JP2012238660A

JP2012238660A - 窒化物半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2012238660A
Application number: JP2011105508A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hashimoto; 英郎橋本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-12-06

Abstract

【課題】動作電圧の上昇を抑制することが可能な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】この窒化物系半導体レーザ素子の製造方法では、ｎ型のエピタキシャル層と、活性層１４と、ｐ型のエピタキシャル層とを積層する工程と、ｐ型のエピタキシャル層にストライプ状のリッジ部１９による導波路構造を形成する工程と、リッジ部１９のみを被覆する形状となるようにフォトレジスト膜７０を形成する工程とを備えている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。

窒化物系半導体、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）はガリウム砒素系の化合物半導体に比べ大きなバンドギャップを有することから、高密度光ディスク用光源として青紫色レーザダイオードに用いられている他、白色光源や医療分野、フルカラーディスプレイ、プロジェクター光源などその応用分野が多岐にわたる。

特に高密度光ディスク用光源としては、主に映像、データの記録用途として従来のＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）からＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｋ：登録商標）に徐々に需要が変遷しつつあり、今後さらに青紫色レーザダイオードの市場が拡大することが予想されている。

半導体レーザ素子においては、その製作過程において半導体エピタキシャル層の最上層表面にオーミック特性を得るための電極（コンタクト電極）が形成される。この電極形成過程は、たとえば、以下のような手法により形成される。

まず、リッジ部の周囲部分に誘電体膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により上記誘電体膜上にレジスト材料を塗布する。次に、このリッジ部の上端部のみに開口部を設け、ウェエットエッチングまたはドライエッチングにより上記誘電体膜をリッジ部の上端部においてのみ除去する。そして、露出した半導体エピタキシャル層の表面にオーミック電極（コンタクト電極）を形成する。

コンタクト電極を形成するための他の手法としては、以下のような手法も知られている。

まず、エピタキシャル層の成膜を終えたウエハ、もしくはウエハ表面にコンタクト電極を形成したウエハにおいて、フォトリソグラフィ工程によって最終的にリッジ形成される領域にレジストマスクをストライプ状に形成する。次に、ドライエッチング工程によりリッジ部を形成し、スパッタ法などの手法によりリッジ部およびレジストマスク部に誘電体膜を成膜する。続いて、レジストマスクのリフトオフによりリッジ上端部の誘電体膜を除去する。その後、電極構成材料を形成する。

特開２００８−１２４４３８号公報特開２００８−２０５５０７号公報特開２０１０−３４２４６号公報

上記した手法のいずれを用いるにせよ、従来のＧａＡｓ系半導体レーザ素子においては、半導体エピタキシャル成長の表面部分とコンタクト電極とのコンタクト抵抗が低いため、半導体層とコンタクト電極との接触面積が小さい場合でもレーザ特性にそれほど大きな影響を及ぼすことはない。

しかしながら、ＧａＡｓ系半導体レーザ素子とは異なり、窒化物半導体レーザ素子においては、コンタクト抵抗が高いため、コンタクト電極と半導体層との接触面積が小さい場合には半導体レーザ素子の動作電圧の上昇を招くという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、動作電圧の上昇を抑制することが可能な窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、第一導電型のエピタキシャル層と、活性層と、第二導電型のエピタキシャル層とを積層する工程と、第二導電型のエピタキシャル層にストライプ状のリッジ部による導波路構造を形成する工程と、リッジ部のみを被覆する形状となるようにフォトレジスト膜を形成する工程とを備えている。

この一の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、フォトレジスト膜を、リッジ部のみを被覆する形状に形成することによって、フォトレジスト膜に対応する領域にコンタクト電極を形成することができる。このため、たとえば、フォトレジスト膜を、リッジ部の側面部の少なくとも一部をも覆うように形成すれば、リッジ部の側面部分にもコンタクト電極を形成することができる。これにより、コンタクト電極とリッジ部との接触面積を大きくすることができるので、動作電圧を低減することができる。

また、一の局面では、フォトレジスト膜を上記形状とすることで、安定的に接触面積を大きくとることができるので、窒化物半導体レーザ素子の歩留まりを安定させることもできる。このため、動作電圧が低減された窒化物半導体レーザ素子を歩留まりよく製造することができる。

なお、上記「リッジ部のみを被覆する形状」とは、リッジ部の頂上部（上面）に加えて、リッジ部の側面の少なくとも一部を覆う形状を意味する。

上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、フォトレジスト膜を使用して、リッジ部の両脇部分に接する誘電体膜をリフトオフ法により形成するリフトオフ工程をさらに備えているのが好ましい。

この場合において、好ましくは、フォトレジスト膜を形成する工程は、フォトレジスト膜の形状をフォトレジスト上端部に対して下端部の幅が同じかまたは狭くなるように形成することにより、リッジ部の下端部をフォトレジスト膜から露出させる工程を含む。このように構成すれば、容易に、コンタクト電極とリッジ部との接触面積を安定的に大きくすることができる。加えて、素子特性の低下を抑制することができる。なお、リフトオフ用のフォトレジスト材料を用いれば、容易に、上記形状のフォトレジスト膜を形成することができる。

上記リッジ部の下端部をフォトレジスト膜から露出させる構成において、リッジ部の高さをｈ１とし、フォトレジスト膜から露出するリッジ部の下端部の露出高さをｈ２としたときに、ｈ２／ｈ１で定義する比率が０．２以上０．８以下であるのが好ましい。

また、上記リッジ部の下端部をフォトレジスト膜から露出させる構成において、フォトレジスト膜を形成する工程は、リッジ部の上端を起点としてフォトレジスト膜の厚みを表記した場合に、フォトレジスト膜を０．５μｍ以上１．０μｍ以下の厚みに形成する工程を有しているのが好ましい。

さらに、リッジ部の断面形状において、底面に相当する部分に対するその側面部の角度が４５度以上８０度以下であるのが好ましい。

以上のように、本発明によれば、動作電圧の上昇を抑制することが可能な窒化物半導体レーザ素子の製造方法を容易に得ることができる。

本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子を示した断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子を示した平面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための平面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図（図１０の一部を拡大して示した模式的断面図）である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図（図６の一部を拡大して示した模式的断面図）である。本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子を示した断面図である。図２は、本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子を示した平面図である。まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造について説明する。

一実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、図２に示すように、劈開により形成され、互いに対向する一対の共振器端面３０を有している。この一対の共振器端面３０は、レーザ光が出射される光出射端面３０ａと、光出射端面３０ａと反対側の光反射端面３０ｂとを含む。また、一実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、共振器端面３０と直交する一対の側面４０を有している。

また、一実施形態による窒化物半導体レーザ素子では、図１に示すように、基板として、ｎ型ＧａＮからなる窒化物半導体基板１０が用いられている。この窒化物半導体基板１０の主面上には、複数のエピタキシャル層が積層されている。

具体的には、窒化物半導体基板１０上に、約０．２μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ層１１が形成されている。ｎ型ＧａＮ層１１上には、約２．０μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｎ型クラッド層１２が形成されている。ｎ型クラッド層１２上には、約０．２μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮからなる光ガイド層１３が形成されている。光ガイド層１３上には、活性層１４が形成されている。この活性層１４は、Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎからなる量子井戸層とＩｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎからなる障壁層（ただし、ｘ１＞ｘ２）とが交互に積層された多重量子井戸構造を有している。

活性層１４上には、約０．０７μｍの厚みを有するＧａＮ中間層１５が形成されている。ＧａＮ中間層１５上には、約０．０１μｍの厚みを有するＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる蒸発防止層１６が形成されている。蒸発防止層１６上には、凸部と、凸部以外の平坦部とを有するｐ型Ａｌ_０．０４Ｇａ_０．９６Ｎからなるｐ型クラッド層１７が形成されている。このｐ型クラッド層１７は、凸部と平坦部との合計厚みが約０．６μｍに構成されているとともに、平坦部の厚みが約６０ｎｍ〜約１５０ｎｍに構成されている。

また、ｐ型クラッド層１７の凸部上には、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１８が形成されている。このｐ型コンタクト層１８とｐ型クラッド層１７の凸部とによって、たとえば約１．０μｍ〜約１．５μｍの幅を有するストライプ状（細長状）のリッジ部１９が構成されている。このリッジ部１９は、共振器端面３０と直交する方向（図２のＹ方向）に延びるように形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ層１１、ｎ型クラッド層１２、光ガイド層１３は、それぞれ、本発明の「第一導電型のエピタキシャル層」の一例である。また、ＧａＮ中間層１５、蒸発防止層１６、ｐ型クラッド層１７およびｐ型コンタクト層１８は、それぞれ、本発明の「第二導電型のエピタキシャル層」の一例である。

また、リッジ部１９を構成するｐ型コンタクト層１８上には、所定の厚みを有するコンタクト電極（オーミック電極）２０が形成されている。このコンタクト電極２０は、たとえば、ＰｄもしくはＮｉを主成分とする材料から構成されている。

ここで、本実施形態では、コンタクト電極２０は、ストライプ状（細長状）に形成されているとともに、リッジ部１９の頂上部（頂面）および側面部（側面部の一部）を覆うように形成されている。このため、コンタクト電極２０と半導体層との接触面積は、リッジ部１９の上面のみに形成される場合に比べて大きくなっている。

また、図１および図２に示すように、共振器端面３０と側面４０との角部（四隅）であってリッジ部１９を避けた部分には、ドライエッチングによって段差部５０が形成されている。さらに、リッジ部１９の側面部の一部およびリッジ部１９の両脇（コンタクト電極２０を除く領域）には、電流狭窄を行うための誘電体膜２１が形成されている。

誘電体膜２１の上面上には、コンタクト電極２０よりも大きい平面積を有するｐ側パッド電極２２が、コンタクト電極２０の一部を覆うように形成されている。このｐ側パッド電極２２は、コンタクト電極２０の一部を覆っている部分において、コンタクト電極２０と直接接触している。また、ｐ側パッド電極２２は、誘電体膜２１側からＭｏ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）が順次積層された多層構造からなる。

また、窒化物半導体基板１０の裏面上には、窒化物半導体基板１０の裏面側から順に、Ｈｆ層（図示せず）およびＡｌ層（図示せず）が順次積層された多層構造からなるｎ側電極２３が形成されている。また、ｎ側電極２３上には、ｎ側電極２３側から順に、Ｍｏ層（図示せず）、Ｐｔ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）が順次積層された多層構造からなるメタライズ層２４が形成されている。

また、光出射端面３０ａには、反射率５％〜３５％のＡＲ（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング膜（図示せず）が形成されている。一方、光反射端面３０ｂには、反射率９５％のＨＲ（ＨｉｇｈＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング膜（図示せず）が形成されている。なお、ＡＲコーティング膜の反射率は、発振出力により所望の値に調整されている。また、ＡＲコーティング膜は、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３から構成されており、ＨＲコーティング膜は、たとえば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２の多層膜から構成されている。上記以外の材料として、たとえば、ＳｉＮ、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２などの誘電体膜を用いてもよい。

図３〜図１４は、本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１〜図１４を参照して、本発明の一実施形態による窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。

まず、ｎ型ＧａＮからなる窒化物半導体基板１０を準備する。次に、図３に示すように、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、窒化物半導体基板１０の主面上（上面上）に、窒化物半導体からなるエピタキシャル層１１〜１８を順に成長させる。

具体的には、窒化物半導体基板１０上に、約０．２μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ層１１、約２．０μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｎ型クラッド層１２、約０．２μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮからなる光ガイド層１３、多重量子井戸構造を有する活性層１４、約０．０７μｍの厚みを有するＧａＮ中間層１５、約０．０１μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる蒸発防止層１６、約０．６μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ_０．０４Ｇａ_０．９６Ｎからなるｐ型クラッド層１７、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１８を順次成長させる。

次に、図４に示すように、半導体レーザ素子をバー状態に切り出す際に、端面に無用な段差やささくれ状の剥離部分などが形成されるのを避けるために、レーザバー分割補助溝５０ａを形成する。具体的には、まず、フォトリソグラフィ技術を用いて、開口部を有するレジスト層（図示せず）を形成する。この際、後にリッジ形成される箇所を避けて端面形成部となる領域が開口部となるように上記レジスト層を形成する。次に、このレジスト層をマスクとして、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ；容量結合プラズマ）によるエッチング方法もしくは、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により窒化物半導体層をエッチングすることにより、レーザバー分割補助溝５０ａを形成する。このレーザバー分割補助溝５０ａは、後の工程で劈開（分割）されることにより窒化物半導体レーザ素子の段差部５０（図１および図２参照）に形成される。

続いて、図５に示すように、ｐ型コンタクト層１８上に、フォトリソグラフィ技術を用いてストライプ状にパターニングされたレジスト層６０を形成する。レジスト層６０は、最終的な半導体レーザ素子の共振器方向と平行にパターニングされ、その幅Ｗは半導体レーザ素子の発振出力によって異なるが、たとえば１．０μｍ〜１．５μｍ程度の幅とする。

次に、リッジ部１９（図１参照）を形成するためのドライエッチング工程を行う。

具体的には、上記レジスト層６０をマスクとして、ｐ型コンタクト層１８の上面からｐ型クラッド層１７の途中の深さまで選択的にドライエッチングを行う。これにより、図１および図２に示したように、ｐ型クラッド層１７の凸部とｐ型コンタクト層１８とによって構成されるとともに、約１．０μｍ〜約１．５μｍの幅を有し、共振器方向に互いに平行に延びるストライプ状のリッジ部１９が形成される。なお、リッジ部１９の形成によって、窒化物半導体基板１０上に、導波路構造が形成される。

このドライエッチング工程では、エピタキシャル成長時に形成されている蒸発防止層１６上に、約６０ｎｍ〜約１５０ｎｍのｐ型クラッド層１７を残した状態となるようにエッチング深さを制御する。この制御が十分でない場合、半導体レーザ素子の重要な特性であるＦＦＰ（ＦａｒＦｉｅｌｄＰａｔｔｅｒｎ）が所望の値にならなかったり、またＫＩＮＫ不良を発生させたりする要因となり、歩留まり低下の原因となる場合がある。

そのため、リッジ部１９を形成するためのドライエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）方式のドライエッチング装置を用いて、反射光の干渉波形を観測（モニタリング）しながら行うのが好ましい。干渉波形によるモニタリングでは、ＧａＮ系の材料においては、３００ｎｍ〜４１０ｎｍまでの範囲の光が特に利用され、その中で特に反射強度が強く干渉周期が明瞭に観測できる３６５ｎｍ近傍の光が良く利用される。この工程が完了した状態を示す模式図が図６および図７に示されている。

リッジ部１９の形成後、その形成のために使用したレジスト層６０を除去する。そして、図８に示すように、真空蒸着法などを用いて、全面にコンタクト電極２０を形成する。コンタクト電極２０としては、その構成材料として、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｎｉなどを用いることができる。なかでも、ＰｄまたはＮｉを用いるのが好ましい。

続いて、図９に示すように、リッジ部１９上にフォトレジスト膜７０を形成する。

ここで、本実施形態では、リッジ部１９の頂上部と側面部のみを被覆する形状となるように、上記フォトレジスト膜７０を形成する。この際、フォトレジスト膜７０を、レジスト上端部に対して下端部の幅が同じかまたは狭くなるように形成するのが好ましい。これにより、後の工程でコンタクト電極２０をエッチングした際に、リッジ部１９の下端部がこのフォトレジスト膜７０から露出するように形成される。

なお、この形状を達成するためには、一般に使用されているリフトオフ用フォトレジスト材料を使用するとよい。これらのレジスト材料ではベーク温度、現像時間を最適化することでリッジ下部を露出させるための形状を調整することが可能である。また、このようなレジスト形状とすることで、フォトリソグラフィの露光時におけるアライメント精度の悪化に対する許容範囲を大きくできるとともに、コンタクト電極２０がリッジ部１９の両側の平坦部分にまで接することによる素子特性の悪化を防ぐことができる。

次に、図１０に示すように、形成したフォトレジスト膜７０をマスクとして、コンタクト電極２０をエッチングすることにより、コンタクト電極２０の所定部分（リッジ部１９における側面部の上方側と頂上部とを除く部分）を除去する。このときのエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いる。

そして、この状態にてリッジ部１９の側面部の下方側、および、リッジ部１９横の平坦部分に接する誘電体膜２１を形成する。この誘電体膜２１は、ＳｉまたはＡｌの酸化物、ＳｉまたはＡｌの窒化物、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆの酸化物などを用いることができる。好ましいのは、Ｓｉの酸化物または窒化物である。

誘電体膜２１の形成後、上記フォトレジスト膜７０を使用したリフトオフ工程により、リッジ部１９の頂上部上（頂面上）の誘電体膜２１および側面部の上方側の誘電体膜２１を除去する。この工程が完了した状態を示す模式図が図１２に示されている。

このようなプロセスを経ることにより、コンタクト電極２０は、リッジ部１９の頂上部（頂面）だけでなく側面部の一部とも接することになるため、コンタクト電極２０と半導体エピタキシャル層との接触面積を大きく取ることが可能となる。これにより、従来構造よりも動作電圧を安定的に下げることができる。

このとき、図１１に示すように、リッジ部１９の高さをｈ１、リッジ部１９の下端側においてフォトレジスト膜７０から露出した部分の高さをｈ２とした場合に、ｈ２／ｈ１で定義する比率が０．２〜０．８の範囲（０．２以上０．８以下）になるように形成するのが望ましい。この数値が０．８を超えると電極材料と窒化物半導体材料の接合面積が優位に大きくならず、動作電圧の低減降下が限定されるおそれがある。また、この数値がこの範囲よりも低くなると、電極（コンタクト電極２０）による光吸収や水平方向の光閉じ込め効果に問題が生じ、半導体レーザ素子としての特性に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、図１３に示すように、上記したリッジ部１９の形成工程において、リッジ部１９の側面部の角度θが底面部（断面的に見た場合にリッジ部の底面に相当する部分１９ａ）に対し４５度から８０度の範囲（４５度以上８０度以下）にあるようにエッチング条件を調整することが望ましい。このためには、ＩＣＰドライエッチング装置またはＲＩＥドライエッチング装置を用いてリッジ部１９を形成する際に、使用するガスの混合比（ＳｉＣｌ４、Ｃｌ_２、Ａｒなど）またはＲＦ放電出力を調整すればよい。これにより、リッジ部１９における角度θをコントロールすることが可能となる。

なお、リッジ部１９の角度θがこの角度を超えると、フォトレジスト膜７０（リフトオフレジスト）（図１１参照）から露出するリッジ部１９の下部の領域に対して、誘電体膜２１の被覆状態が悪化する懸念がある。また、角度θがこの範囲よりも低いとリッジ部１９の下部における電流経路が著しく広がり、ＫＩＮＫ不良を誘発するおそれがある。

このように、リッジ部１９の側面部に傾斜（テーパー）をつけた形状にすることにより、リフトオフ用のフォトレジスト材料に代えて、一般的なポジ型フォトレジスト材料を用いて上記フォトレジスト膜７０を形成することが可能となる。たとえば、ポジ型フォトレジスト材料を用いて、そのレジストの側面がおおよそ鉛直になるようにパターン形成すればリッジ部１９の下端部に露出部分を形成でき、また露光量や現像時間などの調整により露出量の調整が可能となる。

また、図９に示したように、上記工程で使用するフォトレジスト膜７０の厚みＴは、リッジ部１９の上端部（頂上部）を起点とした場合、０．５μｍ〜１．０μｍの範囲（０．５μｍ以上１．０μｍ以下）にあることが望ましい。この範囲を超えると、上記誘電体膜２１（図１２参照）の形成時にリッジ部１９の下部における被覆状態が悪化するおそれがある。また、この範囲よりも低い膜厚にてフォトレジスト膜７０を形成すると、リフトオフ性が悪化し、誘電体膜２１の除去が困難になる場合がある。

続いて、図１４に示すように、ｐ側パッド電極２２としてＭｏ、ＡｕをＥＢ蒸着法、もしくはスパッタ法により形成する。ｐ側パッド電極２２の形状については、リフトオフ工程またはエッチング工程により所望の形状を得るものとする。

次に、窒化物半導体基板１０の裏面側の一部を研削や研磨により除去し、窒化物半導体基板１０の厚みが１００μｍ程度になるまで加工を行う。この研削や研磨が行われた窒化物半導体基板１０の裏面上に、真空蒸着法などを用いて、窒化物半導体基板１０の裏面側からＨｆ層（図示せず）およびＡｌ層（図示せず）を順次形成することにより、多層構造からなるｎ側電極２３を形成する。そして、このｎ側電極２３がオーミック接触を得られるように高温で電極の合金化を行う。その後、ｎ側電極２３の表面上に、ｎ側電極２３側からＭｏ層（図示せず）、Ｐｔ層（図示せず）およびＡｕ層（図示せず）を順次形成することにより、多層構造からなるメタライズ層２４を形成する。

次に、このようにして形成された基板（ウエハ）を、スクライブ装置を用いて、リッジ部１９（リッジストライプ）が延在する方向と垂直な方向に沿って劈開することで、共振器長を一定とするバーに分割する。分割されたバーの前後方向の端面に、絶縁体コーティング保護膜を形成する。分割されたバーの一方の端面には反射率９５％のＨＲコーティングを、反対側の端面に、反射率５％から３５％のＡＲコーティングを実施する。ＡＲコーティングの反射率はレーザの発振出力により所望の値に調整する。

なお、本実施形態では、ＨＲコーティング材料にはＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２の多層膜を用いるものとし、ＡＲコーティングの材料にはＡｌ_２Ｏ_３を用いるものとする。ただし、これらの材料以外に、たとえばＳｉＮ、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２などの誘電体膜を用いても構わない。

続いて、バーから窒化物半導体レーザ素子を１つずつ分割して取り出すために、粘着シート（図示せず）に固定した状態のバーに、スクライブ装置によりチップ境界部分（素子境界部分）にスクライブ線を形成する。そして、粘着シートを拡大するなどの手法でチップを個々の素子に切り分けて取り出す。

このようにして、一実施形態による窒化物半導体レーザ素子が形成される。

本実施形態では、上記のように、フォトレジスト膜７０を、リッジ部１９のみを被覆する形状に形成することによって、フォトレジスト膜７０に対応する領域にコンタクト電極２０を形成することができる。このため、フォトレジスト膜７０を、リッジ部１９の側面部の少なくとも一部をも覆うように形成することにより、リッジ部１９の側面部分にもコンタクト電極２０を形成することができる。これにより、コンタクト電極２０とリッジ部１９との接触面積を大きくすることができるので、動作電圧を低減することができる。

このように、上記製造方法により得られた窒化物半導体レーザ素子の特性は、より駆動電圧を低減させ安定したものとなり、歩留まりを安定させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

たとえば、上記実施形態では、基板にｎ型ＧａＮ基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる基板や、サファイア基板などの絶縁性基板を用いてもよい。なお、基板上に結晶成長される窒化物半導体層の各層については、その厚みや組成等は、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり、変更したりすることが可能である。たとえば、半導体層を追加または削除したり、半導体層の順序を一部入れ替えたりしてもよい。また、導電型を一部の半導体層について変更してもよい。さらに、誘電体膜や電極の構成材料および厚み等についても、適宜変更することができる。すなわち、窒化物半導体レーザ素子としての基本特性が得られる限り自由に変更可能である。

また、上記実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体各層を結晶成長させた例を示したが、本発明はこれに限らず、エピタキシャル成長を行うことができる成長法であれば、ＭＯＣＶＤ法以外の結晶成長法を用いてもよい。たとえば、ＨＶＰＥ法（ＨｙｄｒｉｄｅＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）やＭＢＥ法（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ）などを用いて、窒化物半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。

１０窒化物半導体基板
１１ｎ型ＧａＮ層層（第一導電型のエピタキシャル層）
１２ｎ型クラッド層（第一導電型のエピタキシャル層）
１３光ガイド層（第一導電型のエピタキシャル層）
１４活性層
１５中間層（第二導電型のエピタキシャル層）
１６蒸発防止層（第二導電型のエピタキシャル層）
１７ｐ型クラッド層（第二導電型のエピタキシャル層）
１８ｐ型コンタクト層（第二導電型のエピタキシャル層）
１９リッジ部
１９ａ底面に相当する部分
２０コンタクト電極
２１誘電体膜
２２ｐ側パッド電極
２３ｎ側電極
２４メタライズ層
３０共振器端面
３０ａ光出射端面
３０ｂ光反射端面
４０側面
５０段差部
５０ａレーザバー分割補助溝
６０レジスト層
７０フォトレジスト膜

Claims

第一導電型のエピタキシャル層と、活性層と、第二導電型のエピタキシャル層とを積層する工程と、
前記第二導電型のエピタキシャル層にストライプ状のリッジ部による導波路構造を形成する工程と、
前記リッジ部のみを被覆する形状となるようにフォトレジスト膜を形成する工程とを備えることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
前記フォトレジスト膜を使用して、前記リッジ部の両脇部分に接する誘電体膜をリフトオフ法により形成するリフトオフ工程をさらに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の製造方法。
前記フォトレジスト膜を形成する工程は、
前記フォトレジスト膜の形状を、フォトレジスト上端部に対して下端部の幅が同じかまたは狭くなるように形成することにより、前記リッジ部の下端部を前記フォトレジスト膜から露出させる工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
前記リッジ部の高さをｈ１とし、前記フォトレジスト膜から露出する前記リッジ部の下端部の露出高さをｈ２としたときに、
ｈ２／ｈ１で定義する比率が０．２以上０．８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の製造方法。
前記フォトレジスト膜を形成する工程は、
前記リッジ部の上端を起点として前記フォトレジスト膜の厚みを表記した場合に、
前記フォトレジスト膜を０．５μｍ以上１．０μｍ以下の厚みに形成する工程を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
前記リッジ部の断面形状において、底面に相当する部分に対するその側面部の角度が４５度以上８０度以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。