(57)【要約】【課題】高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この窒化物半導体レーザ素子は、基板１０上に形成された窒化物半導体層（半導体レーザ素子部５０）と、窒化物半導体層（半導体レーザ素子部５０）に形成された共振器端面１１０と、共振器端面１１０上に形成されたＡｒを含むコーティング膜２００とを備えている。このコーティング膜２００には、共振器端面１１０に接する領域からその近傍にかけて、Ａｒ含有量の低い低Ａｒ領域２１０が設けられており、この低Ａｒ領域２１０に対して共振器端面１１０とは反対側に、低Ａｒ領域２１０よりＡｒ含有量が高い高Ａｒ領域２２０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層に形成された共振器端面と、
前記共振器端面上に形成され、希ガス元素を含むコーティング膜とを備え、
前記コーティング膜は、前記共振器端面に接する第１領域と、前記第１領域に対して前記共振器端面とは反対側に配された第２領域とを有し、
前記第１領域における前記希ガス元素の含有量が、前記第２領域における前記希ガス元素の含有量よりも少ないことを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１領域および前記第２領域は、互いに異なる材料から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第１領域および前記第２領域は、同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記コーティング膜の前記第１領域は、アルミニウムの窒化物膜またはアルミニウムの酸窒化物膜を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記コーティング膜の前記第１領域は、アルミニウムの酸化物膜を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記コーティング膜の前記第２領域は、アルミニウムの酸化物膜、シリコンの酸化物膜またはシリコンの窒化物膜を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記第１領域は、前記コーティング膜の膜厚方向に、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記第２領域は、前記コーティング膜の膜厚方向に、前記第１領域よりも大きい厚みを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記希ガス元素は、アルゴンであり、
前記第１領域におけるアルゴン含有量は、３原子％より少ない量であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記第１領域におけるアルゴン含有量は、１原子％以下であることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記共振器端面は、光出射側の共振器端面および光反射側の共振器端面を含み、
前記コーティング膜は、前記光出射側の共振器端面上および前記光反射側の共振器端面上のそれぞれに形成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記コーティング膜における前記第１領域は、結晶化されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記コーティング膜における前記第２領域は、アモルファス状態の領域を少なくとも含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、特に、共振器端面にコーティング膜が形成された窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体を用いた窒化物半導体レーザ素子は、記憶容量の大きな高密度光ディスクシステム、具体的には、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ（登録商標））の読み取りおよび書き込み光源として用いられている。このような高密度光ディスクシステムにおいては、より多層化されたディスクに、より高速で書き込みを行うために、光出力の高い窒化物半導体レーザ素子の実現が強く要望されている。
【０００３】
また、近年では、光ディスクシステムの光源用途以外に、照明やディスプレイなどの用途にも、上記窒化物半導体レーザ素子を用いる試みが盛んに行われている。そして、このような用途に窒化物半導体レーザ素子を用いる場合でも、窒化物半導体レーザ素子の高出力化が強く要求される。
【０００４】
一方、高い光出力で窒化物半導体レーザ素子を駆動させると、共振器端面が劣化し易くなり、その共振器端面が劣化すれば、信頼性が低下することが知られている。そのため、窒化物半導体レーザ素子の高出力化を図るためには、共振器端面の劣化を抑制することが不可欠となる。
【０００５】
そこで、従来では、半導体レーザ素子の共振器端面の劣化を抑制するために、共振器端面に結晶状態の保護膜（コーティング膜）が形成された窒化物半導体レーザ素子が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で提案されたような従来技術を用いた場合でも、近年要望されているようなより高い光出力で窒化物半導体レーザ素子を駆動させた場合には、十分な信頼性が得られないという問題点がある。
【０００８】
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、高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、希ガス元素を用いたスパッタ法によりコーティング膜を形成する際に、コーティング膜中に取り込まれる希ガス元素の取り込まれ量を、共振器端面に接する領域と共振器端面から離れた領域とで異なる量となるように制御することによって、高出力時の信頼性を向上させることが可能となることを見出した。
【００１０】
すなわち、この発明の一の局面による窒化物半導体レーザ素子は、基板上に形成された窒化物半導体層と、窒化物半導体層に形成された共振器端面と、共振器端面上に形成され、希ガス元素を含むコーティング膜とを備えている。このコーティング膜は、共振器端面に接する第１領域と、第１領域に対して共振器端面とは反対側に配された第２領域とを有している。そして、第１領域における希ガス元素の含有量が、第２領域における希ガス元素の含有量よりも少なくなっている。
【００１１】
この一の局面による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、共振器端面に接する第１領域を、第２領域よりも希ガス元素の含有量が少なくなるように形成することによって、コーティング膜における第１領域での光吸収を抑制することができるので、光吸収に起因する第１領域での発熱を抑制することができる。このため、共振器端面における端面温度の上昇を抑制することができるので、端面温度の上昇に起因して、非発光再結合中心が増殖するという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、非発光再結合中心が増殖することに起因する共振器端面の過度の発熱を抑制することができるので、共振器端面の劣化を抑制することができる。その結果、信頼性の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、一の局面では、第１領域に対して共振器端面とは反対側に配された第２領域において、希ガス元素の含有量を第１領域よりも多くすることによって、この第２領域では、コーティング膜を緻密に形成することができる。このため、雰囲気中の水分や酸素が拡散するのを抑制することができるので、外部からの水分や酸素がコーティング膜を透過して共振器端面にまで侵入するのを抑制することができる。これにより、共振器端面が酸化するのを抑制することができるので、共振器端面の酸化に起因する非発光再結合中心の増殖を抑制することができる。したがって、これによっても、共振器端面の過度の発熱を抑制することができるので、共振器端面の劣化を抑制することができる。
【００１３】
このように、一の局面では、共振器端面に接する第１領域に、レーザ光の光吸収を抑制する役割を持たせるとともに、コーティング膜の表面側である第２領域に、雰囲気中の水分や酸素が共振器端面にまで拡散するのを抑制する役割を持たせることによって、ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ：瞬時光学損傷）レベルを効果的に向上させることができる。ここで、ＣＯＤレベルとは、ＣＯＤ（瞬時光学損傷）が発生する臨界出力である。これにより、より高い光出力で駆動させた場合でも、光学損傷による共振器端面の劣化を容易に抑制することができる。その結果、高出力時においても、十分な信頼性を得ることができる。
【００１４】
なお、コーティング膜中に水分が拡散した場合には、コーティング膜中の水分は、それ自体がレーザ光を吸収するとともに、詳しい機構は不明ながら、コーティング膜中に吸収中心を形成してレーザ光を吸収する。しかしながら、一の局面では、上記のように、コーティング膜中に水分が拡散するのを抑制することが可能に窒化物半導体レーザ素子が構成されているので、水分が拡散することに起因するコーティング膜での光吸収を容易に抑制することができる。
【００１５】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、第１領域および第２領域は、互いに異なる材料から構成されているのが好ましい。このように構成すれば、コーティング膜の設計自由度を高めることができるので、共振器端面の劣化をより容易に抑制することができる。これにより、高出力時においても、十分な信頼性を容易に得ることができる。たとえば、コーティング膜の第１領域を、窒化物半導体層とコーティング膜との界面における非発光再結合の割合を低減させることが可能な材料から構成するとともに、コーティング膜の第２領域を、水分や酸素が拡散し難い材料から構成することによって、ＣＯＤレベルの高い窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。なお、第１領域および第２領域を互いに異なる材料から構成することによって、コーティング膜における反射率の設計を容易に行うことができるという効果も得られる。
【００１６】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、第１領域および第２領域は、同じ材料から構成されていてもよい。このように構成すれば、たとえば、コーティング膜を単膜で形成することによって、第１領域および第２領域を含むコーティング膜を容易に形成することができる。これにより、高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子を生産性よく得ることができる。
【００１７】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、コーティング膜の第１領域は、アルミニウムの窒化物膜またはアルミニウムの酸窒化物膜を含むように構成されているのが好ましい。このように構成すれば、窒化物半導体層とコーティング膜との界面での非発光再結合の割合を容易に低減することができるので、容易に、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００１８】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、コーティング膜の第１領域は、アルミニウムの酸化物膜を含むように構成されていてもよい。
【００１９】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、コーティング膜の第２領域は、アルミニウムの酸化物膜、シリコンの酸化物膜またはシリコンの窒化物膜を含むように構成されているのが好ましい。このように構成すれば、水分や酸素の拡散を効果的に抑制することができるので、共振器端面の酸化に起因する非発光再結合中心の増殖を効果的に抑制することができる。
【００２０】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、第１領域は、コーティング膜の膜厚方向に、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚みを有しているのが好ましい。このように構成すれば、第１領域の厚みが小さくなり過ぎることに起因して、希ガス元素の含有量が多い第２領域での光吸収により、共振器端面が劣化し易くなるという不都合が生じるのを抑制することができる。また、第１領域の厚みが大きくなり過ぎることに起因して、コーティング膜中に緻密でない領域が大きくなり過ぎるという不都合が生じるのを抑制することができるので、外部からの水分や酸素が拡散し易くなるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００２１】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、好ましくは、第２領域は、コーティング膜の膜厚方向に、第１領域よりも大きい厚みを有する。このように構成すれば、外部からの水分や酸素がコーティング膜を透過して共振器端面にまで侵入するのを効果的に抑制することができるので、共振器端面が酸化するのを効果的に抑制することができる。これにより、共振器端面の酸化に起因する非発光再結合中心の増殖を容易に抑制することができるので、共振器端面の過度の発熱を容易に抑制することができる。その結果、共振器端面の劣化をさらに容易に抑制することができる。
【００２２】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、希ガス元素は、アルゴンであり、第１領域におけるアルゴン含有量は、３原子％より少ない量であるのが好ましい。
【００２３】
この場合において、第１領域におけるアルゴン含有量は、１原子％以下であればより好ましい。
【００２４】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、共振器端面は、光出射側の共振器端面および光反射側の共振器端面を含み、コーティング膜は、光出射側の共振器端面上および光反射側の共振器端面上のそれぞれに形成されていてもよい。窒化物半導体レーザ素子を、より高出力で駆動させた場合には、光出射側の共振器端面のみならず、光反射側の共振器端面に関しても信頼性に影響を与える場合があるため、このように構成することによって、さらに信頼性を向上させることができる。
【００２５】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、好ましくは、コーティング膜における第１領域は、結晶化されている。このように構成すれば、共振器端面とコーティング膜との密着性を向上させることができるので、この密着性の向上により、窒化物半導体レーザ素子の信頼性を改善することができる。これにより、容易に、優れた高出力特性を有する窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。なお、結晶化された第１領域の結晶系を揃えることによって、密着性をより向上させることができる。また、コーティング膜における第１領域を結晶化することによって、結晶の膜は、アモルファスの膜に比べて、雰囲気中の水分や酸素を透過しにくいため、水分や酸素が共振器端面にまで侵入するのを効果的に抑制することができる。この理由としては、結晶の膜の方がアモルファスの膜に比べて、膜密度が高いためであると考えられる。さらに、第１領域が下地の半導体（共振器端面）に対してエピタキシャル成長をしていると、結晶性がより優れたものになるため、透過抑制効果をより高めることができる。
【００２６】
上記一の局面による窒化物半導体レーザ素子において、コーティング膜における第２領域は、アモルファス状態の領域を少なくとも含むように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した断面図である。
【図３】実施例１−１による窒化物半導体レーザの構造を模式的に示した断面図である。
【図４】実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の活性層の構造を説明するための断面図である。
【図５】実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図６】実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の電流−光出力（ＩＬ）特性を示したグラフである。
【図７】実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図８】実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図９】実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図１０】実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図１１】実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図１２】実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図１３】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図１４】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜を、ＴＥＭを用いて観察した顕微鏡写真である。
【図１５】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。
【図１６】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。
【図１７】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図１８】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図１９】実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果を示すグラフである。
【図２０】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図２１】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜を、ＴＥＭを用いて観察した顕微鏡写真である。
【図２２】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。
【図２３】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。
【図２４】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図２５】実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。
【図２６】実施例２−４による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【図２７】実施例２−５による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。図２は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した断面図である。まず、図１および図２を参照して、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００３１】
第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、図１に示すように、互いに対向する一対の共振器端面１１０および１２０を有する発光構造体１００を備えている。この発光構造体１００の一方の共振器端面１１０は、光出射側に位置しているとともに、他方の共振器端面１２０は、光反射側に位置している。なお、光出射側の共振器端面１１０は、レーザ光の波長における反射率が低い側の共振器端面であり、この光出射側の共振器端面１１０から出射される光が出射光として用いられる。一方、光反射側の共振器端面１２０は、レーザ光の波長における反射率が高い側の共振器端面である。
【００３２】
光出射側の共振器端面１１０上および光反射側の共振器端面１２０上には、それぞれ、コーティング膜２００および３００が形成されている。これらのコーティング膜２００および３００は、それぞれ、希ガス元素であるＡｒ（アルゴン）を用いたスパッタ法により形成されており、その膜中にＡｒ原子を含んでいる。なお、第１実施形態では、コーティング膜２００および３００は、アモルファスとなっている。
【００３３】
スパッタ法は、室温〜３００℃程度の低温で緻密なコーティング膜が得られるため、コーティング膜の成膜方法として好ましく用いられる。また、Ａｒは、化学的に安定な希ガス元素のなかで価格が安いため、スパッタ法の入射イオンのガス源として一般的に用いられている。しかしながら、Ａｒを用いたスパッタ法でコーティング膜を成膜した場合には、必ず、膜中にＡｒが取り込まれてしまう。
【００３４】
Ａｒを含むコーティング膜は、光吸収を引き起こすため、光吸収を考慮すると、Ａｒの取り込まれ量は少ない方が好ましい。
【００３５】
一方、本願発明者らが種々検討した結果、より緻密な膜を成膜するためには、スパッタ法によるコーティング膜の成膜時に、Ａｒ分圧を低く抑えることでＡｒ原子の平均自由行程を長くし、ターゲットから飛び出すスパッタ粒子としてのＡｒ原子のエネルギーを高める方が好ましいことが分かった。この際、Ａｒ分圧を低くすると、コーティング膜中へのＡｒの取り込まれ量は増大してしまう。したがって、Ａｒの取り込まれ量を少なくすることと、緻密な膜を成膜することとはトレードオフの関係になり、これら二つを両立させることはできない。すなわち、Ａｒの取り込まれ量を少なくしながら、緻密な膜を成膜することはできない。
【００３６】
そこで、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子では、コーティング膜の内、共振器端面に接する領域からその近傍において、Ａｒの含有量（Ａｒの取り込まれ量）を低く（少なく）し、その領域よりコーティング膜の表面側（共振器端面と反対側）の領域では、Ａｒの含有量（Ａｒの取り込まれ量）を共振器端面近傍の領域より高く（多く）している。すなわち、コーティング膜に含まれるＡｒ含有量は、コーティング膜の膜厚方向に一定ではなく、共振器端面に接する領域からその近傍において、コーティング膜の表面側に比べて低くしている。
【００３７】
そのため、第１実施形態では、コーティング膜２００は、光出射側の共振器端面１１０に直接接する低Ａｒ領域２１０と、この低Ａｒ領域２１０の上側（共振器端面１１０と反対側）に配された高Ａｒ領域２２０とを含んで構成されている。また、コーティング膜３００は、光反射側の共振器端面１２０に直接接する低Ａｒ領域３１０と、この低Ａｒ領域３１０の上側（共振器端面１２０と反対側）に配された高Ａｒ領域３２０とを含んで構成されている。なお、低Ａｒ領域２１０および３１０は、それぞれ、本発明の「第１領域」の一例であり、高Ａｒ領域２２０および３２０は、それぞれ、本発明の「第２領域」の一例である。
【００３８】
また、第１実施形態では、上述のように、低Ａｒ領域２１０および３１０は、それぞれ、高Ａｒ領域２２０および３２０よりも、そのＡｒ含有量が少なく（低く）なるように形成されている。ここで、低Ａｒ領域２１０および３１０のＡｒ含有量は、それぞれ、３原子％より低い量であるのが好ましく、より好ましくは、１原子％以下である。一方、高Ａｒ領域２２０および３２０のＡｒ含有量は、それぞれ、低Ａｒ領域２１０および３１０のＡｒ含有量より高ければよい。なお、高Ａｒ領域２２０および３２０のＡｒ含有量は、それぞれ、低Ａｒ領域２１０および３１０のＡｒ含有量より１原子％〜３原子％程度高いのが好ましい。また、高Ａｒ領域２２０が多層膜から構成されている場合には、高Ａｒ領域２２０でのＡｒ含有量はコーティング膜２００の膜厚方向に一定である必要はなく、その一部に低Ａｒ領域２１０よりもＡｒ含有量が多い領域があればよい。このことは、光反射側の共振器端面１２０上に形成されるコーティング膜３００の高Ａｒ領域３２０が多層膜から構成されている場合でも同様である。
【００３９】
このように、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子では、共振器端面近傍に、光吸収を抑制するための低Ａｒ領域２１０および３１０が設けられているとともに、低Ａｒ領域２１０および３１０よりもコーティング膜の表面側（共振器端面とは反対側）に、低Ａｒ領域２１０および３１０より緻密な膜（緻密な領域）である高Ａｒ領域２２０および３２０が設けられている。
【００４０】
また、光出射側のコーティング膜２００は、高Ａｒ領域２２０の厚みｔ１２（コーティング膜２００の膜厚方向の厚み）が、低Ａｒ領域２１０の厚みｔ１１（コーティング膜２００の膜厚方向の厚み）より大きくなるように形成されている。この場合、低Ａｒ領域２１０の厚みｔ１１は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましい。低Ａｒ領域２１０の厚みｔ１１が、５ｎｍより小さくなると、高Ａｒ領域２２０が共振器端面１１０に近づくため、高Ａｒ領域２２０での光吸収の影響が生じ、共振器端面１１０が劣化し易くなるという不都合が生じる。一方、低Ａｒ領域２１０の厚みｔ１１が、１００ｎｍより大きくなると、コーティング膜２００中に緻密でない領域が大きくなり過ぎ、外部からの水分や酸素が拡散し易くなるという不都合が生じる。
【００４１】
なお、光反射側のコーティング膜３００についても、光出射側のコーティング膜２００と同様、高Ａｒ領域３２０の厚みｔ２２（コーティング膜３００の膜厚方向の厚み）が、低Ａｒ領域３１０の厚みｔ２１（コーティング膜３００の膜厚方向の厚み）より大きくなるように形成されているのが好ましい。この場合、光出射側のコーティング膜２００の場合と同様、低Ａｒ領域３１０の厚みｔ２１は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００４２】
また、コーティング膜２００および３００は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｇａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｔｉの酸化物や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｂの窒化物または酸窒化物などから構成されている。
【００４３】
なお、光反射側の共振器端面１２０の反射率は、閾値電流を下げて微分効率を高めるために、６０％〜９９％とするのが好ましい。このため、光反射側の共振器端面１２０上には、反射率を調整するために、多層構造を有する高反射多層膜３３０が、コーティング膜３００上に形成されている。
【００４４】
発光構造体１００の具体的な構造としては、図２に示すように、基板１０上に、複数の窒化物半導体層を含む半導体レーザ素子部５０が形成されている。また、発光構造体１００は、半導体レーザ素子部５０に電流を供給するためのｐ側電極７０およびｎ側電極８０を有している。
【００４５】
半導体レーザ素子部５０は、少なくとも、ｎ型窒化物半導体層２０、窒化物半導体からなる活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を含んで構成されているとともに、上記した一対の共振器端面１１０および１２０（図１参照）を有している。また、半導体レーザ素子部５０には、共振器端面１１０および１２０と直交する方向（共振器方向）に延びるストライプ状（細長状）のリッジ部５５が設けられている。なお、半導体レーザ素子部５０は、基板１０側から、ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０の順に積層された構造を有している。
【００４６】
基板１０は、ＧａＮ、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなど、特に限定されることなく種々のものを用いることができる。特に、ＧａＮから構成されたＧａＮ基板を用いると、窒化物半導体を結晶成長させた際に結晶の品質を高めることができるので、生産性も高くなる。このため、基板１０は、ＧａＮから構成されているのが好ましい。
【００４７】
基板１０の成長主面（窒化物半導体層を成長させる面）は、基板１０の結晶構造が六方晶であれば｛０００１｝面、｛１１−２０｝面、｛１−１０２｝面、｛１１−２２｝面などを用いることができ、基板１０の結晶構造が立方晶であれば｛００１｝面、｛１１１｝面、｛１１０｝面などを用いることができる。
【００４８】
なお、上記共振器端面１１０および１２０は、基板１０の成長主面に対して垂直な面であるのが好ましい。また、基板１０がＧａＮ基板から構成されており、その成長主面が（０００１）面の場合、共振器端面１１０および１２０は、それぞれ、｛１−１００｝面または｛１１−２０｝面とすることができる。共振器端面１１０および１２０を劈開により形成する場合、特に好ましいのは、劈開面の平坦性を考慮して｛１−１００｝面である。また、基板１０がＧａＮ基板から構成されており、その成長主面が｛１−１００｝面の場合、共振器端面１１０および１２０は、｛０００１｝面または｛１１−２０｝面とすることができる。共振器端面１１０および１２０を劈開により形成する場合、劈開面の平坦性を考慮すると、｛１１−２０｝面が好ましいが、閾値電流などのデバイス特性の観点では、｛０００１｝面が好ましい。ただし、｛０００１｝面は、劈開しにくいため、このような場合、劈開ではなくドライエッチングを用いてエッチドミラーの共振器端面としてもよい。
【００４９】
ｎ型窒化物半導体層２０は、たとえば、ｎ型バッファ層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層などからなる。ｎ型バッファ層とｎ型コンタクト層とは省略可能である。基板１０にＧａＮ基板を用いた場合には、基板１０上に直接、ｎ型クラッド層を形成することもできる。この他にも、ホールブロック層を設けたり、導電性がｎ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。また、ｎ型窒化物半導体層２０には、ｎ型不純物として、Ｓｉ、ＯなどのＩＶ族元素またはＶＩ族元素などのいずれか１つ以上が含まれる。中でも、Ｓｉが好ましい。不純物濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3程度の範囲とすることができる。好ましくは、１×１０17ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3程度である。
【００５０】
ｐ型窒化物半導体層４０は、たとえば、ｐ型キャリアブロック層、ｐ型クラッド層、ｐ型ガイド層、ｐ型コンタクト層などからなる。ｐ型ガイド層とｐ型コンタクト層とは省略可能である。この他にも、活性層３０とｐ型キャリアブロック層との間に中間層を設けたり、導電性がｐ型でない層を一部に設けたり、特に限定なく種々の構造を用いることができる。また、ｐ型窒化物半導体層４０には、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎなどの元素のいずれか１つ以上が含まれる。中でも、Ｍｇが好ましい。不純物濃度は、５×１０16ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3程度の範囲とすることができる。好ましくは、５×１０18ｃｍ-3〜２×１０20ｃｍ-3程度である。
【００５１】
活性層３０は、上述のように、ｎ型窒化物半導体層２０とｐ型窒化物半導体層４０との間に設けられている。上記活性層３０は、井戸層と障壁層とを有する量子井戸構造に構成されているのが好ましい。この場合、活性層３０を、井戸層を複数有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に構成することもできる。不純物ドープは、特に限定されないが、好ましくは、ノンドープまたはＳｉドープである。
【００５２】
ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を構成する窒化物半導体は、たとえば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａｎ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどからなる。これに加えて、ＩＩＩ族元素としてＢ（ホウ素）が一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてのＮ（窒素）の一部をＰ（リン）、Ａｓ（砒素）で置換されたものを用いてもよい。どのような材料、組成、層厚のものを用いるかは、レーザの波長帯、光閉じ込め、作製上の都合等を鑑みて選択することができる。いずれの層も、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；有機金属化学気相デポジション）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキシャル）法およびスパッタ法などの気相成長法や、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法やフラックス法などの液相成長法などを用いて作製することができ、これら２つ以上の成長法を組み合わせるなど、特に限定なく種々の成長法を用いることができる。
【００５３】
また、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子では、ｐ型窒化物半導体層４０の少なくとも一部に、上記したストライプ状（細長状）のリッジ部５５が設けられている。このリッジ部５５は、電流狭窄機能と、ストライプ内外で屈折率差をつけて横方向の光閉じ込めを行う導波路機能とを有する。リッジ部５５の幅は、１．０μｍ〜２０．０μｍ程度である。光ディスクシステムの光源用途などでレーザ光をシングルモードにする必要がある場合には、リッジ部５５の幅は、１．０μｍ〜３．０μｍ程度であるのが好ましい。ディスプレイ用途などでマルチモードでもよい場合には、最大光出力を高めるために、リッジ部５５の幅は、２．０μｍ〜２０．０μｍ程度となる。リッジ部５５の高さは、０．１μｍ〜２．０μｍ程度である。リッジ部５５の幅およびリッジ部５５の高さは、横方向の光閉じ込めに大きく影響を及ぼすため、その点を考慮して設定される。
【００５４】
半導体レーザ素子部５０（ｐ型窒化物半導体層４０）の上面上には、絶縁膜６０が形成されている。この絶縁膜６０は、リッジ部５５の上面部分の少なくとも一部を露出させるように形成されている。また、絶縁膜６０は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｎなどの酸化物、窒化物、酸窒化物などから構成されている。上記絶縁膜６０は、単層で形成することもできるし、積層構造にすることもできる。また、上記構成材料は、単結晶、多結晶、アモルファスまたはこれらの混在状態といった種々の形態で用いることができる。中でも、生産の容易さ、密着性、熱安定性を考慮すると、絶縁膜６０は、Ｓｉの酸化物、Ｚｒの酸化物、Ａｌの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｓｉの酸化物とＴｉの酸化物との積層構造などから構成されているのが好ましい。絶縁膜６０の厚みは、５０Å〜５０００Å程度である。
【００５５】
絶縁膜６０の上面上には、ｐ型窒化物半導体層４０に接するｐ側電極７０が形成されている。このｐ側電極７０は、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｈ（ロジウム）などの金属やこれらの合金から構成されている。上記ｐ側電極７０は、単層で形成することもできるし、積層構造にすることもできる。中でも、コンタクト抵抗を小さくでき、安定性も高い、Ｐｄ／Ｍｏ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｄの組み合わせ（積層の順番は半導体側から）が好ましい。ｐ側電極７０を積層構造に構成した場合の各層の厚みは、５０Å〜５０００Å程度である。
【００５６】
ｎ側電極８０は、基板１０がＧａＮ基板のような導電性基板であれば、図２に示すように、基板１０の裏面（窒化物半導体層が積層される面とは反対側の面）上の全面に形成することができる。一方、基板１０がサファイア基板のような絶縁性基板の場合には、エッチングによって露出されたｎ型窒化物半導体層２０上に、ｎ側電極を形成する必要がある。したがって、生産の容易さを考慮すると、基板１０には、ＧａＮ基板を用いるのが好ましい。
【００５７】
また、ｎ側電極８０は、Ｈｆ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）などの金属やこれらの合金から構成されている。上記ｎ側電極８０は、単層で形成することもできるし、積層構造にすることもできる。中でも、コンタクト抵抗を小さくでき、安定性も高い、Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの組み合わせ（積層の順番は半導体側から）が好ましい。ｎ側電極８０を積層構造に構成した場合の各層の厚みは、５０Å〜５０００Å程度である。
【００５８】
また、絶縁膜６０、ｐ側電極７０およびｎ側電極８０は、実装の段階での利便性を考慮して、適宜、パターニングが施されていてもよい。絶縁膜６０、ｐ側電極７０およびｎ側電極８０は、それぞれの機能を有する限りにおいて、厚み、形状、パターンなどを適宜変更することができる。たとえば、ｐ側電極７０が、リッジ部５５の側面に、一部または全面回りこむ形状になっていてもよい。このように構成することにより、駆動電圧を低減することが可能となる。
【００５９】
また、窒化物半導体レーザ素子の共振器長は、３００μｍ程度〜３０００μｍ程度の長さとすることができる。好ましくは、４００μｍ〜１０００μｍ程度である。また、窒化物半導体レーザ素子のチップ幅は、１００μｍ程度〜１０００μｍ程度である。好ましくは、１５０μｍ〜４００μｍ程度である。
【００６０】
第１実施形態では、上記のように、光出射側の共振器端面１１０上に形成されたコーティング膜２００において、共振器端面１１０に接する領域からその近傍に、Ａｒの含有量が低い低Ａｒ領域２１０を設けるとともに、この低Ａｒ領域２１０よりコーティング膜２００の表面側（共振器端面１１０と反対側）に、Ａｒの含有量が高い高Ａｒ領域２２０を設けることによって、高出力時の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
この理由としては以下のようなことが考えられる。すなわち、光出射側の共振器端面１１０の近傍では、コーティング膜２００での光吸収による発熱の影響が活性層３０などの窒化物半導体層に及び、デバイス特性や信頼性に悪影響を与える。そのため、共振器端面１１０の近傍では緻密な膜に形成することよりも、Ａｒの取り込まれ量を極力少なくして光吸収を低減することの方が優先される。一方、コーティング膜２００の表面側（共振器端面１１０と反対側）においては、光吸収を抑制することよりも、雰囲気中からの水分や酸素の拡散を抑制することの方が重要となる。そのためには、成膜中のＡｒ分圧を低く抑えて緻密な膜を形成するのがよい。したがって、コーティング膜２００の内、共振器端面１１０に接する領域からその近傍に上記低Ａｒ領域２１０を設けるとともに、この低Ａｒ領域２１０よりコーティング膜２００の表面側に上記高Ａｒ領域２２０を設けることによって、高出力時において、信頼性の向上効果がもたらされたものと考えられる。
【００６２】
なお、共振器端面１１０の近傍に低Ａｒ領域２１０を設けることにより共振器端面近傍での光吸収を抑制することによって、光吸収に起因する低Ａｒ領域２１０での発熱を抑制することができるので、共振器端面１１０における端面温度の上昇を抑制することができる。このため、端面温度の上昇に起因して、非発光再結合中心が増殖するという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、非発光再結合中心が増殖することに起因する共振器端面１１０の過度の発熱を抑制することができるので、共振器端面１１０の劣化を抑制することができる。
【００６３】
また、低Ａｒ領域２１０よりもコーティング膜２００の表面側（共振器端面１１０とは反対側）に、雰囲気中の水分や酸素が拡散するのを抑制するための高Ａｒ領域２２０を形成することによって、外部からの水分や酸素がコーティング膜２００を透過して光出射側の共振器端面１１０にまで侵入するのを抑制することができる。これにより、共振器端面１１０が酸化するのを抑制することができるので、共振器端面１１０の酸化に起因する非発光再結合中心の増殖を抑制することができる。したがって、これによっても、共振器端面１１０の過度の発熱を抑制することができるので、共振器端面１１０の劣化を抑制することができる。
【００６４】
このように、第１実施形態では、共振器端面１１０に接する低Ａｒ領域２１０に、レーザ光の光吸収を抑制する役割を持たせるとともに、コーティング膜２００の表面側に配された高Ａｒ領域２２０に、雰囲気中の水分や酸素が共振器端面１１０にまで拡散するのを抑制する役割を持たせることによって、ＣＯＤレベルを効果的に向上させることができるので、より高い光出力で駆動させた場合でも、光学損傷による共振器端面１１０の劣化を容易に抑制することができる。その結果、上述のように、高出力時においても、十分な信頼性を得ることができる。
【００６５】
なお、コーティング膜中に水分が拡散した場合には、コーティング膜中の水分は、それ自体がレーザ光を吸収するとともに、詳しい機構は不明ながら、コーティング膜中に吸収中心を形成してレーザ光を吸収する。しかしながら、第１実施形態では、上記のように、コーティング膜２００中に水分が拡散するのを抑制することが可能に構成されているので、水分が拡散することに起因するコーティング膜２００での光吸収を容易に抑制することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、光出射側の共振器端面１１０上に加えて、光反射側の共振器端面１２０上にも、低Ａｒ領域３１０および高Ａｒ領域３２０を含むコーティング膜３００を形成することによって、光反射側の共振器端面１２０においても、光出射側の共振器端面１１０と同様の端面劣化の抑制効果を得ることができる。これにより、より高出力で駆動させた場合でも、信頼性を向上させることができる。すなわち、より高出力で窒化物半導体レーザ素子を駆動させた場合には、光出射側の共振器端面１１０のみならず、光反射側の共振器端面１２０に関しても信頼性に影響を与える場合があるため、このように構成することによって、さらに信頼性を向上させることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、高Ａｒ領域２２０を、コーティング膜２００の膜厚方向に、低Ａｒ領域２１０よりも大きい厚みを有するように形成することによって、外部からの水分や酸素がコーティング膜２００を透過して共振器端面１１０にまで侵入するのを効果的に抑制することができるので、共振器端面１１０が酸化するのを効果的に抑制することができる。これにより、共振器端面１１０の酸化に起因する非発光再結合中心の増殖を容易に抑制することができるので、共振器端面１１０の過度の発熱を容易に抑制することができる。その結果、共振器端面１１０の劣化をさらに容易に抑制することができる。なお、光反射側の共振器端面１２０上に形成したコーティング膜３００についても、上記光出射側の共振器端面１１０上に形成したコーティング膜２００と同様の効果を有する。
【００６８】
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半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００６９】
まず、基板１０上に半導体レーザ素子部５０が積層された発光構造体１００を形成する。具体的には、図２に示したように、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いて、基板１０上に、ｎ型窒化物半導体層２０、活性層３０およびｐ型窒化物半導体層４０を順次成長させる。なお、半導体レーザ素子部５０の形成は、ＭＯＣＶＤ法以外に、ＭＢＥ法やスパッタ法などの気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法やフラックス法などの液相成長法などを用いて形成することができる。また、これら２つ以上の成長法を組み合わせるなど、特に限定なく種々の成長法を用いることができる。
【００７０】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて、ｐ型窒化物半導体層４０の少なくとも一部に、ストライプ状（細長状）のリッジ部５５を形成する。そして、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学気相デポジション）法などを用いて、半導体レーザ素子部５０の上面上に、リッジ部５５の側面部を覆うように絶縁膜６０を形成する。
【００７１】
続いて、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて、絶縁膜６０上に、ｐ型窒化物半導体層４０に接するｐ側電極７０を形成する。このとき、特性の向上のため、金属膜形成後に、１００℃〜５００℃程度の温度でアニール処理を行ってもよい。このようなアニール処理を行うことによって、良好なオーミック電極を得ることができる。
【００７２】
その後、基板１０を分割し易くするために、基板１０の裏面（半導体レーザ素子部５０が形成される面と反対側の面）を研削または研磨することにより、基板１０を７０μｍ〜３００μｍ程度の厚みまで薄くする。
【００７３】
そして、各種真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて、基板１０の裏面上に、ｎ側電極８０を形成する。なお、ｎ側電極８０の形成前に、ドライエッチング、アッシング、逆スパッタなどによって基板１０の裏面を清浄化することで、ｎ側電極８０と基板１０との密着性を高めることもできる。また、ｐ側電極７０と同様、特性の向上のため、金属膜形成後に、１００℃〜５００℃程度の温度でアニール処理を行ってもよい。このようなアニール処理を行うことによって、ｐ側電極７０と同様、良好なオーミック電極を得ることができる。
【００７４】
以上の工程（ウェハプロセス）により、複数の発光構造体１００を含むウェハが形成される。
【００７５】
次に、上記した行程で得られたウェハを、劈開によってバー状に分割（バー分割）することにより、図１に示したような、劈開面からなる一対の共振器端面１１０および１２０を形成する。具体的には、まず、ウェハの表面および裏面の少なくとの一方に、ダイヤモンドポイントなどによってスクライブラインを入れる。このとき、スクライブラインを入れる領域が、電極などによってパターニングされていると好ましい。また、パターニングとバー分割位置との調節によって、共振器端面付近にｐ側電極７０（図２参照）が形成されていない構造とすることもできる。このような構造にすることによって、デバイス特性を向上させることができる場合もある。ここで入れられるスクライブラインは、劈開の補助線の役割を有する。スクライブラインによらず、ドライエッチングなどで予め凹部溝を設けておくこともできる。スクライブラインは、少なくともウェハの端にあれば良いが、ウェハの内側に破線状に設けることで、劈開の直線性を良くすることもできる。スクライブラインの形成後、ウェハに適宜力を与えることで劈開を行う。劈開面は、基板１０（図２参照）の成長主面（窒化物半導体層の成長面）に対して垂直な面であるのが好ましい。
【００７６】
また、このとき、バー分割位置によって、窒化物半導体レーザ素子の共振器長が規定される。なお、上述したように、共振器長は、３００μｍ程度〜３０００μｍ程度の長さとすることができる。好ましくは、４００μｍ〜１０００μｍ程度である。
【００７７】
次に、図１に示したように、バー分割によって形成された共振器端面１１０および１２０に、それぞれ、コーティング膜２００および３００を形成する。
【００７８】
コーティング膜２００および３００の形成は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタ法やマグネトロンスパッタ法などの各種スパッタ法を用いることができる。また、これらの２種以上を組み合わせても良い。中でも、ＥＣＲスパッタ法は良好な膜質のコーティング膜を形成することが可能であり、Ａｒの取り込まれ量も安定して制御し易いため好ましい。また、成膜前および成膜後の少なくと一方のタイミングで、アルゴン、酸素、窒素、水素またはこれらのガス群から選ばれたガスを含む混合ガスなどのガスを用いたプラズマ照射や、加熱処理などを行ってもよい。
【００７９】
ここで、第１実施形態による製造方法では、光出射側のコーティング膜２００の成膜時に、共振器端面１１０に接する領域からその近傍に、Ａｒの含有量が低い低Ａｒ領域２１０を設けるとともに、この低Ａｒ領域２１０よりコーティング膜２００の表面側（共振器端面１１０と反対側）に、低Ａｒ領域２１０よりＡｒの含有量が高い高Ａｒ領域２２０を設ける。同様に、光反射側のコーティング膜３００の成膜時に、共振器端面１２０に接する領域からその近傍に、Ａｒの含有量が低い低Ａｒ領域３１０を設けるとともに、この低Ａｒ領域３１０よりコーティング膜３００の表面側（共振器端面１２０と反対側）に、低Ａｒ領域３１０よりＡｒの含有量が高い高Ａｒ領域３２０を設ける。
【００８０】
コーティング膜中へのＡｒの取り込まれ量を少なくするには、たとえば、成膜時に導入するＡｒ流量を大きくすると良い。これにより、Ａｒ原子の平均自由行程が小さくなり、コーティング膜に取り込まれるＡｒ量が少なくなる。
【００８１】
コーティング膜中に取り込まれるＡｒ量が少ない場合、レーザ光の光吸収が小さくなる。このため、Ａｒ含有量の低いコーティング膜（低Ａｒ領域２１０および３１０）は、光密度の高い共振器端面近傍に設けるコーティング膜としては好適である。
【００８２】
一方、成膜時に導入するＡｒ流量を小さくすると、Ａｒ原子の平均自由行程が大きくなり、コーティング膜中に取り込まれるＡｒ量は多くなる。その代わりに、緻密なコーティング膜が得られる。このため、Ａｒ含有量の高いコーティング膜（高Ａｒ領域２２０および３２０）は、共振器端面近傍より表面側に設けるコーティング膜として好適である。
【００８３】
なお、Ａｒの取り込まれ量は、成膜時に導入するＡｒ流量だけでなく、成膜温度、成膜速度などによっても変わってくる。たとえば、成膜速度が遅いとＡｒの取り込まれ量は多くなる。したがって、Ａｒの取り込まれ量は、こういった各種条件を総合して制御することができる。
【００８４】
コーティング膜２００および３００に取り込まれたＡｒ量は、たとえば、オージェ電子分光法（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＡＥＳ）、Ｘ線光電子分光法（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＸＰＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ａｎａｌｙｓｉｓ；ＥＤＸ）などによって求めることができる。
【００８５】
その後、光反射側となる共振器端面１２０に形成されたコーティング膜３００上に、多層構造を有する高反射多層膜３３０を形成する。
【００８６】
続いて、コーティング膜２００および３００が形成されたバー状の素子（図示せず）を、チップ状に分割（チップ分割）する。このとき、チップ分割位置によって、チップ幅が規定される。チップ幅は、上述したように、１００μｍ〜１０００μｍ程度とすることができる。好ましくは、１５０μｍ〜４００μｍ程度である。チップ分割の方法は、バー分割で用いた方法と同様、スクライブ法を利用すると良い。このチップ分割は、バー分割と垂直方向の向きに行うのが好ましい。
【００８７】
このようにして、第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子が製造される。
【００８８】
上記製造方法により得られた第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、＋（プラス）用の端子と−（マイナス）用の端子とを備えたステムに、はんだ、銀ペーストなどを用いて電気的に接続される。窒化物半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式で実装する場合には、ｎ側電極８０とステム本体とを電気的に接続し、ｐ側電極７０と＋側端子とをボンディングワイヤを介して接続する。ｐ側電極７０を下側にしてステム本体と接続し、ｎ側電極８０側にワイヤボンディングを行うジャンクションダウン方式で、窒化物半導体レーザ素子を実装することもできる。また、窒化物半導体レーザ素子とステムとの間に放熱性向上のためのサブマウントを設けることもできる。この場合、サブマウントとｎ側電極８０とを電気的に接続するとともに、サブマウントとステムの−側端子とをワイヤボンディングすれば良い。ワイヤボンディング後、乾燥空気雰囲気中でキャップ封止を行うことにより、キャンパッケージ型の半導体レーザ装置に組み立てられる。
【００８９】
以下、実施例を挙げて本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子をより詳細に説明する。
【００９０】
［実施例１−１］
図３は、実施例１−１による窒化物半導体レーザの構造を模式的に示した断面図である。図４は、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の活性層の構造を説明するための断面図である。図５は、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。まず、図２〜図５を参照して、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【００９１】
実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子では、図３に示すように、基板１０としてｎ型ＧａＮ基板を用いた。また、基板１０の成長主面の結晶方位は、（０００１）面とした。
【００９２】
また、実施例１−１では、ｎ型窒化物半導体層２０（図２参照）は、ｎ型ＧａＮ層２１、ｎ型クラッド層２２およびｎ型ガイド層２３を含むように構成し、ｐ型窒化物半導体層４０（図２参照）は、キャリアブロック層４１、ｐ型クラッド層４２およびｐ型コンタクト層４３を含むように構成した。具体的には、基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、０．１μｍ（１００ｎｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮ層２１、２．２μｍ（２２００ｎｍ）の厚みを有するｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｎ型クラッド層２２、０．０２μｍ（２０ｎｍ）の厚みを有するｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層２３、活性層３０、０．０１５μｍ（１５ｎｍ）の厚みを有するｐ型Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ｎからなるキャリアブロック層４１、０．５５μｍ（５５０ｎｍ）の厚みを有するｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ型クラッド層４２、０．１μｍ（１００ｎｍ）の厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層４３を順次形成した。
【００９３】
活性層３０の形成は、図４に示すように、ｎ型ガイド層２３上に、２０ｎｍの厚みを有するＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎからなる第１障壁層３１を形成した後、この第１障壁層３１上に、５．５ｎｍの厚みを有するＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎからなる３つの量子井戸層３２と、８ｎｍの厚みを有するＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎからなる２つの第２障壁層３３とを交互に形成した。そして、最も上層となる量子井戸層３２上に、７０ｎｍの厚みを有するＧａＮ層３４を形成した。すなわち、実施例１−１では、活性層３０を、３つの量子井戸層３２を含む多重量子井戸構造に構成した。なお、活性層３０は、いずれの層もドーピングを行わなかった。
【００９４】
これらの窒化物半導体の成長原料としては、ＩＩＩ族元素の原料として、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ：ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩｎ）およびトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ：ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｖ族元素の原料として、アンモニア（ＮＨ3）を用いた。導電性制御のための不純物ドープ元素として、ｎ型がＳｉで原料はシラン（ＳｉＨ4）を用い、ｐ型がＭｇで原料はシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ2Ｍｇ）を用いた。ドーピング量は、ｎ型クラッド層２２が４×１０18ｃｍ-3、ｎ型ガイド層２３が１×１０18ｃｍ-3、キャリアブロック層４１が１×１０19ｃｍ-3、ｐ型クラッド層４２およびｐ型コンタクト層４３がいずれも５×１０18ｃｍ-3である。成長温度は、ｎ型窒化物半導体層２０（図２参照）が１０２５℃、活性層３０が７８０℃、ｐ型窒化物半導体層４０（図２参照）が１０７５℃である。
【００９５】
また、図３に示すリッジ部５５の形成は、フォトリソグラフィを利用したＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチング法を用いて行った。リッジ部５５の幅は、１．７μｍとした。また、リッジ部５５は、［１−１００］方向に延びるように形成した。
【００９６】
続いて、ｐ型窒化物半導体層４０（図２参照）上に、絶縁膜６０を形成した。絶縁膜６０は、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の２層構造とした。層厚は、１７０ｎｍ／５０ｎｍである。成膜には、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着法を用いた。成膜後、フォトリソグラフィ技術などを用いて、所定のパターンの絶縁膜６０を得た。
【００９７】
次に、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの積層構造からなるｐ側電極７０を、絶縁膜６０上に形成した。ｐ側電極７０の層厚は、５０ｎｍ／１５ｎｍ／２００ｎｍである。成膜には、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）蒸着法を用いた。成膜後、フォトリソグラフィ技術などを用いて、所定のパターンのｐ側電極７０を得た。
【００９８】
ｐ側電極７０の形成後に、研削機および研磨機を用いて基板１０の厚み（ウェハ厚）を１２０μｍとした。その後、ｎ側電極８０として、基板１０の裏面上にＨｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕを、ＥＢ蒸着法を用いて形成した。層厚は、５ｎｍ／１５０ｎｍ／３６ｎｍ／１８ｎｍ／２５０ｎｍである。そして、金属膜形成後（ｐ側電極７０およびｎ側電極８０の形成後）に、５００℃でアニール処理を行うことによって良好なオーミック電極を得た。
【００９９】
その後、劈開により［１１−２０］方向と平行方向にウェハのバー分割を行った。これにより、図５に示すような、対向する一対の共振器端面１１０ａ（１１０）および１２０ａ（１２０）を得た。共振器端面１１０ａおよび１２０ａの結晶方位は｛１−１００｝面である。また、バー分割は、共振器長が８００μｍとなるように行った。
【０１００】
続いて、ＥＣＲスパッタ法を用いて、共振器端面上にコーティング膜を形成した。
【０１０１】
ここで、実施例１−１では、光出射側の共振器端面１１０ａ上に形成されるコーティング膜２００ａ（２００）を、Ａｌ2Ｏ3膜２０１から構成した。すなわち、光出射側の共振器端面１１０ａ上に単膜のコーティング膜２００ａを形成した。また、光出射側のコーティング膜２００ａは、共振器端面１１０ａに接する低Ａｒ領域２１０ａ（２１０）と、高Ａｒ領域２２０ａ（２２０）との２領域からなるように構成した。このように、実施例１−１では、低Ａｒ領域２１０ａと高Ａｒ領域２２０ａとが同じ材料から構成されるように光出射側のコーティング膜２００ａを形成した。なお、低Ａｒ領域２１０ａと高Ａｒ領域２２０ａとは、Ａｒ含有量のみが異なる。
【０１０２】
Ａｌ2Ｏ3膜２０１から構成される単膜のコーティング膜２００ａは、ターゲットをＡｌとするＥＣＲスパッタ法を用いて形成した。具体的には、まず、Ａｒガス流量が４０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量が５．７ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーが５００Ｗ、ＲＦパワーが５００Ｗの条件のもとで、低Ａｒ領域２１０ａを形成した。このときの成膜レートは、２．６Å／秒であった。また、低Ａｒ領域２１０ａの厚み（コーティング膜２００ａの膜厚方向の厚み）は２０ｎｍとした。次に、Ａｒガス流量が２０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量が５．０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーが７００Ｗ、ＲＦパワーが７００Ｗの条件のもとで、高Ａｒ領域２２０ａを形成した。このときの成膜レートは、３．２Å／秒であった。また、高Ａｒ領域２２０ａの厚み（コーティング膜２００ａの膜厚方向の厚み）は２２０ｎｍとした。このため、コーティング膜２００ａの厚みは、２４０ｎｍとなっている。なお、低Ａｒ領域２１０ａおよび高Ａｒ領域２２０ａの成膜温度は、いずれも、約２００℃である。
【０１０３】
また、実施例１−１では、光反射側の共振器端面１２０ａ上にも、Ａｌ2Ｏ3膜３０１からなる単膜のコーティング膜３００ａ（３００）を形成した。この光反射側のコーティング膜３００ａも、共振器端面１２０ａに接する低Ａｒ領域３１０ａ（３１０）と、高Ａｒ領域３２０ａ（３２０）との２領域からなる。すなわち、光出射側のコーティング膜３００ａにおいても、低Ａｒ領域３１０ａと高Ａｒ領域３２０ａとが同じ材料から構成されている。なお、低Ａｒ領域３１０ａと高Ａｒ領域３２０ａとは、Ａｒ含有量のみが異なる。
【０１０４】
低Ａｒ領域３１０ａは、光出射側の共振器端面１１０ａに形成された低Ａｒ領域２１０ａの形成条件と同じ条件で形成した。また、低Ａｒ領域３１０ａの厚み（コーティング膜３００ａの膜厚方向の厚み）は、低Ａｒ領域２１０ａと同様、２０ｎｍとした。また、高Ａｒ領域３２０ａも、光出射側の共振器端面１１０ａに形成された高Ａｒ領域２２０ａと同じ条件で形成した。高Ａｒ領域３２０ａの厚み（コーティング膜３００ａの膜厚方向の厚み）は、光出射側の高Ａｒ領域２２０ａとは異なり、１００ｎｍとした。このため、光反射側では、コーティング膜３００ａの厚みは、１２０ｎｍとなっている。
【０１０５】
また、光反射側のコーティング膜３００ａ上には、ＥＢ蒸着法により、高反射多層膜３３０を形成した。この高反射多層膜３３０は、｛酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜／酸化チタン（ＴｉＯ2）膜｝を｛６８ｎｍ／４４ｎｍ｝の厚みで３周期成膜することにより形成した。
【０１０６】
以上のように構成したところ、設定発振波長である４０５ｎｍにおける反射率は、光出射側が１８％、光反射側が９５％であった。なお、コーティング膜２００ａおよび３００ａの形成前には、清浄化のために２００℃の温度で加熱処理を１０分間行い、続いて、Ａｒプラズマ照射を５分間行っている。
【０１０７】
この後、チップ幅が１８０μｍとなるように、チップ分割を行うことにより、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子を得た。
【０１０８】
そして、得られた窒化物半導体レーザ素子をキャンパッケージ型の半導体レーザ装置に実装した後、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の諸特性を調べたところ、室温２５℃において閾値電流値４０ｍＡで連続発振し、発振波長は４０５ｎｍであった。
【０１０９】
実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、光出射側のコーティング膜２００ａの低Ａｒ領域２１０ａおよび高Ａｒ領域２２０ａを、同じ材料から構成することによって、低Ａｒ領域２１０ａおよび高Ａｒ領域２２０ａを含むコーティング膜２００ａを容易に形成することができる。これにより、高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子を生産性よく得ることができる。なお、光反射側のコーティング膜３００ａも、低Ａｒ領域３１０ａおよび高Ａｒ領域３２０ａを同じ材料から構成することによって、高出力時においても、十分な信頼性を得ることが可能な窒化物半導体レーザ素子をより生産性よく得ることができる。
【０１１０】
次に、窒化物半導体レーザ素子の高出力特性を調べるために、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子を用いて電流−光出力（ＩＬ）特性の測定を行った。また、比較例として、光出射側のコーティング膜の構成を変えた窒化物半導体レーザ素子を３種類（比較例１〜３）作製し、これら比較例１〜３の素子についても、実施例１−１と同様、電流−光出力（ＩＬ）特性の測定を行った。
【０１１１】
比較例１〜３における光出射側のコーティング膜の材料は、実施例１−１と同様、Ａｌ2Ｏ3である。
【０１１２】
また、比較例１では、光出射側のコーティング膜を高Ａｒ領域のみから構成した。コーティング膜の厚みは、実施例１−１によるコーティング膜２００ａの厚み（低Ａｒ領域２１０ａと高Ａｒ領域３１０ａとを足し合わせた厚み）と同様、２４０ｎｍである。また、比較例１では、光出射側のコーティング膜を、実施例１−１による高Ａｒ領域２２０ａの形成条件と同じ条件で形成した。
【０１１３】
比較例２では、光出射側のコーティング膜を低Ａｒ領域のみから構成した。コーティング膜の厚みは、上記実施例１−１および比較例１と同様、２４０ｎｍである。また、比較例２では、光出射側のコーティング膜を、実施例１−１による低Ａｒ領域２１０ａの形成条件と同じ条件で形成した。
【０１１４】
比較例３では、光出射側のコーティング膜を低Ａｒ領域および高Ａｒ領域から構成するとともに、低Ａｒ領域および高Ａｒ領域の配置を、実施例１−１とは逆にした。すなわち、光出射側の共振器端面側に、この共振器端面と接するように高Ａｒ領域を２０ｎｍの厚みで形成し、この高Ａｒ領域の上側（共振器端面とは反対側）に、低Ａｒ領域を２２０ｎｍの厚みで形成した。また、比較例３では、光出射側のコーティング膜のうち、高Ａｒ領域は、実施例１−１による高Ａｒ領域２２０ａの形成条件と同じ条件で形成し、低Ａｒ領域は、実施例１−１による低Ａｒ領域２１０ａの形成条件と同じ条件で形成した。
【０１１５】
なお、比較例１〜３における光出射側のコーティング膜以外の構成は、上記実施例１−１と同様とした。
【０１１６】
図６は、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の電流−光出力（ＩＬ）特性を示したグラフである。図６において、横軸は、窒化物半導体レーザ素子に供給する電流（ｍＡ）の値を示しており、縦軸は、供給された電流に対するレーザ光の光出力（ｍＷ）を示している。また、図６には、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性とともに、比較例１〜３による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性も示している。図６中、実線が、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性であり、破線が、比較例１による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性である。また、一点鎖線が、比較例１による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性であり、二点鎖線が、比較例３による窒化物半導体レーザ素子のＩＬ特性である。
【０１１７】
図６に示すように、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子は、光出力が５９５ｍＷでも発振停止しないという優れた高出力特性を有していることが分かる。これに対し、比較例１〜３では、いずれも、５９５ｍＷより低い光出力で発振が停止した。具体的には、比較例１では、光出力５０４ｍＷで発振停止し、比較例２では、光出力３９６ｍＷで発振停止し、比較例３では、光出力３４７ｍＷで発振停止した。すなわち、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子は、比較例１〜３による窒化物半導体レーザ素子のいずれと比べても発振停止光出力が高い結果が得られた。
【０１１８】
次に、コーティング膜２００ａに含まれるＡｒ量を知るために、ＡＥＳ測定を行った。Ａｒ量は、ＡＥＳで得られる信号強度を基に、Ａｌ（アルミニウム）、Ｏ（酸素）およびＡｒ（アルゴン）について各々の感度を考慮して信号強度から原子濃度に換算し、Ａｌ、ＯおよびＡｒの３原子の合計が１００原子％となるように算出した。
【０１１９】
その結果、実施例１−１によるコーティング膜２００ａのＡｒ含有量は、低Ａｒ領域２１０ａでは２原子％、高Ａｒ領域２２０ａでは４原子％であった。
【０１２０】
なお、上記したＡＥＳ測定に加えて、ＥＤＸ測定によっても、コーティング膜中のＡｒ含有量を測定した。
【０１２１】
図７および図８は、実施例１−１による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。なお、図７は、低Ａｒ領域２１０ａ（図５参照）のＥＤＸ測定結果を示しており、図８は、高Ａｒ領域２２０ａ（図５参照）のＥＤＸ測定結果を示している。
【０１２２】
図７中における破線の円Ａで囲ったＡｒの信号強度と、図８中における破線の円Ｂで囲ったＡｒの信号強度とを比較すると、低Ａｒ領域と高Ａｒ領域とは同じＡｌ2Ｏ3膜２０１でありながら、図７に示す低Ａｒ領域のＡｒの信号強度の方が、図８に示す高Ａｒ領域のＡｒの信号強度よりも小さいことがわかる。このように、ＥＤＸ測定によっても、低Ａｒ領域のＡｒ含有量の方が、高Ａｒ領域のＡｒ含有量より低いことがわかる。
【０１２３】
以上より、Ａｒ含有量の低い低Ａｒ領域２１０ａを共振器端面１１０ａに接して設け、この低Ａｒ領域２１０ａの上側（共振器端面１１０ａと反対側）に、Ａｒ含有量の高い高Ａｒ領域２２０ａを設けることで、高出力時においても、十分に高い信頼性が得られることが確認された。
【０１２４】
［実施例１−２］
図９は、実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図４および図９を参照して、実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１２５】
実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子では、活性層の量子井戸層のＩｎ組成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例１−１では、量子井戸層３２（図４参照）をＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎから構成したのに対し、この実施例１−２では、量子井戸層をＩｎ0.18Ｇａ0.82Ｎから構成した。このため、実施例１−２では、発振波長が４４５ｎｍとなっている。
【０１２６】
また、実施例１−２では、図９に示すように、光出射側のコーティング膜２００ａ（２００）上に、高反射多層膜２３０を形成した。高反射多層膜２３０の形成は、ターゲットをＳｉとしたＥＣＲスパッタ法により、｛酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜／窒化シリコン（ＳｉＮ）膜｝を｛７５ｎｍ／５３ｎｍ｝の厚みで２周期成膜することによって行った。ＳｉＯ2膜の成膜条件は、Ａｒガス流量が２０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量が６．５ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーが５００ｍＷ、ＲＦパワーが５００Ｗである。このときの成膜レートは、２．６Å／秒であった。また、ＳｉＮ膜の成膜条件は、Ａｒガス流量が４０．０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量が５．０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーが５００Ｗ、ＲＦパワーが５００Ｗである。このときの成膜レートは、１．５Å／秒であった。なお、ＳｉＯ2膜およびＳｉＮ膜の成膜温度は、いずれも、約２００℃である。
【０１２７】
さらに、実施例１−２では、光反射側のコーティング膜３００ａ（３００）上に形成された高反射多層膜３３０において、｛ＳｉＯ2膜／ＴｉＯ2膜｝の膜厚を発振波長に合わせて｛７５ｎｍ／４８ｎｍ｝とした。
【０１２８】
実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成は、上記実施例１−１と同様である。
【０１２９】
上記のように構成された実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子を用いて、高反射多層膜２３０のＡｒ含有量をＡＥＳで測定したところ、ＳｉＯ2膜およびＳｉＮ膜のいずれもＡｒ含有量が３原子％であった。
【０１３０】
また、実施例１−２においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１３１】
［実施例１−３］
図１０は、実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図１０を参照して、実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１３２】
実施例１−２による窒化物半導体レーザ素子では、光出射側のコーティング膜２００の構成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例１−２では、コーティング膜２００（２００ｂ）を、Ａｌ2Ｏ3膜２０１からなる低Ａｒ領域２１０ａ（２１０）と、ＳｉＯ2膜２０２からなる高Ａｒ領域２２０ｂ（２２０）とが積層された２層構造とした。すなわち、実施例１−２では、低Ａｒ領域２１０ａと高Ａｒ領域２２０ｂとを異なる材料から構成した。
【０１３３】
なお、低Ａｒ領域２１０ａの厚みは、上記実施例１−１と同じ、２０ｎｍであり、高Ａｒ領域２２０ｂの厚みも、上記実施例１−１と同じ、２２０ｎｍである。また、低Ａｒ領域２１０ａは、ＥＣＲスパッタ法を用いて、上記実施例１−１と同じ条件で形成した。
【０１３４】
ＳｉＯ2膜２０２からなる高Ａｒ領域２２０ｂは、ターゲットをＳｉとしたＥＣＲスパッタ法を用いて形成した。高Ａｒ領域２２０ｂの形成条件は、Ａｒガス流量が２０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量が６．５ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーが５００ｍＷ、ＲＦパワーが５００Ｗである。このときの成膜レートは、２．６Å／秒であった。ＳｉＯ2膜２０２の成膜温度は、Ａｌ2Ｏ3膜２０１の成膜温度と同じ、約２００℃である。
【０１３５】
実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成は、上記実施例１−１と同様である。
【０１３６】
実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、光出射側の低Ａｒ領域２１０ａおよび高Ａｒ領域２２０ｂを、互いに異なる材料から構成することによって、コーティング膜２００（２００ｂ）の設計自由度を高めることができるので、共振器端面１１０ａ（１１０）の劣化をより容易に抑制することができる。これにより、高出力時においても、十分な信頼性を容易に得ることができる。なお、低Ａｒ領域２１０ａおよび高Ａｒ領域２２０ｂを互いに異なる材料から構成することによって、コーティング膜２００（２００ｂ）における反射率の設計を容易に行うことができるという効果も得られる。
【０１３７】
上記のように構成された実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子を用いて、コーティング膜２００（２００ｂ）のＡｒ含有量をＡＥＳで測定したところ、高Ａｒ領域２２０ｂのＡｒ含有量は３原子％であり、低Ａｒ領域２１０ａの２原子％に比べてＡｒ含有量が高くなっていることが確認された。
【０１３８】
また、実施例１−３においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１３９】
［実施例１−４］
図１１は、実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図１１を参照して、実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１４０】
実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子では、光反射側の高反射多層膜３３０の構成が上記実施例１−１とは異なる。具体的には、光反射側の高反射多層膜３３０である｛ＳｉＯ2膜／ＴｉＯ2膜｝を、上記実施例１−１ではＥＢ蒸着法で形成したのに対し、この実施例１−４ではＥＣＲスパッタ法で形成した。
【０１４１】
実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成は、上記実施例１−１と同様である。
【０１４２】
上記のように構成された実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子を用いて、高反射多層膜３３０のＡｒ含有量をＡＥＳで測定したところ、ＳｉＯ2膜のＡｒ含有量は５原子％であり、ＴｉＯ2膜のＡｒ含有量は３原子％であった。
【０１４３】
また、実施例１−４による窒化物半導体レーザ素子を実装するときに、光反射側の共振器端面１２０ａ（１２０）から僅かに出射される光をフォトダイオード（ＰＤ）にてモニターできるような構成にしたところ、駆動中のＰＤの電流値の変動を小さくすることができた。
【０１４４】
なお、実施例１−３においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１４５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１４６】
この第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、上記第１実施形態の構成において、低Ａｒ領域が結晶化されている。結晶化されたコーティング膜は、膜中にＡｒが取り込まれることにより結晶状態が崩れ、光吸収を引き起こす。このため、Ａｒの取り込まれを少なくする必要がある。
【０１４７】
また、低Ａｒ領域を結晶状態にするためには、アモルファス状態の成膜条件に対して、成膜温度、成膜レートなどを変更するか、結晶化し易い材料を用いる、などの方法がある。一般的には、高温、低成膜レートでコーティング膜を形成した場合に、コーティング膜は結晶化し易い。また、結晶化し易い材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。
【０１４８】
一方、アモルファス状態になり易い材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）の酸化物、Ｓｉの窒化物または酸窒化物などが挙げられる。ただし、これらの材料でも、上述のとおり成膜条件によっては結晶状態になることがある。
【０１４９】
また、アモルファス状態で成膜した後、加熱処理を行うことによって結晶化させることもできる。加熱処理は４００℃以上の温度でのアニール処理や、エキシマレーザ、ＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザを用いたレーザアニール処理などを用いることができる。この場合、低Ａｒ領域の形成を行った後、高Ａｒ領域の形成を行う前に加熱処理を行うのが好ましい。
【０１５０】
ここで、結晶状態（結晶化された状態）とは、単結晶状態および多結晶状態、あるいはこれらの混在状態や一部アモルファスを有する状態を含む。
【０１５１】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１５２】
第２実施形態では、上記のように、コーティング膜における低Ａｒ領域を結晶化することによって、共振器端面とコーティング膜との密着性を向上させることができるので、この密着性の向上により、窒化物半導体レーザ素子の信頼性を改善することができる。これにより、容易に、優れた高出力特性を有する窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。なお、結晶化された低Ａｒ領域の結晶形を揃えることによって、密着性をより向上させることができる。また、コーティング膜における低Ａｒ領域を結晶化することによって、結晶の膜は、アモルファスの膜に比べて、雰囲気中の水分や酸素を透過しにくいため、水分や酸素が共振器端面にまで侵入するのを効果的に抑制することができる。さらに、低Ａｒ領域が下地の半導体（共振器端面）に対してエピタキシャル成長をしていると、結晶性がより優れたものになるため、透過抑制効果をより高めることができる。
【０１５３】
また、第２実施形態では、コーティング膜の共振器端面側の領域を結晶化させることによって、Ａｒ含有量の低い低Ａｒ領域を再現性よく形成することができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
以下、実施例を挙げて本発明の第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子をより詳細に説明する。
【０１５６】
［実施例２−１］
図１２は、実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図１２を参照して、実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１５７】
実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子では、光出射側のコーティング膜２００の構成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例２−１では、低Ａｒ領域２１０ｂ（２１０）がＡｌ2Ｏ3の結晶からなる。このような結晶のＡｌ2Ｏ3は、ＥＣＲスパッタ法で、Ａｒガス流量を１０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量を８．０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを５００Ｗ、ＲＦパワーを５００Ｗの条件のもとで形成した。このときの成膜レートは、０．２２Å／秒であった。低Ａｒ領域２１０ｂ（２１０）の厚みは、上記実施例１−１と同じ、２０ｎｍであり、低Ａｒ領域２１０ｂ（２１０）の成膜温度は約３００℃である。
【０１５８】
なお、光出射側のコーティング膜２００ｃ（２００）における高Ａｒ領域２２０ａ（２２０）は、上記実施例１−１と同様とした。ただし、高Ａｒ領域２２０ａ（２２０）の成膜温度は、低Ａｒ領域２１０ｂ（２１０）と同じ温度（約３００℃）である。また、光反射側のコーティング膜３００ａ（３００）も上記実施例１−１と同様とした。実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成も、上記実施例１−１と同様である。
【０１５９】
上記のように構成された実施例２−１による窒化物半導体レーザ素子を用いて、低Ａｒ領域２１０ｂのＡｒ含有量をＡＥＳで測定したところ、１原子％であった。
【０１６０】
また、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察により、低Ａｒ領域２１０ｂのＡｌ2Ｏ3は結晶状態であり、高Ａｒ領域２２０ａのＡｌ2Ｏ3はアモルファス状態であることを確認した。低Ａｒ領域２１０ｂのＡｌ2Ｏ3の結晶状態については、ＴＥＭのディフラクションパターンの解析により、γ−Ａｌ2Ｏ3と呼ばれる結晶系で多結晶状態であることが分かった。
【０１６１】
なお、実施例２−１においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１６２】
［実施例２−２］
図１３は、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図５および図１３を参照して、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１６３】
実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子では、光出射側のコーティング膜２００の構成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例２−２では、低Ａｒ領域２１０ｃ（２１０）がＡｌＮの結晶（結晶化されたＡｌＮ膜２０３）からなる。このような結晶のＡｌＮ（ＡｌＮ膜２０３）は、ＥＣＲスパッタ法で、Ａｒガス流量を２０．０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量を６．５ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを７００Ｗ、ＲＦパワーを７００Ｗの条件のもとで形成した。このときの成膜レートは、１．１Å／秒であった。低Ａｒ領域２１０ｃの厚みは、上記実施例１−１と同じ、
【０１６４】
光出射側のコーティング膜２００ｄ（２００）における高Ａｒ領域２２０ｃ（２２０）は、上記実施例１−１の高Ａｒ領域２２０ａ（図５参照）と同じ条件で形成したＡｌ2Ｏ3膜２０１からなる。なお、高Ａｒ領域２２０ｃの厚みは、上記実施例１−１とは異なり、２３０ｎｍとした。光反射側のコーティング膜３００ａ（３００）は、上記実施例１−１と同様である。また、実施例２−２では、加熱を行わずに（加熱機能をＯＦＦにした状態で）、コーティング膜２００ｄ（２００）を成膜した。
【０１６５】
実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成も、上記実施例１−１と同様である。
【０１６６】
図１４は、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜を、ＴＥＭを用いて観察した顕微鏡写真である。図１５および図１６は、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。なお、図１５は、低Ａｒ領域２１０ｃ（図１４参照）のディフラクションパターンを示しており、図１６は、高Ａｒ領域２２０ｃ（図１４参照）のディフラクションパターンを示している。
【０１６７】
図１５および図１６に示すように、低Ａｒ領域２１０ｃのディフラクションパターンでは、結晶状態を示す回折スポットが観察されているのに対し、高Ａｒ領域２２０ｃのディフラクションパターンでは、そのような回折スポットは観察されず、高Ａｒ領域２２０ｃはアモルファス状態であることが分かる。
【０１６８】
低Ａｒ領域２１０ｃの回折スポットのパターンを詳細に解析すると、その結晶状態は実質的に単結晶であり、結晶系は、窒化物半導体層と同じ六方晶であった。さらに、低Ａｒ領域２１０ｃは、共振器端面１１０ａ（１１０）を形成している窒化物半導体層の結晶状態を引き継いだ、エピタキシャル成長に近い形をとっており、その積層方向（結晶方位）が＜１−１００＞であった。
【０１６９】
また、ＡＥＳにより、コーティング膜２００ｄ（２００）のＡｒ含有量を測定したところ、低Ａｒ領域２１０ｃのＡｒ含有量は１原子％で器機の検出限界に近い非常に低い値であった。一方、高Ａｒ領域２２０ｃのＡｒ含有量は、４原子％程度であった。
【０１７０】
なお、上記したＡＥＳ測定に加えて、ＥＤＸ測定によっても、コーティング膜中のＡｒ含有量を測定した。
【０１７１】
図１７および図１８は、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。なお、図１７は、低Ａｒ領域２１０ｃ（図１３参照）のＥＤＸ測定結果を示しており、図１８は、高Ａｒ領域２２０ｃ（図１３参照）のＥＤＸ測定結果を示している。
【０１７２】
図１７中における破線の円Ｃで囲ったＡｒの信号強度と、図１８中における破線の円Ｄで囲ったＡｒの信号強度とを比較すると、図１７に示す低Ａｒ領域のＡｒの信号強度の方が、図１８に示す高Ａｒ領域のＡｒの信号強度よりも小さい。このように、ＥＤＸ測定によっても、低Ａｒ領域のＡｒ含有量の方が、高Ａｒ領域のＡｒ含有量より低いことがわかる。また、図１７に示すように、低Ａｒ領域のＡｒの信号強度は非常に小さく、このことからも、結晶化された低Ａｒ領域２１０ｃでは、Ａｒがほとんど含まれていないことが分かる。
【０１７３】
なお、実施例２−２においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１７４】
続いて、実施例２−２と同様の窒化物半導体レーザ素子を複数個作製し、これらの窒化物半導体レーザ素子を用いてエージング試験を行った。このエージング試験には、３個の窒化物半導体レーザ素子を用いた。また、エージング試験は、８０℃の温度環境下で光出力が５００ｍＷのレーザ光を連続発振させて行った。
【０１７５】
図１９は、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子のエージング試験結果を示すグラフである。図１９において、縦軸は、窒化物半導体レーザ素子に供給する電流（ｍＡ）の値を示しており、横軸は、エージング時間（ｈｏｕｒ）を示している。
【０１７６】
図１９より、実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子では、エージング試験を行った３個の窒化物半導体レーザ素子のすべてが、５００ｈまで発振停止をすることなく、安定して駆動していることがわかる。
【０１７７】
［実施例２−３］
図２０は、実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図２０を参照して、実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１７８】
実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子では、上記実施例２−２の構成において、光出射側のコーティング膜２００における高Ａｒ領域２２０を、Ａｌ2Ｏ3膜２０１（図１３参照）に代えて、ＳｉＮ膜２０４から構成した。すなわち、実施例２−３では、光出射側の共振器端面１１０ａ（１１０）上に、ＳｉＮ膜２０４からなる高Ａｒ領域２２０ｄ（２２０）を含むコーティング膜２００ｅ（２００）を形成した。このＳｉＮ膜２０４（高Ａｒ領域２２０ｄ）は、ＥＣＲスパッタ法で、Ａｒガス流量を４０．０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量を５．０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを５００Ｗ、ＲＦパワーを５００Ｗの条件のもとで形成した。このときの成膜レートは、１．５Å／秒であった。なお、高Ａｒ領域２２０ｄの厚みは、上記実施例２−２と同様、２３０ｎｍである。また、実施例２−３においても、上記実施例２−２と同様、加熱を行わずに（加熱機能をＯＦＦにした状態で）、コーティング膜２００ｅ（２００）を成膜した。
【０１７９】
実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成は、上記実施例２−２と同様である。
【０１８０】
図２１は、実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜を、ＴＥＭを用いて観察した顕微鏡写真である。図２２および図２３は、実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子における光出射側のコーティング膜のディフラクションパターンを示す図である。なお、図２２は、低Ａｒ領域２１０ｃ（図２１参照）のディフラクションパターンを示しており、図２３は、高Ａｒ領域２２０ｄ（図２１参照）のディフラクションパターンを示している。
【０１８１】
図２２に示すように、低Ａｒ領域２１０ｃ（図２１参照）のディフラクションパターンを解析した結果、上記実施例２−２と同様、低Ａｒ領域２１０ｃは結晶状態であった。より詳細にディフラクションパターンを解析したところ、低Ａｒ領域２１０ｃの結晶状態は実質的に単結晶であり、結晶系は、窒化物半導体層と同じ六方晶であった。さらに、低Ａｒ領域２１０ｃは、共振器端面１１０ａ（１１０）（図２０参照）を形成している窒化物半導体層の結晶状態を引き継いだ、エピタキシャル成長に近い形をとっており、その積層方向（結晶方位）が＜１−１００＞であった。
【０１８２】
高Ａｒ領域２２０ｄ（図２１参照）は、図２３に示すように、そのパターンから、アモルファス状態の中に微結晶を含んだ状態であった。
【０１８３】
図２４および図２５は、実施例２−３による窒化物半導体レーザ素子の光出射側のコーティング膜のＥＤＸ測定結果を示したグラフである。なお、図２４は、低Ａｒ領域２１０ｃ（図２０参照）のＥＤＸ測定結果を示しており、図２５は、高Ａｒ領域２２０ｄ（図２０参照）のＥＤＸ測定結果を示している。
【０１８４】
図２４中における破線の円Ｅで囲ったＡｒの信号強度と、図２５中における破線の円Ｆで囲ったＡｒの信号強度とを比較すると、図２４に示す低Ａｒ領域のＡｒの信号強度の方が、図２５に示す高Ａｒ領域のＡｒの信号強度よりも小さいことがわかる。このように、ＥＤＸ測定により、低Ａｒ領域２１０ｃのＡｒ含有量の方が、高Ａｒ領域２２０ｄのＡｒ含有量より低いことが確認された。
【０１８５】
なお、実施例２−３においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１８６】
［実施例２−４］
図２６は、実施例２−４による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図２６を参照して、実施例２−４による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１８７】
実施例２−４による窒化物半導体レーザ素子は、上記実施例２−２の変形であり、低Ａｒ領域２１０ｄ（２１０）がＡｌＯＮの結晶（結晶化されたＡｌＯＮ膜２０５）からなる。このような結晶のＡｌＯＮ（ＡｌＯＮ膜２０５）は、ＥＣＲスパッタ法で、Ａｒガス流量を２０．０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量を０．２ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量を５．５ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを５００Ｗ、ＲＦパワーを５００Ｗの条件のもとで形成した。このときの成膜レートは、１．３Å／秒であった。低Ａｒ領域２１０ｄの厚みは、３５ｎｍである。高Ａｒ領域２２０ｅ（２２０）は、上記実施例２−２と同じ条件で形成したＡｌ2Ｏ3膜２０１からなり、その厚みは、２２３ｎｍである。
【０１８８】
このように、実施例２−４では、光出射側の共振器端面１１０ａ（１１０）上に、ＡｌＯＮ膜２０５とＡｌ2Ｏ3膜２０１とが積層された２層構造を有するコーティング膜２００ｆ（２００）を形成した。なお、このように構成した光出射側の反射率は１１％であった。
【０１８９】
また、実施例２−４では、光反射側にも、光出射側のコーティング膜２００ｆと同様のコーティング膜３００ｂ（３００）を形成した。さらに、光反射側のコーティング膜３００ｂ上には、上記実施例１−１と同様の高反射多層膜３３０を形成した。なお、実施例２−４においても、上記実施例２−２および上記実施例２−３と同様、加熱を行わずに（加熱機能をＯＦＦにした状態で）、コーティング膜２００ｆ（２００）を成膜した。また、光反射側のコーティング膜３００ｂ（３００）も、光出射側のコーティング膜２００ｆと同様、加熱を行わずに（加熱機能をＯＦＦにした状態で）成膜した。
【０１９０】
ＡＥＳにより、光出射側のコーティング膜のＡｒ含有量を測定したところ、上記実施例２−２と同様、低Ａｒ領域２１０ｄのＡｒ含有量は１原子％であり、高Ａｒ領域２２０ｅのＡｒ含有量は、４原子％程度であった。
【０１９１】
なお、実施例２−４による窒化物半導体レーザ素子のその他の構成は、上記実施例２−２と同様である。また、実施例２−４においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０１９２】
［実施例２−５］
図２７は、実施例２−５による窒化物半導体レーザ素子を模式的に示した側面図である。次に、図２、図３および図２７を参照して、実施例２−５による窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【０１９３】
実施例２−５による窒化物半導体レーザ素子は、上記実施例２−２の変形であり、基板１０（図２および図３参照）として、成長主面（窒化物半導体層を成長させる面）の結晶方位が｛１−１００｝面であり、＜１１−２０＞方向に３度程度のオフ角を有するｎ型ＧａＮ基板を用いた。
【０１９４】
また、共振器端面の結晶方位は、｛０００１｝面とした。具体的には、光出射側の共振器端面１１０ｂ（１１０）の結晶方位を（０００１）面とし、光反射側の共振器端面１２０ｂ（１２０）の結晶方位を（０００−１）面とした。このため、リッジ部５５（図２および図３参照）は＜０００１＞方向と平行方向に延びるように形成されている。
【０１９５】
光出射側のコーティング膜２００および光反射側のコーティング膜３００は、上記実施例２−２と同様である。
【０１９６】
実施例２−２と同様に、ＴＥＭ観察およびディフラクションパターンの解析により、低Ａｒ領域２１０ｃのＡｌＮの結晶状態を調べたところ、実施例２−２と同様、実質的に単結晶であり、結晶系は六方晶であった。低Ａｒ領域２１０ｃは、共振器端面１１０ｂを形成している窒化物半導体層の結晶状態を引き継いだ、エピタキシャル成長に近い形をとっており、その結晶方位（積層方向）が＜０００１＞であった。その他の点は上記実施例２−２と同様である。
【０１９７】
これまで、オフ角度を有さない、｛１−１００｝面の成長主面を有する窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層することによって発光ダイオード素子を形成し、この発光ダイオード素子に電流注入を行うことによってＥＬ発光させると、輝点状の発光パターンになることが分かった。このような輝点状発光は、半導体レーザ素子を形成したときに、ゲインの低下を引き起こすため好ましくない。
【０１９８】
しかしながら、実施例２−５のように、＜１１−２０＞方向にオフ角を有する基板を用いることにより、発光パターンが改善され、面内で均一発光することが分かった。なお、＜１１−２０＞方向のオフ角度は、表面モフォロジーを良好にするという観点から、０．１度以上が好ましく、１度より大きければより好ましい。また、１０度より大きくなると表面モフォロジーが悪化する傾向がある。そのため、＜１１−２０＞方向のオフ角度は、０．１度以上１０度以下が好ましく、１度より大きく１０度以下であればより好ましい。なお、＜１１−２０＞方向のオフ角度が上記の範囲内であれば、表面モフォロジーは良好である。
【０１９９】
一方、表面モフォロジーが悪化すると、共振器端面の平坦性が悪化する場合がある。また、上述のように、光出射側の共振器端面１１０ｂは（０００１）面となっているため、共振器端面は劈開面ではなく、劈開で共振器端面を形成する際に綺麗に垂直な端面を形成することが困難となる。
【０２００】
しかしながら、｛１−１００｝面の成長主面を有するとともに、＜１１−２０＞方向に０．１度以上１０度以下のオフ角度が設けられた基板を用いることで、表面モフォロジーが改善し、劈開面の平坦性を改善することが可能となった。そして、このような、劈開面でない共振器端面に本発明を適用した端面コートを形成することでも、信頼性の高いコーティング膜を形成できることが分かった。
【０２０１】
実施例２−５においても、上記実施例１−１と同様、優れた高出力特性が得られた。
【０２０２】
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。
【０２０３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、低Ａｒ領域および高Ａｒ領域を含むコーティング膜を、光反射側の共振器端面上にも形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、光反射側の共振器端面上にコーティング膜を形成しない構成にしてもよい。
【０２０４】
また、上記第１および第２実施形態では、スパッタ法によるコーティング膜の形成時に、入射イオンのガス源（スパッタリングガス）としてＡｒを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記ガス源として、Ａｒ以外の希ガス（希ガス元素）を用いてもよい。たとえば、入射イオンのガス源として、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）またはＸｅ（キセノン）などのＡｒ以外の希ガス（希ガス元素）を用いてもよい。この場合、Ａｒ以外の希ガス原子がコーティング膜中に含まれることになるが、このような場合でも、本発明と同様の効果が得られる。なお、これらの混合ガス（希ガス元素の混合ガス）をスパッタリングガスとして用いることもできる。たとえば、ＡｒとＮｅとの混合ガスをスパッタリングガスとして用いることもできる。
【０２０５】
また、上記第１および第２実施形態では、高反射多層膜は、コーティング膜に含まれないものとして説明したが、高反射多層膜が形成されている場合には、この高反射多層膜を含めてコーティング膜とすることもできる。この場合、高反射多層膜に低Ａｒ領域よりもＡｒ含有量の高い領域が存在すれば、その領域を高Ａｒ領域とすることもできる。なお、高Ａｒ領域のＡｒ含有量は膜厚方向において一定である必要はなく、低Ａｒ領域に比べてＡｒ含有量が高い領域が一部にでも含まれていればよい。
【０２０６】
また、上記第１および第２実施形態において、低Ａｒ領域のＡｒ含有量は、３原子％以上（たとえば、３原子％〜５原子％程度）であってもよい。
【０２０７】
また、上記第１および第２実施形態において、低Ａｒ領域と高Ａｒ領域との間に、低Ａｒ領域および高Ａｒ領域以外の領域が介在していてもよい。たとえば、低Ａｒ領域と高Ａｒ領域との間に、他の膜が介在していてもよい。この場合、この膜（領域）は、低Ａｒ領域よりもＡｒ含有量が低くてもよいし、高くてもよい。さらに、高Ａｒ領域の外側（低Ａｒ領域とは反対側）に他の膜（領域）が存在していてもよい。これらの膜（領域）は、スパッタ法を用いて形成されていてもよいし、スパッタ法以外のたとえば蒸着法などを用いて形成されていてもよい。
【０２０８】
また、上記第１および第２実施形態において、コーティング膜を３層以上の多層構造とすることもできる。
【０２０９】
なお、上記第１および第２実施形態による窒化物半導体レーザ素子は、上記した実施例（実施例１−１〜１−４および実施例２−１〜２−５）に限定されるものではなく、上記した実施例以外の構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０２１０】
１０                                基板
２０                                ｎ型窒化物半導体層
２１                                ｎ型ＧａＮ層
２２                                ｎ型クラッド層
２３                                ｎ型ガイド層
３０                                活性層
４０                                ｐ型窒化物半導体層
４１                                キャリアブロック層
４２                                ｐ型クラッド層
４３                                ｐ型コンタクト層
５０                                半導体レーザ素子部
５５                                リッジ部
６０                                絶縁膜
７０                                ｐ側電極
８０                                ｎ側電極
１００                              発光構造体
１１０                              光出射側の共振器端面
１２０                              光反射側の共振器端面
２００、３００                      コーティング膜
２１０、３１０                      低Ａｒ領域（第１領域）
２２０、３２０                      高Ａｒ領域（第２領域）
２３０                              高反射多層膜
３３０                              高反射多層膜
【図１】
2010287717.tif 000003
【図２】
2010287717.tif 000004
【図３】
2010287717.tif 000005
【図４】
2010287717.tif 000006
【図５】
2010287717.tif 000007
【図６】
2010287717.tif 000008
【図７】
2010287717.tif 000009
【図８】
2010287717.tif 000010
【図９】
2010287717.tif 000011
【図１０】
2010287717.tif 000012
【図１１】
2010287717.tif 000013
【図１２】
2010287717.tif 000014
【図１３】
2010287717.tif 000015
【図１７】
2010287717.tif 000016
【図１８】
2010287717.tif 000017
【図１９】
2010287717.tif 000018
【図２０】
2010287717.tif 000019
【図２４】
2010287717.tif 000020
【図２５】
2010287717.tif 000021
【図２６】
2010287717.tif 000022
【図２７】
2010287717.tif 000023
【図１４】
2010287717.tif 000024
【図１５】
2010287717.tif 000025
【図１６】
2010287717.tif 000026
【図２１】
2010287717.tif 000027
【図２２】
2010287717.tif 000028
【図２３】
2010287717.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月4日(2010.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
次に、上記した工程で得られたウェハを、劈開によってバー状に分割（バー分割）することにより、図１に示したような、劈開面からなる一対の共振器端面１１０および１２０を形成する。具体的には、まず、ウェハの表面および裏面の少なくとの一方に、ダイヤモンドポイントなどによってスクライブラインを入れる。このとき、スクライブラインを入れる領域が、電極などによってパターニングされていると好ましい。また、パターニングとバー分割位置との調節によって、共振器端面付近にｐ側電極７０（図２参照）が形成されていない構造とすることもできる。このような構造にすることによって、デバイス特性を向上させることができる場合もある。ここで入れられるスクライブラインは、劈開の補助線の役割を有する。スクライブラインによらず、ドライエッチングなどで予め凹部溝を設けておくこともできる。スクライブラインは、少なくともウェハの端にあれば良いが、ウェハの内側に破線状に設けることで、劈開の直線性を良くすることもできる。スクライブラインの形成後、ウェハに適宜力を与えることで劈開を行う。劈開面は、基板１０（図２参照）の成長主面（窒化物半導体層の成長面）に対して垂直な面であるのが好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
実施例１−３による窒化物半導体レーザ素子では、光出射側のコーティング膜２００の構成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例１−３では、コーティング膜２００（２００ｂ）を、Ａｌ2Ｏ3膜２０１からなる低Ａｒ領域２１０ａ（２１０）と、ＳｉＯ2膜２０２からなる高Ａｒ領域２２０ｂ（２２０）とが積層された２層構造とした。すなわち、実施例１−３では、低Ａｒ領域２１０ａと高Ａｒ領域２２０ｂとを異なる材料から構成した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
実施例２−２による窒化物半導体レーザ素子では、光出射側のコーティング膜２００の構成が上記実施例１−１と異なる。具体的には、この実施例２−２では、低Ａｒ領域２１０ｃ（２１０）がＡｌＮの結晶（結晶化されたＡｌＮ膜２０３）からなる。このような結晶のＡｌＮ（ＡｌＮ膜２０３）は、ＥＣＲスパッタ法で、Ａｒガス流量を２０．０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量を６．５ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを７００Ｗ、ＲＦパワーを７００Ｗの条件のもとで形成した。このときの成膜レートは、１．１Å／秒であった。低Ａｒ領域２１０ｃの厚みは、上記実施例１−１と同じである。