(57)【要約】【課題】レーザ光のロスを発生させないまま、大気中の汚染物質に対して耐性を維持する発光素子およびその製造方法を実現する。【解決手段】発光素子は、基板と、基板上に形成される、複数の半導体層を有する半導体チップと、半導体チップの、光を出射する発光点を含む第１の端面に形成される第１保護膜と、第１保護膜の表面の一部に形成される第１光吸収膜を備え、第１光吸収膜は、第１保護膜の表面の内、発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことを特徴とする。【選択図】図２Ａ
2020129653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される、複数の半導体層を有する半導体チップと、
前記半導体チップの、光を出射する発光点を含む第１の端面に形成される第１保護膜と、
前記第１保護膜の表面の一部に形成される第１光吸収膜を備え、
前記第１光吸収膜は、前記第１保護膜の表面の内、前記光の光軸上であって前記発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１光吸収膜は光を吸収することで熱を発生することを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１光吸収膜は金属からなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光素子は波長が５３５ｎｍ以下の光を出射することを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項５】
前記半導体チップの前記第１の端面に対向する第２の端面に形成される第２保護膜と、
前記第２保護膜の表面に形成される第２光吸収膜を備えることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２光吸収膜は、前記第２保護膜の表面の内、前記発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
基板上に複数の半導体層を有する半導体チップを形成する工程と、
前記半導体チップの、光を出射する発光点を含む第１の端面に第１保護膜を形成する工程と、
前記第１保護膜の表面の一部に第１光吸収膜を形成する工程を備え、
前記第１光吸収膜は、前記第１保護膜の表面の内、前記発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うように形成されることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１光吸収膜を形成する工程は、スパッタリングまたは蒸着により形成され、
前記半導体チップは、二つのスペーサーにより、前記第１保護膜の表面がスペーサーの端部に対し、内側に後退するようにはさんで固定され、前記第１保護膜の表面を前記スパッタリングまたは前記蒸着の材料源から照射される材料ビームの方向に対し傾けて載置して前記第１光吸収膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１の発光素子には、レーザチップの光が出射される端面上の最表面に粒状の光吸収膜を備え、レーザ光をレーザの光軸上にある粒状の第１光吸収膜に直接照射することで、同素子に付着する汚染物質を低減する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３１１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1に係る技術では、レーザの光軸上にある粒状の光吸収膜を配置するため、レーザ光の出力の一部が第１光吸収膜に吸収され光のロスが発生する。
【０００５】
本発明の一態様は、レーザ光のロスを発生させないまま、大気中の汚染物質に対して耐性を維持する発光素子およびその製造方法を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る発光素子は、基板と、基板上に形成される、複数の半導体層を有する半導体チップと、半導体チップの、光を出射する発光点を含む第１の端面に形成される第１保護膜と、第１保護膜の表面の一部に形成される第１光吸収膜を備え、第１光吸収膜は、第１保護膜の表面の内、光の光軸上であって発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様に係る発光素子は、第１光吸収膜は光を吸収することで熱を発生することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る発光素子は、第１光吸収膜は金属からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る発光素子は、波長が５３５ｎｍ以下の光を出射することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る発光素子は、半導体チップの第１の端面に対向する第２の端面に形成される第２保護膜と、第２保護膜の表面に形成される第２光吸収膜を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る発光素子は、第２光吸収膜は、第２保護膜の表面の内、発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る発光素子の製造方法は、基板上に複数の半導体層を有する半導体チップを形成する工程と、半導体チップの、光を出射する発光点を含む第１の端面に第１保護膜を形成する工程と、第１保護膜の表面の一部に第１光吸収膜を形成する工程を備え、第１光吸収膜は、第１保護膜の表面の内、発光点から出射した光が通過する部分以外の一部を覆うように形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る発光素子の製造方法は、第１光吸収膜を形成する工程は、スパッタリングまたは蒸着により形成され、半導体チップは、二つのスペーサーにより、第１保護膜の表面がスペーサーの端部に対し、内側に後退するようにはさんで固定され、第１保護膜の表面をスパッタリングまたは蒸着の材料源から照射される材料ビームの方向に対し傾けて載置して第１光吸収膜を形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子と発光素子を収容するパッケージを模式的に示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る発光素子の構成を光の出射方向に対し垂直な方向から見た模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る半導体チップの構成を光の出射方向から見た模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発光素子の発光波長に対する汚染物質の厚さを測定した表である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光素子の発光波長に対する汚染物質の厚さを測定したグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る発光素子の第１光吸収膜を形成する方法を示す模式図である。
【図６】従来の発光素子の構成を光の出射方向に対し垂直な方向から見た模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る発光素子と発光素子を収容するパッケージを模式的に示す斜視図である。
【００１６】
図１に示すように本実施例におけるパッケージ１１０は、例えば、平板のフレームに発光素子を載置するフレーム型パッケージで、発光素子１０１と、発光素子１０１が固定されるサブマウント１０２と、サブマウント１０２が固定されるフレーム１０３と、フレーム１０３と一体となりフレーム１０３の両端に備えられる放熱フィン１０４と、レーザチップ１０１に電力を供給するためのリードピン１０５ａ〜ｃと、リードピン１０５ａ〜ｃとフレーム１０３とを一体として保持する樹脂モールド１０６と、を備えている。本実施形態では、発光素子１０１は、例えば半導体レーザである。
【００１７】
また、発光素子１０１の一方の電極とリードピン１０５ａはワイヤ１０７ａにより電気的に接続され、発光素子１０１の他の一方の電極とサブマウント１０２はダイボンディングにより電気的に接続され、サブマウント１０２とリードピン１０５ｂはワイヤ１０７ｂにより電気的に接続される。
【００１８】
また、パッケージ１１０の上面はキャップ１０８により蓋がされ、発光素子１０１や、ワイヤ１０７ａ、１０７ｂを保護する。またパッケージ１１０は発光素子１０１の発光を外部に出射するための開口部１０９を有し、発光素子１０１は、開口部１０９により外部の雰囲気に対し解放されている。
【００１９】
なお、サブマウント１０２は主に発光素子１０１から発生する熱を放熱するが、発光素子１０１の放熱性が確保されるなら省略も可能である。また、放熱フィン１０４についても、発光素子１０１の放熱性が確保されるなら省略も可能である。
【００２０】
また、リードピン１０５ａ〜ｃについて、第１の実施形態では、リードピン１０５ａとリードピン１０５ｂのみに電力を供給してリードピン１０５ｃには電力を供給しない構成となっているが、リードピン１０５ｃを除いてリードピン１０５ａとリードピン１０５ｂの２本のみの構成としてもよいし、フォトディテクターまたは半導体層レーザを追加で配置して、リードピン１０５ｃからフォトディテクターまたは追加した半導体層レーザに電力を供給してもよい。
【００２１】
また、キャップ１０８について、発光素子１０１や、ワイヤ１０７ａ、１０７ｂがパッケージ１１０以外の筐体などにより保護されるのであれば省略も可能である。
【００２２】
また、パッケージ１１０は、開口部１０９を介して、外部の雰囲気に対し解放されているが、開口部１０９を透明なガラスまたは樹脂により封止して、該ガラスまたは樹脂から発光素子１０１の発光を外部に射出してもよい。開口部１０９を透明なガラスまたは樹脂により封止した場合であっても、密閉されたパッケージ１１０の内壁などから汚染物質が発生して発光素子１０１に付着する場合があるため、汚染除去の効果が得られる。
【００２３】
図２Ａは本発明の実施形態に係る発光素子２０１の構成を光の出射方向に対し垂直な方向から見た模式的に示す断面図である。また、図２Ｂは本実施形態に係る半導体チップ２０２の構成を光の出射方向から見た模式的に示す断面図である。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、発光素子２０１は、例えば端面よりレーザ光を出射する端面出射型の半導体レーザ素子である。発光素子２０１は少なくとも半導体チップ２０２と、第１保護膜２１２と、第１光吸収膜２１３から構成される。
【００２５】
半導体チップ２０２は、基板２０３と、基板２０３上に形成される、複数の半導体層を有する。複数の半導体層は、例えば、下部クラッド層２０４、発光層２０５、上部クラッド層２０６である。
【００２６】
上部クラッド層２０６は凸部２０６ａを有する。上部クラッド層２０６の凸部２０６ａは、半導体チップ２０２の上面から見てストライプ状となっている。上部クラッド層２０６の凸部２０６ａは、電流と光を閉じ込める導波路の役割を有する。上部クラッド層２０６の凸部２０６ａの両側には、誘電体膜２０７が形成される。
【００２７】
基板２０３の下部には、下部電極２０８が形成される。上部クラッド層２０６の上方には、上部電極２０９が形成される。また、半導体チップ２０２の複数の面の内、レーザ光が出射される面を第１の端面２１０と第２の端面２１１としており、第１の端面２１０と第２の端面２１１が対向している。
【００２８】
第１の端面２１０上には第１保護膜２１２が形成され、第１の端面２１０と第１保護膜の一方の表面２１２ａが接している。また、第１保護膜の他の一方の表面２１２ｂの一部には第１光吸収膜２１３が形成され、第１保護膜の表面２１２ｂと第１光吸収膜の表面２１３ａが接している。
【００２９】
実施形態における発光素子２０１は、外部から電力が供給されると発光層２０５で発光する。光は導波路と第１の端面２１０と第２の端面２１１により増幅され、発光点Ａからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は第１保護膜２１２を通過して外部に出射される。
【００３０】
ここで、基板２０３は、発光素子２０１を支持する材料で構成される。たとえば、基板２０３は、Ｓｉを添加したｎ型のＧａＮである。基板２０３は上記材料に限定されず、例えば、サファイアやＳｉであってもよい。
【００３１】
下部クラッド層２０４は、レーザ発振の光を後述の発光層２０５に閉じ込める材料で構成される。下部クラッド層２０４は、例えば、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌＧａＮである。下部クラッド層２０４は上記材料に限定されず、例えば、ｎ型ＧａＮやｎ型ＡｌＩｎＧａＮ等であってもよい。
【００３２】
なお、基板２０３と下部クラッド層２０４の間には、バッファ層を備えてもよい。バッファ層は半導体層の平坦性を良くする材料で構成される。バッファ層は、例えば、Ｓｉを添加したｎ型ＧａＮ等である。
【００３３】
発光層２０５は、量子井戸を有し、電子と正孔が発光再結合する材料で構成される。また、発光層２０５は、複数のバリア層と井戸層からなる多重量子井戸層であってもよい。バリア層は、例えば、アンドープのＧａＮであり、井戸層は、例えば、アンドープのＩｎＧａＮである。井戸層の混晶比は発振するレーザの波長により任意に調整可能である。発光層２０５は上記材料に限定されず、バリア層は、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ等であってもよいし、井戸層は、例えば、ＧａＮまたはＡｌＧａＮ等であってもよい。
【００３４】
なお、下部クラッド層２０４と発光層２０５の間には、下部ガイド層を備えてもよい。下部ガイド層は、発振したレーザ光を発光層２０５に閉じ込める材料で構成される。下部ガイド層は、例えば、アンドープのＩｎＧａＮである。下部ガイド層は積層中にｎ型ドーパントを添加してもよいし、添加しなくてもよい。
【００３５】
上部クラッド層２０６は、発振したレーザ光を発光層２０５に閉じ込める材料で構成される。上部クラッド層２０６は、例えば、Ｍｇを添加したｐ型ＡｌＧａＮである。上部クラッド層２０６に形成された導波路（凸部２０６ａ）は、レーザ素子上面から見て長手方向にストライプ形状になっており、キャリア及び発光層２０５で発生した光を閉じ込める作用を有する。上部クラッド層２０６は上記材料に限定されず、例えば、ｐ型ＧａＮやｐ型ＡｌＩｎＧａＮ等であってもよい。
【００３６】
なお、発光層２０５と上部クラッド層２０６の間には、上部ガイド層を備えてもよい。上部ガイド層は、レーザ発振の光を発光層２０５に閉じ込める材料で構成される。上部ガイド層は、例えば、アンドープのＩｎＧａＮである。上部ガイド層は積層中にｐ型ドーパントを添加してもよいし、添加しなくてもよい。
【００３７】
誘電体膜２０７は、導波路（凸部２０６ａ）の両側で露出した、上部クラッド層２０６の上面の一部と側面を覆って形成される。また、誘電体膜２０７は、電気的絶縁性を有する材料で構成され、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、ジルコニア、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、酸窒化シリコンまたは窒化アルミニウム等が含まれる。
【００３８】
下部電極２０８は、基板２０３の下部表面の少なくとも一部を覆って形成され、単層でも複数の層であってもよい。下部電極２０８は、基板２０３と電気的コンタクトをとる材料で構成され、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、ＮｉまたはＰｔ等が含まれる。
【００３９】
上部電極２０９は、導波路（凸部２０６ａ）の上部表面の少なくとも一部を覆って形成され、単層でも複数の層であってもよい。また、誘電体膜２０７の上部の表面の少なくとも一部を覆ってもよい。上部電極２０９は、上部クラッド層２０６と電気的コンタクトをとる材料で構成され、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、ＮｉまたはＰｔ等が含まれる。
【００４０】
なお、下部電極２０８と上部電極２０９は必ずしも発光層に対して上下に対向する位置に配置されなくてもよい。例えば基板２０３の材料を非導電性のサファイアとしたとき、エッチング等により下部クラッド層の一部を露出させて、露出した一部に下部電極２０８を形成して、上部電極２０９と発光層に対し同じ側に配置してもよい。また、半導体チップ２０２は上下を反転して、いわゆるジャンクションダウンの配置としてもよい。
【００４１】
なお、上部クラッド層２０６の導波路の上部表面と、上部電極２０９の間にコンタクト層を備えてもよい。コンタクト層は、例えば、上部電極２０９と電気的コンタクトをとる材料で構成される。コンタクト層は、例えば、Ｍｇを添加したＧａＮである。また、コンタクト層は上部クラッドの一部と同様に導波路を形成する。
【００４２】
第１保護膜２１２は半導体チップ２０２の第１の端面２１０を保護し、任意の反射率でレーザ光の一部を反射し、また一部透過させる。第１保護膜２１２の材料は発振するレーザ光の波長により任意に選択され、例えば、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を適宜選択して積層した構成からなる。
【００４３】
第１光吸収膜２１３は、光を吸収することで熱を発生する材料から選択され、例えば、シリコン、チタン、パラジウム、金、銅、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、白金等の材料から適宜選択して構成される。
【００４４】
第１光吸収膜２１３は、第１保護膜の表面２１２ｂの内、光の光軸上であって光が通過する部分以外の少なくとも一部を覆うことが好ましく、発光層２０５より下側領域、つまり基板２０３側の少なくとも一部を面状に覆って形成されることが好ましい。第１光吸収膜２１３を面状ではなく粒状にして、レーザ光を吸収することにより素子に付着する汚染物質を低減する場合に較べ、実施形態では、発振したレーザ光は第１光吸収膜２１３に遮られないため、光のロスが少なる。
【００４５】
加えて、第１光吸収膜２１３は、第１保護膜の表面２１２ｂの内、レーザ光が通過する部分以外の少なくとも一部を覆うことで、第１保護膜の表面２１２ｂに付着する汚染物質の堆積を防止する。これにより長時間使用しても光出力が安定したレーザの発振を可能とする。具体的には図６を用いて下記に説明される。
【００４６】
図６に示すように従来の半導体レーザ素子６０１では、大気中に暴露して使用したとき、汚染の元となる物質、例えばシロキサンや炭化水素化合物が保護膜６１２の表面６１２ｂに付着する。付着したシロキサンの一部は周囲の熱により再び保護膜の表面６１２ｂから離脱する。しかし、一部はレーザ光に照射されると分解されてＳｉＯ２やＳｉＯなどのシリコン酸化物が生成して保護膜の表面６１２ｂのレーザ光が通過する部分に汚染物質６１５として定着する。汚染物質６１５はレーザ光を遮るため、光出力を一定にするためにフィードバックがかかり、駆動電流がさらに上昇し、更に汚染物質が堆積するという悪循環に陥る。
【００４７】
実施形態では、図２Ａに示すように、第１光吸収膜２１３が第１保護膜の表面２１２ｂの内、光の光軸上であって光が通過する部分以外の少なくとも一部を覆う。ここで、発光層２０５で発光した光の内、レーザ発振に寄与しない光、例えば下部クラッド層２０４や基板２０３に漏れ出た光は、いわゆる迷光と呼ばれ、半導体チップ内で反射を繰り返すが、第１光吸収膜２１３はこの迷光を吸収する。一例として図２Ａにおいて、第１光吸収膜２１３は、第１保護膜２１２を介して基板２０３の一端部を覆うように形成しているが、下部クラッド層２０４の一端部まで覆うように形成してもよい。
【００４８】
第１光吸収膜２１３は発光点Ａから出射した光と同じ波長の光を一部または全部を吸収することで熱を発生し、第１保護膜の表面２１２ｂの内、発光点Ａから出射した光が第１保護膜２１２を通過する部分に、発生した熱を伝導する。このため、温度が上昇した第１保護膜の表面２１２ｂに付着するシロキサンなどの脱離が促進され、その結果、第１保護膜の表面２１２ｂ上のシリコン酸化物などの堆積が防止される。加えて、第１光吸収膜２１３を面状に載置することで、第１保護膜２１２を透過した迷光を漏れなく吸収するため、粒状に第１光吸収膜を載置するよりも確実に発生した熱を伝導することが可能となる。
【００４９】
第１光吸収膜２１３は発光点Ａから出射した光と同じ波長の光を吸収する材料から選択されることが好ましく、例えば、波長５３５ｎｍ以下のレーザ光を出射する発光素子の場合、シリコン、チタン、銅、金などである。第１光吸収膜２１３を発光点Ａから出射した光と同じ波長の光を吸収する材料から選択することで、半導体チップ２０２内で反射を繰り返す迷光を確実に吸収できる。
【００５０】
また、第１光吸収膜２１３は金属からなることがより好ましい。第１光吸収膜２１３を金属とすることで、第１保護膜の表面２１２ｂが帯電しにくくなり、集塵作用が低減する。このため、シロキサンなどの第１保護膜の表面２１２ｂへの付着がより抑制されるので、シリコン酸化物などの堆積が防止される。
【００５１】
また、出射する光の波長は、５３５ｎｍ以下とすることがより好ましい。図３は、発振波長の異なる実施形態と、第１光吸収膜を有しない発光素子を３０ｍＷの光出力で５００時間駆動した後の第１保護膜２１２に堆積する汚染物質の厚さを測定した表である。汚染物質の厚さの測定はＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により、第１保護膜の表面２１２ｂを基準として堆積した汚染物質のもっとも高くなる部分までの厚さを測定する。
【００５２】
図３の表に示すように、一方の第１光吸収膜ありの場合にレーザ発振波長４５０ｎｍ、５０５ｎｍでは汚染物質の堆積が確認されたが第１光吸収膜無しの場合よりも汚染物質の堆積量が少なかった。さらに、レーザ発振波長５１０ｎｍ、５１５ｎｍ、５２０ｎｍ、５２５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３５ｎｍでは汚染物質の堆積が確認されなかった。
【００５３】
他方の第１光吸収膜なしの場合にレーザ発振波長４５０ｎｍ、５０５ｎｍ、５１０ｎｍ、５１５ｎｍ、５２０ｎｍ、５２５ｎｍ、５３０ｎｍ、５３５ｎｍでは汚染物質の堆積が確認され、レーザ発振波長５４０ｎｍでは汚染物質の堆積が確認されなかった。すなわち、レーザの発振波長が５３５ｎｍ以下、例えば、５３５ｎｍ、５３０ｎｍ、５２５ｎｍ、５２０ｎｍ、５１５ｎｍ、５１０ｎｍ、５０５ｎｍ、４５０ｎｍ、において、実施形態では、第１光吸収膜を有しない半導体レーザ素子よりも汚染物質の厚さが小さく、第１保護膜の表面２１２ｂの汚染物質の堆積が防止され、レーザ光のロスが減少する。
【００５４】
また、出射する光の波長の範囲を５１０ｎｍ以上５３５ｎｍ以下とすることで、第１保護膜の表面２１２ｂの汚染物質の堆積が完全に防止されるので好ましい。具体的には図４を用いて下記に説明される。
【００５５】
図４は、発振波長の異なる実施形態を３０ｍＷの光出力で５００時間駆動した後の第１保護膜の表面２１２ｂに堆積する汚染物質の厚さを測定したグラフである。汚染物質の厚さの測定は図３に示される表に準じる。図中、符号Ｔ１は第１光吸収膜ありの場合のグラフであり、Ｔ２は第１光吸収膜なしの場合のグラフである。
【００５６】
レーザの発振波長の範囲が５１０ｎｍ以上５３５ｎｍ以下のとき第１保護膜の表面２１２ｂに汚染物質は堆積されない。レーザの発振波長が５１０ｎｍ未満のとき、レーザ光が有する光のエネルギーが大きくなり、第１保護膜の表面２１２ｂに付着した汚染の元となる物質の、光による反応が活発となる。このため、第１保護膜の表面２１２ｂにおいて、汚染の元となる物質が熱により離脱する速度より、光による化学反応の速度が大きくなるので、第１光吸収膜２１３による、汚染物質の堆積を抑制する一定の効果はあるものの、完全には汚染物質の堆積は防止されない。
【００５７】
また、レーザの発振波長が５３５ｎｍより大きくなると、レーザ光が有する光のエネルギーが小さくなり、汚染の元となる物質の光による反応が起こりにくくなるので、汚染物質は堆積されず本実施形態の効果が得られにくくなる。したがって、出射する光の波長の範囲を５１０ｎｍ以上５３５ｎｍ以下とすることで、第１保護膜の表面２１２ｂの汚染物質の堆積が完全に防止されるので好ましい。
【００５８】
なお、図２Ａに示すように、第１の端面２１０に対向する第２の端面２１１上には、第２保護膜２１４を形成してもよく、第２の端面２１１と第２保護膜の一方の表面２１４ａが接してもよい。
【００５９】
また、第２保護膜２１４の表面に第２光吸収膜２１５を形成してもよく、第２保護膜の表面２１４ｂと第２光吸収膜の表面２１５ａが接してもよい。発光素子２０１は、外部から電力が供給されると、発光点Ａからレーザ光が出射すると同時に第２の端面２１１上の発光点Ｂからもレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は第２保護膜２１４を通過して外部に出射される。
【００６０】
第２保護膜２１４は第２の端面２１１を保護し、任意の反射率でレーザ光の一部を反射し、また一部を透過する。また、第１保護膜２１２よりレーザ発光の波長に対し反射率が高く形成される。第２保護膜２１４の材料は発振するレーザ光の波長により任意に選択されてもよく、例えば、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）などから単数または複数層形成してもよい。
【００６１】
第２光吸収膜２１５は、光を吸収することで熱を発生する材料から選択され、例えば、シリコン、チタン、パラジウム、金、銅、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、白金等である。
【００６２】
ここで、第２光吸収膜２１５は、第２保護膜の表面２１４ｂの内、発光点Ｂから出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことが好ましい。第２光吸収膜２１５が、第２保護膜の表面２１４ｂの内、発光点Ｂから出射した光が通過する部分以外の一部を覆うことで、第２保護膜の表面２１４ｂに付着する汚染物質の堆積を防止する。そのため、第２の端面２１１側のレーザの光軸上にフォトディテクターを載置して半導体レーザ装置の光出力をモニターする場合において、汚染物質の堆積による第２の端面側の光出力は低下しないので、光出力を安定させるための余分なフィードバックが少なくなる。
【００６３】
［発光素子の製造方法］
次に本実施の形態における発光素子の製造方法の一例について説明する。下記においては、一例としてＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を用いた窒化物系の半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００６４】
まず、基板に複数の半導体層を積層する。具体的には、例えば、ＭＯＣＶＤ装置にウエハ形状のＳｉ−ＧａＮからなる基板２０３を投入し、Ｓｉ−Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる下部クラッド層２０４を１．５μｍ形成する。
【００６５】
次いで、発光層２０５を形成する。具体的には、例えば、ノンドープのＧａＮからなるバリア層とノンドープＩｎＧａＮからなる井戸層を２回繰り返し積層し、再度ノンドープＧａＮからなるバリア層を積層する。井戸層の混晶比および層厚は、レーザの波長が５２０ｎｍで発振するように適宜調整される。
【００６６】
次いで、上部クラッド層２０６を積層する。具体的には、例えば、Ｍｇ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる上部クラッド層２０６を１μｍ積層して、ＭＯＣＶＤ装置から取り出すことで基板に複数の半導体層を積層したウエハが得られる。
【００６７】
次いで、複数の半導体層を積層したウエハに導波路を形成する。導波路は、任意のフォトリソグラフィー法及びエッチング法で行われ、具体的には、例えば、フォトレジストによりウエハ上の導波路に相当する部分をマスクし、ドライエッチングにより、マスクされていない上部クラッド層が任意の深さまで除去される。最後にマスクを除去して導波路が形成されたウエハを得る。
【００６８】
次いで、導波路が形成されたウエハの、エッチングにより露出した上部クラッド層の表面、導波路の側面に誘電体膜２０７を形成する。誘電体膜２０７は、任意の方法で形成され、具体的には、例えば、まず電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学蒸着（ＥＣＲプラズマＣＶＤ）法によってＳｉＯ２がウエハ表面に形成される。次いでフォトリソグラフィー法により、導波路上のＳｉＯ２を除去し、誘電体膜２０７が形成されたウエハを得る。
【００６９】
次いで、誘電体膜２０７が形成されたウエハに、下部電極２０８と上部電極２０９を形成する。下部電極２０８と上部電極２０９は任意の方法で形成され、具体的には、例えば、真空蒸着によりウエハの両面にＴｉ／Ａｕを積層させ、次いでフォトリソグラフィー法により、パターンニングされた下部電極２０８と上部電極２０９が形成されたウエハを得る。
【００７０】
次いで、ウエハ状の下部電極２０８と上部電極２０９が形成された基板２０３をバー形状に分割して、光を出射する発光点Ａを含む第１の端面２１０を形成する。第１の端面２１０の形成は任意の方法で形成され、具体的には、例えば、下部電極２０８と上部電極２０９が形成されたウエハを導波路に対し垂直な方向から、半導体レーザ素子２０１の共振器の長さとなる間隔で劈開することにより、バー形状に分割された複数の半導体積層が形成された半導体チップ２０２を得る。バー形状の半導体チップ２０２の一方の劈開面は第１の端面２１０となり、他の一方の劈開面は第２の端面２１１となる。
【００７１】
次いで、第１の端面２１０上に第１保護膜２１２を形成する。第１保護膜２１２は任意の方法により形成され、具体的には、例えば、スパッタリングにより、第１の端面２１０に酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）を２０ｎｍ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を８０ｎｍ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１４０ｎｍをこの順に積層して第１保護膜２１２を得る。
【００７２】
なお、第２の端面２１１上に第２保護膜２１４を形成してもよい。第２保護膜２１４は任意の方法により形成され、具体的には、例えば、スパッタリングにより、第２の端面２１１に酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）を２０ｎｍ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を８０ｎｍ形成して、さらに酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を７０ｎｍ及び酸化チタン（ＴｉＯ２）を５０ｎｍ四組組み合わせ、四組目のＴｉＯ２の上にさらにＳｉＯ２を１５０ｎｍ積層することで第２保護膜２１４を得る。
【００７３】
次いで、第１保護膜の表面２１２ｂの一部に第１光吸収膜２１３を形成する。第１光吸収膜２１３は、第１保護膜の表面２１２ｂの内、発光点Ａから出射した光が通過する部分以外の一部を覆うように形成する。具体的には、例えば、スパッタリング装置により、第１保護膜の表面２１２ｂの一部にＴｉを１００ｎｍ形成する。このとき、第１保護膜の表面２１２ｂはスパッタリングの材料ビームに対し傾けて載置して第１光吸収膜２１３を形成する。より具体的には、図５を用いて下記に説明される。
【００７４】
図５は実施形態の第１光吸収膜２１３を形成する方法を示す模式図である。
【００７５】
まず、第１保護膜２１２と第２保護膜２１４が形成されたバー形状の半導体チップ２０２が二つのスペーサーＳ，Ｓにより、挟んで固定され、図示しないスパッタリング装置内のステージに載置される。
【００７６】
バー形状の半導体チップ２０２は１個である必要は無く、図５では３個の半導体チップ２０２を４つのスペーサーＳ，Ｓ，Ｓ，Ｓにより交互に挟むことで固定される。ここで半導体チップ２０２は、第１保護膜の一方の表面２１２ｂがスパッタリング装置の上方に向くように配置される。また、第１保護膜の表面２１２ｂはスペーサーの端部に対し、内側に、例えば距離Ｌの分だけ、後退するようにはさんで固定されている。
【００７７】
ここで、従来は第１保護膜の表面２１２ｂはスパッタリング装置の材料源から照射される材料ビームＭの方向に対し垂直に載置されるが、実施形態では、第１保護膜の表面２１２ｂはスパッタリング装置の材料源から照射される材料ビームＭの光軸方向に対し、例えば角度θだけ傾けて載置される。
【００７８】
なお、実施形態では、第１保護膜の表面２１２ｂをスパッタリング装置に対し水平に載置して、材料ビームＭを斜めから照射しているが、材料ビームＭの照射方向を鉛直方向に固定して、半導体チップ２０２を挟んだスペーサーＳ，Ｓを傾けて固定してもよいし、スパッタリング装置のステージを傾けて固定してもよい。また実施形態ではスパッタリング装置を使用したが、蒸着装置においても、照射される材料ビームＭの方向に対し、第１保護膜の表面２１２ｂを傾けて載置することも可能である。
【００７９】
ここで、第１保護膜の表面２１２ｂはスペーサーＳ，Ｓの端部に対し、内側に、例えば距離Ｌの分だけ、後退する位置ではさんで固定されているので、第１保護膜の表面２１２ｂの一部は、スペーサーＳ，Ｓの端面に遮られて材料ビームＭが照射されず、第１光吸収膜２１３が形成されない。ここで、スペーサーＳ，Ｓの端面に遮られて材料ビームＭが照射されない部分を、第１保護膜の表面２１２ｂの内、発光点Ａから出射した光が第１保護膜２１２を通過する部分とすることで、第１光吸収膜２１３は、第１保護膜の表面２１２ｂの内、発光点Ａから出射した光が第１保護膜２１２を通過する部分以外の少なくとも一部の面を覆うように形成される。
【００８０】
なお、第１光吸収膜２１３と同様の方法で、第２光吸収膜２１５を形成してもよい。具体的には、例えば、スパッタリングまたは蒸着により、半導体チップ２０２を、二つのスペーサーＳ，Ｓにより、第２保護膜の表面２１４ｂがスペーサーの端部Ｓ，Ｓに対し、内側に後退するようにはさんで固定し、第２保護膜の表面２１４ｂをスパッタリングまたは蒸着の材料源から照射される材料ビームＭの方向に対し傾けて載置して材料ビームＭを照射して第２光吸収膜２１５を形成してもよい。
【００８１】
最後に、第１光吸収膜２１３が形成されたバー形状の半導体チップ２０２を、任意の方法により素子単位に分割し、図２Ａに示すような発光素子２０１が形成される。
【００８２】
なお、実施形態の発光素子は、フレーム型パッケージを用いているが、ＣＡＮ型のパッケージを用いてもよい。その際、発光素子の光がＣＡＮ型のパッケージから外部に出射される部分は、外部環境に対し開口を有してもよく、ガラスまたは樹脂によって封止されていてもよい。
【００８３】
また、実施形態の発光素子は、端面出射型の半導体レーザ素子について開示したが、本発明は種々の発光素子について適用可能である。例えば、端面出射型の半導体レーザ素子に換えて、面発光レーザの出射面に第１保護膜と、第１保護膜の光軸でない一部に第１光吸収膜を形成してもよいし、ＬＥＤの発光表面に第１保護膜と、第１保護膜の一部に第１光吸収膜を形成してもよい。
【００８４】
また、レーザ光源と周波数変換素子を組み合わせ、周波数変換素子の出射面に第１保護膜と、第１保護膜の光軸でない一部に第１光吸収膜を形成してもよい。また、発光素子の材料についても窒化物系半導体に限定されず、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ系半導体やＺｎＳｅ系半導体についても適用可能である。
【００８５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０１、２０１  発光素子
１０２  サブマウント１０３  フレーム
１０４  放熱フィン
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ  リードピン
１０６  樹脂モールド
１０７ａ、１０７ｂ  ワイヤ
１０８  キャップ
１０９  開口部
１１０  パッケージ
２０２  半導体チップ
２０３  基板
２０４  下部クラッド層
２０５  発光層
２０６  上部クラッド層
２０６ａ  凸部
２０７  誘電体膜
２０８  下部電極
２０９  上部電極
２１０  第１の端面
２１１  第２の端面
２１２  第１保護膜
２１３  第１光吸収膜
２１４  第２保護膜
２１５  第２光吸収膜
６０１  半導体レーザ素子
６１２  保護膜
Ａ、Ｂ  発光点
Ｓ  スペーサー
【図１】
2020129653.tif 000003
【図２Ａ】
2020129653.tif 000004
【図２Ｂ】
2020129653.tif 000005
【図３】
2020129653.tif 000006
【図４】
2020129653.tif 000007
【図５】
2020129653.tif 000008
【図６】
2020129653.tif 000009