JP5014967B2 - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子及び発光素子の製造方法に関するものであり、特に、窒化物半導体を用いたレーザ素子に代表される発光素子及びその製造方法に関する。

ＩＩＩ族元素のＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ等と、Ｖ族元素のＮとの化合物である窒化物系半導体（例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮなど、またこれらの固溶体であるＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどを含む。なお、本願においてはこれらをまとめて窒化物半導体と表現する）は、そのバンド構造や化学的安定性から、発光素子やパワーデバイス用の材料としての応用が期待されている。

また、基板として六方晶であるサファイア基板やＧａＮ基板を用い、これらの基板のｃ面（（０００１）面）に窒化物半導体の積層構造を形成した窒化物半導体素子が多く利用されている。特にレーザ素子や発光ダイオードなどの発光素子への適用では、活性層として、例えばＧａＮ（障壁層）／ＩｎＧａＮ（井戸層）の量子井戸構造が用いられるものがある。そして、ＩｎＧａＮのＩｎ組成を増大することによって、発光波長を長波長化することができる。

しかしながら、Ｉｎ組成を増大させると、ＧａＮとＩｎＧａＮとの間の格子不整合による歪みが大きくなりピエゾ電界が大きくなる。そして、ピエゾ電界が増大することによって伝導帯の電子の波動関数と価電子帯の正孔の波動関数の重なりが減少し、電子正孔対が空間的に分離される。そのため、閾値電流の増大や発光効率の低下といった問題が生じる。また、六方晶系のウルツ鉱型構造となる窒化物半導体はｃ軸方向に関して対称面がないために、ｃ軸方向に成長させた窒化物半導体に極性が生じ、自発分極が発生することもこの問題の要因となる。

この問題に対して、非特許文献１には、ＧａＮ基板の無極性面であるｍ面（｛１−１００｝面）上に窒化物半導体の積層構造を形成するとともに、ａ軸（＜１１−２０＞軸）方向またはｃ軸方向に沿ってリッジストライプを形成した発光素子が提案されている。また、同じくＧａＮ基板の無極性面であるａ面（｛１１−２０｝面）上に窒化物半導体の積層構造を形成することによっても、ピエゾ電界や自発分極を低減することができる。
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 9, 2007, pp. L187-L189

しかしながら、基板のｍ面やａ面上に窒化物半導体の積層構造を形成することは、従来のｃ面上に形成する場合に比して困難であり、歩留まりが低下する問題がある。また、窒化物半導体のレーザ素子からは短波長で高いエネルギーを有した光が出射されるため、共振器端面が特に破損しやすく歩留まりを下げる要因になる。特に、発光強度の低下や端面の破壊を引き起こすＣＯＤ（catastrophic optical damage）を確実に防止することが、歩留まりを改善するための課題となっている。特に、窒化物半導体においては、端面の酸化がＣＯＤの発生に対して重大な影響を及ぼすことがある。

そこで、本発明は、共振器端面を保護することにより歩留まりの向上を図った窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の発光素子は、基板上に、六方晶の窒化物半導体から成る積層構造を備える発光素子において、前記積層構造が、前記窒化物半導体がｃ軸と略垂直な方向に積層されて成り、前記積層構造を形成する窒化物半導体のＮ極性の面が表出する第１端面に、第１保護膜が設けられるとともに、前記第１端面と反対側の第２端面に、前記第１保護膜よりも反射率の高い第２保護膜が設けられることを特徴とする。

また、上記構成の発光素子において、前記第１保護膜が、窒化物材料を含むこととしても構わないし、前記窒化物材料が、前記第１端面に接することとしても構わない。

このように構成することによって、窒化物材料によって外部からの酸素の進入を遅らせ、光を出射する側の端面である第１端面の酸化の進行を抑制することができる。また、第１端面に対して強固に結びつけることが可能となる。さらに、安定である窒化物材料を用いるため、出射される光などによって第１保護膜が破壊されることを抑制することができる。

また、上記構成の発光素子において、前記第１保護膜が、前記窒化物材料から成る端面保護膜と、酸化物材料から成る出射側保護膜と、を備えることとしても構わない。

このように構成することによって、第１端面側の反射率の設計が容易になる。また、酸化物材料を端面保護膜の表面に形成することによって、端面保護膜中への酸素の進入を遅らせることができる。したがって、第１端面の酸化の進行をさらに抑制することが可能となる。

また、上記構成の発光素子において、前記酸化物材料が、アルミニウム、シリコン、チタン、タンタル、ニオブ、ハフニウム及びイットリウムのそれぞれの酸化物の少なくとも一つを含むこととしても構わない。

また、上記構成の発光素子において、前記窒化物材料が、単結晶または多結晶であることとしても構わないし、所定の方向に配向した結晶であることとしても構わない。

このように構成することによって、端面保護膜を結晶性のよいものとすることができる。そのため、酸素の拡散を抑制して第１端面の酸化の進行を抑制することが可能となる。また、端面保護膜における光の吸収及び発熱を抑制することが可能となる。

また、上記構成の発光素子において、前記窒化物材料が、アルミニウム、ガリウム及びシリコンのそれぞれの窒化物の少なくとも一つを含むこととしても構わない。

また、上記構成の発光素子において、前記積層構造が、ａ軸またはｍ軸方向に積層されたものであることとしても構わない。

また、本発明における発光素子の製造方法において、六方晶の窒化物半導体をｃ軸と略垂直な方向に積層させることによって、基板上に前記窒化物半導体から成る積層構造を作製する第１工程と、当該第１工程の後に、前記積層構造のＮ極性の面が表出する第１端面と、当該第１端面と反対側の端面である第２端面と、を形成する第２工程と、当該第２工程の後に、前記第１端面に第１保護膜を形成するとともに、前記第２端面に第１保護膜よりも反射率の高い第２保護膜を形成する第３工程と、を備えることを特徴とする。

また、上記の発光素子の製造方法において、前記第３工程において、前記第１保護膜の少なくとも一部をＥＣＲスパッタ法またはＭＢＥ法によって形成することとしても構わない。

このような製造方法とすることで、第１保護膜の結晶性を向上することができる。そのため、酸素の拡散を抑制して第１端面の酸化の進行を抑制することが可能となる。また、端面保護膜における光の吸収及び発熱を抑制することが可能となる。

また、上記の発光素子の製造方法において、前記第２工程を、劈開またはドライエッチングによって行うこととしても構わない。

劈開を行う場合は、容易に第１及び第２端面を形成することが可能となる。また、ドライエッチングを行う場合は、第１端面にオフ角をつけることが可能となる。そして、オフ角をつけることによって、第１端面の表面に形成される第１保護膜の膜質を改善することが可能となる。

本発明の構成によれば、光が出射される第１端面として、窒化物半導体のＮ極性の面を用いている。このＮ極性の面は他の面に比べて反応性に富むため、この面に第１保護膜を形成することにより、界面において反応させて強固に結びつけることができる。そのため、界面に酸素が拡散することを抑制し、第１及び第２保護膜に対するプロセスウィンドウを広くすることが可能となる。したがって、発光素子の歩留まりを向上させることができる。

＜ＧａＮの結晶構造＞
最初に、ウルツ鉱型の結晶構造について、ＧａＮを例に挙げるとともに図１を用いて説明する。図１は、ＧａＮの結晶構造を示した模式図である。図１においては、Ｇａ原子を黒丸、Ｎ原子を白丸で示している。

図１に示すように、Ｇａ原子及びＮ原子は、ｃ軸に平行な１本のボンドと、そのボンドの反対側に突出するとともにｃ軸と平行ではない３本のボンドと、の４本のボンドをそれぞれ備える。例えばＧａ原子であれば、ｃ軸と平行な１本のボンドが［０００１］側に突出し、ｃ軸と平行ではない３本のボンドが［０００−１］側に突出する。なお、Ｎ原子についてはこの反対であり、ｃ軸と平行な１本のボンドが［０００−１］側に突出し、ｃ軸と平行ではない３本のボンドが［０００１］側に突出する。

このように、ＧａＮの結晶構造はｃ軸方向に対称面が存在しない。そのため、ｃ軸方向に対して結晶構造に表裏があることとなる。即ち、（０００１）面と（０００−１）面とが等価な面ではなく、化学的な性質も異なる。特に、Ｇａ原子のｃ軸と平行なボンドが表面側を向くＧａ極性面（（０００１）面、＋ｃ面）よりも、Ｎ原子のｃ軸に平行なボンドが表面側を向くＮ極性面（（０００−１）面、−ｃ面）の方が反応性に富む。

なお、ｃ軸、ａ軸及びｍ軸はそれぞれ垂直な関係となっている。そのため、±ｃ面、ａ面及びｍ面もそれぞれ垂直な関係となる。

＜レーザチップの構成＞
本発明の実施形態における窒化物半導体の発光素子としてレーザ素子を例に挙げ、その構成と作製方法の一例について以下に説明する。まず、図２を用いて本実施形態におけるレーザチップの構成について説明する。図２は、本実施形態におけるレーザチップの模式的な斜視図である。なお、以下の説明において、基板２の主面であり種々の層が上部に積層される面を成長面とし、成長面に垂直な方向であり種々の層が積層されていく方向を上方向とする。また、基板２の成長面をａ面またはｍ面と略平行な面として、ｃ面と略垂直となる面が選択されることとする。

図２に示すように、本実施形態における窒化物半導体のレーザチップ１は、ＧａＮから成る基板２と、ｎ型ＧａＮから成るｎ型バッファ層３と、ｎ型Ａｌ_0.06Ｇａ_0.94Ｎから成るｎ型クラッド層４と、ｎ型ＧａＮから成るｎ型ガイド層５と、ＩｎＧａＮとＧａＮから成る活性層６と、Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎから成るｐ型電流ブロック層７と、Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎから成るｐ型クラッド層８と、ｐ型ＧａＮから成るｐ型コンタクト層９と、を備える。

ｐ型クラッド層８は所定の方向に延在するとともに上方に突出する形状であり、その突出した部分の上部にのみｐ型コンタクト層９が形成されている。以下、ｐ型クラッド層８の突出した部分とその上面に形成されるｐ型コンタクト層９とを合わせてリッジストライプ１０と表現するとともに、リッジストライプ１０が延在する所定の方向をリッジストライプ１０の長手方向と表現する。

また、リッジストライプ１０は±ｃ軸と略平行な方向に延在する。そのため、共振器端面は±ｃ面と略平行な面となる。また、基板２の成長面としてｍ面と略平行な面を選択した場合は、リッジストライプ１０の長手方向と略垂直な方向の側面がａ面と略平行な面となる。また、基板２の成長面としてａ面と略平行な面を選択すると、リッジストライプ１０の長手方向と略垂直な方向の側面がｍ面と略平行な面となる。

ｐ型クラッド層８のリッジストライプを形成しない部分の上面及びリッジストライプの側面にはＳｉＯ₂やＺｒＯ₂から成る絶縁層１１が設けられている。また、ｐ型コンタクト層９の上面の全面とｐ型コンタクト層９近傍の絶縁層１１の上面を覆うようにＰｄ／Ｍｏ／Ａｕから成るｐ電極１２が設けられている。また、基板２の成長面の裏面には、Ｈｆ／Ａｌから成るｎ電極１３が設けられている。また、リッジストライプ１０の長手方向に略垂直なレーザチップの共振器端面には、保護膜（不図示）が設けられる。なお、保護膜の詳細については後述する。

＜レーザチップの製造方法＞
次に、上述のレーザチップの製造方法の一例について図２を用いて説明する。本例では、上述したような積層構造を複数形成したウエハを分割することによって複数のレーザチップ１を得る。そのため、最初にウエハの作製を行う。また、ＧａＮ基板２を用いることとして成長面をａ面またはｍ面とする。

まず、基板２の成長面上に、厚さ０．２μｍのｎ型バッファ層３を積層し、さらにその上に厚さ２．３μｍのｎ型クラッド層４を積層する。また、その上に厚さ０．０２μｍのｎ型ガイド層５を積層し、さらにその上に活性層６を積層する。

この活性層６は、井戸層となる厚さ４ｎｍのＩｎＧａＮ層と、障壁層となる厚さ８ｎｍのＧａＮ層と、がＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮとなるように順に積層された多重量子井戸層の上に、厚さ７０ｎｍのＧａＮから成る保護層が積層されることによって作製される。

また、活性層６の上に、厚さ２０ｎｍのｐ型電流ブロック層７を積層し、さらにその上に厚さ０．５μｍのｐ型クラッド層８を積層する。そして、ｐ型クラッド層８の上に厚さ０．１μｍのｐ型コンタクト層９を積層する。このとき、上述したリッジストライプ１０はまだ形成されておらず、ｐ型クラッド層８及びｐ型コンタクト層９はウエハの全面に積層されている。

以上のように積層される窒化物半導体層はそれぞれエピタキシャル成長をしており、下地の結晶の方位関係に基づいた方位関係を備えている。このような成長を行う場合、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法や、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法などの方法を適用することができる。

上述のように窒化物半導体層をそれぞれ積層した後に、リッジストライプ１０の作製を行う。リッジストライプ１０を作製する際に、ｐ型コンタクト層９のリッジストライプを作製する場所の上に、フォトリソグラフィなどによってレジストなどのエッチング防止膜を形成する。そして、ＳｉＣｌ₄やＣｌ₂、Ａｒガスなどによって反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）を行う。すると、保護膜を形成しなかった部分がエッチングされて、ウエハ上に所定の方向に延在したリッジストライプ１０が複数作製される。このとき、エッチング防止膜を形成しなかった部分ではｐ型コンタクト層９とｐ型クラッド層８の一部とがエッチングされ、ｐ型クラッド層８が表出することとなる。

また、エッチング防止膜の幅によってリッジストライプ１０の幅が決定される。そして、リッジストライプ１０の幅によってレーザチップ１から出射される光の性質が異なるものとなる。例えば、リッジストライプ１０の幅を１〜３μｍにすると、光ピックアップなどに利用可能な水平方向に対してシングルモードとなる光を出射することができるレーザチップが得られる。また、３〜１０μｍ程度の大きさにすると、照明装置などに利用可能な高出力、マルチモードで発振するレーザチップが得られる。

リッジストライプ１０を作製した後、リッジストライプ１０上にエッチング防止膜を残したまま、ｐ型クラッド層８とエッチング防止膜が上面に形成されたリッジストライプ１０との上に絶縁層１１を形成する。この絶縁層１１の形成には、マグネトロンスパッタ法やＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法などの各種スパッタ法やＣＶＤ法等を用いることができる。

そして、エッチング防止膜の除去に併せてエッチング防止膜上の絶縁層を除去し、ｐ型コンタクト層９が露出した状態とする。このｐ型コンタクト層９及びこの近傍の絶縁層１１の上面にｐ電極１２を形成する。さらに、基板２の成長面の裏面にｎ電極１３を形成する。このｐ電極１２及びｎ電極１３の形成には、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法や、抵抗加熱蒸着法などの各種蒸着法や、上述した各種スパッタ法を用いることができる。また、ｎ電極１３を形成する前に、基板２の成長面の裏面を研磨することによって基板を１００μｍ程度の厚さとなるまで薄くしても構わない。

このようにして得られたウエハを、リッジストライプの長手方向と垂直な方向で劈開またはドライエッチング後分割し、バーを得る。そして、バーの端面に保護膜を形成してリッジストライプの長手方向と略平行な方向に沿って分割することで、図２に示すようなレーザチップが得られる。なお、保護膜の作製方法の詳細についても保護膜の構成と併せて後述する。

上述のようにして得られるレーザチップ１は、例えば図３に示すようなレーザ素子２０に搭載される。図３は、レーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。図３に示すように、レーザチップ１は、ｎ電極１３をサブマウント２１に半田等を介して固定するとともに、給電するためのワイヤ２２ａ、２２ｂがｐ電極１２とサブマウント２１とにそれぞれボンディングされることにより、レーザ素子２０に実装される。

このようなレーザ素子２０では、レーザチップ１のｐ電極１２及びサブマウント２１にボンディングされるワイヤ２２ａ、２２ｂは、ステム２３を貫通するピン２４ａ、２４ｂにそれぞれ接続されており、ピン２４ａ、２４ｂとステム２３とは絶縁リング２５ａ、２５ｂによって絶縁されている。また、サブマウント２１はステム２３に固定される。さらに、レーザチップ１から出射される光を透過するための窓部２６ａを備えたキャップ２６をステム２３に装着してステム２３とキャップ２６とでチップ１を封止する。そして、ピン２４ａ、２４ｂ及びワイヤ２３ａ、２３ｂを介してレーザチップ１に電流を流すことで発振させ、窓部２６ａから光を出射させる。

なお、ｐ電極１２の上にパッド電極を形成して、パッド電極にワイヤボンディングを行うこととしても構わない。このように構成することによって、容易にワイヤボンディングを行うことが可能となる。また、基板２の成長面が、ａ面やｍ面と一致する所謂ジャスト基板でも構わないし、成長面がａ面やｍ面から僅かにずれる所謂オフ基板であっても構わない。ただし、オフ基板を用いることで基板上に積層する窒化物半導体層の結晶性を改善することができる。

また、本例では基板２の材料として導電性のあるＧａＮを用いることとしたが、サファイアなどの絶縁性の材料を用いることもできる。例えばサファイアを用いる場合では、基板２の成長面をｒ面（（１０−１２）面）とすることによって、窒化物半導体層がａ軸方向に積層される。また、ＳｉＣやＺｎＯなど、基板２にどのような材料を用いても構わない。ただし、ｃ軸と略垂直なａ軸やｍ軸などの方向に窒化物半導体層が積層されることとする。

また、基板２にサファイアなどの絶縁性の材料を用いる場合は、ｎ電極１３を基板２の成長面の裏面に形成することができない。そのため、レーザ構造から離れた領域においてｎ型バッファ層３を露出する領域を設け、そこにｎ電極１３が形成される構成とする。また、サファイアのような異種材料を基板２に用いる場合、適宜バッファ層などの層を追加することとしても構わない。

また、上述したレーザチップ１の構成やレーザチップ１の作製方法は一例に過ぎない。即ち、他の構成の発光素子においても、後述する保護膜を適用することができる。例えば、活性層の側面まで絶縁層に覆われる構成のレーザチップの共振器端面に、後述する保護膜を形成することとしても構わない。また、リッジストライプを備えない構成としても構わなく、電流注入領域の周囲の抵抗が高いことによって電流狭窄を実現するレーザチップの共振器端面に、後述する保護膜を形成することとしても構わない。

＜保護膜＞
次に、図４を用いて本実施形態における発光素子に形成される保護膜について説明する。図４は、本実施形態におけるレーザチップの模式的な斜視図である。また、図４ではリッジストライプ１０の長手方向がｃ軸方向に略平行である場合について示している。また、−ｃ面であり光を出射する側の端面を第１共振器端面Ａ、＋ｃ面であり光を反射する側の端面を第２共振器端面Ｂとする。なお、本図はリッジストライプの端面に保護膜１４〜１６が形成されていない図を示しているが、この部分に保護膜１４〜１６が形成されても構わない。

図４に示すように、レーザチップ１の第１共振器端面Ａ及び第２共振器端面Ｂの表面には、それぞれ保護膜１４〜１６が形成されている。第１共振器端面Ａには、ＡｌＮなどから成る端面保護膜１４と、Ａｌ₂Ｏ₃などから成る出射側保護膜１５と、が形成されている。端面保護膜１４は第１共振器端面Ａの表面に直接形成されており、端面保護膜１４の表面に出射側保護膜１５が形成されている。

ここで、第１共振器端面Ａとして、結晶面の中では反応性に富む−ｃ面（Ｎ極性面）を用いる。

また、端面保護膜１４と出射側保護膜１５とを組み合わせた膜は、所定の反射率を備える。例えば、ＡｌＮから成る端面保護膜１４を２０ｎｍ、Ａｌ₂Ｏ₃から成る出射側保護膜１５を１１０ｎｍとすると、反射率を１８％程度にすることができる。そして、第２共振器端面Ｂに反射率が略１００％の反射側保護膜１６を備えることによって、第１共振器端面Ａから効率よく発振した光を出射する。

第２共振器端面Ｂに形成する反射側保護膜１６は、ＳｉＯ₂やＴｉＯ₂などからなる層を複数層形成したものとすることができる。例えば、ＳｉＯ₂層とＴｉＯ₂層とを交互に４層程度形成することによって、十分な反射率を得ることができる。

以上のように、光が出射される第１共振器端面Ａに−ｃ面を用いるとともに端面保護膜１４を形成することによって、第１共振器端面Ａと端面保護膜１４との界面の結びつきを強固にすることができる。そして、このような強固な界面を形成することによって、端面の酸化や端面の酸化による影響を低減することを可能としている。したがって、保護膜１４〜１６の膜質に変動が生じる場合になどにおいても、その変動の影響（例えば、ＣＯＤの発生確率の増大）を抑制して安定して動作する発光素子を提供することができるようになる。即ち、保護膜１４〜１６に対するプロセスウィンドウを広くすることが可能となり、発光素子の歩留まりを向上させることが可能となる。

なお、端面保護膜１４を、さらに第２共振器端面Ｂの表面に形成することとしても構わない。ここで、第２共振器端面Ｂは＋ｃ面であり、−ｃ面と比較すると反応性が小さいものとなる。しかしながら、光密度の低い第２共振器端面Ｂでは、上述した第１共振器端面Ａほど大きな問題にはならず、歩留まりに与える影響も非常に小さい。

また、端面保護膜１４は単結晶とすると好ましい。あるいは、多結晶でも結晶粒の大きいものや、配向性を備えたものとすると好ましい。酸素は結晶粒界を介して拡散しやすいため、単結晶のように結晶粒界を備えないものであれば拡散しにくくなる。また、多結晶でも結晶粒のそれぞれが大きかったり、配向性を備えていたりすれば、結晶粒界を介して拡散する酸素が第１共振器端面にＡに辿りつくことを抑制することができるとともに、酸素が拡散する領域をごく僅かな領域に抑えることができる。そのため、無秩序に酸素が拡散することを防止することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。

さらに、端面保護膜１４として以上のような結晶性のよい材料を用いると、熱伝導率や化学的安定性が良好となり、出射される光の吸収量も低減される。そのため、より歩留まりを向上させることができる。

また、このような端面保護膜１４は、ＥＣＲスパッタ法や、ＭＢＥ法などによって形成することができる。これらの方法は、端面保護膜１４を形成する際の原子のエネルギーを精度よく制御することができる。そのため、これらの方法を用いることで容易に単結晶膜や配向性を備えた多結晶膜を得ることができる。

また、他の成膜方法を用いるなどして非晶質の膜を形成するとともに、熱処理や電子線照射などの処理を施すことによって、結晶性を備えた膜を形成することとしても構わない。

また、端面保護膜１４が配向性を備えた多結晶膜である場合、配向する方向はどのような方向でも構わない。例えば、第１共振器端面Ａに対して略垂直な方向に配向して、それぞれの結晶粒の第１共振器端面Ａと略平行な面が、略等しい結晶面になるとともに回転関係を有していても構わない。また、第１共振器端面Ａと略平行な方向に配向して、それぞれの結晶粒の第１共振器端面Ａに略平行な面が、結晶の配向方向と略平行な面であっても構わない。

また、ウエハをバーに分割して第１共振器端面Ａ及び第２共振器端面Ｂを得る際に、ドライエッチングを用いるとともに端面Ａ、Ｂに３度以下のオフ角をつけることとしても構わない。このように構成し、第１共振器端面Ａが−ｃ面から僅かな角度分ずれたものとすることによって、表面に形成される端面保護膜１４の平坦性や結晶性を向上させることができる。したがって、歩留まりを向上させることができる。なお、このようにオフ角をつけたとしてもＮ極性であることに変わりはなく、端面保護膜１４を強固に結びつけることができる。

また、端面保護膜１４に適用する材料として、例えばアルミニウムやガリウム、シリコンなどの窒化物を用いても構わないし、これらの材料から成る膜を複数組み合わせたものや、混合したものを用いても構わない。これらのような窒化物材料は安定した材料であるため、出射される光などによって破壊されることを抑制することが可能となる。また、共振器端面Ａに対してさらに強固に結びつけることが可能となる。さらに、端面保護膜１４中への酸素の進入を遅らせることが可能となり、第１共振器端面Ａにおける酸化の進行を抑制することが可能となる。また、特にＡｌＮはこれらの特性に加え、熱伝導率が高く放熱性に優れ、バンドギャップが大きいために出射される光を吸収しにくい、などの特性がある。そのため、ＡｌＮを含んだものとすると好適である。

また、端面保護膜１４を形成する窒化物材料に、酸素や炭素、アルゴンなどの元素が含まれていても構わない。特に、端面保護膜１４中に微量の酸素が含まれていると、端面保護膜１４への酸素の進入をさらに遅くして膜中への酸素の取り込みを抑制することができるため好ましい。

また、出射側保護膜１５に酸化物を用いることによって、反射率の調整を容易にすることが可能となる。また、端面保護膜１４への酸素の進入を遅くすることができるため、第１共振器端面Ａにおける酸化の進行をさらに抑制することが可能となる。特に、出射される光を透過できる程度にバンドギャップが大きい材料を用いると好ましい。具体的には、アルミニウム、シリコン、チタン、タンタル、ニオブ、ハフニウム、イットリウムのそれぞれの酸化物である。また、これらの酸化物の混合物を用いても構わない。

本発明は、窒化物半導体の発光素子及び窒化物半導体の発光素子の製造方法に関するものである。特に、ＧａＮとＩｎＧａＮを活性層に用いたレーザ素子に代表される発光素子及びその製造方法に関するものである。Ｉｎ組成を増大させて発光波長を長波長化したレーザ素子に適用すると好適である。

は、ＧａＮの結晶構造を示す模式図である。 は、本発明の実施形態におけるレーザチップの模式的な斜視図である。 は、本発明の実施形態におけるレーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。 は、本発明の実施形態におけるレーザチップの模式的な斜視図である。

符号の説明

１ レーザチップ
２ 基板
３ ｎ型バッファ層
４ ｎ型クラッド層
５ ｎ型ガイド層
６ 活性層
７ ｐ型電流ブロック層
８ ｐ型クラッド層
９ ｐ型コンタクト層
１０ リッジストライプ
１１ 絶縁層
１２ ｐ電極
１３ ｎ電極
１４ 端面保護膜
１５ 出射側保護膜
１６ 反射側保護膜
Ａ 第１共振器端面
Ｂ 第２共振器端面

Claims (10)

1. 基板上に、六方晶の窒化物半導体から成る積層構造を備える発光素子において、
   前記積層構造が、前記窒化物半導体がｃ軸と略垂直な方向に積層されて成り、
   前記積層構造を形成する前記窒化物半導体のＮ極性の面が表出する第１端面に、第１保護膜が設けられるとともに、
   前記第１端面と反対側の第２端面に、前記第１保護膜よりも反射率の高い第２保護膜が設けられ、
   前記第１保護膜が、窒化物材料を含み、
   前記窒化物材料が、単結晶または多結晶であることを特徴とする発光素子。
2. 前記窒化物材料が、前記第１端面に接することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１保護膜が、前記窒化物材料から成る端面保護膜と、酸化物材料から成る出射側保護膜と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
4. 前記酸化物材料が、アルミニウム、シリコン、チタン、タンタル、ニオブ、ハフニウム及びイットリウムのそれぞれの酸化物の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
5. 前記窒化物材料が、所定の方向に配向した結晶であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発光素子。
6. 前記窒化物材料が、アルミニウム、ガリウム及びシリコンのそれぞれの窒化物の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発光素子。
7. 前記積層構造が、ａ軸またはｍ軸方向に積層されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発光素子。
8. 六方晶の窒化物半導体をｃ軸と略垂直な方向に積層させることによって、基板上に前記窒化物半導体から成る積層構造を作製する第１工程と、
   当該第１工程の後に、前記積層構造のＮ極性の面が表出する第１端面と、当該第１端面と反対側の端面である第２端面と、を形成する第２工程と、
   当該第２工程の後に、前記第１端面に単結晶または多結晶である窒化物材料を含む第１保護膜を形成するとともに、前記第２端面に第１保護膜よりも反射率の高い第２保護膜を形成する第３工程と、
   を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
9. 前記第３工程において、前記第１保護膜の少なくとも一部をＥＣＲスパッタ法またはＭＢＥ法によって形成することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
10. 前記第２工程を、劈開またはドライエッチングによって行うことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光素子の製造方法。

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