JP4148664B2 - 窒化物系半導体レーザ素子およびその形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体レーザ素子およびその形成方法に関し、特に、電極層を含む窒化物系半導体レーザ素子およびその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物系半導体レーザ素子は、次世代の大容量光ディスク用光源としての利用が期待され、その開発が盛んに行われている。この窒化物系半導体レーザ素子の低動作電圧化および高信頼性化のためには、電極の低コンタクト抵抗化は不可欠である。特に、窒化物系半導体は、ｐ型のキャリア濃度が低いため、ｐ側電極に関しては、良好なオーミック性（低いコンタクト抵抗）を得ることが困難である。これに対処するために、近年では、ｐ側電極として、良好なオーミック性を有するＰｄを含むＰｄ／Ａｕ電極やＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極などのＰｄ系の電極材料が用いられている。
【０００３】
図３５は、従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。まず、図３５を参照して、従来の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この従来の窒化物系半導体レーザ素子では、サファイア基板２０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２が形成されている。ＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２上には、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層２０３が形成されている。アンドープＧａＮ層２０３上には、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４が約５μｍの厚みで形成されている。ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上には、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ；多重量子井戸）活性層２０６、および、凸部を有する約３００ｎｍの厚みのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７が形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７の凸部上には、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層２０８が形成されている。
【０００４】
ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８上には、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層と、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層と、約２００ｎｍの厚みのＮｉ層との３層構造のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９が形成されている。また、ｐ側電極２０９の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層２０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜２１０が形成されている。また、ＳｉＯ2膜２１０を覆うとともに、ｐ側電極２０９の上面に接触するように、パッド電極２１１が形成されている。
【０００５】
また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７からｎ型ＧａＮコンタクト層２０４までの一部領域が除去されている。その露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２０４の上面に接触するように、ｎ側電極２１２が形成されている。また、ｎ側電極２１２に接触するように、パッド電極２１３が形成されている。
【０００６】
図３６〜図４０は、図３５に示した従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。また、図４１は、図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションアップ方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。次に、図３５〜図４１を参照して、従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【０００７】
まず、図３６に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板２０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下でＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２を約１５ｎｍの厚みで低温成長させる。そして、ＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約３μｍの厚みでアンドープＧａＮ層２０３を形成する。
【０００８】
その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、アンドープＧａＮ層２０３上に、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層２０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層２０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層２０８を順次形成する。
【０００９】
次に、図３７に示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８からｎ型ＧａＮコンタクト層２０４までの一部領域を異方性ドライエッチングを用いて除去する。
【００１０】
次に、図３８に示すように、リフトオフ法などを用いて、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜を約２μｍ幅のストライプ状に形成することによって、Ｐｄ層、Ａｕ層およびＮｉ層の３層構造のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を形成する。この後、ｐ側電極２０９の最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングによりｐ型ＧａＮコンタクト層２０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７を約１５０ｎｍだけエッチングする。これにより、図３９に示されるようなリッジ部が形成される。
【００１１】
次に、図４０に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ2膜２１０を形成した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜２１０を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜２１０を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上に、ｎ側電極２１２を形成する。
【００１２】
最後に、図３５に示したように、Ｐｄ系電極からなるｐ側電極２０９の上面上に位置するＳｉＯ2膜２１０を除去した後、ｐ側電極２０９およびｎ側電極２１２上に、それぞれ、パッド電極２１１および２１３を形成する。
【００１３】
そして、図３５に示すような窒化物系半導体レーザ素子を、図４１に示すように、ステム２７１に固定したサブマウント（放熱基台）２７０上に、半田などの融着材２６０を用いて固定する。この場合、素子のリッジ部と反対の面（サファイア基板２０１の裏面側）をサブマウント２７０に融着するジャンクションアップ方式を用いる。
【００１４】
従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子は、上記のように形成されていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子では、Ｐｄ系電極からなるｐ側電極２０９は、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８に対する付着力が弱いため、製造プロセスの途中でＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９が膜剥がれを起こしやすいという不都合があった。このため、素子の信頼性を向上させるのが困難であるといった問題点があった。
【００１６】
また、従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子では、ｐ側電極２０９上にパッド電極２１１を形成する工程や組立工程における熱または応力によって、ｐ側電極２０９のコンタクト特性が劣化するという不都合が生じる。この場合、コンタクト抵抗が高くなるので、動作電圧が高くなるという問題点があった。
【００１７】
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、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【００１８】
この発明のもう１つの目的は、上記の窒化物系半導体レーザ素子において、低コンタクト性を損なうことなく、電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることである。
【００１９】
この発明のさらにもう１つの目的は、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を容易に形成することが可能な窒化物系半導体レーザ素子の形成方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、活性層上に形成された窒化物系半導体層と、窒化物系半導体層上に形成された電極層とを備え、電極層は、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層と、第１電極層上に形成され、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対する付着力が弱いとともに、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層とを含む。
【００２１】
この第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、窒化物系半導体層上に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を設けるとともに、第１電極層上に、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を設けることによって、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。これにより、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電圧を低減することができる。
【００２２】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第２電極層は、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い。このように構成すれば、第２電極層により容易に低いコンタクト抵抗を得ることができる。また、第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有するのが好ましい。このように、第１電極層を３ｎｍ以下の薄い厚みで形成することによって、第２電極層の低コンタクト性を損なうことなく、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができる。
【００２３】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ層を含み、第２電極層は、Ｐｄ層を有する積層膜を含む。このように構成すれば、容易に、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。この場合、より好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ層を含み、第２電極層は、Ｐｄ層を有する積層膜を含む。この場合、第２電極層の最上層は、エッチングマスクとなる金属層を含むのが好ましい。このように構成すれば、第２電極層の最上層を、リッジ部を形成する際のエッチングマスクとして用いることができるので、別途エッチングマスクを形成する必要がない。その結果、製造プロセスを簡略化することができる。
【００２４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１電極層と第２電極層との間に形成され、Ｐｔ層とＰｄ層とを含む混合層をさらに備える。このように構成すれば、Ｐｄが窒化物系半導体層により近づくので、Ｐｄによるコンタクト抵抗の低減効果を確実に得ることができる。
【００２５】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層は、凹凸形状の表面を有する。このように構成すれば、窒化物系半導体層と、第１電極層との接触面積を増加することができるので、コンタクト抵抗をより低減することができる。この場合、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する。このような組成および膜厚で窒化物系半導体層を形成すれば、容易に、窒化物系半導体層の表面を、凹凸形状にすることができる。
【００２６】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層は、クラッド層の凸部上に形成されたコンタクト層を含み、クラッド層の凸部とコンタクト層とによってリッジ部が構成されている。このような構成では、狭い面積のコンタクト層上に電極層を形成する必要がある。この場合にも、リッジ部を構成するコンタクト層に対する電極層全体の付着力を第１電極層により強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができるので、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電流および動作電圧を低減することができる。
【００２７】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層、第１電極層および第２電極層を含む素子を、活性層側から取り付けるための基台をさらに備える。このように構成すれば、発光時に活性層からの熱を基台を介して良好に放熱することができる。なお、このようなジャンクションダウン組立では、リッジ部に応力がかかりやすいので、電極層がはがれやすい。本発明では、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるので、ジャンクションダウン組立の場合にも、電極層の剥がれを有効に防止することができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法は、活性層上に窒化物系半導体層を形成する工程と、窒化物系半導体層の表面上に電極層を形成する工程とを備え、電極層を形成する工程は、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成する工程と、第１電極層上に、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対する付着力が弱いとともに、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を形成する工程とを含む。
【００３１】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法では、上記のように、窒化物系半導体層の表面上に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成するとともに、第１電極層上に、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を形成することによって、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。これにより、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電圧を低減することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を容易に形成することができる。
【００３２】
上記第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第２電極層は、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い。このように構成すれば、第２電極層により容易に低いコンタクト抵抗を得ることができる。また、第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有するのが好ましい。このように、第１電極層を３ｎｍ以下の薄い厚みで形成することによって、第２電極層の低コンタクト性を損なうことなく、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができる。
【００３３】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層の表面上に、第１電極層を形成する工程は、窒化物系半導体層の表面上に、第１電極層および第２電極層を形成した後、第２電極層と窒化物系半導体層との間に、電流を流すことによって、第２電極層の一部を窒化物系半導体層の表面近傍に移動させる工程を含む。このように構成すれば、第１電極層による窒化物系半導体層に対する付着力を損なうことなく、第２電極層の低コンタクト性をより発揮させることができる。
【００３４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第１電極層を形成する工程は、電子線加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法およびスパッタ蒸着法のいずれかを用いて第１電極層を形成する工程を含む。このような蒸着法を用いれば、容易に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成することができる。
【００３５】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層は、クラッド層上に形成されたコンタクト層を含み、第２電極層を形成する工程は、リフトオフ法を用いて、第１電極層の上面上の所定領域に第２電極層を形成する工程を含み、第２電極層を形成した後、第２電極層をマスクとして、第１電極層、コンタクト層およびクラッド層の一部をエッチングすることによって、リッジ部を形成する工程をさらに備える。このように構成すれば、容易に、クラッド層の凸部およびコンタクト層からなるリッジを形成することができる。また、第１電極層をリフトオフ法ではなく、エッチングによりパターニングすることによって、リフトオフ法で生じやすいパターン剥がれを防止することができる。
【００３６】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒからなるグループより選択される少なくとも１つの材料を含み、第２電極層は、Ｐｄを含む。このように構成すれば、容易に、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００３７】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層を形成する工程は、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む。このように構成すれば、窒化物系半導体層と、第１電極層との接触面積を増加することができるので、コンタクト抵抗をより低減することができる。この場合、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する。このような組成および膜厚で窒化物系半導体層を形成すれば、容易に、窒化物系半導体層の表面を、凹凸形状にすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。図２および図３は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【００４０】
まず、図１を参照して、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第１実施形態では、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２が形成されている。ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上には、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３が形成されている。アンドープＧａＮ層１０３上には、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層１０６、および、約３００ｎｍの厚みを有するとともに凸部を有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７が順次形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の凸部上には、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が形成されている。
【００４１】
ここで、第１実施形態では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１０９が形成されている。Ｐｔ電極層１０９上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の３層構造からなるＰｄ系電極層１１０が形成されている。Ｐｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００４２】
また、Ｐｄ系電極層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１１０の上面に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面上には、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３に接触するように、パッド電極１１４が形成されている。
【００４３】
第１実施形態では、上記のようにｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力の強い材料であるＰｔからなるＰｔ電極層１０９を形成するとともに、そのＰｔ電極層１０９上に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対するコンタクト抵抗（界面エネルギ障壁）が低い材料であるＰｄを含むＰｄ系電極層１１０を形成することによって、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１１０のＰｄ層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００４４】
特に、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの薄い厚みで形成することによって、Ｐｄ系電極層１１０の低コンタクト性を損なうことなく、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極全体のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができる。これにより、動作電圧を低減することができるとともに、素子の信頼性を向上することができる。
【００４５】
図２には、窒化物系半導体レーザ素子を熱処理した後の動作電圧の変化が示されている。窒化物系半導体レーザチップをパッケージ上に固定し、半田付けによる配線を行う際には、３５０℃程度の加熱が必要になる。従来のＰｄ系電極（Ｐｄ１０ｎｍ／Ａｕ１００ｎｍ／Ｎｉ２００ｎｍ）を含むレーザ素子では、素子作製後に３５０℃の熱処理を行ったときには、図２に示すように、電極のオーミック性の劣化により動作電圧が７Ｖから２０Ｖに増大する。その一方、第１実施形態のＰｔ電極層とＰｄ系電極層とを含む窒化物系半導体レーザ素子では、３５０℃の熱処理後も、良好なオーミック性を維持することができ、その結果、図２に示すように、動作電圧はほとんど増加しない。したがって、第１実施形態では、低い動作電圧を得ることができる。
【００４６】
また、図３には、Ｐｔ電極層１０９の膜厚と動作電圧との関係が示されている。図３から明らかなように、Ｐｔ電極層１０９の膜厚が３ｎｍを超えると、窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧は増大する。したがって、低動作電圧を得るためには、Ｐｔ電極層１０９の膜厚は、３ｎｍ以下、好ましくは、２ｎｍ以下に設定する必要があることがわかる。第１実施形態では、この点を考慮して、Ｐｔ電極層１０９の膜厚を約１ｎｍに設定している。
【００４７】
図４〜図８は、図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。また、図９は、図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を発光層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。以下、図１、図４〜図９を参照して、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００４８】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を低温成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、アンドープＧａＮ層１０３を約３μｍの厚みで成長させる。
【００４９】
その後、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を異方性ドライエッチングを用いてエッチングすることによって、図５に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００５０】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図６に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの厚みで形成するとともに、そのＰｔ電極層１０９上にＰｄ層１１０ａを約７ｎｍの厚みで形成する。この時、Ｐｔ電極層１０９の膜厚を均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃に昇温する。その後、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１１０ａ上のリッジ部に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層からなる積層膜１１０ｂを、約２μｍ幅のストライプ状（細長状）に形成する。
【００５１】
そして、積層膜１１０ｂの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングにより、Ｐｄ層１１０ａ、Ｐｔ電極層１０９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７を約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図７に示されるようなリッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１０９と、下からＰｄ層（約１７ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１１０とが形成される。このＰｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、第１実施形態のｐ側電極が構成される。
【００５２】
次に、図８に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜１１１を堆積した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００５３】
最後に、図１に示したように、Ｐｄ系電極層１１０の上面上のＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１１０に接触するように、パッド電極１１２を形成するとともに、ｎ側電極１１３に接触するように、パッド電極１１４を形成する。このようにして、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００５４】
上記のように、第１実施形態の製造プロセスでは、付着力の強いＰｔ電極層１０９が、低コンタクト材料（低界面エネルギ障壁材料）であるＰｄを含むＰｄ系電極層１１０と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８との間に存在するため、Ｐｄ系電極層１１０により電極部での電圧降下を小さくすることができるとともに、Ｐｔ電極層１０９により剥がれを防止することができる。その結果、低動作電圧で、かつ、高信頼性の素子を形成することができる。ここで、Ｐｔは、Ｐｄよりも接触抵抗が半導体の表面状態に左右されやすく不安定である。第１実施形態では、Ｐｔ／Ｐｄの積層構造にすることによって、Ｐｄの低コンタクト性を損なうことなく、かつ、Ｐｄの存在によりＰｔ自体の不安定性も改善されるので、相乗効果的にコンタクト抵抗を低減することができる。
【００５５】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、Ｐｔ電極層１０９およびＰｄ層１１０ａをリフトオフ法ではなく、全面に堆積およびエッチングする方法によってパターニングすることによって、リフトオフ法で生じやすいパターン剥がれを抑制することができる。
【００５６】
また、上記第１実施形態の製造プロセスでは、電極材料（Ｐｔ電極層１０９）を蒸着する直前に、塩酸や王水などの強酸による洗浄を行うことによって、接触抵抗をより低減することができる。
【００５７】
図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１５０を、リッジ部側からジャンクションダウン方式でステム１７１に設けられたサブマウント１７０に取り付けた状態が図９に示されている。ジャンクションダウン方式でサブマウント１７０に第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１５０を取り付ける場合、半田などの融着材１６０を用いて取り付けられる。このようにジャンクションダウン方式を用いることにより、ＭＱＷ活性層１０６の発熱領域がジャンクションアップ方式の場合よりもサブマウント１７０に接近するとともに、熱伝導の悪いサファイア基板を間に介さなくてよいので、素子の放熱特性を向上させることができる。その結果、放熱特性の悪化に起因して発生するしきい値電流の上昇を防止することができるので、窒化物系半導体レーザ素子の動作電流および消費電力を低減することができる。
【００５８】
なお、第１実施形態では、Ｐｔ電極層１０９によってｐ側電極の付着力を向上させることができるので、ジャンクションダウン方式を用いたとしても、融着時の熱または応力によってｐ側電極のオーミック性が劣化するのを抑制することができる。これにより、放熱効果に優れ、かつ、低消費電力のデバイスを実現することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。図１１は、図１０に示した第２実施形態のｐ側電極周辺の拡大断面図である。
【００６０】
まず、図１０および図１１を参照して、第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第２実施形態では、第１実施形態と同様、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が順次形成されている。
【００６１】
ここで、第２実施形態では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、Ｐｔ電極層１２１が形成されている。そして、Ｐｔ電極層１２１上には、ＰｔとＰｄとの混合層１２２が形成されている。さらに、その混合層１２２上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層、および、約２００ｎｍの厚みのＮｉ層からなる３層構造のＰｄ系電極層１２３が形成されている。Ｐｔ電極層１２１と、混合層１２２と、Ｐｄ系電極層１２３とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００６２】
また、Ｐｄ系電極層１２３の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された上面の一部を除く領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１２３の上面に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された上面上には、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３上には、パッド電極１１４が形成されている。
【００６３】
第２実施形態では、上記のように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力の強いＰｔ電極層１２１と、ＰｔとＰｄとの混合層１２２と、コンタクト抵抗の低いＰｄ層を含むＰｄ系電極層１２３とによって構成することにより、Ｐｔ電極層１２１および混合層１２２によりｐ側電極全体のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１２３および混合層１２２により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００６４】
図１２〜図１８は、図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。以下、図１０〜図１８を参照して、第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００６５】
まず、図１２に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を低温成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、アンドープＧａＮ層を約３μｍの厚みで形成する。そして、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。
【００６６】
そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域までを異方性ドライエッチングすることによって、図１３に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００６７】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図１４に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、約３ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１２１と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層１２３ａを順次形成する。この時、Ｐｔ電極層１２１の膜厚を均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃程度に昇温する。そして、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１２３ａの上のリッジ部が形成される領域に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の３層構造の積層膜１２３ｂを約２μｍ幅のストライプ状に形成する。
【００６８】
そして、積層膜１２３ｂの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、Ｐｄ層１２３ａ、Ｐｔ電極層１２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングによりエッチングした後、さらに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７も約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図１５に示されるようなリッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１２１と、下からＰｄ層（約２０ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１２３とが形成される。
【００６９】
次に、図１６に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ2膜１１１を形成した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００７０】
次に、図１７に示すように、Ｐｄ系電極層１２３上のＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１２３の上面に接触するようにパッド電極１１２を形成するとともに、ｎ側電極１１３の上面に接触するようにパッド電極１１４を形成する。
【００７１】
次に、図１８に示すように、ｐ側のパッド電極１１２と、ｎ側のパッド電極１１４との間に、約０．６Ａの電流を、約５秒間印加することによって、ｐ側電極（Ｐｔ電極層１２１）と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８との接触面での電流密度を３０ｋＡ／ｃｍ2にする。ただし、共振器長は１ｍｍとする。この場合、上記の電流密度３０ｋＡ／ｃｍ2は、以下の式（１）によって求められる。
【００７２】
０．６Ａ／（１ｍｍ×リッジ部幅２μｍ）＝３０ｋＡ／ｃｍ2 ・・・（１）
なお、上記の電流密度３０ｋＡ／ｃｍ2は、動作時の電流密度（５ｋＡ／ｃｍ2程度）より大きく、かつ、素子許容電流密度である１００ｋＡ／ｃｍ2以下である必要がある。特に、電流密度は、２０ｋＡ／ｃｍ2〜４０ｋＡ／ｃｍ2の範囲が効果的である。この点を考慮して、第２実施形態では、３０ｋＡ／ｃｍ2としている。上記のような電流の印加によって、Ｐｔ電極層１２１とＰｄ系電極層１２３のＰｄ層との間において、Ｐｄ層中のＰｄがマイグレーション効果によってＰｔ側に移動する。これにより、Ｐｄ系電極層１２３とＰｔ電極層１２１との間にＰｔとＰｄとからなる混合層１２２が形成される。
【００７３】
第２実施形態では、上記のように、ｐ側電極とｎ側電極との間に電流を印加することによって、Ｐｄ系電極層１２３中のＰｄをｐ型ＧａＮコンタクト層１０８の表面近傍に移動させることにより、混合層１２２を形成することによって、Ｐｔ電極層１２１による付着力を損なうことなく、Ｐｄの低コンタクト性を確実に発揮させることができる。
【００７４】
（第３実施形態）
図１９は、本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。また、図２０は、図１９に示した第３実施形態のｐ側電極周辺の拡大断面図である。図１９および図２０を参照して、この第３実施形態では、図１に示した第１実施形態の構造において、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８とＰｔ電極層１０９との間に、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を設けている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。以下、詳細に説明する。
【００７５】
この第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子では、第１実施形態と同様、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が順次形成されている。
【００７６】
ここで、この第３実施形態では、リッジ部を構成するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、約３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１が形成されている。このｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１のＩｎ組成は、１５％である。このように膜厚が薄く、かつ、Ｉｎ組成の高いｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１の表面は、図２０に示すように、多数の凹凸形状を有する形状になる。このようなｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１０９が形成されている。そのＰｔ電極層１０９上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜からなるＰｄ系電極層１１０が形成されている。Ｐｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００７７】
Ｐｄ系電極層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１１０に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された表面上に接触するように、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３の上面に接触するように、パッド電極１１４が形成されている。
【００７８】
第３実施形態では、上記のように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、厚みが薄く（３ｎｍ）、かつ、Ｉｎ組成の高い（１５％）ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を形成することによって、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１の表面の凹凸を増加させることができる。これにより、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１と、Ｐｔ電極層１０９との接触面積を増加させることができる。その結果、接触抵抗を低下させることができるとともに、Ｐｔ電極層１０９とｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１との付着力をさらに向上させることができる。
【００７９】
なお、この第３実施形態においても、第１実施形態と同様、付着力の強いＰｔ電極層１０９を設けるとともに、そのＰｔ電極層上に、コンタクト抵抗（界面エネルギ障壁）が低いＰｄ層を含むＰｄ系電極層１１０を設けることによって、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極全体の付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１１０のＰｄ層により低いコンタクト抵抗値を得ることができる。特に、Ｐｔ電極層１０９は、約１ｎｍと薄い厚みで形成しているので、Ｐｄ層の低コンタクト性を損なうことなく、Ｐｔ電極層によりｐ側電極層全体のｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１に対する付着力を向上させることができる。その結果、動作電圧を低減することができるとともに、素子の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
図２１〜図２５は、図１９に示した第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。以下、図１９〜図２５を参照して、第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００８１】
まず、図２１に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を形成する。そして、そのＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３を形成する。その後、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。さらに、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、Ｉｎ組成が１５％の約３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を形成する。
【００８２】
次に、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の領域の一部までを異方性ドライエッチングすることによって、図２２に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００８３】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図２３に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの厚みで形成した後、そのＰｔ電極層１０９上に、Ｐｄ層１１０ａを約７ｎｍの厚みで形成する。この時、Ｐｔ電極層１０９の厚みを均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃に昇温する。この後、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１１０ａ上のリッジ部が形成される領域に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜１１０ａを約２μｍの幅のストライプ状に形成する。そして、積層膜１１０ａの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性エッチングにより、Ｐｄ層１１０ａ、Ｐｔ電極層１０９、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図２４に示されるような、リッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１０９と、下からＰｄ層（約１７ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１１０とが形成される。
【００８４】
次に、図２５に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜１１１を堆積した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００８５】
最後に、図１９に示したように、Ｐｄ系電極層１１０の上面上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１１０上およびｎ側電極１１３上に、それぞれ、パッド電極１１２および１１４を形成する。
【００８６】
このようにして、第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００８７】
（第４参考形態）
図２６は、本発明の第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図２７は、図２６に示した第４参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【００８８】
まず、図２６を参照して、第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第４参考形態では、サファイア基板１上に、約４μｍ〜約６μｍの膜厚を有するＧａＮからなるｎ型コンタクト層２が形成されている。ｎ型コンタクト層２上には、約０．６μｍ〜約１．２μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層３と、多重量子井戸（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有するＭＱＷ活性層４とが形成されている。このＭＱＷ活性層４は、約４ｎｍ〜約８ｎｍの厚みを有する３つのＩｎXＧａ1-XＮ量子井戸層と、約８ｎｍ〜約２４ｎｍの厚みを有する４つのＩｎYＧａ1-YＮ量子障壁層とが交互に積層された構造を有する。従って、ＭＱＷ活性層４は、約４４ｎｍ〜約１２０ｎｍ（約０．０４４μｍ〜約０．１２μｍ）の厚みを有する。ここで、Ｘ＞Ｙであり、第４参考形態においては、Ｘ＝０．１３、Ｙ＝０．０５である。
【００８９】
ＭＱＷ活性層４上には、突出部を有するＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層５が形成されている。このｐ型クラッド層５の突出部分の膜厚は、約０．３μｍ〜約０．６μｍであるとともに、突出部以外の領域の膜厚は、約０．１μｍである。
【００９０】
ｐ型クラッド層５の突出部の上面上には、約０．０５μｍ〜約０．１５μｍの膜厚を有するＧａＮからなるｐ型コンタクト層６が形成されている。ｐ型クラッド層５の突出部とｐ型コンタクト層６とによって、リッジ部が構成されている。リッジ部の上面上には、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面と接触するように、約０．３ｎｍ〜約１ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄとからなるｐ型電極１０が形成されている。
【００９１】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極１０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００９２】
また、ｐ型クラッド層５からｎ型ＧａＮコンタクト層２までの一部領域が除去されている。その露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面と、ｐ型クラッド層５の上面とを覆うとともに、ｐ型電極１０の上面を露出させるように、約０．２μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる電流ブロック層７が形成されている。
【００９３】
ここで、この第４参考形態では、電流ブロック層７上に、ｐ型電極１０と接触するように、約３μｍの大きな厚みを有するＡｕからなる、ｐ型パッド電極１１が形成されている。これにより、第４参考形態では、ｐ型電極１０とｐ型パッド電極１１との合計膜厚（約３μｍ）が、ＭＱＷ活性層４下のｎ型クラッド層３の下面からリッジ部の上面までの距離（約１．０μｍ〜約２．１μｍ）よりも大きくなる。このため、第４参考形態では、ｐ型パッド電極１１の上面からＭＱＷ活性層４までの距離が大きくなる。
【００９４】
また、露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の表面に、ｎ型電極１２が形成されている。ｎ型電極１２上には、ｎ型パッド電極１３が形成されている。
【００９５】
上記のような構造を有する窒化物系半導体レーザ素子の電流経路としては、ｐ型パッド電極１１から、ｐ型電極１０、リッジ部を構成するｐ型ＧａＮコンタクト層６およびｐ型クラッド層５を経て、ＭＱＷ活性層４、ｎ型クラッド層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ型電極１２、ｎ型パッド電極１３へと電流が流れる。これにより、リッジ部下方に位置するＭＱＷ活性層４の領域において、レーザ光を発生させることができる。
【００９６】
図２６に示した構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を、サファイア基板１とサブマウント７０との距離よりも、ＭＱＷ活性層４とサブマウント７０との距離の方が近づくように、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図２７に示すような構造になる。図２７を参照して、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、ｐ型パッド電極１１の上面を半田などの融着材６１により、サブマウント７０に熱と圧力とを用いて押圧融着する。これにより、窒化物系半導体レーザ素子がサブマウント７０に固定される。この後、サブマウント７０をステム（図示せず）に固定して、組立が行われる。
【００９７】
第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、ＭＱＷ活性層４からｐ型パッド電極１１の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型パッド電極１１の上面を融着材６１によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図２７に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６１によって覆われるのを防止することができる。その結果、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第４参考形態では、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、ジャンクションダウン組立時に融着材６１がＭＱＷ活性層を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第４参考形態では、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【００９８】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６１がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６１の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６１の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【００９９】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、リッジ部からｐ型パッド電極１１の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６１による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）からなるｐ型パッド電極１１の厚みが大きくなった分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、融着時の熱や圧力に起因して窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１００】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚みで形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、リッジ部を介して、ｐ型パッド電極１１内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１０１】
（第５参考形態）
図２８は、本発明の第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図２９は、図２８に示した第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【０１０２】
まず、図２８を参照して、この第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記した第４参考形態と異なり、ｐ型電極２０を大きな厚みで形成した例を示している。この第５参考形態では、リッジ部の上面上に、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面と接触するように、約０．５ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約５ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約３μｍの膜厚を有するＡｕとからなる大きな厚みを有するｐ型電極２０が形成されている。
【０１０３】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極２０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【０１０４】
また、ｐ型電極２０を覆うように、約８０ｎｍ（約０．０８μｍ）の膜厚を有するＴｉと約０．２μｍの膜厚を有するＡｕとからなるｐ型パッド電極２１が形成されている。
【０１０５】
この第５参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１０６】
図２８に示した構造を有する第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図２９に示すような構造になる。図２９を参照して、第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極２１の上面を、半田などの融着材６２によって熱と圧力とを用いてサブマウント７０に押圧融着する。
【０１０７】
第５参考形態では、第４参考形態と異なり、ｐ型電極２０を、リッジ部の上面のほぼ全面と接触するように、大きな厚みで形成することによって、図２８に示すように、リッジ部上に形成される突出部とそれ以外の部分との段差が大きくなる。それによって、リッジ部およびその直下に存在するＭＱＷ活性層４の発光点位置を容易に判別することができる。その結果、組立時に、発光点位置を精密に制御することができる。
【０１０８】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、第４参考形態と同様、ＭＱＷ活性層４からｐ型パッド電極２１の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型パッド電極２１の上面を融着材６２によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図２９に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６２によって覆われるのを防止することができる。その結果、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第５参考形態では、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、第４参考形態と同様、ジャンクションダウン組立時に融着材６２がＭＱＷ活性層４を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第５参考形態では、第４参考形態と同様、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【０１０９】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、第４参考形態と同様、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６２がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６２の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６２の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【０１１０】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、リッジ部からｐ型パッド電極２１の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６２による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）を含むｐ型電極２０の厚みが大きくなった分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、第４参考形態と同様、融着時の熱と圧力に起因して窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１１１】
（第６実施形態）
図３０は、本発明の第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図３１は、図３０に示した第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【０１１２】
まず、図３０を参照して、第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、ｐ型電極３０上のｐ型パッド電極３１上に、さらに、厚みの大きなｐ型厚膜電極３２を形成した例を示している。この第６実施形態では、ｐ型電極３０は、約０．３ｎｍ〜約１．０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの膜厚を有するＡｕと、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの膜厚を有するＮｉとの積層膜からなる。
【０１１３】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極３０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【０１１４】
また、ｐ型パッド電極３１は、約５ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＴｉと、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約１６０ｎｍ〜約２４０ｎｍの膜厚を有するＡｕとの積層膜からなる。また、ｐ型厚膜電極３２は、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約２．５μｍ〜約３．５μｍの膜厚を有するＡｕと、約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＡｕとの積層膜からなる。
【０１１５】
この第６実施形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態とほぼ同様である。
【０１１６】
図３０に示した構造を有する第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図３１に示すような構造になる。図３１を参照して、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、ｐ型厚膜電極３２の上面を融着材６３によって、熱と圧力によりサブマウント７０に押圧融着する。
【０１１７】
第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚（約２．８μｍ〜約３．９μｍ）を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、ＭＱＷ活性層４からｐ型厚膜電極３２の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型厚膜電極３２の上面を半田などの融着材６３によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図３１に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６３によって覆われるのを防止することができる。その結果、第４および第５参考形態と同様、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第６実施形態では、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、第４および第５参考形態と同様、ジャンクションダウン組立時に融着材６３がＭＱＷ活性層４を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第６実施形態では、第４および第５参考形態と同様、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【０１１８】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、第４および第５参考形態と同様、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６３がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６３の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６３の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【０１１９】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、リッジ部からｐ型厚膜電極３２の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６３による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）を含むｐ型厚膜電極３２を大きな厚みで形成した分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、第４および第５参考形態と同様、融着時の熱と圧力に起因して、窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１２０】
ここで、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成しない場合と、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成する場合との動作電圧の変化を比較した結果を、以下の表１および表２を参照して説明する。
【０１２１】
【表１】
この実験では、ｐ型電極３０を構成するＰｔ、Ｐｄ、ＡｕおよびＮｉの厚みを、それぞれ、約０．７ｎｍ、約５ｎｍ、約２４０ｎｍおよび約２４０ｎｍにした。また、ｐ型パッド電極３１を構成するＴｉ、ＰｔおよびＡｕの厚みを、それぞれ、約１００ｎｍ、約１００ｎｍおよび約２００ｎｍにした。また、ｐ型厚膜電極３２を構成するＰｄ、Ａｕ、ＰｔおよびＡｕの厚みを、それぞれ、約１００ｎｍ、約３μｍ、約１５０ｎｍおよび約１００ｎｍにした。なお、表１および表２を参照して、Ｖｆ＠１００ｍＡ（Ｖ）は、一定の電流（１００ｍＡ）での順方向電圧である。また、ΔＶｆは、組立前と組立後との電圧の上昇分を示している。そして、表１には、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成しない場合が示されており、表２には、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成した場合が示されている。
【０１２２】
ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成しない場合には、表１に示すように、組立前と、ジャンクションダウンで組立後との間の動作電圧上昇分ΔＶｆは、２．１（Ｖ）であった。一方、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成した第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子においては、動作電圧上昇分ΔＶｆは、０．４（Ｖ）であった。このように、実験データから、第６実施形態において、動作電圧の上昇が低減されていることがわかる。
【０１２３】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、リッジ部を介して、ｐ型厚膜電極３２内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１２４】
（第７参考形態）
図３２は、本発明の第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１２５】
まず、図３２を参照して、第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図２６に示した第４参考形態の電流ブロック層７の代わりに、ＳｉＯ2からなる保護膜４０およびＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７を形成した例を示している。すなわち、この第７参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面を覆うように、約０．２μｍ〜約０．５μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる保護膜４０が形成されている。また、ｐ型クラッド層５の上面およびリッジ部の側面を覆うとともに、ｐ型電極１０の上面を露出させるように、約０．１μｍ〜約０．６μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７が形成されている。また、この第７参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１２６】
図３２に示した構造を有する第７参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極１１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１２７】
第７参考形態では、上記のように、第４参考形態のＳｉＯ2からなる電流ブロック層７の代わりに、ＳｉＯ2からなる保護膜４０およびＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７を形成することによって、第４参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
（第８参考形態）
図３３は、本発明の第８参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１２９】
まず、図３３を参照して、この第８参考形態では、上記第１〜第３、第６実施形態及び第４、第５、第７参考形態と異なり、ｐ型電極５０をリッジ部上のみならず電流ブロック層５７上にも形成するとともに、ｐ型電極５０の上面のほぼ全面に、ｐ型パッド電極５１を大きな厚みで形成した例について示している。
【０１３０】
すなわち、この第８参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面と、ｐ型クラッド層５の上面とを覆うとともに、リッジ部の上面（ｐ型ＧａＮコンタクト層６の上面）のみを露出させるように、ＳｉＯ2からなる電流ブロック層５７が成されている。電流ブロック層５７上には、電流ブロック層５７の上面のほぼ全面を覆うとともに、リッジ部の上面においてｐ型コンタクト層６と接触するように、約０．３ｎｍ〜約１ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄとからなるｐ型電極５０が形成されている。また、ｐ型電極５０の上面のほぼ全面を覆うように、約３μｍの大きな膜厚を有するＡｕからなるｐ型パッド電極５１が形成されている。
【０１３１】
なお、この第８参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１３２】
図３３に示した構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極５１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１３３】
第８参考形態では、リッジ部上のみならず電流ブロック層５７上にも形成したｐ型電極５０の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型パッド電極５１を形成することによって、第１〜第３、第６実施形態及び第４、第５、第７参考形態に比べて、ｐ型電極５０とｐ型パッド電極５１との接触面積が増加する。これにより、ｐ型電極５０からｐ型パッド電極５１への放熱を良好に行うことができる。また、ｐ型パッド電極５１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、ｐ型パッド電極５１内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１３４】
なお、第８参考形態では、上記のように、ｐ型電極５０の上面上のほぼ全面に、ｐ型パッド電極５１を大きな厚みで形成することによって、上記した第４参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
（第９参考形態）
図３４は、本発明の第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１３６】
まず、図３４を参照して、この第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図３３に示した第８参考形態のｐ型電極５０の下に、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６を形成した例を示している。また、この第９参考形態では、第８参考形態の電流ブロック層５７の代わりに、保護膜４０およびｎ型電流ブロック層４７を形成している。なお、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６が、本発明の「コンタクト層」の一例である。
【０１３７】
すなわち、この第９参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部上と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面とを覆うように、約０．２μｍ〜約０．５μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる保護膜４０が形成されている。また、ｐ型クラッド層５の上面を覆うとともに、ｐ型ＧａＮコンタクト層６の上面のみを露出させるように、約０．１μｍ〜約０．６μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７が形成されている。電流ブロック層４７上には、電流ブロック層４７の上面のほぼ全面を覆うとともに、リッジ部の上面においてｐ型コンタクト層６と接触するように、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６が形成されている。
【０１３８】
また、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型電極５０と、大きな膜厚を有するｐ型パッド電極５１とが形成されている。なお、ｐ型電極５０およびｐ型パッド電極５１の構成材料および膜厚は、図３３に示した第８参考形態と同じである。また、この第９参考形態のその他の構造は、図３３に示した第８参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１３９】
図３４に示した構造を有する第９参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第８参考形態と同様、ｐ型パッド電極５１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１４０】
第９参考形態では、上記のように、電流ブロック層４７の上面のほぼ全面に、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６を形成するとともに、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型電極５０および厚みの大きなｐ型パッド電極５１を形成することによって、第８参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
なお、今回開示された実施形態及び参考形態は、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、上記した実施形態及び参考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。
【０１４２】
【０１４３】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、窒化物系半導体レーザ素子の表面側にｐ側電極とｎ側電極との両方が設けられる場合の構造を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体レーザ素子の表面側にｐ側電極が設けられるとともに、裏面側にｎ側電極が設けられる場合の構造にも同様に適用可能である。
【０１４４】
また、上記第１実施形態では、窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で組み立てる例を示したが、本発明はこれに限らず、ジャンクションアップ方式で組み立てる場合にも同様に適用可能である。
【０１４５】
また、第３実施形態では、Ｉｎ組成が１５％で３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮ層１３１を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の厚みとを有するｐ型ＩｎＧａＮ層であれば、表面を凹凸形状にすることができるので、同様の効果を得ることができる。
【０１４６】
また、上記第７および第９参考形態では、保護膜４０をＳｉＯ2により形成したが、本発明はこれに限らず、絶縁膜であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１４７】
また、第７および第９参考形態では、ｎ型電流ブロック層４７をＡｌＧａＮにより形成したが、本発明はこれに限らず、ＡｌＧａＮ以外のＩｎＧａＮまたはＧａＮなどの窒化物半導体を用いて形成しても、同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、低コンタクト性を損なうことなく、電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるので、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【図３】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【図４】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した斜視図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図１１】 図１０に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極周辺の拡大断面図である。
【図１２】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１５】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１６】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１７】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１８】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１９】 本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２０】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極部分の拡大断面図である。
【図２１】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２２】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２３】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２４】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２５】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２６】 本発明の第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２７】 図２６に示した第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図２８】 本発明の第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２９】 図２８に示した第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図３０】 本発明の第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３１】 図３０に示した第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図３２】 本発明の第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３３】 本発明の第８参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３４】 本発明の第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３５】 従来の窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３６】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３７】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３８】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３９】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図４０】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図４１】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式でサブマウントに取り付けた状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０６ ＭＱＷ活性層（活性層）
１０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層（窒化物系半導体層）
１０９ Ｐｔ電極層（第１電極層）
１１０ Ｐｄ系電極層（第２電極層）
１２２ 混合層
１３１ ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層（窒化物系半導体層）
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物系半導体レーザ素子およびその形成方法に関し、特に、電極層を含む窒化物系半導体レーザ素子およびその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物系半導体レーザ素子は、次世代の大容量光ディスク用光源としての利用が期待され、その開発が盛んに行われている。この窒化物系半導体レーザ素子の低動作電圧化および高信頼性化のためには、電極の低コンタクト抵抗化は不可欠である。特に、窒化物系半導体は、ｐ型のキャリア濃度が低いため、ｐ側電極に関しては、良好なオーミック性（低いコンタクト抵抗）を得ることが困難である。これに対処するために、近年では、ｐ側電極として、良好なオーミック性を有するＰｄを含むＰｄ／Ａｕ電極やＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極などのＰｄ系の電極材料が用いられている。
【０００３】
図３５は、従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。まず、図３５を参照して、従来の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この従来の窒化物系半導体レーザ素子では、サファイア基板２０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２が形成されている。ＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２上には、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層２０３が形成されている。アンドープＧａＮ層２０３上には、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４が約５μｍの厚みで形成されている。ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上には、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ；多重量子井戸）活性層２０６、および、凸部を有する約３００ｎｍの厚みのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７が形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７の凸部上には、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層２０８が形成されている。
【０００４】
ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８上には、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層と、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層と、約２００ｎｍの厚みのＮｉ層との３層構造のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９が形成されている。また、ｐ側電極２０９の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層２０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜２１０が形成されている。また、ＳｉＯ2膜２１０を覆うとともに、ｐ側電極２０９の上面に接触するように、パッド電極２１１が形成されている。
【０００５】
また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７からｎ型ＧａＮコンタクト層２０４までの一部領域が除去されている。その露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２０４の上面に接触するように、ｎ側電極２１２が形成されている。また、ｎ側電極２１２に接触するように、パッド電極２１３が形成されている。
【０００６】
図３６〜図４０は、図３５に示した従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。また、図４１は、図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションアップ方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。次に、図３５〜図４１を参照して、従来のＰｄ系電極を有する窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【０００７】
まず、図３６に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板２０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下でＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２を約１５ｎｍの厚みで低温成長させる。そして、ＡｌＧａＮ低温バッファ層２０２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約３μｍの厚みでアンドープＧａＮ層２０３を形成する。
【０００８】
その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、アンドープＧａＮ層２０３上に、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層２０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層２０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層２０８を順次形成する。
【０００９】
次に、図３７に示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８からｎ型ＧａＮコンタクト層２０４までの一部領域を異方性ドライエッチングを用いて除去する。
【００１０】
次に、図３８に示すように、リフトオフ法などを用いて、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜を約２μｍ幅のストライプ状に形成することによって、Ｐｄ層、Ａｕ層およびＮｉ層の３層構造のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を形成する。この後、ｐ側電極２０９の最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングによりｐ型ＧａＮコンタクト層２０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０７を約１５０ｎｍだけエッチングする。これにより、図３９に示されるようなリッジ部が形成される。
【００１１】
次に、図４０に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ2膜２１０を形成した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜２１０を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜２１０を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層２０４上に、ｎ側電極２１２を形成する。
【００１２】
最後に、図３５に示したように、Ｐｄ系電極からなるｐ側電極２０９の上面上に位置するＳｉＯ2膜２１０を除去した後、ｐ側電極２０９およびｎ側電極２１２上に、それぞれ、パッド電極２１１および２１３を形成する。
【００１３】
そして、図３５に示すような窒化物系半導体レーザ素子を、図４１に示すように、ステム２７１に固定したサブマウント（放熱基台）２７０上に、半田などの融着材２６０を用いて固定する。この場合、素子のリッジ部と反対の面（サファイア基板２０１の裏面側）をサブマウント２７０に融着するジャンクションアップ方式を用いる。
【００１４】
従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子は、上記のように形成されていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子では、Ｐｄ系電極からなるｐ側電極２０９は、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０８に対する付着力が弱いため、製造プロセスの途中でＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９が膜剥がれを起こしやすいという不都合があった。このため、素子の信頼性を向上させるのが困難であるといった問題点があった。
【００１６】
また、従来のＰｄ系電極からなるｐ側電極２０９を有する窒化物系半導体レーザ素子では、ｐ側電極２０９上にパッド電極２１１を形成する工程や組立工程における熱または応力によって、ｐ側電極２０９のコンタクト特性が劣化するという不都合が生じる。この場合、コンタクト抵抗が高くなるので、動作電圧が高くなるという問題点があった。
【００１７】
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、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【００１８】
この発明のもう１つの目的は、上記の窒化物系半導体レーザ素子において、低コンタクト性を損なうことなく、電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることである。
【００１９】
この発明のさらにもう１つの目的は、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を容易に形成することが可能な窒化物系半導体レーザ素子の形成方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、活性層上に形成された窒化物系半導体層と、窒化物系半導体層上に形成された電極層とを備え、電極層は、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層と、第１電極層上に形成され、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対する付着力が弱いとともに、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層とを含む。
【００２１】
この第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、窒化物系半導体層上に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を設けるとともに、第１電極層上に、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を設けることによって、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。これにより、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電圧を低減することができる。
【００２２】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第２電極層は、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い。このように構成すれば、第２電極層により容易に低いコンタクト抵抗を得ることができる。また、第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有するのが好ましい。このように、第１電極層を３ｎｍ以下の薄い厚みで形成することによって、第２電極層の低コンタクト性を損なうことなく、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができる。
【００２３】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ層を含み、第２電極層は、Ｐｄ層を有する積層膜を含む。このように構成すれば、容易に、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。この場合、より好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ層を含み、第２電極層は、Ｐｄ層を有する積層膜を含む。この場合、第２電極層の最上層は、エッチングマスクとなる金属層を含むのが好ましい。このように構成すれば、第２電極層の最上層を、リッジ部を形成する際のエッチングマスクとして用いることができるので、別途エッチングマスクを形成する必要がない。その結果、製造プロセスを簡略化することができる。
【００２４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第１電極層と第２電極層との間に形成され、Ｐｔ層とＰｄ層とを含む混合層をさらに備える。このように構成すれば、Ｐｄが窒化物系半導体層により近づくので、Ｐｄによるコンタクト抵抗の低減効果を確実に得ることができる。
【００２５】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層は、凹凸形状の表面を有する。このように構成すれば、窒化物系半導体層と、第１電極層との接触面積を増加することができるので、コンタクト抵抗をより低減することができる。この場合、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する。このような組成および膜厚で窒化物系半導体層を形成すれば、容易に、窒化物系半導体層の表面を、凹凸形状にすることができる。
【００２６】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層は、クラッド層の凸部上に形成されたコンタクト層を含み、クラッド層の凸部とコンタクト層とによってリッジ部が構成されている。このような構成では、狭い面積のコンタクト層上に電極層を形成する必要がある。この場合にも、リッジ部を構成するコンタクト層に対する電極層全体の付着力を第１電極層により強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができるので、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電流および動作電圧を低減することができる。
【００２７】
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体層、第１電極層および第２電極層を含む素子を、活性層側から取り付けるための基台をさらに備える。このように構成すれば、発光時に活性層からの熱を基台を介して良好に放熱することができる。なお、このようなジャンクションダウン組立では、リッジ部に応力がかかりやすいので、電極層がはがれやすい。本発明では、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるので、ジャンクションダウン組立の場合にも、電極層の剥がれを有効に防止することができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
この発明の第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法は、活性層上に窒化物系半導体層を形成する工程と、窒化物系半導体層の表面上に電極層を形成する工程とを備え、電極層を形成する工程は、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成する工程と、第１電極層上に、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対する付着力が弱いとともに、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を形成する工程とを含む。
【００３１】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法では、上記のように、窒化物系半導体層の表面上に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成するとともに、第１電極層上に、電極層の窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を形成することによって、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。これにより、素子の信頼性を向上することができるとともに、動作電圧を低減することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を容易に形成することができる。
【００３２】
上記第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第２電極層は、第１電極層よりも窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い。このように構成すれば、第２電極層により容易に低いコンタクト抵抗を得ることができる。また、第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有するのが好ましい。このように、第１電極層を３ｎｍ以下の薄い厚みで形成することによって、第２電極層の低コンタクト性を損なうことなく、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができる。
【００３３】
この第２の局面による窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層の表面上に、第１電極層を形成する工程は、窒化物系半導体層の表面上に、第１電極層および第２電極層を形成した後、第２電極層と窒化物系半導体層との間に、電流を流すことによって、第２電極層の一部を窒化物系半導体層の表面近傍に移動させる工程を含む。このように構成すれば、第１電極層による窒化物系半導体層に対する付着力を損なうことなく、第２電極層の低コンタクト性をより発揮させることができる。
【００３４】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第１電極層を形成する工程は、電子線加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法およびスパッタ蒸着法のいずれかを用いて第１電極層を形成する工程を含む。このような蒸着法を用いれば、容易に、窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成することができる。
【００３５】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層は、クラッド層上に形成されたコンタクト層を含み、第２電極層を形成する工程は、リフトオフ法を用いて、第１電極層の上面上の所定領域に第２電極層を形成する工程を含み、第２電極層を形成した後、第２電極層をマスクとして、第１電極層、コンタクト層およびクラッド層の一部をエッチングすることによって、リッジ部を形成する工程をさらに備える。このように構成すれば、容易に、クラッド層の凸部およびコンタクト層からなるリッジを形成することができる。また、第１電極層をリフトオフ法ではなく、エッチングによりパターニングすることによって、リフトオフ法で生じやすいパターン剥がれを防止することができる。
【００３６】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、第１電極層は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒからなるグループより選択される少なくとも１つの材料を含み、第２電極層は、Ｐｄを含む。このように構成すれば、容易に、第１電極層により電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるとともに、第２電極層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００３７】
上記の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層を形成する工程は、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む。このように構成すれば、窒化物系半導体層と、第１電極層との接触面積を増加することができるので、コンタクト抵抗をより低減することができる。この場合、凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する。このような組成および膜厚で窒化物系半導体層を形成すれば、容易に、窒化物系半導体層の表面を、凹凸形状にすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。図２および図３は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【００４０】
まず、図１を参照して、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第１実施形態では、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２が形成されている。ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上には、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３が形成されている。アンドープＧａＮ層１０３上には、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層１０６、および、約３００ｎｍの厚みを有するとともに凸部を有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７が順次形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の凸部上には、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が形成されている。
【００４１】
ここで、第１実施形態では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１０９が形成されている。Ｐｔ電極層１０９上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の３層構造からなるＰｄ系電極層１１０が形成されている。Ｐｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００４２】
また、Ｐｄ系電極層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１１０の上面に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面上には、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３に接触するように、パッド電極１１４が形成されている。
【００４３】
第１実施形態では、上記のようにｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力の強い材料であるＰｔからなるＰｔ電極層１０９を形成するとともに、そのＰｔ電極層１０９上に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対するコンタクト抵抗（界面エネルギ障壁）が低い材料であるＰｄを含むＰｄ系電極層１１０を形成することによって、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１１０のＰｄ層により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００４４】
特に、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの薄い厚みで形成することによって、Ｐｄ系電極層１１０の低コンタクト性を損なうことなく、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極全体のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができる。これにより、動作電圧を低減することができるとともに、素子の信頼性を向上することができる。
【００４５】
図２には、窒化物系半導体レーザ素子を熱処理した後の動作電圧の変化が示されている。窒化物系半導体レーザチップをパッケージ上に固定し、半田付けによる配線を行う際には、３５０℃程度の加熱が必要になる。従来のＰｄ系電極（Ｐｄ１０ｎｍ／Ａｕ１００ｎｍ／Ｎｉ２００ｎｍ）を含むレーザ素子では、素子作製後に３５０℃の熱処理を行ったときには、図２に示すように、電極のオーミック性の劣化により動作電圧が７Ｖから２０Ｖに増大する。その一方、第１実施形態のＰｔ電極層とＰｄ系電極層とを含む窒化物系半導体レーザ素子では、３５０℃の熱処理後も、良好なオーミック性を維持することができ、その結果、図２に示すように、動作電圧はほとんど増加しない。したがって、第１実施形態では、低い動作電圧を得ることができる。
【００４６】
また、図３には、Ｐｔ電極層１０９の膜厚と動作電圧との関係が示されている。図３から明らかなように、Ｐｔ電極層１０９の膜厚が３ｎｍを超えると、窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧は増大する。したがって、低動作電圧を得るためには、Ｐｔ電極層１０９の膜厚は、３ｎｍ以下、好ましくは、２ｎｍ以下に設定する必要があることがわかる。第１実施形態では、この点を考慮して、Ｐｔ電極層１０９の膜厚を約１ｎｍに設定している。
【００４７】
図４〜図８は、図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。また、図９は、図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を発光層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。以下、図１、図４〜図９を参照して、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００４８】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を低温成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、アンドープＧａＮ層１０３を約３μｍの厚みで成長させる。
【００４９】
その後、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を異方性ドライエッチングを用いてエッチングすることによって、図５に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００５０】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図６に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの厚みで形成するとともに、そのＰｔ電極層１０９上にＰｄ層１１０ａを約７ｎｍの厚みで形成する。この時、Ｐｔ電極層１０９の膜厚を均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃に昇温する。その後、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１１０ａ上のリッジ部に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層からなる積層膜１１０ｂを、約２μｍ幅のストライプ状（細長状）に形成する。
【００５１】
そして、積層膜１１０ｂの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングにより、Ｐｄ層１１０ａ、Ｐｔ電極層１０９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７を約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図７に示されるようなリッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１０９と、下からＰｄ層（約１７ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１１０とが形成される。このＰｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、第１実施形態のｐ側電極が構成される。
【００５２】
次に、図８に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜１１１を堆積した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００５３】
最後に、図１に示したように、Ｐｄ系電極層１１０の上面上のＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１１０に接触するように、パッド電極１１２を形成するとともに、ｎ側電極１１３に接触するように、パッド電極１１４を形成する。このようにして、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００５４】
上記のように、第１実施形態の製造プロセスでは、付着力の強いＰｔ電極層１０９が、低コンタクト材料（低界面エネルギ障壁材料）であるＰｄを含むＰｄ系電極層１１０と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８との間に存在するため、Ｐｄ系電極層１１０により電極部での電圧降下を小さくすることができるとともに、Ｐｔ電極層１０９により剥がれを防止することができる。その結果、低動作電圧で、かつ、高信頼性の素子を形成することができる。ここで、Ｐｔは、Ｐｄよりも接触抵抗が半導体の表面状態に左右されやすく不安定である。第１実施形態では、Ｐｔ／Ｐｄの積層構造にすることによって、Ｐｄの低コンタクト性を損なうことなく、かつ、Ｐｄの存在によりＰｔ自体の不安定性も改善されるので、相乗効果的にコンタクト抵抗を低減することができる。
【００５５】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、Ｐｔ電極層１０９およびＰｄ層１１０ａをリフトオフ法ではなく、全面に堆積およびエッチングする方法によってパターニングすることによって、リフトオフ法で生じやすいパターン剥がれを抑制することができる。
【００５６】
また、上記第１実施形態の製造プロセスでは、電極材料（Ｐｔ電極層１０９）を蒸着する直前に、塩酸や王水などの強酸による洗浄を行うことによって、接触抵抗をより低減することができる。
【００５７】
図１に示した第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１５０を、リッジ部側からジャンクションダウン方式でステム１７１に設けられたサブマウント１７０に取り付けた状態が図９に示されている。ジャンクションダウン方式でサブマウント１７０に第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子１５０を取り付ける場合、半田などの融着材１６０を用いて取り付けられる。このようにジャンクションダウン方式を用いることにより、ＭＱＷ活性層１０６の発熱領域がジャンクションアップ方式の場合よりもサブマウント１７０に接近するとともに、熱伝導の悪いサファイア基板を間に介さなくてよいので、素子の放熱特性を向上させることができる。その結果、放熱特性の悪化に起因して発生するしきい値電流の上昇を防止することができるので、窒化物系半導体レーザ素子の動作電流および消費電力を低減することができる。
【００５８】
なお、第１実施形態では、Ｐｔ電極層１０９によってｐ側電極の付着力を向上させることができるので、ジャンクションダウン方式を用いたとしても、融着時の熱または応力によってｐ側電極のオーミック性が劣化するのを抑制することができる。これにより、放熱効果に優れ、かつ、低消費電力のデバイスを実現することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。図１１は、図１０に示した第２実施形態のｐ側電極周辺の拡大断面図である。
【００６０】
まず、図１０および図１１を参照して、第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第２実施形態では、第１実施形態と同様、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が順次形成されている。
【００６１】
ここで、第２実施形態では、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、Ｐｔ電極層１２１が形成されている。そして、Ｐｔ電極層１２１上には、ＰｔとＰｄとの混合層１２２が形成されている。さらに、その混合層１２２上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層、および、約２００ｎｍの厚みのＮｉ層からなる３層構造のＰｄ系電極層１２３が形成されている。Ｐｔ電極層１２１と、混合層１２２と、Ｐｄ系電極層１２３とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００６２】
また、Ｐｄ系電極層１２３の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された上面の一部を除く領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１２３の上面に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された上面上には、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３上には、パッド電極１１４が形成されている。
【００６３】
第２実施形態では、上記のように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力の強いＰｔ電極層１２１と、ＰｔとＰｄとの混合層１２２と、コンタクト抵抗の低いＰｄ層を含むＰｄ系電極層１２３とによって構成することにより、Ｐｔ電極層１２１および混合層１２２によりｐ側電極全体のｐ型ＧａＮコンタクト層１０８に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１２３および混合層１２２により低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００６４】
図１２〜図１８は、図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。以下、図１０〜図１８を参照して、第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００６５】
まず、図１２に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を低温成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、アンドープＧａＮ層を約３μｍの厚みで形成する。そして、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。
【００６６】
そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域までを異方性ドライエッチングすることによって、図１３に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００６７】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図１４に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、約３ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１２１と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層１２３ａを順次形成する。この時、Ｐｔ電極層１２１の膜厚を均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃程度に昇温する。そして、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１２３ａの上のリッジ部が形成される領域に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の３層構造の積層膜１２３ｂを約２μｍ幅のストライプ状に形成する。
【００６８】
そして、積層膜１２３ｂの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、Ｐｄ層１２３ａ、Ｐｔ電極層１２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を、ＣＦ4ガスを用いた異方性ドライエッチングによりエッチングした後、さらに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７も約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図１５に示されるようなリッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１２１と、下からＰｄ層（約２０ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１２３とが形成される。
【００６９】
次に、図１６に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ2膜１１１を形成した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００７０】
次に、図１７に示すように、Ｐｄ系電極層１２３上のＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１２３の上面に接触するようにパッド電極１１２を形成するとともに、ｎ側電極１１３の上面に接触するようにパッド電極１１４を形成する。
【００７１】
次に、図１８に示すように、ｐ側のパッド電極１１２と、ｎ側のパッド電極１１４との間に、約０．６Ａの電流を、約５秒間印加することによって、ｐ側電極（Ｐｔ電極層１２１）と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８との接触面での電流密度を３０ｋＡ／ｃｍ2にする。ただし、共振器長は１ｍｍとする。この場合、上記の電流密度３０ｋＡ／ｃｍ2は、以下の式（１）によって求められる。
【００７２】
０．６Ａ／（１ｍｍ×リッジ部幅２μｍ）＝３０ｋＡ／ｃｍ2 ・・・（１）
なお、上記の電流密度３０ｋＡ／ｃｍ2は、動作時の電流密度（５ｋＡ／ｃｍ2程度）より大きく、かつ、素子許容電流密度である１００ｋＡ／ｃｍ2以下である必要がある。特に、電流密度は、２０ｋＡ／ｃｍ2〜４０ｋＡ／ｃｍ2の範囲が効果的である。この点を考慮して、第２実施形態では、３０ｋＡ／ｃｍ2としている。上記のような電流の印加によって、Ｐｔ電極層１２１とＰｄ系電極層１２３のＰｄ層との間において、Ｐｄ層中のＰｄがマイグレーション効果によってＰｔ側に移動する。これにより、Ｐｄ系電極層１２３とＰｔ電極層１２１との間にＰｔとＰｄとからなる混合層１２２が形成される。
【００７３】
第２実施形態では、上記のように、ｐ側電極とｎ側電極との間に電流を印加することによって、Ｐｄ系電極層１２３中のＰｄをｐ型ＧａＮコンタクト層１０８の表面近傍に移動させることにより、混合層１２２を形成することによって、Ｐｔ電極層１２１による付着力を損なうことなく、Ｐｄの低コンタクト性を確実に発揮させることができる。
【００７４】
（第３実施形態）
図１９は、本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。また、図２０は、図１９に示した第３実施形態のｐ側電極周辺の拡大断面図である。図１９および図２０を参照して、この第３実施形態では、図１に示した第１実施形態の構造において、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８とＰｔ電極層１０９との間に、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を設けている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。以下、詳細に説明する。
【００７５】
この第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子では、第１実施形態と同様、サファイア基板１０１上に、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が順次形成されている。
【００７６】
ここで、この第３実施形態では、リッジ部を構成するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、約３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１が形成されている。このｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１のＩｎ組成は、１５％である。このように膜厚が薄く、かつ、Ｉｎ組成の高いｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１の表面は、図２０に示すように、多数の凹凸形状を有する形状になる。このようなｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ電極層１０９が形成されている。そのＰｔ電極層１０９上には、下から、約１７ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜からなるＰｄ系電極層１１０が形成されている。Ｐｔ電極層１０９とＰｄ系電極層１１０とによって、ｐ側電極が構成されている。
【００７７】
Ｐｄ系電極層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上面の一部以外の領域を覆うように、ＳｉＯ2膜１１１が形成されている。Ｐｄ系電極層１１０に接触するように、パッド電極１１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の露出された表面上に接触するように、ｎ側電極１１３が形成されている。ｎ側電極１１３の上面に接触するように、パッド電極１１４が形成されている。
【００７８】
第３実施形態では、上記のように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、厚みが薄く（３ｎｍ）、かつ、Ｉｎ組成の高い（１５％）ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を形成することによって、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１の表面の凹凸を増加させることができる。これにより、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１と、Ｐｔ電極層１０９との接触面積を増加させることができる。その結果、接触抵抗を低下させることができるとともに、Ｐｔ電極層１０９とｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１との付着力をさらに向上させることができる。
【００７９】
なお、この第３実施形態においても、第１実施形態と同様、付着力の強いＰｔ電極層１０９を設けるとともに、そのＰｔ電極層上に、コンタクト抵抗（界面エネルギ障壁）が低いＰｄ層を含むＰｄ系電極層１１０を設けることによって、Ｐｔ電極層１０９によりｐ側電極全体の付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄ系電極層１１０のＰｄ層により低いコンタクト抵抗値を得ることができる。特に、Ｐｔ電極層１０９は、約１ｎｍと薄い厚みで形成しているので、Ｐｄ層の低コンタクト性を損なうことなく、Ｐｔ電極層によりｐ側電極層全体のｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１に対する付着力を向上させることができる。その結果、動作電圧を低減することができるとともに、素子の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
図２１〜図２５は、図１９に示した第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。以下、図１９〜図２５を参照して、第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００８１】
まず、図２１に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア基板１０１上に、格子不整合を緩和するために、約６００℃の温度条件下で、約１５ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２を形成する。そして、そのＡｌＧａＮ低温バッファ層１０２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約３μｍの厚みを有するアンドープＧａＮ層１０３を形成する。その後、アンドープＧａＮ層１０３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、約５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ活性層１０６、約３００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、および、約７０ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０８を順次形成する。さらに、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８上に、Ｉｎ組成が１５％の約３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１を形成する。
【００８２】
次に、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１からｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の領域の一部までを異方性ドライエッチングすることによって、図２２に示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の一部領域を露出させる。
【００８３】
次に、王水煮沸による洗浄を行った後、図２３に示すように、ＥＢ蒸着法を用いて、Ｐｔ電極層１０９を約１ｎｍの厚みで形成した後、そのＰｔ電極層１０９上に、Ｐｄ層１１０ａを約７ｎｍの厚みで形成する。この時、Ｐｔ電極層１０９の厚みを均一にするために、蒸着時の基板温度を約１５０℃に昇温する。この後、リフトオフ法を用いて、Ｐｄ層１１０ａ上のリッジ部が形成される領域に対応する領域に、下から、約１０ｎｍの厚みのＰｄ層、約１００ｎｍの厚みのＡｕ層および約２００ｎｍの厚みのＮｉ層の積層膜１１０ａを約２μｍの幅のストライプ状に形成する。そして、積層膜１１０ａの最上層のＮｉ層をエッチングマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた異方性エッチングにより、Ｐｄ層１１０ａ、Ｐｔ電極層１０９、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１３１およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０８をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を約１５０ｎｍの厚み分だけエッチングする。これにより、図２４に示されるような、リッジ部が形成される。また、Ｐｔ電極層１０９と、下からＰｄ層（約１７ｎｍ）／Ａｕ層（約１００ｎｍ）／Ｎｉ層（約２００ｎｍ）が順次積層されたＰｄ系電極層１１０とが形成される。
【００８４】
次に、図２５に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜１１１を堆積した後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上の一部上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去する。そして、そのＳｉＯ2膜１１１を除去した部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上に、ｎ側電極１１３を形成する。
【００８５】
最後に、図１９に示したように、Ｐｄ系電極層１１０の上面上に位置するＳｉＯ2膜１１１を除去した後、Ｐｄ系電極層１１０上およびｎ側電極１１３上に、それぞれ、パッド電極１１２および１１４を形成する。
【００８６】
このようにして、第３実施形態の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。
【００８７】
（第４参考形態）
図２６は、本発明の第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図２７は、図２６に示した第４参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【００８８】
まず、図２６を参照して、第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。この第４参考形態では、サファイア基板１上に、約４μｍ〜約６μｍの膜厚を有するＧａＮからなるｎ型コンタクト層２が形成されている。ｎ型コンタクト層２上には、約０．６μｍ〜約１．２μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層３と、多重量子井戸（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有するＭＱＷ活性層４とが形成されている。このＭＱＷ活性層４は、約４ｎｍ〜約８ｎｍの厚みを有する３つのＩｎXＧａ1-XＮ量子井戸層と、約８ｎｍ〜約２４ｎｍの厚みを有する４つのＩｎYＧａ1-YＮ量子障壁層とが交互に積層された構造を有する。従って、ＭＱＷ活性層４は、約４４ｎｍ〜約１２０ｎｍ（約０．０４４μｍ〜約０．１２μｍ）の厚みを有する。ここで、Ｘ＞Ｙであり、第４参考形態においては、Ｘ＝０．１３、Ｙ＝０．０５である。
【００８９】
ＭＱＷ活性層４上には、突出部を有するＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層５が形成されている。このｐ型クラッド層５の突出部分の膜厚は、約０．３μｍ〜約０．６μｍであるとともに、突出部以外の領域の膜厚は、約０．１μｍである。
【００９０】
ｐ型クラッド層５の突出部の上面上には、約０．０５μｍ〜約０．１５μｍの膜厚を有するＧａＮからなるｐ型コンタクト層６が形成されている。ｐ型クラッド層５の突出部とｐ型コンタクト層６とによって、リッジ部が構成されている。リッジ部の上面上には、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面と接触するように、約０．３ｎｍ〜約１ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄとからなるｐ型電極１０が形成されている。
【００９１】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極１０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００９２】
また、ｐ型クラッド層５からｎ型ＧａＮコンタクト層２までの一部領域が除去されている。その露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面と、ｐ型クラッド層５の上面とを覆うとともに、ｐ型電極１０の上面を露出させるように、約０．２μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる電流ブロック層７が形成されている。
【００９３】
ここで、この第４参考形態では、電流ブロック層７上に、ｐ型電極１０と接触するように、約３μｍの大きな厚みを有するＡｕからなる、ｐ型パッド電極１１が形成されている。これにより、第４参考形態では、ｐ型電極１０とｐ型パッド電極１１との合計膜厚（約３μｍ）が、ＭＱＷ活性層４下のｎ型クラッド層３の下面からリッジ部の上面までの距離（約１．０μｍ〜約２．１μｍ）よりも大きくなる。このため、第４参考形態では、ｐ型パッド電極１１の上面からＭＱＷ活性層４までの距離が大きくなる。
【００９４】
また、露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の表面に、ｎ型電極１２が形成されている。ｎ型電極１２上には、ｎ型パッド電極１３が形成されている。
【００９５】
上記のような構造を有する窒化物系半導体レーザ素子の電流経路としては、ｐ型パッド電極１１から、ｐ型電極１０、リッジ部を構成するｐ型ＧａＮコンタクト層６およびｐ型クラッド層５を経て、ＭＱＷ活性層４、ｎ型クラッド層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ型電極１２、ｎ型パッド電極１３へと電流が流れる。これにより、リッジ部下方に位置するＭＱＷ活性層４の領域において、レーザ光を発生させることができる。
【００９６】
図２６に示した構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を、サファイア基板１とサブマウント７０との距離よりも、ＭＱＷ活性層４とサブマウント７０との距離の方が近づくように、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図２７に示すような構造になる。図２７を参照して、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、ｐ型パッド電極１１の上面を半田などの融着材６１により、サブマウント７０に熱と圧力とを用いて押圧融着する。これにより、窒化物系半導体レーザ素子がサブマウント７０に固定される。この後、サブマウント７０をステム（図示せず）に固定して、組立が行われる。
【００９７】
第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、ＭＱＷ活性層４からｐ型パッド電極１１の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型パッド電極１１の上面を融着材６１によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図２７に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６１によって覆われるのを防止することができる。その結果、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第４参考形態では、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、ジャンクションダウン組立時に融着材６１がＭＱＷ活性層を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第４参考形態では、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【００９８】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、融着材６１とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６１がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６１の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６１の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【００９９】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、リッジ部からｐ型パッド電極１１の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６１による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）からなるｐ型パッド電極１１の厚みが大きくなった分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、融着時の熱や圧力に起因して窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１００】
また、第４参考形態では、上記のように、ｐ型パッド電極１１を大きな厚みで形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、リッジ部を介して、ｐ型パッド電極１１内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１０１】
（第５参考形態）
図２８は、本発明の第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図２９は、図２８に示した第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【０１０２】
まず、図２８を参照して、この第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記した第４参考形態と異なり、ｐ型電極２０を大きな厚みで形成した例を示している。この第５参考形態では、リッジ部の上面上に、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面と接触するように、約０．５ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約５ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約３μｍの膜厚を有するＡｕとからなる大きな厚みを有するｐ型電極２０が形成されている。
【０１０３】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極２０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【０１０４】
また、ｐ型電極２０を覆うように、約８０ｎｍ（約０．０８μｍ）の膜厚を有するＴｉと約０．２μｍの膜厚を有するＡｕとからなるｐ型パッド電極２１が形成されている。
【０１０５】
この第５参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１０６】
図２８に示した構造を有する第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図２９に示すような構造になる。図２９を参照して、第５参考形態の窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極２１の上面を、半田などの融着材６２によって熱と圧力とを用いてサブマウント７０に押圧融着する。
【０１０７】
第５参考形態では、第４参考形態と異なり、ｐ型電極２０を、リッジ部の上面のほぼ全面と接触するように、大きな厚みで形成することによって、図２８に示すように、リッジ部上に形成される突出部とそれ以外の部分との段差が大きくなる。それによって、リッジ部およびその直下に存在するＭＱＷ活性層４の発光点位置を容易に判別することができる。その結果、組立時に、発光点位置を精密に制御することができる。
【０１０８】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、第４参考形態と同様、ＭＱＷ活性層４からｐ型パッド電極２１の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型パッド電極２１の上面を融着材６２によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図２９に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６２によって覆われるのを防止することができる。その結果、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第５参考形態では、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、第４参考形態と同様、ジャンクションダウン組立時に融着材６２がＭＱＷ活性層４を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第５参考形態では、第４参考形態と同様、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【０１０９】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、第４参考形態と同様、融着材６２とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６２がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６２の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６２の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【０１１０】
また、第５参考形態では、上記のように、ｐ型電極２０を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、リッジ部からｐ型パッド電極２１の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６２による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）を含むｐ型電極２０の厚みが大きくなった分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、第４参考形態と同様、融着時の熱と圧力に起因して窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１１１】
（第６実施形態）
図３０は、本発明の第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。図３１は、図３０に示した第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を活性層側からジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【０１１２】
まず、図３０を参照して、第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、ｐ型電極３０上のｐ型パッド電極３１上に、さらに、厚みの大きなｐ型厚膜電極３２を形成した例を示している。この第６実施形態では、ｐ型電極３０は、約０．３ｎｍ〜約１．０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの膜厚を有するＡｕと、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの膜厚を有するＮｉとの積層膜からなる。
【０１１３】
この場合、Ｐｔによりｐ型電極３０のＧａＮからなるｐ型コンタクト層６に対する付着力を強くすることができるとともに、Ｐｄにより低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【０１１４】
また、ｐ型パッド電極３１は、約５ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＴｉと、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約１６０ｎｍ〜約２４０ｎｍの膜厚を有するＡｕとの積層膜からなる。また、ｐ型厚膜電極３２は、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＰｄと、約２．５μｍ〜約３．５μｍの膜厚を有するＡｕと、約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの膜厚を有するＡｕとの積層膜からなる。
【０１１５】
この第６実施形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態とほぼ同様である。
【０１１６】
図３０に示した構造を有する第６実施形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に取り付けると、図３１に示すような構造になる。図３１を参照して、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０に取り付ける場合、ｐ型厚膜電極３２の上面を融着材６３によって、熱と圧力によりサブマウント７０に押圧融着する。
【０１１７】
第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚（約２．８μｍ〜約３．９μｍ）を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、ＭＱＷ活性層４からｐ型厚膜電極３２の上面までの距離が大きくなる。これにより、ｐ型厚膜電極３２の上面を半田などの融着材６３によって、ジャンクションダウン方式でサブマウント７０に固定する際に、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、図３１に示したように、ＭＱＷ活性層４が融着材６３によって覆われるのを防止することができる。その結果、第４および第５参考形態と同様、発光特性が劣化するのを防止することができる。また、第６実施形態では、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、第４および第５参考形態と同様、ジャンクションダウン組立時に融着材６３がＭＱＷ活性層４を越えてｎ型クラッド層３（ｐ−ｎジャンクション部）の前面または側面に達するのを防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の短絡不良を防止することができる。このように、第６実施形態では、第４および第５参考形態と同様、発光特性の劣化と短絡不良とを防止することができるので、ジャンクションダウン組立時の歩留まりを向上させることができる。
【０１１８】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、第４および第５参考形態と同様、融着材６３とＭＱＷ活性層４との距離が大きくなるので、融着材６３がＭＱＷ活性層４を覆わない範囲で、半田などの融着材６３の厚みを厚くしたり、ペレット状の融着材６３の量を増加させることができる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子をサブマウント７０またはステム（図示せず）に確実に融着することができ、その結果、レーザ素子がサブマウント７０またはステムから剥離するのを有効に防止することができる。これによっても、組立の歩留まりを向上させることができる。
【０１１９】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、リッジ部からｐ型厚膜電極３２の上面までの距離も大きくなる。それによって、融着材６３による融着時に、熱がリッジ部に伝達されにくくなるとともに、比較的柔らかい材料（Ａｕ）を含むｐ型厚膜電極３２を大きな厚みで形成した分、リッジ部に伝わる圧力を吸収することができる。これにより、第４および第５参考形態と同様、融着時の熱と圧力に起因して、窒化物系半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するのを防止することができるので、発熱量の増大を防止することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の素子寿命の低下を防止することができる。
【０１２０】
ここで、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成しない場合と、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成する場合との動作電圧の変化を比較した結果を、以下の表１および表２を参照して説明する。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成しない場合には、表１に示すように、組立前と、ジャンクションダウンで組立後との間の動作電圧上昇分ΔＶｆは、２．１（Ｖ）であった。一方、ｐ型パッド電極３１上にｐ型厚膜電極３２を形成した第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子においては、動作電圧上昇分ΔＶｆは、０．４（Ｖ）であった。このように、実験データから、第６実施形態において、動作電圧の上昇が低減されていることがわかる。
【０１２３】
また、第６実施形態では、上記のように、ｐ型パッド電極３１上に、大きな膜厚を有するｐ型厚膜電極３２を形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、リッジ部を介して、ｐ型厚膜電極３２内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１２４】
（第７参考形態）
図３２は、本発明の第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１２５】
まず、図３２を参照して、第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図２６に示した第４参考形態の電流ブロック層７の代わりに、ＳｉＯ2からなる保護膜４０およびＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７を形成した例を示している。すなわち、この第７参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面を覆うように、約０．２μｍ〜約０．５μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる保護膜４０が形成されている。また、ｐ型クラッド層５の上面およびリッジ部の側面を覆うとともに、ｐ型電極１０の上面を露出させるように、約０．１μｍ〜約０．６μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７が形成されている。また、この第７参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１２６】
図３２に示した構造を有する第７参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極１１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１２７】
第７参考形態では、上記のように、第４参考形態のＳｉＯ2からなる電流ブロック層７の代わりに、ＳｉＯ2からなる保護膜４０およびＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７を形成することによって、第４参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
（第８参考形態）
図３３は、本発明の第８参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１２９】
まず、図３３を参照して、この第８参考形態では、上記第１〜第３、第６実施形態及び第４、第５、第７参考形態と異なり、ｐ型電極５０をリッジ部上のみならず電流ブロック層５７上にも形成するとともに、ｐ型電極５０の上面のほぼ全面に、ｐ型パッド電極５１を大きな厚みで形成した例について示している。
【０１３０】
すなわち、この第８参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面と、ｐ型クラッド層５の上面とを覆うとともに、リッジ部の上面（ｐ型ＧａＮコンタクト層６の上面）のみを露出させるように、ＳｉＯ2からなる電流ブロック層５７が成されている。電流ブロック層５７上には、電流ブロック層５７の上面のほぼ全面を覆うとともに、リッジ部の上面においてｐ型コンタクト層６と接触するように、約０．３ｎｍ〜約１ｎｍの膜厚を有するＰｔと、約３ｎｍ〜約７ｎｍの膜厚を有するＰｄとからなるｐ型電極５０が形成されている。また、ｐ型電極５０の上面のほぼ全面を覆うように、約３μｍの大きな膜厚を有するＡｕからなるｐ型パッド電極５１が形成されている。
【０１３１】
なお、この第８参考形態のその他の構造は、図２６に示した第４参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１３２】
図３３に示した構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第４参考形態と同様、ｐ型パッド電極５１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１３３】
第８参考形態では、リッジ部上のみならず電流ブロック層５７上にも形成したｐ型電極５０の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型パッド電極５１を形成することによって、第１〜第３、第６実施形態及び第４、第５、第７参考形態に比べて、ｐ型電極５０とｐ型パッド電極５１との接触面積が増加する。これにより、ｐ型電極５０からｐ型パッド電極５１への放熱を良好に行うことができる。また、ｐ型パッド電極５１を大きな厚み（約３μｍ）で形成することによって、ＭＱＷ活性層４（発光部）で発生した熱を、ｐ型パッド電極５１内を横方向にも放出することができる。その結果、良好な放熱特性を得ることができる。
【０１３４】
なお、第８参考形態では、上記のように、ｐ型電極５０の上面上のほぼ全面に、ｐ型パッド電極５１を大きな厚みで形成することによって、上記した第４参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
（第９参考形態）
図３４は、本発明の第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための断面図である。
【０１３６】
まず、図３４を参照して、この第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子では、図３３に示した第８参考形態のｐ型電極５０の下に、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６を形成した例を示している。また、この第９参考形態では、第８参考形態の電流ブロック層５７の代わりに、保護膜４０およびｎ型電流ブロック層４７を形成している。なお、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６が、本発明の「コンタクト層」の一例である。
【０１３７】
すなわち、この第９参考形態では、一部領域が除去されて露出されたｎ型ＧａＮコンタクト層２の上面の一部上と、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ型クラッド層５の側面とを覆うように、約０．２μｍ〜約０．５μｍの膜厚を有するＳｉＯ2からなる保護膜４０が形成されている。また、ｐ型クラッド層５の上面を覆うとともに、ｐ型ＧａＮコンタクト層６の上面のみを露出させるように、約０．１μｍ〜約０．６μｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなるｎ型電流ブロック層４７が形成されている。電流ブロック層４７上には、電流ブロック層４７の上面のほぼ全面を覆うとともに、リッジ部の上面においてｐ型コンタクト層６と接触するように、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６が形成されている。
【０１３８】
また、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型電極５０と、大きな膜厚を有するｐ型パッド電極５１とが形成されている。なお、ｐ型電極５０およびｐ型パッド電極５１の構成材料および膜厚は、図３３に示した第８参考形態と同じである。また、この第９参考形態のその他の構造は、図３３に示した第８参考形態の構造とほぼ同様である。
【０１３９】
図３４に示した構造を有する第９参考形態の窒化物系半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付ける場合、第８参考形態と同様、ｐ型パッド電極５１の上面を融着材によってサブマウントに押圧融着して、固定する。
【０１４０】
第９参考形態では、上記のように、電流ブロック層４７の上面のほぼ全面に、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６を形成するとともに、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層６６の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ型電極５０および厚みの大きなｐ型パッド電極５１を形成することによって、第８参考形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
なお、今回開示された実施形態及び参考形態は、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、上記した実施形態及び参考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。
【０１４２】
【０１４３】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、窒化物系半導体レーザ素子の表面側にｐ側電極とｎ側電極との両方が設けられる場合の構造を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体レーザ素子の表面側にｐ側電極が設けられるとともに、裏面側にｎ側電極が設けられる場合の構造にも同様に適用可能である。
【０１４４】
また、上記第１実施形態では、窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で組み立てる例を示したが、本発明はこれに限らず、ジャンクションアップ方式で組み立てる場合にも同様に適用可能である。
【０１４５】
また、第３実施形態では、Ｉｎ組成が１５％で３ｎｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮ層１３１を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の厚みとを有するｐ型ＩｎＧａＮ層であれば、表面を凹凸形状にすることができるので、同様の効果を得ることができる。
【０１４６】
また、上記第７および第９参考形態では、保護膜４０をＳｉＯ2により形成したが、本発明はこれに限らず、絶縁膜であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１４７】
また、第７および第９参考形態では、ｎ型電流ブロック層４７をＡｌＧａＮにより形成したが、本発明はこれに限らず、ＡｌＧａＮ以外のＩｎＧａＮまたはＧａＮなどの窒化物半導体を用いて形成しても、同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、低コンタクト性を損なうことなく、電極層全体の窒化物系半導体層に対する付着力を強くすることができるので、低動作電圧で、かつ、信頼性の高い窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【図３】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の効果を説明するための特性図である。
【図４】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】 図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した斜視図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図１１】 図１０に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極周辺の拡大断面図である。
【図１２】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１５】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１６】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１７】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１８】 図１０に示した第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１９】 本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２０】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極部分の拡大断面図である。
【図２１】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２２】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２３】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２４】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセス
を説明するための断面図である。
【図２５】 図１９に示した第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２６】 本発明の第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２７】 図２６に示した第４参考形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図２８】 本発明の第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図２９】 図２８に示した第５参考形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図３０】 本発明の第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３１】 図３０に示した第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。
【図３２】 本発明の第７参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３３】 本発明の第８参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３４】 本発明の第９参考形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３５】 従来の窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図３６】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３７】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３８】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図３９】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図４０】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図４１】 図３５に示した従来の窒化物系半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式でサブマウントに取り付けた状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０６ ＭＱＷ活性層（活性層）
１０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層（窒化物系半導体層）
１０９ Ｐｔ電極層（第１電極層）
１１０ Ｐｄ系電極層（第２電極層）
１２２ 混合層
１３１ ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層（窒化物系半導体層）
Claims (18)
- 活性層上に形成された窒化物系半導体層と、
前記窒化物系半導体層上に形成された電極層とを備え、
前記電極層は、
前記窒化物系半導体層上に形成されたＰｔ層を含む第１電極層と、
前記第１電極層上に形成されたＰｄ層を有する積層膜を含む第２電極層とを含む、窒化物系半導体レーザ素子。 - 前記第２電極層は、前記第１電極層よりも前記窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有する、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記第２電極層の最上層は、エッチングマスクとなる金属層を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記第１電極層と第２電極層との間に形成され、Ｐｔ層とＰｄ層とを含む混合層をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記窒化物系半導体層は、凹凸形状の表面を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する、請求項６に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 前記窒化物系半導体層は、クラッド層の凸部上に形成されたコンタクト層を含み、
前記クラッド層の凸部と、前記コンタクト層とによってリッジ部が構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。 - 前記窒化物系半導体層、前記第１電極層および前記第２電極層を含む素子を、前記活性層側から取り付けるための基台をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
- 活性層上に窒化物系半導体層を形成する工程と、
前記窒化物系半導体層の表面上に電極層を形成する工程とを備え、
前記電極層を形成する工程は、
前記窒化物系半導体層に対する付着力の強い材料を含む第１電極層を形成する工程と、
前記第１電極層上に、前記第１電極層よりも前記窒化物系半導体層に対する付着力が弱いとともに、前記電極層の前記窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗を低下させる第２電極層を形成する工程とを含み、
前記窒化物系半導体層の表面上に、前記第１電極層および前記第２電極層を形成した後、前記第２電極層と前記窒化物系半導体層との間に、電流を流すことによって、前記第２電極層の一部を前記窒化物系半導体層の表面近傍に移動させる工程を含む、窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 前記第２電極層は、前記第１電極層よりも前記窒化物系半導体層に対するコンタクト抵抗が低い、請求項１０に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。
- 前記第１電極層は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＨｆおよびＺｒからなるグループより選択される少なくとも１つの材料を含み、
前記第２電極層は、Ｐｄを含む、請求項１０または１１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 活性層上に窒化物系半導体層を形成する工程と、
前記窒化物系半導体層の表面上に電極層を形成する工程とを備え、
前記電極層を形成する工程は、
前記窒化物系半導体層上に第１電極層を形成する工程と、
前記第１電極層上に第２電極層を形成する工程とを含み、
前記第１電極層は、Ｐｔ層を含み、
前記第２電極層は、Ｐｄ層を有する積層膜を含む、窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 前記第１電極層は、３ｎｍ以下の厚みを有する、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。
- 前記第１電極層を形成する工程は、
電子線加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法およびスパッタ蒸着法のいずれかを用いて前記第１電極層を形成する工程を含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 前記窒化物系半導体層は、クラッド層上に形成されたコンタクト層を含み、
前記第２電極層を形成する工程は、
リフトオフ法を用いて、前記第１電極層の上面上の所定領域に前記第２電極層を形成する工程を含み、
前記第２電極層を形成した後、前記第２電極層をマスクとして、前記第１電極層、前記コンタクト層および前記クラッド層の一部をエッチングすることによって、リッジ部を形成する工程をさらに備える、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 前記窒化物系半導体層を形成する工程は、
凹凸形状の表面を有する前記窒化物系半導体層を形成する工程を含む、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。 - 前記凹凸形状の表面を有する窒化物系半導体層は、３％以上のＩｎ組成と、２０ｎｍ以下の膜厚とを有する、請求項１７に記載の窒化物系半導体レーザ素子の形成方法。
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