JP3424634B2

JP3424634B2 - 窒化物半導体レーザ素子

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Publication number: JP3424634B2
Application number: JP2000023297A
Authority: JP
Inventors: 拓明松村
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP2001210914A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ_aＡ
ｌ_bＧａ_1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなるレ
ーザ素子に関し、特に絶縁性が良好でリーク電流とショ
ートの防止された寿命の長い窒化物半導体レーザ素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、窒化物半導体レーザ素子の実用化
のために多くの研究開発が行われており、種々の窒化物
半導体レーザ素子が知られている。例えば、本発明者等
は、実用可能なレーザ素子として、Jpn.J.Appl.Phys.Vo
l.37(1998）pp.L309-L312、Part2,No.3B,15 March 1998
に、サファイア基板上部に、ＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉ
ａｌｌｙｌａｔｅｒａｌｌｙｏｖｅｒｇｒｏｗｎ
ＧａＮ）を２０μｍ形成し、その後ＧａＮを膜厚が１０
０μｍになるまで成長させた後、サファイア基板を削除
することで、約８０μｍの転位の低減されたＧａＮ基板
を得て、このＧａＮ基板上にレーザ素子構造となる窒化
物半導体層を複数積層してなる窒化物半導体レーザ素子
を発表している。そして、このレーザ素子は、室温での
連続発振１万時間以上を可能とする窒化物半導体レーザ
素子を発表した。図６に、上記Ｊ.Ｊ.Ａ.Ｐ.に示される
レーザ素子と同様の模式的断面図を示した。この図６に
示されるように、ｐ−ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層
からｐ−Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ／ＧａＮの超格子構造より
なるｐ型クラッド層まで部分的にエッチングして形成さ
れたリッジ形状のストライプを有し、形成されたリッジ
形状のストライプの側面には素子の絶縁性のためにＳｉ
Ｏ₂からなる絶縁膜が形成され、さらに前記ストライプ
上部にｐ電極が形成され、劈開により共振面を形成して
なる窒化物半導体レーザ素子である。更にこのレーザ素
子は、ｐ電極を覆うようにｐパッド電極が形成されてい
る。このようにリッジ形状のストライプの側面に絶縁膜
が形成されていることにより、ショートの防止及びリー
ク電流の防止を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、得られ
たレーザ素子の中には、同一条件で形成されたレーザ素
子であるにもかかわらず、極端に寿命特性が悪いものが
生じる。本発明者は、極端に寿命特性が低下する原因に
ついて種々検討した結果、リッジ形状のストライプの側
面の絶縁膜の絶縁が不完全なために、リーク電流が生じ
たり、ショートが発生するためではないかと推測した。
レーザ素子を商品化するにあったては、寿命特性等の素
子特性を良好にするとと共に、歩留まりの向上を達成す
ることが望まれる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、素子の絶縁性を
良好にして、リーク電流の防止やショートを防止し寿命
特性の良好な素子を歩留まりよく得ることができる窒化
物半導体レーザ素子を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の目的は、
下記（１）〜（３）の構成により達成することができ
る。（１）基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活
性層及びｐ型窒化物半導体層を成長させてなる素子構造
を有し、ｐ型窒化物半導体層側からエッチングによりリ
ッジ形状のストライプが形成されてなり、さらに少なく
とも前記リッジ形状のストライプの側面に絶縁膜が形成
されてなる窒化物半導体レーザ素子において、前記絶縁
膜と接している少なくともリッジ形状のストライプの側
面及びストライプの側面から連続している平面の表面付
近に、アルミニウムを豊富に含有するリッチ層を有する
ことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。（２）前記リッチ層が、リッジ形状のストライプを形
成後、露出されている少なくともリッジ形状のストライ
プの側面及びストライプの側面から連続している平面の
表面に、アルミニウムを拡散させることにより形成され
てなることを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導
体レーザ素子。（３）前記リッチ層が、リッジ形状のストライプを形
成後、露出されている少なくともリッジ形状のストライ
プの側面及びストライプの側面から連続している平面の
表面に、アルミニウムをイオン注入して形成されてなる
ことを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導体レー
ザ素子。

【０００６】つまり、本発明は、リッジ形状のストライ
プの側面等の表面付近に、アルミニウム又はホウ素を豊
富に含有させてなるリッチ層を、表面から内部に向かっ
て形成することにより、リッジ形状のストライプの側面
に形成される絶縁膜と相乗的に作用して良好な絶縁が可
能となり、リーク電流及びショートを良好に防止するこ
とが可能となる窒化物半導体レーザ素子を提供すること
ができる。さらに、本発明は、リッチ層を有するレーザ
素子とすることで、歩留まりの向上をも達成することが
できる。

【０００７】従来、リッジ形状のストライプの側面に
は、図６に示すように絶縁性の絶縁膜が形成されてい
る。しかし、この絶縁膜が均一な良好な膜でない場合が
生じてしまい絶縁性が不完全となりショートなどが発生
してしまう。

【０００８】これに対して、本発明者は、パッド電極と
接する箇所の絶縁性をより一層完全なものにすべく種々
検討した結果、アルミニウム（Ａｌ）又はホウ素（Ｂ）
をストライプの側面及びストライプの側面から連続して
いる平面の表面付近に豊富に含有させてリッチ層を形成
して、リッジ形状のストライプを形成することで露出さ
れた素子構造の表面自体を絶縁性にすることにより、リ
ッチ層と絶縁膜とが相乗的に作用して良好な絶縁性を有
することができる。

【０００９】さらに、本発明において、リッチ層が、リ
ッジ形状のストライプを形成後、露出されているリッジ
形状のストライプの側面などの表面に、アルミニウム又
はホウ素を拡散させることにより、又はアルミニウム又
はホウ素をイオン注入することにより形成されてなると
リッチ層を良好に形成することができ、より良好な絶縁
性を示すと共に歩留まりの向上の点で好ましい。

【００１０】また、本発明において、Ａｌ又はＢを拡散
やイオン注入すると、その部分の屈折率が小さくなり光
の閉じ込めの点でも好ましい。このことから、例えば図
６のレーザ素子は、ｐ電極がｐ型コンタクト層の表面全
面に接していないので、実効屈折率導波路型であるが、
図６のレーザ素子に、図１に示すように、活性層９の側
面までＡｌまたはＢを拡散又はイオン注入して、リッチ
層２０１を形成することにより光閉じこめが良好となる
ことで完全屈折率導波路型となり、水平横モードが安定
化してしきい値の上昇を防止でき、寿命特性を向上させ
ることができ好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に図１〜図４を用いて本発明
をさらに詳細に説明する。図１は、前記従来技術で示し
た図６のレーザ素子に、本発明のリッチ層２０１を形成
してなる一実施の形態である窒化物半導体レーザ素子の
リッジ形状のストライプの長さ方向に垂直に切断した一
部分を示す模式的断面図である。図２〜図４は、完全屈
折率導波路型となるレーザ素子に本発明のリッチ層２０
１を形成してなる一実施の形態である窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【００１２】本発明の窒化物半導体レーザ素子は、リッ
ジ形状のストライプの側面に絶縁膜が形成されてなる窒
化物半導体レーザ素子において、絶縁膜と接している少
なくともリッジ形状のストライプの側面及びストライプ
の側面から連続している平面の表面付近に、アルミニウ
ム又はホウ素を豊富に含有するリッチ層を有する。従っ
て、リッチ層を形成するレーザ素子としては、特に限定
されず、リッジ形状のストライプを有するレーザ素子で
あればよく、例えば具体的には、図１〜図４のレーザ素
子が挙げられる。

【００１３】まず、図１を用いて、リッチ層２０１につ
いて説明する。図１には、リッジ形状のストライプの側
面に絶縁膜が形成され、ストライプの最上層にｐ電極２
０が形成され、ｐ電極と電気的に接触するようにｐパッ
ド電極がストライプの上方部分に形成されている。そし
て、素子構造と絶縁膜６２の接しているリッジ形状のス
トライプの側面及びストライプの側面から連続している
平面の表面付近にリッチ層２０１が形成されている。こ
の図１の場合のリッチ層２０１の形成は、従来の素子の
形成の工程において、リッジ形状のストライプを形成後
に、ｐ型窒化物半導体層の最上面（ｐ型コンタクト層の
表面）にリッチ層２０１が形成されないように保護した
後で、拡散やイオン注入によりＡｌ又はＢを露出されて
いる表面付近に豊富に含有させる。

【００１４】本発明において、表面付近とは、リッジ形
状のストライプを形成した後、露出している素子構造の
表面から内側に向かって深さを持っている部分を示す。
例えば、図１〜４に示されるリッチ層２０１の形成され
ている部分を示す。また、本発明において、豊富に含有
するとは、例えば図２のｐ型コンタクト層及びｐ型クラ
ッド層のように、同一層でありながら他の部分より多く
Ａｌ又はＢを含有していて、ＡｌやＢが偏在している状
態を示す。そして、ＡｌやＢの偏在している部分を本発
明ではリッチ層２０１としている。

【００１５】本発明において、リッチ層２０１の形成
は、リッジ形状のストライプを形成した後、露出してい
る部分に、特にｐパッド電極が上方部分に形成される箇
所の表面付近に、Ａｌ又はＢを豊富に含有させることで
形成される。本発明において、ＡｌやＢを豊富に含有さ
せる方法としては、特に限定されないが、例えば好まし
い具体例としては、リッチ層を形成したい部分にＡｌや
Ｂを蒸着させた後に熱を加えて拡散させる方法、又はイ
オン注入による方法などが挙げられる。

【００１６】本発明において、拡散させる方法として
は、拡散されたい部分にＡｌ又はＢを蒸着させ、熱処理
を行う。熱処理の際の温度としては、適宜調整され、例
えば４００℃〜７００℃である。熱処理の時間として
は、適宜調整され、例えば１０分〜２時間である。ま
た、リッチ層２０１の形成を拡散により行う場合、濃度
の調整や、表面からの深さの調節は、熱処理の温度と時
間を調整することで行われる。

【００１７】本発明において、イオン注入させる方法と
しては、注入させたくない部分をＳｉ酸化膜又はレジス
トなどでマスクし、ウエハ全面にイオン化させたＡｌま
たはＢを１０〜数百ｋｅＶのエネルギーに加速して表面
に打ち込むことで行われる。また、リッチ層２０１の形
成をイオン注入により行う場合、濃度の調整や、表面か
らの深さの調節は、加速電圧を注入時間を調整すること
で行われる。

【００１８】また、リッチ層２０１のＡｌやＢの濃度と
しては、特に限定されなが、絶縁性のとれる程度であ
り、例えば具体的には１×１０¹⁴ａｔｏｍ／ｃｍ³以上
である。また、リッチ層２０１の膜厚（表面からの深
さ）は、特に限定されないが、絶縁性のとれる程度であ
り、例えば具体的には１００オングストローム〜２μｍ
である。

【００１９】例えば、リッジ層２０１の形成の一実施の
形態としては、前記従来技術で示したＪ．Ｊ．Ａ．Ｐ．
に記載されているように、基板上にｎ型コンタクト層、
活性層、ｐ型コンタクト層等を成長させてなる素子構造
を形成後、ｐ型窒化物半導体層側からエッチング等によ
りリッジ形状のストライプを形成後、リッジ形状のスト
ライプの最上層の表面にリッチ層が形成されないように
した状態で（例えばエッチングの際に形成されたレジス
ト等の保護膜の形成されている状態で）、露出されてい
る少なくともリッジ形状のストライプの側面などに上記
に示した拡散やイオン注入によってリッジ層２０１を形
成する。その後、前記Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．等と同様に絶縁
膜１５、ｐ電極２０及びｐパッド電極１０１等を形成す
る。そして、図１に示されるリッチ層２０１を有するレ
ーザ素子となる。図１の絶縁膜６２としては、特に限定
されないが、ＳｉＯ₂等を用いることができる。また、
図１のリッジ形状のストライプとしては、特に限定され
ないが、例えば前記で示したＪ．Ｊ．Ａ．Ｐ．に記載さ
れている内容と同様の内容が挙げられる。

【００２０】図１に示すレーザ素子は、リッチ層２０１
を形成することにより、リッチ層２０１と絶縁膜１５と
が相乗的に作用して絶縁性が良好となり、リーク電流の
防止及びショートの防止ができ、寿命特性の良好なレー
ザ素子となる。さらに図１に示すレーザ素子は歩留まり
よく作製することができ、量産する際に好ましい。また
さらに、本発明のレーザ素子は絶縁性が良好となるの
で、素子の信頼性の向上（不良防止）の点でも好ましいまた、図１に示されるレーザ素子は、ｐ電極がｐ型コン
タクト層の表面全面に接していないので、リッチ層２０
１を形成していない状態ではリッジ形状のストライプ内
部で電流密度にムラが生じ、水平横モードが不安定とな
りしきい値の上昇が見られる場合があるが、Ａｌ又はＢ
を含有させることでその部分の屈折率が小さくなり、光
閉じこめが良好となることで、完全屈折率導波路型のレ
ーザ素子のような素子特性を示し易くなる。このよう
に、しきい値の上昇が抑えられれば、寿命特性をより良
好にすることができる。図１に示されるリッチ層２０１
は、基板に対して水平方向の膜厚と、垂直方向の膜厚が
異なるが、リッチ層２０１を形成する際の拡散又はイオ
ン注入の条件により適宜調節することで膜厚を調整でき
る。ここでリッチ層の膜厚とは、Ａｌ又はＢが素子構造
内にどの程度の深さまで入り込んでいるかを示してい
る。

【００２１】次に、図２〜図４のレーザ素子について説
明する。図２〜図４は、ｐ型コンタクト層の表面全面が
ｐ電極を接していて且つストライプ幅が狭いので、水平
横モードが安定化し、しきい値の上昇を抑えられるので
好ましく、さらに完全屈折率導波路型のレーザ素子とし
て好ましい構造となる。図２〜図５には、基板上に、ｎ
型コンタクト層５〜ｐ型コンタクト層１３が積層成長さ
れ、このｐ型コンタクト層側からエッチングによりリッ
ジ形状のストライプを形成し、リッジ形状のストライプ
の側面に第２の保護膜６２（本発明の絶縁膜に相当する
絶縁性の膜）が形成され、ストライプの最上層であるｐ
型コンタクト層に接するようにｐ電極、さらにｐ電極に
接するようにｐパッド電極が形成されてなるレーザ素子
である。ここで、第２の保護膜６２は、絶縁性の膜であ
り本発明の絶縁膜に相当し、図１の絶縁膜１５と同様に
素子の絶縁性を維持するために形成されるが、図２〜図
５の形成の段階を説明するに際して第２の保護膜６２と
する。そして、このような図２〜図５には、各図に示さ
れているように、リッジ形状のストライプの側面及びス
トライプの側面から連続している平面に、本発明のリッ
チ層２０１が形成されている。リッチ層２０１が形成さ
れることにより、リッチ層２０１の部分も絶縁性を示
し、ストライプの側面に形成されている絶縁性の第２の
保護膜６２と相乗的に作用して素子の絶縁性を良好にす
る。絶縁性が良好となることで、リーク電流の防止及び
ショートの防止が良好となり、寿命特性の向上及び歩留
まりの向上が達成できる。

【００２２】図２〜図５に用いられる絶縁膜となる第２
の保護膜６２としては、特に限定されないが、例えば、
Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａよりなる群から選択
された少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＢＮ、Ｓｉ
Ｃ及びＡｌＮ等が挙げられる。また後述してるように、
第２の保護膜６２としてＳｉ酸化物を用いることもで
き、この場合は、後述しているように第１の保護膜６１
の材料としてＳｉ酸化物よりエッチングされ易い材料を
選択して行われる。

【００２３】図２〜図５のストライプ構造としては、特
に限定されないが、好ましいストライプ構造としては、
例えばストライプ幅が０．５〜４．０μｍのストライプ
構造をあげることができる。ストライプ幅が上記範囲で
あると、しきい値の低下や水平横モードの安定化の点で
好ましい。また、ストライプ幅が上記のように狭い構造
のストライプを有するレーザ素子としては、前記したよ
うに、例えば図２〜図４に示されるような構造のレーザ
素子が挙げられる。これらのレーザ素子は、ストライプ
幅を狭くしても再現性良く形成することができるストラ
イプ及び電極形成方法（具体的には特開平２０００−４
０６３号に開示されている。）により得られる。以下に
その方法について図５を用いて説明する。この方法は、
ストライプの導波路を形成する際に用いる第１の保護膜
６１と、ストライプの側面に形成される絶縁性の第２の
保護膜６２との、エッチング処理によるエッチング速度
が異なるように材料を選択し、下記各工程を行うことに
より、再現性よくストライプを形成でき、更に所定の位
置に絶縁性の第２の保護膜６２を均一の膜厚で形成する
ことができる。

【００２４】図５は、図２〜図４の窒化物半導体レーザ
素子のストライプ及び電極の形成方法の各工程を説明す
るための、各工程における窒化物半導体ウェーハの部分
的な構造を示す模式的断面図である。この図５に示され
る断面図は、エッチングにより形成したストライプ導波
路に対し垂直方向、つまり共振面に対して平行方向で切
断した際の図を示している。

【００２５】まず、第１の工程において、図５（ｃ）に
示すように、最上層にあるｐ型コンタクト層１３の上に
ストライプ状の第１の保護膜６１を形成する。この第１
の工程において、第１の保護膜６１は、特に絶縁性は問
わず、窒化物半導体のエッチング速度と差がある材料で
あればどのような材料でも良い。更に第１の保護膜６１
としては、後述の第３の工程で形成される第２の保護膜
６２とエッチング速度の異なる材料を選択して用いるこ
とが第２の保護膜６２を形成するのに好ましい。第１の
保護膜６１として、例えばＳｉ酸化物（ＳｉＯ₂を含
む）、フォトレジスト等が挙げられ、好ましくはＳｉ酸
化物である。第１の保護膜６１が、Ｓｉ酸化物である
と、次の第２の工程における窒化物半導体レーザ素子の
ストライプ状の導波路領域を形成する方法としてウエッ
トエッチングやドライエッチング等が用いられるが、エ
ッチングのし易いドライエッチングが好ましく用いら
れ、このドライエッチングで重要視される第１の保護膜
６１と窒化物半導体との選択性を良好にすることができ
る。また、第１の保護膜６１が上記の材料から選択され
ると、後工程である第３の工程で酸を用いて行うエッチ
ングで第２の保護膜よりも酸に対して溶解されやすい性
質を有し、第２の保護膜６２との溶解度差を設け易く、
特に第３の工程で用いられる酸としてフッ酸を用いる
と、フッ酸に対して溶解しやすく好ましい。第１の保護
膜のストライプ幅（Ｗ）としては４μｍ〜０．５μｍ、
好ましくは３μｍ〜１μｍに調整する。第１の保護膜６
１のストライプ幅が、おおよそ導波路領域のストライプ
幅に相当する。

【００２６】第１の工程において、第１の保護膜６１を
形成する具体的な工程として、図５（ａ）、（ｂ）に示
す工程が挙げられる。まず、図５（ａ）に示すように、
第１の保護膜６１をｐ型コンタクト層１３の表面のほぼ
全面に形成した後、第１の保護膜６１の上にストライプ
状の第３の保護膜６３を形成する。その後、図５（ｂ）
に示すように、その第３の保護膜６３をつけたまま、第
１の保護膜６１をエッチングした後、第３の保護膜６３
を除去することにより、図５（ｃ）に示すようなストラ
イプ状の第１の保護膜６１を形成することができる。な
お第３の保護膜６３をつけたままエッチングガス、若し
くはエッチング手段等を変えて、ｐ型コンタクト層１３
側からエッチングすることもできる。

【００２７】第１の工程において、エッチング手段とし
ては、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）のよう
なドライエッチングを用いることができ、この場合、第
１の工程で例えばＳｉ酸化物よりなる第１の保護膜６１
をエッチングするには、ＣＦ ₄のようなフッ素化合物系
のガスを用いることが望ましい。

【００２８】また、図５（ｃ）に示すようなストライプ
状の第１の保護膜６１をリフトオフ法によって形成する
こともできる。リフトオフ法では、ストライプ状の孔が
開いた形状のフォトレジストをｐ型コンタクト層１３上
に形成し、そのフォトレジストの上から全面に第１の保
護膜６１を形成し、その後フォトレジストを溶解除去す
ることにより、ｐ型コンタクト層１３と接触している第
１の保護膜６１のみを図５（ｃ）に示すように残すもの
である。なお、第１の保護膜６１を形成する方法として
は、リフトオフ法でストライプ状の第１の保護膜６１を
形成するよりも、図５（ａ）、（ｂ）のようにエッチン
グにより形成する方が端面がほぼ垂直で形状が整ったス
トライプが得られやすい傾向にある。

【００２９】次に第２の工程において、図５（ｄ）に示
すように、第１の保護膜６１が形成されたｐ型コンタク
ト層１３の第１の保護膜６１が形成されていない部分か
らエッチングして、第１の保護膜６１の直下部分に保護
膜の形状に応じたストライプ状の導波路領域を形成す
る。エッチングを行う場合、エッチストップをどの位置
にするかでレーザ素子の構造、特性が異なってくる。エ
ッチストップはｐ型コンタクト層よりも下の層であれば
どの窒化物半導体層で止めてもよい。図５に示す例では
ｐ型コンタクト層１３の下にあるｐ型クラッド層１２の
途中をエッチストップとしている。ｐ型クラッド層の下
端面からｐ型コンタクト層方向０．２μｍよりも基板側
をエッチストップとすると、ストライプがリッジとなっ
て屈折率導波路型のレーザ素子ができる。下端面とは厚
さ方向に対して最も下のクラッド層の面を指し、先にも
述べたようにクラッド層の下に光ガイド層がある場合に
は、ガイド層とクラッド層の界面が下端面に相当する。
エッチストップをこの下端面よりも上にすると、エッチ
ング時間が短くなり、またエッチングレートを制御しや
すいので、生産技術上都合がよい。

【００３０】また図５には示していないが、エッチスト
ップをｐ型クラッド層の下端面よりも下にある窒化物半
導体とすることもできる。下端面よりも基板側の層をエ
ッチストップとすると、しきい値が著しく低下する傾向
があり好ましい。

【００３１】第２の工程において、エッチング手段とし
ては、ウエットエッチングやドライエッチング等が用い
られるが、エッチングのし易いドライエッチングが好ま
しく用いられる。例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）のようなドライエッチングを用いることができ、こ
の場合、窒化物半導体をエッチングするには他のIII−
Ｖ族化合物半導体で良く用いられているＣｌ₂、ＣＣ
ｌ₄、ＳｉＣｌ₄のような塩素系のガスが用いられ、これ
らのガスを用いると、第１の保護膜６１としてＳｉ酸化
物が用いられている場合、Ｓｉ酸化物との選択比が大き
くできるため望ましい。

【００３２】図５の（ｄ）に示すようにエッチングして
リッジ形状のストライプを形成した後、リッチ層２０１
を形成する。リッチ層２０１の形成の方法は前記したと
おりである。図５（ｅ−１）には、蒸着によりリッジ形
状のストライプの側面及びその側面から連続している平
面にＡｌなどの蒸着膜を形成した状態を示してある。こ
のＡｌなどの蒸着膜を形成後、熱拡散によりＡｌなどの
蒸着膜と接している素子構造の表面から内部に向かって
Ａｌなどの豊富な部分を形成する。その後、図５（ｅ−
２）に示すようにＡｌなどの蒸着膜を除去することでリ
ッチ層２０１を形成することができる。

【００３３】次にリッチ層２０１を形成した後、第３の
工程において、図５（ｆ）に示すように、第２の保護膜
６２を第１の保護膜６１と異なる材料であって、絶縁性
を有する材料を用いてストライプ状の導波路の側面、エ
ッチングされて露出した窒化物半導体層（図５（ｆ）で
は、ｐ型クラッド層１２）の平面、及び第１の保護膜６
１上に形成する。第２の保護膜６２を形成後に、エッチ
ングにより第１の保護膜６１を除去することにより、第
１の保護膜６１上に形成された第２の保護膜６２のみが
除去され、図５（ｇ）に示すように、ストライプの側面
及びｐ型クラッド層１２の平面には第２の保護膜６２が
連続して形成される。このように第２の保護膜６２をエ
ッチングすることなく、第１の保護膜６１を除去するこ
とを可能にするには、前記したように、第１の保護膜６
１と第２の保護膜６２の材料を、第３の工程で行われる
エッチング処理に対するエッチング速度の異なるものを
選択して用いることにより可能となる。第３の工程での
エッチング処理は、特に限定されないが、例えばフッ酸
を用いてドライエッチングする方法が挙げられる。

【００３４】第２の保護膜６２の材料としては、第１の
保護膜６１と異なる材料から選択され、第３の工程のエ
ッチング処理で第１の保護膜６１よりエッチング速度が
遅い又はエッチングされにくい材料であって、ストライ
プの側面等に第２の保護膜６２が形成可能な材料であれ
ば特に限定されない。好ましい第２の保護膜としては、
前記のように第１の保護膜６１としてＳｉ酸化物やレジ
スト材料が好ましく用いられることから、少なくとも第
１の保護膜６１の材料以外の材料で、第１の保護膜６１
よりエッチング速度が遅い材料が挙げられる。第１の保
護膜６１がＳｉ酸化物である場合、第２の保護膜６２の
具体例としては、例えばＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｔａよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を
含む酸化物、ＢＮ、ＳｉＣ及びＡｌＮの内の少なくとも
一種が用いられ、より好ましくはＺｒの酸化物、Ｈｆの
酸化物、ＢＮ及びＳｉＣのいずれか一種以上の材料が用
いられる。また、第２の保護膜６２形成後、窒化物半導
体をエッチングしないため、第２の保護膜６２は、窒化
物半導体とのエッチング速さに関して考慮されない。ま
た第２の薄膜層６２として、Ｓｉ酸化物を用いてもよ
く、この場合は、第１の保護膜６１をＳｉ酸化物より第
３の工程でのエッチング速度の速い材料が選択され行わ
れる。

【００３５】また、上記の如く、第１の保護膜６１上に
第２の保護膜を連続して形成することにより、高い絶縁
性を保持でき、ｐ型クラッド層１２の上に均一な膜厚で
形成できるため膜厚の不均一に起因する電流の集中の発
生を防止できる。また、上記第２の工程において、エッ
チストップをｐ型クラッド層１２の途中としているた
め、第３の工程で図５（ｆ）に示すように、第２の保護
膜６２はｐ型クラッド層１２の平面に形成されるが、エ
ッチストップをｐ型クラッド層１２よりも下にすると、
第２の保護膜はエッチストップした窒化物半導体層の平
面に形成される。

【００３６】また、第２の保護膜６２は、リフトオフ法
によって形成することもできる。例えば、第２の保護膜
６２が上記した具体例のいずれかであり、第１の保護膜
６１をＳｉ酸化物とすると、第２の保護膜６２は、フッ
酸に対して、Ｓｉ酸化物よりエッチング速度が遅い又は
エッチングされにくいといったエッチング選択性を有し
ている。このため、図５（ｆ）に示すようにストライプ
導波路の側面、そのストライプが形成されている平面
（エッチストップ層）、及び第１の保護膜６１の表面に
連続して第２の保護膜を形成した後、リフトオフ法によ
り第１の保護膜６１のみを除去すると、図５（ｇ）に示
すような、平面に対して膜厚が均一な第２の保護膜６２
が形成される。

【００３７】次に第４の工程において、図５（ｈ）に示
すように、第２の保護膜６２とｐ型コンタクト層１３の
上に、そのｐ型コンタクト層１３と電気的に接続したｐ
電極２０を形成する。ここで、前記工程により既に第２
の保護膜６２が形成されているので、ｐ電極を形成する
際、ストライプ幅の狭いコンタクト層のみに形成すると
いった細かい操作の必要がなく、ｐ電極を大面積で形成
でき、操作性が良好となる。

【００３８】また、本発明において、上記のような幅の
狭いリッジ形状のストライプを有す得る場合、ｐ電極上
に形成されるｐパッド電極としては、特に限定されない
が、好ましくは、少なくともストライプ長さと同一の長
さでｐ電極全面を覆って形成された金属を含む第１の薄
膜層と、該第１の薄膜層上にストライプ長さより短い長
さで形成された金属を含む第２の薄膜層とから形成さ
れ、または第１と第２の薄膜層との間に第３の薄膜層を
形成してなると、ｐパッド電極の劈開性が向上し、ｐ電
極の剥離を防止するのに好ましい。例えば、後述の実施
例で用いられている図２等に示されている第１の薄膜層
３１上に第２の薄膜層３２を形成してなるｐパッド電極
１０１が挙げられる。

【００３９】第１の薄膜層が、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ及
びＰｔ等の一種以上であると、劈開性、接着性、さらに
放熱性等の点で好ましい。また、第２の薄膜層が、Ａｕ
からなると、熱伝導率がよく熱の放散が良好となり、さ
らにボンディングの際の接着性や衝撃の緩和等の点で好
ましい。Ａｕからなる第２の薄膜層は、劈開性が劣る
が、ストライプ長さより短い形状であるので、第２の薄
膜層の端面が劈開により形成される劈開面に一致してお
らず、ｐパッド電極の劈開性に何ら影響を与えない。ま
た、第１の薄膜層と第２の薄膜層との間に、Ｐｔ、Ｗ、
ＴｉＮ、Ｃｒ及びＮｉ等の少なくとも１種以上の材料を
含む第３の薄膜層を形成すると、第３の薄膜層がバリア
層となり第２の薄膜層の金属が拡散するのを防止でき好
ましい。このように第２の薄膜層の拡散を防止できる
と、抵抗の上昇及びしきい値の上昇が抑えられ、それに
よってレーザ素子内部での熱の発生が防止されて、寿命
特性を向上させるのに好ましい。

【００４０】本発明において、ｐ及びｎ電極としては、
種々の材料を適宜選択して用いることができ、例えば前
記Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．に記載されているオーミック接触を
有する電極等が挙げられる。

【００４１】また、ｎ電極が基板裏面に形成される場
合、基板裏面にベタにｎ電極を形成後裏面からスクライ
ブスすると、ｎ電極に阻まれて窒化物半導体までスクラ
イブが達しない場合があり、この問題点を防止するため
に、ウエハの基板裏面にパターン形状のｎ電極を形成す
ることによりスクライブし易くなり、劈開性が向上す
る。パターン形状としては、ウエハを劈開して得られる
１チップの形状が得られやすいように、チップの大きさ
とほぼ同程度の形状、例えば４００μｍ×４００μｍの
形状、であることが好ましい。つまりスクライブライン
上及び／または劈開面上にｎ電極が存在しないようにパ
ターンをつけてｎ電極を形成する。更にメタライズ電極
もｎ電極と同様のパターン形状でｎ電極上に形成される
と、スクライブし易くなり劈開性が向上する。ｎ電極と
しては、特に限定されないが、例えばＴｉ−Ａｌ、Ｗ−
Ａｌ−Ｗ−Ａｕなどを用いることができる。メタライズ
電極としてはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｎ）［膜厚
０．１μｍ−０．２μｍ−０．７μｍ−０．３μｍ］、
Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｉ）［膜厚前記と同
様］、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｇｅ）［膜厚前記と
同様］、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｉｎ［膜厚前記と同様］、
Ａｕ／Ｓｎ［膜厚０．３μｍ］、Ｉｎ［膜厚前記と同
様］、Ａｕ／Ｓｉ［膜厚前記と同様］、Ａｕ／Ｇｅ［膜
厚前記と同様］等を用いることができる。ｎ電極が裏面
にパターン形状に形成される場合のチップ化の方法とし
ては、例えば、裏面のｎ電極パターン間を裏面からスク
ライブによりバー状サンプルを作製し、端面へ反射ミラ
ー形成後裏面からスクライブによりチップ化を行うこと
ができる。

【００４２】また本発明のレーザ素子のその他の素子構
造としては、特に限定されず、公知の種々の素子構造を
用いることができる。本発明のレーザ素子の素子構造を
成長させる基板としては、従来知られている、サファイ
ア、スピネル等の異種基板、又は、異種基板の上にＳｉ
Ｏ₂等の窒化物半導体が成長しないかまたは成長しにく
い材料からなる保護膜を形成して、その上に選択的に横
方向の成長（ラテラル成長）をさせて得られる窒化物半
導体基板等が挙げられる。好ましくはラテラル成長させ
て得られる結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板が好まし
い。結晶欠陥の少ない窒化物半導体基板上に、素子構造
を形成すると、素子を構成する窒化物半導体も結晶欠陥
が少なくなり、素子内での発熱を抑えるのに好ましい。
また、基板が窒化物半導体基板であると、劈開し易くな
りｐ電極の剥がれ防止の点でも好ましい。ラテラル成長
に用いられる保護膜は、前記ストライプを形成する際に
用いた保護膜とは異なる作用を示す。

【００４３】ラテラル成長を用いて得られる結晶欠陥の
少ない窒化物半導体基板の成長方法としては、特に限定
されずいずれの方法でもよいが、例えば、J.J.A.P.Vol.
37(1998)pp.L309-L312に記載の方法や、本出願人が先に
出願した特開平１１−１９１６５９号に開示されている
窒化物半導体と異なる異種基板上に成長させた窒化物半
導体表面に凹凸部を形成し、その凸部及び凹部の平面上
にＳｉＯ₂等の前記保護膜を形成した後、側面に露出し
た窒化物半導体より横方向の成長を行い、保護膜上部に
互いに横方向に成長した窒化物半導体を繋げる方法等が
挙げられる。また、ラテラル成長により得られる窒化物
半導体基板は、素子構造を成長させる際に、異種基板を
有する状態で行っても、異種基板を除去した状態で行っ
てもよい。

【００４４】本発明のレーザ素子の共振面は、リッジ形
状のストライプと垂直になるように、窒化物半導体の
｛１１−００｝面［Ｍ面：六角柱状の結晶の側面に相当
する面］で劈開することにより、鏡面状の良好な共振面
を形成することができる。窒化物半導体のＭ面での劈開
については、例えば本出願人が先に出願した特開平９−
２３２６７６号公報に詳細が記載されている。

【００４５】

【実施例】以下の本発明の一実施の形態である窒化物半
導体レーザ素子の実施例を示す。しかし本発明はこれに
限定されない。［実施例１］図２は、本発明の一実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式的な断面図であり、ストライプ導波
路に垂直な方向で切断した際の図を示すものである。以
下、この図を基に実施例１について説明する。

【００４６】（下地層２）１インチφ、Ｃ面を主面とす
るサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器
内にセットし、温度を５００℃にして、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ₃）を用い、ＧａＮ
よりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で
成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０℃にし
て、同じくＧａＮよりなる下地層２を４μｍの膜厚で成
長させる。この下地層は保護膜を部分的に表面に形成し
て、次に窒化物半導体基板の選択成長を行うための下地
層として作用する。

【００４７】（保護膜３）下地層成長後、ウェーハを反
応容器から取り出し、この下地層の表面に、ストライプ
状のフォトマスクを形成し、ＰＶＤ装置によりストライ
プ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ
₂よりなる保護膜３を形成する。

【００４８】（窒化物半導体基板４）保護膜形成後、ウ
ェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度
を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アン
ドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板４を２０μｍの
膜厚で成長させる。この窒化物半導体基板は保護膜３上
部において横方向に成長されたものであるため、結晶欠
陥が１０⁵個／cm²以下と下地層２に比較して２桁以上少
なくなる。

【００４９】（ｎ型コンタクト層５）次に、アンモニア
とＴＭＧ、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物
半導体基板１の上に、１０５０℃でＳｉを３×１０¹⁸／
cm³ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層５を４
μｍの膜厚で成長させる。

【００５０】（クラック防止層６）次に、ＴＭＧ、ＴＭ
Ｉ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度
を８００℃にしてＩｎ_0.06Ｇａ_0.94Ｎよりなるクラック
防止層６を０．１５μｍの膜厚で成長させる。なお、こ
のクラック防止層は省略可能である。

【００５１】（ｎ型クラッド層７）続いて、１０５０℃
でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモ
ニアを用い、アンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層
を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭ
Ａを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０¹⁹／cm
³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロ
ームの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層して超
格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ
型クラッド層７を成長させる。

【００５２】（ｎ型光ガイド層８）続いて、シランガス
を止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ型光
ガイド層８を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ型
光ガイド層８にｎ型不純物をドープしても良い。

【００５３】（活性層９）次に、温度を８００℃にし
て、ＳｉドープＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層を１
００オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同一温
度で、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層を４
０オングストロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸
層とを２回交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜
厚３８０オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）の活性層を成長させる。

【００５４】（ｐ型キャップ層１０）次に、温度を１０
５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ₂Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ型
光ガイド層１１よりもバンドギャップエネルギーが大き
い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ
_0.7Ｎよりなるｐ型キャップ層７を３００オングストロ
ームの膜厚で成長させる。

【００５５】（ｐ型光ガイド層１１）続いてＣｐ₂Ｍ
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、バンドギャップエネ
ルギーがｐ型キャップ層１０よりも小さい、アンドープ
ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層１１を０．１μｍの膜厚
で成長させる。

【００５６】（ｐ型クラッド層１２）続いて、１０５０
℃でアンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させ、続いてＣｐ₂Ｍｇ、
ＴＭＡを止め、アンドープＧａＮよりなる層を２５オン
グストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超
格子層よりなるｐ型クラッド層１２を成長させる。

【００５７】（ｐ型コンタクト層１３）最後に、１０５
０℃で、ｐ型クラッド層９の上に、Ｍｇを１×１０²⁰／
cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１
３を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。

【００５８】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コン
タクト層の表面にＳｉＯ₂よりなる保護膜を形成して、
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いＳｉＣｌ₄ガ
スによりエッチングし、図２に示すように、ｎ電極を形
成すべきｎ型コンタクト層５の表面を露出させる。この
ように窒化物半導体を深くエッチングするには保護膜と
してＳｉＯ₂が最適である。

【００５９】次に、図５（ａ）に示すように、最上層の
ｐ型コンタクト層１３のほぼ全面に、ＰＶＤ装置によ
り、Ｓｉ酸化物（主として、ＳｉＯ₂）よりなる第１の
保護膜６１を０．５μｍの膜厚で形成した後、第１の保
護膜６１の上に所定の形状のマスクをかけ、フォトレジ
ストよりなる第３の保護膜６３を、ストライプ幅２μ
ｍ、厚さ１μｍで形成する。

【００６０】次に、図５（ｂ）に示すように第３の保護
膜６３形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置
により、ＣＦ₄ガスを用い、第３の保護膜６３をマスク
として、前記第１の保護膜６１をエッチングして、スト
ライプ状とする。その後エッチング液で処理してフォト
レジストのみを除去することにより、図５（ｃ）に示す
ようにｐ型コンタクト層１３の上にストライプ幅２μｍ
の第１の保護膜６１が形成できる。

【００６１】さらに、図５（ｄ）に示すように、ストラ
イプ状の第１の保護膜６１形成後、再度ＲＩＥによりＳ
ｉＣｌ₄ガスを用いて、ｐ型コンタクト層１３、および
ｐ型クラッド層１２をエッチングして、ストライプ状の
導波路領域（この場合、リッジストライプ）を形成す
る。ストライプを形成する際、そのストライプの断面形
状を図２に示すような順メサの形状とすると、横モード
がシングルモードとなりやすく非常に好ましい。

【００６２】リッジ形状のストライプを形成後に、ｐ型
コンタクト層１３にリッチ層が形成されないように保護
するための膜を付けた状態で、リッジ形状のストライプ
の側面及びその側面から連続している平面上にＡｌをＰ
ＶＤ装置により蒸着して蒸着膜を形成する［図５（ｅ−
１）］。次にアニール炉において、所定の時間、熱をか
けて熱処理を行う。その後、酸でＡｌの蒸着膜を除去す
る。このようにして図５（ｅ−２）のようにリッチ層２
０１が形成される。

【００６３】リッチ層２０１を形成後、ウェーハをＰＶ
Ｄ装置に移送し、図５（ｆ）に示すように、Ｚｒ酸化物
（主としてＺｒＯ₂）よりなる第２の保護膜６２を、第
１の保護膜６１の上と、エッチングにより露出されたｐ
型クラッド層１２の上に０．５μｍの膜厚で連続して形
成する。

【００６４】次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図５
（ｇ）に示すように、第１の保護膜６１をリフトオフ法
により除去する。

【００６５】次に図５（ｈ）に示すように、ｐ型コンタ
クト層１３の上の第１の保護膜６１が除去されて露出し
たそのｐ型コンタクト層の表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ
電極２０を形成する。但しｐ電極２０は１００μｍのス
トライプ幅として、この図５（ｈ）に示すように、第２
の保護膜６２の上に渡って形成する。

【００６６】次に、ｐ電極２０上の全面に連続して、Ｔ
ｉからなる第１の薄膜層３１を１０００オングストロー
ムの膜厚で形成し、更に図２に示すようにストライプの
側面等にも第１の薄膜層３１を形成する。この連続して
形成された第１の薄膜層３１上に、後の工程で劈開によ
り共振面を形成する際の劈開面に一致しない大きさ、つ
まり劈開面となる部分の上部を避けて、断続的にＡｕか
らなる第２の薄膜層３２を８０００オングストロームの
膜厚で形成し、第１の薄膜層３１及び第２の薄膜層３２
からなるｐパッド電極１０１を形成する。

【００６７】ｐパッド電極形成後、一番最初に露出させ
たｎ型コンタクト層５の表面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ
電極２１をストライプと平行な方向で形成し、その上に
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕよりなるｎパッド電極を形成する。

【００６８】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極及びｐ
パッド電極とを形成したウェーハのサファイア基板を研
磨して７０μｍとした後、ストライプ状の電極に垂直な
方向で、基板側からバー状に劈開し、劈開面（１１−０
０面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共
振器を作製する。共振器面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりなる
誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、
バーを切断して図２に示すようなレーザ素子とする。な
お共振器長は３００〜５００μｍとすることが望まし
い。

【００６９】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長４００〜４２０ｎ
ｍ、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm²において室温で良好
な連続発振を示す。さらに、絶縁性が良好となったこと
で、リーク電流やショートが防止でき、寿命特性の良好
なレーザ素子を効率よく得ることができ、歩留まりが向
上する。

【００７０】［実施例２］実施例１において、Ａｌから
なるリッチ層２０１をイオン注入により形成する他は同
様にしてレーザ素子を作製する。イオン注入の方法とし
ては、ｐ型コンタクト層１３の最上面に保護膜を付けた
状態で、イオン注入装置でウエハ上面よりＡｌを所定の
エネルギーに加速してウエハに打ち込む。次に、イオン
注入でダメージを受けた部分を熱処理をして再結晶化さ
せる。得られたレーザ素子は、実施例１と同様に良好な
素子特性を示し、さらに歩留まりも向上する。

【００７１】［実施例３］図３は本発明の他の実施例に
係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以
下この図を元に実施例３について説明する。

【００７２】（窒化物半導体基板４０）実施例１におい
て、下地層２の表面にストライプ状の保護膜３形成後、
ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温
度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、ア
ンドープＧａＮを５μｍの膜厚で成長させる。その後、
ウェーハをＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）装置に
移送し、原料にＧａメタル、ＨＣｌガス、及びアンモニ
アを用い、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板
４０を２００μｍの膜厚で成長させる。このようにＭＯ
ＶＰＥ法により保護膜３の上に窒化物半導体を成長させ
た後、ＨＶＰＥ法で１００μｍ以上のＧａＮ厚膜を成長
させると結晶欠陥は実施例１に比較してもう一桁以上少
なくなる。窒化物半導体基板４０成長後、ウェーハを反
応容器から取り出し、サファイア基板１、バッファ層
２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨により除去
し、窒化物半導体基板４０単独とする。

【００７３】後は実施例１と同様にして、研磨側と反対
側の窒化物半導体基板４０の上にｎ型コンタクト層５〜
ｐ型コンタクト層１３までを積層する。

【００７４】ｐ型コンタクト層１３成長後、実施例１と
同様にして、ストライプ状の第１の保護膜６１を形成し
た後、第２の工程において、エッチングストップをｎ型
コンタクト層５の表面とする。後は実施例１と同様にし
て、Ａｌからなるリッチ層２０１を形成した後で、Ｚｒ
Ｏ₂を主成分とする第２の保護膜６２をストライプ導波
路の側面、及びｎ型コンタクト層５の表面に形成した
後、それぞれのコンタクト層に電極を形成する。次に、
実施例１と同様にｐパッド電極１０１を形成し、図３に
示すような構造のレーザ素子とする。なお共振面を形成
する場合、窒化物半導体基板の劈開面は実施例１と同じ
Ｍ面とする。得られたレーザ素子は実施例１に比較し
て、閾値電流密度は１．８ｋＡ／cm²にまで低下し、寿
命は３倍以上向上し、さらに実施例１と同様に絶縁性の
向上によりリーク電流及びショートが良好に防止でき、
良好な寿命特性を有するレーザ素子を歩留まりよく作製
することができる。

【００７５】［実施例４］図４は本発明の他の実施例に
係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以
下この図４を用いて実施例４について説明する。

【００７６】実施例３において、窒化物半導体基板４０
を作製する際にＨＶＰＥ装置において原料にシランガス
を加え、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮより
なる窒化物半導体基板５０を２００μｍの膜厚で成長さ
せる。なおＳｉ濃度は１×１０¹⁷／cm³〜５×１０¹⁹／c
m³の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体基板５０
成長後、実施例３と同様にしてサファイア基板１、バッ
ファ層２、保護膜３、アンドープＧａＮ層を研磨して除
去し、窒化物半導体基板５０単体とする。

【００７７】次にこの窒化物半導体基板５０の上に実施
例１と同様にして、クラック防止層６〜ｐ型コンタクト
層１３までを積層成長させる。ｐ型コンタクト層１３成
長後、実施例１と同様にして、ストライプ状の第１の保
護膜６１を形成した後、第２の工程において、エッチン
グストップを図５に示すｎ型クラッド層７の表面とす
る。後は実施例１と同様にして、リッチ層２０１を形成
し、その後、ＺｒＯ₂を主成分とする第２の保護膜６２
をストライプ導波路の側面と、ｎ型クラッド層７の表面
とに形成した後、その第２の保護膜を介してｐ電極２０
を形成する。

【００７８】次に、ｐ電極２１上に、ストライプ長さと
同一の長さとなるようにＴｉからなる第１の薄膜層３１
を膜厚１０００オングストロームで、第２の薄膜層３２
の形状と同様の形状でＰｔよりなる第３の薄膜層を膜厚
１０００オングストロームで、及びストライプ長さより
短い形状でＡｕからなる第２の薄膜層３２を膜厚８００
０オングストロームで順に積層形成してなるｐパッド電
極１０１を図４に示すように形成する。第３の薄膜層は
図示していないが、第２の薄膜層と同様の形状で形成す
る。一方、窒化物半導体基板の裏面側のほぼ全面にｎ電
極２１を形成する。電極形成後、窒化物半導体基板のＭ
面で劈開して共振面を作製し、図４に示すような構造の
レーザ素子とする。

【００７９】［実施例５］前記Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．に記載
されているレーザ素子を示す図６のレーザ素子に、図１
に示すように、実施例１と同様にしてリッチ層２０１を
形成してなるレーザ素子を作製する。得られたレーザ素
子は、絶縁性が良好となりリーク電流の発生やショート
の発生を防止でき、寿命特性の良好な素子を歩留まりよ
く作製することができる。

【００８０】［実施例６］実施例１において、Ａｌに替
えてＢを用いる他は同様にして、拡散によりＢを豊富に
含有するリッチ層２０１を形成されてなるレーザ素子を
作製する。その結果、実施例１とほぼ同等の良好な結果
が得られる。

【００８１】［実施例７］実施例２において、Ａｌに替
えてＢを用いる他は同様にして、イオン注入によりＢを
豊富に含有するリッチ層２０１を形成されてなるレーザ
素子を作製する。その結果、実施例１とほぼ同等の良好
な結果が得られる。

【００８２】

【発明の効果】本発明の窒化物半導体レーザ素子は、上
記のように素子構造のリッチ形状のストライプの側面及
びその側面から連続している平面の表面付近にＡｌ又は
Ｂを豊富に含有するリッチ層を形成することにより、絶
縁膜（第２の保護膜を含む）とリッチ層とが相乗的に作
用して良好な絶縁性を有するレーザ素子を作製すること
ができる。そして、リーク電流の防止やショートを防止
が防止でき寿命特性の良好なレーザ素子を歩留まりよく
得ることができる。またさらに、本発明は、リッチ層の
形成の状態により、光閉じこめを良好にすることがで
き、実効屈折率型の素子構造であっても、完全屈折率型
の素子構造に変更することが可能となり、水平横モード
の安定化やしきい値の低下の点で好ましいレーザ素子と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の一部分を示す模式的断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。

【図５】図２〜図４のリッジ形状のストライプなどを形
成する方法の各工程を説明するための、各工程における
ウェーハの部分的な構造を示す模式的断面図である。

【図６】従来のレーザ素子の構造を示す模式的断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・異種基板２・・・下地層３・・・窒化物半導体基板成長用の保護膜４、４０、５０・・・窒化物半導体基板５・・・ｎ型コンタクト層６・・・クラック防止層７・・・ｎ型クラッド層８・・・ｎ型光ガイド層９・・・活性層１０・・・ｐ型キャップ層１１・・・ｐ型光ガイド層１２・・・ｐ型クラッド層１３・・・ｐ型コンタクト層１５・・・絶縁膜６１・・・第１の保護膜６２・・・第２の保護膜６３・・・第３の保護膜２０・・・ｐ電極２１・・・ｎ電極３１・・・第１の薄膜層３２・・・第２の薄膜層１０１・・・パッド電極２０１・・・リッチ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/205 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を成長させてなる素
子構造を有し、ｐ型窒化物半導体層側からエッチングに
よりリッジ形状のストライプが形成されてなり、さらに
少なくとも前記リッジ形状のストライプの側面に絶縁膜
が形成されてなる窒化物半導体レーザ素子において、前記絶縁膜と接している少なくともリッジ形状のストラ
イプの側面及びストライプの側面から連続している平面
の表面付近に、アルミニウムを豊富に含有するリッチ層
を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】前記リッチ層が、リッジ形状のストライ
プを形成後、露出されている少なくともリッジ形状のス
トライプの側面及びストライプの側面から連続している
平面の表面に、アルミニウムを拡散させることにより形
成されて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。
【請求項３】前記リッチ層が、リッジ形状のストライ
プを形成後、露出されている少なくともリッジ形状のス
トライプの側面及びストライプの側面から連続している
平面の表面に、アルミニウムをイオン注入して形成され
て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。