窒化物系半導体レーザ素子
【課題】製造歩留まり、および、素子特性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成されるとともに、活性層３を含む複数の窒化物系半導体各層（２〜７）と、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に延びる凸状のリッジ部８と、窒化物系半導体各層（２〜７）とは異なる材料であるＡｕ層から構成され、リッジ部８の一方の側方および他方の側方にそれぞれ形成されるリッジ保護層１２とを備えている。このリッジ保護層１２は、上面がリッジ部８よりも上方に配置されているとともに、リッジ部８に沿って（［１−１００］方向に）延びるように形成されている。また、リッジ保護層１２は、側端面１２ａが共振器面３０と同一面となるように形成されている。
【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成されるとともに、活性層３を含む複数の窒化物系半導体各層（２〜７）と、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に延びる凸状のリッジ部８と、窒化物系半導体各層（２〜７）とは異なる材料であるＡｕ層から構成され、リッジ部８の一方の側方および他方の側方にそれぞれ形成されるリッジ保護層１２とを備えている。このリッジ保護層１２は、上面がリッジ部８よりも上方に配置されているとともに、リッジ部８に沿って（［１−１００］方向に）延びるように形成されている。また、リッジ保護層１２は、側端面１２ａが共振器面３０と同一面となるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子に関し、特に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層が基板上に形成された窒化物系半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に、窒化物系半導体各層が形成された窒化物系半導体レーザ素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、窒化物系半導体層に凸状のリッジ部が形成されるとともに、共振器面近傍の領域を除くリッジ部上の領域に電極層が形成された窒化物系半導体レーザ素子が記載されている。この窒化物系半導体レーザ素子では、端面破壊を抑制するために、窒化物系半導体層の共振器面近傍領域（電極層が形成されていない領域下）における不純物活性化率が、窒化物系半導体層の電極層下の領域における不純物活性化率よりも低く構成されている。
【特許文献１】特開２００６−２２９１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の窒化物系半導体レーザ素子では、共振器面近傍のリッジ部上に電極層が形成されていないため、共振器面近傍のリッジ部が露出された状態となっている。このため、リッジ部の共振器面近傍部分は電極層によって保護されないので、窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスや、組立工程などにおいて、リッジ部の共振器面近傍部分が破損され易いという不都合がある。これにより、リッジ部の破損に起因して、製造歩留まりや、素子特性が低下するという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、製造歩留まり、および、素子特性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる凸状のリッジ部と、窒化物系半導体層とは異なる材料から構成され、リッジ部の側方に形成されるリッジ保護層とを備えている。そして、リッジ保護層の上面は、リッジ部よりも上方に配置されている。
【０００７】
この一の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、上面がリッジ部よりも上方に配置されるリッジ保護層を、凸状のリッジ部の側方に形成することによって、窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスや、組立工程などにおいて、何らかの部材が窒化物系半導体レーザ素子の上面（リッジ部が形成されている面）に接触した場合でも、その部材がリッジ部に接触する前にリッジ保護層の上面と接触して、リッジ部に接触するのを妨げることができる。このため、リッジ部に、電極層などによって保護されていない部分（露出している部分）がある場合でも、リッジ保護層によってリッジ部を保護することができるので、リッジ部の破損を抑制することができる。その結果、リッジ部の破損に起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【０００８】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、前記リッジ部と直交する共振器面をさらに備え、前記リッジ保護層は、前記リッジ部の延びる方向の側端面が、前記共振器面と同一面となるように形成されている。このように構成すれば、リッジ部の側方に、共振器面までリッジ保護層が形成されるので、リッジ部の共振器面近傍部分が露出された状態（電極層などによって保護されていない状態）となっている場合でも、リッジ保護層によって、露出された状態となっているリッジ部の共振器面近傍部分を保護することができる。このため、リッジ部の共振器面近傍部分が破損するのを抑制することができるので、リッジ部の共振器面近傍部分が破損することに起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ保護層は、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成されている。このように構成すれば、リッジ部の一方の側方およびリッジ部の他方の側方のいずれか一方にのみリッジ保護層を形成した場合に比べて、リッジ部を効果的に保護することができるので、リッジ部の破損を効果的に抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ部上に形成される電極層をさらに備え、リッジ保護層は、電極層を形成する材料と同じ材料から構成されている。このように構成すれば、電極層の形成工程と同一工程でリッジ保護層を形成することができるので、窒化物系半導体レーザ素子にリッジ保護層を形成する場合でも、製造工程（工数）が増加するのを抑制することができる。
【００１１】
この場合において、好ましくは、リッジ保護層は、電極層とは別体で形成されている。このように構成すれば、電極層とリッジ保護層とが一体的に形成されている場合と異なり、リッジ保護層を形成した場合でも、電極層の平面積が増加するのを抑制することができるので、電極層の平面積が増加することに起因して、窒化物系半導体レーザ素子の静電容量が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、静電容量の増加に起因する窒化物系半導体レーザ素子の応答特性（素子特性）の低下を抑制することができる。
【００１２】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ保護層は、リッジ部に沿った方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、リッジ保護層の平面積を増加させることができるので、リッジ保護層の密着性を向上させることができる。このため、リッジ保護層が離脱（剥離）するのを抑制することができるので、リッジ保護層が離脱（剥離）することに起因して、リッジ保護層によるリッジ部の保護が不十分になるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、製造歩留まり、および、素子特性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の全体斜視図であり、図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の平面図であり、図４は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の活性層の断面図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００の構造について説明する。
【００１６】
一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００では、図１に示すように、劈開面からなる一対の共振器面３０が、［１１−２０］方向と平行に形成されている。この共振器面３０は、後述するリッジ部８の下方の領域に、レーザ光を出射する発光領域３０ａを有している。また、窒化物系半導体レーザ素子１００は、図３に示すように、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に、約６００μｍの長さＬを有するとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、約４００μｍの幅Ｗを有している。
【００１７】
また、一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１および図２に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１の上面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２が形成されている。また、ｎ型クラッド層２上には、活性層３が形成されている。この活性層３は、図４に示すように、約３．２ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる３つの井戸層３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる４つの障壁層３ｂとが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。なお、ｎ型ＧａＮ基板１は、本発明の「基板」の一例であり、ｎ型クラッド層２は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。また、活性層３は、本発明の「発光層」の一例である。
【００１８】
また、活性層３上には、図１および図２に示すように、約５０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる光ガイド層４が形成されている。光ガイド層４上には、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＮからなるキャップ層５が形成されている。キャップ層５上には、凸部と、凸部以外の平坦部とを有するｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層６が形成されている。このｐ型クラッド層６の平坦部の厚みは、約８０ｎｍであり、凸部の平坦部の上面からの高さは、約３２０ｎｍである。また、ｐ型クラッド層６の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなるコンタクト層７が形成されている。このコンタクト層７とｐ型クラッド層６の凸部とによって、約１．５μｍの幅Ｗ１（図２参照）を有するストライプ状（細長状）のリッジ部８が構成されている。このリッジ部８は、図３に示すように、共振器面３０と直交する［１−１００］方向に延びるように形成されている。なお、光ガイド層４、キャップ層５、ｐ型クラッド層６、および、コンタクト層７は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００１９】
また、図１および図２に示すように、リッジ部８を構成するコンタクト層７上には、約１ｎｍの厚みを有する下層のＰｔ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有する上層のＰｄ層（図示せず）とからなるｐ側オーミック電極９が、ストライプ状（細長状）に、リッジ部８の全長にわたって形成されている。また、ｐ型クラッド層６上、および、コンタクト層７の側面上には、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層１０が形成されている。この電流ブロック層１０には、ｐ側オーミック電極９の上面を露出させる開口部１０ａ（図２および図３参照）が設けられている。
【００２０】
また、電流ブロック層１０の上面上には、開口部１０ａを介して露出されたｐ側オーミック電極９を覆うように、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるｐ側パッド電極１１が形成されている。このｐ側パッド電極１１は、図３に示すように、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に、約５５０μｍの長さＬ１１を有しているとともに、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）に、約１２０μｍの幅Ｗ１１を有している。また、ｐ側パッド電極１１は、一対の共振器面３０から、それぞれ、所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ）を隔てた領域に、凸状のリッジ部８を覆うように形成されている。したがって、共振器面３０近傍のリッジ部８上には、ｐ側パッド電極１１は形成されていない状態となっている。なお、ｐ側パッド電極１１は、本発明の「電極層」の一例である。
【００２１】
また、ｐ側パッド電極１１には、図１に示すように、ボンディングワイヤ１３が電気的に接続されるボンディング部１１ａが一体的に接続されている。このボンディング部１１ａは、図３に示すように、平面的に見て、１辺の長さａが約８０μｍの正方形形状に形成されている。
【００２２】
ここで、本実施形態では、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方の電流ブロック層１０上には、それぞれ、リッジ部８を保護するためのリッジ保護層１２が形成されている。このリッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１を構成する材料と同じ材料であるＡｕ層から構成されているとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、リッジ部８から所定の距離Ｗ１２（約１００μｍ〜約１５０μｍ）だけ隔てた領域にそれぞれ形成されている。
【００２３】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１と実質的に同じ厚みである約３μｍの厚みに形成されている。これにより、リッジ保護層１２の上面が、凸状のリッジ部８よりも上方に配置される。なお、リッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１とは別体で形成されているとともに、ｐ側パッド電極１１と電気的に絶縁もされている。
【００２４】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２は、図３に示すように、平面的に見て、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びる長方形形状に形成されている。具体的には、リッジ保護層１２は、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に、約２００μｍの長さＬ１３を有しているとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、約５０μｍの幅Ｗ１３を有している。また、リッジ保護層１２は、リッジ部８の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面１２ａの一方が、一対の共振器面３０とそれぞれ同一面となるように構成されている。
【００２５】
また、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）上には、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）側から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層（図示せず）と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなるｎ側電極１４が形成されている。
【００２６】
本実施形態では、上記のように、上面がリッジ部８よりも上方に配置されるリッジ保護層１２を、凸状のリッジ部８の側方に形成することによって、窒化物系半導体レーザ素子１００の製造プロセスや、組立工程などにおいて、何らかの部材が窒化物系半導体レーザ素子１００の上面（リッジ部８が形成されている面）に接触した場合でも、その部材がリッジ部８に接触する前にリッジ保護層１２の上面と接触してリッジ部８に接触するのを妨げることができる。このため、リッジ保護層１２によってリッジ部８を保護することができるので、リッジ部８の破損を抑制することができる。その結果、リッジ部８の破損に起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、その側端面１２ａが共振器面３０と同一面となるように形成することによって、リッジ部の側方に共振器面３０まで延びるリッジ保護層１２を形成することができるので、共振器面３０近傍のリッジ部８上にｐ側パッド電極１１が形成されていない場合でも、リッジ保護層１２によって、リッジ部８の共振器面３０近傍部分を保護することができる。このため、リッジ部８の共振器面３０近傍部分の破損を抑制することができるので、リッジ部８の共振器面３０近傍部分が破損することに起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方のそれぞれに形成することによって、リッジ部８の一方の側方およびリッジ部８の他方の側方のいずれか一方にのみリッジ保護層１２を形成した場合に比べて、リッジ部８を効果的に保護することができるので、リッジ部８の破損を効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、ｐ側パッド電極１１を構成する材料と同じ材料であるからＡｕ層から構成することによって、ｐ側パッド電極１１の形成工程と同一工程でリッジ保護層１２を形成することができるので、リッジ保護層１２を形成する場合でも、製造工程（工数）が増加するのを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、ｐ側パッド電極１１とは別体で形成することによって、ｐ側パッド電極１１とリッジ保護層１２とを一体的に形成する場合と異なり、リッジ保護層１２を形成した場合でも、ｐ側パッド電極１１の平面積が増加するのを抑制することができるので、ｐ側パッド電極１１の平面積が増加することに起因して、窒化物系半導体レーザ素子１００の静電容量が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、静電容量の増加に起因する応答特性（素子特性）の低下を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びるように形成することによって、リッジ保護層１２の平面積を増加させることができるので、リッジ保護層１２の密着性を向上させることができる。このため、リッジ保護層１２が離脱（剥離）するのを抑制することができるので、リッジ保護層１２が離脱（剥離）することに起因して、リッジ保護層１２によるリッジ部８の保護が不十分になるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００３２】
図５〜図１４は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１および図３〜図１４を参照して、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、図５に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）成長面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２を成長させた後、ｎ型クラッド層２上に、活性層３を成長させる。なお、活性層３を成長させる際には、図４に示したように、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる３つの井戸層３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる４つの障壁層３ｂとを交互に成長させる。これにより、ｎ型クラッド層２上に、３つの井戸層３ａと４つの障壁層３ｂとからなるＭＱＷ構造を有する活性層３が形成される。
【００３４】
次に、図５に示すように、活性層３上に、約５０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる光ガイド層４および約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＮからなるキャップ層５を順次成長させる。そして、キャップ層５上に、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐ型クラッド層６および約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなるコンタクト層７を順次成長させる。
【００３５】
続いて、図６に示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、コンタクト層７上に、約１ｎｍの厚みを有する下層のＰｔ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有する上層のＰｄ層（図示せず）とからなるｐ側オーミック電極９を形成する。そして、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極９上に、約２４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層１５を形成する。さらに、ＳｉＯ２層１５上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のレジスト１６を形成する。
【００３６】
次に、図７に示すように、ＣＦ４系ガスによるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて、レジスト１６をマスクとして、ＳｉＯ２層１５およびｐ側オーミック電極９をエッチングする。この後、レジスト１６を除去する。
【００３７】
次に、図８に示すように、塩素系ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２層１５をマスクとして、コンタクト層７の上面からｐ型クラッド層６の途中の深さ（ｐ型クラッド層６の上面から約３２０ｎｍの深さ）までエッチングすることにより、ｐ型クラッド層６の凸部とコンタクト層７とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部８を形成する。この後、ＳｉＯ２層１５を除去する。
【００３８】
続いて、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ４系ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２層（図示せず）のｐ側オーミック電極９の上面上に位置する部分を除去する。これにより、図９に示すような、ＳｉＯ２層からなるとともに、開口部１０ａを有する電流ブロック層１０が形成される。
【００３９】
次に、図１０に示すように、リフトオフ法を用いて、電流ブロック層１０上に、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるｐ側パッド電極１１と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるリッジ保護層２２とを形成する。この際、ｐ側パッド電極１１は、開口部１０ａを介して露出されたｐ側オーミック電極９を覆うように、電流ブロック層１０上に形成する。また、ｐ側パッド電極１１は、図１１に示すように、素子分離線１７から所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ、図３参照）を隔てた領域に形成する。すなわち、ｐ側パッド電極１１は、素子分離線１７を跨がないように形成する。なお、ｐ側パッド電極１１は、図３に示した形状に形成する。
【００４０】
ここで、本実施形態では、リッジ保護層２２は、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方のそれぞれに、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びるように形成する。また、リッジ保護層２２は、素子分離線１７を跨ぐように、電流ブロック層１０上に形成する。具体的には、リッジ保護層２２は、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）の長さＬ２３が、約４００μｍ、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ１３が、約５０μｍとなるように形成する。また、リッジ保護層２２の長さＬ２３方向の中心が、素子分離線１７と重なるように形成する。なお、リッジ保護層２２は、リッジ部８から所定の距離Ｗ１２（約１００μｍ〜約１５０μｍ、図３参照）を隔てた電流ブロック層１０上の領域に形成する。
【００４１】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１の厚みが約１００μｍになるまで、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）を研磨する。この後、図１０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）上に、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）側から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層（図示せず）と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなるｎ側電極１４を形成する。
【００４２】
次に、図１０および図１１に示した状態から、一次劈開を行うことにより、素子をバー状に分割（劈開）する。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板１の上面側（窒化物系半導体各層が形成されている側）からＹＡＧレーザ光を断続的に照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１を［１１−２０］方向に移動させることによって、図１１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の上面に、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる破線状のスクライブライン１９を形成する。なお、スクライブライン１９は、隣り合うリッジ保護層２２間に、素子分離線１７と重なるように形成する。
【００４３】
次に、図１２および図１３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（スクライブライン１９が形成されている面と反対側の面）側から、ブレーカ（図示せず）の刃を押しつけることにより、素子に応力を加えて、素子分離線１７に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（一次劈開）する。これにより、図１４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１がバー状に分割される。このバー状に分割された素子の劈開面には、［１１−２０］方向に平行な（１−１００）面と（−１１００）面とにより構成される共振器面３０が形成される。なお、素子の分割（一次劈開）によって、リッジ保護層２２も素子分離線１７に沿って分割されるので、これにより、側端面１２ａ（図１参照）が共振器面３０と同一面となるリッジ保護層１２が形成される。
【００４４】
最後に、図１４に示した状態から、［１−１００］方向である素子分離線１８に沿って、素子を分割（二次劈開）することにより、チップ状に形成する。このようにして、図１に示したような、一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００が形成される。
【００４５】
本実施形態では、上記のように、素子を分割（一次劈開）する際に、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の下面にスクライブライン１９を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１の上面側からブレーカの刃を押しつけて素子の分割（一次劈開）を行う場合と異なり、対向する共振器面３０近傍のリッジ部８同士が互いにぶつかるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、素子を分割（一次劈開）する際に、リッジ部８の共振器面３０近傍部分に圧縮応力が加わるのを抑制することができるので、これによっても、リッジ部８の損傷を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、リッジ部８の側方にリッジ保護層２２を形成することによって、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけて素子を分割（一次劈開）する際に、劈開装置（図示せず）の載置台４０（図１３参照）などに、リッジ部８の共振器面３０近傍部分が接触するのを抑制することができるので、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけて素子を分割（一次劈開）する場合でも、リッジ部８が損傷するのを抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ｐ側パッド電極１１を、素子分離線１７から所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ、図３参照）を隔てた領域に形成することによって、素子分離線１７に沿って素子を分割（一次劈開）した場合でも、ｐ側パッド電極１１が変形するのを抑制することができるので、ｐ側パッド電極１１が変形することに起因して、ｐ側パッド電極１１が共振器面３０の発光領域３０ａ（図１参照）に覆い被さってしまうという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、リッジ保護層２２（１２）を、リッジ部８の側方に形成することによって、リッジ保護層２２を素子分離線１７を跨いで形成することにより、素子の分割（一次劈開）後にリッジ保護層２２（１２）が変形した場合でも、リッジ部８の下方に位置する発光領域３０ａ（図１参照）にリッジ保護層２２（１２）が覆い被さってしまうのを抑制することができる。
【００４９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５０】
たとえば、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のいずれか一方のみに形成してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面の一方が、共振器面と同一面となるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面の両方（一方の側端面および他方の側端面）が、それぞれ、一対の共振器面（一方の共振器面および他方の共振器面）と同一面となるように形成してもよい。すなわち、リッジ保護層を、窒化物系半導体レーザ素子の全長（一方の共振器面から他方の共振器面まで）にわたって形成してもよい。また、リッジ保護層を、側端面が共振器面と同一面とならないように形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極と同じＡｕ層から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極とは異なる材料から構成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極とは別体で形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極と一体的に形成してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部に沿って（［１−１００］方向に）延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部に沿った方向（［１−１００］方向）以外の方向に延びるように形成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、リッジ部を［１−１００］方向に延びるように形成するとともに、共振器面を［１１−２０］方向と平行に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、これらの方向が結晶学的に等価な方向であればよい。すなわち、リッジ部は、＜１−１００＞で表せる方向に延びるように形成すればよく、共振器面は、＜１１−２０＞で表せる方向と平行に形成すればよい。また、上記実施形態における［１−１００］方向および［１１−２０］方向も、それぞれ、＜１−１００＞で表せる方向、および、＜１１−２０＞で表せる方向であればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＯＣＶＤ法以外の方法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。ＭＯＣＶＤ法以外の方法としては、たとえば、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハライド気相成長法）、および、ガスソースＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）などが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の全体斜視図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の平面図である。
【図４】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の活性層の断面図である。
【図５】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための側面図である。
【図１４】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ｎ型ＧａＮ基板（基板）
２ ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
３ 活性層（発光層）
４ 光ガイド層（窒化物系半導体層）
５ キャップ層（窒化物系半導体層）
６ ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
７ コンタクト層（窒化物系半導体層）
８ リッジ部
９ ｐ側オーミック電極
１０ 電流ブロック層
１１ ｐ側パッド電極（電極層）
１２、２２ リッジ保護層
１２ａ 側端面
１４ ｎ側電極
３０ 共振器面
３０ａ 発光領域
１００ 窒化物系半導体レーザ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子に関し、特に、発光層を含む複数の窒化物系半導体層が基板上に形成された窒化物系半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に、窒化物系半導体各層が形成された窒化物系半導体レーザ素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、窒化物系半導体層に凸状のリッジ部が形成されるとともに、共振器面近傍の領域を除くリッジ部上の領域に電極層が形成された窒化物系半導体レーザ素子が記載されている。この窒化物系半導体レーザ素子では、端面破壊を抑制するために、窒化物系半導体層の共振器面近傍領域（電極層が形成されていない領域下）における不純物活性化率が、窒化物系半導体層の電極層下の領域における不純物活性化率よりも低く構成されている。
【特許文献１】特開２００６−２２９１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の窒化物系半導体レーザ素子では、共振器面近傍のリッジ部上に電極層が形成されていないため、共振器面近傍のリッジ部が露出された状態となっている。このため、リッジ部の共振器面近傍部分は電極層によって保護されないので、窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスや、組立工程などにおいて、リッジ部の共振器面近傍部分が破損され易いという不都合がある。これにより、リッジ部の破損に起因して、製造歩留まりや、素子特性が低下するという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、製造歩留まり、および、素子特性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる凸状のリッジ部と、窒化物系半導体層とは異なる材料から構成され、リッジ部の側方に形成されるリッジ保護層とを備えている。そして、リッジ保護層の上面は、リッジ部よりも上方に配置されている。
【０００７】
この一の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、上面がリッジ部よりも上方に配置されるリッジ保護層を、凸状のリッジ部の側方に形成することによって、窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスや、組立工程などにおいて、何らかの部材が窒化物系半導体レーザ素子の上面（リッジ部が形成されている面）に接触した場合でも、その部材がリッジ部に接触する前にリッジ保護層の上面と接触して、リッジ部に接触するのを妨げることができる。このため、リッジ部に、電極層などによって保護されていない部分（露出している部分）がある場合でも、リッジ保護層によってリッジ部を保護することができるので、リッジ部の破損を抑制することができる。その結果、リッジ部の破損に起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【０００８】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、前記リッジ部と直交する共振器面をさらに備え、前記リッジ保護層は、前記リッジ部の延びる方向の側端面が、前記共振器面と同一面となるように形成されている。このように構成すれば、リッジ部の側方に、共振器面までリッジ保護層が形成されるので、リッジ部の共振器面近傍部分が露出された状態（電極層などによって保護されていない状態）となっている場合でも、リッジ保護層によって、露出された状態となっているリッジ部の共振器面近傍部分を保護することができる。このため、リッジ部の共振器面近傍部分が破損するのを抑制することができるので、リッジ部の共振器面近傍部分が破損することに起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ保護層は、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成されている。このように構成すれば、リッジ部の一方の側方およびリッジ部の他方の側方のいずれか一方にのみリッジ保護層を形成した場合に比べて、リッジ部を効果的に保護することができるので、リッジ部の破損を効果的に抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ部上に形成される電極層をさらに備え、リッジ保護層は、電極層を形成する材料と同じ材料から構成されている。このように構成すれば、電極層の形成工程と同一工程でリッジ保護層を形成することができるので、窒化物系半導体レーザ素子にリッジ保護層を形成する場合でも、製造工程（工数）が増加するのを抑制することができる。
【００１１】
この場合において、好ましくは、リッジ保護層は、電極層とは別体で形成されている。このように構成すれば、電極層とリッジ保護層とが一体的に形成されている場合と異なり、リッジ保護層を形成した場合でも、電極層の平面積が増加するのを抑制することができるので、電極層の平面積が増加することに起因して、窒化物系半導体レーザ素子の静電容量が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、静電容量の増加に起因する窒化物系半導体レーザ素子の応答特性（素子特性）の低下を抑制することができる。
【００１２】
上記一の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、リッジ保護層は、リッジ部に沿った方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、リッジ保護層の平面積を増加させることができるので、リッジ保護層の密着性を向上させることができる。このため、リッジ保護層が離脱（剥離）するのを抑制することができるので、リッジ保護層が離脱（剥離）することに起因して、リッジ保護層によるリッジ部の保護が不十分になるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、製造歩留まり、および、素子特性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の全体斜視図であり、図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の平面図であり、図４は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の活性層の断面図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００の構造について説明する。
【００１６】
一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００では、図１に示すように、劈開面からなる一対の共振器面３０が、［１１−２０］方向と平行に形成されている。この共振器面３０は、後述するリッジ部８の下方の領域に、レーザ光を出射する発光領域３０ａを有している。また、窒化物系半導体レーザ素子１００は、図３に示すように、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に、約６００μｍの長さＬを有するとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、約４００μｍの幅Ｗを有している。
【００１７】
また、一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００は、図１および図２に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１の上面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２が形成されている。また、ｎ型クラッド層２上には、活性層３が形成されている。この活性層３は、図４に示すように、約３．２ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる３つの井戸層３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる４つの障壁層３ｂとが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。なお、ｎ型ＧａＮ基板１は、本発明の「基板」の一例であり、ｎ型クラッド層２は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。また、活性層３は、本発明の「発光層」の一例である。
【００１８】
また、活性層３上には、図１および図２に示すように、約５０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる光ガイド層４が形成されている。光ガイド層４上には、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＮからなるキャップ層５が形成されている。キャップ層５上には、凸部と、凸部以外の平坦部とを有するｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層６が形成されている。このｐ型クラッド層６の平坦部の厚みは、約８０ｎｍであり、凸部の平坦部の上面からの高さは、約３２０ｎｍである。また、ｐ型クラッド層６の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなるコンタクト層７が形成されている。このコンタクト層７とｐ型クラッド層６の凸部とによって、約１．５μｍの幅Ｗ１（図２参照）を有するストライプ状（細長状）のリッジ部８が構成されている。このリッジ部８は、図３に示すように、共振器面３０と直交する［１−１００］方向に延びるように形成されている。なお、光ガイド層４、キャップ層５、ｐ型クラッド層６、および、コンタクト層７は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００１９】
また、図１および図２に示すように、リッジ部８を構成するコンタクト層７上には、約１ｎｍの厚みを有する下層のＰｔ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有する上層のＰｄ層（図示せず）とからなるｐ側オーミック電極９が、ストライプ状（細長状）に、リッジ部８の全長にわたって形成されている。また、ｐ型クラッド層６上、および、コンタクト層７の側面上には、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層１０が形成されている。この電流ブロック層１０には、ｐ側オーミック電極９の上面を露出させる開口部１０ａ（図２および図３参照）が設けられている。
【００２０】
また、電流ブロック層１０の上面上には、開口部１０ａを介して露出されたｐ側オーミック電極９を覆うように、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるｐ側パッド電極１１が形成されている。このｐ側パッド電極１１は、図３に示すように、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に、約５５０μｍの長さＬ１１を有しているとともに、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）に、約１２０μｍの幅Ｗ１１を有している。また、ｐ側パッド電極１１は、一対の共振器面３０から、それぞれ、所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ）を隔てた領域に、凸状のリッジ部８を覆うように形成されている。したがって、共振器面３０近傍のリッジ部８上には、ｐ側パッド電極１１は形成されていない状態となっている。なお、ｐ側パッド電極１１は、本発明の「電極層」の一例である。
【００２１】
また、ｐ側パッド電極１１には、図１に示すように、ボンディングワイヤ１３が電気的に接続されるボンディング部１１ａが一体的に接続されている。このボンディング部１１ａは、図３に示すように、平面的に見て、１辺の長さａが約８０μｍの正方形形状に形成されている。
【００２２】
ここで、本実施形態では、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方の電流ブロック層１０上には、それぞれ、リッジ部８を保護するためのリッジ保護層１２が形成されている。このリッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１を構成する材料と同じ材料であるＡｕ層から構成されているとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、リッジ部８から所定の距離Ｗ１２（約１００μｍ〜約１５０μｍ）だけ隔てた領域にそれぞれ形成されている。
【００２３】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１と実質的に同じ厚みである約３μｍの厚みに形成されている。これにより、リッジ保護層１２の上面が、凸状のリッジ部８よりも上方に配置される。なお、リッジ保護層１２は、ｐ側パッド電極１１とは別体で形成されているとともに、ｐ側パッド電極１１と電気的に絶縁もされている。
【００２４】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２は、図３に示すように、平面的に見て、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びる長方形形状に形成されている。具体的には、リッジ保護層１２は、共振器面３０と直交する方向（［１−１００］方向）に、約２００μｍの長さＬ１３を有しているとともに、共振器面３０に沿った方向（［１１−２０］方向）に、約５０μｍの幅Ｗ１３を有している。また、リッジ保護層１２は、リッジ部８の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面１２ａの一方が、一対の共振器面３０とそれぞれ同一面となるように構成されている。
【００２５】
また、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）上には、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）側から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層（図示せず）と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなるｎ側電極１４が形成されている。
【００２６】
本実施形態では、上記のように、上面がリッジ部８よりも上方に配置されるリッジ保護層１２を、凸状のリッジ部８の側方に形成することによって、窒化物系半導体レーザ素子１００の製造プロセスや、組立工程などにおいて、何らかの部材が窒化物系半導体レーザ素子１００の上面（リッジ部８が形成されている面）に接触した場合でも、その部材がリッジ部８に接触する前にリッジ保護層１２の上面と接触してリッジ部８に接触するのを妨げることができる。このため、リッジ保護層１２によってリッジ部８を保護することができるので、リッジ部８の破損を抑制することができる。その結果、リッジ部８の破損に起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、その側端面１２ａが共振器面３０と同一面となるように形成することによって、リッジ部の側方に共振器面３０まで延びるリッジ保護層１２を形成することができるので、共振器面３０近傍のリッジ部８上にｐ側パッド電極１１が形成されていない場合でも、リッジ保護層１２によって、リッジ部８の共振器面３０近傍部分を保護することができる。このため、リッジ部８の共振器面３０近傍部分の破損を抑制することができるので、リッジ部８の共振器面３０近傍部分が破損することに起因する製造歩留まりの低下、および、素子特性の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方のそれぞれに形成することによって、リッジ部８の一方の側方およびリッジ部８の他方の側方のいずれか一方にのみリッジ保護層１２を形成した場合に比べて、リッジ部８を効果的に保護することができるので、リッジ部８の破損を効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、ｐ側パッド電極１１を構成する材料と同じ材料であるからＡｕ層から構成することによって、ｐ側パッド電極１１の形成工程と同一工程でリッジ保護層１２を形成することができるので、リッジ保護層１２を形成する場合でも、製造工程（工数）が増加するのを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、ｐ側パッド電極１１とは別体で形成することによって、ｐ側パッド電極１１とリッジ保護層１２とを一体的に形成する場合と異なり、リッジ保護層１２を形成した場合でも、ｐ側パッド電極１１の平面積が増加するのを抑制することができるので、ｐ側パッド電極１１の平面積が増加することに起因して、窒化物系半導体レーザ素子１００の静電容量が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、静電容量の増加に起因する応答特性（素子特性）の低下を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、リッジ保護層１２を、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びるように形成することによって、リッジ保護層１２の平面積を増加させることができるので、リッジ保護層１２の密着性を向上させることができる。このため、リッジ保護層１２が離脱（剥離）するのを抑制することができるので、リッジ保護層１２が離脱（剥離）することに起因して、リッジ保護層１２によるリッジ部８の保護が不十分になるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００３２】
図５〜図１４は、図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１および図３〜図１４を参照して、本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、図５に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１の（０００１）成長面上に、約１．５μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２を成長させた後、ｎ型クラッド層２上に、活性層３を成長させる。なお、活性層３を成長させる際には、図４に示したように、約３．５ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる３つの井戸層３ａと、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる４つの障壁層３ｂとを交互に成長させる。これにより、ｎ型クラッド層２上に、３つの井戸層３ａと４つの障壁層３ｂとからなるＭＱＷ構造を有する活性層３が形成される。
【００３４】
次に、図５に示すように、活性層３上に、約５０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなる光ガイド層４および約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＮからなるキャップ層５を順次成長させる。そして、キャップ層５上に、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐ型クラッド層６および約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎＧａＮからなるコンタクト層７を順次成長させる。
【００３５】
続いて、図６に示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、コンタクト層７上に、約１ｎｍの厚みを有する下層のＰｔ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有する上層のＰｄ層（図示せず）とからなるｐ側オーミック電極９を形成する。そして、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｐ側オーミック電極９上に、約２４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層１５を形成する。さらに、ＳｉＯ２層１５上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、約１．５μｍの幅を有するとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のレジスト１６を形成する。
【００３６】
次に、図７に示すように、ＣＦ４系ガスによるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて、レジスト１６をマスクとして、ＳｉＯ２層１５およびｐ側オーミック電極９をエッチングする。この後、レジスト１６を除去する。
【００３７】
次に、図８に示すように、塩素系ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２層１５をマスクとして、コンタクト層７の上面からｐ型クラッド層６の途中の深さ（ｐ型クラッド層６の上面から約３２０ｎｍの深さ）までエッチングすることにより、ｐ型クラッド層６の凸部とコンタクト層７とによって構成されるとともに、［１−１００］方向に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部８を形成する。この後、ＳｉＯ２層１５を除去する。
【００３８】
続いて、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面を覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびＣＦ４系ガスによるＲＩＥ法を用いて、ＳｉＯ２層（図示せず）のｐ側オーミック電極９の上面上に位置する部分を除去する。これにより、図９に示すような、ＳｉＯ２層からなるとともに、開口部１０ａを有する電流ブロック層１０が形成される。
【００３９】
次に、図１０に示すように、リフトオフ法を用いて、電流ブロック層１０上に、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるｐ側パッド電極１１と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層からなるリッジ保護層２２とを形成する。この際、ｐ側パッド電極１１は、開口部１０ａを介して露出されたｐ側オーミック電極９を覆うように、電流ブロック層１０上に形成する。また、ｐ側パッド電極１１は、図１１に示すように、素子分離線１７から所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ、図３参照）を隔てた領域に形成する。すなわち、ｐ側パッド電極１１は、素子分離線１７を跨がないように形成する。なお、ｐ側パッド電極１１は、図３に示した形状に形成する。
【００４０】
ここで、本実施形態では、リッジ保護層２２は、リッジ部８の一方の側方、および、リッジ部８の他方の側方のそれぞれに、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）に延びるように形成する。また、リッジ保護層２２は、素子分離線１７を跨ぐように、電流ブロック層１０上に形成する。具体的には、リッジ保護層２２は、リッジ部８に沿った方向（［１−１００］方向）の長さＬ２３が、約４００μｍ、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）の長さＷ１３が、約５０μｍとなるように形成する。また、リッジ保護層２２の長さＬ２３方向の中心が、素子分離線１７と重なるように形成する。なお、リッジ保護層２２は、リッジ部８から所定の距離Ｗ１２（約１００μｍ〜約１５０μｍ、図３参照）を隔てた電流ブロック層１０上の領域に形成する。
【００４１】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１の厚みが約１００μｍになるまで、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）を研磨する。この後、図１０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）上に、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（裏面）側から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層（図示せず）と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層（図示せず）と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなるｎ側電極１４を形成する。
【００４２】
次に、図１０および図１１に示した状態から、一次劈開を行うことにより、素子をバー状に分割（劈開）する。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板１の上面側（窒化物系半導体各層が形成されている側）からＹＡＧレーザ光を断続的に照射するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１を［１１−２０］方向に移動させることによって、図１１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の上面に、リッジ部８と直交する方向（［１１−２０］方向）に延びる破線状のスクライブライン１９を形成する。なお、スクライブライン１９は、隣り合うリッジ保護層２２間に、素子分離線１７と重なるように形成する。
【００４３】
次に、図１２および図１３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１の下面（スクライブライン１９が形成されている面と反対側の面）側から、ブレーカ（図示せず）の刃を押しつけることにより、素子に応力を加えて、素子分離線１７に沿ってｎ型ＧａＮ基板１を分割（一次劈開）する。これにより、図１４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１がバー状に分割される。このバー状に分割された素子の劈開面には、［１１−２０］方向に平行な（１−１００）面と（−１１００）面とにより構成される共振器面３０が形成される。なお、素子の分割（一次劈開）によって、リッジ保護層２２も素子分離線１７に沿って分割されるので、これにより、側端面１２ａ（図１参照）が共振器面３０と同一面となるリッジ保護層１２が形成される。
【００４４】
最後に、図１４に示した状態から、［１−１００］方向である素子分離線１８に沿って、素子を分割（二次劈開）することにより、チップ状に形成する。このようにして、図１に示したような、一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００が形成される。
【００４５】
本実施形態では、上記のように、素子を分割（一次劈開）する際に、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけることによって、ｎ型ＧａＮ基板１の下面にスクライブライン１９を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１の上面側からブレーカの刃を押しつけて素子の分割（一次劈開）を行う場合と異なり、対向する共振器面３０近傍のリッジ部８同士が互いにぶつかるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、素子を分割（一次劈開）する際に、リッジ部８の共振器面３０近傍部分に圧縮応力が加わるのを抑制することができるので、これによっても、リッジ部８の損傷を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、リッジ部８の側方にリッジ保護層２２を形成することによって、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけて素子を分割（一次劈開）する際に、劈開装置（図示せず）の載置台４０（図１３参照）などに、リッジ部８の共振器面３０近傍部分が接触するのを抑制することができるので、ｎ型ＧａＮ基板１の下面側からブレーカ（図示せず）の刃を押しつけて素子を分割（一次劈開）する場合でも、リッジ部８が損傷するのを抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ｐ側パッド電極１１を、素子分離線１７から所定の距離Ｌ１２（約２５μｍ、図３参照）を隔てた領域に形成することによって、素子分離線１７に沿って素子を分割（一次劈開）した場合でも、ｐ側パッド電極１１が変形するのを抑制することができるので、ｐ側パッド電極１１が変形することに起因して、ｐ側パッド電極１１が共振器面３０の発光領域３０ａ（図１参照）に覆い被さってしまうという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、リッジ保護層２２（１２）を、リッジ部８の側方に形成することによって、リッジ保護層２２を素子分離線１７を跨いで形成することにより、素子の分割（一次劈開）後にリッジ保護層２２（１２）が変形した場合でも、リッジ部８の下方に位置する発光領域３０ａ（図１参照）にリッジ保護層２２（１２）が覆い被さってしまうのを抑制することができる。
【００４９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５０】
たとえば、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部の一方の側方、および、リッジ部の他方の側方のいずれか一方のみに形成してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面の一方が、共振器面と同一面となるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部の延びる方向（［１−１００］方向）の側端面の両方（一方の側端面および他方の側端面）が、それぞれ、一対の共振器面（一方の共振器面および他方の共振器面）と同一面となるように形成してもよい。すなわち、リッジ保護層を、窒化物系半導体レーザ素子の全長（一方の共振器面から他方の共振器面まで）にわたって形成してもよい。また、リッジ保護層を、側端面が共振器面と同一面とならないように形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極と同じＡｕ層から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極とは異なる材料から構成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極とは別体で形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、ｐ側パッド電極と一体的に形成してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、リッジ保護層を、リッジ部に沿って（［１−１００］方向に）延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、リッジ保護層を、リッジ部に沿った方向（［１−１００］方向）以外の方向に延びるように形成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、リッジ部を［１−１００］方向に延びるように形成するとともに、共振器面を［１１−２０］方向と平行に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、これらの方向が結晶学的に等価な方向であればよい。すなわち、リッジ部は、＜１−１００＞で表せる方向に延びるように形成すればよく、共振器面は、＜１１−２０＞で表せる方向と平行に形成すればよい。また、上記実施形態における［１−１００］方向および［１１−２０］方向も、それぞれ、＜１−１００＞で表せる方向、および、＜１１−２０＞で表せる方向であればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＯＣＶＤ法以外の方法を用いて、窒化物系半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。ＭＯＣＶＤ法以外の方法としては、たとえば、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハライド気相成長法）、および、ガスソースＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）などが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の全体斜視図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の平面図である。
【図４】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の活性層の断面図である。
【図５】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための側面図である。
【図１４】図１に示した本発明の一実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ｎ型ＧａＮ基板（基板）
２ ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
３ 活性層（発光層）
４ 光ガイド層（窒化物系半導体層）
５ キャップ層（窒化物系半導体層）
６ ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
７ コンタクト層（窒化物系半導体層）
８ リッジ部
９ ｐ側オーミック電極
１０ 電流ブロック層
１１ ｐ側パッド電極（電極層）
１２、２２ リッジ保護層
１２ａ 側端面
１４ ｎ側電極
３０ 共振器面
３０ａ 発光領域
１００ 窒化物系半導体レーザ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、
前記複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる凸状のリッジ部と、
前記窒化物系半導体層とは異なる材料から構成され、前記リッジ部の側方に形成されるリッジ保護層とを備え、
前記リッジ保護層の上面は、前記リッジ部よりも上方に配置されていることを特徴とする、窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジ部と直交する共振器面をさらに備え、
前記リッジ保護層は、前記リッジ部の延びる方向の側端面が、前記共振器面と同一面となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジ保護層は、前記リッジ部の一方の側方、および、前記リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記リッジ部上に形成される電極層をさらに備え、
前記リッジ保護層は、前記電極層を構成する材料と同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記リッジ保護層は、前記電極層とは別体で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記リッジ保護層は、前記リッジ部に沿った方向に延びるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項１】
基板上に形成され、発光層を含む複数の窒化物系半導体層と、
前記複数の窒化物系半導体層の少なくとも１つに形成され、所定の方向に延びる凸状のリッジ部と、
前記窒化物系半導体層とは異なる材料から構成され、前記リッジ部の側方に形成されるリッジ保護層とを備え、
前記リッジ保護層の上面は、前記リッジ部よりも上方に配置されていることを特徴とする、窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジ部と直交する共振器面をさらに備え、
前記リッジ保護層は、前記リッジ部の延びる方向の側端面が、前記共振器面と同一面となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジ保護層は、前記リッジ部の一方の側方、および、前記リッジ部の他方の側方のそれぞれに形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記リッジ部上に形成される電極層をさらに備え、
前記リッジ保護層は、前記電極層を構成する材料と同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記リッジ保護層は、前記電極層とは別体で形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記リッジ保護層は、前記リッジ部に沿った方向に延びるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２０５１３９（Ｐ２００８−２０５１３９Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３８７８４（Ｐ２００７−３８７８４）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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