JP5093033B2 - 半導体レーザの製造方法、半導体レーザ、光ピックアップおよび光ディスク装置 - Google Patents

半導体レーザの製造方法、半導体レーザ、光ピックアップおよび光ディスク装置 Download PDF

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Description

この発明は、半導体レーザの製造方法、半導体レーザ、光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。より詳細には、この発明は、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた端面窓構造を有するリッジストライプ型半導体レーザならびにこれを光源に用いる光ピックアップおよび光ディスク装置に適用して好適なものである。
半導体レーザの最大光出力を増大させるためには、共振器端面に活性層からの光に対して透明な窓を設ける端面窓構造の導入が必要不可欠である。
従来のＧａＩｎＰ系の赤色発光半導体レーザでは、レーザ構造を形成する半導体層の成長後に共振器端面となる部位の近傍の半導体層にＺｎ原子を拡散させることにより端面窓構造を形成する方法が有効であった（例えば、特許文献１参照。）。この場合、共振器端面となる部位の近傍の半導体層にＺｎ原子を拡散させることにより、局所的にバンドギャップエネルギーを増大させることができ、端面窓構造が形成される。
一方、近年、高密度光ディスク装置などでは、光源として窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系の半導体レーザが用いられている。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の多くは、ＧａＩｎＰ系半導体と比較して、熱的・機械的に安定な材料である。このため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系の半導体レーザにおいては、ＧａＩｎＰ系赤色発光半導体レーザで有効であった、異種原子の拡散プロセスおよびウェットエッチングによる端面窓構造の形成が困難である。
そこで、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系の半導体レーザにおいては、これまでに様々な端面窓構造の形成方法の提案・実験が行われている。以下に、これまで提案された端面窓構造の形成方法について説明する。
劈開によりレーザバーを形成した後、Ｈ2 プラズマ暴露やレーザ光照射によるＩｎ脱離現象を利用し、共振器端面近傍のバンドギャップエネルギーを増大させて端面窓構造を形成する提案がなされている（例えば、特許文献２、３参照。）。しかしながら、これらの方法の実施のためには、高真空チャンバー装置が必要になるために設備投資が大掛かりになるだけではなく、劈開後に共振器端面を処理することは、一般的に生産性への課題が残される。
数多くの提案がなされているのは、以下のような方法である（例えば、特許文献４〜７参照。）。すなわち、まず、基板上にレーザ構造を形成する半導体層をエピタキシャル成長させる。次に、この半導体層のうちの共振器端面になる部分を反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching: ＲＩＥ）で掘削する。そして、この掘削した部分に再度、バンドギャップエネルギーの大きな窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャル成長させる。しかしながら、この方法では、ＲＩＥで掘削した表面には、表面準位が形成されてしまい、レーザ動作時に光吸収・局所的な発熱が起こる懸念がある。
また、その他の例として、ＲＩＥまたは絶縁膜蒸着により幾何学的な段差を設けた基板上に、レーザ構造を形成する半導体層をエピタキシャル成長させることにより、端面窓構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献８〜１１参照。）。この方法は、レーザ光の進行方向に、活性層と比較してバンドギャップエネルギーの大きなクラッド層が端面窓構造として働くことを意図している。代表的な例を図２５に示す。図２５に示すように、この半導体レーザにおいては、基板１０１の一主面をＲＩＥでパターニングすることにより凹部１０１ａを設ける。次に、その上にｎ型半導体層１０２、活性層１０３およびｐ型半導体層１０４を順次成長させ、ｐ型半導体層１０４上にｐ側電極１０５、アイソレーション電極１０６およびパッド電極１０７を形成する。しかしながら、これらの方法には次のような問題点がある。すなわち、基板１０１の凹部１０１ａにより、ｎ型半導体層１０２、活性層１０３およびｐ型半導体層１０４に急峻な幾何学的段差が発生するため、この段差近傍において、光導波損失が生じてしまう。また、共振器端面近傍の活性層１０３のワイドギャップ化による透明化は意図されておらず、有効な端面窓構造として働かない可能性がある。
一方、第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域中により高い第２の平均転位密度を有する第２の領域が配列された窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を半導体レーザの製造に用いることが知られている（例えば、特許文献１２参照。）。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の一例として、第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域中に第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する直線状に延在する複数の第２の領域が互いに平行に周期的に配列しているものがある。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上にレーザ構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させると、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の第２の領域が転写される。このとき、第２の領域がレーザストライプに含まれないように窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上にレーザチップの領域を画定する。
特開２００５−４５００９号公報 特開２００６−１４７８１４号公報 特開２００６−１４７８１５号公報 特開２００４−１３４５５５号公報 特開２００３−６０２９８号公報 国際公開第０３／０３６７７１号パンフレット 特開２００２−２０４０３６号公報 特開２００５−１９１５８８号公報 特開２００５−２９４３９４号公報 特開２００３−１９８０５７号公報 特開２０００−１９６１８８号公報 特開２００３−１２４５７２号公報 特開２００８−３４５８７号公報
上述のように、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系の半導体レーザにおける従来の端面窓構造の形成方法には多くの問題があった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、端面窓構造を極めて簡単に形成することができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法およびそのような半導体レーザを提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、光導波損失を抑えることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法およびそのような半導体レーザを提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、表面準位の存在によるレーザ動作時の光吸収・局所的な発熱を抑えることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法およびそのような半導体レーザを提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、一枚の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いて、より多数の半導体レーザを製造することができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法およびそのような半導体レーザを提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、上記の優れた半導体レーザを光源に用いた光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することである。
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った。その概要について説明すると次のとおりである。すなわち、あらかじめ絶縁膜マスクを形成した基板上に、ＩｎＧａＮ層のような少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合を考える。この場合、この絶縁膜マスクの幅、間隔、形状、位置などを選択することにより、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の所望の部位のバンドギャップエネルギーを制御することができることを見出した。このバンドギャップエネルギーの制御方法を用いることにより、端面窓構造を容易に形成することができる。一方、上述のように、特許文献１２に記載された窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を半導体レーザの製造に用いる場合、第２の領域がレーザストライプに含まれないようにレーザチップの領域を画定する必要がある。その場合に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の面積を最も効率的に使用し、得られるレーザチップの数を増やすことを考えた。その結果、互いに隣接する二つの直線状に延在する第２の領域間に二つ以上のレーザチップの領域が含まれるようにすることが好ましいという結論に至った。この発明は、以上のような知見および検討に基づき、様々な観点から詳細な検討を行った結果、案出されたものである。
すなわち、上記課題を解決するために、第１の発明は、
第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域中に上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する直線状に延在する複数の第２の領域が互いに平行に周期的に配列している窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、少なくとも端面窓構造の形成位置の近傍でかつ互いに隣接する二つの上記第２の領域間の上記第１の領域の中心線に関して線対称な二つ以上のレーザストライプの形成位置の一方の側または両側に、絶縁膜からなるマスクを上記中心線に関して線対称に形成する工程と、
上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に、少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と
を有する、端面窓構造を有する半導体レーザの製造方法である。
ここで、レーザストライプの形成位置とは、最終的に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に形成されるレーザストライプを窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に投影した投影像を含むストライプ状の領域を意味する。レーザストライプはこのレーザストライプの形成位置の中心線上に形成される。レーザストライプの幅はこのレーザストライプの形成位置の幅以下である。レーザストライプは典型的にはリッジストライプであるが、これに限定されるものではない。
第２の発明は、
第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、少なくとも端面窓構造に対応する部分の近傍に絶縁膜からなるマスクが形成されており、
上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザである。
ここで、第１の発明における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板はいわゆるウエハーであるのに対し、第２の発明における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板はレーザチップの形状を有するものである。
第３の発明は、
光源に半導体レーザを用い、
上記半導体レーザとして、
第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、少なくとも端面窓構造に対応する部分の近傍に絶縁膜からなるマスクが形成されており、
上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザを用いた光ピックアップである。
第４の発明は、
光源に半導体レーザを用い、
上記半導体レーザとして、
第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、少なくとも端面窓構造に対応する部分の近傍に絶縁膜からなるマスクが形成されており、
上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている半導体レーザを用いた光ディスク装置である。
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、最も一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなる。より具体的には、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなるが、これに限定されるものではない。少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなる。少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなる。少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０＜ｚ≦１）からなり、具体例を挙げると、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、各種のエピタキシャル成長法により成長させることができる。エピタキシャル成長法は、典型的には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などであるが、これに限定されるものではない。
上述のように構成された第１〜第４の発明においては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、少なくとも端面窓構造の形成位置の近傍に絶縁膜からなるマスクを形成し、このマスクで覆われていない部分に活性層を成長させる。このとき、Ｉｎの拡散長がＧａの拡散長に比べて極めて小さいことにより、この端面窓構造を形成する部分の活性層のＩｎ組成は他の部分に比べて小さくなる。この場合、端面窓構造を形成するために従来のように基板に凹部を形成しないで済む。また、マスクの形状を適切に選択することにより、活性層を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に急峻な段差が形成されないようにすることができる。このため、光導波損失を抑えることができる。また、端面窓構造を形成する部分の半導体層をＲＩＥで掘削する必要がないため、表面準位が形成されず、レーザ動作時の光吸収・局所的な発熱を防止することができる。さらに、互いに隣接する二つの第２の領域間に二つ以上のレーザチップの領域を画定するので、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の面積を効率的に使用することができる。
また、レーザストライプと電気的に接続されるパッド電極をレーザストライプに関してマスクと反対側の領域に形成することにより、パッド電極の段切れなどが生じるのを防止することができる。すなわち、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長によりマスクの上の部分に凹部が形成されるため、パッド電極をマスク側の領域に形成すると、マスクの上の凹部においてパッド電極の段切れなどが生じるおそれがある。これに対し、レーザストライプに関してマスクと反対側の領域の表面はほぼ平坦となるため、このほぼ平坦な領域にパッド電極を形成することにより、パッド電極の段切れなどが生じるおそれがなくなる。
この発明によれば、端面窓構造を極めて簡単に形成することができ、光導波損失を抑えることができ、レーザ動作時の光吸収・局所的な発熱を抑えることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザを実現することができる。また、一枚の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いて、より多くの半導体レーザを製造することができる。そして、この優れた半導体レーザを光ピックアップの光源に用いることにより高性能の光ディスク装置を実現することができる。
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態の基礎となる、本発明者らが独自に得た知見
２．第１の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
３．第２の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
４．第３の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
５．第４の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
６．第５の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
７．第６の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
８．第７の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
９．第８の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
１０．第９の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
１１．第１０の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
１２．第１１の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
１３．第１２の実施の形態（半導体レーザおよびその製造方法）
〈１．実施の形態の基礎となる、本発明者らが独自に得た知見〉
本発明者らが独自に得た知見について説明すると次のとおりである。
次のような基礎的検討実験を行った。
図１ＡおよびＢに示すように、ｎ型ＧａＮ基板１上に幅ｗのストライプ形状の２本のＳｉＯ2 膜マスク２を間隔ｄで互いに平行に形成した。ここで、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。
そして、図２ＡおよびＢに示すように、このＳｉＯ2 膜マスク２が形成されたｎ型ＧａＮ基板１上に、ＧａＮ系半導体レーザのレーザ構造を形成する層の一部であるＧａＮ系半導体層３をエピタキシャル成長させた。
ＧａＮ系半導体層３は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３ａ、ｎ型ＧａＮ光導波層３ｂ、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（量子井戸層）／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ（障壁層、ｘ＞ｙ）多重量子井戸構造の活性層３ｃおよびアンドープＩｎＧａＮ光導波層３ｄからなる。
ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３ａおよびｎ型ＧａＮ光導波層３ｂの成長温度は例えば９００〜１１００℃とする。
また、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層３ｃおよびアンドープＩｎＧａＮ光導波層３ｄの成長温度は例えば７００〜８００℃とする。
この場合、このＧａＮ系半導体層３は、ＳｉＯ2 膜マスク２上には実質的に成長せず、これらのＳｉＯ2 膜マスク２で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１上にのみ成長する。
こうして作製した試料に励起光（ｈν）を照射し、顕微フォトルミネッセンス法により活性層３ｃからの発光のピークエネルギー評価を行った（図２Ｂ参照）。
その結果、活性層３ｃからの発光のピークエネルギーの、ＳｉＯ2 膜マスク２の幅ｗおよび間隔ｄに対する依存性に関して、基礎的なデータを得ることができた。図３および図４に測定結果を示す。
図３に示すグラフの縦軸のΔλb は次のように定義される。ＳｉＯ2 膜マスク２から充分遠い位置に形成されるＧａＮ系半導体層３の平坦部の活性層３ｃからの発光のピークエネルギーに対応する波長をλ1 とする（図２Ａ参照。）。
この場合、ＳｉＯ2 膜マスク２から離れるに従い、発光ピークエネルギーに対応する波長は、いったん短波長側にシフトしてから再び長波長側にシフトする。発光ピークエネルギーの最大値に対応する最短波長をλmin とする。このとき、Δλb ＝λmin −λ1 と定義する。
図３は、ＳｉＯ2 膜マスク２の幅ｗを一定として間隔ｄを変化させたときのΔλb の変化を示す。幅ｗは５μｍ、３０μｍおよび５０μｍの三水準に変えた。図３から分かるように、概ね、間隔ｄが大きいほど、また、幅ｗが大きいほどΔλb がマイナス方向に増大する傾向がある。例えば、幅ｗが５μｍ、間隔ｄが１０μｍの場合にはΔλb 〜−９ｎｍが得られた。
このΔλb 〜−９ｎｍという値は、バンドギャップエネルギーの約８０ｍｅＶの増大に相当する。このバンドギャップエネルギーの変化量は、端面窓構造として充分な大きさである。
図４に示すグラフの縦軸のΔλC は次のように定義される。ＳｉＯ2 膜マスク２の間の部分に成長したＧａＮ系半導体層３の活性層３ｃの中央部からの発光のピークエネルギーに対応する波長をλ2 とする（図２Ａ参照。）。このとき、ΔλC ＝λ2 −λ1 と定義する。
図４は、ＳｉＯ2 膜マスク２の幅ｗを一定として間隔ｄを変化させたときのΔλC の変化を示す。幅ｗは５μｍ、３０μｍおよび５０μｍの三水準に変えた。
図４から分かるように、幅ｗが３０μｍ以上の場合は、ΔλC がマイナス方向にシフトする傾向がある。また、幅ｗが５μｍの場合は、間隔ｄが５μｍ以下のときにはΔλC がプラス方向にシフトするが、間隔ｄが１０〜５０μｍではΔλC がマイナス方向にシフトする傾向がある。例えば、幅ｗが５μｍ、間隔ｄが３μｍの場合にはΔλC 〜＋５ｎｍが得られ、幅ｗが５μｍ、間隔ｄが２０μｍの場合にはΔλC 〜−５ｎｍが得られた。
図３に示すデータから考えると、１本のＳｉＯ2 膜マスク２を用いるだけでも、発光波長の短波長化（活性層３ｃのバンドギャップエネルギーの増大）が期待されることが分かる。
さらに、図４から分かるように、驚くべきことに、ΔλC ＞０、すなわち長波長化（活性層３ｃのバンドギャップエネルギーの減少）させることも可能である。
これらのことから、ＳｉＯ2 膜マスク２のパターンを任意に設計することにより、活性層３ｃのバンドギャップエネルギーを自由に変化させることができることが分かる。
本発明者らは、上述のようにＳｉＯ2 膜マスク２を用いてＧａＮ系半導体層３をエピタキシャル成長させた場合に、ＧａＮ系半導体層３の部位により活性層３ｃのバンドギャップエネルギーを変化させることが可能である理由について検討を行った。その結果、ＧａＮ系半導体層３の部位により活性層３ｃのバンドギャップエネルギーを変化させることが可能であるのは、Ｉｎの拡散長がＧａの拡散長に比べて非常に小さいためであるという結論に至った。
以下、これについて説明する。
図２ＡおよびＢに示すように、ＳｉＯ2 膜マスク２で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１上にＧａＮ系半導体層３の活性層３ｃが成長する場合を考える。この場合、成長原料から直接この部分にＩｎおよびＧａが供給されるほか、ＳｉＯ2 膜マスク２上に供給されたＩｎおよびＧａがこのＳｉＯ2 膜マスク２上を拡散することによってもこの部分にＩｎおよびＧａが供給される。
図５Ａ、ＢおよびＣは、ｎ型ＧａＮ基板１上に形成したＳｉＯ2 膜マスク２の縁から、このＳｉＯ2 膜マスク２に直交する方向に測った距離に対して、この縁からその外側に拡散するＧａおよびＩｎの濃度ならびに活性層３ｃのＩｎ組成の変化を示す。
図５ＡおよびＢに示すように、Ｉｎの拡散長がＧａの拡散長に比べて非常に小さいと、Ｉｎ濃度は短い距離ΔＸ１で一定になるのに対し、Ｇａ濃度はより長い距離ΔＸ２で一定になる。
これを反映して、図５Ｃに示すように、活性層３ｃのＩｎ組成は、距離ΔＸ１までは減少し、いったん最小値をとった後、再び増加し、距離ΔＸ２からは一定となる。距離ΔＸ１およびΔＸ２はそれぞれ、拡散するＧａおよびＩｎの濃度の増加に伴い増加する。
図６は、ＳｉＯ2 膜マスク２の間隔ｄを５μｍに固定した場合に、幅ｗに対するΔＸ１およびΔＸ２の変化を測定した結果を示す。また、図７は、ＳｉＯ2 膜マスク２の幅ｗを５μｍに固定した場合に、間隔ｄに対するΔＸ１およびΔＸ２の変化を測定した結果を示す。
図６および図７より、幅ｗが３〜５μｍのとき、活性層３ｃの成長温度においては、Ｇａの最大拡散長は約２０μｍであるのに対し、Ｉｎの最大拡散長は約３μｍに過ぎず、Ｇａの最大拡散長よりも約一桁小さいことが分かる。
このことから、幅ｗが３〜５μｍのとき、間隔ｄを４０μｍ程度まで大きくしても、ＳｉＯ2 膜マスク２の間の中央部の活性層３ｃのＩｎ組成を小さくし、バンドギャップエネルギーを大きくすることが可能であると考えられる。
以上では、ＳｉＯ2 膜マスク２を用いた場合について説明したが、他の絶縁膜、例えばＳｉＮ膜やＡｌ2 Ｏ3 膜などにより形成されるマスクを用いても、上記と同様な活性層３ｃのＩｎ組成およびバンドギャップエネルギーの制御が可能である。また、マスクの幅、間隔、形状、位置などは、本発明者らが得た上記の知見などに基づき、半導体レーザに要求される特性などに応じて適宜決められる。
マスクの形成の例を挙げると、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの形成位置の一方の側にレーザストライプの形成位置に沿ってマスクを形成する。この際、レーザストライプの形成位置とマスクとの間の間隔が端面窓構造の形成位置の近傍において他の部分よりも小さくなり、あるいは大きくなるようにする。この場合、好適には、レーザストライプの形成位置の、互いに隣接する二つの第２の領域間の第１の領域の中心線側に、レーザストライプの形成位置に沿ってマスクを形成する。
あるいは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの形成位置の両側にレーザストライプの形成位置に沿ってマスクを形成し、この際、レーザストライプの形成位置の両側のマスクの間の間隔が端面窓構造の形成位置の近傍において他の部分よりも大きくなるようにする。
あるいは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、端面窓構造の形成位置の近傍でかつレーザストライプの形成位置の一方の側または両側にマスクを形成する。このマスクの平面形状は例えば台形、長方形などであるが、これに限定されるものではない。
一般的には、マスクの幅Ｗ1 はマスクの間隔Ｗ2 より小さく選ばれるが、これに限定されるものではない。また、レーザストライプの形成位置の両側にマスクを形成する場合、一般的には、共振器長方向の中央付近のマスク幅Ｗ3 、マスク間隔Ｗ4 、端面窓構造の形成位置の近傍のマスク幅Ｗ5 、マスク間隔Ｗ6 の関係が、Ｗ3 ＜Ｗ4 かつＷ5 ＜Ｗ6 を満たすようにする。ただし、これに限定されるものではない。
これらのマスクを用いて活性層を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させると、以下のようなことが可能となる。
マスクに挟まれた部分またはマスクの近傍の部分のレーザストライプの活性層のＩｎ組成ｘ（あるいは発光波長λ）とマスクのない領域のレーザストライプの活性層のＩｎ組成ｙ（発光波長λ´）との関係が、ｘ＜ｙ（λ＜λ´）を満たすようにすることができる。また、マスクに挟まれた部分のレーザストライプの厚さｔ1 とマスクのない領域のレーザストライプの厚さｔ2 との関係が、ｔ2 ＜ｔ1 を満たすようにすることができる。
〈２．第１の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法において基板として用いられるｎ型ＧａＮ基板を図８に示す。このｎ型ＧａＮ基板の詳細および製造方法については、特許文献１２に記載されている。
図８に示すように、このｎ型ＧａＮ基板１１においては、単結晶ＧａＮからなる第１の領域１１ａ中に、直線状に延在するストライプ形状の複数のＧａＮからなる第２の領域１１ｂが互いに平行に周期的に配列されている。
第２の領域１１ｂは多結晶、第１の領域１１ａに対して微傾斜した単結晶または第１の領域１１ａに対してＣ軸が反転している単結晶からなる。第１の領域１１ａは第１の平均転位密度を有し、第２の領域１１ｂは第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する。第２の領域１１ｂはｎ型ＧａＮ基板１１を貫通している。
第２の領域１１ｂの平均転位密度は、一般的には第１の領域１１ａの平均転位密度の５倍以上である。典型的には、第１の領域１１ａの平均転位密度は２×１０6 ｃｍ-2以下、第２の領域１１ｂの平均転位密度は１×１０8 ｃｍ-2以上である。第２の領域１１ｂの幅は一般的には１０〜１００μｍ、典型的には２０〜５０μｍであるが、これに限定されるものではない。
第１の領域１１ａと第２の領域１１ｂとの間には遷移領域として第３の領域が存在する場合もある。この第３の領域の平均転位密度は、典型的には、１×１０8 ｃｍ-2より小さく、２×１０6 ｃｍ-2より大きい。
ｎ型ＧａＮ基板１１はここでは（０００１）面（Ｃ面）方位であるが、例えばＲ面、Ａ面、Ｍ面などの他の面方位であってもよい。この場合、第２の領域１１ｂの長手方向は、典型的にはｎ型ＧａＮ基板１１の〈１−１００〉方向または〈１１−２０〉方向に平行であるが、これに限定されるものではない。このｎ型ＧａＮ基板１１の厚さは必要に応じて選ばれるが、一般的には例えば２００〜６００μｍである。
図８〜図１３は第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を示す。このＧａＮ系半導体レーザは端面窓構造およびリッジストライプ構造を有し、共振器端面の近傍の部分のｐ側電極を除去して共振器の両端部を電流非注入領域としたものである。
この第１の実施の形態においては、まず、図９、図１０ＡおよびＢに示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、最終的に一つのレーザチップとなる領域であるチップ領域１２を画定する。ここで、図９は平面図、図１０Ａは図９のＡ−Ａ線に沿っての断面図、図１０Ｂは図９のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。
この場合、第２の領域１１ｂの配列周期（互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂの中心線間距離）は、チップ領域１２の共振器長方向と垂直な方向の幅の２倍に選ばれている。そして、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂの中心線間に、二つのレーザチップに対応する二つのチップ領域１２を画定する。
このチップ領域１２において、最終的に劈開などによりフロント側およびリア側の共振器端面が形成される共振器端面形成位置１３、１４の近傍でかつ後にリッジストライプが形成される位置を示すリッジストライプ形成位置１５の両側に絶縁膜マスク１６を形成する。ここで、互いに隣接する二つのチップ領域１２のリッジストライプ形成位置１５は、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線に関して線対称である。
このため、リッジストライプ形成位置１５と第２の領域１１ｂとの間の距離は二つのチップ領域１２間で同じになる。最終的に形成されるリッジストライプはリッジストライプ形成位置１５の中心線上に形成されるが、リッジストライプの幅はこのリッジストライプ形成位置１５の幅よりも狭い。
絶縁膜マスク１６の平面形状は台形である。この絶縁膜マスク１６は、リッジストライプ形成位置１５に関して線対称に形成し、かつ、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線に関して線対称に形成する。
リッジストライプ形成位置１５は、チップ領域１２の共振器長方向の中心線付近であってもよいが、この場合、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線側に所定距離だけ寄っている。この所定距離は必要に応じて選ばれるが、一例を挙げると、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂの中心線間距離の１／３程度である。
このようにする理由は、リッジストライプ形成位置１５を平均転位密度が高い高欠陥密度の第２の領域１１ｂから支障が生じない距離だけ離し、リッジストライプをできるだけ低欠陥密度のＧａＮ系半導体層に形成するためである。
絶縁膜マスク１６の互いに平行な一対の辺のうちの長い方の辺はリッジストライプ形成位置１５の一方の縁に位置している。この絶縁膜マスク１６は共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ1 の部分は幅ｗ1 を有し、距離ｄ1 〜ｄ2 の部分は共振器長方向に幅がｗ1 から直線的に０に減少するテーパ形状を有する。一例を挙げると、ｄ1 は２０μｍ、ｄ2 は５０μｍ、ｗ1 は５μｍであるが、これに限定されるものではない。
この絶縁膜マスク１６は、例えば、ＳｉＯ2 膜、ＳｉＮ膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜などの絶縁膜により形成することができる。この絶縁膜マスク１６は、例えば、絶縁膜を真空蒸着法、ＣＶＤ法などによりｎ型ＧａＮ基板１上に形成した後、この絶縁膜をエッチングしてパターニングすることにより容易に形成することができる。この絶縁膜マスク１６の厚さは例えば３００ｎｍ程度であるが、これに限定されるものではない。
リッジストライプ形成位置１５に形成されるリッジストライプの幅はこのＧａＮ系半導体レーザに要求される特性などに応じて決められ、一般的には例えば１〜２０μｍ程度（あるいは１〜１２μｍ程度）であるが、これに限定されるものではない。
チップ領域１２は実際にはｎ型ＧａＮ基板１１上に縦横に繰り返し存在するが、図９においては互いに隣接する二つのチップ領域１２のみ示されている。また、絶縁膜マスク１６は実際には共振器長方向の互いに隣接する二つ以上のチップ領域１２にまたがって形成されるが、図９においては一つのチップ領域１２内にあるもののみ示されている。
図９に示すチップ領域１２の形状および大きさは一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
次に、図１１ＡおよびＢに示すように、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させる。ここで、図１１Ａは図９のＡ−Ａ線に沿っての断面図、図１１Ｂは図９のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。
レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層としては、具体的には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７、ｎ型ＧａＮ光導波層１８、活性層１９、アンドープＩｎＧａＮ光導波層２０、アンドープＡｌＧａＮ光導波層２１、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層２２、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４を順次エピタキシャル成長させる。
活性層１９は、例えば、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（量子井戸層）／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ（障壁層、ｘ＞ｙ）多重量子井戸構造を有するが、これに限定されるものではない。
ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７、ｎ型ＧａＮ光導波層１８、アンドープＡｌＧａＮ光導波層２１、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層２２、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４の成長温度は例えば９００〜１１００℃程度とする。
また、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１９およびアンドープＩｎＧａＮ光導波層２０の成長温度は例えば７００〜８００℃とする。
なお、以下においては、必要に応じて、レーザ構造を形成するこれらの層をまとめてＧａＮ系半導体層２５と表す。
これらのＧａＮ系半導体層の成長原料の例を挙げると次のとおりであるが、これに限定されるものではない。
Ｇａの原料としては、例えばトリエチルガリウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、ＴＥＧ）またはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を用いる。
Ａｌの原料としては、例えばトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を用いる。
Ｉｎの原料としては、例えばトリエチルインジウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ、ＴＥＩ）またはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を用いる。
Ｎの原料としては、例えばアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。
ｎ型ドーパントとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）を用いる。ｐ型ドーパントとしては、例えばビス（メチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
また、上記のＧａＮ系半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、Ｈ2 ガスが用いられるが、これに限定されるものではない。
ＩＩＩ族元素の原料に対するＶ族元素の原料の流量比（Ｖ／ＩＩＩ比）は一般的には１０3 〜１０6 （例えば、１０5 程度）であるが、これに限定されるものではない。
また、成長時の圧力は例えば７６０Ｔｏｒｒ（常圧）であるが、これに限定されるものではない。
この場合、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７、ｎ型ＧａＮ光導波層１８、活性層１９、アンドープＩｎＧａＮ光導波層２０、アンドープＡｌＧａＮ光導波層２１、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層２２、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４は、絶縁膜マスク１６上には実質的に成長せず、この絶縁膜マスク１６で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１１上にのみ成長する。このような成長は、従来公知の方法により成長条件を選択することで容易に実現することができる。
この際、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７の成長時においては、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７の厚さは他の部分に比べて大きくなる。これは次のような理由による。
一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分のリッジストライプ形成位置１５には、成長原料からこの部分にＡｌ原子およびＧａ原子が直接供給される。これに加えて、成長原料からこの部分の両側にある絶縁膜マスク１６上に供給されたＡｌ原子およびＧａ原子もこの絶縁膜マスク１６上を拡散して供給されることにより成長に寄与する。
この結果、この一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７の厚さは他の部分に比べて大きくなる。ここで、絶縁膜マスク１６のうちの共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ1 〜ｄ2 の部分は幅がｗ1 から直線的に徐々に０に減少している。このため、この部分のリッジストライプ形成位置１５に絶縁膜マスク１６上から供給されるＡｌ原子およびＧａ原子の量も共振器長方向に徐々に減少する。このことを反映して、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７の厚さは、この部分において共振器長方向に共振器端面形成位置１３、１４に向かって徐々に増加する。
一方、絶縁膜マスク１６のうちの共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ1 の部分は一定の幅ｗ1 を有している。このため、この部分のリッジストライプ形成位置１５に絶縁膜マスク１６上から供給されるＡｌ原子およびＧａ原子の量は共振器長方向で一定である。このことを反映して、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７の厚さは、この部分において一定になる。ｎ型ＧａＮ光導波層１８についても同様である。
一方、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９の成長時においては、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分のリッジストライプ形成位置１５には、成長原料からこの部分にＩｎ原子およびＧａ原子が直接供給される。加えて、成長原料からこの部分の両側にある絶縁膜マスク１６上に供給されたＩｎ原子およびＧａ原子も拡散して供給されることにより成長に寄与する。
ここで、この活性層１９の成長温度（例えば、７００〜８００℃）におけるＩｎ原子の拡散長はＧａ原子の拡散長に比べて約一桁小さいため、この部分のリッジストライプ形成位置１５に絶縁膜マスク１６上から供給されるＩｎ原子の量はＧａ原子に比べて少なくなる。この結果、活性層１９のＩｎ組成は共振器長方向で不均一となり、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分に対応する部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて小さくなる。
このため、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなり、この部分が最終的に端面窓構造の領域となる。アンドープＩｎＧａＮ光導波層２０の成長についても活性層１９と同様である。
アンドープＡｌＧａＮ光導波層２１、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層２２、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４の成長については、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７およびｎ型ＧａＮ光導波層１８と同様である。
次に、特許文献１３に記載された端面電流非注入構造の半導体レーザの製造方法に従って、リッジストライプ形成位置１５上のＧａＮ系半導体層２５の最上部にリッジストライプを形成し、その上にｐ側電極を形成する。さらに、各チップ領域１２ごとにアイソレーション電極およびパッド電極を形成する。次に、各チップ領域１２におけるｎ型ＧａＮ基板１１の裏面にｎ側電極を形成する。
次に、上述のようにしてレーザ構造が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１を共振器端面形成位置１３、１４に沿って劈開したりすることなどによりレーザバーを形成して両共振器端面を形成する。次に、これらの共振器端面に端面コーティングを施した後、このレーザバーを劈開したりすることなどによりチップ化する。
以上により、目的とするＧａＮ系半導体レーザが製造される。
図１２ＡおよびＢに、こうして製造されたＧａＮ系半導体レーザの詳細構造を示す。ここで、図１２Ａは斜視図、図１２Ｂは図１２ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。図１３はリッジストライプおよびその上に形成されたｐ側電極の部分を拡大して示す。
図１２ＡおよびＢならびに図１３において、符号２６はｐ側電極、２７はリッジストライプ、２８はアイソレーション電極、２９はパッド電極、３０はｎ側電極を示す。ｐ側電極２６は、例えばＰｄ膜およびその上のＰｔ膜からなる。
リッジストライプ２７は、例えば、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４に形成される。リッジストライプ２７の高さは例えば０．４〜０．６５μｍであるが、これに限定されるものではない。
図１３に示すように、リッジストライプ２７の両側面およびこのリッジストライプ２７の外側の部分に延在して、例えばＳｉＯ2 膜のような絶縁膜３１およびその上の例えばアンドープＳｉ膜のような絶縁膜３２が形成されている。
アイソレーション電極２８は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ｎｉ膜からなり、例えば、最下層のＴｉ膜の厚さは１０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは１００ｎｍ、最上層のＮｉ膜の厚さは１００ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
パッド電極２９は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなり、例えば、最下層のＴｉ膜の厚さは１０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは１００ｎｍ、最上層のＡｕ膜の厚さは３００ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
このＧａＮ系半導体レーザにおいては、チップ状のｎ型ＧａＮ基板１１は第１の領域１１ａと第２の領域１１ｂとからなり、第２の領域１１ｂはこのｎ型ＧａＮ基板１１の共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている（図９参照。）。
この第１の実施の形態によれば、次のような種々の利点を得ることができる。
すなわち、ｎ型ＧａＮ基板１１上に絶縁膜マスク１６を形成しておき、その上にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させるだけで、共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分の活性層１９のバンドギャップエネルギーをその他の部分に比べて大きくすることができるので、端面窓構造を極めて容易に形成することができる。
また、ＧａＮ系半導体層２５の厚さは、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分において共振器長方向に共振器端面形成位置１３、１４に向かって徐々に増加するため、急峻な段差が生じない。このため、図２５に示す従来の半導体レーザにおけるように、レーザ構造を形成する半導体層が凹部１０１ａからその外側の部分にかけて急峻な幾何学的段差を有する場合と異なり、光導波損失を大幅に少なく抑えることができる。
また、端面窓構造を形成するためにレーザ構造を形成する半導体層をＲＩＥにより掘削する必要がないため、端面窓構造形成時に表面準位が形成されることがなく、この表面準位によるレーザ動作時の光吸収・局所的な発熱の問題がない。
また、ｎ型ＧａＮ基板１１の互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間に二つのチップ領域１２を画定しているため、一枚のｎ型ＧａＮ基板１１を用いてより多数のＧａＮ系半導体レーザを製造することができる。このため、ＧａＮ系半導体レーザの製造コストの低減を図ることができる。
加えて、この第１の実施の形態によれば、ストライプ形状のｐ側電極２６に対してリッジストライプ２７が自己整合的に形成された構造を有し、両共振器端面の近傍の部分のｐ側電極２６を除去して共振器の両端部を電流非注入領域としたＧａＮ系半導体レーザを容易に製造することができる（特許文献１３参照。）。
このＧａＮ系半導体レーザは、共振器の両端部が電流非注入領域となっていることにより共振器端面の光学損傷（Catastrophic Optical Damage ：ＣＯＤ）を有効に防止することができ、長寿命化および信頼性の向上を図ることができる。
このＧａＮ系半導体レーザは、例えば、光ディスク装置の光ピックアップの光源に用いて好適なものである。光ディスク装置には、再生（読み出し）専用のもの、記録（書き込み）専用のもの、再生および記録が可能なもののいずれも含まれ、再生および／または記録の方式も特に問わない。
〈３．第２の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第２の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の形状および形成位置が第１の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
すなわち、この第２の実施の形態においては、まず、図１４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、リッジストライプ形成位置１５の一方の側、具体的には互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線側に、共振器長方向の全長にわたって、一定幅の長尺の絶縁膜マスク１６を形成する。
この絶縁膜マスク１６のリッジストライプ形成位置１５側の一方の縁は共振器長方向の中央部ではリッジストライプ形成位置１５の一方の縁と一致している。これに対し、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ1 までの部分はリッジストライプ形成位置１５から間隔ｗ1 だけ離れており、距離ｄ1 〜ｄ2 の部分は幅がｗ1 から０まで徐々に減少している。一例を挙げると、ｄ1 は２０μｍ、ｄ2 は５０μｍ、絶縁膜マスク１６の幅は５μｍ、ｗ1 は５〜１０μｍであるが、これに限定されるものではない。
次に、第１の実施の形態と同様にして、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。この場合、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９については、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 までの部分では、共振器長方向の中央部に比べて、絶縁膜マスク１６の縁からリッジストライプ形成位置１５までの距離が長い。
このため、この絶縁膜マスク１６上に供給されたＩｎ原子およびＧａ原子のうちＧａ原子に比べて拡散長が一桁程度小さいＩｎ原子のこの部分のリッジストライプ形成位置１５への供給量はＧａ原子に比べて少なくなる。この結果、活性層１９のＩｎ組成は共振器長方向で不均一となり、共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて小さくなり、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなる。こうして、バンドギャップエネルギーが大きい部分の活性層１９が端面窓構造となる。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈４．第３の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第３の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の形状および形成位置が第１および第２の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
すなわち、この第３の実施の形態においては、まず、図１５に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、第２の実施形態において用いた絶縁膜マスク１６をリッジストライプ形成位置１５の両側に線対称に形成する。一例を挙げると、ｄ1 は２０μｍ、ｄ2 は５０μｍ、絶縁膜マスク１６の幅は５μｍ、絶縁膜マスク１６とリッジストライプ形成位置１５との間の間隔ｗ1 は３〜２０μｍであるが、これに限定されるものではない。
次に、第１の実施の形態と同様にして、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。この場合、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９については、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 までの部分における一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分では、共振器長方向の中央部に比べて、絶縁膜マスク１６の間隔が大きく、絶縁膜マスク１６の縁からリッジストライプ形成位置１５までの距離が長い。
このため、この部分の両側にある絶縁膜マスク１６上に供給されたＩｎ原子およびＧａ原子のうちＧａ原子に比べて拡散長が一桁程度小さいＩｎ原子のこの部分のリッジストライプ形成位置１５への供給量はＧａ原子に比べて少なくなる。
この結果、活性層１９のＩｎ組成は共振器長方向で不均一となり、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて小さくなる。このため、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなる。こうして、バンドギャップエネルギーが大きい部分の活性層１９が端面窓構造となる。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第３の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
〈５．第４の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第４の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の形状および形成位置が第１〜第３の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
すなわち、この第４の実施形態においては、まず、図１６に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、リッジストライプ形成位置１５の一方の側に、具体的には互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線側に、共振器長方向の全長にわたって、一定幅の長尺の絶縁膜マスク１６を形成する。
この絶縁膜マスク１６のリッジストライプ形成位置１５側の一方の縁とリッジストライプ形成位置１５の一方の縁との間の間隔は、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ1 までの部分はｗ2 である。これに対し、距離ｄ1 〜ｄ2 の部分は幅がｗ2 からｗ3 まで直線的に徐々に増加し、共振器長方向の中央部ではｗ3 になっている。
ここで、例えば、ｗ2 は図５ＣのΔＸ１と同程度に選ばれ、ｗ3 は図５ＣのΔＸ２と同程度かそれ以上に選ばれる。一例を挙げると、ｄ1 は２０μｍ、ｄ2 は５０μｍ、絶縁膜マスク１６の幅は５μｍ、ｗ2 は３〜５μｍ、ｗ3 は１０μｍであるが、これに限定されるものではない。
次に、第１の実施の形態と同様にして、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。この場合、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９については、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 までの部分では、絶縁膜マスク１６の縁からリッジストライプ形成位置１５までの距離が図５ＣのΔＸ１と同程度に選ばれる。
一方、共振器長方向の中央部では、絶縁膜マスク１６の縁からリッジストライプ形成位置１５までの距離が図５ＣのΔＸ２と同程度かそれ以上に選ばれている。このため、図５Ｃから分かるように、共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて小さくなり、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなる。こうして、バンドギャップエネルギーが大きい部分の活性層１９が端面窓構造となる。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第４の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
〈６．第５の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第５の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の形状および形成位置が第１〜第４の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
この第５の実施の形態においては、まず、図１７に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、共振器端面形成位置１３、１４の近傍でかつリッジストライプ形成位置１５の両側に平面形状が長方形の絶縁膜マスク１６を形成する。
この絶縁膜マスク１６は、リッジストライプ形成位置１５に関して線対称に形成し、かつ、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線に関して線対称に形成する。
この絶縁膜マスク１６のリッジストライプ形成位置１５側の縁はこのリッジストライプ形成位置１５側の縁と一致している。この絶縁膜マスク１６は共振器長方向に一定の幅ｗ4 を有している。一例を挙げると、ｄ1 ＝２０〜５０μｍ、絶縁膜マスク１６の幅は５〜１０μｍであるが、これに限定されるものではない。
次に、第１の実施の形態と同様にして、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。
この場合、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９については、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 までの部分における一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分では、共振器長方向の中央部に比べて、この部分の両側にある絶縁膜マスク１６上に供給されたＩｎ原子およびＧａ原子のうちＧａ原子に比べて拡散長が一桁程度小さいＩｎ原子のこの部分のリッジストライプ形成位置１５への供給量はＧａ原子に比べて少なくなる。
この結果、活性層１９のＩｎ組成は共振器長方向で不均一となり、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて少なくなり、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなる。こうして、バンドギャップエネルギーが大きい部分の活性層１９が端面窓構造となる。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈７．第６の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第６の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の形状および形成位置が第１〜第５の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
すなわち、この第６の実施形態においては、まず、図１８に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、共振器端面形成位置１３、１４の近傍でかつリッジストライプ形成位置１５の両側に平面形状が台形の絶縁膜マスク１６を形成する。
この絶縁膜マスク１６は、リッジストライプ形成位置１５に関して線対称に形成し、かつ、互いに隣接する二つの第２の領域１１ｂ間の第１の領域１１ａの中心線に関して線対称に形成する。この絶縁膜マスク１６のリッジストライプ形成位置１５側の縁はこのリッジストライプ形成位置１５側の縁と一致している。
この絶縁膜マスク１６の幅は共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 の部分ではｗ5 からｗ6 に直線的に減少している。一例を挙げると、ｄ2 は２０〜５０μｍ、ｗ5 は１０〜２０μｍ、ｗ6 は５μｍであるが、これに限定されるものではない。
次に、第１の実施の形態と同様にして、絶縁膜マスク１６が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。
この場合、ＩｎおよびＧａを含む活性層１９については、共振器端面形成位置１３、１４から距離ｄ2 までの部分における一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた部分では、共振器長方向の中央部に比べて、この部分の両側にある絶縁膜マスク１６上に供給されたＩｎ原子およびＧａ原子のうちＧａ原子に比べて拡散長が一桁程度小さいＩｎ原子のこの部分のリッジストライプ形成位置１５への供給量はＧａ原子に比べて少なくなる。
この結果、活性層１９のＩｎ組成は共振器長方向で不均一となり、一対の絶縁膜マスク１６で挟まれた共振器端面形成位置１３、１４の近傍の部分のＩｎ組成はその他の部分に比べて小さくなる。このため、この部分のバンドギャップエネルギーはその他の部分のバンドギャップエネルギーに比べて大きくなる。こうして、バンドギャップエネルギーが大きい部分の活性層１９が端面窓構造となる。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈８．第７の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第７の実施の形態においては、ｎ型ＧａＮ基板１１上に直接、絶縁膜マスク１６を形成するのではなく、例えば第１〜第６の実施の形態のいずれかの実施の形態において、ｎ型ＧａＮ基板１１上の全面にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７をエピタキシャル成長させた後、このｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１７上に絶縁膜マスク１６を形成する。
この後、第１の実施の形態と同様にして、ｎ型ＧａＮ光導波層１８、活性層１９、アンドープＩｎＧａＮ光導波層２０、アンドープＡｌＧａＮ光導波層２１、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層２２、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層２３およびｐ型ＧａＮコンタクト層２４を順次エピタキシャル成長させる。成長後の一例（第４の実施の形態に対応する例）を図１９に示す。
この後、第１の実施の形態と同様に工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈９．第８の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
第８の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザは窓構造およびリッジストライプ構造を有するが、共振器の両端部を電流非注入領域としない点が第１の実施の形態と異なる。その他のことは、第１の実施形態と同様である。
この第８の実施の形態によれば、共振器の両端部を電流非注入領域とすることにより得られる利点を除いて、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈１０．第９の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第９の実施の形態においては、図２０に示すように、第４の実施の形態と同様に工程を進めて、絶縁膜マスク１６で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１１上に、活性層１９などのレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層２５を成長させる。このＧａＮ系半導体層２５は絶縁膜マスク１６上には実質的に成長しないため、この絶縁膜マスク１６上には凹部が形成される。
次に、ＧａＮ系半導体層２５および絶縁膜マスク１６上に例えばＳｉＯ2 膜のような絶縁膜（図示せず）を形成した後、この絶縁膜をエッチングにより所定形状にパターニングする。
次に、図２１に示すように、この絶縁膜をエッチングマスクとして用いてＧａＮ系半導体層２５を例えば塩素系のエッチングガスを用いたＲＩＥ法により所定の深さまでドライエッチングすることにより溝３３、３４を形成し、これらの溝３３、３４の間にリッジストライプ２７を形成する。
次に、このエッチングマスクとして用いた絶縁膜を残したまま全面に例えばＳｉＯ2 膜のような絶縁膜３１および例えばアンドープＳｉ膜のような絶縁膜３２を順次形成し、その上に、リッジストライプ２７に対応する部分に開口を有するレジストパターン（図示せず）をリソグラフィーにより形成した後、このレジストパターンをマスクとしてリッジストライプ２７上の部分にある絶縁膜３１、３２を選択的にエッチング除去する。
この後、レジストパターンを除去する。これによって、溝３３、３４の外側の部分に全体として厚い絶縁膜３１、３２が形成される。ここで、溝３３、３４の外側の部分の絶縁膜３１には、エッチングマスクとして用いた絶縁膜も含まれている。
次に、図２２に示すように、リッジストライプ２７上にｐ側電極２６を形成し、さらにこのｐ側電極２６を覆うようにパッド電極２９を形成する。この状態における図９に対応する平面図を図２３に示す。
パッド電極２９はｐ側電極２６を介してリッジストライプ２７と電気的に接続されている。この場合、このパッド電極２９は、リッジストライプ２７に関して絶縁膜マスク１６と反対側の領域のほぼ平坦な表面のほぼ全体に延在して形成されている。また、このパッド電極２９は、絶縁膜マスク１６の上の部分に形成された凹部およびｎ型ＧａＮ基板１１の第２の領域１１ｂの上の部分を避けて形成されている。
このＧａＮ系半導体レーザの実装時にパッド電極２９にワイヤーボンディングを行う場合、十分な大きさのボンディング領域を確保するために、好適には、共振器長方向に垂直な方向のパッド電極２９の幅は、リッジストライプ２７の端から例えば４５μｍ以上にする。
この後、必要な工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第９の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様な利点に加えて次のような利点を得ることもできる。
すなわち、絶縁膜マスク１６で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１１上のＧａＮ系半導体層２５の成長により絶縁膜マスク１６の上の部分に形成された凹部を避け、リッジストライプ２７に関して絶縁膜マスク１６と反対側の領域のほぼ平坦な表面にパッド電極２９を形成するので、パッド電極２９を段切れなどが生じることなく良好に形成することができる。このため、パッド電極２９の段切れなどに起因するリーク電流の大幅な低減を図ることができる。
〈１１．第１０の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
この第１０の実施の形態においては、図２４に示すように、第９の実施形態と同様に工程を進めて、ｐ側電極２６を覆うようにパッド電極２９を形成する。
この場合、このパッド電極２９は、リッジストライプ２７上の直線状の部分と、この直線状の部分からリッジストライプ２７に関して絶縁膜マスク１６と反対側の領域のほぼ平坦な表面に延在して形成された四角形状の部分とからなる。
このパッド電極２９の四角形状の部分は、共振器長方向のいずれの部分に形成してもよいが、図２４においては共振器長方向の中央部に形成されている。また、このパッド電極２９は、絶縁膜マスク１６の上の部分に形成された凹部およびｎ型ＧａＮ基板１１の第２の領域１１ｂの上の部分を避けて形成されている。
このＧａＮ系半導体レーザの実装時にパッド電極２９にワイヤーボンディングを行う場合、充分な大きさのボンディング領域を確保するために、好適には、共振器長方向に垂直な方向のパッド電極２９の幅は、リッジストライプ２７の端から例えば４５μｍ以上にする。
この後、必要な工程を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
この第１０の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様な利点に加えて次のような利点を得ることもできる。
すなわち、絶縁膜マスク１６で覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１１上のＧａＮ系半導体層２５の成長により絶縁膜マスク１６の上の部分に形成された凹部を避け、リッジストライプ２７に関して絶縁膜マスク１６と反対側の領域のほぼ平坦な表面にパッド電極２９を形成するので、パッド電極２９を段切れなどが生じることなく良好に形成することができる。このため、パッド電極２９の段切れなどに起因するリーク電流の大幅な低減を図ることができる。
また、パッド電極２９の面積を必要最小限に抑えることができるので、このパッド電極２９とこのパッド電極２９の下層の構造とにより形成される寄生容量の容量の低減を図ることができる。このため、ＧａＮ系半導体レーザを高周波電流で駆動する場合に有利である。
〈１２．第１１の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
第１１の実施の形態においては、第２の実施の形態において、パッド電極２９を第９の実施の形態と同様に形成する。
この第１１の実施の形態によれば、第１および第９の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
〈１３．第１２の実施の形態〉
［半導体レーザおよびその製造方法］
第１２の実施の形態においては、第２の実施の形態において、パッド電極２９を第１０の実施の形態と同様に形成する。
この第１２の実施の形態によれば、第１および第９の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構造、基板、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基板、プロセスなどを用いてもよい。
具体的には、例えば、第１、第２、第３、第５および第６の実施の形態においては、絶縁膜マスク１６の縁がリッジストライプ形成位置１５の縁に位置しているが、絶縁膜マスク１６の縁がリッジストライプ形成位置１５の縁から離れたところに位置するように絶縁膜マスク１６を形成してもよい。
また、必要に応じて、上述の第１〜第１２の実施の形態のうちの二以上を組み合わせてもよい。
本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料を示す平面図および断面図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料を示す断面図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料のＳｉＯ2 膜マスクの幅および間隔を変えたときの発光波長の変化を示す略線図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料のＳｉＯ2 膜マスクの幅および間隔を変えたときの発光波長の変化を示す略線図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料上にＩｎＧａＮ層を成長させたときのＧａ濃度、Ｉｎ濃度およびＩｎ組成の分布を示す略線図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料のＳｉＯ2 膜マスクの間隔を固定して幅を変えたときのΔＸ１およびΔＸ２の変化を示す略線図である。 本発明者らが行った基礎的検討に用いた試料のＳｉＯ2 膜マスクの幅を固定して間隔を変えたときのΔＸ１およびΔＸ２の変化を示す略線図である。 この発明の第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法において用いられるｎ型ＧａＮ基板を示す斜視図および断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第１の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第１の実施の形態により製造されたＧａＮ系半導体レーザの構造を示す斜視図および断面図である。 この発明の第１の実施の形態により製造されたＧａＮ系半導体レーザのリッジストライプおよびその上のｐ側電極の部分を示す斜視図である。 この発明の第２の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第３の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第４の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第５の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第６の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第７の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第９の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第９の実施の形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第９の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 この発明の第９の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 この発明の第１０の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。 従来の端面窓構造の形成方法により製造されたＧａＮ系半導体レーザの断面図である。
符号の説明
１１…ｎ型ＧａＮ基板、１１ａ…第１の領域、１１ｂ…第２の領域、１２…チップ領域、１３、１４…共振器端面形成位置、１５…リッジストライプ形成位置、１６…絶縁膜マスク、１７…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１８…ｎ型ＧａＮ光導波層、１９…活性層、２０…アンドープＩｎＧａＮ光導波層、２１…アンドープＡｌＧａＮ光導波層、２２…ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、２３…ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層、２４…ｐ型ＧａＮコンタクト層、２５…ＧａＮ系半導体層、２６…ｐ側電極、２７…リッジストライプ、２９…パッド電極、３０…ｎ側電極、３１、３２…絶縁膜

Claims (13)

  1. 第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域中に上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する直線状に延在する複数の第２の領域が互いに平行に周期的に配列している窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、互いに隣接する二つの上記第２の領域間の上記第１の領域の中心線に関して線対称な二つ以上のレーザストライプの形成位置の上記中心線側に上記レーザストライプの形成位置に沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクを上記中心線に関して線対称に形成し、この際、上記マスクの上記レーザストライプの形成位置側の一方の縁と上記レーザストライプの形成位置の一方の縁との間の間隔は、共振器端面形成位置から距離ｄ1 までの部分では一定であるが、距離ｄ1 〜ｄ2 の部分では直線的に増加し、共振器長方向の中央部では一定になるようにする工程と、
    上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に、少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
    上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板および上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を一つの上記レーザストライプを含むようにチップ化する工程と
    を有する、端面窓構造を有する半導体レーザの製造方法。
  2. 第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域中に上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する直線状に延在する複数の第２の領域が互いに平行に周期的に配列している窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、互いに隣接する二つの上記第２の領域間の上記第１の領域の中心線に関して線対称な二つ以上のレーザストライプの形成位置の上記中心線側に上記レーザストライプの形成位置に沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクを上記中心線に関して線対称に形成し、この際、上記マスクの上記レーザストライプの形成位置側の一方の縁と上記レーザストライプの形成位置の一方の縁との間の間隔は、共振器端面形成位置から距離ｄ1 までの部分では一定であるが、距離ｄ1 〜ｄ2 の部分では直線的に減少し、共振器長方向の中央部では一定になるようにする工程と、
    上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に、少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、
    上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板および上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を一つの上記レーザストライプを含むようにチップ化する工程と
    を有する、端面窓構造を有する半導体レーザの製造方法。
  3. 上記レーザストライプの形成位置は上記中心線側に寄っている請求項１または２記載の半導体レーザの製造方法。
  4. 上記レーザストライプを形成した後、上記レーザストライプと電気的に接続されるパッド電極を上記レーザストライプに関して上記マスクと反対側の領域に形成する請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体レーザの製造方法。
  5. 第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に増加し、共振器長方向の中央部では一定であり、上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザ。
  6. 第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に減少し、共振器長方向の中央部では一定であり、上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザ。
  7. 上記レーザストライプと電気的に接続されるパッド電極が上記レーザストライプに関して上記マスクと反対側の領域に形成されている請求項５または６記載の半導体レーザ。
  8. 光源に半導体レーザを用い、
    上記半導体レーザとして、
    第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に増加し、共振器長方向の中央部では一定であり、上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザを用いた光ピックアップ。
  9. 光源に半導体レーザを用い、
    上記半導体レーザとして、
    第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に減少し、共振器長方向の中央部では一定であり、上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザを用いた光ピックアップ。
  10. 上記レーザストライプと電気的に接続されるパッド電極が上記レーザストライプに関して上記マスクと反対側の領域に形成されている請求項８または９記載の光ピックアップ。
  11. 光源に半導体レーザを用い、
    上記半導体レーザとして、
    第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に増加し、共振器長方向の中央部では一定であり、
    上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザを用いた光ディスク装置。
  12. 光源に半導体レーザを用い、
    上記半導体レーザとして、
    第１の平均転位密度を有する単結晶からなる第１の領域と上記第１の平均転位密度より高い第２の平均転位密度を有する第２の領域とからなり、上記第２の領域は共振器長方向に平行な一辺に沿って設けられている窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上の、レーザストライプの上記一辺と反対側に上記レーザストライプに沿って共振器長方向の全長にわたり、一定幅の長尺の絶縁膜からなるマスクが形成されており、上記レーザストライプおよび上記マスクは上記第１の領域上に形成され、上記マスクの上記レーザストライプ側の一方の縁と上記レーザストライプの一方の縁との間の間隔は、共振器端面から距離ｄ 1 までの部分では一定であるが、距離ｄ 1 〜ｄ 2 の部分では直線的に減少し、共振器長方向の中央部では一定であり、
    上記マスクで覆われていない部分の上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に上記活性層を含む上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長されている、端面窓構造を有する半導体レーザを用いた光ディスク装置。
  13. 上記レーザストライプと電気的に接続されるパッド電極が上記レーザストライプに関して上記マスクと反対側の領域に形成されている請求項１１または１２記載の光ディスク装置。
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