JP4033644B2 - 窒化ガリウム系発光素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードやレーザダイオードに使用される、高出力で信頼性に優れた窒化ガリウム系発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の窒化物半導体発光素子の構造を示す模式的な斜視図である。この発光素子１００は、サファイア基板１０１上にバッファ層１０２、ｎ型コンタクト層１０３、クラック防止層１０４、ｎ型クラッド層１０５、ｎ型ガイド層１０６、活性層１０７、ｐ型キャップ層１０８、ｐ型ガイド層１０９、ｐ型クラッド層１１０、ｐ型コンタクト層１１１が順次積層され、ドライエッチングによりストライプ状の発光層が形成され、次いで、ｐ側電極１１２とｎ側電極１１３とが形成されている。さらに、所定の共振器長でヘキ開面を形成後、光反射側の鏡面にＳｉＯ_２とＴｉＯ_２との積層膜１２１を複数積層した高反射膜１２０を形成して、発振光を光出射側の鏡面から効率的に取り出せるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高出力、例えば３０ｍＷ以上で動作させると、光反射側の鏡面において端面破壊が起き易くなり、寿命が低下するという問題があった。また、高出力で動作させる場合、スロープ効率が低いと、駆動電流が大きくなってしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明は、高出力動作時における端面破壊を抑制して寿命を向上させ、かつ、スロープ効率の高い、高信頼性の窒化物半導体発光素子を提供することを目的とした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、ストライプ状の発光層の両端面に、光出射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化ガリウム系発光素子において、光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有する低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように２層以上積層され、該光出射側鏡面に接した第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種から成り、光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる単一層の保護膜が接して形成され、かつ、該保護膜に接して、低屈折率層と高屈折率層とを低屈折率層から積層して終端が高屈折率層となるように交互に積層してなる高反射膜が形成されてなる。
【０００６】
本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光出射側鏡面に、窒化ガリウムより低い屈折率を有する２層以上の低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように積層されているので、光出射側鏡面から発振光が直接空気中に取り出される場合に比べ、発振光の反射が抑制され、光出射側鏡面から取り出される発振光の割合を増加させることができる。また、光出射側鏡面の直上の第１の低反射膜に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなるものを用いることにより、動作時における窒化ガリウムと低反射膜との反応による光出射側鏡面の劣化を抑制することができるので、発光素子の寿命を向上させる。
【０００７】
本発明の窒化ガリウム系発光素子は、ストライプ状の発光層の両端面に、光出射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化ガリウム系発光素子において、光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有するＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種から成る低反射膜が接しており、光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる単一層の保護膜が接して形成され、かつ、該保護膜に接して、低屈折率層と高屈折率層とを低屈折率層から積層して終端が高屈折率層となるように交互に積層してなる高反射膜が形成されてなる。
【０００８】
本発明の窒化ガリウム系発光素子において、前記低反射膜が、前記第１の低反射膜に接しており、かつＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜を有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子において、前記低屈折率層がＳｉＯ_２からなり、前記高屈折率層がＺｒＯ_２又はＴｉＯ_２からなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子において、前記高反射膜は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とを交互に繰り返して２ペア以上５ペア以下の積層膜とすることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子において、前記低反射膜の膜厚は、λ／４ｎ（λは発振波長、ｎは低反射膜の屈折率）とすることが好ましい。前記低反射膜を２層以上とした第１の低反射膜の膜厚は、λ／２ｎ（λは発振波長、ｎは低反射膜の屈折率）とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明について説明するが、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、実施の形態に示された素子構造や電極構成に限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態１は、基板に窒化物半導体基板を用いた窒化ガリウム系発光素子に関するものである。図１と図２は、本発明の実施の形態１に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式図であり、図１は斜視図、図２は、図１のII-II'線における断面構造を示す断面図である。図１に示すように、この発光素子１は、光出射側鏡面には第１の低反射膜８１と第２の低反射膜８２とからなる多層低反射膜８０を、光反射側鏡面には保護膜９０と、低屈折率層と高屈折率層との積層膜９２が複数積層された高反射膜９１とを有している。
【００１４】
さらに、図２に示すように、この発光素子１は、ＧａＮからなる窒化物半導体基板１１を有し、基板１１上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１２が形成されている。このｎ型コンタクト層１２の上には、ｎ型ＩｎＧａＮからなるクラック防止層１３が形成され、このクラック防止層１３の上には、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるｎ型クラッド層１４とｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１５とが形成されている。ｎ型ガイド層１５の上には、多重量子井戸構造のＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる活性層１６が形成され、活性層１６の上には、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型キャップ層１７が形成されている。ｐ型キャップ層１７の上には、ｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層１８が形成され、その上にはｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるｐ型クラッド層１９、そしてｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２０が形成されている。そして、ｐ型コンタクト層２０の上にはｐ側電極２３が、ｎ型コンタクト層１２の上には、ｎ側電極２２が形成されている。
【００１５】
本実施の形態１においては、窒化物半導体からなる基板を用いることにより、その上に成長させる窒化物半導体の転位を抑制して結晶性を向上することができるので、発光素子の寿命をより向上させることができる。
【００１６】
ここで、窒化物半導体からなる基板は、例えば、特開平１１−１９１６５９号公報に記載された結晶性のよい窒化物半導体の成長方法（以下、ＥＬＯＧ（Epitaxially laterally overgrown GaN)成長法と呼ぶ。）を用いて作製することができる。すなわち、Ｃ面を主面とし、オリエンテーションフラット（オリフラ）面をＡ面とするサファイア基板上に、ＧａＮよりなるバッファ層を成長させる。バッファ層成長後、アンドープのＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層を成長させる。次に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない部分の第１の窒化物半導体をサファイア基板が露出するまでエッチングして凹凸を形成することにより、凹部側面に第１の窒化物半導体を露出させる。次に、凸部の上部のＳｉＯ_２を除去する。次に、ＳｉをドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を成長させる。次に、第２の窒化物半導体層を成長させたウエハを反応容器から取り出し、サファイア基板、バッファ層、第１の窒化物半導体層、及びＳｉＯ_２膜を研磨、除去して、第２の窒化物半導体層のみからなる基板を得る。
【００１７】
光出射面側鏡面に形成する低反射膜には、ＧａＮ（屈折率２．３）よりも低い屈折率を有し、融点が高く熱安定性に優れた材料で、さらに、好ましくは発光素子の発振波長域に吸収を有しない材料を用いることができる。これらの条件を満たす材料として、例えば、ＺｒＯ_２（屈折率２．１），ＭｇＯ（屈折率１．７），Ａｌ_２Ｏ_３（屈折率１．５４），Ｓｉ_３Ｎ_４（屈折率２．０），ＡｌＮ（屈折率２．０），そして、ＭｇＦ_２（屈折率１．４）を挙げることができる。
【００１８】
ここで、光出射面側鏡面に形成する低反射膜は、２層以上の多層とすることが好ましい。この低反射膜は、光出射面側鏡面における光の反射を抑えることができ、反射防止膜となる。
【００１９】
この低反射膜は、光出射面側鏡面から屈折率が順に低くなるように低反射膜を積層することが望ましい。さらに、光出射面側鏡面の直上の第１の低反射膜は、ＺｒＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，及びＡｌＮのいずれか１種の材料を用いることができるが、熱安定性に優れたＺｒＯ_２が望ましい。また、第２の低反射層は、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯ，及びＭｇＦ_２のいずれか１種の材料を用いることができる。
また低反射膜は１層で形成してもよく、１層とする場合には、ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ_２のいずれか一つの材料を用いることが望ましい。
【００２０】
また、低反射膜は、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の気相成膜技術を用いて形成することができる。低反射膜の膜厚は、発振波長をλ、低反射膜の屈折率をｎとすると、λ／４ｎとすることが望ましい。また、低反射膜を２層以上とした場合、第１の低反射膜の膜厚はλ／２ｎとしてもよい。
【００２１】
また、光反射側鏡面に形成する保護膜には、融点が高く熱安定性に優れた材料を用いることができる。例えば、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２を挙げることができるが、ＺｒＯ_２を用いることが望ましい。この膜を設けることで、従来の構造でＧａＮとＳｉＯ_２との間で起こっていた端面の劣化を防止することができる。
【００２２】
また、保護膜は、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の気相成膜技術を用いて形成することができる。発振波長をλ、保護膜の屈折率をｎとすると、保護膜の膜厚は、λ／４ｎ又はλ／２ｎとすることが望ましい。
【００２３】
また、保護膜の上には、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した高反射膜を形成する。この高反射膜には、従来のレーザダイオード等に使用されている材料を用いることができ、例えば、（低屈折率層：高屈折率層）の組合せとして、（ＳｉＯ_２：ＺｒＯ_２）又は（ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２）等を用いることが最も好ましいが、この組合せとしては相対的に屈折率の低い材料と高い材料との組合せを選ぶだけでもよい。
【００２４】
また、低屈折率層と高屈折率層は保護膜を設けた場合、これらを交互に繰り返して積層した２ペアから５ペアの高反射膜とすることが好ましい。さらに好ましくは３ペア又は４ペアとし、最も好ましくは３ペアとする。このようにすることにより、高出力でさらに発光素子の寿命を向上させることができる。
【００２５】
光出射側、光反射側鏡面への低反射膜、高反射膜の形成方法としては、ウエハを各発光層のストライプに対して垂直となる方向でバー状に劈開、または切断した後に、バーを９０度倒した状態で形成するのが好ましい。これは、膜形成に用いる、蒸着、スパッタ等の気相成長装置の特性を考慮したもので、膜の成長方向となる膜形成面を蒸着源、スパッタのターゲットに対向するように設置して形成することで、均一な膜厚の低反射膜、高反射膜を得ることができる。また、気相成長における回り込みの効果で、バーを９０度倒さなくても形成できるが、倒して形成した膜に比べて膜厚の均一性などは劣る。光出射側、光反射側となる共振器面がヘキ開によって形成された面であるときはバーを９０度倒して、共振器面がエッチングによって形成された面であるときは９０度倒さないで、回り込みを利用して膜を形成とよい。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態２は、基板に、ＥＬＯＧ成長法に形成された窒化物半導体層を有する異種基板を用いた窒化ガリウム系発光素子に関するものである。
図３と図４は、本実施の形態２に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式図である。図３は斜視図、図４は図３のIV-IV'線における断面構造を示す断面図である。図３に示すように、この発光素子は、光出射側鏡面には第１の低反射膜８１と第２の低反射膜８２とからなる多層低反射膜８０を、光反射側鏡面には保護膜９０と、低屈折率層と高屈折率層との積層膜９２が複数積層された高反射膜９１とを有している。
【００２７】
さらに、図４に示すように、この発光素子１は、サファイア基板３１を有し、基板３１上には、ＧａＮからなるバッファ層３２が形成されている。このバッファ層３２の上には、下地層となるアンドープＧａＮ層３３,３４が形成されている。アンドープＧａＮ層３４の上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３５が形成され、その上にはｎ型ＩｎＧａＮからなるクラック防止層３６が形成されている。クラック防止層３６の上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型クラッド層３７、その上にはアンドープのＧａＮからなるｎ型ガイド層３８、その上には多重量子井戸構造のｎ型ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる活性層３９が形成されている。活性層３９の上には、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型キャップ層４０が形成され、その上には、アンドープのＧａＮからなるｐ型ガイド層４１が形成され、その上にはｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるｐ型クラッド層４２が形成され、ｐ型クラッド層４２の上には、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層４３が形成されている。ｐ型コンタクト層４３上に第１の絶縁膜６０の開口部を介してｐ側電極５０が、さらに第２の絶縁膜６１の開口部を介してパッド電極７０が形成されている。
【００２８】
ＥＬＯＧ成長法に形成された窒化物半導体層を有する異種基板は、例えば、特開平１１−１９１６５９号公報に記載された方法を用いて作製することができる。すなわち、Ｃ面を主面とし、オリエンテーションフラット（オリフラ）面をＡ面とするサファイア基板上に、ＧａＮよりなるバッファ層を成長させる。バッファ層成長後、アンドープのＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層を成長させる。次に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない部分の第１の窒化物半導体をサファイア基板が露出するまでエッチングして凹凸を形成することにより、凹部側面に第１の窒化物半導体を露出させる。次に、凸部の上部のＳｉＯ_２を除去する。次に、ＳｉをドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を成長させることにより作製することができる。
【００２９】
窒化物半導体を成長させる基板としては、サファイア（主面がＣ面、Ｒ面、Ａ面）の他、ＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）、ＧａＡｓ、ＳｉＣ（６Ｈ，４Ｈ，３Ｃを含む）等、窒化物半導体を成長させるために従来知られている、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板を用いることができる。
【００３０】
本実施の形態２では、実施の形態１と同様の方法により、光出射側鏡面に低反射膜、そして、光反射面側に保護膜を形成することができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、実施の形態１と２においては、基板に、それぞれ、窒化物半導体基板とＥＬＯＧ成長法により形成された窒化物半導体層を有するサファイア等の異種基板を用いた例を示したが、ＥＬＯＧ成長法により形成された窒化物半導体層を有しない異種基板を用いた場合においても、実施の形態１及び２と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００３２】
実施の形態２における光出射側、光反射側鏡面への低反射膜、高反射膜の形成方法としては、実施の形態１と同様の方法でも形成することは可能であるが、異種基板がヘキ開しにくく、バー状に形成するのが困難であるので、実施の形態１の方法の他に次のように形成することもできる。
【００３３】
ｐ型コンタクト層を成長し、低抵抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面をエッチングにより露出させるが、その際に光出射側、光反射側の共振器面もエッチングにより形成する。すなわちそのエッチングにより光出射側鏡面および光反射側鏡面を得る。次にエッチングにより得られた光出射側鏡面および光反射側鏡面に回り込みを利用して気相成長装置により低反射膜、高反射膜を形成する。
【００３４】
また、さらに好ましい形成方法として、ｎ型表面をエッチングにより露出、同時に光出射側鏡面および光反射側鏡面を得た後、素子をチップ化しやすいように素子の周りの窒化物半導体層をサファイアが露出するまでさらにエッチングして溝を形成する。このとき少なくとも光出射側、さらには光反射側は出射するレーザ光が良好なファーフィールドパターンとなるように、出射光を遮らないような位置でエッチングする。次に光出射側鏡面および光反射側鏡面に回り込みを利用して気相成長装置により低反射膜、高反射膜を形成する。このように形成することで、マスクを利用してエッチングを形成する際の、マスクによる低反射膜、高反射膜の膜厚の不均一性が回避できると共に、サファイアまでエッチングした位置で容易にチップ化ができるので、好ましい。
【００３５】
【実施例】
実施例１には、基板にＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体層を有するサファイア基板を、実施例２,３では、基板に窒化物半導体基板を用いた。
【００３６】
実施例１．
図４を用いて実施例１を説明する。
（０００１）Ｃ面を主面とするサファイア基板サファイアからなる基板３１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ_３）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層３２を２００Åの膜厚で成長させた。
【００３７】
次に、バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇させた。１０５０℃になったら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層３３を２μｍの膜厚で成長させた。その後、ストライプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりストライプ幅（凸部の上部になる部分）５μｍ、ストライプ間隔（凹部の底部となる部分）１０μｍにパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない部分のアンドープＧａＮ層３３を基板３１が露出するまでエッチングして凹凸を形成することにより、凹部側面にアンドープＧａＮ層３３を露出させた後、凸部上部のＳｉＯ_２を除去した。次に、反応容器内にセットし、常圧で、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層３４を２μｍの膜厚で成長させた。アンドープＧａＮ層３３とアンドープＧａＮ層３４とからなる下地層は、素子構造を形成する各層の成長において基板として作用する。
【００３８】
次に、温度１０５０℃で、原料にガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ_４）を用い、Ｓｉを３×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮからなるｎ型コンタクト層３５を４μｍの膜厚で成長させた。
【００３９】
次に、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．０６Ｇａ_０．９４Ｎよりなるクラック防止層３６を膜厚０．１５μｍで成長させた。
【００４０】
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０^１９／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に繰り返して、総膜厚１．２μｍの超格子構造よりなるｎ型クラッド層３７を成長させた。
【００４１】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ型ガイド層３８を０．２μｍの膜厚で成長させた。
【００４２】
次に、温度を８００℃にし、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎよりなる障壁層（Ｂ層）を１００Åの膜厚で成長させた。続いて、シランガスを止め、アンドープのＩｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりなる井戸層（Ｗ層）を４０Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを、Ｂ層−Ｗ層−Ｂ層−Ｗ層−Ｂ層の順に積層し、総膜厚３８０Åの多重量子井戸構造の活性層３９を成長させた。
【００４３】
次に、温度８００℃で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎよりなるｐ型キャップ層４０を３００Åの膜厚で成長させた。
【００４４】
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｐ型ガイド層４１を０．１μｍの膜厚で成長させた。このｐ型ガイド層は、アンドープとして成長させたが、ｐ型キャップ層４０からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３となりｐ型を示す。
【００４５】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に繰り返して、総膜厚０．６μｍの超格子構造よりなるｐ型クラッド層４２を成長させた。
【００４６】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層４３を２５Åの膜厚で成長させた。
【００４７】
反応終了後、反応容器内において、ウエハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化した。
【００４８】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウエハを反応容器から取り出し、ｎ型コンタクト層３５を露出させるためにｐ型コンタクト層４３の一部にＳｉＯ_２マスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）にてエッチングを行い、ｎ型コンタクト層３５の表面を露出させた。
【００４９】
さらに、最上層のｐ型コンタクト層４３の表面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッジ）を形成した。
【００５０】
リッジ形成後、ＳｉＯ_２マスクを付けたまま、ｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２よりなる第１の絶縁膜６０を形成した。この第１の絶縁膜６０は、まずｎ側電極５１形成面をマスクして第１の絶縁膜６０を窒化物半導体層の全面に形成してもよい。第１の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層４３（さらにはｎ型コンタクト層３５上）にあるＺｒＯ_２を除去した。このＺｒＯ_２は、本発明の光出射側鏡面の低反射膜及び光反射側鏡面の保護膜として、１つの工程で形成することも可能である。
【００５１】
次に、ｐ型コンタクト層４３上のリッジ最表面と、第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなるｐ側電極５０をストライプ状に形成した。
一方、ｎ型コンタクト層３５上の表面（及び第１の絶縁膜６０に接して）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側電極５１をストライプ状に形成した。
これらを形成後、それぞれを酸素：窒素が８０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミック特性を得た。
【００５２】
次に、ＳｉＯ_２からなる第２の絶縁膜６１を全面に形成し、ｐ側電極５０とｎ側電極の一部を除いた全面にレジストを塗布し、ドライエッチングすることで、ｐ側電極５０とｎ側電極５１の一部を露出させた。このＳｉＯ_２は、本発明の光出射側鏡面の低反射膜及び光反射側鏡面の高反射膜の一部として、１つの工程で形成することも可能である。
【００５３】
第２の絶縁膜６１形成後、パッド電極７０としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６１及びｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の絶縁膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工程でＮｉからなる密着層を１０００Åの膜厚で形成した。
さらに、密着層の上にＴｉからなるバリア層を１０００Åの膜厚で、続けてＡｕを８０００Åの膜厚で形成した。
【００５４】
ｐ側電極とｎ側電極とを形成したウエハのサファイア基板を研磨して７０μｍとした後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状にヘキ開し、ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。この共振器はエッチングによって形成されたものでもよい。
【００５５】
次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜を形成した。ここで、第１の低反射膜と第２の低反射膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åである。
一方、光反射側鏡面には、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次いで、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して高反射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åと４７０Åである。
そして、最後にｐ側電極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とした。
【００５６】
得られたレーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の従来の素子と比べて１．８倍に向上した。また、しきい値は従来と比べて若干高くなったが、電流−出力特性の傾きを示すスロープ効率は従来と比べて３０％の向上がみられた。これらの結果から、この発光素子は高出力レーザ素子に有用である。
【００５７】
実施例２. 図２を用いて、実施例２を説明する。
実施例１において、下地層を形成したサファイア基板から、サファイア基板とバッファ層を研磨、除去してアンドープＧａＮ層のみとし、これを基板１１とした。但し、アンドープＧａＮ層３４を成長させる際の膜厚は８０μｍとした。
【００５８】
次に、温度１０５０℃で、原料にガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを３×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮからなるｎ型コンタクト層１２を３μｍの膜厚で成長させた。
【００５９】
次に、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎよりなるクラック防止層１３を膜厚０．１μｍで成長させた。
【００６０】
次に、反応容器内を水素雰囲気とし、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０^１９／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に２４０回繰り返して、総膜厚１．２μｍの超格子構造よりなるｎ型クラッド層１４を成長させた。
【００６１】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ型ガイド層１５を０．１μｍの膜厚で成長させた。
【００６２】
次に、温度を８００℃にし、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層を５０Åの膜厚で成長させた。続いて、ＳｉドープのＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎよりなる井戸層を２０Åの膜厚で成長させた。この操作を４回繰り返し、最後に障壁層を積層した総膜厚３３０Åの多重量子井戸構造の活性層１６を成長させた。
【００６３】
次に、温度８００℃で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりなるｐ型キャップ層１７を２００Åの膜厚で成長させた。
【００６４】
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｐ型ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長させた。このｐ型ガイド層は、アンドープとして成長させたが、ｐ型キャップ層１７からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３となりｐ型を示す。
【００６５】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に繰り返して、総膜厚０．６μｍの超格子構造よりなるｐ型クラッド層１９を成長させた。
【００６６】
次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層２０を０．０５μｍの膜厚で成長させた。
【００６７】
反応終了後、反応容器内において、ウエハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化した。
【００６８】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウエハを反応容器から取り出し、ｎ型コンタクト層１２を露出させるためにｐ型コンタクト層２０の一部にＳｉＯ_２マスクを形成し、ＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ型コンタクト層１２の表面を露出させた。
【００６９】
さらに、最上層のｐ型コンタクト層２０の表面と、露出したｎ型コンタクト層１２の全面に、所定の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッド層１９とｐ型ガイド層１８との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッジ）を形成した。
【００７０】
次に、ｐ型コンタクト層２０上のリッジ最表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ側電極２３をストライプ状に形成した。
一方、ｎ型コンタクト層３５上の表面にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側電極２２をストライプ状に形成した。
これらを形成後、それぞれを酸素：窒素が８０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電極２３とｎ側電極２２を合金化して、良好なオーミック特性を得た。
【００７１】
次に、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２１を全面に形成し、ｐ側電極２３の一部とｎ側電極２２を除いた全面にレジストを塗布し、ドライエッチングすることで、ｐ側電極２３の一部とｎ側電極２２を露出させた。このＳｉＯ_２は、本発明の光出射側鏡面の低反射膜及び光反射側鏡面の高反射膜の一部として、１つの工程で形成することも可能である
【００７２】
ｐ側電極とｎ側電極とを形成したウエハのサファイア基板を研磨して７０μｍとした後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状にヘキ開し、ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。この共振器はエッチングによって形成されたものでもよい。
【００７３】
次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜を形成した。ここで、第１の低反射膜と第２の低反射膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åである。
一方、光反射側鏡面には、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次いで、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して高反射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åと４７０Åである。そして、最後にｐ側電極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とした。
【００７４】
得られたレーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の従来の素子と比べて２．０倍に向上した。また、しきい値は従来と比べて若干高くなったが、スロープ効率は従来と比べて３０％の向上がみられた。これらの結果から、この発光素子は高出力レーザ素子に有用である。
【００７５】
実施例３．
図１に示すように、基板としてＣ面を主面、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を用い、ＭＯＣＶＤ装置にセットし、温度１０５０℃で１０分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の付着物を除去した。
次に温度５１０℃にして、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなるＧａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。
【００７６】
次にハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボートに用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによりＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニアガスと反応させ、アンドープＧａＮよりなる第２のＧａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させた。
【００７７】
次にＳｉドープからなるｎ型窒化物半導体層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成するまでは実施例１と同様にする。
【００７８】
ｐ型コンタクト層４３までを形成し、低抵抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面が露出され、同時に光出射側、光反射側の共振器面が形成されるようにエッチングする。
【００７９】
さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッジ）を形成した。
【００８０】
リッジ形成後、ＳｉＯ_２マスクを付けたまま、さらにＳｉＯ_２マスクを光出射面にも形成する。さらにｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２よりなる第１の絶縁膜６０を形成した。この第１の絶縁膜６０は、まずｎ側電極５１形成面をマスクして第１の絶縁膜６０を窒化物半導体層の全面に形成してもよい。第１の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層４３（さらにはｎ型コンタクト層３５上）にあるＺｒＯ_２を除去した。このＺｒＯ_２は、光反射側鏡面の保護膜としても形成している。
【００８１】
次にｐ型コンタクト層４３上のリッジ最表面と第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなるｐ側電極５０をストライプ状に形成した。
【００８２】
一方ｎ型コンタクト層３５上の表面（および第１の絶縁膜６０の表面）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側電極５１をストライプ状に形成した。
【００８３】
これらを形成後、それぞれ酸素：窒素が８０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミック特性を得た。
【００８４】
次にリッジ最表面および光出射端面にレジストを塗布し、第２の絶縁膜６１としてＳｉＯ_２とＺｒＯ_２との多層膜をそれぞれの膜厚が６９０Åと４７０Åで３ペア形成する。このとき、光反射面はあらかじめ形成されたＺｒＯ_２に続いて、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２の多層膜が形成される。
【００８５】
続いて、レジストを除去し、パッド電極７０としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６１およびｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の絶縁膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工程でＮｉから成る密着層を１００Å、Ｔｉからなるバリア層を１０００Å、Ａｕを８０００Åの膜厚で形成した。
【００８６】
次に、素子をチップ化しやすいように、また光出射側から出射するレーザ光が良好なファーフィールドパターンとなるように出射光を遮らないような位置でエッチングする。この方法としては、まず非エッチング部にマスクとしてはレジストを塗布する（第１のレジスト）。さらに続けて、第１のレジスト上にＳｉＯ_２、さらに第２のレジストを形成する。続けてＲＩＥにより、ＳｉＯ_２をエッチングしさらに続けてエッチング部のＧａＮをサファイアが露出するまでＲＩＥによりエッチングする。最後に第１のレジストを除去（第１のレジストからリフトオフ）することにより、形成される。
【００８７】
次に出射面側のレーザ出射面を除く全面にレジストを塗布し、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜をそれぞれ４７０Åと６９０Åの膜厚で形成し、レジストを除去した。
【００８８】
そして、最後にサファイア露出面に沿って、裏面からスクライビング等により切断し、レーザ素子とした。
得られたレーザ素子の特性は実施例１とほぼ同等であった。
【００８９】
実施例４
図１に示すように、基板としてＣ面を主面、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を用い、ＭＯＣＶＤ装置にセットし、温度１０５０℃で１０分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の付着物を除去した。
【００９０】
次に温度５１０℃にして、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなるＧａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。
【００９１】
次にハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボートに用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによりＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニアガスと反応させ、さらに不純物ドーピングガスとしてジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスを用い、ＳｉドープＧａＮよりなる第２のＧａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させた。
【００９２】
次に、得られたウエハーを裏面のサファイアを研磨により除去し、ＳｉドープＧａＮからなる単体基板を得た。次にＳｉドープからなるｎ型窒化物半導体層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成するまでは実施例１と同様にする。ｐ型コンタクト層４３までを形成し、低抵抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面をストライプ状に露出した。
【００９３】
さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッジ）を形成した。
【００９４】
リッジ形成後、ｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２よりなる第１の絶縁膜６０を形成した。この第１の絶縁膜６０は、まずｎ側電極５１形成面をマスクして第１の絶縁膜６０を窒化物半導体層の全面に形成してもよい。第１の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層４３（さらにはｎ型コンタクト層３５上）にあるＺｒＯ_２を除去した。このＺｒＯ_２は、光反射側鏡面の保護膜としても形成している。
【００９５】
次にｐ型コンタクト層４３上のリッジ最表面と第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなるｐ側電極５０をストライプ状に形成した。
【００９６】
一方ｎ型コンタクト層３５上の表面（および第１の絶縁膜６０の表面）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側電極５１をストライプ状に形成した。
【００９７】
これらを形成後、それぞれ酸素：窒素が８０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミック特性を得た。
次にリッジ最表面にレジストを塗布し、第２の絶縁膜６１としてＳｉＯ_２を形成した。
【００９８】
続いて、レジストを除去し、パッド電極７０としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６１およびｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の絶縁膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工程でＮｉから成る密着層を１００Å、Ｔｉからなるバリア層を１０００Å、Ａｕを８０００Åの膜厚で形成した。
【００９９】
次にウエハをＳｉドープＧａＮ基板側からストライプ状の電極に平行な方向でヘキ開し、ヘキ開面ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。
【０１００】
次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜を形成した。このとき光出射側鏡面はスパッタ装置のターゲットに対向するように設置する。ここで、第１の低反射膜と第２の低反射膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åである。
【０１０１】
一方、光出射側鏡面を下にして、光出射側鏡面をスパッタ装置のターゲットに対向するように設置し、光反射側鏡面にＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次いで、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して高反射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åと４７０Åである。
そして、最後にｐ側電極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とした。
【０１０２】
得られたレーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の従来の素子と比べて１．８倍に向上した。また、しきい値は従来と比べて若干高くなったが、電流−出力特性の傾きを示すスロープ効率は従来と比べて３０％の向上がみられた。これらの結果から、この発光素子は高出力レーザ素子に有用である。
【０１０３】
実施例５
図１に示すように、基板としてＣ面を主面、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を用い、ＭＯＣＶＤ装置にセットし、温度１０５０℃で１０分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の付着物を除去した。
【０１０４】
次に温度５１０℃にして、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなるＧａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。
【０１０５】
次にハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボートに用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによりＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニアガスと反応させ、さらに厚膜のアンドープからなるＧａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させた。
【０１０６】
次に、Ｓｉドープからなるｎ型窒化物半導体層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成するまでは実施例１と同様にした。
【０１０７】
ｐ型コンタクト層４３までを形成し、低抵抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面をエッチングによりストライプ状に露出した。このエッチングにより、共振器の端面も同時に形成した。
【０１０８】
さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッジ）を形成した。
【０１０９】
リッジ形成後、ｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２を４７０Å、さらにＳｉＯ_２を６９０ÅとＺｒＯ_２を４７０Åの組み合わせを３ペアとを順に積層し、第１の絶縁膜６０とした。この第１の絶縁膜６０は、まず光出射側鏡面をマスクして第１の絶縁膜６０を窒化物半導体層の全面に形成しても良く、その場合第１の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層４３、光出射面側鏡面、さらにはｎ型コンタクト層３５上にあるＺｒＯ_２を除去した。
【０１１０】
次に第１のレジストを素子のチップサイズに合わせてパターニングし、さらにウエハー全面にＳｉＯ_２からなるマスクを形成し、さらにその上に第２のレジストを第１のレジストと同じ形状でパターニングした。このとき第１のレジストは出射鏡面側が出射鏡面より少し外側、ギリギリまでパターニングされている。そして、まずＳｉＯ_２をＲＩＥによりエッチングし、ＳｉＯ_２露出面のＳｉＯ_２を除去し、次に第１のレジストが塗布されてない、窒化物半導体層露出面をＲＩＥにより基板のサファイアが露出するまでエッチングする。このエッチングにより出射鏡面側は出射鏡面より少し外側、ギリギリの窒化物半導体層がエッチングにより除去されているので、レーザ光を発振させた場合、出射光が窒化物半導体層にあたることなく、良好なファーフィールドパターンを形成することができる。最後に第１のレジストから除去することで、ＳｉＯ_２、第２のレジストのマスクも一度に除去できる。
【０１１１】
次に、光出射面側鏡面において、少なくともリッジ部、光出射部のみが露出するようにレジストによりパターニングし、その上にスパッタ装置も用い、ＺｒＯ_２とＳｉＯ_２をそれぞれ光出射方向に対して、４７０Åと６９０Åの膜厚で形成した。最後にレジスト膜を除去することで、光出射端面にＺｒＯ_２とＳｉＯ_２が、光反射端面にＺｒＯ_２と、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２の多層が３ペアとが形成された。
【０１１２】
最後にチップサイズに合わせてパターニングし、サファイアまで露出された部位において切断し、レーザ素子とした。
得られたレーザ素子の特性は実施例１とほぼ同等であった。
【０１１３】
実施例６．
光出射側鏡面に低反射膜を形成しなかった以外は、実施例２と同様の方法により、レーザ素子を作製し、室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の従来の素子と比べて２．０倍に向上した。これらの結果から、この発光素子は高出力レーザ素子に有用である。
【０１１４】
比較例．
光出射側鏡面に低反射膜に形成せず、かつ、光反射側鏡面に保護膜を形成しなかった以外は、実施例２と同様の方法によりレーザ素子を作製し、室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい値２．０ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．０Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、室温で推定寿命が１０００時間以上を示した。
【０１１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光出射側鏡面に、窒化ガリウムより低い屈折率を有する２層以上の低反射膜を、光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように積層し、光出射側鏡面の直上の第１の低反射膜を、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種の材料で形成したので、スロープ効率と寿命を向上させることができ、高出力で高信頼性の発光素子を提供できる。
【０１１６】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、第１の低反射膜を、ＺｒＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４，及びＡｌＮから選ばれたいずれか１種の材料で形成し、さらに、第１の低反射膜の上に、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる第２の低反射膜を形成するようにしたので、発光素子の信頼性をより高めることができる。
【０１１７】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光出射側鏡面に、ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる１層の低反射膜を形成するようにしたので、スロープ効率の高いレーザ素子が得られる。
【０１１８】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光反射側鏡面に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる保護膜を形成し、かつ、保護膜の上に低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜を形成するようにしたので、端面破壊を抑制して高出力作動時における寿命を向上させることができる。
【０１１９】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有する２層以上の低反射膜が、光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように積層され、光出射側鏡面の直上の第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種から成り、光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる保護膜が形成され、かつ、保護膜の上に低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜が形成されてなるようにしたので、特に、高出力作動時における、スロープ効率と寿命を向上させることができる。
【０１２０】
また、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、高反射層の、低屈折率層と高屈折率層を、それぞれ、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２で形成したので、高反射層の反射率を高めて出力をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す斜視図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式断面図である。
【図５】 従来の窒化ガリウム系発光素子の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１,２ 窒化ガリウム系発光素子、１１ ＧａＮ基板、１２,３５ ｎ型コンタクト層、１３,３６ クラック防止層、１４,３７ ｎ型クラッド層、１５,３８ ｎ型ガイド層、１６,３９ 活性層、１７,４０ ｐ型キャップ層、１８,４１ ｐ型ガイド層、１９,４２ ｐ型クラッド層、２０,４３ ｐ型コンタクト層、２１ 絶縁膜、２２,５１ ｎ側電極、２３,５０ ｐ側電極、３１ サファイア基板、３２ バッファ層、３３,３４ アンドープＧａＮ層、６０ 第１の絶縁膜、６１ 第２の絶縁膜、７０ パッド電極、８０ 多層低反射膜、８１ 第１の反射膜、８２ 第２の反射膜、９０ 保護膜、９１ 高反射膜、９２ 低屈折率層と高屈折率層の積層膜。

Claims (7)

1. ストライプ状の発光層の両端面に、光出射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化ガリウム系発光素子において、
   光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有する低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように２層以上積層され、該光出射側鏡面に接した第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種から成り、
   光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる単一層の保護膜が接して形成され、かつ、該保護膜に接して、低屈折率層と高屈折率層とを低屈折率層から積層して終端が高屈折率層となるように交互に積層してなる高反射膜が形成されてなる窒化ガリウム系発光素子。
2. ストライプ状の発光層の両端面に、光出射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化ガリウム系発光素子において、
   光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有するＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種から成る低反射膜が接しており、
   光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる単一層の保護膜が接して形成され、かつ、該保護膜に接して、低屈折率層と高屈折率層とを低屈折率層から積層して終端が高屈折率層となるように交互に積層してなる高反射膜が形成されてなる窒化ガリウム系発光素子。
3. 前記低反射膜が、前記第１の低反射膜に接しており、かつＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜を有する請求項１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
4. 前記低屈折率層がＳｉＯ_２からなり、前記高屈折率層がＺｒＯ_２又はＴｉＯ_２からなる請求項１乃至３のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系発光素子。
5. 前記高反射膜は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とを交互に繰り返して２ペア以上５ペア以下の積層膜とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系発光素子。
6. 前記低反射膜の膜厚は、λ／４ｎ（λは発振波長、ｎは低反射膜の屈折率）とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系発光素子。
7. 前記低反射膜を２層以上とした第１の低反射膜の膜厚は、λ／２ｎ（λは発振波長、ｎは低反射膜の屈折率）とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の窒化ガリウム系発光素子。

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