JP2012178615A - Nitride semiconductor laser device, and manufacturing method of nitride semiconductor laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor light emitting device capable of being stably operated for a long period of time without causing voltage rise even when a nitride semiconductor laser element is operated in an Open-Air package, and to provide a manufacturing method thereof.SOLUTION: A nitride semiconductor light emitting device comprises: an n-type GaN substrate 101 which is a nitride semiconductor substrate and a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer formed on the n-type GaN substrate 101. A protective film 113 including a silicon nitride film is formed above a current injection region formed in the p-type nitride semiconductor layer and composed of a p-type AlGaInN contact layer 108, a p-type AlGaInN clad layer 107 under the p-type AlGaInN contact layer 108 and a p-type AlGaInN layer 106.

Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor laser device and a method for manufacturing a nitride semiconductor laser device.

従来の窒化物半導体レーザ素子の製造方法について、図10および図11を用いて説明する。図10は、従来の窒化物半導体レーザ素子内部の概略図であり、図11は、従来の窒化物半導体レーザ素子の外観図である。   A conventional method for manufacturing a nitride semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic view of the inside of a conventional nitride semiconductor laser device, and FIG. 11 is an external view of the conventional nitride semiconductor laser device.

従来の窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、窒化物半導体レーザチップ403を放熱用のサブマウント402にハンダ406を用いて接着した後、窒化物半導体レーザチップ403が接着されたサブマウント402を、保持基体(ステム)401上に、ハンダ(図示せず)により接着する。そして、保持基体(ステム)401に形成されているピン405と窒化物半導体レーザチップ403とを、ワイヤー404によって電気的に接続する。次に、水分を除去することによって、たとえば露点を−20℃以下に制御した空気(以下、乾燥空気と称す。)で満たした作業ボックスの中で、図11に示すように、レーザ光を透過するガラスレンズ407a付きのキャップ407を用いて、乾燥空気とともに窒化物半導体レーザチップを封止し、窒化物半導体レーザ素子を製造していた。このようにして作製された窒化物半導体レーザ素子は、乾燥空気中で動作される。   In the conventional method for manufacturing a nitride semiconductor laser device, after bonding the nitride semiconductor laser chip 403 to the heat dissipating submount 402 using the solder 406, the submount 402 to which the nitride semiconductor laser chip 403 is bonded is attached. It adhere | attaches on the holding | maintenance base | substrate (stem) 401 with solder (not shown). Then, the pin 405 formed on the holding base (stem) 401 and the nitride semiconductor laser chip 403 are electrically connected by a wire 404. Next, by removing moisture, for example, in a work box filled with air whose dew point is controlled to −20 ° C. or lower (hereinafter referred to as dry air), laser light is transmitted as shown in FIG. The nitride semiconductor laser chip was manufactured by sealing the nitride semiconductor laser chip together with dry air using the cap 407 with the glass lens 407a. The nitride semiconductor laser device manufactured in this way is operated in dry air.

特開2000−114664号公報JP 2000-114664 A

通常、窒化物半導体レーザ素子が乾燥空気中で動作される場合、3000時間以上、安定に動作することができる。しかしながら、乾燥空気で封止した場合であっても、たとえば、封止が十分でなく、わずかに乾燥空気がリークして大気(水分を含んだ、露点を管理していない空気)がキャップ内に入ってしまうことがある。このようにキャップ内に大気が入ってしまった場合、100〜1000時間程度の動作で、電圧が大きく上昇するという現象が見られ、中には、電圧が1V以上も上昇する素子や、さらに劣化が進んで発振停止する素子もある。   Normally, when a nitride semiconductor laser device is operated in dry air, it can operate stably for 3000 hours or more. However, even when sealed with dry air, for example, the seal is not sufficient, and the dry air slightly leaks and the atmosphere (air containing moisture and air whose dew point is not controlled) enters the cap. It may enter. When air enters the cap in this way, a phenomenon in which the voltage rises greatly is observed in operation for about 100 to 1000 hours, including an element in which the voltage rises by 1 V or more, and further deterioration Some elements stop and stop oscillation.

ところで、窒化物半導体レーザチップ403を、キャップ407により乾燥空気とともに封止しないで、大気雰囲気下、すなわち、水分を含んだ、露点を管理していない空気下(以下、OPEN−Airパッケージと称す。)で動作させた場合にも、乾燥空気がリークして大気がキャップ内に入った場合と同様の現象が見られる。このような現象は、従来より実用化されてきたGaAs系レーザ素子においては見られない現象であり、窒化物半導体レーザ素子において特有の現象である。このように、窒化物半導体レーザ素子の組み立て工程や使用中に、たとえば、過度な応力がかかるなどによって、乾燥空気のリークが起こり、大気がキャップ内に入ってしまった場合には、電圧が上昇し、故障の原因となってしまうという問題がある。   By the way, the nitride semiconductor laser chip 403 is not sealed with dry air by the cap 407, but in an air atmosphere, that is, in an air containing moisture and in which the dew point is not controlled (hereinafter referred to as OPEN-Air package). ), The same phenomenon as when dry air leaks and the atmosphere enters the cap is observed. Such a phenomenon is a phenomenon that has not been observed in GaAs laser elements that have been put into practical use, and is a phenomenon that is peculiar in nitride semiconductor laser elements. As described above, when the nitride semiconductor laser device is assembled or used, for example, when excessive stress is applied, a leak of dry air occurs, and the voltage increases when the atmosphere enters the cap. However, there is a problem of causing a failure.

本発明は、窒化物半導体レーザ素子をOpen−Airパッケージで動作させた場合において、電圧上昇を引き起こすことなく、長時間安定に動作することができる窒化物半導体レーザ素子とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a nitride semiconductor laser device capable of operating stably for a long time without causing a voltage increase when the nitride semiconductor laser device is operated in an open-air package, and a method for manufacturing the same. With the goal.

上記の課題を解決するために、本発明の第1の局面における窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に形成されたp型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層とを備え、窒化物半導体層は、電流が注入される電流注入領域を有しており、電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a nitride semiconductor light emitting device according to the first aspect of the present invention includes a nitride semiconductor substrate and a nitride semiconductor including a p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor substrate. The nitride semiconductor layer has a current injection region into which a current is injected, and a protective film made of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film is formed above the current injection region It is characterized by being.

この第1の局面による窒化物半導体発光素子では、上記のように、電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されているので、窒化物半導体発光素子を大気雰囲気下で動作させたとしても、大気中の水分に含まれる水素が電流注入領域に到達することを抑制することができる。これにより、水素が電流注入領域を透過、拡散することによって、電流注入領域が高抵抗化し、窒化物半導体発光素子の電圧が上昇することを抑制することができるので、長時間安定に動作することができる。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the first aspect, as described above, the protective film composed of the silicon nitride film and / or the silicon oxynitride film is formed above the current injection region. Even if the semiconductor light emitting device is operated in an air atmosphere, it is possible to suppress hydrogen contained in moisture in the air from reaching the current injection region. As a result, hydrogen can permeate and diffuse through the current injection region to increase the resistance of the current injection region and suppress an increase in the voltage of the nitride semiconductor light emitting device, so that it can operate stably for a long time. Can do.

上記第1の局面による窒化物半導体発光素子において、好ましくは、電流注入領域の上方に、電極および/または電極パッドが形成されており、保護膜は、電極および/または電極パッドの上方に形成されている。このように構成すれば、電極および/または電極パッドの上方に保護膜が形成されるので、大気中の水分に含まれる水素の浸透を効果的に防ぐことができるため、容易に、窒化物半導体発光素子の電圧上昇を抑制することができ、長時間安定に動作することができる。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the first aspect, preferably, an electrode and / or an electrode pad is formed above the current injection region, and the protective film is formed above the electrode and / or the electrode pad. ing. With this configuration, since the protective film is formed above the electrode and / or electrode pad, it is possible to effectively prevent the penetration of hydrogen contained in the moisture in the atmosphere. An increase in voltage of the light emitting element can be suppressed, and stable operation can be performed for a long time.

上記第1の局面による窒化物半導体発光素子において、電流注入領域は、リッジストライプ構造としてもよい。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the first aspect, the current injection region may have a ridge stripe structure.

この発明の第2の局面における窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に形成されたp型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層とを備え、p型窒化物半導体層の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されていることを特徴とする。   A nitride semiconductor light emitting device according to a second aspect of the present invention includes a nitride semiconductor substrate, and a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor substrate, and includes a p-type nitride. A protective film including a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film is formed over the semiconductor layer.

上記第2の局面による窒化物半導体発光素子では、上記のように、p型窒化物半導体層の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されているので、窒化物半導体発光素子を大気雰囲気下で動作させたとしても、大気中の水分に含まれる水素がp型窒化物半導体層に到達することを抑制することができる。これにより、水素がp型窒化物半導体層を透過、拡散することによって、p型窒化物半導体層が高抵抗化し、窒化物半導体発光素子の電圧が上昇することを抑制することができので、長時間安定に動作することができる。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the second aspect, as described above, the protective film composed of the silicon nitride film and / or the silicon oxynitride film is formed above the p-type nitride semiconductor layer. Even if the nitride semiconductor light emitting device is operated in an air atmosphere, it is possible to suppress hydrogen contained in moisture in the air from reaching the p-type nitride semiconductor layer. As a result, it is possible to prevent the hydrogen from permeating and diffusing through the p-type nitride semiconductor layer, thereby increasing the resistance of the p-type nitride semiconductor layer and increasing the voltage of the nitride semiconductor light emitting device. It can operate stably over time.

上記第1および第2の局面による窒化物半導体発光素子において、好ましくは、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の厚みが6nm以上である。このように構成すれば、大気中の水分に含まれる水素が窒化物半導体層に到達することを、容易に、抑制することができる。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the first and second aspects, the thickness of the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is preferably 6 nm or more. If comprised in this way, it can suppress easily that hydrogen contained in the water | moisture content in air | atmosphere reaches | attains a nitride semiconductor layer.

上記第1および第2の局面による窒化物半導体発光素子において、酸窒化シリコン膜が、一般式SiO1-xxで表されるとき、酸窒化シリコン膜の窒素の組成比xが0.1以上であることが好ましい。このように構成すれば、大気中の水分に含まれる水素が窒化物半導体層に到達することを、容易に、抑制することができる。 In the nitride semiconductor light emitting device according to the first and second aspects, when the silicon oxynitride film is represented by the general formula SiO 1-x N x , the nitrogen composition ratio x of the silicon oxynitride film is 0.1. The above is preferable. If comprised in this way, it can suppress easily that hydrogen contained in the water | moisture content in air | atmosphere reaches | attains a nitride semiconductor layer.

この発明の第3の局面における窒化物半導体発光素子の製造方法は、窒化物半導体基板上に、p型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体層に、電流が注入される電流注入領域を形成する工程と、電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜を形成する工程とが含まれていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, comprising: forming a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer on a nitride semiconductor substrate; and supplying a current to the nitride semiconductor layer. And a step of forming a current injection region into which silicon is implanted and a step of forming a protective film made of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film above the current injection region. To do.

上記第3の局面における窒化物半導体発光素子の製造方法では、電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜を形成する工程が含まれているので、得られた窒化物半導体発光素子を大気雰囲気下で動作させたとしても、大気中の水分に含まれる水素が電流注入領域に到達することを抑制することができる。これにより、水素が電流注入領域を透過、拡散することによって、電流注入領域が高抵抗化し、電圧が上昇することを抑制することができので、長時間安定に動作することができる。   Since the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device in the third aspect includes a step of forming a protective film composed of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film above the current injection region. Even if the obtained nitride semiconductor light emitting device is operated in an air atmosphere, hydrogen contained in moisture in the air can be prevented from reaching the current injection region. As a result, hydrogen can permeate and diffuse through the current injection region, thereby increasing the resistance of the current injection region and preventing the voltage from rising, and thus can operate stably for a long time.

上記第3の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法において、好ましくは、電流注入領域の上方に電極および/または電極パッドを形成する工程と、電極および/または電極パッドの上方に、保護膜を形成する工程とが含まれていることを特徴とする。このように構成すれば、電極および/または電極パッドの上方に保護膜が形成されるので、大気中の水分に含まれる水素が、電流注入領域に到達することを効果的に防ぐことができる。   In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the third aspect, preferably, a step of forming an electrode and / or an electrode pad above the current injection region, and a protective film above the electrode and / or the electrode pad And a forming step. If comprised in this way, since a protective film is formed above an electrode and / or an electrode pad, it can prevent effectively that hydrogen contained in the water | moisture content in air | atmosphere reaches | attains a current injection area | region.

上記第3の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法において、電流注入領域がリッジストライプ構造となるように、窒化物半導体層にリッジストライプ構造を形成する工程が含まれていてもよい。   The nitride semiconductor light emitting device manufacturing method according to the third aspect may include a step of forming a ridge stripe structure in the nitride semiconductor layer so that the current injection region has a ridge stripe structure.

この発明の第4の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法は、窒化物半導体基板上に、p型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層を形成する工程と、p型窒化物半導体層の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜を形成する工程とが含まれていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, comprising: forming a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer on a nitride semiconductor substrate; And a step of forming a protective film composed of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film.

上記第4の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法では、上記のように、p型窒化物半導体層の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜を形成する工程が含まれているので、得られた窒化物半導体発光素子を大気雰囲気下で動作させたとしても、大気中の水分に含まれる水素がp型窒化物半導体層に到達することを抑制することができる。これにより、水素がp型窒化物半導体層を透過、拡散することによって、p型窒化物半導体層が高抵抗化し、電圧が上昇することを抑制することができので、長時間安定に動作することができる。   In the nitride semiconductor light emitting device manufacturing method according to the fourth aspect, as described above, the protective film composed of the silicon nitride film and / or the silicon oxynitride film is formed above the p-type nitride semiconductor layer. Since the process is included, even if the obtained nitride semiconductor light emitting device is operated in an air atmosphere, hydrogen contained in water in the air is prevented from reaching the p-type nitride semiconductor layer. Can do. As a result, hydrogen can permeate and diffuse through the p-type nitride semiconductor layer, so that the resistance of the p-type nitride semiconductor layer can be suppressed and the voltage can be prevented from rising. Can do.

上記第3および第4の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法において、好ましくは、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の厚みが6nm以上となるように、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を形成する工程が含まれている。このように構成すれば、大気中の水分に含まれる水素が窒化物半導体層に到達することを、容易に、抑制することができる。   In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the third and fourth aspects, preferably, the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is formed so that the silicon nitride film or the silicon oxynitride film has a thickness of 6 nm or more. Process is included. If comprised in this way, it can suppress easily that hydrogen contained in the water | moisture content in air | atmosphere reaches | attains a nitride semiconductor layer.

上記第3および第4の局面による窒化物半導体発光素子の製造方法において、好ましくは、酸窒化シリコン膜が、一般式SiO1-xxで表されるとき、酸窒化シリコン膜の窒素の組成比xが0.1以上となるように酸窒化シリコン膜を形成する工程が含まれている。このように構成すれば、大気中の水分に含まれる水素が窒化物半導体層に到達することを、容易に、抑制することができる。 In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the third and fourth aspects, preferably, when the silicon oxynitride film is represented by the general formula SiO 1-x N x , the nitrogen composition of the silicon oxynitride film A step of forming a silicon oxynitride film so that the ratio x is 0.1 or more is included. If comprised in this way, it can suppress easily that hydrogen contained in the water | moisture content in air | atmosphere reaches | attains a nitride semiconductor layer.

以上のように、本発明によれば、窒化物半導体発光素子を大気雰囲気下(Open−Airパッケージ)で動作させた場合においても、電圧上昇を引き起こすことなく、長時間安定に動作をす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。   As described above, according to the present invention, even when a nitride semiconductor light emitting device is operated in an air atmosphere (Open-Air package), it can operate stably for a long time without causing a voltage increase. A nitride semiconductor light emitting device that can be provided can be provided.

は、本発明の第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。These are the perspective views of the nitride semiconductor laser chip concerning the 1st Embodiment of this invention. は、図1に示した窒化物半導体レーザチップを用いてパッケージ実装した窒化物半導体レーザ素子の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a nitride semiconductor laser device packaged using the nitride semiconductor laser chip shown in FIG. は、比較例1の窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果である。These are the aging test results of the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1. は、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果である。These are the aging test results of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment. は、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子の保護膜を構成する窒化シリコン膜の厚みと歩留まりの関係を示す図である。These are figures which show the relationship between the thickness of the silicon nitride film which comprises the protective film of the nitride semiconductor laser element concerning 1st Embodiment, and a yield. は、図5に示した窒化シリコン膜の厚みと歩留まりの関係を示す図の一部を拡大して示した図である。These are the figures which expanded and showed a part of figure which shows the relationship between the thickness of the silicon nitride film shown in FIG. 5, and a yield. は、本発明の第7の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。These are the perspective views of the nitride semiconductor laser chip concerning the 7th Embodiment of this invention. は、本発明の第8の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。These are the perspective views of the nitride semiconductor laser chip concerning the 8th Embodiment of this invention. は、ECRスパッタ成膜装置の模式的な構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ECR sputtering film forming apparatus. は、従来の窒化物半導体レーザ素子内部の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the inside of a conventional nitride semiconductor laser device. は、従来の窒化物系半導体レーザ素子の外観図である。FIG. 3 is an external view of a conventional nitride-based semiconductor laser device.

以下、本発明の具体的な実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1および図2を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。図2は、図1に示した窒化物半導体レーザチップを用いてパッケージ実装した窒化物半導体レーザ素子の概略図である。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view of a nitride semiconductor laser chip according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a nitride semiconductor laser device packaged using the nitride semiconductor laser chip shown in FIG.

第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子は、p型窒化物半導体層を有しており、このp型窒化物半導体層には、少なくとも活性層とクラッド層が含まれている。この活性層とクラッド層は、アルミニウム(Al)、インジウム(In)またはガリウム(Ga)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であって、下記一般式(1)で表される化合物を主成分とする材料から構成されている。さらに、第1の実施形態にかかるp型窒化物半導体層は、下記一般式(1)で表される材料に、マグネシウム(Mg)あるいはベリリウム(Be)等がドーピングされることによって、p型伝導を示すように形成されている。
AlkInlGamN ・・・(1)
式(1)中、kは0≦k≦1の正数であり、lは0≦l≦1の正数であり、mは0≦m≦1の正数であり、k、l、mは、k+l+m=1を満たす。
The nitride semiconductor laser device according to the first embodiment has a p-type nitride semiconductor layer, and this p-type nitride semiconductor layer includes at least an active layer and a cladding layer. The active layer and the cladding layer are a compound of at least one group 3 element selected from the group consisting of aluminum (Al), indium (In), or gallium (Ga) and nitrogen which is a group 5 element. And composed of a material mainly composed of a compound represented by the following general formula (1). Further, the p-type nitride semiconductor layer according to the first embodiment is doped with magnesium (Mg), beryllium (Be) or the like in the material represented by the following general formula (1). It is formed to show.
Al k In l Ga m N (1)
In the formula (1), k is a positive number of 0 ≦ k ≦ 1, l is a positive number of 0 ≦ l ≦ 1, m is a positive number of 0 ≦ m ≦ 1, and k, l, m Satisfies k + 1 + m = 1.

具体的には、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子は、図1に示すように、n型GaN基板101の表面に、厚さ0.2μmのn型AlGaInNバッファ層102と、厚さ2.2μmのn型Al0.05Ga0.95InNクラッド層103と、厚さ20nmのn型AlGaInNガイド層104と、InGaNからなる厚さ8nmの障壁層とInGaNからなる厚さ5nmの井戸層とから構成される層を、p型窒化物半導体層側に形成される最終の層がGaNとなるように3層積層させた厚さ70nmのAlGaInN多重量子井戸活性層105と、厚さ20nmのp型Al0.3Ga0.7InN層106と、厚さ0.5μmのp型Al0.05Ga0.95InNクラッド層107と、厚さ0.2μmのp型AlGaInNコンタクト層108とが順に積層され、形成されている。なお、n型GaN基板は、本発明の「窒化物半導体基板」の一例である。 Specifically, the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment includes an n-type AlGaInN buffer layer 102 having a thickness of 0.2 μm and a thickness on the surface of an n-type GaN substrate 101 as shown in FIG. An n-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 103 having a thickness of 2.2 μm, an n-type AlGaInN guide layer 104 having a thickness of 20 nm, an 8 nm thick barrier layer made of InGaN, and a 5 nm thick well layer made of InGaN. 70 nm-thick AlGaInN multiple quantum well active layer 105 in which three layers are laminated so that the final layer formed on the p-type nitride semiconductor layer side is GaN, and a p-type having a thickness of 20 nm. and Al 0.3 Ga 0.7 InN layer 106, a p-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 107 having a thickness of 0.5 [mu] m, and p-type AlGaInN contact layer 108 having a thickness of 0.2μm is Laminated on, it is formed. The n-type GaN substrate is an example of the “nitride semiconductor substrate” in the present invention.

本発明にかかる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105の混晶比によって、たとえば350nm〜480nmの範囲で適宜調節することができる。第1の実施形態では、405nmの波長のレーザ光が発振するように調節を行った。   The wavelength of the laser light oscillated from the nitride semiconductor laser element according to the present invention can be appropriately adjusted within a range of 350 nm to 480 nm, for example, depending on the mixed crystal ratio of the AlGaInN multiple quantum well active layer 105. In the first embodiment, adjustment is performed so that laser light having a wavelength of 405 nm oscillates.

そして、p型AlGaInNクラッド層107およびp型AlGaInNコンタクト層108は、それぞれの一部が除去されることによって、リッジストライプ部111が形成されている。すなわち、p型AlGaInNクラッド層107は、その一部がストライプ状の突出部となるように、それ以外の部分が除去されている。また、p型AlGaInNコンタクト層108は、p型AlGaInNクラッド層107に形成された突出部の上面に形成された部分のみが残るように、それ以外の部分は除去されている。このようにして、共振器長方向(Y方向)に延伸するようにストライプ状のリッジストライプ部111が形成されている。第1の実施形態では、リッジストライプ部111のストライプの幅(X方向の幅)は、1.2μm〜2.4μmであり、好ましくは約1.5μmである。   The p-type AlGaInN cladding layer 107 and the p-type AlGaInN contact layer 108 are partially removed to form a ridge stripe portion 111. That is, the other part of the p-type AlGaInN cladding layer 107 is removed so that a part thereof becomes a striped protrusion. The p-type AlGaInN contact layer 108 has other portions removed so that only the portion formed on the upper surface of the protruding portion formed in the p-type AlGaInN cladding layer 107 remains. In this way, the striped ridge stripe portion 111 is formed so as to extend in the resonator length direction (Y direction). In the first embodiment, the stripe width (X-direction width) of the ridge stripe portion 111 is 1.2 μm to 2.4 μm, and preferably about 1.5 μm.

さらに、p型AlGaInNコンタクト層108の上面には、p型電極115が設けられている。このp型電極115は、p型コンタクト層108に接触するように形成された厚さ50nmのパラジウム(Pd)から構成されている。また、p型AlGaInNクラッド層107の上面には、リッジストライプ部111の形成箇所を除く部分に絶縁膜109が設けられている。この絶縁膜109は、p型AlGaInNクラッド層107に接触するように形成されており、厚さ200nmの酸化シリコン(SiO2)と、厚さ50nmの酸化チタン(TiO2)とを順に積層した2層から構成されている。さらに、p型AlGaInNクラッド層107の上面およびp型電極115の上面には、p型電極パッド110が形成されている。このp型電極パッド110は、絶縁膜109側から厚さ20nmのモリブデン(Mo)と、厚さ200nmの金(Au)とを、順に積層した2層から構成されている。 Further, a p-type electrode 115 is provided on the upper surface of the p-type AlGaInN contact layer 108. The p-type electrode 115 is made of palladium (Pd) having a thickness of 50 nm formed so as to be in contact with the p-type contact layer 108. In addition, an insulating film 109 is provided on the upper surface of the p-type AlGaInN clad layer 107 in a portion excluding the portion where the ridge stripe portion 111 is formed. The insulating film 109 is formed so as to be in contact with the p-type AlGaInN cladding layer 107, and is formed by sequentially stacking silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of 200 nm and titanium oxide (TiO 2 ) having a thickness of 50 nm. It is composed of layers. Further, a p-type electrode pad 110 is formed on the upper surface of the p-type AlGaInN cladding layer 107 and the upper surface of the p-type electrode 115. The p-type electrode pad 110 is composed of two layers in which molybdenum (Mo) having a thickness of 20 nm and gold (Au) having a thickness of 200 nm are sequentially stacked from the insulating film 109 side.

第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体層に、電流が注入される電流注入領域を有している。一般的に、電流は、窒化物半導体層の活性層領域に注入される。すなわち、電流注入領域とは、電流が注入される活性層領域のことである。たとえば、第1の実施形態のようなリッジストライプ型の窒化物半導体レーザ素子では、リッジストライプ部直下のp型窒化物半導体層領域が電流注入領域となる。すなわち、第1の実施形態において、電流注入領域である活性層領域は、p型AlGaInNコンタクト層108と、p型AlGaInNコンタクト層108の下のp型AlGaInNクラッド層107およびp型AlGaInN層の106部分となる。なお、電流注入領域は、電流が注入されることによって発光する。すなわち、電流注入領域は、発光領域でもあり、第1の実施形態では、リッジストライプ部直下の活性層領域が発光領域となる。   The nitride semiconductor laser device according to the first embodiment has a current injection region into which a current is injected into the nitride semiconductor layer. Generally, current is injected into the active layer region of the nitride semiconductor layer. That is, the current injection region is an active layer region into which current is injected. For example, in the ridge stripe type nitride semiconductor laser device as in the first embodiment, the p-type nitride semiconductor layer region immediately below the ridge stripe portion becomes the current injection region. That is, in the first embodiment, the active layer region which is a current injection region includes the p-type AlGaInN contact layer 108, the p-type AlGaInN cladding layer 107 under the p-type AlGaInN contact layer 108, and 106 portions of the p-type AlGaInN layer. It becomes. The current injection region emits light when current is injected. That is, the current injection region is also a light emitting region, and in the first embodiment, the active layer region immediately below the ridge stripe portion is the light emitting region.

本発明にかかる窒化物半導体発光素子は、電流注入領域、または、電極、または、電極パッド、または、電極および電極パッドの上方に、窒化シリコン膜、または、酸窒化シリコン膜、または、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されている。第1の実施形態では、図1に示すように、p型電極パッド110の上面に保護膜113が形成されている。このように、保護膜113を形成することによって、p型窒化物半導体層を含む窒化物半導体レーザ素子を大気中で動作させた場合に、大気中の水分に含まれる水素がp型窒化物半導体層に到達することを抑制することができる。これにより、水素がp型窒化物半導体層を透過、拡散することによって、p型窒化物半導体層が高抵抗化し、電圧を上昇することを抑制することができる。   The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a silicon nitride film over a current injection region, an electrode, an electrode pad, or an electrode and an electrode pad. And a protective film composed of a silicon oxynitride film. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a protective film 113 is formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110. Thus, when the nitride semiconductor laser element including the p-type nitride semiconductor layer is operated in the atmosphere by forming the protective film 113, hydrogen contained in moisture in the atmosphere is converted into the p-type nitride semiconductor. Reaching the layer can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the hydrogen from permeating and diffusing through the p-type nitride semiconductor layer, thereby increasing the resistance of the p-type nitride semiconductor layer and increasing the voltage.

そして、保護膜113には、ワイヤーボンディング窓114が形成されている。このワイヤーボンディング窓114は、保護膜113の下にあるp型電極パッド110と後述のワイヤーをボンディングするための窓である。保護膜113は絶縁膜であるために、p型電極パッド110の全面を覆ってしまうと、ワイヤーによって電流注入することができなくなるために設けられているものである。   A wire bonding window 114 is formed in the protective film 113. The wire bonding window 114 is a window for bonding a p-type electrode pad 110 under the protective film 113 and a wire to be described later. Since the protective film 113 is an insulating film, if the entire surface of the p-type electrode pad 110 is covered, current cannot be injected by the wire.

さらに、n型GaN基板101上面の各層の積層側と反対側の表面には、n型電極112が形成されている。このn型電極112は、n型GaN基板101に接触するように形成されており、厚さ30nmのハフニウム(Hf)と、厚さ200nmのアルミニウム(Al)と、厚さ30nmのモリブデン(Mo)と、厚さ50nmの白金(Pt)と、厚さ200nmの金(Au)とを積層した5層から構成されている。   Further, an n-type electrode 112 is formed on the surface of the upper surface of the n-type GaN substrate 101 opposite to the layer stacking side. The n-type electrode 112 is formed so as to be in contact with the n-type GaN substrate 101, and has a hafnium (Hf) thickness of 30 nm, an aluminum (Al) thickness of 200 nm, and a molybdenum (Mo) thickness of 30 nm. And platinum (Pt) having a thickness of 50 nm and gold (Au) having a thickness of 200 nm.

次に、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment will be described.

まず、厚さ450μm(2インチウエハー)のn型GaN基板101上に、たとえばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)成膜装置を用いて、厚さ0.2μmのn型AlGaInNバッファ層102と、厚さ2.2μmのn型Al0.05Ga0.95InNクラッド層103と、厚さ20nmのn型AlGaInNガイド層104を順に積層し、成膜する。 First, an n-type AlGaInN buffer layer 102 having a thickness of 0.2 μm is formed on an n-type GaN substrate 101 having a thickness of 450 μm (2-inch wafer) by using, for example, a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) film forming apparatus. An n-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 103 having a thickness of 2.2 μm and an n-type AlGaInN guide layer 104 having a thickness of 20 nm are sequentially stacked to form a film.

次に、InGaNからなる厚さ8nmの障壁層とInGaNからなる厚さ5nmの井戸層とから構成される層を、p型窒化物半導体層側に形成される最終の層がGaNとなるように3層積層させて厚さ70nmのAlGaInN多重量子井戸活性層105を形成する。続いて、厚さ20nmのp型Al0.3Ga0.7InN層106と、厚さ0.5μmのp型Al0.05Ga0.95InNクラッド層107と、厚さ0.2μmのp型AlGaInNコンタクト層108を順に積層して、成膜する。その後、p型AlGaInNコンタクト層108上に、電子ビーム(EB(Electron Beam))蒸着法により、厚さ50nmのパラジウム(Pd)形成し、p型電極115を形成する。 Next, a layer composed of a barrier layer made of InGaN with a thickness of 8 nm and a well layer made of InGaN with a thickness of 5 nm is formed so that the final layer formed on the p-type nitride semiconductor layer side becomes GaN. Three layers are stacked to form an AlGaInN multiple quantum well active layer 105 having a thickness of 70 nm. Subsequently, a p-type Al 0.3 Ga 0.7 InN layer 106 having a thickness of 20 nm, a p-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 107 having a thickness of 0.5 μm, and a p-type AlGaInN contact layer 108 having a thickness of 0.2 μm are sequentially arranged. Laminate and form a film. Thereafter, palladium (Pd) having a thickness of 50 nm is formed on the p-type AlGaInN contact layer 108 by an electron beam (EB (Electron Beam)) vapor deposition method to form a p-type electrode 115.

次に、フォトリソ工程でリッジストライプ部111を形成するために、p型電極115上にストライプ状のマスクを形成し、たとえばICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング法を用いて、p型AlGaInNクラッド層107の途中までの深さとなるように、p型電極115およびp型AlGaInNコンタクト層108およびp型AlGaInNクラッド層107をエッチングする。エッチング深さは、デバイスに要求される仕様に基づき決定されるものであるが、第1の実施形態では、p型AlGaInNクラッド層107の底部付近までエッチングを行った。このようにして、リッジストライプ部111を形成する。   Next, in order to form the ridge stripe portion 111 by the photolithography process, a stripe mask is formed on the p-type electrode 115 and the p-type AlGaInN clad layer 107 is formed by using, for example, ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method. The p-type electrode 115, the p-type AlGaInN contact layer 108, and the p-type AlGaInN cladding layer 107 are etched so that the depth becomes halfway. The etching depth is determined based on specifications required for the device. In the first embodiment, the etching is performed up to the bottom of the p-type AlGaInN cladding layer 107. In this way, the ridge stripe portion 111 is formed.

次に、リッジストライプ部111とp型AlGaInNクラッド層107の上面に、EB蒸着法やスパッタ法等を用いて、厚さ200nmの酸化シリコン(SiO2)と、厚さ50nmの酸化チタン(TiO2)から構成される絶縁膜109を形成する。そして、p型電極115上に形成されたリッジストライプ状のマスクと絶縁膜109をリフトオフ法により除去した後、EB蒸着法等により、絶縁膜109およびp型電極115の上方に、絶縁膜109側から厚さ20nmのモリブデン(Mo)と、厚さ200nmの金(Au)とを順に積層して、p型電極パッド110を形成する。 Next, 200 nm thick silicon oxide (SiO 2 ) and 50 nm thick titanium oxide (TiO 2 ) are formed on the upper surfaces of the ridge stripe portion 111 and the p-type AlGaInN clad layer 107 by EB vapor deposition or sputtering. ) Is formed. Then, after removing the ridge stripe mask formed on the p-type electrode 115 and the insulating film 109 by a lift-off method, the insulating film 109 side is formed above the insulating film 109 and the p-type electrode 115 by an EB vapor deposition method or the like. To 20 nm-thick molybdenum (Mo) and 200 nm-thick gold (Au) are sequentially stacked to form the p-type electrode pad 110.

次に、フォトリソ工程により、p型電極パッド110の上面のワイヤーボンディング窓114が形成される部分に、レジストによるマスクを形成しておく。続いて、p型電極パッド110上に、ECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタ法によって、保護膜113を形成する。第1の実施形態では、保護膜113は、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の2層構造とし、p型電極パッドに接するように窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する。   Next, a mask made of resist is formed in a portion where the wire bonding window 114 is formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110 by a photolithography process. Subsequently, a protective film 113 is formed on the p-type electrode pad 110 by ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering. In the first embodiment, the protective film 113 has a two-layer structure of a silicon nitride film and a silicon oxide film, a silicon nitride film is formed so as to be in contact with the p-type electrode pad, and a silicon oxide film is formed on the silicon nitride film. To do.

ここで、保護膜の作製方法について説明する。保護膜の作製は、たとえば、ECRスパッタ法のような反応性スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、EB蒸着法などにより形成することができる。第1の実施形態では、ECRスパッタ法を用いて、保護膜を作製した。ECRスパッタ法による保護膜の作製方法を、図9を参照しながら説明する。図9は、ECRスパッタ成膜装置の模式的な構成図である。   Here, a method for manufacturing the protective film is described. The protective film can be formed by, for example, reactive sputtering such as ECR sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), EB evaporation, or the like. In the first embodiment, the protective film is produced using ECR sputtering. A method for manufacturing a protective film by ECR sputtering will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an ECR sputtering film forming apparatus.

ECRスパッタ法とは、ECRにより発生したプラズマを利用し、そのプラズマの周囲に配置したターゲットに電圧を印可して、プラズマ中のイオンをターゲットに加速入射させることでスパッタリング現象を生ぜしめ、放出したターゲット粒子を近傍に設置した試料の表面に付着させることにより薄膜を形成する方法である。なお、本発明において、試料の表面に形成された薄膜が保護膜となる。   The ECR sputtering method uses a plasma generated by ECR, applies a voltage to a target arranged around the plasma, and causes ions in the plasma to be accelerated and incident on the target, thereby generating and releasing a sputtering phenomenon. This is a method of forming a thin film by attaching target particles to the surface of a sample placed in the vicinity. In the present invention, a thin film formed on the surface of the sample serves as a protective film.

ECRスパッタ成膜装置は、図9に示すように、成膜室300と、磁気コイル303と、マイクロ波導入窓302とを備えている。成膜室300にはガス導入口301およびガス排気口309が設置されており、成膜室300内にはRF電源308に接続されたターゲット304とヒータ305とが設置されている。また、成膜室300内には試料台307が設置されており、試料台307上には、薄膜(保護膜)を形成したい試料306を設置する。なお、磁気コイル303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308はターゲット304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302よりマイクロ波310が成膜室300内に導入される。   As shown in FIG. 9, the ECR sputtering film forming apparatus includes a film forming chamber 300, a magnetic coil 303, and a microwave introduction window 302. A gas introduction port 301 and a gas exhaust port 309 are installed in the film formation chamber 300, and a target 304 and a heater 305 connected to an RF power source 308 are installed in the film formation chamber 300. A sample stage 307 is installed in the film formation chamber 300, and a sample 306 on which a thin film (protective film) is to be formed is installed on the sample stage 307. The magnetic coil 303 is provided for generating a magnetic field necessary for generating plasma, and the RF power source 308 is used for sputtering the target 304. Further, the microwave 310 is introduced into the film formation chamber 300 through the microwave introduction window 302.

本発明にかかる保護膜を形成するためのターゲット304としては、シリコンターゲットまたは酸化シリコンターゲットが用いられる。たとえば、窒化シリコン膜を形成する場合、ターゲット304としてシリコンターゲットを設置し、ガス導入口301から成膜室300内に窒素ガスを5.5sccm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、プラズマの生成に必要なマイクロ波を印加し、シリコンターゲットに所定の電圧を印加する。これにより、試料台307に設置された試料306の表面に窒化シリコン膜を形成することができる。なお、成長室300内に窒素を導入する代わりに、酸素を導入すれば、酸化シリコン膜を形成することができる。   As the target 304 for forming the protective film according to the present invention, a silicon target or a silicon oxide target is used. For example, when a silicon nitride film is formed, a silicon target is installed as the target 304, nitrogen gas is introduced into the film formation chamber 300 from the gas introduction port 301 at a flow rate of 5.5 sccm, and plasma is generated efficiently. In order to increase the deposition rate, argon gas is introduced at a flow rate of 40.0 sccm. Then, a microwave necessary for plasma generation is applied, and a predetermined voltage is applied to the silicon target. Thereby, a silicon nitride film can be formed on the surface of the sample 306 installed on the sample table 307. Note that a silicon oxide film can be formed by introducing oxygen instead of introducing nitrogen into the growth chamber 300.

一方、酸窒化シリコン膜を形成する場合、シリコンターゲットが設置された成膜室300に酸素ガスを導入しながら、マイクロ波を印加して酸素プラズマを生成し、シリコンターゲットを酸素プラズマにさらすことにより、シリコンターゲットの表面から数nm程度の深さまで、シリコンターゲットを酸化させる(ステップ1)。これにより、一時的に酸化シリコンからなるターゲットを作製する。次に、成膜室300に窒素ガスとアルゴンガスを導入し、マイクロ波を印加してプラズマ状態にし、酸化シリコンからなるターゲットをスパッタすることにより、試料台307に設置された試料に酸窒化シリコン膜を形成する(ステップ2)。このとき、窒素ガスと酸素ガスのガス比率を変更することによって、酸窒化シリコン膜の酸素含有量を変更することができる。   On the other hand, in the case of forming a silicon oxynitride film, oxygen gas is introduced into a deposition chamber 300 in which a silicon target is installed, microwaves are applied to generate oxygen plasma, and the silicon target is exposed to oxygen plasma. Then, the silicon target is oxidized from the surface of the silicon target to a depth of several nanometers (step 1). Thereby, a target made of silicon oxide is produced temporarily. Next, nitrogen gas and argon gas are introduced into the film formation chamber 300, microwaves are applied to form a plasma state, and a target made of silicon oxide is sputtered, so that silicon oxynitride is applied to the sample placed on the sample stage 307. A film is formed (step 2). At this time, the oxygen content of the silicon oxynitride film can be changed by changing the gas ratio of nitrogen gas to oxygen gas.

しかしながら、上述のように、シリコンターゲットを用いて酸窒化シリコン膜を形成する場合、成膜室300内に酸素ガスを導入すると、シリコンの酸化性が高いために、酸素の含有量の少ない酸窒化シリコン膜を形成する場合において、酸素と窒素の組成を制御することが困難となり、再現性も低くなる傾向にある。この場合、Sipq(ただし、0<p<1、0<q<0.67、p+q=1)の組成式で表わされる酸化状態の低い酸化シリコンをターゲット304として用いて、成膜室300内に酸素ガスを導入せず、窒素ガスのみを導入しながら、プラズマの生成に必要なマイクロ波を印加し、酸化シリコンターゲットに所定の電圧を印加すれば、酸素の含有量の少ない酸窒化シリコン膜を比較的容易に形成することができる。また、上記のSipq(ただし、0<p<1、0<q<0.67、p+q=1)の組成式で表わされる酸化状態の低い酸化シリコンからなるターゲットを用いる代わりに、酸素の含有量の少ない酸窒化シリコンからなるターゲットを用いた場合にも、同様の効果が得られる。 However, as described above, in the case where a silicon oxynitride film is formed using a silicon target, when oxygen gas is introduced into the deposition chamber 300, the oxidization of silicon is high, so that the oxynitride with a low oxygen content is performed. When forming a silicon film, it becomes difficult to control the composition of oxygen and nitrogen, and the reproducibility tends to be low. In this case, a film formation chamber using silicon oxide having a low oxidation state represented by a composition formula of Si p O q (where 0 <p <1, 0 <q <0.67, p + q = 1) as the target 304. Oxynitridation with low oxygen content can be achieved by applying microwaves necessary for plasma generation while introducing only nitrogen gas without introducing oxygen gas into 300 and applying a predetermined voltage to the silicon oxide target. A silicon film can be formed relatively easily. Further, instead of using a target made of silicon oxide having a low oxidation state represented by the composition formula of Si p O q (where 0 <p <1, 0 <q <0.67, p + q = 1), oxygen The same effect can be obtained when using a target made of silicon oxynitride with a low content of.

また、上述のようにして酸窒化シリコン膜中の酸素および窒素の含有量、すなわち、組成比を調整する以外に、成膜室内の真空度、または、成膜温度、または、真空度と成膜温度の両方等の成膜条件を変化させることによっても、酸窒化シリコン膜における酸素の含有量を変化させることができ、酸窒化シリコン膜の組成を容易に変化させることができる。なお、成膜室内の真空度は低い方が酸窒化シリコン膜に酸素が導入されやすく、成膜温度は高い方が酸窒化シリコン膜に酸素が導入されにくい傾向がある。   In addition to adjusting the oxygen and nitrogen contents in the silicon oxynitride film, that is, the composition ratio as described above, the degree of vacuum in the film formation chamber, the film formation temperature, or the degree of vacuum and film formation By changing film formation conditions such as both the temperature, the oxygen content in the silicon oxynitride film can be changed, and the composition of the silicon oxynitride film can be easily changed. Note that oxygen is more likely to be introduced into the silicon oxynitride film when the degree of vacuum in the deposition chamber is lower, and oxygen is less likely to be introduced into the silicon oxynitride film when the deposition temperature is higher.

また、成膜室の内壁を酸化させる、あるいは、成膜室の内壁に酸化シリコンを形成した後、成膜室内にアルゴンガスと窒素ガスとを導入し、シリコンターゲットを用いてスパッタ法等により成膜すると、成膜室の内壁の酸素がプラズマにより離脱するので、酸窒化シリコン膜からなる保護膜を形成することもできる。なお、上述のような反応性スパッタ法で、アルゴンガスを用いてターゲットをスパッタする場合、作製した保護膜にアルゴンが微量(0%〜10%程度)含まれていることがあるが、本発明では、作製した保護膜にアルゴンが含まれていてもいなくても、どちらの場合であっても、本発明にかかる窒化物半導体発光素子に適用することができる。   In addition, the inner wall of the film formation chamber is oxidized, or after silicon oxide is formed on the inner wall of the film formation chamber, argon gas and nitrogen gas are introduced into the film formation chamber, and a silicon target is used for sputtering. When the film is formed, oxygen on the inner wall of the film formation chamber is released by plasma, so that a protective film made of a silicon oxynitride film can also be formed. Note that when the target is sputtered using argon gas by the reactive sputtering method as described above, the produced protective film may contain a small amount (about 0% to 10%) of argon. Then, it can be applied to the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention regardless of whether the produced protective film contains argon or not.

また、保護膜を形成する前に、窒化物半導体層、または、電極、または、電極パッドと、保護膜の密着性を改善するために、たとえば、上述のステップ1とステップ2の間において、窒化物半導体層、または、電極、または、電極パッドの表面のクリーニングを行ってもよい。クリーニングは、加熱することによって行ってもよいし、アルゴンプラズマ、または、窒素プラズマ、または、アルゴンと窒素の混合ガスプラズマを照射することによってクリーニングを行ってもよい。さらに、加熱によるクリーニングとプラズマ照射によるクリーニングの両方を組み合わせて行ってもよい。なお、プラズマ照射によってクリーニングを行う場合、アルゴンプラズマを照射した後に、窒素プラズマを照射する、あるいは、その逆の順番で照射する2段階クリーニングを行ってもよい。また、アルゴンと窒素以外に、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)、クリプトン(Kr)等の希ガスを用いてもよい。   In order to improve the adhesion between the nitride semiconductor layer, the electrode, or the electrode pad, and the protective film before forming the protective film, for example, nitridation is performed between step 1 and step 2 described above. The surface of the physical semiconductor layer, the electrode, or the electrode pad may be cleaned. Cleaning may be performed by heating, or cleaning may be performed by irradiation with argon plasma, nitrogen plasma, or mixed gas plasma of argon and nitrogen. Further, both cleaning by heating and cleaning by plasma irradiation may be performed in combination. When cleaning is performed by plasma irradiation, two-stage cleaning may be performed in which nitrogen plasma is irradiated after irradiation with argon plasma, or irradiation is performed in the reverse order. In addition to argon and nitrogen, a rare gas such as helium (He), neon (Ne), xenon (Xe), or krypton (Kr) may be used.

加熱によるクリーニング方法としては、たとえば、保護膜を形成する直前の窒化物半導体発光素子を成膜装置内に設置し、100℃〜500℃の温度で加熱して、窒化物半導体層、または、電極、または、電極パッドの表面に付着している酸化膜や不純物などを除去する。プラズマ照射によるクリーニング方法としては、窒化物半導体層、または、電極、または、電極パッドの表面に、アルゴンプラズマまたは窒素プラズマ等を照射することによってクリーニングを行う。また、加熱しながらプラズマ照射を行ってもよい。なお、クリーニングに続けて行う保護膜の形成工程は、100℃〜500℃の温度に加熱した状態で行うことが好ましいが、特に加熱を行わずに、保護膜を形成してもよい。   As a cleaning method by heating, for example, a nitride semiconductor light-emitting element immediately before forming a protective film is placed in a film forming apparatus and heated at a temperature of 100 ° C. to 500 ° C. to form a nitride semiconductor layer or an electrode Alternatively, an oxide film or impurities attached to the surface of the electrode pad are removed. As a cleaning method by plasma irradiation, cleaning is performed by irradiating the surface of the nitride semiconductor layer, the electrode, or the electrode pad with argon plasma, nitrogen plasma, or the like. Further, plasma irradiation may be performed while heating. In addition, although the formation process of the protective film performed following cleaning is preferably performed in a state heated to a temperature of 100 ° C. to 500 ° C., the protective film may be formed without particularly heating.

第1の実施形態にかかる保護膜の具体的な作製方法としては、図9のターゲット304としてシリコンターゲットを用いて、ガス導入口301から成膜室300内に窒素ガスを5.5sccm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、シリコンターゲットをスパッタするために、シリコンターゲットに500WのRF電源308を印加し、プラズマの生成に必要な500Wのマイクロ波パワーを印加して、成膜速度0.17nm/秒で、波長633nmの光の屈折率が2.0であり、厚みが500nmである窒化シリコン膜と、光の屈折率が1.4であり、厚みが200nmである酸化シリコン膜からなる2層構造の保護膜113を形成する。   As a specific method of manufacturing the protective film according to the first embodiment, a silicon target is used as the target 304 in FIG. 9, and nitrogen gas is introduced from the gas inlet 301 into the film forming chamber 300 at a flow rate of 5.5 sccm. In addition, argon gas is introduced at a flow rate of 40.0 sccm in order to efficiently generate plasma and increase the deposition rate. Then, in order to sputter the silicon target, a 500 W RF power source 308 is applied to the silicon target, a 500 W microwave power necessary for plasma generation is applied, a film formation rate of 0.17 nm / second, and a wavelength of 633 nm. The protective film 113 has a two-layer structure made of a silicon nitride film having a light refractive index of 2.0 and a thickness of 500 nm and a silicon oxide film having a light refractive index of 1.4 and a thickness of 200 nm. Form.

そして、保護膜113を形成した後、ワイヤーボンディング窓114部のマスクと保護膜113とを、リフトオフ法により除去することによって、ワイヤーボンディング窓114を形成する。   Then, after forming the protective film 113, the wire bonding window 114 is formed by removing the mask of the wire bonding window 114 and the protective film 113 by a lift-off method.

次に、厚み450μmのn型GaN基板101を研削、研磨して、厚み130μmのn型GaN基板とする。続いて、n型GaN基板101上面の各層の積層側と反対側の表面に、EB蒸着法によって、厚さ30nmのハフニウム(Hf)、厚さ200nmのアルミニウム(Al)、厚さ30nmのモリブデン(Mo)、厚さ50nmの白金(Pt)、厚さ200nmの金(Au)を順に積層して、n型電極112を形成する。   Next, the n-type GaN substrate 101 having a thickness of 450 μm is ground and polished to obtain an n-type GaN substrate having a thickness of 130 μm. Subsequently, 30 nm-thick hafnium (Hf), 200 nm-thick aluminum (Al), and 30 nm-thickness molybdenum (on the surface opposite to the stacking side of each layer on the upper surface of the n-type GaN substrate 101 by the EB deposition method) Mo), platinum (Pt) with a thickness of 50 nm, and gold (Au) with a thickness of 200 nm are stacked in this order to form the n-type electrode 112.

次に、上述のようにして作製した円盤状のウエハーを劈開してバー状にする。第1の実施形態では、劈開面として、{1−100}面を選択した。続いて、劈開面にコート膜の形成を行う。具体的には、ECRスパッタ法により、光出射側の劈開端面に接するように、厚さ20nmの酸窒化アルミニウム層(AlON)と、厚さ150nmの窒化シリコン膜(SiON)と、厚さ140nmの酸化アルミニウム層(Al23)の積層構造を形成する。一方、光反射側の劈開端面に接するように、厚さ20nmの酸窒化アルミニウム層(AlON)と、厚さ150nmの窒化シリコン膜(SiON)と、厚さ140nmの酸化アルミニウム層(Al23)の積層構造を形成した後、厚さ71nmの酸化シリコン膜と厚さ46nmの酸化チタン膜を1ペアとして、最表面が酸化シリコン膜となるように、4ペア分積層させた後、最表面に、厚みが142nmとなるように酸化シリコン膜を形成して、高反射膜を形成する。その後、バー状の素子を窒化物半導体レーザチップに分割する。なお、本発明において、劈開することによって形成された鏡面(劈開端面)を共振器端面とする。 Next, the disk-shaped wafer produced as described above is cleaved into a bar shape. In the first embodiment, the {1-100} plane is selected as the cleavage plane. Subsequently, a coat film is formed on the cleavage plane. Specifically, by an ECR sputtering method, an aluminum oxynitride layer (AlON) with a thickness of 20 nm, a silicon nitride film (SiON) with a thickness of 150 nm, and a thickness of 140 nm are in contact with the cleaved end surface on the light emission side. A laminated structure of an aluminum oxide layer (Al 2 O 3 ) is formed. On the other hand, an aluminum oxynitride layer (AlON) with a thickness of 20 nm, a silicon nitride film (SiON) with a thickness of 150 nm, and an aluminum oxide layer (Al 2 O 3 with a thickness of 140 nm) are in contact with the cleaved end face on the light reflection side. ), The silicon oxide film having a thickness of 71 nm and the titanium oxide film having a thickness of 46 nm are paired, and four pairs are stacked so that the outermost surface becomes a silicon oxide film. Then, a silicon oxide film is formed so as to have a thickness of 142 nm to form a highly reflective film. Thereafter, the bar-shaped element is divided into nitride semiconductor laser chips. In the present invention, a mirror surface (cleavage end face) formed by cleaving is defined as a resonator end face.

上記のように作製し、チップ化した窒化物半導体レーザチップを、図2に示した窒化物半導体レーザチップ203に用いて、窒化物半導体レーザ素子を作製する。具体的には、窒化物半導体レーザチップ203を放熱用のサブマウント(SiC)202にハンダ(金錫)206を用いて接着し、その後、窒化物半導体レーザチップ203の接着されたサブマウント202を、保持基体(ステム)201上に、ハンダ(金錫)(図示せず)により接着する。その後、保持基体(ステム)201に形成されているピン205と窒化物半導体レーザチップ203をワイヤー204により電気的に接続する。このとき、ワイヤー204は、窒化物半導体レーザチップ203側において、図1で示したワイヤーボンディング窓114に接続されている。つまり、窒化物半導体レーザチップ203のp型電極パッド110と保持基体(ステム)201のピン205がワイヤー204によって接続された状態となっている。   Using the nitride semiconductor laser chip fabricated and chipped as described above for the nitride semiconductor laser chip 203 shown in FIG. 2, a nitride semiconductor laser device is fabricated. Specifically, the nitride semiconductor laser chip 203 is bonded to the heat dissipating submount (SiC) 202 using solder (gold tin) 206, and then the submount 202 to which the nitride semiconductor laser chip 203 is bonded is attached. Then, it is bonded onto the holding base (stem) 201 by solder (gold tin) (not shown). Thereafter, the pin 205 formed on the holding base (stem) 201 and the nitride semiconductor laser chip 203 are electrically connected by the wire 204. At this time, the wire 204 is connected to the wire bonding window 114 shown in FIG. 1 on the nitride semiconductor laser chip 203 side. That is, the p-type electrode pad 110 of the nitride semiconductor laser chip 203 and the pin 205 of the holding base (stem) 201 are connected by the wire 204.

次に、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子のエージング試験について、図3〜4を参照しながら説明する。上述のようにして作製した第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を用いて、エージング試験を行い、OPEN−Airパッケージで、窒化物半導体レーザチップ203を動作させたときの、駆動電圧の変化を調べた。その結果を、図3および図4に示す。図3は、後述する比較例1の窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果であり、図4は、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果である。   Next, an aging test of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. An aging test was performed using the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment manufactured as described above, and the drive voltage when the nitride semiconductor laser chip 203 was operated in the OPEN-Air package was measured. We examined changes. The results are shown in FIG. 3 and FIG. FIG. 3 shows an aging test result of the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 described later, and FIG. 4 shows an aging test result of the nitride semiconductor laser element according to the first embodiment.

(比較例1)
第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子の比較として、保護膜113が形成されていない窒化物半導体レーザ素子を作製し、第1の実施形態と同様にチップ化し、比較例1の窒化物半導体レーザチップを形成した。そして、上記と同様に、保持基体(ステム)上にマウントして、比較例1の窒化物半導体レーザ素子を形成した。
(Comparative Example 1)
As a comparison with the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, a nitride semiconductor laser device in which the protective film 113 is not formed is manufactured and chipped as in the first embodiment. A semiconductor laser chip was formed. In the same manner as described above, the nitride semiconductor laser device of Comparative Example 1 was formed by mounting on a holding base (stem).

(エージング試験)
第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子、および、比較例1の窒化物半導体レーザ素子を用いて、エージング試験を行った。エージング試験は、温度70℃、湿度20%〜40%の大気雰囲気下で、印加電圧10mW、連続(CW)駆動の条件で行った。なお、第1の実施形態では、図2に示した状態、すなわち、キャップが取り付けられていない状態の窒化物半導体レーザ素子を用いて、エージング試験を行った。
(Aging test)
An aging test was performed using the nitride semiconductor laser element according to the first embodiment and the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1. The aging test was performed under the conditions of an applied voltage of 10 mW and continuous (CW) driving in an air atmosphere at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 20% to 40%. In the first embodiment, the aging test was performed using the nitride semiconductor laser element in the state shown in FIG. 2, that is, in the state where the cap is not attached.

図3に示すように、比較例1の窒化物半導体レーザ素子では、約100時間でVop(動作電圧)が約1Vも上昇した素子があった。一方、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子では、図4に示すように、Vop(動作電圧)の上昇が起こっている素子はみられず、1000時間以上安定に動作していた。この結果から、窒化物半導体レーザ素子を大気雰囲気下で駆動させた場合においても、保護膜113を形成することによって、Vop(動作電圧)の上昇が起こらず、安定に動作できることがわかった。 As shown in FIG. 3, in the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1, there was an element in which V op (operating voltage) increased by about 1 V in about 100 hours. On the other hand, in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, as shown in FIG. 4, no device in which the V op (operating voltage) increased was observed, and the device operated stably for 1000 hours or more. . From this result, it was found that even when the nitride semiconductor laser device is driven in an air atmosphere, the protective film 113 is formed, so that V op (operating voltage) does not increase and can operate stably.

上記のように、保護膜113を形成することにより、窒化物半導体レーザ素子を大気雰囲気下で動作させた場合においても、Vop(動作電圧)の上昇が起こらず、安定に動作することができるメカニズムについて、下記のように考察した。 As described above, by forming the protective film 113, even when the nitride semiconductor laser element is operated in an air atmosphere, V op (operating voltage) does not increase and can operate stably. The mechanism was considered as follows.

乾燥空気に対して大気は、多くの水分(H2O、−H基、−OH基)を含んでいる。比較例1の窒化物半導体レーザ素子では、保護膜が形成されていないため、大気中の水分に含まれる水素が、比較例1の窒化物半導体レーザ素子の最表面にあるp型電極パッド110およびp型電極115を透過し、拡散する。拡散した水素は、p型電極パッド110の下面に形成されている絶縁膜109に到達し、絶縁膜109を透過、拡散する。さらに、水素は、p型AlGaInNクラッド層107、p型AlGaInNコンタクト層108を透過、拡散し、さらにp型AlGaInN層106を透過、拡散する。このように、p型AlGaInN層106、p型AlGaInNクラッド層107、p型AlGaInNコンタクト層108に水素が拡散することによって、少なくとも1つの層において、拡散した水素が、その層に含まれているMgドーパントを補償して、高抵抗化したと考えられる。 The air contains a lot of moisture (H 2 O, —H group, —OH group) relative to dry air. Since the protective film is not formed in the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1, the hydrogen contained in the moisture in the atmosphere causes the p-type electrode pad 110 on the outermost surface of the nitride semiconductor laser element of Comparative Example 1 and The light passes through the p-type electrode 115 and diffuses. The diffused hydrogen reaches the insulating film 109 formed on the lower surface of the p-type electrode pad 110 and permeates and diffuses through the insulating film 109. Further, hydrogen is transmitted and diffused through the p-type AlGaInN cladding layer 107 and the p-type AlGaInN contact layer 108, and further transmitted and diffused through the p-type AlGaInN layer 106. As described above, when hydrogen diffuses into the p-type AlGaInN layer 106, the p-type AlGaInN cladding layer 107, and the p-type AlGaInN contact layer 108, the diffused hydrogen is contained in the Mg contained in at least one layer. It is thought that the resistance was increased by compensating the dopant.

一方、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子は、保護膜113が形成されているため、大気中の水分に含まれる水素が、保護膜に含まれている窒化シリコン膜のSi基と結合するなどによって、保護膜中に留まり、拡散が抑制されていると考えられる。このため、水素が、p型AlGaInN層106、p型AlGaInNクラッド層107、p型AlGaInNコンタクト層108のいずれの層にも到達することはなく、水素がMgドーパントを補償することによる高抵抗化を抑制することができると考えられる。このように、電流注入が行なわれるp型窒化物半導体層上に保護膜113を形成することによって、p型窒化物半導体層の高抵抗化によるVop(動作電圧)の上昇が抑制され、窒化物半導体レーザチップを安定に動作することが可能となる。なお、p型窒化物半導体層にアルミニウムが含まれている方が、また、アルミニウムの含有量が多い方が、電圧上昇を引き起こしやすい傾向がある。 On the other hand, since the protective film 113 is formed in the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, the hydrogen contained in the moisture in the atmosphere is different from the Si group of the silicon nitride film contained in the protective film. It is considered that the diffusion stays in the protective film due to bonding or the like and diffusion is suppressed. For this reason, hydrogen does not reach any of the p-type AlGaInN layer 106, the p-type AlGaInN cladding layer 107, and the p-type AlGaInN contact layer 108, and the resistance is increased by hydrogen compensating for the Mg dopant. It is thought that it can be suppressed. Thus, by forming the protective film 113 on the p-type nitride semiconductor layer where current injection is performed, an increase in V op (operating voltage) due to the increase in resistance of the p-type nitride semiconductor layer is suppressed, and nitriding is performed. The semiconductor laser chip can be stably operated. Note that a voltage increase is more likely to occur when the p-type nitride semiconductor layer contains aluminum or when the aluminum content is higher.

次に、第1の実施形態にかかる保護膜113を構成する窒化シリコン膜の厚みと歩留まりの関係について、図5および図6を参照しながら説明する。図5は、第1の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子の保護膜を構成する窒化シリコン膜の厚みと歩留まりの関係を示す図であり、図6は、図5に示した窒化シリコン膜の厚みと歩留まりの関係を示す図の一部を拡大して示した図である。   Next, the relationship between the thickness of the silicon nitride film constituting the protective film 113 according to the first embodiment and the yield will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness of the silicon nitride film constituting the protective film of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment and the yield, and FIG. 6 is a diagram of the silicon nitride film shown in FIG. It is the figure which expanded and showed a part of figure which shows the relationship between thickness and a yield.

(サンプルの作製)
保護膜113中の窒化シリコン膜の厚みが1μm〜500μmとなるように窒化物半導体レーザチップを作製し、得られた窒化物半導体レーザチップを用いて、窒化物半導体レーザ素子を作製した。
(Sample preparation)
A nitride semiconductor laser chip was fabricated so that the silicon nitride film in the protective film 113 had a thickness of 1 μm to 500 μm, and a nitride semiconductor laser device was fabricated using the obtained nitride semiconductor laser chip.

(エージング試験)
上記の窒化物半導体レーザ素子を用いて、温度70℃、湿度20%〜40%の大気雰囲気下で、印加電圧10mW、連続(CW)駆動の条件で、エージング試験を行った。なお、エージング試験は、上述と同様に、図2に示した状態、すなわち、キャップが取り付けられていない状態で行った。
(Aging test)
Using the nitride semiconductor laser element described above, an aging test was performed in an air atmosphere at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 20% to 40% under an applied voltage of 10 mW and continuous (CW) drive conditions. Note that the aging test was performed in the state shown in FIG. 2, that is, in a state where no cap was attached, as described above.

(歩留まり評価)
上述のように、エージング試験を行い、1000時間以上の駆動で、電圧上昇を起こさなかった窒化物半導体レーザ素子の歩留まりを調査した。
(Yield evaluation)
As described above, an aging test was performed, and the yield of nitride semiconductor laser elements that did not cause a voltage increase after being driven for 1000 hours or longer was investigated.

図5に示すように、窒化シリコン膜の厚みが厚くなるほど、歩留まりが高くなる傾向にあった。また、図6に示すように、窒化シリコン膜の厚みが6nmのとき、歩留まりは約70%となり、歩留まりが大幅に上昇した。この結果から、窒化物半導体レーザ素子を長時間安定に動作させるためには、好ましくは、窒化シリコン膜の厚みは6nm以上である。なお、窒化シリコン膜の厚みが6nm未満である場合、窒化シリコン膜の厚みが薄いために厚さの制御が困難となり、窒化シリコン膜が形成されない部分が生じる可能性がある。このため、窒化シリコン膜の形成が不完全な部分から、大気中の水分に含まれる水素がp型窒化物半導体層に、容易に、到達することができる。これにより、水素がp型窒化物半導体層を透過、拡散することによって、p型窒化物半導体層が高抵抗化し、電圧が上昇するために、歩留まりが低下すると考えられる。また、図5に示すように、1000時間以上にわたって、窒化物半導体レーザ素子のVop(動作電圧)の上昇を抑制し、長時間安定に動作させるためには、好ましくは、窒化シリコン膜の厚みは80nm以上であり、より好ましくは300nm以上である。なお、ここでは、保護膜113中の窒化シリコンの厚みについて説明したが、酸窒化シリコン膜の場合においても、上述と同様に、酸窒化シリコン膜の厚み6nm以上で効果が得られる。 As shown in FIG. 5, the yield tends to increase as the thickness of the silicon nitride film increases. Further, as shown in FIG. 6, when the thickness of the silicon nitride film was 6 nm, the yield was about 70%, and the yield was significantly increased. From this result, in order to operate the nitride semiconductor laser element stably for a long time, the thickness of the silicon nitride film is preferably 6 nm or more. When the thickness of the silicon nitride film is less than 6 nm, it is difficult to control the thickness because the thickness of the silicon nitride film is thin, and there is a possibility that a portion where the silicon nitride film is not formed may be generated. For this reason, hydrogen contained in moisture in the atmosphere can easily reach the p-type nitride semiconductor layer from a portion where the formation of the silicon nitride film is incomplete. As a result, hydrogen permeates and diffuses through the p-type nitride semiconductor layer, so that the resistance of the p-type nitride semiconductor layer is increased and the voltage is increased. Further, as shown in FIG. 5, in order to suppress the increase in V op (operating voltage) of the nitride semiconductor laser element over 1000 hours and to operate stably for a long time, preferably the thickness of the silicon nitride film Is 80 nm or more, more preferably 300 nm or more. Note that although the thickness of silicon nitride in the protective film 113 has been described here, in the case of a silicon oxynitride film as well, an effect can be obtained when the thickness of the silicon oxynitride film is 6 nm or more.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態では、保護膜113を、厚さ500nmの酸窒化シリコン膜(SiO1-xx)の単層からなる保護膜113bとして、第2の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を作製した。この保護膜113bのオージェ解析を行った結果、保護膜113b(酸窒化シリコン膜(SiO1-xx))の窒素の組成比xは、0.6であった。このような保護膜113bを有する第2の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を、上述の第1の実施形態と同様にしてエージング試験を行った。その結果、第2の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子においても、第1の実施形態と同様に、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。なお、第2の実施形態において、保護膜113を保護膜113bとした以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, the nitride according to the second embodiment is used as the protective film 113b made of a single layer of a silicon oxynitride film (SiO 1-x N x ) having a thickness of 500 nm. A semiconductor laser element was produced. As a result of Auger analysis of the protective film 113b, the composition ratio x of nitrogen of the protective film 113b (silicon oxynitride film (SiO 1-x N x )) was 0.6. The nitride semiconductor laser device according to the second embodiment having such a protective film 113b was subjected to an aging test in the same manner as in the first embodiment. As a result, in the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, it was confirmed that, as in the first embodiment, no voltage increase due to aging was observed and the device could operate stably for a long time. In the second embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that the protective film 113 is changed to the protective film 113b.

<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本発明の第3の実施形態では、保護膜113を、p型電極パッド110の上面に形成された厚さ300nmの酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜の上面に形成された厚さ120nmの酸化シリコン膜の2層からなる保護膜113cとして、第3の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を作製した。この保護膜113cのオージェ解析の結果、保護膜113cに含まれる酸窒化シリコン膜(SiO1-xx)の窒素の組成比xは0.8であった。このような保護膜113cを有する第3の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様にして、エージング試験を行った。その結果、第3の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子についても、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。なお、第3の実施形態において、保護膜113を保護膜113cとした以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment of the present invention, the protective film 113 includes a silicon oxynitride film with a thickness of 300 nm formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110 and a film with a thickness of 120 nm formed on the upper surface of the silicon oxynitride film. A nitride semiconductor laser device according to the third embodiment was manufactured as a protective film 113c composed of two layers of a silicon oxide film. As a result of Auger analysis of the protective film 113c, the nitrogen composition ratio x of the silicon oxynitride film (SiO 1-x N x ) contained in the protective film 113c was 0.8. An aging test was performed on the nitride semiconductor laser device according to the third embodiment having the protective film 113c in the same manner as in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the nitride semiconductor laser device according to the third embodiment can operate stably for a long time without increasing voltage due to aging. In the third embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that the protective film 113 is changed to the protective film 113c.

<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本発明の第4の実施形態では、保護膜113を、p型電極パッド110の上面に形成された厚さ50nmの酸化シリコン膜と、酸化シリコン膜の上面に形成された厚さ300nmの窒化シリコン膜の2層からなる保護膜113dとして、第4の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を作製した。このような保護膜113dを有する第4の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様にして、エージング試験を行った。その結果、第4の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子についても、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。なお、第4の実施形態において、保護膜113を保護膜113dとした以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment of the present invention, the protective film 113 includes a silicon oxide film having a thickness of 50 nm formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110 and a silicon nitride film having a thickness of 300 nm formed on the upper surface of the silicon oxide film. A nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment was manufactured as a protective film 113d having two layers. An aging test was performed on the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment having such a protective film 113d in the same manner as in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment could operate stably for a long time without an increase in voltage due to aging. In the fourth embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that the protective film 113 is changed to the protective film 113d.

<第5の実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本発明の第5の実施形態では、保護膜113を、p型電極パッド110の上面に形成された厚さ50nmの酸化シリコン膜と、この酸化シリコン膜の上面に形成された厚さ300nmの窒化シリコン膜と、窒化シリコン膜の上面に形成された厚さ120nmの酸化シリコン膜の3層からなる保護膜113eとして、第5の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を作製した。このような保護膜113eを有する第5の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様にして、エージング試験を行った。その結果、第5の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子についても、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。なお、第5の実施形態において、保護膜113を保護膜113eとした以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment of the present invention, the protective film 113 includes a silicon oxide film with a thickness of 50 nm formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110 and a nitride film with a thickness of 300 nm formed on the upper surface of the silicon oxide film. A nitride semiconductor laser device according to the fifth embodiment was manufactured as a protective film 113e composed of three layers of a silicon film and a 120 nm thick silicon oxide film formed on the upper surface of the silicon nitride film. An aging test was performed on the nitride semiconductor laser device according to the fifth embodiment having such a protective film 113e in the same manner as in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the nitride semiconductor laser device according to the fifth embodiment could operate stably for a long time without an increase in voltage due to aging. In the fifth embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that the protective film 113 is changed to the protective film 113e.

<第6の実施形態>
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。本発明の第6の実施形態では、保護膜113を、厚さ150nmの窒化シリコン膜の単層からなる保護膜113fとして、第6の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を作製した。このような保護膜113fを有する第6の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様にして、エージング試験を行った。その結果、第6の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子についても、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。なお、第6の実施形態において、保護膜113を保護膜113fとした以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment of the present invention, the nitride semiconductor laser element according to the sixth embodiment was manufactured by using the protective film 113 as a protective film 113f made of a single layer of a silicon nitride film having a thickness of 150 nm. An aging test was performed on the nitride semiconductor laser device according to the sixth embodiment having such a protective film 113f in the same manner as in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the nitride semiconductor laser element according to the sixth embodiment also did not increase in voltage due to aging and could operate stably for a long time. In the sixth embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that the protective film 113 is changed to the protective film 113f.

<第7の実施形態>
次に、本発明の第7の実施形態について、図7を参照しながら説明する。図7は、本発明の第7の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。本発明の第7の実施形態では、図7に示すように、リッジストライプ部111の全部と、リッジストライプ部111近傍であって、p型電極パッド110の上面の一部に保護膜116が形成されている。
<Seventh Embodiment>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view of a nitride semiconductor laser chip according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a protective film 116 is formed on the entire ridge stripe portion 111 and in the vicinity of the ridge stripe portion 111 and on a part of the upper surface of the p-type electrode pad 110. Has been.

第7の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様にして、エージング試験を行った。その結果、第7の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子についても、エージングによる電圧上昇は見られず、安定して動作できることが確認できた。この結果から、エージングによる電圧上昇を抑制し、長時間安定した動作を得るためには、少なくともリッジストライプ部111上を保護膜で覆っていればよいと考えられる。また、p型電極パッド110の上面に形成される保護膜116は、リッジストライプ部111の端と保護膜116の端の距離(d)が、3μm以上となるように形成されていることが好ましい。このように保護膜116が形成されていることによって、第7の実施形態にかかる窒化物半導体レーザ素子を長時間安定して駆動させることができる。なお、第7の実施形態において、保護膜116の構造が保護膜113の構造と異なる以外は、第1の実施形態と同様の構成である。また、保護膜116の層構造は、保護膜113および113b〜fの層構造と同様の構成とすることができる。   An aging test was performed on the nitride semiconductor laser element according to the seventh embodiment in the same manner as in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the nitride semiconductor laser element according to the seventh embodiment could operate stably with no voltage increase due to aging. From this result, it is considered that at least the ridge stripe portion 111 may be covered with a protective film in order to suppress a voltage increase due to aging and obtain a stable operation for a long time. The protective film 116 formed on the upper surface of the p-type electrode pad 110 is preferably formed so that the distance (d) between the end of the ridge stripe portion 111 and the end of the protective film 116 is 3 μm or more. . By forming the protective film 116 in this way, the nitride semiconductor laser device according to the seventh embodiment can be stably driven for a long time. In the seventh embodiment, the structure of the protective film 116 is the same as that of the first embodiment except that the structure of the protective film 116 is different from that of the protective film 113. The layer structure of the protective film 116 can be the same as the layer structure of the protective films 113 and 113b to 113f.

<第8の実施形態>
次に、本発明の第8の実施形態について、図8を参照しながら説明する。図8は、本発明の第8の実施形態にかかる窒化物半導体レーザチップの斜視図である。本発明の第8の実施形態では、図8に示すように、電流注入領域であるリッジストライプ部111の一部と、p型電極パッド110の上面の一部を覆うように保護膜117が形成されている。すなわち、図8に示すように、保護膜117は、共振器方向(Y方向)の長さ(L2)が、共振器長(L1)(リッジストライプ部111の共振器方向の長さ)よりも短くなるように形成されている。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of a nitride semiconductor laser chip according to the eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, a protective film 117 is formed so as to cover a part of the ridge stripe portion 111 that is a current injection region and a part of the upper surface of the p-type electrode pad 110. Has been. That is, as shown in FIG. 8, the protective film 117 has a length (L2) in the resonator direction (Y direction) longer than the resonator length (L1) (the length of the ridge stripe portion 111 in the resonator direction). It is formed to be shorter.

第8の実施形態では、保護膜117の共振器方向(Y方向)の長さ(L2)を変化させた窒化物半導体レーザ素子について、第1の実施形態と同様に、エージング試験を行った。その結果、L2/L1≧0.3のとき、エージングによる電圧上昇は見られず、長時間安定して動作できることが確認できた。また、L2/L1の値が1に近いほど、その効果は大きくなった。このことより、電流注入領域であるリッジストライプ部111の上方において、少なくともリッジストライプ部111の30%以上が保護膜で覆われていれば、エージングによる電圧上昇を抑制する効果が得られる。なお、リッジストライプ部111の端と保護膜117の端の距離(d)は、好ましくは、3μm以上である。また、第8の実施形態では、保護膜117の構造が保護膜113の構造と異なる以外は、第1の実施形態と同様の構成である。また、保護膜117の層構造は、保護膜113および113b〜fの層構造と同様の構成とすることができる。   In the eighth embodiment, an aging test was performed on the nitride semiconductor laser element in which the length (L2) of the protective film 117 in the resonator direction (Y direction) was changed, as in the first embodiment. As a result, when L2 / L1 ≧ 0.3, no voltage increase due to aging was observed, and it was confirmed that the device could operate stably for a long time. In addition, the closer the L2 / L1 value is to 1, the greater the effect. Accordingly, if at least 30% or more of the ridge stripe portion 111 is covered with the protective film above the ridge stripe portion 111 that is the current injection region, an effect of suppressing a voltage increase due to aging can be obtained. The distance (d) between the end of the ridge stripe portion 111 and the end of the protective film 117 is preferably 3 μm or more. The eighth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the structure of the protective film 117 is different from that of the protective film 113. The layer structure of the protective film 117 can be the same as that of the protective films 113 and 113b to 113f.

なお、今回開示された実施形態は、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.

たとえば、第1〜第8の実施形態では、窒化物半導体発光素子として、窒化物半導体レーザ素子を例に用いて説明したが、本発明はこれに限らず、窒化物半導体発光ダイオード素子等であってもよい。また、上記第1〜第8の実施形態では、窒化物半導体レーザ素子として、リッジストライプ型の窒化物半導体レーザ素子を例に用いて説明したが、本発明はこれに限らず、面発光型の窒化物半導体レーザ素子等であってもよい。なお、面発光型の窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体発光ダイオード素子では、光透過性電極の下部のp型窒化物半導体層領域を電流注入領域といい、光取り出し面(発光面)が発光領域となる。   For example, in the first to eighth embodiments, the nitride semiconductor light emitting device has been described by using a nitride semiconductor laser device as an example. However, the present invention is not limited to this and is a nitride semiconductor light emitting diode device or the like. May be. In the first to eighth embodiments, the ridge stripe type nitride semiconductor laser element has been described as an example of the nitride semiconductor laser element. However, the present invention is not limited to this, and a surface emitting type is also possible. A nitride semiconductor laser element or the like may be used. In the surface-emitting nitride semiconductor laser element and the nitride semiconductor light-emitting diode element, the p-type nitride semiconductor layer region below the light transmissive electrode is called a current injection region, and the light extraction surface (light emitting surface) emits light. It becomes an area.

また、上記の第1〜第8の実施形態では、窒化物半導体基板としてGaN基板を用いた構成を例に示したが、本発明はこれに限らず、AlGaN基板、AlN基板等であってもよい。   In the first to eighth embodiments, the configuration using the GaN substrate as the nitride semiconductor substrate is shown as an example. However, the present invention is not limited to this, and an AlGaN substrate, an AlN substrate, or the like may be used. Good.

また、上記第1〜第8の実施形態では、電流注入領域の上方に保護膜が形成される構成例に用いて示したが、本発明はこれに限らず、p型窒化物半導体層の上方に保護膜が形成される構成であってもよい。このように構成した場合においても、窒化物半導体発光素子を大気中で動作させた場合に、大気中に含まれる水素がp型窒化物半導体層に到達することを抑制することができる。これにより、水素がp型窒化物半導体層を浸透、拡散することによって、p型窒化物半導体層が高抵抗し、窒化物半導体発光素子の電圧が上昇することを抑制することができるので、長時間安定に動作することができる。なお、このとき、p型窒化物半導体層の上方に形成される保護膜は、第1〜第8の実施形態の保護膜と同様の構成とすることができる。   In the first to eighth embodiments, the protective film is formed above the current injection region. However, the present invention is not limited to this, and the upper part of the p-type nitride semiconductor layer is used. Alternatively, a protective film may be formed. Even in such a configuration, when the nitride semiconductor light emitting element is operated in the atmosphere, it is possible to suppress the hydrogen contained in the atmosphere from reaching the p-type nitride semiconductor layer. Accordingly, since hydrogen penetrates and diffuses through the p-type nitride semiconductor layer, the p-type nitride semiconductor layer can be prevented from increasing in resistance and the voltage of the nitride semiconductor light-emitting element can be prevented from increasing. It can operate stably over time. At this time, the protective film formed above the p-type nitride semiconductor layer can have the same configuration as the protective film of the first to eighth embodiments.

また、上記の第2および第3の実施形態では、保護膜を構成する酸窒化シリコン膜(SiO1-xx)の窒素の組成比xが、0.6もしくは0.8である構成を例に用いて示したが、本発明はこれに限らず、酸窒化シリコン膜(SiO1-xx)の窒素の組成比xは、0<x≦1、好ましくは0.1≦x≦1、より好ましくは0.4≦x≦1であればよい。なお、窒素含有量の測定方法としては、オージェ解析(AES)を例に用いて示したが、TEM(透過電子線回折顕微鏡)のEDX測定(エネルギー分散型蛍光X線分析装置)等でもよい。なお、本発明において、酸窒化シリコン膜中の窒素組成比xとは、酸窒化シリコン膜が形成される際のスパッタ膜などに含まれるアルゴンや不純物は含まず、酸素と窒素の含有量の比から求められた値を示す。 In the second and third embodiments described above, the silicon composition ratio x of the silicon oxynitride film (SiO 1-x N x ) constituting the protective film is 0.6 or 0.8. Although shown by way of example, the present invention is not limited to this, and the nitrogen composition ratio x of the silicon oxynitride film (SiO 1-x N x ) is 0 <x ≦ 1, preferably 0.1 ≦ x ≦ 1, more preferably 0.4 ≦ x ≦ 1. As a method for measuring the nitrogen content, Auger analysis (AES) is used as an example, but EDX measurement (energy dispersive X-ray fluorescence analyzer) of TEM (transmission electron diffraction microscope) or the like may be used. In the present invention, the nitrogen composition ratio x in the silicon oxynitride film does not include argon or impurities contained in a sputtered film or the like when the silicon oxynitride film is formed, and is a ratio of the content of oxygen and nitrogen. Indicates the value obtained from.

本発明に用いられる保護膜は、上記の第1〜第8の実施形態において示した保護膜に限らず、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜それぞれを積層して多層構造としてもよい。また、窒化シリコン膜および酸窒化シリコン膜を積層した多層構造であってもよい。なお、酸窒化シリコン膜を積層して多層構造の保護膜を形成する場合、保護膜の厚み方向、すなわち窒化物半導体層の積層方向に対して、各層における酸窒化シリコン膜の酸素含有量(窒素含有量)が異なるように形成してもよいし、各層の酸素含有量(窒素含有量)が段階的に変化するように形成してもよい。本発明に用いられる保護膜として、電極との密着性や応力などの面から、たとえば、表1に示すような保護膜が挙げられる。なお、表1に示したいずれの層構造の保護膜においても、上述と同様の効果が得られる。   The protective film used in the present invention is not limited to the protective film shown in the first to eighth embodiments, and a silicon nitride film or a silicon oxynitride film may be laminated to form a multilayer structure. Alternatively, a multilayer structure in which a silicon nitride film and a silicon oxynitride film are stacked may be used. Note that in the case where a protective film having a multilayer structure is formed by stacking silicon oxynitride films, the oxygen content of the silicon oxynitride film in each layer (nitrogen) with respect to the thickness direction of the protective film, that is, the stacking direction of the nitride semiconductor layers (Content) may be formed differently, or the oxygen content (nitrogen content) of each layer may be changed stepwise. Examples of the protective film used in the present invention include protective films as shown in Table 1 in terms of adhesion to the electrode and stress. It should be noted that the same effect as described above can be obtained in any of the protective films having the layer structures shown in Table 1.

Figure 2012178615
Figure 2012178615

また、本発明に用いられる保護膜には、上記の第1および第3〜第5の実施形態に示したように、酸化シリコン等の絶縁性膜が含まれていてもよいし、第2および第6実施形態に示したように、酸化シリコン等の絶縁性膜が含まれていなくてもよい。なお、酸化シリコン以外に、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ニオビウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等を用いてもよい。   Further, the protective film used in the present invention may include an insulating film such as silicon oxide as shown in the first and third to fifth embodiments. As shown in the sixth embodiment, an insulating film such as silicon oxide may not be included. In addition to silicon oxide, titanium oxide, silicon oxide, niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, or the like may be used.

本発明に用いられる保護膜は、酸窒化シリコン膜よりも窒化シリコン膜の方が、好適に用いることができる。たとえば、同じ厚みの窒化シリコン膜と酸窒化シリコン膜を用いた場合、窒素の含有量が多いほど、電圧の上昇を抑制する効果が高く、窒素含有量がより多い窒化シリコン膜の方が電圧上昇抑制効果は大きい。すなわち、窒化シリコン膜は、酸窒化シリコン膜よりも薄い厚みで、酸窒化シリコン膜と同等の効果を得ることができる。   As the protective film used in the present invention, a silicon nitride film can be preferably used rather than a silicon oxynitride film. For example, when a silicon nitride film and a silicon oxynitride film having the same thickness are used, the greater the nitrogen content, the higher the effect of suppressing the voltage rise, and the higher the nitrogen content, the higher the voltage of the silicon nitride film. The suppression effect is great. That is, the silicon nitride film is thinner than the silicon oxynitride film and can obtain the same effect as the silicon oxynitride film.

また、本発明に用いられる窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜には、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタリウム(Ta)、ニオビウム(Nb)、チタニウム(Ti)、ガリウム(Ga)、バナジウム(V)、イットリウム(Y)等から選択される少なくとも1種以上の添加物が添加されていてもよい。このとき、添加物の添加量は、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜の10%以下であることが好ましい。   The silicon nitride film or silicon oxynitride film used in the present invention includes aluminum (Al), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), niobium (Nb), titanium (Ti), and gallium. At least one or more additives selected from (Ga), vanadium (V), yttrium (Y) and the like may be added. At this time, the addition amount of the additive is preferably 10% or less of the silicon nitride film or the silicon oxynitride film.

また、上記の第1〜第8の実施形態では、モリブデン(Mo)および金(Au)から構成される電極パッド、および、パラジウム(Pd)から構成されるp型電極、および、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)から構成されるn型電極を例に用いて示したが、本発明はこれに限らず、電極パッドおよび電極は、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ハフニウム(Hf)等の金属材料から構成されるものであればよい。   In the first to eighth embodiments, an electrode pad made of molybdenum (Mo) and gold (Au), a p-type electrode made of palladium (Pd), and hafnium (Hf). , An n-type electrode composed of aluminum (Al), molybdenum (Mo), platinum (Pt), and gold (Au) is shown as an example. However, the present invention is not limited to this, and the electrode pad and the electrode are What is necessary is just to be comprised from metal materials, such as nickel (Ni), palladium (Pd), gold (Au), platinum (Pt), molybdenum (Mo), aluminum (Al), and hafnium (Hf).

また、上記の第1〜第8の実施形態では、窒化物半導体層の上面に形成される絶縁膜として、酸化シリコンおよび酸化チタンから構成される絶縁膜を例に用いて示したが、本発明はこれに限らず、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ニオビウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等の絶縁材料から構成されるものであればよい。   In the first to eighth embodiments described above, the insulating film formed on the upper surface of the nitride semiconductor layer has been described using an insulating film made of silicon oxide and titanium oxide as an example. However, the present invention is not limited to this, as long as it is made of an insulating material such as aluminum oxide, titanium oxide, silicon oxide, niobium oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide.

また、上記第1〜第8の実施形態では、キャップが取り付けられていない状態でエージング試験を行ったが、エージングによるワイヤーの劣化を防ぐために、ワイヤー保護用として、レンズが付いていないキャップを保持基体に圧着により取り付けておいてもよい。   Moreover, in the said 1st-8th embodiment, although the aging test was done in the state where the cap is not attached, in order to prevent the deterioration of the wire by aging, the cap without a lens is held as an object for wire protection. You may attach to a base | substrate by crimping | compression-bonding.

101 n型GaN基板(窒化物半導体基板)
102 n型AlGaInNバッファ層
103 n型Al0.05Ga0.95InNクラッド層
104 n型AlGaInNガイド層104
105 AlGaInN多重量子井戸活性層
106 p型Al0.3Ga0.7InN層
107 p型Al0.05Ga0.95InNクラッド層
108 p型AlGaInNコンタクト層108
109 絶縁膜
110 p型パッド電極
111 リッジストライプ部
112 n型電極
113、116、117 保護膜
114 ワイヤーボンディング窓
115 p型電極
201、401 保持基体(ステム)
202、402 サブマウント
203、403 窒化物半導体レーザチップ
204、404 ワイヤー
205、405 ピン
206、407 ハンダ
407a ガラスレンズ
101 n-type GaN substrate (nitride semiconductor substrate)
102 n-type AlGaInN buffer layer 103 n-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 104 n-type AlGaInN guide layer 104
105 AlGaInN multiple quantum well active layer 106 p-type Al 0.3 Ga 0.7 InN layer 107 p-type Al 0.05 Ga 0.95 InN cladding layer 108 p-type AlGaInN contact layer 108
109 Insulating film 110 P-type pad electrode 111 Ridge stripe portion 112 N-type electrodes 113, 116, 117 Protective film 114 Wire bonding window 115 P-type electrodes 201, 401 Holding substrate (stem)
202, 402 Submount 203, 403 Nitride semiconductor laser chip 204, 404 Wire 205, 405 Pin 206, 407 Solder 407a Glass lens

Claims (5)

窒化物半導体レーザチップが実装された窒化物半導体レーザ素子であって、
前記窒化物半導体レーザチップは窒化物半導体基板と前記窒化物半導体基板上に形成されてp型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層とを備えるとともに、前記窒化物半導体レーザチップは封止されておらず、
前記窒化物半導体層は、電流が注入される電流注入領域を有し、
前記電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜が形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
A nitride semiconductor laser device on which a nitride semiconductor laser chip is mounted,
The nitride semiconductor laser chip includes a nitride semiconductor substrate and a nitride semiconductor layer formed on the nitride semiconductor substrate and including a p-type nitride semiconductor layer, and the nitride semiconductor laser chip is sealed. Not
The nitride semiconductor layer has a current injection region into which a current is injected,
A nitride semiconductor laser device, wherein a protective film made of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film is formed above the current injection region.
前記電流注入領域の上方に、電極および/または電極パッドが形成されており、前記保護膜は、前記電極および/または前記電極パッドの上方に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。   The electrode and / or electrode pad is formed above the current injection region, and the protective film is formed above the electrode and / or the electrode pad. Nitride semiconductor laser device. 前記電流注入領域が、リッジストライプ構造であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の窒化物半導体レーザ素子。   The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein the current injection region has a ridge stripe structure. 前記窒化シリコン膜または前記酸窒化シリコン膜の厚みが6nm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。   The nitride semiconductor laser element according to claim 1, wherein the silicon nitride film or the silicon oxynitride film has a thickness of 6 nm or more. 窒化物半導体レーザチップが実装された窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
窒化物半導体基板上にp型窒化物半導体層を含む窒化物半導体層を積層して前記窒化物半導体レーザチップを形成する工程と、
前記窒化物半導体層に、電流が注入される電流注入領域を形成する工程と、
前記電流注入領域の上方に、窒化シリコン膜および/または酸窒化シリコン膜から構成される保護膜を形成する工程と、
を含み、前記窒化物半導体レーザチップは封止されていないことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
A method of manufacturing a nitride semiconductor laser device on which a nitride semiconductor laser chip is mounted,
Forming a nitride semiconductor laser chip by laminating a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer on a nitride semiconductor substrate;
Forming a current injection region into which current is injected into the nitride semiconductor layer;
Forming a protective film composed of a silicon nitride film and / or a silicon oxynitride film above the current injection region;
And the nitride semiconductor laser chip is not sealed. A method for manufacturing a nitride semiconductor laser device, comprising:
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