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JP2002335048A - 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法

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Publication number
JP2002335048A
JP2002335048A JP2002045986A JP2002045986A JP2002335048A JP 2002335048 A JP2002335048 A JP 2002335048A JP 2002045986 A JP2002045986 A JP 2002045986A JP 2002045986 A JP2002045986 A JP 2002045986A JP 2002335048 A JP2002335048 A JP 2002335048A
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JP
Japan
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layer
electrode
contact
cladding
semiconductor laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002045986A
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English (en)
Inventor
Kyoji Yamaguchi
恭司 山口
Takashi Kobayashi
高志 小林
Toshimasa Kobayashi
俊雅 小林
Satoru Kijima
悟 喜嶋
Satoshi Tomioka
聡 冨岡
Shinichi Anzai
信一 安斎
Takeshi Tojo
剛 東條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to CNB028005449A priority patent/CN1203597C/zh
Priority to US10/275,497 priority patent/US6784010B2/en
Priority to PCT/JP2002/001838 priority patent/WO2002071561A1/ja
Priority to KR1020027014763A priority patent/KR100872730B1/ko
Priority to TW091104049A priority patent/TWI269507B/zh
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Priority to US10/779,236 priority patent/US6838703B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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Abstract

(57)【要約】 【課題】動作電圧が低く、且つ、横モードの安定性が良
好な窒化物系半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】窒化物系半導体レーザ素子１０は、第１コ
ンタクト層１４、第１クラッド層１６、活性層２０、第
２クラッド層２４、第２コンタクト層２６、及び、第２
電極３０が順次積層された構造を有し、第２クラッド層
２４は、下層２４Ａ及び上層２４Ｂから構成され、第１
クラッド層１４、活性層２０及び第２クラッド層の下層
２４Ａはメサ構造を有し、第２クラッド層の上層２４Ｂ
び第２コンタクト層２６はリッジ構造を有し、メサ構造
の頂面に相当する第２クラッド層の下層２４Ａの部分の
上には、第２クラッド層の上層２４Ｂの両側面のそれぞ
れの少なくとも一部分を被覆した絶縁層４０が形成され
ており、更に、絶縁層４０の頂面から第２電極３０の頂
面に亙り、メサ構造の幅と実質的に同じ幅を有する金属
層４２が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系半導体レ
ーザ素子及びその製造方法に関し、更に詳しくは、動作
電圧が所望の値に制御され、横モード安定性に優れた窒
化物系半導体レーザ素子、及び、動作電圧が所望の値に
制御され、横モード安定性に優れ、しかも、製造プロセ
スが簡素化された窒化物系半導体レーザ素子の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】サファイヤ基板又はＧａＮ基板上にＧａ
Ｎ系化合物半導体層の積層構造を備えたＧａＮ系半導体
レーザ素子が、紫外線領域から緑色に至る短波長域の光
を発光する発光素子として注目されている。
【０００３】以下、従来のインデックス・ガイド型のＧ
ａＮ系半導体レーザ素子の構成を示す模式的な一部断面
図である図１０を参照して、特開２０００−１９６２０
１公報に開示されたＧａＮ系半導体レーザ素子１００の
構成を説明する。
【０００４】特開２０００−１９６２０１公報に開示さ
れたＧａＮ系半導体レーザ素子１００は、例えばｃ面を
主面として有するサファイヤ基板から成る基板１２上
に、ｎ型ＧａＮから成る第１コンタクト層１４、ｎ型Ａ
ｌＧａＮから成る第１クラッド層１６、ｎ型ＩｎＧａＮ
から成る第１光ガイド層１８、ＧａＮ／ＩｎＧａＮの多
重量子井戸構造を有する活性層２０、活性層２０の劣化
を防止するＡｌＧａＮから成る劣化防止層２１、ｐ型Ｉ
ｎＧａＮから成る第２光ガイド層２２、ｐ型ＡｌＧａＮ
から成る第２クラッド層２４、及び、ｐ型ＧａＮから成
る第２コンタクト層２６が、順次、積層された積層構造
を有する。尚、基板１２上に低温成長させたＧａＮから
成るバッファ層（図示せず）を介在させ、バッファ層上
に、横方向成長によってＧａＮから成る下地層（図示せ
ず）を形成した後、第１コンタクト層１４を成長させる
ことも多い。また、第１光ガイド層１８及び第２光ガイ
ド層２２、並びに、劣化防止層２１を設けない場合もあ
る。
【０００５】第２クラッド層２４の上層２４Ｂ及び第２
コンタクト層２６は、例えばストライプ状に一方向に延
びるリッジ構造を有する。また、第１コンタクト層１４
の一部分、第１クラッド層１６、第１光ガイド層１８、
活性層２０、劣化防止層２１、第２光ガイド層２２、及
び、第２クラッド層２４の下層２４Ａは、例えばストラ
イプ状にリッジ構造と同じ方向に延びるメサ構造を有す
る。即ち、このような構造を有するＧａＮ系半導体レー
ザ素子１００にあっては、メサ構造の幅をＷ’ 1、リッ
ジ構造の幅をＷ’2としたとき、Ｗ’1＞Ｗ’2の関係に
ある。
【０００６】リッジ構造、メサ構造、及び、メサ構造の
両側に位置する第１コンタクト層１４の部分は、リッジ
構造における最頂面（即ち、第２コンタクト層２６の頂
面）、及び、第１コンタクト層１４の一部分にそれぞれ
設けられた第２開口部２８Ａ及び第１開口部２８Ｂを除
いて、ＳｉＯ2から成る保護膜２８で被覆されている。
また、第２開口部２８Ａの底部に位置する第２コンタク
ト層２６上には、Ｔｉ／Ａｕ（Ｔｉが下層、Ａｕが上
層）といった多層構成を有する第２電極３０がオーミッ
ク接合電極として設けられている。尚、多層構成の説明
においては、「／」の前の材料が下側の層を構成し、
「／」の後ろの材料が上側の層を構成する。以下におい
ても同様である。更には、第１開口部２８Ｂの底部に位
置する第１コンタクト層１４上には、Ｔｉ／Ａｌといっ
た多層構成を有する第１電極３２がオーミック接合電極
として設けられている。加えて、第２電極３０及び第１
電極３２の上には、引出し用の電極として、それぞれ、
第２電極３０及び第１電極３２とそれぞれ電気的に接続
された第２パッド電極３４及び第１パッド電極３６が設
けられている。第２パッド電極３４は、第２電極３０か
ら保護膜２８の頂面まで延びている。
【０００７】上述のように構成された特開２０００−１
９６２０１公報に開示されたＧａＮ系半導体レーザ素子
１００では、第２クラッド層２４の上層２４Ｂ及び第２
コンタクト層２６がリッジ構造を有し、注入電流の電流
通路を制限することにより動作電流の低減化を図ると共
に、横方向の実効屈折率差Δｎによって横モードを制御
している。ここで、実効屈折率差Δｎとは、図１０の線
Ａ−Ａに沿った実効屈折率ｎEFF1と、線Ｂ−Ｂに沿った
実効屈折率ｎEFF2の差（Δｎ＝ｎEFF1−ｎEFF2）であ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開２０００−１９６２０１公報に開示されたＧａＮ系
半導体レーザ素子１００には、以下のような問題があ
る。
【０００９】第１の問題は、ＧａＮ系半導体レーザ素子
１００の動作電圧が、所望の値又は設計値より高くなる
ことにある。
【００１０】第２の問題は、横方向の実効屈折率差Δｎ
によって横モードを制御しているものの、第２クラッド
層２４の上層２４Ｂを厚く、且つ、第２クラッド層２４
の下層２４Ａを薄くし難いが故に、横方向の実効屈折率
差Δｎが小さく、横モードの安定性が低いことにある。
第２クラッド層２４の上層２４Ｂを厚く、且つ、第２ク
ラッド層２４の下層２４Ａを薄くした場合、保護膜２８
及び第２クラッド層２４の下層２４Ａを介してリーク電
流が流れる虞があるからである。
【００１１】第３の問題は、ＧａＮ系エピタキシャル成
長層の積層構造を形成した後のプロセスが複雑で、工程
数が多く、生産性の向上を図ることが難しいことであ
る。例えば、積層構造を形成した後、ＳｉＯ2から成る
エッチング用マスクを形成して、第２コンタクト層２６
をエッチングし、更に、第２クラッド層２４の上部をエ
ッチングしてリッジ構造を形成する工程、全面にＺｒＯ
2膜を成膜し、次いでエッチング用マスクを除去してエ
ッチング用マスク上のＺｒＯ2膜を除去し、第２コンタ
クト層２６を露出させる工程、リッジ構造の頂面にＳｉ
Ｏ2から成るエッチング用マスクを再び形成し、積層構
造における第２クラッド層の下層及びこの層よりも下に
位置する各層をエッチングしてメサ構造を形成し、更
に、第１コンタクト層１４を露出させた後、エッチング
用マスクを除去する工程、露出した第２コンタクト層２
６上に第２電極３０を形成する工程を必要としている。
【００１２】特開２０００−３０７１８４公報には、Ｇ
ａＮ系半導体レーザ素子の他の製造方法が開示されてい
る。この特開２０００−３０７１８４公報に開示された
ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法における第２の実
施の形態にあっては、ＧａＮ系エピタキシャル成長層の
積層構造を形成した後、先ず、積層構造をエッチングし
てメサ構造を形成する。その後、全面に保護膜を形成
し、この保護膜に開口を形成して、開口の底部に位置す
る第２コンタクト層の頂面に第２電極を形成した後、保
護膜を除去する。次いで、第２電極をエッチング用マス
クとして、第２コンタクト層及び第２クラッド層の一部
をエッチングして、リッジ構造を形成する。その後、全
面に絶縁層を形成し、第２電極上の絶縁層を除去して第
２電極の頂面を露出させる。
【００１３】特開２０００−３０７１８４公報に開示さ
れたＧａＮ系半導体レーザ素子のこのような製造方法に
おいては、先ず、積層構造をエッチングしてメサ構造を
形成するが、このとき、第２電極とのコンタクト面とな
る第２コンタクト層の頂面に汚染が生じる虞がある。ま
た、リッジ構造を有する第２クラッド層の上層の両側面
に厚い絶縁層を形成し難いといった問題を有する。
【００１４】従って、本発明の目的は、動作電圧が低
く、且つ、横モードの安定性が良好な窒化物系半導体レ
ーザ素子、及び、かかる窒化物系半導体レーザ素子を少
ないプロセス工程数で作製し得る窒化物系半導体レーザ
素子の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、第１の問
題を解決すべく検討した過程で、第２コンタクト層２６
の頂面（第２電極とのコンタクト面）が汚染されてしま
い、その結果、第２コンタクト層と第２電極３０との接
触抵抗が大きくなり、動作電圧が上昇することを見い出
した。第２コンタクト層２６の頂面（第２電極とのコン
タクト面）の汚染は、第３の問題とも関連するが、第２
コンタクト層２６を露出させた後、第２電極３０を第２
コンタクト層２６上に形成するまでに、メサ構造を形成
する工程等が介在していることに起因することが判明し
た。更には、第２電極３０と第２コンタクト層２６との
間で位置ずれが生じ易く、その結果、第２コンタクト層
２６と第２電極３０との接触面積が減少する結果、動作
電圧が高くなることが判った。また、第２の問題の原因
は、従来のＧａＮ系半導体レーザ素子にあっては、横方
向の実効屈折率差Δｎが小さく、横モード制御の実効性
が低いことにあることを見い出した。第３の問題を解決
するためには、リッジ構造を形成するためのエッチング
用マスクの形成及び除去、メサ構造を形成するためのエ
ッチング用マスクの形成及び除去の工程を見直すことに
より、窒化物系半導体レーザ素子の製造工程数を減少で
きることに着目した。
【００１６】上記の目的を達成するための本発明の窒化
物系半導体レーザ素子は、（Ａ）基板上に形成された第
１コンタクト層、（Ｂ）第１コンタクト層上に形成され
た第１電極、（Ｃ）第１コンタクト層上に形成された第
１クラッド層、（Ｄ）第１クラッド層上に形成された活
性層、（Ｅ）活性層上に形成された第２クラッド層、
（Ｆ）第２クラッド層上に形成された第２コンタクト
層、及び、（Ｇ）第２コンタクト層上に形成された第２
電極、から成り、第２クラッド層は、下層及び上層から
構成され、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性
層、第２クラッド層、及び、第２コンタクト層は、窒化
物系化合物半導体層から成り、第１クラッド層、活性
層、及び、第２クラッド層の下層は、メサ構造を有し、
第２クラッド層の上層、及び、第２コンタクト層は、メ
サ構造の幅よりも狭い幅のリッジ構造を有し、第２コン
タクト層と第２電極の界面において、第２電極は、第２
コンタクト層と実質的に同じ幅を有し、メサ構造の頂面
に相当する第２クラッド層の下層の部分の上には、第２
クラッド層の上層の両側面のそれぞれの少なくとも一部
分を被覆した絶縁層が形成されており、更に、絶縁層の
頂面から第２電極の頂面に亙り、メサ構造の幅と実質的
に同じ幅を有する金属層が形成されていることを特徴と
する。
【００１７】本発明のインデックス・ガイド型の窒化物
系半導体レーザ素子において、「メサ構造の幅と実質的
に同じ幅を有する金属層が形成されている」とは、窒化
物系半導体レーザ素子の製造工程における加工精度によ
って生じるばらつきの範囲内において、メサ構造の幅と
金属層の幅が同じであることを意味する。また、「第２
コンタクト層と第２電極の界面において、第２電極が第
２コンタクト層と実質的に同じ幅を有する」とは、窒化
物系半導体レーザ素子の製造工程における加工精度によ
って生じるばらつきの範囲内において、第２電極が第２
コンタクト層と同じ幅を有することを意味する。尚、リ
ッジ構造の側面が傾斜している場合、リッジ構造の幅と
は、リッジ構造の幅の最も広い幅を意味する。即ち、第
２クラッド層の上層と下層の界面における上層の幅を意
味する。また、窒化物系半導体レーザ素子のレーザ光射
出方向をＸ軸、窒化物系半導体レーザ素子の厚さ方向
（基板表面に対する法線方向）をＺ軸としたとき、メサ
構造の側面、リッジ構造の側面、あるいは、各層の側面
とは、これらの外面であってＹ軸と交差する面を意味す
る。更には、メサ構造の幅、リッジ構造の幅、あるい
は、各層の幅とは、Ｙ軸に沿った長さを意味する。
【００１８】本発明の窒化物系半導体レーザ素子におい
ては、第１コンタクト層の表面、及び、メサ構造の側面
から金属層の頂面に亙り、保護膜が形成され、第１コン
タクト層の表面に形成された保護膜の一部分には第１開
口部が形成され、該第１開口部の底部に露出した第１コ
ンタクト層上に第１電極が形成されており、第１電極上
に第１パッド電極が形成されており、第２電極の上の金
属層上の保護膜の部分には第２開口部が形成されてお
り、露出した金属層の部分には第２パッド電極が形成さ
れている構成とすることができる。
【００１９】上記の目的を達成するための本発明の窒化
物系半導体レーザ素子の製造方法は、（Ａ）基板上に形
成された第１コンタクト層、（Ｂ）第１コンタクト層上
に形成された第１電極、（Ｃ）第１コンタクト層上に形
成された第１クラッド層、（Ｄ）第１クラッド層上に形
成された活性層、（Ｅ）活性層上に形成された第２クラ
ッド層、（Ｆ）第２クラッド層上に形成された第２コン
タクト層、及び、（Ｇ）第２コンタクト層上に形成され
た第２電極、から成り、第２クラッド層は、下層及び上
層から構成され、第１コンタクト層、第１クラッド層、
活性層、第２クラッド層、及び、第２コンタクト層は、
窒化物系化合物半導体層から成り、第１クラッド層、活
性層、及び、第２クラッド層の下層は、メサ構造を有
し、第２クラッド層の上層、及び、第２コンタクト層
は、メサ構造の幅よりも狭い幅のリッジ構造を有し、第
２コンタクト層と第２電極の界面において、第２電極
は、第２コンタクト層と実質的に同じ幅を有し、メサ構
造の頂面に相当する第２クラッド層の下層の部分の上に
は、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれの少なく
とも一部分を被覆した絶縁層が形成されており、更に、
絶縁層の頂面から第２電極の頂面に亙り、メサ構造の幅
と実質的に同じ幅を有する金属層が形成されている窒化
物系半導体レーザ素子の製造方法であって、（ａ）基板
上に、第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層、第
２クラッド層、及び、第２コンタクト層を順次、堆積さ
せた後、形成すべき第２コンタクト層と実質的に同じ幅
を有する第２電極を第２コンタクト層上に形成する工程
と、（ｂ）第２電極をエッチング用マスクとして、第２
コンタクト層をエッチングし、更に、第２クラッド層を
厚さ方向に一部分エッチングして、リッジ構造を有する
第２コンタクト層及び第２クラッド層の上層を形成し、
併せて、第２クラッド層の上層の両側に頂面が露出した
部分を有する第２クラッド層の下層を形成する工程と、
（ｃ）第２クラッド層の上層が形成されていない第２ク
ラッド層の下層の部分の上に、第２クラッド層の上層の
両側面のそれぞれの少なくとも一部分を被覆し、且つ、
第２電極の頂面が露出した状態の絶縁層を形成する工程
と、（ｄ）絶縁層の上から第２電極の頂面に亙り、形成
すべきメサ構造の幅と実質的に同じ幅を有する金属層を
形成する工程と、（ｅ）金属層をエッチング用マスクと
して、絶縁層、第２クラッド層の下層、活性層、及び、
第１クラッド層を少なくともエッチングして、メサ構造
を形成する工程、を具備することを特徴とする。
【００２０】本発明のインデックス・ガイド型の窒化物
系半導体レーザ素子の製造方法において、「メサ構造の
幅と実質的に同じ幅を有する金属層が形成されている」
とは、窒化物系半導体レーザ素子の製造工程における加
工精度によって生じるばらつきの範囲内において、メサ
構造の幅と金属層の幅が同じであることを意味する。ま
た、「形成すべき第２コンタクト層と実質的に同じ幅を
有する第２電極を形成する」とは、窒化物系半導体レー
ザ素子の製造工程における加工精度によって生じるばら
つきの範囲内において、第２電極が第２コンタクト層と
がそれらの界面において同じ幅を有することを意味す
る。尚、リッジ構造の側面が傾斜している場合、リッジ
構造の幅とは、リッジ構造の幅の最も広い幅を意味す
る。即ち、第２クラッド層の上層と下層の界面における
上層の幅を意味する。また、窒化物系半導体レーザ素子
のレーザ光射出方向をＸ軸、窒化物系半導体レーザ素子
の厚さ方向（基板表面に対する法線方向）をＺ軸とした
とき、メサ構造の側面、リッジ構造の側面、あるいは、
各層の側面とは、これらの外面であってＹ軸と交差する
面を意味する。更には、メサ構造の幅、リッジ構造の
幅、あるいは、各層の幅とは、Ｙ軸に沿った長さを意味
する。
【００２１】本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造
方法において、工程（ｅ）においては、第１クラッド層
のエッチングに引き続き、第１コンタクト層を厚さ方向
に一部分、エッチングすることが好ましい。
【００２２】本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造
方法においては、前記工程（ｅ）に引き続き、第１コン
タクト層の表面、及び、メサ構造の側面から金属層の頂
面に亙り、保護膜を形成し、次いで、 第１コンタクト層の表面に形成された保護膜の一部
分に第１開口部を形成し、 露出した第１コンタクト層上に第１電極を形成し、 第１電極上に第１パッド電極を形成し、 第２電極の上の金属層上の保護膜に第２開口部を形
成し、 露出した金属層の部分に第２パッド電極を形成する
工程、 を更に備えている構成とすることができる。尚、上記
〜の工程の実行順序として、以下の順序を挙げること
ができる。
【００２３】 → → → → → → → → → → → →
【００２４】ここで、保護膜を構成する材料として、Ｓ
ｉＯ2、ＳｉＮX、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5及びＺｒ
Ｏ2、ＺｎＯ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、
ＭｇＯを挙げることができる。
【００２５】本発明の窒化物系半導体レーザ素子あるい
はその製造方法において、絶縁層は、第２クラッド層の
上層が設けられていない第２クラッド層の下層の部分の
上に、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれの少な
くとも一部分を被覆するように形成されていればよく、
具体的には、（１）絶縁層が、第２クラッド層の上層の
両側面のそれぞれの下部を被覆する形態、及び、（２）
絶縁層が、少なくとも第２クラッド層の上層の両側面の
それぞれを被覆している形態、を挙げることができる。
ここで、（２）絶縁層が、少なくとも第２クラッド層の
上層の両側面のそれぞれを被覆している形態をより具体
的に説明すれば、（２−１）絶縁層が、第２クラッド層
の上層の両側面のそれぞれを被覆している形態、（２−
２）絶縁層が、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞ
れを被覆し、且つ、第２コンタクト層の両側面のそれぞ
れの下部を被覆している形態、並びに、（２−３）絶縁
層が、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれを被覆
し、且つ、第２コンタクト層の両側面のそれぞれを被覆
している形態、を挙げることができる。ここで、第２ク
ラッド層の上層の両側面近傍以外の、第２クラッド層の
上層が設けられていない第２クラッド層の下層の部分の
上に形成された絶縁層の厚さは、概ね均一の厚さである
ことが望ましい。
【００２６】本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造
方法においては、これらの各種の形態に対応して、前記
工程（ｃ）において絶縁層を形成すればよい。即ち、例
えば、絶縁層が少なくとも第２クラッド層の上層の両側
面のそれぞれを被覆している形態の場合、前記工程
（ｃ）において、第２クラッド層の上層が形成されてい
ない第２クラッド層の下層の部分の上に、少なくとも第
２クラッド層の上層の両側面のそれぞれを被覆する絶縁
層を形成すればよい。
【００２７】本発明の窒化物系半導体レーザ素子あるい
はその製造方法において、絶縁層が第２クラッド層の上
層の両側面のそれぞれの下部を被覆する形態にあって
は、金属層が第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれ
の上部と接し、第２クラッド層の上層に電流が注入され
るものの、何ら問題は生じない。但し、このような形態
にあっては、第２クラッド層の上層が設けられていない
第２クラッド層の下層の部分の上に形成された絶縁層の
厚さが薄いため、活性層において発光した光にロスが生
じたり、活性層と金属層との間で絶縁破壊が生じる虞が
ある。従って、絶縁層が、少なくとも第２クラッド層の
上層の両側面のそれぞれを被覆している形態を採用する
ことが好ましい。また、このような形態を採用すること
によって、第２クラッド層の上層を厚く、且つ、第２ク
ラッド層の上層が設けられていない第２クラッド層の下
層の部分の厚さを薄くしても、活性層と金属層との間で
絶縁破壊が生じることを確実に防止することができ、し
かも、横方向の実効屈折率差Δｎを十分に大きくするこ
とができ、横モードの安定性を一層高めることができ
る。
【００２８】本発明の半導体レーザ素子の製造方法にあ
っては、前記工程（ｃ）において、全面に絶縁層を形成
した後、第２電極の上方が薄く、且つ、第２クラッド層
の上層が設けられていない第２クラッド層の下層の部分
の上方が厚くなるように、絶縁層上にフォトレジスト膜
を形成し、次いで、フォトレジスト膜、及び、少なくと
も第２電極の上の絶縁層をエッチングして、少なくとも
第２電極の頂面（金属層とのコンタクト面）を露出させ
ることが好ましい。即ち、第２電極と第２クラッド層の
下層の段差を利用し、且つ、第２電極をエッチング停止
層として機能させることにより、少なくとも第２電極の
頂面（金属層とのコンタクト面）を露出させることが好
ましい。これによって、リッジ構造を有する第２クラッ
ド層の上層の両側面に厚い絶縁層を形成することが可能
となる。
【００２９】上記の好ましい各種形態を含む本発明の窒
化物系半導体レーザ素子あるいはその製造方法において
は、メサ構造の頂面に相当する第２クラッド層の下層の
部分の上に形成された絶縁層の部分の厚さ（より具体的
には、第２クラッド層の上層の両側面近傍以外の、第２
クラッド層の上層が設けられていない第２クラッド層の
下層の部分の上に形成された絶縁層の厚さ）ＴINSLは、
光閉じ込め効果を発揮できる実効屈折率を考慮すると、
５×１０-8ｍ乃至３×１０-7ｍ、好ましくは９×１０-8
ｍ乃至２×１０-7ｍであることが望ましい。
【００３０】あるいは又、上記の好ましい各種形態を含
む本発明の窒化物系半導体レーザ素子あるいはその製造
方法においては、第２クラッド層の総厚をＴTOTAL、第
２クラッド層の上層の厚さをＴUPPERとしたとき、０．
４ＴTOTAL≦ＴUPPER≦０．９ＴTOTAL、好ましくは０．
５ＴTOTAL≦ＴUPPER≦０．８ＴTOTALを満足することが
望ましい。より具体的には、ＴTOTALを５×１０-7ｍ乃
至１×１０-6ｍ、好ましくは、６×１０-7ｍ乃至８×１
０-7ｍとし、ＴUPPERを２×１０-7ｍ乃至９×１０
-7ｍ、好ましくは、３×１０-7ｍ乃至６．４×１０-7ｍ
とすることが望ましい。そして、この場合、メサ構造の
頂面に相当する第２クラッド層の下層の部分の上に形成
された絶縁層の部分の厚さ（より具体的には、第２クラ
ッド層の上層の両側面近傍以外の、第２クラッド層の上
層が設けられていない第２クラッド層の下層の部分の上
に形成された絶縁層の厚さ）をＴINSLとしたとき、０．
０５ＴUP PER≦ＴINSL、好ましくは０．１ＴUPPER≦Ｔ
INSLを満足することが望ましい。
【００３１】上記の好ましい各種形態を含む本発明の窒
化物系半導体レーザ素子あるいはその製造方法におい
て、絶縁層は、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、
Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2から成る群から選択された少なく
とも１種類の材料から成ることが望ましい。絶縁層は、
これらの材料から成る単層構成とすることもできるし、
多層構成とすることもできる。尚、絶縁層の形成時に第
２クラッド層の下層の露出した部分に損傷が発生するこ
とを防止するために、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、Ａｌ2Ｏ3又は
ＺｒＯ2から成る絶縁層を真空蒸着法によって形成し、
あるいは又、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5又はＺｒＯ2
から成る絶縁層をスパッタリング法によって形成するこ
とが望ましいが、これらの方法に限定するものではな
い。場合によっては、絶縁層の上に（即ち、絶縁層と金
属層との間にシリコン層（具体的には、例えばアモルフ
ァスシリコン層）を、例えば真空蒸着法やその他の方法
に基づき形成してもよい。シリコン層は光吸収層として
機能し、シリコン層を設けることによって、１次モード
の光に対する吸収が大きくなり、横モードを安定させる
ことができる。
【００３２】絶縁層をＳｉＯ2から構成する場合、Ｓｉ
Ｏ2から成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至
３×１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至２×１０-7
ｍとすることが望ましい。ＳｉＯ2から成る絶縁層の上
にシリコン層を形成する場合、ＳｉＯ2から成る絶縁層
の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至８×１０-8ｍ、シリコ
ン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、ＳｉＯ2
から成る絶縁層の厚さＴI NSLを４×１０-8ｍ乃至８×１
０-8ｍ、シリコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一層好
ましくは、ＳｉＯ2から成る絶縁層の厚さＴINSLを４×
１０-8ｍ乃至８×１０-8ｍ、シリコン層の厚さを２×１
０-8ｍ以上とすることが望ましい。
【００３３】絶縁層をＳｉＮXから構成する場合、Ｓｉ
ＮXから成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至
３×１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至２×１０-7
ｍとすることが望ましい。ＳｉＮXから成る絶縁層の上
にシリコン層を形成する場合、ＳｉＮXから成る絶縁層
の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、シリコ
ン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、ＳｉＮX
から成る絶縁層の厚さＴI NSLを５×１０-8ｍ乃至８×１
０-8ｍ、シリコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一層好
ましくは、ＳｉＮXから成る絶縁層の厚さＴINSLを５×
１０-8ｍ乃至８×１０-8ｍ、シリコン層の厚さを２×１
０-8ｍ以上とすることが望ましい。
【００３４】絶縁層をＡｌＮから構成する場合、ＡｌＮ
から成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至３×
１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍと
することが望ましい。ＡｌＮから成る絶縁層の上にシリ
コン層を形成する場合、ＡｌＮから成る絶縁層の厚さＴ
INSLを２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、シリコン層の厚
さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、ＡｌＮから成る絶
縁層の厚さＴINSLを５×１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍ、シ
リコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一層好ましくは、
ＡｌＮから成る絶縁層の厚さＴINSLを５×１０-8ｍ乃至
１×１０-7ｍ、シリコン層の厚さを２×１０-8ｍ以上と
することが望ましい。
【００３５】絶縁層をＡｌ2Ｏ3から構成する場合、Ａｌ
2Ｏ3から成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至
３×１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至２×１０-7
ｍとすることが望ましい。Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層の上
にシリコン層を形成する場合、Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層
の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至１．０×１０-7ｍ、シ
リコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、Ａｌ
2Ｏ3から成る絶縁層の厚さＴINSLを４×１０-8ｍ乃至１
×１０-7ｍ、シリコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一
層好ましくは、Ａｌ2Ｏ3から成る絶縁層の厚さＴINSLを
４×１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍ、シリコン層の厚さを２
×１０-8ｍ以上とすることが望ましい。
【００３６】絶縁層をＴａ2Ｏ5から構成する場合、Ｔａ
2Ｏ5から成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至
５×１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至４×１０-7
ｍとすることが望ましい。Ｔａ2Ｏ5から成る絶縁層の上
にシリコン層を形成する場合、Ｔａ2Ｏ5から成る絶縁層
の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、シリコ
ン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、Ｔａ2Ｏ5
から成る絶縁層の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至１×１
０-7ｍ、シリコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一層好
ましくは、Ｔａ2Ｏ5から成る絶縁層の厚さＴINSLを２×
１０-8ｍ乃至１×１０-7ｍ、シリコン層の厚さを２×１
０-8ｍ以上とすることが望ましい。
【００３７】絶縁層をＺｒＯ2から構成する場合、Ｚｒ
Ｏ2から成る絶縁層の厚さＴINSLを、２×１０-8ｍ乃至
３×１０-7ｍ、好ましくは２×１０-8ｍ乃至２×１０-7
ｍとすることが望ましい。ＺｒＯ2から成る絶縁層の上
にシリコン層を形成する場合、ＺｒＯ2から成る絶縁層
の厚さＴINSLを２×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍ、シリコ
ン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、好ましくは、ＺｒＯ2
から成る絶縁層の厚さＴI NSLを３×１０-8ｍ乃至１．１
×１０-7ｍ、シリコン層の厚さを５×１０-9ｍ以上、一
層好ましくは、ＺｒＯ2から成る絶縁層の厚さＴINSLを
６×１０-8ｍ乃至１．１×１０-7ｍ、シリコン層の厚さ
を２×１０-8ｍ以上とすることが望ましい。
【００３８】あるいは又、絶縁層を構成する材料とし
て、ＺｎＯ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、
ＭｇＯ、ＴｈＯ2、及び、Ｂｉ2Ｏ3から成る群から選択
された少なくとも１種類の材料とすることもできる。絶
縁層は、これらの材料から成る単層構成とすることもで
きるし、多層構成とすることもできる。更には、前述し
た材料との多層構成とすることもできる。尚、絶縁層の
代わりに、電流狭窄層として機能する、例えば、第１導
電型のＡｌXＧａ1-XＮ（但し、Ｘ≧０．０２）層を形成
してもよい。この場合、第２クラッド層は第２導電型を
有する。即ち、第２クラッド層の導電型がｐ型の場合、
ｎ型ＡｌXＧａ1-XＮ（但し、Ｘ≧０．０２）層を形成す
ればよい。
【００３９】上記の各種の好ましい各種形態を含む本発
明の窒化物系半導体レーザ素子あるいはその製造方法に
おいて、第２コンタクト層に対するオーミック接合電極
としての第２電極は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐ
ｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）から成る群から
選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又
は多層構成を有しており、金属層は、白金（Ｐｔ）、チ
タン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）から成る群から選択
された少なくとも１種類の金属で例示される金属を含
む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。第
２電極の膜厚は、１×１０-8ｍ乃至１×１０-6ｍとする
ことが好ましい。一方、金属層の膜厚は、５×１０-8ｍ
乃至５×１０-7ｍとすることが好ましい。金属層を用い
ることで、金属層をエッチング用マスクとして窒化物系
化合物半導体層をエッチングしたとき、窒化物系化合物
半導体層に対する高いエッチング選択性を得ることがで
きる。しかも、金属層は光吸収層として機能し、金属層
を形成することによって、高次モードに対する光吸収を
高くすることができ、横モードの安定化が可能となる。
【００４０】具体的には、第２電極を、例えば厚さ０．
０５μｍのＰｄ（パラジウム）から成る単層構成とすれ
ば、第２電極の第２コンタクト層に対する密着性の向上
を特に図ることができるし、第２コンタクト層内部の窒
素原子を吸引して第２電極直下の第２コンタクト層にお
ける窒素空孔を無くし、更には、水素貯蔵合金を形成す
るが故に、例えばｐ型不純物を含む第２コンタクト層か
ら水素を奪い、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）を活性化
させて高キャリア濃度のｐ型の第２コンタクト層を得る
ことができる。また、第２電極を、例えば厚さ０．１μ
ｍのＰｔ（白金）から成る単層構成とすれば、第２電極
を外部の電極あるいは回路と電気的に接続するためにハ
ンダを使用する場合、ハンダ中の錫（Ｓｎ）原子が第２
コンタクト層に拡散することを特に防止することができ
る。あるいは又、第２電極を、Ｎｉ（ニッケル）あるい
は金（Ａｕ）を含む合金から成る単層構成とすることも
できる。更には、第２電極を、Ｐｄ／Ｐｔの多層構成、
Ｐｄ／Ｎｉの多層構成、Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｐｔ／
Ｐｄの多層構成、Ｐｔ／Ｎｉの多層構成、Ｐｔ／Ａｕの
多層構成、Ｎｉ／Ｐｄの多層構成、Ｎｉ／Ｐｔの多層構
成、Ｎｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とする
こともできる。尚、多層構成において、「／」の前の材
料が下側の層を構成し、「／」の後ろの材料が上側の層
を構成する。以下の説明においても同様である。
【００４１】一方、金属層を、例えば厚さ０．１μｍの
Ｐｔ（白金）から成る単層構成とすれば、第２電極を外
部の電極あるいは回路と電気的に接続するためにハンダ
を使用する場合、ハンダ中の錫（Ｓｎ）原子が第２コン
タクト層に拡散することを特に防止することができる。
また、金属層を、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ（チタン）
や厚さ０．１μｍのＮｉ（ニッケル）から成る単層構成
とすれば、金属層の絶縁層に対する密着性の向上を特に
図ることができる。更には、金属層を、Ｔｉ／Ｐｔの多
層構成、Ｔｉ／Ｒｕの多層構成、Ｔｉ／Ｒｈの多層構
成、Ｔｉ／Ｏｓの多層構成、Ｔｉ／Ｉｒの多層構成、Ｔ
ｉ／Ａｇの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉの多層構成、Ｔｉ／Ｐ
ｔの多層構成、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉの多層構成、Ｎｉ／Ｐ
ｔの多層構成、Ｎｉ／Ｒｕの多層構成、Ｎｉ／Ｒｈの多
層構成、Ｎｉ／Ｏｓの多層構成、Ｎｉ／Ｉｒの多層構
成、Ｎｉ／Ａｇの多層構成に例示される多層構成とする
こともできる。
【００４２】第１コンタクト層に対するオーミック接合
電極としての第１電極は、金（Ａｕ）、Ａｌ（アルミニ
ウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ
（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉ
ｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属
を含む、単層構成又は多層構成を有することが望まし
く、例えば、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを例示する
ことができる。また、第１電極をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多
層構成とする場合の各層の膜厚として、Ｔｉ層５〜１０
ｎｍ、Ｐｔ層１×１０-7ｍ、Ａｕ層２×１０-7ｍ〜３×
１０-7ｍを例示することができる。
【００４３】金属層上に形成された第２パッド電極は、
Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）から成る群
から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構
成又は多層構成を有することが望ましい。第２パッド電
極を、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ（チタン）から成る単
層構成とすれば、第２パッド電極の金属層に対する密着
性の向上を特に図ることができる。また、第２パッド電
極を、例えば厚さ０．１μｍのＰｔ（白金）から成る単
層構成とすれば、第２電極を外部の電極あるいは回路と
電気的に接続するためにハンダを使用する場合、ハンダ
中の錫（Ｓｎ）原子が第２コンタクト層に拡散すること
を特に防止することができる。更には、金属層を、例え
ば厚さ０．３μｍのＡｕ（金）から成る単層構成とすれ
ば、第２電極を外部の電極あるいは回路と電気的に接続
するためにハンダを使用する場合、ハンダ中の錫（Ｓ
ｎ）原子と合金を生成させることができる。第２パッド
電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多
層構成に例示される多層構成とすることもできる。
【００４４】以上に説明した第２電極、金属層及び第２
パッド電極を構成する材料の好ましい組合せとして、第
２電極を、 Ｐｄの単層構成 Ｐｔの単層構成 Ｎｉの単層構成 Ｐｄ／Ｐｔの多層構成 Ｐｄ／Ｎｉの多層構成 Ｐｄ／Ａｕの多層構成 の６ケースのいずれかとし、金属層を、 Ｔｉ／Ｐｔの多層構成 Ｔｉ／Ｒｕの多層構成 Ｔｉ／Ｒｕ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ｒｈの多層構成 Ｔｉ／Ｒｈ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ｏｓの多層構成 Ｔｉ／Ｏｓ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ｉｒの多層構成 Ｔｉ／Ｉｒ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ａｇの多層構成 Ｔｉ／Ａｇ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ｎｉの多層構成 Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ｐｔの多層構成 Ｎｉ／Ｐｔ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ｒｕの多層構成 Ｎｉ／Ｒｕ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ｒｈの多層構成 Ｎｉ／Ｒｈ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ｏｓの多層構成 Ｎｉ／Ｏｓ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ｉｒの多層構成 Ｎｉ／Ｉｒ／Ｎｉの多層構成 Ｎｉ／Ａｇの多層構成 Ｎｉ／Ａｇ／Ｎｉの多層構成 の２５ケースのいずれかとし、第２パッド電極を、 Ａｕの単層構成 Ｔｉ／Ａｕの多層構成 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成 の３ケースのいずれか（即ち、組合せのケース数とし
て、６×２５×３＝４５０ケースであり、第２電極：金
属層：第２パッド電極を構成する材料の組合せとしてこ
れら４５０ケースのいずれか１つ）とすればよいが、中
でも、（第２電極：金属層：第２パッド電極）を構成す
る材料の組合せとして、（Ｐｄ：Ｐｔ：Ａｕ）の組合
せ、（Ｐｄ／Ｐｔ：Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ：Ｔｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ）の組合せとすることが一層好ましい。
【００４５】本発明の窒化物系半導体レーザ素子あるい
はその製造方法において、リッジ構造の幅を１．０μｍ
以上２．０μｍ以下とすることが、窒化物系半導体レー
ザ素子の消費電力の低下といった観点から望ましい。
【００４６】第１電極上に形成された第１パッド電極
は、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）から成
る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単
層構成又は多層構成を有することが望ましい。
【００４７】本発明において、窒化物系化合物半導体と
して、Ｖ族として窒素元素を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌ
ＩｎＧａＮ混晶、ＢＡｌＩｎＧａＮ混晶、ＩｎＧａＮ混
晶、ＩｎＮ、ＡｌＮを挙げることができる。そして、窒
化物系化合物半導体層を、例えば、有機金属化学的気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイド
ライド気相成長法等によって堆積、形成することができ
る。本発明の窒化物系半導体レーザ素子、あるいは、本
発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法によって得
られる窒化物系半導体レーザ素子においては、窒化物系
化合物半導体層の積層構造をレーザ構造として有する限
り、窒化物系化合物半導体の種類、組成に特に制約は無
いし、窒化物系化合物半導体層の構造、構成にも特に制
約は無い。
【００４８】基板として、ｃ面を主面として有するサフ
ァイヤ基板、あるいは、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板を挙げ
ることができる。
【００４９】本発明における第２コンタクト層、第２ク
ラッド層は、ｐ型不純物を含み、第１電極、第１コンタ
クト層、第１クラッド層は、ｎ型不純物を含んでいる。
あるいは又、本発明における第２コンタクト層、第２ク
ラッド層は、ｎ型不純物を含み、第１電極、第１コンタ
クト層、第１クラッド層は、ｐ型不純物を含んでいる。
ｐ型不純物としてＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂ
ａ、Ｏを挙げることができる。一方、ｎ型不純物として
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｉを挙げることができ
る。
【００５０】リッジ構造の平面形状として、ストライプ
形状、テーパー形状、フレア形状を挙げることができ
る。
【００５１】本発明の窒化物系半導体レーザ素子におい
ては、リッジ構造を形成する第２クラッド層の上層が絶
縁層で挟まれた、云わば、浅い埋め込み構造となってい
るので、即ち、第２クラッド層の上層を厚く、且つ、第
２クラッド層の下層を薄くすることができるが故に、し
かも、絶縁層が形成されているが故に、電流狭窄効果が
大きく、光出力−注入電流特性が良好であるし、横方向
の実効屈折率差Δｎが十分に大きく、横モードの制御性
が高くなり、横モードの安定性が高い。第２クラッド層
の上層を厚く、且つ、第２クラッド層の下層を薄くして
も、十分なる厚さの絶縁層を形成し得るので、第２パッ
ド電極から、絶縁層及び第２クラッド層の下層を介して
リーク電流が流れる虞が無い。
【００５２】本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造
方法においては、第２コンタクト層を堆積させた次の工
程で、第２コンタクト層上に第２電極を形成するが故
に、第２コンタクト層の頂面（第２電極とのコンタクト
面）の汚れ発生が抑制され、動作電圧が所望の値や設計
値から外れることを防止できる。また、絶縁層の形成前
に第２コンタクト層上に第２電極を形成しているので、
いずれの方法によって絶縁層を形成しても、第２コンタ
クト層の頂面（第２電極とのコンタクト面）に対する損
傷は発生しない。更には、第２電極をエッチング用マス
クとして、セルフ・アライン方式にて、第２コンタクト
層をエッチングし、更に、第２クラッド層を厚さ方向に
一部分エッチングして、リッジ構造を形成するが故に、
第２コンタクト層の頂面（第２電極とのコンタクト面）
と実質的に同じ形状、寸法で第２コンタクト層上に第２
電極を設けることができるし、従来の技術のように、第
２電極と第２コンタクト層との位置ずれが生じない。し
かも、第２電極をリッジ構造形成の際のエッチング用マ
スクとしているので、リッジ構造形成のためのエッチン
グ用マスクの形成及び除去工程が不要であるし、金属層
をメサ構造形成の際のエッチング用マスクとしているの
で、メサ構造形成のためのエッチング用マスクの形成及
び除去工程も不要であり、窒化物系半導体レーザ素子の
製造プロセス工程数が従来の製造方法に比べて少なく、
生産性の向上を図ることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
【００５４】（実施の形態１）実施の形態１のインデッ
クス・ガイド型の窒化物系半導体レーザ素子（以下、半
導体レーザ素子１０と呼ぶ）の模式的な断面図を図１に
示し、半導体レーザ素子１０の構成要素の一部分を拡大
した模式的な断面図を図２に示す。尚、実施の形態１の
半導体レーザ素子１０の構成要素を示す参照番号の内、
図１０と同じものには同じ参照番号を付している。
【００５５】実施の形態１の半導体レーザ素子１０は、
図１に示すように、（Ａ）例えばｃ面を主面として有す
るサファイヤ基板から成る基板１２上に形成されたｎ型
ＧａＮから成る第１コンタクト層１４、（Ｂ）第１コン
タクト層１４上に形成された第１電極３２、（Ｃ）第１
コンタクト層１４上に形成されたｎ型ＡｌＧａＮから成
る第１クラッド層１６、（Ｄ）第１クラッド層１６上に
形成されたＧａＮ／ＩｎＧａＮの多重量子井戸構造を有
する活性層２０、（Ｅ）活性層２０上に形成されたｐ型
ＡｌＧａＮから成る第２クラッド層２４、（Ｆ）第２ク
ラッド層２４上に形成されたｐ型ＧａＮから成る第２コ
ンタクト層２６、及び、（Ｇ）第２コンタクト層２６上
に形成された第２電極３０、から成る。
【００５６】尚、第１クラッド層１６と活性層２０との
間には、ｎ型ＩｎＧａＮから成る第１光ガイド層１８が
形成され、活性層２０と第２クラッド層２４との間に
は、活性層２０の劣化を防止するＡｌＧａＮから成る劣
化防止層２１、及び、ｐ型ＩｎＧａＮから成る第２光ガ
イド層２２が形成されているが、これらの各層は設けな
くともよい場合がある。
【００５７】また、ほぼｃ軸に沿って延びる貫通転位が
サファイヤ基板から成る基板１２の基板面から上方に発
生し得るので、基板１２上に低温成長のＧａＮから成る
バッファ層を形成し、次いで、バッファ層の上に、ＥＬ
Ｏ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法などの横方向に
エピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長に
よりＧａＮから成る下地層を成長させた後、第１コンタ
クト層１４を成長させることにより、貫通転位密度を低
減させることが好ましい。但し、これらの各層は設けな
くともよい場合がある。また、図面には、バッファ層及
び下地層の図示を省略した。
【００５８】更には、第２クラッド層２４は、下層（第
２クラッド層２４の下層２４Ａ）と上層（第２クラッド
層２４の上層２４Ｂ）から構成されている。
【００５９】第１クラッド層１６、第１光ガイド層１
８、活性層２０、劣化防止層２１、第２光ガイド層２
２、及び、第２クラッド層２４は、上述のとおり、窒化
物系化合物半導体層から構成されている。更には、第１
クラッド層１６、第１光ガイド層１８、活性層２０、劣
化防止層２１、第２光ガイド層２２、及び、第２クラッ
ド層の下層２４Ａは、メサ構造を有する。即ち、実施の
形態１にあっては、これらの各層は、実質的に同一幅Ｗ
1のストライプ形状を有する。一方、第２クラッド層の
上層２４Ｂ及び第２コンタクト層２６は、メサ構造の幅
Ｗ1よりも狭い幅のリッジ構造を有する。即ち、実施の
形態１にあっては、これらの各層は、実質的に同一幅Ｗ
2（但し、Ｗ1＞Ｗ2）のストライプ形状を有し、メサ構
造が延びる方向と同じ方向に延びている。第２クラッド
層の上層２４Ｂ及び第２コンタクト層２６の側面は、基
板１２に対して略垂直である。そして、第２コンタクト
層２６と第２電極３０の界面において、第２電極３０は
第２コンタクト層２６と実質的に同じ幅を有する。
【００６０】また、メサ構造の頂面に相当する第２クラ
ッド層２４の下層２４Ａの部分の上には、第２クラッド
層２４の上層２４Ｂの両側面のそれぞれの少なくとも一
部分（実施の形態１の半導体レーザ素子１０にあって
は、より具体的には、第２クラッド層の上層２４Ｂの両
側面のそれぞれ、及び、第２コンタクト層２６の両側面
のそれぞれの下部）を被覆した絶縁層４０が形成されて
いる。絶縁層４０はＳｉＯ2から成る。メサ構造の頂面
に相当する第２クラッド層２４の下層２４Ａの部分の上
に形成された絶縁層４０の部分の厚さ（より具体的に
は、第２クラッド層２４の上層２４Ｂの両側面近傍以外
の、第２クラッド層２４の上層２４Ｂが設けられていな
い第２クラッド層２４の下層２４Ａの部分の上に形成さ
れた絶縁層４０の厚さであり、以下においても同様であ
る）ＴINSL（図２参照）は０．２μｍである。絶縁層４
０は、第２クラッド層２４の上層２４Ｂを挟み込み、浅
い埋め込み構造を形成するように、即ち、第２クラッド
層の上層を厚く、且つ、第２クラッド層の下層を薄くす
ることができるように、メサ構造の頂面に相当する第２
クラッド層２４の下層２４Ａの部分の上に形成されてい
る。尚、第２クラッド層２４の総厚ＴTOTAL（図２参
照）は０．６５μｍであり、第２クラッド層２４の上層
２４Ｂの厚さＴUPPER（図２参照）は０．１５μｍであ
る。
【００６１】第２コンタクト層２６上には、第２コンタ
クト層２６に対するオーミック接合電極としての第２電
極３０が形成されており、第２電極３０は、第２コンタ
クト層２６の頂面と実質的に同じ形状、寸法のＰｄ／Ｐ
ｔ（Ｐｄが下層であり、Ｐｔが上層である）から成る多
層構成を有する。尚、図面においては、第２電極３０を
１層で表した。
【００６２】更には、絶縁層４０の頂面から第２電極３
０の頂面に亙り、メサ構造の幅（Ｗ 1）と実質的に同じ
幅を有する金属層４２が形成されている。金属層４２
は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ（膜厚がそれぞれ１０ｎｍ、０．
１μｍ、０．１μｍであり、Ｐｔが最下層、Ｎｉが最上
層）から成る多層構成を有し、第２電極３０と電気的に
接続されている。尚、図面においては、金属層４２を１
層で表す。
【００６３】更には、第１コンタクト層１４の表面、メ
サ構造の側面から金属層４２の頂面に亙り（より具体的
には、第１コンタクト層１４の表面、第１クラッド層１
６の側面、第１光ガイド層１８の側面、活性層２０の側
面、劣化防止層２１の側面、第２光ガイド層２２の側
面、第２クラッド層２４の下層２４Ａの側面、絶縁層４
０の側面、金属層４２の側面、及び、金属層４２の頂面
には）、ＳｉＯ2から成る保護膜２８が形成されてい
る。そして、第１コンタクト層１４の表面に形成された
保護膜２８の一部分には第１開口部２８Ｂが形成されて
おり、この第１開口部２８Ｂの底部に露出した第１コン
タクト層１４上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（Ｔｉが下層、Ａ
ｕが上層）といった多層構成を有する第１電極３２が、
第１コンタクト層１４に対するオーミック接合電極とし
て形成されている。ここで、第１電極３２を構成するＴ
ｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層のそれぞれの厚さとして、１０ｎ
ｍ、０．１μｍ、０．３μｍを例示することができる。
更には、第１電極３２上に、引出し用の電極として、Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕから成り、第１電極３２と電気的に接続
された第１パッド電極３６が形成されている。一方、第
２電極３０の上の金属層４２上の保護膜２８の部分には
第２開口部２８Ａが形成されており、露出した金属層４
２の部分には、引出し用の電極として、金属層４２と電
気的に接続された第２パッド電極３４（下からＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕの各層から成る多層構成を有する）が設けられ
ている。尚、図面においては、第１パッド電極３６、第
２パッド電極３４を１層で表した。
【００６４】以下、実施の形態１の半導体レーザ素子１
０の製造方法を、基板等の模式的な一部断面図である図
３の（Ａ）、（Ｂ）、図４の（Ａ）、（Ｂ）、図５の
（Ａ）、（Ｂ）、図６の（Ａ）、（Ｂ）、図７の
（Ａ）、（Ｂ）、及び、図８を参照して説明する。
【００６５】［工程−１００］先ず、基板１２上に、第
１コンタクト層１４、第１クラッド層１６、活性層２
０、第２クラッド層２４、及び、第２コンタクト層２６
を順次、堆積させる。具体的には、従来と同様にして、
図３の（Ａ）に示すように、ｃ面を主面として有するサ
ファイヤ基板から成る基板１２上に、ＭＯＣＶＤ法等に
よって、ｎ型ＧａＮから成る第１コンタクト層１４、ｎ
型ＡｌＧａＮから成る第１クラッド層１６、ｎ型ＩｎＧ
ａＮから成る第１光ガイド層１８、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ
の多重量子井戸構造を有する活性層２０、活性層２０の
劣化を防止するＡｌＧａＮから成る劣化防止層２１、ｐ
型ＩｎＧａＮから成る第２光ガイド層２２、ｐ型ＡｌＧ
ａＮから成る第２クラッド層２４、及び、ｐ型ＧａＮか
ら成る第２コンタクト層２６が、順次積層された積層構
造を形成（堆積）する。尚、基板１２上に、先ず、低温
成長のＧａＮから成るバッファ層（図示せず）を形成
し、バッファ層の上に横方向成長によりＧａＮから成る
下地層（図示せず）を成長させた後、第１コンタクト層
１４を成長させてもよい。
【００６６】バッファ層及び活性層２０以外の各種の窒
化物系化合物半導体層の成膜温度を約１０００゜Ｃと
し、活性層２０の成膜温度を、Ｉｎの分解を抑えるため
に、７００〜８００゜Ｃとし、バッファ層の成膜温度を
約５６０゜Ｃとすればよい。また、ＭＯＣＶＤ法におけ
る各窒化物系化合物半導体層の形成においては、Ｇａ源
としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスを用い、Ｎ源
としてアンモニアガスを用いればよい。更には、ｎ型窒
化物系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型
不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型
窒化物系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ
型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよ
い。また、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよいし、Ｓｉ源とし
てモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用い、Ｍｇ源とし
て、シクロペンタジエニルマグネシウムガスを用いれば
よい。
【００６７】［工程−１１０］次いで、形成すべき第２
コンタクト層２６と実質的に同じ幅を有する（即ち、実
施の形態１においては、実質的に幅Ｗ2のストライプ形
状を有する）第２電極３０を第２コンタクト層２６上に
形成する。
【００６８】具体的には、第２コンタクト層２６上に、
膜厚０．２μｍのＳｉＯ2から成るマスク層６０を形成
する。次いで、マスク層６０上にフォトレジスト層６２
を成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、幅が概ね
Ｗ2のストライプ状の開口を有するフォトレジスト層６
２を形成する。続いて、このフォトレジスト層６２をエ
ッチング用マスクとして、フッ酸系エッチング液による
ウエットエッチング法によりマスク層６０をエッチング
する。こうして、第２コンタクト層２６の頂面が露出し
た開口６４を得ることができる（図３の（Ｂ）参照）。
その後、フォトレジスト層６２上及び開口６４の底部に
位置する第２コンタクト層２６上に、膜厚５０ｎｍのＰ
ｄ膜、及び、膜厚０．１μｍのＰｔ膜から成る多層金属
膜３０Ａを真空蒸着法にて、順次、形成する。尚、図面
においては、多層金属膜３０Ａを１層で表した。続い
て、アッシング法によりフォトレジスト層６２を除去
し、更に、フッ酸によるウエットエッチング法によって
マスク層６０を除去する。これによって、フォトレジス
ト層６２上の多層金属膜３０Ａが除去され、開口６４の
底部に位置した第２コンタクト層２６の部分の上にのみ
多層金属膜３０Ａが残される（図４の（Ａ）参照）。概
ね幅Ｗ2のストライプ形状を有する多層金属膜３０Ａ
が、第２電極３０に相当する。第２電極３０が形成され
た領域以外の領域の第２コンタクト層２６は、頂面が露
出された状態となる。第２コンタクト層２６を堆積させ
た後の工程で、直ちに第２電極３０を形成するので、第
２電極３０とのコンタクト面である第２コンタクト層２
６の頂面が汚染されることを、効果的に防止することが
できる。
【００６９】［工程−１２０］次に、第２電極３０をエ
ッチング用マスクとして、第２コンタクト層２６をエッ
チングし、更に、第２クラッド層２４を厚さ方向に一部
分エッチングして、実質的に幅Ｗ2のストライプ形状を
有する第２コンタクト層２６及び第２クラッド層２４の
上層２４Ｂを形成し、併せて、第２クラッド層２４の上
層２４Ｂの両側に頂面が露出した部分を有する第２クラ
ッド層２４の下層２４Ａを形成する。
【００７０】具体的には、第２電極３０をマスクとし、
塩素系のエッチングガスを使ったドライエッチング法に
より第２コンタクト層２６及び第２クラッド層２４の上
層の部分をエッチングして、第２コンタクト層２６及び
第２クラッド層２４の上層２４Ｂから成るストライプ状
のリッジ構造５０を形成する（図４の（Ｂ）参照）。第
２電極３０、第２コンタクト層２６及び第２クラッド層
２４の上層２４Ｂは、実質的に幅Ｗ2のストライプ形状
を有する。第２電極３０をエッチング用マスクとして、
セルフ・アライン方式にてリッジ構造を形成するが故
に、第２コンタクト層２６の頂面（第２電極３０とのコ
ンタクト面）と実質的に同じ形状、寸法で第２コンタク
ト層２６上に第２電極３０を設けることができるし、第
２電極３０と第２コンタクト層２６との位置ずれが生じ
ない。しかも、第２電極３０をエッチング用マスクとし
てエッチングしてリッジ構造を形成するので、即ち、セ
ルフ・アライン方式にてリッジ構造を形成することがで
きるので、従来の技術と異なり、リッジ構造の形成に必
要なエッチング用マスクの形成及び除去工程を省略する
ことができる。
【００７１】［工程−１３０］次に、第２クラッド層２
４の上層２４Ｂが形成されていない第２クラッド層２４
の下層２４Ａの部分の上に、第２クラッド層の上層の両
側面のそれぞれの少なくとも一部分（実施の形態１にあ
っては、より具体的には、第２クラッド層の上層２４Ｂ
の両側面のそれぞれ、及び、第２コンタクト層２６の両
側面のそれぞれの下部）を被覆する絶縁層４０を形成す
る。絶縁層４０の形成前に第２コンタクト層２６上に第
２電極３０を形成しているので、絶縁層４０の形成によ
って第２コンタクト層と第２電極とのコンタクト面に損
傷は発生しない。
【００７２】具体的には、先ず、全面に０．２μｍのＳ
ｉＯ2から成る絶縁層４０を形成する。続いて、第２電
極３０の上方が薄く、且つ、第２クラッド層２４の上層
２４Ｂが設けられていない第２クラッド層２４の下層２
４Ａの上方が厚くなるように、絶縁層４０上にフォトレ
ジスト膜６６を形成（塗布）する（図５の（Ａ）参
照）。第２電極３０の上方、及び、第２クラッド層２４
の上層２４Ｂが設けられていない第２クラッド層２４の
下層２４Ａの上方のフォトレジスト膜６６の頂面の高さ
はほぼ同じ高さである。次いで、第２電極３０をエッチ
ング停止層として、フォトレジスト膜６６、及び、少な
くとも第２電極３０の上の絶縁層４０をエッチングして
（より具体的には、フォトレジスト膜６６及び絶縁層４
０をエッチバックして）、少なくとも第２電極３０の頂
面（実施の形態１においては、より具体的には、第２電
極３０の頂面及び両側面、並びに、第２コンタクト層２
６の両側面のそれぞれの上部）を露出させる（図５の
（Ｂ）参照）。つまり、リッジ構造５０の段差を利用
し、第２電極３０をエッチング停止層として、第２電極
３０の頂面を露出させる。絶縁層４０は、第２クラッド
層の上層２４Ｂの両側面のそれぞれを被覆し、且つ、第
２コンタクト層２６の両側面のそれぞれの下部を被覆し
た状態で残される。
【００７３】［工程−１４０］その後、絶縁層４０の頂
面から第２電極の頂面に亙り、形成すべきメサ構造の幅
（Ｗ1）と実質的に同じ幅を有する金属層４２を形成す
る。具体的には、実質的に幅Ｗ1（＞Ｗ2）のストライプ
形状を有する金属層４２を形成する。
【００７４】即ち、フォトレジスト膜６８を全面に形成
（塗布）し、実質的に幅Ｗ1のストライプ形状を有する
開口７０をフォトレジスト膜６８に形成する。開口７０
の底部には、第２電極３０、及び、絶縁層４０の一部分
が露出した状態となる。続いて、スパッタリング法によ
って、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉから成る多層構成を有する金属
層４２を全面に形成する（図６の（Ａ）参照）。即ち、
厚さ１０ｎｍのＴｉ膜、厚さ０．１μｍのＰｔ膜、厚さ
０．１μｍのＮｉ膜を、順次、スパッタリング法によっ
て堆積させる。尚、図においては、金属層４２を１層で
表す。次いで、フォトレジスト膜６８をアッシング法に
より除去して、フォトレジスト膜６８上の金属層４２の
部分を除去し、開口７０の底部に位置した第２電極３０
及び絶縁層４０の部分の上に金属層４２を残す（図６の
（Ｂ）参照）。
【００７５】［工程−１５０］次に、金属層４２をエッ
チング用マスクとして、絶縁層４０、第２クラッド層２
４の下層２４Ａ、第２光ガイド層２２、劣化防止層２
１、活性層２０、第１光ガイド層１８、第１クラッド層
１６、及び、第１コンタクト層１４の一部分をエッチン
グする。こうして、図７の（Ａ）に示すようなメサ構造
５２を得ることができる。金属層４２をメサ構造形成の
際のエッチング用マスクとしているので、メサ構造形成
のためのエッチング用マスクの形成及び除去工程は不要
である。
【００７６】［工程−１６０］次いで、全面に、具体的
には、第１コンタクト層１４の表面、メサ構造の側面か
ら金属層４２の頂面に亙り（より具体的には、第１コン
タクト層１４の表面、第１クラッド層１６の側面、第１
光ガイド層１８の側面、活性層２０の側面、劣化防止層
２１の側面、第２光ガイド層２２の側面、第２クラッド
層２４の下層２４Ａの側面、絶縁層４０の側面、金属層
４２の側面、及び、金属層４２の頂面の上に）、膜厚
０．３μｍのＳｉＯ2から成る保護膜２８を形成する。
その後、第１コンタクト層１４の表面に形成された保護
膜２８の一部分に第１開口部２８Ｂを形成し、露出した
第１コンタクト層１４上に第１電極３２を形成する（図
７の（Ｂ）参照）。更に、第２電極３０の上の金属層４
２上の保護膜２８の部分に（より具体的には、絶縁層４
０上の金属層４２の一部分の上から第２電極３０上の金
属層４２の部分に亙る保護膜２８の部分に）、第２開口
部２８Ａを形成する。そして、露出した金属層４２の部
分に第２パッド電極３４を形成する（図８参照）。第２
パッド電極３４は、下から、厚さ１０ｎｍのＴｉ層／厚
さ０．１μｍのＰｔ層／厚さ０．３μｍのＡｕ層の各層
から成る多層構成を有する。次いで、第１電極３２の上
に第１パッド電極３６を形成する。第１パッド電極３６
は、厚さ１０ｎｍのＴｉ層／厚さ０．１μｍのＰｔ層／
厚さ０．３μｍのＡｕ層から成る。こうして、図１に示
した半導体レーザ素子１０を作製することができる。そ
の後、劈開処理、ペレット化、ダイ・ボンディングやワ
イヤ・ボンディング、キャップ・シール処理を行うこと
で、半導体レーザ素子１０を完成させる。
【００７７】以上、本発明を、実施の形態に基づき説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。実施の形態で説明した基板、窒化物系化合物半導
体層の種類、組成、膜厚、構成、構造等は例示であり、
適宜変更することができる。また、実施の形態において
説明した条件や各種数値、使用した材料等は例示であ
り、適宜変更することができる。窒化物系化合物半導体
から成る各層の堆積（成膜）方法は、ＭＯＣＶＤ法に限
定されず、ＭＢＥ法、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄
与するハイドライド気相成長法等によって行うこともで
きる。また、基板としてサファイヤ基板以外にも、Ｇａ
Ｎ基板、ＳｉＣ基板を用いることができる。
【００７８】実施の形態１の半導体レーザ素子の変形例
の模式的な断面図を図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
尚、図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示す半導体レーザ素子１
０Ａ，１０Ｂの構成要素を示す参照番号の内、図１と同
じものには同じ参照番号を付している。図９の（Ａ）に
示す半導体レーザ素子１０Ａにおいては、絶縁層４０の
上に（即ち、絶縁層４０と金属層４２との間にシリコン
層（具体的には、例えばアモルファスシリコン層４４）
が、例えば真空蒸着法やその他の方法に基づき形成され
ている。アモルファスシリコン層４４は光吸収層として
機能し、アモルファスシリコン層４４を設けることによ
って、横方向の実効屈折率差Δｎを大きくすることが可
能となる。図９の（Ｂ）に示す半導体レーザ素子１０Ｂ
においては、リッジ構造の側面が傾斜している。尚、こ
の場合、リッジ構造の幅（Ｗ2）とは、リッジ構造の幅
の最も広い幅に該当する。即ち、第２クラッド層２４の
上層２４Ｂと下層２４Ａの界面における上層２４Ｂの幅
に該当する。
【００７９】
【発明の効果】本発明の窒化物系半導体レーザ素子にお
いては、第２クラッド層の上層を挟むようにして、メサ
構造の頂面を構成する第２クラッド層の下層上に絶縁層
が形成されているので、即ち、浅い埋め込み構造となっ
ているので、電流狭窄効果が大きく、窒化物系半導体レ
ーザ素子は優れた光出力−注入電流特性を有する。更に
は、横方向の実効屈折率差Δｎ［図１の線Ａ−Ａに沿っ
た実効屈折率ｎEFF1と、線Ｂ−Ｂに沿った実効屈折率ｎ
EFF2の差（Δｎ＝ｎEFF1−ｎEFF2）］を大きくすること
ができる結果、横モードの制御性が高くなり、優れた横
モード安定性を達成することができる。また、第２コン
タクト層に対する位置ずれの無い第２電極を備えている
ので、動作電圧が上昇することもない。
【００８０】本発明の窒化物系半導体レーザ素子の製造
方法によれば、第２コンタクト層を形成した後、直ちに
第２電極を第２コンタクト層上に形成するので、従来の
製造方法のように、第２コンタクト層の頂面（第２電極
とのコンタクト面）が汚染して電気抵抗が大きくなり、
その結果、動作電圧が上昇するといった問題の発生を確
実に回避することができる。また、第２電極をエッチン
グ用マスクとしてエッチングしてリッジ構造を形成する
ので、即ち、セルフ・アライン方式にてリッジ構造を形
成することができるので、第２電極と第２コンタクト層
との間に位置ずれが生じない。従って、従来のような、
動作電圧が所望の値や設計値から外れることがない。更
には、第２電極をリッジ構造の際のエッチング用マスク
として用いることにより、リッジ構造の形成に必要なエ
ッチング用マスクの形成及び除去工程を省略することが
できるし、金属層をメサ構造形成の際のエッチング用マ
スクとして用いることにより、エッチング用マスクの形
成及び除去工程を省略することができるので、窒化物系
半導体レーザ素子の製造プロセス工程数が従来の製造方
法に比べて少なく、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施の形態１の窒化物系半導体レーザ
素子の模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１の窒化物系半導体レーザ
素子の構成要素の一部分を拡大した模式的な断面図であ
る。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１にお
ける窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するた
めの基板等の模式的な一部断面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ｂ）に引
き続き、実施の形態１における窒化物系半導体レーザ素
子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断
面図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図４の（Ｂ）に引
き続き、実施の形態１における窒化物系半導体レーザ素
子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断
面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の（Ｂ）に引
き続き、実施の形態１における窒化物系半導体レーザ素
子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断
面図である。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に引
き続き、実施の形態１における窒化物系半導体レーザ素
子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断
面図である。
【図８】図８は、図７の（Ｂ）に引き続き、実施の形態
１における窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明
するための基板等の模式的な一部断面図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１の窒
化物系半導体レーザ素子の変形例の模式的な一部断面図
である。
【図１０】図１０は、従来の窒化物系半導体レーザ素子
の模式的な一部断面図である。
【符号の説明】
１０・・・窒化物系半導体レーザ素子、１２・・・基
板、１４・・・第１コンタクト層、１６・・・第１クラ
ッド層、１８・・・第１光ガイド層、２０・・・活性
層、２１・・・劣化防止層、２２・・・第２光ガイド
層、２４・・・第２クラッド層、２４Ａ・・・第２クラ
ッド層の下層、２４Ｂ・・・第２クラッド層の上層、２
６・・・第２コンタクト層、２８・・・保護膜、２８
Ａ，２８Ｂ・・・開口部、３０・・・第２電極、３０Ａ
・・・多層金属膜、３２・・・第１電極、３４・・・第
１パッド電極、３６・・・第２パッド電極、４０・・・
絶縁層、４２・・・金属層、４４・・・アモルファスシ
リコン層、５０・・・リッジ構造、５２・・・メサ構
造、６０・・・マスク層、６２・・・フォトレジスト
層、６４，７０・・・開口、６６，６８・・・フォトレ
ジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 俊雅 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 喜嶋 悟 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 冨岡 聡 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 安斎 信一 宮城県白石市白鳥３丁目53番２号 ソニー 白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 東條 剛 宮城県白石市白鳥３丁目53番２号 ソニー 白石セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA45 AA51 AA74 CA07 CB05 CB07 CB22 DA05 DA22 DA24 DA30 DA35 EA23

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（Ａ）基板上に形成された第１コンタクト
    層、 （Ｂ）第１コンタクト層上に形成された第１電極、 （Ｃ）第１コンタクト層上に形成された第１クラッド
    層、 （Ｄ）第１クラッド層上に形成された活性層、 （Ｅ）活性層上に形成された第２クラッド層、 （Ｆ）第２クラッド層上に形成された第２コンタクト
    層、及び、 （Ｇ）第２コンタクト層上に形成された第２電極、から
    成り、 第２クラッド層は、下層及び上層から構成され、 第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層、第２クラ
    ッド層、及び、第２コンタクト層は、窒化物系化合物半
    導体層から成り、 第１クラッド層、活性層、及び、第２クラッド層の下層
    は、メサ構造を有し、 第２クラッド層の上層、及び、第２コンタクト層は、メ
    サ構造の幅よりも狭い幅のリッジ構造を有し、 第２コンタクト層と第２電極の界面において、第２電極
    は、第２コンタクト層と実質的に同じ幅を有し、 メサ構造の頂面に相当する第２クラッド層の下層の部分
    の上には、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれの
    少なくとも一部分を被覆した絶縁層が形成されており、 更に、絶縁層の頂面から第２電極の頂面に亙り、メサ構
    造の幅と実質的に同じ幅を有する金属層が形成されてい
    ることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
  2. 【請求項２】第１コンタクト層の表面、及び、メサ構造
    の側面から金属層の頂面に亙り、保護膜が形成されてお
    り、 第１コンタクト層の表面に形成された保護膜の一部分に
    は第１開口部が形成され、該第１開口部の底部に露出し
    た第１コンタクト層上に第１電極が形成され、第１電極
    上に第１パッド電極が形成されており、 第２電極の上の金属層上の保護膜の部分には第２開口部
    が形成されており、露出した金属層の部分には第２パッ
    ド電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の窒化物系半導体レーザ素子。
  3. 【請求項３】絶縁層は、少なくとも第２クラッド層の上
    層の両側面のそれぞれを被覆していることを特徴とする
    請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  4. 【請求項４】メサ構造の頂面に相当する第２クラッド層
    の下層の部分の上に形成された絶縁層の部分の厚さは、
    ５×１０-8ｍ乃至３×１０-7ｍであることを特徴とする
    請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  5. 【請求項５】第２クラッド層の総厚をＴTOTAL、第２ク
    ラッド層の上層の厚さをＴUPPERとしたとき、０．４Ｔ
    TOTAL≦ＴUPPER≦０．９ＴTOTALを満足することを特徴
    とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  6. 【請求項６】メサ構造の頂面に相当する第２クラッド層
    の下層の部分の上に形成された絶縁層の部分の厚さをＴ
    INSLとしたとき、０．０５ＴUPPER≦ＴINSLを満足する
    ことを特徴とする請求項５に記載の窒化物系半導体レー
    ザ素子。
  7. 【請求項７】絶縁層は、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、ＡｌＮ、Ａ
    ｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2から成る群から選択され
    た少なくとも１種類の材料から成ることを特徴とする請
    求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
  8. 【請求項８】第２電極は、パラジウム、白金、ニッケル
    及び金から成る群から選択された少なくとも１種類の金
    属を含む、単層構成又は多層構成を有し、 金属層は、白金、チタン及びニッケルから成る群から選
    択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は
    多層構成を有することを特徴とする請求項１に記載の窒
    化物系半導体レーザ素子。
  9. 【請求項９】（Ａ）基板上に形成された第１コンタクト
    層、 （Ｂ）第１コンタクト層上に形成された第１電極、 （Ｃ）第１コンタクト層上に形成された第１クラッド
    層、 （Ｄ）第１クラッド層上に形成された活性層、 （Ｅ）活性層上に形成された第２クラッド層、 （Ｆ）第２クラッド層上に形成された第２コンタクト
    層、及び、 （Ｇ）第２コンタクト層上に形成された第２電極、から
    成り、 第２クラッド層は、下層及び上層から構成され、 第１コンタクト層、第１クラッド層、活性層、第２クラ
    ッド層、及び、第２コンタクト層は、窒化物系化合物半
    導体層から成り、 第１クラッド層、活性層、及び、第２クラッド層の下層
    は、メサ構造を有し、 第２クラッド層の上層、及び、第２コンタクト層は、メ
    サ構造の幅よりも狭い幅のリッジ構造を有し、 第２コンタクト層と第２電極の界面において、第２電極
    は、第２コンタクト層と実質的に同じ幅を有し、 メサ構造の頂面に相当する第２クラッド層の下層の部分
    の上には、第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれの
    少なくとも一部分を被覆した絶縁層が形成されており、 更に、絶縁層の頂面から第２電極の頂面に亙り、メサ構
    造の幅と実質的に同じ幅を有する金属層が形成されてい
    る窒化物系半導体レーザ素子の製造方法であって、 （ａ）基板上に、第１コンタクト層、第１クラッド層、
    活性層、第２クラッド層、及び、第２コンタクト層を順
    次、堆積させた後、形成すべき第２コンタクト層と実質
    的に同じ幅を有する第２電極を第２コンタクト層上に形
    成する工程と、 （ｂ）第２電極をエッチング用マスクとして、第２コン
    タクト層をエッチングし、更に、第２クラッド層を厚さ
    方向に一部分エッチングして、リッジ構造を有する第２
    コンタクト層及び第２クラッド層の上層を形成し、併せ
    て、第２クラッド層の上層の両側に頂面が露出した部分
    を有する第２クラッド層の下層を形成する工程と、 （ｃ）第２クラッド層の上層が形成されていない第２ク
    ラッド層の下層の部分の上に、第２クラッド層の上層の
    両側面のそれぞれの少なくとも一部分を被覆し、且つ、
    第２電極の頂面が露出した状態の絶縁層を形成する工程
    と、 （ｄ）絶縁層の上から第２電極の頂面に亙り、形成すべ
    きメサ構造の幅と実質的に同じ幅を有する金属層を形成
    する工程と、 （ｅ）金属層をエッチング用マスクとして、絶縁層、第
    ２クラッド層の下層、活性層、及び、第１クラッド層を
    少なくともエッチングして、メサ構造を形成する工程、
    を具備することを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子
    の製造方法。
  10. 【請求項１０】前記工程（ｅ）に引き続き、 第１コンタクト層の表面、及び、メサ構造の側面から金
    属層の頂面に亙り、保護膜を形成し、 次いで、第１コンタクト層の表面に形成された保護膜の
    一部分に第１開口部を形成し、露出した第１コンタクト
    層上に第１電極を形成し、第１電極上に第１パッド電極
    を形成し、第２電極の上の金属層上の保護膜の部分に第
    ２開口部を形成し、露出した金属層の部分に第２パッド
    電極を形成する工程を更に備えていることを特徴とする
    請求項９に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】絶縁層は、少なくとも第２クラッド層の
    上層の両側面のそれぞれを被覆しており、 前記工程（ｃ）において、第２クラッド層の上層が形成
    されていない第２クラッド層の下層の部分の上に、少な
    くとも第２クラッド層の上層の両側面のそれぞれを被覆
    する絶縁層を形成することを特徴とする請求項９に記載
    の窒化物系半導体レーザ素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】前記工程（ｃ）において、全面に絶縁層
    を形成した後、第２電極の上方が薄く、且つ、第２クラ
    ッド層の上層が設けられていない第２クラッド層の下層
    の部分の上方が厚くなるように、絶縁層上にフォトレジ
    スト膜を形成し、次いで、フォトレジスト膜、及び、少
    なくとも第２電極の上の絶縁層をエッチングして、少な
    くとも第２電極の頂面を露出させることを特徴とする請
    求項９に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】メサ構造の頂面に相当する第２クラッド
    層の下層の部分の上に形成された絶縁層の部分の厚さ
    は、５×１０-8ｍ乃至３×１０-7ｍであることを特徴と
    する請求項９に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造
    方法。
  14. 【請求項１４】第２クラッド層の総厚をＴTOTAL、第２
    クラッド層の上層の厚さをＴUPPERとしたとき、０．４
    ＴTOTAL≦ＴUPPER≦０．９ＴTOTALを満足することを特
    徴とする請求項９に記載の窒化物系半導体レーザ素子の
    製造方法。
  15. 【請求項１５】メサ構造の頂面に相当する第２クラッド
    層の下層の部分の上に形成された絶縁層の部分の厚さを
    ＴINSLとしたとき、０．０５ＴUPPER≦ＴINS Lを満足す
    ることを特徴とする請求項１４に記載の窒化物系半導体
    レーザ素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】絶縁層は、ＳｉＯ2、ＳｉＮX、ＡｌＮ、
    Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5及びＺｒＯ2から成る群から選択さ
    れた少なくとも１種類の材料から成ることを特徴とする
    請求項９に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】第２電極は、パラジウム、白金、ニッケ
    ル及び金から成る群から選択された少なくとも１種類の
    金属を含む、単層構成又は多層構成を有し、 金属層は、白金、チタン及びニッケルから成る群から選
    択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は
    多層構成を有することを特徴とする請求項９に記載の窒
    化物系半導体レーザ素子の製造方法。
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