JPWO2003075425A1 - 窒化物系半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することが可能な窒化物系半導体レーザ素子が得られる。この窒化物系半導体レーザ素子は、ｎ型クラッド層３と、ｎ型クラッド層３上に形成されたＭＱＷ発光層４と、ＭＱＷ発光層４上に形成されたｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６と、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６の電流通過領域８以外の領域に、炭素を導入することにより形成されたイオン注入光吸収層７とを備えている。

Description

技術分野
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子に関し、特に、光吸収層を有する窒化物系半導体レーザ素子に関する。
背景技術
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。
図１７３は、従来の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。まず、図１７３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１００１上に、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１００２と、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１００３と、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）活性層１００４と、凸部を有するとともに、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１００５とが形成されている。ｐ型クラッド層１００５の凸部上には、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１００６が形成されている。ｐ型クラッド層１００５の凸部と、ｐ型コンタクト層１００６とによって、電流通過領域（電流通路）となるリッジ部１０２０が形成されている。
また、ｎ型コンタクト層１００２の露出された上面の一部に開口部を有するとともに、ｐ型コンタクト層１００６の上面を除く全面を覆うように、ＳｉＯ_２などの誘電体からなる電流ブロック層１００７が形成されている。そして、ｐ型コンタクト層１００６上には、ｐ側オーミック電極１００８が形成されている。このｐ側オーミック電極１００８の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１００９が形成されている。また、電流ブロック層１００７の開口部内に露出されたｎ型コンタクト層１００２の上面上に接触するように、ｎ側オーミック電極１０１０が形成されている。このｎ側オーミック電極１０１０上には、ｎ側パッド電極１０１１が形成されている。
従来の窒化物系半導体レーザ素子では、リッジ部１０２０および電流ブロック層１００７により、電流通過領域の制限および光の横方向の閉じ込めを行っている。すなわち、ｐ型クラッド層１００５は、凸部を有するため、ｐ型クラッド層１００５の電流通過領域となるリッジ部１０２０を構成する部分と、それ以外の部分とで膜厚が異なる。これにより、横方向の屈折率差を設けることができるので、横方向の光閉じ込めを行うことができる。また、電流ブロック層１００７により電流通過領域を制限することができる。ここで、電流通過領域の幅および横方向の屈折率差は、レーザ素子の特性に強く影響するため、厳密に制御する必要がある。図１７３に示した従来の構造では、電流通過領域の幅は、リッジ部１０２０により制御される。また、横方向の屈折率差は、リッジ部１０２０の幅と、リッジ部１０２０以外の部分でのｐ型クラッド層１００５の膜厚とによって制御される。この場合、リッジ部１０２０以外の部分でのｐ型クラッド層１００５の膜厚は、リッジ部１０２０を形成する際のｐ型クラッド層１００５のエッチング深さによって制御される。従来の窒化物系半導体レーザ素子では、良好な素子特性を得るためには、ｐ型クラッド層１００５のエッチング深さを０．０１μｍオーダーで高精度に制御する必要があった。
また、電流通過領域の幅を制御する技術として、イオン注入により素子中に高抵抗領域を形成する方法も知られている。これらは、特開平９−４５９６２号公報や特開平１１−２１４８００号公報に開示されている。
しかしながら、図１７３に示した従来の構造では、エッチング深さの厳密な制御は困難であるため、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することが困難であるという不都合があった。その結果、窒化物系半導体レーザ素子の製造歩留まりが低下するという問題点があった。
また、上記特開平９−４５９６２号公報および特開平１１−２１４８００号公報に開示された電流通過領域の幅を制御する技術では、横方向の光の閉じ込めについては、特に考慮されていない。このような電流通過領域の幅を制御する電流狭窄のみを行ったレーザ構造は、一般に利得導波構造と呼ばれる。この利得導波構造では、横方向の光の閉じ込めが不安定になるという問題点があった。
発明の開示
この発明の１つの目的は、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
この発明のもう１つの目的は、上記した窒化物系半導体レーザ素子において、素子の歩留まりを向上させることである。
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系半導体レーザ素子は、第１窒化物系半導体層と、第１窒化物系半導体層上に形成された発光層と、発光層上に形成された第２窒化物系半導体層と、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第１不純物元素を導入することにより形成された光吸収層とを備えている。
この一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、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第１不純物元素を導入することにより光吸収層を設けることによって、たとえば、イオン注入により第１不純物元素を導入することにより光吸収層を形成すれば、イオン注入法は再現性がよいので、光吸収層を再現性よく形成することができる。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、従来のリッジ部を有する窒化物系半導体レーザ素子に比べて、歩留まりを向上させることができる。また、第１不純物元素を導入することにより形成された光吸収層と、電流通過領域との界面には、従来のリッジ部を有する構造と異なり、凹凸や高密度の結晶欠陥が存在しないので、リーク電流の発生を大幅に抑制することができる。また、第１不純物元素を導入することにより光吸収層を形成することによって、従来の凸形状のリッジ部が存在しなくなるので、発光層に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合に、凸形状のリッジ部に応力が加わることに起因して素子特性が劣化するとともに、凸形状のリッジ部のために放熱基台との接触面積が小さくなることに起因して放熱特性が悪化するという不都合も生じない。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層の上面と、電流通過領域の上面とは、実質的に同一面上に形成されている。このように構成すれば、容易に、素子表面の凹凸を低減することができる。これにより、発光層に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合に、従来のリッジ構造に比べて凸部に加わる応力を低減することができるので、応力に起因して素子特性が劣化するのを抑制することができる。また、素子表面の凹凸の低減によって、放熱基台との接触面積を大きくすることができるので、良好な放熱特性を得ることができる。
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２窒化物系半導体層は、電流通過領域を含む凸状のリッジ部を有する。このように構成すれば、たとえば、第２窒化物系半導体層のリッジ部以外の領域に、イオン注入により第１不純物元素を導入することにより光吸収層を形成すれば、イオン注入法は再現性がよいので、光吸収層を、再現性よく第２窒化物系半導体層のリッジ部以外の領域に形成することができる。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、リッジ部による電流狭窄を行いながら、横モードを再現性よく安定化させることができる。また、横モードを安定化させることができるので、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生を抑制することができる。これにより、高い最大光出力を得ることができるとともに、ビーム形状を安定化させることができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層の側端部は、実質的にリッジ部の側端部の直下に位置する。このように構成すれば、電流狭窄の幅と光閉じ込めの幅とをほぼ同じにすることができるので、電流狭窄および光吸収層による光吸収を良好に行うことができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層の側端部は、リッジ部の側端部から所定の間隔を隔てた位置に設けられている。このように構成すれば、光吸収層間の間隔（光閉じ込めの幅）をリッジ部の幅（電流狭窄の幅）よりも大きくすることができるので、リッジ部直下の大きい光強度を有する部分の光吸収が過大になるのを抑制することができるとともに、電流狭窄を強めることができる。これにより、しきい値電流が増大するのをより抑制することができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層は、リッジ部の両側面部に設けられている。このように構成すれば、リッジ部の両側面部に設けられた光吸収層によって、リッジ部により、電流狭窄のみならず、光の横方向の閉じ込めをも行うことができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ部は、第１不純物元素を導入する前に形成してもよい。このように構成すれば、たとえば、第２窒化物系半導体層のリッジ部以外の領域に、イオン注入により第１不純物元素を導入することにより光吸収層を形成する場合に、注入深さを大きくする必要がないので、注入エネルギを小さくすることができる。これにより、不純物プロファイルの広がり幅を小さくすることができるので、注入深さを精度よく制御することができる。その結果、発光層にまで不純物元素が達するのを防止することができるので、不純物元素による発光層へのダメージを防止することができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ部は、第１不純物元素を導入した後に形成してもよい。このように構成すれば、たとえば、第２窒化物系半導体層のリッジ部形成領域以外の領域に、イオン注入により第１不純物元素を導入することにより光吸収層を形成する場合に、注入エネルギを大きくすることによりリッジ部の高さ以上の注入深さを有する光吸収層を形成する必要がある。この場合、注入エネルギが大きくなるので、不純物プロファイルの広がり幅が大きくなる。これにより、不純物濃度のピーク深さ近傍のプロファイルを平坦化することができるので、光吸収層の光吸収機能を平坦化（均一化）することができる。その結果、光の横方向の閉じ込めを安定化させることができる。
上記一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、光吸収層は、電流通過領域よりも結晶欠陥が多い。このように構成すれば、光吸収層に多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層は、電流阻止機能を有する。このように構成すれば、光の横方向の閉じ込めと電流狭窄とを同時に行うことができる。
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窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第２不純物元素を導入することによって形成された電流阻止層をさらに備える。このように光吸収層とは別個に電流阻止層を形成すれば、光閉じ込めの幅と、電流通過領域の幅とを異ならせることができる。
上記の窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、光吸収層は、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第１不純物元素をイオン注入することにより形成されている。このように光吸収層をイオン注入により形成すれば、容易に、光吸収層を再現性よく形成することができる。
なお、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、高抵抗を有しているか、または、電流通過領域と逆の導電型を有しているかのいずれかである。このように構成すれば、容易に、光吸収層に電流阻止機能を持たせることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素は、３族および５族元素以外の不純物元素であってもよい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素は、炭素よりも質量数の多い不純物元素であってもよい。このように構成すれば、イオンのチャネリングを防止することができるので、不純物イオンが深く注入されるのを抑制することができる。その結果、深さ方向の注入プロファイルの制御性を向上させることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素の不純物濃度の極大値は、５．０×１０^１９ｃｍ^−３以上であってもよい。このように構成すれば、光吸収層に結晶欠陥を十分な密度で発生させることができるので、光吸収層の吸収係数を十分に大きくすることができる。これにより、光の横方向閉じ込めを十分に行うことができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素を含む第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層の少なくとも一方の結晶欠陥密度の極大値は、５×１０^１８ｃｍ^−３以上であってもよい。このように構成すれば、光の吸収係数が十分大きくなるので、光の横方向閉じ込めを十分に行うことができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の吸収係数の極大値は、１×１０^４ｃｍ^−１以上であってもよい。このように構成すれば、光の横方向閉じ込めを十分に行うことができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素の導入後に、熱処理されている。このように構成すれば、吸収係数を容易に制御することができる。この場合、熱処理により吸収係数を減少させるようにしてもよい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、窒化物系半導体の［０００１］方向から傾斜した方向からイオン注入されることにより形成されている。このように構成すれば、イオンのチャネリングを防止することができるので、不純物イオンが深く注入されるのを抑制することができる。その結果、深さ方向の注入プロファイルの制御性を向上させることができる。この場合、窒化物系半導体の表面は（０００１）面であり、光吸収層はストライプ状の幅を除いて形成され、その光吸収層が形成されないストライプ方向と、窒化物系半導体の表面に対して垂直な方向とを含む面内において、窒化物系半導体の［０００１］方向から傾斜した方向からイオン注入する。これにより、光吸収層をストライプ状の幅を除いて形成するためのマスクの下部に、イオンが非対称に注入されるのを防止しながら、イオンのチャネリングを防止することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流阻止層は、高抵抗を有する窒化物系半導体からなるようにしてもよい。このように構成すれば、たとえば、ｐ型ドーパントを含む領域に水素を導入することにより、容易に高抵抗層を形成することができるので、容易に、電流阻止層を形成することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流通過領域は、ｐ型を有し、電流阻止層は、電流通過領域よりも水素を高密度に含むようにしてもよい。このように構成すれば、ｐ型ドーパントを含む領域に水素を導入することにより、容易に、電流阻止層を形成することができる。この場合、水素を含む雰囲気中で熱処理することによって、電流通過領域よりも水素を高密度に含む電流阻止層を形成するようにしてもよい。このように構成すれば、水素の拡散により、容易に、電流阻止層を形成することができる。この場合、イオン注入より拡散の方が、結晶欠陥が導入されにくいので、素子の信頼性を向上させることができる。特に、光吸収層は第１の幅を除いて形成され、電流狭窄層は第２の幅を除いて形成され、第２の幅の領域は、第１の幅の領域内に形成され、第１の幅は第２の幅よりも大きくなるようにしてもよい。また、電流狭窄層は、発光層から第２の距離だけ深さ方向に離れて形成され、光吸収層は発光層から第１の距離だけ深さ方向に離れて形成され、第１の距離が第２の距離よりも大きくなるように形成してもよい。このように構成すれば、発光層に近い領域の結晶欠陥を低減することができるので、上記した水素拡散による素子の信頼性向上の効果は大きい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流阻止層は、電流通過領域と逆の導電型を有する。このように構成すれば、たとえば、電流通過領域と逆の導電型のドーパントを電流阻止層に導入することにより、容易に逆の導電型の窒化物系半導体を形成することができるので、容易に、電流阻止層を形成することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第２不純物元素は、３族および５族元素以外の不純物元素であってもよい。この場合、第２不純物元素は、第１不純物元素と異なる元素であってもよい。このように構成すれば、導入する不純物元素が異なるので、第１不純物元素と第２不純物元素との濃度のプロファイルを容易に異ならせることができる。したがって、光吸収層の形状および電流阻止層の形状を容易に制御することができる。また、電流阻止層の導電型を容易に制御することができる。また、電流阻止層の形成の際には、比較的軽い元素をイオン注入することにより、結晶欠陥が過度に形成されるのを防止することができる。その一方、光吸収層の形成の際には、比較的重い元素をイオン注入することにより、低いドーズ量で結晶欠陥を導入することができるので、高ドーズ量（高濃度）の場合と異なり、導入した元素が発光層に拡散して素子の特性に悪影響を及ぼすのを防止することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流阻止層は、第２不純物元素をイオン注入することにより形成されている。このように構成すれば、イオン注入により、表面から深い位置まで不純物元素を導入することができる。また、拡散では、ドーパント元素などの限られた元素を用いる必要があるが、イオン注入では、注入する元素の選択の範囲が広いという利点もある。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流阻止層は、第２の不純物元素を斜め上方からマスク層の下部にイオン注入することにより形成されている。このように構成すれば、第１の幅を除いて光吸収層が形成されるとともに、第２の幅を除いて電流狭窄層が形成され、第１の幅は、第２の幅よりも大きく、かつ、第２の幅の領域は、第１の幅の領域内に形成される。これにより、光閉じ込めの幅よりも電流通過領域の幅を狭くすることができる。その結果、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるため、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流阻止層は、第２不純物元素を拡散することにより形成されている。この場合、イオン注入より拡散の方が、結晶欠陥が導入されにくいので、素子の信頼性を向上させることができる。特に、電流狭窄層は第２の幅を除いて形成され、光吸収層は第１の幅を除いて形成され、第２の幅の領域は、第１の幅の領域内に形成され、第１の幅は第２の幅よりも大きくしてもよい。また、電流狭窄層は、発光層から第２の距離だけ深さ方向に離れて形成され、光吸収層は発光層から第１の距離だけ深さ方向に離れて形成され、第１の距離が第２の距離よりも大きくなるように形成してもよい。このように構成すれば、発光層に近い領域の結晶欠陥を低減することができるので、上記した拡散による素子の信頼性向上の効果は大きい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１の幅を除いて光吸収層が形成されるとともに、第２の幅を除いて電流狭窄層が形成され、第１の幅は、第２の幅よりも大きく、かつ、第２の幅の領域は、第１の幅の領域内に形成されるようにしてもよい。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるため、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、発光層から第１の距離だけ深さ方向に離れて形成されるとともに、電流阻止層は、発光層から第２の距離だけ深さ方向に離れて形成され、第１の距離が第２の距離よりも大きくなるようにしてもよい。このように構成すれば、光閉じ込めの幅よりも電流通過領域の幅が広くなるのを抑制することができる。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるため、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。この場合、第２の距離は、０でもよく、電流阻止層は発光層に形成されていてもよい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の第１不純物元素の濃度より、電流阻止層の第２不純物元素の濃度の方が低くてもよい。このように構成すれば、電流阻止層にイオン注入で第２不純物元素を注入する場合、光吸収層の結晶欠陥の密度より、電流阻止層における結晶欠陥の密度を低くすることができるので、電流阻止層における光吸収を十分小さくすることができる。これにより、電流阻止層における不必要な光吸収を抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の結晶欠陥の密度より、電流阻止層の結晶欠陥の密度の方が低くてもよい。このように構成すれば、電流阻止層における光吸収を十分に小さくすることができるので、電流阻止層における不必要な光吸収を抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の上部または下部の領域の発光層における第１不純物元素の不純物濃度は、５．０×１０^１８ｃｍ^−３以下であってもよい。このように構成すれば、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の結晶欠陥を低減することができるので、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記第一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の上部または下部の領域に位置する発光層における結晶欠陥の密度が５．０×１０^１７ｃｍ^−３以下であってもよい。このように構成すれば、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の結晶欠陥が少ないため、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記第一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、第１不純物元素は、クラッド層においてその濃度が極大となっている。このように構成すれば、クラッド層内に十分な密度で結晶欠陥を発生させることができるので、十分な光吸収効果を有する光吸収層をクラッド層内に形成することができる。クラッド層内には、ある程度光がしみ出すため、光吸収層をクラッド層内に設けることにより、有効に光を吸収することができる。したがって、十分な横方向の光の閉じ込め効果を有すると同時に、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の結晶欠陥が少ないため、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層が発光層に形成されないように、光吸収層を形成してもよい。さらに好ましくは、光吸収層は、発光層から、０より大きい有限の第１の距離だけ深さ方向に離れて形成されていてもよい。このように構成すれば、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の結晶欠陥が少ないため、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記第一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、光吸収層の結晶欠陥の密度は、クラッド層において極大となっている。このように構成すれば、十分な光吸収効果を有する光吸収層をクラッド層内に形成することができる。このように構成すれば、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の結晶欠陥が少ないため、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記第一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１窒化物系半導体層および第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、光吸収層の光吸収係数は、クラッド層において極大となっている。このように構成すれば、十分な横方向の光閉じ込め効果を有すると同時に、光吸収層の上部または下部の領域の発光層の欠陥が少ないため、素子の寿命を向上させることができる。
また、上記第一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１窒化物系半導体層に、第１不純物元素が導入された後、第１窒化物系半導体層上に発光層が形成されている。このように構成すれば、第一窒化物系半導体層側での光の横方向の閉じ込めを行うことができる。また、発光層にイオン注入をしていないために、発光層の欠陥を低減することができ、その結果、素子の寿命を向上させることができる。また、第２窒化物系半導体層側のコンタクト層にイオンを注入しない構成では、欠陥濃度の低い第２窒化物系半導体層側のコンタクト層を広い面積で形成することができる。したがって、第２窒化物系半導体層側のコンタクト層のキャリア濃度を向上することができるので、第２窒化物系半導体層側のコンタクト層と電極との間のコンタクト面積を広くできる。その結果、第２窒化物系半導体層側のコンタクト抵抗を低くすることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素の不純物濃度は、発光層において極大となっていてもよい。このように構成すれば、発光層の面内方向に強い複素屈折率差を形成することができるので、第１不純物元素のドーズ量を少なくすることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、結晶欠陥の密度は、発光層において極大となっていてもよい。このように構成すれば、発光層の面内方向に強い複素屈折率差を形成することができるので、第１不純物元素のドーズ量を少なくすることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の光吸収係数は、発光層において極大となってもよい。このように構成すれば、発光層の面内方向に強い複素屈折率差を形成することができるので、第１不純物元素のドーズ量が少なくてよい。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、発光層上の第２窒化物系半導体層に第１不純物元素が導入されることにより光吸収層が形成された後、第２窒化物系半導体層上にコンタクト層が形成されている。このように構成すれば、発光層よりも上側のコンタクト層にイオン注入しないので、結晶欠陥の少ないコンタクト層を広い面積で形成することができる。これにより、発光層よりも上側のコンタクト層のキャリア濃度を向上させることができるので、発光層よりも上側のコンタクト層と電極層とのコンタクト抵抗を低減することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素は、スルー膜を介してイオン注入されている。このように構成すれば、イオンのチャネリングを防止することができるので、不純物イオンが深く注入されるのを抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、スルー膜は絶縁膜であってもよい。このように構成すれば、スルー膜に用いた絶縁膜を、光吸収層上あるいは電流阻止層上の絶縁膜として利用することができるので、電流阻止をより確実に行うことができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１不純物元素は、第１の阻止能力を有する第１イオン透過領域と、第１イオン透過領域よりもイオンが透過しにくい第２の阻止能力とを有する第２のイオン透過領域を有するスルー膜を介して、イオン注入されている。このように構成すれば、１回のイオン注入で注入深さの異なる領域を同時に形成することができる。これにより、光閉じ込めの幅と電流通過領域の幅とが異なる構造を１回のイオン注入で形成することができる。したがって、光閉じ込め領域と電流阻止領域を、それぞれ別の工程で形成する必要がないので、工程を簡略化することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第１の阻止能力を有する第１領域と、イオンがほとんど透過しない第３の阻止能力を有する第２領域を含む第１の膜をスルー膜として用いるとともに、前記第２領域をマスクとして用いて、前記第１不純物元素がイオン注入されている。このように構成すれば、所定の幅の非注入領域を容易に形成することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、第２窒化物系半導体層上に形成された電極層をさらに備え、電極層をマスクとして、スルー膜を介して、第２窒化物系半導体層に第１不純物元素がイオン注入される。このように構成すれば、マスク層となる電極層をコンタクト電極として利用することができるので、製造プロセスを簡略化することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の上に絶縁膜を設けてもよい。このように構成すれば、大電流を素子に流したときに、微小なリーク電流が発生することを防止することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、第１の幅を除いて形成され、第１の幅よりも狭い幅で第２窒化物系半導体層にオーミック接触する電極層をさらに備える。このように構成すれば、光閉じ込めの幅よりも電流通過領域の幅を小さくすることができる。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるため、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、第１の幅を除いて形成され、第１の幅よりも広い幅で第２窒化物系半導体層にオーミック接触する電極層をさらに備える。このように構成すれば、電極の熱伝達係数は高いので、第２窒化物系半導体層上に大面積の電極を形成することにより、素子の放熱特性を向上させることができる。この結果、素子の寿命を向上させることができる。また、素子の表面を平坦にすることができるので、ジャンクションダウン方式で組み立てた時に、サブマウントとの接触面積が増大するとともに、密着性が向上し、その結果、放熱特性が向上する。これによっても、素子の寿命を向上させることができる。また、電極層の接触面積を大きくすることができるので、コンタクト抵抗を低減することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第２窒化物系半導体層の表面から発光層を貫通する領域にわたって、第３不純物元素を導入することによって形成された高抵抗の電気的分離領域をさらに備える。このように構成すれば、ｐ型半導体間、または、ｐ型半導体−ｎ型半導体間を電気的に分離することができる。したがって、第２窒化物系半導体層側の表面が平坦な素子を形成することができる。また、複数の素子を容易に集積化することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電気的分離領域は、第３不純物元素をイオン注入することにより形成してもよい。このように構成すれば、イオン注入では表面から深い位置まで不純物元素を導入することができるので、深い電気的分離領域を容易に形成することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流通過領域以外の領域で、かつ、電気的分離領域以外の領域の少なくとも一部に、第２窒化物系半導体層の表面から発光層を貫通する領域にわたって、第４不純物元素を導入することによって、第２窒化物系半導体層から発光層を貫通する領域が第１窒化物系半導体層と同じ導電型を有している。このように構成すれば、第１窒化物系半導体層側の電極と、第２窒化物系半導体層側の電極とを基板と反対側に形成することにより、第２窒化物系半導体層側の表面が平坦な素子を容易に形成することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、窒化物系半導体レーザ素子は、放熱のための基台に対して、発光層に近い側の表面から取り付けられるジャンクションダウン方式で組み立てられている窒化物系半導体レーザ素子を含む。このように構成すれば、素子領域の表面に凹凸が少ないので、ジャンクションダウン方式で組み立てることによって、素子領域に加わる応力を低減でき、その結果、素子特性の劣化を抑制することができる。また、ジャンクションダウン方式で組み立てる時にサブマウントなどと均一に融着することができるので、素子の放熱特性が良好となる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層は、電流通過領域と素子の側端部との間において、複数に分割されている。このように構成すれば、光吸収層の形成領域が大きくなるのを抑制することができるので、発光層の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。その結果、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流通過領域側の光吸収層は、素子の側端部側の光吸収層よりも小さい深さを有する。このように構成すれば、発光層の近傍の光吸収が過大になるのをより抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、電流通過領域側の光吸収層は、発光層中に達しない深さを有する。このように構成すれば、容易に、発光層の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の素子の共振器端面近傍の側端部間の第１の幅は、光吸収層の素子の中央部近傍の側端部間の第２の幅よりも小さい。このように構成すれば、素子の共振器端面において、良好に光の横方向の閉じ込めを行うことができるので、横モードを安定化させることができる。これにより、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生を抑制することができる。また、素子の中央部において、発光層の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができるので、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。その結果、しきい値電流の増加、スロープ効率の低下およびキンクレベルの低下を抑制しながら、ビーム形状を安定化させることができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の第１の幅を有する領域と第２の幅を有する領域との境界領域は、第１の幅から第２の幅に近づくように徐々に大きくなる幅を有する。このように構成すれば、光吸収の急激な変化を抑制することができるので、素子の共振器端面近傍と素子の中央部近傍との間における結合損失を抑えることができる。これにより、出力特性が低下するのを抑制することができる。
また、上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、光吸収層の第１の幅を有する領域と第２の幅を有する領域との境界領域は、平面的に見てテーパ形状に形成されている。このように構成すれば、容易に、光吸収層の第１の幅を有する領域と第２の幅を有する領域との境界領域の幅を、第１の幅から第２の幅に近づくように徐々に大きくなるように形成することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、第１実施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１実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１上に、約１μｍの厚みを有するＧａＮからなるｎ型層２と、約１μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４とがこの順で形成されている。ＭＱＷ発光層４は、約８ｎｍの厚みを有するＩｎ_ＸＧａ_１−ＸＮからなる３層の量子井戸層４ｃと、約１６ｎｍの厚みを有するＩｎ_ＹＧａ_１−ＹＮからなる４層の障壁層４ｂとが交互に積層されたＭＱＷ活性層を含む。第１実施形態のＭＱＷ活性層では、Ｘ＝０．１３、Ｙ＝０．０５に設定している。ＭＱＷ活性層の下面上には、約０．１μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｎ型光ガイド層４ａが形成されている。また、ＭＱＷ活性層の上面上には、約２０ｎｍの厚みを有するＡｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｐ型キャップ層４ｄと、約０．１μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型光ガイド層４ｅとがこの順で形成されている。なお、ＭＱＷ発光層４は、本発明の「発光層」の一例であり、ｎ型層２およびｎ型クラッド層３は、本発明の「第１窒化物系半導体層」の一例である。
ＭＱＷ発光層４上には、約０．２８μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｐ型クラッド層５と、約０．０７μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６とが形成されている。ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、この第１実施形態では、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層７が設けられている。なお、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層７は、本発明の「光吸収層」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層７は、多量のイオンが半導体中に注入されることによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．１μｍの幅で形成されている。
図３は、イオン注入領域の概略を示す拡大断面図である。なお、イオン注入光吸収層７は、イオン注入領域を示しており、マスク層９ａは、イオン注入時のマスク層を示している。また、図３では、窒化物系半導体層の層構造は示していない。図３において、Ｒｐがピーク深さであり、ピーク深さの位置は、実線７ａで示される。また、本発明の実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、Ｒｐ＋ΔＲｐを注入深さ（イオン注入光吸収層７の厚み）と定義した。ここで、ΔＲｐは飛程の標準偏差である。また、イオン注入時のマスク層９ａの下部に、イオン注入時に、イオンの横方向への広がり（ΔＲｌ）が生じる。ここで、イオン注入時のマスク層９ａの幅をＷとすると、マスク層９ａの下部のイオンが注入されない領域８ａの幅Ｂは、Ｂ＝Ｗ−２×ΔＲｌとなる。なお、図３以外の断面図では、図を簡略化するために、イオンの横方向への広がりを図示していない。
また、第１実施形態におけるイオン注入光吸収層７は、イオン注入光吸収層７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層７は、電流通過領域８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域８の上面上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９が、約２．２μｍの電極幅でストライプ状（細長状）に形成されている。また、ｐ側オーミック電極９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１０が形成されている。絶縁膜１０上には、ｐ側オーミック電極９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１１が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１２が形成されている。ｎ側オーミック電極１２の裏面上には、ｎ側オーミック電極１２に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１３が形成されている。
第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４上に形成されたｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６の電流通過領域８以外の領域に炭素をイオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層７を設けることによって、イオン注入法は、再現性がよいので、イオン注入光吸収層７を再現性よく形成することができる。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、従来のリッジ部を有する窒化物系半導体レーザ素子に比べて、歩留まりを向上させることができる。
また、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入により形成されたイオン注入光吸収層７を設けることによって、従来のエッチングにより形成されたリッジ部を有する構造と異なり、イオン注入光吸収層７と、電流通過領域８との界面に、凹凸や高密度の結晶欠陥が発生しない。これにより、結晶欠陥に起因したリーク電流の発生を大幅に抑制することができる。
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では、上記したように、ｐ型クラッド層５において注入イオンがピークとなるので、ｐ型クラッド層５内に十分な密度で結晶欠陥を発生させることができる。これにより、十分な光吸収効果を有するイオン注入光吸収層７をｐ型クラッド層５内に形成することができる。その結果、十分な横方向の光の閉じ込め効果を有する。また、イオン注入光吸収層７は、ＭＱＷ発光層４から、０．０３μｍの第１の距離だけ深さ方向に離れて形成されており、イオン注入光吸収層７の下方のＭＱＷ発光層４の結晶欠陥が少ないため、素子の寿命の低下を抑制することができる。
また、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入によって形成されたイオン注入光吸収層７を設けることによって、従来の凸形状のリッジ部が不要となる。これにより、ＭＱＷ発光層４に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合に、凸形状のリッジ部に応力が加わることに起因して素子特性が劣化するという不都合が生じない。また、凸形状のリッジ部のために放熱基台との接触面積が小さくなることに起因して放熱特性が悪化するという不都合も生じない。
また、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入光吸収層７上に、絶縁膜１０を形成するので、素子に大電流が注入された場合に、微少なリーク電流が発生するのを防止することができる。
次に、図１〜図９を参照して、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について説明する。
まず、図４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相堆積法）を用いて、約１μｍの厚みを有するＧａＮからなるｎ型層２と、約１μｍの厚みを有するＡｌ_０．８ＧａＮからなるｎ型クラッド層３とを順次形成する。このｎ型クラッド層３上に、図２に示したように、約０．１μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｎ型光ガイド層４ａと、約８ｎｍの厚みを有するＩｎ_ＸＧａ_１−ＸＮからなる３層の量子井戸層４ｃおよび約１６ｎｍの厚みを有するＩｎ_ＹＧａ_１−ＹＮからなる４層の障壁層４ｂが積層されたＭＱＷ活性層と、約２０ｎｍの厚みを有するＡｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｐ型キャップ層４ｄと、約０．１μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型光ガイド層４ｅとからなるＭＱＷ発光層４を形成する。このＭＱＷ発光層４上に、約０．２８μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｐ型クラッド層５と、約０．０７μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層６とを順次形成する。なお、ｎ型ドーパントとして、Ｓｉを添加しており、ｐ型ドーパントとして、Ｍｇを添加している。
次に、図５に示すように、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域８となる領域の上面上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極９を約２．２μｍの電極幅でストライプ状（細長状）に形成する。なお、ｐ側オーミック電極９の電極幅は、約１μｍ〜約６μｍの範囲であれば、電流通路を十分に確保することができるとともに、光の横方向の閉じ込めも良好に行うことができる。
すなわち、ｐ側オーミック電極９の電極幅を約１μｍ以下とした場合は、ｐ側オーミック電極９とｐ型コンタクト層６との接触面積が小さくなるので、コンタクト抵抗が増加する。また、後述するように、このｐ側オーミック電極９をマスクとしてイオン注入を行うと、横方向にも結晶欠陥が導入される。これにより、この領域が高抵抗となるため、実効的な電流通過領域８の幅が小さくなり、そのため、電流密度が過大となる。その結果、温度上昇が大きくなるので、動作電流の増大や、素子寿命の低下などの原因となる。さらに極端な場合には、実効的な電流通路を確保することができなくなり、その結果、素子への電流注入ができなくなるおそれがある。一方、ｐ側オーミック電極９の電極幅を６μｍより大きくすると、電流通過領域８の幅が過大となるため、電流密度が過小となる。その結果、しきい値電流が大幅に増大するおそれがある。さらに、イオン注入光吸収層７がＭＱＷ発光層４の発光部分から離れすぎるため、横方向の光の閉じ込めが不十分になるおそれがある。したがって、ｐ側オーミック電極９の電極幅は、約１μｍ〜約６μｍの範囲にするのが好ましい。
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約６０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるスルー膜１４を形成する。
次に、図６に示すように、ｐ側オーミック電極９をマスクとして、スルー膜１４を介して、ｐ型コンタクト層６およびｐ型クラッド層５の所定の領域に炭素を多量にイオン注入することにより、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．３２μｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層７を形成する。これにより、約２．１μｍの電流通過幅を有する電流通過領域８が形成される。なお、第１実施形態の炭素のイオン注入条件は、イオン注入エネルギが約９５ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１５ｃｍ^−２で行った。なお、イオン注入の方向は、ｐ型コンタクト層６の表面に対して垂直な方向（ｐ型コンタクト層６の［０００１］方向）から、ｐ側オーミック電極９のストライプ方向に約７°傾斜させた方向から行った。
なお、この第１実施形態のイオン注入条件（注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約２．３×１０^１５ｃｍ^−２）でイオン注入を行った場合の素子の深さ方向の炭素濃度プロファイル、および、イオン注入により結晶中に生じる結晶欠陥濃度プロファイルのシミュレーション結果は、図８に示すようになる。なお、このシミュレーションは、株式会社ＩＢＭの技術者により一般に提供されているＴＲＩＭと呼ばれるシミュレーションソフトを用いて行った。図８を参照して、第１実施形態のイオン注入条件によるシミュレーション結果では、炭素濃度のピーク深さＲｐは、約０．２３μｍとなるとともに、このピーク深さＲｐにおける炭素濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。また、このグラフの標準偏差ΔＲｐは、約０．１μｍとなる。
また、ＴＲＩＭを用いたシミュレーションにより、炭素および結晶欠陥のイオン注入方向に対して垂直な方向（横方向）への広がり分布をシミュレートしたところ、図２に模式的に示すように、約０．１２μｍ程度の横方向への広がり（ΔＲｌ）が生じることがわかった。これにより、第１実施形態では、イオン注入光吸収層７の幅により規定される電流通過領域８の幅は、イオン注入時のマスク層の幅から、導入イオンの横方向へ注入広がりを考慮した値としている。なお、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、ｐ側オーミック電極９の幅（約２．２μｍ）と、ｐ側オーミック電極９の側面に形成されたスルー膜１４の膜厚（左右で計約０．１μｍ）との合計値（約２．３μｍ）がイオン注入時のマスク層の幅Ｗとなる。このマスク層の幅から、横方向への注入広がり（ΔＲｌ）の２倍である約０．２μｍを引くことにより、マスク層の下部のイオンが注入されない領域の幅Ｂである電流通過領域８の幅（約２．１μｍ）が得られる。
また、図８を参照して、この第１実施形態では、炭素濃度、結晶欠陥濃度ともにｐ型クラッド層５にピークが存在している。また、図８からは明確ではないが、より詳細には、シミュレーションでは、結晶欠陥の濃度分布は、炭素の濃度分布よりも、約０．０２μｍピーク深さが浅くなることがわかった。
また、第１実施形態のイオン注入条件による素子のＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析による炭素濃度分布の測定結果は、図９に示すようになった。なお、ＳＩＭＳ分析による測定条件は、１次イオンとしてＣｓ^＋イオンを用いるとともに、１次イオン加速電圧を１５ｋＶ、１次イオン電流を２５ｎＡとした。この測定条件で、試料の１２０×１２０μｍ^２の領域において、１次イオンをラスタースキャンすることにより、１次イオンを照射した。このときに、試料上の直径６０μｍの領域から出てくるＣ⁻イオン（２次イオン）を検出することによって、深さ方向の炭素濃度分布を測定した。なお、図９中の、注入深さ約０．６μｍ以上のところでは、炭素濃度が一定（約２×１０^１７ｃｍ^−３）となっているが、これは、イオン注入により導入されたものではなく、結晶成長により形成した窒化物系半導体層にもともと存在していた炭素濃度である。図９中の破線で示した低濃度領域の濃度プロファイルは、これを考慮して、窒化物系半導体層に元々含まれる炭素濃度（約２×１０^１７ｃｍ^−３）を除いたものである。
図９を参照して、ＳＩＭＳ分析による実際の炭素濃度測定においても、上記したシミュレーション結果と同様、炭素濃度分布のピークはｐ型クラッド層５中にあることがわかった。このＳＩＭＳ分析による測定結果での炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．１５μｍの深さとなった。
上記のように、ＴＲＩＭによるシミュレーション結果では、炭素濃度分布のピーク深さＲｐは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍの深さになったのに対し、ＳＩＭＳ分析による炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．１５μｍの深さとなった。このように、第１実施形態の条件により炭素をイオン注入した場合、ＴＲＩＭによる炭素濃度のピーク深さの試算値と、ＳＩＭＳ分析によるピーク深さの測定値との間に約０．０８μｍのずれが生じる。なお、このずれの大きさは、注入元素の種類や注入条件によって変化する。たとえば、注入エネルギ：１１０ｋｅＶ、ドーズ量：１×１０^１５ｃｍ^−２の条件で、シリコンのイオン注入を行った場合、ＴＲＩＭによるピーク深さの試算値は、約０．１５μｍとなり、ＳＩＭＳによるピーク深さの測定値は、約０．１０μｍとなる。このように、ＴＲＩＭによる注入不純物濃度のピーク深さの試算値と、ＳＩＭＳによる注入不純物濃度のピーク深さの測定値とは、必ずしも完全に一致するわけではない。その一方、イオン注入法による注入不純物濃度プロファイルは、注入条件さえ定めれば、非常に高い再現性を得ることができる。これにより、同様の注入不純物濃度プロファイルを有する複数の素子を容易に得ることが可能であることが知られている。なお、本発明による各実施形態では、原則として、上記したＴＲＩＭによる試算値を用いて記述する。
上記のように、イオン注入によりイオン注入光吸収層７を形成した後、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングを用いて、スルー膜１４を除去する。その後、図７に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびｐ側オーミック電極９の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜１０を形成する。そして、フ_オトリソグラフ_イ技術を用いることにより、ｐ側オーミック電極９の上面に開口部を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。このレジスト膜をマスクとして、ＣＦ_４ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によって、ｐ側オーミック電極９の上面上に位置する絶縁膜１０を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極９の上面を露出させる。
最後に、図１に示したように、絶縁膜１０の上面上に、ｐ側オーミック電極９の露出された上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１１を真空蒸着する。そして、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面を所定の膜厚（たとえば１００μｍ）に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い側から、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの厚みを有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１２を形成する。さらに、ｎ側オーミック電極１２上に、ｎ側オーミック電極１２に近い側から約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１３を形成することによって、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
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では、上記したように、ｐ型コンタクト層６の［０００１］方向から約７°傾斜した方向から炭素を注入することにより、炭素のチャネリングを抑制することができるので、炭素が素子内に深く注入されるのを抑制することができる。その結果、深さ方向の注入プロファイルの制御性が高まる。特に、ｐ側オーミック電極９のストライプ方向に傾斜した方向からイオン注入することによって、ｐ側オーミック電極９の下方の電流通過領域８にイオンが注入されるのを防止することができる。
また、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では、上記したように、イオン注入前に素子の上面をスルー膜１４で覆うことによって、より効果的に、炭素のチャネリングを防止することができる。これにより、炭素が素子内に深く注入されるのをより抑制することができるので、深さ方向の注入プロファイルの制御性がより高まる。
また、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では、上記したように、イオン注入のマスクとして用いたｐ側オーミック電極９をコンタクト電極として利用できるので、製造工程を簡略化することができる。
（第２実施形態）
図１０を参照して、この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、電流通過領域の幅を大きくするとともに、スルー膜を形成していない。第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
図１０を参照して、この第２実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
この第２実施形態では、第１実施形態と同様、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層１７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域１８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．８μｍの幅で形成されている。この第２実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の電流通過領域４８の幅（約２．８μｍ）は、第１実施形態の窒化物系半導体レーザ素子の電流通過領域８の幅（約２．１μｍ）よりも大きい。
また、第２実施形態におけるイオン注入光吸収層１７は、イオン注入光吸収層１７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層１７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層１７は、電流通過領域１８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１８の上面上には、第１実施形態と同様、ｐ側オーミック電極１９が、約２．０μｍの電極幅でストライプ状（細長状）に形成されている。これにより、第２実施形態では、ｐ側オーミック電極１９の電極幅（約２．０μｍ）が、電流通過領域１８の幅（約２．８μｍ）よりも小さくなる。また、ｐ側オーミック電極１９の側面とｐ型コンタクト層６とを覆うように、絶縁膜２０が形成されている。絶縁膜２０上には、ｐ側オーミック電極１９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極２１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極４３が形成されている。なお、各層１９〜２１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１のそれぞれと同様である。なお、ｐ型キャリア密度の不足しやすい窒化物系半導体レーザ素子では、一般に、ｐ側に注入された電流は、あまり四方に拡散することなくＭＱＷ活性層に導入されることが知られている。このため、ｐ側の電極から注入された電流は、電流通過領域１８内で、あまり横方向に広がることなくＭＱＷ活性層に到達する。
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入光吸収層１７の間隔（電流通過領域１８の幅）よりもｐ側オーミック電極１９の幅を小さくすることによって、発光強度の強い電極直下の光吸収をより抑制することができる。これにより、しきい値電流の増加やスロープ効率（電流−光出力特性）の低下を抑制することができる。
次に、図１０〜図１３を参照して、第２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について説明する。この第２実施形態の製造プロセスでは、非注入領域拡大膜を用いて、電流通過領域１８の幅を広くするとともに、スルー膜を形成しない場合の製造プロセスについて説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図１１に示すように、第１実施形態と同様、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約２μｍの幅を有するｐ側オーミック電極１９をストライプ状に形成する。
この後、第２実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極１９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約５００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる非注入領域拡大膜２２を形成する。そして、ＣＦ_４ガスを用いたＲＩＥ法により、非注入領域拡大膜２２を異方性エッチングする。これにより、ｐ側オーミック電極１９の両方の側壁部分に、それぞれ、図１２に示されるような、約５００ｎｍの幅を有する非注入領域拡大膜２２ａが形成される。その後、ｐ側オーミック電極１９および非注入領域拡大膜２２ａをマスク（マスクの幅約３μｍ）として、イオン注入を行う。すなわち、イオン注入エネルギが約８０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１５ｃｍ^−２の条件で、炭素のイオン注入を行うことによって、イオン注入光吸収層１７を形成する。この後、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングを用いて、非注入領域拡大膜２２ａを除去する。
次に、図１３に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびｐ側オーミック電極１９の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜２０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１９の上面を露出させる。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜２０上に、ｐ側オーミック電極１９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極２１を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、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が完成される。
（第３実施形態）
図１４を参照して、この第３実施形態では、第１実施形態と異なり、電流通過領域の幅を狭くするとともに、スルー膜を形成していない。第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
図１４を参照して、この第３実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第３実施形態では、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層２７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層２７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層２７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域２８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．０μｍの幅で形成されている。
また、第３実施形態におけるイオン注入光吸収層２７は、イオン注入光吸収層２７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層２７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層２７は、電流通過領域２８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域２８の上面上には、第１実施形態と同様、ｐ側オーミック電極２９が、約２．２μｍの電極幅でストライプ状に形成されている。ここで、第３実施形態では、ｐ側オーミック電極２９の電極幅（約２．２μｍ）は、電流通過領域２８の幅（約２．０μｍ）とほぼ同じになる。また、ｐ側オーミック電極２９の側面とｐ型コンタクト層６とを覆うように、絶縁膜３０が形成されている。絶縁膜３０上には、ｐ側オーミック電極２９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層２９〜３１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ側オーミック電極２９の電極幅と、電流通過領域２８の幅とをほぼ同一にすることにより、ほぼ第１実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、第１実施形態に比べて、しきい値電流が少し増加するとともに、スロープ効率が少し低下する。
次に、図１４〜図１７を参照して、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について説明する。この第３実施形態では、スルー膜を形成しない場合の製造プロセスについて説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図１５に示すように、第１実施形態と同様、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約２．２μｍの幅を有するｐ側オーミック電極２９をストライプ状に形成する。
この後、第３実施形態では、図１６に示すように、スルー膜を形成せずにｐ側オーミック電極２９をマスクとして、直接、炭素のイオン注入を行うことによって、約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層２７を形成する。なお、第３実施形態のイオン注入は、イオン注入エネルギが約８０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１５ｃｍ^−２の条件で行った。
次に、図１７に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびｐ側オーミック電極２９の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜３０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極２９の上面を露出させる。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極２９および絶縁膜３０上に、ｐ側パッド電極３１を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図１４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が完成される。
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では、上記したように、スルー膜の形成工程および除去工程が不要であるので、製造工程を簡略化することができる。
（第４実施形態）
図１８を参照して、この第４実施形態では、第１実施形態の構造において、ｐ型コンタクト層と、ｐ側パッド電極との間に、絶縁膜を形成しない場合の例について説明する。第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図１８を参照して、第４実施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実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第４実施形態では、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層３７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層３７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層３７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域３８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．１μｍの幅で形成されている。
また、第４実施形態におけるイオン注入光吸収層３７は、イオン注入光吸収層３７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層３７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層３７は、電流通過領域３８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域３８の上面上には、ｐ側オーミック電極３９が、約２．２μｍの電極幅でストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極３９およびｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、絶縁膜を介さずに直接、ｐ側パッド電極４０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層３９および４０の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９および１１とそれぞれ同様である。
第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型コンタクト層６と、ｐ側パッド電極４０との間に絶縁膜を形成しないことによって、絶縁膜の形成工程を省略することができる。
また、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型コンタクト層６と、ｐ側パッド電極４０との間の絶縁膜がないので、素子に大電流を印加した場合は、イオン注入光吸収層３７の結晶欠陥を介して、微少なリーク電流が発生することがあるが、通常電流の範囲内の使用については、ほぼ第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、第４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は、絶縁膜形成工程がないこと以外は、第１実施形態の製造プロセスと同様である。
（第５実施形態）
図１９を参照して、この第５実施形態では、第１実施形態と異なり、ｐ型コンタクト層上に、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜を薄く形成する場合の例について説明する。第５実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図１９を参照して、第５実施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５実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
また、第５実施形態では、第１実施形態と同様、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層４７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層４７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層４７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域４８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．１μｍの幅で形成されている。
また、第５実施形態におけるイオン注入光吸収層４７は、イオン注入光吸収層４７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層４７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層４７は、電流通過領域４８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ここで、この第５実施形態では、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域４８の上面上に開口部５０ａを有するとともに、約５０ｎｍの薄い厚みを有するＺｒＯ_２からなる絶縁膜５０が形成されている。なお、この開口部５０ａの幅は、電流通過領域４８の幅よりも狭く形成されている。この絶縁膜５０上には、絶縁膜５０の開口部５０ａを介して、ｐ型コンタクト層６の上面に接触するとともに、絶縁膜５０の上面上に延びるように、ｐ側オーミック電極４９が形成されている。また、ｐ側オーミック電極４９の上面上には、ｐ側パッド電極５１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜５０の厚みが非常に薄い（約５０ｎｍ）ため、ｐ側パッド電極５１の表面をより平坦にすることができる。これにより、ＭＱＷ発光層４に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合に、従来の凸形状のリッジ部に応力が加わることに起因して素子特性が劣化するという不都合が生じない。また、素子表面をより平坦にすることによって、凸形状のリッジ部のために放熱基台との接触面積が小さくなることに起因して放熱特性が悪化するという不都合も生じない。
次に、図１９〜図２４を参照して、第５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について説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図２０に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約１．０μｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。このイオン注入マスク層を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって、約２．２μｍの幅を有するストライプ状のＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２を形成する。そして、第１実施形態と同様、イオン注入マスク層５２およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、ＳｉＯ_２からなるスルー膜５３を形成する。
そして、図２１に示すように、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２をマスクとして、スルー膜５３を介して、第１実施形態と同様の条件で、炭素のイオン注入を行うことによって、イオン注入光吸収層４７を形成する。この後、ＣＦ_４ガスによるドライエッチングを用いて、スルー膜５３を除去する。
その後、第５実施形態では、図２２に示すように、ｐ型コンタクト層６およびＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２の上面の全面を覆うように、ＥＢ蒸着法を用いて、約５０ｎｍの厚みを有するＺｒＯ_２からなる絶縁膜５０ｂを素子の垂直方向から蒸着する。この場合、素子の垂直方向から蒸着することにより、イオン注入マスク層５２の側壁部には、絶縁膜５０ｂはほとんど形成されない。
次に、図２３に示すように、フッ酸系エッチャントによるエッチングを行うことによって、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２と、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜５０ｂの一部とを除去する。この場合、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜５０ｂは、ほとんどエッチングされないので、イオン注入マスク層５２の側壁部に位置する絶縁膜５０ｂのみが完全に除去される。これにより、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２は、イオン注入マスク層５２の側壁部に位置する絶縁膜５０ｂが除去された後、完全に除去される。その結果、図２３に示されるような、電流通過領域４８の上面上に開口部５０ａを有する絶縁膜５０が形成される。
最後に、図２４に示すように、絶縁膜５０上に、開口部を介してｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、ｐ側オーミック電極４９およびｐ側パッド電極５１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図１９に示した第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。なお、各層５１、１２および１３の膜厚および組成は、第１実施形態の各層１１〜１３とそれぞれ同様である。
第５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では、上記したように、イオン注入マスク層５２の材料としてウェットエッチングが容易なＳｉＯ_２を用いるとともに、絶縁膜５０ｂの材料としてＳｉＯ_２と異なるＺｒＯ_２を用いることによって、イオン注入後に、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層５２をウェットエッチングにより除去することによって、容易に、絶縁膜５０ｂに開口部５０ａを形成することができるので、生産性を向上することができる。
（第６実施形態）
図２５を参照して、この第６実施形態では、第５実施形態の構造から絶縁膜５０を除いた場合の例について説明する。
まず、図２５を参照して、この第６実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
この第６実施形態では、第１実施形態と同様、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層５７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層５７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収５７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域５８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．１μｍの幅で形成されている。
また、第６実施形態におけるイオン注入光吸収層５７は、イオン注入光吸収層５７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層５７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層５７は、電流通過領域５８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ここで、第６実施形態では、ｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、ｐ側オーミック電極５９が形成されている。このｐ側オーミック電極５９上には、ｐ側パッド電極６０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型コンタクト層６上に、直接、ｐ側オーミック電極５９を形成することによって、ｐ側パッド電極６０の表面を完全に平坦にすることができる。これにより、ＭＱＷ発光層４に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合に、従来のリッジ構造および第１〜第５実施形態の構造に比べて電流通過領域５８に加わる応力をより低減することができるので、素子特性が劣化するのをより抑制することができる。また、素子表面を完全に平坦にすることによって、放熱基台との接触面積を大きくすることができるので、より良好な放熱特性を得ることができる。
また、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、ｐ側オーミック電極５９の熱伝達係数は、ＳｉＯ_２などの絶縁膜に比べて大きいので、ｐ型コンタクト層６上に、大面積のｐ側オーミック電極５９を直接形成することによって、素子の放熱特性をより向上させることができる。その結果、素子寿命を向上させることができる。
次に、図２５〜図２８を参照して、図２５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の製造プロセスを説明する。この第６実施形態では、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜を形成するプロセスがないこと以外は、第５実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約１μｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。このイオン注入マスク層を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって、図２６に示すような、約２．２μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層６１を形成する。そして、第１実施形態と同様、ｐ型コンタクト層６およびイオン注入マスク層６１の上面の全面を覆うように、ＳｉＯ_２からなるスルー膜６２を形成する。
その後、図２７に示すように、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層６１をマスクとして、スルー膜６２を介して、第１実施形態と同様の条件で、炭素のイオン注入を行うことによって、イオン注入光吸収層５７を形成する。
ここで、第６実施形態では、図２８に示すように、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングを用いて、ＳｉＯ_２からなるスルー膜６２およびＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層６１を完全に除去する。
最後に、ｐ型コンタクト層６の上面の全面上に、ｐ側オーミック電極５９と、ｐ側パッド電極６０を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図２５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が完成される。
第６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では、第５実施形態と異なり、絶縁膜５０を形成しないので、製造工程を簡略化することができる。
（第７実施形態）
図２９を参照して、この第７実施形態では、第５実施形態の構造に比べて、ｐ型Ａｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層とｐ側オーミック電極との接触面積が小さいこと以外は、第５実施形態の構造と同様である。
まず、図２９を参照して、この第７実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
この第７実施形態では、第１実施形態と同様、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層６７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層６７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層６７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域６８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．１μｍの幅で形成されている。
また、第７実施形態におけるイオン注入光吸収層６７は、イオン注入光吸収層６７に多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能するとともに、高抵抗を有するので電流狭窄層としても機能する。なお、イオン注入光吸収層６７において、電流狭窄だけでなく光の横方向の閉じ込めも十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層６７は、電流通過領域６８よりも結晶欠陥が多くなるので、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
ここで、第７実施形態では、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域６８の上面上に、開口部７０ａ（幅約１．０μｍ）を有するとともに、約５０ｎｍの薄い厚みを有するＺｒＯ_２からなる絶縁膜７０が形成されている。なお、この開口部７０ａの幅は、電流通過領域６８の幅（約２．２μｍ）よりも狭く、かつ、第５実施形態の開口部５０ａ（図１９参照）の幅よりも狭く形成されている。この絶縁膜７０上には、絶縁膜７０の開口部７０ａを介して、ｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、ｐ側オーミック電極６９が形成されている。ｐ側オーミック電極６９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極７１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、第５実施形態と比べて、絶縁膜７０の開口部７０ａを小さくすることによって、ｐ側オーミック電極６９とｐ型コンタクト層６との接触幅を小さくすることができるので、第５実施形態と比べて電流狭窄の幅をより小さくすることができる。
次に、図２９〜図３３を参照して、第７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。この第７実施形態では、ｐ型コンタクト層上のＺｒＯ_２からなる絶縁膜の開口部を狭く形成する以外の製造プロセスは、第５実施形態と同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約１μｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。このイオン注入マスク層を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって、図３０に示すように、約２．２μｍの幅を有するストライプ状のＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２を形成する。そして、第１実施形態と同様、ｐ型コンタクト層６およびイオン注入マスク層７２の表面の全面を覆うように、ＳｉＯ_２からなるスルー膜７３を形成する。
その後、図３１に示すように、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２をマスクとして、スルー膜７３を介して、第１実施形態と同様の条件で、炭素のイオン注入を行うことによって、イオン注入光吸収層６７を形成する。
その後、第７実施形態では、図３２に示すように、ＣＦ_４ガスによるドライエッチングを用いて、スルー膜７３を除去するとともに、イオン注入マスク層７２を等方的にエッチングすることによって、イオン注入マスク層７２のマスク幅を約１．０μｍまで小さくする。その後、ＥＢ蒸着法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびイオン注入マスク層７２の上面の全面を覆うように、約５０ｎｍの厚みを有するＺｒＯ_２からなる絶縁膜７０ｂを素子の垂直方向から蒸着する。この場合、素子の垂直方向から蒸着することにより、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２の側壁部には、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜７０ｂは、ほとんど形成されない。
次に、図３３に示すように、フッ酸系エッチャントによるエッチングを行うことによって、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２と、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜７０ｂの一部とを除去する。この場合、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜７０ｂは、ほとんどエッチングされないので、イオン注入マスク層７２の側壁部に位置する絶縁膜７０ｂのみが完全に除去される。これにより、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２は、イオン注入マスク層７２の側壁部に位置する絶縁膜７０ｂが除去された後、完全に除去される。その結果、図３３に示されるような、電流通過領域６８の上面上に開口部７０ａ（幅約１．０μｍ）を有する絶縁膜７０が形成される。
最後に、絶縁膜７０上に、開口部７０ａを介してｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、ｐ側オーミック電極６９およびｐ側パッド電極７１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図２９に示した第７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第７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では、上記したように、イオン注入マスク層７２の材料としてウェットエッチングが容易なＳｉＯ_２を用いるとともに、絶縁膜７０ｂの材料としてＳｉＯ_２と異なるＺｒＯ_２を用いることによって、イオン注入後に、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層７２をウェットエッチングにより除去することによって、容易に、絶縁膜７０ｂに開口部７０ａを形成することができるので、生産性を向上することができる。
（第８実施形態）
図３４を参照して、この第８実施形態では、上記第１〜第７実施形態と異なり、２回のイオン注入により、電流狭窄層と光吸収層とをそれぞれ形成した場合の例について説明する。第８実施形態のその他の構成は、第２実施形態と同様である。
まず、図３４を参照して、この第８実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第８実施形態では、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６の一部の領域に、ホウ素（Ｂ）をイオン注入することにより、約０．３４μｍの厚み（注入深さ）を有する電流狭窄層７７ａが形成されている。なお、ホウ素は、本発明の「第２不純物元素」の一例である。この電流狭窄層７７ａのホウ素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２５μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるホウ素濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３となる。この電流狭窄層７７ａにより、ｐ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることにより、電流通過領域７８が形成されている。なお、電流通過領域７８は、約１．８μｍの幅で形成されている。
さらに、第８実施形態では、炭素をイオン注入することにより、電流狭窄層７７ａよりも、ＭＱＷ発光層４および電流通過領域７８から離れた領域に、約０．３２μｍの厚み（注入深さ）を有するイオン注入光吸収層７７ｂが形成されている。このイオン注入光吸収層７７ｂの炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２３μｍの深さのｐ型クラッド層５内にある。このピーク深さにおける炭素濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。これにより、電流狭窄を電流狭窄層７７ａで行うとともに、横方向の光閉じ込めをイオン注入光吸収層７７ｂで行うことができる。ここで、イオン注入光吸収層７７ｂは、第１の幅（幅約２．８μｍ）を除いて形成されている。なお、イオン注入光吸収層７７ｂの形成時にイオン注入される炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層７７ｂは、本発明の「光吸収層」の一例である。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域７８の上面上には、第２実施形態と同様、ｐ側オーミック電極７９がストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極７９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、絶縁膜８０が形成されている。この絶縁膜８０上には、ｐ側オーミック電極７９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極８１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ型パッド電極１３が形成されている。なお、各層７９〜８１の膜厚および組成は、第２実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、第１の幅を除いてイオン注入光吸収層７７ｂが形成されるとともに、電流通過領域７８の幅（第２の幅）を除いて電流狭窄層７７ａが形成され、第１の幅は第２の幅よりも大きく、かつ、第２の幅の領域は、第１の幅の領域内に形成されている。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるので、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４から０．０３μｍの第１の距離だけ深さ方向に離れてイオン注入光吸収層７７ｂが形成されるとともに、ＭＱＷ発光層４から０．０１μｍの第２の距離だけ深さ方向に離れて電流狭窄層７７ａが形成されているので、第１の距離が第２の距離よりも大きくなっている。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるので、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入の注入条件を２種類とするとともに、それぞれの注入領域を変化させることによって、光吸収層の形状と電流狭窄層の形状とを容易に別々に制御することができる。具体的には、たとえば、電流通過領域７８の幅を狭い幅で一定に保ったまま、イオン注入光吸収層７７ｂの間隔を独立に変更することができる。これにより、しきい値電流を大幅に変化させずに、横方向の光閉じ込めの度合いを変更することができるので、レーザ光の水平方向の広がり角の制御が可能となる。
また、第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、１度目にホウ素をイオン注入し、２度目に炭素をイオン注入することによって、１度目と２度目とで導入する不純物元素が異なるので、それぞれ導入された不純物元素の濃度プロファイルを容易に変化させることができる。
また、第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ホウ素のような比較的軽い元素をイオン注入することによって、電流狭窄層７７ａに結晶欠陥が過度に形成されることを防止することができる。
また、第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、炭素のような比較的重い元素をイオン注入することによって、イオン注入光吸収層７７ｂに低いドーズ量で結晶欠陥を導入することができる。これにより、イオン注入光吸収層７７ｂに導入された炭素が、ＭＱＷ発光層４に拡散することによって、素子の特性に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
次に、図３４〜図３８を参照して、第８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。この第８実施形態では、第２実施形態と異なり、電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ別々のイオン注入により形成する場合の製造プロセスについて説明する。第８実施形態の製造プロセスのその他の構造は、第２実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図３５に示すように、第１実施形態と同様、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、ｐ側オーミック電極７９を約２．０μｍの電極幅でストライプ状に形成する。
この後、第８実施形態では、ｐ側オーミック電極７９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、プラズマＣＶＤ法を用いて、約５００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜８２ａを形成する。
そして、図３６に示すように、ＣＦ_４ガスを用いたＲＩＥ法により、ＳｉＯ_２膜８２ａを異方性エッチングすることにより、ｐ側オーミック電極７９の側壁部分に、約５００ｎｍの幅を有するＳｉＯ_２からなる非注入領域拡大膜８２が形成される。そして、第８実施形態では、ｐ側オーミック電極７９および非注入領域拡大膜８２をマスク（マスクの幅約３μｍ）として、イオン注入を行う。すなわち、イオン注入エネルギが約８０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１５ｃｍ^−２の条件で、炭素をイオン注入した。これにより、イオン注入光吸収層７７ｂを形成する。この後、非注入領域拡大膜８２を完全に除去する。
次に、図３７に示すように、ｐ側オーミック電極７９をマスクとして、注入エネルギが約７０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で、ホウ素のイオン注入を行う。これにより、電流狭窄層７７ａを形成する。
次に、図３８に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極７９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜８０を形成する。そして、第２実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極７９の上面を露出させる。
最後に、第２実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極７９および絶縁膜８０上に、ｐ側パッド電極８１を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１の所定の膜厚に研磨された後の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図３４に示した第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第９実施形態）
図３９を参照して、この第９実施形態では、第８実施形態の構造において、ｐ型コンタクト層の上面の全面を覆うように、ｐ側オーミック電極を形成した場合の例について説明する。第９実施形態のその他の構成は、第８実施形態と同様である。
まず、図３９を参照して、この第９実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
また、この第９実施形態では、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６の一部の領域に、シリコン（Ｓｉ）をイオン注入することにより、約０．３４μｍの厚み（注入深さ）を有する電流狭窄層８７ａが形成されている。この電流狭窄層８７ａのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３となる。この電流狭窄層８７ａにより、ｐ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることにより、約１．６μｍの幅を有する電流通過領域８８が形成されている。なお、電流狭窄層８７ａの形成時にイオン注入されるシリコン（Ｓｉ）は、本発明の「第２不純物元素」の一例である。
さらに、第９実施形態では、シリコンをイオン注入することにより、電流狭窄層８７ａと比べて、ＭＱＷ発光層４および電流通過領域８８から離れた領域に、約０．２８μｍの厚みを有するイオン注入光吸収層８７ｂが形成されている。このイオン注入光吸収層８７ｂのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２μｍの深さのｐ型クラッド層５内にある。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。これにより、電流狭窄を電流狭窄層８７ａで行うとともに、横方向の光閉じ込めをイオン注入光吸収層８７ｂで行うことができる。ここで、イオン注入光吸収層８７ｂは、第１の幅（幅約１．８μｍ）を除いて形成されている。なお、イオン注入光吸収層８７ｂの形成時にイオン注入されるシリコンは、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層８７ｂは、本発明の「光吸収層」の一例である。
また、第９実施形態では、ｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、ｐ側オーミック電極８９が形成されている。また、電流通過領域８８の上部のｐ側オーミック電極８９の上面上に、約１．８μｍの幅を有するイオン注入用電極マスク層９０が約５００ｎｍの厚みでストライプ状に形成されている。このイオン注入用電極マスク層９０の側面およびｐ側オーミック電極８９の上面上に、絶縁膜９１が形成されている。この絶縁膜９１上に、イオン注入用電極マスク層９０の上面に接触するように、ｐ側パッド電極９２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層９１および９２の膜厚および組成は、第１実施形態の各層１０および１１とそれぞれ同様である。
第９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、ｐ側オーミック電極８９を形成することによって、ｐ型コンタクト層６とｐ側オーミック電極８９との接触面積を増加することができるので、コンタクト抵抗を低減することができる。
次に、図３９〜図４３を参照して、第９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。この第９実施形態では、第８実施形態と同様、２回のイオン注入により、電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ形成するとともに、ｐ型コンタクト層の上面の全面を覆うように、ｐ側オーミック電極を形成した場合の製造プロセスについて説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図４０に示すように、ｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｐ側オーミック電極８９を形成する。そして、ｐ側オーミック電極８９上に、Ｎｉ層（図示せず）を約６００ｎｍの厚みで形成する。その後、約２．０μｍのストライプ幅を有するレジスト（図示せず）を形成した後、硝酸を用いてウェットエッチングする。この後、このレジストを除去することにより、約２．０μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入用電極マスク層９０ａを形成する。
ここで、第９実施形態では、図４１に示すように、Ｎｉからなるイオン注入用電極マスク層９０ａをマスクとして、ｐ側オーミック電極８９を介して、注入エネルギが約１６０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．０×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行うことによって、約０．２８μｍの厚みを有するイオン注入光吸収層８７ｂを形成する。そして、約２．０μｍの幅を有するイオン注入用電極マスク層９０ａを、ウェットエッチングにより等方的にエッチングすることによって、図４２に示すような、約１．８μｍの幅を有するイオン注入用電極マスク層９０を形成する。そして、イオン注入用電極マスク層９０をマスクとして、注入エネルギが約１９０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行うことによって、約０．３４μｍの厚みを有する電流狭窄層８７ａを形成する。
次に、図４３に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極８９およびイオン注入用電極マスク層９０の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜９１を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、イオン注入用電極マスク層９０の上面を露出する。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜９１上に、イオン注入用電極マスク層９０の上面に接触するように、ｐ側パッド電極９２を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１の所定の膜厚に研磨された後の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図３９に示した第９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第９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では、上記したように、イオン注入前に素子の上面の全面をｐ側オーミック電極８９で覆うことにより、導入イオンのチャネリングを防止することができる。これにより、導入元素が深く注入されるのを抑制することができる。なお、ｐ側オーミック電極８９は、本発明の「スルー膜」の一例である。
なお、第９実施形態では、上記したように、ｐ側オーミック電極８９の上に、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜９１を形成したが、絶縁膜を設けなくてもよい。この場合、ｐ型コンタクト層６の上面に形成される膜が、すべて金属から構成されるため、素子の放熱特性をより向上させることができる。その結果、素子寿命を向上させることができる。
（第１０実施形態）
図４４を参照して、この第１０実施形態では、第８実施形態と同様、２回のイオン注入により、電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ形成する場合について説明する。また、この第１０実施形態では、結晶中に過大な結晶欠陥を導入しないため、低ドーズ量で電流狭窄層を形成した。なお、第１０実施形態のその他の構成は、第７実施形態と同様である。
まず、図４４を参照して、この第１０実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第１０実施形態では、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６の一部の領域に、シリコンをイオン注入することにより、約０．３４μｍの厚み（注入深さ）を有する電流狭窄層９７ａが形成されている。なお、シリコンは、本発明の「第２不純物元素」の一例である。この電流狭窄層９７ａのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３となる。この電流狭窄層９７ａにより、ｐ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることにより、約１．８μｍの幅を有する電流通過領域９８が形成されている。
さらに、第１０実施形態では、炭素をイオン注入することにより、電流狭窄層９７ａよりも、ＭＱＷ発光層４および電流通過領域９８から離れた領域に、約０．３２μｍの厚み（注入深さ）を有するイオン注入光吸収層９７ｂが形成されている。このイオン注入光吸収層９７ｂの炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２３μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおける炭素濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。これにより、電流狭窄を電流狭窄層９７ａで行うとともに、横方向の光閉じ込めをイオン注入光吸収層９７ｂで行うことができる。ここで、イオン注入光吸収層９７ｂは、第１の幅（幅約２．１μｍ）を除いて形成されている。なお、イオン注入光吸収層９７ｂの形成時にイオン注入される炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層９７ｂは、本発明の「光吸収層」の一例である。
ｐ型コンタクト層６の上面には、第７実施形態と同様、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域９８の上面上に、開口部を有するとともに、約５０ｎｍの薄い厚みを有するＺｒＯ_２からなる絶縁膜１００が形成されている。この絶縁膜１００上には、絶縁膜１００の開口部１００ａを介して、ｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、ｐ側オーミック電極９９が形成されている。ｐ側オーミック電極９９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１０１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層１０１、１２および１３の膜厚および組成は、第１実施形態の各層１１〜１３とそれぞれ同様である。
第１０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入の注入条件を２種類とするとともに、それぞれの注入領域を変化させることによって、光吸収層の形状と電流狭窄層の形状とを容易に別々に制御することができる。具体的には、たとえば、電流通過領域９８の幅を狭い幅で一定に保ったまま、イオン注入光吸収層９７ｂの間隔を独立に変更することができる。これにより、しきい値電流を大幅に変化させずに、横方向の光閉じ込めの度合いを変更することができるので、レーザ光の水平方向の広がり角の制御が可能となる。
また、第１０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型半導体領域（ｐ型クラッド層５、ｐ型コンタクト層６）に、逆の導電型のドーパントであるシリコンをイオン注入することによって、容易に逆の導電型（ｎ型）の窒化物系半導体層を形成することができる。これにより、電流狭窄層９７ａを容易に形成することができる。その結果、低ドーズ量で、電流狭窄層９７ａを形成することができる。これにより、電流狭窄層９７ａの結晶欠陥の増加を抑制することができる。
次に、図４４〜図４６を参照して、第１０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。この第１０実施形態では、２回のイオン注入により、電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ形成する以外の製造プロセスは、第７実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図４５に示すように、ｐ型コンタクト層６上に、約２．３μｍの幅を有するイオン注入マスク層１０２と、スルー膜１０３とを順次形成する。その後、イオン注入マスク層１０２をマスクとして、第１実施形態と同様の条件で、炭素のイオン注入を行うことによって、イオン注入光吸収層９７ｂを形成する。この後、ＣＦ_４によるドライエッチングを用いて、スルー膜１０３を除去する。
次に、第１０実施形態では、図４６に示すように、約２．３μｍの幅を有するイオン注入マスク層１０２を等方的にエッチングすることによって、約２．０μｍの幅を有するイオン注入マスク層１０２ａを形成する。そして、ｐ型コンタクト層６およびイオン注入マスク層１０２ａの上面の全面を覆うように、約５０ｎｍの厚みを有するとともに、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜１００ｂを形成する。
ここで、第１０実施形態では、イオン注入マスク層１０２ａをマスクとして、絶縁膜１００ｂを介して、注入エネルギが約１９０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１４ｃｍ^−２の低ドーズなイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行う。これにより、約０．３４μｍの厚みを有する電流狭窄層９７ａを形成する。なお、低ドーズ量のイオン注入により形成された電流狭窄層９７ａでは、結晶欠陥の増加が抑制されている。
その後、第７実施形態と同様、フッ酸系エッチャントによるエッチングを行うことによって、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層１０２ａと、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜１００ｂの一部とを除去する。この場合、ＺｒＯ_２からなる絶縁膜１００ｂは、ほとんどエッチングされないので、イオン注入マスク層１０２ａの側壁部に位置する絶縁膜１００ｂのみが完全に除去される。これにより、ＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク層１０２ａは、イオン注入マスク層１０２ａの側壁部に位置する絶縁膜１００ｂが除去された後、完全に除去される。その結果、図４４に示されるような、電流通過領域９８の上面上に開口部１００ａを有する絶縁膜１００が形成される。
最後に、絶縁膜１００上に、開口部１００ａを介してｐ型コンタクト層６の上面に接触するように、ｐ側オーミック電極９９およびｐ側パッド電極１０１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図４４に示した第１０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１０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では、上記したように、イオン注入前に素子の全面を絶縁膜１００ｂあるいはスルー膜１０３で覆うことにより、注入イオンのチャネリングを防止することができる。これにより、導入元素が深く注入されるのを抑制することができる。なお、絶縁膜１００ｂおよびスルー膜１０３は、本発明の「スルー膜」の一例である。
（第１１実施形態）
図４７を参照して、この第１１実施形態では、電流狭窄層を水素原子の熱拡散により形成するとともに、光吸収層をシリコンのイオン注入により形成した場合の例について説明する。また、この第１１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、電流狭窄層を、ｎ型クラッド層、ＭＱＷ発光層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層にわたって形成する。第１１実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図４７を参照して、この第１１実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第１１実施形態では、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６の一部の領域に、水素を熱拡散させることにより形成された電流狭窄層１０７ａが形成されている。なお、この電流狭窄層１０７ａは、ｐ型コンタクト層６の上面からｎ型クラッド層３の上方の一部に至る厚み（拡散領域）を有している。この電流狭窄層１０７ａにより、ｐ側およびｎ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることにより、約１．４μｍの幅を有する電流通過領域１０８が形成される。なお、水素は、本発明の「第２不純物元素」の一例である。
さらに、第１１実施形態では、シリコンをイオン注入することにより、電流狭窄層１０７ａよりも、ＭＱＷ発光層４および電流通過領域１０８から離れた領域に、約０．３４μｍの厚みを有するイオン注入光吸収層１０７ｂが形成されている。このイオン注入光吸収層１０７ｂのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。これにより、電流狭窄を電流狭窄層１０７ａで行うとともに、横方向の光閉じ込めをイオン注入光吸収層１０７ｂで行うことができる。ここで、イオン注入光吸収層１０７ｂは、第１の幅（幅約１．９μｍ）を除いて形成されている。なお、イオン注入光吸収層１０７ｂは、本発明の「光吸収層」の一例であり、Ｓｉは、本発明の「第１不純物元素」の一例である。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１０８の上面上には、約２．０μｍの幅を有するｐ側オーミック電極１０９がストライプ状に形成されてい兆。また、ｐ側オーミック電極１０９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、絶縁膜１１０が形成されている。この絶縁膜１１０上には、ｐ側オーミック電極１０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層１０９〜１１１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
第１１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４から０．０１μｍの第１の距離だけ深さ方向に離れてイオン注入光吸収層１０７ｂが形成されるとともに、ＭＱＷ発光層４に電流狭窄層１０７ａが形成されているので、第１の距離が第２の距離よりも大きくなっている。なお、第１１実施形態において、ＭＱＷ発光層４と電流狭窄層１０７ａの間隔で定義される第２の距離は０である。これにより、電流狭窄を強めると同時に、光吸収層による光吸収を低減できるので、しきい値電流の低減や、スロープ効率の向上を図ることができる。
また、第１１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、水素原子の熱拡散により電流狭窄層１０７ａを形成するとともに、イオン注入によりイオン注入光吸収層１０７ｂを形成することによって、電流狭窄層１０７ａにより電流通過領域１０８を狭い範囲に制限することができるとともに、イオン注入光吸収層１０７ｂを電流通路から離して設けることができる。これにより、イオン注入光吸収層１０７ｂによる過度な光吸収を抑制することができるとともに、しきい値電流の低減やレーザ光の水平方向の広がり角の制御が可能となる。
次に、図４７〜図５１を参照して、第１１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。この第１１実施形態では、電流狭窄層を水素原子の熱拡散により形成するとともに、光吸収層をイオン注入により形成した場合のプロセスについて説明する。第１１実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図４８に示すように、ｐ型コンタクト層６の上面の一部上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるストライプ状のｐ側オーミック電極１０９を約２．０μｍのストライプ幅で形成する。
ここで、第１１実施形態では、図４９に示すように、ｐ側オーミック電極１０９をマスクとして、基板温度が約８００℃のＮＨ_３雰囲気中で保持することによって、素子内に水素原子を拡散させることにより、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ発光層４、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６に渡る電流狭窄層１０７ａを形成する。この場合、素子中に拡散された水素原子は、ｐ型半導体層のキャリアと結合して、アクセプタとしての機能を不活性化する。これにより、水素原子の拡散領域が高抵抗化される。また、この水素原子は、素子内を等方的に拡散するため、高抵抗化されない領域の幅は、マスクであるｐ側オーミック電極１０９の幅（約２．０μｍ）よりも狭くなる。これにより、約１．４μｍの幅を有する電流通過領域１０８が形成される。
そして、図５０に示すように、ｐ側オーミック電極１０９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、プラズマＣＶＤ法により、約６０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるスルー膜１１３を形成する。そして、ｐ側オーミック電極１０９をマスクとして、スルー膜１１３を介して、シリコンをイオン注入することによって、約０．３４μｍの厚み（注入深さ）を有するイオン注入光吸収層１０７ｂを形成する。この場合、イオン注入エネルギが約１９０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１５ｃｍ^−２の条件で行った。この後、フッ酸系のエッチャントによりスルー膜１１３を除去する。
次に、図５１に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極１０９およびｐ側オーミック電極１０９の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１１０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１０９の上面を露出する。
最後に、絶縁膜１１０上に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極１０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図４７に示した第１１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１１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では、上記したように、水素原子を含む雰囲気中で熱処理することにより、ｐ型半導体領域に水素原子を拡散させることによって、ｎ型クラッド層３、ＭＱＷ発光層４、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６に渡る電流狭窄層１０７ａを容易に形成することができる。この場合、イオン注入により電流阻止領域を形成する場合と比べて、結晶欠陥が導入されにくいので、素子の信頼性を向上させることができる。特に、イオン注入により形成されたイオン注入光吸収層１０７ｂが、ＭＱＷ発光層４の発光部分から離れた領域に形成されているので、発光部分に結晶欠陥が生じることを防止することができるのでより効果的である。
（第１２実施形態）
図５２を参照して、この第１２実施形態では、２回のシリコンのイオン注入により、ｎ型クラッド層、ＭＱＷ発光層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層に渡る電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ形成する場合について説明する。第１２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図５２を参照して、この第１２実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第１２実施形態では、ｎ型クラッド層３からｐ型コンタクト層６までの一部の領域に、シリコン（Ｓｉ）をイオン注入することにより、約０．７３μｍの厚み（注入深さ）を有する電流狭窄層１１７ｂがｎ型クラッド層３、ＭＱＷ発光層４、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６に渡って形成されている。この電流狭窄層１１７ｂのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．５５μｍの深さのＭＱＷ発光層４の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３となる。この電流狭窄層１１７ｂにより、ｐ側およびｎ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることによって、約１．９μｍの幅を有する電流通過領域１１８が形成されている。なお、シリコンは、本発明の「第２不純物元素」の一例である。
さらに、シリコンを再度別条件でイオン注入することにより、電流狭窄層１１７ｂとおなじ幅を有するとともに、約０．３４μｍの厚みを有するイオン注入光吸収層１１７ａが形成されている。このイオン注入光吸収層１１７ａのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．２４μｍの深さである。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。これにより、電流狭窄を電流狭窄層１１７ｂで行うとともに、横方向の光閉じ込めをイオン注入光吸収層１１７ａで行うことができる。ここで、イオン注入光吸収層１１７ａは、第１の幅（幅約２．１μｍ）を除いて形成されている。なお、シリコンは、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層１１７ａは、本発明の「光吸収層」の一例である。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１１８の上面上には、約２．２μｍの幅を有するｐ側オーミック電極１１９がストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１１９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、絶縁膜１２０が形成されている。この絶縁膜１２０上には、ｐ側オーミック電極１１９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１２１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層１１９〜１２１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
第１２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入条件を２種類とすることにより、それぞれの注入領域（注入深さ）を変化させることによって、光吸収層の形状と電流狭窄層の形状とを容易に別々に制御することができる。具体的には、光吸収の比較的少ないｎ型クラッド層３からｐ型コンタクト層６の上面に至る大きな厚み（注入深さ）を有する電流狭窄層１１７ｂにより十分に電流狭窄を行うことができるとともに、ｐ型クラッド層５からｐ型コンタクト層６の上面に至る小さな厚みを有するイオン注入光吸収層１１７ａにより光の横方向の閉じ込めを行うことができる。これにより、電流密度を増加できるとともに、過度な光吸収を抑制することができる。その結果、しきい値電流の低減やレーザ光の水平広がり角の制御が可能となる。
次に、図５２〜図５６を参照して、第１２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。この第１２実施形態では、２回のイオン注入により、ｎ型クラッド層、ＭＱＷ発光層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層に渡る電流狭窄層と光吸収層をそれぞれ形成する以外の製造プロセスは、第１実施形態と同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図５３に示すように、ｐ型コンタクト層６の上面の一部上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１１９を電極幅を約２．２μｍでストライプ状に形成する。
この後、プラズマＣＶＤ法により、ｐ側オーミック電極１１９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約６０ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなるスルー膜１２２を形成する。
そして、第１２実施形態では、図５４に示すように、ｐ側オーミック電極１１９をマスクとして、スルー膜１２２を介して、注入エネルギが約１９０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行う。これにより、約０．３４μｍの厚みを有するイオン注入光吸収層１１７ａを形成する。
次に、図５５に示すように、再び、ｐ側オーミック電極１１９をマスクとして、注入エネルギが約４００ｋｅＶ、ドーズ量が約４．５×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行うことによって、約０．７３μｍの厚みを有する電流狭窄層１１７ｂを形成する。これにより、約１．９μｍの幅を有する電流通過領域１１８が形成される。この後、スルー膜１２２をウェットエッチングにより除去する。
次に、図５６に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極１１９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１２０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１１９の上面を露出する。
最後に、絶縁膜１２０上に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極１１９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１２１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図５２に示した第１２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第１３実施形態）
図５７を参照して、この第１３実施形態では、段差部を有する凸状のｐ側オーミック電極をマスクとして、シリコンのイオン注入を行うことにより、段差状のイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。
まず、図５７を参照して、この第１３実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第１３実施形態では、シリコン（Ｓｉ）がイオン注入されることにより形成された段差状のイオン注入光吸収層１２７が設けられている。なお、シリコンは、本発明の「第１不純物元素」の一例である。また、イオン注入光吸収層１２７は、本発明の「光吸収層」の一例である。なお、電流通過領域１２８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．３３μｍの注入深さ（厚み）までの範囲で、約１．４μｍの幅を有するとともに、そこからさらに約０．７７μｍの注入深さまでの範囲で、約１．８μｍの幅を有する段差状に形成されている。なお、イオン注入光吸収層１２７のｐ型コンタクト層６の上面から約０．３３μｍの注入深さ（厚み）までの範囲の間隔が狭い領域により、電流狭窄が行われる。この領域におけるシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．１４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。また、イオン注入光吸収層１２７のｐ型コンタクト層６の上面から約０．３３μｍの注入深さ（厚み）から約０．７７μｍの注入深さまでの範囲の間隔が広い領域により、光の横方向の閉じ込めが行われる。この領域のシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から、約０．５９μｍの深さのＭＱＷ発光層４の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３となる。
ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１２８の上面上には、約１４０ｎｍの厚みを有する電極幅が約２．２μｍのＰｔ電極１２９ａと、約６００ｎｍ厚みを有する電極幅が約１．８μｍのＮｉ電極１２９ｂとからなる段差部を有する凸状のｐ側オーミック電極１２９がストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１２９の側面とｐ型コンタクト層６の上面とを覆うように、絶縁膜１３０が形成されている。この絶縁膜１３０上には、ｐ側オーミック電極１２９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１３１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第１３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、電流狭窄層としても機能するイオン注入光吸収層１２７を段差状に形成することによって、イオン注入光吸収層１２７の間隔の狭い領域で十分な電流狭窄を行うとともに、ＭＱＷ発光層４の発光部に近いイオン注入光吸収層１２７の間隔の広い領域で適度な光の横方向の閉じ込めを行うことができる。これにより電流密度を増加できるとともに、過度な光吸収を抑制することができる。その結果、しきい値電流の低減やレーザ光の水平広がり角の制御が可能となる。
次に、図５７〜図６２を参照して、第１３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。第１３実施形態では、段差部を有する凸状のマスク層を用いることにより、一度のイオン注入で、電流狭窄機能を有する段差状のイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。第１３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図５８に示すように、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約１４０ｎｍの厚みを有するＰｔ電極１２９ａと、約６００ｎｍの厚みを有するＮｉ電極１２９ｂとからなるｐ側オーミック電極１２９を電極幅を約２．２μｍでストライプ状に形成する。
そして、図５９に示すように、ウェットエッチングにより、ｐ側オーミック電極１２９の上部のＮｉ電極１２９ｂのみ等方的にエッチングすることによって、Ｎｉ電極１２９ｂの電極幅のみを約１．８μｍとする。これにより、段差部を含む凸状のｐ側オーミック電極１２９を形成する。この後、プラズマＣＶＤ法により、ｐ側オーミック電極１２９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなるスルー膜１３２を形成する。
ここで、第１３実施形態では、図６０に示すように、段差部を有する凸状のｐ側オーミック電極１２９をマスクとして、スルー膜１３２を介して、シリコンのイオン注入を行うことによって、段差状のイオン注入光吸収層１２７を形成する。なお、第１３実施形態では、イオン注入エネルギが約４００ｋｅＶ、ドーズ量が約４．５×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行う。これにより、段差状のイオン注入光吸収層１２７を一度のイオン注入で形成する。この場合、イオン注入光吸収層１２７の間隔の狭い領域に導入されるシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．１４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域である。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。また、イオン注入光吸収層１２７の間隔の広い領域に導入されるシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．５９μｍの深さのＭＱＷ発光層４の領域である。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、ウェットエッチングによって、スルー膜１３２を除去する。
次に、図６１に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極１２９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１３０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１２９の上面を露出する。
最後に、図６２に示すように、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜１３０の上面上に、ｐ側オーミック電極１２９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１３１を形成する。そして、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、そのｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図５７に示した第１３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１３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では、上記したように、段差部を有する凸状のｐ側オーミック電極１２９からなるマスクを用いてイオン注入を行うことによって、注入深さの異なる領域からなる段差状のイオン注入光吸収層１２７を一度のイオン注入により形成することができる。これにより、一度のイオン注入により、電流通過領域１２８の幅と、光吸収量とを個別に制御することが可能なイオン注入光吸収層１２７を形成することができる。このため、電流狭窄とレーザ光の横方向の光の閉じ込めとを適切に設定することができるので、電流密度を増加できるとともに、過度な光吸収を抑制することができる。これにより、しきい値電流の低減やレーザ光の水平方向の広がり角の制御が可能となる。
（第１４実施形態）
図６３を参照して、この第１４実施形態では、ＭＱＷ発光層形成前に、ｎ型クラッド層にマグネシウム（Ｍｇ）のイオン注入を行うことにより、ｎ型クラッド層にイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。
まず、図６３を参照して、この第１４実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第１４実施形態では、ｎ型クラッド層３の一部の領域に、マグネシウム（Ｍｇ）がイオン注入されることにより形成された約０．６５μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１３７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層１３７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、マグネシウムは、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入されたマグネシウム濃度のピーク深さは、ｎ型クラッド層３の上面から約０．４８μｍのｎ型クラッド層３の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１３７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域１３８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約１．９μｍの幅で形成されている。
また、ｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１３９が形成されている。このｐ側オーミック電極１３９上には、ｐ側パッド電極１４０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極４３が形成されている。
第１４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｎ型クラッド層３において注入イオンの不純物濃度がピークとなるので、ｎ型クラッド層３内に十分な密度で結晶欠陥を発生させることができる。その結果、十分な光吸収効果を有するイオン注入光吸収層１３７をｎ型クラッド層３内に形成することができる。
次に、図６３〜図６６を参照して、第１４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について説明する。この第１４実施形態では、ＭＱＷ発光層形成前に、ｎ型クラッド層にイオン注入を行うことにより、ｎ型クラッド層にイオン注入光吸収層を形成する以外のプロセスは、第６実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図６４を参照して、第１３実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３とを形成する。
ここで、第１４実施形態では、リフトオフ法を用いて、ｎ型クラッド層３の上面上に、約２．３μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。そして、このイオン注入マスク層をマスクとして、マグネシウムのイオン注入を行うことによって、図６５に示すように、ｎ型クラッド層３の上面から約０．６５μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１３７を形成する。また、第１４実施形態では、イオン注入エネルギが約２６０ｋｅＶ、ドーズ量が約４．３×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、マグネシウムのイオン注入を行う。この場合、イオン注入光吸収層１３７の不純物濃度のピーク深さは、ｎ型クラッド層３の上面から約０．４８μｍの深さのｎ型クラッド層３の領域である。このピーク深さにおける不純物濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、イオン注入マスク層を、ウェットエッチングにより除去する。
次に、図６６に示すように、第１実施形態と同様、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型クラッド層３上に、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とを順次形成する。この結晶成長時の昇温により、イオン注入光吸収層１３７がアニールされる。
最後に、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面上に、ｐ側オーミック電極１３９およびｐ側パッド電極１４０を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図６３に示した第１４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１４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では、上記したように、イオン注入光吸収層１３７を形成後に、ＭＱＷ発光層４を形成することによって、イオン注入に伴うＭＱＷ発光層４の結晶欠陥の増加を防止することができる。これにより、素子寿命の低下を抑制することができる。
また、第１４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では、上記したように、ｐ型半導体領域（ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６）に対して、イオンが注入されないので、結晶欠陥によるキャリアの減少を抑制することができる。なお、窒化物系半導体では、ｐ型半導体領域のキャリア密度を向上させるのが困難であるので、特に有効である。また、結晶欠陥の少ないｐ型コンタクト層６を広い面積で形成することができるので、ｐ型コンタクト層６とｐ側オーミック電極１３９とのコンタクト抵抗を低減することができる。
また、第１４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では、上記したように、イオン注入光吸収層１３７の形成後に再び昇温した後、結晶成長を行うので、イオン注入光吸収層１３７の結晶欠陥を昇温によるアニールにより低減することができる。これにより、イオン注入光吸収層１３７の光吸収係数を容易に調整することができる。
（第１５実施形態）
図６７を参照して、この第１５実施形態では、ｐ型コンタクト層形成前に、ｐ型クラッド層にイオン注入を行うことにより、ｐ型クラッド層にイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。
まず、図６７を参照して、この第１５実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第１５実施形態では、ｐ型クラッド層５の一部の領域に、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．２７μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１４７が設けられている。なお、イオン注入光吸収層１４７は、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層５の上面から約０．１９μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１４７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域１４８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約１．９μｍの幅で形成されている。
また、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面を覆うように、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１４９が形成されている。このｐ側オーミック電極１４９上には、ｐ側パッド電極１５０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第１５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型クラッド層５において注入イオンの不純物濃度がピークとなるので、ｐ型クラッド層５内に十分な密度で結晶欠陥を発生させることができる。その結果、十分な光吸収効果を有するイオン注入光吸収層１４７をｐ型クラッド層５内に形成することができる。
第１５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４にイオンが注入されていないので、ＭＱＷ発光層４の結晶欠陥の増加を防止することができる。これにより、素子の寿命の低下を抑制することができる。
また、第１５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型コンタクト層６にイオンが注入されていないので、結晶欠陥濃度の低いｐ型コンタクト層６を広い面積で形成することができる。これにより、ｐ型コンタクト層６のキャリア濃度を向上できるとともに、ｐ型コンタクト層６とｐ側オーミック電極１４９との接触面積を広くすることができる。その結果、コンタクト抵抗を低くすることができる。
次に、図６７〜図７０を参照して、第１５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について説明する。この第１５実施形態では、ｐ型コンタクト層形成前に、ｐ型クラッド層にイオン注入を行うことにより、ｐ型クラッド層にイオン注入光吸収層を形成する以外のプロセスは、第６実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図６８に示すように、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５とを形成する。
ここで、第１５実施形態では、リフトオフ法を用いて、ｐ型クラッド層５の上面上に、約２．１μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。そして、図６９に示すように、このイオン注入マスク層をマスクとして、炭素（Ｃ）のイオン注入を行うことによって、ｐ型クラッド層５の上面から約０．２７μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１４７を形成する。また、第１５実施形態では、イオン注入エネルギが約６５ｋｅＶ、ドーズ量が約２．０×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、炭素のイオン注入を行う。この後、イオン注入マスク層を、ウェットエッチングによるエッチングにより除去する。
次に、図７０に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型クラッド層５の上面の全面を覆うように、ｐ型コンタクト層６を形成する。この結晶成長時の昇温により、イオン注入光吸収層１４７がアニールされる。
最後に、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面上に、ｐ側オーミック電極１４９と、ｐ側パッド電極１５０とを形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図６７に示した第１５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１５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では、上記したように、イオン注入光吸収層１４７の形成後に再び昇温した後、ｐ型コンタクト層６を形成するための結晶成長を行うので、イオン注入光吸収層１４７の結晶欠陥を昇温によるアニールにより低減することができる。
（第１６実施形態）
図７１を参照して、この第１６実施形態では、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層にそれぞれ別々にイオン注入を行うことにより、２つのイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。
まず、図７１を参照して、この第１６実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、第１６実施形態では、第１４実施形態と同様、ｎ型クラッド層３の一部の領域に、マグネシウム（Ｍｇ）がイオン注入されることにより形成された約０．６５μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１５７ａが設けられている。なお、イオン注入光吸収層１５７ａは、本発明の「光吸収層」の一例であり、マグネシウムは、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入されたマグネシウム濃度のピーク深さは、ｎ型クラッド層３の上面から約０．４８μｍのｎ型クラッド層３の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１５７ａは、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域１５８ａとなるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約１．９μｍの幅で形成されている。
さらに、この第１６実施形態では、第１５実施形態と同様、ｐ型クラッド層５の一部の領域に、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．２７μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１５７ｂが設けられている。なお、イオン注入光吸収層１５７ｂは、本発明の「光吸収層」の一例であり、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層５の上面から約０．１９μｍのｐ型クラッド層５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１５７ｂは、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。なお、電流通過領域１５８ｂとなるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約１．９μｍの幅で形成されている。
また、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面を覆うように、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１５９が形成されている。このｐ側オーミック電極１５９上には、ｐ側パッド電極１６０が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
第１６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４の上下に電流通過領域１５８ａおよび１５８ｂを形成することにより、十分な電流閉じ込めを行うことができる。
また、第１６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４の上下にイオン注入光吸収層１５７ａおよび１５７ｂを形成することによって、十分な光の横方向の閉じ込めを行うことができる。
次に、図７１〜図７６を参照して、第１６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について説明する。この第１６実施形態では、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層にイオン注入を行うことにより、それぞれ別々にイオン注入光吸収層を形成する以外の製造プロセスは第６実施形態の製造プロセスと同様である。
まず、図７２を参照して、第１６実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３とを形成する。
ここで、第１６実施形態では、第１４実施形態と同様、リフトオフ法を用いて、ｎ型クラッド層３の上面上に、約２．３μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。そして、図７３に示すように、このイオン注入マスク層をマスクとして、マグネシウムのイオン注入を行うことによって、ｎ型クラッド層３の上面から約０．６５μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１５７ａを形成する。なお、第１６実施形態では、イオン注入エネルギが約２６０ｋｅＶ、ドーズ量が約４．３×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、マグネシウムのイオン注入を行う。この場合、イオン注入光吸収層１５７ａの不純物濃度のピーク深さは、ｎ型クラッド層３の上面から約０．４８μｍの深さのｎ型クラッド層３の領域である。このピーク深さにおける不純物濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、イオン注入マスク層を、ウェットエッチングによるエッチングにより除去する。
次に、図７４に示すように、第１実施形態と同様、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型クラッド層３上に、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５とを順次形成する。この結晶成長時の昇温により、イオン注入光吸収層１５７ａがアニールされる。
さらに、第１６実施形態では、第１５実施形態と同様、リフトオフ法を用いて、ｐ型クラッド層５の上面上で、かつ、電流通過領域１５８ａの上部に、約２．１μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層（図示せず）を形成する。そして、図７５に示すように、このイオン注入マスク層をマスクとして、炭素（Ｃ）のイオン注入を行うことによって、ｐ型クラッド層５の上面から約０．２７μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１５７ｂを形成する。また、第１６実施形態では、イオン注入エネルギが約６５ｋｅＶ、ドーズ量が約２．０×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、炭素のイオン注入を行う。この後、イオン注入マスク層を、ウェットエッチングによるエッチングにより除去する。
次に、図７６に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型クラッド層５上に、ｐ型コンタクト層６を形成する。この結晶成長時の昇温により、イオン注入光吸収層１５７ａおよび１５７ｂがアニールされる。
最後に、ｐ型コンタクト層６の上面のほぼ全面上に、ｐ側オーミック電極１５９と、ｐ側パッド電極１６０と形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１を所定の膜厚に研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図７１に示した第１６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第１７実施形態）
図７７を参照して、この第１７実施形態では、本発明をプレーナ型の窒化物系半導体レーザ素子に適用した場合の例について説明する。
まず、図７７を参照して、第１７実施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１７実施形態では、絶縁性のサファイア基板１７１上に、約１．０μｍの厚みを有するＧａＮからなるｎ型コンタクト層１７２と、約１．０μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｎ型クラッド層１７３と、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層１７４と、約０．２８μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｐ型クラッド層１７５と、約０．０７μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層１７６とがこの順序で形成されている。また、ｎ型コンタクト層１７２およびｎ型クラッド層１７３は、本発明の「第１窒化物系半導体層」の一例であり、ｐ型クラッド層１７５およびｐ型コンタクト層１７６は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、この第１７実施形態では、サファイア基板１７１の左側領域において、第１実施形態と同様、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１７７ａが約２．１μｍの第１の幅を除いて設けられている。なお、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層１７７ａは、本発明の「光吸収層」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．２３μｍのｐ型クラッド層１７５の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この場合、イオン注入光吸収層１７７ａは、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。
また、第１７実施形態におけるイオン注入光吸収層１７７ａは、イオン注入光吸収層１７７ａに多く含まれる結晶欠陥により光吸収層として機能する。なお、イオン注入光吸収層１７７ａにおいて、光の横方向の閉じ込めを十分に行うには、イオン注入された炭素の不純物濃度の極大値が１×１０^２０ｃｍ^−３程度以上であることが好ましい。これにより、イオン注入光吸収層１７７ａは、この多く含まれる結晶欠陥により光吸収を行うことができる。
さらに、サファイア基板１７１の左側領域において、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．７６μｍの注入深さを有する電流狭窄層（高抵抗層）１７７ｂが設けられている。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．６１μｍの領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３である。なお、電流通過領域１７８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約１．６μｍの幅で形成されている。なお、炭素は、本発明の「第２不純物元素」の一例である。
ｐ型コンタクト層１７６の左側領域の電流通過領域１７８の上面上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１７９が、ストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１７９の上面のほぼ全面を覆うように、ｐ側パッド電極１８０が形成されている。
また、サファイア基板１７１の右側領域において、ｐ型コンタクト層１７６の上面からｎ型クラッド層１７３の一部に達する深さの領域で、多量のシリコン（ｎ型ドーパント）をイオン注入した後熱処理することにより、ｐ型部分がｎ型に反転されたｎ型反転層１７７ｃが設けられている。このｎ型反転層１７７ｃは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．７３μｍの注入深さ（厚み）で形成されている。なお、シリコンは、本発明の「第４不純物元素」の一例である。
また、ｎ型反転層１７７ｃの上面のほぼ全面を覆うように、下層から上層に向かって、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１８１が形成されている。このｎ側オーミック電極１８１上には、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１８２が形成されている。
また、第１７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入によってイオン注入光吸収層１７７ａおよびｎ型反転層１７７ｃを形成することによって、従来の凸形状のリッジ部が不要となる。これにより、ＭＱＷ発光層４に近い素子の表面側から放熱基台にジャンクションダウン方式で取り付ける場合、凸形状のリッジ部に応力が加わることに起因して素子特性が劣化するという不都合が生じない。また、凸形状のリッジ部のために放熱基台との接触面積が小さくなることに起因して放熱特性が悪化するという不都合も生じない。
第１７実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
次に、図７７〜図８４を参照して、第１７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について説明する。
まず、図７８に示すように、サファイア基板１７１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、約１．０μｍの厚みを有するＧａＮからなるｎ型コンタクト層１７２と、約１．０μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｎ型クラッド層１７３と、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層１７４と、約０．２８μｍの厚みを有するＡｌ_０．０８Ｇａ_０．９２Ｎからなるｐ型クラッド層１７５と、約０．０７μｍの厚みを有するＡｌ_０．０１Ｇａ_０．９９Ｎからなるｐ型コンタクト層１７６とを順次形成する。
ここで、第１７実施形態では、ｐ型コンタクト層１７６の上面のほぼ全面を覆うように、約１．０μｍの厚みを有するＳｉＯ_２層（図示せず）を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびフッ酸系エッチャントによるエッチング技術を用いて、図７９に示すように、左側領域に約３００μｍの幅を有するストライプ状のイオン注入マスク層１８３を形成する。そして、図８０に示すように、このイオン注入マスク層１８３をマスクとして、右側領域のｐ型コンタクト層１７６、ｐ型クラッド層１７５、ＭＱＷ発光層１７４およびｎ型クラッド層１７３の一部に、シリコン（ｎ型ドーパント）をイオン注入するとともに、約１０００℃のＮ_２／Ｈ_２混合ガス雰囲気中で、約３０秒間のランプアニールを施すことによって、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．７３μｍの注入深さ（厚み）を有するｎ型反転層１７７ｃを形成する。
なお、このイオン注入は、イオン注入エネルギが約４００ｋｅＶ、ドーズ量が約４．３×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で行った。この場合、ｎ型反転層１７７ｃに導入されるシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．５５μｍの深さである。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、イオン注入マスク層１８３をフッ酸系エッチャントによるウェットエッチングにより除去する。
次に、ｐ型コンタクト層１７６およびｎ型反転層１７７ｃの上面の全面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、約１．０μｍの厚みを有するＳｉＯ_２層（図示せず）を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、図８１に示すように、右側領域のｎ型反転領域１７７ｃの上面の全面上と左側領域の電流通過領域１７８の上面のｐ型コンタクト層１７６上とに、それぞれ、ＳｉＯ_２からなるストライプ状のイオン注入マスク層１８４ａおよび１８４ｂを形成する。この場合、電流通過領域１７８の上面のイオン注入マスク層１８４ｂは、約２．２μｍの幅を有する。そして、イオン注入マスク層１８４ａ、イオン注入マスク層１８４ｂおよびｐ型コンタクト層１７６の上面の全面を覆うように、約６０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるスルー膜１８５を形成する。
次に、図８２に示すように、イオン注入マスク層１８４ａおよび１８４ｂをマスクとして、スルー膜１８５を介して、炭素のイオン注入を行うことによって、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．３２μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１７７ａを形成する。なお、第１７実施形態では、イオン注入エネルギが約９５ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、炭素のイオン注入を行う。この場合、イオン注入光吸収層１７７ａの不純物濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．２３μｍの深さのｐ型クラッド層１７５の領域である。このピーク深さにおける不純物濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングにより、スルー膜１８５を除去する。
次に、図８３に示すように、イオン注入マスク層１８４ａおよび１８４ｂを横方向の片側につき約０．１５μｍ選択エッチングする。これにより、約２．０μｍの幅を有するイオン注入マスク層１８４ｄを形成する。そして、イオン注入マスク層１８４ｃおよび１８４ｄをマスクとして、炭素のイオン注入を行うことによって、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．７６μｍの注入深さ（厚み）を有する電流狭窄層（高抵抗層）１７７ｂを形成する。なお、第１７実施形態では、イオン注入エネルギが約２３０ｋｅＶ、ドーズ量が約３．５×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で行う。この場合、電流狭窄層１７７ｂの炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層１７６の上面から約０．６１μｍの深さの領域である。このピーク深さにおける炭素濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３である。この後、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングにより、イオン注入マスク層１８４ｃおよび１８４ｄを除去する。
次に、図８４に示すように、リフトオフ法により、ｐ型コンタクト層１７６（左側領域）の電流通過領域１７８となる領域の上面上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１７９をストライプ状に形成する。また、リフトオフ法により、ｎ型反転層１７７ｃ（右側領域）上に、下層から上層に向かって、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１８１をストライプ状に形成する。
最後に、ｐ側オーミック電極１７９およびｎ側オーミック電極１８１の上面に接触するように、それぞれ、ｐ側パッド電極１８０およびｎ側パッド電極１８２を形成することによって、図７７に示した第１７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１７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では、上記したように、ｐ型半導体層と逆の導電性（ｎ型）を有するドーパントを多量にイオン注入した後熱処理することにより、同一半導体層内にｐ型領域と、ｎ型領域とを形成することができる。
また、第１７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では、上記したように、炭素のイオン注入により形成された電流狭窄層（高抵抗層）１７７ｂにより、ｐ−ｎ間を電気的に分離することができるので、複数の素子を同一基板内に容易に集積化することができる。なお、炭素は本発明の「第２不純物元素」であるが、本発明の「第３不純物元素」でもある。また、電流狭窄層１７７ｂは、本発明の「電気的分離領域」の一例である。その結果、複数の窒化物系半導体レーザ素子の集積化や、トランジスタなどの電子デバイスと窒化物系半導体レーザ素子との集積化を容易に行うことができる。
また、第１７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では、上記したように、厳密なエッチングを要するリッジ部の形成が必要ないので、歩留まりを向上させることができる。
（第１８実施形態）
図８５を参照して、この第１８実施形態では、注入イオンの濃度ピークが、ＭＱＷ発光層にあるとともに、複数の窒化物系半導体レーザ素子を集積した例について説明する。
まず、図８５を参照して、この第１８実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第１８実施形態では、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６との一部の領域に、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．６１μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１８７が設けられている。なお、炭素は、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層１８７は、本発明の「光吸収層」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．６１μｍのＭＱＷ発光層４の領域に位置する。また、このピーク深さにおけるピーク濃度は、約１．０×１０^１８ｃｍ^−３〜約１．０×１０^１９ｃｍ^−３である。また、この場合、イオン注入光吸収層１８７は、多量のイオンを半導体中に導入することによって、他の領域よりも結晶欠陥を多く含んでいる。このイオン注入光吸収層１８７により、２つの発光領域が形成されている。なお、電流通過領域１８８となるイオン注入されていない領域（非注入領域）は、約２．６μｍの幅で形成されている。
このように、第１８実施形態では、ＭＱＷ発光層４で、注入炭素濃度が極大値となるので、結晶欠陥濃度がＭＱＷ発光層４で最大となるとともに、光吸収係数もＭＱＷ発光層４で最大となる。
また、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１８８の上面上には、第１実施形態と同様、ｐ側オーミック電極１８９が、約２．９μｍの電極幅でストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１８９の側面とｐ型コンタクト層６とを覆うように、絶縁膜１９０が形成されている。絶縁膜１９０上には、ｐ側オーミック電極１８９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極１９１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層１８９〜１９１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
第１８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ＭＱＷ発光層４で、炭素濃度が極大値となるとともに、光吸収係数もＭＱＷ発光層４で極大となるので、ＭＱＷ発光層４の面内方向に強い複素屈折率差を形成することができる。これにより、少ないドーズ量によるイオン注入であっても、光の横方向の閉じ込めを良好に行うことができる。
また、第１８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入光吸収層１８７が高抵抗化されているので、同一基板内に複数の素子を形成する場合に、各素子のＭＱＷ発光層４およびｐ型半導体層を同一基板内で隣接する素子と電気的に分離することができる。これにより、同一基板内に、複数の半導体レーザ素子を容易に集積化することができる。なお、イオン注入光吸収層１８７は、本発明の「電気的分離領域」の一例でもある。また、炭素は、本発明の「第１不純物元素」であるが、本発明の「第３不純物元素」でもある。
次に、図８５〜図８７を参照して、第１８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について説明する。なお、第１８実施形態の製造プロセスでは、注入イオンの濃度ピークを、ＭＱＷ発光層にするとともに、同一基板内に複数の発光領域を形成した場合の製造プロセスについて説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、第１実施形態と同様、図８６に示すように、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、約２．９μｍの幅を有する２つのｐ側オーミック電極１８９をストライプ状に所定の間隔を隔てて形成する。そして、ｐ側オーミック電極１８９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、プラズマＣＶＤ法を用いて、約６０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなるスルー膜１９２を形成する。
そして、図８７に示すように、ｐ側オーミック電極１８９をマスクとして、スルー膜１９２を介して、炭素のイオン注入を行うことによって、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．７５μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層１８７を形成する。なお、第１８実施形態では、イオン注入エネルギが約２５０ｋｅＶ、ドーズ量が約３．５×１０^１３ｃｍ^−２〜約３．５×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で、炭素のイオン注入を行う。これにより、炭素濃度がＭＱＷ発光層４で極大となるイオン注入光吸収層１８７が形成される。この後、スルー膜１９２を、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングにより除去する。
そして、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびｐ側オーミック電極１８９の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１９０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１８９の上面を露出する。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜１９０上に、ｐ側オーミック電極１８９の露出された上面に接触するように、ｐ側パッド電極１９１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１の所定の膜厚に研磨された後の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い側から、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図８５に示した第１８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第１９実施形態）
図８８を参照して、この第１９実施形態では、リン（Ｐ）および炭素（Ｃ）による複数のイオン注入を行うとともに、それぞれのイオン注入を異なる角度から行うことにより、イオン注入光吸収層および電流狭窄層を形成する場合の例について説明する。第１９実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図８８を参照して、この第１９実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第１９実施形態では、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６の一部の領域に、リン（Ｐ）がイオン注入されることにより形成された約０．３２μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層１９７ａが、約２．８μｍの第１の幅を除いて設けられている。なお、リンは、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層１９７ａは、本発明の「光吸収層」の一例である。この場合、イオン注入されたリン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２２μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるリン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。
また、イオン注入光吸収層１９７ａの内側には、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６の一部の領域に、炭素（Ｃ）がイオン注入されることにより形成された約０．２８μｍの注入深さを有する電流狭窄層１９７ｂが設けられている。なお、炭素は、本発明の「第２不純物元素」の一例である。この場合、イオン注入された炭素濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおける炭素濃度は、約１．０×１０^１９ｃｍ^−３である。この電流狭窄層１９７ｂによって、ｐ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われることにより、幅が、約２．５μｍ〜約２．０μｍの範囲で傾斜状に変化する逆台形状の電流通過領域１９８が形成されている。
また、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域１９８の上面上には、第１実施形態と同様、ｐ側オーミック電極１９９が、約２．９μｍの電極幅でストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１９９の側面とｐ型コンタクト層６とを覆うように、絶縁膜２００が形成されている。絶縁膜２００上には、ｐ側オーミック電極１９９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極２０１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極４２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層１９９〜２０１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
次に、図８８〜図９２を参照して、第１９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について説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図８９に示すように、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、ｐ側オーミック電極１９９を約２．９μｍの電極幅でストライプ状に形成する。そして、ｐ側オーミック電極１９９の上面およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、プラズマＣＶＤ法を用いて、約６０ｎｍの厚みのＳｉＯ_２からなるスルー膜２０２を形成する。
次に、第１９実施形態では、図９０に示すように、ｐ側オーミック電極１９９に対して垂直な方向から、ｐ側オーミック電極１９９のストライプ方向を軸として、所定量の角度を傾かせた方向から炭素をイオン注入する。具体的には、ｐ側オーミック電極１９９をマスクとして、スルー膜２０２を介して、ｐ側オーミック電極１９９のストライプ方向と垂直な面内で、ｐ型コンタクト層６に対して垂直な方向（ｐ型コンタクト層６の［０００１］方向）から時計回りに約３０°傾けた角度から１回目のイオン注入を行う。これにより、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２８μｍの注入深さ（厚み）を有する高抵抗層１９７ｃを形成する。なお、第１９実施形態の１回目のイオン注入では、イオン注入エネルギが約９５ｋｅＶ、ドーズ量が約２．３×１０^１４ｃｍ^−２のイオン注入条件で、炭素のイオン注入を行う。
次に、ｐ側オーミック電極１９９のストライプ方向と垂直な面内で、ｐ型コンタクト層６に対して垂直な方向（ｐ型コンタクト層６の［０００１］方向）から反時計回りに約３０°傾けた角度から２回目のイオン注入を行う。これにより、図９１に示したように、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２８μｍの注入深さ（厚み）を有する高抵抗層１９７ｄを形成する。なお、第１９実施形態の２回目のイオン注入条件は、１回目のイオン注入の条件と同様である。
さらに、図９２に示すように、ｐ型コンタクト層６に対して垂直な方向からｐ側オーミック電極１９９のストライプ方向に約７°傾けた方向からリンのイオン注入を行った。この３回目のイオン注入では、イオン注入エネルギが約２００ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、リンのイオン注入を行う。このようにして、１回目〜３回目のイオン注入により形成された領域が重なり合うことにより、図９２に示されるような電流狭窄層１９７ｂとイオン注入光吸収層１９７ａとが形成される。
この後、スルー膜２０２を、フッ酸系エッチャントによるウェットエッチングにより除去する。そして、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ型コンタクト層６およびｐ側オーミック電極１９９の上面の全面を覆うように、図８８に示したような、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２００を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極１９９の上面を露出する。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜２００上に、ｐ側オーミック電極１９９の露出された上面に接触するように、ｐ側パッド電極２０１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１の所定の膜厚に研磨された後の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い側から、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図８８に示した第１９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第１９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では、上記したように、イオン注入の角度を変更して複数回イオン注入することにより、電流通過領域１９８の幅を、容易にマスクであるｐ側オーミック電極１９９の幅よりも狭くすることができる。これにより、複数のイオン注入マスク層を形成するなどの複雑な工程を行うことなしに、十分な電流狭窄を行うことができる。
（第２０実施形態）
図９３を参照して、この第２０実施形態では、Ｓｉを含む気相中で熱処理を行うことによりＳｉ原子を半導体中に拡散させることにより電流狭窄層を形成するとともに、イオン注入を行うことによりイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。第２０実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
まず、図９３を参照して、この第２０実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板１上に、ｎ型層２と、ｎ型クラッド層３と、ＭＱＷ発光層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とがこの順序で形成されている。
ここで、この第２０実施形態では、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６の一部の領域に、シリコン（Ｓｉ）が約１．８μｍの第１の幅を除いてイオン注入されることにより形成された約０．３４μｍの注入深さを有するイオン注入光吸収層２０７ａが設けられている。なお、シリコンは、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層２０７ａは、本発明の「光吸収層」の一例である。この場合、イオン注入されたシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域である。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。
また、イオン注入光吸収層２０７ａの内側には、Ｓｉを熱拡散することによって形成された電流狭窄層２０７ｂが設けられている。この電流狭窄層２０７ｂにより、ｐ側からの注入電流に対する電流狭窄が行われるので、約１．５μｍの幅を有する電流通過領域２０８が形成されている。
また、ｐ型コンタクト層６の電流通過領域２０８の上面上には、第１実施形態と同様、ｐ側オーミック電極２０９が、約２．０μｍの電極幅でストライプ状に形成されている。また、ｐ側オーミック電極２０９の側面とｐ型コンタクト層６とを覆うように、絶縁膜２１０が形成されている。絶縁膜２１０上には、ｐ側オーミック電極２０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極２１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い方から順に、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３が形成されている。なお、各層２０９〜２１１の膜厚および組成は、第１実施形態の各層９〜１１とそれぞれ同様である。
次に、図９３〜図９７を参照して、第２０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について説明する。この第２０実施形態では、電流狭窄層を熱拡散により形成する場合について説明する。
まず、図４に示した第１実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ型コンタクト層６までを形成する。次に、図９４に示すように、リフトオフ法を用いて、ｐ型コンタクト層６の上面上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極２０９を約２．０μｍの幅でストライプ状に形成する。
次に、第２０実施形態では、図９５に示すように、ｐ側オーミック電極２０９をマスクとして、基板温度を約７５０℃に昇温するとともに、ＳｉＨ_４ガス雰囲気中で素子を保持することにより、素子内にシリコン（Ｓｉ）原子を熱拡散させる。これにより、高抵抗化された電流狭窄層２０７ｂが形成される。なお、素子内に導入されたシリコン原子は等方的に拡散するので、電流通過領域２０８の幅はマスクであるｐ側オーミック電極２０９よりも狭くなる。この場合、電流通過領域２０８の幅は、約１．５μｍとなる。このように、熱拡散により電流狭窄層２０７ｂを形成することにより、電流通過領域２０８に結晶欠陥が生じることを抑制することができる。
次に、図９６に示すように、ｐ側オーミック電極２０９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、プラズマＣＶＤ法を用いて、約６０ｎｍの厚みのＳｉＯ_２からなるスルー膜２１２を形成する。
ここで、第２０実施形態では、ｐ側オーミック電極２０９をマスクとして、シリコン（Ｓｉ）のイオン注入を行うことによって、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．３４μｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層２０７ａを形成する。なお、第２０実施形態では、イオン注入エネルギが約１９０ｋｅＶ、ドーズ量が約２．５×１０^１５ｃｍ^−２のイオン注入条件で、シリコンのイオン注入を行う。この場合、イオン注入光吸収層２０７ａのシリコン濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層６の上面から約０．２４μｍの深さのｐ型クラッド層５の領域に位置する。このピーク深さにおけるシリコン濃度は、約１．０×１０^２０ｃｍ^−３である。この後、スルー膜２１２を、フッ酸系エッチャントにより除去する。
そして、図９７に示すように、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極２０９およびｐ型コンタクト層６の上面の全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２１０を形成する。そして、第１実施形態と同様、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ_４ガスによるＲＩＥ法を用いて、ｐ側オーミック電極２０９の上面を露出する。
最後に、第１実施形態と同様のプロセスを用いて、絶縁膜２１０上に、ｐ側オーミック電極２０９の露出された上面に接触するように、ｐ側パッド電極２１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板１の所定の膜厚に研磨された後の裏面に、ｎ型ＧａＮ基板１の裏面に近い側から、ｎ側オーミック電極１２およびｎ側パッド電極１３を形成することによって、図９３に示した第２０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第２０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では、上記したように、逆の導電性を有するシリコンをｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト層６に熱拡散することにより高抵抗化された電流狭窄層２０７ｂを形成することによって、電流通過領域２０８近傍の結晶欠陥が増加するのを防止できる。これにより、しきい値電流が増加するのを抑制することができる。
（第２１実施形態）
図９８および図９９を参照して、この第２１実施形態では、ｐ型クラッド層にリッジ部を形成するとともに、このｐ型クラッド層のリッジ部以外の領域に、イオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。
まず、図９８および図９９を参照して、第２１実施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２１実施形態では、約１００μｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有する酸素がドープされたｎ型ＧａＮ基板３０１上に、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型層３０２が形成されている。ｎ型層３０２上には、約４００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層３０３が形成されている。なお、ｎ型層３０２およびｎ型クラッド層３０３は、本発明の「第１窒化物系半導体層」の一例である。
ｎ型クラッド層３０３上には、ＭＱＷ発光層３０４が形成されている。このＭＱＷ発光層３０４は、図９９に示すように、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる３層の量子井戸層３０４ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなる４層の障壁層３０４ｂとが交互に積層されたＭＱＷ活性層を含む。ＭＱＷ活性層の下面上には、ＭＱＷ活性層の下面に近い方から順に、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層３０４ｃと、約５ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｎ型キャリアブロック層３０４ｄとが形成されている。また、ＭＱＷ活性層の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層３０４ｅと、約２０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｐ型キャップ層３０４ｆとが順次形成されている。なお、ＭＱＷ発光層３０４は、本発明の「発光層」の一例である。
そして、図９８に示すように、ＭＱＷ発光層３０４上には、凸部を有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３０５が形成されている。このｐ型クラッド層３０５の凸部は、約２μｍの幅と約２５０ｎｍの高さとを有する。また、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の領域は、約１５０ｎｍの厚みを有する。そして、ｐ型クラッド層３０５の凸部上には、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３０６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が構成されている。なお、ｐ型クラッド層３０５およびｐ型コンタクト層３０６は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第２１実施形態では、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面部に、アルゴン（Ａｒ）をイオン注入することにより形成された約５０ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３０７が設けられている。このイオン注入光吸収層３０７の側端部は、実質的にリッジ部３０８の側端部の直下に配置されている。このため、イオン注入光吸収層３０７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）と実質的に同じ幅を有する。なお、アルゴンは、本発明の「第１不純物元素」の一例であり、イオン注入光吸収層３０７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、リッジ部３０８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、下層から上層に向かって、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約２５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５の表面と、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の側面とには、約２５０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなる絶縁膜３１０が形成されている。絶縁膜３１０の上面上には、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極３１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極３１２が形成されている。
次に、図９８に示した第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子と従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子との性能の違いを調べるために、各窒化物系半導体レーザ素子の電流−光出力特性およびリーク電流を測定した結果について説明する。
図１００は、図９８に示した第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子および従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子の電流−光出力特性を示した特性図である。図１００を参照して、従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子では、キンクの発生により最大光出力が約９ｍＷに制限されている。その一方、第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、キンクなしで、従来（比較例）の最大光出力である約９ｍＷ以上の光出力が得られることが判明した。これは、イオン注入光吸収層３０７による光の横方向の閉じ込めによって、横モードが安定したためであると考えられる。
また、図９８に示した第２１実施形態および従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子のリーク電流の測定結果を以下の表１に示す。

上記表１を参照して、従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子では、約１０Ｖの電圧を印加した場合に、約１μＡ〜約２μＡのリーク電流が発生した。その一方、第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、約１０Ｖ以上の電圧を印加した場合にも、約０．１μＡ以下のリーク電流しか発生しなかった。
第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の表面部に、イオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層３０７を設けることによって、イオン注入法は再現性がよいので、イオン注入光吸収層３０７を、再現性よくｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の表面部に形成することができる。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、リッジ部３０８による電流狭窄を行いながら、横モードを再現性よく安定化させることができる。また、横モードを安定化させることができるので、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生を抑制することができる。これにより、高い最大光出力を得ることができるとともに、ビーム形状を安定化させることができる。
また、ｐ型クラッド層３０５の平坦部の表面部のみにイオン注入光吸収層３０７を設けることにより、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の大きい光強度を有する部分の光吸収が過大になるのを抑制することができるので、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。
次に、図９８、図９９および図１０１〜図１０５を参照して、第２１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について説明する。
まず、図１０１に示すように、常圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、約１気圧（約１００ｋＰａ）の圧力下で、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２、ｎ型クラッド層３０３、ＭＱＷ発光層３０４、ｐ型クラッド層３０５およびｐ型コンタクト層３０６を順次成長させる。なお、ｎ型ＧａＮ基板３０１は、ＧａＡｓ基板上に、ＨＶＰＥ法でＧａＮを成長させた後、約１００μｍ以下の厚みを有するＧａＡｓ基板を除去することにより形成される。
具体的には、ｎ型ＧａＮ基板３０１を、約１１００℃の成長温度に保持した状態で、Ｈ_２およびＮ_２からなるキャリアガスと、ＮＨ_３およびＧａ（ＣＨ_３）_３からなる原料ガスと、ＳｉＨ_４からなるドーパントガスとを用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型層３０２を成長させる。この後、原料ガスにＡｌ（ＣＨ_３）_３をさらに加えて、ｎ型層３０２上に、約４００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層３０３を成長させる。
続いて、図９９に示したように、ｎ型クラッド層３０３（図１０１参照）上に、約５ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｎ型キャリアブロック層３０４ｄを成長させる。
次に、基板温度を８００℃の成長温度に保持した状態で、Ｈ_２およびＮ_２からなるキャリアガスと、ＮＨ_３およびＧａ（ＣＨ_３）_３からなる原料ガスと、ＳｉＨ_４からなるドーパントガスとを用いて、ｎ型キャリアブロック層３０４ｄ上に、約５×１０^１８ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層３０４ｃを成長させる。
この後、原料ガスにＩｎ（ＣＨ_３）_３をさらに加えるとともに、ドーパントガスを用いないで、ｎ型光ガイド層３０４ｃ上に、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる３層の量子井戸層３０４ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなる４層の障壁層３０４ｂとを交互に成長させることによりＭＱＷ活性層を形成する。
そして、原料ガスをＮＨ_３およびＧａ（ＣＨ_３）_３に変えるとともに、ＣＰ_２Ｍｇからなるドーパントガスを用いて、ＭＱＷ活性層上に、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層３０４ｅを成長させる。この後、原料ガスにＡｌ（ＣＨ_３）_３をさらに加えて、ｐ型光ガイド層３０４ｅ上に、約２０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｐ型キャップ層３０４ｆを成長させる。これにより、量子井戸層３０４ａ、障壁層３０４ｂ、ｎ型光ガイド層３０４ｃ、ｎ型キャリアブロック層３０４ｄ、ｐ型光ガイド層３０４ｅおよびｐ型キャップ層３０４ｆからなるＭＱＷ発光層３０４が形成される。
次に、図１０１に示すように、基板温度を１１００℃の成長温度に保持した状態で、Ｈ_２およびＮ_２からなるキャリアガスと、ＮＨ_３、Ｇａ（ＣＨ_３）_３およびＡｌ（ＣＨ_３）_３からなる原料ガスと、ＣＰ_２Ｍｇからなるドーパントガスとを用いて、ＭＱＷ発光層３０４上に、約４００ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３０５を成長させる。この後、原料ガスをＮＨ_３およびＧａ（ＣＨ_３）_３に変えて、ｐ型クラッド層３０５上に、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０^１９ｃｍ^−３のドーピング量および約５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３０６を成長させる。
この後、窒素ガス雰囲気中で、約８００℃の温度条件下でアニール処理する。
次に、図１０２に示すように、ｐ型コンタクト層３０６上に、下層から上層に向かって、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約２５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側オーミック電極３０９、および、約２５０ｎｍの厚みを有するＮｉ層３１３を順次形成した後、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３を、約２μｍの幅を有するストライプ状（細長状）にパターニングする。
次に、図１０３に示すように、Ｃｌ_２系ガスによるドライエッチングを用いて、Ｎｉ層３１３をマスクとして、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ型クラッド層３０５の上面から約２５０ｎｍの厚み分をエッチングする。これにより、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が形成される。この後、Ｎｉ層３１３を除去する。
次に、第２１実施形態では、図１０４に示すように、ｐ側オーミック電極３０９をマスクとして、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部に、アルゴン（Ａｒ）をイオン注入することにより、約５０ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３０７を形成する。この際、リッジ部３０８と実質的に同じ幅（約２μｍ）を有するｐ側オーミック電極３０９をマスクとしているので、イオン注入光吸収層３０７の側端部は、実質的にリッジ部３０８の側端部の直下に配置されるとともに、イオン注入光吸収層３０７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１は、約２μｍとなる。なお、アルゴンのイオン注入条件は、注入エネルギ：約４０ｋｅＶ、ドーズ量：約１×１０^１２ｃｍ^−２〜約１×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、イオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。
この後、図１０５に示すように、全面を覆うように、約２５０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなる絶縁膜３１０を形成した後、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜３１０を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面を露出させる。
最後に、図９８に示したように、真空蒸着法を用いて、絶縁膜３１０の上面上に、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極３１１を形成する。また、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第２１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では、上記したように、アルゴン（Ａｒ）をイオン注入することによりイオン注入光吸収層３０７を形成する前に、リッジ部３０８を形成することによって、注入深さを大きくする必要がないので、注入エネルギを約４０ｋｅＶと小さくすることができる。これにより、不純物プロファイルの広がり幅を小さくすることができるので、注入深さを精度よく制御することができる。その結果、ＭＱＷ発光層３０４にまで不純物元素（アルゴン）が達するのを防止することができるので、不純物元素（アルゴン）によるＭＱＷ発光層３０４へのダメージを防止することができる。
（第２２実施形態）
図１０６を参照して、この第２２実施形態では、上記第２１実施形態と異なり、イオン注入光吸収層の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）を、リッジ部の幅（電流狭窄の幅）よりも大きくするとともに、イオン注入深さを、ｎ型クラッド層に達する深さにする場合の例について説明する。第２２実施形態のその他の構成は、第２１実施形態と同様である。
図１０６を参照して、この第２２実施形態では、第２１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２と、ｎ型クラッド層３０３と、ＭＱＷ発光層３０４と、ｐ型クラッド層３０５と、ｐ型コンタクト層３０６とが順次形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が構成されている。
ここで、第２２実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約３００ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３２７が設けられている。このイオン注入光吸収層３２７は、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面からＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って形成されている。また、イオン注入光吸収層３２７の側端部は、後述する絶縁膜３３０の厚み分（約２μｍ以下）だけリッジ部３０８の側端部から横方向に離れた位置に配置されている。このため、イオン注入光吸収層３２７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ２は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい幅（約６μｍ以下）を有する。また、イオン注入光吸収層３２７の不純物濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面から約１３０ｎｍのｐ型クラッド層３０５中に位置している。なお、イオン注入光吸収層３２７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、リッジ部３０８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５の表面と、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の側面とには、イオン注入のマスクとしての機能も有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜３３０が形成されている。この絶縁膜３３０の厚みは、約２μｍ以下であり、リッジ部３０８の側端部とイオン注入光吸収層３２７の側端部との間の幅Ｗ３と実質的に同じである。絶縁膜３３０の上面上には、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、第２１実施形態と同様の厚みおよび組成を有するｐ側パッド電極３３１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
次に、図１０６に示した第２２実施形態によるイオン注入された窒化物系半導体レーザ素子とイオン注入されていない従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子との近視野像によるビーム形状の違いを調べるために、ビームのアスペクト比を測定した結果について説明する。この測定結果を以下の表２に示す。

上記表２を参照して、イオン注入されていない従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子では、ビームのアスペクト比（横：縦）が４：１であった。その一方、第２２実施形態によるイオン注入された窒化物系半導体レーザ素子では、ドーズ量が約１×１０^１３ｃｍ^−２の場合には、ビームのアスペクト比（横：縦）が２：１であった。また、ドーズ量が１×１０^１４ｃｍ^−２の場合には、ビームのアスペクト比（横：縦）が１：１であった。これは、イオン注入光吸収層３２７による光の横方向の閉じ込めによって、光の横方向の広がりが抑制されたためであると考えられる。また、ドーズ量が多いほど、光吸収が大きくなるため、アスペクト比が改善されてビームが真円に近づくと考えられる。
第２２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入光吸収層３２７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ２を、リッジ部３０８の幅（約２μｍ）よりも大きくすることによって、大きい光強度を有するＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができるとともに、電流狭窄を強めることができる。これにより、しきい値電流が増大するのをより抑制しながら、ＭＱＷ発光層３０４の横方向の光閉じ込めを良好に行うことができる。その結果、横モードをより安定化させることができるので、ビーム形状をより安定化させることができる。また、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生をより抑制することができるので、より高い最大光出力を得ることができる。
また、第２２実施形態では、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の領域に、イオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層３２７を設けることによって、イオン注入光吸収層３２７を再現性よく形成することができるので、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、リッジ部３０８による電流狭窄を行いながら、横モードを再現性よく安定化させることができる。
次に、図１０６〜図１０９を参照して、第２２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について説明する。
まず、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、図１０７に示すように、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、全面を覆うように、約２μｍ以下の厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜３３０を形成する。
次に、第２２実施形態では、図１０８に示すように、絶縁膜３３０をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って約３００ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３２７を形成する。この際、絶縁膜３３０のうち、オーミック電極３０９の上面上に位置する部分のみならず、リッジ部３０８の側端部に位置する部分もマスクとなるので、イオン注入光吸収層３２７の側端部は、絶縁膜３３０の厚み分（約２μｍ以下）だけリッジ部３０８の側端部から横方向に離れた位置に形成される。このため、イオン注入光吸収層３２７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ２は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きくなるとともに、リッジ部３０８の側端部とイオン注入光吸収層３２７の側端部との間の幅Ｗ３は、約２μｍ以下となる。また、イオン注入光吸収層３２７の不純物濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面から約１３０ｎｍのｐ型クラッド層３０５中に位置する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約１×１０^１３ｃｍ^−２〜約１×１０^１４ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。
この後、図１０９に示すように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜３３０を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面を露出させる。
最後に、図１０６に示したように、絶縁膜３３０の上面上に、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、第２１実施形態と同様の厚みおよび組成を有するｐ側パッド電極３３１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第２３実施形態）
図１１０を参照して、この第２３実施形態では、上記第２１および第２２実施形態と異なり、イオン注入した後に、リッジ部を形成する場合の例について説明する。第２３実施形態のその他の構成は、第２１実施形態と同様である。
図１１０を参照して、この第２３実施形態では、第２１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２と、ｎ型クラッド層３０３と、ＭＱＷ発光層３０４とが順次形成されている。
そして、第２３実施形態では、ＭＱＷ発光層３０４上に、凸部を有するとともに、Ｍｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３４５が形成されている。このｐ型クラッド層３４５の凸部は、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有する。また、ｐ型クラッド層３４５の凸部以外の平坦部は、約１４０ｎｍの厚みを有する。そして、ｐ型クラッド層３４５の凸部上には、ｐ型コンタクト層３０６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層３４５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２７０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３４８が構成されている。なお、ｐ型クラッド層３４５は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第２３実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約２４０ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３４７が設けられている。このイオン注入光吸収層３４７は、ｐ型クラッド層３４５のリッジ部３４８を構成する凸部以外の平坦部の表面からＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って形成されている。また、イオン注入光吸収層３４７の側端部は、後述するイオン注入マスク３５４の厚み分（約２μｍ以下）だけリッジ部３４８の側端部から横方向に離れた位置に配置されている。このため、イオン注入光吸収層３４７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ４は、リッジ部３４８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい幅（約６μｍ以下）を有する。また、イオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層３４５のリッジ部３４８を構成する凸部以外の平坦部の表面部に位置している。なお、イオン注入光吸収層３４７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、リッジ部３４８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３４５の表面と、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の側面とには、絶縁膜３１０が形成されている。絶縁膜３１０の上面上には、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、イオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さを、ｐ型クラッド層３４５のリッジ部３４８を構成する凸部以外の平坦部の表面部に位置するようにすることによって、大きい光強度を有するＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができるので、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。
なお、第２３実施形態のその他の効果は、第２２実施形態と同様である。
次に、図１１０〜図１１４を参照して、第２３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について説明する。
まず、図１１１に示すように、第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２、ｎ型クラッド層３０３およびＭＱＷ発光層３０４を順次形成する。そして、ＭＱＷ発光層３０４上に、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３４５、および、ｐ型コンタクト層３０６を順次形成する。この後、窒素ガス雰囲気中で、約８００℃の温度条件下でアニール処理する。次に、ｐ型コンタクト層３０６上に、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３を順次形成した後、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３を、約２μｍの幅を有するストライプ状（細長状）にパターニングする。次に、全面を覆うように、約２μｍ以下の厚みを有するＳｉＯ_２からなるイオン注入マスク３５４を形成する。
次に、第２３実施形態では、図１１２に示すように、イオン注入マスク３５４マスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型コンタクト層３０６のｐ側オーミック電極３０９が形成された領域以外の上面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って約５１０ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３４７を形成する。この際、イオン注入マスク３５４のうち、Ｎｉ層３１３の上面上に位置する部分のみならず、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３の側端部に位置する部分もマスクとなるので、イオン注入光吸収層３４７の側端部は、イオン注入マスク３５４の厚み分（約２μｍ以下）だけｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３の側端部から横方向に離れた位置に形成される。このため、イオン注入光吸収層３４７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ４は、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３の幅（約２μｍ）よりも大きくなる。また、イオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さは、ｐ型コンタクト層３０６のｐ側オーミック電極３０９が形成された領域以外の上面から約２７０ｎｍのｐ型クラッド層３４５中に位置する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約１９０ｋｅＶ、ドーズ量：約１×１０^１３ｃｍ^−２〜約１×１０^１４ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この後、イオン注入マスク３５４を除去する。
次に、図１１３に示すように、Ｃｌ_２系ガスによるドライエッチングを用いて、Ｎｉ層３１３をマスクとして、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ型クラッド層３４５の上面から約２６０ｎｍの厚み分をエッチングする。これにより、ｐ型クラッド層３４５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２７０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３４８が形成される。また、このエッチングによって、ガウス分布を有するイオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さは、ｐ型クラッド層３４５のリッジ部３４８を構成する凸部以外の平坦部の表面部に位置するようになる。また、イオン注入光吸収層３４７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ４は、リッジ部３４８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい幅（約６μｍ以下）を有するとともに、リッジ部３４８の側端部とイオン注入光吸収層３４７の側端部との間の幅Ｗ５は、イオン注入マスク３５４（図１１２参照）の厚み（約２μｍ以下）と実質的に同じになる。この後、Ｎｉ層３１３を除去する。
次に、図１１４に示すように、全面を覆うように、絶縁膜３１０を形成した後、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜３１０を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面を露出させる。
最後に、図１１０に示したように、絶縁膜３１０の上面上に、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第２３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では、上記したように、ｐ型コンタクト層３０６の上面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡ってイオン注入光吸収層３４７を形成した後に、そのイオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さまでをエッチングすることによりリッジ部３４８を形成することによって、容易に、ガウス分布を有するイオン注入光吸収層３４７の不純物濃度のピーク深さを、ｐ型クラッド層３４５の表面部に位置させることができる。また、注入エネルギが約１９０ｋｅＶと大きいので、不純物プロファイルの広がり幅が大きくなる。これにより、不純物（炭素）濃度のピーク深さ近傍のプロファイルを平坦化することができるので、イオン注入光吸収層３４７の光吸収機能を平坦化（均一化）することができる。その結果、光の横方向の閉じ込めを安定化させることができる。
（第２４実施形態）
図１１５を参照して、この第２４実施形態では、上記第２１〜第２３実施形態と異なり、リッジ部の両側部と、ｐ型クラッド層のリッジ部を構成する凸部以外の平坦部とにイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。第２４実施形態のその他の構成は、第２１実施形態と同様である。
図１１５を参照して、この第２４実施形態では、第２１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２と、ｎ型クラッド層３０３と、ＭＱＷ発光層３０４とが順次形成されている。
ＭＱＷ発光層３０４上には、凸部を有するとともに、Ｍｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３６５が形成されている。このｐ型クラッド層３６５の凸部は、約２μｍの幅と約３００ｎｍの高さとを有する。また、ｐ型クラッド層３６５の凸部以外の平坦部は、約１００ｎｍの厚みを有するストライプ状（細長状）に形成されている。そして、ｐ型クラッド層３６５の凸部上には、ｐ型コンタクト層３０６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層３６５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約３１０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３６８が構成されている。なお、ｐ型クラッド層３６５は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第２４実施形態では、リッジ部３６８の両側面部と、ｐ型クラッド層３６５の凸部以外の平坦部とに、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約２００ｎｍの縦方向および横方向の注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３６７が設けられている。このため、イオン注入光吸収層３６７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ６は、リッジ部３６８の幅（約２μｍ）よりも小さい幅（約１．６μｍ）を有する。なお、イオン注入光吸収層３６７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、リッジ部３６８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３６５の表面と、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の側面とには、約４０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなるチャネリング防止膜３７０ａが形成されている。このチャネリング防止膜３７０ａは、イオン注入プロセスにおいて、チャネリングを抑制する機能を有する。そして、チャネリング防止膜３７０ａの表面上には、約２１０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなる絶縁膜３７０ｂが形成されている。絶縁膜３７０ｂの上面上には、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、リッジ部３６８の両側面部と、ｐ型クラッド層３６５の凸部以外の平坦部とにイオン注入光吸収層３６７を設けることによって、リッジ部３６８の両側面部と、ｐ型クラッド層３６５のリッジ部３６８の平坦部とにより、光の横方向の閉じ込めを良好に行うことができる。
なお、第２４実施形態のその他の効果は、第２１実施形態と同様である。
次に、図１１５〜図１１８を参照して、第２４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について説明する。
まず、図１１６に示すように、第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２、ｎ型クラッド層３０３およびＭＱＷ発光層３０４を順次形成する。そして、ＭＱＷ発光層３０４上に、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３６５、および、ｐ型コンタクト層３０６を順次形成する。この後、窒素ガス雰囲気中で、約８００℃の温度条件下でアニール処理する。次に、ｐ型コンタクト層３０６上に、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層（図示せず）を順次形成した後、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層を約２μｍの幅を有するストライプ状（細長状）にパターニングする。次に、Ｎｉ層をマスクとして、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ型クラッド層３６５の上面から約３００ｎｍの厚み分をエッチングする。これにより、ｐ型クラッド層３６５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約３１０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３６８が形成される。次に、Ｎｉ層を除去した後、全面を覆うように、約４０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなるチャネリング防止膜３７０ａを形成する。
次に、第２４実施形態では、図１１７に示すように、ｐ側オーミック電極３０９をマスクとして、チャネリング防止膜３７０ａを介して、炭素（Ｃ）をイオン注入する。この際、リッジ部３６８の両側部にイオンが注入されるように、斜め４５°の方向から各１回ずつイオン注入を行う。これにより、リッジ部３６８の両側面部と、ｐ型クラッド層３６５の凸部以外の平坦部とに、約２００ｎｍの縦方向および横方向のイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３６７が形成される。また、イオン注入光吸収層３６７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ６は、約１．６μｍとなる。また、イオン注入された領域は高抵抗領域になるので、電流狭窄の幅もＷ６になる。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約１×１０^１３ｃｍ^−２〜約１×１０^１４ｃｍ^−２、注入温度：室温である。
この後、図１１８に示すように、全面を覆うように、約２１０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなる絶縁膜３７０ｂを形成した後、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置するチャネリング防止層３７０ａおよび絶縁膜３７０ｂを除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面を露出させる。
最後に、図１１５に示したように、絶縁膜３７０ｂの上面上に、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
第２４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では、上記したように、炭素（Ｃ）をイオン注入することによりイオン注入光吸収層３６７を形成する前に、リッジ部３６８を形成することによって、注入深さを大きくする必要がないので、注入エネルギを約９５ｋｅＶと小さくすることができる。これにより、第２１実施形態と同様、ＭＱＷ発光層３０４にまで不純物元素（炭素）が達するのを防止することができるので、不純物元素（炭素）によるＭＱＷ発光層３０４へのダメージを防止することができる。
（第２５実施形態）
図１１９を参照して、この第２５実施形態では、上記第２１〜第２４実施形態と異なり、リッジ部の両側面部のみにイオン注入光吸収層を形成する場合の例について説明する。第２５実施形態のその他の構成は、第２１実施形態と同様である。
図１１９を参照して、この第２５実施形態では、第２１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２と、ｎ型クラッド層３０３と、ＭＱＷ発光層３０４とが順次形成されている。
そして、第２５実施形態では、ＭＱＷ発光層３０４上に、凸部を有するとともに、Ｍｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３８５が形成されている。このｐ型クラッド層３８５の凸部は、約２μｍの幅と約３００ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）に形成されている。また、ｐ型クラッド層３８５の凸部以外の平坦部は、約１００ｎｍの厚みを有する。そして、ｐ型クラッド層３８５の凸部上には、ｐ型コンタクト層３０６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層３８５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約３１０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３８８が構成されている。なお、ｐ型クラッド層３８５は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第２５実施形態では、リッジ部３８８の両側面部に、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約２００ｎｍの横方向の注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３８７が設けられている。このため、イオン注入光吸収層３８７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ７は、リッジ部３８８の幅（約２μｍ）よりも小さい幅（約１．６μｍ）を有する。なお、イオン注入光吸収層３８７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、リッジ部３８８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３８５の表面と、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の側面とには、絶縁膜３１０が形成されている。絶縁膜３１０の上面上には、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、リッジ部３８８の両側面部に、イオン注入光吸収層３８７を設けることによって、リッジ部３８８において、光の横方向の閉じ込めを行うことができる。
なお、第２５実施形態のその他の効果は、第２１実施形態と同様である。
次に、図１１９〜図１２３を参照して、第２５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について説明する。
まず、図１２０に示すように、第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２、ｎ型クラッド層３０３およびＭＱＷ発光層３０４を順次形成する。そして、ＭＱＷ発光層３０４上に、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層３８５、および、ｐ型コンタクト層３０６を順次形成する。この後、窒素ガス雰囲気中で、約８００℃の温度条件下でアニール処理する。次に、ｐ型コンタクト層３０６上に、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３を順次形成した後、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３を約２μｍの幅を有するストライプ状（細長状）にパターニングする。次に、Ｎｉ層３１３をマスクとして、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ型クラッド層３８５の上面から約１５０ｎｍの厚み分をエッチングする。この後、全面を覆うように、約４０ｎｍの厚みを有するＳｉＮからなるチャネリング防止膜３９４を形成する。
次に、第２５実施形態では、図１２１に示すように、ｐ側オーミック電極３０９およびＮｉ層３１３をマスクとして、炭素をイオン注入する。この際、ｐ型クラッド層３８５の凸部およびｐ型コンタクト層３０６の両側部にイオンが注入されるように、斜め４５°の方向から各１回ずつイオン注入を行う。これにより、ｐ型クラッド層３８５の凸部およびｐ型コンタクト層３０６の両側面部と、ｐ型クラッド層３８５の凸部以外の平坦部とに、約２００ｎｍの縦方向および横方向のイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層３８７が形成される。また、イオン注入光吸収層３８７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ７は、約１．６μｍとなる。また、イオン注入された領域は高抵抗になるので、電流狭窄の幅もＷ７になる。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約１×１０^１３ｃｍ^−２〜約１×１０^１４ｃｍ^−２、注入温度：室温である。この後、チャネリング防止膜３９４を除去する。
この後、第２５実施形態では、図１２２に示すように、Ｃｌ_２系ガスによるドライエッチングを用いて、Ｎｉ層３１３をマスクとして、ｐ型クラッド層３８５のイオン注入光吸収層３８７が形成された領域の表面から約１５０ｎｍの厚み分をエッチングする。これにより、ｐ型クラッド層３８５の平坦部に形成されたイオン注入光吸収層３８７が除去される。その結果、イオン注入光吸収層３８７は、リッジ部３８８の両側面部のみに配置される。また、このエッチングによって、ｐ型クラッド層３８５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約３１０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３８８が形成される。この後、Ｎｉ層３１３を除去する。
次に、図１２３に示すように、全面を覆うように、絶縁膜３１０を形成した後、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜３１０を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面を露出させる。
最後に、図１１９に示したように、絶縁膜３１０の上面上に、ｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極３１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第２６実施形態）
図１２４を参照して、この第２６実施形態では、上記第２１〜第２５実施形態と異なり、イオン注入光吸収層を、リッジ部の側端部側と素子の側端部側とに分割して設ける場合の例について説明する。
図１２４を参照して、この第２６実施形態では、第２１実施形態と同様、ｎ型ＧａＮ基板３０１上に、ｎ型層３０２と、ｎ型クラッド層３０３と、ＭＱＷ発光層３０４と、ｐ型クラッド層３０５と、ｐ型コンタクト層３０６とが順次形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が構成されている。
ここで、第２６実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約３００ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４０７が設けられている。このイオン注入光吸収層４０７は、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４０７ａと、イオン注入光吸収層４０７ａと所定の間隔を隔てた素子の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４０７ｂとに分割されている。また、イオン注入光吸収層４０７ａは、約１μｍの幅を有しているとともに、イオン注入光吸収層４０７ｂは、イオン注入光吸収層４０７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されている。なお、イオン注入光吸収層４０７は、本発明の「光吸収層」の一例である。そして、イオン注入光吸収層４０７ａのリッジ部３０８側の側端部は、実質的にリッジ部３０８の側端部の直下に配置されている。これにより、イオン注入光吸収層４０７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１１は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）と実質的に同じ幅となる。
そして、リッジ部３０８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の表面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜４１０が形成されている。この絶縁膜４１０は、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有している。ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上には、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極４１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子では、上記したように、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の領域に、イオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層４０７を設けることによって、イオン注入法は再現性がよいので、イオン注入光吸収層４０７を再現性よく形成することができる。これにより、光の横方向の閉じ込めを再現性よく制御することができる。その結果、リッジ部３０８による電流狭窄を行いながら、横モードを再現性よく安定化させることができる。また、横モードを安定化させることができるので、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生を抑制することができる。これにより、高い最大光出力を得ることができるとともに、ビーム形状を安定化させることができる。
また、第２６実施形態では、イオン注入光吸収層４０７を、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４０７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４０７ｂとに分割して設けることによって、イオン注入光吸収層４０７の形成領域が大きくなるのを抑制することができるので、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。その結果、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。
次に、図１２４〜図１２８を参照して、第２６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について説明する。
まず、図１２５に示すように、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、ｐ側オーミック電極３０９上と、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上の所定領域とに、約８００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク４２０を形成する。この際、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク４２０が、約１μｍの幅を有するように、かつ、リッジ部３０８の側端部から約１μｍの間隔を隔てて配置されるように形成する。
この後、第２６実施形態では、図１２６に示すように、イオン注入マスク４２０をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って約３００ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４０７を形成する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この際、イオン注入マスク４２０に対応する領域にはイオン注入されないので、イオン注入光吸収層４０７は、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４０７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４０７ｂとに分割して形成される。そして、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４０７ａは、約１μｍの幅を有するとともに、リッジ部３０８側の側端部が実質的にリッジ部３０８の側端部の直下に配置される。これにより、イオン注入光吸収層４０７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１１は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）と実質的に同じ約２μｍの幅となる。また、イオン注入光吸収層４０７ｂは、イオン注入光吸収層４０７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置される。
この後、イオン注入マスク４２０を除去することによって、図１２７に示す状態にする。
次に、図１２８に示すように、全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜（図示せず）を形成した後、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置するＳｉＯ_２膜の所定領域を除去する。これにより、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有するとともに、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなる絶縁膜４１０が形成される。
最後に、図１２４に示したように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上に、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極４１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第２７実施形態）
図１２９を参照して、この第２７実施形態では、上記第２６実施形態の構造において、リッジ部３０８の側端部側に、約１５０ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４３７ａが形成されている。すなわち、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４３７ａは、ＭＱＷ発光層３０４中には達していない。そして、このイオン注入光吸収層４３７ａとイオン注入吸収層４３７ｂとによって、第２７実施形態のイオン注入光吸収層４３７が構成されている。なお、イオン注入光吸収層４３７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、イオン注入光吸収層４３７ａのリッジ部３０８側の側端部は、リッジ部３０８の側端部から約０．２μｍ離れた位置に配置されている。これにより、イオン注入光吸収層４３７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１２は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約２．４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４３７ａは、約０．８μｍの幅を有しているとともに、イオン注入光吸収層４３７ｂは、イオン注入光吸収層４３７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されている。なお、第２７実施形態のその他の構成は、上記第２６実施形態と同様である。
第２７実施形態では、上記したように、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４３７ａの注入深さ（厚み）を、イオン注入光吸収層４３７ａがＭＱＷ活性層３０４中に達しないように約１５０ｎｍの注入深さ（厚み）にすることによって、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのをより抑制することができる。その結果、しきい値電流が増大するのをより抑制することができる。
なお、第２７実施形態のその他の効果は、上記第２６実施形態と同様である。
次に、図１２９〜図１３３を参照して、第２７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について説明する。
まず、図１３０に示すように、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、ｐ側オーミック電極３０９の上面および側面上と、リッジ部３０８の側面上と、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上の所定領域とに、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク４４０ａを形成する。この際、イオン注入マスク４４０ａの側端部が、リッジ部３０８の側端部から約２μｍ離れた位置に配置されるように形成する。この後、イオン注入マスク４４０ａ上の側端部領域に、約６００ｎｍの厚みと約１μｍの幅とを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク４４０ｂを形成する。これにより、イオン注入マスク４４０ａとイオン注入マスク４４０ｂとからなるイオン注入マスク４４０が形成される。そして、イオン注入マスク４４０の側端部領域（リッジ部３０８の側端部から約２μｍ離れた部分）の厚みは、約８００μｍとなる。
この後、第２７実施形態では、図１３１に示すように、イオン注入マスク４４０をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入することによりイオン注入光吸収層４３７を形成する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この際、大きい厚み（約８００ｎｍ）を有するイオン注入マスク４４０の側端部領域に対応する領域にはイオン注入されないので、イオン注入光吸収層４３７は、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４３７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４３７ｂとに分割して形成される。
また、リッジ部３０８およびｐ側オーミック電極３０９の側面上に形成されたイオン注入マスク層４４０に対応する領域にもイオン注入されない。また、イオン注入マスク４４０の側端部以外の領域は、小さい厚み（約２００ｎｍ）を有するので、イオン注入マスク４４０の側端部以外の領域に対応する領域にはイオン注入される。ただし、イオン注入深さは、イオン注入マスク４４０が形成されていない領域に比べて小さくなる。
これにより、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４３７ａは、約０．８μｍの幅を有するとともに、リッジ部３０８側の側端部がリッジ部３０８の側端部から約０．２μｍ離れた位置に配置される。このため、イオン注入光吸収層４３７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１２は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約２．４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４３７ｂは、イオン注入光吸収層４３７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置される。そして、イオン注入光吸収層４３７ａのイオン注入深さ（厚み）は、約１５０ｎｍとなり、イオン注入光吸収層４３７ｂのイオン注入深さ（厚み）は、約３００ｎｍとなる。
この後、イオン注入マスク層４４０を除去することによって、図１３２に示す状態にする。
次に、図１３３に示すように、図１２８に示した第２６実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有する絶縁膜４１０を形成する。
最後に、図１２９に示したように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上に、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第２８実施形態）
図１３４を参照して、この第２８実施形態では、上記第２６実施形態の構造において、イオン注入光吸収層の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）を、リッジ部の幅（電流狭窄の幅）よりも大きくする場合の例について説明する。なお、第２８実施形態のその他の構成は、上記第２６実施形態と同様である。
図１３４を参照して、この第２８実施形態では、上記第２６実施形態と同様、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が構成されている。
ここで、第２８実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約３００ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４５７が設けられている。このイオン注入光吸収層４５７は、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４５７ａと、素子の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４５７ｂとに分割して設けられている。なお、イオン注入光吸収層４５７は、本発明の「光吸収層」の一例である。そして、イオン注入光吸収層４５７ａのリッジ部３０８側の側端部は、リッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置されている。これにより、イオン注入光吸収層４５７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１３は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４５７ａは、約１μｍの幅を有しているとともに、イオン注入光吸収層４５７ｂは、イオン注入光吸収層４５７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されている。
そして、リッジ部３０８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の表面を覆うように、絶縁膜４１０が形成されている。この絶縁膜４１０は、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有している。絶縁膜４１０の上面上には、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２８実施形態では、上記したように、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１３を、リッジ部３０８の幅（約２μｍ）よりも大きい約４μｍにすることによって、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。また、イオン注入光吸収層４５７を、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ｂとに分割して設けることによって、イオン注入光吸収層４５７の形成領域が大きくなるのを抑制することができるので、これによっても、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。その結果、しきい値電流が増大するのをより抑制することができる。
なお、第２８実施形態のその他の効果は、上記第２６実施形態と同様である。
次に、図１３５〜図１３８を参照して、第２８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について説明する。
まず、図１３５に示すように、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、ｐ側オーミック電極３０９の上面および側面上と、リッジ部３０８の側面上と、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上の所定領域とに、約８００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク４６０を形成する。この際、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク４６０が、約１μｍの幅を有するように、かつ、約１μｍの間隔を隔てて約２μｍの周期で配置されるように形成する。また、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク４６０の側端部が、リッジ部３０８の側端部から約３μｍ離れた位置に配置されるように形成する。
この後、第２８実施形態では、図１３６に示すように、イオン注入マスク４６０をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って約３００ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４５７を形成する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この際、イオン注入マスク４６０に対応する領域にはイオン注入されないので、イオン注入光吸収層４５７は、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ｂとに分割して形成される。そして、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４５７ａは、約１μｍの幅を有するとともに、リッジ部３０８側の側端部がリッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置される。これにより、イオン注入光吸収層４５７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１３は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４５７ｂは、イオン注入光吸収層４５７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置される。
この後、イオン注入マスク４６０を除去することによって、図１３７に示す状態にする。
次に、図１３８に示すように、図１２８に示した第２６実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有する絶縁膜４１０を形成する。
最後に、図１３４に示したように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上に、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第２９実施形態）
図１３９を参照して、この第２９実施形態では、上記第２６〜２８実施形態と異なり、リッジ部の側端部と素子の側端部との間に設けられたイオン注入光吸収層を、３つのイオン注入光吸収層に分割する場合の例について説明する。なお、第２９実施形態のその他の構成は、上記第２８実施形態と同様である。
図１３９を参照して、この第２９実施形態では、第２８実施形態と同様、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とによって、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８が構成されている。
ここで、第２９実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成された約３００ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４７７が設けられている。このイオン注入光吸収層４７７は、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４７７ａ、素子の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４７７ｂ、および、イオン注入光吸収層４７７ａとイオン注入光吸収層４７７ｂとの間に設けられたイオン注入光吸収層４７７ｃに分割して設けられている。なお、イオン注入光吸収層４７７は、本発明の「光吸収層」の一例である。そして、イオン注入光吸収層４７７ａのリッジ部３０８側の側端部は、リッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置されている。これにより、イオン注入光吸収層４７７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１４は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４７７ａおよび４７７ｃは、約１μｍの幅を有している。そして、イオン注入光吸収層４７７ｃは、イオン注入光吸収層４７７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されているとともに、イオン注入光吸収層４７７ｂは、イオン注入光吸収層４７７ｃから約１μｍの間隔を隔てて配置されている。
そして、リッジ部３０８を構成するｐ型コンタクト層３０６上には、ｐ側オーミック電極３０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層３０５、ｐ型コンタクト層３０６およびｐ側オーミック電極３０９の表面を覆うように、絶縁膜４１０が形成されている。この絶縁膜４１０は、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有している。絶縁膜４１０の上面上には、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上には、ｎ側電極３１２が形成されている。
第２９実施形態では、上記したように、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４７７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１４を、リッジ部３０８の幅（約２μｍ）よりも大きい約４μｍにすることによって、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができる。また、リッジ部３０８の側端部と素子の側端部との間に設けられたイオン注入光吸収層４７７を、３つのイオン注入光吸収層４４７ａ、４４７ｂおよび４４７ｃに分割することによって、上記第２８実施形態に比べて、イオン注入光吸収層４７７の形成領域が大きくなるのをより抑制することができるので、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのをより抑制することができる。その結果、第２８実施形態よりもしきい値電流が増大するのを抑制することができる。
なお、第２９実施形態のその他の効果は、上記第２６実施形態と同様である。
次に、図１３９〜図１４３を参照して、第２９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について説明する。
まず、図１４０に示すように、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、ｐ側オーミック電極３０９の上面および側面上と、リッジ部３０８の側面上と、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上の所定領域とに、約８００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク４８０を形成する。この際、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク４８０が、約１μｍの幅を有するように、かつ、約１μｍの間隔を隔てて約２μｍの周期で配置されるように形成する。また、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク４８０の側端部が、リッジ部３０８の側端部から約５μｍ離れた位置に配置されるように形成する。
この後、第２９実施形態では、図１４１に示すように、イオン注入マスク４８０をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面から、ＭＱＷ発光層３０４およびｎ型クラッド層３０３に渡って約３００ｎｍのイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４７７を形成する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この際、イオン注入マスク４８０に対応する領域にはイオン注入されないので、イオン注入光吸収層４７７は、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４７７ａ、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４７７ｂ、および、イオン注入光吸収層４７７ａとイオン注入光吸収層４７７ｂとの間に設けられたイオン注入光吸収層４７７ｃに分割して形成される。そして、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４７７ａは、約１μｍの幅を有するとともに、リッジ部３０８側の側端部がリッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置される。これにより、イオン注入光吸収層４７７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１４は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４７７ｃは、イオン注入光吸収層４７７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されるとともに、イオン注入光吸収層４７７ｂは、イオン注入光吸収層４７７ｃから約１μｍの間隔を隔てて配置される。
この後、イオン注入マスク４８０を除去することによって、図１４２に示す状態にする。
次に、図１４３に示すように、図１２８に示した第２６実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有する絶縁膜４１０を形成する。
最後に、図１３９に示したように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上に、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第２９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第３０実施形態）
図１４４を参照して、この第３０実施形態では、上記第２８実施形態の構造において、リッジ部３０８の側端部側に、約１５０ｎｍの注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層４９７ａが形成されている。すなわち、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４９７ａは、ＭＱＷ発光層３０４中には達していない。そして、このイオン注入光吸収層４９７ａとイオン注入吸収層４９７ｂとによって、第３０実施形態のイオン注入光吸収層４９７が構成されている。なお、イオン注入光吸収層４９７は、本発明の「光吸収層」の一例である。
そして、イオン注入光吸収層４９７ａのリッジ部３０８側の側端部は、リッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置されている。これにより、イオン注入光吸収層４９７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１５は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４９７ａは、約１μｍの幅を有しているとともに、イオン注入光吸収層４９７ｂは、イオン注入光吸収層４９７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置されている。なお、第３０実施形態のその他の構成は、上記第２８実施形態と同様である。
第３０実施形態では、上記したように、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４９７ａの注入深さ（厚み）を、イオン注入光吸収層４９７ａがＭＱＷ活性層３０４中に達しないように約１５０ｎｍの注入深さ（厚み）にすることによって、ＭＱＷ発光層３０４の近傍の光吸収が過大になるのをより抑制することができる。その結果、しきい値電流が増大するのをより抑制することができる。
なお、第３０実施形態のその他の効果は、上記第２８実施形態と同様である。
次に、図１４４〜図１４８を参照して、第３０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について説明する。
まず、図１４５に示すように、図１０１〜図１０３に示した第２１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ｐ型クラッド層３０５の凸部とｐ型コンタクト層３０６とから構成されるとともに、約２μｍの幅と約２６０ｎｍの高さとを有するストライプ状（細長状）のリッジ部３０８までを形成する。この後、ｐ側オーミック電極３０９の上面および側面上と、リッジ部３０８の側面上と、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上の所定領域とに、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク５００ａを形成する。この際、イオン注入マスク５００ａの側端部が、リッジ部３０８の側端部から約３μｍ離れた位置に配置されるように形成する。この後、ｐ型クラッド層３０５の凸部以外の平坦部の表面上に位置するイオン注入マスク５００ａ上の所定領域に、約６００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなるイオン注入マスク５００ｂを形成する。具体的には、イオン注入マスク５００ａ上の側端部領域に位置するイオン注入マスク５００ｂの幅を、約１μｍに形成するとともに、イオン注入マスク５００ａ上のリッジ部３０８側の領域に位置するイオン注入マスク５００ｂの幅を、約０．８μｍに形成する。これにより、イオン注入マスク５００ａとイオン注入マスク５００ｂとからなるイオン注入マスク５００が形成される。そして、イオン注入マスク５００の側端部領域（リッジ部３０８の側端部から約３μｍ離れた部分）、および、イオン注入マスク５００のリッジ部３０８側の領域の厚みは、約８００μｍとなる。
この後、第３０実施形態では、図１４６に示すように、イオン注入マスク５００をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入することによりイオン注入光吸収層４９７を形成する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極３０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。この際、大きい厚み（約８００ｎｍ）を有するイオン注入マスク５００の側端部領域に対応する領域にはイオン注入されないので、イオン注入光吸収層５００は、リッジ部３０８の側端部側のイオン注入光吸収層４９７ａと、素子の側端部側のイオン注入光吸収層４９７ｂとに分割して形成される。
また、大きい厚み（約８００ｎｍ）を有するイオン注入マスク５００のリッジ部３０８側の領域に対応する領域にもイオン注入されない。また、イオン注入マスク５００の側端部以外の領域は、小さい厚み（約２００ｎｍ）を有するので、イオン注入マスク５００の側端部以外の領域に対応する領域にはイオン注入される。ただし、イオン注入深さは、イオン注入マスク５００が形成されていない領域に比べて小さくなる。
これにより、リッジ部３０８の側端部側に設けられたイオン注入光吸収層４９７ａは、約１μｍの幅を有するとともに、リッジ部３０８側の側端部がリッジ部３０８の側端部から約１μｍ離れた位置に配置される。このため、イオン注入光吸収層４９７ａの側端部間の幅（光閉じ込めの幅）Ｗ１５は、リッジ部３０８の幅（電流狭窄の幅）（約２μｍ）よりも大きい約４μｍとなる。また、イオン注入光吸収層４９７ｂは、イオン注入光吸収層４９７ａから約１μｍの間隔を隔てて配置される。そして、イオン注入光吸収層４９７ａのイオン注入深さ（厚み）は、約１５０ｎｍとなり、イオン注入光吸収層４９７ｂのイオン注入深さ（厚み）は、約３００ｎｍとなる。
この後、イオン注入マスク層５００を除去することによって、図１４７に示す状態にする。
次に、図１４８に示すように、図１２８に示した第２６実施形態と同様のプロセスを用いて、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に開口部４１０ａを有する絶縁膜４１０を形成する。
最後に、図１４４に示したように、ｐ側オーミック電極３０９の上面上に位置する絶縁膜４１０の上面上に、開口部４１０ａを介してｐ側オーミック電極３０９の上面に接触するように、ｐ側パッド電極４１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板３０１の裏面上に、ｎ側電極３１２を形成する。このようにして、第３０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第３１実施形態）
図１４９〜図１５３を参照して、この第３１実施形態では、イオン注入光吸収層の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）を、素子の共振器端面近傍と中央部近傍とで異ならせる場合の例について説明する。
まず、この第３１実施形態では、図１４９に示すように、ｎ型ＧａＮ基板６０１上に、約１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層６０２が形成されている。ｎ型バッファ層６０２上には、約１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．０３Ｎからなるｎ型クラッド層６０３が形成されている。なお、ｎ型バッファ層６０２およびｎ型クラッド層６０３は、本発明の「第１窒化物系半導体層」の一例である。
ｎ型クラッド層６０３上には、ＭＱＷ発光層６０４が形成されている。このＭＱＷ発光層６０４は、図１５０に示すように、ｎ型光ガイド層６０４ａと、ＭＱＷ活性層６０４ｂと、アンドープ光ガイド層６０４ｃと、アンドープキャップ層６０４ｄとによって構成されている。ｎ型光ガイド層６０４ａは、ｎ型クラッド層６０３上（図１４９参照）に形成されているとともに、約０．１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型Ｉｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなる。ＭＱＷ活性層６０４ｂは、ｎ型光ガイド層６０４ａ上に形成されているとともに、約８ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．０２Ｇａ_０．０８Ｎからなる４層の障壁層６０４ｅと、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．５Ｇａ_０．８５Ｎからなる３層の井戸層６０４ｆとが交互に積層された構造を有する。アンドープ光ガイド層６０４ｃは、ＭＱＷ活性層６０４ｂ上に形成されているとともに、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなる。アンドープキャップ層６０４ｄは、アンドープ光ガイド層６０４ｃ上に形成されているとともに、約２０ｎｍの厚みを有するＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる。
そして、図１４９に示すように、ＭＱＷ発光層６０４上には、凸部を有するとともに、約０．４μｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．０３Ｎからなるｐ型クラッド層６０５が形成されている。このｐ型クラッド層６０５の凸部の厚みは、約０．３５μｍであり、凸部以外の平坦部の厚みは、約０．０５μｍである。そして、ｐ型クラッド層６０５の凸部上には、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層６０６が形成されている。そして、ｐ型クラッド層６０５の凸部とｐ型コンタクト層６０６とによって、ストライプ状（細長状）のリッジ部６０８が構成されている。なお、ｐ型クラッド層６０５およびｐ型コンタクト層６０６は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第３１実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層６０７が設けられている。このイオン注入光吸収層６０７は、ｐ型クラッド層６０５の凸部以外の平坦部の表面からｎ型クラッド層６０３中に達する注入深さ（約０．４μｍ）を有する。なお、イオン注入光吸収層６０７は、本発明の「光吸収層」の一例である。このイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）は、素子の共振器端面近傍と中央部近傍とで異なる幅を有する。具体的には、図１５１および図１５３に示すように、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２１は、リッジ部６０８の幅（電流狭窄の幅）と実質的に同じ幅（約１．５μｍ）を有している。また、図１５２および図１５３に示すように、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２２は、リッジ部６０８の幅（電流狭窄の幅）よりも大きい幅（約７．５μｍ）を有している。すなわち、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２１（約１．５μｍ）は、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２２（約７．５μｍ）よりも小さい幅を有している。そして、図１５３に示すように、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成されている。なお、イオン注入光吸収層６０７の詳細な平面形状は、素子の共振器端面近傍の長さＬ１：約２０μｍ、素子の中央部近傍の長さＬ２：約５００μｍ、および、テーパ形状部の長さＬ３：約３０μｍである。
そして、図１４９に示すように、リッジ部６０８を構成するｐ型コンタクト層６０６上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｐ側オーミック電極６０９が形成されている。また、ｐ型クラッド層６０５の表面上と、ｐ型コンタクト層６０６およびｐ側オーミック電極６０９の側面上とには、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜６１０が形成されている。絶縁膜６１０の上面上には、ｐ側オーミック電極６０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極６１１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極６１２が形成されている。
第３１実施形態では、上記したように、ｐ型クラッド層６０５のリッジ部６０８を構成する凸部以外の領域に、イオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層６０７を設けることによって、イオン注入法は再現性がよいので、イオン注入光吸収層６０７を再現性よく形成することができる。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２１を、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２２よりも小さくすることによって、素子の共振器端面において、良好に光の横方向の閉じ込め行うことができるので、横モードを安定化させることができる。これにより、高次モード発振により生じるキンク（電流−光出力特性の曲がり）の発生を抑制することができる。また、素子の中央部において、ＭＱＷ発光層６０４の近傍の光吸収が過大になるのを抑制することができるので、しきい値電流が増大するのを抑制することができる。その結果、しきい値電流の増加、スロープ効率の低下およびキンクレベルの低下を抑制しながら、ビーム形状を安定化させることができる。
また、第３１実施形態では、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状にすることによって、光吸収の急激な変化を抑制することができる。これにより、素子の共振器端面近傍と素子の中央部近傍との間における結合損失を抑えることができるので、出力特性が低下するのを抑制することができる。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７との間の境界領域をテーパ形状にすることによって、容易に、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７との間の境界領域の幅を、徐々に変動させることができる。
次に、図１４９、図１５０および図１５４〜図１６４を参照して、第３１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について説明する。
まず、図１５４に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板６０１上に、約１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型バッファ層６０２、および、約１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．０３Ｎからなるｎ型クラッド層６０３を順次成長させる。
この後、図１５０に示したように、ｎ型クラッド層６０３（図１５４参照）上に、約０．１μｍの厚みを有するＳｉがドープされたｎ型Ｉｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるｎ型光ガイド層６０４ａ、および、ＭＱＷ活性層６０４ｂを順次成長させる。なお、ＭＱＷ活性層６０４ｂを成長させる際には、約８ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．０２Ｇａ_０．０８Ｎからなる４層の障壁層６０４ｅと、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなる３層の井戸層６０４ｆとを交互に積層する。次に、ＭＱＷ活性層６０４ｂ上に、約０．１μｍの厚みを有するアンドープＩｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎからなるアンドープ光ガイド層６０４ｃ、および、約２０ｎｍの厚みを有するＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎからなるアンドープキャップ層６０４ｄを順次成長させる。これにより、ｎ型光ガイド層６０４ａと、ＭＱＷ活性層６０４ｂと、アンドープ光ガイド層６０４ｃと、アンドープキャップ層６０４ｄとからなるＭＱＷ発光層６０４が形成される。
次に、図１５４に示すように、ＭＱＷ発光層６０４上に、約０．４μｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．０３Ｎからなるｐ型クラッド層６０５、および、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層６０６を順次成長させる。
次に、図１５５に示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、ｐ型コンタクト層６０６上に、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｐ側オーミック電極６０９を形成する。この後、プラズマＣＶＤ法または電子ビーム蒸着法を用いて、ｐ側オーミック電極６０９上に、約２００μｍ〜約５００μｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜６１３を形成する。なお、このＳｉＯ_２膜６１３は、後述する工程において、エッチングマスクとして用いる。このため、良好な膜を形成することが可能なプラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ_２膜６１３を形成するのが好ましい。
次に、図１５６に示すように、ＳｉＯ_２膜６１３上の所定領域に、約０．５μｍ〜約１μｍの厚みを有するポジ型レジスト６１４をストライプ状（細長状）に形成する。
次に、図１５７に示すように、ＣＦ_４系ガスによる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いて、ポジ型レジスト６１４をマスクとして、ｐ側オーミック電極６０９およびＳｉＯ_２膜６１３の所定領域を除去する。なお、エッチング条件は、ガス流量：約１０ｓｃｃｍ、圧力：約０．１３Ｐａ、および、電力：約２００Ｗである。この後、ポジ型レジスト６１４を、レジストストリッパにより除去することによって、図１５８に示す状態にする。
次に、図１５９に示すように、Ｃｌ_２系ガスによる反応性イオンエッチングを用いて、ＳｉＯ_２膜６１３をマスクとして、ｐ型コンタクト層６０６およびｐ型クラッド層６０５の上面から約０．３５μｍの厚み分を除去する。これにより、ｐ型クラッド層６０５の凸部とｐ型コンタクト層６０６とから構成されるストライプ状（細長状）のリッジ部６０８を形成する。
次に、図１６０に示すように、ＳｉＯ_２膜６１３の上面および側面上と、ｐ側オーミック電極６０９およびリッジ部６０８の側面上と、ｐ型クラッド層６０５の凸部以外の平坦部の表面上との所定領域に、約１μｍの厚みを有するポジ型レジストからなるイオン注入マスク６１５を形成する。この際、イオン注入マスク６１５の素子の共振器端面からの長さＬ１を、約２０μｍにするとともに、イオン注入マスク６１５の素子の中央部近傍の長さＬ２を、約５００μｍにする。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入マスク６１５と素子の中央部近傍に位置するイオン注入マスク６１５との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成するとともに、そのテーパ形状部の長さＬ３を、約３０μｍにする。また、イオン注入マスク６１５の素子の中央部近傍の幅をＷ２２（約７．５μｍ）にする。
この後、第３１実施形態では、図１６１に示すように、イオン注入マスク６１５をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極６０９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。これにより、ｐ型クラッド層６０５の凸部以外の平坦部の表面からｎ型クラッド層６０３中に達するイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層６０７が形成される。そして、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２１は、リッジ部６０８の幅（電流狭窄の幅）と実質的に同じ幅（約１．５μｍ）となるとともに、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７の側端部間の幅Ｗ２２は、リッジ部６０８の幅（電流狭窄の幅）よりも大きい幅（約７．５μｍ）となる。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６０７との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成される。
次に、イオン注入マスク６１５を、レジストストリッパにより除去する。この後、プラズマによりアッシングすることによって、イオン注入マスク６１５を完全に除去する。これにより、図１６２に示す状態にする。
次に、図１６３に示すように、全面を覆うように、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなる絶縁膜６１０を形成する。
この後、図１６４に示すように、ｐ側オーミック電極６０９の上面上に位置する絶縁膜６１０を除去する。
最後に、図１４９に示したように、絶縁膜６１０の上面上に、ｐ側オーミック電極６０９の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極６１１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極６１２を形成する。このようにして、第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
（第３２実施形態）
図１６５〜図１６７を参照して、この第３２実施形態では、上記第３１実施形態と異なり、リッジ部を形成しない場合の例について説明する。なお、第３２実施形態のその他の構成は、上記第３１実施形態と同様である。
まず、この第３１実施形態では、図１６５に示すように、ｎ型ＧａＮ基板６０１上に、ｎ型バッファ層６０２、ｎ型クラッド層６０３、ＭＱＷ発光層６０４が順次形成されている。ＭＱＷ発光層６０４上には、約０．４μｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．０３Ｎからなるｐ型クラッド層６２５が形成されている。ｐ型クラッド層６２５上には、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層６２６が形成されている。なお、ｐ型クラッド層６２５およびｐ型コンタクト層６２６は、本発明の「第２窒化物系半導体層」の一例である。
ここで、第３２実施形態では、炭素（Ｃ）をイオン注入することにより形成されたイオン注入光吸収層６２７が設けられている。このイオン注入光吸収層６２７は、ｐ型コンタクト層６２６の上面からｎ型クラッド層６０３中に達する注入深さ（厚み）を有する。すなわち、イオン注入光吸収層６２７は、ｎ型クラッド層６０３の表面から約０．３μｍの深さの位置まで形成されている。なお、イオン注入光吸収層６２７は、本発明の「光吸収層」の一例である。そして、イオン注入光吸収層６２７の側端部間の領域は、電流通過領域６２８として機能する。このイオン注入光吸収層６２７の側端部間の幅（光閉じ込めの幅）は、素子の共振器端面近傍と中央部近傍とで異なる幅を有する。すなわち、図１６６および図１６７に示すように、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７の側端部間の幅Ｗ３１（約１．５μｍ）（図１６６参照）は、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７の側端部間の幅Ｗ３２（約７．５μｍ）（図１６７参照）よりも小さい幅を有している。また、図１５３に示した上記第３１実施形態と同様、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成されている。
そして、図１６５に示すように、ｐ型コンタクト層６２６上のイオン注入光吸収層６２７が形成されていない領域には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｐ側オーミック電極６２９が形成されている。また、ｐ型コンタクト層６２６上のイオン注入光吸収層６２７が形成されている領域には、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２からなる絶縁膜６３０が形成されている。ｐ側オーミック電極６２９および絶縁膜６３０の上面上には、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極６３１が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面上には、ｎ側電極６１２が形成されている。
第３２実施形態では、上記したように、イオン注入光吸収層６２７を設けるとともに、そのイオン注入光吸収層６２７の側端部間を電流通過領域６２８として機能させることによって、リッジ部を形成する場合に比べて、製造工程を簡略化することができる。その一方、リッジ部により電流狭窄する場合に比べて、素子出力特性が低下する。ただし、高出力を必要としない光ディスクの再生に用いる場合には、素子の出力特性が低下したとしても問題とならない。
なお、第３２実施形態のその他の効果は、上記第３１実施形態と同様である。
次に、図１６５、図１６８〜図１７２を参照して、第３２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について説明する。
まず、図１６８に示すように、図１５４〜図１５８に示した第３１実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ストライプ状（細長状）のｐ側オーミック電極６２９およびＳｉＯ_２膜６１３までを形成する。この後、ＳｉＯ_２膜６１３の上面および側面上と、ｐ側オーミック電極６２９の側面上と、ｐ型コンタクト層６２６の上面上との所定領域に、約１μｍの厚みを有するポジ型レジストからなるイオン注入マスク６３５を形成する。この際、イオン注入マスク６３５の素子の共振器端面からの長さＬ１１を、約２０μｍにするとともに、素子の中央部近傍の長さＬ１２を、約５００μｍにする。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入マスク６３５と素子の中央部近傍に位置するイオン注入マスク６３５との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成するとともに、そのテーパ形状部の長さＬ１３を、約３０μｍにする。また、イオン注入マスク６３５の素子の中央部近傍の幅をＷ３２（約７．５μｍ）にする。
この後、第３２実施形態では、図１６９に示すように、イオン注入マスク６３５をマスクとして、炭素（Ｃ）をイオン注入する。これにより、ｐ型コンタクト層６２６の上面からｎ型クラッド層６０３中に達するイオン注入深さ（厚み）を有するイオン注入光吸収層６２７が形成される。なお、炭素のイオン注入条件は、注入エネルギ：約９５ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０^１３ｃｍ^−２、注入温度：室温である。また、このイオン注入は、ｐ側オーミック電極６２９の長手方向に約７°傾斜させた方向から行う。そして、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７の側端部間の幅Ｗ３１は、ｐ側オーミック電極６２９と実質的に同じ幅（約１．５μｍ）となるとともに、素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７の側端部間の幅Ｗ３２は、ｐ側オーミック電極６２９よりも大きい幅（約７．５μｍ）となる。そして、このイオン注入光吸収層６２７の側端部間の領域が、電流通過領域６２８として機能する。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層６２７との間の境界領域の幅が徐々に変動するように、テーパ形状に形成される。
次に、イオン注入マスク６３５を、レジストストリッパにより除去する。この後、プラズマによりアッシングすることによって、イオン注入マスク６３５を完全に除去する。これにより、図１７０に示す状態にする。
次に、図１７１に示すように、全面を覆うように、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ_２膜からなる絶縁膜６３０を形成する。
この後、ＳｉＯ_２膜６１３およびＳｉＯ_２膜６１３上に位置する絶縁膜６３０を除去することによって、図１７２に示すように、ｐ側オーミック電極６２９の上面を露出させる。
最後に、図１６５に示したように、ｐ側オーミック電極６２９および絶縁膜６３０の上面上に、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極６３１を形成する。また、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面上に、ｎ側電極６１２を形成する。このようにして、第３２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が完成される。
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、炭素、シリコン、ホウ素、リン、マグネシウムまたはアルゴンのいずれかの元素をイオン注入することによりイオン注入光吸収層を形成したが、本発明はこれに限らず、他の元素をイオン注入してもよい。なお、注入する元素は、注入される側の半導体の導電性と逆の導電性を有しているドーパントを用いるのが好ましい。これにより、低ドーズ量のイオン注入でイオン注入光吸収層を形成することができる。また、炭素よりも質量数の多い重い元素を用いることが好ましい。これにより、注入イオンのチャネリングを防止することができる。また、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなどの３族元素やリン、Ａｓ、Ｓｂなどの５族元素のいずれかを注入してもよい。特に、リンまたはＡｓは、深い準位（アイソエレクトロニックトラップ）を形成するため、低ドーズ量で十分な光吸収層を形成することができる。また、上記以外の元素として、窒素、酸素およびネオンなどが挙げられる。
また、上記実施形態では、多量の元素をイオン注入することにより、導入元素濃度が、約１×１０^２０ｃｍ^−３のイオン注入光吸収層を形成したが、本発明はこれに限らず、導入元素濃度の極大値が、約５×１０^１９ｃｍ^−３以上であればよい。また、イオン注入光吸収層の結晶欠陥密度の極大値が、約５．０×１０^１８ｃｍ^−３以上であればよい。さらに、イオン注入光吸収層の光吸収係数の極大値が、１×１０^４ｃｍ^−１以上であればよい。これらのいずれかの条件に該当すれば、光の横方向の閉じ込めを十分に行うことができる。
また、上記第６実施形態では、単に炭素をイオン注入することにより、イオン注入光吸収層５７を形成したが、本発明はこれに限らず、イオン注入後に熱処理（アニール）を行ってもよい。たとえば、図２７に示した第６実施形態のプロセスにおいて、約５００℃のＮ_２／Ｈ_２混合ガス雰囲気中で約１０分間の熱処理を行ってもよい。Ｈ_２を含む雰囲気中で熱処理を行うことによって、ｐ型コンタクト層６の清浄性が保たれるので、良好なｐ側オーミック特性が得られる。この場合、イオン注入光吸収層５７の光吸収係数が低減されることにより、しきい値電流が低減される。なお、熱処理時の雰囲気ガスは、Ｎ_２／Ｈ_２混合ガスでなくてもよい。たとえば、Ｎ_２／ＮＨ_３混合ガスやＮＨ_３ガスであってもよい。このように、熱処理により、イオン注入光吸収層５７の結晶欠陥を低減するとともに、光吸収の度合い（光吸収係数）を調整（減少）することができる。
また、上記第１３実施形態では、第１の阻止能力を有する第１イオン透過領域（１０ｎｍのＳｉＯ_２）と、第１イオン透過領域よりもイオンが透過しにくい第２の阻止能力を有する第２のイオン透過領域（１０ｎｍのＳｉＯ_２と６０ｎｍのＰｔ）を有するスルー膜を介してイオン注入したが、本発明はこれに限らず、第１イオン透過領域を膜厚の薄いスルー膜から構成し、第２のイオン透過領域を膜厚の厚いスルー膜から構成してもよい。たとえば、第１イオン透過領域を１０ｎｍのＳｉＯ_２から構成し、第２のイオン透過領域を３００ｎｍのＳｉＯ_２から構成してもよく、また第１イオン透過領域にはスルー膜を形成せず、第２のイオン透過領域を６０ｎｍのＰｔから構成してもよい。また、第１イオン透過領域を密度の低い材料からなるスルー膜から構成し、第２のイオン透過領域を密度の高い材料からなるスルー膜から構成してもよい。たとえば、第１イオン透過領域を６０ｎｍのＳｉＯ_２から構成し、第２のイオン透過領域を６０ｎｍのＰｔから構成してもよい。
また、上記第１８実施形態では、イオン注入により高抵抗化されたイオン注入光吸収層１８７を形成することによって、ｐ型半導体層間を電気的に分離する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを電気的に分離する場合や、ｎ型半導体層間を電気的に分離する場合であってもよい。また、第１８実施形態では、イオン注入による電気分離により半導体レーザを集積化する例を示したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオードなどの発光素子、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電子デバイス、受光素子などの集積化を行う場合であってもよい。また、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＯＥＩＣ（Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、光ＩＣなどへも適用できる。
また、上記実施形態では、ストライプ状の光閉じ込め領域を形成し、ストライプ構造の導波路構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を形成したが、円形などの非注入領域を形成することにより、円形などの光閉じ込め領域を形成して、垂直共振器型の窒化物系半導体レーザ素子を作製してもよい。
また、上記第２実施形態では、炭素を多量にイオン注入することによって、イオン注入光吸収層１７を形成したが、本発明はこれに限らず、水素やホウ素などの元素により、低ドーズ量でイオン注入を行ってもよい。たとえば、ホウ素を約６５ｋｅＶの注入エネルギで、ドーズ量が約１×１０^１４ｃｍ^−２で注入した場合であってもよい。この場合の不純物濃度のピーク強度は８×１０^１８ｃｍ^−３となる。
また、上記実施形態では、ＡｌＧａＮまたはＧａＮからなるｐ型コンタクト層を用いたが、本発明はこれに限らず、ＩｎＧａＮからなるｐ型コンタクト層を用いてもよい。
また、上記第２１実施形態では、イオン注入光吸収層３０７を、ｐ型クラッド層３０５のリッジ部３０８を構成する凸部以外の平坦部の表面部のみに形成し、かつ、イオン注入光吸収層３０７の側端部がリッジ部３０８の側端部の実質的に直下に配置されるようにしたが、本発明はこれに限らず、光吸収層を、ＭＱＷ発光層およびｎ型クラッド層が形成される領域にまで達するように形成し、かつ、光吸収層の側端部がリッジ部の側端部の実質的に直下に配置されるようにしてもよい。
また、上記第２２および第２３実施形態では、イオン注入光吸収層３２７（３４７）を、ｎ型クラッド層３０３に達するように形成し、かつ、イオン注入光吸収層３２７（３４７）の側端部がリッジ部３０８（３４８）の側端部から離れた位置に配置されるようにしたが、本発明はこれに限らず、光吸収層を、ｐ型クラッド層のリッジ部を構成する凸部以外の平坦部の表面部のみに形成し、かつ、光吸収層の側端部がリッジ部の側端部から離れた位置に配置されるようにしてもよい。
また、上記第２２および第２３実施形態では、イオン注入光吸収層３２７（３４７）の側端部を、リッジ部３０８（３４８）の側端部から約２μｍ以下の範囲で離すようにしたが、本発明はこれに限らず、光吸収層の側端部とリッジ部の側端部との間隔が、約５μｍ以下の範囲であればよい。
また、上記第２１〜第２５実施形態では、イオン注入後に、熱処理を行わなかったが、本発明はこれに限らず、光吸収層の吸収係数を調整するために、イオン注入後に、熱処理を行ってもよい。この場合、熱による影響を小さくするために、流量が約１Ｌ／ｍｉｎの窒素ガス中で、約４００℃以下の温度条件下で熱処理するのが好ましい。また、吸収係数の調整は、熱処理時間を制御することにより行う。
また、上記第３１および第３２実施形態では、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層との間がテーパ形状になるように形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層との間の境界領域で徐々に幅が変動する形状であれば、テーパ形状以外の形状であってもよい。また、素子の共振器端面近傍に位置するイオン注入光吸収層と素子の中央部近傍に位置するイオン注入光吸収層との間の境界領域で徐々に幅が変動する形状でなくてもよい。この場合、素子の構造を簡略化することができる。ただし、素子の共振器端面近傍と素子の中央部近傍との間における結合損失が増大するので、出力特性が低下する。
【図面の簡単な説明】
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の構造を示した断面図である。
図２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ＭＱＷ発光層を示した拡大断面図である。
図３は、イオン注入領域の概略を示す拡大断面図である。
図４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製造プロセスを説明するための断面図である。
図５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製造プロセスを説明するための断面図である。
図６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製造プロセスを説明するための断面図である。
図７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製造プロセスを説明するための断面図である。
図８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における炭素濃度および結晶欠陥濃度プロファイルのシミュレーション結果を示したグラフである。
図９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における炭素濃度プロファイルのＳＩＭＳによる測定結果を示したグラフである。
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の構造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１２は、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製造プロセスを説明するための断面図である。
図１３は、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製造プロセスを説明するための断面図である。
図１４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の構造を示した断面図である。
図１５は、図１４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１６は、図１４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１７は、図１４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１８は、本発明の第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１９は、本発明の第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図２０は、図１９に示した第５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２１は、図１９に示した第５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２１は、図１９に示した第５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は、図１９に示した第５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は、図１９に示した第５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示した断面図である。
図２６は、図２５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の製造プロセスを説明するための断面図である。
図２７は、図２５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の製造プロセスを説明するための断面図である。
図２８は、図２５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の製造プロセスを説明するための断面図である。
図２９は、本発明の第７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図３０は、図２９に示した第７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３１は、図２９に示した第７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３２は、図２９に示した第７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３３は、図２９に示した第７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３４は、本発明の第８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図３５は、図３４に示した第８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３６は、図３４に示した第８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３７は、図３４に示した第８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３８は、図３４に示した第８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３９は、本発明の第９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図４０は、図３９に示した第９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４１は、図３９に示した第９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４２は、図３９に示した第９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４３は、図３９に示した第９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４４は、本発明の第１０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図４５は、図４４に示した第１０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４６は、図４４に示した第１０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４７は、本発明の第１１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図４８は、図４７に示した第１１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４９は、図４７に示した第１１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５０は、図４７に示した第１１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５１は、図４７に示した第１１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５２は、本発明の第１２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図５３は、図５２に示した第１２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５４は、図５２に示した第１２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５５は、図５２に示した第１２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５６は、図５２に示した第１２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５７は、本発明の第１３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図５８は、図５７に示した第１３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５９は、図５７に示した第１３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６０は、図５７に示した第１３実施形態による窒化物系半導体レーザ素の製造プロセスを説明するための断面図である。
図６１は、図５７に示した第１３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６２は、図５７に示した第１３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６３は、本発明の第１４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図６４は、図６３に示した第１４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６５は、図６３に示した第１４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６６は、図６３に示した第１４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６７は、本発明の第１５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図６８は、図６７に示した第１５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６９は、図６７に示した第１５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７０は、図６７に示した第１５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７１は、本発明の第１６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図７２は、図７１に示した第１６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７３は、図７１に示した第１６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７４は、図７１に示した第１６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７５は、図７１に示した第１６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７６は、図７１に示した第１６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７７は、本発明の第１７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図７８は、図７７に示した第１７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７９は、図７７に示した第１７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８０は、図７７に示した第１７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８１は、図７７に示した第１７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８２は、図７７に示した第１７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８３は、図７７に示した第１７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８４は、図７７に示した第１７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８５は、本発明の第１８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図８６は、図８５に示した第１８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８７は、図８５に示した第１８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８８は、本発明の第１９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図８９は、図８８に示した第１９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９０は、図８８に示した第１９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９１は、図８８に示した第１９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９２は、図８８に示した第１９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９３は、本発明の第２０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図９４は、図９３に示した第２０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９５は、図９３に示した第２０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９６は、図９３に示した第２０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９７は、図９３に示した第２０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９８は、本発明の第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図９９は、図９８に示した第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のＭＱＷ発光層を示した拡大断面図である。
図１００は、図９８に示した第２１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子と従来（比較例）の窒化物系半導体レーザ素子の電流−光出力特性を示した特性図である。
図１０１は、図９８に示した第２１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１０２は、図９８に示した第２１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１０３は、図９８に示した第２１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１０４は、図９８に示した第２１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１０５は、図９８に示した第２１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１０６は、本発明の第２２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１０７は、図１０６に示した第２２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１０８は、図１０６に示した第２２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１０９は、図１０６に示した第２２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１１０は、本発明の第２３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１１１は、図１１０に示した第２３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１１２は、図１１０に示した第２３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１１３は、図１１０に示した第２３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１１４は、図１１０に示した第２３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１１５は、本発明の第２４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１１６は、図１１５に示した第２４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１１７は、図１１５に示した第２４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１１８は、図１１５に示した第２４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１１９は、本発明の第２５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１２０は、図１１９に示した第２５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１２１は、図１１９に示した第２５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１２２は、図１１９に示した第２５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１２３は、図１１９に示した第２５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１２４は、本発明の第２６実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１２５は、図１２４に示した第２６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１２６は、図１２４に示した第２６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１２７は、図１２４に示した第２６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１２８は、図１２４に示した第２６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１２９は、本発明の第２７実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１３０は、図１２９に示した第２７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１３１は、図１２９に示した第２７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１３２は、図１２９に示した第２７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１３３は、図１２９に示した第２７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１３４は、本発明の第２８実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１３５は、図１３４に示した第２８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１３６は、図１３４に示した第２８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１３７は、図１３４に示した第２８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１３８は、図１３４に示した第２８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１３９は、本発明の第２９実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１４０は、図１３９に示した第２９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１４１は、図１３９に示した第２９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１４２は、図１３９に示した第２９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１４３は、図１３９に示した第２９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１４４は、本発明の第３０実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
図１４５は、図１４４に示した第３０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１４６は、図１４４に示した第３０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１４７は、図１４４に示した第３０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１４８は、図１４４に示した第３０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１４９は、本発明の第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。
図１５０は、図１４９に示した第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のＭＱＷ発光層を示した拡大断面図である。
図１５１は、図１４９に示した第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の正面図である。
図１５２は、図１４９に示した第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の８００−８００線に沿った断面図である。
図１５３は、図１４９に示した第３１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子のイオン注入光吸収層の形成領域を示した平面図である。
図１５４は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１５５は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１５６は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１５７は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１５８は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１５９は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６０は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６１は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６２は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６３は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６４は、図１４９に示した第３１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斜視図である。
図１６５は、本発明の第３２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。
図１６６は、図１６５に示した第３２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の正面図である。
図１６７は、図１６５に示した第３２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の９００−９００線に沿った断面図である。
図１６８は、図１６５に示した第３２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斜視図である。
図１６９は、図１６５に示した第３２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斜視図である。
図１７０は、図１６５に示した第３２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斜視図である。
図１７１は、図１６５に示した第３２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斜視図である。
図１７２は、図１６５に示した第３２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斜視図である。
図１７３は、従来の窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。

Claims (58)

1. 第１窒化物系半導体層（２、３、１７２、１７３、３０２、３０３、６０２、６０３）と、
   前記第１窒化物系半導体層上に形成された発光層（４、１７４、３０４、６０４）と、
   前記発光層上に形成された第２窒化物系半導体層（５、６、１７５、１７６、３０５、３０６、３４５、３６５、３８５、６０５、６０６、６２５、６２６）と、
   前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層の電流通過領域（８、１２８、１３８、１４８、１５８ａ、１５８ｂ、１７８、１８８、１９８、２０８、６２８）以外の領域の少なくとも一部に、第１不純物元素を導入することにより形成された光吸収層（７、１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７ｂ、８７ｂ、９７ｂ、１０７ｂ、１１７ａ、１２７、１３７、１４７、１５７ａ、１５７ｂ、１７７ａ、１８７、１９７ａ、２０７ａ、３０７、３２７、３４７、３６７、３８７、４０７、４３７、４５７、４７７、４９７、６０７、６２７）とを備えた、窒化物系半導体レーザ素子。
2. 前記光吸収層の上面と、前記電流通過領域の上面とは、実質的に同一面上に形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
3. 前記第２窒化物系半導体層は、電流通過領域を含む凸状のリッジ部（３０８、３４８、３６８、３８８、６０８）を有する、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
4. 前記光吸収層（３０７、４０７、６０７）の側端部は、実質的に前記リッジ部の側端部の直下に位置する、請求の範囲第３項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
5. 前記光吸収層（３２７、３４７、４３７、４５７、４７７、４９７）の側端部は、前記リッジ部の側端部から所定の間隔を隔てた位置に設けられている、請求の範囲第３項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
6. 前記光吸収層（３６７、３８７）は、前記リッジ部の両側面部に設けられている、請求の範囲第３項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
7. 前記光吸収層は、前記電流通過領域よりも結晶欠陥が多い、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
8. 前記光吸収層は、電流阻止機能を有する、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
9. 前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、第２不純物元素を導入することによって形成された電流阻止層（１９７ｂ、２０７ｂ）をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
10. 前記光吸収層は、前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層の電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、前記第１不純物元素をイオン注入することにより形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
11. 前記光吸収層は、高抵抗を有しているか、または、前記電流通過領域と逆の導電型を有しているかのいずれかである、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
12. 前記第１不純物元素は、３族および５族元素以外の不純物元素である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
13. 前記第１不純物元素は、炭素よりも質量数の多い不純物元素である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
14. 前記第１不純物元素の不純物濃度の極大値は、５．０×１０^１９ｃｍ^−３以上である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
15. 前記第１不純物元素を含む前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層の少なくとも一方の結晶欠陥密度の極大値は、５×１０^１８ｃｍ^−３以上である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
16. 前記光吸収層の吸収係数の極大値は、１×１０^４ｃｍ^−１以上である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
17. 前記第１不純物元素の導入後に、熱処理されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
18. 前記光吸収層は、窒化物系半導体の［０００１］方向から傾斜した方向からイオン注入されることにより形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
19. 前記電流阻止層は、高抵抗を有する窒化物系半導体からなる、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
20. 前記電流通過領域は、ｐ型を有し、
    前記電流阻止層は、前記電流通過領域よりも水素を高密度に含む、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
21. 前記電流阻止層は、前記電流通過領域と逆の導電型を有する、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
22. 前記第２不純物元素は、３族および５族元素以外の不純物元素である、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
23. 前記電流阻止層は、前記第２不純物元素をイオン注入することにより形成されている、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
24. 前記電流阻止層は、前記第２不純物元素を斜め上方からマスク層の下部にイオン注入することにより形成されている、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
25. 前記電流阻止層は、前記第２不純物元素を拡散することにより形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
26. 第１の幅を除いて前記光吸収層が形成されるとともに、第２の幅を除いて前記電流狭窄層が形成され、前記第１の幅は、前記第２の幅よりも大きく、かつ、前記第２の幅の領域は、前記第１の幅の領域内に形成されている、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
27. 前記光吸収層は、発光層から第１の距離だけ深さ方向に離れて形成されるとともに、前記電流阻止層は、前記発光層から第２の距離だけ深さ方向に離れて形成され、前記第１の距離が前記第２の距離よりも大きい、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
28. 前記光吸収層の前記第１不純物元素の濃度より、前記電流阻止層の前記第２不純物元素の濃度の方が低い、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
29. 前記光吸収層の結晶欠陥の密度より、前記電流阻止層の結晶欠陥の密度の方が低い、請求の範囲第９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
30. 前記光吸収層の上部または下部の領域の発光層における前記第１不純物元素の不純物濃度は、５．０×１０^１８ｃｍ^−３以下である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
31. 前記光吸収層の上部または下部の領域に位置する前記発光層における結晶欠陥の密度が５．０×１０^１７ｃｍ^−３以下である、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
32. 前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、
    前記第１不純物元素は、クラッド層においてその濃度が極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
33. 前記光吸収層は、発光層に形成されないように形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
34. 前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、
    前記光吸収層の結晶欠陥の密度は、クラッド層において極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
35. 前記第１窒化物系半導体層および前記第２窒化物系半導体層は、クラッド層を含み、
    前記光吸収層の光吸収係数は、クラッド層において極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
36. 前記第１窒化物系半導体層に、前記第１不純物元素が導入された後、前記第１窒化物系半導体層上に前記発光層が形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
37. 前記第１不純物元素の不純物濃度は、発光層において極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
38. 前記光吸収層の結晶欠陥の密度は、発光層において極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
39. 前記光吸収層の光吸収係数は、発光層において極大となっている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
40. 前記発光層上の前記第２窒化物系半導体層に前記第１不純物元素が導入されることにより前記光吸収層が形成された後、前記第２窒化物系半導体層上にコンタクト層が形成されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
41. 前記第１不純物元素は、スルー膜を介してイオン注入されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
42. 前記スルー膜は、絶縁膜である、請求の範囲第４１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
43. 前記第１不純物元素は、第１の阻止能力を有する第１イオン透過領域と、前記第１イオン透過領域よりもイオンが透過しにくい第２の阻止能力とを有する第２のイオン透過領域を有するスルー膜を介して、イオン注入されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
44. 第１の阻止能力を有する第１領域と、イオンがほとんど透過しない第３の阻止能力を有する第２領域を含む第１の膜をスルー膜として用いるとともに、前記第２領域をマスクとして用いて、前記第１不純物元素がイオン注入されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
45. 前記第２窒化物系半導体層上に形成された電極層をさらに備え、
    前記電極層をマスクとして、スルー膜を介して、前記第２窒化物系半導体層に前記第１不純物元素がイオン注入される。、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
46. 前記光吸収層の上に、絶縁膜が設けられている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
47. 前記光吸収層は、第１の幅を除いて形成され、
    前記第１の幅よりも狭い幅で前記第２窒化物系半導体層にオーミック接触する電極層をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
48. 前記光吸収層は、第１の幅を除いて形成され、
    前記第１の幅よりも広い幅で前記第２窒化物系半導体層にオーミック接触する電極層をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
49. 前記電流通過領域以外の領域の少なくとも一部に、前記第２窒化物系半導体層の表面から発光層を貫通する領域にわたって、第３不純物元素を導入することによって形成された高抵抗の電気的分離領域をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
50. 前記電気的分離領域は、前記第３不純物元素をイオン注入することにより形成されている、請求の範囲第４９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
51. 前記電流通過領域以外の領域で、かつ、前記電気的分離領域以外の領域の少なくとも一部に、前記第２窒化物系半導体層の表面から発光層を貫通する領域にわたって、第４不純物元素を導入することによって、前記第２窒化物系半導体層から前記発光層を貫通する領域が前記第１窒化物系半導体層と同じ導電型を有している、請求の範囲第４９項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
52. 前記窒化物系半導体レーザ素子は、放熱のための基台に対して、前記発光層に近い側の表面から取り付けられるジャンクションダウン方式で組み立てられている窒化物系半導体レーザ素子を含む、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
53. 前記光吸収層（４０７、４３７、４５７、４７７、４９７）は、前記電流通過領域と素子の側端部との間において、複数に分割されている、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
54. 前記電流通過領域側の前記光吸収層（４３７ａ、４９７ａ）は、前記素子の側端部側の前記光吸収層よりも小さい深さを有する、請求の範囲第５３項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
55. 前記電流通過領域側の光吸収層（４３７ａ、４９７ａ）は、前記発光層中に達しない深さを有する、請求の範囲第５４項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
56. 前記光吸収層の素子の共振器端面近傍の側端部間の第１の幅（Ｗ２１、Ｗ３１）は、前記光吸収層の前記素子の中央部近傍の側端部間の第２の幅（Ｗ２２、Ｗ３３）よりも小さい、請求の範囲第１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
57. 前記光吸収層（６０７、６２７）の前記第１の幅を有する領域と前記第２の幅を有する領域との境界領域は、前記第１の幅から前記第２の幅に近づくように徐々に大きくなる幅を有する、請求の範囲第５６項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
58. 前記光吸収層（６０７、６２７）の前記第１の幅を有する領域と前記第２の幅を有する領域との境界領域は、平面的に見てテーパ形状に形成されている、請求の範囲第５７項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。

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