JP2009277844A - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力を緩和する。
【解決手段】ＧａＮ系半導体基板１０上に配置され、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６と、活性層１８と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と、電子ブロック層２０と、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６と、ｐ型ＧａＮ系クラッド層のすべてまたは一部を除去し、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６若しくはｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部若しくは全部を除去して形成した第２段差領域とを備え、第１段差領域によって、電流狭窄構造を形成するとともに、第２段差領域の一部によって、活性層１８をほぼ中心としてレーザ共振器を形成する窒化物半導体レーザ素子２５。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力を緩和した窒化物半導体レーザ素子に関する。

ＩＩＩ族窒化物半導体とは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体においてＶ族元素として窒素を用いた半導体である。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）が代表例である。一般には、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができ、窒化インジウム系半導体またはＧａＮ系半導体と呼ばれる。

ｃ面を主面とするＧａＮ系半導体基板上にＩＩＩ族窒化物半導体を有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）によって成長させる窒化物半導体の製造方法が知られている。この方法を適用することにより、ｎ型層およびｐ型層を有するＧａＮ系半導体積層構造を形成することができ、この積層構造を利用した発光デバイスを作製できる。

青色や緑色といった青紫波長のレーザ光源は、ＤＶＤに代表される光ディスクへの高密度記録、画像処理、医療機器、計測機器などの分野で活用されるようになってきている。このような短波長レーザ光源は、例えば、ＧａＮ系半導体を用いたレーザダイオードで構成されている。

ＧａＮ系半導体レーザ素子は、ｃ面を主面とするＧａＮ系半導体基板上に、ＩＩＩ族窒化物半導体をＭＯＣＶＤ法によって成長させて製造される。より具体的には、従来の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板上に、ＭＯＣＶＤ法によって、例えば、ＡｌＧａＮ単膜、もしくは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子構造よりなるｎ型クラッド層、ＩｎＧａＮ（もしくはＧａＮ）よりなるｎ型 ガイド層、ＩｎＧａＮよりなる活性層（発光層）、ＩｎＧａＮ（もしくは、ＧａＮ）よりなるｐ型ガイド層、ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層、ＡｌＧａＮ単膜もしくは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの超格子構造よりなるｐ型クラッド層、ＡｌＩｎＧａＮ層などよりなるｐ型コンタクト層が順に成長され、これらの半導体層からなる半導体積層構造が形成される。活性層では、ｎ型層から注入される電子とｐ型層から注入される正孔との再結合による発光が生じる。その光は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の間に閉じ込められ、半導体積層構造の積層方向と垂直な方向に伝搬する。その伝搬方向の両端に共振器端面が形成されており、この一対の共振器端面間で、誘導放出を繰り返しながら光が共振増幅され、その一部がレーザ光として共振器端面から出射される（例えば、特許文献１、非特許文献１および２参照。）。

活性層として、井戸層（ウェル層）をウェル層よりもバンドギャップの大きなバリア層（障壁層）でサンドイッチ状に複数層挟んだ多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）構造が採用可能である（例えば、特許文献２参照。）。

一般に、ＩｎＧａＮ・ＧａＮ・ＡｌＧａＮは格子定数が違うため、各層を積層することにより、応力が発生する。

窒化物レーザでは、クラッド層としてＡｌＧａＮを使う他、ｎ層からの電子をブロックする目的で、高Ａｌ組成のｐ型ＡｌＧａＮ層も使われる。このＡｌＧａＮ層とＧａＮ層の界面には、格子不整合による応力が発生している。この結果、窒化物半導体レーザ素子の電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力が発生している。

特に、ストライプ領域は、それ以外の領域に対して、凸構造となっているため、ストライプ側面とエッチンングされた底面の交わる領域（ストライプの段差角部）には大きな応力が発生していると考えられる。この応力がきっかけとなって、素子駆動中に欠陥が発生し、素子の信頼性を低下させる。
特開平１０−２８４８０２号公報 特開２００４−５５７１９号公報 ティー・タケウチ（T. Takeuchi）、他著、"ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、第３９巻（Jap. J. Appl. Phys. 39）"、２０００年、ｐ.４１３−４１６ エイ・チャクラボルティ（A. Chakraborty）、他著、"ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、第４４巻（Jap. J. Appl. Phys. 44）"、 ２００５年、Ｌ１７３

本発明者は、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力を緩和させる目的で、ストライプ状の凸部の他に、この領域を含んだそれよりも広い幅のストライプ状の段差を設けることが、有効であることを見出した。すなわち、本発明者は、チップ上に、Ａｌを含むＧａＮ系半導体層を除去した部分を、共振器に対して、平行に作成することにより、窒化物半導体レーザ素子のストライプの段差角部に集中する応力を緩和することができることを見出した。

本発明の目的は、電流狭窄・光閉じ込め用のレーザストライプの段差角部に集中する応力を緩和し、素子の信頼性が向上した窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、ＧａＮ系半導体基板と、前記ＧａＮ系半導体基板上に配置され、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系クラッド層と、前記ＧａＮ系クラッド層上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層と、前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層と、前記ｐ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された電子ブロック層と、前記電子ブロック層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層と、前記ｐ型ＧａＮ系クラッド層のすべてまたは一部を除去し、前記ｐ型ＧａＮ系ガイド層上にレーザストライプを形成する第１段差領域と、前記レーザストライプの延伸方向と平行方向に、前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層を除去して形成した第２段差領域とを備え、前記第１段差領域によって、電流狭窄構造を形成するとともに、前記第２段差領域の一部によって、前記活性層をほぼ中心としてレーザ共振器を形成する窒化物半導体レーザ素子が提供される。

本発明によれば、ストライプ状の段差を２段階にすることで、電流狭窄・光閉じ込め用のレーザストライプの段差角部に集中する応力を緩和させ、素子の信頼性が向上した窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

[第１の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５であって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を除去して形成した第２段差領域とを備える模式的鳥瞰構造は、図１に示すように表表される。

また、別の構造例であって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部若しくは全部を除去して形成した第２段差領域とを備える模式的鳥瞰構造は、図２に示すように表表される。

本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５は、図１の鳥瞰図に模式的に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０上に配置され、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系バッファ層１２と、ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２上に配置され、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系クラッド層１４と、ＧａＮ系クラッド層１４上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層１６と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６上に配置された活性層１８と、活性層１８上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上に配置された電子ブロック層２０と、記電子ブロック層２０上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層２６と、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６のすべてまたは一部を除去し、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を除去して形成した第２段差領域とを備える。

なお、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４およびｐ型ＧａＮ系クラッド層２６には、アルミニウム（Ａｌ）が含まれていてもよい。

第１段差領域によって、電流狭窄構造を形成されるとともに、第２段差領域の一部によって、活性層１８をほぼ中心としてレーザ共振器が形成される。レーザ共振器は、第１段差領域の下側に形成されるためである。

さらに、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５は、図２の鳥瞰図に模式的に示すように、第２段差領域は、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部若しくは全部を除去して形成されていてもよい。

また、図１および図２において、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４上に配置される絶縁膜２４は、素子構造を明確に示すために、図示を省略している。また、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２、活性層１８およびｎ型ＧａＮ系ガイド層１６の側壁部に配置される絶縁膜２４も同様に、図示を省略している。

第１段差領域において、第１段差領域の高さは、第２段差領域の高さよりも小さいことが、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプ段差角部（第１段差領域）に集中する応力を緩和し、素子の信頼性を向上する上で有効である。

第１段差領域において、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さは、第２段差領域において、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さよりも十分に小さいことが、第１段差領域に集中する応力を緩和し、素子の信頼性を向上する上で有効である。

活性層１８は、バリア層として、Ｉｎ_zＧａ_1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎ_uＧａ_1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）のＭＱＷ構造を備えていてもよい。

ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を備えていてもよい。

ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６は、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦x，０≦y，x＋y≦１）で構成されていてもよい。

電子ブロック層２０は、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層(０＜ｙ≦１) で構成されていてもよい。

活性層１８を構成するＭＱＷ構造のペア数は３以下であることが注入された電子−正孔の再結合効率を高める上で望ましい。

ｐ型クラッド層２６はパターニングされてエッチングにより除去され、図１および図２に示すように、パターニングされたｐ型クラッド層２６の一部は、レーザストライプ８０の延伸方向に沿って、ストライプ状に配置される。さらにｐ型クラッド層２６上には、レーザストライプ８０の延伸方向に沿って、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８が配置される。

また、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の平坦部および側壁部上およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の側壁部上に配置された絶縁膜２４を備える。絶縁膜２４は、ストライプ状に配置されたｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の上面において窓開けされている。この窓開けされた開口部において、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８は、ｐ側オーミック電極３０と接触している。

ｐ側オーミック電極３０は、ストライプ状に配置されたｐ型クラッド層２６およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８の側壁部を絶縁膜２４を介して被覆しており、レーザストライプ８０の延伸方向に沿って、ストライプ状に配置されている。

絶縁膜２４上およびレーザストライプ８０の延伸方向に沿って、ストライプ状に配置されるｐ側オーミック電極３０上にはｐ側電極３２が配置され、ｐ側電極３２が配置される面と対向する裏面側のＧａＮ系半導体基板１０上には、ｎ側電極４０が配置される。

（応力）
―弾性定数―
例えば、Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層のａ軸方向の格子定数は、ＧａＮのａ軸方向の格子定数３．１８９２よりも０．２５％ほど小さいため、Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層には、成長中に引張り応力が働く。弾性体に力（単位面積当たりの力＝応力）を加わると、弾性体は歪む。このときの応力と歪みとの関係を与えるのが、弾性定数、或いは弾性スティフネス定数である。弾性体が三次元構造であると、この弾性定数は、テンソル量として取り扱う必要がある。ここで、Ｔ_ij，ｃ_ijkl，ｅ_klをそれぞれ応力（Ｐａ）、歪み、弾性定数（Ｐａ）とすると、次式の関係が成立する。

Ｔ_ij＝ｃ_ijkl・ｅ_kl (１)
i,j,k,lは、直角座標系では、１，２，３，４で表記できる。例えば、六方晶系では、ｃ₁₁，ｃ₁₂，ｃ₃₃，ｃ₄₄で、表記することができる。

―ヤング率―
ヤング率は、弾性定数を簡単に１次元で考えたものである。長さｌの弾性体を長さ方向に力Ｆを加えたときに、その長さがΔｌだけ伸びたとする。このとき、その断面積をＳとすると、応力は、Ｆ／Ｓ、歪みは、Δｌ／ｌであることから、次式が成立する。

Ｆ／Ｓ＝χ・（Δｌ／ｌ） （２）
このとき、比例定数χが、ヤング率（Ｐａ）で定義される。このヤング率は、結晶の対称性を考慮して計算すると、弾性定数ｃ_ijklを用いて表すことができる。

―ポアソン比―
弾性体に一次元方向、例えば、長さ方向に応力が加わったとき、それと直角な方向にも変形する。例えば、引張り応力、或いは圧縮応力が加わると、それと直角な方向に、それぞれ、縮み、或いは膨張する。長さがΔｌだけ伸びたとき、幅がｗからΔｗだけ垂直方向に縮んだとき、ポアソン比σを（単位、無次元）は、次式で定義される。

σ＝（Δｗ／ｗ）／（Δｌ／ｌ） （３）
このポアソン比も、ヤング率と同様に、結晶の対称性を考慮して計算すると、弾性定数ｃ_ijklを用いて表すことができる。

（ｎ型ＧａＮ系バッファ層）
ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２は、例えばｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約２０００ｎｍ程度以下である。

（ｎ型ＧａＮ系クラッド層）
ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、例えばｎ型不純物としてＳｉがドープされたＡｌ_wＧａ_1-wＮ層（０≦ｗ≦１）で形成される。Ａｌの組成比ｗは、約０．０６程度であり、厚さは、例えば、約１３００ｎｍ程度である。具体的には、Ａｌ_0.06Ｇａ_0.94Ｎ層の単層を約１３００ｎｍ程度形成してもよい。ここで、Ａｌ_0.06Ｇａ_0.94Ｎ層の単層のヤング率は、例えば、約１５９．５ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

なお、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は超格子構造を備えていてもよい。例えば、厚さ約２．５ｎｍ程度のＧａＮ層と、厚さ約２．５ｎｍ程度のＡｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層からなるＧａＮ層／Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層のペアを約２６０ペア数程度繰り返して、約１３００ｎｍ程度の超格子構造を形成してもよい。ここで、超格子構造を構成するＧａＮ層のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度であり、Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層のヤング率は、例えば、約１６９ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（ｎ型ＧａＮ系ガイド層）
ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６は、例えばｎ型不純物としてＳｉがドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約７０ｎｍ程度である。ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップは小さい。ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度であり、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（活性層）
活性層１８は、バリア層として、Ｉｎ_zＧａ_1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎ_uＧａ_1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）を有するＭＱＷ構造からなる。バリア層を形成するＩｎ_zＧａ_1-zＮ層（０≦ｚ＜１）のＩｎの組成比ｚは、例えば約０．０１程度であり、厚さは、例えば約約７〜１８ｎｍ程度、望ましくは、約１６．５ｎｍ程度である。、一方ウェル層を形成するＩｎ_uＧａ_1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）のＩｎの組成比ｕは、例えば約０．０７程度であり、厚さは、例えば約約２〜３ｎｍ程度、望ましくは、約２．８ｎｍ程度である。ｐ型活性層１８を構成するＭＱＷ構造のペア数は３以下であることがキャリアの閉じ込め効果を高める上では有効である。ｐ型不純物としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）がドープされている。バリア層およびウェル層のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（ｐ型ＧａＮ系ガイド層）
ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２は、例えばｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＧａＮ層で形成され、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜１０８ｎｍ程度である。厚さ１０８ｎｍのｐ型ＧａＮ系ガイド層２２のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。なお、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２は、光ガイド層としての効果を備えていれば良く、ｐ型ＧａＮ系層の代わりに、例えば、アンドープのＩｎ_βＧａ_1-βＮ層（０≦β＜１）として形成しても良い。この場合、Ｉｎの組成比βは、例えば約０．０２程度であり、同様に、厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜１０８ｎｍ程度である。なお、通常、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２の厚さとｎ型ＧａＮ系ガイド層１６の厚さは等しい。このように設定することによって、出力端面から出力されるレーザ光のファーフィールドパターン（ＦＦＰ：Far-field Pattern）を良好にすることができる。

（電子ブロック層）
電子ブロック層２０は、例えばｐ型不純物としてＭｇがドープされたＡｌ_vＧａ_1-vＮ層(０＜ｖ≦１)により形成することができる。厚さは、例えば、約３ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、望ましくは、約７ｎｍ〜１４ｎｍ程度である。Ａｌの組成比ｖは、一定値、例えば約０．２５程度である。電子ブロック層２０のヤング率は、例えば、約１９０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（応力緩和層）
電子ブロック層２０とｐ型ＧａＮ系クラッド層との間には、応力緩和層を備えていてもよい。応力緩和層には、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされたＩｎ_vＧａ_1-vＮ層（０≦ｖ≦１）により形成することができる。応力緩和層の厚さは、例えば、約３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。望ましいＩｎの組成比ｖは、例えば約０．０２程度である。なお、応力緩和層は、ｖ＝０の場合に相当するｐ型ＧａＮ層であってもよい。電子ブロック層２０とｐ型ＧａＮ系ガイド層２２との間の界面に発生するＧａＡｌＮ／ＧａＮの格子定数不整合に伴う応力を応力緩和層を形成することによって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２と応力緩和層の両側に分散することができる。

（ｐ型クラッド層）
ｐ型クラッド層２６は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされ、バリア層としてＡｌ_wＧａ_1-wＮ層（０≦ｗ≦１）、ウェル層としてＧａＮ層を有するＭＱＷ構造からなる。バリア層を形成するＡｌ_wＧａ_1-wＮ層（０≦ｗ≦１）のＡｌの組成比ｗは、例えば約０．１２程度である。ｐ型クラッド層２６を構成するＭＱＷ構造のペア数は例えば、約９０程度であることが結晶性の向上の点で望ましい。具体的には、例えば、厚さ約２．５ｎｍ程度のＧａＮ層と、厚さ約２．５ｎｍ程度のＡｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層からなるＧａＮ層／Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層のペアを約９０ペア数程度繰り返して、約４５０ｎｍ程度のＭＱＷ構造を形成してもよい。ここで、ＭＱＷ構造を構成するＧａＮ層のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度であり、Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ層のヤング率は、例えば、約１６９ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（ｐ型ＧａＮ系コンタクト層）
ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８は、例えば、ｐ型不純物としてＭｇがドープされたＧａＮ層で形成され、厚さは、例えば、約６０ｎｍ程度である。ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８のヤング率は、例えば、約１５０ＧＰａ程度、ポアソン比は、例えば、約０．３８程度である。

（絶縁膜）
絶縁膜２４は、例えば、ＺｒＯ₂で形成され、厚さは、例えば約２００ｎｍ程度である。

絶縁膜２４としては、他には、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_α(０＜α＜１)若しくはこれらの積層膜などを適用することができる。

（電極構造）
また、ｐ側オーミック電極３０は、ｐ型コンタクトメタルとも呼ばれ、例えば、Ｐｄ／Ａｕで形成される。Ｐｄ／Ａｕの厚さは、例えば約１０ｎｍ／５０ｎｍ程度である。

また、ｐ側電極３２は、ｐ型パッドメタルとも呼ばれ、例えば、Ｔｉ／Ａｕで形成される。Ｔｉ／Ａｕの厚さは、例えば約５０ｎｍ／５００ｎｍ程度である。

また、ｎ側電極４０は、例えば、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ若しくはＡｌ／Ｔｉ／Ａｕなどで形成される。Ａｌ／Ｐｔ（Ｔｉ）／Ａｕの厚さは、例えば、約１００ｎｍ／１０ｎｍ／２００ｎｍ程度である。

（応力の解析結果）
第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプの幅をＬ、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ２として、第２段差領域の段差深さＢ１をｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の上面近傍に設定した模式的断面構造は、図３に示すように表される。

同様に、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ２として、第２段差領域の段差深さＢ２をｎ型ＧａＮ系バッファ層１２の上面近傍に設定した模式的断面構造は、図４に示すように表される。

同様に、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ１（＞Ａ２）として、第２段差領域の段差深さＢ１をｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の上面近傍に設定した模式的断面構造は、図５に示すように表される。

同様に、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ１（＞Ａ２）として、第２段差領域の段差深さＢ２をｎ型ＧａＮ系バッファ層１２の上面近傍に設定した模式的断面構造は、図６に示すように表される。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力の解析に適用する構造を図８に示す。すなわち、図８（ａ）は、図３に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約２０００ｎｍ程度、Ｂ１＝約１９１ｎｍ程度の場合、図８（ｂ）は、図４に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約２０００ｎｍ程度、Ｂ２＝約１４９１ｎｍ程度の場合、図８（ｃ）は、図５に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約４０００ｎｍ程度、Ｂ１＝約１９１ｎｍ程度の場合、図８（ｄ）は、図６に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約４０００ｎｍ程度、Ｂ２＝約１４９１ｎｍ程度の場合をそれぞれ示している。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のレーザストライプ８０の第１段差領域の段差角部に集中する応力の解析結果は、図７に示すように表される。すなわち、図７（ａ）は、図３に対応する場合、図７（ｂ）は、図４に対応する場合、図７（ｃ）は、図５に対応する場合、図７（ｄ）は、図６に対応する場合に該当している。図７に示すように、応力の解析結果によると、図７（ａ）の構造では、１．９６０６ＧＰａであるのに対して、図７（ｂ）の構造では、０．２９１２７ＧＰａと大幅に減少した結果が得られている。図７（ｃ）の構造では、１．９０１５ＧＰａであるのに対して、図７（ｄ）の構造では、０．８５０９２ＧＰａに減少した結果が得られている。図７（ａ）と図７（ｂ）の比較、および図７（ｃ）と図７（ｄ）の比較結果より明らかなように、第２段差部の深さＢが深い（Ｂ２＞Ｂ１）方が、第１段差領域の段差角部に集中する応力の低減交果が見られる。また、図７（ｂ）と図７（ｄ）の比較結果より明らかなように、第１段差領域において、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さＡが小さい（Ａ２＜Ａ１）方が、第１段差領域の段差角部に集中する応力の低減交果が見られる。逆に、凸部全体として、面内収縮するため、活性層１８への圧縮応力が大きくなる。

また、第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５の構造上第１段差領域において、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さＡは、第２段差領域において、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さＣ（図示省略）よりも十分に小さい。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、第２段差領域の段差角部に集中する応力の解析結果は、図９に示すように表される。すなわち、図９（ａ）は、図３に対応する場合、図９（ｂ）は、図４に対応する場合、図９（ｃ）は、図５に対応する場合、図９（ｄ）は、図６に対応する場合をそれぞれ示している。

図９に示すように、応力の解析結果によると、第２段差領域の段差角部の内側／外側で、図９（ａ）の構造では、０．０３５０８７ＧＰａ／０．０１０１２９ＧＰａであるのに対して、図９（ｂ）の構造では、４．５６８３ＧＰａ／３．１５９８ＧＰａと大幅に増大した結果が得られている。図９（ｃ）の構造でも、０．０３９１９ＧＰａ／０．００８５４７７ＧＰａであるのに対して、図９（ｄ）の構造では、５．２８３２ＧＰａ／３．６６００ＧＰａと大幅に増大した結果が得られている。図９（ａ）と図９（ｂ）の比較、および図９（ｃ）と図９（ｄ）の比較結果より明らかなように、第２段差領域の段差深さＢを、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４までエッチングした場合（Ｂ＝Ｂ２）、第１段差領域の角部への応力が小さくなる分、第２段差領域の角部への応力は大きくなる。すなわち第１段差領域の角部よりも第２段差領域の角部に応力が集中する。しかも、凸部よりも上のＡｌＧａＮ膜厚が大きいことなどから、第１段差領域の角部への応力よりも、第２段差領域の角部への応力は大きくなる。

（比較例）
本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面構造図であって、レーザストライプが１段の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ１＝約２８５ｎｍ程度で、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６の途中まで形成された構造例は、図１０に示すように表される。

同様に、レーザストライプが１段の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ２＝約５１７ｎｍ程度で、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０の途中まで形成された構造例は、図１１に示すように表される。

同様に、レーザストライプが１段の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ３＝約５２４ｎｍ程度で、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０の下部近傍まで形成された構造例は、図１２に示すように表される。

同様に、レーザストライプが１段の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ４＝約６００ｎｍ程度で、ｐ型ＧａＮガイド層２２の下部近傍まで形成された構造例は、図１３に示すように表される。。

比較例に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力の解析結果は、図１４に示すように表される。すなわち、図１４（ａ）は、図１０に対応する場合、図１４（ｂ）は、図１１に対応する場合、図１４（ｃ）は、図１２に対応する場合、図１４（ｄ）は、図１３に対応する場合にそれぞれに該当している。図１４に示すように、応力の解析結果によると、図１４（ａ）の構造では、２．５７１９ＧＰａであるのに対して、図１４（ｂ）の構造では、４．５６４ＧＰａと大幅に増加した結果が得られている。図１４（ｃ）の構造では、２．１７５６ＧＰａであるのに対して、図１４（ｄ）の構造では、１．８３９４ＧＰａに減少した結果が得られている。図１４（ａ）〜図１４（ｄ）の比較結果より明らかなように、段差部の深さＤ２＝約５１７ｎｍ程度で、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０の途中まで形成された構造例が最も応力が高い。段差深さＤがｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０よりも深い場合には、図１４（ｃ）と図１４（ｄ）の比較結果より明らかなように、段差部の深さＤが深い（Ｄ４＞Ｄ３）方が、段差角部に集中する応力の低減交果が見られる。

（製造方法）
本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程は、図１５乃至図２３に示すように表される。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去して形成した第２段差領域とのＳＥＭ写真は、図２４（ａ）に示すように表され、第２段差領域の拡大されたＳＥＭ写真は、図２４（ｂ）に示すように表される。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプ８０の凸部のＳＥＭ写真は、図２５（ａ）に示すように表され、図２５（ａ）の拡大写真は、図２５（ｂ）に示すように表される。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、ＧａＮ系半導体基板１０を準備する工程と、ＧａＮ系半導体基板１０上に、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を形成する工程と、ＧａＮ系クラッド層１４上に、ｎ型不純物がドープされ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を形成する工程と、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６上に活性層１８を形成する工程と、活性層１８上に、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層２２を形成する工程と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上に電子ブロック層２０を形成する工程と、電子ブロック層２０上に、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層２６を形成する工程と、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成するために、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６のすべてまたは一部を除去して第１段差領域を形成する工程と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を除去して第２段差領域を形成する工程とを有する。

第１段差領域によって、電流狭窄構造が形成されるとともに、第２段差領域の一部によって、活性層１８をほぼ中心としてレーザ共振器が形成されている。

第２段差領域を形成する工程は、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部若しくは全部を除去する工程を有していてもよい。

活性層１８には、バリア層として、Ｉｎ_zＧａ_1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎ_uＧａ_1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）のＭＱＷ構造を形成してもよい。

ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４には、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を形成してもよい。

ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６には、Ａｌ_XＩｎ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）層を形成してもよい。

前記電子ブロック層２０とｐ型ＧａＮ系クラッド層２６との間の電子ブロック層２０上に応力緩和層を形成する工程を有していてもよい。

応力緩和層には、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ層（０≦ｘ≦１）を形成してもよい。

電子ブロック層には、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層(０＜ｙ≦１)を形成してもよい。

第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、さらに、半導体ウェハにおいて、窒化物半導体レーザ素子のチップを複数個並列に、レーザストライプ８０の延伸方向に垂直な方向に、アレイ状に配列する工程と、窒化物半導体レーザ素子のレーザストライプ８０の端面を劈開する工程とを有する。

また、劈開面には、保護膜を形成する工程を有していてもよい。

例えば、保護膜は、スパッタリングにより形成される。なお、保護膜の形成工程は、スパッタリングに限るものではなく、ＣＶＤ法、真空蒸着法、原子層エピタキシャル成長（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法、分子層エピタキシャル成長（ＭＬＥ：Molecular Layer Epitaxy）法、イオンビームスパッタリング法などを適用することもできる。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明する。

（ａ）まず、図１５に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０を準備する。ＧａＮ系半導体基板１０の厚さは、例えば、３００μｍ程度である。面方位は、ｃ面、ｃ面以外、すなわち、ａ面、ｍ面等の非極性（ノンポーラ）面、または半極性（セミポーラ）面を主面とする。非極性面または半極性面を主面とするＧａＮ系半導体基板１０によってｐ型層およびｎ型層を有する発光デバイスを作製すると、強い偏光状態の発光が可能である。

（ｂ）次に、図１５に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０上に、ｎ型ＧａＮ系バッファ層１２、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６、活性層１８、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２、電子ブロック層２０、ｐ型クラッド層２６およびｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８を、順次形成する。これらの層の形成方法としては、ＭＯＣＶＤ法を適用することができる。あるいは、ＡＬＤ法、ＭＢＥ法、ＭＬＥ法、スパッタリング法なども適用することもできる。

（ｃ）次に、図１６に示すように、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８上にレジスト層２９を塗布後、リソグラフィーとパターニングする。

（ｄ）次に、図１７に示すように、レジスト層２９をマスクとして、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８、およびｐ型クラッド層２６の一部若しくはすべてをエッチングにより除去することによって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成するための第１段差領域を形成する。エッチングの条件としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）或いはＲＩＥとウエットエッチングを組み合わせてもよい。このようなエッチングにより、図４に示すように、電流狭窄構造を有するレーザストライプ８０を形成することができる。エッチングの深さは、例えば、約０．５〜１．０μｍ程度である。上記の例では、例えば、Ｄ＝約７８ｎｍ程度である。

（ｅ）次に、図１８に示すように、半導体ウェハ全面に、絶縁膜３４を形成後、第２段差領域の形成予定領域上の絶縁膜３４をフォトリソグラフィーとエッチング工程により、除去する。

（ｆ）次に、図１９に示すように、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２、活性層１８、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６、よびｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部をエッチングにより除去して、第２段差領域を形成する。

（ｇ）次に、図２０に示すように、半導体ウェハ全面に、絶縁膜２４を形成する。

（ｈ）次に、図２１に示すように、絶縁膜２４のリフトオフによって、レジスト層２９およびレジスト層２９上に形成された絶縁膜２４を除去して、ｐ型ＧａＮ系コンタクト層２８に対する窓開けを行う。

（ｉ）次に、図２２に示すように、半導体ウェハ全面に、ｐ側オーミック電極３０を形成後パターニングする。ｐ側オーミック電極３０の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法などを適用することができる。

（ｊ）次に、図２３に示すように、半導体ウェハ全面に、ｐ側電極３２を形成後パターニングする。ｐ側電極３２の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法などを適用することができる。

図２３に示す例では、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の途中までをエッチングにより除去されている例が示されているが、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４は、完全にエッチングにより除去されていてもよい。第２段差領域のエッチング深さＢは、例えば、約１３０ｎｍ
〜１５４５ｎｍ程度である。

（ｋ）次に、ＧａＮ系半導体基板１０の裏面を研磨して、ＧａＮ系半導体基板１０を薄層化し、例えば、厚さ、約１００μｍ程度以下にする。

（ｌ）次に、レーザストライプ８０の延伸方向と垂直な方向にスクライブを入れ、ブレークを行うことにより、容易に安定した劈開面を形成する。

（ｍ）次に、劈開により形成された端面ミラー面に対して、保護膜を形成する。一方の保護膜は、レーザ光の出射面の保護膜であり、例えば、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)膜などである。ここで、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)は、ＡｌＮのストイキオメトリ制御からずれている組成比の場合を示す。他方の保護膜は、後端面保護膜であり、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜を形成してもよい。ＤＢＲ膜は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)のいずれか若しくはこれらの膜を含む多層膜によって形成されていてもよい。

また、ＤＢＲ膜は、高光反射特性を有し、例えば、ＺｒＯ₂膜とＳｉＯ₂膜からなる積層構造を備えていてもよい。ＺｒＯ₂膜の厚さｄ１およびＳｉＯ₂膜の厚さｄ２は、ｄ１＝λ／４ｎ₁、ｄ２＝λ／４ｎ₂となるように形成する。ここで、ｎ₁はＺｒＯ₂膜の屈折率２．１２であり、ｎ₂はＳｉＯ₂膜の屈折率１．４６である。例えば、λ＝４０５ｎｍに対して、ｄ１は、約４８ｎｍ程度であり、ｄ２は、約６９ｎｍ程度である。

（ｎ）次に、チップ化して、本実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５を完成する。

本発明によれば、ストライプ状の段差を２段階にすることで、電流狭窄・光閉じ込め用のレーザストライプの段差角部に集中する応力を緩和させ、素子の信頼性が向上した窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子２５であって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６を除去して形成した第２段差領域とを備える模式的鳥瞰構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の別の構造例であって、ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、レーザストライプ８０の延伸方向と平行方向に、ｎ型ＧａＮ系ガイド層１６に加え、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の一部若しくは全部を除去して形成した第２段差領域とを備える模式的鳥瞰構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプの幅をＬ、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ２として、第２段差領域の段差深さＢ１をｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の上面近傍に設定した模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプの幅をＬ、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ２として、第２段差領域の段差深さＢ２をｎ型ＧａＮ系バッファ層１２の上面近傍に設定した模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプの幅をＬ、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ１（＞Ａ２）として、第２段差領域の段差深さＢ１をｎ型ＧａＮ系クラッド層１４の上面近傍に設定した模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、レーザストライプの幅をＬ、第１段差領域の段差深さＤをｐ型ＧａＮ系ガイド層２２中に設定し、第１段差領域の段差平坦部の幅をＡ１（＞Ａ２）として、第２段差領域の段差深さＢ２をｎ型ＧａＮ系バッファ層１２の上面近傍に設定した模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの第１段差領域の段差角部に集中する応力の解析結果であって、（ａ）図３に対応する場合、（ｂ）図４に対応する場合、（ｃ）図５に対応する場合、（ｄ）図６に対応する場合。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力の解析に適用する構造であって、（ａ）図３に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約２０００ｎｍ程度、Ｂ１＝約１９１ｎｍ程度の場合、（ｂ）図４に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約２０００ｎｍ程度、Ｂ２＝約１４９１ｎｍ程度の場合、（ｃ）図５に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約４０００ｎｍ程度、Ｂ１＝約１９１ｎｍ程度の場合、（ｄ）図６に対応し、Ｄ＝約５７８ｎｍ程度，Ａ１＝約４０００ｎｍ程度、Ｂ２＝約１４９１ｎｍ程度の場合。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの第２段差領域の段差角部に集中する応力の解析結果であって、（ａ）図３に対応する場合、（ｂ）図４に対応する場合、（ｃ）図５に対応する場合、（ｄ）図６に対応する場合。 本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面構造図であって、レーザストライプが１段階の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ１＝約２８５ｎｍ程度で、ｐ型ＧａＮ系クラッド層２６の途中まで形成された構造例。 本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面構造図であって、レーザストライプが１段階の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ２＝約５１７ｎｍ程度で、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０の途中まで形成された構造例。 本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面構造図であって、レーザストライプが１段階の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ３＝約５２４ｎｍ程度で、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層２０の下部近傍まで形成された構造例。 本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子の模式的断面構造図であって、レーザストライプが１段階の凸部を有し、レーザストライプの幅Ｌ＝２０００ｎｍ、段差深さＤ４＝約６００ｎｍ程度で、ｐ型ＧａＮガイド層２２の下部近傍まで形成された構造例。 本発明の比較例に係る窒化物半導体レーザ素子において、電流狭窄・光閉じ込め用のストライプの段差角部に集中する応力の解析結果であって、（ａ）図１０に対応する場合、（ｂ）図１１に対応する場合、（ｃ）図１２に対応する場合、（ｄ）図１３に対応する場合。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、（ａ）ｐ型ＧａＮ系ガイド層２２上にレーザストライプ８０を形成する第１段差領域と、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１４を除去して形成した第２段差領域との２段構造の段差角部の様子を示すＳＥＭ写真、（ｂ）第２段差領域の拡大されたＳＥＭ写真。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体レーザ素子において、（ａ）レーザストライプ８０の凸部のＳＥＭ写真、（ｂ）（ａ）の拡大写真。

符号の説明

１０…ＧａＮ系半導体基板
１２…ｎ型ＧａＮ系バッファ層
１４…ｎ型ＧａＮ系クラッド層
１６…ｎ型ＧａＮ系ガイド層
１８…活性層
２０…電子ブロック層
２２…ｐ型ＧａＮ系ガイド層
２４，３４…絶縁膜
２５…窒化物半導体レーザ素子
２６…ｐ型ＧａＮ系クラッド層
２８…ｐ型ＧａＮ系コンタクト層
２９…レジスト層
３０…ｐ側オーミック電極
３２…ｐ側電極
４０…ｎ側電極
８０…レーザストライプ

Claims (11)

1. ＧａＮ系半導体基板と、
   前記ＧａＮ系半導体基板上に配置され、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ系クラッド層と、
   前記ＧａＮ系クラッド層上に配置され、ｎ型不純物がドープされ、前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層よりもバンドギャップの小さいｎ型ＧａＮ系ガイド層と、
   前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された活性層と、
   前記活性層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系ガイド層と、
   前記ｐ型ＧａＮ系ガイド層上に配置された電子ブロック層と、
   前記電子ブロック層上に配置され、ｐ型不純物がドープされたｐ型ＧａＮ系クラッド層と、
   前記ｐ型ＧａＮ系クラッド層のすべてまたは一部を除去し、前記ｐ型ＧａＮ系ガイド層上にレーザストライプを形成する第１段差領域と、
   前記レーザストライプの延伸方向と平行方向に、前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層を除去して形成した第２段差領域と
   を備え、前記第１段差領域によって、電流狭窄構造を形成するとともに、前記第２段差領域の一部によって、前記活性層をほぼ中心としてレーザ共振器を形成することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
2. 前記第２段差領域は、前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層の一部若しくは全部を除去して形成され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. 前記活性層は、バリア層として、Ｉｎ_zＧａ_1-zＮ層（０≦ｚ＜１）、ウェル層としてＩｎ_uＧａ_1-uＮ層（０≦ｚ＜ｕ≦１）の多重量子井戸構造からな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. 前記ｎ型ＧａＮ系クラッド層は、Ａｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を有す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。
5. 前記ｎ型ＧａＮ系ガイド層は、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦x，０≦y，x＋y≦１）で構成され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. 前記電子ブロック層と前記ｐ型ＧａＮ系クラッド層との間に応力緩和層を備え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. 前記応力緩和層は、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ層（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
8. 前記電子ブロック層は、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層(０＜ｙ≦１)からな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。
9. 前記活性層を構成する多重量子井戸構造のペア数は３以下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。
10. 前記第１段差領域において、前記第１段差領域の高さは、前記第２段差領域の高さよりも小さい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。
11. 前記第１段差領域において、前記レーザストライプの延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さは、前記第２段差領域において、前記レーザストライプの延伸方向に垂直な方向の平坦部の長さよりも小さい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。