JP2007189207A - 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
窒化物半導体発光素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】光出射部にコート膜が形成されている窒化物半導体発光素子であって、光出射部は窒化物半導体からなり、光出射部に接するコート膜が光出射部側の酸窒化物膜と酸窒化物膜上の酸化物膜とからなる窒化物半導体発光素子である。また、共振器端面にコート膜が形成されている窒化物半導体レーザ素子を製造する方法であって、劈開により共振器端面を形成する工程と、共振器端面に共振器端面側の酸窒化物膜と酸窒化物膜上の酸化物膜とからなるコート膜を形成する工程と、を含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法である。
【選択図】図2
Description
化物半導体発光素子が窒化物半導体発光ダイオード素子である場合には光出射部は発光面に相当する。なお、本発明における窒化物半導体レーザ素子は、少なくとも活性層とクラッド層がAlxInyGazN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z≠0)(アルミニウム、インジウムおよびガリウムからなる群から選択された少なくとも1種の3族元素と5族元素である窒素との化合物)を主成分とする材料からなる半導体レーザ素子を意味する。また、本発明において共振器端面とは、半導体基板上に少なくとも活性層とクラッド層が積層された積層体について少なくとも劈開することによって形成された鏡面のことを意味する。
アルミニウムからなるターゲットが設置してある反応性スパッタリング装置の成膜炉内に酸素ガスを導入し、マイクロ波を印加するなどして酸素プラズマを発生させ、アルミニウムからなるターゲットを酸素プラズマに曝すことにより、アルミニウムからなるターゲットの表面から数nm程度酸化させ、酸化アルミニウムからなるターゲットを形成する。
その後、成膜炉内に窒素ガスとアルゴンガスとを導入し、マイクロ波を印加するなどしてプラズマ状態にして、上記の酸化アルミニウムからなるターゲットをスパッタリングすることにより、アルミニウムの酸窒化物膜を形成することが可能となる。
図1に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の好ましい一例の模式的な断面図を示す。ここで、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子10は、n型GaN基板11上に、n型AlGaInNバッファ層21、n型AlGaInNクラッド層22、n型AlGa
InNガイド層23、AlGaInN多重量子井戸活性層24、p型AlGaInNガイド層25、p型AlGaInNクラッド層26およびp型AlGaInNコンタクト層27がn型GaN基板11側からこの順序で積層された構成を有している。なお、上記の各層の混晶比は適宜調節されるものであり、本発明の本質とは関係がない。また、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長はAlGaInN多重量子井戸活性層24の混晶比によって、たとえば370nm〜470nmの範囲で適宜調節することができる。本実施の形態においては、405nmの波長のレーザ光が発振するように調節された。また、AlGaInN多重量子井戸活性層24には、AsまたはPなどの5族元素の少なくとも1種が0.01原子%以上10原子%程度含まれていてもよい。
などにより形成することもできる。
れており、ここから成膜炉50内のガスを排気することができる。また、ターゲット52にはRF電源57が接続されている。
。
環境下で光出力が100mWのレーザ光を連続発振してエージング試験を行なった。その結果を図6に示す。図6に示すように、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、130時間が経過しても、エージング試験を行なった20個の窒化物半導体レーザ素子すべてがレーザ光の発振を停止することなく駆動している。同様のエージング試験を行なった従来の窒化物半導体レーザ素子の結果(図9参照)と比較すれば明らかなように、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて信頼性が向上していることがわかる。
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の共振器端面に形成されるコート膜の構成を変更したこと以外は、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の共振器端面に形成されるコート膜の構成を変更したこと以外は、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、460nmの波長のレーザ光が発振するように調節されたこと、リッジストライプ幅が20μmであること、ならびに光出射側の共振器端面に形成されるコート膜の構成および光反射側の共振器端面に形成される膜の構成を変更したこと以外は、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。なお、発振されるレーザ光の波長は、AlGaInN多重量子井戸活性層のAlGaInNの混晶比を変更することで調節している。
試験を行なった20個の窒化物半導体レーザ素子すべてがレーザ光の発振を停止することなく駆動していることが確認された。
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の共振器端面に形成されるコート膜の構成および光反射側の共振器端面に形成される膜の構成を変更したこと以外は、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の共振器端面に形成されるコート膜の構成および光反射側の共振器端面に形成される膜の構成を変更したこと以外は、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
窒化物半導体レーザ素子のうち93%の窒化物半導体レーザ素子がレーザ光の発振を停止することなく駆動していることが確認された。
ターゲット、53 加熱用ヒータ、54 試料台、55 シャッタ、56 ガス排気口、57 RF電源、60 プラズマ生成室、62 マイクロ波導入口、63 マイクロ波導入窓、64 磁気コイル、65 マイクロ波、66 試料。
Claims (7)
- 光出射部にコート膜が形成されている窒化物半導体発光素子であって、前記光出射部は窒化物半導体からなり、前記光出射部に接するコート膜が前記光出射部側の酸窒化物膜と前記酸窒化物膜上の酸化物膜とからなることを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
- 前記窒化物半導体発光素子は窒化物半導体レーザ素子であって、前記光出射部は共振器端面であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記酸窒化物膜は、アルミニウムの酸窒化物膜またはシリコンの酸窒化物膜であることを特徴とする、請求項1または2に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記酸化物膜は、酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化ハフニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ニオブ膜、酸化タンタル膜または酸化イットリウム膜であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
- 共振器端面にコート膜が形成されている窒化物半導体レーザ素子を製造する方法であって、劈開により前記共振器端面を形成する工程と、前記共振器端面に前記共振器端面側の酸窒化物膜と前記酸窒化物膜上の酸化物膜とからなるコート膜を形成する工程と、を含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記酸窒化物膜は、ターゲットに酸化アルミニウムを用いて作製されたことを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記コート膜は、成膜炉内の少なくとも一部が酸化された状態で形成されることを特徴とする請求項5または6に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
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