JP5122337B2 - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の基本構成について、まず図1を用いて説明する。図1は、本発明におけるレーザチップの構成の一例を示す模式的な側面図であり、従来のレーザチップの構成について示した図9に相当するものである。
次に、上述した基本構成を備えた本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す実施例はそれぞれ一例に過ぎず、上述したように光吸収膜をチップの光が出射される端面上の最表面に備える構成である限り、本発明はどのような構成であっても構わない。
まず、第一実施例について図5を用いて説明する。図5は、第一実施例におけるレーザチップの構成の一例を示した模式的な斜視図及び側面図である。まず、図5(a)の斜視図に示すように、本実施例におけるレーザチップ10は、n型GaN基板11上に積層される厚さ0.2μmのn型GaNから成るバッファ層12と、バッファ層12上に積層される厚さ2.3μmのn型Al0.06Ga0.94Nから成るn型クラッド層13と、n型クラッド層13上に積層される厚さ20nmのn型GaNから成るn型ガイド層14と、n型ガイド層上に積層されるとともに厚さ4nmのInGaNと厚さ8nmのGaNとがGaN/InGaN/GaN/InGaN/GaN/InGaN/GaNと積層される多重量子井戸活性層15と、多重量子井戸活性層15上に積層される厚さ70nmのGaNから成る保護層16と、保護層16上に積層される厚さ20nmのp型Al0.3Ga0.7Nから成る電流ブロック層17と、電流ブロック層17上に積層されるとともに上部が所定の方向に延びたストライプ状となるp型Al0.05Ga0.95Nから成るp型クラッド層18と、p型クラッド層18のストライプ状となった部分の上に積層される厚さ0.1μmのp型GaNから成るp型コンタクト層19と、を備える。
次に、第二実施例について図7を用いて説明する。本実施例は、レーザチップの気密封止を要するキャンパッケージにレーザチップを実装するものであり、図7は、本実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。なお、本実施例で使用するレーザチップ10aは、ほぼ第一実施例で示した図5のレーザチップと同様の構成であるが、高反射膜4の反射率が70%〜80%程度となっており、図5に示したレーザチップ10よりも高反射膜4を形成する膜の数を減少させたり、一部の膜の厚みを変更したりするなどの設計変更がなされているものとする。
次に、第三実施例について図8を用いて説明する。本実施例は、第一実施例におけるレーザチップ10と同様のレーザチップ10を、気密封止を要するHHL(High Heat Load)パッケージに実装したものである。また、図8は本実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。なお、このHHLパッケージは、照明などの用途に使用されるワットクラスの高出力を可能とするパッケージである。
上述した第一〜第三実施例では、主にチップの構成やパッケージの構成についての実施例を示したが、以下の第四実施例〜第十三実施例では、窒化物系半導体からなるレーザチップの光出射側の端面に形成する低反射膜及び光吸収膜の構成における実施例を示す。なお、以下では低反射膜及び光吸収膜の構成のみ示すこととするが、チップや高反射膜の構成やパッケージの構成については、どのような構成であっても構わない。また、以下に示す膜の組み合わせはそれぞれ一例に過ぎず、これ以外の組み合わせでも本発明の効果を得ることは可能である。
第五実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3膜上に光吸収膜として白金(Pt)膜を形成している。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が6nm、SiN膜が100nm、Al2O3膜が200nm、Pt膜が4nmである。
第六実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四及び第五実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3膜上にまずチタン(Ti)膜を形成し、さらにその上に金(Au)膜を形成する構成として、光吸収膜をTi膜及びAu膜の複合膜とする。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、Ti膜が1.5nm、Au膜が2.5nmである。
第七実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第六実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3膜上に光吸収膜としてモリブデン(Mo)膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、Mo膜が4.0nmである。
第八実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第七実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3上にまずモリブデン(Mo)膜を形成し、さらにその上に白金(Pt)膜を形成する構成として、光吸収膜をMo膜及びPt膜の複合膜とする。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、Mo膜が1.5nm、Au膜が2.5nmである。
第九実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第八実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3上に光吸収膜としてアルミニウム(Al)膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、Al膜が4.0nmである。
第十実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第九実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3上に光吸収膜としてAlOx(0<x<1.5)で表される酸素欠損状態のアルミニウム膜、即ち、酸化アルミニウムの酸素欠損膜を用いる。ここで、AlOxは化学量論的組成であるAl:O=2:3の組成から酸素が少なくなる方向に組成がずれているものである。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、AlOx膜が60nmである。
第十一実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第十実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3膜上に光吸収膜として窒化チタン(TiN)膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、TiN膜が20nmである。
第十二実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第十一実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からAlN膜/SiN膜/Al2O3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最上面の膜であるAl2O3上に光吸収膜として酸化パラジウム膜を用いる。また、それぞれの膜の厚さは、AlN膜が20nm、SiN膜が300nm、Al2O3膜が80nm、酸化パラジウム膜が3nmである。
第十三実施例では、低反射膜を、光出射側の端面からAlOxN1-x膜/SiN膜の順に形成したものとする。そして、低反射膜を構成する最上面の膜であるSiN膜の表面に形成する光吸収膜としてパラジウム(Pd)膜を用いる。また、それぞれの膜の厚さは、AlOxN1-x膜が20nm、SiN膜が160nm、Pd膜が5nmである。このレーザチップについて図11に示す。図11は、第十三実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図であり、光吸収膜が形成される側を拡大するとともに模式的に示したものである。
上述した第一〜第十三実施例において、低反射膜を二または三種類の膜によって構成した例について示したが、一種類の膜から成ることとしても構わない。また、保護膜として、Al、Si、Hf、Ti、Nb、Ta、W及びYから選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物や、AlやSiの窒化物、AlやSiの酸窒化物を含むものとしても構わない。
2 活性層
3 低反射膜
3a AlOxN1-x膜
3b SiN膜
3c Al2O3
4 高反射膜
4a AlOxN1-x膜
4b SiN膜
4c SiO2膜
4d TiO2膜
4e SiO2膜
5 光吸収膜
11 基板
12 バッファ層
13 n型クラッド層
14 n型ガイド層
15 多重量子井戸活性層
16 保護層
17 電流ブロック層
18 p型クラッド層
19 p型コンタクト層
20 リッジストライプ
21 絶縁膜
22 p電極
23 n電極
110 レーザチップ
111 低反射膜
111a AlOxN1-x膜
111b SiN膜
112 光吸収膜
112a 不連続領域
112b 光吸収膜ドット
112c 連続領域
113 窒化物半導体
Claims (20)
- 光を出射するチップを備えた発光素子において、
当該チップが、
当該チップの光が出射される端面に形成されるとともに当該端面を保護する保護膜と、
前記端面上の最表面に光吸収膜と、
を備え、
前記光吸収膜は、金属膜を備え、前記保護膜の表面に形成されるとともに、前記光が通過する位置に設けられ、
前記保護膜が、アルミニウムの窒化物、ケイ素の窒化物、アルミニウムの酸窒化物、ケイ素の酸窒化物の少なくとも一つの化合物を含む膜を備えたことを特徴とする発光素子。 - 光を出射するチップを備えた発光素子において、
前記チップの光が出射される端面上の最表面に光吸収膜を備え、
前記光吸収膜は、金属膜を備え、前記光が通過する位置に設けられていることを特徴とする発光素子。 - 前記金属膜が、連続した層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。
- 前記金属膜の少なくとも一部の領域が、前記金属膜を成す金属が粒状となる領域であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。
- 前記金属膜の少なくとも一部が、領域内の厚さが不均一となる不均一領域であるとともに、
前記チップから出射される光の少なくとも一部が、前記不均一領域の少なくとも一部を通過して出射されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。 - 前記金属膜の前記不均一領域が、前記金属膜が不連続となる不連続領域であることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 前記金属膜の前記不連続領域が、前記金属膜を成す金属から成る粒を備えた領域であることを特徴とする請求項6に記載の発光素子。
- 前記金属膜の前記不均一領域が、
前記金属膜を成す金属が連続した層と、当該層の表面に形成される前記金属から成る粒と、を備えた領域であることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。 - 前記金属膜に使用される金属が、金、白金、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム及びパラジウムの群より選ばれた、少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の発光素子。
- 前記チップが、当該チップの光が出射される端面に形成されるとともに当該端面を保護する保護膜を備え、前記光吸収膜は、当該保護膜の表面に形成されることを特徴とする請求項2〜請求項9のいずれかに記載の発光素子。
- 前記保護膜が、アルミニウムの窒化物、ケイ素の窒化物、アルミニウムの酸窒化物、ケイ素の酸窒化物の少なくとも一つの化合物を含む膜を備えることを特徴とする請求項10に記載の発光素子。
- 前記保護膜が、アルミニウム、チタン、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム及びタンタルの群から選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物より成る酸化物膜を備えることを特徴とする請求項1、10、11のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光素子が、前記チップを気密封止しない構成であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光素子が、フレームパッケージに前記チップを備えた構成であることを特徴とする請求項13に記載の発光素子。
- 前記発光素子が、HHLパッケージに前記チップを気密封止して備えることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光素子が、有機物を含む接着剤とともに前記チップを気密封止して備えることを特徴とする請求項15に記載の発光素子。
- 前記チップが、レーザ光を出射するレーザチップであることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれかに記載の発光素子。
- 前記チップが、窒化物系半導体から成る層を備えるものであることを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれかに記載の発光素子。
- レーザ光を出射するレーザチップを備えた発光素子の製造方法において、
前記レーザチップのレーザ光を出射する端面となる部分に当該端面を保護する保護膜を形成する第一工程と、
当該第一工程の後に、前記保護膜の表面に光吸収膜を形成する第二工程と、
を備え、
前記光吸収膜は、金属膜を備え、前記端面上の最表面に設けられるともに、前記レーザ光が通過する位置に設けられていることを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記レーザチップを、気密封止することなく実装する第三工程をさらに備えることを特徴とする請求項19に記載の発光素子の製造方法。
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