JP2009239241A - 窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の出射端面の劣化を抑制し、長寿命の窒化物半導体素子を提供する。
【解決手段】窒化物半導体レーザ本体７０と、窒化物半導体レーザ本体７０上に配置されるレーザストライプ８０と、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００上に配置される酸素吸収層５０と、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００と対向する反対側に配置される後端面保護膜６０とを備え、酸素吸収層５０は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)いずれかを含むことを特徴とする窒化物半導体素子。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物半導体素子に関し、特に、レーザ光の出射端面の劣化を抑制する窒化物半導体素子に関する。

窒化物半導体レーザでは、レーザ発振状態を継続していくと、レーザ光の出射端面の酸化が進行し、レーザ光の出射端面が劣化する。レーザ光の出射端面の酸化が進むと、レーザ駆動電流の上昇やスロープ効率の低下というように素子特性が劣化してしまう。

半導体レーザ素子等に適用可能な変質し難い、更には剥離し難い光学被膜の例は、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のＧａＮ系半導体レーザ素子においては、ＥＣＲプラズマ法を用いて、Ａｒガスと酸素ガスを含む雰囲気中で、速い成膜速度のスパッタ条件でＡｌターゲットをスパッタすることによって成膜された光学被膜を共振器面に有する。
特開２００３−１２４５６１号公報

本発明者は、レーザ端面に、吸収をもった膜質の乏しい膜（元素欠損の多いメタリックな膜）を配置することで、端面酸化に寄与する酸素を捕獲し、端面酸化を抑制することができ、長寿命化可能であることを見出した。すなわち、本発明者は、レーザ光の出射端面に配置する光学被膜の成膜時の酸素（Ｏ₂）流量と消衰係数との関係を測定し、所定の消衰係数値を有する酸素吸収層をレーザ光の出射端面に配置することで、レーザ光の出射端面の劣化を抑制することができ、長寿命化可能であることを見出した。さらに、レーザ光の出射端面に配置する光学被膜の成膜時の窒素（Ｎ₂）流量と消衰係数との関係を測定し、所定の消衰係数値を有する酸素吸収層をレーザ光の出射端面に配置することで、レーザ光の出射端面の劣化を抑制することができ、長寿命化可能であることを見出した。

本発明の目的は、レーザ光の出射端面の劣化を抑制し、長寿命の窒化物半導体素子を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、ＧａＮ系半導体基板と、前記ＧａＮ系半導体基板上に配置されたｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層の間に配置され、Ｉｎを含む発光層と、レーザ光の出射端面に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層とを備えることを特徴とする窒化物半導体素子が提供される。

本発明の他の態様によれば、窒化物半導体レーザ本体と、前記窒化物半導体レーザ本体上に配置されるレーザストライプと、前記窒化物半導体レーザ本体およびレーザストライプのレーザ光の出射端面上に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層と、前記窒化物半導体レーザ本体およびレーザストライプのレーザ出射端面と対向し、後端面を被覆する後端面保護膜とを備えることを特徴とする窒化物半導体素子が提供される。

本発明の他の態様によれば、ＧａＮ系半導体基板と、前記ＧａＮ系半導体基板上に配置されたｎ型ＧａＮバッファ層と、前記ｎ型ＧａＮバッファ層上に配置されたｎ型超格子クラッド層と、前記ｎ型超格子クラッド層上に配置されたｎ型ＧａＮガイド層と、前記ｎ型ＧａＮガイド層上に配置されたＩｎＧａＮ活性層と、前記ＩｎＧａＮ活性層上に配置された電子ブロック層と、前記電子ブロック層上に配置されたｐ型ＧａＮガイド層とからなる窒化物半導体レーザ本体と、前記ｐ型ＧａＮガイド層上にストライプ状に配置されたp型超格子クラッド層と、前記p型超格子クラッド層上に配置されたｐ型ＧａＮコンタクト層とからなるレーザストライプと、レーザ光の出射端面に配置され、前記窒化物半導体レーザ本体と前記レーザストライプの両方の前端面を共通に被覆し、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層とを備えることを特徴とする窒化物半導体素子が提供される。

本発明によれば、レーザ光の出射端面に酸素吸収性の膜を配置することで端面酸化を抑制し、レーザ特性の劣化を低減でき、安定した長寿命の窒化物半導体素子を提供することができる。

本発明によれば、レーザ端面に、吸収をもった膜質の乏しい膜（酸素欠損の多いメタリックな膜）を配置することで、端面酸化に寄与する酸素を捕獲し、端面酸化を抑制する窒化物半導体素子を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じ部材または要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子は、図１の上面図に模式的に示すように、窒化物半導体レーザ本体７０と、窒化物半導体レーザ本体７０上に配置されるレーザストライプ８０と、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００上に配置される酸素吸収層５０と、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００と対向する反対側に配置される後端面保護膜６０とを備える。

酸素吸収層５０は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)いずれかを含む。

後端面保護膜６０は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)いずれかを含む多層膜によって形成される。ここで、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)は、ＡｌＮのストイキオメトリ制御からずれている組成比の場合を示す。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子の酸素吸収層５０および後端面保護膜６０を除く窒化物半導体レーザ素子部分は、図２の鳥瞰図に模式的に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０に配置されたｎ型ＧａＮバッファ層１２と、ｎ型ＧａＮバッファ層１２上に配置されたｎ型超格子クラッド層１４と、ｎ型超格子クラッド層１４上に配置されたｎ型ＧａＮガイド層１６と、ｎ型ＧａＮガイド層１６上に配置されたＩｎＧａＮ活性層１８と、ＩｎＧａＮ活性層１８上に配置された電子ブロック層２０と、電子ブロック層２０上に配置されたｐ型ＧａＮガイド層２２とを備える。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、ｐ型ＧａＮガイド層２２上にストライプ状に配置されたp型超格子クラッド層２６と、p型超格子クラッド層２６上に配置されたｐ型ＧａＮコンタクト層２８とを備える。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、ｐ型ＧａＮガイド層２２上、p型超格子クラッド層２６およびｐ型ＧａＮコンタクト層２８の側壁上に配置された絶縁膜２４を備える。絶縁膜２４は、ストライプ状に配置されたｐ型ＧａＮコンタクト層２８の上面において窓開けされている。この窓開けされた開口部において、ｐ型ＧａＮコンタクト層２８は、ｐ側オーミック電極３０と接触している。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子において、ｐ側オーミック電極３０は、ストライプ状に配置されたp型超格子クラッド層２６およびｐ型ＧａＮコンタクト層２８の側壁部を絶縁膜２４を介して被覆しており、レーザストライプ８０に沿って、ストライプ状に配置されている。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子において、窒化物半導体レーザ本体７０を被覆する絶縁膜２４上およびレーザストライプ８０に沿って、ストライプ状に配置されるｐ側オーミック電極３０上にはｐ側電極３２が配置され、ｐ側電極３２が配置される面と対向する裏面側のＧａＮ系半導体基板１０上には、ｎ側電極４０が配置される。

絶縁膜２４は、例えば、ＺｒＯ₂で形成される。また、ｐ側オーミック電極は、例えば、Ｐｄ／Ａｕで形成される。ｎ側電極４０は、例えば、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕで形成される。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子においては、酸素吸収層５０および後端面保護膜６０は、図１に対応する図３の鳥瞰図に示すように、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０の両方の端面を共通に被覆するように配置されている。

したがって、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、図１〜図３に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０上に配置されたｎ型半導体層（１２,１４,１６）およびｐ型半導体層（２０,２２,２６,２８）と、ｎ型半導体層（１２,１４,１６）とｐ型半導体層（２０,２２,２６,２８）の間に配置され、Ｉｎを含む活性層（１８）と、レーザ光の出射端面１００に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層５０とを備える。

（消衰係数ｋ）
図４を用いて、消衰係数ｋについて説明する。

吸収媒質９０に対する入射光強度Ｉ₀に対して、透過光強度をＩとすると、光透過率は、Ｉ／Ｉ₀＝ｅｘｐ（−αｄ）で表される。ここで、αは吸収係数であり、α＝４πｋ／λで表され、ｄは吸収媒質９０の厚さ、ｋは消衰係数、λは波長を表す。

光透過率は、吸収係数αの値に応じて指数関数的に減少する。この吸収係数αに（λ／4π）を乗じたものが消衰係数ｋと定義される。なお、上記の式は、吸収媒質９０の表面の反射を考慮に入れない簡易の計算例に相当する。

図５は、本実施の形態に係る窒化物半導体素子の動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す。図５の例では、後述する成膜時の酸素（Ｏ₂）流量（ｓｃｃｍ）と消衰係数ｋの値は、比較例では、それぞれ４ｓｃｃｍ、０．００２６の場合に相当し、本発明の例では、それぞれ３ｓｃｃｍ、０．０１７の場合に相当する。

また、図６は、図５に基づく動作電流の変動率と時間（ｈｒ）との関係を表す。

レーザ光の出射端面１００上に酸素吸収層５０を配置しない構造例に相当する比較例の場合、長時間動作させると、動作電流Ｉop(ｍＡ)の上昇が現れ、また、動作電流の変動率の上昇の割合も大きい。一方、本実施の形態に係る窒化物半導体素子の場合、動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表すエージングデータより、レーザ光の出射端面１００上に酸素吸収層５０を配置しない比較例に比べて、長時間に渡り動作電流Ｉop(ｍＡ)の上昇が現れず、また、動作電流の変動率の上昇の割合も少ない。

図７は、ＺｒＯ₂膜の成膜時の酸素（Ｏ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＺｒＯ₂膜の消衰係数ｋの値を示す。また、図８は、図７に対応し、ＺｒＯ₂膜の成膜時の酸素（Ｏ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＺｒＯ₂膜の消衰係数ｋの値の関係を示す。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子においては、レーザ光の出射端面１００に配置される酸素吸収層５０は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を、例えば、約０．２〜０．００２程度に調整することが望ましいことが明らかである。例えば、酸素吸収層５０は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を例えば、約０．２〜０．００２程度に調整した屈折率が約２．３〜２．６程度のＺｒＯ₂であっても良い。

あるいはまた、酸素吸収層５０は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を例えば、約０．２〜０．００２程度に調整した屈折率が１．７〜１．９のＡｌ₂Ｏ₃であっても良い。

本実施の形態によれば、レーザ光の出射端面に酸素吸収性の膜を配置することで端面酸化を抑制し、レーザ特性の劣化を低減でき、安定した長寿命の窒化物半導体素子を提供することができる。

本実施の形態によれば、レーザ端面に、吸収をもった膜質の乏しい膜（元素欠損の多いメタリックな膜）を配置することで、端面酸化に寄与する酸素を捕獲し、端面酸化を抑制する窒化物半導体素子を提供することができる。

[第２の実施の形態]
本発明の第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子は、図９の上面図に模式的に示すように、窒化物半導体レーザ本体７０と、窒化物半導体レーザ本体７０上に配置されるレーザストライプ８０と、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００上に配置される酸素吸収層５２と、酸素吸収層５２上に配置される光吸収を考慮しないコーティング膜５４とを備える。

ここで、光吸収を考慮しないコーティング膜５４における「光吸収を考慮しない」とは、意図的に吸収を持たせないという意味に相当する。実際上、酸素吸収層５２には、意図的に元素欠損の多い膜質の悪い膜を形成しており、これに対して、「光吸収を考慮しない膜」とは、最適成膜条件で、良質の膜を形成していることを意味する。したがって、「光吸収を考慮しないコーティング膜５４」とは、「意図的に光吸収を持たせていない適性成膜条件での良質のコーティング膜５４」という意味である。

さらに、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０のレーザ光の出射端面１００と対向する反対側に配置されるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜６２を備えていてもよい。

ＤＢＲ膜６２は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)いずれかを含む多層膜によって形成されていてもよい。ここで、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)は、ＡｌＮのストイキオメトリ制御からずれている組成比の場合を示す。

また、ＤＢＲ膜６２は、図９の示すように、高光反射特性を有し、例えば、ＺｒＯ₂膜６２ａとＳｉＯ₂膜６２ｂからなる積層構造を備えていてもよい。ＺｒＯ₂膜６２ａの厚さｄ１およびＳｉＯ₂膜６２ｂの厚さｄ２は、ｄ１＝λ／４ｎ₁、ｄ２＝λ／４ｎ₂となるように形成する。ここで、ｎ₁はＺｒＯ₂膜６２ａの屈折率２．１８であり、ｎ₂はＳｉＯ₂膜６２ｂの屈折率１．４６である。例えば、λ＝４０５ｎｍに対して、ｄ１は、約４８ｎｍ程度であり、ｄ２は、約６９ｎｍ程度である。

酸素吸収層５２は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ_x(０＜ｘ＜１)いずれかを含む層が適用可能である。

酸素吸収層５２／光吸収を考慮しないコーティング膜５４との組み合わせの例としては、ＺｒＯ₂／ＺｒＯ₂、ＺｒＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ／ＺｒＯ₂などが適用可能である。

酸素吸収層５２は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を約０．２〜０．００２程度に調整した屈折率が２．３〜２．６のＺｒＯ₂であってもよい。

また、酸素吸収層５２は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を約０．２〜０．００２程度に調整した屈折率が１．７〜１．９のＡｌ₂Ｏ₃であってもよい。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子の酸素吸収層５２，光吸収を考慮しないコーティング膜５４およびＤＢＲ膜６２を除く窒化物半導体レーザ素子部分は、第１の実施の形態において示した図２の鳥瞰図と同様に、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０に配置されたｎ型ＧａＮバッファ層１２と、ｎ型ＧａＮバッファ層１２上に配置されたｎ型超格子クラッド層１４と、ｎ型超格子クラッド層１４上に配置されたｎ型ＧａＮガイド層１６と、ｎ型ＧａＮガイド層１６上に配置されたＩｎＧａＮ活性層１８と、ＩｎＧａＮ活性層１８上に配置された電子ブロック層２０と、電子ブロック層２０上に配置されたｐ型ＧａＮガイド層２２とを備える。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、ｐ型ＧａＮガイド層２２上にストライプ状に配置されたp型超格子クラッド層２６と、p型超格子クラッド層２６上に配置されたｐ型ＧａＮコンタクト層２８とを備える。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、ｐ型ＧａＮガイド層２２上、p型超格子クラッド層２６およびｐ型ＧａＮコンタクト層２８の側壁上に配置された絶縁膜２４を備える。絶縁膜２４は、ストライプ状に配置されたｐ型ＧａＮコンタクト層２８の上面において窓開けされている。この窓開けされた開口部において、ｐ型ＧａＮコンタクト層２８は、ｐ側オーミック電極３０と接触している。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子において、ｐ側オーミック電極３０は、ストライプ状に配置されたp型超格子クラッド層２６およびｐ型ＧａＮコンタクト層２８の側壁部を絶縁膜２４を介して被覆しており、レーザストライプ８０に沿って、ストライプ状に配置されている。

さらに、本実施の形態に係る窒化物半導体素子において、窒化物半導体レーザ本体７０を被覆する絶縁膜２４上およびレーザストライプ８０に沿って、ストライプ状に配置されるｐ側オーミック電極３０上にはｐ側電極３２が配置され、ｐ側電極３２が配置される面と対向する裏面側のＧａＮ系半導体基板１０上には、ｎ側電極４０が配置される。

絶縁膜２４は、例えば、ＺｒＯ₂で形成される。また、ｐ側オーミック電極は、例えば、Ｐｄ／Ａｕで形成される。ｎ側電極４０は、例えば、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕで形成される。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子においては、酸素吸収層５０および後端面保護膜６０は、図１に対応する図３の鳥瞰図に示すように、窒化物半導体レーザ本体７０およびレーザストライプ８０の両方の端面を共通に被覆するように配置されている。

したがって、本実施の形態に係る窒化物半導体素子は、図２、図９、および図１０に示すように、ＧａＮ系半導体基板１０と、ＧａＮ系半導体基板１０上に配置されたｎ型半導体層（１２,１４,１６）およびｐ型半導体層（２０,２２,２６,２８）と、ｎ型半導体層（１２,１４,１６）とｐ型半導体層（２０,２２,２６,２８）の間に配置され、Ｉｎを含む活性層（１８）と、レーザ光の出射端面１００に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層５０と、酸素吸収層５０上に配置された光吸収を考慮しないコーティング膜５４とを備える。

酸素吸収層５２として、波長λ＝４０５ｎｍにおける消衰係数ｋ＝０．１１を有するＺｒＯ₂膜を挿入した場合の動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータを図１１に示す。ここで、光吸収を考慮しないコーティング膜５４として、波長λ＝４０５ｎｍにおける消衰係数ｋ＝０．００２を有するＺｒＯ₂膜を使用している。すなわち、図１１の例では、酸素吸収層５２／光吸収を考慮しないコーティング膜５４との組み合わせの例としては、ＺｒＯ₂／ＺｒＯ₂の場合に対応している。図１１の傾向から、酸素吸収層５２の膜厚が３０ｎｍの場合には、動作電流Ｉop(ｍＡ)の時間変化は、他の１０ｎｍの場合や比較例（酸素吸収層５２を挿入しない０ｎｍの場合）に比べて、大きく上昇している。

酸素吸収層５２の膜厚が３０ｎｍと相対的に厚い場合には、酸素吸収層５２内で光が吸収され、このため酸素吸収層５２内における熱の発生によって、動作電流Ｉop(ｍＡ)の上昇が生じている。

酸素吸収層５２として波長λ＝４０５ｎｍにおける消衰係数ｋ＝０．００４を有するＡｌＮ膜を挿入した場合の動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータを図１２に示す。ここで、光吸収を考慮しないコーティング膜５４として、波長λ＝４０５ｎｍにおける消衰係数ｋ＝０．０００２を有するＡｌ₂Ｏ₃ 膜を使用している。すなわち、図１２の例では、酸素吸収層５２／光吸収を考慮しないコーティング膜５４との組み合わせの例としては、ＡｌＮ／Ａｌ₂Ｏ₃の場合に対応している。図１２の傾向から、酸素吸収層５２の膜厚が５ｎｍの場合には、動作電流Ｉop(ｍＡ)の時間変化は、他の１０ｎｍや２０ｎｍの場合に比べて、大きく上昇している。酸素吸収層５２の膜厚が５ｎｍ程度と相対的に薄い場合には、酸素吸収層５２が酸化されやすいため、動作電流Ｉop(ｍＡ)の上昇が生じている。

図１１および図１２の結果より、本実施の形態に係る窒化物半導体素子においては、レーザ光の出射端面１００に配置される酸素吸収層５２の厚さ
図１３は、ＡｌＮ膜の成膜時の窒素（Ｎ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＡｌＮ膜の消衰係数ｋのは、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内であることが望ましい。値を示す。また、図１４は、図１３に対応し、ＡｌＮ膜の成膜時の窒素（Ｎ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＡｌＮ膜の消衰係数ｋの値の関係を示す。

本実施の形態に係る窒化物半導体素子においては、レーザ光の出射端面１００に配置される酸素吸収層５２は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を、例えば、約０．０３〜０．０００４程度に調整することが望ましいことが明らかである。例えば、酸素吸収層５２は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を例えば、約０．０３〜０．０００４程度に調整した屈折率が１．９〜２．１５のＡｌＮであっても良い。

本実施の形態によれば、レーザ光の出射端面に酸素吸収性の膜を配置することで端面酸化を抑制し、レーザ特性の劣化を低減でき、安定した長寿命の窒化物半導体素子を提供することができる。

本実施の形態によれば、レーザ端面に、吸収をもった膜質の乏しい膜（元素欠損の多いメタリックな膜）を配置することで、端面酸化に寄与する酸素を捕獲し、端面酸化を抑制する窒化物半導体素子を提供することができる。

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子の模式的上面図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子の素子部分の模式的鳥瞰図。 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子の図１に対応する鳥瞰図。 消衰係数ｋの説明図。 動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータ。 動作電流の変動率と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータ。 ＺｒＯ₂膜の成膜時の酸素（Ｏ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＺｒＯ₂膜の消衰係数ｋの値の測定結果。 ＺｒＯ₂膜の成膜時の酸素（Ｏ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＺｒＯ₂膜の消衰係数ｋの値の関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子の模式的上面図。 本発明の第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子の図９に対応する鳥瞰図。 酸素吸収膜としてＺｒＯ₂(消衰係数０．１１，波長λ＝４０５ｎｍ)を挿入した場合の動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータ。 酸素吸収膜としてＡｌＮ(消衰係数０．００４，波長λ＝４０５ｎｍ)を挿入した場合の動作電流Ｉop(ｍＡ)と時間（ｈｒ）との関係を表す比較エージングデータ。 ＡｌＮ膜の成膜時の窒素（Ｎ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＡｌＮ膜の消衰係数ｋの値の測定結果。 ＡｌＮ膜の成膜時の窒素（Ｎ₂）流量（ｓｃｃｍ）とＡｌＮ膜の消衰係数ｋの値の関係を示す図。

符号の説明

１０…ＧａＮ系半導体基板
１２…ｎ型ＧａＮバッファ層
１４…ｎ型超格子クラッド層
１６…ｎ型ＧａＮガイド層
１８…ＩｎＧａＮ活性層
２０…電子ブロック層
２２…ｐ型ＧａＮガイド層
２４…絶縁膜
２６…p型超格子クラッド層
２８…ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０…ｐ側オーミック電極
３２…ｐ側電極
４０…ｎ側電極
５０，５２…酸素吸収層
５４…光吸収を考慮しないコーティング膜
６０…後端面保護膜
６２…ＤＢＲ膜
６２ａ…ＺｒＯ₂膜
６２ｂ…ＳｉＯ₂膜
７０…窒化物半導体レーザ本体
８０…レーザストライプ
９０…吸収媒質
１００…レーザ光の出射端面

Claims (10)

1. ＧａＮ系半導体基板と、
   前記ＧａＮ系半導体基板上に配置されたｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、
   前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層の間に配置され、Ｉｎを含む活性層と、
   レーザ光の出射端面に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した酸素吸収層と
   を備えることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 前記酸素吸収層に対向し、前記窒化物半導体素子の後端面を被覆する後端面保護膜をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
3. 前記酸素吸収層は、屈折率が２．３〜２．６のＺｒＯ₂からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
4. 前記酸素吸収層は、屈折率が１．７〜１．９のＡｌ₂Ｏ₃からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
5. ＧａＮ系半導体基板と、
   前記ＧａＮ系半導体基板上に配置されたｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、
   前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層の間に配置され、Ｉｎを含む活性層と、
   レーザ光の出射端面に配置され、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．０００４に調整した酸素吸収層と、
   前記酸素吸収層上に、光吸収を考慮しないコーティング膜と
   を備えることを特徴とする窒化物半導体素子。
6. 前記酸素吸収層に対向し、前記窒化物半導体素子の後端面を被覆する後端面保護膜をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体素子。
7. 前記酸素吸収層は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した屈折率が２．３〜２．６のＺｒＯ₂からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
8. 前記酸素吸収層は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．２〜０．００２に調整した屈折率が１．７〜１．９のＡｌ₂Ｏ₃からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
9. 前記酸素吸収層は、波長４０５ｎｍでの消衰係数を０．０３〜０．０００４に調整した屈折率が１．９〜２．１５のＡｌＮからなることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体素子。
10. 前記酸素吸収層の厚さは、５ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の窒化物半導体素子。

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