JP2007243023A - Nitride semiconductor light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒化物半導体発光素子に関し、特に、低温かつ低出力の条件において十分な信頼性を得ることができる窒化物半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device capable of obtaining sufficient reliability under low temperature and low output conditions.
一般に、窒化物半導体発光素子のなかでも窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面の光出射部の劣化を原因とする信頼性不良が知られている。光出射部の劣化は、非発光再結合準位の存在により光出射部が過度に発熱することによって起こるとされている。非発光再結合準位が発生する主要因としては光出射部の酸化が考えられている。 In general, a nitride semiconductor laser element among nitride semiconductor light emitting elements is known to have poor reliability due to deterioration of the light emitting portion on the end face on the light emitting side. It is said that the deterioration of the light emitting part is caused by excessive heat generation of the light emitting part due to the presence of the non-radiative recombination level. As a main factor for generating the non-radiative recombination level, oxidation of the light emitting portion is considered.
そこで、光出射部の酸化を防止することを目的として、光出射部にアルミナ(Al2O3)または酸化シリコン(SiO2)などのコート膜が形成されている(たとえば、特許文献1参照)。
我々は、高出力駆動時でも光出射部の劣化を原因とした信頼性不良を起こさないような窒化物半導体レーザ素子の実現を目指して、研究を行なってきた。 We have conducted research aiming to realize a nitride semiconductor laser device that does not cause poor reliability due to deterioration of the light emitting portion even during high-power driving.
光出射側の端面にアモルファスのアルミナからなるコート膜を80nmの厚さに形成し、光反射側の端面に酸化シリコン膜/酸化チタン膜の多層膜を形成して95%の反射率とした従来の窒化物半導体レーザ素子について、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件でエージング試験を行なったところ、図9に示すように、駆動電流が非常に大きく変動することがわかった。
Conventionally, a coating film made of amorphous alumina is formed on the end face on the light emitting side to a thickness of 80 nm, and a multilayer film of silicon oxide film / titanium oxide film is formed on the end face on the light reflecting side to obtain a reflectance of 95%. The nitride semiconductor laser device was subjected to an aging test at a low output of 45 mW (pulse drive,
この従来の窒化物半導体レーザ素子について、60℃の高温状態で光出力が65mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の高出力の条件でエージング試験を行なった場合にはエージング時間が1000時間を超えた場合でもこのような駆動電流の変動は起こらなかった。
When this conventional nitride semiconductor laser device is subjected to an aging test under the condition of a high output of 65 mW (pulse drive,
一般的には、高温かつ高出力の条件でのエージング試験の方が光出射部に与えるダメージが大きいため、高温かつ高出力の条件で信頼性が確保されれば低温かつ低出力の条件での信頼性も問題がないと考えられてきた。しかしながら、上記のエージング試験によって、必ずしもその考え方は正しくないことが確認された。窒化物半導体レーザ素子が使用される環境は様々であり、低温かつ低出力の条件でも信頼性を確保する必要がある。また、このことは、窒化物半導体レーザ素子だけでなく、窒化物半導体ダイオード素子などの他の窒化物半導体発光素子にも当てはまると考えられる。 In general, the aging test under high temperature and high output conditions causes more damage to the light emitting part, so if reliability is ensured under high temperature and high output conditions, it can be used under low temperature and low output conditions. It has been considered that there is no problem with reliability. However, the above aging test confirmed that the idea was not necessarily correct. There are various environments in which nitride semiconductor laser elements are used, and it is necessary to ensure reliability even under conditions of low temperature and low output. This is considered to apply not only to the nitride semiconductor laser element but also to other nitride semiconductor light emitting elements such as a nitride semiconductor diode element.
そこで、本発明の目的は、低温かつ低出力の条件において十分な信頼性を得ることができる窒化物半導体発光素子を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device capable of obtaining sufficient reliability under conditions of low temperature and low output.
本発明は、光出射部上に第1コート膜が形成されており、第1コート膜は酸化アルミニウム結晶を含む窒化物半導体発光素子であることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a first coat film is formed on the light emitting portion, and the first coat film is a nitride semiconductor light emitting element including an aluminum oxide crystal.
ここで、本発明の窒化物半導体発光素子においては、光出射部と第1コート膜との間に第2コート膜が形成されており、第2コート膜はアルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸窒化物、シリコンの窒化物またはシリコンの酸窒化物からなることができる。 Here, in the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the second coat film is formed between the light emitting portion and the first coat film, and the second coat film is made of aluminum nitride, aluminum oxynitride. , Silicon nitride or silicon oxynitride.
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、酸化アルミニウム結晶が形成されている領域の厚みが10nm以上であることが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the thickness of the region where the aluminum oxide crystal is formed is preferably 10 nm or more.
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、酸化アルミニウム結晶がα−アルミナであり得る。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the aluminum oxide crystal may be α-alumina.
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、酸化アルミニウム結晶がγ−アルミナであり得る。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the aluminum oxide crystal can be γ-alumina.
また、本発明の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、窒化物半導体レーザ素子の光出射側の端面上に第1コート膜が形成されていてもよい。 The nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor laser device, and the first coat film may be formed on the end surface of the nitride semiconductor laser device on the light emission side.
また、本発明の窒化物半導体発光素子は窒化物半導体ダイオード素子であって、窒化物半導体ダイオード素子の発光面上に第1コート膜が形成されていてもよい。 The nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor diode device, and a first coat film may be formed on the light emitting surface of the nitride semiconductor diode device.
本発明によれば、低温かつ低出力の条件において十分な信頼性を得ることができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nitride semiconductor light-emitting device which can acquire sufficient reliability on the conditions of low temperature and low output can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
本発明者が鋭意検討した結果、窒化物半導体発光素子の光出射部上に酸化アルミニウム結晶を含む第1コート膜を形成することによって、低温かつ低出力の条件でも十分な信頼性を得ることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors, it is possible to obtain sufficient reliability even under low temperature and low output conditions by forming the first coat film containing the aluminum oxide crystal on the light emitting portion of the nitride semiconductor light emitting device. The inventors have found what can be done and have completed the present invention.
また、本発明者は、窒化物半導体発光素子の光出射部と酸化アルミニウム結晶を含む第1コート膜との間に、アルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸窒化物、シリコンの窒化物またはシリコンの酸窒化物からなる第2コート膜を形成することによっても、低温かつ低出力の条件で十分な信頼性を有する窒化物半導体発光素子が得られることを見いだした。 In addition, the inventor of the present invention provides an aluminum nitride, an aluminum oxynitride, a silicon nitride, or a silicon acid between the light emitting portion of the nitride semiconductor light emitting element and the first coat film containing an aluminum oxide crystal. It has been found that a nitride semiconductor light emitting device having sufficient reliability can be obtained even under the conditions of low temperature and low output even by forming the second coat film made of nitride.
ここで、第1コート膜中において酸化アルミニウム結晶が形成されている領域の厚みは10nm以上であることが好ましい。この場合には、低温かつ低出力の条件において、窒化物半導体発光素子の信頼性がさらに向上する傾向にある。なお、信頼性を向上する観点からは、第1コート膜中において酸化アルミニウム結晶が形成されている領域が光出射部上に位置していることが好ましいことは言うまでもない。 Here, the thickness of the region where the aluminum oxide crystal is formed in the first coat film is preferably 10 nm or more. In this case, the reliability of the nitride semiconductor light emitting element tends to be further improved under conditions of low temperature and low output. Of course, from the viewpoint of improving the reliability, it is preferable that the region where the aluminum oxide crystal is formed in the first coat film is located on the light emitting portion.
また、本発明において、第1コート膜中の酸化アルミニウム結晶としては、たとえば、安定相であるα−アルミナまたは準安定相であるγ−アルミナ、θ−アルミナ、δ−アルミナ、κ−アルミナ、χ−アルミナ、η−アルミナ若しくはρ−アルミナなどが挙げられるが、なかでも、窒化物半導体発光素子の信頼性を向上する観点からは、α−アルミナまたはβ−アルミナであることが好ましい。 In the present invention, the aluminum oxide crystal in the first coat film may be, for example, α-alumina that is a stable phase or γ-alumina, θ-alumina, δ-alumina, κ-alumina, χ that is a metastable phase. -Alumina, η-alumina or ρ-alumina may be mentioned, among which α-alumina or β-alumina is preferable from the viewpoint of improving the reliability of the nitride semiconductor light emitting device.
また、本発明の窒化物半導体発光素子としては、たとえば、窒化物半導体レーザ素子または窒化物半導体発光ダイオード素子などがある。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、基板上に形成された活性層とクラッド層とがアルミニウム、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50質量%以上含む材料から構成されている発光素子のことを意味する。 Examples of the nitride semiconductor light emitting device of the present invention include a nitride semiconductor laser device and a nitride semiconductor light emitting diode device. In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer and the cladding layer formed on the substrate are at least one group 3 element and group 5 element selected from the group consisting of aluminum, indium and gallium. It means a light emitting device composed of a material containing 50% by mass or more of a compound with nitrogen.
また、本発明の窒化物半導体発光素子が窒化物半導体レーザ素子である場合には、光出射部は窒化物半導体レーザ素子の光出射側の端面にあり、第1コート膜は窒化物半導体レーザ素子の光出射側の端面上に形成することができる。また、本発明の窒化物半導体発光素子が窒化物半導体ダイオード素子である場合には、光出射部は窒化物半導体ダイオード素子の発光面となるため、第1コート膜は窒化物半導体レーザ素子の発光面上に形成することができる。ここで、発光面とは、窒化物半導体ダイオード素子から光が取り出される面を指し、窒化物半導体ダイオード素子の上面、下面または側面のいずれであってもよい。 When the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor laser device, the light emitting portion is on the light emitting side end face of the nitride semiconductor laser device, and the first coat film is the nitride semiconductor laser device. It can be formed on the end surface of the light emission side. In the case where the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor diode device, the light emitting portion serves as the light emitting surface of the nitride semiconductor diode device, so that the first coat film emits light from the nitride semiconductor laser device. It can be formed on the surface. Here, the light emitting surface refers to a surface from which light is extracted from the nitride semiconductor diode element, and may be any of an upper surface, a lower surface, or a side surface of the nitride semiconductor diode element.
(実施の形態1)
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100は、n型GaNからなる半導体基板101上に、n型GaNからなる厚さ0.2μmのバッファ層102、n型Al0.06Ga0.94Nからなる厚さ2.3μmのn型クラッド層103、n型GaNからなる厚さ0.02μmのn型ガイド層104、厚さ4nmのInGaNと厚さ8nmのGaNからなる多重量子井戸活性層105、p型Al0.3Ga0.7Nからなる厚さ20nmのp型電流ブロック層106、p型Al0.05Ga0.95Nからなる厚さ0.5μmのp型クラッド層107およびp型GaNからなる厚さ0.1μmのp型コンタクト層108が半導体基板101側からこの順序でエピタキシャル成長により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多重量子井戸活性層105を構成する窒化物半導体の混晶比を調整することによって、たとえば370nm〜470nmの範囲で適宜調節することができる。なお、本実施の形態においては、レーザ光の波長は405nmとされた。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a preferred example of the nitride semiconductor laser element of the present embodiment. Here, the nitride
また、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子100は、p型クラッド層107およびp型コンタクト層108の一部が除去されて、ストライプ状のリッジストライプ部111が共振器長方向に延伸するように形成されている。ここで、リッジストライプ部111のストライプの幅は、たとえば1.2〜2.4μm程度であり、代表的には1.5μm程度である。
Further, in the nitride
また、p型コンタクト層108の表面にはPd層とMo層とAu層の積層体からなるp電極110が設けられ、p電極110の下部にはリッジストライプ部111の形成箇所を除いてSiO2層とTiO2層の積層体からなる絶縁膜109が設けられている。また、半導体基板101の上記の層の積層側と反対側の表面にはHf層とAl層の積層体からなるn電極112が形成されている。
Further, a p-
図2に、図1に示す本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向の模式的な側面図を示す。ここで、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子100の光出射側の端面113にはγ−アルミナを含む第1コート膜114が80nmの厚さで形成されている。
FIG. 2 is a schematic side view of the nitride semiconductor laser element of the present embodiment shown in FIG. 1 in the cavity length direction. Here, a
また、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子100の光反射側の端面115には厚さ80nmのアモルファスの酸化アルミニウム膜116、および、厚さ71nmの酸化シリコン膜と厚さ46nmの酸化チタン膜とを1ペアとして4ペア積層(酸化シリコン膜から積層開始)した後に最表面に厚さ142nmの酸化シリコン膜が積層された高反射膜117がこの順序で形成されている。
Further, on the light reflecting
なお、上記の第1コート膜114、酸化アルミニウム膜116および高反射膜117は、上記の半導体基板上にバッファ層などの上記の窒化物半導体層を順次積層し、リッジストライプ部を形成した後に、絶縁膜、p電極およびn電極をそれぞれ形成したウエハを劈開することによって劈開面である端面113および端面115がそれぞれ露出した試料を作製し、その試料の端面113および端面115上にそれぞれ形成される。ここで、本実施の形態においては、第1コート膜114は、端面113上にアモルファスの酸化アルミニウム膜(以下、「アモルファス膜」という。)を形成した後に、このアモルファス膜の一部を結晶化させてγ−アルミナを含む第1コート膜114が形成される。
The
ここで、アモルファス膜を形成する前に成膜装置内において端面113をたとえば100℃以上の温度で加熱することによって、端面113に付着している酸化膜や不純物などを除去してクリーニングすることが好ましいが、本発明においては特に行なわなくてもよい。また、端面113にたとえばアルゴンまたは窒素のプラズマを照射することで端面113のクリーニングを行なってもよいが、本発明においては特に行なわなくてもよい。また、端面113を加熱しながらプラズマ照射することも可能である。また、上記のプラズマの照射に関しては、たとえば、アルゴンのプラズマを照射した後に続けて窒素のプラズマを照射することも可能であり、その逆の順番でプラズマを照射してもよい。アルゴンと窒素以外にも、たとえば、ヘリウム、ネオン、キセノンまたはクリプトンなどの希ガスを用いることもできる。
Here, before the amorphous film is formed, the
また、アモルファス膜は、たとえば以下に説明するECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタ法により形成することができるが、他の各種スパッタ法、またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法あるいはEB(Electron Beam)蒸着法などにより形成することもできる。 The amorphous film can be formed by, for example, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method described below, but various other sputtering methods, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an EB (Electron Beam) deposition method, or the like. Can also be formed.
図3に、ECRスパッタ成膜装置の一例の模式的な構成図を示す。ここで、ECRスパッタ成膜装置は、成膜室200と、磁気コイル203と、マイクロ波導入窓202とを備えている。成膜室200にはガス導入口201およびガス排気口209が設置されており、成膜室200内にはRF電源208に接続されたAlターゲット204とヒータ205とが設置されている。また、成膜室200内には試料台207が設置されており、試料台207上には上記の試料206が設置されている。なお、磁気コイル203はプラズマを生成するのに必要な磁場を発生させるために設けられており、RF電源208はAlターゲット204をスパッタするために用いられる。また、マイクロ波導入窓202よりマイクロ波210が成膜室200内に導入される。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of an example of an ECR sputtering film forming apparatus. Here, the ECR sputtering film forming apparatus includes a
そして、ガス導入口201から成膜室200内に、酸素ガスを6.5sccmの流量で導入し、さらに、プラズマを効率よく発生させて成膜速度を大きくするためにアルゴンガスを40.0sccmの流量で導入する。そして、Alターゲット204をスパッタするためにAlターゲット204にRFパワーを500W印加するとともにプラズマの生成に必要なマイクロ波パワーを500W印加し、成膜温度を200℃として、端面113上に80nmの厚さのアモルファス膜を形成した。ここで、アモルファス膜であることは、上記において端面113上にアモルファス膜を形成した試料の一部を切り出し、その切り出された試料のアモルファス膜についてTEMによる電子線回折パターンを見て、その電子線回折パターンがハローパターンとなっていることから確認した。
Then, oxygen gas is introduced into the
また、光反射側の酸化アルミニウム膜116および高反射膜117もアモルファス膜と同様にECRスパッタ法などにより形成することができる。また、これらの膜の形成前にも加熱によるクリーニングおよび/またはプラズマ照射によるクリーニングを行なうことが好ましい。ただし、光出射部の劣化が問題となるのは光密度の大きい光出射側であり、光反射側は光出射側に比べて光密度が小さいため、劣化が問題とならない場合が多い。したがって、本発明においては、光反射側には膜は設けなくてもよい。
Further, the
また、端面に上記の膜を形成した後には加熱処理を行なってもよい。これにより、上記の膜に含まれる水分の除去や加熱処理による膜質の向上を期待することができる。 Further, after the above film is formed on the end face, heat treatment may be performed. As a result, it is possible to expect an improvement in film quality due to the removal of moisture contained in the film and the heat treatment.
以上のようにして、上記の試料の端面113上にアモルファス膜を形成し、端面115上に酸化アルミニウム膜116および高反射膜117をこの順序で形成した後に複数のチップに分割する。
As described above, an amorphous film is formed on the
続いて、分割されたチップについて、70℃の温度環境下で光出力100mWの条件でCW駆動させて20時間程度エージングを行なう。このような高温かつ高出力の条件でレーザ光を出射させると、たとえば、図4の模式図に示すように、端面113における光出射部113a上のアモルファス膜の領域114aが結晶化し、γ−アルミナとなって第1コート膜114が形成され、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子が完成する。このとき、アモルファス膜は80nmの厚さで形成されていることから、第1コート膜114中において酸化アルミニウム結晶が形成されている領域114aの厚みは10nm以上となっている。
Subsequently, the divided chips are aged for about 20 hours by CW driving under the condition of an optical output of 100 mW in a temperature environment of 70 ° C. When laser light is emitted under such high temperature and high output conditions, for example, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, the
図5に、図4に示す領域114aのTEMによる電子線回折パターンの模式図を示す。図5に示す電子線回折パターンから図4に示す領域114aがγ−アルミナから構成されていることが確認された。
FIG. 5 shows a schematic diagram of the electron diffraction pattern of the
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子について、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件でエージング試験を行なった。そのエージング試験における駆動電流の変動を図6に示す。図6に示すように、エージング時間が300時間になるまで駆動電流がほとんど変動しないことが確認された。このような結果が得られた理由は不明であるが、従来の窒化物半導体レーザ素子のように光出射部にアモルファスのアルミナからなるコート膜を形成した場合には、熱サイクルが強くかかり、光出射部とコート膜との密着性が低下したために信頼性が低下したものと考えられる。一方、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射部と接触する部分の第1コート膜が結晶化することにより、光出射部と第1コート膜との密着性が向上するために低温かつ低出力での信頼性が向上できたものと考えられる。
The nitride semiconductor laser device of the present embodiment was subjected to an aging test under a low output condition of a light output of 45 mW (pulse drive,
なお、本実施の形態においては、アモルファス膜を部分的に結晶化させるために、自ら発生したレーザ光の熱を利用したが、たとえば、エキシマレーザ光またはYAGレーザ光などを上記のアモルファス膜に照射することによっても結晶化が可能である。 In this embodiment, in order to partially crystallize the amorphous film, the heat of the laser light generated by itself is used. For example, the above-described amorphous film is irradiated with excimer laser light or YAG laser light. By doing so, crystallization is possible.
(実施の形態2)
図7に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式図を示す。ここで、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、端面113にγ−アルミナからなる第1コート膜114を直接形成して作製したことに特徴がある。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a schematic diagram of the nitride semiconductor laser device of the present embodiment. Here, the nitride semiconductor laser device of the present embodiment is characterized in that it is manufactured by directly forming the
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の作製方法は実施の形態1と同様であるが、端面113にγ−アルミナからなる第1コート膜114を下記に示す方法で形成した。
The method for fabricating the nitride semiconductor laser device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the
ここで、図3に示すガス導入口201から成膜室200内に、酸素ガスを6.5sccmの流量で導入し、さらに、プラズマを効率よく発生させて成膜速度を大きくするためにアルゴンガスを40.0sccmの流量で導入する。そして、Alターゲット204をスパッタするためにAlターゲット204にRFパワーを500W印加するとともにプラズマの生成に必要なマイクロ波パワーを500W印加し、成膜温度を400℃として、端面113上にγ−アルミナからなる第1コート膜114を80nmの厚さで形成した。ここで、アモルファス膜であることは、上記において端面113上にアモルファス膜を形成した試料の一部を切り出し、その切り出された試料のアモルファス膜についてTEMによる電子線回折パターンを見て、その電子線回折パターンがハローパターンとなっていることから確認した。なお、第1コート膜114の成膜レートは1.7Å/秒であった。また、γ−アルミナからなる第1コート膜114を形成するためには成膜温度は300℃以上であることが好ましく、400℃以上であることがより好ましい。
Here, an oxygen gas is introduced into the
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子について、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件でエージング試験を行なった。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子についても、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様に、エージング時間が300時間になるまで駆動電流はほとんど変動しなかった。
The nitride semiconductor laser device of the present embodiment was subjected to an aging test under a low output condition of a light output of 45 mW (pulse drive,
なお、本実施の形態においてはγ−アルミナからなる第1コート膜114を80nmの厚さで形成したが、本発明においては、端面113に接している側のたとえば30nmの厚さだけγ−アルミナからなる膜とし、その上にアモルファスの酸化アルミニウムからなる膜を50nmの厚さで形成して第1コート膜114を作製してもよい。
In the present embodiment, the
さらに、本実施の形態では、成膜温度を調整してγ−アルミナからなる第1コート膜114を形成したが、端面113上にアモルファス膜を形成した後に400℃以上でアニールすることによってもγ−アルミナからなる第1コート膜114を形成することもできる。また、そのアニール温度を高温にした場合には、安定相のα−アルミナ、準安定相のθ−アルミナまたはδ−アルミナからなる第1コート膜114を形成することもできる。本明細書では、主に、その少なくとも一部にγ−アルミナを含む第1コート膜について説明しているが、その少なくとも一部に安定相のα−アルミナ、準安定相のθ−アルミナまたはδ−アルミナを含む第1コート膜を用いることもできる。この場合には、800℃以上のアニール温度が必要になるため、上記のアモルファス膜を800℃以上でアニールして結晶化させた後に、上記のp電極およびn電極を作製することなどによって実現可能である。さらに、第1コート膜114は、上記以外にも、κ−アルミナ、χ−アルミナ、η−アルミナまたはρ−アルミナの準安定相をその少なくとも一部に含んでいてもよい。
Further, in the present embodiment, the
(実施の形態3)
図8に、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子の模式図を示す。ここで、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、AlxOyNz(x+y+z=1、0≦y≦0.35)の組成式で表わされるアルミニウム化合物(y=0のときはアルミニウムの窒化物、0<y≦0.35のときはアルミニウムの酸窒化物)からなる第2コート膜118が端面113とγ−アルミナからなる第1コート膜114との間に挟まれて形成されており、第1コート膜114上にアモルファスの酸化アルミニウムからなる第3コート膜119が形成されていることに特徴がある。ここで、第2コート膜118の厚さはたとえば20nmとすることができ、第1コート膜114の厚さはたとえば20nmとすることができ、第3コート膜119の厚さはたとえば160nmとすることができる。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a schematic diagram of the nitride semiconductor laser device of the present embodiment. Here, the nitride semiconductor laser element according to the present embodiment is an aluminum compound represented by a composition formula of Al x O y N z (x + y + z = 1, 0 ≦ y ≦ 0.35) (aluminum when y = 0). A
なお、上記の組成式において、Alはアルミニウムを示し、Oは酸素を示し、Nは窒素を示す。また、上記の組成式において、xはアルミニウムの組成比を示し、yは酸素の組成比を示し、zは窒素の組成比を示している。 In the above composition formula, Al represents aluminum, O represents oxygen, and N represents nitrogen. In the above composition formula, x represents the composition ratio of aluminum, y represents the composition ratio of oxygen, and z represents the composition ratio of nitrogen.
たとえば、端面113上にアルミニウムの酸窒化物またはアルミニウムの窒化物からなる第2コート膜118およびアモルファスの酸化アルミニウムからなる第3コート膜119をこの順序で形成した場合には、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件におけるエージング試験で駆動電流が大きく変動することがわかった。これは、酸窒化物または窒化物である第2コート膜118と酸化物である第3コート膜119との密着性が低いためと考えられる。
For example, when the
そこで、本発明者が鋭意検討した結果、アルミニウムの酸窒化物またはアルミニウムの窒化物からなる第2コート膜118上にγ−アルミナからなる第1コート膜114を介してアモルファスの酸化アルミニウムからなる第3コート膜119を形成することによって、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件でのエージング試験における駆動電流の変動を低減できることがわかった。これは、酸窒化物または窒化物である第2コート膜118と酸化物である第3コート膜119との間にγ−アルミナからなる第1コート膜114を形成することによって、これらの膜の密着性を向上することができるためと考えられる。
Therefore, as a result of intensive studies by the present inventors, the
なお、本実施の形態においては、第2コート膜118の酸素の組成比yを0≦y≦0.35としているが、本発明においてはこれに限定されるわけではない。ただし、y>0.35とした場合には、第1コート膜114と第3コート膜119との間の密着性は向上する傾向にあるが、第1コート膜114と第2コート膜118との間の密着性が低下する傾向にあるため、第2コート膜118の酸素の組成比yは0≦y≦0.35の範囲にあることが好ましい。
In the present embodiment, the oxygen composition ratio y of the
また、本実施の形態においては、第2コート膜118としてはAlxOyNz(x+y+z=1、0≦y≦0.35)の組成式で表わされるアルミニウム化合物を用いたが、AlxOyNz(x+y+z=1、0≦y≦0.35)の組成式で表わされるアルミニウム化合物の代わりに、SiaObNc(a+b+c=1、0≦b≦0.35)の組成式で表わされるシリコン化合物(b=0のときはシリコンの窒化物、0<b≦0.35のときはシリコンの酸窒化物)を用いることもできる。ここでも、第2コート膜118中における酸素の組成比bは0≦y≦0.35の範囲に限定されるわけではないが、上記と同様の理由により、0≦y≦0.35の範囲にあることが好ましい。なお、上記の組成式において、Siはシリコンを示し、Oは酸素を示し、Nは窒素を示す。また、上記の組成式において、aはシリコンの組成比を示し、bは酸素の組成比を示し、cは窒素の組成比を示している。
Further, in this embodiment, as the
(実施の形態4)
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、発振されるレーザ光の波長が460nmである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になっている。本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子において、発振されるレーザ光の波長は、多重量子井戸活性層105を構成する窒化物半導体の混晶比を変更することによって調整した。
(Embodiment 4)
The nitride semiconductor laser element of the present embodiment has the same configuration as that of the nitride semiconductor laser element of the first embodiment except that the wavelength of the oscillated laser beam is 460 nm. In the nitride semiconductor laser device of the present embodiment, the wavelength of the oscillated laser beam was adjusted by changing the mixed crystal ratio of the nitride semiconductor constituting the multiple quantum well
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子について、−10℃の低温状態で光出力が45mW(pulse駆動、パルス幅30ns、duty50%)の低出力の条件でエージング試験を行なった。その結果、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子についても、実施の形態1の窒化物半導体レーザ素子と同様に、エージング時間が300時間になるまで駆動電流はほとんど変動しなかった。したがって、本発明は、発振されるレーザ光の波長が460nmである窒化物半導体レーザ素子にも適用することができることがわかった。このような波長460nmのレーザ光を発振する窒化物半導体レーザ素子は、照明デバイスの励起光源などに用いることができる。
The nitride semiconductor laser device of the present embodiment was subjected to an aging test under a low output condition of a light output of 45 mW (pulse drive,
なお、上記の実施の形態1〜4においては、本発明の窒化物半導体発光素子が窒化物半導体レーザ素子である場合について説明したが、本発明の窒化物半導体発光素子が窒化物半導体ダイオード素子である場合には、上記の第1コート膜114を窒化物半導体ダイオード素子の発光面に形成することによって窒化物半導体レーザ素子の場合と同様に低温かつ低出力の条件での信頼性を向上することができると考えられる。
In the first to fourth embodiments described above, the case where the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor laser device has been described. However, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is a nitride semiconductor diode device. In some cases, by forming the
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、低温かつ低出力の条件において十分な信頼性を得ることができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nitride semiconductor light-emitting device which can acquire sufficient reliability on the conditions of low temperature and low output can be provided.
100 窒化物半導体レーザ素子、101 半導体基板、102 バッファ層、103 n型クラッド層、104 n型ガイド層、105 多重量子井戸活性層、106 p型電流ブロック層、107 p型クラッド層、108 p型コンタクト層、109 絶縁膜、110 p電極、111 リッジストライプ部、112 n電極、113,115 端面、113a 光出射部、114 第1コート膜、116 酸化アルミニウム膜、117 高反射膜、118 第2コート膜、119 第3コート膜、200 成膜室、201 ガス導入口、202 マイクロ波導入窓、203 磁気コイル、204 Alターゲット、205 ヒータ、206 試料、207 試料台、208 RF電源、209 ガス排気口、210 マイクロ波。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008147363A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sharp Corp | Nitride semiconductor device |
JP2009272375A (en) * | 2008-05-01 | 2009-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of manufacturing semiconductor laser, and semiconductor laser |
US8077753B2 (en) | 2008-02-15 | 2011-12-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
WO2014002339A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
WO2018059702A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a device, device and optoelectronic component |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002335053A (en) * | 2001-03-06 | 2002-11-22 | Sony Corp | Semiconductor laser, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2006066892A (en) * | 2004-07-30 | 2006-03-09 | Fujikura Ltd | Light emitting element and manufacturing method thereof |
-
2006
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002335053A (en) * | 2001-03-06 | 2002-11-22 | Sony Corp | Semiconductor laser, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2006066892A (en) * | 2004-07-30 | 2006-03-09 | Fujikura Ltd | Light emitting element and manufacturing method thereof |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008147363A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sharp Corp | Nitride semiconductor device |
US8077753B2 (en) | 2008-02-15 | 2011-12-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
JP2009272375A (en) * | 2008-05-01 | 2009-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of manufacturing semiconductor laser, and semiconductor laser |
WO2014002339A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
JP5491679B1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-05-14 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor light emitting device |
CN104247173A (en) * | 2012-06-29 | 2014-12-24 | 松下电器产业株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
CN104247173B (en) * | 2012-06-29 | 2015-06-24 | 松下电器产业株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
US9202988B2 (en) | 2012-06-29 | 2015-12-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Nitride semiconductor light-emitting element |
WO2018059702A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a device, device and optoelectronic component |
US10465284B2 (en) | 2016-09-29 | 2019-11-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method of producing an apparatus, apparatus and optoelectronic component |
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