半導体レーザ素子、及び、半導体レーザ素子の作製方法
【課題】光出力の低減を抑制しつつ比較的に低い閾値電圧で駆動可能な半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とを提供する。
【解決手段】端面発光型の半導体レーザ素子１１であって、六方晶系半導体からなる支持基体１の主面１ａの上に設けられた活性層３と、活性層３上に設けられたｐ型窒化物半導体領域４と、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられたＩＴＯ電極５ａと、を備え、ｐ型窒化物半導体領域４のｐ側クラッド層４ｃは、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、ＩＴＯ電極５ａは、活性層３の発振波長の光に対し２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有する。
【解決手段】端面発光型の半導体レーザ素子１１であって、六方晶系半導体からなる支持基体１の主面１ａの上に設けられた活性層３と、活性層３上に設けられたｐ型窒化物半導体領域４と、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられたＩＴＯ電極５ａと、を備え、ｐ型窒化物半導体領域４のｐ側クラッド層４ｃは、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、ＩＴＯ電極５ａは、活性層３の発振波長の光に対し２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面発光型の半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、製造プロセスに起因して電極層の表面に変質層が形成されるのを抑制することを目的とする窒化物系半導体レーザ素子が開示されている。特許文献１の窒化物系半導体レーザ素子は、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層上に形成されたｐ型コンタクト層と、このｐ型コンタクト層のＭＱＷ活性層とは反対側の表面上に形成され、Ｐｔ電極層とＰｄ電極層とＰｔ電極層とを含み、平面的に見てストライプ形状を有するｐ側オーミック電極とを備える。そして、Ｐｔ電極層の厚みは、Ｐｔ電極層の厚みの１０倍以上３０倍以下である。
【０００３】
また、特許文献２には、ＩＴＯ薄膜に係る技術が開示されている。このＩＴＯ薄膜は、基板上に形成され、０．６〜２．８ａｔ．％のＳｎ濃度を有し、透明導電膜として利用できる。このＩＴＯ薄膜の製造方法は、大気中に開放した基板に、インジウム塩と錫塩の混合溶液を噴霧する工程を含む方法である。錫塩として塩化第１錫を用いることができる。また、溶液として、アルコール溶液を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４４３０号公報
【特許文献２】再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】荒川 泰彦、染谷 隆夫、“次世代大容量光メモリ用青色面発光レーザの開発研究”、［online］、公益財団法人 放送文化基金、１９９９年度（平成１１年度）助成、研究報告、［平成２３年１１月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.hbf.or.jp/grants/pdf/g/11-g-arakawa.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザダイオード（ＬＤ）には、光をガイド層に閉じ込めるために、ｎ側とｐ側とにクラッド層が設けられている。ｐ側のクラッド層の膜厚は、閾値電圧を低減するために、比較的に薄い。ｐ側のクラッド層の膜厚が比較的に薄い場合、ｐ側のクラッド層は、導波路を進む光を光ガイド層に十分に閉じ込めきれない場合があり、この場合、光は、ｐ側のクラッド層を介して、金属からなるｐ側電極に至る（漏れる）。金属は一般に光の透過率が極端に低いので、光が、ｐ側クラッド層を介してｐ側電極に漏れると、ｐ側電極によって吸収される場合があり、この場合、レーザダイオードからの光出力が減衰する。
【０００７】
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、光出力の低減を抑制しつつ、比較的に低い閾値電圧で駆動可能な半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、半導体レーザ素子であり、端面発光型の半導体レーザ素子であって、六方晶系半導体からなる支持基体の主面上に設けられたｎ型窒化物半導体領域と、前記ｎ型窒化物半導体領域上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられたｐ型窒化物半導体領域と、前記ｐ型窒化物半導体領域上に設けられたＩＴＯ電極と、を備え、前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の側面に係るｐ型窒化物半導体領域は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のクラッド層を有する。このように、ｐ側のクラッド層が比較的薄く、ｐ側のクラッド層における電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このクラッド層を介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、本発明の第１の側面に係るＩＴＯ電極は、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、クラッド層を介してＩＴＯ電極に至ってもＩＴＯ電極に吸収される光は低減される。よって、光出力の低減が抑制される。
【００１０】
本発明の第１の側面では、前記ｐ型窒化物半導体領域は、前記クラッド層上に設けられたコンタクト層を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記コンタクト層上に設けられ、前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、ことが好ましい。ＩｎＧａＮからなるコンタクト層を介してＩＴＯ電極が設けられているので、ＩＴＯ電極とコンタクト層との界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子の閾値電圧を低減できる。また、ＩＴＯの屈折率は、ＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００１１】
本発明の第１の側面では、前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことが好ましい。コンタクト層はＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００１２】
本発明の第１の側面では、前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことが好ましい。ＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体から成る光ガイド層が半極性面上に設けられている場合、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００１３】
本発明の第１の側面では、前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことが好ましい。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００１４】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことが好ましい。ＩＴＯ電極の膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にある不透明な金属電極への光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことが好ましい。ＩＴＯ電極が０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極の光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００１６】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことが好ましい。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００１７】
本発明の第１の側面では、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことが好ましく、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことも好ましい。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【００１８】
本発明の第２の側面は、半導体レーザ素子の作製方法であり、端面発光型の半導体レーザ素子の作製方法であって、六方晶系半導体からなる基板と前記基板の主面上に形成されたｎ型窒化物半導体領域と前記ｎ型窒化物半導体領域上に形成された活性層と前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体領域とを含むエピタキシャル基板を作製する工程と、前記ｐ型窒化物半導体領域上にＩＴＯ電極を形成する工程と、を備え、前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の側面に係るｐ型窒化物半導体領域は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のクラッド層を有する。このように、ｐ側のクラッド層が比較的薄く、ｐ側のクラッド層における電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このクラッド層を介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、本発明の第２の側面に係るＩＴＯ電極は、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、クラッド層を介してＩＴＯ電極に至ってもＩＴＯ電極に吸収される光は低減される。よって、光出力の低減が抑制される。
【００２０】
本発明の第２の側面では、前記エピタキシャル基板は、前記クラッド層上に形成されたコンタクト層を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記ＩＴＯ電極を形成する工程において、前記コンタクト層上に形成され、前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、ことが好ましい。ＩｎＧａＮからなるコンタクト層を介してＩＴＯ電極が設けられているので、ＩＴＯ電極とコンタクト層との界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子の閾値電圧を低減できる。また、ＩＴＯの屈折率は、ＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００２１】
本発明の第２の側面では、前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことが好ましい。コンタクト層はＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００２２】
本発明の第１の側面では、前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことが好ましい。ＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体から成る光ガイド層が半極性面上に設けられている場合、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００２３】
本発明の第２の側面では、前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことが好ましい。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００２４】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことが好ましい。ＩＴＯ電極の膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にある不透明な金属電極への光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００２５】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことが好ましい。ＩＴＯ電極が０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極の光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００２６】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことが好ましい。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００２７】
本発明の第２の側面では、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことが好ましく、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことも好ましい。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光出力の低減を抑制しつつ、比較的に低い閾値電圧で駆動可能な半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体レーザ素子の断面の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法の主要な工程を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る半導体レーザ素子の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な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。まず、図１を参照して、実施形態に係る半導体レーザ素子１１の構成を説明する。図１は、実施形態に係る半導体レーザ素子１１の断面の構成を示す図である。図１には、半導体レーザ素子１１の層構造が記載されている。図１には、半導体レーザ素子１１の各層の材料、組成及び膜厚が例示されている。
【００３１】
半導体レーザ素子１１は、端面発光型の半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子１１は、支持基体１、ｎ型窒化物半導体領域２、活性層３、ｐ型窒化物半導体領域４、ｐ側電極５、絶縁膜６及びｎ側電極７を備える。ｎ型窒化物半導体領域２は、支持基体１の主面上に設けられ、この主面を介して支持基体１に接している。活性層３は、ｎ型窒化物半導体領域２上に設けられ、ｎ型窒化物半導体領域２に接している。ｐ型窒化物半導体領域４は、活性層３上に設けられ、活性層３に接している。ｐ側電極５は、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられ、ｐ型窒化物半導体領域４に接している。絶縁膜６は、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられ、ｐ型窒化物半導体領域４に接している。ｎ側電極７は、支持基体１の裏面上に設けられ、この裏面を介して支持基体１に接している。
【００３２】
支持基体１は、六方晶系半導体からなり、例えば、ＧａＮからなる。支持基体１は、互いに対向する主面１ａと裏面１ｂとを有している。支持基体１の主面１ａは、支持基体１の六方晶系半導体のｃ面（（０００１）面）から支持基体１の六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している半極性面である。主面１ａの傾斜角は、動作電圧の増加を抑制しつつ閾値電流を更に低減する観点から、例えば、６３度以上８０度未満の範囲にある。
【００３３】
ｎ型窒化物半導体領域２は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなる。ｎ型窒化物半導体領域２は、バッファ層２ａ、ｎ側クラッド層２ｂ、ｎ側光ガイド層２ｃ及びｎ側光ガイド層２ｄを有する。バッファ層２ａ、ｎ側クラッド層２ｂ、ｎ側光ガイド層２ｃ及びｎ側光ガイド層２ｄは、この順に、エピタキシャル成長によって、支持基体１の主面１ａ上に設けられている。バッファ層２ａとｎ側クラッド層２ｂとの界面、ｎ側クラッド層２ｂとｎ側光ガイド層２ｃとの界面、及び、ｎ側光ガイド層２ｃとｎ側光ガイド層２ｄとの界面は、何れも、主面１ａの結晶方位を引き継ぐ傾向を有する。
【００３４】
バッファ層２ａは、支持基体１の主面１ａ上に設けられ、主面１ａを介して支持基体１に接している。バッファ層２ａは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＧａＮからなる。バッファ層２ａのｎ型ドーパント濃度は、例えば３×１０１８ｃｍ−３の程度である。バッファ層２ａの膜厚は、例えば１．１μｍの程度である。
【００３５】
ｎ側クラッド層２ｂは、バッファ層２ａ上に設けられ、例えば、バッファ層２ａに接している。ｎ側クラッド層２ｂは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＩｎ０．０３Ａｌ０．１４Ｇａ０．８３Ｎからなる。ｎ側クラッド層２ｂのｎ型ドーパント濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にある。ｎ側クラッド層２ｂの膜厚は、例えば１．２μｍの程度である。
【００３６】
ｎ側光ガイド層２ｃは、ｎ側クラッド層２ｂ上に設けられ、ｎ側クラッド層２ｂに接している。ｎ側光ガイド層２ｃは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＧａＮからなる。ｎ側光ガイド層２ｃのｎ型ドーパント濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にある。ｎ側光ガイド層２ｃの膜厚は、例えば０．２０μｍの程度である。
【００３７】
ｎ側光ガイド層２ｄは、ｎ側光ガイド層２ｃ上に設けられ、ｎ側光ガイド層２ｃに接している。ｎ側光ガイド層２ｄは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＩｎ０．０４Ｇａ０．９６Ｎからなる。ｎ側光ガイド層２ｄの膜厚は、例えば０．１８μｍの程度である。
【００３８】
ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にあるが、２×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にあることができる。ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度が１×１０１７ｃｍ−３未満であると、動作電圧が増加する傾向がある。ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度が３×１０１８ｃｍ−３を超えると、閾値電流が増加する傾向がある。
【００３９】
活性層３は、ｎ側光ガイド層２ｄ上に設けられ、ｎ側光ガイド層２ｄに接している。活性層３は、単一の井戸層を含む単一量子井戸構造、又は、複数の井戸層を含む多重量子井戸構造を有しているが、図１には、一例として、単一量子井戸構造を有する半導体レーザ素子１１が例示されている。
【００４０】
活性層３は、例えば、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある波長の光を発生可能な量子井戸構造を有する。活性層３の量子井戸構造が発生可能な光の波長は、特に、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができ、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができる。
【００４１】
活性層３の単一の井戸層は、アンドープの窒化ガリウム系半導体からなり、例えばアンドープのＩｎ０．３０Ｇａ０．７０Ｎからなる。活性層３の単一の井戸層の膜厚は、例えば３ｎｍの程度である。
【００４２】
ｐ型窒化物半導体領域４は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなる。ｐ型窒化物半導体領域４は、ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄを有する。ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄは、この順に、エピタキシャル成長によって、活性層３上に設けられている。活性層３とｐ側光ガイド層４ａとの界面、ｐ側光ガイド層４ａと電子ブロック層４ｂとの界面、電子ブロック層４ｂとｐ側クラッド層４ｃとの界面、ｐ側クラッド層４ｃとコンタクト層４ｄとの界面は、何れも、支持基体１の主面１ａの結晶方位を引き継ぐ傾向を有する。
【００４３】
ｐ側光ガイド層４ａは、活性層３上に設けられ、活性層３に接している。ｐ側光ガイド層４ａは、アンドープの窒化ガリウム系半導体からなり、例えば、アンドープのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる。ｐ側光ガイド層４ａの膜厚は、例えば０．０８μｍの程度である。
【００４４】
電子ブロック層４ｂは、ｐ側光ガイド層４ａ上に設けられ、ｐ側光ガイド層４ａに接している。電子ブロック層４ｂは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ型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。電子ブロック層４ｂのｐ型ドーパント濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３の程度である。電子ブロック層４ｂの膜厚は、例えば、０．２０μｍの程度である。
【００４５】
ｐ側クラッド層４ｃは、電子ブロック層４ｂ上に設けられ、電子ブロック層４ｂに接している。ｐ側クラッド層４ｃは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｐ型のＡｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる。ｐ側クラッド層４ｃのｐ型ドーパント濃度は、例えば、５×１０１８ｃｍ−３以上３×１０１９ｃｍ−３以下の範囲にある。ｐ側クラッド層４ｃは、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有する。ｐ側クラッド層４ｃの膜厚は、例えば、０．２０μｍの程度である。
【００４６】
コンタクト層４ｄは、ｐ側クラッド層４ｃ上に設けられ、ｐ側クラッド層４ｃに接している。コンタクト層４ｄは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ＋型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｐ＋型のＩｎＧａＮからなる。コンタクト層４ｄのｐ型ドーパント濃度は、例えば、３×１０１９ｃｍ−３の程度である。コンタクト層４ｄは、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する。コンタクト層４ｄの膜厚は、例えば、０．０５０μｍの程度である。
【００４７】
ｐ型窒化物半導体領域４は、リッジ部Ｌｇを含む。リッジ部Ｌｇは、電子ブロック層４ｂ上に設けられている。コンタクト層４ｄの全体は、リッジ部Ｌｇに含まれている。ｐ側クラッド層４ｃは、一部がリッジ部Ｌｇに含まれている。具体的には、ｐ側クラッド層４ｃにおいて、電子ブロック層４ｂとの界面から０．１５μｍの程度の箇所から、リッジ部Ｌｇが形成されている。すなわち、ｐ側クラッド層４ｃにおいて、コンタクト層４ｄとの界面から０．０５０μｍの程度の箇所までが、リッジ部Ｌｇに含まれる。リッジ部Ｌｇは、半導体レーザ素子１１の導波路の延びる方向に延びている。リッジ部Ｌｇの幅（具体的には、半導体レーザ素子１１の導波路の延びる方向に交差する方向における幅）は、例えば、２μｍの程度とすることができる。
【００４８】
電子ブロック層４ｂの上であってリッジ部Ｌｇの両側には、絶縁膜６が設けられている。絶縁膜６は、電子ブロック層４ｂの上であってリッジ部Ｌｇの両側（リッジ部Ｌｇが延びている方向と交差する方向における両側）において、ｐ側クラッド層４ｃに接している。絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇの側面に接している。絶縁膜６は、例えば、ＳｉＯ２からなる。リッジ部Ｌｇの側面には、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄの端面が露出しているので、絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇの側面において、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄに接している。また、絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇ上に設けられたＩＴＯ電極５ａにも接している。
【００４９】
ｐ側電極５は、ＩＴＯ電極５ａ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）とｐ側パッド電極５ｂとを含む。ＩＴＯ電極５ａは、コンタクト層４ｄ上に設けられ、コンタクト層４ｄに接している。ＩＴＯ電極５ａは、活性層３の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲にある光吸収係数を有する。ＩＴＯ電極５ａの膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある。ＩＴＯ電極５ａは、例えば、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズ（Ｓｎ）を含有している。ＩＴＯ電極５ａは、透明電極であることができる。
【００５０】
ｐ側パッド電極５ｂは、ＩＴＯ電極５ａ上に設けられており、ＩＴＯ電極５ａに接している。ｐ側パッド電極５ｂは、絶縁膜６上にも設けられており、絶縁膜６にも接している。ｐ側パッド電極５ｂは、金属からなり、例えばＴｉ／Ａｕからなる。ｎ側電極７は、支持基体１の裏面１ｂ上に設けられ、裏面１ｂを介して支持基体１に接している。ｎ側電極７は、金属からなり、例えばＴｉ／Ａｌ／Ａｕからなる。
【００５１】
次に、図２と図３〜図５とを参照して、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法を説明する。図２は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法の主要な工程を示す図である。図３〜図５は、何れも、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。図３〜図５に示す生産物から、実施形態に係る半導体レーザ素子１１が形成される。
【００５２】
まず、ステップＳ１（図３の（Ａ）部を参照）において、エピタキシャル基板１２を用意する。エピタキシャル基板１２は、基板（支持基体１に対応）と、この基板上に形成されたｎ型窒化ガリウム系半導体領域（ｎ型窒化物半導体領域２に対応）と、このｎ型窒化ガリウム系半導体領域上に形成された活性層（活性層３に対応）と、この活性層上に形成されたｐ型窒化ガリウム系半導体領域（ｐ型窒化物半導体領域４に対応）とを含む。このように、エピタキシャル基板１２の層構造は、図１に示す半導体レーザ素子１１の層構造に対応している（以上、ステップＳ１）。
【００５３】
次に、ステップＳ２（図３の（Ｂ）部〜（Ｆ）部、及び、図４の（Ａ）部〜（Ｄ）部を参照）において、エピタキシャル基板１２のｐ側（ｐ電極が形成される側）にリッジ部（リッジ部Ｌｇに対応）を形成する。まず、図３の（Ｂ）部に示すように、エピタキシャル基板１２の表面（ｐ側の表面）上に、ＥＢ蒸着（ＥＢ：Electron Beam）によって、Ａｌ膜１３（Ａｌ：Aluminum）を、１０００オングストロームの程度の厚みに形成し、更に、ＥＢ蒸着によって、Ｔｉ膜１４（Ｔｉ：Titanium）を、Ａｌ膜１３上に、１００オングストロームの程度の厚みに形成する。
【００５４】
次に、図３の（Ｃ）部に示すように、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５を、Ｔｉ膜１４上に、２０００オングストローム程度の厚みに形成する。
【００５５】
次に、図３の（Ｄ）部に示すように、絶縁膜１５上に、レジストパターニングを行い、マスク１６を、１．２μｍの程度の幅（すなわち、形成するリッジ部が延びる方向に交差する方向の幅）で形成する。この幅のマスク１６によって、０．８０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲の幅（例えば、２．０μｍの程度の幅）のリッジ部が形成される。
【００５６】
次に、図３の（Ｅ）部に示すように、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）によるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３、Ｔｉ膜１４、絶縁膜１５をエッチングし、このＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３、Ｔｉ膜１４、絶縁膜１５は、それぞれ、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ、絶縁膜１５ａとなる。
【００５７】
このＩＣＰによるドライエッチングでは、反応ガスとして、ＳｉＯ２の絶縁膜１５のエッチング用にＣＨＦ３ガスが用いられ、Ａｌ膜１３及びＴｉ膜１４のエッチング用にＣｌ２ガスが用いられる。
【００５８】
次に、図３の（Ｆ）部に示すように、マスク１６を除去し、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ及び絶縁膜１５ａが、マスクとして設けられている。
【００５９】
次に、図４の（Ａ）部に示すように、ＩＣＰによるドライエッチングによって、エピタキシャル基板１２をエッチングし、基板部１２ａとリッジ部１２ａ１とを形成する。リッジ部１２ａ１は、基板部１２ａ上に突出している。リッジ部１２ａ１上に、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ及び絶縁膜１５ａが配置されている。このＩＣＰによるドライエッチングでは、反応ガスとして、Ｃｌ２ガスが用いられる。なお、リッジ部１２ａ１は、エピタキシャル基板１２の活性層（活性層３に対応）の上に設けられ、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層（ｐ側クラッド層４ｃに対応）の一部を含む。すなわち、このドライエッチングは、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層の内部に至るまでおこなわれ、エピタキシャル基板１２の活性層はエッチングされない。基板部１２ａとリッジ部１２ａ１との境界面は、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層に含まれる。なお、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層の厚みが０．２０μｍの程度の場合、基板部１２ａの厚みは、０．１５μｍの程度であり、リッジ部１２ａ１の厚みは、０．０５μｍの程度である。
【００６０】
次に、図４の（Ｂ）部に示すように、ＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３ａを更にエッチングして、Ａｌ膜１３ａの幅を縮小させる。このＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３ａは、Ａｌ膜１３ａよりも幅の小さいＡｌ膜１３ｂとなり、更に、リッジ部１２ａ１の幅が、２μｍの程度となる。このＩＰＣによるドライエッチングでは、反応ガスとして、Ｃｌ２ガスが用いられる。
【００６１】
次に、図４の（Ｃ）部に示すように、ＥＢ蒸着によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ１をＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ上に３０００オングストロームの程度に形成し、ＥＢ蒸着によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ２を基板部１２ａ上に３０００オングストロームの程度に形成する。絶縁膜１５ａ２は、エピタキシャル基板１２のうちドライエッチングによって除去されたスペースを埋めるように形成される。
【００６２】
次に、図４の（Ｄ）部に示すように、リフトオフし、Ａｌ膜１３ｂ、絶縁膜１５ａ及び絶縁膜１５ａ１を、リッジ部１２ａ１上から除去する（以上、ステップＳ２）。
【００６３】
次に、ステップＳ３（図４の（Ｅ）部〜（Ｆ）部、及び、図５の（Ａ）部を参照）において、ｐ側の表面にＩＴＯ膜（ＩＴＯ電極５ａに対応）を形成する。まず、図４の（Ｅ）部に示すように、絶縁膜１５ａ２上に、レジストパターニングを行い、マスク１６ａを形成する。マスク１６ａによって開口１６ａ１が形成される。開口１６ａ１は、リッジ部１２ａ１の表面上に配置され、リッジ部１２ａ１の表面を露出する。
【００６４】
次に、図４の（Ｆ）部に示すように、開口１６ａ１によって露出されたリッジ部１２ａ１の表面上にＩＴＯ膜１７ａ（ＩＴＯ電極５ａに対応）を形成し、マスク１６ａの表面上にＩＴＯ膜１７ｂを形成する。
【００６５】
次に、図５の（Ａ）部に示すように、リフトオフを行い、マスク１６ａと、マスク１６ａ上のＩＴＯ膜１７ｂとを、絶縁膜１５ａ２上から除去する（以上、ステップＳ３）。
【００６６】
次に、ステップＳ４（図５の（Ｂ）部を参照）において、基板部１２ａのｎ側の表面を研削する。図５の（Ｂ）に示すように、基板部１２ａのｎ側の表面（裏面）を研削し、この研削によって、基板部１２ａから基板部１２ｃが形成される（以上、ステップＳ４）。
【００６７】
次に、ステップＳ５（図５の（Ｃ）部を参照）において、基板部１２ｂのｎ側の表面のダメージ層を除去する。基板部１２ｂのｎ側の表面には、ステップＳ４において実施された研削によって、ダメージ層が形成されているが、図５の（Ｃ）部に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって、除去する（以上、ステップＳ５）。
【００６８】
次に、ステップＳ６（図５の（Ｄ）部を参照）において、基板部１２ｃのｎ側の表面上にｎ側電極１８（ｎ側電極７に対応）を、ＥＢ蒸着によって形成する。図５の（Ｄ）部に示すように、ダメージ層の除去後の基板部１２ｃの裏面（ｎ側の表面であって、裏面１ｂに対応）上に、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕからなるｎ側電極１８を形成し、ｎ側電極１８に対しアニール処理を行う（以上、ステップＳ６）。
【００６９】
次に、ステップＳ７（図５の（Ｅ）部を参照）において、ＩＴＯ膜１７ａ上にｐ側パッド電極１９（ｐ側パッド電極５ｂに対応）を、ＥＢ蒸着によって形成する。図５の（Ｅ）部に示すように、ＩＴＯ膜１７ａ上に設けられるｐ側パッド電極１９は、Ｔｉ／Ａｕからなる（以上、ステップＳ７）。
【００７０】
次に、ステップＳ８において、ステップＳ１〜Ｓ７によって形成された基板生産物に対し、リッジ部１２ａ１が延びる方向に交差する方向に延びるスクライブ溝を、レーザスクライバによって形成し、ブレーキング装置によって、このスクライブ溝に沿ってレーザバーを分離する。次に、ステップＳ９において、分離後のレーザバーの共振面に反射防止膜を蒸着によって形成する。レーザバーの共振面は、リッジ部１２ａ１が延びる方向に交差する。
【００７１】
次に、ステップＳ１０において、反射防止膜が設けられたレーザバーに対し、レーザ試験を行い、このレーザ試験の後、ステップＳ１１において、良好なレーザバーから半導体レーザ素子のチップをダイシングによって分離する。この半導体レーザ素子のチップが、半導体レーザ素子１１である。最後に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１において形成された半導体レーザ素子１１の実装処理を、ダイボンディング、ワイヤボンディング及びパッケージング等の処理を介して行う。
【００７２】
以上説明した構成を有する半導体レーザ素子１１の作用効果について説明する。ｐ型窒化物半導体領域４は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のｐ側クラッド層４ｃを有する。このように、ｐ側クラッド層４ｃが比較的薄いので、ｐ側クラッド層４ｃにおける電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このｐ側クラッド層４ｃを介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、ＩＴＯ電極５ａは、例えば、特許文献２（再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報）に開示されているように、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、ｐ側クラッド層４ｃを介してＩＴＯ電極５ａに至ってもＩＴＯ電極５ａに吸収される光は低減される。また、従来のｐ側電極の材料として一般的なのはＰｄだが、光吸収係数は８．９×１０５ｃｍ−１の程度である。以上により、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制される。
【００７３】
図６は、入射光の波長と、ＩｎＧａＮとＧａＮの屈折率との相関を示す図である。曲線Ｇ１は、半極性面である（２０−２１）面の上に形成されたＩｎＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ２は、ｃ面の上に形成されたＩｎＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ３は、半極性面である（２０−２１）面の上に形成されたＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ４は、ｃ面の上に形成されたＧａＮ膜に対する結果を示す。図６に示すように、ＧａＮ及びＩｎＧａＮは、何れも、入射光の波長が、４００ｎｍ以上の場合、波長が長い程、屈折率が低下する。屈折率が低下すると、ＩｎＧａＮ及びＧａＮの少なくとも何れかを含むｐ側のエピタキシャル層（ｐ型窒化物半導体領域４）の光閉じ込め効果も低減する。しかし、半導体レーザ素子１１の場合、ＩＴＯ電極５ａがｐ側のエピタキシャル層上に設けられており、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯが概ね１．９以上２．０以下の範囲にある屈折率を有しており、図６に示すように４００ｎｍ以上の波長の入射光に対するＩｎＧａＮ及びＧａＮの屈折率が概ね２．３以上であるため、ＩＴＯとＩｎＧａＮおよびＧａＮとの屈折率差により、光閉じ込め効果を良くすることができる。
【００７４】
また、ｐ型窒化物半導体領域４は、ｐ側クラッド層４ｃ上に設けられたコンタクト層４ｄを有する。ＩＴＯ電極５ａは、コンタクト層４ｄ上に設けられる。
コンタクト層４ｄは、ＩｎＧａＮからなる。従来の端面発光型の半導体レーザ素子の場合、端面側から光を取り出すので、端面とは異なる箇所に設けられる電極については、光の吸収についての考慮よりもオーミックであるか否かが考慮されてきた。しかし、半導体レーザ素子１１のＩＴＯ電極５ａは、ＩｎＧａＮからなるコンタクト層４ｄ上に設けられているので、十分なオーミック性が維持できる。このように、ＩｎＧａＮからなるコンタクト層４ｄを介してＩＴＯ電極５ａが設けられているので、ＩＴＯ電極５ａとコンタクト層４ｄとの界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子１１の閾値電圧を低減できる。
【００７５】
また、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯは、概ね１．９以上２０．以下の範囲にある屈折率を有し、コンタクト層４ｄの材料であるＩｎＧａＮは、図６に示すように、２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲にある波長の光に対し、概ね２．３以上２．９以下の範囲の屈折率を有する。このように、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯの屈折率は、コンタクト層４ｄの材料であるＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制できる。
【００７６】
また、コンタクト層４ｄは、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する。コンタクト層４ｄはＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００７７】
また、支持基体１の主面１ａは、六方晶系半導体（例えばＧａＮ）のｃ面から、この六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している。ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄの材料であるＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体の一例であるＩｎＧａＮのｐ側光ガイド層４ａが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合、ＩＴＯ電極５ａによる光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制できる。
【００７８】
ＧａＮ系半導体のうち例えばＧａＮ及びＩｎＧａＮの屈折率は、異方性を有し、更に、図６に示すように、ＧａＮ及びＩｎＧａＮの何れにおいても、ｃ面の上に形成された場合の屈折率と（２０−２１）面の上に形成された場合の屈折率とは、異なる。図６に示すように、ＩｎＧａＮは、（２０−２１）面の上に形成された場合のほうが、ｃ面の上に形成された場合よりも、屈折率は大きい。ＧａＮも、ＩｎＧａＮと同様に、（２０−２１）面の上に形成された場合のほうが、ｃ面の上に形成された場合よりも、屈折率は大きい。従って、ＧａＮ系半導体のｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合のほうが、ｃ面の上に設けられている場合に比較して、ＩＴＯ電極５ａとの屈折率の差が大きいので、従って、ＧａＮ系半導体のｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合にＩＴＯ電極５ａによる光の閉じ込めが十分に効果的となる。
【００７９】
また、主面１ａの傾斜角は、ｃ面から６３度以上８０度未満の範囲にある。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００８０】
また、ＩＴＯ電極５ａの膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある。ＩＴＯ電極５ａの膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にあり不透明な金属電極であるｐ側パッド電極５ｂへの光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００８１】
また、ＩＴＯ電極５ａは、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している。特許文献２（再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報）に開示されているように、ＩＴＯ電極５ａが０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極５ａの光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００８２】
また、ＩＴＯ電極５ａは、透明電極である。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００８３】
また、活性層３の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことでき、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことができる。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【００８４】
以上、好適な実施の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。
【符号の説明】
【００８５】
１…支持基体、１１…半導体レーザ素子、１２…エピタキシャル基板、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…基板部、１２ａ１，Ｌｇ…リッジ部、１３，１３ａ，１３ｂ…Ａｌ膜、１４，１４ａ…Ｔｉ膜、１５，１５ａ，１５ａ１，１５ａ２，６…絶縁膜、１６，１６ａ…マスク、１６ａ１…開口、１７ａ，１７ｂ…ＩＴＯ膜、１８，７…ｎ側電極、１９，５ｂ…ｐ側パッド電極、１ａ…主面、１ｂ…裏面、２…ｎ型窒化物半導体領域、２ａ…バッファ層、２ｂ…ｎ側クラッド層、２ｃ…ｎ側光ガイド層、２ｄ…ｎ側光ガイド層、３…活性層、４…ｐ型窒化物半導体領域、４ａ…ｐ側光ガイド層、４ｂ…電子ブロック層、４ｃ…ｐ側クラッド層、４ｄ…コンタクト層、５…ｐ側電極、５ａ…ＩＴＯ電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面発光型の半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、製造プロセスに起因して電極層の表面に変質層が形成されるのを抑制することを目的とする窒化物系半導体レーザ素子が開示されている。特許文献１の窒化物系半導体レーザ素子は、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層上に形成されたｐ型コンタクト層と、このｐ型コンタクト層のＭＱＷ活性層とは反対側の表面上に形成され、Ｐｔ電極層とＰｄ電極層とＰｔ電極層とを含み、平面的に見てストライプ形状を有するｐ側オーミック電極とを備える。そして、Ｐｔ電極層の厚みは、Ｐｔ電極層の厚みの１０倍以上３０倍以下である。
【０００３】
また、特許文献２には、ＩＴＯ薄膜に係る技術が開示されている。このＩＴＯ薄膜は、基板上に形成され、０．６〜２．８ａｔ．％のＳｎ濃度を有し、透明導電膜として利用できる。このＩＴＯ薄膜の製造方法は、大気中に開放した基板に、インジウム塩と錫塩の混合溶液を噴霧する工程を含む方法である。錫塩として塩化第１錫を用いることができる。また、溶液として、アルコール溶液を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４４３０号公報
【特許文献２】再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】荒川 泰彦、染谷 隆夫、“次世代大容量光メモリ用青色面発光レーザの開発研究”、［online］、公益財団法人 放送文化基金、１９９９年度（平成１１年度）助成、研究報告、［平成２３年１１月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.hbf.or.jp/grants/pdf/g/11-g-arakawa.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザダイオード（ＬＤ）には、光をガイド層に閉じ込めるために、ｎ側とｐ側とにクラッド層が設けられている。ｐ側のクラッド層の膜厚は、閾値電圧を低減するために、比較的に薄い。ｐ側のクラッド層の膜厚が比較的に薄い場合、ｐ側のクラッド層は、導波路を進む光を光ガイド層に十分に閉じ込めきれない場合があり、この場合、光は、ｐ側のクラッド層を介して、金属からなるｐ側電極に至る（漏れる）。金属は一般に光の透過率が極端に低いので、光が、ｐ側クラッド層を介してｐ側電極に漏れると、ｐ側電極によって吸収される場合があり、この場合、レーザダイオードからの光出力が減衰する。
【０００７】
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、光出力の低減を抑制しつつ、比較的に低い閾値電圧で駆動可能な半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、半導体レーザ素子であり、端面発光型の半導体レーザ素子であって、六方晶系半導体からなる支持基体の主面上に設けられたｎ型窒化物半導体領域と、前記ｎ型窒化物半導体領域上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられたｐ型窒化物半導体領域と、前記ｐ型窒化物半導体領域上に設けられたＩＴＯ電極と、を備え、前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の側面に係るｐ型窒化物半導体領域は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のクラッド層を有する。このように、ｐ側のクラッド層が比較的薄く、ｐ側のクラッド層における電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このクラッド層を介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、本発明の第１の側面に係るＩＴＯ電極は、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、クラッド層を介してＩＴＯ電極に至ってもＩＴＯ電極に吸収される光は低減される。よって、光出力の低減が抑制される。
【００１０】
本発明の第１の側面では、前記ｐ型窒化物半導体領域は、前記クラッド層上に設けられたコンタクト層を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記コンタクト層上に設けられ、前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、ことが好ましい。ＩｎＧａＮからなるコンタクト層を介してＩＴＯ電極が設けられているので、ＩＴＯ電極とコンタクト層との界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子の閾値電圧を低減できる。また、ＩＴＯの屈折率は、ＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００１１】
本発明の第１の側面では、前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことが好ましい。コンタクト層はＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００１２】
本発明の第１の側面では、前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことが好ましい。ＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体から成る光ガイド層が半極性面上に設けられている場合、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００１３】
本発明の第１の側面では、前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことが好ましい。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００１４】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことが好ましい。ＩＴＯ電極の膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にある不透明な金属電極への光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことが好ましい。ＩＴＯ電極が０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極の光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００１６】
本発明の第１の側面では、前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことが好ましい。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００１７】
本発明の第１の側面では、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことが好ましく、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことも好ましい。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【００１８】
本発明の第２の側面は、半導体レーザ素子の作製方法であり、端面発光型の半導体レーザ素子の作製方法であって、六方晶系半導体からなる基板と前記基板の主面上に形成されたｎ型窒化物半導体領域と前記ｎ型窒化物半導体領域上に形成された活性層と前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体領域とを含むエピタキシャル基板を作製する工程と、前記ｐ型窒化物半導体領域上にＩＴＯ電極を形成する工程と、を備え、前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の側面に係るｐ型窒化物半導体領域は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のクラッド層を有する。このように、ｐ側のクラッド層が比較的薄く、ｐ側のクラッド層における電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このクラッド層を介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、本発明の第２の側面に係るＩＴＯ電極は、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、クラッド層を介してＩＴＯ電極に至ってもＩＴＯ電極に吸収される光は低減される。よって、光出力の低減が抑制される。
【００２０】
本発明の第２の側面では、前記エピタキシャル基板は、前記クラッド層上に形成されたコンタクト層を有し、前記ＩＴＯ電極は、前記ＩＴＯ電極を形成する工程において、前記コンタクト層上に形成され、前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、ことが好ましい。ＩｎＧａＮからなるコンタクト層を介してＩＴＯ電極が設けられているので、ＩＴＯ電極とコンタクト層との界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子の閾値電圧を低減できる。また、ＩＴＯの屈折率は、ＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００２１】
本発明の第２の側面では、前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことが好ましい。コンタクト層はＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００２２】
本発明の第１の側面では、前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことが好ましい。ＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体から成る光ガイド層が半極性面上に設けられている場合、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、光出力の低減が抑制できる。
【００２３】
本発明の第２の側面では、前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことが好ましい。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００２４】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことが好ましい。ＩＴＯ電極の膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にある不透明な金属電極への光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００２５】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことが好ましい。ＩＴＯ電極が０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極の光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００２６】
本発明の第２の側面では、前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことが好ましい。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００２７】
本発明の第２の側面では、前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことが好ましく、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことも好ましい。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光出力の低減を抑制しつつ、比較的に低い閾値電圧で駆動可能な半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の作製方法とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体レーザ素子の断面の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法の主要な工程を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る半導体レーザ素子の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な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。まず、図１を参照して、実施形態に係る半導体レーザ素子１１の構成を説明する。図１は、実施形態に係る半導体レーザ素子１１の断面の構成を示す図である。図１には、半導体レーザ素子１１の層構造が記載されている。図１には、半導体レーザ素子１１の各層の材料、組成及び膜厚が例示されている。
【００３１】
半導体レーザ素子１１は、端面発光型の半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子１１は、支持基体１、ｎ型窒化物半導体領域２、活性層３、ｐ型窒化物半導体領域４、ｐ側電極５、絶縁膜６及びｎ側電極７を備える。ｎ型窒化物半導体領域２は、支持基体１の主面上に設けられ、この主面を介して支持基体１に接している。活性層３は、ｎ型窒化物半導体領域２上に設けられ、ｎ型窒化物半導体領域２に接している。ｐ型窒化物半導体領域４は、活性層３上に設けられ、活性層３に接している。ｐ側電極５は、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられ、ｐ型窒化物半導体領域４に接している。絶縁膜６は、ｐ型窒化物半導体領域４上に設けられ、ｐ型窒化物半導体領域４に接している。ｎ側電極７は、支持基体１の裏面上に設けられ、この裏面を介して支持基体１に接している。
【００３２】
支持基体１は、六方晶系半導体からなり、例えば、ＧａＮからなる。支持基体１は、互いに対向する主面１ａと裏面１ｂとを有している。支持基体１の主面１ａは、支持基体１の六方晶系半導体のｃ面（（０００１）面）から支持基体１の六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している半極性面である。主面１ａの傾斜角は、動作電圧の増加を抑制しつつ閾値電流を更に低減する観点から、例えば、６３度以上８０度未満の範囲にある。
【００３３】
ｎ型窒化物半導体領域２は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなる。ｎ型窒化物半導体領域２は、バッファ層２ａ、ｎ側クラッド層２ｂ、ｎ側光ガイド層２ｃ及びｎ側光ガイド層２ｄを有する。バッファ層２ａ、ｎ側クラッド層２ｂ、ｎ側光ガイド層２ｃ及びｎ側光ガイド層２ｄは、この順に、エピタキシャル成長によって、支持基体１の主面１ａ上に設けられている。バッファ層２ａとｎ側クラッド層２ｂとの界面、ｎ側クラッド層２ｂとｎ側光ガイド層２ｃとの界面、及び、ｎ側光ガイド層２ｃとｎ側光ガイド層２ｄとの界面は、何れも、主面１ａの結晶方位を引き継ぐ傾向を有する。
【００３４】
バッファ層２ａは、支持基体１の主面１ａ上に設けられ、主面１ａを介して支持基体１に接している。バッファ層２ａは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＧａＮからなる。バッファ層２ａのｎ型ドーパント濃度は、例えば３×１０１８ｃｍ−３の程度である。バッファ層２ａの膜厚は、例えば１．１μｍの程度である。
【００３５】
ｎ側クラッド層２ｂは、バッファ層２ａ上に設けられ、例えば、バッファ層２ａに接している。ｎ側クラッド層２ｂは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＩｎ０．０３Ａｌ０．１４Ｇａ０．８３Ｎからなる。ｎ側クラッド層２ｂのｎ型ドーパント濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にある。ｎ側クラッド層２ｂの膜厚は、例えば１．２μｍの程度である。
【００３６】
ｎ側光ガイド層２ｃは、ｎ側クラッド層２ｂ上に設けられ、ｎ側クラッド層２ｂに接している。ｎ側光ガイド層２ｃは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＧａＮからなる。ｎ側光ガイド層２ｃのｎ型ドーパント濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にある。ｎ側光ガイド層２ｃの膜厚は、例えば０．２０μｍの程度である。
【００３７】
ｎ側光ガイド層２ｄは、ｎ側光ガイド層２ｃ上に設けられ、ｎ側光ガイド層２ｃに接している。ｎ側光ガイド層２ｄは、Ｓｉ等をｎ型ドーパントとして含有するｎ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型のＩｎ０．０４Ｇａ０．９６Ｎからなる。ｎ側光ガイド層２ｄの膜厚は、例えば０．１８μｍの程度である。
【００３８】
ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度は、１×１０１７ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にあるが、２×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１８ｃｍ−３以下の範囲にあることができる。ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度が１×１０１７ｃｍ−３未満であると、動作電圧が増加する傾向がある。ｎ側光ガイド層２ｄのｎ型ドーパント濃度が３×１０１８ｃｍ−３を超えると、閾値電流が増加する傾向がある。
【００３９】
活性層３は、ｎ側光ガイド層２ｄ上に設けられ、ｎ側光ガイド層２ｄに接している。活性層３は、単一の井戸層を含む単一量子井戸構造、又は、複数の井戸層を含む多重量子井戸構造を有しているが、図１には、一例として、単一量子井戸構造を有する半導体レーザ素子１１が例示されている。
【００４０】
活性層３は、例えば、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある波長の光を発生可能な量子井戸構造を有する。活性層３の量子井戸構造が発生可能な光の波長は、特に、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができ、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができる。
【００４１】
活性層３の単一の井戸層は、アンドープの窒化ガリウム系半導体からなり、例えばアンドープのＩｎ０．３０Ｇａ０．７０Ｎからなる。活性層３の単一の井戸層の膜厚は、例えば３ｎｍの程度である。
【００４２】
ｐ型窒化物半導体領域４は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなる。ｐ型窒化物半導体領域４は、ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄを有する。ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄは、この順に、エピタキシャル成長によって、活性層３上に設けられている。活性層３とｐ側光ガイド層４ａとの界面、ｐ側光ガイド層４ａと電子ブロック層４ｂとの界面、電子ブロック層４ｂとｐ側クラッド層４ｃとの界面、ｐ側クラッド層４ｃとコンタクト層４ｄとの界面は、何れも、支持基体１の主面１ａの結晶方位を引き継ぐ傾向を有する。
【００４３】
ｐ側光ガイド層４ａは、活性層３上に設けられ、活性層３に接している。ｐ側光ガイド層４ａは、アンドープの窒化ガリウム系半導体からなり、例えば、アンドープのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる。ｐ側光ガイド層４ａの膜厚は、例えば０．０８μｍの程度である。
【００４４】
電子ブロック層４ｂは、ｐ側光ガイド層４ａ上に設けられ、ｐ側光ガイド層４ａに接している。電子ブロック層４ｂは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ型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。電子ブロック層４ｂのｐ型ドーパント濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３の程度である。電子ブロック層４ｂの膜厚は、例えば、０．２０μｍの程度である。
【００４５】
ｐ側クラッド層４ｃは、電子ブロック層４ｂ上に設けられ、電子ブロック層４ｂに接している。ｐ側クラッド層４ｃは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｐ型のＡｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる。ｐ側クラッド層４ｃのｐ型ドーパント濃度は、例えば、５×１０１８ｃｍ−３以上３×１０１９ｃｍ−３以下の範囲にある。ｐ側クラッド層４ｃは、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有する。ｐ側クラッド層４ｃの膜厚は、例えば、０．２０μｍの程度である。
【００４６】
コンタクト層４ｄは、ｐ側クラッド層４ｃ上に設けられ、ｐ側クラッド層４ｃに接している。コンタクト層４ｄは、Ｍｇ等をｐ型ドーパントとして含有するｐ＋型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｐ＋型のＩｎＧａＮからなる。コンタクト層４ｄのｐ型ドーパント濃度は、例えば、３×１０１９ｃｍ−３の程度である。コンタクト層４ｄは、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する。コンタクト層４ｄの膜厚は、例えば、０．０５０μｍの程度である。
【００４７】
ｐ型窒化物半導体領域４は、リッジ部Ｌｇを含む。リッジ部Ｌｇは、電子ブロック層４ｂ上に設けられている。コンタクト層４ｄの全体は、リッジ部Ｌｇに含まれている。ｐ側クラッド層４ｃは、一部がリッジ部Ｌｇに含まれている。具体的には、ｐ側クラッド層４ｃにおいて、電子ブロック層４ｂとの界面から０．１５μｍの程度の箇所から、リッジ部Ｌｇが形成されている。すなわち、ｐ側クラッド層４ｃにおいて、コンタクト層４ｄとの界面から０．０５０μｍの程度の箇所までが、リッジ部Ｌｇに含まれる。リッジ部Ｌｇは、半導体レーザ素子１１の導波路の延びる方向に延びている。リッジ部Ｌｇの幅（具体的には、半導体レーザ素子１１の導波路の延びる方向に交差する方向における幅）は、例えば、２μｍの程度とすることができる。
【００４８】
電子ブロック層４ｂの上であってリッジ部Ｌｇの両側には、絶縁膜６が設けられている。絶縁膜６は、電子ブロック層４ｂの上であってリッジ部Ｌｇの両側（リッジ部Ｌｇが延びている方向と交差する方向における両側）において、ｐ側クラッド層４ｃに接している。絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇの側面に接している。絶縁膜６は、例えば、ＳｉＯ２からなる。リッジ部Ｌｇの側面には、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄの端面が露出しているので、絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇの側面において、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄに接している。また、絶縁膜６は、リッジ部Ｌｇ上に設けられたＩＴＯ電極５ａにも接している。
【００４９】
ｐ側電極５は、ＩＴＯ電極５ａ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）とｐ側パッド電極５ｂとを含む。ＩＴＯ電極５ａは、コンタクト層４ｄ上に設けられ、コンタクト層４ｄに接している。ＩＴＯ電極５ａは、活性層３の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲にある光吸収係数を有する。ＩＴＯ電極５ａの膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある。ＩＴＯ電極５ａは、例えば、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズ（Ｓｎ）を含有している。ＩＴＯ電極５ａは、透明電極であることができる。
【００５０】
ｐ側パッド電極５ｂは、ＩＴＯ電極５ａ上に設けられており、ＩＴＯ電極５ａに接している。ｐ側パッド電極５ｂは、絶縁膜６上にも設けられており、絶縁膜６にも接している。ｐ側パッド電極５ｂは、金属からなり、例えばＴｉ／Ａｕからなる。ｎ側電極７は、支持基体１の裏面１ｂ上に設けられ、裏面１ｂを介して支持基体１に接している。ｎ側電極７は、金属からなり、例えばＴｉ／Ａｌ／Ａｕからなる。
【００５１】
次に、図２と図３〜図５とを参照して、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法を説明する。図２は、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法の主要な工程を示す図である。図３〜図５は、何れも、実施形態に係る半導体レーザ素子の作製工程において形成される複数の生産物の断面構成を示す図である。図３〜図５に示す生産物から、実施形態に係る半導体レーザ素子１１が形成される。
【００５２】
まず、ステップＳ１（図３の（Ａ）部を参照）において、エピタキシャル基板１２を用意する。エピタキシャル基板１２は、基板（支持基体１に対応）と、この基板上に形成されたｎ型窒化ガリウム系半導体領域（ｎ型窒化物半導体領域２に対応）と、このｎ型窒化ガリウム系半導体領域上に形成された活性層（活性層３に対応）と、この活性層上に形成されたｐ型窒化ガリウム系半導体領域（ｐ型窒化物半導体領域４に対応）とを含む。このように、エピタキシャル基板１２の層構造は、図１に示す半導体レーザ素子１１の層構造に対応している（以上、ステップＳ１）。
【００５３】
次に、ステップＳ２（図３の（Ｂ）部〜（Ｆ）部、及び、図４の（Ａ）部〜（Ｄ）部を参照）において、エピタキシャル基板１２のｐ側（ｐ電極が形成される側）にリッジ部（リッジ部Ｌｇに対応）を形成する。まず、図３の（Ｂ）部に示すように、エピタキシャル基板１２の表面（ｐ側の表面）上に、ＥＢ蒸着（ＥＢ：Electron Beam）によって、Ａｌ膜１３（Ａｌ：Aluminum）を、１０００オングストロームの程度の厚みに形成し、更に、ＥＢ蒸着によって、Ｔｉ膜１４（Ｔｉ：Titanium）を、Ａｌ膜１３上に、１００オングストロームの程度の厚みに形成する。
【００５４】
次に、図３の（Ｃ）部に示すように、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５を、Ｔｉ膜１４上に、２０００オングストローム程度の厚みに形成する。
【００５５】
次に、図３の（Ｄ）部に示すように、絶縁膜１５上に、レジストパターニングを行い、マスク１６を、１．２μｍの程度の幅（すなわち、形成するリッジ部が延びる方向に交差する方向の幅）で形成する。この幅のマスク１６によって、０．８０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲の幅（例えば、２．０μｍの程度の幅）のリッジ部が形成される。
【００５６】
次に、図３の（Ｅ）部に示すように、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）によるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３、Ｔｉ膜１４、絶縁膜１５をエッチングし、このＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３、Ｔｉ膜１４、絶縁膜１５は、それぞれ、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ、絶縁膜１５ａとなる。
【００５７】
このＩＣＰによるドライエッチングでは、反応ガスとして、ＳｉＯ２の絶縁膜１５のエッチング用にＣＨＦ３ガスが用いられ、Ａｌ膜１３及びＴｉ膜１４のエッチング用にＣｌ２ガスが用いられる。
【００５８】
次に、図３の（Ｆ）部に示すように、マスク１６を除去し、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ及び絶縁膜１５ａが、マスクとして設けられている。
【００５９】
次に、図４の（Ａ）部に示すように、ＩＣＰによるドライエッチングによって、エピタキシャル基板１２をエッチングし、基板部１２ａとリッジ部１２ａ１とを形成する。リッジ部１２ａ１は、基板部１２ａ上に突出している。リッジ部１２ａ１上に、Ａｌ膜１３ａ、Ｔｉ膜１４ａ及び絶縁膜１５ａが配置されている。このＩＣＰによるドライエッチングでは、反応ガスとして、Ｃｌ２ガスが用いられる。なお、リッジ部１２ａ１は、エピタキシャル基板１２の活性層（活性層３に対応）の上に設けられ、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層（ｐ側クラッド層４ｃに対応）の一部を含む。すなわち、このドライエッチングは、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層の内部に至るまでおこなわれ、エピタキシャル基板１２の活性層はエッチングされない。基板部１２ａとリッジ部１２ａ１との境界面は、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層に含まれる。なお、エピタキシャル基板１２のｐ側クラッド層の厚みが０．２０μｍの程度の場合、基板部１２ａの厚みは、０．１５μｍの程度であり、リッジ部１２ａ１の厚みは、０．０５μｍの程度である。
【００６０】
次に、図４の（Ｂ）部に示すように、ＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３ａを更にエッチングして、Ａｌ膜１３ａの幅を縮小させる。このＩＣＰによるドライエッチングによって、Ａｌ膜１３ａは、Ａｌ膜１３ａよりも幅の小さいＡｌ膜１３ｂとなり、更に、リッジ部１２ａ１の幅が、２μｍの程度となる。このＩＰＣによるドライエッチングでは、反応ガスとして、Ｃｌ２ガスが用いられる。
【００６１】
次に、図４の（Ｃ）部に示すように、ＥＢ蒸着によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ１をＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ上に３０００オングストロームの程度に形成し、ＥＢ蒸着によって、ＳｉＯ２の絶縁膜１５ａ２を基板部１２ａ上に３０００オングストロームの程度に形成する。絶縁膜１５ａ２は、エピタキシャル基板１２のうちドライエッチングによって除去されたスペースを埋めるように形成される。
【００６２】
次に、図４の（Ｄ）部に示すように、リフトオフし、Ａｌ膜１３ｂ、絶縁膜１５ａ及び絶縁膜１５ａ１を、リッジ部１２ａ１上から除去する（以上、ステップＳ２）。
【００６３】
次に、ステップＳ３（図４の（Ｅ）部〜（Ｆ）部、及び、図５の（Ａ）部を参照）において、ｐ側の表面にＩＴＯ膜（ＩＴＯ電極５ａに対応）を形成する。まず、図４の（Ｅ）部に示すように、絶縁膜１５ａ２上に、レジストパターニングを行い、マスク１６ａを形成する。マスク１６ａによって開口１６ａ１が形成される。開口１６ａ１は、リッジ部１２ａ１の表面上に配置され、リッジ部１２ａ１の表面を露出する。
【００６４】
次に、図４の（Ｆ）部に示すように、開口１６ａ１によって露出されたリッジ部１２ａ１の表面上にＩＴＯ膜１７ａ（ＩＴＯ電極５ａに対応）を形成し、マスク１６ａの表面上にＩＴＯ膜１７ｂを形成する。
【００６５】
次に、図５の（Ａ）部に示すように、リフトオフを行い、マスク１６ａと、マスク１６ａ上のＩＴＯ膜１７ｂとを、絶縁膜１５ａ２上から除去する（以上、ステップＳ３）。
【００６６】
次に、ステップＳ４（図５の（Ｂ）部を参照）において、基板部１２ａのｎ側の表面を研削する。図５の（Ｂ）に示すように、基板部１２ａのｎ側の表面（裏面）を研削し、この研削によって、基板部１２ａから基板部１２ｃが形成される（以上、ステップＳ４）。
【００６７】
次に、ステップＳ５（図５の（Ｃ）部を参照）において、基板部１２ｂのｎ側の表面のダメージ層を除去する。基板部１２ｂのｎ側の表面には、ステップＳ４において実施された研削によって、ダメージ層が形成されているが、図５の（Ｃ）部に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって、除去する（以上、ステップＳ５）。
【００６８】
次に、ステップＳ６（図５の（Ｄ）部を参照）において、基板部１２ｃのｎ側の表面上にｎ側電極１８（ｎ側電極７に対応）を、ＥＢ蒸着によって形成する。図５の（Ｄ）部に示すように、ダメージ層の除去後の基板部１２ｃの裏面（ｎ側の表面であって、裏面１ｂに対応）上に、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕからなるｎ側電極１８を形成し、ｎ側電極１８に対しアニール処理を行う（以上、ステップＳ６）。
【００６９】
次に、ステップＳ７（図５の（Ｅ）部を参照）において、ＩＴＯ膜１７ａ上にｐ側パッド電極１９（ｐ側パッド電極５ｂに対応）を、ＥＢ蒸着によって形成する。図５の（Ｅ）部に示すように、ＩＴＯ膜１７ａ上に設けられるｐ側パッド電極１９は、Ｔｉ／Ａｕからなる（以上、ステップＳ７）。
【００７０】
次に、ステップＳ８において、ステップＳ１〜Ｓ７によって形成された基板生産物に対し、リッジ部１２ａ１が延びる方向に交差する方向に延びるスクライブ溝を、レーザスクライバによって形成し、ブレーキング装置によって、このスクライブ溝に沿ってレーザバーを分離する。次に、ステップＳ９において、分離後のレーザバーの共振面に反射防止膜を蒸着によって形成する。レーザバーの共振面は、リッジ部１２ａ１が延びる方向に交差する。
【００７１】
次に、ステップＳ１０において、反射防止膜が設けられたレーザバーに対し、レーザ試験を行い、このレーザ試験の後、ステップＳ１１において、良好なレーザバーから半導体レーザ素子のチップをダイシングによって分離する。この半導体レーザ素子のチップが、半導体レーザ素子１１である。最後に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１において形成された半導体レーザ素子１１の実装処理を、ダイボンディング、ワイヤボンディング及びパッケージング等の処理を介して行う。
【００７２】
以上説明した構成を有する半導体レーザ素子１１の作用効果について説明する。ｐ型窒化物半導体領域４は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の比較的に薄い膜厚のｐ側クラッド層４ｃを有する。このように、ｐ側クラッド層４ｃが比較的薄いので、ｐ側クラッド層４ｃにおける電圧降下が低減されているが、活性層からの光が、このｐ側クラッド層４ｃを介してＩＴＯ電極に至る場合がある。しかし、ＩＴＯ電極５ａは、例えば、特許文献２（再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報）に開示されているように、光の波長が長い程、光吸収係数は小さくなり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の発振波長の光に対しては、比較的に小さい２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の範囲の光吸収係数を有することになるので、ｐ側クラッド層４ｃを介してＩＴＯ電極５ａに至ってもＩＴＯ電極５ａに吸収される光は低減される。また、従来のｐ側電極の材料として一般的なのはＰｄだが、光吸収係数は８．９×１０５ｃｍ−１の程度である。以上により、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制される。
【００７３】
図６は、入射光の波長と、ＩｎＧａＮとＧａＮの屈折率との相関を示す図である。曲線Ｇ１は、半極性面である（２０−２１）面の上に形成されたＩｎＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ２は、ｃ面の上に形成されたＩｎＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ３は、半極性面である（２０−２１）面の上に形成されたＧａＮ膜に対する結果を示し、曲線Ｇ４は、ｃ面の上に形成されたＧａＮ膜に対する結果を示す。図６に示すように、ＧａＮ及びＩｎＧａＮは、何れも、入射光の波長が、４００ｎｍ以上の場合、波長が長い程、屈折率が低下する。屈折率が低下すると、ＩｎＧａＮ及びＧａＮの少なくとも何れかを含むｐ側のエピタキシャル層（ｐ型窒化物半導体領域４）の光閉じ込め効果も低減する。しかし、半導体レーザ素子１１の場合、ＩＴＯ電極５ａがｐ側のエピタキシャル層上に設けられており、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯが概ね１．９以上２．０以下の範囲にある屈折率を有しており、図６に示すように４００ｎｍ以上の波長の入射光に対するＩｎＧａＮ及びＧａＮの屈折率が概ね２．３以上であるため、ＩＴＯとＩｎＧａＮおよびＧａＮとの屈折率差により、光閉じ込め効果を良くすることができる。
【００７４】
また、ｐ型窒化物半導体領域４は、ｐ側クラッド層４ｃ上に設けられたコンタクト層４ｄを有する。ＩＴＯ電極５ａは、コンタクト層４ｄ上に設けられる。
コンタクト層４ｄは、ＩｎＧａＮからなる。従来の端面発光型の半導体レーザ素子の場合、端面側から光を取り出すので、端面とは異なる箇所に設けられる電極については、光の吸収についての考慮よりもオーミックであるか否かが考慮されてきた。しかし、半導体レーザ素子１１のＩＴＯ電極５ａは、ＩｎＧａＮからなるコンタクト層４ｄ上に設けられているので、十分なオーミック性が維持できる。このように、ＩｎＧａＮからなるコンタクト層４ｄを介してＩＴＯ電極５ａが設けられているので、ＩＴＯ電極５ａとコンタクト層４ｄとの界面におけるオフセット電圧が低減できる。従って、半導体レーザ素子１１の閾値電圧を低減できる。
【００７５】
また、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯは、概ね１．９以上２０．以下の範囲にある屈折率を有し、コンタクト層４ｄの材料であるＩｎＧａＮは、図６に示すように、２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲にある波長の光に対し、概ね２．３以上２．９以下の範囲の屈折率を有する。このように、ＩＴＯ電極５ａの材料であるＩＴＯの屈折率は、コンタクト層４ｄの材料であるＩｎＧａＮの屈折率に比較して、十分に小さいので、ＩＴＯ電極による光の閉じ込めが可能となる。従って、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制できる。
【００７６】
また、コンタクト層４ｄは、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する。コンタクト層４ｄはＭｇドープ量が多く光吸収係数が高いため、この範囲の比較的小さい膜厚であれば、閾値電圧の増加にほぼ影響がない。
【００７７】
また、支持基体１の主面１ａは、六方晶系半導体（例えばＧａＮ）のｃ面から、この六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している。ｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄの材料であるＧａＮ系半導体の屈折率は、半極性面上に設けられている場合と、ｃ面上に設けられている場合とで比較すると、半極性面上に設けられた場合の方が、大きい。このため、ＧａＮ系半導体の一例であるＩｎＧａＮのｐ側光ガイド層４ａが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合、ＩＴＯ電極５ａによる光の閉じ込めが十分に効果的となる。従って、半導体レーザ素子１１の光出力の低減が抑制できる。
【００７８】
ＧａＮ系半導体のうち例えばＧａＮ及びＩｎＧａＮの屈折率は、異方性を有し、更に、図６に示すように、ＧａＮ及びＩｎＧａＮの何れにおいても、ｃ面の上に形成された場合の屈折率と（２０−２１）面の上に形成された場合の屈折率とは、異なる。図６に示すように、ＩｎＧａＮは、（２０−２１）面の上に形成された場合のほうが、ｃ面の上に形成された場合よりも、屈折率は大きい。ＧａＮも、ＩｎＧａＮと同様に、（２０−２１）面の上に形成された場合のほうが、ｃ面の上に形成された場合よりも、屈折率は大きい。従って、ＧａＮ系半導体のｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合のほうが、ｃ面の上に設けられている場合に比較して、ＩＴＯ電極５ａとの屈折率の差が大きいので、従って、ＧａＮ系半導体のｐ側光ガイド層４ａ、電子ブロック層４ｂ、ｐ側クラッド層４ｃ及びコンタクト層４ｄが半極性面の主面１ａ上に設けられている場合にＩＴＯ電極５ａによる光の閉じ込めが十分に効果的となる。
【００７９】
また、主面１ａの傾斜角は、ｃ面から６３度以上８０度未満の範囲にある。この範囲の傾斜角が緑色領域の発光に適している。
【００８０】
また、ＩＴＯ電極５ａの膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある。ＩＴＯ電極５ａの膜厚が０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にあるので、ＩＴＯの外側にあり不透明な金属電極であるｐ側パッド電極５ｂへの光のしみ出しを抑制でき、閾値増大を抑制することができる。
【００８１】
また、ＩＴＯ電極５ａは、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している。特許文献２（再表ＷＯ２００５／０２１４３６号公報）に開示されているように、ＩＴＯ電極５ａが０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有しているので、ＩＴＯ電極５ａの光吸収係数が十分に低減可能となる。
【００８２】
また、ＩＴＯ電極５ａは、透明電極である。電極が透明であることにより、電極での光吸収による内部ロスを低減することができる。
【００８３】
また、活性層３の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことでき、更に、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことができる。この波長範囲が純緑色であり、ディスプレイ用途に適している。
【００８４】
以上、好適な実施の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。
【符号の説明】
【００８５】
１…支持基体、１１…半導体レーザ素子、１２…エピタキシャル基板、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…基板部、１２ａ１，Ｌｇ…リッジ部、１３，１３ａ，１３ｂ…Ａｌ膜、１４，１４ａ…Ｔｉ膜、１５，１５ａ，１５ａ１，１５ａ２，６…絶縁膜、１６，１６ａ…マスク、１６ａ１…開口、１７ａ，１７ｂ…ＩＴＯ膜、１８，７…ｎ側電極、１９，５ｂ…ｐ側パッド電極、１ａ…主面、１ｂ…裏面、２…ｎ型窒化物半導体領域、２ａ…バッファ層、２ｂ…ｎ側クラッド層、２ｃ…ｎ側光ガイド層、２ｄ…ｎ側光ガイド層、３…活性層、４…ｐ型窒化物半導体領域、４ａ…ｐ側光ガイド層、４ｂ…電子ブロック層、４ｃ…ｐ側クラッド層、４ｄ…コンタクト層、５…ｐ側電極、５ａ…ＩＴＯ電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面発光型の半導体レーザ素子であって、
六方晶系半導体からなる支持基体の主面上に設けられたｎ型窒化物半導体領域と、
前記ｎ型窒化物半導体領域上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられたｐ型窒化物半導体領域と、
前記ｐ型窒化物半導体領域上に設けられたＩＴＯ電極と、
を備え、
前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、
前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、 前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、
前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記ｐ型窒化物半導体領域は、前記クラッド層上に設けられたコンタクト層を有し、
前記ＩＴＯ電極は、前記コンタクト層上に設けられ、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、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半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
端面発光型の半導体レーザ素子の作製方法であって、
六方晶系半導体からなる基板と前記基板の主面上に形成されたｎ型窒化物半導体領域と前記ｎ型窒化物半導体領域上に形成された活性層と前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体領域とを含むエピタキシャル基板を作製する工程と、
前記ｐ型窒化物半導体領域上にＩＴＯ電極を形成する工程と、
を備え、
前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、
前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、 前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、
前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１２】
前記エピタキシャル基板は、前記クラッド層上に形成されたコンタクト層を有し、
前記ＩＴＯ電極は、前記ＩＴＯ電極を形成する工程において、前記コンタクト層上に形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１３】
前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１４】
前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１３の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１５】
前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１６】
前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１５の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１７】
前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１６の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１８】
前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１７の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１９】
前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項２０】
前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１】
端面発光型の半導体レーザ素子であって、
六方晶系半導体からなる支持基体の主面上に設けられたｎ型窒化物半導体領域と、
前記ｎ型窒化物半導体領域上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられたｐ型窒化物半導体領域と、
前記ｐ型窒化物半導体領域上に設けられたＩＴＯ電極と、
を備え、
前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、
前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、 前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、
前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記ｐ型窒化物半導体領域は、前記クラッド層上に設けられたコンタクト層を有し、
前記ＩＴＯ電極は、前記コンタクト層上に設けられ、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、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半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
端面発光型の半導体レーザ素子の作製方法であって、
六方晶系半導体からなる基板と前記基板の主面上に形成されたｎ型窒化物半導体領域と前記ｎ型窒化物半導体領域上に形成された活性層と前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体領域とを含むエピタキシャル基板を作製する工程と、
前記ｐ型窒化物半導体領域上にＩＴＯ電極を形成する工程と、
を備え、
前記ｐ型窒化物半導体領域は、クラッド層を有し、
前記クラッド層は、０．１８μｍ以上０．２２μｍ以下の範囲の膜厚を有し、 前記ＩＴＯ電極は、前記活性層の発振波長の光に対し、２．５×１０３ｃｍ−１以上３．０×１０３ｃｍ−１以下の光吸収係数を有し、
前記活性層の発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である、ことを特徴とする半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１２】
前記エピタキシャル基板は、前記クラッド層上に形成されたコンタクト層を有し、
前記ＩＴＯ電極は、前記ＩＴＯ電極を形成する工程において、前記コンタクト層上に形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＮからなる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１３】
前記コンタクト層は、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下の範囲の膜厚を有する、ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１４】
前記主面は、前記六方晶系半導体のｃ面から前記六方晶系半導体のｍ軸方向に、予め規定された傾斜角で傾斜している、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１３の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１５】
前記傾斜角は、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１６】
前記ＩＴＯ電極の膜厚は、０．４５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１５の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１７】
前記ＩＴＯ電極は、透明電極である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１６の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１８】
前記ＩＴＯ電極は、０．６ａｔ．％以上２．８ａｔ．％以下の範囲にあるスズを含有している、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１７の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１９】
前記活性層の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項２０】
前記活性層の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８の何れか一項に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０２０４３（Ｐ２０１３−１０２０４３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４６１７（Ｐ２０１１−２４４６１７）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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