CN1513222A - 半导体元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体激光元件。包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，所述叠层结构体在一端侧具有区别于所述谐振器面的且包含活性层截面而形成的非谐振器面，该非谐振器面的活性层截面由遮光层所覆盖。由此，可实现在高输出动作时，可获得不存在波纹、并接近高斯分布的良好的FFP的半导体激光元件。

Description

半导体元件
技术领域
本发明涉及具有良好的远磁场图形(FFP)之半导体激光元件，特别是关于使用了由GaN、A1N或InN或其混合晶体构成的III-V族氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0≤x，0≤y，x+y≤1)的半导体激光元件。
背景技术
近年来，半导体激光元件朝向轻薄短小、高可靠性及高输出方向发展，如此用作为个人计算机、DVD等的电子设备医疗设备、加工设备及光纤通讯的光源。其中氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0≤x，0≤y，x+y≤1)作为半导体激光元件由于能够发射从较短波长的紫外光区域至红色光的范围的光，所以受到广泛的关注。
此种半导体激光元件，缓冲层、n-型接触层、防裂层、n-型覆盖层、n-型光导层、活性层、p-型盖层、p-型光导层、p-型覆盖层及p-型接触层系以此种顺序形成于蓝宝石基板上。此外，条纹状发光层系通过蚀刻等形成，然后形成p端面电极及n端面电极。进一步，于以规定谐振器长度形成发光面后，形成光反射侧的镜面，由此可通过发光侧的镜面高效地获得谐振光。
但此种结构有个问题，于远磁场图形(FFP)产生凹凸(纹波)，结果导致非高斯分布。其中FFP具有非高斯分布之半导体激光元件也有问题，问题包括FFP形状的计算产生大误差，不能与光学系统构成高效的耦合，因此导致驱动电流变大。
此外，以往的半导体激光元件，有发射端面容易劣化的问题。
发明内容
因此，本发明之第一目的系提供一种当于高输出操作时，可获得没有纹波且接近高斯分布的良好的FFP图形的半导体激光元件。
此外，本发明之第二目的系提供一种即使于高输出操作时仍可防止端面劣化且可获得良好的FFP图形的半导体激光元件。
为了解决上述的问题，本发明之第一半导体激光元件包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：所述叠层结构体在一端侧具有区别于所述谐振器面的且包含活性层截面而形成的非谐振器面，该非谐振器面的活性层截面由遮光层所覆盖。
通过采用此种结构，来自光导区之发散光(杂散光)由非谐振器面释放至外侧受到遮断，以防止与谐振器面发射主光束重迭(换言之，唯有可发射主光束，而避免产生纹波)，如此可获得良好的FFP。
此外，较好所述谐振器面突出于所述非谐振器面，因此可有效防止杂散光释放至外侧。此外如此，由谐振器面发射之光未被非谐振器面遮断。
又于本发明之第一半导体激光元件，通过使所述谐振器面为光出射面，可获得更佳的FFP。
此外，本发明之第二半导体激光元件包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：所述叠层结构体的侧面具有，包含活性层截面的第一侧面和其位置比该第一侧面更接近波导路区域且包含活性层截面的第二侧面，在所述第二侧面的活性层截面上设置遮光层。
具有此种结构之本发明之第二半导体激光元件可于接近波导路区域位置，阻断由活性层侧面释放至外侧的杂散光。
此外，于本发明之第二半导体激光元件，通过将所述第二侧系设置于光出射侧，可有效封阻杂散光，如此可获得良好的FFP。
此外，本发明之第三半导体激光元件包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：
(1)所述叠层结构体在出射端侧具有区别于所述谐振器面的且至少包含活性层截面而形成的非谐振器面，
(2)所述叠层结构体的侧面具有，包含活性层截面的第一侧面和比该第一侧面更接近波导路区域且位于所述出射端侧、并包含活性层截面的第二侧面，
(3)在所述非谐振器面及第二侧面中的至少一方的活性层截面上设置有遮光层。
此处遮光层可设置于非谐振器面或第二侧上，或设置于二者上。如此可遮断来自一端面侧的杂散光以及来自一侧的杂散光。
此外，最好所述非谐振器面与所述第二侧面连续。又较好遮光层系设置于非谐振器面以及直接连接的第二侧二者上。
此外，于本发明之第一至第三半导体激光元件，在所述叠层结构体上形成条纹状凸部，由该条纹状凸部形成所述波导路区域，结果可实现具有良好的元件性质之半导体激光元件。
此外，本半导体激光元件的所述遮光层与所述叠层结构体连接形成。因此可有效遮断杂散光由波导路区域发散至外侧。
此外，本半导体激光元件之所述遮光层形成在被设置在所述叠层结构体上的绝缘层上。因此通过使用一种材料，该材料于加热处理时容易扩散入元件，可结构化遮光层。
至于本半导体激光元件之遮光层，由导体、半导体及绝缘体的任意一种构成。因此遮光层可施用于多种材料制成的叠层结构体。
此外，于本半导体激光元件之遮光层，可使用电介质多层膜。因而可有效遮断杂散光。
此外，本半导体激光元件可通过使用氮化物半导体于第一导电型半导体层、一活性层及第二导电型半导体层结构化。采用此种结构，可获得耐用性及安全性良好的，且具有由紫外光区至可见光区之宽广波长范围之半导体激光元件。
此外，本半导体激光元件之特征在于第一导电型半导体层具有n-型氮化物半导体，及第二导电型半导体层具有p-型氮化物半导体。
此外于本半导体激光元件，较好遮光层至少为钛，绝缘层为二氧化硅。因此容易形成光线难以透射而反射较少亮光之层。
此外于本半导体激光元件，较好遮光层至少含有氧化铑。因此可形成遮光层，光难以透射通过该层且该层稳定。
此外，本半导体激光元件中，遮光层可为由包含相同材料而具有不同组成比的多层组成之多层膜。因此可形成相同材料层但具有不同的膜性质
本发明之第四半导体激光元件包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域，其特征在于：所述叠层结构体在一方的端面的出射部附近具有遮光膜，在该遮光膜与叠层结构体之间，至少设置一层由与构成所述遮光膜的元素同一元素所构成的，且具有比所述遮光膜更高透光率的透光膜。
于如此构成之本发明之第四半导体激光元件，具有经控制的透光率之遮光膜可设置紧邻于谐振器面。
于本发明之第四半导体激光元件，较好遮光膜及透光膜含有至少一种氧化铑。
本发明之第五半导体激光元件包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域，其特征在于：所述叠层结构体至少在一方的端面上具有保护膜，所述保护膜包含第一保护膜及比第一保护膜的透光率更低的透光率的第二保护膜。
通过采用此种结构，因一端面发射的光可通过具有透射比差异之保护膜控制，故可防止主光束混合主光束以外的光束，如此获得良好的FFP。
换言之于本发明之第五半导体激光元件，通过于二保护膜(其至少有不同透光率)端面控制光的释放，让激光容易由谐振器面释放出，让杂散光难以由谐振器面释放出，因此可获得具有高输出，不具有纹波且有接近高斯分布之分布的良好FFP之半导体激光元件。
此外于本发明之第五半导体激光元件，较好所述第一保护膜设置于出射侧端面的出射部上，所述第二保护膜设置于所述出射部的附近。如此因激光(主光束)可由发射部分有效发射，同时可避免光由发射部分附近释放，因而可获得良好FFP。此外，使用第一保护膜保护谐振器面之发射部分可避免发生COD。
此外于本发明之第五半导体激光元件，所述第一保护膜及第二保护膜二者位于同一平面上。如此变成可于相对于主光束之横向方向控制光。
此外于本发明之第五半导体激光元件，突出设置包含所述出射部的谐振器面。由此可防止光由发射部分(发射面)释出，让发射部分(发射面)附近的光难以混合由发射部分释出的激光，如此容易获得良好FFP。此外，谐振器面的突出可变更激光的发散性质。
此外于本发明之第五半导体激光元件，所述第一保护膜为由从由Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B及Ti的氧化物、氮化物及氟化物所构成的化合物组中选择出的至少一种所构成的单层或多层膜。通过使用此等材料可获得具有高透射比的保护膜。
此外于本发明之第五半导体激光元件，第一保护膜为反射减少涂层(AR膜(抗反射涂层))。因此可抑制光的反射，而可有效发射激光。
此外于本发明之第五半导体激光元件，理想的是所述第一保护膜具有构成所述叠层结构体的活性层的折射率的±10％以内的折射率。因此可保护元件而未变更活性层之光性质。
此外，于本发明之第五半导体激光元件，理想的是所述第二保护膜为不透光膜。如此允许光不会由设置第二保护膜部分释出至外侧。
此外，于本发明之第五半导体激光元件，特好第一保护膜为五氧化二铌(Nb2O5)，所述第二保护膜为不透光膜。
此外于本发明之第五半导体激光元件，氮化物半导体用于第一导电型半导体层、一活性层及第二导电型半导体层。特别较好第一导电型半导体层具有n-型氮化物半导体，以及第二导电型半导体层具有p-型氮化物半导体。因此可获得具有由紫外光至可见光之宽广发光波长之半导体激光元件。
附图说明
图1为表示本发明之实施形态1之半导体激光元件外部形状之立体图。
图2为沿图1中的II-II线之剖面图。
图3为沿图1中的III-III线之剖面图。
图4为表示实施形态1之半导体激光元件之遮光层的形状的立体图。
图5至8为表示实施形态1之变化例的半导体激光元件的立体图。
图9为将实施形态1中的发射端面部构成与图1不同形状的其它变形例的半导体激光元件之的剖面图。
图10为将实施形态1中的发射端面部构成进一步与图9不同形状的其它变形例的半导体激光元件之的剖面图。
图11为本发明实施例4之半导体激光元件之剖面图。
图12为实施例4之半导体激光元件之立体图。
图13A为本发明之实施例9半导体激光元件之立体图。
图13B为图13A沿线XIIIB-XIIIB之剖面图。
图13C为图13A沿线XIIIC-XIIIC之剖面图。
图14A为本发明实施形态3之半导体激光元件之立体图。
图14B为实施形态3之第一及第二保护膜之立体图。
图14C为图14A沿线XIVC-XIVC之剖面图。
图15为实施形态3之变化例的半导体激光元件之立体图。
图16为实施形态3之另一变化例的半导体激光元件之立体图。
图17A、图17B、图18A、图18B为本发明实施形态4之半导体激光元件之立体图。
图19A是为了与实施形态4的半导体激光元件进行比较而表示的，在出射面上未形成第1保护膜的情况下的折射率分布及电场强度分布的曲线图
图19B为表示在实施形态4的半导体激光元件中，在出射面上形成三氧化二铝构成的之第一保护膜形成的情况下的折射率分布及电场强度分布的曲线图。
图19C为表示在实施形态4的半导体激光元件中，在出射面上形成五氧化二铌构成的之第一保护膜形成的情况下的折射率分布及电场强度分布的曲线图。
具体实施方式
下面，结合附图说明本发明，但本发明的本半导体激光元件不仅限于在后述实施形态中所例举的元件结构及电极结构。
实施形态1
图1为本发明实施形态1之半导体激光元件外部形状之立体图，图2为图1沿线II-II之剖面图以及图3为图1沿线III-III之剖面图。
本实施形态1之半导体激光元件可通过使用遮光层9遮断光由谐振器面以外的其它部分射出而提供良好的FFP。其具体的形态是，在叠层有第一导电型半导体层1、活性层3、与第一导电型不同的第二导电型半导体层2的叠层结构体100上，设置条纹状凸部(脊)8(图2)，于此条纹状脊8的正下方之活性层附近形成条纹状波导路区域域。通过将与该脊8的长度方向垂直的两端面作为谐振器面，而形成将其中条纹之纵向方向为谐振方向(光的导波方向)光谐振器。二谐振器面中，一者为光发射侧谐振器面(发光面)，其具有主要将光发射至外部的功能；以及另一面为光反射侧谐振器面(监视器面)，其具有主要将光反射到导波路区域内之功能。此外，于条纹状凸部8一侧上以及于直接连结至该侧之叠层结构体表面(上面)上，形成第一绝缘膜10，设置条纹状欧姆电极5，该电极5系与第二导电型半导体层(其上未形成第一绝缘膜10)之凸部8上面的第二导电型半导体层2做欧姆接触。此外，于沿叠层结构体100曝露之第一导电型半导体层1上，欧姆电极7系以条纹方式形成，该欧姆电极7系与第一导电型半导体层1做欧姆接触。二欧姆电极系概略平行设置。又于本实施形态1之激光元件，形成于各电极有一开口的第二绝缘膜11，因而覆盖全体元件，分别形成焊盘电极(n-侧焊盘电极6、p-侧焊盘电极4)透过第二绝缘膜11接触欧姆电极。
此处如图1及图3所示，于本实施形态1之半导体激光元件，于光出射侧谐振器面附近，于脊的两侧的半导体层被除去至低于活性层3，所谓具有其中叠层结构体100角隅部分被去除的形状。如此于光发射侧上，形成宽度比叠层结构体100更窄的谐振器面101a，光系由谐振器面101a发射。此外，于发射端面侧于谐振器面101a两侧上，除去叠层结构体100之角隅部分，因而形成非谐振器面101b，非谐振器面101b系位于与谐振器面101a不同的面，且与谐振方向正交。因通过去除叠层结构体100之角隅部分形成的面101b反射部分导波光，但反射光系小于谐振器面101a反射光，如此实质不会促成光的谐振。面101b为此处所谓的非谐振器面。同理，于本实施形态1，于叠层结构体之条纹状波导路区域，于垂直光导波方向之方向端面之一并非单一面，形成为具有谐振器面101a，以及含有(阶梯状)活性层截面之非谐振器面101b其系位于谐振器面后方。此外，有关于叠层结构体100平行光导波方向之一面(一侧)，于本激光元件之光发射侧上，第二侧102a形成于比成为叠层结构体主侧的第一侧102更接近波导路区域中央部分的位置。又于实施形态1之激光元件，于如此形成之非谐振器面101b及第二侧102a上形成遮光层9，如图3及图4所示。在图4中，删除绝缘膜及电极，用以明白显示于图1至3所示实施形态1之半导体形成何种形状的遮光层。此外非谐振器面101b及第二侧102a也称作遮光层形成面。于图1及4，由于该等面并未出现于表面上，故前述各面符号系以括号表示
于具有前述构造之实施形态1之激光元件中，活性层(发光区)产生的光主要系于波导路区域导波，通过谐振器101a发射而变成主光束(激光)。于先前激光元件，部分光由波导路区域发散而变成杂散光，杂散光在元件内传输，以及由谐振器面发射部分以外的部分释放至外侧，杂散光混合由谐振器面释放出的主光束而产生纹波，劣化FFP。但于本发明之激光元件，因形成遮光层9，故此杂散光可被遮断，所以不至于由谐振器面101a以外的其它部分释放至外侧。作为遮断杂散光的层而设置的遮光层9，只要具有通过反射或吸收光而遮断光功能便可。当遮光层9系通过使用可反射光之材料制成时，杂散光可被反射朝向元件内部，所以可提高光之输出效率。此外当遮光层9系使用可吸收杂散光之材料形成时，杂散光可避免释放至外侧。
通常，由谐振器面以外部分释放至外侧之光最经常系通过谐振器面附近一端面释放，于发光侧之谐振器端面，因前述光系于激光(主光束)发射方向的相同方向射出，故该等光容易混合。因此，如同于实施形态1通过设置可遮断光之遮光层9于谐振器面附近，可有效防止杂散光释放至外侧。于本实施形态1，特别通过形成非谐振器面101b于与谐振器面101a不同的面，以及设置遮光层9于此面，可有效避免杂散光释放至外侧，以及防止产生激光时产生纹波。虽然遮光层9也可以不象本实施形态1那样，另外设置区别于谐振器面的非谐振器面，如以往那样在由一个面构成的谐振器面上形成限制出射部分的遮光层，但于此种结构，因非吸光层厚度变大时主光束被遮挡，故需选用即使于薄层时也不透射光之材料。但如同本实施形态1，通过形成突出于非谐振器面101b的谐振器面101a，以及形成遮光层103于非谐振器面101b上，遮光层可变厚而不会遮挡主光束。又因如此导致遮光层103设置于发光面(谐振器面)101a前方，故可更有效遮断杂散光
此外，虽然由波导路区域发散的杂散光不仅由前述面(端面)于垂直光导波方向之方向释出，同时也由平行于光导波方向之面(侧)释出，通过设置遮光层9于第二侧102a，如图3及4所示，可防止杂散光的释出。当绝缘膜、电极等设置于元件一侧上时，依据绝缘层及电极材料而定，该材料可具有遮光层功能。但由于如图1所示的那样在把晶片分割为多个元件的分割位置的脊的附近容易进行分割，所以可不设置绝缘膜及电极而露出半导体层。此种情况下，如本发明，通过设置第二侧102a于接近波导路区域来设置遮光层9，可防止杂散光释出至外侧，如此可获得不含纹波具有良好FFP之激光。
如前述，产生杂散光之原因为叠层结构体宽度相对于导波光之波导路区域宽度较大之故。换言之，其理由为如活性层那样的可传播光的层也存在于波导路区域以外部分(波导路区域外侧)。通过排除位在外侧部分，该部分未组成本波导路区域，可隔绝杂散光。通过蚀刻叠层结构体至其宽度系等于波导路区域宽度，可排除导波杂散光之区域。但因全体叠层结构体100宽度(活性层宽度)变窄，故该宽度变化大为影响元件性质，需要以良好准确度控制宽度。但容后详述，为了让波导路区域适合用于激光振荡，估计条纹宽度最佳约为5μm，不易由此种狭窄宽度以良好准确控制而形成全部活性层宽度。此外即使形成有良好准确度，但宽度过窄，缺乏耐用性，形成电极困难因而不合实际。本发明中将此等各项列入考虑，形成宽度比波导路区域宽度更大的叠层结构体，提供稳定条纹状波导路区域(由第一侧固定部分)以及波导路区域(由第二侧固定部分)，其宽度系限于一叠层结构体不会对元件性质造成不良影响的程度。遮光层系设置于遮光层形成面上，该面系形成为让波导路区域具有有限宽度。
于本实施形态1，遮光层9厚度较好为1500至3000，更好为1500至5000。当厚度小于1500时，光难以透射因而不佳。它方面，当厚度变大时，较好设置遮光层9因而嵌置去除部分于表面。通过将遮光层设置为厚膜层，即使活性层宽度变窄也不容易断裂。
此外，至于用于遮光层9之材料，可使用导体、半导体及绝缘体中之任一者。但当使用导体时，虽然导体可设置成直接接触叠层结构体，为了防止短路且为了不遮断元件结构的电流流动，需要设置导体，通过中间插置绝缘膜而不至于直接接触电极。当事先形成绝缘膜时，可使用与电极的相同材料，此外可增进遮光效果。此外，当使用半导体时，较好使用具有比活性层带隙更狭窄带隙的半导体。当带隙比活性层带隙更宽时，难以获得吸光效果，故不佳。使用半导体时，于叠层全部所需各层后，通过蚀刻形成遮光层形成面以及进行叠层以嵌置面可形成遮光层。另外，于进行叠层至少进行至活性层上方该层后，暂时停止反应，组成波导路区域之活性层以外部分被除去而获得高度差异，随后再度开始反应，进行叠层。
当使用绝缘体时，由于绝缘体可接触电极故容易处理，但遮光效果比导体相对低劣。如此于本发明，因可使用各种材料形成遮光层，最佳材料可依据元件结构、元件制造工序、元件制造方法等而由此等材料中选用。
此外作为遮光层9，可使用电介质多层膜。如此除了光遮蔽效果外，可发挥保护露出的端面的保护功能特别为活性层的保护功能。
至于用于遮光层9之特定材料，选自Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Al、Sc、Y、Mo、Ta、Co、Pd、Ag、Au、Pt及Ga之单体、其合金、其多层膜、及其氧化物、氮化物等化合物之任一种材料皆可用作为导体材料。此等材料可单独使用或组合多种使用。良好材料为使用Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hb、Nb、W、Rh、Ru、Mg及Ga之材料以及更佳材料为使用Ni、Cr、Ti、Ga、Rh及RhO之材料。此外至于半导体材料可使用Si、InGaN、GaAs及InP。至于绝缘体材料可使用TiO2及CrO2。为了于预定位置形成材料，可使用多种方法例如气相沉积法、溅镀法等。
前述材料中特别以铑氧化物例如RhO为良好材料。通过使用RhO作为遮光层可有效遮光。此外，由于RhO层为热稳定层故可获得于制造工序时或使用中几乎不会劣化的遮光层。特别，通过形成于相对远离波导路区域位置，可未降低斜率而获得良好的FFP。此外此种铑氧化物特佳用于主光束波长为由相对短波长之紫外光至可见光波长。特别通过使用铑氧化物于包含氮化物半导体之半导体激光元件，以及主光束波长于约360至420nm，遮光效果变大，如此可有效遮断杂散光及减少纹波。
此外，于本发明，通过使用多层膜于遮光层可有效减少纹波。当遮光层系呈多层膜时，可使用由不同材料制成的多层膜，或可使用由相同材料制成的多层膜，即使于相同材料案例，因膜性质可通过变更形成方法等改变，故可获得其中叠层旋光性或电性差异各层获得之多层膜。
此外较好形成遮光层9以直接接触叠层结构体，如实施形态1所示。如此可防止光侵入叠层结构体例如绝缘膜等内部，有效遮断杂散光之释出至外侧。特别当非谐振器面101b设置于元件分隔面附近时，将容易分离等列入考虑，保护膜等未设置于接近分离面(分离端面)之表面上，许多例中叠层结构体表面曝露，因此较好遮光层系形成于此分离端面附近的叠层结构体曝露之非谐振器面的活性层表面上。
但本发明中，当绝缘层形成于叠层结构体表面时，遮光层9可形成于绝缘层。如此让与叠层结构体具不良接合性的材料用作为遮光层。此外通过提供遮光层于绝缘层上，可避免接触电极的影响，即使于加热处理时也可抑制遮光层材料扩散入叠层结构体的影响。绝缘层材料例如包括氧化物如二氧化硅、二氧化锆等。
当使用此种绝缘材料时，较好使用钛作为遮光层，使用二氧化硅作为绝缘层。通过采用此种结构，可获得具有良好的光遮蔽效应的遮光层，又可抑制光吸收，因此于叠层结构体导向之光耗损极端面受抑制，而可有效发射激光，可获得Vf小量升高之良好的半导体激光元件。此外，可设置前述铑及铑氧化物如二氧化硅及二氧化锆于绝缘层。
图5至8表示于本实施形态1于发射面侧上端面结构之变化例。
将参照图4至8说明非谐振器面及遮光层之变化例如后。
(非谐振器面)
本发明中，于光导波方向垂直方向之面为端面，平行光导波方向之方向的面为侧面。在实施形态1中，设置于与谐振器面不同的面上的非谐振器面101b系，垂直于光导波方向之面，活性层之截面曝露于该面上，但其不具有作为谐振器端面之功能。但如前述，该面为由波导路区域发散光可释出通过其中的面。特别于谐振器面附近，于多数情况下，释出非激光之光。本发明中，通过设置遮光层于非谐振器面上，该非谐振器面系位于与谐振器面不同的面，可防止杂散光之释放至外侧。
如前述，非谐振器面101b系形成于与谐振器面101a不同的面。代表例为通过除去叠层结构体角隅部分所得面，如图4至6所示。但本发明非仅限于此。例如如图8所示，其间安置一脊的二矩形切槽71形成于发射侧谐振器面上，与切槽71谐振方向正交的底面可用作为非谐振器面101d。换言之本发明中，以类似方式可形成非谐振器面101d使其不达到叠层结构体的侧面。此外，虽然于图4至6，非谐振器面皆系形成于元件的端上，但如图7所示，其间设置脊8之矩形切槽72系形成于发射侧叠层结构体的侧面，与切槽72之谐振方向正交的侧面可用作为非谐振器面101c。换言之，本发明中，非谐振器面可设置于叠层结构体之条纹状波导路中间。即使于垂直于光导波方向之方向，谐振器面及非谐振器面形成的结构，以及设置遮光层9于其中，可遮光杂散光。此外，虽然较好非谐振器面101b系逐一设置于两侧，设置谐振器面于其间，但设置二非谐振器面101b或更多面也不成问题。当设置二面或多面时，其可彼此隔离或彼此接近。此外，由于非谐振器面系面对光导波方向之垂直方向，故无需完全垂直，也可以倾斜。
(第二侧面)
本发明中平行于光导波方向之面(侧面)中，第二侧面为较为接近波导路区域侧的面，第侧面102为位于比第二侧面更外侧的面。于图7及8之结构中，第二侧面系以符号102c及102d表示。第侧面及第二侧面皆含有活性层截面。此外，n个电极形成面侧侧面及基板侧侧面为不含活性层的面，以及一面其上无需设置遮光层9(图中未显示)，但彼此接近不会构成特殊问题。含活性层截面之第侧面及第二侧面可释出由波导路区域例如非谐振器面发散的光。特别于接近谐振器面部分，容易释出杂散光。本发明中，通过形成遮光层9于谐振器面附近且位置接近波导路区域的第二侧面，可有效防止杂散光释出至外侧。
较好第二侧面比第侧面更接近波导路区域，且系设置于谐振端面附近，特好第二端面系接触谐振端面。此种第二端面容易通过除去叠层结构体角隅部分形成，如图1所示，容易形成遮光层9。其理由如后：当处理晶片时，设置波导路区域，虽然当处理晶片时设置波导路区域，于分开前的阶段波导路区域系接续于二邻接元件间，但当采用图1所示形状时，由于可同时形成二邻接元件遮光层，故以一工序进行为佳。但第二侧面不成问题，即使未接触谐振端面也可防止杂散光的释出。例如如图7所示，通过于叠层结构体条纹中部之侧面形成切槽，可设置于第侧面间高度的部分差异。此外于图8，虽然第侧面及第二侧面系形成为让其重迭(故位于对向方向)，即使于此种结构，侧侧面也形成于不同的面。通过设置遮光层于位置接近波导路区域的第二侧侧面，可防止杂散光释出至外侧。第二侧面数目可为1或2，或第二侧面可彼此劈开或彼此接近。此外，因第二侧面非完全平行光导波方向，故当第二侧面面对平行导波方向之面时，倾斜丝毫也不成问题。此外，至于于平行导波方向之面，其它第三及第四侧面可设置于最远离波导路区域较为接近第侧面之位置，以形成具有多种高度差之侧侧面；或遮光层可形成于该面。此外当形成条纹状凸部(脊)时，通过形成第二侧面，让第二侧面系位在凸部8侧壁(侧侧面)之相同面上，如图3所示(图1发射部分附近之剖面图)，可共用同一掩模进行蚀刻，有利于加工。
但于本发明，第二侧可位于与凸部一侧侧面不同的面上。例如如图9所示，其可形成于凸部8外侧。当两侧上第二侧面102e间距大于条纹状凸部(脊)8宽度时，如图9所示，除了因遮光层造成纹波减少效果外，激光之光束性质也可依据第二侧面102e间距(第二侧面固定至活性层宽度)改变。换言之，第二侧面固定之活性层宽度可依据所需光束性质适当选择。例如当第二侧面102e固定至活性层宽度变小时，横向光收束效果提升，光束之发射角度变大。第二侧面固定至活性层一端面宽度较好为1.5至10μm，更好4至8μm特好5.5至7μm。当第二侧面固定之活性层宽度(谐振器面之活性层宽度)超过10μm时，第二侧面与波导路区域间距变大，如此杂散光遮断效果降低。此外当间距变成小于1.5μm时，光收束效果变大，发射角变大，如此光集中而提高负载，结果导致容易发生COD。
本发明之遮光层通过于前述非谐振器面101b、101c及101d以及第二侧面102a、102c及102d设置有效遮光，可防止杂散光释出至外侧。本发明中，较好提供遮光层，让遮光层接续于非谐振器面与第二侧面间，如图4所示。但通过设置于其中一面，如图5及6所示，可获得杂散光释放防止效果。此外，可使用倾斜面，其中非谐振器面101b及第二侧面102a变成同一面。又即使遮光层9系设置于曝露出之n-型层表面、端面及侧面上或设置于基板12之表面、侧面及一端面上也不成问题。由于即使于谐振器面之同一面上与发射部分隔离，发射光也几乎不会被遮光，因此不成问题。此外，可设置于直接连接至第二侧面102a或非谐振器面101b之p-型层部分表面(上表面)上，但较好系设置于条纹状凸部(脊)8之p-型层表面上。如此由于光也泄漏通过光谐振器面101a附近之p-型层上表面，通过遮光由此处泄漏之光，可抑制纹波。此外，p-型层上方面为与第二二侧面方向以及非谐振器端面方向不同方向的面；通过将该面连续形成于具有此种位置关系之面上，可让遮光层难以被撕离。特别即使难以形成为薄膜层部分例如角隅部分或侧面缘部分，也可通过连续成形而获得薄膜的牢固接合性。由于可稳定形成遮光层，故可防止层本身的劣化，如此也可改进使用寿命。
此外，虽然较好非谐振器面及第二侧面为平坦光滑面，但也可为粗糙或弯曲。于此面上形成的遮光层也可以。但即使其系成形为等形于非谐振器面及第二侧之面状态也不成问题。此外，依据位置而定可形成于不同面状态。此外例如于图1所示结构，第二侧面与非谐振器面间之侧面界部分其构造上容易让遮光层材料沉积于其上。角隅部分形成的厚度厚，但不会导致不透射光之性质劣化且不成问题。
此外由于遮光层9适合设置成覆盖于第二侧面及非谐振器面之光透射层，故遮光层9也适合设置成至少覆盖活性层截面，可能未形成于全体非谐振端面及第二侧侧面上。当形成光导层等时，如此除了活性层之外也存在有光之容易透射层，较好设置遮光层以覆盖此层。此外也可以从加工方面考虑，形成遮光层而覆盖n-型层及基板。
本发明之半导体激光元件中，遮光层形成面系形成于一端面及侧面。至于形成此等面之方法，依据形成位置及遮光层材料，可选用适当工序及方法。例如可于单一蚀刻工序同时形成以曝露n-电极形成面，或可于形成条纹状凸部之蚀刻工序，使用有相同宽度或不同宽度之掩模形成。此外当于形成条纹状凸部前形成时，可获得具有较窄宽度活性层之谐振器面，因此变成可于较接近波导路区域位置形成遮光层；如此通过防止杂散光与主光束混合，以及让活性层宽度变窄，可形成光局限良好的之波导结构。
(波导路区域)
于本发明之半导体激光元件，条纹状波导路区域主要系形成于由第一导电型半导体层及第二导电型半导体层固定的活性层附近，而此条纹方向与谐振器方向几乎一致。此处，波导路区域主要系制作于活性层或其附近，也可以形成夹住活性层的光导层，将直到夹住活性层之光导层的区域作为光导引层，将其作为波导路区域。
(谐振器面)
一对形成于波导路区域两端之谐振器面为通过劈开或蚀刻等而形成的平坦面。当通过劈开而形成时，要求基板及叠层结构体层具有劈开性，利用劈开性质容易获得良好的镜面。此外，当谐振器面系通过蚀刻形成时，通过与n-电极形成面曝露同时形成谐振器面，可缩短蚀刻时间。另外，谐振器面可于形成条纹状凸部之蚀刻工序之同时制成。如此通过与各工序同时形成可减少工序数目。但为了获得更佳谐振器面，适合设定另一工序。此外，由单层膜或多层膜组成的反射膜可形成于如此通过劈开或蚀刻形成之谐振器面上以有效反射活性层的发射光或调整折射率。谐振器面之一系由具有相对高反射率之面组成，该谐振器面主要系作为光反射侧谐振器面，其反射光朝向波导路区域内侧；以及谐振器面之另一面系由具有相对低折射率之面组成，主要系用作为光发射侧谐振器面，发光至外侧。
(条纹状凸部)
本发明之半导体激光元件中，通过设置凸部于叠层结构体，容易制成条纹状波导路区域。特别于叠层结构体之第二导电型半导体层，通过蚀刻等除去尖峰两侧侧面，形成条纹状凸部，因而留下尖峰形式的中部，由此可于条纹状凸部下方之活性层附近形成条纹状波导路区域。凸部非仅限于正向平台形，其中凸部底侧宽度大，条纹宽度趋向上方面变小；相对地，凸部可为反向平台形，其中条纹宽度趋向于凸部底部变小。又凸部可为有垂直侧之凸部，宽度变恒宽，而与叠层方向位置无关，或可为组合形状。此外，条纹状波导无需于其全长为等宽。此外，嵌置型激光元件可通过于形成凸部后，再度于凸部表面上生长半导体层而形成。
本发明中，通过部分改变蚀刻深度用以形成条纹状凸部之蚀刻深度，可于活性层以及活性层侧侧面做出高度差异。例如于图1，因凸部两侧系蚀刻成比条纹状凸部之发光面侧上的活性层更深，故于发射面侧端面形成高度差异，结果形成谐振器面及非谐振器面。又于发射端面侧，形成接续于条纹状凸部一侧的第二侧，另一侧为第一侧。通过形成一端面及侧面因而对应于条纹状凸部，可无需通过复杂工序而有效形成设置遮光层的面。
条纹状凸部及遮光层形成面可以任一种顺序形成。如前述，条纹状凸部可事先形成，以及随后设定高度差异，如此让对应于条纹的形成变容易。因波导路区域系形成为对应于条纹状凸部，通过事先形成条纹，可以更高准确率控制遮光层形成面于波导路区域间距。
此外，可事先除去部分活性层，以及随后可设置条纹状凸部对应于被除去位置。当条纹状凸部系事先形成时，由于技术上难以于凸部上形成掩模而该掩模具有比条纹状凸部宽度更窄的宽度，故难以形成由比凸部宽度更窄的第二侧面固定的活性层。但于形成条纹状凸部前，于相对大平坦面上，相对容易形成比欲用来形成脊之掩模更薄的掩模。因此薄掩模系形成于一部分上，该部分上将形成由第二侧侧面固定的窄活性层(被罩盖部分为其上欲形成第二侧侧面固定的窄活性层部分)，其两侧部分蚀刻至低于活性层而形成第一遮光层形成面。此时，于薄掩模两侧以外的全体部分形成掩模。随后，遮光层材料系嵌置于通过蚀刻除去部分，该部分通过蚀刻除去至与半导体层表面相等高度。然后，形成形成脊用之掩模，掩模两侧经蚀刻而形成脊。如此，如图10所示，可形成宽度比凸部8更小的活性层于发射面附近。如此可更强力局限透射光。此外于此等案例中，通过生长适当半导体层于第二侧外侧，因而至少嵌置薄成形的条纹状活性层侧面，可防止于通过劈开形成谐振器面时，发射端面的附近断裂。
如前述，本发明中，通过提供活性层之宽度小的部分于叠层结构体之发射端面侧而形成遮光层形成面，可获得一种结构，该结构可有效防止杂散光之释放至外侧，同时通过改变活性层宽度，可变更波导导引光性质。特别当形成的第二侧侧面，让活性层宽度变小至波导路区域附近时，可完全获得折射率差异(非折射率有效差异，乃折射率实际差异)，因此透射模式的控制性变特佳。相反地，因具有第一侧之部分为波导路区域，其中折射率差异可通过形成条纹状凸部而有效设定该差异，故本实施形态中，于连续波导路区域形成折射率差异完全被设定之一区以及折射率差异有效设定之一区。利用此种情况，可调整本发明之激光元件之发射光的发散角。
(叠层结构体)
本发明之半导体激光元件中，用作为叠层结构体之第一导电型半导体层、活性层或第二导电型半导体层之半导体，可使用氮化物半导体如GaN、AlN及InN以及III-V族氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0≤x，0≤y，x+y≤1)，其为前述氮化物半导体之混合晶体。使用氮化物半导体之良好范例中就本发明之半导体激光元件特别说明如后。此处使用氮化物半导体之激光元件为使用氮化物半导体于叠层结构体任一层的半导体激光元件，该叠层结构体中，第一导电型半导体层、活性层、以及第二导电型半导体层系以此种顺序叠层，较好半导体激光元件使用氮化物半导体于全部各层。特别具有氮化物半导体之覆盖层分别设置于第一导电型半导体层及第二导电型半导体层，波导系形成于活性层及其附近。至于通过使用氮化物半导体(氮化物半导体激光元件)结构化的半导体激光元件之更佳结构，n-型氮化物半导体层系用于第一导电型半导体层，p-型氮化物半导体层系用于第二导电型半导体层，以及含有含铟氮化物之半导体层用作为活性层。
(氮化物半导体)
至于用于本发明之激光元件之氮化物半导体，有GaN、AlN及InN以及III-V族氮化物半导体(InbAldGa1-b-dN，0≤b，0≤d，b+d≤1)其为GaN等的混合晶体。此外，硼可用作为III族元素或混合晶体其中部分V族元素氮以砷或磷替代。此外，各导电型杂质可添加至此种氮化物半导体而获得所需导电型。至于氮化物半导体使用的n-型杂质，特别IV族及VI族元素如Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr等，较好使用Si、Ge及Sn及更好使用硅。此外，作为p-型杂质，特别使用Be、Zn、Mn、Cr、Mg及Ca且较好使用Mg。使用氮化物半导体之激光元件将就本发明之激光元件特别说明如后。此处使用氮化物半导体之激光元件表示氮化物半导体系用于叠层结构体之任一层，其中叠层第一导电型层、活性层及第二导电型层，较好氮化物半导体系用于全部各层。例如包含氮化物半导体之覆盖层系分别设置于第一导电型层及第二导电型层，活性层系设置于二覆盖层间而形成波导。特别第一导电型层含有n-型氮化物半导体层，第二导电型层含有p-型氮化物半导体层，以及活性层含有含铟氮化物半导体。
此外于氮化物半导体激光元件中，当n-型覆盖层及p-型覆盖层设置而结构化波导路区域时，导引层及电子笼罩层可设置于各覆盖层与活性层间
本发明之氮化物半导体激光组件各层之良好结构说明如后。
(N-型覆盖层)
于使用本发明之氮化物半导体之激光元件中，作为用于n-型覆盖层之氮化物半导体，折射率有足够差异可用来局限光系设定于p-型覆盖层，较好使用含铝氮化物半导体层。此外，此层可为单层膜或多层膜。特别如实施例所述，另外可使用其中叠层AlGaN及GaN之超晶格结构。此外，此种n-型覆盖层可作为载子局限层及光局限层，于前述多层结构案例，可生长含铝氮化物半导体，较好为AlGaN。又，此层可搀杂n-型杂质或可未经搀杂。另外于实施例显示之多层膜层，组成该多层膜层中之至少一层可经搀杂。于具有长波长430至550nm振荡波长之激光元件中，此种覆盖层较好为搀杂n-型杂质之GaN。此外，于p-型覆盖层之膜厚度并无特殊限制，反而通过形成不少于100而不多于2μm之层，较好通过形成不少于500而不多于1μm之层，可发挥作为光局限层之充分功能。
(活性层)
本发明中，当本发明之半导体激光元件系通过使用氮化物半导体结构化时，含括一层含铟氮化物半导体层于活性层，可产生于紫外光区以及由蓝至红之可见光区波长范围之激光。此外，含铟氮化物半导体层于活性层曝露于空气时于某些情况下造成驱动激光元件劣化之极为主要的元件。但于本发明中，因与发射部分隔离的波导路区域为通过设置一脊于未达到活性层深度而结构化之波导路区域，故可将元件的劣化抑制至最低程度。其理由如后：因铟具有低熔点，含铟氮化物半导体为容易劣化与气化，于蚀刻时容易断裂的材料。此外，活性层曝露后处理时，难以保有其结晶度，结果导致元件寿命缩短。
此处活性层可为量子井层，该种情况下可为单一量子井或多重量子井。较好通过采用量子井结构，可获得发射效率良好的且具有高输出之激光元件及缘发射元件。较好如前述，作为氮化物半导体之活性层，使用含铟氮化物半导体。特别较好使用以AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1，0＜y≤1，x+y≤1)。于此种情况下，表示于具有量子井结构之活性层，较好使用此处所述氮化物半导体作为量子井层。此外，由近紫外光至可见光绿光波长区(380nm至550nm)，较好使用InyGa1-yN(0＜y＜1)。此外于比红光更长的波长区同样可使用InyGa1-yN(0＜y＜1)。此处主要通过改变铟晶体之混合比y，可获得预定波长。于不大于380nm之短波长区，因对应GaN带隙之波长为365nm，且因需要带隙能几乎等于GaN带隙能或略大之带隙能，例如使用AlxInyGa1-x-yN(0＜x≤1，0＜y≤1，x+y≤1)。
当把活性层采用量子井结构时，通过采用不小于10至不大于300，较好不小于20至不大于200范围作为井层之膜厚，可降低Vf(临界电流密度)。此外由晶体生长观点，当厚度为20或更厚时，可获得膜厚度有大散射且具有相对均匀膜性质之层。通过采用200或以下之厚度，变成可让晶体生长而抑制晶体缺陷。活性层之井层数目并无特殊限制，反而为1或1以上。此时当井层数目为4或4以上时，若组成活性层之各层厚度变大，则全体活性层厚度变大，结果导致Vf升高。因此较好通过采用100或以下之范围作为井层厚度来将活性层厚度抑制降低。于高输出LD，通过采用不少于1而不多于3作为井层数目，可获得具有高发射效率之元件，故为良好。
此外，井层可搀杂p-或n-型杂质(受体或施体)、或无搀杂或未经搀杂。但当使用含铟氮化物半导体作为井层时，若n-型杂质浓度变高，则结晶度倾向于劣化，故较好n-型杂质浓度被压低来获得具有良好结晶度之井层。特别较好生长未经搀杂之井层以获得最高结晶度。特别较好n-型杂质浓度为5×1016/cm3或以下。n-型杂质浓度为5×1016/cm3或以下之状态乃杂质浓度极低状态，此种状态可称作实质未含n-型杂质之井层。此外，若井层搀杂n-型杂质，当搀杂的n-型杂质浓度系于不小于n-型杂质浓度为1×1018至不大于5×1016/cm3范围时，则可将结晶度的劣化抑制为低度劣化，以及可提高载子浓度。
遮光层组成并无特殊限制，反而可使用与井层相同的氮化物半导体。特别含铟氮化物半导体例如InGaN其具有铟晶体混合比比井层混合比更低，以及可使用含铝氮化物半导体如GaN、AlGaN等。此时遮光层需要具有比井层更大的带隙。至于特定组成，可使用InβGa1-βN(0≤β＜1，α＞β)、GaN、AlγGa1-γN(0＜γ≤1)，较好可使用InβGa1-βN(0≤β＜1，α＞β)及GaN形成具有良好结晶度之遮光层。其理由如后：当包含含铟氮化物半导体之井层系直接生长于含铝氮化物半导体如AlGaN上时，结晶度倾向于减低，井层功能低劣。当AlγGa1-γN(0＜γ≤1)用作为遮光层时，可通过设置含铝遮光层于井层上、以及设置使用InβGa1-βN(0≤β＜1，α＞β)及GaN之遮光层于井层下之多层膜遮光层而防止结晶度的减低以及井层功能的劣化。如此于多层量子井结构，由井层固定之遮光层并非特别限于一层(井层/遮光层/井层)，反而可设置具有不同组成、杂质含量等之多层遮光层，例如两层或两层以上之遮光层、「井层/遮光层(1)/遮光层(2)/.../井层」。此处α为井层之铟组成比，较好通过采用α＞β让遮光层之铟组成比β系小于井层之铟组成比α。
遮光层可搀杂n-型杂质，或可未经搀杂。较好遮光层系搀杂n-型杂质。此时较好遮光层之n-型杂质浓度至少有5×1016/cm3或以上，其上限为1×1020/cm3。特别例如于无需高输出之LD案例，较好n-型杂质之含量范围为不小于5×1016/cm3而不大于2×1018/cm3。此外，于具有较高输出之LD案例，较好搀杂浓度系于5×1017/cm3至不小于1×1020/cm3，更好于不小于1×1018/cm3至不大于5×1019/cm3之范围。当以类似之高浓度搀杂时，较好井层实质未含n-型杂质，或生长未经搀杂的井层。如前述，通过于前述范围搀杂，可以高浓度注入载子而获得良好结晶度。
当搀杂n-型杂质时，活性层之全部遮光层皆可经搀杂，或部分遮光层可以n-型杂质搀杂。当部分遮光层以n-型杂质搀杂时，较好搀杂设置于遮光层之n-型层侧的遮光层。特别通过搀杂由n-型层侧计数之第n层遮光层Bn(N＝1、2、3...)，可将电子有效注入活性层，如此可获得发射效率及内部量子效率良好的之元件。此非仅限于遮光层，于井层之例亦为真。当二者皆经搀杂时，通过搀杂由n-型层算来第n层遮光层Bn(N＝1、2、3...)以及第m层井层Wm(m＝1、2、3...)，换言之通过始于接近n-型层侧搀杂，可获得前述趋势效果。
遮光层厚度并无特殊限制，反而为500或以下，特别如井层之适用范围系于不小于10至不大于300之范围。
于使用本发明之氮化物半导体之激光元件，以叠层结构体为佳，其中第一导电型层具有n-型氮化物半导体，而p-型氮化物半导体系用于第二导电型层。特别n-型覆盖层及p-型覆盖层系设置于各导电型层来结构化波导。此时，可将后述导引层及电极局限层设置于各层覆盖层与活性层间。
(P-型盖层)
作为设置于p-型覆盖层与活性层间之p-型盖层，较好使用AlGaN等，结果导致于活性层获得具有局限载子效果层，因可降低临界电流故容易发生振荡。AlGaN可搀杂p-型杂质，或可未经搀杂。厚度较好为500或以下。
(导引层)
本发明中，通过设置p-型及n-型导引层夹持活性层于比覆盖层更内侧(活性层侧)而形成光波导，可形成良好的波导。此时波导(活性层以及夹持活性层之二导引层)厚度较好为6000或以下。当厚度为6000或以下时，可抑制振荡临界电流的快速升高。更好通过采用4500或以下，于基底模式可连续振荡，具有长期使用寿命，带有抑制降低之振荡临界电流。此外，二导引层被形成为几乎相等厚度，较好不小于100而不大于1μm，更好不小于500而不大于2000。至于用于导引层之氮化物半导体，通过与设置于其外侧之覆盖层做比较，可选择适合用于形成波导之折射率，可使用单层膜或多层膜。特别未经搀杂之GaN较好用于370nm至470nm之振荡波长，InGaN/GaN多层膜结构较好用于相对长波长区(450nm或以上)。
(P-型覆盖层)
于使用本发明之氮化物半导体之激光组件，较好设置含p-型氮化物半导体(第一p-型氮化物半导体)之p-型覆盖层作为第二导电型层或第一导电型层。于其上方，含n-型氮化物半导体之n-型覆盖层系设置于一层导电型层上，该导电型层系与其上设置p-型覆盖层之导电型层不同，以形成叠层结构体的波导。此外，作为用于此种p-型覆盖层之氮化物半导体，设定足够用以局限光之折射率差异，较好使用含铝氮化物半导体层。此外，此层可为单层或多层膜。特别如实施例所示，该层可为其上交替叠层AlGaN及GaN之超晶格结构。因超晶格结构可获得良好结晶度，故以超晶格结构为良好。此外，此层可搀杂p-型杂质或未经搀杂。另外如实施例所示，多层膜层中，可搀杂组成超晶格之至少一层。于具有振荡波长430至550nm长波长之激光元件，此覆盖层较好为搀杂p-型杂质之GaN。厚度并无特殊限制，反而可通过形成不大于100而不小于2μm，较好形成不小于500而不大于1μm范围之p-型覆盖层发挥充分光的笼罩层功能。
本发明中，后述电子笼罩层及光导引层可设置于活性层与p-型覆盖层间。此处当提供光导引层时，以下式结构为佳，其中光导引层也设置于n-型覆盖层与活性层间以由光导引层来夹持活性层。此种案例中获得SCH结构，通过让覆盖层之铝组成比高于导引层之铝组成比，设定折射率差异，而通过覆盖层局限光。当覆盖层及导引层分别系由多层膜形成时，可通过铝平均组成决定铝组成比之幅度。
(P-型电子笼罩层)
此外，设置于活性层与p-型覆盖层间且较好设置于活性层与p-型光导引层间之p-型电子笼罩层，为一种具有局限载子于活性层功能之层，以及通过降低临界电流而促成载子振荡。特别使用AlGaN。特别通过采用其中p-型覆盖层及p-型电子笼罩层系设置于第二导电型层之结构，可获得更有效的电子收束效果。当AlGaN用于此层p-型电子笼罩层且较好通过搀杂p-型杂质时，可确切发挥前述功能，但即使未经搀杂层也具有前述载子局限功能。厚度下限至少为10，较好为20。此外，通过形成500或以下之厚度以及采用x＝0或0以上，较好0.2或0.2以上于AlxGa1-xN组成，可预期获得前述效果。此外，局限孔于活性层之n-侧载子局限层亦系于n-型层侧。除非补偿值(活性层间带隙差异)系设定至电子局限程度，否则孔之局限系属可能。特别可应用如同用于p-侧电子笼罩层的相同组成。此外为了让结晶度变更佳，该层可由不含铝氮化物半导体制成。特别，可使用与活性层之遮光层的相同组成。此种情况下，较好载子局限用n-侧遮光层系设置于活性层之最为n-型层侧上，或可设置于接触活性层之n-型层。同理，通过设置p-侧及n-侧载子局限层，较好该局限层接触活性层，该等层可将载子有效注入活性层或井层。至于另一形式，于活性层，接触p-侧或n-侧层之层可用作为载子局限层。
(电极)
于本发明之半导体激光元件，形成于条纹状凸部之p-侧电极以及设置于n-侧层(n-型接触层)之n-侧电极并无特殊限制，反而较好使用可获得与氮化物半导体做良好欧姆接触的材料。通过形成对应于条纹状凸部，该凸部为波导路区域，可有效进行载子的注入。另外，氮化物半导体可设置成通过后述绝缘膜而与波导路区域接触。另外，欧姆电极系设置成接触半导体，可设置焊盘电极其包含适用于黏合材料。本实施形态中，获得一种结构，其中于形成第一绝缘膜后，设置开口而形成欧姆电极，有个开口的第一绝缘膜进一步形成于其上，焊盘电极形成于其上。至于特定材料，于p-侧电极之例可使用Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Rh、Au、Ru、W、Zr、Mo、Ta、Pt及Ag及其氧化物及氮化物的材料。如此可使用单层、前述之合金或多层膜。于n-侧电极之例，可使用Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Rh、Au、Ru、W、Zr、Mo、Ta、Pt、Ag等以及单层、其合金或多层膜。
(绝缘膜)
于本发明之半导体激光元件，较好保护膜系形成于条纹状凸部之一侧上、以及形成于该侧连续曝露面(平面)上。当只形成于凸部保护部分时，绝缘性质无关紧要，但通过使用绝缘保护膜，可获得一种膜，该膜具有作为防止电极间短路之绝缘膜功能，以及作为保护曝露层之保护膜功能。特别较好使用SiO2、TiO2及ZrO2之单层膜或多层膜。另外如前述，绝缘膜可透过电极形成为多层膜。
此处，于使用氮化物半导体之激光元件，通过设定含铝氮化物半导体层之一个位置，于该位置欲设置条纹状脊，以及提供绝缘膜于曝露氮化物半导体表面以及于凸部侧，可获得良好绝缘，如此，即使当电极设置于绝缘膜上时也可获得不会漏电流之激光元件。其理由如后：由于含铝氮化物半导体中，几乎没有一种材料可做良好欧姆接触，即使当绝缘膜及电极设置于半导体表面上亦没有具良好欧姆接触的材料，故可达成适当绝缘，几乎不会产生漏电流。相反地，当电极系设置于不含铝之氮化物半导体表面上时，于电极材料与氮化物半导体间容易形成欧姆接触，以及当电极系通过绝缘膜而形成于不含铝氮化物半导体表面时，由于绝缘膜以及电极之膜性质，当有细孔存在于绝缘膜时造成漏电流。因此理由故，为了解决此项问题，须做下述考虑，绝缘膜系形成于充分维持绝缘厚度，或形成于电极并未加诸曝露半导体表面之形状或位置，如此激光组件设计上有重大限制。此外，欲设置脊(凸部)的位置也有其重要性。形成脊(凸部)时曝露的脊两侧之氮化物半导体表面(面)，比脊(凸部)侧侧面占据极大面积；通过于此种表面维持良好绝缘性质，可获得一种激光元件，其具有高度设计自由度，可应用多种电极形状，可自由选择电极形成位置，形成脊(凸部)时为极优异。此处至于含铝氮化物半导体，特别适合使用AlGaN或前述AlGaN/GaN超晶格多层膜结构。
实施形态2
于本发明实施形态2之半导体激光元件，与实施形态1同样，通过提供遮光膜于谐振器面附近，可防止光由波导路区域释出至外侧(杂散光)，且具有与实施形态1相同结构，为了形成难以被撕离的遮光膜，包含如同组成遮光膜之相同组件之透光膜9a系设置于遮光膜与叠层结构体间(图13A-图13C)。
于本实施形态2之激光元件，具有预定遮光性质之膜，利用当组成比不同时，即使相同元素组成的化合物也具有不同的物理性质及化学性质，而于叠层结构体表面上形成具有良好接合性以及预定遮光性质之膜。表示例如当特定金属之氧化物膜用作为遮光膜时，含氧比率与遮光膜之含氧比率不同之氧化物用作为遮光膜与叠层结构体间之透光膜。特别表示，含有较多氧而高度可透光之氧化物用作为透光膜，含有大量金属而可高度遮光之氧化物用作为遮光膜。如此，当金属内容物由小改大时，若干材料之透光率大为改变。本实施形态2中，使用具有此种性质之材料。此外，通过变更膜形成时的条件，容易获得此种膜。生长时欲变更的条件为用来形成膜元件之可变更条件，例如使用之气体流速及组成比、以及气体供应方向、以及元件之真空度、气氛、温度等。
若单纯提供有不同透射比的材料，也可通过形成金属层于绝缘透光膜如二氧化硅，获得光遮蔽效果。但有些案例，使用不同材料如原料之制造过程困难，或出现接合性问题。响应于此，若光学性质可通过使用相同原料改变，以及只通过变更相同元件之膜形成条件改变(因膜可连续制造)，则可防止混合异物。本实施形态2中，介于透光膜与遮光膜间，可形成具有透光率介于二膜透射比间的中间膜。如此，通过渐进改变透射比，光几乎完全可通过遮光膜遮断。如此，当组合具有组成组件之膜叠层时，比较叠层包含不同组件之膜案例，可获得具有良好的接合性之保护膜(遮光膜)。
此外，替代逐步变更膜形成条件而形成多层膜之方法，通过渐进连续变更条件的组成分级层，可形成透光膜及遮光膜。即使于此种情况下，由于组成最终改变为可遮断光的组成，本发明中，此种组成分级膜可为其中膜底侧(接触叠层结构体该侧)可透射光，至于于较高阶位置，光透射率下降，换言之光遮蔽性增强。
至于于叠层结构体表面上形成透光膜及遮光膜之方法，有气相生长法，例如物理气相沉积法(PVD法)及化学气相沉积法(CVD法)。采用此等方法时，通过变更条件，容易获得具有不同组成比之膜。本发明中，较好使用PVD方法，也可使用溅镀法及真空气相沉积法。当使用此种方法时，由于包含如同本发明之相同元素之透光膜及遮光膜系使用相同原料制成，故可接续形成多层膜。因此理由故，可避免混入杂质等，形成有高纯度膜，无需更换原料耗用时间。通过改变制造条件，可形成具有紧密度及光学性质二者之遮光膜。至于用于遮光膜及透光膜之良好材料，以可通过变更组成比而改变透光率之材料。良好材料例如包括金属氧化物、氮化物及氟化物。特定材料为Rh、Si、Ti、Al、Cr、Nb、Mg、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ru、Pd、Ag、Sn、In、Hf、Ta、W、Ir、Pt及Au。此等材料可单独使用或组合多种使用。
此外，可使用具有对应组成比的不同结晶度之膜。由于结晶度不同时，利用结晶度的差异，光学性质也改变，可形成具有良好接合性之具有规定的遮光性质之膜。例如有高结晶度之膜用作为透光膜，具有低结晶度之膜用于该膜上方作为遮光膜。如此利用下述事实，有高结晶度之膜紧密形成，容易产生有高透射比及均匀结晶度之膜，此外，因具有低结晶度之膜为对光而言为不规则的晶格，故其光透射率低。以通过溅镀法等形成膜为例，当尝试让条件(例如气压)变温和而形成具有遮光性质之不规则晶体时，倾向于获得可撕离膜。但替代于半导体上直接形成此种可撕离膜，通过于具有良好结晶度且含相同元素的紧密透光膜上形成膜，则形成的膜可用作为遮光膜。
此外，本发明中，前述材料中特别铑氧化物(代表例为氧化铑)乃形成遮光膜及透光膜之良好材料。通过使用此种铑氧化物作为遮光膜以及作为透光膜，可形成具有良好接合性且可有效遮光的膜。此外，因铑氧化物具有热稳定性，故可获得稳定遮光膜，其中于制造工序或使用时遮光膜几乎不会出现劣化现象。特别通过将遮光膜形成于谐振器面附近而略与谐振器面劈开位置，可获得良好的FFP，而未降低斜率。此外，此种铑氧化物特佳用于一种激光元件，其中激光元件主光束波长系于紫外光至较短波长可见光区范围。特别通过使用包含氮化物半导体且具有主光束波长于约360至420nm之半导体激光元件，由于可提升遮光效果，故可有利地遮断杂散光且减少纹波。
遮光膜总厚度较好为500至10000及更好为1000至5000。厚度小于1000时，光容易透射，遮蔽效果降低，故不佳。
此外，透光膜总厚度较好为100至1000及更好为200至600。厚度小于200时，透光膜本身变成可撕离故不佳。此外，厚度过大时，生产力降低故不佳。
此外，保护膜组合遮光膜及透光膜厚度较好为总厚度500至20000，包括中间层设置于其间的案例。
此外，至于遮光膜之设置位置以谐振器面附近为佳。遮光板位置可位于谐振器端面的相同面、或位于谐振器端面的不同面。较好遮光膜系形成于不同面。特别如同实施形态1，谐振器面两侧端面被移开至低于光发射侧谐振器面附近之活性层，以及叠层结构体角隅部分移开。通过前文说明，实施形态2之激光元件具有如同实施形态1激光元件之相同作用及效果。
实施形态3
本发明之实施形态3之半导体激光元件具有至少二保护膜(第一保护膜109以及第二保护膜110，第二保护膜具有比第一保护膜109更低的透射比)，于垂直光谐振方向之一端面具有不同透光率，通过设置有不同透光率之二保护膜于一端面，可控制光由一端面释出。特定形式显示于图14A至14C。鉴于实施形态3该图，与实施形态1相同的部件系标示以相同符号表示。图14C为图14A之XIVC-XIVC剖面图。本实施形态3中，如图14C所示，条纹状凸部(脊)8设置于叠层结构体，其中第一导电型半导体层(n-型氮化物半导体层)1、活性层3及第二导电型半导体层(p-型氮化物半导体层)2叠层于基板12上，通过设置谐振器端面于垂直条纹纵向方向两端面上，形成波导路区域，其中条纹方向为导波方向(谐振方向)。谐振器端面之一为发光侧谐振器端面(发光面)其具有主要发光至外侧的功能，另一端面为光反射侧谐振器端面(监视器端面)其具有主要于波导路区域反射光之功能。第一绝缘膜10系形成于条纹状凸部(脊)8一侧、以及形成于接续于此侧之叠层结构体上表面。与p-型氮化物半导体层做欧姆接触之条纹状p-侧欧姆电极5，系透过第一绝缘膜10，设置于p-型氮化物半导体层2之凸部8上表面上。此外，于沿叠层结构体曝露之n-型氮化物半导体层，与n-型氮化物半导体层做欧姆接触之n-侧欧姆电极7系以条纹状方式形成。二电极系概略平行设置。此等电极上，又设置有个开口的第二绝缘膜11，分别形成p-侧焊盘电极4及n-侧焊盘电极6，因而透过此第二绝缘膜11而接触欧姆电极。
本实施形态3之半导体激光元件中，通过设置有透光率之保护膜于垂直波导路区域光导波方向之一端面，可控制光的释出。特别，通过设置有高透光率之第一保护膜109于谐振器面发射侧之发射部件，可防止谐振器面的劣化，同时容易发射激光。此外通过设置第二保护膜110，其具有比第一保护膜109更低的透光率，于谐振器面之发射侧发射部件两侧上，杂散光不会由发射面附近释出。由此于本实施形态3之半导体激光元件，可防止杂散光释放至外侧，且抑制纹波的出现。
具有此种结构之实施形态3激光元件中，含活性层之发光区发射的光主要导波于波导路区域，通过波导路区域(发射面)一端面发射于谐振器面而变成激光(主光束)。但当发射端面之谐振器面曝露时，发射面容易于高输出下劣化，容易产生COD。此外，部分光由波导路区域泄出变成杂散光，杂散光于元件透射，且通过发射面以外的其它部件释出至外侧。此释出光重迭主光束而产生纹波。此处不会出现杂散光，以及不会发生以全反射角度透射至元件端面而释放至外侧的杂散光。全反射杂散光再度朝向元件内侧反射，于元件内部重复反射至其到达全反射角之一端面。重复反射过程中，杂散光谐振及放大。然后当放大后之杂散光释出至外侧，杂散光混入主光束而产生纹波。通过如同本实施形态3，形成有不同透光率于一端面之二保护膜，可控制光的发射(可抑制光发射通过发射面以外部分)。
本实施形态3之半导体激光元件中，全部或部分保护膜可重迭于两张具不同透射比的保护膜接触位置。通过如同于图14A，保护于谐振器面的发射面两侧上的第二保护膜110，以及设置第一保护膜109因而覆盖该保护膜，如图14B所示，获得一种结构，其中唯有第一保护膜109系形成于发射面上，第一保护膜109系叠层于发射面两侧上(发射面附近)第二保护膜110上。此外，本发明中，发射侧端面结构系如实施形态1结构化；如图17B所示，第一保护膜109设置于宽广范围之谐振端面、非谐振端面、以及第二侧之全端面侧；第二保护膜110可设置于其上，谐振器端面除外。
如此，若第一保护膜109及第二保护膜110重迭部分为发射面之发射侧以外部分，则可首先形成保护膜109及第二保护膜110中之任一者。良好形成顺序可依据保护膜材料等选定。此外，通过重迭形成，可进行成形，故半导体层不会曝露于侧面界。
此外，本发明中，如图15所示，第一保护膜109与第二保护膜110不会彼此重迭。通过此种设置，可有效利用各别透光率的差异；通过无重迭部分，因膜厚度不会增厚，故变成难以实体遮断主光束。
此外，可形成一端面，其中既未设置第一保护膜109也未设置第二保护膜110。于形成保护膜之例，随后经分割依据一阶而定出现一端面，如图16，二保护膜皆未形成于基板12一端面。但因以激光发射部分劈开故不成问题。
此外，当发射通过谐振器面之激光纹波小时，具有高透光率之第一保护膜109可设置于发射侧之谐振器面上，可使用与第一保护膜109相同的第二保护膜110。
如前文说明，本实施形态3中，通过设置具有不同透光率之二保护膜于谐振器面之一端面上，光透射部分限于规定范围以控制光的释出，如此可稳定获得良好FFP。本实施形态3中，可稳定获得良好FFP，而未如同实施形态1处理元件的本身，未影响激光束的性质。
实施形态4
如图17A、图17B、图18A及图18B所示，本实施形态4之半导体激光元件系通过施用实施形态3之第一保护膜109及第二保护膜110至半导体激光元件(具有如对实施形态2说明的相同端面结构)获得，其中谐振器两端面被去除至低于光透射侧谐振器面附近的活性层，叠层结构体的角隅部分被除去。换言之，本实施形态4之半导体激光元件中，于垂直叠层结构体之条纹状波导路区域光导波方向之方向的一端面非为单一面，且系由发光面的谐振器端面以及非谐振器端面组成，该非谐振器端面系位于谐振器端面的不同面上。此外，即使由平行叠层结构体之条纹状波导路区域光导波方向面(侧)观视，可获得活性层截面与波导路区域劈开的第一侧，以及位置较接近波导路区域之具有活性层截面之第二侧。第一保护膜109系设置于谐振器面上，谐振器面为发光面(图17B)，同时，第二保护膜110系设置于非谐振器面及第二侧上(图17A)。特别，至少第二保护膜110系设置于含活性层截面之非谐振器面上，该非谐振器面与谐振器端面非位于同一面，以及至少第二保护膜110系设置于较为接近波导路区域之第二端面；第一保护膜109系设置成覆盖谐振器端面及第二保护膜110。
如此，本实施形态4中，具有低透光率之第二保护膜系设置于接近波导路区域之第二侧上以及设置于非谐振端面上，如此难以释出光，有高透光率之第一保护膜形成于发射侧之谐振器面上，如此有效发射激光，同时防止释出杂散光。
此外本实施形态4之半导体激光元件中，通过如同实施形态1限制发射侧上的活性层宽度，也可改良束性质。本实施形态4中，因第一及第二保护膜设置于元件表面前需要处理元件的本身，故实施形态3之工作能力优异。但具有宽广发散角之激光束可通过控制活性层宽度获得，如此改良束性质，结果获得实施形态3所未能拥有的优异。又因第二保护膜110可设置于谐振器面前方，故可有效减少纹波。
此外如同于实施形态1，实施形态4之半导体激光元件可形成为脊侧壁(侧)及第二侧系位于同一面上。但当形成细而薄之脊时，由于难以于脊宽度方向局限光，无法获得良好性质，故较好形成为第二侧，让活性层宽度系大于条纹状凸部(脊)宽度，如图17及图18所示。此外，因通过让发射侧一端面活性层宽度大于脊宽度，故可提升强度，几乎不会发生断裂，可稳定形成谐振器面。特别于脊宽度狭窄形成案例，当曝露于发射面之活性层截面宽度对应于脊宽度变窄时，谐振器面未于预定位置劈开，反而通过劈开形成面时断裂。但通过曝露活性层截面之宽度大于发射面的脊宽度，可稳定切割谐振器面。
于本发明之第二保护膜施用于端面结构，于该端面结构设置谐振器端面及第二侧二者，当保护膜设置为二者时，保护膜有效。但保护膜只可设置于其中一者，或可连续设置。此外，第二保护膜可形成于一面(斜面)上，该面系形成于谐振器端面及第一侧上方。
此外，非谐振器面及第二侧可如实施形态1说明以各种方式改变。
此外，设置第二保护膜，因而至少覆盖光透射层即可。因此可设置成覆盖至少活性层，可未形成于含活性层的全体面上。较好第二保护膜也设置于一层，该层由于形成导引层等而光容易透射通过该层。
实施形态3及4之第一保护膜109及第二保护膜110之良好材料说明如后。
至于用于第一保护膜及第二保护膜之材料，可使用导体、半导体及绝缘体中之任一者。但当使用导体时，要求导体设置成不直接接触电极，以防短路，以及以防遮断元件结构的电流流动。此外，当使用半导体时，以具有比活性层更大带隙之第一保护膜为佳。此外，较好使用具有比活性层更小带隙之第二保护膜。此等材料中之最佳材料可依据元件结构、制造工序、制造方法等选用。
此外，作为第一保护膜可使用电介质多层膜。因此伴随有光容易透射功能以及特别保护活性层曝露端面功能。
此外，至于用于第一保护膜及第二保护膜之特定材料可使用下述材料。其中，有较高透光率之材料用作为第一保护膜，具有比第一保护膜更低的透光率之材料用作为第二保护膜。但因第一及第二保护膜系通过比较其透光率选用，故依据选用材料而定，某些情况下通过组合其它材料，可使用第一保护膜材料作为第二保护膜。
换言之，无庸怠言，激光主要通过其中发射之部分为波导路区域一端面。本说明书中，波导路区域此端面系用作为发射面或发射部分。例如于实施形态1，带有有限宽度之谐振器端面本身为发射面。但当发射侧端面系由实施形态3之单一面组成时，单一面中作为波导路区域一端面之部分为发射部分或发射面。
与通过发射部分发射激光相反，通过发射部分以外的部分发射的光对激光束形状造成不良影响，比辐射通过发射部分之光强度，前者强度极低。因此，单纯通过让第二保护膜透射比略小于第一保护膜透射比，辐射通过发光部分以外部分的光显著减少，而对激光束形状不良影响受到压抑。
因此于实施形态3及4之激光元件，作为第一保护膜及第二保护膜材料，至少于第一保护膜透射比大于第二保护膜透射比之条件下选用多种材料。
(第一保护膜)
至于第一保护膜之良好材料，可使用选自化合物如Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B及Ti氧化物、氮化物及氟化物等化合物中之任一者，或使用由其组成的多层膜。可单独使用或可组合使用。良好材料包括使用Si、Mg、Al、Hf、Zr、Y及Ga之材料。此外至于半导体材料可使用AlN、AlGaN及BN。至于绝缘材料，可使用Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y及B之氧化物、氮化物、氟化物等化合物。
此外通过以具有折射率介于空气折射率与半导体折射率间之材料，结构化第一保护膜，该膜可用作为抗反射(AR)膜，如此可防止光的反射。当用作为抗反射膜时，适合第一保护膜之折射率nAR与半导体元件其为叠层结构体之折射率nS间之关系满足：0.75nS 1-2≤nAR≤1.25nS 1/2。较好0.85nS 1/2≤nAR≤1.15nS 1/2及最好0.93nS 1/2≤nAR≤1.07nS 1/2。至于具有此种折射率之材料例如Al2O3、MgO、Y2O3、SiO2、MgF2等。抗反射膜系通过此等材料及控制其厚度获得。为了获得抗反射膜，厚度较好符合下述条件：λ×(2mAR-1)/4nAR，或λ×mAR/2n+λ×(2mAR-1)/4nAR(mAR＝1、2、3...)，更好厚度为λ/4nAR或λ/2n+λ/4nAR(λ：活性层产生之光强度)。通过形成保护膜而满足此等条件，容易获得抗反射膜。
此外，当使用如金属材料之导电材料时，绝缘层可形成于叠层结构体表面上，该材料可形成于绝缘层上。因此即使与叠层结构体之接合性不良的材料也可用作为第一保护膜材料。
此外，当本发明之注意力集中于保护发射面时，较好第一保护膜系使用折射率差异系于叠层结构体折射率之±10％以内的材料结构化。此外，通过形成折射率接近组成波导路区域之半导体层(主要为活性层)折射率之材料制成的第一保护膜，即使于第一保护膜厚度或多或少改变时，光之反射率及透射比不变。
例如当叠层结构体为氮化物半导体元件时，波长设定为约400nm之活性层之折射率约为2.5(但实际上折射率可依据杂质浓度之组成比或多或少改变)。此例中，第一保护膜之良好折射率为2.5±10％，亦即2.25至2.75。具有折射率于此种范围之材料特例包括Nb2O5等。当折射率系于叠层结构体折射率之±10％以内时，可保护叠层结构体，同时发光性质罕见改变。折射率高于叠层结构体折射率10％之材料可降低临界值，但造成斜率劣化。它方面，折射率低于10％之材料，可改善斜率但提高临界值故不佳。
此处，第一保护膜未形成于谐振器面发射面案例以及保护膜形成案例之电场强度显示于图19A至19C。作为叠层结构体，使用含氮化镓(GaN)之半导体元件。图19A显示未形成保护膜案例，图19B显示主要形成三氧化二铝防止反射案例，以及图19C显示Nb2O5主要形成用以保护发射端面案例。此外，虚线显示折射率分布，实线显示电场强度(光功率分布)。
于图19A可知，当未形成第一保护膜时，元件端面之电场强度为最大。原因在于元件端面接触低折射率层(空气层：折射率1)。此种情况下，电场强度于界面变最大。因此过量负载施加于谐振器面上，结果容易发生COD问题。
相反地，当三氧化二铝形成为第一保护膜，于电场强度下，施加于一元件端面的负载比未形成第一保护膜案例小，如图19B所示。此种保护膜通过控制厚度可减少施加于谐振器面之负载，因而作为抗反射膜。相反地，出现RIN(相对噪声强度)性质低劣以及噪声略增现象。因此理由故，此种元件可用于相对噪声强度影响较小之用途，例如高输出用途。
此外，当五氧化二铌用作为欲形成于谐振器面上的第一保护膜时，因如图19C所示，因谐振器端面之电场强度降低，故可压抑施加于一端面的负载而防止劣化。此外，五氧化二铌具有几乎与氮化镓相等的折射率。一端面(第一保护膜表面)反射率未如三氧化二铝降低，如此可防止相对噪声强度性质的低劣。因此理由故，较好此种元件系用于安全性重要性较高的用途，例如光盘领域如DVR等。
此外，因保护膜依据折射率及厚度而定而有多种性质，较好第一保护膜厚度为λ/4n或其奇数倍数。如此可减少谐振器面的损伤。如前文说明，通过将此项以及折射率列入考虑，可获得抗反射膜。但较好厚度为λ/4n而与折射率无关。以单层为例，厚度为λ/4n；以多层膜为例，厚度为λ/2n+λ/4n或其实数倍数。如此因获得此种厚度，驻波电场强度于叠层结构体端面与保护膜间之界面减至最低(参考图19C)，故可抑制对谐振器端面的伤害，可改进元件寿命。
如前文说明，保护膜厚度之控制不仅可应用于发光侧之谐振器面，同时也可应用于形成于光反射侧(监视器侧)的保护膜(镜)。用于发射激光，即使谐振器之一劣化时性质低劣，通过控制保护膜(镜)厚度，让元件不会因来自活性层的光也照射于光反射侧上(如同发光侧)才防止性质的劣化以及改进元件寿命。
(第二保护膜)
至于第二保护膜材料，可使用Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Ga、Pt、Au、Si、Pd、V、Ta、Mo、C等材料，更好使用Ni、Cr、Ti及Si材料。此外，至于半导体材料，可使用Si、InGaN、GaAs及InP。至于绝缘材料，可使用二氧化钛及二氧化铬。可能光几乎不会透射通过其中之遮光膜较好系使用此等材料制成。至于特佳材料较好使用Ti、TiO2、SiO2、RhO及ZrO2，此等遮光膜可形成为单层膜或多层膜。为了将膜形成于预定位置，可使用各种方法如气相沉积、溅镀等方法。
此处，本发明中，当欲形成保护膜时，透光率为波导路区域发出之激光输出的相对值，数值愈高表示透光率愈高。此外，当透光率接近0％，光几乎被遮断时，则保护膜视为遮光膜。透光率即使于相同材料也有变化，依据厚度决定。此外即使于不同折射率，某些情况下，透光率幅度几乎变成厚度间平衡的幅度。
此外，第二保护膜厚度随材料而异，但当使用导电材料时厚度较好为200或以上。第二保护膜为让光难以射至外侧之膜，因此厚度变大时容易达成该项目的。但为了不致于遮断发射面发射的光、以及为了遮断光厚度较好约为1500至3000。但当导电材料用作为第二保护膜时，绝缘膜需形成于元件与第二保护膜间。此种情况下，只要可维持绝缘性质，则绝缘膜厚度并不重要。此外，透光率并无特殊限制。此外，当电介质多层膜用作为第二保护膜时，透光率可通过形成于λ/4n厚度有低折射率之膜、以及形成于λ/4n厚度有高折射率之膜而控制透光率。
此外，作为第一保护膜与第二保护膜之良好组合，五氧化二铌用作为谐振器面之发射面之第一保护膜，遮光膜用作为谐振器面附近(发射面除外)之第二保护膜。至于遮光材料，以金属材料及其化合物为佳。至于特定材料以Ti、TiO2、SiO2、RhO及ZrO2为佳，此等材料可制成为单层膜或多层膜。
通过选用此种材料，可获得可抑制谐振器面的劣化且极少有纹波之半导体激光元件。
波导路区域可根据实施形态1等之相同方式制成。
此外，为了采用条纹状凸部之纵向作为谐振方向，一对设置于端面之谐振器面为通过劈开或蚀刻形成的平坦面。谐振器面之形成方法系依据基板种类改变(容后详述)。当使用同种基板时，例如当包含氮化镓系列化合物半导体层之叠层结构体形成于氮化镓基板时，容易通过劈开形成谐振器面。但当叠层结构体形成于不同基板上，例如当氮化镓系列化合物半导体层形成于蓝宝石基板上时，依据基板主面而定，基板上的劈开面未符合其上半导体层之劈开面，几乎不会获得谐振器面。此种情况下，较好通过蚀刻形成谐振器面。此外当通过蚀刻形成谐振器面时，若深度蚀刻至基板曝露出，某些情况下面粗化，因此通过蚀刻至至少曝露波导路区域深度，可获得良好谐振器面。但为了让元件的分割更容易，较好蚀刻至基板曝露出为止。但当一端面通过蚀刻处理时，未获得如同劈开后谐振器面所得单一面一端面，产生高度差异，如图14所示。此外，因蚀刻时间的延长增加高度差异至该种程度，该种情况下要求凸起多于谐振器面部分不会遮断发射光。此外，二谐振器面可通过相同方法例如劈开及蚀刻方法形成，或可通过不同方法形成。例如其中一者经劈开而另一者经蚀刻。方法可依据目的适当选用。
此外，条纹状凸部可根据实施形态1等之相同方式制成，适用于实施形态1至3所示各种基板。
又可使用多种叠层结构体之半导体层组成实施形态1等所示结构。
此外，当应用相同结构于实施形态1之发射端面侧时，施用实施形态1至3说明之形成非谐振器面及第二侧方法。
实施例
本发明中，作为组成叠层结构体之第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层各层结构，可使用多种层状结构。至于元件之特定结构，例如下列说明之元件结构。此外，电极、绝缘膜(保护膜)等并无特殊限制，可使用多种变化。以氮化物半导体激光元件为例，作为生长氮化物半导体之方法，可使用生长氮化物半导体之全部已知方法，例如MOVPE、MOCVD(金属有机化学气相沉积法)、HVPE(卤化物气相气相沉积法)、MBE(分子束气相沉积法)等。
使用氮化物半导体之半导体激光元件将说明如后，无庸怠言，本发明之半导体激光元件非仅限于此，反而可应用至本发明之技术构想之多种激光元件。
[实施例1]
于实施例1，使用与氮化物半导体不同的非同质基板作为基板。但本发明中，可使用包含氮化物半导体之基板，如氮化镓基板。此处，至于非同质基板，例如可使用生长氮化物半导体之基板材料例如蓝宝石、尖晶石、ZnS、ZnO、GaAs、Si及SiC其具有C面、R面及A面的任意一面作为主面、氧化物基板其与氮化物半导体晶格匹配等。非同质基板之良好例包括蓝宝石及尖晶石。此外，非同质基板可为角度偏向，此种情况下，当使用步进角度偏转基板时，可以良好结晶度生长包含氮化镓的基底层，故为良好。又当使用非同质基板时，通过于形成元件结构前，生长氮化物半导体(基底层)于非同质基板上，以及随后通过研磨方法去除非同质基板、或另外于形成元件结构后除去非同质基板，可形成具有氮化物半导体单一物质基板的元件结构。以使用非同质基板为例，当透过缓冲层及基底层形成元件时，可生长具良好结晶度的氮化物半导体。
后文将以制造工序顺序说明实施例1之半导体激光元件。
(缓冲层)
包含蓝宝石、具有C面作为主面的二时φ非同质基板架设于MOVPE反应器，温度设定于500℃，包含氮化镓之缓冲层使用TMG(三甲基镓)(TMG)及氨(NH3)生长至200厚度。
(基底层)
形成缓冲层后，温度设定于1050℃，包含未经搀杂氮化镓之氮化物半导体层使用TMG(三甲基镓)及氨生长至4μm厚度。氮化物半导体层系作为生长形成元件结构各层的基底层(生长基板)。此外，当通过ELOG(气相沉积法横向过度生长)生长的氮化物半导体用作为生长基板时，获得具良好结晶性的基底层(生长基板)。至于ELOG-生长层特例，有下列方法。
ELOG生长层具体例1
氮化物半导体层生长于非同质基板上，包含一种材料之保护膜(其表面上丝毫也未或几乎未生长氮化物半导体)系以条纹形式设置，让开口系以恒定间隔形成。类似如此形成的掩模区以及非掩模区，其中氮化物半导体表面曝露用以生长氮化物半导体系交替设置，通过生长氮化物半导体，始于非掩模区来进行横向生长，因而除了于厚度方向生长而遮盖掩模外，氮化物半导体也生长于掩模区而形成膜来遮盖全体。
ELOG生长层具体例2
开口系以恒定间隔设置于生长于非同质基板的氮化物半导体层上，氮化物半导体系始于开口侧上的氮化物半导体开始横向生长，生长至氮化物半导体层覆盖全体。
其次，组成叠层结构体之各层系形成于包含氮化物半导体之基底层上
(N-型接触层)
包含氮化镓搀杂1×1018/cm3硅之n-型接触层，使用TMG(三甲基镓)、氨及硅烷气体作为杂质气体，于1050℃于基底层(氮化物半导体基板)上生长至4.5μm厚度。
(裂缝防止层)
然后温度设定于800℃，使用TMG(三甲基镓)、TMI(三甲基铟)及氨生长包含In0.06Ga0.94N之裂缝防止层之厚度0.15μm。此种裂缝防止层也可删除。
(N-型覆盖层)
然后，温度设定于1050℃，使用TMA(三甲基铝)、TMG(三甲基镓)及氨作为原料气体，生长包含AlGaN之A层至25厚度，随后停止三甲基铝，以及使用硅烷作为杂质气体生长搀杂5×1018/cm3硅之氮化镓之B层至25厚度。此程序分别重复160次，交替叠层A层及B层，生长总厚度8000之包含多层膜(超晶格结构)之n-型覆盖层。此处，未经搀杂之AlGaN之铝晶体混合比系于不小于0.05及不大于0.3之范围时，可设定具有足够作为覆盖层功能之折射率差异。
(N-型光导引层)
然后，同时使用TMG(三甲基镓)及氨作为原料气体，生长厚度为0.1μm之包含未经搀杂氮化镓之n-型光导引层。此层可搀杂n-型杂质。
(活性层)
然后温度设定于800℃，使用TMI(三甲基铟)、TMG(三甲基镓)及氨作为原料以及硅烷气体作为杂质气体，生长厚度100包含搀杂5×1018/cm3硅之In0.05Ga0.95N之遮光层。随后中止硅烷气体，生长厚度为50之包含未经搀杂之In0.1Ga0.9N的井层。此等程序重复三次，最后，叠层遮光层而生长总厚度550之具有多重量子井结构(MQW)之活性层。
(P-型盖层)
然后于同温，使用TMA、TMG及氨作为原料气体以及Cp2Mg(环戊二烯基镁)作为杂质气体，生长p-型电子笼罩层，该层包含搀杂1×1019/cm3镁之AlGaN且生长至厚100。
(P-型光导引层)
然后温度设定于1050℃，使用TMG(三甲基镓)及氨作为原料气体，生长厚750包含未经搀杂氮化镓之p-型光导引层。此种p-型光导引层系未经搀杂而生长，但也可搀杂镁。
(P-型覆盖层)
随后，包含未经搀杂Al0.16Ga0.84N之层于1050℃温度生长至厚度25，停止TMG(三甲基镓)；使用环戊二烯基镁生长厚25之包含镁搀杂氮化镓之层，以生长总厚度0.6μm之超晶格p-型覆盖层。p-型覆盖层中之至少一者含有含氮化物半导体层，当以超晶格制备该层时，其中氮化物半导体层各自有不同带隙能，全部杂质皆被搀杂入多于其中一层，进行所谓之改性搀杂时，结晶度变佳，但也可以类似方式搀杂两层。
(P-型接触层)
最后，包含p-型氮化镓搀杂1×1020/cm3之p-型接触层于1050℃生长于p-型覆盖层上至150厚度。p-型接触层可以p-型InxAlyGa1-x-yN(x≤0，y≤0，x+y≤1)结构化，较好通过形成镁搀杂至氮化镓，获得与p-电极之最佳欧姆接触。反应完成后，晶片系于反应器内于700℃于氮气气氛下退火以进一步减低p-型层的电阻。
(n-型层之曝露)
通过如前述生长氮化物半导体而形成叠层结构体后，由反应器移出晶片，包含二氧化硅之保护膜形成于最顶层p-型接触层表面上，使用RIE(反应性离子蚀刻)以四氯化硅气体蚀刻以曝露出其上形成n-电极之n-型接触层表面。此处，将形成谐振器面之活性层端面曝露出，蚀刻端面可用作为谐振器面。替代四氯化硅气体，也可使用氯气作为蚀刻气体。
(条纹状凸部及遮光层形成面之形成)
然后，为了形成条纹状波导路区域，于包含硅氧化物(主要为二氧化硅)之保护膜使用CVD元件形成于最顶层p-型接触层几乎全体面上，达厚度0.5μm后，保护膜上形成具有预定形状之掩模，使用CHF3气体于RIE元件通过微影术形成条纹状保护膜，以形成条纹状凸部于活性层上。随后唯有此凸部之谐振器面附近使用光阻掩模被蚀刻至活性层下方，去除于图1元件角隅部分，如此形成非谐振器面其为遮光层形成面、及第二侧面。
(遮光层)
遮光层继续至光非谐振器面、n-型层第二侧及曝露面通过溅镀形成，同时保有前述保护膜及光阻掩模。遮光层含硅，厚度为4000。于一后工序形成第一绝缘层后可形成遮光层。另外，于欧姆电极形成以及第二绝缘膜形成后可形成该层。
(第一绝缘膜)
包含二氧化锆之第一绝缘膜形成于p-型层表面上，同时保有二氧化硅掩模。此第一绝缘膜可通过遮盖n-侧欧姆电极形成面而设置于全部半导体层上。此外，未形成绝缘膜部分系方便随后分割。此部分系以10μm条纹状方式设置，而与凸部正交。形成第一绝缘膜，第一绝缘膜浸泡缓冲液而溶解及去除形成于条纹状凸部上表面的二氧化硅，p-型接触层上(进一步n-型接触层上)之二氧化锆连同二氧化硅通过剥离法去除。如此曝露条纹状凸部上表面，如此凸部一侧变成覆盖有二氧化锆之结构。
(欧姆电极)
然后，p-侧欧姆电极系形成于p-型接触层上最表浅的凸部上之第一绝缘膜上。p-侧欧姆电极包含金及镍。此外，形成条纹状n-侧欧姆电极，该电极也形成于n-型接触层通过蚀刻曝露出的表面上。n-侧欧姆电极含钛及铝。形成后，各别于氧∶氮80∶20比例之气氛下于600℃退火，以合金化p-侧及n-侧二者之欧姆电极，如此获得良好欧姆性质。
(第二绝缘膜)
然后光阻涂覆于条纹状凸部的p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极之部分上，包含硅氧化物(主要为二氧化硅)之第二绝缘膜形成于全体表面上，第二绝缘膜被剥离而曝露出部分p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极。分割位置为先前形成的非谐振器面间的位置，因而彼此面对面且与条纹状凸部正交。元件系通过劈开之部分分割。通过于宽10μm且保有此分割位置的条纹状范围，形成第一及第二绝缘膜及电极，容易进行劈开，以及将谐振器面转成镜面。
(焊盘电极)
然后分别形成p-侧焊盘电极及n-侧焊盘电极，因而覆盖前述绝缘膜。电极包含镍-钛-金。焊盘电极以条纹状方式接触曝露出的欧姆电极。
(劈开面与谐振器面的形成)
晶片之蓝宝石基板被磨蚀至70μm，以杆状方式劈开，始于基板侧于垂直条纹状电极方向，以形成谐振器面于劈开面(11-00面，对应六角形枕状晶体侧面的面＝M面)。此谐振器面系通过蚀刻形成。
(镜的形成)
如此形成之谐振器面上，形成含二氧化硅及二氧化锆之电介质多层膜如镜。包含二氧化锆之保护膜使用溅镀元件形成于包含谐振器面之光反射侧上，然后二氧化硅与二氧化锆交替三对叠层而形成高反射膜。此处保护膜厚度、及组成高反射膜之二氧化硅膜及二氧化锆膜厚度分别依据活性层发射波长决定，可设定为良好厚度。此外，可于谐振器面之光发射侧上未设置任何膜，或可使用溅镀元件形成含二氧化锆之第一低反射膜以及含二氧化硅之第二低反射膜于其上。此时，镜可形成于非谐振器面上。然后最终于平行条纹状凸部方向切割杆而形成本发明之半导体激光元件。
如此所得半导体激光元件中，于室温及临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出时，证实405nm振荡波的连续振荡。此外，于FFP获得不含纹波的良好激光束。
[实施例2]
实施例1中，包含氮化镓形成于蓝宝石上之氮化物半导体基板(制备如后)用作为基板。首先两时φ蓝宝石基板有厚425μm之C面作为主面、以及A面作为定向平坦面(后文称作为欧瑞法面)制备成其上欲生长氮化物半导体之非连续基板，基板(晶片)设置于MOCVD反应器。然后温度设定于510℃，包含氮化镓之低温生长缓冲层使用氢气作为载气以及氨气及TMG(三甲基镓)作为原料气体，生长于蓝宝石基板上至约200厚度。然后温度设定于1050℃，使用TMG(三甲基镓)及氨气作为原料气体，生长包含未经搀杂之氮化镓之基底层至2.5μm厚度。随后形成宽6μm包含二氧化硅之多个条纹状掩模，其方向系平行于此晶片由蓝宝石基板定向平坦面(A面)垂直方向倾斜角度θ＝0.3度之方向，故掩模间厚度(掩模开口)变成14μm。然后返回MOCVD装置，未经搀杂之氮化镓生长厚度15μm。由此始于掩模开口选择性生长的氮化镓主要系生长于掩模开口之纵向方向(厚度方向)，于横向生长于掩模上，如此形成覆盖掩模及掩模开口之基底层(ELOG生长)。如此生长之基底层，于横向方向生长之氮化物半导体层可减少渗透重排。特别于渗透重排，重排密度于掩模开口以及掩模中部附近变高至约1010/cm2，此处由掩模两侧横向生长的氮化物半导体连接，重排密度于掩模变成降至约108/cm2，掩模中部除外。
(厚膜层)
使用具有如此所得氮化物半导体之基板，随后晶片置于HVPE装置，进一步生长未经搀杂氮化镓于基底层上厚约100μm(此生长厚度约100μm之层称作厚膜层)。
(基底层)
如同制备氮化物半导体基板之基底层，通过使用条纹状二氧化硅掩模，也于横向生长氮化物半导体于氮化物半导体基板上，基底层生长厚度15μm。
(遮光层成形面的形成)
形成基底层后，施行如实施例1之相同程序而叠层半导体层。叠层至p-侧接触层后，进行n-型层曝露工序，形成宽1.6μm之条纹状凸部(脊)。然后，通过提供宽度比脊更大之掩模，形成遮光层成形面时蚀刻至n-型层，于脊侧不同面上形成第二侧。此处，通过提供宽约7μm之掩模(其中脊几乎位于其中心)，蚀刻至接近活性层之n-型层，形成反应器面，其中谐振器面活性层于发射面上之宽度约为7μm。如此形成之蚀刻面为非谐振器面及第二侧，二者系用作为遮光层形成面。
(遮光层)
遮光层系通过溅镀形成于如此形成的第二侧及非谐振器面上、以及n-型层曝露面上。首先，形成厚500之铑氧化物，通过变更溅镀条件形成厚1500之铑氧化物于其上。如此，通过于不同溅镀条件下叠层相同材料以形成多层膜，可获得紧密度及光非可透射性两种性质皆良好的之遮光层。实施例2中，因就此使用用以形成遮光层成形面之掩模，故遮光层系形成于第二侧、非谐振器面、及n-型层曝露面上。但即使设置遮光层，通过变更掩模而延伸至p-型层表面也不成问题。通过形成遮光层也位于p-型层表面(上表面)之一部分上，可防止光朝向上方泄漏。此外，由于形成遮光层之端面部于上表面之一端面及一缘，故某些情况下容易发生剥离。但通过连续于上表面设置，可形成具良好紧密度之遮光层，可获得稳定光束性质。
(非同质基板之剥离)
随后，通过形成焊盘电极进行如实施例1之相同程序，于劈开前，去除部分蓝宝石基板、低温生长缓冲层、基底层及厚膜层而获得氮化镓基板。氮化镓基板系形成为其厚度约为80μm。此处氮化镓以外之其它氮化物半导体根据HVPE可用于厚膜层。但本发明中，较好使用氮化镓或氮化铝，具良好结晶度及较大厚度之氮化物半导体容易生长于其上。此外，去除非同质基板等时，部分厚膜层可于形成前述元件结构前去除，或可于形成波导后、或形成电极后之任何阶段去除。此外，通过晶片被切成杆状或芯片状前去除非同质基板，当切成芯片状时，切割及劈开可使用氮化物半导体之劈开面(六角形晶体系统，近似{11-00}M面、{1010}A面、(0001)C面)进行。然后含钛-铂-金之共熔晶体金属形成于背侧，始于基板侧，于垂直条纹状电极方向以杆状方式分割形成谐振器面，以及以实施例1之相同方式形成镜于监视器侧，如此获得本发明之半导体激光元件。
如此所得半导体激光元件中，于室温及临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波长的连续振荡。可获得FFP不具有纹波之良好光束。
[实施例3]
于实施例3中，进行如实施例2之相同程序，但使用如后述制备之基板。首先使用氢气作为载气以及氨气及TMG(三甲基镓)作为原料气体，以及使用有C面作主面及A面作定向平坦面之蓝宝石基板，通过MOCVD方法于510℃生长包含氮化镓之缓冲层至200厚度。然后只停止TMG(三甲基镓)气体，温度升高至1050℃，温度达1050℃时，使用TMG(三甲基镓)、氨及硅烷气体作为原料气体，生长含未经搀杂氮化镓之氮化物半导体至2.5μm厚度。于氮化物半导体上，通过CVD方法生长厚0.5μm含二氧化硅之保护膜，形成条纹状掩模，进行蚀刻而形成含二氧化硅之保护膜，其中条纹宽14μm，条纹间隔6μm。此条纹状保护膜系于垂直蓝宝石A面方向。
然后，温度设定于1050℃，通过MOCVD方法，于减压条件下，使用TMG(三甲基镓)、氨、硅烷气体及环戊二烯基镁作为原料气体，生长含氮化镓之第一氮化物半导体至2μm厚度。此时生长第一氮化物半导体，始于未形成二氧化硅保护膜部分，于此保护膜上横向生长。生长止于第一氮化物半导体完全遮盖二氧化硅保护膜之前，邻接第一氮化物半导体间距约2μm。
然后，于120℃温度，使用氧气及四氟化碳作为蚀刻气体，通过各向同性蚀刻其为干蚀刻，去除二氧化硅保护膜达0.3μm。
又，于常压及1050℃温度，使用TMG(三甲基镓)、氨、硅烷气体、及Cp2Mg作为原料气体，通过MOCVD方法生长厚15μm之含氮化镓之第二氮化物半导体，始于横向生长之第一氮化物半导体一侧及上表面。第二氮化物半导体可于减压而非常压下生长。如此所得基板上，根据实施例2方式，生长各层至达到厚膜层至p-侧接触层，随后以类似方式进行各工序获得本发明之半导体激光元件。如此所得半导体激光元件中，于405nm振荡波长连续振荡于室温以及临界值2.0kA/cm2及高输出30mW获得证实。此外，于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例4]
于实施例1，于n-型层曝露前，通过蚀刻去除，故条纹状凸部之光发射面附近之活性层留下宽2μm而形成遮光层成形面，又，含氮化镓之半导体层叠层于此被去除部分，以生长至p-接触层上表面相等高度。随后进行如实施例1之程序，但形成条纹状凸部，对应于宽2μm之左活性层，曝露出n-型层，获得本发明之半导体激光元件。于结果所得之半导体激光元件，于室温以及临界值2.0kA/cm2及30mW的高输出中，证实于405nm振荡波长之连续振荡。此外于FFP，获得不含纹波之良好光束且具较大光发散角。
[实施例5]
实施例1中，进行叠层半导体层之相同工序，n-型层曝露后之各工序进行如后：发射面为实施例1之切割面，发射面系于实施例5通过蚀刻形成。换言之如图12所示，发射面侧端面至少非为单一面，反而为设定不同高度的形状。
[n-型层的曝露以及谐振器面的形成]
形成叠层结构体后，由反应器除去晶片，含二氧化硅之保护膜形成于最顶层p-型接触层表面上，使用RIE(反应性离子蚀刻)以四氯化硅气体进行蚀刻，曝露其上欲形成n-电极之n-型接触层，且同时曝露欲形成谐振器面之面。换言之，虽然条纹状凸部连续通过晶片上的多个组件至实施例1的最终劈开，与条纹状凸部正交面也于n-型层曝露时蚀刻，于实施例2同时形成谐振器面。此处二组件之条纹状凸部可连续。
(条纹状凸部以及遮光层成形面之形成)
然后为了形成条纹状波导，含二氧化硅保护膜使用CVD元件形成于正面上约0.5μm厚度，正面含有最顶层p-型接触层以及前一工序曝露之谐振器面，随后，有规定形状之掩模形成于保护膜上，条纹状保护膜系使用四氟化碳气体于RIE元件通过微影术形成，条纹状凸部系形成于活性层上方。条纹状凸部系形成正交于谐振器面。
本条纹状凸部端面部之谐振器面进一步蚀刻至活性层曝露出，如此形成第二侧及非谐振器面。此时，其系形成于谐振器面附近，谐振器面将成为发光侧谐振器面，但也可形成于二者上。
(遮光层)
接续至光非谐振器面、第二侧、及n-型层曝露面之遮光层系通过溅镀形成，同时保有前述保护膜。遮光层含硅，厚度为5000。遮光层可于稍后工序形成第一绝缘膜后形成。另外，遮光层可于欧姆电极形成后、或第二绝缘膜形成后形成。
(第一绝缘膜)
包含二氧化锆之第一绝缘膜系形成于p-型层表面上，同时保有二氧化硅掩模。于形成第一绝缘膜后，浸泡于缓冲液，形成于条纹状凸部上表面之二氧化硅溶解且被去除，p-型接触层上之二氧化锆通过剥离法连同二氧化硅被去除。如此p-型层曝露于条纹状凸部上表面上，获得一种结构其中凸部一侧至p-型层上表面被覆盖以二氧化锆。
(欧姆电极)
然后p-侧欧姆电极形成于p-型接触层上。欧姆电极包含金-镍，也形成于p-型接触层之第一绝缘膜上方。此外，欧姆电极也形成于p-型接触层上表面上。N-侧欧姆电极包含钛-铝，平行条纹状凸部，形成为具有相等长度的长条。形成后，于600℃于氧∶氮80∶20比气氛下退火而合金化p-侧及n-侧欧姆电极，获得有良好欧姆性质之欧姆电极。
(第二绝缘膜)
然后，光阻涂覆于条纹状凸部之p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极之一部分上；包含二氧化硅及二氧化锆之多层膜之第二绝缘膜系形成于几乎全体表面上，但发光侧谐振器面除外。二氧化硅及二氧化锆交替叠层为两对。进行剥离而曝露各电极之一部分。第二绝缘膜也形成于遮光层上。进一步，因第二绝缘膜系形成为覆盖光反射侧谐振器面，故此第二绝缘膜也作为光反射膜(镜)。如此因绝缘膜形成工序前，至少一谐振器面系通过蚀刻形成，故可形成光反射膜(镜)而于分割前进入晶片态之后。如此可形成第二绝缘膜，光发射侧谐振器面材料与光反射器谐振器面材料为不同，或第二绝缘膜包含有不同厚度之反射膜。
(焊盘电极)
然后形成p-侧焊盘电极及n-侧焊盘电极，而覆盖前述第二绝缘膜。此焊盘电极包含镍-钛-金，分别透过第二绝缘膜以条纹状方式接触p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极。此外，本例中，如图11所示，p-侧焊盘电极4也透过第二绝缘膜形成于第二侧固定至条纹状凸部上表面上。
(发光侧保护膜之分割与形成)
先前曝露出之n-型层进一步蚀刻至基板曝露为止。如此，只有基板留在分割位置，如图12所示，谐振器面及n-型层端面系通过蚀刻形成。分割成杆系始于基板侧，于垂直于条纹状电极方向。然后二氧化锆形成于发光侧，形成二氧化硅覆盖于二氧化锆上获得保护膜。最后杆于平行条纹状电极方向切割获得本发明之半导体激光元件。本例中如图12所示，基板一端面凸起超过谐振器面。但因凸起长度可压抑小至激光束形状无影响程度，故不成问题。
于如此所得半导体激光元件，于室温之临界值2.0kA/cm2以30mW的高输出，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例6]
实施例6中进行如实施例4之相同程序，但使用钛作为遮光层以及使用二氧化硅作为绝缘膜，以获得本发明之半导体激光元件。首先于形成二氧化硅后，形成钛，因而获得绝缘性质良好的可有效遮断杂散光之遮光层。钛厚度为4500，二氧化硅厚1500。结果所得半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波且具有大的光散射角之良好光束。
[实施例7]
根据实施例6之相同方式，但使用具有如实施例3氮化物半导体之基板，获得本发明之半导体激光元件。结果所得半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例8]
实施例8之半导体激光元件系根据实施例1之相同方式制备，但透光膜9a系于遮光层9下方于实施例1之半导体激光元件如后述形成(图13A-图13C)。
(透光膜9a)
根据实施例1之相同方式，于形成条纹状凸部及遮光膜形成面后，透光膜连续至光非谐振器面，n-型层之第二侧及曝露面系通过溅镀形成，同时保有用于前述形成之保护膜。透光膜包含铑氧化物，其厚度约为500。
(遮光膜)
遮光膜系形成于前述透光膜上。遮光膜类似透光膜，包含铑氧化物，厚1500。遮光膜系通过于形成前述透光膜之溅镀条件下，通过降低真空度，以及改变铑与氧的组成比形成。有不同膜性质特别透光率之层可通过只改变真空度而未变元件形成。透光膜及遮光膜可于第一绝缘膜形成后于稍后工序形成。另外可于欧姆电极形成以及第二绝缘膜形成后形成。
根据实施例1有关形成第一绝缘膜以形成镜之相同方式，制造半导体激光元件。
于如此所得半导体激光元件，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例9]
实施例9之半导体激光元件中，以实施例2之相同方式叠层至激光元件之p-侧接触层后，形成遮光膜及透光膜面、透光膜及遮光膜形成如后。
(遮光膜及透光膜成形面之形成)
叠层至p-侧接触层且曝露n-型层后，形成宽1.6μm之条纹状凸部(脊)。然后宽度比脊宽度更宽的掩模设置于发射侧上谐振端面附近，用以形成透光膜，进行蚀刻至n-型层，如此形成面上与脊侧不同的第二侧形成为止。虽然活性层宽度可通过具有比脊宽度更宽的掩模控制，如图13A所示，但为了只除去发射侧谐振器面附近之活性层，掩模设置于几乎全体面上，只有谐振器面附近除外，宽度大于脊宽度之掩模设置于谐振器面附近，因而获得一种结构，其中活性层系于有效部分亦即谐振器面附近被除去。此外，宽度等于脊宽度之掩模可设置于全部脊上。此处发射面之谐振器面活性层宽度约为7μm之该谐振器面系通过提供宽约7μm之掩模制成，脊约略位于其中心，蚀刻至接近活性层之n-型层。如此形成的蚀刻面为非谐振器面及第二侧，于二者上形成透光膜及遮光膜。
(透光膜及遮光膜)
透光膜系通过溅镀形成于如此形成之第二侧及非谐振器面、以及n-型层曝露面上。首先，形成厚500之铑氧化物作为下方透光膜，如同透光膜之相同铑氧化物通过变更溅镀条件以500厚度形成于其上作为中间层，以及通过改变溅镀条件，进一步形成相同铑氧化物于其上作为上遮光层，膜厚度1500。溅镀条件中，通过于恒定条件下形成下透光膜、中间膜、及上遮光膜可获得三层结构；或透光膜及遮光膜系于恒定条件下形成，而只有中间膜系通过缓慢降低真空度形成。如此容易形成具有不同组成比之铑氧化物。虽然于实施例2，用于形成透光膜成形面之掩模系就此使用，透光膜及遮光膜系形成于第二侧、非谐振器面、及n-型层曝露面上，即使掩模延伸至p-型层表面下方也不成问题。通过形成透光膜及遮光膜至p-型层表面(上面)部分，也可防止光朝向上方泄漏。此外，虽然遮光膜端面部形成于终端面与上表面间之侧面缘之某些案例中容易发生剥离，但通过如此继续至上方面，遮光膜可形成有良好紧密度且可获得稳定光束性质。
随后根据实施例2之相同方式，制造实施例9之半导体激光元件。
于如此所得实施例9之半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例10]
根据实施例9之相同方式，但使用如实施例3制备之基板，制造半导体激光元件。
如此制造之实施例10激光元件具有类似实施例3半导体激光元件之性质。
[实施例11]
进行如实施例9之相同叠层半导体层之工序，n-型层曝露后之工序进行如后：与实施例9其中发射面为劈开面相反，实施例11之发射面系通过蚀刻制成。换言之，图12所示发射面侧端面非单一面，反而为设定不同高度之形状。当使用难以被劈开之基板时，用于通过蚀刻形成发射面案例有效。
(n-型层之曝露以及谐振器面之形成)
形成叠层结构体后，由反应器移出晶片，含二氧化硅之保护膜形成于最顶层p-型接触层表面上，该层使用RIE(反应性离子蚀刻)以四氯化硅气体蚀刻以及其上欲形成n-电极之n-型接触层，同时曝露欲成为谐振器面之面。换言之于实施例9，条纹状凸部连续通过晶片上多数组件至最终劈开，而于实施例4，正交于条纹状凸部之面也于n-型层曝露时蚀刻，同时形成谐振器面。此处，对应二组件之条纹状凸部可为连续。
(条纹状凸部及遮光膜成形面之形成)
然后为了形成条纹状波导，使用CVD元件于前一工序曝露的含最顶上p-型接触层之几乎全部面及谐振器面上，形成厚0.5μm之含二氧化硅之保护膜后，具有规定形状之掩模设置于保护膜上，条纹状保护膜系于RIE元件使用CHF3气体蚀刻形成，如此条纹状凸部系形成于活性层上方。条纹状凸部系正交于谐振器面形成。
通过进一步蚀刻条纹状凸部附近其为本条纹状凸部一端面，直至活性层曝露出，形成第二侧及非谐振器面。此处，第二侧及非谐振器面系形成于欲成为光发射侧谐振器面之该谐振器面附近，但也可形成于二者。
(透光膜及遮光膜)
接续于光非谐振器面之透光膜及遮光膜、第二侧及n-型层曝露面系于前述保护膜仍保留之同时被溅镀。至于透光膜，形成厚600之铑氧化物，通过变更溅镀条件于其上形成厚600之相同铑氧化物，以及通过改变溅镀条件，又于其上形成厚2000之相同铑氧化物。各层系于恒定溅镀条件下形成，上层之真空度降低。如此容易形成具有不同组成比之铑氧化物。透光膜及遮光膜可于后工序于形成第一绝缘膜后形成。又可于欧姆电极形成后、或第二绝缘膜形成后形成。
(第一绝缘膜)
包含二氧化锆之第一绝缘膜系于二氧化硅掩模保留之同时形成于p-型层表面上。形成的第一绝缘膜系浸泡于经缓冲的溶液，溶解以及去除形成于条纹状凸部上表面的二氧化硅，p-型接触层上之二氧化锆系通过剥离法连同二氧化硅被去除。如此p-型层曝露于条纹状凸部上表面上，结果导致获得一种结构，其中由凸部侧面至p-型层上表面以二氧化锆覆盖。
(欧姆电极)
然后p-侧欧姆电极形成于p-型接触层上。欧姆电极包含金-镍，也形成于p-型接触层上的第一绝缘膜上方。此外，欧姆电极也形成于n-型接触层上表面上。n-侧欧姆电极包含钛-铝，平行于条纹状凸部，形成为具有相等长度之长条。于形成后，p-侧及n-侧欧姆电极于氧∶氮80∶20比例之气氛下于600℃退火而合金化，获得具良好欧姆性质之欧姆电极。
(第二绝缘膜)
然后包含二氧化硅及二氧化钛之多层膜之第二绝缘膜系形成于几乎全体面上，但发光侧谐振器面除外。二氧化硅及二氧化钛交替叠层两对。光阻剂涂覆于条纹状凸部之p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极部分上，其经过干蚀刻而曝露出各电极之一部分。第二绝缘膜也形成于遮光层上表面上。于第二绝缘膜进一步形成为覆盖光反射侧谐振器面，故第二二绝缘膜也作为光反射膜(镜)。同理，因至少一谐振器面系于绝缘膜成形工序前通过蚀刻形成，故可形成第二绝缘膜，而于分割光反射膜(镜)之前进入晶片态。如此，第二绝缘膜可由光反射侧谐振器面材料制成，光反射侧谐振器面材料可不同，或包含该等材料之抗反射膜具有不同厚度。
(焊盘电极)
然后，p-侧焊盘电极及n-侧焊盘电极形成而覆盖前述第二绝缘膜。焊盘电极包含镍-钛-金，透过第二绝缘膜分别接触p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极。此外，焊盘电极也形成于由第二侧固定之条纹状凸部上表面上。
(光发射侧镜之分割与形成)
先前曝露的n-型层进一步蚀刻至基板曝露为止。因此只有基板留在分割位置，谐振器面及n-型层端面系通过蚀刻形成，于垂直条纹状电极方向被分割为杆，始于基板。然后二氧化硅形成于光发射器谐振器面，二氧化锆形成为覆盖于二氧化硅上获得镜。最终于平行条纹状电极方向切割杆获得本发明之半导体激光元件。
如此获得实施例11之半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例12]
实施例12之半导体激光元件中，根据实施例1之相同方式，缓冲层及基底层生长于基板上，包含A1GaN搀杂1×1018/cm3硅之n-型接触层系于1050℃使用TMG、TMA及氨及硅烷气体作为杂质气体生长于基底层(氮化物半导体基板)上至4.5μm厚度。
然后根据实施例1之方式，裂缝防止层、n-型覆盖层、n-型光导引层、活性层、p-型盖层、p-型光导引层、p-型覆盖层及p-型接触层系生长于包含AlGaN之n-型接触层上。进一步根据实施例1之方式，曝露n-型层，形成谐振器面，凸部之形成说明如后。
(条纹状凸部之形成)
本发明之实施例12中，为了形成条纹状波导路区域，于通过CVD元件形成包含硅氧化物(主要为二氧化硅)之保护膜于最上方p-型接触层接近全体表面上之厚度0.5μm后，具有规定形状之掩模设置于保护膜上，条纹状保护膜系为RIE元件使用四氟化碳气体通过微影术形成，如此条纹状凸部形成于活性层上方。另外于RIE元件，可使用CHF3替代CF4气体。
凸部形成后，根据实施例1之相同方式，形成第一绝缘膜及p-侧及n-侧欧姆电极，进行下列各工序而制造半导体激光元件。
(第二绝缘膜)
然后光阻剂涂覆于条纹状凸部之p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极之一部分上，包含硅氧化物(主要为二氧化硅)之第二绝缘膜形成于全体面上，分割位置除外，进行剥离而曝露部分p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极。
(焊盘电极)
然后分别形成p-侧焊盘电极及n-侧焊盘电极，透过前述第二绝缘膜开口接触p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极。电极包含镍-钛-金。焊盘电极以条纹状方式接触曝露的欧姆电极。
(基板之曝露)
然后于二氧化硅形成于晶片正面后，光阻膜形成于其上，n-型接触层之曝露面除外，蚀刻至基板曝露为止。因光阻膜也形成于例如谐振器面之一侧上，蚀刻后，形成一端面，该端面包含二阶例如先前形成之谐振器面(包括p-型层、活性层、及n-型层部分)、以及谐振器面与基板间之n-型层。
(第二保护膜)
然后形成第二保护膜。光发射侧谐振器面以光阻膜等罩盖，通过溅镀形成包含二氧化硅(1350)/钛(2250)之第二保护膜。第二保护膜之透射比约为0.01％，如此获得约100％之遮光效果。
(杆状分割)
于如前述形成p-侧欧姆电极及n-侧欧姆电极后，基板被磨蚀至包括基板之总厚度为200μm，包含钛-铂-金之背侧金属形成于背侧，被分割成杆状，始于基板侧，垂直于条纹状电极方向。此时当于杆状分割前，设置刻痕，刻痕系对应于由基板背侧之分割位置时，于随后工序之分割将变容易
(光反射侧镜及第一保护膜)
如此分割为杆之半导体，发光侧谐振器面系排列于杆一侧，光反射侧谐振器面系设置于对侧。改变杆之角度，让光发射侧谐振器面与光反射侧谐振器面对同向。然后薄膜形成机架透过间隔件设置于各别杆间，其中并无间隙。通过以此种方式设置间隔件，于元件中无需于电极等上形成保护膜。首先，二氧化锆及六对(二氧化硅/二氧化锆)形成于光反射侧谐振器面而获得镜。然后于光发射侧上，作为第一保护膜之五氧化二铌膜形成为400厚度。五氧化二铌系设置于谐振器面之光发射面上方，第二保护膜系设置于光发射面附近。
此外，包含五氧化二铌之第二保护膜之透光率约为82％。
最后杆系于平行条纹状凸部方向切割获得本发明之半导体激光元件。
如此获得之半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2、30mW的高输出中，证实于405nm振荡波连续振荡，此外于FFP获得不含纹波之良好光束。
[实施例13]
实施例13中，使用形成于蓝宝石作为基板(根据实施例2之相同方式制造)之氮化镓制成的氮化物半导体基板，制造图17所示半导体激光元件。
特别说明半导体激光元件之制造如后。
(缓冲层)
首先于氮化物半导体基板基底层上，形成具有铝晶体混合比0.01之未经搀杂的AlGaN组成的缓冲层。可删除此缓冲层。但当使用横向生长之基板为GaN、或当通过横向生长形成于基底层为GaN时，通过使用缓冲层可减少凹坑，该缓冲层系由具有较小热膨胀系数之氮化物半导体如AlaGal-aN(0＜a≤1)等制成，因此较好形成缓冲层。换言之类似基底层，当另一氮化物半导体生长于伴随着横向生长而形成的氮化物半导体层上时，容易出现凹坑，但此种缓冲层具有防止凹坑出现的效果。
较好缓冲层之铝晶体混合比为0＜a＜0.3，因而形成有良好结晶度之缓冲层。此外，此种缓冲层也形成作为具有n-侧接触层功能之层；或于缓冲层形成后，具有前述缓冲层相同组成之n-侧接触层可形成而对n-侧接触层提供缓冲效果。换言之，缓冲层可减少凹坑以改良元件性质，缓冲层之设置方式系设置于横向生长层(GaN基板)与组成元件结构之氮化物半导体层间，或元件结构之活性层与横向生长层(GaN基板)间，更好系设置至少一层于元件结构之基板侧，或设置于下覆盖层与横向生长层(GaN基板)间。此外，缓冲层也具有作为n-侧接触层功能，较好铝晶体混合比a为0.1或以下，因而获得与电极之良好欧姆接触。欲形成于此基底层上的缓冲层类似欲设置于前述非同质基板上的缓冲层，可于不低于300℃而不高于900℃之低温生长，但较好于不低于800℃而不高于1200℃之温度单晶生长，可有效获得前述凹坑减少效果倾向。进一步，缓冲层可搀杂n-型或p-型杂质，或可未经搀杂，但为了获得良好结晶度，较好缓冲层系未经搀杂而形成。进一步，当设置二或多层缓冲层时，可通过改变n-型或p-型杂质浓度以及铝晶体混合比设置。
(N-型接触层)
由搀杂3×1018/cm3硅之Al0.01Ga0.99N组成的n-侧接触层形成于缓冲层上至4μm厚度。
(裂缝防止层)
In0.06Ga0.94N组成之裂缝防止层于0.15μm厚度形成于n-侧接触层上。
(N-侧覆盖层)
总厚度1.2μm之超晶格结构之n-侧覆盖层系形成于裂缝防止层上。
特别n-侧覆盖层系通过交替叠层厚25之未经搀杂Al0.05Ga0.95N层以及厚25之搀杂1×1019/cm3硅之GaN层制成。
(N-侧光导引层)
厚0.15μm之未经搀杂之GaN组成之n-侧光导引层形成于n-侧覆盖层上。
(活性层)
总厚度550之多重量子井结构活性层形成于n-侧光导引层上。
特别活性层系通过叠层遮光层(B)及井层(W)制成，遮光层(B)系由厚140搀杂5×1018/cm3硅之硅搀杂In0.05Ga0.95N组成，井层(W)系由厚50之In0.13Ga0.87N组成，叠层顺序为(B)-(W)-(B)-(W)-(B)。
(P-侧电子笼罩层)
搀杂1×1020/cm3镁之p-型Al0.3Ga0.7N组成之p-侧电子笼罩层，厚100，形成于活性层上。
(P-侧光导引层)
厚0.15μm，搀杂1×1018/cm3镁之p-型GaN组成之p-侧光导引层形成于p-侧电子笼罩层上。
(P-侧覆盖层)
总厚度0.45μm之超晶格结构之p-侧覆盖层系形成于p-侧光导引层上
特别，p-侧覆盖层系通过交替叠层厚25之未经搀杂Al0.05Ga0.95N以及厚25搀杂1×1020/cm3镁之p-型GaN制成。
(P-侧接触层)
厚150搀杂2×1020/cm3镁之p-型GaN组成之p-侧接触层系形成于p-侧覆盖层上。
(n-型层之曝露以及条纹状凸部的形成)
于如前述形成由n-侧接触层至p-侧接触层之元件结构后，根据实施例12之相同方式，于曝露n-型接触层后，通过蚀刻形成条纹状凸部(脊)。
(第二侧及非谐振器面之形成)
然后，形成第二侧，于第二侧上欲形成第二保护膜，以及形成非谐振器面。第二侧及非谐振器面之形成方式，系通过形成掩模于谐振器面附近的一端面以外部分以及进行蚀刻制成。此处，因第二侧系形成为比脊侧更接近元件端面，如图17所示，故于垂直脊方向，活性层宽度系大于一端面之脊宽度。
(第二保护膜)
然后第二保护膜系形成于如前述形成之第二侧及非谐振器面上。作为第二保护膜之二氧化硅/钛组成的多层膜系就此使用前述掩模通过溅镀形成
(第一绝缘膜至第二绝缘膜)
然后如同实施例12，形成二氧化锆组成的第一绝缘膜、欧姆电极、及二氧化硅/二氧化钛组成的第二绝缘膜。
(焊盘电极)
形成氧化铑-铂-金作为p-侧焊盘电极，形成镍-钛-金作为n-侧焊盘电极
(非同质基板之撕离)
随后通过去除蓝宝石基板、低温生长的缓冲层、基底层以及部分厚膜层而调整氮化镓基板厚度至80μm，只留下厚膜层(转换为单一本体)。此处，虽然作为HVPE之厚膜层，除了GaN之外也可使用其它氮化物半导体，但于本发明，较好使用有良好结晶度、且于其上容易生长厚氮化物半导体之GaN或AlN。此外，除去非同质基板等时，部分厚膜层可于形成前述元件结构前除去，或可于形成波导后之任何阶段、或形成电极后之任何阶段除去。此外，通过于将晶片切割成杆或芯片前除去非同质基板等，可于切割成芯片时使用劈开氮化物半导体面(六面体晶体面，近似{11-00}M面、{1010}A面、(0001)C面)进行切割及劈开。
(谐振器面之形成)
然后于背侧形成钛-铂-金组成之共熔晶体金属，于垂直条纹状电极方向，始于基板侧被划分为杆状，根据实施例1之相同方式形成谐振器面。
(光反射侧镜及第一保护膜)
然后六对二氧化锆及(二氧化硅/二氧化锆)组成的镜形成于光反射侧谐振器面上，作为第一保护膜之五氧化二铌膜形成于光发射侧上。五氧化二铌系设置于光发射侧谐振器面上、以及谐振器面附近之第二保护膜上。又杆系于垂直于M面之A面劈开，于各别元件间平行于谐振器方向劈开获得激光芯片。
如此所得激光元件具有临界电流密度2.5kA/cm2，临界电压4.5伏特，振荡波长405nm，室温发射激光束纵横比1.5。此外，可获得具有1000小时或更长之长期寿命连续振荡的30mW高输出激光元件。此外，本激光元件可于5mW至80mW输出区连续振荡，于输出区具有适合作为光盘系统光源之束性质。
[实施例14]
根据实施例12之相同方式，但各工序变更如后，获得图18所示半导体发射元件。
[n-型层之曝露]
n-型层系如实施例12曝露，于其上未形成谐振器面。
(条纹状凸部之形成，非谐振器面及第二侧之形成)
于形成条纹状凸部后，元件分割面附近之条纹状凸部一侧，使用图5所示去除元件角隅部分的相同掩模，进一步蚀刻至活性层，如此形成非谐振器面及第二侧。于此面上形成第二保护膜。使用二氧化锆/二氧化铑作为第二保护膜。
(谐振器面之分割与形成)
于形成发射侧镜之前，晶片之蓝宝石基板被磨蚀至70μm，始于基板侧于垂直条纹状电极方向，呈杆状切割而获得切割面(11-00面，对应六角形枕晶一侧＝M面)，如此形成谐振器面。然后第一保护膜设置于谐振器面发射侧之谐振器面上。五氧化二铌用作为第一保护膜。
如此所得半导体激光元件中，于室温之临界值2.0kA/cm2以及高输出30mW，证实于405nm振荡波连续振荡，此外，获得发散角比实施例更宽且FFP不含纹波之良好光束。
产业应用性
如前文说明，设置具有良好远磁场图形(FFP)之半导体激光元件，可用于各种设备如电子设备如DVD、医疗器材、处理元件以及光纤通讯的光源。

Claims (30)

1.一种半导体激光元件，包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：
所述叠层结构体在一端侧具有区别于所述谐振器面的且包含活性层截面而形成的非谐振器面，该非谐振器面的活性层截面由遮光层所覆盖。
2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中所述谐振器面突出于所述非谐振器面。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光元件，其中所述谐振器面为光出射面。
4.一种半导体激光元件，包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：
所述叠层结构体的侧面具有，包含活性层截面的第一侧面和其位置比该第一侧面更接近波导路区域且包含活性层截面的第二侧面，
在所述第二侧面的活性层截面上设置遮光层。
5.根据权利要求4所述的半导体激光元件，其中所述第二侧系设置于光出射侧。
6.一种半导体激光元件，包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域和位于两端的激光振荡用谐振器面，其特征在于：
所述叠层结构体在出射端侧具有区别于所述谐振器面的且至少包含活性层截面而形成的非谐振器面，
所述叠层结构体的侧面具有，包含活性层截面的第一侧面和比该第一侧面更接近波导路区域且位于所述出射端侧、并包含活性层截面的第二侧面，
在所述非谐振器面及第二侧面中的至少一方的活性层截面上设置有遮光层。
7.根据权利要求6所述的半导体激光元件，其中所述非谐振器面与所述第二侧面连续。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的半导体激光元件，其中在所述叠层结构体上形成条纹状凸部，由该条纹状凸部形成所述波导路区域。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述遮光层与所述叠层结构体连接形成。
10.根据权利要求1～8中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述遮光层形成在被设置在所述叠层结构体上的绝缘层上。
11.根据权利要求1～10中任意一项所述的半导体激光元件，其中由导体、半导体及绝缘体的任意一种构成所述遮光层。
12.根据权利要求11所述的半导体激光元件，其中所述遮光层由电介质多层膜构成。
13.根据权利要求1～12中任意一项所述的半导体激光元件，其中在所述第一导电型半导体层、活性层以及第二导电型半导体层中使用氮化物半导体。
14.根据权利要求13所述的半导体激光元件，其中在所述第一导电型半导体层内具有n-型氮化物半导体，在所述第二导电型半导体层内具有p-型氮化物半导体。
15.根据权利要求14所述的半导体激光元件，其中所述遮光层为钛层，所述绝缘层为SiO2层。
16.根据权利要求1～14中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述遮光层至少包含铑氧化物。
17.根据权利要求1～16中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述遮光层为由包含相同材料且具有不同组成比的多层所组成的多层膜。
18.一种半导体激光元件，包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域，其特征在于：
所述叠层结构体在一方的端面的出射部附近具有遮光膜，在该遮光膜与叠层结构体之间，至少设置一层由与构成所述遮光膜的元素同一元素所构成的，且具有比所述遮光膜更高透光率的透光膜。
19.根据权利要求18所述的半导体激光元件，其中所述遮光膜及所述透光膜至少含有铑氧化物。
20.一种半导体激光元件，包含依次叠层第一导电型半导体层、活性层及与第一导电型不同的第二导电型半导体层的结构体，该叠层结构体具有使光向一方向传播的波导路区域，其特征在于：
所述叠层结构体至少在一方的端面上具有保护膜，所述保护膜包含第一保护膜及比第一保护膜的透光率更低的透光率的第二保护膜。
21.根据权利要求20所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜设置于出射侧端面的出射部上，所述第二保护膜设置于所述出射部的附近。
22.根据权利要求20或21所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜及第二保护膜二者位于同一平面上。
23.根据权利要求20或21所述的半导体激光元件，其中突出设置包含所述出射部的谐振器面。
24.根据权利要求20～23中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜为由从由Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B及Ti的氧化物、氮化物及氟化物所构成的化合物组中选择出的至少一种所构成的单层或多层膜。
25.根据权利要求20～24中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜为反射防止膜。
26.根据权利要求20～25中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜具有构成所述叠层结构体的活性层的折射率的±10％以内的折射率。
27.根据权利要求20～26中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述第二保护膜为不透光膜。
28.根据权利要求20～27中任意一项所述的半导体激光元件，其中所述第一保护膜为Nb2O5，所述第二保护膜为不透光膜。
29.根据权利要求20～28中任意一项所述的半导体激光元件，其中在所述第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层中使用氮化物半导体。
30.根据权利要求29所述的半导体激光元件，其中所述第一导电型半导体层具有n-型氮化物半导体，所述第二导电型半导体层具有p-型氮化物半导体。
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