する。そして、レーザバーの光出射側の共振器端面に第１コート膜２５０と第２コート膜２６０とをこの順序で積層し、光出射側の共振器端面とは反対側の共振器端面に光反射用のコート膜を積層する。その後、レーザバーを複数のチップに分割することによって、図１に示す窒化物半導体レーザ素子が得られる。

このように本発明においては、リッジストライプ部２３０の形成用のマスクとして絶縁膜２２２とエッチングレートが異なる厚膜金属層２３１が用いられており、精密なエッチングを必要とすることなく窒化物半導体レーザ素子を製造することができるため、窒化物半導体レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。

また、本発明においては、リフトオフ法を用いて絶縁膜のエッチングを行なう必要がないため、絶縁膜がリフトオフされにくいことに起因する窒化物半導体レーザ素子の歩留まりの低下も抑制することができる。

したがって、本発明においては、リッジストライプ部を有する窒化物半導体レーザ素子を高い歩留まりで製造することができるのである。

ここで、本発明においては、厚膜金属層２３１は電解メッキ法により形成されることが好ましく、無電解メッキ法により形成されることがより好ましい。たとえば電解メッキおよび無電解メッキのようなウエットの成膜手法では５００ｎｍ以上の厚膜金属層２３１を形成することは蒸着法やスパッタリング法等のドライの成膜手法よりも工数が少なく容易となる傾向にあり、給電部の不良による歩留まりの低下を抑制し、厚膜金属層２３１の厚さのばらつきを低減する観点からは、厚膜金属層２３１は無電解メッキ法により形成されることがより好ましい。

（実施例１）
図１に示す構成の実施例１の窒化物半導体レーザ素子を作製した。実施例１の窒化物半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＮからなる基板２００上に、厚さ０．５μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体バッファ層２０１、厚さ２μｍのｎ型Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎからなるｎ型窒化物半導体下部クラッド層２０２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体ガイド層２０３、厚さ２０ｎｍのＧａＮからなる窒化物半導体下部隣接層２０４、窒化物半導体活性層２０５、厚さ５０ｎｍのＧａＮからなる窒化物半導体上部隣接層２０６、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなるｐ型窒化物半導体層２０７、厚さ０．６μｍのｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８および厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９が順次積層された構成の窒化物半導体層積層構造体を有している。なお、基板２００の裏面上にはｎ側電極２２０が形成されており、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面上には厚膜電極層２３１が形成されている。

また、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の両側はそれぞれ除去されることにより共振器長方向に伸びる凸状のリッジストライプ部２３０が形成されており、リッジストライプ部２３０の両側は絶縁膜２２２で埋められ、電流狭窄を実現している。ここで、リッジストライプ部２３０の幅は約１．６μｍとした。

また、絶縁膜２２２の表面上および厚膜金属層２３１の表面上には金属膜２３２が形成されている。

さらに、上記の窒化物半導体層積層構造体の光出射側の共振器端面には第１コート膜２５０と第２コート膜２６０とが形成されており、光出射側の共振器端面とは反対側の共振器端面にも光反射用のコート膜が形成されている。

なお、上記のｐ型の層には、ｐ型ドーパントとして、マグネシウムが１×１０¹⁹〜１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度で含有されている。たとえば、上記のｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９に含有されるｐ型ドーパントの濃度は代表的には４×１０¹⁹／ｃｍ³である。

また、上記の窒化物半導体活性層２０５は、アンドープのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ井戸層（厚さ：４ｎｍ）とアンドープのＧａＮ障壁層（厚さ：８ｎｍ）とが、井戸層、障壁層、井戸層、障壁層および井戸層の順で形成された多重量子井戸構造（井戸数３）となっている。なお、井戸層および障壁層はそれぞれ、たとえば、Ｉｎ_sＧａ_1-sＮ（０≦ｓ＜１）、Ａｌ_tＧａ_1-tＮ（０≦ｔ＜１）、Ｉｎ_uＧａ_vＡｌ_wＮ（０≦ｕ＜１、０≦ｖ＜１、０≦ｗ＜１、ｕ＋ｖ＋ｗ≠０）、ＧａＮ_1-xＡｓ_x（０＜ｘ＜１）またはＧａＮ_1-yＰ_y（０＜ｙ＜１）の組成式で表わされる窒化物半導体で形成することができるが、障壁層は井戸層よりもバンドギャップが大きくなるような組成とすることができる。また、窒化物半導体レーザ素子の発振閾値を引き下げる目的から井戸数が２〜４の多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とすることが好ましいが、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）を排除するものではないことは言うまでもない。ＳＱＷ構造の場合、本明細書で言うところの井戸層に挟まれる障壁層は存在しない。

以下、実施例１の窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一例について説明する。まず、ｎ型ＧａＮからなる基板２００上に、ｎ型ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体バッファ層２０１、ｎ型Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎからなるｎ型窒化物半導体下部クラッド層２０２、ｎ型ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体ガイド層２０３、ＧａＮからなる窒化物半導体下部隣接層２０４、窒化物半導体活性層２０５、ＧａＮからなる窒化物半導体上部隣接層２０６、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなるｐ型窒化物半導体層２０７、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９をＭＯＣＶＤ法によって順次結晶成長させる。

次に、図３（ａ）に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面の一部にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストからなる幅１．６μｍのマスク３０１を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、無電解メッキ法により、厚膜金属層２３１としてパラジウムを１μｍの厚さに形成する。続いて、図３（ｃ）に示すように、マスク３０１をすべて除去する。ここで、厚膜金属層２３１を構成するパラジウムはｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９とオーミック接触をとる材質である。

次に、図３（ｄ）に示すように、厚膜金属層２３１としてのパラジウムをマスクとしてＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)ドライエッチングによってｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９を除去してリッジストライプ部２３０を形成する。

次に、図３（ｅ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、パラジウムからなる厚膜金属層２３１の表面およびリッジストライプ部２３０の側面を覆うようにして二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２を形成する。

次に、図３（ｆ）に示すように、二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の表面を覆うようにレジストを塗布してマスク３０２を形成した後、図３（ｇ）に示すように、マスク３０２の上面の全面微弱露光によりマスク３０２の上部を除去することによって、パラジウムからなる厚膜金属層２３１の上部を覆う二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の一部を外部に露出させる。

その後、図３（ｈ）に示すように、外部に露出させた絶縁膜２２２をＢＨＦ（緩衝フッ酸）によりエッチングして除去することによって、パラジウムからなる厚膜金属層２３１の上部を外部に露出させる。

そして、図３（ｉ）に示すように、マスク３０２をすべて除去する。続いて、図３（ｊ）に示すように、マスク３０２の除去後の二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の表面およびパラジウムからなる厚膜金属層２３１の表面を覆うようにしてＡｕからなる金属膜２３２を形成する。

次に、基板２００の裏面を研削および研磨し、基板２００の厚さを１００μｍにした後に、ハフニウム、アルミニウム、モリブデン、白金および金の薄膜を順次積層してｎ側電極２２０を形成する。ｎ側電極２２０を構成する各薄膜は、電子ビーム（ＥＢ）真空蒸着法または高周波スパッタリング法等の方法により形成することができる。

その後、上記のｎ側電極２２０の形成後のウエハを劈開することにより劈開面を共振器端面とするレーザバーを形成する。そして、レーザバーの光出射側の共振器端面に第１コート膜２５０と第２コート膜２６０とをこの順序で積層し、光出射側の共振器端面とは反対側の共振器端面に光反射用のコート膜を積層する。その後、レーザバーを複数のチップに分割することによって、図１に示す実施例１の窒化物半導体レーザ素子が得られる。

実施例１の窒化物半導体レーザ素子の作製においては、リッジストライプ部２３０の形成用のマスクとしてパラジウムからなる厚膜金属層２３１を用いているため、歩留まり良く窒化物半導体レーザ素子を製造することができる。

（比較例１）
比較例１においては、リッジストライプ部の形成に誘電体からなるマスクを用い、頭出し法により絶縁膜のエッチングを行なうことを特徴としている。

まず、実施例１と同様にして、ｎ型ＧａＮからなる基板２００上に、ｎ型窒化物半導体バッファ層２０１、ｎ型窒化物半導体下部クラッド層２０２、ｎ型窒化物半導体ガイド層２０３、窒化物半導体下部隣接層２０４、窒化物半導体活性層２０５、窒化物半導体上部隣接層２０６、ｐ型窒化物半導体層２０７、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９をＭＯＣＶＤ法により順次積層する。

次に、図４（ａ）の模式的断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面上に誘電体からなるマスク３０３を形成する。続いて、図４（ｂ）の模式的断面図に示すように、マスク３０３の表面の一部にレジストからなるマスク３０４を形成する。

次に、図４（ｃ）の模式的断面図に示すように、レジストからなるマスク３０４をマスクとして、誘電体からなるマスク３０３の露出面をエッチングにより除去する。続いて、図４（ｄ）の模式的断面図に示すように、レジストからなるマスク３０４をすべて除去する。

次いで、図４（ｅ）の模式的断面図に示すように、誘電体からなるマスク３０３をマスクとして、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の露出面をエッチングにより除去してリッジストライプ部２３０を形成する。

続いて、図４（ｆ）の模式的断面図に示すように、誘電体からなるマスク３０３およびリッジストライプ部２３０の表面を覆うようにして二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２を形成する。

そして、図４（ｇ）の模式的断面図に示すように、二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の表面上にレジストを塗布してマスク３０５を形成する。次いで、図４（ｈ）の模式的断面図に示すように、マスク３０５の上部を除去して、誘電体からなるマスク３０３を被覆する二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の上部を露出させる。

続いて、図４（ｉ）の模式的断面図に示すように、マスク３０５から露出している誘電体からなるマスク３０３、二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の一部をエッチングにより除去する。

その後、図４（ｊ）の模式的断面図に示すように、マスク３０５をすべて除去する。そして、図４（ｋ）の模式的断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の上面および二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２の表面上にｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９とオーミック接触をとるｐ側電極３０６を形成し、ｐ側電極３０６の表面上にＡｕからなる金属膜３０７を形成する。

その後は実施例１と同様にしてレーザバーを作製し、そのレーザバーを複数のチップに分割することによって、比較例１の窒化物半導体レーザ素子が得られる。

しかしながら、この頭出し法を用いた比較例１においては、図４（ｉ）に示す工程でエッチングレートが似通った絶縁膜２２２と誘電体からなるマスク３０３とを精密にエッチングすることが困難であったため、図５の模式的断面図に示すように、絶縁膜２２２がエッチングされすぎてｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８の表面が露出した構造を有する窒化物半導体レーザ素子の不良品が得られることが多く、実施例１の場合よりも窒化物半導体レーザ素子の歩留まりが悪化した。

（比較例２）
比較例２においては、リッジストライプ部の形成にレジストからなるマスクを用い、リフトオフ法により絶縁膜のエッチングを行なうことを特徴としている。

次に、図６（ａ）の模式的断面図に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面上にｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９とオーミック接触をとるｐ側電極３０８を形成する。続いて、図６（ｂ）の模式的断面図に示すように、ｐ側電極３０８の表面の一部にレジストからなるマスク３０９を形成する。

次いで、図６（ｃ）の模式的断面図に示すように、レジストからなるマスク３０９をマスクとしてｐ側電極３０８の露出面をエッチングにより除去してｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の表面を露出させる。

その後、図６（ｄ）の模式的断面図に示すように、ｐ側電極３０８とレジストからなるマスク３０９との積層体をマスクとして、ｐ型窒化物半導体上部クラッド層２０８およびｐ型窒化物半導体コンタクト層２０９の露出面を除去することによって、リッジストライプ部２３０を形成する。

そして、図６（ｅ）の模式的断面図に示すように、レジストからなるマスク３０９およびリッジストライプ部２３０の表面を覆うようにして二酸化ケイ素からなる絶縁膜２２２を形成する。

続いて、図６（ｆ）の模式的断面図に示すように、リフトオフ法により、レジストからなるマスク３０９およびその上部の絶縁膜２２２のエッチングを行なうことによって、ｐ側電極３０８の表面を露出させる。

そして、図６（ｇ）の模式的断面図に示すように、ｐ側電極３０８のおよび絶縁膜２２２の表面を被覆するようにしてＡｕからなる金属膜３１０を形成する。

その後は実施例１と同様にしてレーザバーを作製し、そのレーザバーを複数のチップに分割することによって、比較例２の窒化物半導体レーザ素子が得られる。

しかしながら、このリフトオフ法を用いた比較例２においては、図６（ｆ）に示す工程でリフトオフ法による絶縁膜２２２のエッチングが困難であったため、図７の模式的断面図に示すように、絶縁膜２２２の一部がリフトオフされずに残った構造を有する窒化物半導体レーザ素子の不良品が得られることが多く、実施例１の場合よりも窒化物半導体レーザ素子の歩留まりが悪化した。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、リッジストライプ部を有するリッジ導波路型の窒化物半導体レーザ素子およびその製造に好適に利用することができる。

本発明の窒化物半導体レーザ素子の一例の一部の模式的な斜視透視図である。図１に示す構成の窒化物半導体レーザ素子のリッジストライプ部近傍の模式的な拡大断面図である。図１に示す構成の窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一部の一例を図解する模式的な拡大断面図である。比較例１における窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一部を図解する模式的な拡大断面図である。比較例１において製造される窒化物半導体レーザ素子の不良品の一例のリッジストライプ部近傍の模式的な拡大断面図である。比較例２における窒化物半導体レーザ素子の製造工程の一部を図解する模式的な拡大断面図である。比較例２において製造される窒化物半導体レーザ素子の不良品の一例のリッジストライプ部近傍の模式的な拡大断面図である。

符号の説明

２００基板、２０１ｎ型窒化物半導体バッファ層、２０２ｎ型窒化物半導体下部クラッド層、２０３ｎ型窒化物半導体ガイド層、２０４窒化物半導体下部隣接層、２０５窒化物半導体活性層、２０６窒化物半導体上部隣接層、２０７ｐ型窒化物半導体層、２０８ｐ型窒化物半導体上部クラッド層、２０９ｐ型窒化物半導体コンタクト層、２２０ｎ側電極、２２２絶縁膜、２３０リッジストライプ部、２３１厚膜金属層、２３２，３０７，３１０金属膜、２５０第１コート膜、２６０第２コート膜、３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０９マスク、３０１ａ開口部、３０６，３０８ｐ側電極。

Claims

リッジストライプ部を有する窒化物半導体レーザ素子であって、前記リッジストライプ部の上面上に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層が形成されていることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層が前記リッジストライプ部の上面を構成する窒化物半導体層と接して形成されてい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。
前記厚膜金属層がパラジウムまたはニッケルを主成分とすることを特徴とする、請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層と前記リッジストライプ部の上面を構成する窒化物半導体層との間に前記厚膜金属層よりも薄い第１の薄膜層が形成されてい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。
前記第１の薄膜層がパラジウムまたはニッケルを主成分とすることを特徴とする、請求項４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層が、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金またはニッケルを主成分とすることを特徴とする、請求項４または５に記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層と前記第１の薄膜層との間に第２の薄膜層が形成されており、前記第２の薄膜層がモリブデン、タングステン、タンタル、チタン、ニッケル、ロジウム、プラチナ、窒化チタンまたは窒化タンタルを主成分とすることを特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層の上方に金、銀または銅を主成分とする金属膜が形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記厚膜金属層の厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
基板上に窒化物半導体層を順次積層することによって窒化物半導体層積層構造体を形成する工程と、前記窒化物半導体層積層構造体の上面の一部に厚さ５００ｎｍ以上の厚膜金属層を形成する工程と、前記厚膜金属層の形成後に前記厚膜金属層をマスクとして前記窒化物半導体層積層構造体の少なくとも一部を除去することにより窒化物半導体層積層構造体の上面の一部にリッジストライプ部を形成する工程と、を含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
前記厚膜金属層を電解メッキ法により形成することを特徴とする、請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
前記厚膜金属層を無電解メッキ法により形成することを特徴とする、請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。