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WO2013001856A1 - 窒化ガリウム系半導体レーザ素子、及び、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

窒化ガリウム系半導体レーザ素子、及び、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法 Download PDF

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WO2013001856A1
WO2013001856A1 PCT/JP2012/055718 JP2012055718W WO2013001856A1 WO 2013001856 A1 WO2013001856 A1 WO 2013001856A1 JP 2012055718 W JP2012055718 W JP 2012055718W WO 2013001856 A1 WO2013001856 A1 WO 2013001856A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
gallium nitride
light guide
based semiconductor
nitride based
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/055718
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲弥 熊野
上野　昌紀
孝史 京野
陽平 塩谷
簗嶋　克典
邦彦 田才
中島　博
Original Assignee
住友電気工業株式会社
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社, ソニー株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Priority to KR1020137006161A priority Critical patent/KR20140031160A/ko
Priority to CN2012800044494A priority patent/CN103299495A/zh
Priority to EP12805352.7A priority patent/EP2728684A1/en
Publication of WO2013001856A1 publication Critical patent/WO2013001856A1/ja

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    • H01S5/3063—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg

Definitions

  • the present invention relates to a gallium nitride based semiconductor laser device and a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device.
  • Patent Document 1 discloses a nitride semiconductor laser element having an emission wavelength of 430 nm or more for improving characteristics such as a reduction in operating voltage, an increase in external quantum efficiency, and a reduction in oscillation threshold current density.
  • an n-type AlGaN cladding layer, a GaN layer, a first InGaN light guide layer, a light emitting layer, a second InGaN light guide layer, a nitride semiconductor intermediate layer, p on a nitride semiconductor substrate A type AlGaN layer and a p-type AlGaN cladding layer are provided in this order.
  • the n-type AlGaN cladding layer has an aluminum (Al) composition of 3% to 5% and a thickness of 1.8 ⁇ m to 2.5 ⁇ m.
  • the first and second InGaN optical guide layers have a composition of indium (In) of 3% or more and 6% or less.
  • the thickness of the first light guide layer is larger than that of the second light guide layer and is 120 nm or more and 160 nm or less.
  • the p-type AlGaN layer is in contact with the p-type AlGaN cladding layer, and its aluminum (Al) composition is higher than that of the p-type cladding layer by 10% or more and 35% or less.
  • the film thickness of the n-side InGaN light guide layer is larger than the film thickness of the p-side InGaN light guide layer. Since the n-side light guide layer absorbs less light than the p-side light guide layer, in order to reduce the threshold current, the n-side light guide layer is thinner than the p-side light guide layer. It is conceivable to increase the film thickness. On the other hand, as the thickness of the n-side light guide layer is made larger than the thickness of the p-side light guide layer, the displacement of the active layer increases and the proportion of light passing through the active layer decreases. The threshold current increases. In view of the above, an object of the present invention is to provide a gallium nitride based semiconductor laser device and a method for manufacturing the gallium nitride based semiconductor laser device in which the threshold current is reduced.
  • a gallium nitride based semiconductor laser device includes an n-type cladding layer of an n-type gallium nitride based semiconductor, and a first light guide of the gallium nitride based semiconductor provided on the n-type cladding layer.
  • a gallium nitride-based semiconductor active layer provided on the first light guide layer, a gallium nitride-based semiconductor second light guide layer provided on the active layer, and the second light guide layer.
  • Each of the layers contains indium, the composition of indium in the first and second light guide layers is 2% or more and 6% or less, and the film thickness of the first light guide layer is The film thickness of the first light guide layer and the first light guide layer The first light guide layer and the second light guide layer are in contact with the active layer in a range of 65% to 85% of the total thickness of the light guide layer. To do.
  • the n-type cladding layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20), and the p-type cladding layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20).
  • the threshold current of the semiconductor laser can be reduced by reducing the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer and the p-side light guide layer.
  • the film thickness of the first light guide layer on the n side is the sum of the film thickness of the first light guide layer and the film thickness of the second light guide layer on the p side. Since the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer and the p-side light guide layer included in the gallium nitride based semiconductor laser element can be reduced. It has been found that the threshold current of a semiconductor laser device can be reduced. Since the light absorption coefficient of the p-type semiconductor is larger than that of the n-type semiconductor, the light absorption amount of the entire waveguide can be reduced by increasing the ratio of the n-type layer.
  • the thickness of the first light guide layer on the n side is the first light guide. If the thickness of the layer and the thickness of the second light guide layer on the p side are in the range of 65% or more and 85% or less, the light due to the asymmetry between the n side and the p side described above It was found that the loss can be suitably suppressed.
  • the refractive index difference between the cladding layer and the light guide varies depending on the composition of indium (In) and the oscillation wavelength of each of the cladding layer and the light guide layer, the oscillation wavelength and indium according to one aspect of the present invention. It has been found that the loss of light can be suitably suppressed with the composition of (In).
  • the active layer may have a single quantum well structure including a single quantum well layer. Therefore, the device according to one aspect of the present invention can be applied to a single quantum well structure. By having a quantum well, light emission is possible. By setting the number of well layers to one, the operating voltage can be reduced because the barrier barrier / well layer band barrier is eliminated as compared with the case where the number of wells is two or more.
  • the active layer may have a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers. Therefore, the device according to one aspect of the present invention can be applied to a multiple quantum well structure. By having a quantum well, light emission is possible. By using a plurality of well layers, a laser with good optical confinement in the waveguide can be manufactured by increasing the number of wells having a high refractive index as compared with the case where the number of wells is one.
  • the interface between the first light guide layer and the active layer may be inclined in the m-axis direction from a plane orthogonal to a reference axis extending along the c-axis. . Accordingly, light having a light emission wavelength in a range including green can be emitted. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • an interface between the first light guide layer and the active layer is inclined at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis. Can be. Therefore, green light can be emitted. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • the device further includes a substrate having a main surface of a gallium nitride based semiconductor, and the n-type cladding layer, the first light guide layer, the active layer, A second light guide layer and the p-type cladding layer are sequentially provided, and the main surface is inclined at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis. Can do. Therefore, green light can be emitted. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • the oscillation wavelength of the active layer can be 480 nm or more and 550 nm or less, or the oscillation wavelength of the active layer can be 510 nm or more and 540 nm or less. Therefore, pure green light (light having a wavelength of approximately 520 nm to 535 nm) can be emitted.
  • the composition of indium in the first light guide layer may be 2% or more and 5% or less. Therefore, a difference in refractive index between the first light guide layer and the n-type cladding layer can be obtained and the rigidity of the crystal can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is required, and in order to prevent misfit dislocations from entering stably, indium (In ) Must be 5% or less.
  • the composition of indium in the first light guide layer may be 2% or more and 4.5% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the first light guide layer and the n-type cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is necessary, and in order to prevent misfit dislocations from entering sufficiently stably, indium
  • the composition of (In) needs to be 4.5% or less.
  • the composition of indium in the second light guide layer may be 2% or more and 5% or less. Therefore, the refractive index difference between the second light guide layer and the p-type cladding layer can be obtained, and the rigidity of the crystal can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is required, and in order to prevent misfit dislocations from entering stably, indium (In ) Must be 5% or less.
  • the composition of indium in the second light guide layer may be 2% or more and 4.5% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the second light guide layer and the p-type cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is necessary, and in order to prevent misfit dislocations from entering sufficiently stably, indium
  • the composition of (In) needs to be 4.5% or less.
  • the sum of indium contained in the first light guide layer and the second light guide layer is in a range of indium composition (%) ⁇ guide layer film thickness (nm) ⁇ 1250. Can be. If it is this range, the epi in which a misfit dislocation does not enter can be obtained.
  • a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device includes a step of forming an n-type cladding layer of an n-type gallium nitride based semiconductor, and a gallium nitride based semiconductor layer formed on the n-type cladding layer. Forming a first light guide layer; forming a gallium nitride based semiconductor active layer on the first light guide layer; and a gallium nitride based semiconductor second light guide on the active layer.
  • a step of forming a p-type clad layer of a p-type gallium nitride semiconductor on the second light guide layer, and an oscillation wavelength of the active layer is 400 nm or more and 550 nm or less
  • the first and second light guide layers both contain indium, and the composition of indium in the first and second light guide layers is 2% or more and 6% or less.
  • the thickness is in the range of 65% or more and 85% or less of the total thickness of the first light guide layer and the second light guide layer, and the first light guide layer and the second light guide layer.
  • the light guide layer is in contact with the active layer.
  • the n-type cladding layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20), and the p-type cladding layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20).
  • the threshold current of the semiconductor laser can be reduced by reducing the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer and the p-side light guide layer.
  • the film thickness of the first light guide layer on the n side is the sum of the film thickness of the first light guide layer and the film thickness of the second light guide layer on the p side. Since the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer and the p-side light guide layer included in the gallium nitride based semiconductor laser element can be reduced. It has been found that the threshold current of a semiconductor laser device can be reduced. Since the light absorption coefficient of the p-type semiconductor is larger than that of the n-type semiconductor, the light absorption amount of the entire waveguide can be reduced by increasing the ratio of the n-type layer.
  • the thickness of the first light guide layer on the n side is the first light guide. If the thickness of the layer and the thickness of the second light guide layer on the p side are in the range of 65% or more and 85% or less, the light due to the asymmetry between the n side and the p side described above It was found that the loss can be suitably suppressed.
  • the refractive index difference between the cladding layer and the light guide varies depending on the composition of indium (In) and the oscillation wavelength of the cladding layer and the light guide layer, the oscillation wavelength and indium (In) according to the present invention are different. It was found that the loss of light can be suitably suppressed with this composition.
  • the active layer may have a single quantum well structure including a single quantum well layer. Therefore, the device according to one aspect of the present invention can be applied to a single quantum well structure. By having a quantum well, light emission is possible. By setting the number of well layers to one, the operating voltage can be reduced because the barrier barrier / well layer band barrier is eliminated as compared with the case where the number of wells is two or more.
  • the active layer may have a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers. Therefore, the device according to one aspect of the present invention can be applied to a multiple quantum well structure. By having a quantum well, light emission is possible. By using a plurality of well layers, a laser with good optical confinement in the waveguide can be manufactured by increasing the number of wells having a high refractive index as compared with the case where the number of wells is one.
  • the interface between the first light guide layer and the active layer is inclined in the m-axis direction from a plane orthogonal to a reference axis extending along the c-axis. it can. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • an interface between the first light guide layer and the active layer is inclined at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis. Can be. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • the manufacturing method further includes a step of preparing a substrate having a main surface of a gallium nitride based semiconductor, wherein the n-type cladding layer and the first light guide are formed on the main surface of the substrate.
  • a layer, an active layer, the second light guide layer, and the p-type cladding layer are provided in this order, and the main surface is at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis. Can be inclined. By using this plane orientation, it is possible to produce an active layer suitable for light emission in a high quality green region.
  • the oscillation wavelength of the active layer may be 480 nm or more and 550 nm or less, or the oscillation wavelength of the active layer may be 510 nm or more and 540 nm or less. Therefore, pure green light (light having a wavelength of approximately 520 nm to 535 nm) can be emitted.
  • the composition of indium in the first light guide layer may be 2% or more and 5% or less. Therefore, a difference in refractive index between the first light guide layer and the n-type cladding layer can be obtained and the rigidity of the crystal can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is required, and in order to prevent misfit dislocations from entering stably, indium (In ) Must be 5% or less.
  • the composition of indium in the first light guide layer may be 2% or more and 4.5% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the first light guide layer and the n-type cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is necessary, and in order to prevent misfit dislocations from entering sufficiently stably, indium
  • the composition of (In) needs to be 4.5% or less.
  • the composition of indium in the second light guide layer may be 2% or more and 5% or less. Therefore, the refractive index difference between the second light guide layer and the p-type cladding layer can be obtained, and the rigidity of the crystal can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is required, and in order to prevent misfit dislocations from entering stably, indium (In ) Must be 5% or less.
  • the composition of indium in the second light guide layer may be 2% or more and 4.5% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the second light guide layer and the p-type cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • a composition of indium (In) of 2% or more is necessary, and in order to prevent misfit dislocations from entering sufficiently stably, indium
  • the composition of (In) needs to be 4.5% or less.
  • a gallium nitride based semiconductor laser device and a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device with reduced threshold current are provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a gallium nitride based semiconductor laser device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing main steps of the method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing products in the main steps of the method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an element structure of the laser diode according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an element structure of the laser diode according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ratio of the thickness of the n-InGaN layer to the thickness of the entire InGaN layer and the threshold current.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the film thickness of the n-InGaN layer, the ratio of light passing through the active layer, and the attenuation factor of light passing through the waveguide.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing the structure of a gallium nitride based semiconductor laser device and the structure of an epitaxial substrate for the gallium nitride based semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 (a) shows a gallium nitride based semiconductor laser device 11
  • FIG. 1 (b) shows an epitaxial substrate EP for the gallium nitride based semiconductor laser device 11.
  • the epitaxial substrate EP has an epitaxial layer structure similar to that of the gallium nitride based semiconductor laser device 11. In the following description, a semiconductor layer constituting the gallium nitride based semiconductor laser device 11 will be described.
  • the epitaxial substrate EP includes a semiconductor layer (semiconductor film) corresponding to the semiconductor layers constituting these gallium nitride based semiconductor laser elements 11, and the corresponding semiconductor layer is described for the gallium nitride based semiconductor laser element 11. Applied.
  • the gallium nitride semiconductor laser device 11 includes a substrate 13, an n-type gallium nitride semiconductor region 15, a light emitting layer 17, and a p-type group III nitride semiconductor region 19. With. The n-type gallium nitride based semiconductor region 15, the light emitting layer 17 and the p-type group III nitride semiconductor region 19 are formed on the substrate 13 by epitaxial growth.
  • the c-plane of the substrate 13 extends along the plane Sc shown in FIG.
  • a crystal coordinate system CR c-axis, a-axis, m-axis
  • the main surface 13a of the substrate 13 is inclined at an inclination angle ⁇ in the m-axis direction of the gallium nitride semiconductor of the substrate 13 with reference to the surface Sc orthogonal to the reference axis Cx.
  • the inclination angle ⁇ is defined by the angle formed between the normal vector VN of the principal surface 13a of the substrate 13 and the c-axis part vector VC indicating the reference axis Cx.
  • the light emitting layer 17 is provided between the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 and the p-type group III nitride semiconductor region 19 on the main surface 13a.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 15, the active layer 17, and the p-type group III nitride semiconductor region 19 are sequentially arranged in the direction of the normal vector VN (Z-axis direction).
  • the n-type gallium nitride semiconductor layer 15a, the n-type cladding layer 15b, and the n-type gallium nitride semiconductor layer 15c included in the n-type gallium nitride semiconductor region 15 are oriented in the normal vector VN. They are arranged in order (Z-axis direction).
  • the n-side light guide layer 29, the active layer 27, and the p-side light guide layer 31 included in the light emitting layer 17 are sequentially arranged in the direction of the normal vector VN (Z-axis direction).
  • the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21, the p-type cladding layer 23a, the p-type cladding layer 23b, the contact layer 25a, and the contact layer 25b included in the p-type group III nitride semiconductor region 19 are formed.
  • a p-type cladding layer 23 made of a single layer may be provided instead of the p-type cladding layer 23a and the p-type cladding layer 23b.
  • the substrate 13 has a main surface 13a made of a conductive gallium nitride semiconductor.
  • the main surface 13a of the substrate 13 is inclined at an angle in the range of not less than 63 degrees and less than 80 degrees from the plane Sc perpendicular to the reference axis Cx extending along the c-axis of the gallium nitride semiconductor.
  • the substrate 13 can be made of a gallium nitride based semiconductor including the main surface 13a.
  • the gallium nitride semiconductor of the substrate 13 can be, for example, GaN (gallium nitride), InGaN (In: indium), AlGaN (Al: aluminum), or the like. Since GaN is a gallium nitride semiconductor that is a binary compound, it can provide good crystal quality and a stable substrate main surface. Further, the substrate 13 can be made of AlN, for example.
  • the n-type gallium nitride semiconductor region 15 is made of an n-type gallium nitride semiconductor.
  • the n-type dopant in the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 is, for example, silicon (Si).
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 is provided on the substrate 13.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 is in direct contact with the main surface 13 a of the substrate 13.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 includes one or a plurality of n-type gallium nitride based semiconductor layers.
  • the one or more n-type gallium nitride based semiconductor layers are provided on the main surface 13a.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 can include an n-type gallium nitride based semiconductor layer 15a, an n-type cladding layer 15b, and an n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15a is in direct contact with the main surface 13a.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15a can be made of, for example, n-type GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or the like.
  • the n-type cladding layer 15b is provided on the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15a and is in direct contact with the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15a.
  • the n-type cladding layer 15b can be made of, for example, n-type GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or the like.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c is provided on the n-type cladding layer 15b and is in direct contact with the n-type cladding layer 15b.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c can be made of, for example, n-type GaN.
  • the light emitting layer 17 is made of, for example, a gallium nitride based semiconductor containing indium (In).
  • the light emitting layer 17 is provided on the substrate 13 and the n-type gallium nitride based semiconductor region 15.
  • the light emitting layer 17 is in direct contact with the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 (particularly the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c).
  • it is in contact with the n-type gallium nitride semiconductor region 15 via an undoped gallium nitride semiconductor layer (barrier layer) having a thickness of 15 nm or less.
  • the light emitting layer 17 can include an active layer 27, an n-side light guide layer 29 (first light guide layer), and a p-side light guide layer 31 (second light guide layer).
  • the active layer 27 is made of a gallium nitride based semiconductor.
  • the active layer 27 includes one or a plurality of well layers 33 and a plurality of barrier layers 35.
  • the barrier layer 35 has a band gap larger than that of the well layer 33.
  • the active layer 27 may have a single quantum well structure including a single quantum well layer or a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers.
  • Both the well layer 33 and the barrier layer 35 are provided on the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 and the n-side light guide layer 29.
  • Each of the well layer 33 and the barrier layer 35 is an undoped gallium nitride semiconductor, and is made of, for example, AlGaN, GaN, InGaN, InAlGaN, or the like.
  • the emission wavelength of the active layer 27 can be, for example, 400 nm or more and 550 nm or less, but can be 480 nm or more and 550 nm or less, and can be 510 nm or more and 540 nm or less. In the case of an emission wavelength of 510 nm or more and 540 nm or less, pure green can be realized.
  • the n-side light guide layer 29 is provided on the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c and is in direct contact with the n-type gallium nitride based semiconductor layer 15c.
  • the n-side light guide layer 29 contains indium (In).
  • the n-side light guide layer 29 is made of n-type InGaN containing an n-type dopant.
  • the p-side light guide layer 31 is provided on the barrier layer 35 included in the active layer 27 and is in direct contact with the barrier layer 35.
  • the p-side light guide layer 31 contains indium (In).
  • the p-side light guide layer 31 is made of undoped InGaN.
  • the p-side light guide layer 31 may have a two-layer structure including an undoped InGaN layer and an InGaN layer including a p-type dopant provided on the undoped InGaN layer.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 is made of a p-type gallium nitride semiconductor.
  • the p-type dopant of the p-type group III nitride semiconductor region 19 is, for example, magnesium (Mg). Zinc (Zn) or the like can also be used for the p-type dopant.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 is provided on the substrate 13, the n-type gallium nitride based semiconductor region 15 and the light emitting layer 17.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 is in direct contact with the light emitting layer 17.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 includes one or more p-type gallium nitride based semiconductor layers.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 can include, for example, a p-type gallium nitride based semiconductor layer 21.
  • the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 is provided on the p-side light guide layer 31 included in the light emitting layer 17 and is in direct contact with the p-side light guide layer 31.
  • the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 can be made of, for example, p-type GaN.
  • an undoped structure is provided between the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 and the p-side light guide layer 31.
  • the structure provided with the GaN layer may be sufficient.
  • the p-side light guide layer 31 is in direct contact with the undoped GaN layer, and the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 is also in direct contact with the undoped GaN layer.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 can further include, for example, a p-type cladding layer 23a, a p-type cladding layer 23b, a contact layer 25a, and a contact layer 25b.
  • the p-type cladding layer 23 a is provided on the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 and is in direct contact with the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21.
  • the p-type cladding layer 23b is provided on the p-type cladding layer 23a and is in direct contact with the p-type cladding layer 23a.
  • the p-type cladding layer 23a and the p-type cladding layer 23b can be made of, for example, p-type GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or the like.
  • a single p-type cladding layer 23 may be used instead of the p-type cladding layer 23a and the p-type cladding layer 23b.
  • the p-type cladding layer 23 can be made of, for example, p-type GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or the like.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 19 can further include, for example, a contact layer 25a and a contact layer 25b.
  • the contact layer 25a is provided on the p-type cladding layer 23b and is in direct contact with the p-type cladding layer 23b.
  • the contact layer 25b is provided on the contact layer 25a and is in direct contact with the contact layer 25a.
  • the contact layer 25a and the contact layer 25b are made of the same p-type gallium nitride semiconductor, and can be made of, for example, p-type GaN. Since GaN is a gallium nitride semiconductor that is a binary compound, when the contact layer 25a and the contact layer 25b are made of GaN, good crystal quality can be provided.
  • the concentration of the p-type dopant in the contact layer 25a is lower than the concentration of the p-type dopant in the contact layer 25b. Since the concentration of the p-type dopant in the contact layer 25a not in direct contact with the electrode 37 is relatively low, the crystallinity is relatively good, and thus the carrier concentration is also relatively high. Since the concentration of the p-type dopant in the contact layer 25b that is in direct contact with the electrode 37 is relatively high, the contact resistance at the contact JC with the electrode 37 decreases.
  • the band gap of the contact layer 25a is smaller than the band gap of the p-type cladding layer 23b. Accordingly, since the contact layer 25a is provided on the p-type cladding layer 23b having a larger band gap than the contact layer 25a, carrier movement through the contact layer 25a is improved.
  • the gallium nitride based semiconductor laser device 11 has the following configuration in more detail.
  • the interface J1 between the n-side light guide layer 29 and the active layer 27 is inclined in the m-axis direction from the plane Sc perpendicular to the reference axis Cx extending along the c-axis, and particularly, the inclination is 63 degrees or more and less than 80 degrees. It can be inclined at an angle ⁇ .
  • the main surface 13a of the substrate 13 is inclined at an inclination angle ⁇ of 63 ° or more and less than 80 ° in the m-axis direction from a surface Sc orthogonal to the reference axis Cx extending along the c-axis.
  • the interface J1 between the n-side light guide layer 29 and the active layer 27 is inclined at an inclination angle ⁇ of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from the plane Sc perpendicular to the reference axis Cx extending along the c-axis. Therefore, it can be used for light emission in the green region.
  • the n-type cladding layer 15b is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20), and includes a p-type cladding layer 23a, a p-type cladding layer 23b, and p-type cladding layer 23 are both an in x Al y Ga 1-x -y N (0 ⁇ x ⁇ 0.05,0 ⁇ y ⁇ 0.20).
  • the composition of indium (In) in each of the n-side light guide layer 29 and the p-side light guide layer 31 is 2% or more and 6% or less, but can be 2% or more and 5% or less. % Or more and 4.5% or less.
  • the difference in refractive index becomes significant, but the crystal becomes brittle.
  • the composition of indium (In) When the main surface 13a of the substrate 13 is inclined at an inclination angle ⁇ of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from the surface Sc orthogonal to the reference axis Cx extending along the c axis, the composition of indium (In) When the content exceeds 6%, the occurrence of dislocation becomes significant.
  • the composition of indium (In) in the n-side light guide layer 29 and the p-side light guide layer 31 can be 2% or more and 6% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the light guide layer and the cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 is in the range of 65% to 85% of the total of the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 and the film thickness L2 of the p-side light guide layer 31.
  • the total of the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 and the film thickness L2 of the p-side light guide layer 31 can be, for example, not less than 240 nm and not more than 280 nm, and particularly about 260 nm.
  • the n-type dopant is, for example, silicon (Si), and the dopant concentration of the n-type dopant is about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the dopant concentration of the n-type dopant is below this value of 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the p-type dopant is, for example, magnesium (Mg)
  • the dopant concentration of the p-type dopant is about 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 .
  • the dopant concentration of the p-type dopant is below this value of 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , a relatively large electrical resistance is generated.
  • the absorption coefficient of the n-side light guide layer 29 is about 6 cm ⁇ 1
  • the absorption coefficient of the p-side light guide layer 31 is about 1 cm ⁇ 1
  • the absorption coefficient of the p-type gallium nitride based semiconductor layer 21 is about 30 cm ⁇ 1. It is.
  • the absorption coefficient of the epi layer can be measured, for example, by spectroscopic ellipsometry.
  • p-side light guide layer 31 (when the p-side light guide layer 31 has a two-layer structure including an undoped InGaN layer and an InGaN layer including a p-type dopant provided on the undoped InGaN layer.
  • the undoped InGaN layer can prevent the p-type dopant magnesium (Mg) from diffusing into the active layer.
  • Thickness L2 of p-side light guide layer 31 necessary for preventing diffusion of magnesium (Mg) (p-side light guide layer 31 is an undoped InGaN layer and a p-type dopant provided on the undoped InGaN layer)
  • the thickness of the undoped InGaN layer is about 0.075 ⁇ m
  • the thickness L2 of the p-side light guide layer 31 (the p-side light guide layer 31 is In the case of a two-layer structure including an undoped InGaN layer and an InGaN layer containing a p-type dopant provided on the undoped InGaN layer, the thickness of the undoped InGaN layer) If it exceeds 0.075 ⁇ m, the p-side light guide layer 31 has a relatively high electrical resistance.
  • the threshold current of the gallium nitride semiconductor laser device is reduced by reducing the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer and the p-side light guide layer. Can be reduced.
  • the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 is the sum of the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 and the film thickness L2 of the p-side light guide layer 31. Therefore, the total amount of light absorbed by the n-side light guide layer 29 and the p-side light guide layer 31 can be reduced, and thus the threshold current of the gallium nitride based semiconductor laser device 11 can be reduced. It has been found that it can be reduced. Since the light absorption coefficient of the p-type semiconductor is larger than that of the n-type semiconductor, the light absorption amount of the entire waveguide can be reduced by increasing the ratio of the n-type layer.
  • Example 1 an undoped layer is provided with a thickness of 75 nm in order to prevent Mg contained in the p-type semiconductor from diffusing into the active layer.
  • the guide structure is “n-doped layer 129 nm / active layer 3 nm / undoped layer 75 nm / p-doped layer 55 nm”, and the thickness of the p-doped layer is reduced ( A structure in which the film thickness of the n-doped layer is increased by an amount corresponding to 0) is taken as Example 1 (configuration shown in FIG. 4A). Thereby, the amount of light absorption can be reduced.
  • the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 is larger than the film thickness L2 of the p-side light guide layer 31, the position shift of the active layer 27 increases (the n-side and the p-side are significantly asymmetric). However, the ratio of light passing through the active layer 27 is reduced.
  • the film thickness L1 of the n-side light guide layer 29 is less than the n-side light guide layer 29. The loss of light due to the asymmetry between the n side and the p side is preferable if the thickness is in the range of 65% to 85% of the total of the film thickness L1 and the film thickness L2 of the p-side light guide layer 31. It was found that it can be suppressed.
  • the gallium nitride based semiconductor laser device according to the present embodiment It has been found that a light loss can be suitably suppressed with an oscillation wavelength of 11 and a composition of indium (In).
  • the gallium nitride based semiconductor laser device 11 further includes an electrode 37 and an insulating film 39.
  • an electrode 37 for example, an anode
  • an insulating film 39 covering the contact layer 25b is provided on the substrate 13, the n-type gallium nitride based semiconductor region 15, the light emitting layer 17 and the p-type group III nitride semiconductor region 19, an electrode 37 (for example, an anode) and an insulating film 39 covering the contact layer 25b are provided. It has been.
  • the electrode 37 is provided on the contact layer 25 b and is in direct contact with the contact layer 25 b through the opening 39 a of the insulating film 39.
  • the contact layer 25b and the electrode 37 form a contact JC through the opening 39a.
  • the electrode 37 is made of, for example, Pd, Au, or Ni / Au (Ni and Au). Therefore, good contact with the contact layer 25b is realized by the electrode 37 of such a material.
  • the gallium nitride based semiconductor laser device 11 includes an electrode 41 (for example, a cathode).
  • the electrode 41 is provided on the back surface 13b of the substrate 13 and is in direct contact with the back surface 13b.
  • the electrode 41 is made of, for example, Ti / Al.
  • the epitaxial substrate EP of the gallium nitride based semiconductor laser device 11 includes a semiconductor layer (semiconductor film) corresponding to each of the semiconductor layers of the gallium nitride based semiconductor laser device 11, The description for the gallium nitride based semiconductor laser device 11 applies to the corresponding semiconductor layer.
  • FIG. 2 is a drawing showing the main steps of the method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing products in the main steps of the method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • an epitaxial substrate EP having a light emitting device structure and a gallium nitride based semiconductor laser device 11 were manufactured by metal organic vapor phase epitaxy.
  • trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TMA), ammonia (NH 3 ), silane (SiH 4 ), and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) was used.
  • a substrate (substrate 51 shown in FIG. 3 (a)) having a main surface (main surface 51a shown in FIG. 3 (a)) made of a gallium nitride semiconductor is prepared.
  • the normal axis (normal axis Ax) of the main surface 51a (corresponding to the main surface 13a) of the substrate 51 (corresponding to the substrate 13) is relative to the reference axis (reference axis Cx) extending along the c-axis of the gallium nitride semiconductor.
  • the main surface 51a of the substrate 51 can be, for example, a ⁇ 20-21 ⁇ plane inclined at an angle of 75 degrees from the c-plane in the m-axis direction in hexagonal GaN.
  • the main surface 51a is mirror-polished.
  • step S ⁇ b> 102 the substrate 51 is installed in the growth furnace 10.
  • a quartz jig such as a quartz flow channel is disposed in the growth furnace 10.
  • heat treatment is performed for about 10 minutes while supplying a heat treatment gas containing NH 3 and H 2 to the growth furnace 10 at a temperature of about 1050 degrees Celsius and a pressure in the furnace of about 27 kPa. This heat treatment causes surface modification in the main surface 51a and the like.
  • step S103 a gallium nitride based semiconductor layer is epitaxially grown on the main surface 51a of the substrate 51 to form an epitaxial substrate EP.
  • the atmospheric gas can include, for example, nitrogen and / or hydrogen.
  • Step S103 includes the following step S104, step S105, and step S110.
  • step S104 a raw material for a group III constituent element and a group V constituent element, a source gas containing an n-type dopant, and an atmospheric gas are supplied to the growth reactor 10,
  • An n-type gallium nitride based semiconductor region 53 (corresponding to the n-type gallium nitride based semiconductor region 15) is formed by epitaxial growth on the main surface 51a of the substrate 51.
  • the inclination angle of the main surface 53 a of the n-type gallium nitride based semiconductor region 53 corresponds to the inclination angle (inclination angle ⁇ ) of the main surface 51 a of the substrate 51.
  • the n-type gallium nitride based semiconductor region 53 can include one or more group III nitride semiconductor layers.
  • group III nitride semiconductor layers Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55a, Si-doped gallium nitride semiconductor clad layer 55b, Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55c are grown in order.
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55 a (n-type gallium nitride semiconductor layer 15 a To grow).
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55a can be made of n-type GaN.
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor clad layer 55 b (n-type clad layer 15 b To grow).
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor clad layer 55b can be made of n-type InAlGaN.
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55 c (n-type gallium nitride system) is supplied.
  • the semiconductor layer 15c) is grown and formed.
  • oxygen is easily desorbed from the jig in the growth furnace 10 and the deposits on the jig.
  • the Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55a, the Si-doped gallium nitride semiconductor cladding layer 55b, and the Si-doped gallium nitride semiconductor layer 55c are sequentially formed on the main surface 51a of the substrate 51.
  • the film thickness of the Si-doped gallium nitride based semiconductor layer 55a is about 1.1 ⁇ m.
  • the film thickness of the Si-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 55b is about 1.2 ⁇ m.
  • the film thickness of the Si-doped gallium nitride based semiconductor layer 55c is about 0.250 ⁇ m.
  • step S105 as shown in part (b) of FIG. 3, the light emitting layer 57 (corresponding to the light emitting layer 17) is epitaxially grown and formed on the main surface 53a of the n-type gallium nitride based semiconductor region 53. .
  • Step S105 includes the following steps S106 to S109.
  • step S106 for example, TMG, TMI, NH 3 , SiH 4 and nitrogen are supplied to the growth reactor 10 at a substrate temperature of about 840 degrees Celsius, and the n-type light guide layer 59a (the n-side light guide layer 29 is formed). Corresponding) is grown on the main surface 53a.
  • the light guide layer 59a can be made of n-type InGaN containing indium (In).
  • the film thickness L3 of the light guide layer 59a is about 0.184 ⁇ m.
  • step S107 and step S108 an active layer 59b (corresponding to the active layer 27) is grown and formed on the light guide layer 59a.
  • step S107 for example, TMG, TMI, NH 3 and atmospheric gas nitrogen are supplied to the growth reactor 10 to grow and form the barrier layer 61a (corresponding to the barrier layer 35).
  • the barrier layer 61a can be made of undoped InGaN.
  • the thickness of the barrier layer 61a is about 15 nm.
  • the growth is interrupted, and the substrate temperature is changed from the growth temperature of the barrier layer to the growth temperature of the well layer.
  • the substrate temperature is changed, for example, TMG, TMI, NH 3 and atmospheric gas nitrogen are supplied to the growth reactor 10 to grow and form the well layer 61b (corresponding to the well layer 33).
  • the well layer 61b can be made of undoped InGaN.
  • the thickness of the well layer 61b is about 3 nm.
  • the quantum well structure of the active layer 59b is a single quantum well structure including one well layer 61b or a multiple quantum well structure including a plurality (for example, three layers) of well layers 61b.
  • step S109 at a substrate temperature of about 840 degrees Celsius, for example, TMG, TMI, NH 3 and nitrogen of the atmospheric gas are supplied to the growth reactor 10, and the p-side light guide layer 59c (to the p-side light guide layer 31) is supplied. Corresponding) is grown on the main surface 59b-1 of the active layer 59b.
  • the light guide layer 59c can be made of undoped InGaN containing indium (In).
  • the inclination angles of the main surface 57 a of the light emitting layer 57 and the main surface 59 b-1 of the active layer 59 b both correspond to the inclination angle (inclination angle ⁇ ) of the main surface 51 a of the substrate 51.
  • the film thickness L4 of the light guide layer 59c is about 0.075 ⁇ m.
  • the p-side light guide layer 59c can have a two-layer structure including an undoped InGaN layer and an InGaN layer containing a p-type dopant provided on the undoped InGaN layer.
  • the undoped InGaN layer is in contact with the main surface 59b-1 of the active layer 59b, and the film thickness of the undoped InGaN layer is about 0.075 ⁇ m.
  • the thickness of the InGaN layer containing the p-type dopant is about 0.025 ⁇ m.
  • the thickness L3 of the light guide layer 59a is about 0.184 ⁇ m
  • the total of the thickness L3 (about 0.184 ⁇ m) of the light guide layer 59a and the thickness L4 (about 0.075 ⁇ m) of the light guide layer 59c is 0. Therefore, the thickness L3 of the light guide layer 59a is about 71% of the total of the thickness L3 of the light guide layer 59a and the thickness L4 of the light guide layer 59c.
  • the thickness L3 of the light guide layer 59a is about 0.150 ⁇ m
  • the total of the thickness L3 (about 0.150 ⁇ m) of the light guide layer 59a and the thickness L4 (about 0.075 ⁇ m) of the light guide layer 59c is 0. Therefore, the thickness L3 of the light guide layer 59a is about 67% of the total of the thickness L3 of the light guide layer 59a and the thickness L4 of the light guide layer 59c.
  • step S110 as shown in part (c) of FIG. 3, a source gas including a group III source, a group V source, and a p-type dopant, and an atmosphere gas are supplied to the growth reactor 10, and a p-type group III nitride is supplied.
  • a semiconductor region 63 (corresponding to the p-type group III nitride semiconductor region 19) is formed by epitaxial growth on the main surface 57a of the light emitting layer 57.
  • the inclination angle of the main surface 63 a of the p-type group III nitride semiconductor region 63 corresponds to the inclination angle (inclination angle ⁇ ) of the main surface 51 a of the substrate 51.
  • the p-type group III nitride semiconductor region 63 can include one or more group III nitride semiconductor layers.
  • the following group III nitride semiconductor layers (Mg-doped gallium nitride semiconductor layer 65a, Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65ba, Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65bb, Mg-doped gallium nitride semiconductor contact)
  • Layer 65c and Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d) are grown in this order.
  • the supply of TMG is stopped and the substrate temperature is raised.
  • TMG, NH 3 , Cp 2 Mg, and atmospheric gas are supplied to the growth reactor 10 to emit the Mg-doped gallium nitride semiconductor layer 65a (corresponding to the p-type gallium nitride semiconductor layer 21).
  • a layer 57 is formed on the main surface 57a.
  • the Mg-doped gallium nitride based semiconductor layer 65a can be made of p-type GaN.
  • nitrogen can be supplied as an atmospheric gas.
  • an undoped GaN layer may be grown on the light guide layer 59c (on the main surface 57a of the light emitting layer 57) before the growth of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor layer 65a.
  • the Mg-doped gallium nitride based semiconductor layer 65a is formed on this undoped GaN layer.
  • TMG, TMI, TMA, NH 3 , Cp 2 Mg and nitrogen are supplied to the growth reactor 10 at a substrate temperature of about 870 degrees Celsius, and the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65ba (p-type clad layer) 23a) is grown on the Mg-doped gallium nitride semiconductor layer 65a, and after the Mg-doped gallium nitride semiconductor cladding layer 65ba is grown, for example, the supply amounts of TMG, TMI, and TMA are changed.
  • an Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65bb (corresponding to the p-type clad layer 23b) is grown and formed on the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65bb.
  • the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65ba and the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65bb can both be made of p-type InAlGaN.
  • the Mg-doped gallium nitride semiconductor layer 65a After the growth of the Mg-doped gallium nitride semiconductor layer 65a, instead of forming the two clad layers of the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65ba and the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65bb, a single layer of Mg
  • the doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65b (corresponding to the p-type clad layer 23) may be grown on the Mg doped gallium nitride based semiconductor layer 65a.
  • the Mg-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65b can be made of p-type InAlGaN, like the Mg-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65ba and the Mg-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65bb.
  • the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c (corresponding to the contact layer 25a) is changed to the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad.
  • the supply amount of the p-type dopant is changed.
  • an Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d (corresponding to the contact layer 25b) is epitaxially grown on the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65c.
  • the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65c can be made of p-type GaN.
  • the Mg concentration of the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c is, for example, about 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
  • the supply amount of the p-type dopant (Mg) is changed from, for example, 1 sccm to 500 sccm, and then, for example, TMG, NH 3 , Cp at about 900 degrees Celsius.
  • 2 Mg and atmospheric gas are supplied to the growth furnace 10 to grow and form the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d.
  • the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d can be made of p-type GaN.
  • the Mg concentration of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d is, for example, about 5 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 .
  • the supply amount of Mg supplied during the growth of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d may be larger than the supply amount of Mg supplied during the growth of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65c.
  • the concentration of the p-type dopant (Mg) is higher in the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d than in the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c.
  • nitrogen can be supplied as an atmospheric gas.
  • the growth temperature of the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c and the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d may be the same temperature of about 1000 degrees Celsius.
  • the growth temperature of the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c and the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d can be higher than the growth temperature of the active layer 59b.
  • the difference between the growth temperature of the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65c and the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d and the growth temperature of the active layer 59b may be, for example, in the range of 150 degrees Celsius or more and 300 degrees Celsius or less.
  • the difference in growth temperature is smaller than the difference, the growth temperature of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65c and the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d is lowered, so that the electrical characteristics are degraded. If the difference in growth temperature is larger than the difference, the thermal damage received by the active layer 59b increases, so that the light emission efficiency decreases.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor layer 65a is about 0.200 ⁇ m.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65ba is about 0.20 ⁇ m.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor clad layer 65bb is about 0.20 ⁇ m.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride semiconductor clad layer 65b is about 0.40 ⁇ m.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65c is about 0.040 ⁇ m.
  • the film thickness of the Mg-doped gallium nitride based semiconductor contact layer 65d is about 0.010 ⁇ m.
  • an electrode is formed on the epitaxial substrate EP1 (particularly on the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d).
  • the electrode is formed as follows. For example, a metal electrode such as Ni / Au or Pd (corresponding to the electrode 37) is formed on the Mg-doped gallium nitride semiconductor contact layer 65d, and a metal electrode such as Ti / Al (on the back surface of the epitaxial substrate EP1). Corresponding to the electrode 41).
  • the epitaxial substrate EP1 Prior to the formation of the electrodes, the epitaxial substrate EP1 can be processed to form a ridge structure. By step S111, the epitaxial substrate EP is formed.
  • a laser bar is formed from the epitaxial substrate EP by cleavage, a reflective film made of a dielectric multilayer film (for example, SiO 2 / TiO 2 ) is formed on the cavity end face of the laser bar, and then a gallium nitride based semiconductor laser device 11 is formed. To separate.
  • a dielectric multilayer film for example, SiO 2 / TiO 2
  • Example 1 A laser diode (corresponding to the gallium nitride based semiconductor laser element 11) having the element structure shown in part (a) of Fig. 4 was manufactured.
  • a GaN substrate having a main surface of a gallium nitride semiconductor was prepared, and an epitaxial stack of gallium nitride semiconductors was formed on the main surface of the GaN substrate by metal organic vapor phase epitaxy.
  • the first n-GaN layer was formed by epitaxially growing about 1.1 ⁇ m on the main surface of the GaN substrate.
  • an n-InAlGaN layer indium (In) composition is about 0.03 as an n-type cladding layer on the first n-GaN layer, and aluminum (Al) is grown epitaxially by about 1.2 ⁇ m.
  • n-InGaN layer indium (In) composition is about 0.025
  • n-side light guide layer is epitaxially grown by about 0.184 ⁇ m as an n-side light guide layer on the second n-GaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.255) as an active layer was epitaxially grown by about 3 nm on the n-InGaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.025) was epitaxially grown by about 0.075 ⁇ m on the active layer as a p-side light guide layer.
  • a p-GaN layer was epitaxially grown by about 0.200 ⁇ m on the undoped ud-InGaN layer as the p-side light guide layer.
  • first and second p-InAlGaN layers were formed as p-type cladding layers on the p-GaN layer.
  • a first p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.03 and the composition of aluminum (Al) is about 0.14) is about 0.20 ⁇ m.
  • the second p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.015 on the first p-InAlGaN layer.
  • the aluminum (Al) has a composition of about 0.07) and is epitaxially grown by about 0.20 ⁇ m.
  • p-type dopant concentration is equal to or higher than that A contact layer was formed.
  • a first p + -GaN layer is formed by epitaxial growth on the second p-InAlGaN layer by about 0.040 ⁇ m, and then this first p + -GaN layer is formed on the first p + -GaN layer.
  • a first p + -GaN second p + -GaN layer high p-type dopant concentration than layer was formed by only the epitaxial growth of about 0.010.
  • an epitaxial stack of gallium nitride based semiconductor was formed on the main surface of the GaN substrate.
  • Example 2 A laser diode (corresponding to the gallium nitride based semiconductor laser element 11) having the element structure shown in part (b) of Fig. 4 was manufactured.
  • a GaN substrate having a main surface of a gallium nitride semiconductor was prepared, and an epitaxial stack of gallium nitride semiconductors was formed on the main surface of the GaN substrate by metal organic vapor phase epitaxy.
  • the first n-GaN layer was formed by epitaxially growing about 1.1 ⁇ m on the main surface of the GaN substrate.
  • an n-InAlGaN layer (indium (In) composition is about 0.02 as an n-type cladding layer on the first n-GaN layer, and aluminum (Al composition is 0.09 degrees) is grown epitaxially by about 1.2 ⁇ m.
  • n-InGaN layer indium (In) composition is about 0.035
  • n-side light guide layer is epitaxially grown by about 0.184 ⁇ m as an n-side light guide layer on the second n-GaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.255) as an active layer was epitaxially grown by about 3 nm on the n-InGaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.025) was epitaxially grown by about 0.075 ⁇ m on the active layer as a p-side light guide layer.
  • a p-GaN layer was epitaxially grown by about 0.200 ⁇ m on the undoped ud-InGaN layer as the p-side light guide layer.
  • a p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.02 and the composition of aluminum (Al) is about 0.09) as a p-type cladding layer on the p-GaN layer is set to 0.00. It was formed by epitaxial growth of about 40 ⁇ m.
  • p-type dopant concentration is equal to or higher than that A contact layer was formed.
  • a first p + -GaN layer is formed by epitaxial growth on the second p-InAlGaN layer by about 0.040 ⁇ m, and then this first p + -GaN layer is formed on the first p + -GaN layer.
  • a first p + -GaN second p + -GaN layer high p-type dopant concentration than layer was formed by only the epitaxial growth of about 0.010.
  • an epitaxial stack of gallium nitride based semiconductor was formed on the main surface of the GaN substrate.
  • Example 3 A laser diode (corresponding to the gallium nitride based semiconductor laser element 11) having the element structure shown in part (c) of FIG. 4 was manufactured.
  • a GaN substrate having a main surface of a gallium nitride semiconductor was prepared, and an epitaxial stack of gallium nitride semiconductors was formed on the main surface of the GaN substrate by metal organic vapor phase epitaxy.
  • the first n-GaN layer was formed by epitaxially growing about 1.1 ⁇ m on the main surface of the GaN substrate.
  • an n-InAlGaN layer (indium (In) composition is about 0.02 as an n-type cladding layer on the first n-GaN layer, and aluminum (Al composition is 0.09 degrees) is grown epitaxially by about 1.2 ⁇ m.
  • n-InGaN layer indium (In) composition is about 0.03
  • an undoped ud-InGaN layer is epitaxially grown by about 3 nm as an active layer on the n-InGaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (composition of indium (In) of about 0.03) was epitaxially grown by about 0.075 ⁇ m on the active layer as a p-side light guide layer.
  • a p-GaN layer was epitaxially grown by about 0.200 ⁇ m on the undoped ud-InGaN layer as the p-side light guide layer.
  • a p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.02 and the composition of aluminum (Al) is about 0.09) as a p-type cladding layer on the p-GaN layer is set to 0.00. It was formed by epitaxial growth of about 40 ⁇ m.
  • p-type dopant concentration is equal to or higher than that A contact layer was formed.
  • a first p + -GaN layer is formed by epitaxial growth on the second p-InAlGaN layer by about 0.040 ⁇ m, and then this first p + -GaN layer is formed on the first p + -GaN layer.
  • a first p + -GaN second p + -GaN layer high p-type dopant concentration than layer was formed by only the epitaxial growth of about 0.010.
  • an epitaxial stack of gallium nitride based semiconductor was formed on the main surface of the GaN substrate.
  • Example 4 A laser diode (corresponding to the gallium nitride based semiconductor laser element 11) having the element structure shown in part (a) of Fig. 5 was manufactured.
  • a GaN substrate having a main surface of a gallium nitride semiconductor was prepared, and an epitaxial stack of gallium nitride semiconductors was formed on the main surface of the GaN substrate by metal organic vapor phase epitaxy.
  • the first n-GaN layer was formed by epitaxially growing about 1.1 ⁇ m on the main surface of the GaN substrate.
  • an n-InAlGaN layer (indium (In) composition is about 0.02 as an n-type cladding layer on the first n-GaN layer, and aluminum (Al composition is 0.09 degrees) is grown epitaxially by about 1.2 ⁇ m.
  • n-InGaN layer indium (In) composition is about 0.045
  • n-InGaN layer undoped ud-InGaN layer
  • the composition of indium (In) is about 0.255
  • an undoped ud-InGaN layer (composition of indium (In) of about 0.02) was epitaxially grown by about 0.075 ⁇ m on the active layer as a p-side light guide layer.
  • a p-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.02) is epitaxially grown by about 0.025 ⁇ m as a p-side light guide layer.
  • a p-GaN layer was epitaxially grown by about 0.200 ⁇ m on the p-InGaN layer as the p-side light guide layer.
  • a p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.015 and the composition of aluminum (Al) is about 0.07) as a p-type cladding layer on the p-GaN layer is set to 0.00. It was formed by epitaxial growth of about 40 ⁇ m.
  • p-type dopant concentration is equal to or higher than that A contact layer was formed.
  • a first p + -GaN layer is formed by epitaxial growth on the second p-InAlGaN layer by about 0.040 ⁇ m, and then this first p + -GaN layer is formed on the first p + -GaN layer.
  • a first p + -GaN second p + -GaN layer high p-type dopant concentration than layer was formed by only the epitaxial growth of about 0.010.
  • an epitaxial stack of gallium nitride based semiconductor was formed on the main surface of the GaN substrate.
  • Example 5 A laser diode (corresponding to the gallium nitride based semiconductor laser element 11) having the element structure shown in part (b) of Fig. 5 was manufactured.
  • a GaN substrate having a main surface of a gallium nitride semiconductor was prepared, and an epitaxial stack of gallium nitride semiconductors was formed on the main surface of the GaN substrate by metal organic vapor phase epitaxy.
  • the first n-GaN layer was formed by epitaxially growing about 1.1 ⁇ m on the main surface of the GaN substrate.
  • an n-InAlGaN layer (indium (In) composition is about 0.02 as an n-type cladding layer on the first n-GaN layer, and aluminum (Al composition is 0.09 degrees) is grown epitaxially by about 1.2 ⁇ m.
  • n-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.06) is epitaxially grown by about 0.150 ⁇ m as an n-side light guide layer on the second n-GaN layer. did.
  • an undoped ud-InGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.255) is epitaxially grown by about 3 nm as an active layer on the n-InGaN layer.
  • an undoped ud-InGaN layer (composition of indium (In) of about 0.02) was epitaxially grown by about 0.075 ⁇ m on the active layer as a p-side light guide layer.
  • a p-GaN layer was epitaxially grown by about 0.200 ⁇ m on the undoped ud-InGaN layer as the p-side light guide layer.
  • a p-InAlGaN layer (the composition of indium (In) is about 0.015 and the composition of aluminum (Al) is about 0.07) as a p-type cladding layer on the p-GaN layer is set to 0.00. It was formed by epitaxial growth of about 40 ⁇ m.
  • p-type dopant concentration is equal to or higher than that A contact layer was formed.
  • a first p + -GaN layer is formed by epitaxial growth on the second p-InAlGaN layer by about 0.040 ⁇ m, and then this first p + -GaN layer is formed on the first p + -GaN layer.
  • a first p + -GaN second p + -GaN layer high p-type dopant concentration than layer was formed by only the epitaxial growth of about 0.010.
  • an epitaxial stack of gallium nitride based semiconductor was formed on the main surface of the GaN substrate.
  • the oscillation wavelength of the active layer is 400 nm or more and 550 nm or less, can be 480 nm or more and 550 nm or less, and can be 510 nm or more and 540 nm or less.
  • the active layer has a single quantum well structure including a single quantum well layer, or a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers.
  • the interface between the n-side light guide layer (n-InGaN layer) and the active layer is inclined in the m-axis direction from the plane orthogonal to the reference axis extending along the c-axis. In particular, it can be inclined at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees.
  • an n-type cladding layer, an n-GaN layer, an n-side light guide layer, an active layer, a p-side light guide layer, and p-GaN are formed on the main surface of the GaN substrate.
  • a layer and a p-type cladding layer are sequentially provided.
  • the main surface of the GaN substrate is inclined at an angle of 63 degrees or more and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis extending along the c-axis.
  • n-side light guide layer n-InGaN layer
  • active layer is inclined at an angle of not less than 63 degrees and less than 80 degrees in the m-axis direction from a plane orthogonal to the reference axis extending along the c-axis. Therefore, it can be used for light emission in the green region.
  • each of the n-type cladding layers is In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20).
  • the p-type cladding layers are all In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 0.05, 0 ⁇ y ⁇ 0.20).
  • the composition of indium (In) in the n-side and p-side light guide layers is 2% or more and 6% or less, but 2% or more and 5% or less. Furthermore, it can be 2% or more and 4.5% or less.
  • the composition of indium (In) exceeds 6%. And the occurrence of dislocation becomes remarkable.
  • the n-side and p-side light guides are used in order to obtain a sufficient difference in refractive index between the n-side and p-side light guide layers and the n-type cladding layer and the p-type cladding layer.
  • the composition of indium (In) in the layer can be 2% or more and 6% or less. Therefore, a sufficient difference in refractive index between the light guide layer and the cladding layer can be obtained, and a sufficient crystal rigidity can be secured.
  • the film thickness of the n-side light guide layer is 65% or more and 85% of the total of the film thickness of the n-side light guide layer and the film thickness of the p-side light guide layer. It is in the following range.
  • the thickness of the n-side light guide layer is about 71% of the total thickness of the n-side light guide layer and the p-side light guide layer. is there.
  • the film thickness of the n-side light guide layer is about 67% of the total of the film thickness of the n-side light guide layer and the film thickness of the p-side light guide layer.
  • the n-type dopant is, for example, silicon (Si), and the dopant concentration of the n-type dopant is about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the dopant concentration of the n-type dopant is below this value of 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • the p-type dopant is, for example, magnesium (Mg), and the dopant concentration of the p-type dopant is about 3 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 .
  • Mg magnesium
  • the absorption coefficient of the n-InGaN layer as the n-side light guide layer is about 6 cm ⁇ 1
  • the absorption coefficient of the ud-InGaN layer as the p-side light guide layer is about 1 cm -1
  • the absorption coefficient of the p-GaN layer was about 30 cm -1.
  • the absorption coefficient of the epi layer can be measured, for example, by spectroscopic ellipsometry.
  • the ud-InGaN layer as the p-side light guide layer can prevent the p-type dopant magnesium (Mg) from diffusing into the active layer.
  • the film thickness of the ud-InGaN layer as the p-side light guide layer necessary for preventing diffusion of magnesium (Mg) is about 0.075 ⁇ m, and the film thickness of the ud-InGaN layer as the p-side light guide layer is If this value exceeds 0.075 ⁇ m, the ud-InGaN layer as the p-side light guide layer has a relatively high electrical resistance.
  • an insulating film for example, SiO 2 film having a stripe window with a width of about 10 ⁇ m is formed on the epitaxial stack by wet etching, and an anode electrode made of Pd (on the p side) Electrode) and a pad electrode were formed by vapor deposition. Thereafter, a cathode electrode (n-side electrode) made of Al and a pad electrode were formed on the back surface by vapor deposition.
  • the substrate product in each of Examples 1 to 3 thus manufactured is cleaved and separated at an interval of about 600 ⁇ m to produce a laser bar, and a dielectric multilayer is formed on the resonator end face of the laser bar. A reflective film made of a film was formed.
  • the split section is a plane perpendicular to the ⁇ 20-21 ⁇ plane and the ⁇ 11-20 ⁇ plane.
  • the dielectric multilayer film is made of, for example, SiO 2 / TiO 2 .
  • the reflectance of the front end face is about 80%, and the reflectance of the rear end face is about 95%.
  • the n-InGaN layer occupies the total thickness of all InGaN layers (n-side and p-side light guide layers).
  • the relationship between the film thickness ratio and the threshold current Jth (A / cm 2 ) is shown in FIG.
  • the graph G1 in FIG. 6 shows the n-InGaN layer (n in the laser diode according to Example 1) with the thickness of all InGaN layers (n-side and p-side light guide layers) being constant (for example, about 250 nm).
  • a graph G2 in FIG. 6 shows an n-InGaN layer (n in the laser diode according to the second embodiment) with the thickness of all InGaN layers (n-side and p-side light guide layers) being constant (for example, about 250 nm).
  • the relationship between the ratio of the film thickness of the n-InGaN layer to the film thickness of the entire InGaN layer and the threshold current when the film thickness of the side light guide layer) is changed is shown.
  • the threshold current is relatively small when the ratio of the film thickness of the n-InGaN layer to the film thickness is in the range of 0.65 to 0.85 (65% to 85%).
  • the position of the active layer is shifted.
  • the n side and the p side become significantly asymmetric), and the ratio of light passing through the active layer ( ⁇ well) and the attenuation factor of light passing through the waveguide ( ⁇ int) decrease.
  • Int ⁇ e ⁇ int ⁇ k (“e” is the base of natural logarithm (Napier constant)).
  • the film thickness of the n-InGaN layer (n-side light guide layer) is different from the film thickness of the n-InGaN layer (n-side light guide layer) and the ud-InGaN layer. If it is in the range of 65% or more and 85% or less of the total film thickness of the (p-side light guide layer), as shown in FIG. It was found that the loss can be suitably suppressed.
  • the result shown in FIG. 7 is that in Example 1, the film thickness of the n-InGaN layer (n-side light guide layer) was made constant after the film thickness of the ud-InGaN layer (p-side light guide layer) was made constant.
  • the internal loss ( ⁇ int) of the waveguide can be measured by, for example, the hack Pauli method.
  • the position of the waveguide is located below the opening 39a shown in FIG.
  • a gallium nitride semiconductor laser device and a method for manufacturing a gallium nitride semiconductor laser device with reduced threshold current are provided.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Growth furnace, 11 ... Gallium nitride semiconductor laser element, 13 ... Substrate, 13a ... Main surface, 13b ... Back surface, 15 ... N-type gallium nitride semiconductor region, 15a ... N-type gallium nitride semiconductor layer, 15b ... n Type cladding layer, 15c ... n-type gallium nitride semiconductor layer, 17 ... light emitting layer, 19 ... p-type group III nitride semiconductor region, 21 ... p-type gallium nitride semiconductor layer, 23 ... p-type cladding layer, 23a ... p Type cladding layer, 23b ...
  • p-type cladding layer 25a ... contact layer, 25b ... contact layer, 27 ... active layer, 29 ... n-side light guide layer, 31 ... p-side light guide layer, 33 ... well layer, 35 ... barrier Layer 37 ... electrode 39 ... insulating film 39a ... opening 41 ... electrode 51 ... substrate 51a ... main surface 53 ... n-type gallium nitride semiconductor region 53a ... main surface 55a ... Si doped gallium nitride 55b ... Si-doped gallium nitride semiconductor clad layer, 55c ... Si-doped gallium nitride semiconductor layer, 57 ... light emitting layer, 57a ... main surface, 59a ...
  • Mg doped gallium nitride based semiconductor contact layer Ax: Normal axis, CR: Crystal coordinate system, Cx: Reference axis, EP: Epitaxial substrate, EP ... epitaxial substrate, J1 ... interface, JC ... contact, S ... coordinate system, Sc ... surface, VC ... c-axis unit vector, VN ... normal vector.

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Abstract

　閾値電流が低減される窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を提供する。ｎ型クラッド層１５ｂと、ｎ側光ガイド層２９と、活性層２７と、ｐ側光ガイド層３１と、ｐ型クラッド層２３と、を備え、活性層２７の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、ｎ型クラッド層１５ｂは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、ｐ型クラッド層２３は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１は、何れも、インジウムを含有し、ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１のインジウムの組成は、何れも、２％以上６％以下であり、ｎ型クラッド層１５ｂの膜厚は、ｎ型クラッド層１５ｂの膜厚とｐ型クラッド層２３の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にある。

Description

窒化ガリウム系半導体レーザ素子、及び、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法
　本発明は、窒化ガリウム系半導体レーザ素子、及び、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法に関する。
　特許文献１には、動作電圧の低減、外部量子効率の増大、発振閾値電流密度の低減等の特性改善を行うための４３０ｎｍ以上の発光波長を有する窒化物半導体レーザ素子が開示されている。この窒化物半導体レーザ素子では、窒化物半導体基板上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ＧａＮ層、第１のＩｎＧａＮ光ガイド層、発光層、第２のＩｎＧａＮ光ガイド層、窒化物半導体中間層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層がこの順に設けられる。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、３％以上５％以下のアルミニウム（Ａｌ）の組成と１．８μｍ以上２．５μｍ以下の厚さを有する。第１と第２のＩｎＧａＮ光ガイド層は、３％以上６％以下のインジウム（Ｉｎ）の組成を有する。第１の光ガイド層の厚さは、第２の光ガイド層に比べて大きくかつ１２０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下である。ｐ型ＡｌＧａＮ層は、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層に接しかつそのアルミニウム（Ａｌ）の組成はｐ型クラッド層に比べて高くて１０％以上３５％以下である。
特開２０１０－１２９６７６号公報
　特許文献１に開示されている窒化物半導体レーザ素子では、ｎ側のＩｎＧａＮ光ガイド層の膜厚がｐ側のＩｎＧａＮ光ガイド層の膜厚よりも厚い。ｎ側の光ガイド層の方がｐ側の光ガイド層よりも光の吸収は少ないので、閾値電流を低減するためには、ｐ側の光ガイド層の膜厚よりもｎ側の光ガイド層の膜厚を厚くすることが考えられる。一方、ｐ側の光ガイド層の膜厚よりもｎ側の光ガイド層の膜厚を厚くする程、活性層の位置のズレが増して活性層を通る光の割合が減少するので、逆に、閾値電流の上昇を招く。そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、閾値電流が低減される窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。
　本発明の一側面に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子は、ｎ型の窒化ガリウム系半導体のｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の第１の光ガイド層と、前記第１の光ガイド層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の活性層と、前記活性層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の第２の光ガイド層と、前記第２の光ガイド層の上に設けられたｐ型の窒化ガリウム系半導体のｐ型クラッド層とを備え、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、前記第１及び第２の光ガイド層は、何れも、インジウムを含有し、前記第１及び第２の光ガイド層のインジウムの組成は、何れも、２％以上６％以下であり、前記第１の光ガイド層の膜厚は、前記第１の光ガイド層の膜厚と前記第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあり、前記第１の光ガイド層及び前記第２の光ガイド層は前記活性層に接している、ことを特徴とする。また、前記ｎ型クラッド層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、前記ｐ型クラッド層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）である。
　ｎ側の光ガイド層及びｐ側の光ガイド層による光の吸収量の総量を低減させることによって、半導体レーザの閾値電流を低減することができる。本発明の一側面において、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、この第１の光ガイド層の膜厚とｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあるので、窒化ガリウム系半導体レーザ素子に含まれるｎ側の光ガイド層及びｐ側の光ガイド層による光の吸収量の総量を低減でき、よって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の閾値電流を低減できることが見出された。ｎ型半導体よりもｐ型半導体のほうが光の吸収係数が大きいため、ｎ型層の割合を大きくすることで導波路全体の光の吸収量を低下させることができる。
　また、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、ｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚よりも大きい程、活性層の位置のズレが大きくなり（ｎ側とｐ側とが顕著に非対称となり）、活性層を通る光の割合が減少するが、本発明の一側面のように、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、この第１の光ガイド層の膜厚とｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあれば、上記のｎ側とｐ側との間の非対称性による光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　また、クラッド層及び光ガイド層のそれぞれのインジウム（Ｉｎ）の組成と、発振波長と、によって、クラッド層と光ガイドとの屈折率差が変わるが、本発明の一側面に係る発振波長及びインジウム（Ｉｎ）の組成であれば、光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　本発明の一側面に係る素子において、前記活性層は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造を有することができる。従って、本発明の一側面に係る素子を単一量子井戸構造に適用できる。量子井戸を有することで、発光が可能となる。井戸層数を一とすることで、井戸数が二以上の場合と比較してバリア層／井戸層のバンド障壁がなくなる分、動作電圧を低減することができる。
　本発明の一側面に係る素子において、前記活性層は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有することができる。従って、本発明の一側面に係る素子を多重量子井戸構造に適用できる。量子井戸を有することで、発光が可能となる。井戸層数を複数とすることで、井戸数が一の場合と比較して屈折率の高い井戸数が増えることにより導波路の光閉じ込めが良いレーザを作製することができる。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に傾斜していることができる。従って、緑色を含む範囲の発光波長の光が発光可能である。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜していることができる。従って、緑色の光が発光可能である。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る素子において、窒化ガリウム系半導体の主面を有する基板を更に備え、前記主面の上に、前記ｎ型クラッド層、前記第１の光ガイド層、前記活性層、前記第２の光ガイド層及び前記ｐ型クラッド層が順に設けられており、前記主面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜していることができる。従って、緑色の光が発光可能である。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る素子において、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることができ、又は、前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であることができる。従って、純緑色の光（波長が概ね５２０ｎｍ以上５３５ｎｍ以下の光）が発光可能である。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下であることができる。従って、第１の光ガイド層とｎ型クラッド層との屈折率差が得られると共に結晶の剛性も確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下であることができる。従って、第１の光ガイド層とｎ型クラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、十分に安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を４．５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下であることができる。従って、第２の光ガイド層とｐ型クラッド層との屈折率差が得られると共に結晶の剛性も確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下であることができる。従って、第２の光ガイド層とｐ型クラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、十分に安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を４．５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る素子において、前記第１の光ガイド層および第２の光ガイド層に含まれるインジウムの総和は、インジウム組成（％）×ガイド層膜厚（ｎｍ）≦１２５０の範囲であることができる。この範囲であればミスフィット転位が入らないエピを得ることができる。
　本発明の一側面に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ型の窒化ガリウム系半導体のｎ型クラッド層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層の上に窒化ガリウム系半導体の第１の光ガイド層を形成する工程と、前記第１の光ガイド層の上に窒化ガリウム系半導体の活性層を形成する工程と、前記活性層の上に窒化ガリウム系半導体の第２の光ガイド層を形成する工程と、前記第２の光ガイド層の上にｐ型の窒化ガリウム系半導体のｐ型クラッド層を形成する工程と、を備え、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、前記第１及び第２の光ガイド層は、何れも、インジウムを含有し、前記第１及び第２の光ガイド層のインジウムの組成は、何れも、２％以上６％以下であり、前記第１の光ガイド層の膜厚は、前記第１の光ガイド層の膜厚と前記第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあり、前記第１の光ガイド層及び前記第２の光ガイド層は前記活性層に接している、ことを特徴とする。また、前記ｎ型クラッド層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、前記ｐ型クラッド層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）である。
　ｎ側の光ガイド層及びｐ側の光ガイド層による光の吸収量の総量を低減させることによって、半導体レーザの閾値電流を低減することができる。本発明の一側面において、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、この第１の光ガイド層の膜厚とｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあるので、窒化ガリウム系半導体レーザ素子に含まれるｎ側の光ガイド層及びｐ側の光ガイド層による光の吸収量の総量を低減でき、よって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の閾値電流を低減できることが見出された。ｎ型半導体よりもｐ型半導体のほうが光の吸収係数が大きいため、ｎ型層の割合を大きくすることで導波路全体の光の吸収量を低下させることができる。
　また、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、ｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚よりも大きい程、活性層の位置のズレが大きくなり（ｎ側とｐ側とが顕著に非対称となり）、活性層を通る光の割合が減少するが、本発明の一側面のように、ｎ側にある第１の光ガイド層の膜厚が、この第１の光ガイド層の膜厚とｐ側にある第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあれば、上記のｎ側とｐ側との間の非対称性による光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　また、クラッド層及び光ガイド層のそれぞれのインジウム（Ｉｎ）の組成と、発振波長と、によって、クラッド層と光ガイドとの屈折率差が変わるが、本発明に係る発振波長及びインジウム（Ｉｎ）の組成であれば、光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記活性層は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造を有することができる。従って、本発明の一側面に係る素子を単一量子井戸構造に適用できる。量子井戸を有することで、発光が可能となる。井戸層数を一とすることで、井戸数が二以上の場合と比較してバリア層／井戸層のバンド障壁がなくなる分、動作電圧を低減することができる。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記活性層は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有することができる。従って、本発明の一側面に係る素子を多重量子井戸構造に適用できる。量子井戸を有することで、発光が可能となる。井戸層数を複数とすることで、井戸数が一の場合と比較して屈折率の高い井戸数が増えることにより導波路の光閉じ込めが良いレーザを作製することができる。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に傾斜していることができる。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜していることができる。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る製造方法において、窒化ガリウム系半導体の主面を有する基板を準備する工程を更に備え、前記基板の主面の上に、前記ｎ型クラッド層、前記第１の光ガイド層、前記活性層、前記第２の光ガイド層及び前記ｐ型クラッド層が順に設けられ、前記主面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜していることができる。この面方位を使用することで、高品質な緑色領域の発光に適した活性層を作製することが可能となる。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることができ、又は、前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であることができる。従って、純緑色の光（波長が概ね５２０ｎｍ以上５３５ｎｍ以下の光）が発光可能である。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下であることができる。従って、第１の光ガイド層とｎ型クラッド層との屈折率差が得られると共に結晶の剛性も確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下であることができる。従って、第１の光ガイド層とｎ型クラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、十分に安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を４．５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下であることができる。従って、第２の光ガイド層とｐ型クラッド層との屈折率差が得られると共に結晶の剛性も確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を５％以下にする必要がある。
　本発明の一側面に係る製造方法において、前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下であることができる。従って、第２の光ガイド層とｐ型クラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。光閉じ込めに十分なクラッド層との屈折率差を得るためには２％以上のインジウム（Ｉｎ）の組成が必要であり、十分に安定してミスフィット転位が入らないようにするためにはインジウム（Ｉｎ）の組成を４．５％以下にする必要がある。
　本発明の各側面によれば、閾値電流が低減される窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法が提供される。
図１は、実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の構成を示す図である。 図２は、実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を示す図である。 図３は、実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程における生産物を模式的に示す図である。 図４は、実施例に係るレーザダイオードの素子構造を示す図である。 図５は、実施例に係るレーザダイオードの素子構造を示す図である。 図６は、全ＩｎＧａＮ層の膜厚に占めるｎ－ＩｎＧａＮ層の膜厚の比率と、閾値電流との関係を示す図である。 図７は、ｎ－ＩｎＧａＮ層の膜厚と、活性層を通る光の割合及び導波路を通る光の減衰率との関係を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の構造及び窒化ガリウム系半導体レーザ素子のためのエピタキシャル基板の構造を概略的に示す図面である。
　図１の（ａ）部に窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１が示され、図１の（ｂ）部に窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１のためのエピタキシャル基板ＥＰが示される。エピタキシャル基板ＥＰは、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１と同様のエピタキシャル層構造を有する。引き続く説明では、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１を構成する半導体層を説明する。エピタキシャル基板ＥＰは、これらの窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１を構成する半導体層に対応する半導体層（半導体膜）を含み、対応する半導体層には、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１のための説明が適用される。
　図１を参照すると、座標系Ｓ及び結晶座標系ＣＲが示されている。基板１３の主面１３ａは、Ｚ軸の方向を向いており、Ｘ方向及びＹ方向に延びている。Ｘ軸はａ軸の方向に向いている。図１の（ａ）部に示されるように、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１は、基板１３と、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５と、発光層１７と、ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９とを備える。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５、発光層１７及びｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、基板１３の上においてエピタキシャル成長によって形成されている。
　基板１３のｃ面は、図１に示された面Ｓｃに沿って延びている。面Ｓｃの上では、六方晶系窒化ガリウム系半導体の結晶軸を示すための結晶座標系ＣＲ（ｃ軸，ａ軸，ｍ軸）が示されている。基板１３の主面１３ａは、基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃを基準にして、基板１３の窒化ガリウム系半導体のｍ軸の方向に、傾斜角θで傾斜している。傾斜角θは、基板１３の主面１３ａの法線ベクトルＶＮと基準軸Ｃｘを示すｃ軸部ベクトルＶＣとの成す角度によって規定される。
　主面１３ａの上において、発光層１７は、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５とｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９との間に設けられている。主面１３ａの上において、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５、活性層１７及びｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、法線ベクトルＶＮの向き（Ｚ軸方向）に順に配列されている。主面１３ａの上において、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５に含まれているｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａ、ｎ型クラッド層１５ｂ及びｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃが法線ベクトルＶＮの向き（Ｚ軸方向）に順に配列されている。
　主面１３ａの上において、発光層１７に含まれているｎ側光ガイド層２９、活性層２７及びｐ側光ガイド層３１が法線ベクトルＶＮの向き（Ｚ軸方向）に順に配列されている。主面１３ａの上において、ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９に含まれているｐ型窒化ガリウム系半導体層２１，ｐ型クラッド層２３ａ，ｐ型クラッド層２３ｂ，コンタクト層２５ａ，コンタクト層２５ｂが、法線ベクトルＶＮの向き（Ｚ軸方向）に順に配列されている。なお、ｐ型クラッド層２３ａ及びｐ型クラッド層２３ｂに替えて、単一の層からなるｐ型クラッド層２３が設けられていてもよい。
　基板１３は、導電性を有する窒化ガリウム系半導体からなる主面１３ａを有する。基板１３の主面１３ａは、窒化ガリウム系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃから６３度以上８０度未満の範囲の角度で傾斜する。基板１３は、主面１３ａを含めて、窒化ガリウム系半導体からなることができる。基板１３の窒化ガリウム系半導体は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム），ＩｎＧａＮ（Ｉｎ：インジウム），ＡｌＧａＮ（Ａｌ：アルミニウム）等であることができる。ＧａＮは、二元化合物である窒化ガリウム系半導体であるので、良好な結晶品質と安定した基板主面とを提供できる。また、基板１３は、例えばＡｌＮ等であることもできる。
　ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５は、ｎ型の窒化ガリウム系半導体からなる。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５のｎ型ドーパントは例えばシリコン（Ｓｉ）である。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５は、基板１３の上に設けられる。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５は、基板１３の主面１３ａに直接接している。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５は、一又は複数のｎ型の窒化ガリウム系半導体層を含む。この一又は複数のｎ型の窒化ガリウム系半導体層は、主面１３ａの上に設けられる。
　ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａ、ｎ型クラッド層１５ｂ及びｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃを含むことができる。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａは、主面１３ａに直接接触している。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａは、例えば、ｎ型のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。ｎ型クラッド層１５ｂは、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａの上に設けられており、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａに直接接触している。ｎ型クラッド層１５ｂは、例えば、ｎ型のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃは、ｎ型クラッド層１５ｂの上に設けられており、ｎ型クラッド層１５ｂに直接接触している。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃは、例えば、ｎ型のＧａＮからなることができる。
　発光層１７は、例えば、インジウム（Ｉｎ）を含む窒化ガリウム系半導体からなる。発光層１７は、基板１３及びｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５の上に設けられる。発光層１７は、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５（特にｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃ）に直接接している。もしくは、膜厚１５ｎｍ以下のアンドープ窒化ガリウム系半導体層（バリア層）を介してｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５に接している。
　発光層１７は、活性層２７、ｎ側光ガイド層２９（第１の光ガイド層）及びｐ側光ガイド層３１（第２の光ガイド層）を含むことができる。活性層２７は、窒化ガリウム系半導体からなる。活性層２７は、一又は複数の井戸層３３と、複数の障壁層３５とを含む。障壁層３５は、井戸層３３のバンドギャップより大きいバンドギャップを有する。活性層２７は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造、又は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有することができる。
　井戸層３３及び障壁層３５は、何れも、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５及びｎ側光ガイド層２９の上に設けられている。井戸層３３及び障壁層３５は、何れも、アンドープの窒化ガリウム系半導体であり、例えば、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮ等からなる。活性層２７の発光波長は、例えば４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることができるが、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることができ、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であることができる。５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の発光波長の場合には純緑色が実現できる。
　ｎ側光ガイド層２９は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃの上に設けられ、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃに直接接触している。ｎ側光ガイド層２９は、インジウム（Ｉｎ）を含有する。ｎ側光ガイド層２９は、ｎ型ドーパントを含むｎ型のＩｎＧａＮからなる。
　ｐ側光ガイド層３１は、活性層２７に含まれる障壁層３５の上に設けられ、障壁層３５に直接接触している。ｐ側光ガイド層３１は、インジウム（Ｉｎ）を含有する。ｐ側光ガイド層３１は、アンドープのＩｎＧａＮからなる。なお、ｐ側光ガイド層３１は、アンドープのＩｎＧａＮ層と、このアンドープのＩｎＧａＮ層の上に設けられたｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層とを含む二層構造を有していてもよい。
　ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、ｐ型の窒化ガリウム系半導体からなる。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９のｐ型ドーパントは例えばマグネシウム（Ｍｇ）である。なお、亜鉛（Ｚｎ）等もｐ型ドーパントに用いることができる。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、基板１３、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５及び発光層１７の上に設けられる。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、発光層１７に直接接している。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、一又は複数のｐ型の窒化ガリウム系半導体層を含む。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、例えばｐ型窒化ガリウム系半導体層２１を含むことができる。
　ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１は、発光層１７に含まれるｐ側光ガイド層３１の上に設けられ、ｐ側光ガイド層３１に直接接している。ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１は、例えば、ｐ型のＧａＮからなることができる。なお、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１とｐ側光ガイド層３１とが直接接触している構成に替えて、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１とｐ側光ガイド層３１との間に、アンドープのＧａＮ層が設けられた構成であってもよい。ｐ側光ガイド層３１は、このアンドープのＧａＮ層に直接接し、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１も、このアンドープのＧａＮ層に直接接する。
　ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、例えば、更に、ｐ型クラッド層２３ａ，ｐ型クラッド層２３ｂ，コンタクト層２５ａ，コンタクト層２５ｂを含むことができる。ｐ型クラッド層２３ａは、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１の上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１に直接接している。ｐ型クラッド層２３ｂは、ｐ型クラッド層２３ａの上に設けられ、ｐ型クラッド層２３ａに直接接している。ｐ型クラッド層２３ａ及びｐ型クラッド層２３ｂは、例えば、ｐ型のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。なお、ｐ型クラッド層２３ａ及びｐ型クラッド層２３ｂに替えて、単一層のｐ型クラッド層２３が用いられてもよい。ｐ型クラッド層２３は、例えば、ｐ型のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。
　ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９は、例えば、更に、コンタクト層２５ａ及びコンタクト層２５ｂを含むことができる。コンタクト層２５ａは、ｐ型クラッド層２３ｂの上に設けられ、ｐ型クラッド層２３ｂに直接接している。コンタクト層２５ｂは、コンタクト層２５ａの上に設けられ、コンタクト層２５ａに直接接している。
　コンタクト層２５ａとコンタクト層２５ｂとは、ｐ型の同一の窒化ガリウム系半導体からなり、例えば、ｐ型のＧａＮからなることができる。ＧａＮは、二元化合物である窒化ガリウム系半導体であるので、コンタクト層２５ａ及びコンタクト層２５ｂがＧａＮからなる場合には、良好な結晶品質を提供できる。
　コンタクト層２５ａのｐ型ドーパントの濃度は、コンタクト層２５ｂのｐ型ドーパントの濃度よりも低い。電極３７に直接接していないコンタクト層２５ａのｐ型ドーパントの濃度が比較的低いので、結晶性が比較的良好であり、よってキャリア濃度も比較的高い。電極３７に直接接しているコンタクト層２５ｂのｐ型ドーパントの濃度が比較的高いので、電極３７との接触ＪＣにおける接触抵抗は低下する。コンタクト層２５ａのバンドギャップはｐ型クラッド層２３ｂのバンドギャップよりも小さい。従って、コンタクト層２５ａがコンタクト層２５ａよりも大きいバンドギャップを有するｐ型クラッド層２３ｂの上に設けられるのでコンタクト層２５ａを介したキャリア移動が良好となる。
　更に、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１は、より詳細には下記の構成を有する。ｎ側光ガイド層２９と活性層２７との界面Ｊ１は、ｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃからｍ軸方向に傾斜しており、特に、６３度以上８０度未満の傾斜角θで傾斜していることができる。
　基板１３の主面１３ａの上に、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａ、ｎ型クラッド層１５ｂ、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃ、ｎ側光ガイド層２９、活性層２７、ｐ側光ガイド層３１、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１、ｐ型クラッド層２３ａ、ｐ型クラッド層２３ｂ（又は、ｐ型クラッド層２３ａ及びｐ型クラッド層２３ｂに替えてｐ型クラッド層２３）、コンタクト層２５ａ及びコンタクト層２５ｂが順に設けられている。基板１３の主面１３ａは、ｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃからｍ軸方向に６３度以上８０度未満の傾斜角θで傾斜している。ｎ側光ガイド層２９と活性層２７との界面Ｊ１が、ｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃからｍ軸方向に６３度以上８０度未満の傾斜角θで傾斜しているので、緑色領域の発光に用いることができる。
　ｎ型クラッド層１５ｂは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、ｐ型クラッド層２３ａ、ｐ型クラッド層２３ｂ及びｐ型クラッド層２３は、何れも、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）である。
　ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１のインジウム（Ｉｎ）の組成は、何れも、２％以上６％以下であるが、２％以上５％以下であることができ、更に、２％以上４．５％以下であることができる。ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１のインジウム（Ｉｎ）の組成は、高い程、ｎ型クラッド層１５ｂ，ｐ型クラッド層２３ａ，ｐ型クラッド層２３ｂ，ｐ型クラッド層２３との屈折率差が顕著となるが、結晶が脆くなる。基板１３の主面１３ａが、ｃ軸に沿って延びる基準軸Ｃｘに直交する面Ｓｃからｍ軸方向に６３度以上８０度未満の傾斜角θで傾斜している場合、インジウム（Ｉｎ）の組成が６％を超えると転位の発生が顕著となる。ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１と、ｎ型クラッド層１５ｂ，ｐ型クラッド層２３ａ，ｐ型クラッド層２３ｂ，ｐ型クラッド層２３との屈折率差を十分に得るために、ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１のインジウム（Ｉｎ）の組成を、特に、２％以上６％以下とすることができる。従って、光ガイド層とクラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。
　ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１は、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１とｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２との合計の６５％以上８５％以下の範囲にある。また、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１とｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２との合計は、例えば、２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下とすることができ、特に、２６０ｎｍ程度とすることができる。
　ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５において、ｎ型ドーパントは例えばシリコン（Ｓｉ）であり、ｎ型ドーパントのドーパント濃度は、５×１０１７ｃｍ－３程度である。ｎ型ドーパントのドーパント濃度が、この値５×１０１７ｃｍ－３を下回ると、比較的大きな電気的抵抗が生じる。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９において、ｐ型ドーパントは例えばマグネシウム（Ｍｇ）であり、ｐ型ドーパントのドーパント濃度は、３×１０１８ｃｍ－３程度である。ｐ型ドーパントのドーパント濃度が、この値３×１０１８ｃｍ－３を下回ると、比較的大きな電気的抵抗が生じる。
　ｎ側光ガイド層２９の吸収係数は６ｃｍ－１程度であり、ｐ側光ガイド層３１の吸収係数は１ｃｍ－１程度であり、ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１の吸収係数は３０ｃｍ－１程度である。エピ層の吸収係数は、例えば分光エリプソメトリーにより測定できる。
　ｐ側光ガイド層３１（ｐ側光ガイド層３１が、アンドープのＩｎＧａＮ層と、このアンドープのＩｎＧａＮ層の上に設けられたｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層と、を含む二層構造を有する場合には、アンドープのＩｎＧａＮ層）は、ｐ型ドーパントのマグネシウム（Ｍｇ）が活性層に拡散することを防止できる。マグネシウム（Ｍｇ）の拡散防止に必要なｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２（ｐ側光ガイド層３１が、アンドープのＩｎＧａＮ層と、このアンドープのＩｎＧａＮ層の上に設けられたｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層と、を含む二層構造を有する場合には、アンドープのＩｎＧａＮ層の膜厚）は０．０７５μｍ程度であり、ｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２（ｐ側光ガイド層３１が、アンドープのＩｎＧａＮ層と、このアンドープのＩｎＧａＮ層の上に設けられたｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層と、を含む二層構造を有する場合には、アンドープのＩｎＧａＮ層の膜厚）が、この値０．０７５μｍを超えると、ｐ側光ガイド層３１は、比較的に高い電気的抵抗を有する。
　以上説明した構成を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１では、ｎ側の光ガイド層及びｐ側の光ガイド層による光の吸収量の総量を低減させることによって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子の閾値電流を低減することができる。
　本実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１において、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１が、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１とｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあるので、ｎ側光ガイド層２９及びｐ側光ガイド層３１による光の吸収量の総量を低減でき、よって、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１の閾値電流を低減できることが見出された。ｎ型半導体よりもｐ型半導体のほうが光の吸収係数が大きいため、ｎ型層の割合を大きくすることで導波路全体の光の吸収量を低下させることができる。なお、後述の実施例１（図４の（ａ）部に示す構成）では、ｐ型半導体に含まれるＭｇが活性層にまで拡散することを防ぐためアンドープ層を７５ｎｍ設けているが、例えばｎ側ガイド層とｐ側ガイド層の膜厚が等しい場合のガイド構造は「ｎドープ層１２９ｎｍ／活性層３ｎｍ／アンドープ層７５ｎｍ／ｐドープ層５５ｎｍ」となり、このｐドープ層の膜厚を減らした（０にした）分ｎドープ層の膜厚を増やした構造を実施例１（図４の（ａ）部に示す構成）としている。これにより光の吸収量を減らすことができる。
　また、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１が、ｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２よりも大きい程、活性層２７の位置のズレが大きくなり（ｎ側とｐ側とが顕著に非対称となり）、活性層２７を通る光の割合が減少するが、本実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１のように、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１が、ｎ側光ガイド層２９の膜厚Ｌ１とｐ側光ガイド層３１の膜厚Ｌ２との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあれば、上記のｎ側とｐ側との間の非対称性による光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　また、クラッド層及び光ガイド層のそれぞれのインジウム（Ｉｎ）の組成と、発振波長と、によって、クラッド層と光ガイドとの屈折率差が変わるが、本実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１の発振波長及びインジウム（Ｉｎ）の組成であれば、光のロスを好適に抑制できることが見出された。
　窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１は、電極３７及び絶縁膜３９を更に備える。基板１３、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５、発光層１７及びｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９の上には、電極３７（例えば、アノード）と、コンタクト層２５ｂを覆う絶縁膜３９とが設けられている。電極３７は、コンタクト層２５ｂの上に設けられ、絶縁膜３９の開口３９ａを介してコンタクト層２５ｂに直接接している。コンタクト層２５ｂと電極３７とは、開口３９ａを介して接触ＪＣを成す。電極３７は、例えば、Ｐｄ、Ａｕ、又は、Ｎｉ／Ａｕ（Ｎｉ及びＡｕ）等からなる。従って、このような材料の電極３７によって、コンタクト層２５ｂと良好な接触が実現される。
　また、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１は、電極４１（例えば、カソード）を備える。電極４１は、基板１３の裏面１３ｂの上に設けられ、裏面１３ｂに直接接している。電極４１は、例えば、Ｔｉ／Ａｌ等からなる。
　図１の（ｂ）部に示すように、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１のエピタキシャル基板ＥＰは、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１の上記の各半導体層に対応する半導体層（半導体膜）を含み、対応する半導体層には、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１のための説明が当てはまる。
　図２は、本実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を示す図面である。図３は、本実施形態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程における生産物を模式的に示す図面である。図２に示される工程フローに従って、有機金属気相成長法により、発光素子の構造のエピタキシャル基板ＥＰと窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１とを製造した。エピタキシャル成長のための原料として、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）、及び、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いた。
　工程Ｓ１０１では、窒化ガリウム系半導体からなる主面（図３の（ａ）部に示す主面５１ａ）を有する基板（図３の（ａ）部に示す基板５１）を準備する。この基板５１（基板１３に対応）の主面５１ａ（主面１３ａに対応）の法線軸（法線軸Ａｘ）は、窒化ガリウム系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸（基準軸Ｃｘ）に対して６３度以上８０度未満の範囲の傾斜角（傾斜角θに対応）を有する。基板５１の主面５１ａは、例えば、六方晶系ＧａＮにおけるｍ軸方向にｃ面から７５度の角度で傾斜した｛２０－２１｝面であることができる。主面５１ａは鏡面研磨されている。
　次に、基板５１の主面５１ａの上に以下の条件でエピタキシャル成長を行う。まず、工程Ｓ１０２では、基板５１を成長炉１０内に設置する。成長炉１０内には、例えば石英フローチャネル等の石英製の治具が配置されている。必要な場合には、摂氏１０５０度程度の温度及び２７ｋＰａ程度の炉内圧力において、ＮＨ３とＨ２を含む熱処理ガスを成長炉１０に供給しながら、１０分間程度、熱処理を行う。この熱処理により、主面５１ａ等において表面改質が生じる。
　この熱処理の後に、工程Ｓ１０３では、基板５１の主面５１ａの上に窒化ガリウム系半導体層をエピタキシャルに成長してエピタキシャル基板ＥＰを形成する。雰囲気ガスは、例えば窒素及び／又は水素を含むことができる。工程Ｓ１０３は、下記工程Ｓ１０４、工程Ｓ１０５及び工程Ｓ１１０を含む。
　図３の（ａ）部に示すように、工程Ｓ１０４では、ＩＩＩ族構成元素及びＶ族構成元素のための原料、及びｎ型ドーパントを含む原料ガス並びに雰囲気ガスを成長炉１０に供給して、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域５３（ｎ型窒化ガリウム系半導体領域１５に対応）を、基板５１の主面５１ａの上でエピタキシャルに成長して形成する。ｎ型窒化ガリウム系半導体領域５３の主面５３ａの傾斜角は、基板５１の主面５１ａの傾斜角（傾斜角θ）に対応している。
　ｎ型窒化ガリウム系半導体領域５３は、一又は複数のＩＩＩ族窒化物半導体層を含むことができる。本実施形態では、例えば、以下のＩＩＩ族窒化物半導体層（Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ａ，Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層５５ｂ，Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ｃ）が順に成長される。
　摂氏９５０度程度において、例えば、ＴＭＧ、ＮＨ３、ＳｉＨ４、並びに、窒素及び／又は水素、を成長炉１０に供給して、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ａ（ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ａに対応）を成長して形成する。この場合、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ａは、ｎ型のＧａＮからなることができる。
　次いで、摂氏８７０度程度の基板温度で、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡ、ＮＨ３、ＳｉＨ４及び窒素を成長炉１０に供給して、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層５５ｂ（ｎ型クラッド層１５ｂに対応）を成長して形成する。この場合、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層５５ｂは、ｎ型のＩｎＡｌＧａＮからなることができる。
　この後に、摂氏１０５０度程度において、例えば、ＴＭＧ、ＮＨ３、ＳｉＨ４、並びに、窒素及び／又は水素、を成長炉１０に供給して、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ｃ（ｎ型窒化ガリウム系半導体層１５ｃに対応）を成長して形成する。還元性を有する水素雰囲気では成長炉１０内の治具や治具の付着物から酸素が脱離されやすくなる。以上のようにして、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ａ、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層５５ｂ、及びＳｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ｃが、基板５１の主面５１ａの上に順次形成される。
　Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ａの膜厚は、１．１μｍ程度である。Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層５５ｂの膜厚は、１．２μｍ程度である。Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層５５ｃの膜厚は、０．２５０μｍ程度である。
　工程Ｓ１０５では、図３の（ｂ）部に示すように、発光層５７（発光層１７に対応）を、ｎ型窒化ガリウム系半導体領域５３の主面５３ａの上でエピタキシャルに成長して形成する。工程Ｓ１０５は、下記工程Ｓ１０６～工程Ｓ１０９を含む。
　工程Ｓ１０６では、摂氏８４０度程度の基板温度で、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３、ＳｉＨ４及び窒素を成長炉１０に供給して、ｎ型の光ガイド層５９ａ（ｎ側光ガイド層２９に対応）を主面５３ａの上に成長して形成する。この場合、光ガイド層５９ａは、インジウム（Ｉｎ）を含有するｎ型のＩｎＧａＮからなることができる。光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３は、０．１８４μｍ程度である。
　次いで、工程Ｓ１０７及び工程Ｓ１０８において、活性層５９ｂ（活性層２７に対応）を光ガイド層５９ａの上で成長して形成する。工程Ｓ１０７では、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３及び雰囲気ガスの窒素を成長炉１０に供給して、障壁層６１ａ（障壁層３５に対応）を成長して形成する。この場合、障壁層６１ａは、アンドープのＩｎＧａＮからなることができる。障壁層６１ａの厚さは、１５ｎｍ程度である。
　障壁層６１ａの成長後に、成長を中断して、障壁層の成長温度から井戸層の成長温度に基板温度を変更する。基板温度の変更後の工程Ｓ１０８では、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３及び雰囲気ガスの窒素を成長炉１０に供給して、井戸層６１ｂ（井戸層３３に対応）を成長して形成する。この場合、井戸層６１ｂは、アンドープのＩｎＧａＮからなることができる。井戸層６１ｂの厚さは、３ｎｍ程度である。
　必要な場合には、障壁層の成長、温度変更、井戸層の成長を繰り返すことができる。本実施形態において、活性層５９ｂの量子井戸構造は、一層の井戸層６１ｂを含む単一量子井戸構造、又は、複数（例えば三層）の井戸層６１ｂを含む多重量子井戸構造、である。
　工程Ｓ１０９では、摂氏８４０度程度の基板温度で、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３及び雰囲気ガスの窒素を成長炉１０に供給して、ｐ側の光ガイド層５９ｃ（ｐ側光ガイド層３１に対応）を活性層５９ｂの主面５９ｂ－１の上に成長して形成する。この場合、光ガイド層５９ｃは、インジウム（Ｉｎ）を含有するアンドープのＩｎＧａＮからなることができる。発光層５７の主面５７ａ及び活性層５９ｂの主面５９ｂ－１の傾斜角は、何れも、基板５１の主面５１ａの傾斜角（傾斜角θ）に対応している。光ガイド層５９ｃの膜厚Ｌ４は、０．０７５μｍ程度である。なお、ｐ側の光ガイド層５９ｃは、アンドープのＩｎＧａＮ層と、このアンドープのＩｎＧａＮ層の上に設けられるｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層と、を含む二層構造を有することができる。このようにｐ側の光ガイド層５９ｃが二層構造を有する場合、アンドープのＩｎＧａＮ層は、活性層５９ｂの主面５９ｂ－１に接し、アンドープのＩｎＧａＮ層の膜厚は、０．０７５μｍ程度であり、ｐ型ドーパントを含むＩｎＧａＮ層の膜厚は、０．０２５μｍ程度である。
　光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３が０．１８４μｍ程度の場合、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３（０．１８４μｍ程度）と光ガイド層５９ｃの膜厚Ｌ４（０．０７５μｍ程度）との合計が０．２５９μｍ程度となるので、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３は、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３と光ガイド層５９ｃの膜厚Ｌ４との合計の７１％程度の膜厚である。
　光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３が０．１５０μｍ程度の場合、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３（０．１５０μｍ程度）と光ガイド層５９ｃの膜厚Ｌ４（０．０７５μｍ程度）との合計が０．２２５μｍ程度となるので、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３は、光ガイド層５９ａの膜厚Ｌ３と光ガイド層５９ｃの膜厚Ｌ４との合計の６７％程度の膜厚である。
　工程Ｓ１１０では、図３の（ｃ）部に示すように、ＩＩＩ族原料、Ｖ族原料、及びｐ型ドーパントを含む原料ガス並びに雰囲気ガスを成長炉１０に供給して、ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域６３（ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域１９に対応）を、発光層５７の主面５７ａの上でエピタキシャルに成長して形成する。ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域６３の主面６３ａの傾斜角は、基板５１の主面５１ａの傾斜角（傾斜角θ）に対応している。
　ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域６３は、一又は複数のＩＩＩ族窒化物半導体層を含むことができる。本実施例では、以下のＩＩＩ族窒化物半導体層（Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａ，Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａ，Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂ，Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ，Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄ）が順に成長される。
　例えば、発光層５７の成長後に、ＴＭＧの供給を停止して、基板温度を上昇する。摂氏９００度程度において、例えば、ＴＭＧ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇ及び雰囲気ガスを成長炉１０に供給して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａ（ｐ型窒化ガリウム系半導体層２１に対応）を発光層５７の主面５７ａの上に成長して形成する。この場合、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａは、ｐ型のＧａＮからなることができる。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの成長において、雰囲気ガスとして窒素が供給されることができる。
　なお、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの成長の前に、アンドープのＧａＮ層を光ガイド層５９ｃの上（発光層５７の主面５７ａの上）に成長してもよい。この場合、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａは、このアンドープのＧａＮ層の上に形成される。
　そして、摂氏８７０度程度の基板温度で、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇ及び窒素を成長炉１０に供給して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａ（ｐ型クラッド層２３ａに対応）をＭｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの上で成長して形成し、そして、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａの成長後に、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡの供給量を変更して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂ（ｐ型クラッド層２３ｂに対応）をＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂの上で成長して形成する。この場合、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂは、何れも、ｐ型のＩｎＡｌＧａＮからなることができる。
　なお、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの成長の後に、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂの二層のクラッド層の形成に替えて、単一層のＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂ（ｐ型クラッド層２３に対応）をＭｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの上で成長させて形成してもよい。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂは、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂと同様に、ｐ型のＩｎＡｌＧａＮからなることができる。
　Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂ（又はＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂ）の成長の後、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ（コンタクト層２５ａに対応）をＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂ（又はＭｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂ）の上でエピタキシャルに成長して形成し、そして、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃを成長した後に、ｐ型ドーパントの供給量を変更して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄ（コンタクト層２５ｂに対応）をＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃの上でエピタキシャルに成長して形成する。
　まず、摂氏９００度程度において、例えば、ＴＭＧ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇ及び雰囲気ガスを成長炉１０に供給して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃを成長して形成する。この場合、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃは、ｐ型のＧａＮからなることができる。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃのＭｇ濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ－３程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃの成長が終了すると、ｐ型ドーパント（Ｍｇ）の供給量を、例えば、１ｓｃｃｍから５００ｓｃｃｍに切り替えた後に、摂氏９００度程度において、例えば、ＴＭＧ、ＮＨ３、Ｃｐ２Ｍｇ及び雰囲気ガスを成長炉１０に供給して、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄを成長して形成する。この場合、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄは、ｐ型のＧａＮからなることができる。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄのＭｇ濃度は、例えば、５×１０２０ｃｍ－３程度である。
　Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長時に供給されるＭｇの供給量は、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃの成長時に供給されるＭｇの供給量より多くてもよい。この場合、ｐ型ドーパント（Ｍｇ）の濃度は、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃよりもＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄのほうが高い。また、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長において、雰囲気ガスとして窒素が供給されることができる。
　Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長温度は、摂氏１０００度程度の同一温度であってもよい。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長温度は、活性層５９ｂの成長温度よりも高いことができる。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長温度と活性層５９ｂの成長温度との差は、例えば、摂氏１５０度以上摂氏３００度以下の範囲にあることができる。成長温度の差が当該差よりも小さいと、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃ及びＭｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの成長温度が低くなるために電気特性が低下する。成長温度の差が当該差よりも大きいと、活性層５９ｂが受ける熱ダメージが増加するので発光効率が低下する。
　Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層６５ａの膜厚は０．２００μｍ程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂａの膜厚は０．２０μｍ程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂｂの膜厚は０．２０μｍ程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層６５ｂの膜厚は０．４０μｍ程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｃの膜厚は０．０４０μｍ程度である。Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの膜厚は０．０１０μｍ程度である。以上説明した工程Ｓ１０１～工程Ｓ１１０の後に、エピタキシャル基板ＥＰ１が形成される。エピタキシャル基板ＥＰ１の表面粗さは、１０μｍ角の範囲で１ｎｍ以下の算術平均粗さを有する。
　工程Ｓ１１１では、エピタキシャル基板ＥＰ１の上に（特に、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの上に）電極を形成する。電極の形成は以下のように行われる。例えば、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層６５ｄの上にＮｉ／Ａｕ又はＰｄ等の金属の電極（電極３７に対応）を形成すると共に、エピタキシャル基板ＥＰ１の裏面にＴｉ／Ａｌ等の金属の電極（電極４１に対応）を形成する。電極の形成に先立って、エピタキシャル基板ＥＰ１を加工してリッジ構造を形成することができる。工程Ｓ１１１によって、エピタキシャル基板ＥＰが形成される。そして、へき開によってエピタキシャル基板ＥＰからレーザバーを形成し、このレーザバーの共振器端面に、誘電体多層膜（例えばＳｉＯ２／ＴｉＯ２）からなる反射膜を成膜した後に、窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に分離する。
　（実施例１）図４の（ａ）部に示される素子構造のレーザダイオード（窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に対応）を製造した。窒化ガリウム系半導体の主面を有するＧａＮ基板を準備し、有機金属気相成長法を用いて、このＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。まず、第１のｎ－ＧａＮ層を、ＧａＮ基板の主面の上で１．１μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。そして、第１のｎ－ＧａＮ層の形成の後に、第１のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ型クラッド層としてｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成が０．０３程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成が０．１４程度）を１．２μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｎ－ＧａＮ層を０．２５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、第２のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ側の光ガイド層としてｎ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２５程度）を０．１８４μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＧａＮ層の上に、活性層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．２５５程度）を３ｎｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、活性層の上に、ｐ側の光ガイド層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２５程度）を、０．０７５μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｐ側の光ガイド層としてのアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ－ＧａＮ層を０．２００μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｐ－ＧａＮ層の上に、ｐ型クラッド層として、第１及び第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層を形成した。まず、ｐ－ＧａＮ層の上に、第１のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０３程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．１４程度）を０．２０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、原料の供給量を変更して、第１のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０１５程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．０７程度）を０．２０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。
　次に、ｐ型クラッド層の上（特に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上）に、第１のｐ＋－ＧａＮ層とｐ型ドーパント濃度が同等以上の第２のｐ＋－ＧａＮ層から成るコンタクト層を形成した。まず、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第１のｐ＋－ＧａＮ層を０．０４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、この第１のｐ＋－ＧａＮ層の上に、この第１のｐ＋－ＧａＮ層よりもｐ型ドーパント濃度が高い第２のｐ＋－ＧａＮ層を０．０１０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。以上のようにして、ＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。
　（実施例２）図４の（ｂ）部に示される素子構造のレーザダイオード（窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に対応）を製造した。窒化ガリウム系半導体の主面を有するＧａＮ基板を準備し、有機金属気相成長法を用いて、このＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。まず、第１のｎ－ＧａＮ層を、ＧａＮ基板の主面の上で１．１μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。そして、第１のｎ－ＧａＮ層の形成の後に、第１のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ型クラッド層としてｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成が０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成が０．０９度）を１．２μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｎ－ＧａＮ層を０．２５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、第２のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ側の光ガイド層としてｎ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０３５程度）を０．１８４μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＧａＮ層の上に、活性層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．２５５程度）を３ｎｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、活性層の上に、ｐ側の光ガイド層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２５程度）を、０．０７５μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｐ側の光ガイド層としてのアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ－ＧａＮ層を０．２００μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｐ－ＧａＮ層の上に、ｐ型クラッド層としてｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．０９程度）を０．４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。
　次に、ｐ型クラッド層の上（特に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上）に、第１のｐ＋－ＧａＮ層とｐ型ドーパント濃度が同等以上の第２のｐ＋－ＧａＮ層から成るコンタクト層を形成した。まず、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第１のｐ＋－ＧａＮ層を０．０４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、この第１のｐ＋－ＧａＮ層の上に、この第１のｐ＋－ＧａＮ層よりもｐ型ドーパント濃度が高い第２のｐ＋－ＧａＮ層を０．０１０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。以上のようにして、ＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。
　（実施例３）図４の（ｃ）部に示される素子構造のレーザダイオード（窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に対応）を製造した。窒化ガリウム系半導体の主面を有するＧａＮ基板を準備し、有機金属気相成長法を用いて、このＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。まず、第１のｎ－ＧａＮ層を、ＧａＮ基板の主面の上で１．１μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。そして、第１のｎ－ＧａＮ層の形成の後に、第１のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ型クラッド層としてｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成が０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成が０．０９度）を１．２μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｎ－ＧａＮ層を０．２５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、第２のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ側の光ガイド層としてｎ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０３程度）を０．１５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｎ－ＩｎＧａＮ層の上に、活性層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．２５５程度）を３ｎｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、活性層の上に、ｐ側の光ガイド層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０３程度）を、０．０７５μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｐ側の光ガイド層としてのアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ－ＧａＮ層を０．２００μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｐ－ＧａＮ層の上に、ｐ型クラッド層としてｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．０９程度）を０．４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。
　次に、ｐ型クラッド層の上（特に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上）に、第１のｐ＋－ＧａＮ層とｐ型ドーパント濃度が同等以上の第２のｐ＋－ＧａＮ層から成るコンタクト層を形成した。まず、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第１のｐ＋－ＧａＮ層を０．０４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、この第１のｐ＋－ＧａＮ層の上に、この第１のｐ＋－ＧａＮ層よりもｐ型ドーパント濃度が高い第２のｐ＋－ＧａＮ層を０．０１０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。以上のようにして、ＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。
　（実施例４）図５の（ａ）部に示される素子構造のレーザダイオード（窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に対応）を製造した。窒化ガリウム系半導体の主面を有するＧａＮ基板を準備し、有機金属気相成長法を用いて、このＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。まず、第１のｎ－ＧａＮ層を、ＧａＮ基板の主面の上で１．１μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。そして、第１のｎ－ＧａＮ層の形成の後に、第１のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ型クラッド層としてｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成が０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成が０．０９度）を１．２μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｎ－ＧａＮ層を０．２５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、第２のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ側の光ガイド層としてｎ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０４５程度）を０．１９０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｎ－ＩｎＧａＮ層の上に、活性層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．２５５程度）を３ｎｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、活性層の上に、ｐ側の光ガイド層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２程度）を、０．０７５μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、このアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ側の光ガイド層としてｐ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２程度）を、０．０２５μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。次に、ｐ側の光ガイド層としてのｐ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ－ＧａＮ層を０．２００μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｐ－ＧａＮ層の上に、ｐ型クラッド層としてｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０１５程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．０７程度）を０．４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。
　次に、ｐ型クラッド層の上（特に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上）に、第１のｐ＋－ＧａＮ層とｐ型ドーパント濃度が同等以上の第２のｐ＋－ＧａＮ層から成るコンタクト層を形成した。まず、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第１のｐ＋－ＧａＮ層を０．０４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、この第１のｐ＋－ＧａＮ層の上に、この第１のｐ＋－ＧａＮ層よりもｐ型ドーパント濃度が高い第２のｐ＋－ＧａＮ層を０．０１０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。以上のようにして、ＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。
　（実施例５）図５の（ｂ）部に示される素子構造のレーザダイオード（窒化ガリウム系半導体レーザ素子１１に対応）を製造した。窒化ガリウム系半導体の主面を有するＧａＮ基板を準備し、有機金属気相成長法を用いて、このＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。まず、第１のｎ－ＧａＮ層を、ＧａＮ基板の主面の上で１．１μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。そして、第１のｎ－ＧａＮ層の形成の後に、第１のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ型クラッド層としてｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成が０．０２程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成が０．０９度）を１．２μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｎ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第２のｎ－ＧａＮ層を０．２５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、第２のｎ－ＧａＮ層の上に、ｎ側の光ガイド層としてｎ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０６程度）を０．１５０μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｎ－ＩｎＧａＮ層の上に、活性層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．２５５程度）を３ｎｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、活性層の上に、ｐ側の光ガイド層としてアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０２程度）を、０．０７５μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。次に、ｐ側の光ガイド層としてのアンドープのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の上に、ｐ－ＧａＮ層を０．２００μｍ程度だけエピタキシャルに成長させて形成した。
　次に、ｐ－ＧａＮ層の上に、ｐ型クラッド層としてｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層（インジウム（Ｉｎ）の組成は０．０１５程度であり、アルミニウム（Ａｌ）の組成は０．０７程度）を０．４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。
　次に、ｐ型クラッド層の上（特に、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上）に、第１のｐ＋－ＧａＮ層とｐ型ドーパント濃度が同等以上の第２のｐ＋－ＧａＮ層から成るコンタクト層を形成した。まず、第２のｐ－ＩｎＡｌＧａＮ層の上に、第１のｐ＋－ＧａＮ層を０．０４０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成し、この後、この第１のｐ＋－ＧａＮ層の上に、この第１のｐ＋－ＧａＮ層よりもｐ型ドーパント濃度が高い第２のｐ＋－ＧａＮ層を０．０１０μｍ程度だけエピタキシャル成長させて形成した。以上のようにして、ＧａＮ基板の主面上で、窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル積層を形成した。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であるが、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることができ、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下であることができる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、活性層は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造を有する、又は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有する。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ側の光ガイド層（ｎ－ＩｎＧａＮ層）と活性層との界面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に傾斜しており、特に、６３度以上８０度未満の角度で傾斜していることができる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ＧａＮ基板の主面の上に、ｎ型クラッド層、ｎ－ＧａＮ層、ｎ側の光ガイド層、活性層、ｐ側の光ガイド層、ｐ－ＧａＮ層及びｐ型クラッド層が順に設けられている。実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ＧａＮ基板の主面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している。ｎ側の光ガイド層（ｎ－ＩｎＧａＮ層）と活性層との界面が、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜しているので、緑色領域の発光に用いることができる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ型クラッド層は、何れも、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、ｐ型クラッド層は、何れも、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）である。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ側及びｐ側の光ガイド層のインジウム（Ｉｎ）の組成は、何れも、２％以上６％以下であるが、２％以上５％以下であることができ、更に、２％以上４．５％以下であることができる。ｎ側及びｐ側の光ガイド層のインジウム（Ｉｎ）の組成は、高い程、ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層との屈折率差が顕著となるが、結晶が脆くなる。ＧａＮ基板の主面が、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している場合、インジウム（Ｉｎ）の組成が６％を超えると転位の発生が顕著となる。実施例１～実施例５のそれぞれでは、ｎ側及びｐ側の光ガイド層とｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層との屈折率差を十分に得るために、ｎ側及びｐ側の光ガイド層のインジウム（Ｉｎ）の組成を、特に、２％以上６％以下とすることができる。従って、光ガイド層とクラッド層との屈折率差が十分に得られると共に結晶の剛性も十分に確保できる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ側の光ガイド層の膜厚は、ｎ側の光ガイド層の膜厚とｐ側の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にある。例えば、実施例１及び実施例２の場合、ｎ側の光ガイド層の膜厚は、ｎ側の光ガイド層の膜厚とｐ側の光ガイド層の膜厚との合計の７１％程度である。実施例３の場合、ｎ側の光ガイド層の膜厚は、ｎ側の光ガイド層の膜厚とｐ側の光ガイド層の膜厚との合計の６７％程度である。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ型ドーパントは例えばシリコン（Ｓｉ）であり、ｎ型ドーパントのドーパント濃度は、５×１０１７ｃｍ－３程度である。ｎ型ドーパントのドーパント濃度が、この値５×１０１７ｃｍ－３を下回ると、比較的大きな電気的抵抗が生じる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｐ型ドーパントは例えばマグネシウム（Ｍｇ）であり、ｐ型ドーパントのドーパント濃度は、３×１０１８ｃｍ－３程度である。ｐ型ドーパントのドーパント濃度が、この値３×１０１８ｃｍ－３を下回ると、比較的大きな電気的抵抗が生じる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｎ側の光ガイド層としてのｎ－ＩｎＧａＮ層の吸収係数は６ｃｍ－１程度であり、ｐ側の光ガイド層としてのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の吸収係数は１ｃｍ－１程度であり、ｐ－ＧａＮ層の吸収係数は３０ｃｍ－１程度であった。エピ層の吸収係数は、例えば分光エリプソメトリーにより測定できる。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、ｐ側の光ガイド層としてのｕｄ－ＩｎＧａＮ層は、ｐ型ドーパントのマグネシウム（Ｍｇ）が活性層に拡散することを防止できる。マグネシウム（Ｍｇ）の拡散防止に必要なｐ側の光ガイド層としてのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の膜厚は０．０７５μｍ程度であり、ｐ側の光ガイド層としてのｕｄ－ＩｎＧａＮ層の膜厚が、この値０．０７５μｍを超えると、ｐ側の光ガイド層としてのｕｄ－ＩｎＧａＮ層は、比較的に高い電気的抵抗を有する。
　実施例１～実施例５のそれぞれにおいて、エピタキシャル積層の上には、幅１０μｍ程度のストライプ窓を有する絶縁膜（例えばＳｉＯ２膜）をウェットエッチングにより形成し、Ｐｄからなるアノード電極（ｐ側の電極）及びパッド電極を蒸着により形成した。この後に、裏面には、Ａｌからなるカソード電極（ｎ側の電極）及びパッド電極を蒸着により形成した。このように作製された実施例１～実施例３のそれぞれにおける基板生産物を、６００μｍ程度の間隔で、割断を行って分離して、レーザバーを作製し、レーザバーの共振器端面に、誘電体多層膜からなる反射膜を成膜した。割断面は、｛２０－２１｝面及び｛１１－２０｝面に対して垂直な面である。誘電体多層膜は、例えばＳｉＯ２／ＴｉＯ２からなる。前端面の反射率は８０％程度であり、後端面の反射率は９５％程度である。
　実施例１に係るレーザダイオード及び実施例２に係るレーザダイオードにおいて、全ＩｎＧａＮ層（ｎ側及びｐ側の光ガイド層）の膜厚の合計に占めるｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚の比率と、閾値電流Ｊｔｈ（Ａ／ｃｍ２）との関係を図６に示す。図６のグラフＧ１は、実施例１に係るレーザダイオードにおいて、全ＩｎＧａＮ層（ｎ側及びｐ側の光ガイド層）の膜厚を一定（例えば２５０ｎｍ程度）とした上でｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚を変化させた場合に、全ＩｎＧａＮ層の膜厚に占めるｎ－ＩｎＧａＮ層の膜厚の比率と、閾値電流との関係を示す。図６のグラフＧ２は、実施例２に係るレーザダイオードにおいて、全ＩｎＧａＮ層（ｎ側及びｐ側の光ガイド層）の膜厚を一定（例えば２５０ｎｍ程度）とした上でｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚を変化させた場合に、全ＩｎＧａＮ層の膜厚に占めるｎ－ＩｎＧａＮ層の膜厚の比率と、閾値電流との関係を示す。グラフＧ１，Ｇ２を参照すると、ｎ－ＩｎＧａＮ層のインジウム（Ｉｎ）の組成が、２．５％（実施例１）及び３．５％（実施例２）の何れであっても、全ＩｎＧａＮ層の膜厚に占めるｎ－ＩｎＧａＮ層の膜厚の比率が０．６５以上０．８５以下（６５％以上８５％以下）の範囲にある場合に、閾値電流が比較的小さいことがわかる。
　図７に示すように、ｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚が、ｕｄ－ＩｎＧａＮ層（ｐ側の光ガイド層）の膜厚よりも大きい程、活性層の位置のズレが大きくなり（ｎ側とｐ側とが顕著に非対称となり）、活性層を通る光の割合（Γｗｅｌｌ）及び導波路を通る光の減衰率（αｉｎｔ）が減少する。ここで、例えば、強度Ｉｎｔの光が導波路をｋ（ｃｍ）進んだ場合、この光の強度は、Ｉｎｔ×ｅαｉｎｔ×ｋのように減衰する（“ｅ”は、自然対数の底（Napier　constant）である。）。しかし、実施例１及び実施例２のように、ｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚が、ｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚とｕｄ－ＩｎＧａＮ層（ｐ側の光ガイド層）の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあれば、図６に示すように、上記のｎ側とｐ側との間の非対称性による光のロスを好適に抑制できることが見出された。図７に示す結果は、実施例１おいて、ｕｄ－ＩｎＧａＮ層（ｐ側の光ガイド層）の膜厚を一定にした上で、ｎ－ＩｎＧａＮ層（ｎ側の光ガイド層）の膜厚を変化させて得られたΓｗｅｌｌ（％）及びαｉｎｔ（ｃｍ－１）の測定結果である。導波路の内部ロス（αｉｎｔ）は、例えばハッキパウリ法により測定できる。導波路の位置は、図１の（ａ）部に示す開口部３９ａの下に位置する。
　以上、実施形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
　閾値電流が低減される窒化ガリウム系半導体レーザ素子及び窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法である。
　１０…成長炉、１１…窒化ガリウム系半導体レーザ素子、１３…基板、１３ａ…主面、１３ｂ…裏面、１５…ｎ型窒化ガリウム系半導体領域、１５ａ…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１５ｂ…ｎ型クラッド層、１５ｃ…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１７…発光層、１９…ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域、２１…ｐ型窒化ガリウム系半導体層、２３…ｐ型クラッド層、２３ａ…ｐ型クラッド層、２３ｂ…ｐ型クラッド層、２５ａ…コンタクト層、２５ｂ…コンタクト層、２７…活性層、２９…ｎ側光ガイド層、３１…ｐ側光ガイド層、３３…井戸層、３５…障壁層、３７…電極、３９…絶縁膜、３９ａ…開口、４１…電極、５１…基板、５１ａ…主面、５３…ｎ型窒化ガリウム系半導体領域、５３ａ…主面、５５ａ…Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層、５５ｂ…Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層、５５ｃ…Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層、５７…発光層、５７ａ…主面、５９ａ…光ガイド層、５９ｂ…活性層、５９ｂ－１…主面、５９ｃ…光ガイド層、６１ａ…障壁層、６１ｂ…井戸層、６３…ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体領域、６３ａ…主面、６５ａ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層、６５ｂ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層、６５ｂａ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層、６５ｂｂ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体クラッド層、６５ｃ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層、６５ｄ…Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体コンタクト層、Ａｘ…法線軸、ＣＲ…結晶座標系、Ｃｘ…基準軸、ＥＰ…エピタキシャル基板、ＥＰ１…エピタキシャル基板、Ｊ１…界面、ＪＣ…接触、Ｓ…座標系、Ｓｃ…面、ＶＣ…ｃ軸部ベクトル、ＶＮ…法線ベクトル。

Claims (26)

  1. 　窒化ガリウム系半導体レーザ素子であって、
    　ｎ型の窒化ガリウム系半導体のｎ型クラッド層と、
    　前記ｎ型クラッド層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の第１の光ガイド層と、
    　前記第１の光ガイド層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の活性層と、
    　前記活性層の上に設けられた窒化ガリウム系半導体の第２の光ガイド層と、
    　前記第２の光ガイド層の上に設けられたｐ型の窒化ガリウム系半導体のｐ型クラッド層と、
    　を備え、
    　前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、
    　前記第１及び第２の光ガイド層は、何れも、インジウムを含有し、
    　前記第１及び第２の光ガイド層のインジウムの組成は、何れも、２％以上６％以下であり、
    　前記第１の光ガイド層の膜厚は、前記第１の光ガイド層の膜厚と前記第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあり、
    　前記第１の光ガイド層及び前記第２の光ガイド層は前記活性層に接している、
    　ことを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  2. 　前記ｎ型クラッド層は、
    　ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、
    前記ｐ型クラッド層は、
    　ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  3. 　前記活性層は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  4. 　前記活性層は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  5. 　前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に傾斜している、ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  6. 　前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項５に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  7. 　窒化ガリウム系半導体の主面を有する基板を更に備え、
    　前記主面の上に、前記ｎ型クラッド層、前記第１の光ガイド層、前記活性層、前記第２の光ガイド層及び前記ｐ型クラッド層が順に設けられており、
    　前記主面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  8. 　前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項７の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  9. 　前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項７の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  10. 　前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項９の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  11. 　前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項９の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  12. 　前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項１１の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  13. 　前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下である、ことを特徴とする請求項１～請求項１１の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子。
  14. 　窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法であって、
    　ｎ型の窒化ガリウム系半導体のｎ型クラッド層を形成する工程と、
    　前記ｎ型クラッド層の上に窒化ガリウム系半導体の第１の光ガイド層を形成する工程と、
    　前記第１の光ガイド層の上に窒化ガリウム系半導体の活性層を形成する工程と、
    　前記活性層の上に窒化ガリウム系半導体の第２の光ガイド層を形成する工程と、
    　前記第２の光ガイド層の上にｐ型の窒化ガリウム系半導体のｐ型クラッド層を形成する工程と、
    　を備え、
    　前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、
    　前記第１及び第２の光ガイド層は、何れも、インジウムを含有し、
    　前記第１及び第２の光ガイド層のインジウムの組成は、何れも、２％以上６％以下であり、
    　前記第１の光ガイド層の膜厚は、前記第１の光ガイド層の膜厚と前記第２の光ガイド層の膜厚との合計の６５％以上８５％以下の範囲にあり、
    　前記第１の光ガイド層及び前記第２の光ガイド層は前記活性層に接している、
    　ことを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  15. 　前記ｎ型クラッド層は、
    　ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０＜ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であり、
    前記ｐ型クラッド層は、
    　ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ＜０．０５，０＜ｙ＜０．２０）であることを特徴とする請求項１４に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  16. 　前記活性層は、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造を有する、ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  17. 　前記活性層は、複数の量子井戸層と複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有する、ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  18. 　前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、ｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面からｍ軸方向に傾斜している、ことを特徴とする請求項１４～請求項１７の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  19. 　前記第１の光ガイド層と前記活性層との界面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１８に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  20. 　窒化ガリウム系半導体の主面を有する基板を準備する工程を更に備え、
    　前記基板の主面の上に、前記ｎ型クラッド層、前記第１の光ガイド層、前記活性層、前記第２の光ガイド層及び前記ｐ型クラッド層が順に設けられ、
    　前記主面は、前記基準軸に直交する面からｍ軸方向に６３度以上８０度未満の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  21. 　前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２０の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  22. 　前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２０の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  23. 　前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２２の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  24. 　前記第１の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２２の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  25. 　前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上５％以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２４の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
  26. 　前記第２の光ガイド層のインジウムの組成は、２％以上４．５％以下である、ことを特徴とする請求項１４～請求項２４の何れか一項に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014027092A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Sharp Corp 半導体発光素子
JP2014207328A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 ローム株式会社 半導体発光素子
DE102015100029A1 (de) * 2015-01-05 2016-07-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US10269847B2 (en) * 2016-02-25 2019-04-23 Semiconductor Components Industries, Llc Methods of forming imaging pixel microlenses
DE112017003372T5 (de) * 2016-07-04 2019-03-14 Sony Corporation Optisches element, aktive schichtstruktur und anzeigevorrichtung
JPWO2019130655A1 (ja) * 2017-12-26 2020-12-10 パナソニック株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP2020017573A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 住友電気工業株式会社 垂直共振型面発光レーザ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173621A (ja) * 2004-12-14 2006-06-29 Palo Alto Research Center Inc 半導体レーザ
JP2008053760A (ja) * 2000-12-28 2008-03-06 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2010129676A (ja) 2008-11-26 2010-06-10 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ素子とその製造方法
JP2010135724A (ja) * 2008-10-27 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2011077401A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子、エピタキシャル基板、及びｉｉｉ族窒化物半導体光素子を作製する方法
JP2011077395A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子を作製する方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053760A (ja) * 2000-12-28 2008-03-06 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2006173621A (ja) * 2004-12-14 2006-06-29 Palo Alto Research Center Inc 半導体レーザ
JP2010135724A (ja) * 2008-10-27 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2010129676A (ja) 2008-11-26 2010-06-10 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ素子とその製造方法
JP2011077401A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子、エピタキシャル基板、及びｉｉｉ族窒化物半導体光素子を作製する方法
JP2011077395A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子を作製する方法

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