WO2009101911A1 - 半導体レーザ素子 - Google Patents

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nitride
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semiconductor laser
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Shingo Kameyama
Yoshiki Murayama
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01S5/3063—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser element, and more particularly, to a semiconductor laser element including a semiconductor element layer having a light emitting layer.
  • semiconductor lasers are widely used as light sources for optical disk systems and optical communication systems.
  • improvements in the performance of equipment constituting the system there is a demand for improvement in the characteristics of semiconductor lasers as component parts.
  • semiconductor lasers as light sources for high-density optical disk systems, it is desired to shorten the wavelength and output of laser light.
  • blue-violet semiconductor lasers having an oscillation wavelength of about 405 nm have been developed using nitride materials. Higher output is being studied.
  • an end surface coating process is performed in the manufacturing process to make the light emitting surface of the resonator of the semiconductor laser element have a low reflectance and to make the light reflecting surface have a high reflectance. Is done.
  • a dielectric film made of an oxide film such as SiO 2 or Al 2 O 3 has been conventionally used for end face coating of a resonator.
  • oxygen in the dielectric film diffuses into the semiconductor layer, causing the semiconductor layer to be oxidized, and a non-radiative recombination level at the interface between the semiconductor layer and the end face coat film. (A state where light emission energy is converted into heat energy) occurs.
  • the laser light is easily absorbed by the semiconductor layer and the end face coat film, and there is a disadvantage that optical damage destruction (COD) occurs due to abnormal heat generation at the end face of the resonator.
  • COD optical damage destruction
  • an end surface coating process using a dielectric film made of a nitride film not containing oxygen has been proposed.
  • the stress of a nitride film is several to several tens of times greater than that of an oxide film, so that film peeling (peeling) is likely to occur.
  • peeling film peeling
  • a first coat film made of an oxide is formed on the light emitting side resonator end face, and between the light emitting side resonator end face and the first coat film.
  • a nitride semiconductor light emitting device in which a second coat film made of nitride is formed so as to be sandwiched is disclosed.
  • a second coat film made of nitride is formed so as to be sandwiched.
  • the first coat film on the outermost surface exposed to the atmosphere by the second coat film made of nitride formed so as to be in contact with the resonator end face Oxygen is suppressed from being supplied to the semiconductor layer (resonator end face on the light emission side).
  • a high energy laser beam having a wavelength of about 400 nm and a high light density is emitted from the end face of the resonator.
  • Heat is generated in the first coat film and the second coat film.
  • oxygen is desorbed from the first coat film made of oxide by heat generation at the interface between the first coat film and the second coat film.
  • the reaction rate at which oxygen is desorbed from the first coat film made of an oxide is higher than the reaction rate of substitution between nitrogen and oxygen in the second coat film. For this reason, the first coat film gradually begins to deteriorate as the laser beam is emitted. As a result, the operating current of the laser element is increased, and the end face of the resonator is easily destroyed due to further heat generation accompanying the increase of the operating current. In particular, in a semiconductor laser with high output, the above points become more prominent as the laser operating time is longer, and there is a problem that the reliability of the laser element is lowered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of improving the reliability of the laser device.
  • a semiconductor laser device includes a semiconductor element layer having a light emitting layer, a first resonator end face formed at an end of a light emitting side of a region including the light emitting layer of the semiconductor element layer, A first nitride film, a first intermediate film including at least one of the first oxide film and the first oxynitride film, and a second nitride film are formed in this order on the resonator end face from the first resonator end face side.
  • a first insulating film and a second insulating film formed on the first insulating film and including at least one of the second oxide film and the second oxynitride film, and the wavelength of the laser light emitted from the light emitting layer is ⁇
  • the refractive index of the first nitride film, the average refractive index of the first intermediate film, and the refractive index of the second nitride film are n1, n2, and n3, respectively
  • the thickness t1 of the first nitride film, the first The thickness t2 of the intermediate film and the thickness t3 of the second nitride film are t1 ⁇ / (4 ⁇ n1), respectively.
  • t2 ⁇ / (4 ⁇ n2) and t3 ⁇ is set to be ⁇ / (4 ⁇ n3).
  • the cavity facets on the light emission side are distinguished by the magnitude relationship of the intensity of the laser light emitted from each of the pair of cavity facets formed. That is, the side where the laser beam emission intensity is relatively large is the first resonator end face on the light emission side. Further, the side where the laser beam emission intensity is relatively small is the second resonator end face on the light reflection side.
  • the first nitride film, the first oxide film, and the first acid are formed on the first resonator end face on the light emission side from the first resonator end face side.
  • a first insulating film including a first intermediate film including at least one of the nitride films and a second nitride film in this order is provided.
  • the second nitride film disposed on the outside makes it difficult for oxygen present in the second insulating film and the atmosphere to be taken into the first insulating film, so that the first intermediate film and the first nitride film Oxygen detachment at the interface and substitution reaction between oxygen and nitrogen are suppressed.
  • the interface between the first intermediate film and the first nitride film is prevented from being altered and deteriorated. Further, even when alteration occurs at the interface between the first intermediate film and the first nitride film, the altered region extending in the first intermediate film can be retained in this region by the first nitride film and the second nitride film. As a result, expansion of alteration is suppressed. Thereby, alteration in the first insulating film can be minimized. Therefore, even when the output power of the laser emission light is increased, the heat generation near the first resonator end face and the first insulating film on the light emission side is suppressed, so that the destruction of the first resonator end face is suppressed. As a result, the reliability of the laser element can be improved.
  • the second insulating film includes at least one of a second oxide film and a second oxynitride film formed on the first insulating film, that is, on the surface of the first insulating film located on the opposite side of the first resonator end face.
  • the thickness t1, the thickness t2 of the first intermediate film, and the thickness t3 of the second nitride film constituting the first insulating film are t1 ⁇ / (4 ⁇ n1) and t2 ⁇ /, respectively.
  • the thickness of each film constituting the first insulating film becomes smaller than ⁇ / (4 ⁇ n).
  • the influence of the first insulating film on the reflectance control function of the second insulating film set to have a desired reflectance can be easily suppressed.
  • the thickness of each film constituting the first insulating film is thin, film peeling (peeling) due to stress after film formation can be suppressed.
  • the first nitride film is preferably in contact with the semiconductor device layer. According to this structure, since the first nitride film is in contact with the first resonator end face on the light emitting side, the first oxide film and the first oxynitride film in the first intermediate film are separated from at least one of them. Incorporation of oxygen into the semiconductor element layer can be easily suppressed by the first nitride film.
  • At least one of the first nitride film and the second nitride film and the first intermediate film contain the same metal element.
  • at least one of the first nitride film and the first intermediate film that are in contact with each other and the second nitride film and the first intermediate film that are in contact with each other is a material containing the same type of metal element, Adhesion at the time of contact can be improved. As a result, peeling (peeling) of at least one of the first nitride film and the second nitride film can be suppressed.
  • the first nitride film and the second nitride film each include at least one of Al and Si.
  • the nitride containing at least one of Al and Si has good insulation, the insulation of the first nitride film and the second nitride film can be improved.
  • the nitride film containing at least one of Al and Si can effectively suppress oxygen from being taken into the first insulating film and the semiconductor element layer.
  • the first oxide film preferably contains at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ta, Hf, and Nb. If comprised in this way, since the oxide containing said element has favorable insulation, the insulation of a 1st oxide film can be improved.
  • the first oxide film and the first nitride film and the second nitride film sandwiching the first oxide film from both sides contain a common element selected from the above group, the first oxide film, The adhesion between the first nitride film and the second nitride film can be improved.
  • the first oxynitride film preferably contains at least one of Al and Si. If comprised in this way, since the oxide containing at least one of Al and Si has favorable insulation, the insulation of a 1st oxynitride film can be improved. Further, when the first oxynitride film containing Al element is sandwiched from both sides by the first nitride film and second nitride film containing Al element, each film is easily brought into contact with the same kind of metal element (Al element). Therefore, the adhesion between the films can be improved.
  • Al element metal element
  • a second intermediate film including at least one of a third oxide film and a third oxynitride film is further formed between the first insulating film and the second insulating film.
  • the average refractive index of the second intermediate film is n4 and the thickness is t4, t4 ⁇ / (4 ⁇ n4) is set.
  • the thickness of the second intermediate film is smaller than ⁇ / (4 ⁇ n)
  • the laser light emitted from the first resonator end face on the light emission side has the thickness of the second intermediate film. It penetrates without being affected and reaches the second insulating film. Thereby, it is possible to easily suppress the reflectance control function of the second insulating film set to have a desired reflectance from being influenced by the second intermediate film.
  • the first intermediate film preferably includes both a first oxide film and a first oxynitride film. That is, both the first oxide film and the first oxynitride film are formed between the first nitride film and the second nitride film.
  • oxygen present in the second insulating film and in the atmosphere is more difficult to be taken into the first insulating film, so that the interface between the first intermediate film and the first nitride film is altered and deteriorated. This can be further suppressed.
  • the first intermediate film preferably includes the first oxide film and two first acids sandwiching the first oxide film in the stacking direction. It consists of a nitride film.
  • the first insulating film is laminated in the order of the nitride film, the oxynitride film, the oxide film, the oxynitride film, and the nitride film, so that the composition in the first insulating film gradually changes. .
  • the adhesiveness between the respective films in the first insulating film can be further improved, so that the strength of the first insulating film composed of a plurality of thin films can be maintained.
  • the second resonator end face formed on the light reflection side end portion of the region including the light emitting layer of the semiconductor element layer, and the second resonator end face be formed on the second resonator end face.
  • the refractive index of the third nitride film, the average refractive index of the third intermediate film, and the refractive index of the fourth nitride film are n5, n6, and n7, respectively.
  • the thickness t5 of the third nitride film, the thickness t6 of the third intermediate film, and the thickness t7 of the fourth nitride film are t5 ⁇ / (4 ⁇ n5), t6 ⁇ / (4 ⁇ n6) and t7, respectively. It is set so that ⁇ / (4 ⁇ n7).
  • a reflection film that reflects laser light on the third insulating film that is, on the surface of the third insulating film that is located on the opposite side of the second resonator end surface on the light reflecting side.
  • the thickness of each film constituting the third insulating film is smaller than ⁇ / (4 ⁇ n).
  • the laser light emitted from the end face of the second resonator on the light reflecting side is transmitted regardless of the thickness of each film constituting the third insulating film and reaches the reflecting film. It is possible to easily suppress the reflectance control function of the reflective film set to have the influence of the third insulating film.
  • the thickness of each film constituting the third insulating film is thin, film peeling (peeling) due to stress after film formation can be suppressed.
  • the third nitride film is in contact with the semiconductor element layer. If comprised in this way, since the 3rd nitride film is contacting the 2nd resonator end surface by the side of light reflection, it will come from at least one of the 4th oxide film and the 4th oxynitride film in the 3rd intermediate film Incorporation of oxygen into the semiconductor element layer can be easily suppressed by the third nitride film.
  • At least one of the third nitride film and the fourth nitride film and the third intermediate film contain the same metal element.
  • at least one of the third nitride film and the third intermediate film that are in contact with each other and the fourth nitride film and the third intermediate film that are in contact with each other is a material containing the same type of metal element. Adhesion at the time of contact can be improved. As a result, peeling (peeling) of at least one of the third nitride film and the fourth nitride film can be suppressed.
  • the third nitride film and the fourth nitride film each include at least one of Al and Si.
  • the insulation of the third nitride film and the fourth nitride film can be improved.
  • the nitride film containing at least one of Al and Si can effectively suppress oxygen from being taken into the third insulating film and the semiconductor element layer.
  • the fourth oxide film contains at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ta, Hf, and Nb. If comprised in this way, since the oxide containing said element has favorable insulation, the insulation of a 4th oxide film can be improved.
  • the fourth oxide film and the third nitride film and the fourth nitride film sandwiching the fourth oxide film from both sides contain a common element selected from the group, the fourth oxide film, Adhesiveness between the three nitride films and the fourth nitride film can be improved.
  • the fourth oxynitride film includes at least one of Al and Si. If comprised in this way, since the oxide containing at least one of Al and Si has favorable insulation, the insulation of a 4th oxynitride film can be improved. Similarly, when the fourth oxynitride film containing Al element is sandwiched between the third nitride film and the fourth nitride film containing Al element from both sides, the adhesion between the films can be improved.
  • a multilayer reflective film formed on the third insulating film is further included. If comprised in this way, the reflectance of the laser beam radiate
  • the semiconductor device layer is preferably made of a nitride semiconductor.
  • the first nitride film, the first intermediate film, and the second nitride film each have a thickness in the range of 1 nm to 20 nm.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor laser element on the surface along the cavity direction for explaining the structure of the semiconductor laser element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the nitride-based semiconductor laser device shown in FIG. 1 on a plane orthogonal to the resonator direction. It is sectional drawing in the surface along the resonator direction of the semiconductor laser element for demonstrating the structure of the semiconductor laser element by the 1st modification of 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing in the surface along the resonator direction of the semiconductor laser element for demonstrating the structure of the semiconductor laser element by 2nd Embodiment of this invention.
  • Si having a thickness of about 100 ⁇ m and a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 is doped.
  • a semiconductor element layer 20 made of a nitride-based semiconductor having an oscillation wavelength ⁇ of about 405 nm band is formed on the substrate 10 made of n-type GaN.
  • the nitride-based semiconductor laser device 1000 has a light emitting surface 1 and a light reflecting surface 2 formed at both ends in the direction in which the resonator extends (direction A), respectively.
  • the light emitting surface 1 is an example of the “first resonator end surface” in the present invention
  • the light reflecting surface 2 is an example of the “second resonator end surface” in the present invention.
  • an end face coating film is formed on the light emitting surface 1 and the light reflecting surface 2 of the nitride semiconductor laser element 1000 by the end face coating process in the manufacturing process.
  • the light emitting surface 1 of the nitride-based semiconductor laser device 1000 is approximately 10 nm in contact with the light emitting surface 1 in the order closer to the light emitting surface 1.
  • An AlN film 41 having a thickness, an Al 2 O 3 film 42 having a thickness of about 10 nm in contact with the AlN film 41, and an AlN film 43 having a thickness of about 10 nm in contact with the Al 2 O 3 film 42 are laminated.
  • a first alteration preventing layer 40 which is a dielectric multilayer film, is formed.
  • An Al 2 O 3 film 51 having a thickness of about 70 nm is formed on the first alteration preventing layer 40 so as to be in contact with the first alteration preventing layer 40.
  • the first alteration preventing layer 40 is an example of the “first insulating film” in the present invention.
  • the AlN film 41 is an example of the “first nitride film” of the present invention
  • the Al 2 O 3 film 42 is an example of the “first oxide film” and the “first intermediate film” of the present invention
  • the AlN film 43 is an example of the “second nitride film” in the present invention.
  • the Al 2 O 3 film 51 is an example of the “second oxide film” and the “second insulating film” in the present invention.
  • the AlN film 41, the Al 2 O 3 film 42, and the AlN film 43 have a function of preventing the first alteration preventing layer 40 itself and the light emitting surface 1 from being altered as the laser light is emitted.
  • the Al 2 O 3 film 51 has a function to control the reflectance, the laser light reflectance at the light emitting surface 1 by the Al 2 O 3 film 51 is set to have about 8%.
  • the thickness t1 of the AlN film 41 is formed so that t1 ⁇ about 47 nm.
  • the thickness t3 of the AlN film 43 is formed so that t3 ⁇ about 47 nm.
  • the nitride films (AlN films 41 and 43) are more preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the thickness t2 of the Al 2 O 3 film 42 is preferably formed so that t2 ⁇ about 60 nm, and more preferably has a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • an AlN film 61 having a thickness of about 10 nm that contacts the light reflecting surface 2 is formed on the light reflecting surface 2 of the nitride-based semiconductor laser element 1000 in order of increasing distance from the light reflecting surface 2.
  • a second alteration preventing layer 60 is formed which is a dielectric multilayer film in which an Al 2 O 3 film 62 having a thickness of about 10 nm that contacts the AlN film 61 is laminated.
  • An SiO 2 film 63 having a thickness of about 140 nm is formed on the second alteration preventing layer 60 so as to be in contact with the Al 2 O 3 film 62.
  • an SiO 2 film having a thickness of about 70 nm as a low refractive index film in contact with the SiO 2 film 63 and a ZrO 2 film having a thickness of about 50 nm as a high refractive index film are alternately arranged.
  • a multilayer reflective film 64 which is a dielectric multilayer film having a thickness of about 720 nm, which is laminated by six layers, is formed.
  • the multilayer reflective film 64 has a function of controlling the reflectance, and the multilayer reflective film 64 is set so that the reflectance of the laser light on the light reflecting surface 2 has a high reflectance of about 98%.
  • the semiconductor element layer 20 of the nitride-based semiconductor laser element 1000 has a thickness of about 100 nm and a doping amount of about 5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 on the upper surface of the substrate 10.
  • An n-type layer 21 made of n-type GaN doped with Si is formed. Further, on the n-type layer 21 has a thickness of about 400 nm, n-type Si having a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 18 cm doping amount of -3 and about 5 ⁇ 10 18 cm -3 is doped
  • An n-type cladding layer 22 made of Al 0.07 Ga 0.93 N is formed.
  • n-type cladding layer 22 has a thickness of about 5 nm, Si having a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 18 cm -3 doping amount and about 5 ⁇ 10 18 cm -3 is doped n
  • An n-type carrier block layer 23 made of type Al 0.16 Ga 0.84 N is formed.
  • An n-type light guide layer 24 made of n-type GaN is formed.
  • An active layer 25 is formed on the n-type light guide layer 24.
  • the active layer 25 includes four barrier layers made of undoped In 0.02 Ga 0.98 N having a thickness of about 20 nm, and 3 layers made of undoped In 0.1 Ga 0.9 N having a thickness of about 3 nm. It has an MQW structure in which well layers of layers are alternately stacked.
  • Mg having a thickness of about 100 nm, a doping amount of about 4 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , and a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 is formed on the active layer 25.
  • a p-type light guide layer 26 made of p-type GaN doped with is formed.
  • a p-type doped with Mg having a thickness of about 20 nm and a doping amount of about 4 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 and a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3.
  • a p-type cap layer 27 made of Al 0.16 Ga 0.84 N is formed.
  • a convex portion 28a and a flat portion 28b other than the convex portion 28a there are a convex portion 28a and a flat portion 28b other than the convex portion 28a, a doping amount of about 4 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 and a carrier of about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • a p-type cladding layer 28 made of p-type Al 0.07 Ga 0.93 N doped with Mg having a concentration is formed.
  • the flat portion 28b of the p-type cladding layer 28 has a thickness of about 80 nm on the left and right sides of the convex portion 28a.
  • the height from the upper surface of the flat portion 28b of the p-type cladding layer 28 to the upper surface of the convex portion 28a is about 320 nm, and the width of the convex portion 28a is about 1.5 ⁇ m.
  • Mg having a thickness of about 10 nm, a doping amount of about 4 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 and a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 is formed on the convex portion 28 a of the p-type cladding layer 28.
  • the p-type contact layer 29 and the convex portion 28a of the p-type cladding layer 28 constitute a ridge portion 30 having one side surface 30a and the other side surface 30b located on the opposite side of the one side surface 30a.
  • the ridge portion 30 has a width of about 1.5 ⁇ m at the lower portion and is formed in a shape extending in the [1-100] direction (the A direction in FIG. 1 which is the laser beam emission direction).
  • a waveguide extending in the [1-100] direction (A direction in FIG. 1) is formed in a portion including the active layer 25 located below the ridge portion 30.
  • This waveguide and the light emitting surface 1 In addition, a resonator is constituted by the light reflecting surface 2.
  • Each of the p-type contact layers 29 is an example of the “semiconductor element layer” in the present invention.
  • the active layer 25 is an example of the “light emitting layer” in the present invention.
  • a Pt layer having a thickness of about 5 nm and a Pd having a thickness of about 100 nm are formed from the lower layer side to the upper layer side.
  • a p-side ohmic electrode 31 in which a layer and an Au layer having a thickness of about 150 nm are formed in this order is formed.
  • a current blocking layer 32 made of a SiO 2 film (insulating film) having a thickness of about 250 nm is formed on a region other than the upper surface of the p-side ohmic electrode 31.
  • a predetermined region on the current blocking layer 32 has a Ti layer having a thickness of about 100 nm and a thickness of about 100 nm from the lower layer side toward the upper layer side so as to be in contact with the upper surface of the p-side ohmic electrode 31.
  • an n-side electrode 34 is formed on the lower surface of the n-type GaN substrate 10.
  • the n-side electrode 34 includes an Al layer having a thickness of about 10 nm, a Pt layer having a thickness of about 20 nm, and an Au layer having a thickness of about 300 nm, which are stacked in order from the lower surface side of the n-type GaN substrate 10. It is composed of
  • an n-type layer 21 having a thickness of about 100 nm, an n-type cladding layer 22 having a thickness of about 400 nm are formed on a substrate 10 using a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method.
  • An n-type carrier block layer 23 having a thickness of about 5 nm, an n-type light guide layer 24 having a thickness of about 100 nm, and an active layer 25 having a total thickness of about 90 nm are sequentially formed.
  • the active layer 25 has a p-type light guide layer 26 having a thickness of about 100 nm, a p-type cap layer 27 having a thickness of about 20 nm, a p-type cladding layer 28 having a thickness of about 400 nm, and a thickness of about 10 nm.
  • the p-type contact layer 29 is formed sequentially. Then, after performing the p-type annealing treatment and the formation of the ridge portion 30 by etching, the p-side ohmic electrode 31, the current blocking layer 32, and the p-side pad electrode 33 are formed by vacuum deposition. Further, the n-side electrode 34 is formed on the lower surface of the substrate 10 by vacuum deposition.
  • scribe scratches are formed in a direction perpendicular to the direction in which the ridge portion 30 extends (direction A in FIG. 1) by laser or mechanical scribing at a predetermined location. This scribe flaw is formed in a broken line shape in a portion excluding the ridge portion 30.
  • the substrate 10 on which the above-described semiconductor laser structure is formed is cleaved along the scribe scratches to form a structure separated into a bar state. Thereafter, the bar-shaped substrate on which the cleavage plane is formed is introduced into an electron cyclotron resonance (ECR) sputtering film forming apparatus.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the light emitting surface 1 is cleaned by irradiating the light emitting surface 1 (see FIG. 1) formed of a cleaved surface with ECR plasma.
  • the ECR plasma is generated in an N 2 gas atmosphere.
  • the light emitting surface 1 (see FIG. 1) is slightly etched.
  • RF power is not applied to the sputtering target.
  • the first alteration preventing layer 40 and the Al 2 O 3 film 51 (see FIG. 1) are sequentially formed on the light emitting surface 1 by ECR sputtering.
  • the light reflecting surface 2 is cleaned by irradiating the light reflecting surface 2 (see FIG. 1) made of a cleaved surface with ECR plasma. At this time, the light reflecting surface 2 is slightly etched. At that time, RF power is not applied to the sputtering target. Thereafter, the second alteration preventing layer 60, the SiO2 film 63, and the multilayer reflective film 64 (see FIG. 1) are formed on the light reflecting surface 2 by ECR sputtering.
  • the bar-shaped substrate 10 is separated in a direction parallel to the direction in which the ridge portion 30 extends (direction A in FIG. 1), thereby forming the nitride-based semiconductor laser device 1000 in a chip form.
  • the nitride semiconductor laser element 1000 in which the generation of COD is suppressed can be easily formed.
  • the nitride semiconductor laser element 1000 according to the first embodiment is formed.
  • a prevention layer 40 is provided.
  • the AlN film 43 disposed on the outside makes it difficult for oxygen present in the Al 2 O 3 film 51 and the atmosphere to be taken into the first alteration preventing layer 40, so the Al 2 O 3 film 42 and the AlN film Desorption of oxygen at the interface with 41, a substitution reaction between oxygen and nitrogen, and the like are suppressed. That is, the interface between the Al 2 O 3 film 42 and the AlN film 41 is prevented from being altered and deteriorated.
  • the reliability of the nitride-based semiconductor laser device 1000 can be improved.
  • the above effect is particularly effective for a semiconductor laser element that emits laser light having a short oscillation wavelength of about 525 nm or less and high energy.
  • the altered region that spreads in the Al 2 O 3 film 42 by the AlN film 43 is formed as Al 2. Since it can remain in the O 3 film 42, expansion of alteration is suppressed. Thereby, the alteration of the first alteration preventing layer 40 can be minimized.
  • the thickness of the Al 2 O 3 film 51 formed on the first alteration preventing layer 40 that is, on the surface of the first alteration preventing layer 40 located on the side opposite to the light emitting surface 1
  • the reflectance of the laser beam emitted from the light emitting surface 1 can be easily controlled.
  • the reliability of the nitride-based semiconductor laser device 1000 corresponding to high output can be improved.
  • the thickness t1 of the AlN film 41, the thickness t2 of the Al 2 O 3 film 42, and the thickness t3 of the AlN film 43 constituting the first alteration preventing layer 40 are t1 ⁇ / (4 ⁇ n1) and t2 ⁇ , respectively.
  • the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 40 is larger than ⁇ / (4 ⁇ n). Get smaller. Thereby, the laser light emitted from the light emitting surface 1 is transmitted without being affected by the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 40 and reaches the Al 2 O 3 film 51.
  • the reflectance control function of the Al 2 O 3 film 51 set to have a desired reflectance (about 8%) can be easily suppressed from being affected by the first alteration preventing layer 40.
  • the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 40 is thin, film peeling (peeling) caused by stress after the film formation can be suppressed.
  • the AlN film 41 of the first alteration preventing layer 40 is in contact with the semiconductor element layer 20. Thereby, since the AlN film 41 is in contact with the light emitting surface 1, the AlN film 41 can easily suppress the oxygen of the Al 2 O 3 film 42 from being taken into the semiconductor element layer 20.
  • the AlN film 41 and the AlN film 43 and the Al 2 O 3 film 42 contain the same Al element.
  • the AlN film 41 and the Al 2 O 3 film 42 that are in contact with each other, and the AlN film 43 and the Al 2 O 3 film 42 that are in contact with each other are materials containing the same kind of metal element (Al element), respectively. Therefore, the adhesion at the time of contact can be improved. As a result, film peeling (peeling) of the AlN film 41 and the AlN film 43 can be suppressed.
  • the AlN film 41 and the AlN film 43 each contain Al. Thereby, since the nitride containing Al has good insulation, the insulation of the AlN film 41 and the AlN film 43 can be improved. In addition, it is possible to effectively suppress oxygen from being taken into the first alteration preventing layer 40 and the semiconductor element layer 20 by the nitride film containing Al.
  • the Al 2 O 3 film 42 contains Al.
  • the oxide containing Al has good insulation, the insulation of the Al 2 O 3 film 42 can be improved.
  • the Al 2 O 3 film 42 containing Al since the Al 2 O 3 film 42 containing Al, the AlN film 41 and the AlN film 43 sandwiching the Al 2 O 3 film 42 from both sides can be easily brought into contact with the same kind of metal element (Al element), The adhesion between each film can be improved.
  • the semiconductor element layer 20 including the active layer 25 is made of a nitride-based semiconductor.
  • the nitride-based semiconductor laser device 1000 having a short oscillation wavelength of about 405 nm band and emitting high-energy laser light the resonator end face on the light emission side caused by heat generation particularly when laser light is emitted Destruction of (light emitting surface 1) can be effectively suppressed.
  • the thickness t5 of the AlN film 61 and the thickness t6 of the Al 2 O 3 film 62 constituting the second alteration preventing layer 60 are set to t5 ⁇ / (4 ⁇ n5) and t6 ⁇ , respectively.
  • the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 60 becomes smaller than ⁇ / (4 ⁇ n). Thereby, the laser light emitted from the light reflecting surface 2 is transmitted without being affected by the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 60.
  • the thickness t8 of the SiO 2 film 63 is set to be t8 ⁇ / (2 ⁇ n8), the laser light is not substantially reflected even in the SiO 2 film 63.
  • the reflectance control function of the multilayer reflective film 64 set to have a desired reflectance (about 98%) can be easily suppressed from being influenced by the second alteration preventing layer 60.
  • each film constituting the second alteration preventing layer 60 is thin, film peeling (peeling) due to stress after film formation can be suppressed.
  • an SiO 2 film 52 having a thickness of about 95 nm is formed so as to be in contact with the first alteration preventing layer 40.
  • the SiO 2 film 52 is an example of the “second oxide film” and the “second insulating film” in the present invention.
  • the remaining structure and manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device 1005 according to the first modification of the first embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the first alteration preventing layer 40 is formed, that is, on the surface of the first alteration preventing layer 40 located on the side opposite to the light emitting surface 1.
  • the thickness of the SiO 2 film 52 By adjusting the thickness of the SiO 2 film 52, the reflectance of the laser light emitted from the light emitting surface 1 can be easily controlled.
  • the reliability of the nitride-based semiconductor laser device 1005 corresponding to high output can be improved.
  • the remaining effects of the first modification are similar to those of the aforementioned first embodiment.
  • an AlO X N Y film 44 that is an oxynitride film is used in place of the Al 2 O 3 film 42 used in the first embodiment, and the first alteration is performed.
  • a case where an AlO X N Y film 45 that is an oxynitride film is used between the prevention layer 40 and the Al 2 O 3 film 51 will be described.
  • the AlO X N Y film 44 is an example of the “first oxynitride film” and the “first intermediate film” in the present invention.
  • the AlO X N Y film 45 is an example of the “third oxynitride film” and the “second intermediate film” in the present invention.
  • the AlO X N Y film 44 and the AlO X N Y film 45 are described as the AlON film 44 and the AlON film 45, respectively.
  • the second embodiment on the light emitting surface 1 of the nitride-based semiconductor laser device 2000, about 10 nm in contact with the light emitting surface 1 in order from the light emitting surface 1.
  • a certain first alteration preventing layer 240 is formed.
  • an AlON film 45 having a thickness of about 10 nm and an Al 2 O 3 film 51 having a thickness of about 70 nm are formed on the first alteration preventing layer 240 so as to be in contact with the first alteration preventing layer 240.
  • the first alteration preventing layer 240 is an example of the “first insulating film” in the present invention.
  • the thicknesses t2 and t4 of the AlON films 44 and 45 are t2 ⁇ about 47 nm to about 60 nm, and t4 ⁇ It is preferably formed in the range of about 47 nm to about 60 nm.
  • the refractive index of AlON is determined in the range of about 1.68 to about 2.15 depending on the mixing ratio of Al 2 O 3 and AlN
  • the thicknesses t2 and t4 of the AlON films 44 and 45 are: The above range exists.
  • the oxynitride films (AlON films 44 and 45) more preferably have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the remaining structure and manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device 2000 according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the first alteration preventing layer 240 in which the AlN film 41, the AlON film 44, and the AlN film 43 are formed on the light emitting surface 1 in order from the light emitting surface 1. Is provided. Accordingly, oxygen present in the AlON film 44 and in the atmosphere is less likely to be taken into the first alteration preventing layer 240 by the AlN film 43 disposed on the outer side, so that oxygen at the interface between the AlON film 44 and the AlN film 41 is prevented. And the substitution reaction between oxygen and nitrogen are suppressed. That is, the interface between the AlON film 44 and the AlN film 41 is prevented from being altered and deteriorated.
  • the oxynitride film such as the AlON film 44 has a smaller oxygen atom content than the oxide film such as the Al 2 O 3 film, the above reaction is considered to be lighter. Therefore, even when the output power of the laser beam is increased, the heat generation in the vicinity of the light emitting surface 1 and the first alteration preventing layer 240 is suppressed, so that the destruction of the resonator end surface (light emitting surface 1) is further suppressed. As a result, the reliability of the nitride semiconductor laser element 2000 can be further improved.
  • the thickness t1 of the AlN film 41, the thickness t2 of the AlON film 44, and the thickness t3 of the AlN film 43 constituting the first alteration preventing layer 240 are respectively t1 ⁇ / (4 ⁇ n1) and t2 ⁇ / ( By setting so that 4 ⁇ n2) and t3 ⁇ / (4 ⁇ n3), the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 240 becomes smaller than ⁇ / (4 ⁇ n). Thereby, the laser light emitted from the light emitting surface 1 is transmitted without being affected by the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 240 and reaches the Al 2 O 3 film 51.
  • the reflectance control function of the Al 2 O 3 film 51 set to have a desired reflectance (about 8%) can be easily suppressed from being affected by the first alteration preventing layer 240. Moreover, since the thickness of each film constituting the first alteration preventing layer 240 is thin, film peeling (peeling) caused by stress after film formation can be suppressed.
  • an AlON film 45 that is an oxynitride film is further formed between the first alteration preventing layer 240 and the Al 2 O 3 film 51.
  • a region composed of the AlN film 41 and the AlON film 44 and a region composed of the AlN film 43 and the AlON film 45 are formed on the light emitting surface 1 in order from the light emitting surface 1 to be multilayered. Therefore, it is possible to further suppress the breakage of the resonator end face (light emitting surface 1) on the light emitting side.
  • the thickness t4 of the AlON film 45 is also set to satisfy t4 ⁇ / (4 ⁇ n4).
  • the laser beam of the light emitting surface 1 emits reaches the the Al 2 O 3 film 51 passes through without being also affected by the thickness of the AlON film 45.
  • the reflectance control function of the Al 2 O 3 film 51 for controlling the reflectance can be easily suppressed from being affected by the first alteration preventing layer 240.
  • the AlON film 44 contains Al. Thereby, since the oxynitride containing Al has good insulation, the insulation of the AlON film 44 can be improved. Further, since the AlN film 44 and the AlN film 41 and AlN film 43 sandwiching the AlON film 44 from both sides can be easily brought into contact with the same kind of metal element (Al element), the adhesion between the respective films is improved. Can be made. The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
  • the second alteration preventing layer which is a dielectric multilayer film in which a nitride film and an oxide film are multilayered on the light reflection surface 2 side.
  • the second alteration preventing layer 160 is an example of the “third insulating film” in the present invention.
  • the light reflecting surface 2 of the nitride-based semiconductor laser element 3000 is contacted with the light reflecting surface 2 in an order of about 10 nm.
  • An AlN film 61 having a thickness, an Al 2 O 3 film 62 having a thickness of about 10 nm in contact with the AlN film 61, and an AlN film 73 having a thickness of about 10 nm in contact with the Al 2 O 3 film 62 are laminated.
  • a second alteration preventing layer 160 which is a dielectric multilayer film is formed.
  • the AlN film 61 is an example of the “third nitride film” of the present invention
  • the Al 2 O 3 film 62 is an example of the “fourth oxide film” and the “third intermediate film” of the present invention
  • the AlN film 73 is an example of the “fourth nitride film” in the present invention.
  • the AlN film 61, the Al 2 O 3 film 62, and the AlN film 73 have a function of preventing the second alteration preventing layer 160 itself and the light reflecting surface 2 from being altered due to the reflection of the laser light. Have.
  • SiO having a thickness of about 140 nm so as to contact the AlN film 73 is formed on the second alteration preventing layer 160.
  • Two films 63 are formed on the SiO 2 film 63.
  • an SiO 2 film having a thickness of about 70 nm as a low refractive index film in contact with the SiO 2 film 63 and a ZrO 2 film having a thickness of about 50 nm as a high refractive index film are alternately arranged.
  • a multilayer reflective film 64 which is a dielectric multilayer film having a thickness of about 720 nm, which is laminated by six layers, is formed.
  • the thickness t5 of the AlN film 61 is formed so that t5 ⁇ about 47 nm.
  • the thickness t6 of the AlN film 73 is preferably formed so that t6 ⁇ about 47 nm.
  • the nitride films (AlN films 61 and 73) are more preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the thickness t7 of the Al 2 O 3 film 62 is preferably formed so that t7 ⁇ about 60 nm, and more preferably has a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the remaining structure and manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device 3000 according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • a prevention layer 160 is provided.
  • the AlN film 73 disposed on the outside makes it difficult for oxygen present in the multilayer reflective film 64 made of oxide and in the atmosphere to be taken into the second alteration preventing layer 160, so that the Al 2 O 3 film 62 and It is suppressed that the interface with the AlN film 61 is altered and deteriorated.
  • the reliability of the nitride based semiconductor laser device 3000 can be further improved.
  • the thickness t5 of the AlN film 61, the thickness t6 of the Al 2 O 3 film 62, and the thickness t7 of the AlN film 73 constituting the second alteration preventing layer 160 are t5 ⁇ / (4 ⁇ n5) and t6 ⁇ , respectively.
  • the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 160 is larger than ⁇ / (4 ⁇ n). Get smaller. Thereby, the laser light once emitted from the light reflecting surface 2 is transmitted without being influenced by the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 160 and reaches the multilayer reflecting film 64.
  • the reflectance control function of the multilayer reflective film 64 set to have a desired reflectance is influenced by the second alteration preventing layer 160.
  • the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 160 is thin, film peeling (peeling) due to stress after film formation can be suppressed.
  • the AlN film 61 of the second alteration preventing layer 160 is in contact with the semiconductor element layer 20. Therefore, since the AlN film 61 is in contact with the light reflecting surface 2, the AlN film 61 can easily suppress the oxygen of the Al 2 O 3 film 62 from being taken into the semiconductor element layer 20.
  • the AlN film 61 and the AlN film 73 and the Al 2 O 3 film 62 contain the same Al element. Accordingly, the AlN film 61 and the Al 2 O 3 film 62 that are in contact with each other, and the AlN film 73 and the Al 2 O 3 film 62 that are in contact with each other are materials containing the same kind of metal element (Al element), respectively. Therefore, the adhesion at the time of contact can be improved. As a result, film peeling (peeling) of the AlN film 61 and the AlN film 73 can be suppressed.
  • Al element metal element
  • the AlN film 61 and the AlN film 73 each contain Al.
  • the nitride containing Al has good insulation, the insulation of the AlN film 61 and the AlN film 73 can be improved.
  • the nitride film containing Al can effectively prevent oxygen from being taken into the second alteration preventing layer 160 and the semiconductor element layer 20.
  • the Al 2 O 3 film 62 contains Al. Thereby, since the oxide containing Al has good insulation, the insulation of the Al 2 O 3 film 62 can be improved. Further, since the Al 2 O 3 film 62 and the AlN film 61 and AlN film 73 sandwiching the Al 2 O 3 film 62 from both sides contain a common element (Al), the adhesion between the films is improved. Can be made.
  • the multilayer reflective film 64 is provided on the second alteration preventing layer 160 via the SiO 2 film 63 in contact with the AlN film 73. Thereby, by adjusting the thickness of the multilayer reflective film 64, the reflectance of the laser light emitted from the second alteration preventing layer 160 on the light reflecting surface 2 can be easily controlled.
  • the remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
  • the first alteration preventing layer 340 constituting the nitride semiconductor laser element 4000 includes two nitride films and the two nitride films.
  • the second alteration preventing layer 260 includes a structure in which a nitride film, an oxynitride film, and an oxide film are sequentially stacked.
  • the light emitting surface 1 is contacted with the light emitting surface 1 in the order closer to the light emitting surface 1.
  • An AlN film 41 having a thickness
  • an AlON film 81 having a thickness of about 5 nm in contact with the AlN film 41
  • an Al 2 O 3 film 82 having a thickness of about 2.5 nm in contact with the AlON film 81
  • the first alteration preventing layer which is a dielectric multilayer film in which an AlON film 83 having a thickness of about 2.5 nm in contact with the three films 82 and an AlN film 43 having a thickness of about 10 nm in contact with the AlON film 83 are laminated.
  • the Al 2 O 3 film 51 having a thickness of about 73 nm is formed on the first alteration preventing layer 340 so as to be in contact with the first alteration preventing layer 340.
  • the AlON film 81, the Al 2 O 3 film 82, and the AlON film 83 are examples of the “first intermediate film” of the present invention, and the “first oxynitride film” and the “first oxidation film” of the present invention, respectively. It is an example of “film” and “first oxynitride film”.
  • the Al 2 O 3 film 51 is set so that the reflectance of the laser beam on the light emitting surface 1 is about 8%.
  • the average refractive index of the AlON film 81, Al 2 O 3 film 82 and the AlON film 83 is n2
  • the average refractive index n2 of the multilayer film composed of the three layers (AlON film 81, Al 2 O 3 film 82 and AlON film 83) is about 1.68 to about 1, depending on the mixing ratio of Al 2 O 3 and AlN.
  • the total thickness t2 is t2 ⁇ about 47 nm (AlN is about 100%) to about 60 nm (Al 2 O 3 is It is preferably formed in a range of about 100%, and more preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the light-reflecting surface 2 of the nitride-based semiconductor laser element 4000 has an AlN film 61 having a thickness of about 10 nm in contact with the light reflecting surface 2 in order from the light reflecting surface 2;
  • a second alteration preventing film which is a dielectric multilayer film in which an AlON film 84 having a thickness of about 5 nm in contact with the AlN film 61 and an Al 2 O 3 film 85 having a thickness of about 5 nm in contact with the AlON film 84 are laminated.
  • Layer 260 is formed.
  • An SiO 2 film 63 having a thickness of about 140 nm is formed on the second alteration preventing layer 260 so as to be in contact with the Al 2 O 3 film 85.
  • an SiO 2 film having a thickness of about 70 nm as a low refractive index film in contact with the SiO 2 film 63 and a ZrO 2 film having a thickness of about 50 nm as a high refractive index film are alternately arranged.
  • a multilayer reflective film 64 which is a dielectric multilayer film having a thickness of about 720 nm, which is laminated by six layers, is formed. Further, the multilayer reflective film 64 is set so that the reflectance of the laser light on the light reflecting surface 2 has a high reflectance of about 98%.
  • 5 nm) is set to have a relationship of t5 ⁇ / (4 ⁇ n5), t6 ⁇ / (4 ⁇ n6), and t9 ⁇ / (4 ⁇ n9), respectively.
  • the remaining structure and manufacturing process of the nitride-based semiconductor laser device 4000 according to the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the AlON film 81, the Al 2 O 3 film 82, and the AlON film 83 are formed between the AlN film 41 and the AlN film 43.
  • oxygen present in the Al 2 O 3 film 51 and in the atmosphere is further less likely to be taken into the first alteration preventing layer 340, and the interface between the AlON film 81 and the AlN film 41 is altered and deteriorated. Can be further suppressed.
  • the AlON film 81 and the AlON film 83 are formed between the AlN film 41 and the AlN film 43 so as to sandwich the Al 2 O 3 film 82 in the stacking direction.
  • the first alteration preventing layer 340 includes a nitride film (AlN film 41), an oxynitride film (AlON film 81), an oxide film (Al 2 O 3 film 82), an oxynitride film (AlON film 83), and a nitride film. Since the (AlN film 43) is laminated in this order, the composition in the first alteration preventing layer 340 gradually changes. As a result, the adhesion between the respective films in the first alteration preventing layer 340 can be further improved, so that the strength of the first alteration preventing layer 340 composed of a plurality of thin films can be maintained.
  • the thickness t5 of the AlN film 61, the thickness t6 of the AlON film 84, and the thickness t9 of the Al 2 O 3 film 85 constituting the second alteration preventing layer 260 are set to t5 ⁇ / (4 Xn5), t6 ⁇ / (4 ⁇ n6) and t9 ⁇ / (4 ⁇ n9), so that the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 260 is ⁇ / ( 4 ⁇ n).
  • the laser light emitted from the light reflecting surface 2 is transmitted without being affected by the thickness of each film constituting the second alteration preventing layer 260.
  • the remaining effects of the fourth embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
  • the fifth embodiment on the light emitting surface 1 of the nitride-based semiconductor laser device 5000, approximately 10 nm in contact with the light emitting surface 101 in order from the light emitting surface 101.
  • a dielectric multilayer in which an AlN film 41 having a thickness, an HfO 2 film 142 having a thickness of about 10 nm in contact with the AlN film 41, and an AlN film 43 having a thickness of about 10 nm in contact with the HfO 2 film 142 are laminated.
  • a first alteration preventing layer 440 that is a film is formed.
  • An HfO 2 film 151 having a thickness of about 100 nm is formed on the first alteration preventing layer 440 so as to be in contact with the first alteration preventing layer 440.
  • the first alteration preventing layer 440 is an example of the “first insulating film” in the present invention.
  • the HfO 2 film 142 is an example of the “first oxide film” and the “first intermediate film” in the present invention, and the HfO 2 film 151 is the “second oxide film” and the “second insulating film” in the present invention. Is an example.
  • the HfO 2 film 151 is set so that the reflectance of the laser beam at the light exit surface 101 is about 8%.
  • the thickness t1 of the AlN film 41 is preferably formed so that t1 ⁇ about 42 nm.
  • the thickness t3 of the AlN film 43 is preferably formed so that t3 ⁇ about 42 nm.
  • the nitride films (AlN films 41 and 43) are more preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the thickness t2 of the HfO 2 film 142 is preferably formed so that t2 ⁇ about 47 nm, and more preferably has a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • an AlN film 61 having a thickness of about 10 nm in contact with the light reflecting surface 102 is formed on the light reflecting surface 102 of the nitride-based semiconductor laser element 5000 in order from the light reflecting surface 102.
  • a second alteration preventing layer 360 is formed, which is a dielectric multilayer film in which an HfO 2 film 162 having a thickness of about 10 nm contacting the AlN film 61 is laminated.
  • an SiO 2 film 63 having a thickness of about 100 nm that is in contact with the HfO 2 film 162 is formed.
  • the HfO 2 film is eight layers alternately having a thickness of about 40nm as an SiO 2 film and the high refractive index film having a thickness of about 70nm as a low refractive index film in contact with the SiO 2 film
  • ⁇ / (4 ⁇ n5), t6 ⁇ / (4 ⁇ n6) and t8 ⁇ / (2 ⁇ n8) are set.
  • the semiconductor element layer 120 of the nitride-based semiconductor laser element 5000 has a thickness of about 100 nm on the upper surface of the substrate 10 made of n-type GaN and has a thickness of about 5 ⁇ 10 18 cm.
  • An n-type layer 121 made of Ge-doped n-type GaN having a doping amount of ⁇ 3 is formed.
  • An n-type cladding layer 122 made of Al 0.10 Ga 0.90 N is formed.
  • An n-side carrier block layer 123 made of undoped Al 0.20 Ga 0.80 N having a thickness of about 10 nm is formed on the n-type cladding layer 122. Further, on the n-side carrier blocking layer 123 has a thickness of about 150 nm, Ge having a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 18 cm -3 doping amount and about 5 ⁇ 10 18 cm -3 is doped An n-type light guide layer 124 made of n-type Al 0.03 Ga 0.97 N is formed. An active layer 125 is formed on the n-type light guide layer 124.
  • This active layer 125 has two barrier layers made of undoped Al 0.06 Ga 0.94 N having a thickness of about 10 nm and single well layers made of undoped GaN having a thickness of about 18 nm alternately. It has a stacked SQW structure.
  • Mg having a thickness of about 150 nm, a doping amount of about 3 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , and a carrier concentration of about 7 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 is formed on the active layer 125.
  • a p-type light guide layer 126 made of p-type Al 0.03 Ga 0.97 N doped with is formed on the p-type light guide layer 126.
  • a p-side carrier block layer 127 having a thickness of about 10 nm and made of undoped Al 0.20 Ga 0.80 N is formed.
  • a convex portion 128a and a flat portion 128b other than the convex portion 128a there are a convex portion 128a and a flat portion 128b other than the convex portion 128a, a doping amount of about 3 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , and about 7 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 .
  • a p-type cladding layer 128 made of p-type Al 0.10 Ga 0.90 N doped with Mg having a carrier concentration is formed.
  • the flat portion 128b of the p-type cladding layer 128 has a thickness of about 80 nm on the left and right sides of the convex portion 128a.
  • the height from the upper surface of the flat portion 128b of the p-type cladding layer 128 to the upper surface of the convex portion 128a is about 320 nm, and the width of the convex portion 128a is about 1.5 ⁇ m.
  • Mg having a thickness of about 10 nm, a doping amount of about 4 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , and a carrier concentration of about 5 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 is formed on the convex portion 128 a of the p-type cladding layer 128.
  • the p-type contact layer 129 and the convex portion 128a of the p-type cladding layer 128 constitute a ridge portion 130 having one side surface 130a and the other side surface 130b located on the opposite side of the one side surface 130a.
  • the ridge portion 130 has a width of about 1.5 ⁇ m at the lower portion and is formed in a shape extending in the [1-100] direction (A direction of FIG. 7 which is the laser beam emission direction).
  • a waveguide extending in the [1-100] direction (A direction in FIG. 7) is formed in a portion including the active layer 125 located below the ridge portion 130. This waveguide and the light emitting surface 101 are formed.
  • the light reflecting surface 102 constitutes a resonator.
  • the p-type contact layer 129 is an example of the “semiconductor element layer” in the present invention.
  • the active layer 125 is an example of the “light emitting layer” in the present invention.
  • the other structure and manufacturing process of the nitride semiconductor laser element 5000 according to the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the Al 2 O 3 film 42 used in the first embodiment is used as the first oxide film and the second oxide film of the end surface coat film formed on the light emitting surface 101.
  • HfO 2 films 142 and 151 are used, respectively.
  • the HfO 2 film 162 is used instead of the Al 2 O 3 film 62 used in the first embodiment.
  • an HfO 2 film is used instead of the Al 2 O 3 film used in the first embodiment.
  • the film stress of the HfO 2 film can be easily made smaller than the film stress of Al 2 O 3 , the peeling on each end face coat film formed on the light emitting surface 101 and the light reflecting surface 102 is further reduced. Can be suppressed. Furthermore, since the film density of the HfO 2 film can be easily made larger than the film density of Al 2 O 3 , it is possible to further suppress deterioration that occurs when high-energy laser light is irradiated. As a result, the reliability of the nitride-based semiconductor laser device 5000 can be further improved. Other effects of the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the semiconductor element layer 20 (120) is shown as an example of a nitride-based semiconductor layer.
  • the present invention is not limited to this, and the semiconductor element layer is not limited to the nitride.
  • You may comprise by semiconductor layers other than a type
  • the first nitride film (AlN film 41) and the second nitride film (AlN film 43) are shown as AlN films.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first and second nitride films may be formed of a nitride containing Si element or the like.
  • nitride films made of Si 3 N 4 can be used for the first nitride film and the second nitride film, respectively.
  • the thickness t of the first nitride film and the second nitride film is formed so that t ⁇ about 48 nm. It is particularly preferred to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • first nitride film 41 AlN film 41
  • second nitride film AlN film 43
  • present invention is not limited to this.
  • the first nitride film and the second nitride film may be nitride films containing different metal elements.
  • the first oxide film (Al 2 O 3 film 42) is an Al 2 O 3 film.
  • the present invention is not limited to this, and the first oxide film is not limited thereto.
  • the film may be formed of an oxide containing Si element, Zr element, Ta element, Hf element, Nb element, and the like.
  • the thickness t of the first oxide film is preferably formed to be t ⁇ about 68 nm.
  • the thickness t of the first oxide film is preferably formed so that t ⁇ about 44 nm.
  • the thickness t of the first oxide film is preferably formed so that t ⁇ about 45 nm.
  • the thickness t of the first oxide film is preferably formed to be t ⁇ about 47 nm.
  • the thickness t of the first oxide film is preferably formed to be t ⁇ about 43 nm.
  • each of the first oxide films exemplified above is particularly preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the first oxynitride film (AlON film 44) is an AlON film
  • the present invention is not limited to this, and the oxynitride film is not limited to an acid containing Si element or the like. You may form by nitride.
  • the first oxynitride film is an oxynitride film made of SiO X N Y (hereinafter referred to as SiON)
  • the refractive index of SiON is a mixture of SiO 2 and Si 3 N 4.
  • the thickness t of the first oxynitride film is determined to be about 1.48 to about 2.1 depending on the ratio, so that the thickness t of the first oxynitride film is t ⁇ about 48 nm (SiO 2 is about 100%) to about 68 nm (Si 3 N 4 It is preferably formed in a range of about 100%, and more preferably formed to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the first intermediate film formed between the first nitride film (AlN film 41) and the second nitride film (AlN film 43) is the first oxide film (Al 2 O 3 film).
  • the present invention is not limited to this example.
  • Other combinations in which the first intermediate film includes both the first oxide film and the first oxynitride film, such as one intermediate film including the first oxide film and the first oxynitride film, may be used.
  • the third oxynitride film (AlON film 45) is used as the second intermediate film between the second nitride film (AlN film 43) and the second oxide film (Al 2 O 3 film 51).
  • an oxide film such as an Al 2 O 3 film or a SiO 2 film may be formed as the second intermediate film.
  • the oxide film such as the Al 2 O 3 film or the SiO 2 film used as the second intermediate film is an example of the “third oxide film” in the present invention.
  • the second intermediate film may include both the third oxynitride film and the third oxide film.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first oxynitride film and the third oxynitride film may be oxynitride films containing different metal elements.
  • the second insulating film may be an oxynitride film such as an AlON film or a SiON film.
  • the oxynitride film such as the AlON film or the SiON film used as the second insulating film is an example of the “second oxynitride film” in the present invention.
  • the second insulating film may be configured to include both the second oxide film and the second oxynitride film.
  • the Al 2 O 3 film 51 that controls the reflectance of the light emitting surface 1 is formed to have a thickness of about 70 nm or about 73 nm (about 60 nm in the second embodiment). Although shown, the present invention is not limited to this, and the Al 2 O 3 film 51 may be formed to have a thickness other than the above.
  • the thickness of the SiO 2 film 52 that controls the reflectance of the light emitting surface 1 is about 70 nm is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the SiO 2 film 52 may be formed to have a thickness other than the above.
  • the present invention is not limited to this.
  • the third and fourth nitride films may be formed of a nitride containing Si element or the like. Also in this modification, for example, nitride films made of Si 3 N 4 can be used for the third nitride film and the fourth nitride film, respectively.
  • the thickness t of the third nitride film and the fourth nitride film is formed so that t ⁇ about 48 nm. It is particularly preferred to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the present invention is not limited to this, and the third embodiment
  • the nitride film and the fourth nitride film may be a nitride film containing different metal elements.
  • the fourth oxide film (Al 2 O 3 film 62) is an Al 2 O 3 film
  • the present invention is not limited to this, and the fourth oxide film is Similar to the first oxide film (Al 2 O 3 film 42) of the first embodiment, it may be formed of an oxide containing Si element, Zr element, Ta element, Hf element, Nb element, and the like. In this case, the thickness of the fourth oxide film can be set similarly to the first oxide film of the first embodiment.
  • the fourth oxide film (Al 2 O 3 film 62) sandwiched between the third nitride film (AlN film 61) and the fourth nitride film (AlN film 73) is formed.
  • the present invention is not limited to this, and a third intermediate film made of an oxynitride film such as an AlON film or a SiON film may be formed between the third nitride film and the fourth nitride film.
  • the oxynitride film such as an AlON film or SiON film used as the third intermediate film is an example of the “fourth oxynitride film” in the present invention.
  • the thickness t of the fourth oxynitride film is formed in the range of t ⁇ about 47 nm to about 60 nm. In particular, it is more preferable to have a thickness in the range of about 1 nm to about 20 nm.
  • the thickness t of the fourth oxynitride film is t ⁇ about 48 nm (SiO 2 is about 100%) to about 68 nm (Si 3 N 4 is about 100%).
  • each film contains a common element (Al), so that the adhesion between the films is improved. Can be improved.
  • the third intermediate film sandwiched between the third nitride film (AlN film 61) and the fourth nitride film (AlN film 73) is the fourth oxide film (Al 2 O 3 film 62).
  • the present invention is not limited to this, and the third intermediate film may include both the fourth oxide film and the fourth oxynitride film.
  • the multilayer reflective film 64 for controlling the reflectance on the light reflecting surface 2 side is formed by alternately laminating six layers of SiO 2 films and ZrO 2 films.
  • the present invention is not limited to this, and the SiO 2 film and the ZrO 2 film may be alternately stacked in a number other than six layers.
  • the multilayer reflective film two different kinds of insulating films having other refractive indexes than the SiO 2 film and the ZrO 2 film may be combined.
  • the first oxide film (HfO 2 film 142) and the second oxide film (HfO 2 film 162) of the end face coating film on the light emitting surface 101 of the ultraviolet semiconductor laser 5000 are replaced with the HfO 2 film.
  • MgO and Y 2 O 3 oxynitrides (TaO X N Y , MgO X N Y and YO X N Y etc.).
  • the second alteration preventing layer 360 of the end surface coating film on the light reflecting surface 102 of the ultraviolet semiconductor laser 5000 and the oxide film in the multilayer reflecting film 164 are composed of an HfO 2 film.
  • oxynitrides such as TaO X N Y , MgO X N Y and YO X N Y
  • fluorides including Al element, Mg element, Y element and La element (AlF 3 , MgF 2 , YF 2 and LaF) may be used.
  • the multilayer reflective film 164 for controlling the reflectance of the light reflecting surface 102 is shown as an example in which eight layers of SiO 2 films and HfO 2 films are alternately stacked.
  • the invention is not limited to this, and the SiO 2 film and the HfO 2 film may be alternately stacked in a number other than 8 layers.
  • the multilayer reflective film two different kinds of insulating films having a refractive index other than the SiO 2 film and the HfO 2 film (for example, oxides and oxynitrides containing Ta element, Mg element, Y element, etc.) A fluoride containing Al element, Mg element, Y element, La element, etc.) may be combined.

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Abstract

　レーザ素子の信頼性を向上させることが可能な半導体レーザ素子が得られる。この半導体レーザ素子（１０００）は、発光層（２５）を有する半導体素子層（２０）と、半導体素子層の発光層を含む領域の光出射側の端部に形成された第１共振器端面（１）と、第１共振器端面上に、第１共振器端面側から第１窒化膜（４１）と、第１酸化膜（４２）を含む第１中間膜と、第２窒化膜（４３）とがこの順に形成された第１絶縁膜（４０）と、第１絶縁膜上に形成され、第２酸化膜（５１）を含む第２絶縁膜（５１）とを備える。

Description

半導体レーザ素子
　本発明は、半導体レーザ素子に関し、特に、発光層を有する半導体素子層を備えた半導体レーザ素子に関する。
　従来、半導体レーザは、光ディスクシステムや光通信システムなどの光源として広く用いられている。また、システムを構成する機器の高性能化に伴い、要素部品としての半導体レーザの特性向上が要望されている。特に、高密度光ディスクシステムの光源として、レーザ光の短波長化や高出力化が望まれており、近年では、窒化物系材料により、発振波長が約４０５ｎｍの青紫色半導体レーザが開発されるとともに、その高出力化が検討されている。
　一般的に、半導体レーザの高出力化を行う場合、製造プロセスにおいて、半導体レーザ素子の共振器における光出射面を低反射率にするとともに、光反射面を高反射率とする端面コート処理が施される。多くの半導体レーザでは、共振器の端面コート処理に、従来ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化膜からなる誘電体膜が用いられてきた。しかし、この場合、レーザ光の発振中に、誘電体膜中の酸素が半導体層に拡散することにより半導体層が酸化されてしまい、半導体層と端面コート膜との界面に非発光再結合準位（発光エネルギが熱エネルギに変換される状態）が発生する。この結果、レーザ光が半導体層や端面コート膜に吸収されやすくなり、共振器端面の異常発熱に起因して光学損傷破壊（ＣＯＤ）が発生する不都合がある。また、酸素を有しない窒化膜からなる誘電体膜による端面コート処理が提案されている。しかし、一般的に、窒化膜が有する応力は、酸化膜の場合と比較して数倍～数十倍も大きいために膜剥がれ（剥離）が生じやすく、その結果、共振器端面に割れや剥離を生じさせる不都合もある。
　そこで、従来では、半導体層と酸化膜からなる端面コート膜との間に、窒化物からなる薄膜を形成する提案がなされている。このような半導体レーザ素子は、たとえば、特開２００７－２４３０２３号公報に開示されている。
　上記特開２００７－２４３０２３号公報には、光出射側の共振器端面に、酸化物からなる第１コート膜が形成されるとともに、光出射側の共振器端面と第１コート膜との間に挟まれるように窒化物からなる第２コート膜が形成された窒化物半導体発光素子が開示されている。この特開２００７－２４３０２３号公報に記載の窒化物半導体発光素子では、共振器端面に接触するように形成された窒化物からなる第２コート膜により、雰囲気にさらされる最表面の第１コート膜から半導体層（光出射側の共振器端面）へ酸素が供給されるのが抑制されている。
　しかしながら、上記特開２００７－２４３０２３号公報に開示された窒化物半導体発光素子では、約４００ｎｍの波長を有する光密度の大きい高エネルギのレーザ光が共振器端面から出射されるので、レーザ光が透過する第１コート膜および第２コート膜に発熱が生じる。この場合、第１コート膜と第２コート膜との界面では、発熱によって酸化物からなる第１コート膜から酸素が脱離する。また、雰囲気中の酸素が第１コート膜を透過して窒化物からなる第２コート膜に取り込まれやすいために、第２コート膜の窒素と、外部および第１コート膜から脱離した酸素とが置換される。これにより、第１コート膜と第２コート膜との界面が変質を起こす。なお、第２コート膜における窒素と酸素との置換の反応速度よりも、酸化物からなる第１コート膜から酸素が脱離する反応速度が大きい。このため、レーザ光の出射に伴って第１コート膜が次第に劣化し始める。この結果、レーザ素子の動作電流の上昇を招き、動作電流の上昇に伴うさらなる発熱に起因して共振器端面が破壊されやすくなる。特に、高出力化された半導体レーザでは、レーザの動作時間が長いほど上記の点が顕著となるので、レーザ素子の信頼性が低下するという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、レーザ素子の信頼性を向上させることが可能な半導体レーザ素子を提供することである。
　この発明の一の局面による半導体レーザ素子は、発光層を有する半導体素子層と、半導体素子層の発光層を含む領域の光出射側の端部に形成された第１共振器端面と、第１共振器端面上に、第１共振器端面側から第１窒化膜と、第１酸化膜および第１酸窒化膜の少なくとも一方を含む第１中間膜と、第２窒化膜とがこの順に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に形成され、第２酸化膜および第２酸窒化膜の少なくとも一方を含む第２絶縁膜とを備え、発光層が発するレーザ光の波長がλであり、第１窒化膜の屈折率、第１中間膜の平均屈折率および第２窒化膜の屈折率が、それぞれ、ｎ１、ｎ２およびｎ３である場合に、第１窒化膜の厚みｔ１、第１中間膜の厚みｔ２および第２窒化膜の厚みｔ３は、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）になるように設定されている。
　なお、本発明において、光出射側の共振器端面は、一対に形成された共振器端面のそれぞれから出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射側の第１共振器端面である。また、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射側の第２共振器端面である。
　この発明の一の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、光出射側の第１共振器端面上に、第１共振器端面側から第１窒化膜と、第１酸化膜および第１酸窒化膜の少なくとも一方を含む第１中間膜と、第２窒化膜とがこの順に形成された第１絶縁膜を備える。これにより、外側に配置された第２窒化膜により、第２絶縁膜中および雰囲気中に存在する酸素が第１絶縁膜中に取り込まれにくくなるので、第１中間膜と第１窒化膜との界面における酸素の脱離や、酸素と窒素との置換反応などが抑制される。すなわち、第１中間膜と第１窒化膜との界面が変質して劣化するのが抑制される。また、第１中間膜と第１窒化膜との界面に変質が生じた場合でも、第１窒化膜および第２窒化膜によって、第１中間膜内に広がる変質領域をこの領域内に留めることができるので、変質の拡大が抑制される。これにより、第１絶縁膜内の変質を最小限に抑制することができる。したがって、レーザ出射光を高出力化した場合でも光出射側の第１共振器端面および第１絶縁膜近傍における発熱が抑制されるので、第１共振器端面の破壊が抑制される。この結果、レーザ素子の信頼性を向上させることができる。
　また、第１絶縁膜上、すなわち、第１共振器端面とは反対側に位置する第１絶縁膜の表面上に形成された第２酸化膜および第２酸窒化膜の少なくとも一方を含む第２絶縁膜の厚みを調整することにより、光出射側の第１共振器端面を出射したレーザ光の反射率を容易に制御することができる。これにより、高出力化に対応したレーザ素子の信頼性を向上させることができる。
　また、第１絶縁膜を構成する第１窒化膜の厚みｔ１、第１中間膜の厚みｔ２および第２窒化膜の厚みｔ３を、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）となるように設定することによって、第１絶縁膜を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光出射側の第１共振器端面を出射したレーザ光は、第１絶縁膜を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過して第２絶縁膜に達する。その結果、所望の反射率を有するように設定された第２絶縁膜の反射率制御機能が第１絶縁膜によって影響されるのを容易に抑制することができる。また、第１絶縁膜を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１窒化膜は、半導体素子層と接する。このように構成すれば、光出射側の第１共振器端面には第１窒化膜が接触しているので、第１中間膜中の第１酸化膜および第１酸窒化膜の少なくとも一方からの酸素が半導体素子層に取り込まれるのを、第１窒化膜により容易に抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１窒化膜および第２窒化膜の少なくとも一方と、第１中間膜とは、同じ金属元素を含む。このように構成すれば、互いに接触する第１窒化膜と第１中間膜、および、互いに接触する第２窒化膜と第１中間膜の少なくとも一方は、同種の金属元素を含む材料であるので、接触の際の密着性を向上させることができる。この結果、第１窒化膜および第２窒化膜の少なくとも一方の膜剥がれ（剥離）を抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１窒化膜および第２窒化膜は、それぞれ、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む窒化物は良好な絶縁性を有するので、第１窒化膜および第２窒化膜の絶縁性を向上させることができる。また、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含んだ窒化膜により、第１絶縁膜および半導体素子層に酸素が取り込まれるのを効果的に抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１酸化膜は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＨｆおよびＮｂからなるグループより選択される少なくとも１つの元素を含む。このように構成すれば、上記の元素を含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、第１酸化膜の絶縁性を向上させることができる。また、第１酸化膜と、第１酸化膜を両側から挟み込む第１窒化膜および第２窒化膜とが上記グループより選択される共通の元素を共に含む場合には、第１酸化膜と、第１窒化膜および第２窒化膜との各膜間の密着性を向上させることができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１酸窒化膜は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、第１酸窒化膜の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌ元素を含む第１酸窒化膜を、Ａｌ元素を含む第１窒化膜および第２窒化膜とによって両側から挟み込む場合、各々の膜は同種の金属元素（Ａｌ元素）により容易に接触させることができるので、各膜間の密着性を向上させることができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１絶縁膜と第２絶縁膜との間に第３酸化膜および第３酸窒化膜の少なくとも一方を含む第２中間膜がさらに形成されている。このように構成すれば、光出射側の第１共振器端面上に、第１窒化膜と第１酸化膜および第１酸窒化膜の少なくとも一方とからなる領域、および、第２窒化膜と第３酸化膜および第３酸窒化膜の少なくとも一方とからなる領域が光出射側の第１共振器端面から近い順に形成されて多層化されるので、第１共振器端面の破壊をより一層抑制することができる。
　この場合、好ましくは、第２中間膜の平均屈折率がｎ４で、厚みがｔ４である場合に、ｔ４＜λ／（４×ｎ４）になるように設定されている。このように構成すれば、第２中間膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなるので、光出射側の第１共振器端面を出射したレーザ光は、第２中間膜の厚みに影響されることなく透過して第２絶縁膜に達する。これにより、所望の反射率を有するように設定された第２絶縁膜の反射率制御機能が第２中間膜によって影響されるのを容易に抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１中間膜は、第１酸化膜と第１酸窒化膜との両方を含む。すなわち、第１窒化膜と第２窒化膜との間には、第１酸化膜および第１酸窒化膜の両方が形成されている。このように構成すれば、第２絶縁膜中および雰囲気中に存在する酸素が第１絶縁膜中にさらに取り込まれにくくなるので、第１中間膜と第１窒化膜との界面が変質して劣化することをさらに抑制することができる。
　上記第１中間膜が第１酸化膜および第１酸窒化膜を含む構成において、好ましくは、第１中間膜は、第１酸化膜と、第１酸化膜を積層方向に挟む２つの第１酸窒化膜とからなる。このように構成すれば、第１絶縁膜が、窒化膜、酸窒化膜、酸化膜、酸窒化膜および窒化膜の順に積層されるので、第１絶縁膜中の組成が漸次変化することになる。その結果、第１絶縁膜中の各膜間の密着性をさらに向上させることができるので、複数の薄膜からなる第１絶縁膜の強度を維持することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体素子層の発光層を含む領域の光反射側の端部に形成された第２共振器端面と、第２共振器端面上に、第２共振器端面側から第３窒化膜と、第４酸化膜および第４酸窒化膜の少なくとも一方を含む第３中間膜と、第４窒化膜とがこの順に形成された第３絶縁膜をさらに備える。このように構成すれば、雰囲気中からの酸素が、第４窒化膜により第３絶縁膜中に取り込まれにくくなるので、第３中間膜と第３窒化膜との界面が変質して劣化するのが抑制される。したがって、レーザ出射光を高出力化した場合でも光反射側の第２共振器端面および第３絶縁膜における発熱が抑制され、第２共振器端面の破壊も抑制される。この結果、レーザ素子の信頼性をより向上させることができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第３窒化膜の屈折率、第３中間膜の平均屈折率および第４窒化膜の屈折率が、それぞれ、ｎ５、ｎ６およびｎ７である場合に、第３窒化膜の厚みｔ５、第３中間膜の厚みｔ６および第４窒化膜の厚みｔ７は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ７＜λ／（４×ｎ７）になるように設定されている。このように構成すれば、たとえば、第３絶縁膜上、すなわち、光反射側の第２共振器端面とは反対側に位置する第３絶縁膜の表面上にレーザ光を反射する反射膜などを設けた場合、第３絶縁膜を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光反射側の第２共振器端面を出射したレーザ光は、第３絶縁膜を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過して反射膜に達するので、所望の反射率を有するように設定された反射膜の反射率制御機能が第３絶縁膜によって影響されるのを容易に抑制することができる。また、第３絶縁膜を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第３窒化膜は、半導体素子層と接する。このように構成すれば、光反射側の第２共振器端面には第３窒化膜が接触しているので、第３中間膜中の第４酸化膜および第４酸窒化膜の少なくとも一方からの酸素が半導体素子層に取り込まれるのを、第３窒化膜により容易に抑制することができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第３窒化膜および第４窒化膜の少なくとも一方と、第３中間膜とは、同じ金属元素を含む。このように構成すれば、互いに接触する第３窒化膜と第３中間膜、および、互いに接触する第４窒化膜と第３中間膜の少なくとも一方は、同種の金属元素を含む材料であるので、接触の際の密着性を向上させることができる。この結果、第３窒化膜および第４窒化膜の少なくとも一方の膜剥がれ（剥離）を抑制することができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第３窒化膜および第４窒化膜は、それぞれ、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む窒化物は良好な絶縁性を有するので、第３窒化膜および第４窒化膜の絶縁性を向上させることができる。また、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含んだ窒化膜により、第３絶縁膜および半導体素子層に酸素が取り込まれるのを効果的に抑制することができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第４酸化膜は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＨｆおよびＮｂからなるグループより選択される少なくとも１つの元素を含む。このように構成すれば、上記の元素を含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、第４酸化膜の絶縁性を向上させることができる。また、第４酸化膜と、第４酸化膜を両側から挟み込む第３窒化膜および第４窒化膜とが上記グループより選択される共通の元素を共に含む場合には、第４酸化膜と、第３窒化膜および第４窒化膜との各膜間の密着性を向上させることができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第４酸窒化膜は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、第４酸窒化膜の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌ元素を含む第４酸窒化膜を、同じく、Ａｌ元素を含む第３窒化膜および第４窒化膜とによって両側から挟み込む場合には、各膜間の密着性を向上させることができる。
　上記第３絶縁膜をさらに備える構成において、好ましくは、第３絶縁膜上に形成された多層反射膜をさらに備える。このように構成すれば、多層反射膜の厚みを調整することにより、光反射側の第２共振器端面を出射したレーザ光の反射率を容易に制御することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体素子層は、窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、約５２５ｎｍ以下の短い発振波長を有し、かつ、高エネルギなレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザ素子において、レーザ光出射時の発熱に起因した光出射側の第１共振器端面の破壊を効果的に抑制することができる。
　上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１窒化膜、第１中間膜および第２窒化膜は、それぞれ、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲の厚みを有する。このように構成すれば、第２絶縁膜の反射率制御機能が第１絶縁膜によって影響されるのをさらに容易に抑制することができるとともに、各膜の膜剥れ（剥離）などもさらに抑制することができる。
本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 図１に示した窒化物系半導体レーザ素子の共振器方向に直交する面における断面図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った面における断面図である。 図７に示した窒化物系半導体レーザ素子の共振器方向に直交する面における断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　（第１実施形態）
　まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１０００の構造について説明する。
　本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１０００では、図２に示すように、約１００μｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなる基板１０上に、発振波長λが約４０５ｎｍ帯を有する窒化物系半導体からなる半導体素子層２０が形成されている。
　また、窒化物系半導体レーザ素子１０００は、図１に示すように、共振器の延びる方向（Ａ方向）の両端部に、それぞれ、光出射面１および光反射面２が形成されている。なお、光出射面１は、本発明の「第１共振器端面」の一例であり、光反射面２は、本発明の「第２共振器端面」の一例である。また、窒化物系半導体レーザ素子１０００の光出射面１および光反射面２には、製造プロセスにおける端面コート処理により、端面コート膜がそれぞれ形成されている。
　ここで、第１実施形態では、図１に示すように、窒化物系半導体レーザ素子１０００の光出射面１上には、光出射面１から近い順に、光出射面１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４１と、ＡｌＮ膜４１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜４２と、Ａｌ２Ｏ３膜４２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４３とが積層された誘電体多層膜である第１変質防止層４０が形成されている。そして、第１変質防止層４０上には、第１変質防止層４０に接触するように約７０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜５１が形成されている。なお、第１変質防止層４０は、本発明の「第１絶縁膜」の一例である。また、ＡｌＮ膜４１は、本発明の「第１窒化膜」の一例であり、Ａｌ２Ｏ３膜４２は、本発明の「第１酸化膜」および「第１中間膜」の一例であり、ＡｌＮ膜４３は、本発明の「第２窒化膜」の一例である。また、Ａｌ２Ｏ３膜５１は、本発明の「第２酸化膜」および「第２絶縁膜」の一例である。第１実施形態では、ＡｌＮ膜４１、Ａｌ２Ｏ３膜４２およびＡｌＮ膜４３により、第１変質防止層４０自身および光出射面１がレーザ光の出射に伴って変質するのを抑制する機能を有する。また、Ａｌ２Ｏ３膜５１は反射率を制御する機能を有し、Ａｌ２Ｏ３膜５１により光出射面１でのレーザ光の反射率が約８％を有するように設定されている。
　また、第１実施形態では、ＡｌＮ膜４１、Ａｌ２Ｏ３膜４２およびＡｌＮ膜４３の屈折率が、それぞれ、ｎ１（＝約２．１５）、ｎ２（＝約１．６８）およびｎ３（＝約２．１５）である場合、ＡｌＮ膜４１の厚みｔ１（＝約１０ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３膜４２の厚みｔ２（＝約１０ｎｍ）およびＡｌＮ膜４３の厚みｔ３（＝約１０ｎｍ）は、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）の関係を有するように設定されている。
　すなわち、第１実施形態では、約４０５ｎｍの発振波長λを有する半導体素子層２０では、ＡｌＮ膜４１の厚みｔ１が、ｔ１＜約４７ｎｍであるように形成されるのが好ましい。また、ＡｌＮ膜４３の厚みｔ３が、ｔ３＜約４７ｎｍであるように形成されるのが好ましい。なお、窒化膜（ＡｌＮ膜４１および４３）は、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３膜４２の厚みｔ２については、ｔ２＜約６０ｎｍであるように形成されるのが好ましく、特に約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　また、図１に示すように、窒化物系半導体レーザ素子１０００の光反射面２上には、光反射面２から近い順に、光反射面２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜６１と、ＡｌＮ膜６１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜６２とが積層された誘電体多層膜である第２変質防止層６０が形成されている。そして、第２変質防止層６０上には、Ａｌ２Ｏ３膜６２に接触する約１４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜６３が形成されている。また、ＳｉＯ２膜６３上には、ＳｉＯ２膜６３に接触する低屈折率膜として約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜と高屈折率膜として約５０ｎｍの厚みを有するＺｒＯ２膜とが交互に６層ずつ積層された約７２０ｎｍの厚みを有する誘電体多層膜である多層反射膜６４が形成されている。また、多層反射膜６４は反射率を制御する機能を有し、多層反射膜６４により光反射面２でのレーザ光の反射率が約９８％の高反射率を有するように設定されている。
　また、第１実施形態では、ＡｌＮ膜６１、Ａｌ２Ｏ３膜６２およびＳｉＯ２膜６３の屈折率が、それぞれ、ｎ５（＝約２．１５）、ｎ６（＝約１．６８）およびｎ８（＝約１．４８）である場合、ＡｌＮ膜６１の厚みｔ５（＝約１０ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３膜６２の厚みｔ６（＝約１０ｎｍ）およびＳｉＯ２膜６３の厚みｔ８（＝約１４０ｎｍ）は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ８≒λ／（２×ｎ８）の関係を有するように設定されている。
　また、窒化物系半導体レーザ素子１０００の半導体素子層２０は、図２に示すように、基板１０の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型層２１が形成されている。また、ｎ型層２１上には、約４００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｎ型クラッド層２２が形成されている。
　また、ｎ型クラッド層２２上には、約５ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎからなるｎ型キャリアブロック層２３が形成されている。また、ｎ型キャリアブロック層２３上には、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層２４が形成されている。また、ｎ型光ガイド層２４上には、活性層２５が形成されている。この活性層２５は、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる４層の障壁層と、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる３層の井戸層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有している。
　また、図２に示すように、活性層２５上には、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層２６が形成されている。ｐ型光ガイド層２６上には、約２０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ｎからなるｐ型キャップ層２７が形成されている。
　また、ｐ型キャップ層２７上には、凸部２８ａと凸部２８ａ以外の平坦部２８ｂとを有するとともに、約４×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型クラッド層２８が形成されている。このｐ型クラッド層２８の平坦部２８ｂは、凸部２８ａの左右両側において約８０ｎｍの厚みを有している。また、ｐ型クラッド層２８の平坦部２８ｂの上面から凸部２８ａの上面までは、約３２０ｎｍの高さを有するとともに、凸部２８ａの幅は、約１．５μｍを有している。
　また、ｐ型クラッド層２８の凸部２８ａ上には、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ型コンタクト層２９が形成されている。このｐ型コンタクト層２９とｐ型クラッド層２８の凸部２８ａとによって、一方側面３０ａと、一方側面３０ａとは反対側に位置する他方側面３０ｂとを有するリッジ部３０が構成されている。また、リッジ部３０は、下部において約１．５μｍの幅を有し、［１－１００］方向（レーザ光の出射方向である図１のＡ方向）に延びる形状に形成されている。ここで、リッジ部３０の下方に位置する活性層２５を含む部分に、［１－１００］方向（図１のＡ方向）に延びる導波路が形成されており、この導波路と光出射面１および光反射面２とによって共振器が構成されている。なお、ｎ型層２１、ｎ型クラッド層２２、ｎ型キャリアブロック層２３、ｎ型光ガイド層２４、活性層２５、ｐ型光ガイド層２６、ｐ型キャップ層２７、ｐ型クラッド層２８およびｐ型コンタクト層２９は、それぞれ、本発明の「半導体素子層」の一例である。また、活性層２５は、本発明の「発光層」の一例である。
　また、図２に示すように、リッジ部３０を構成するｐ型コンタクト層２９上には、下層側から上層側に向かって、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に形成されたｐ側オーミック電極３１が形成されている。また、ｐ側オーミック電極３１の上面以外の領域上には、約２５０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜（絶縁膜）からなる電流ブロック層３２が形成されている。また、電流ブロック層３２上の所定領域には、ｐ側オーミック電極３１の上面に接触するように、下層側から上層側に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に形成されたｐ側パッド電極３３が形成されている。
　また、図２に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０の下面上には、ｎ側電極３４が形成されている。このｎ側電極３４は、ｎ型ＧａＮ基板１０下面側から近い順に積層された、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とから構成されている。
　次に、図１および図２を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１０００の製造プロセスについて説明する。
　まず、図２に示すように、基板１０上に、有機金属気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、約１００ｎｍの厚みを有するｎ型層２１、約４００ｎｍの厚みを有するｎ型クラッド層２２、約５ｎｍの厚みを有するｎ型キャリアブロック層２３、約１００ｎｍの厚みを有するｎ型光ガイド層２４、約９０ｎｍの合計厚みを有する活性層２５を順次形成する。また、活性層２５に、約１００ｎｍの厚みを有するｐ型光ガイド層２６、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型キャップ層２７、約４００ｎｍの厚みを有するｐ型クラッド層２８、および約１０ｎｍの厚みを有するｐ型コンタクト層２９を順次形成する。その後、ｐ型化アニール処理とエッチングによるリッジ部３０の形成とを行った後、ｐ側オーミック電極３１、電流ブロック層３２およびｐ側パッド電極３３を真空蒸着法によりそれぞれ形成する。また、基板１０の下面上に、真空蒸着法によりｎ側電極３４を形成する。
　次に、窒化物系半導体レーザ素子１０００（図１参照）を構成する共振器端面と端面コート膜との形成方法について説明する。まず、所定の箇所にレーザあるいは機械式スクライブにより、リッジ部３０の延びる方向（図１におけるＡ方向）に直交する方向にスクライブ傷を形成する。このスクライブ傷は、リッジ部３０を除く部分に、破線状に形成される。
　ここで、第１実施形態では、上述の半導体レーザ構造を形成した基板１０をスクライブ傷に沿って劈開を行い、バー状態に分離された構造を形成する。その後、劈開面が形成されたバー状態の基板を、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ成膜装置に導入する。
　また、ＥＣＲプラズマを劈開面からなる光出射面１（図１参照）に照射することにより、光出射面１を清浄化する。ＥＣＲプラズマは、Ｎ２ガス雰囲気中で発生させる。このとき、光出射面１（図１参照）は軽微にエッチングされる。なお、その際、スパッタターゲットへＲＦパワーを印加しない。その後、ＥＣＲスパッタ法により、光出射面１に第１変質防止層４０およびＡｌ２Ｏ３膜５１（図１参照）を順次形成する。
　また、上述の光出射面１を清浄化する工程と同様に、ＥＣＲプラズマを劈開面からなる光反射面２（図１参照）に照射することにより、光反射面２を清浄化する。このとき、光反射面２は軽微にエッチングされる。なお、その際、スパッタターゲットへＲＦパワーを印加しない。その後、ＥＣＲスパッタ法により、光反射面２に第２変質防止層６０、ＳｉＯ２膜６３および多層反射膜６４（図１参照）を形成する。
　その後、バー状態の基板１０をリッジ部３０の延びる方向（図１におけるＡ方向）に平行な方向に分離することにより、チップ化された窒化物系半導体レーザ素子１０００が形成される。
　このように、第１実施形態では、ＥＣＲプラズマを照射することにより、劈開後の光出射面１および光反射面２に対して清浄化を行う工程を備えることによって、導波路端面近傍の劣化やＣＯＤが発生するのが抑制された窒化物系半導体レーザ素子１０００が容易に形成されることが可能である。このようにして、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１０００が形成される。
　第１実施形態では、上記のように、光出射面１上に、光出射面１から近い順に、ＡｌＮ膜４１と、Ａｌ２Ｏ３膜４２と、ＡｌＮ膜４３とが形成された第１変質防止層４０を備える。これにより、外側に配置されたＡｌＮ膜４３により、Ａｌ２Ｏ３膜５１中および雰囲気中に存在する酸素が第１変質防止層４０に取り込まれにくくなるので、Ａｌ２Ｏ３膜４２とＡｌＮ膜４１との界面における酸素の脱離や、酸素と窒素との置換反応などが抑制される。すなわち、Ａｌ２Ｏ３膜４２とＡｌＮ膜４１との界面が変質して劣化するのが抑制される。したがって、レーザ出射光を高出力化した場合でも光出射面１および第１変質防止層４０近傍における発熱が抑制されるので、光出射側の共振器端面（光出射面１）の破壊が抑制される。この結果、窒化物系半導体レーザ素子１０００の信頼性を向上させることができる。なお、上記効果は、約５２５ｎｍ以下の短い発振波長でかつ高エネルギを有するレーザ光を出射する半導体レーザ素子に対して特に有効である。
　また、上記のように構成した場合に、Ａｌ２Ｏ３膜４２とＡｌＮ膜４１との界面に変質が生じた場合でも、ＡｌＮ膜４３によってＡｌ２Ｏ３膜４２内に広がる変質領域をＡｌ２Ｏ３膜４２内に留めることができるので、変質の拡大が抑制される。これにより、第１変質防止層４０の変質を最小限に抑制することができる。
　また、第１変質防止層４０上、すなわち、光出射面１とは反対側に位置する第１変質防止層４０の表面上に形成されたＡｌ２Ｏ３膜５１の厚みを調整することにより、光出射面１を出射したレーザ光の反射率を容易に制御することができる。これにより、高出力化に対応した窒化物系半導体レーザ素子１０００の信頼性を向上させることができる。
　また、第１変質防止層４０を構成するＡｌＮ膜４１の厚みｔ１、Ａｌ２Ｏ３膜４２の厚みｔ２およびＡｌＮ膜４３の厚みｔ３を、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）となるように設定することによって、第１変質防止層４０を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光出射面１を出射したレーザ光は、第１変質防止層４０を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過してＡｌ２Ｏ３膜５１に達する。その結果、所望の反射率（約８％）を有するように設定されたＡｌ２Ｏ３膜５１の反射率制御機能が第１変質防止層４０によって影響されるのを容易に抑制することができる。また、第１変質防止層４０を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　また、第１実施形態では、第１変質防止層４０のＡｌＮ膜４１は半導体素子層２０と接する。これにより、光出射面１にはＡｌＮ膜４１が接触しているので、Ａｌ２Ｏ３膜４２の酸素が半導体素子層２０に取り込まれるのを、ＡｌＮ膜４１により容易に抑制することができる。
　また、第１実施形態では、ＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３と、Ａｌ２Ｏ３膜４２とが、同じＡｌ元素を含む。これにより、互いに接触するＡｌＮ膜４１とＡｌ２Ｏ３膜４２、および、互いに接触するＡｌＮ膜４３とＡｌ２Ｏ３膜４２とは、それぞれ、同種の金属元素（Ａｌ元素）を含む材料であるので、接触の際の密着性を向上させることができる。この結果、ＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３の膜剥がれ（剥離）を抑制することができる。
　また、第１実施形態では、ＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３が、それぞれ、Ａｌを含む。これにより、Ａｌを含む窒化物は良好な絶縁性を有するのでＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌを含んだ窒化膜により、第１変質防止層４０および半導体素子層２０に酸素が取り込まれるのを効果的に抑制することができる。
　また、第１実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜４２がＡｌを含む。これにより、Ａｌを含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、Ａｌ２Ｏ３膜４２の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌを含むＡｌ２Ｏ３膜４２と、Ａｌ２Ｏ３膜４２を両側から挟み込むＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３とを同種の金属元素（Ａｌ元素）により容易に接触させることができるので、各膜間の密着性を向上させることができる。
　また、第１実施形態では、活性層２５を含む半導体素子層２０は、窒化物系半導体からなる。これにより、約４０５ｎｍ帯の短い発振波長を有し、かつ、高エネルギなレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザ素子１０００において、特にレーザ光出射時の発熱に起因した光出射側の共振器端面（光出射面１）の破壊を効果的に抑制することができる。
　また、第１実施形態では、第２変質防止層６０を構成するＡｌＮ膜６１の厚みｔ５およびＡｌ２Ｏ３膜６２の厚みｔ６を、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）およびｔ６＜λ／（４×ｎ６）となるように設定することによって、第２変質防止層６０を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光反射面２を出射したレーザ光は、第２変質防止層６０を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過する。また、ＳｉＯ２膜６３の厚みｔ８は、ｔ８≒λ／（２×ｎ８）となるように設定されているので、ＳｉＯ２膜６３においてもレーザ光は実質的に反射されない。その結果、所望の反射率（約９８％）を有するように設定された多層反射膜６４の反射率制御機能が第２変質防止層６０によって影響されるのを容易に抑制することができる。
　また、第２変質防止層６０を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　（第１実施形態の第１変形例）
　図３を参照して、この第１実施形態の第１変形例では、上記第１実施形態と異なり、第１変質防止層４０に接触するように約９５ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜５２が形成されている。なお、ＳｉＯ２膜５２は、本発明の「第２酸化膜」および「第２絶縁膜」の一例である。
　なお、第１実施形態の第１変形例による窒化物系半導体レーザ素子１００５のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
　第１実施形態の第１変形例では、上記のように、第１変質防止層４０上、すなわち、光出射面１とは反対側に位置する第１変質防止層４０の表面上に形成されたＳｉＯ２膜５２の厚みを調整することにより、光出射面１を出射したレーザ光の反射率を容易に制御することができる。これにより上記第１実施形態と同様に、高出力化に対応した窒化物系半導体レーザ素子１００５の信頼性を向上させることができる。なお、この第１変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第２実施形態）
　図４を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態で用いたＡｌ２Ｏ３膜４２のかわりに、酸窒化膜であるＡｌＯＸＮＹ膜４４を用いるとともに、第１変質防止層４０とＡｌ２Ｏ３膜５１との間に酸窒化膜であるＡｌＯＸＮＹ膜４５を用いた場合について説明する。なお、ＡｌＯＸＮＹ膜４４は、本発明の「第１酸窒化膜」および「第１中間膜」の一例である。また、ＡｌＯＸＮＹ膜４５は、本発明の「第３酸窒化膜」および「第２中間膜」の一例である。なお、以降の説明では、ＡｌＯＸＮＹ膜４４およびＡｌＯＸＮＹ膜４５を、それぞれ、ＡｌＯＮ膜４４およびＡｌＯＮ膜４５として記載する。
　ここで、第２実施形態では、図４に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２０００の光出射面１上には、光出射面１から近い順に、光出射面１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４１と、ＡｌＮ膜４１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＯＮ膜４４と、ＡｌＯＮ膜４４に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４３とが積層された誘電体多層膜である第１変質防止層２４０が形成されている。また、第１変質防止層２４０上には、第１変質防止層２４０に接触するように、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＯＮ膜４５と、約７０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜５１とが形成されている。すなわち、第２実施形態では、光出射面１上に、光出射面１から近い順に、窒化膜および酸窒化膜が交互に２層ずつ積層されている。なお、第１変質防止層２４０は、本発明の「第１絶縁膜」の一例である。
　また、第２実施形態では、ＡｌＯＮ膜４４および４５の屈折率が、それぞれ、ｎ２およびｎ４（＝約１．６８～約２．１５の範囲の値（Ａｌ２Ｏ３とＡｌＮとの混合比で決定されるため））である場合、ＡｌＯＮ膜４４の厚みｔ２（＝約１０ｎｍ）およびＡｌＯＮ膜４５の厚みｔ４（＝約１０ｎｍ）は、それぞれ、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ４＜λ／（４×ｎ４）の関係を有するように設定されている。
　すなわち、第２実施形態では、約４０５ｎｍの発振波長λを有する半導体素子層２０では、ＡｌＯＮ膜４４および４５の厚みｔ２およびｔ４が、それぞれ、ｔ２＜約４７ｎｍ～約６０ｎｍの範囲、および、ｔ４＜約４７ｎｍ～約６０ｎｍの範囲で形成されるのが好ましい。ここで、ＡｌＯＮの屈折率は、Ａｌ２Ｏ３とＡｌＮとの混合比により約１．６８～約２．１５の範囲に決定されるので、ＡｌＯＮ膜４４および４５の厚みｔ２およびｔ４には、上記範囲が存在する。なお、酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４４および４５）は、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　なお、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子２０００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
　第２実施形態では、上記のように、光出射面１上に、光出射面１から近い順に、ＡｌＮ膜４１と、ＡｌＯＮ膜４４と、ＡｌＮ膜４３とが形成された第１変質防止層２４０を備える。これにより、外側に配置されたＡｌＮ膜４３により、ＡｌＯＮ膜４４中および雰囲気中に存在する酸素が第１変質防止層２４０に取り込まれにくくなるので、ＡｌＯＮ膜４４とＡｌＮ膜４１との界面における酸素の脱離や、酸素と窒素との置換反応などが抑制される。すなわち、ＡｌＯＮ膜４４とＡｌＮ膜４１との界面が変質して劣化するのが抑制される。特に、ＡｌＯＮ膜４４などの酸窒化膜は、Ａｌ２Ｏ３膜などの酸化膜よりも酸素原子の含有率が小さいので、上記の反応はより軽微になると考えられる。したがって、レーザ出射光を高出力化した場合でも光出射面１および第１変質防止層２４０近傍における発熱が抑制されるので、共振器端面（光出射面１）の破壊がさらに抑制される。この結果、窒化物系半導体レーザ素子２０００の信頼性をさらに向上させることができる。
　なお、ＡｌＯＮ膜４４とＡｌＮ膜４１との界面に変質が生じた場合でも、ＡｌＮ膜４３によってＡｌＯＮ膜４４内に広がる変質領域をＡｌＯＮ膜４４内に留めることができるので、変質の拡大が抑制される。これにより、第１変質防止層２４０の変質を最小限に抑制することができる。
　また、第１変質防止層２４０を構成するＡｌＮ膜４１の厚みｔ１、ＡｌＯＮ膜４４の厚みｔ２およびＡｌＮ膜４３の厚みｔ３を、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）となるように設定することによって、第１変質防止層２４０を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光出射面１を出射したレーザ光は、第１変質防止層２４０を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過してＡｌ２Ｏ３膜５１に達する。その結果、所望の反射率（約８％）を有するように設定されたＡｌ２Ｏ３膜５１の反射率制御機能が第１変質防止層２４０によって影響されるのを容易に抑制することができる。また、第１変質防止層２４０を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　また、第２実施形態では、第１変質防止層２４０とＡｌ２Ｏ３膜５１との間に酸窒化膜であるＡｌＯＮ膜４５がさらに形成されている。これにより、光出射面１上に、ＡｌＮ膜４１とＡｌＯＮ膜４４とからなる領域、および、ＡｌＮ膜４３とＡｌＯＮ膜４５とからなる領域が光出射面１から近い順に形成されて多層化されるので、光出射側の共振器端面（光出射面１）の破壊をより一層抑制することができる。
　また、第２実施形態では、ＡｌＯＮ膜４５の厚みｔ４についてもｔ４＜λ／（４×ｎ４）となるように設定されている。これにより、光出射面１を出射したレーザ光は、ＡｌＯＮ膜４５の厚みにも影響されることなく透過してＡｌ２Ｏ３膜５１に達する。その結果、反射率を制御するＡｌ２Ｏ３膜５１の反射率制御機能が第１変質防止層２４０によって影響されるのを容易に抑制することができる。
　また、第２実施形態では、ＡｌＯＮ膜４４がＡｌを含む。これにより、Ａｌを含む酸窒化物は良好な絶縁性を有するので、ＡｌＯＮ膜４４の絶縁性を向上させることができる。また、ＡｌＯＮ膜４４と、ＡｌＯＮ膜４４を両側から挟み込むＡｌＮ膜４１およびＡｌＮ膜４３とを同種の金属元素（Ａｌ元素）により容易に接触させることができるので、各々の膜同士の密着性を向上させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第３実施形態）
　図５を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、光反射面２側に、窒化膜および酸化膜が多層化された誘電体多層膜である第２変質防止層１６０が形成される場合について説明する。なお、第２変質防止層１６０は、本発明の「第３絶縁膜」の一例である。
　ここで、第３実施形態では、図５に示すように、窒化物系半導体レーザ素子３０００の光反射面２上には、光反射面２から近い順に、光反射面２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜６１と、ＡｌＮ膜６１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜６２と、Ａｌ２Ｏ３膜６２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜７３とが積層された誘電体多層膜である第２変質防止層１６０が形成されている。なお、ＡｌＮ膜６１は、本発明の「第３窒化膜」の一例であり、Ａｌ２Ｏ３膜６２は、本発明の「第４酸化膜」および「第３中間膜」の一例であり、ＡｌＮ膜７３は、本発明の「第４窒化膜」の一例である。第３実施形態では、ＡｌＮ膜６１、Ａｌ２Ｏ３膜６２およびＡｌＮ膜７３により、第２変質防止層１６０自身および光反射面２がレーザ光の反射に伴って変質するのを抑制する機能を有する。
　また、第２変質防止層１６０上、すなわち、光反射面２とは反対側に位置する第２変質防止層１６０の表面上には、ＡｌＮ膜７３に接触するように約１４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜６３が形成されている。また、ＳｉＯ２膜６３上には、ＳｉＯ２膜６３に接触する低屈折率膜として約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜と高屈折率膜として約５０ｎｍの厚みを有するＺｒＯ２膜とが交互に６層ずつ積層された約７２０ｎｍの厚みを有する誘電体多層膜である多層反射膜６４が形成されている。
　また、第３実施形態では、ＡｌＮ膜６１、Ａｌ２Ｏ３膜６２およびＡｌＮ膜７３の屈折率が、それぞれ、ｎ５（＝約２．１５）、ｎ６（＝約１．６８）およびｎ７（＝約２．１５）である場合、ＡｌＮ膜６１の厚みｔ５（＝約１０ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３膜６２の厚みｔ６（＝約１０ｎｍ）およびＡｌＮ膜７３の厚みｔ７（＝約１０ｎｍ）は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ７＜λ／（４×ｎ７）の関係を有するように設定されている。
　すなわち、第３実施形態では、約４０５ｎｍの発振波長λを有する半導体素子層２０では、ＡｌＮ膜６１の厚みｔ５が、ｔ５＜約４７ｎｍであるように形成されるのが好ましい。また、ＡｌＮ膜７３の厚みｔ６が、ｔ６＜約４７ｎｍであるように形成されるのが好ましい。なお、窒化膜（ＡｌＮ膜６１および７３）は、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３膜６２の厚みｔ７については、ｔ７＜約６０ｎｍであるように形成されるのが好ましく、特に約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　なお、第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子３０００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
　第３実施形態では、上記のように、光反射面２上に、光反射面２から近い順に、ＡｌＮ膜６１と、Ａｌ２Ｏ３膜６２と、ＡｌＮ膜７３とが形成された第２変質防止層１６０を備える。これにより、外側に配置されたＡｌＮ膜７３により、酸化物からなる多層反射膜６４中および雰囲気中に存在する酸素が第２変質防止層１６０に取り込まれにくくなるので、Ａｌ２Ｏ３膜６２とＡｌＮ膜６１との界面が変質して劣化するのが抑制される。したがって、レーザ出射光を高出力化した場合でも光反射面２および第２変質防止層１６０における発熱が抑制されるので、光反射側の共振器端面（光反射面２）の破壊が抑制される。この結果、窒化物系半導体レーザ素子３０００の信頼性をより向上させることができる。
　なお、Ａｌ２Ｏ３膜６２とＡｌＮ膜６１との界面に変質が生じた場合でも、ＡｌＮ膜７３によってＡｌ２Ｏ３膜６２内に広がる変質領域をＡｌ２Ｏ３膜６２内に留めることができるので、変質の拡大が抑制される。これにより、第２変質防止層１６０の変質を最小限に抑制することができる。
　また、第２変質防止層１６０を構成するＡｌＮ膜６１の厚みｔ５、Ａｌ２Ｏ３膜６２の厚みｔ６およびＡｌＮ膜７３の厚みｔ７を、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ７＜λ／（４×ｎ７）となるように設定することによって、第２変質防止層１６０を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光反射面２を一旦出射したレーザ光は、第２変質防止層１６０を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過して多層反射膜６４に達する。これにより、所望の反射率（約９８％）を有するように設定された多層反射膜６４の反射率制御機能が第２変質防止層１６０によって影響されるのを容易に抑制することができる。また、第２変質防止層１６０を構成する各膜の厚みが薄いので、膜形成後の応力に起因した膜剥がれ（剥離）なども抑制することができる。
　また、第３実施形態では、第２変質防止層１６０のＡｌＮ膜６１が半導体素子層２０と接する。これにより、光反射面２にはＡｌＮ膜６１が接触しているので、Ａｌ２Ｏ３膜６２の酸素が半導体素子層２０に取り込まれるのを、ＡｌＮ膜６１により容易に抑制することができる。
　また、第３実施形態では、ＡｌＮ膜６１およびＡｌＮ膜７３と、Ａｌ２Ｏ３膜６２とが、同じＡｌ元素を含む。これにより、互いに接触するＡｌＮ膜６１とＡｌ２Ｏ３膜６２、および、互いに接触するＡｌＮ膜７３とＡｌ２Ｏ３膜６２とは、それぞれ、同種の金属元素（Ａｌ元素）を含む材料であるので、接触の際の密着性を向上させることができる。この結果、ＡｌＮ膜６１およびＡｌＮ膜７３の膜剥がれ（剥離）を抑制することができる。
　また、第３実施形態では、ＡｌＮ膜６１およびＡｌＮ膜７３が、それぞれ、Ａｌを含む。これにより、Ａｌ含む窒化物は良好な絶縁性を有するので、ＡｌＮ膜６１およびＡｌＮ膜７３の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌを含んだ窒化膜により、第２変質防止層１６０および半導体素子層２０に酸素が取り込まれるのを効果的に抑制することができる。
　また、第３実施形態では、Ａｌ２Ｏ３膜６２がＡｌを含む。これにより、Ａｌを含む酸化物は良好な絶縁性を有するので、Ａｌ２Ｏ３膜６２の絶縁性を向上させることができる。また、Ａｌ２Ｏ３膜６２と、Ａｌ２Ｏ３膜６２を両側から挟み込むＡｌＮ膜６１およびＡｌＮ膜７３とは、共通の元素（Ａｌ）を含んでいるので、各膜間の密着性を向上させることができる。
　また、第３実施形態では、第２変質防止層１６０上に、ＡｌＮ膜７３に接するＳｉＯ２膜６３を介して多層反射膜６４を備える。これにより、多層反射膜６４の厚みを調整することにより、光反射面２における第２変質防止層１６０を出射したレーザ光の反射率を容易に制御することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第４実施形態）
　図６を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、窒化物系半導体レーザ素子４０００を構成する第１変質防止層３４０が、２つの窒化膜とこの２つの窒化膜に挟まれる酸化膜および酸窒化膜とから形成されるとともに、第２変質防止層２６０が、窒化膜、酸窒化膜および酸化膜が順次積層された構成を備える場合について説明する。
　ここで、第４実施形態では、図６に示すように、窒化物系半導体レーザ素子４０００の光出射面１上には、光出射面１から近い順に、光出射面１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４１と、ＡｌＮ膜４１に接触する約５ｎｍの厚みを有するＡｌＯＮ膜８１と、ＡｌＯＮ膜８１に接触する約２．５ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜８２と、Ａｌ２Ｏ３膜８２に接触する約２．５ｎｍの厚みを有するＡｌＯＮ膜８３と、ＡｌＯＮ膜８３に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４３とが積層された誘電体多層膜である第１変質防止層３４０が形成されている。そして、第１変質防止層３４０上には、第１変質防止層３４０に接触するように約７３ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜５１が形成されている。なお、ＡｌＯＮ膜８１、Ａｌ２Ｏ３膜８２およびＡｌＯＮ膜８３は、本発明の「第１中間膜」の一例であるとともに、それぞれ、本発明の「第１酸窒化膜」、「第１酸化膜」および「第１酸窒化膜」の一例である。また、Ａｌ２Ｏ３膜５１により光出射面１でのレーザ光の反射率が約８％を有するように設定されている。
　また、第４実施形態では、ＡｌＯＮ膜８１、Ａｌ２Ｏ３膜８２およびＡｌＯＮ膜８３が有する平均屈折率がｎ２である場合、ＡｌＯＮ膜８１、Ａｌ２Ｏ３膜８２およびＡｌＯＮ膜８３が有する合計厚みｔ２（＝約１０ｎｍ）は、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）の関係を有するように設定されている。ここで、上記３層（ＡｌＯＮ膜８１、Ａｌ２Ｏ３膜８２およびＡｌＯＮ膜８３）からなる多層膜の平均屈折率ｎ２は、Ａｌ２Ｏ３とＡｌＮとの混合比により約１．６８～約２．１５の範囲に決定されるので、約４０５ｎｍの発振波長λを有する半導体素子層２０では、合計厚みｔ２が、ｔ２＜約４７ｎｍ（ＡｌＮが約１００％）～約６０ｎｍ（Ａｌ２Ｏ３が約１００％）の範囲で形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。
　また、図６に示すように、窒化物系半導体レーザ素子４０００の光反射面２には、光反射面２から近い順に、光反射面２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜６１と、ＡｌＮ膜６１に接触する約５ｎｍの厚みを有するＡｌＯＮ膜８４と、ＡｌＯＮ膜８４に接触する約５ｎｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３膜８５とが積層された誘電体多層膜である第２変質防止層２６０が形成されている。そして、第２変質防止層２６０上には、Ａｌ２Ｏ３膜８５に接触する約１４０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜６３が形成されている。また、ＳｉＯ２膜６３上には、ＳｉＯ２膜６３に接触する低屈折率膜として約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜と高屈折率膜として約５０ｎｍの厚みを有するＺｒＯ２膜とが交互に６層ずつ積層された約７２０ｎｍの厚みを有する誘電体多層膜である多層反射膜６４が形成されている。また、多層反射膜６４により光反射面２でのレーザ光の反射率が約９８％の高反射率を有するように設定されている。
　また、第４実施形態では、ＡｌＮ膜６１、ＡｌＯＮ膜８４およびＡｌ２Ｏ３膜８５の屈折率が、それぞれ、ｎ５（＝約２．１５）、ｎ６（＝約１．６８～約２．１５）およびｎ９（＝約１．６８）である場合、ＡｌＮ膜６１の厚みｔ５（＝約１０ｎｍ）、ＡｌＯＮ膜８４の厚みｔ６（＝約５ｎｍ）およびＡｌ２Ｏ３膜８５の厚みｔ９（＝約５ｎｍ）は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ９＜λ／（４×ｎ９）の関係を有するように設定されている。
　なお、第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子４０００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
　第４実施形態では、上記のように、ＡｌＮ膜４１とＡｌＮ膜４３との間に、ＡｌＯＮ膜８１、Ａｌ２Ｏ３膜８２およびＡｌＯＮ膜８３が形成されている。これにより、Ａｌ２Ｏ３膜５１中および雰囲気中に存在する酸素が第１変質防止層３４０中にさらに取り込まれにくくなるので、ＡｌＯＮ膜８１とＡｌＮ膜４１との界面が変質して劣化することをさらに抑制することができる。
　また、第４実施形態では、ＡｌＮ膜４１とＡｌＮ膜４３との間において、ＡｌＯＮ膜８１およびＡｌＯＮ膜８３がＡｌ２Ｏ３膜８２を積層方向に挟むように形成されている。これにより、第１変質防止層３４０が、窒化膜（ＡｌＮ膜４１）、酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜８１）、酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜８２）、酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜８３）および窒化膜（ＡｌＮ膜４３）の順に積層されるので、第１変質防止層３４０中の組成が漸次変化することになる。その結果、第１変質防止層３４０中の各膜間の密着性をさらに向上させることができるので、複数の薄膜からなる第１変質防止層３４０の強度を維持することができる。
　また、第４実施形態では、第２変質防止層２６０を構成するＡｌＮ膜６１の厚みｔ５、ＡｌＯＮ膜８４の厚みｔ６およびＡｌ２Ｏ３膜８５の厚みｔ９を、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ９＜λ／（４×ｎ９）となるように設定することによって、第２変質防止層２６０を構成する各々の膜の厚みがλ／（４×ｎ）よりも小さくなる。これにより、光反射面２を出射したレーザ光は、第２変質防止層２６０を構成する各膜の厚みに影響されることなく透過する。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　（第５実施形態）
　図７および図８を参照して、本発明の第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０００の構造について説明する。この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、発振波長λが約３６５ｎｍである紫外光半導体レーザを用いている。
　ここで、第５実施形態では、図７に示すように、窒化物系半導体レーザ素子５０００の光出射面１上には、光出射面１０１から近い順に、光出射面１０１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４１と、ＡｌＮ膜４１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＨｆＯ２膜１４２と、ＨｆＯ２膜１４２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜４３とが積層された誘電体多層膜である第１変質防止層４４０が形成されている。そして、第１変質防止層４４０上には、第１変質防止層４４０に接触するように約１００ｎｍの厚みを有するＨｆＯ２膜１５１が形成されている。なお、第１変質防止層４４０は、本発明の「第１絶縁膜」の一例である。また、ＨｆＯ２膜１４２は、本発明の「第１酸化膜」および「第１中間膜」の一例であり、ＨｆＯ２膜１５１は、本発明の「第２酸化膜」および「第２絶縁膜」の一例である。また、ＨｆＯ２膜１５１により光出射面１０１でのレーザ光の反射率が約８％を有するように設定されている。
　また、第５実施形態では、ＡｌＮ膜４１、ＨｆＯ２膜１４２およびＡｌＮ膜４３の屈折率が、それぞれ、ｎ１（＝約２．１５）、ｎ２（＝約１．９５）およびｎ３（＝約２．１５）である場合、ＡｌＮ膜４１の厚みｔ１（＝約１０ｎｍ）、ＨｆＯ２膜１４２の厚みｔ２（＝約１０ｎｍ）およびＡｌＮ膜４３の厚みｔ３（＝約１０ｎｍ）は、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）の関係を有するように設定されている。
　すなわち、第５実施形態では、約３６５ｎｍの発振波長λを有する半導体素子層１２０では、ＡｌＮ膜４１の厚みｔ１が、ｔ１＜約４２ｎｍであるように形成されるのが好ましい。また、ＡｌＮ膜４３の厚みｔ３が、ｔ３＜約４２ｎｍであるように形成されるのが好ましい。なお、窒化膜（ＡｌＮ膜４１および４３）は、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。また、ＨｆＯ２膜１４２の厚みｔ２については、ｔ２＜約４７ｎｍであるように形成されるのが好ましく、特に約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　また、図７に示すように、窒化物系半導体レーザ素子５０００の光反射面１０２上には、光反射面１０２から近い順に、光反射面１０２に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＡｌＮ膜６１と、ＡｌＮ膜６１に接触する約１０ｎｍの厚みを有するＨｆＯ２膜１６２とが積層された誘電体多層膜である第２変質防止層３６０が形成されている。そして、第２変質防止層３６０上には、ＨｆＯ２膜１６２に接触する約１００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜６３が形成されている。ＳｉＯ２膜６３上には、ＳｉＯ２膜に接触する低屈折率膜として約７０ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２膜と高屈折率膜として約４０ｎｍの厚みを有するＨｆＯ２膜とが交互に８層ずつ積層された約８８０ｎｍの厚みを有する誘電体多層膜である多層反射膜１６４が形成されている。また、多層反射膜１６４により光反射面１０２でのレーザ光の反射率が約９８％の高反射率を有するように設定されている。
　また、第５実施形態では、ＡｌＮ膜６１、ＨｆＯ２膜１６２およびＳｉＯ２膜６３の屈折率が、それぞれ、ｎ５（＝約２．１５）、ｎ６（＝約１．９５）およびｎ８（＝約１．４８）である場合、ＡｌＮ膜６１の厚みｔ５（＝約１０ｎｍ）、ＨｆＯ２膜１６２の厚みｔ６（＝約１０ｎｍ）およびＳｉＯ２膜６３の厚みｔ８（＝約１００ｎｍ）は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ８＜λ／（２×ｎ８）の関係を有するように設定されている。
　また、窒化物系半導体レーザ素子５０００の半導体素子層１２０は、図８に示すように、ｎ型ＧａＮからなる基板１０の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量を有するＧｅがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型層１２１が形成されている。また、ｎ型層１２１上には、約７００ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＧｅがドープされたｎ型Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｎ型クラッド層１２２が形成されている。
　また、ｎ型クラッド層１２２上には、約１０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎからなるｎ側キャリアブロック層１２３が形成されている。また、ｎ側キャリアブロック層１２３上には、約１５０ｎｍの厚みを有するとともに、約５×１０１８ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１８ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＧｅがドープされたｎ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型光ガイド層１２４が形成されている。また、ｎ型光ガイド層１２４上には、活性層１２５が形成されている。この活性層１２５は、約１０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎからなる２層の障壁層と、約１８ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる単層の井戸層とが交互に積層されたSＱＷ構造を有している。
　また、図８に示すように、活性層１２５上には、約１５０ｎｍの厚みを有するとともに、約３×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約７×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｐ型光ガイド層１２６が形成されている。ｐ型光ガイド層１２６上には、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、アンドープＡｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎからなるｐ側キャリアブロック層１２７が形成されている。
　また、ｐ側キャリアブロック層１２７上には、凸部１２８ａと凸部１２８ａ以外の平坦部１２８ｂとを有するとともに、約３×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約７×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎからなるｐ型クラッド層１２８が形成されている。このｐ型クラッド層１２８の平坦部１２８ｂは、凸部１２８ａの左右両側において約８０ｎｍの厚みを有している。また、ｐ型クラッド層１２８の平坦部１２８ｂの上面から凸部１２８ａの上面までは、約３２０ｎｍの高さを有するとともに、凸部１２８ａの幅は、約１．５μｍを有している。
　また、ｐ型クラッド層１２８の凸部１２８ａ上には、約１０ｎｍの厚みを有するとともに、約４×１０１９ｃｍ－３のドーピング量および約５×１０１７ｃｍ－３のキャリア濃度を有するＭｇがドープされたｐ型Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ型コンタクト層１２９が形成されている。このｐ型コンタクト層１２９とｐ型クラッド層１２８の凸部１２８ａとによって、一方側面１３０ａと、一方側面１３０ａとは反対側に位置する他方側面１３０ｂとを有するリッジ部１３０が構成されている。また、リッジ部１３０は、下部において約１．５μｍの幅を有し、［１－１００］方向（レーザ光の出射方向である図７のＡ方向）に延びる形状に形成されている。ここで、リッジ部１３０の下方に位置する活性層１２５を含む部分に、［１－１００］方向（図７のＡ方向）に延びる導波路が形成されており、この導波路と光出射面１０１および光反射面１０２とによって共振器が構成されている。なお、ｎ型層１２１、ｎ型クラッド層１２２、ｎ側キャリアブロック層１２３、ｎ型光ガイド層１２４、活性層１２５、ｐ型光ガイド層１２６、ｐ側キャリアブロック層１２７、ｐ型クラッド層１２８およびｐ型コンタクト層１２９は、それぞれ、本発明の「半導体素子層」の一例である。また、活性層１２５は、本発明の「発光層」の一例である。
　なお、第５実施形態による窒化物系半導体レーザ素子５０００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
　第５実施形態では、上記のように、光出射面１０１上に形成されている端面コート膜の第１酸化膜および第２酸化膜として、第１実施形態で用いたＡｌ２Ｏ３膜４２およびＡｌ２Ｏ３膜５１に代えて、それぞれ、ＨｆＯ２膜１４２および１５１を用いている。ここで、ＨｆＯ２の吸収端は、紫外領域以下（λ＝約３００ｎｍ以下）であるので、紫外光（λ＝３６５ｎｍ）を出射する窒化物系半導体レーザ素子５０００においては、光出射面１０１上に形成されている端面コート膜での光吸収を抑制することができるので、光出射面１０１から効率よく光を取り出すことができる。
　また、第５実施形態では、光反射面１０２上に形成されている端面コート膜の第２変質防止層３６０において、第１実施形態で用いたＡｌ２Ｏ３膜６２に代えてＨｆＯ２膜１６２を用いており、多層反射膜１６４中においても、第１実施形態で用いたＡｌ２Ｏ３膜に代えてＨｆＯ２膜を用いている。これにより、光出射面１０１上に形成されている端面コート膜と同様に、光反射面１０２上に形成されている端面コート膜での光吸収を抑制することができるので、光反射面１０２において効率よく光を反射することができる。
　また、ＨｆＯ２膜の膜応力は、Ａｌ２Ｏ３の膜応力よりも容易に小さくすることができるので、光出射面１０１および光反射面１０２上に形成された各端面コート膜における剥離をより抑制することができる。さらに、ＨｆＯ２膜の膜密度は、Ａｌ２Ｏ３の膜密度よりも容易に大きくすることができるので、高エネルギのレーザ光が照射された場合に生じる変質をより抑制することができる。その結果、窒化物系半導体レーザ素子５０００の信頼性をより向上させることができる。第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
　たとえば、上記第１～第５実施形態では、半導体素子層２０（１２０）を、窒化物系半導体層により構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体素子層を、窒化物系半導体層以外の半導体層により構成してもよい。
　また、上記第１～第５実施形態では、第１窒化膜（ＡｌＮ膜４１）および第２窒化膜（ＡｌＮ膜４３）を、それぞれ、ＡｌＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第１および第２窒化膜を、Ｓｉ元素などを含む窒化物により形成してもよい。この変形例の場合、たとえば、第１窒化膜および第２窒化膜にはそれぞれＳｉ３Ｎ４からなる窒化膜を用いることができる。この場合には、第１窒化膜および第２窒化膜は約２．１の屈折率を有するので、第１窒化膜および第２窒化膜の厚みｔは、ｔ＜約４８ｎｍに形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　また、上記第１～第５実施形態では、第１窒化膜（ＡｌＮ膜４１）および第２窒化膜（ＡｌＮ膜４３）を共にＡｌＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、第１窒化膜と第２窒化膜とが異なる金属元素を含む窒化膜としてもよい。
　また、上記第１および第３実施形態では、第１酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜４２）をＡｌ２Ｏ３膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第１酸化膜を、Ｓｉ元素、Ｚｒ元素、Ｔａ元素、Ｈｆ元素およびＮｂ元素などを含む酸化物により形成してもよい。この変形例において、第１酸化膜を約１．４８の屈折率を有するＳｉＯ２膜とした場合、第１酸化膜の厚みｔは、ｔ＜約６８ｎｍに形成されるのが好ましい。また、第１酸化膜を約２．２８の屈折率を有するＺｒＯ２膜とした場合、第１酸化膜の厚みｔは、ｔ＜約４４ｎｍに形成されるのが好ましい。また、第１酸化膜を約２．２５の屈折率を有するＴａ２Ｏ５膜とした場合、第１酸化膜の厚みｔは、ｔ＜約４５ｎｍに形成されるのが好ましい。また、第１酸化膜を約１．９５の屈折率を有するＨｆＯ２膜とした場合、第１酸化膜の厚みｔは、ｔ＜約４７ｎｍに形成されるのが好ましい。また、第１酸化膜を約２．３５の屈折率を有するＮｂ２Ｏ５膜とした場合、第１酸化膜の厚みｔは、ｔ＜約４３ｎｍに形成されるのが好ましい。また、上記例示した各第１酸化膜においても、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。
　また、上記第２実施形態では、第１酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４４）をＡｌＯＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、上記酸窒化膜を、Ｓｉ元素などを含む酸窒化物により形成してもよい。この変形例において、たとえば、第１酸窒化膜をＳｉＯＸＮＹ（以降、ＳｉＯＮと記載する）からなる酸窒化膜とした場合、ＳｉＯＮの屈折率は、ＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４との混合比により約１．４８～約２．１の範囲に決定されるので、第１酸窒化膜の厚みｔは、ｔ＜約４８ｎｍ（ＳｉＯ２が約１００％）～約６８ｎｍ（Ｓｉ３Ｎ４が約１００％）の範囲で形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するように形成されるのがより好ましい。
　また、上記第４実施形態では、第１窒化膜（ＡｌＮ膜４１）と第２窒化膜（ＡｌＮ膜４３）との間に形成される第１中間膜を第１酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜８２）と、第１酸化膜を積層方向に挟む２つの第１酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜８１およびＡｌＯＮ膜８３）とから構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、第１中間膜が第１酸化膜および第１酸窒化膜を１層づつ含むなど、第１中間膜が第１酸化膜および第１酸窒化膜の両方を含む他の組み合わせであってもよい。
　また、上記第２実施形態では、第２窒化膜（ＡｌＮ膜４３）と第２酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜５１）との間に第２中間膜として第３酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４５）を形成する例について示したが、本発明はこれに限らず、第２中間膜としてＡｌ２Ｏ３膜やＳｉＯ２膜などの酸化膜を形成してもよい。なお、第２中間膜として用いるＡｌ２Ｏ３膜やＳｉＯ２膜などの酸化膜は、本発明の「第３酸化膜」の一例である。あるいは、この第２中間膜は、第３酸窒化膜および上記第３酸化膜の両方を含んでいてもよい。
　また、上記第２実施形態では、第１酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４４）および第３酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜４５）をともにＡｌＯＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、第１酸窒化膜と第３酸窒化膜とが異なる金属元素を含む酸窒化膜としてもよい。
　また、上記第１～第４実施形態では、光出射面１の反射率を制御する第２絶縁膜として酸化膜であるＡｌ２Ｏ３膜５１またはＳｉＯ２膜５２を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、第２絶縁膜に、酸窒化膜であるＡｌＯＮ膜やＳｉＯＮ膜などを用いてもよい。なお、第２絶縁膜として用いるＡｌＯＮ膜やＳｉＯＮ膜などの酸窒化膜は、本発明の「第２酸窒化膜」の一例である。あるいは、第２絶縁膜を第２酸化膜と上記第２酸窒化膜との両方を含むように構成してもよい。
　また、上記第１～第４実施形態では、光出射面１の反射率を制御するＡｌ２Ｏ３膜５１の厚みを約７０ｎｍまたは約７３ｎｍ（第２実施形態では約６０ｎｍ）に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、Ａｌ２Ｏ３膜５１の厚みを上記以外の厚みになるように形成してもよい。
　また、上記第１実施形態の第１変形例では、光出射面１の反射率を制御するＳｉＯ２膜５２の厚みを約７０ｎｍに形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ２膜５２の厚みを上記以外の厚みになるように形成してもよい。
　また、上記第３実施形態では、第３窒化膜（ＡｌＮ膜６１）および第４窒化膜（ＡｌＮ膜７３）を、それぞれ、ＡｌＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第３および第４窒化膜を、Ｓｉ元素などを含む窒化物により形成してもよい。この変形例の場合も、たとえば、第３窒化膜および第４窒化膜にはそれぞれＳｉ３Ｎ４からなる窒化膜を用いることができる。この場合には、第３窒化膜および第４窒化膜は約２．１の屈折率を有するので、第３窒化膜および第４窒化膜の厚みｔは、ｔ＜約４８ｎｍに形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。
　また、上記第３実施形態では、第３窒化膜（ＡｌＮ膜６１）および第４窒化膜（ＡｌＮ膜７３）をともにＡｌＮ膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、第３窒化膜と第４窒化膜とが異なる金属元素を含む窒化膜としてもよい。
　また、上記第３実施形態では、第４酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜６２）をＡｌ２Ｏ３膜とした例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第４酸化膜を、上記第１実施形態の第１酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜４２）と同様に、Ｓｉ元素、Ｚｒ元素、Ｔａ元素、Ｈｆ元素およびＮｂ元素などを含む酸化物により形成してもよい。この場合、第４酸化膜の厚みは、上記第１実施形態の第１酸化膜と同様に設定することができる。
　また、上記第３実施形態では、第３窒化膜（ＡｌＮ膜６１）と第４窒化膜（ＡｌＮ膜７３）との間に挟まれる第４酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜６２）を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、第３窒化膜と第４窒化膜との間に、ＡｌＯＮ膜やＳｉＯＮ膜などの酸窒化膜からなる第３中間膜を形成してもよい。なお、第３中間膜として用いるＡｌＯＮ膜やＳｉＯＮ膜などの酸窒化膜は、本発明の「第４酸窒化膜」の一例である。この変形例の場合も上記第２実施形態と同様に、たとえば上記第４酸窒化膜がＡｌＯＮからなる場合、第４酸窒化膜の厚みｔは、ｔ＜約４７ｎｍ～約６０ｎｍの範囲で形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。また、上記第４酸窒化膜がＳｉＯＮからなる場合、第４酸窒化膜の厚みｔは、ｔ＜約４８ｎｍ（ＳｉＯ２が約１００％）～約６８ｎｍ（Ｓｉ３Ｎ４が約１００％）の範囲で形成されるのが好ましく、特に、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲の厚みを有するのがより好ましい。このように構成しても、ＡｌまたはＳｉを含む酸窒化物は良好な絶縁性を有するので、上記ＡｌＯＮ膜やＳｉＯＮ膜などの絶縁性を向上させることができる。さらには、ＡｌＯＮ膜を、Ａｌ元素を含む第３窒化膜および第４窒化膜とによって両側から挟み込む場合、各々の膜は共通の元素（Ａｌ）を含んでいるので、各膜間の密着性を向上させることができる。
　また、上記第３実施形態では、第３窒化膜（ＡｌＮ膜６１）と第４窒化膜（ＡｌＮ膜７３）との間に挟まれる第３中間膜を第４酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜６２）で構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、第３中間膜は、第４酸化膜および上記第４酸窒化膜の両方を含んでいてもよい。
　また、上記第１～第４実施形態では、光反射面２側の反射率を制御する多層反射膜６４を、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜が交互に６層ずつ積層して形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜を交互に６層以外の数に積層して形成してもよい。また、多層反射膜として、ＳｉＯ２膜およびＺｒＯ２膜以外の他の屈折率を有する、異なる２種類の絶縁膜を組み合わせてもよい。
　また、上記第５実施形態では、紫外光半導体レーザ５０００の光出射面１０１上の端面コート膜の第１酸化膜（ＨｆＯ２膜１４２）および第２酸化膜（ＨｆＯ２膜１６２）をＨｆＯ２膜で構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、吸収端が紫外領域以下（λ＝約３００ｎｍ以下）であるＴａ元素、Ｍｇ元素およびＹ元素などを含む酸化物（Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＯおよびＹ２Ｏ３など）および酸窒化物（ＴａＯＸＮＹ、ＭｇＯＸＮＹおよびＹＯＸＮＹなど）により形成してもよい。
　また、上記第５実施形態では、紫外光半導体レーザ５０００の光反射面１０２上の端面コート膜の第２変質防止層３６０および多層反射膜１６４中の酸化膜をＨｆＯ２膜で構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、吸収端が紫外領域以下（λ＝約３００ｎｍ以下）であるＴａ元素、Ｍｇ元素およびＹ元素などを含む酸化物（Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＯおよびＹ２Ｏ３など）および酸窒化物（ＴａＯＸＮＹ、ＭｇＯＸＮＹおよびＹＯＸＮＹなど）、あるいは、Ａｌ元素、Ｍｇ元素、Ｙ元素およびＬａ元素などを含む弗化物（ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＹＦ２およびＬａＦなど）により形成してもよい。
　また、上記第５実施形態では、光反射面１０２の反射率を制御する多層反射膜１６４を、ＳｉＯ２膜およびＨｆＯ２膜が交互に８層ずつ積層して形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ２膜およびＨｆＯ２膜を交互に８層以外の数に積層して形成してもよい。また、多層反射膜として、ＳｉＯ２膜およびＨｆＯ２膜以外の他の屈折率を有する異なる２種類の絶縁膜（たとえば、上記Ｔａ元素、Ｍｇ元素およびＹ元素などを含む酸化物および酸窒化物やＡｌ元素、Ｍｇ元素、Ｙ元素およびＬａ元素などを含む弗化物など）を組み合わせてもよい。

Claims (20)

  1. 　発光層を有する半導体素子層と、
    　前記半導体素子層の前記発光層を含む領域の光出射側の端部に形成された第１共振器端面と、
    　前記第１共振器端面上に、前記第１共振器端面側から第１窒化膜と、第１酸化膜および第１酸窒化膜の少なくとも一方を含む第１中間膜と、第２窒化膜とがこの順に形成された第１絶縁膜と、
    　前記第１絶縁膜上に形成され、第２酸化膜および第２酸窒化膜の少なくとも一方を含む第２絶縁膜とを備え、
    　前記発光層が発するレーザ光の波長がλであり、前記第１窒化膜の屈折率、前記第１中間膜の平均屈折率および前記第２窒化膜の屈折率が、それぞれ、ｎ１、ｎ２およびｎ３である場合に、前記第１窒化膜の厚みｔ１、前記第１中間膜の厚みｔ２および前記第２窒化膜の厚みｔ３は、それぞれ、ｔ１＜λ／（４×ｎ１）、ｔ２＜λ／（４×ｎ２）およびｔ３＜λ／（４×ｎ３）になるように設定されている、半導体レーザ素子。
  2. 　前記第１窒化膜は、前記半導体素子層と接する、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  3. 　前記第１窒化膜および前記第２窒化膜の少なくとも一方と、前記第１中間膜とは、同じ金属元素を含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
  4. 　前記第１窒化膜および前記第２窒化膜は、それぞれ、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記第１酸化膜は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＨｆおよびＮｂからなるグループより選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  6. 　前記第１酸窒化膜は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  7. 　前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間に第３酸化膜および第３酸窒化膜の少なくとも一方を含む第２中間膜がさらに形成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  8. 　前記第２中間膜の平均屈折率がｎ４で、厚みがｔ４である場合に、ｔ４＜λ／（４×ｎ４）になるように設定されている、請求項７に記載の半導体レーザ素子。
  9. 　前記第１中間膜は、前記第１酸化膜と前記第１酸窒化膜との両方を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  10. 　前記第１中間膜は、前記第１酸化膜と、前記第１酸化膜を積層方向に挟む２つの前記第１酸窒化膜とからなる、請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  11. 　前記半導体素子層の前記発光層を含む領域の光反射側の端部に形成された第２共振器端面と、
    　前記第２共振器端面上に、前記第２共振器端面側から第３窒化膜と、第４酸化膜および第４酸窒化膜の少なくとも一方を含む第３中間膜と、第４窒化膜とがこの順に形成された第３絶縁膜をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  12. 　前記第３窒化膜の屈折率、前記第３中間膜の平均屈折率および前記第４窒化膜の屈折率が、それぞれ、ｎ５、ｎ６およびｎ７である場合に、前記第３窒化膜の厚みｔ５、前記第３中間膜の厚みｔ６および前記第４窒化膜の厚みｔ７は、それぞれ、ｔ５＜λ／（４×ｎ５）、ｔ６＜λ／（４×ｎ６）およびｔ７＜λ／（４×ｎ７）になるように設定されている、請求項１１に記載の半導体レーザ素子。
  13. 　前記第３窒化膜は、前記半導体素子層と接する、請求項１１または１２に記載の半導体レーザ素子。
  14. 　前記第３窒化膜および前記第４窒化膜の少なくとも一方と、前記第３中間膜とは、同じ金属元素を含む、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  15. 　前記第３窒化膜および前記第４窒化膜は、それぞれ、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  16. 　前記第４酸化膜は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＨｆおよびＮｂからなるグループより選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項１１～１５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  17. 　前記第４酸窒化膜は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含む、請求項１１～１５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  18. 　前記第３絶縁膜上に形成された多層反射膜をさらに備える、請求項１１～１７のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  19. 　前記半導体素子層は、窒化物系半導体からなる、請求項１～１８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  20. 　前記第１窒化膜、前記第１中間膜および前記第２窒化膜は、それぞれ、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲の厚みを有する、請求項１～１９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
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