(57)【要約】【課題】チップに付着及び堆積する汚染物質を低減して発光素子の長寿命化及び動作の安定化を図るとともに、気密封止する構成を必要としない、または、厳密な制御を伴わず容易に気密封止することのできる発光素子、チップ及び発光素子の製造方法を提供する【解決手段】レーザチップ１の光出射表面Ｐに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜５を形成する、また、レーザチップ１に電流を通じたときに、光吸収膜５を介して短絡されないような構成とする。例えば、上面Ｕ及び下面Ｄに対して不連続となる光吸収膜５ａ、５ｂを形成する。【選択図】図９
2010141017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が供給されて光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子において、
前記チップの前記光出射面に形成される保護膜と、
当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、
前記チップの前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、前記光吸収膜が前記上面及び前記下面を電気的に接続しないことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記チップの前記下面が固定される固定部と、
前記チップの前記下面と前記固定部との間に備えられるとともに前記チップを前記固定部に固定する固定材と、をさらに備え、
前記固定材が、前記光吸収膜と前記チップの下面とを電気的に接続しないことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記光吸収膜が前記固定部から突出して、前記チップが前記固定部に固定されることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記チップの下面と前記固定部との間の領域が、前記チップの前記光吸収膜から離間した領域であり前記固定材が備えられる固定材領域と、前記光吸収膜に隣接した領域であり前記固定材が備えられない非固定材領域と、を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記非固定材領域に、絶縁性の材料から成る絶縁材が備えられることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記固定部の、前記光吸収膜に隣接した部分が、切り欠かれた凹部となることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光素子。
【請求項７】
前記チップの前記下面と前記固定部との間の領域が、前記チップの前記光吸収膜から離間した領域であり前記固定材が備えられる固定材領域と、前記光吸収膜に隣接した領域であり前記固定材を成す材料が粒状化された粒状化固定材が備えられる粒状化固定材領域と、を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光素子。
【請求項８】
前記チップの前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜に接触しないことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
前記上面及び前記下面の少なくとも一方の面上であり、前記光吸収膜に隣接した領域に、絶縁性の材料から成る絶縁部が形成されることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記絶縁部が、ポリマー材料、絶縁性樹脂材料及び前記保護膜を成す材料の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜から離間した位置に形成されることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記光吸収膜が、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状となることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】
前記光吸収膜が、前記上面及び前記下面の少なくとも一方から離間して形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記光吸収膜が、少なくとも二つ以上に分断されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記光吸収膜の少なくとも一部の領域が、粒状になることを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１６】
前記光吸収膜が金属材料を含むことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１７】
前記保護膜中に前記金属材料が含まれることで、前記光吸収膜が形成されることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記金属材料が、当該光吸収膜を構成する他の材料中に拡散された原子状、粒状、及び当該光吸収膜を構成する他の材料との化合物状、の少なくとも一つの状態で存在することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記金属材料が、金、白金、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム及びパラジウムの群より選ばれた、少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項１６〜請求項１８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２０】
前記チップが、
前記上面及び前記下面の少なくとも一方を構成する電極と、
当該電極が表面に形成される半導体積層部と、を備え、
前記電極と前記半導体積層部との間に、ケイ素の窒化物及びケイ素の酸窒化物の少なくとも一方を含む膜を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２１】
前記チップが、供給される電流を長手方向と略垂直な方向である幅方向に狭窄する狭窄部を備え、当該狭窄部の長手方向の一端側から出射される光が、他端側から出射される光よりも大きいものであり、
前記狭窄部の前記一端側の幅が、前記他端側の幅よりも狭くなることを特徴とする請求項１〜請求項２０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２２】
前記光吸収膜が、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム、タングステン及びタンタルの群より選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物であるとともに、化学量論的組成よりも酸素が少ない組成である酸素欠損酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２３】
前記光吸収膜が、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム、タングステン及びタンタルの群より選ばれた少なくとも一つの元素を含む窒化物を含むことを特徴とする請求項１〜請求項２２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２４】
前記保護膜が、アルミニウム、チタン、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム及びタンタルの群から選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２５】
前記保護膜が、アルミニウムの窒化物、ケイ素の窒化物、アルミニウムの酸窒化物、ケイ素の酸窒化物の少なくとも一つの化合物を含む膜を備えることを特徴とする請求項１〜請求項２４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２６】
前記発光素子が、ＨＨＬパッケージに前記チップを気密封止して備えることを特徴とする請求項１〜請求項２５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２７】
前記発光素子が、有機物を含む接着剤とともに前記チップを気密封止して備えることを特徴とする請求項１〜請求項２６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２８】
前記発光素子が、前記チップを気密封止しない構成であることを特徴とする請求項１〜請求項２５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２９】
前記発光素子が、フレームパッケージに前記チップを備えた構成であることを特徴とする請求項２８に記載の発光素子。
【請求項３０】
前記チップが、レーザ光を出射するレーザチップであり、窒化物系半導体から成る層を備えるものであることを特徴とする請求項１〜請求項２９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項３１】
電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップにおいて、
前記光出射面に形成される保護膜と、
当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、
前記チップの前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜に接触しないことを特徴とするチップ。
【請求項３２】
電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップにおいて、
前記光出射面に形成される保護膜と、
当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、
前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、
前記光吸収膜が、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状となることを特徴とするチップ。
【請求項３３】
電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、
前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、
前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、
前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、
前記チップの前記下面と固定部との間に固定材を備えることで前記チップの下面を前記固定部に固定し、前記チップを実装する第四工程と、を備え、
前記第四工程で、前記光吸収膜と前記チップの下面とを電気的に接続しない前記固定材を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３４】
電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、
前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、
前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、
前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、
前記チップを実装する第四工程と、を備え、
前記第一工程または前記第二工程で、前記チップの前記上面及び前記下面の少なくとも一方を、後の工程で形成する前記光吸収膜に接触しない構成にすることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３５】
電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、
前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、
前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、
前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、
前記チップを実装する第四工程と、を備え、
前記第三工程で、前記光吸収膜を、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状にすることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３６】
前記第四工程が、前記チップを気密封止することなく実装する工程であることを特徴とする請求項３３〜請求項３５のいずれか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、チップ及び発光素子の製造方法に関するものであり、特に、窒化物系半導体を用いたレーザ素子に代表される発光波長の短い半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族元素のＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ等と、Ｖ族元素のＮとの化合物である窒化物系半導体（例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮなど、またこれらの固溶体であるＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどを含む。なお、本願においてはこれらをまとめて窒化物系半導体と表現する）は、そのバンド構造や化学的安定性から、発光素子やパワーデバイス用の材料としての応用が期待されており、情報記録装置用の光源にもこの窒化物系半導体を適用することが注目されている。
【０００３】
このような窒化物系半導体を用いたレーザ素子に備えられるレーザチップは、基板上に窒化物系半導体の各層や電極などを積層して得られるウエハを劈開や分割等することによって得られる。そして、このウエハを劈開することによって得られる端面、特に光出射側の端面には、出射される光に対して透明な物質（例えば、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3など）から成る単層あるいはこれらを組み合わせた少数の層による保護膜（低反射膜）が形成される。一方、光出射側の端面と反対側の端面には、Ａｌ2Ｏ3およびＴａ2Ｏ5などを多層に積層するなどした反射率の大きな保護膜（高反射膜）が形成される。このように保護膜を形成することで、反射率を調整して効率よく光を出射させたり、酸化などの化学反応により端面が変質することを防止したりする。
【０００４】
また、このような保護膜の上から汚染物質が付着及び堆積する問題があり、特に５００ｎｍ以下の短波長の光を出射する発光素子においてこの問題が顕著となっている。これは、チップから出射される短波長の光によって、発光素子が備えるチップの近傍に存在するＳｉとＯの結合を有するシロキサンや、炭化水素化合物などが重合されて付着、堆積するためであり、短波長の光を出射する上述の窒化物系半導体を用いた発光素子においても問題となっている。
【０００５】
このチップに汚染物質が付着及び堆積する問題について図２０のレーザチップの模式的な側面図を用いて説明する。図２０に示すレーザチップ２００は、保護膜として上述した低反射膜２０１と、高反射膜２０２と、を備えており、レーザチップ２００の光出射側の端面において活性層２０３から出射された光は、低反射膜２０２を透過して破線で示すように端面から略垂直な方向に出射される。このとき、出射される光に反応した汚染物質２０４が低反射膜上に付着及び堆積してしまい、出射される光を吸収する。すると、駆動電流を大きくして光の出射量を維持する必要が生じ、このような駆動電流の増大によって素子寿命の悪化や発光素子の動作の不安定化が招来される。
【０００６】
この具体例として、図２０に示したレーザチップ２００を備えたレーザ素子の動作試験の結果を図２１に示す。図２１は、発振波長が４０５ｎｍ、光出力が１５ｍＷ、温度が７５℃でそれぞれ一定となるように駆動電流を制御して連続発振させたグラフであり、いくつかのレーザ素子の動作試験の結果を重ねて示したものである。図２１に示すように、発振開始後から徐々に大気中の汚染物質２０４が付着及び堆積して厚くなっていくために、駆動時間の経過とともに駆動電流が急激に増大している。具体的に図２１に示す例では、動作開始から２０時間以内に、駆動電流が１００ｍＡ程度から３００ｍＡ程度まで急激に増大し、破壊に至っている。なお、駆動電流が急激に増大しないものもあるが、数１０ｍＡ単位で上下に変動するなど動作が不安定となっている。そして、このレーザ素子も１００時間以内に動作電流が３００ｍＡ程度となり、破壊に至っている。
【０００７】
以上の問題を防ぐために、例えばキャンパッケージのように、チップをキャップによって気密封止するとともに、気密封止する雰囲気を制御して汚染物質の混入を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、気密封止する前にプラズマによりクリーニングを行って汚染物質を除去する方法や、汚染物質を吸着させる吸着部材を気密封止したパッケージ内に備えることによって汚染物質を除去する方法が提案されている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００８】
また、チップの光出射側の端面に、出射される紫外光に近い光に対して透明であり、化学的な耐光性がある酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）を成膜する方法が提案されている（特許文献４参照）。本方法では、端面近傍の光化学反応を抑制することによって、汚染物質の付着及び堆積を抑制する。なお、本方法では、汚染物質の付着及び堆積を抑制する効果が得られることに留まるため、チップを気密封止する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８９０１０号公報
【特許文献２】特開２００４−０４００５１号公報
【特許文献３】特開２００４−０１４８２０号公報
【特許文献４】特開２００６−１００３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の方法では、気密封止する雰囲気を厳密に制御する必要がある上に気密封止する構成が必要となるため、発光素子が巨大化する問題がある。そして、ＣＤ（Compact  Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の光ピックアップに代表される情報記録装置用の光源に適用しようとすると、その発光素子の大きさゆえに適応することが困難となってしまう。また、発光素子の構成を、気密封止することのないフレームパッケージなどにすれば光ピックアップに適用することが容易となるが、使用時間の経過とともに図２０に示すような汚染物質２０４が付着及び堆積していくために、素子寿命が悪化したり動作が不安定となったりする問題が生じてしまう。
【００１１】
また、チップを気密封止するタイプのパッケージを採用したとしても、パッケージ内でＡｇペーストやシリコーン系、エポキシ系などの有機系の接着剤を使用する必要があるために、これらの接着剤の成分が揮発して汚染物質となってしまう。これについては、例えば、気密封止前にプラズマ等を照射して汚染物質を除去したり、気密封止を露点−１５℃以下の乾燥空気中で行い汚染物質の混入を抑制したりすることによって、汚染物質の付着及び堆積をある程度防ぐことができるが、プラズマ照射や封止雰囲気の厳密な管理などを行う必要があるために製造工程が煩雑化する。さらに、素子が動作する際の熱によって事後的に汚染物質が封止雰囲気中に揮発することもあるため、汚染物質の付着及び堆積を完全に防ぐことは困難となる。また、確実に気密封止できたか否かを確認する工程が必要となるとともに、確実な気密封止ができていない発光素子は廃棄せざるを得ないため、歩留まりも低下する。
【００１２】
そこで、本発明は、チップに付着及び堆積する汚染物質を低減して発光素子の長寿命化及び動作の安定化を図るとともに、気密封止する構成を必要としない、または、厳密な制御を伴わず容易に気密封止することのできる発光素子、チップ及び発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の発光素子は、電流が供給されて光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子において、前記チップの前記光出射面に形成される保護膜と、当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、前記チップの前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、前記光吸収膜が前記上面及び前記下面を電気的に接続しないことを特徴とする。
【００１４】
なお、電気的に接続しない状態とは、導通せず電流が流れない状態だけに限らず、流れる電流が僅かである状態をも含むものとする。即ち、上記構成とすると、上面及び下面に供給した電流が光吸収膜に流れ込まない、または、流れたとしてもごく僅かなものとなる。
【００１５】
また、上記構成の発光素子において、前記チップの前記下面が固定される固定部と、前記チップの前記下面と前記固定部との間に備えられるとともに前記チップを前記固定部に固定する固定材と、をさらに備え、前記固定材が、前記光吸収膜と前記チップの下面とを電気的に接続しないこととしても構わない。
【００１６】
このように構成すると、チップの下面と光吸収膜とが固定材を介して電気的に接続されることを、抑制することが可能となる。
【００１７】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が前記固定部から突出して、前記チップが前記固定部に固定されることとしても構わない。
【００１８】
このように構成すると、光吸収膜が固定材だけでなく固定部と接触することをも抑制することが可能となる。したがって、光吸収膜とチップの下面とが電気的に接続されることを効果的に抑制することが可能となる。
【００１９】
また、上記構成の発光素子において、前記チップの下面と前記固定部との間の領域が、前記チップの前記光吸収膜から離間した領域であり前記固定材が備えられる固定材領域と、前記光吸収膜に隣接した領域であり前記固定材が備えられない非固定材領域と、を含むこととしても構わない。また、前記非固定材領域に、絶縁性の材料から成る絶縁材が備えられることとしても構わない。
【００２０】
このように構成すると、光吸収膜と固定材とが接触することを抑制することが可能となる。特に、絶縁材を備えることにより、より確実に接触を抑制することが可能となる。したがって、光吸収膜とチップの下面とが電気的に接続されることを効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
また、上記構成の発光素子において、前記固定部の、前記光吸収膜に隣接した部分が、切り欠かれた凹部となることとしても構わない。
【００２２】
このように構成すると、光吸収膜が固定材だけでなく固定部と接触することをも抑制することが可能となる。したがって、光吸収膜とチップの下面とが電気的に接続されることを効果的に抑制することが可能となる。
【００２３】
また、上記構成の発光素子において、前記チップの前記下面と前記固定部との間の領域が、前記チップの前記光吸収膜から離間した領域であり前記固定材が備えられる固定材領域と、前記光吸収膜に隣接した領域であり前記固定材を成す材料が粒状化された粒状化固定材が備えられる粒状化固定材領域と、を含むこととしても構わない。
【００２４】
このように構成すると、光吸収膜に粒状化固定材が接触する可能性があるものの、固定材とは接触しない構成となる。そのため、光吸収膜に電流が流れたとしても、ごく僅かなものとすることが可能となる。また、粒状化固定材を備えることにより、チップから固定部への放熱を促進することが可能となる。
【００２５】
また、上記構成の発光素子において、前記チップの前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜に接触しないこととしても構わない。
【００２６】
また、上記構成の発光素子において、前記上面及び前記下面の少なくとも一方の面上であり、前記光吸収膜に隣接した領域に、絶縁性の材料から成る絶縁部が形成されることとしても構わない。
【００２７】
また、上記構成の発光素子において、前記絶縁部が、ポリマー材料、絶縁性樹脂材料及び前記保護膜を成す材料の少なくとも一つを含むこととしても構わない。また、前記保護膜の端部が、前記上面及び前記下面の少なくとも一方上に回り込むこととしても構わない。
【００２８】
このように構成すると、絶縁性の材料を形成するのみで、上面及び下面と光吸収膜との接触を抑制することが可能となる。また、保護膜を回り込ませるだけで、容易に絶縁部を形成することが可能となる。
【００２９】
また、上記構成の発光素子において、前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜から離間した位置に形成されることとしても構わない。
【００３０】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状となることとしても構わない。
【００３１】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が、前記上面及び前記下面の少なくとも一方から離間して形成されることとしても構わない。
【００３２】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が、少なくとも二つ以上に分断されることとしても構わない。また、前記光吸収膜の少なくとも一部の領域が、粒状になることとしても構わない。
【００３３】
このように構成すると、光吸収膜が不連続となる。そのため、光吸収膜を電流が通じにくいもの、即ち電気的に接続しにくいものにすることが可能となる。
【００３４】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が金属材料を含むこととしても構わない。また、前記光吸収膜が前記金属材料のみから成るものとしても構わないし、前記金属材料の酸化物から成るものとしても構わない。
【００３５】
また、上記構成の発光素子において、前記保護膜中に前記金属材料が含まれることで、前記光吸収膜が形成されることとしても構わない。
【００３６】
また、上記構成の発光素子において、前記金属材料が、当該光吸収膜を構成する他の材料中に拡散された原子状、粒状、及び当該光吸収膜を構成する他の材料との化合物状、の少なくとも一つの状態で存在することとしても構わない。
【００３７】
このように構成すると、光を吸収しやすい金属材料が膜中に分散して含まれることとなる。そのため、光を吸収しつつ部分的に光を通過しやすくすることが可能となる。したがって、光吸収を抑制してスロープ効率を向上させ、駆動電流を低減することが可能となる。
【００３８】
また、上記構成の発光素子において、前記金属材料が、金、白金、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム及びパラジウムの群より選ばれた、少なくとも一つの元素を含むこととしても構わない。
【００３９】
また、上記構成の発光素子において、前記チップが、前記上面及び前記下面の少なくとも一方を構成する電極と、当該電極が表面に形成される半導体積層部と、を備え、前記電極と前記半導体積層部との間に、ケイ素の窒化物及びケイ素の酸窒化物の少なくとも一方を含む膜を備えることとしても構わない。
【００４０】
このように構成すると、防湿性に優れるケイ素の窒化物やケイ素の酸窒化物を備えることによって、水分が電極下の半導体積層部に浸入して変質させることを抑制することが可能となる。
【００４１】
また、上記構成の発光素子において、前記チップが、供給される電流を長手方向と略垂直な方向である幅方向に狭窄する狭窄部を備え、当該狭窄部の長手方向の一端側から出射される光が、他端側から出射される光よりも大きいものであり、前記狭窄部の前記一端側の幅が、前記他端側の幅よりも狭くなることとしても構わない。
【００４２】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム、タングステン及びタンタルの群より選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物であるとともに、化学量論的組成よりも酸素が少ない組成である酸素欠損酸化物を含むこととしても構わない。
【００４３】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜が、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム、タングステン及びタンタルの群より選ばれた少なくとも一つの元素を含む窒化物を含むこととしても構わない。
【００４４】
また、上記構成の発光素子において、前記光吸収膜の最表面に、金、白金、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム及びパラジウムの群より選ばれた少なくとも一つの元素を含む膜を備えることとしても構わない。これらの膜は、汚染物質の一つであるＳｉ系の物質の付着係数が低いため、汚染物質の付着を抑制することが可能となる。
【００４５】
また、上記構成の発光素子において、前記保護膜が、アルミニウム、チタン、イットリウム、ケイ素、ニオブ、ハフニウム及びタンタルの群から選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物を含むこととしても構わない。
【００４６】
また、上記構成の発光素子において、前記保護膜が、アルミニウムの窒化物、ケイ素の窒化物、アルミニウムの酸窒化物、ケイ素の酸窒化物の少なくとも一つの化合物を含む膜を備えることとしても構わない。また、アルミニウムの窒化物またはアルミニウムの酸窒化物を、前記チップの端面に形成することとしても構わない。
【００４７】
このように構成することで、アルミニウムの窒化物やアルミニウムの酸窒化物がチップの端面に密着性よく密着するため、保護膜が剥がれることを抑制し、歩留まりを改善することができる。また、光出射面の変質を防ぐことが可能となり、それによる光出射面の破壊を防ぐことができる。さらに、熱膨張係数が小さく防湿性に優れるケイ素の窒化物やケイ素の酸窒化物を備えることによって、一定の光出力で動作させた時の駆動電流の上昇を防ぐことができる。
【００４８】
また、上記の発光素子において、前記発光素子が、ＨＨＬパッケージに前記チップを気密封止して備えることとしても構わなく、有機物を含む接着剤とともに前記チップを気密封止して備えることとしても構わない。
【００４９】
また、上記構成の発光素子において、前記発光素子が、前記チップを気密封止しない構成であることとしても構わなく、フレームパッケージに前記チップを備えた構成であることとしても構わない。
【００５０】
また、上記構成の発光素子において、前記チップが、レーザ光を出射するレーザチップであり、窒化物系半導体から成る層を備えるものであることとしても構わない。
【００５１】
また、本発明のチップは、電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップにおいて、前記光出射面に形成される保護膜と、当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、前記チップの前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、前記上面及び前記下面の少なくとも一方が、前記光吸収膜に接触しないことを特徴とする。
【００５２】
また、本発明のチップは、電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップにおいて、前記光出射面に形成される保護膜と、当該保護膜の表面に形成されるとともに、出射される光の一部を吸収する光吸収膜と、を備え、前記光出射面と連続する面である上面及び下面に電流が通じられるとともに、前記光吸収膜が、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状となることを特徴とする。
【００５３】
また、本発明の発光素子の製造方法は、電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、前記チップの前記下面と固定部との間に固定材を備えることで前記チップの下面を前記固定部に固定し、前記チップを実装する第四工程と、を備え、前記第四工程で、前記光吸収膜と前記チップの下面とを電気的に接続しない前記固定材を備えることを特徴とする。
【００５４】
また、本発明の発光素子の製造方法は、電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、前記チップを実装する第四工程と、を備え、前記第一工程または前記第二工程で、前記チップの前記上面及び前記下面の少なくとも一方を、後の工程で形成する前記光吸収膜に接触しない構成にすることを特徴とする。
【００５５】
また、本発明の発光素子の製造方法は、電流が供給されることによって光出射面から光を出射するチップを備えた発光素子の製造方法において、前記チップの、前記光出射面と連続する面であり電流が通じられる上面及び下面を形成する第一工程と、前記チップの前記光出射面に保護膜を形成する第二工程と、前記保護膜の表面に、出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成する第三工程と、前記チップを実装する第四工程と、を備え、前記第三工程で、前記光吸収膜を、少なくとも前記光出射面の光が出射される部分上の最表面を覆うとともに、前記チップの前記上面と前記下面とを電気的に接続しない形状にすることを特徴とする。
【００５６】
また、上記構成の発光素子の製造方法において、前記第四工程が、前記チップを気密封止することなく実装する工程であることとしても構わない。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の構成によれば、光を出射する端面上に出射される光の一部を吸収する光吸収膜を形成することとしているため、光吸収膜の表面、即ち、発光素子の光を出射する端面上に汚染物質が付着及び堆積することを抑制することができる。そのため、このような汚染物質が付着及び堆積することによって、出射される光の光出力が低減されることを防ぐことができる。また、光出力を保つために駆動電流を増加させる必要がなくなるため、発光素子の長寿命化を図ることができる。
【００５８】
さらに、光吸収膜に金属などの導電性を有する材料を用いたとしても、光吸収膜とチップの上面及び下面とが電気的に接続されない構成となる。そのため、チップに通じた電流が、光吸収膜を介して短絡することを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明における実施形態について図１〜図１９に基づき説明する。まず、本発明の基本構成について説明し、その後に各種実施例について説明する。
【００６０】
＜＜基本構成＞＞
本発明の基本構成について、まず図１を用いて説明する。図１は、本発明におけるレーザチップの構成の一例を示す模式的な側面図であり、従来のレーザチップの構成について示した図２０に相当するものである。
【００６１】
図１に示すように、本発明では、活性層２よりレーザ光が出射されるレーザチップ１の光出射側の端面に低反射膜３、光出射側の端面と反対側の端面に高反射膜４を形成しており、特に光出射側の端面に形成される低反射膜３の表面に光吸収膜５を形成している。従来、光出射側の端面には出射される光の量を低減しないように出射される光に対して透明な材料のみを用いて低反射膜３を形成していたが、本発明では敢えてその低反射膜３の表面に、出射される光に対して透明ではない材料から成る光吸収膜５を形成することとする。
【００６２】
光吸収膜５としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）などを含んだ金属膜や、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの窒化物を含んだ窒化物膜、さらには、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの酸化物であるとともに、化学量論的組成から酸素が少なくなる方向に組成がずれている酸素欠損酸化物から成る酸素欠損膜などを用いることが可能である。なお、上記の窒化物膜を、化学量論的組成から窒素が少なくなる方向に組成がずれている窒素欠損窒化物から成る窒素欠損膜としても構わない。
【００６３】
次に、光吸収膜５を形成したレーザチップを備えたレーザ素子の動作の一例について、図２を用いて説明する。図２は、図１の構成のレーザチップ１を備えたレーザ素子の動作試験の結果を示すグラフであり、従来のレーザ素子の動作試験の結果について示した図２１に相当するものである。また、図２は、発振波長が４０５ｎｍのレーザ素子を光出力が２０ｍＷ、温度が７５℃でそれぞれ一定となるように駆動電流を制御するとともに、レーザチップ１の気密封止を行わず、大気雰囲気中において連続発振させた場合のグラフである。
【００６４】
図２に示すように、本発明における光吸収膜５を低反射膜３の表面に形成することによって、駆動時間の経過に伴う駆動電流の上昇を抑制するとともに、動作の安定化を図ることが可能となる。また、レーザ素子の長寿命化を図ることも可能となる。具体的に本例の場合では、光出力を図２１の場合における１５ｍＷよりも増大させて汚染物質が反応しやすい条件としているにもかかわらず、駆動電流が発振開始後からほぼ変動せず、８０〜１００ｍＡ程度の一定かつ安定した値となっている。また、いくつかのレーザ素子の動作試験結果を重ねて示しているが、いずれのレーザ素子も破壊に至ることなく、１２００時間を越えて動作させることができた。
【００６５】
これは、出射された光の一部が光吸収膜５で吸収されることで発生した熱によって、付着した汚染物質を再蒸発させられる、または、汚染物質の付着自体が防がれるために、汚染物質の付着及び堆積が抑制されているものと考えられる。そして、汚染物質の付着及び堆積を抑制することによって、長時間レーザ素子を駆動させても発光量の低下に伴う駆動電流の上昇を防ぐことが可能となり、レーザ素子の長寿命化を図ることができる。
【００６６】
また、本発明による光吸収膜５をレーザチップ１に形成することによって、レーザチップ１の気密封止を行うことなく種々のパッケージに実装しても、駆動時間の経過に伴う駆動電流の増加を抑制することができる。そして、短波長の光を発するレーザ素子においても気密封止を行わないパッケージを採用することが可能となり、レーザ素子の小型化を図ることができる。また、気密封止が必要なパッケージを採用することとしても、露点などの厳密な封止条件の制御を行う必要がなくなるため、容易にレーザ素子を作製することができる。
【００６７】
なお、これらの光吸収膜５を形成したチップの具体的な構成例や効果については後述する実施例において詳細に説明する。また、上述した光吸収膜５の材料は一例であり、これ以外の材料であっても光吸収膜５として使用することが可能である。また、光吸収膜５を多層膜としても構わない。
【００６８】
また、本発明は短波長の光を発する発光素子全般に適用可能であり、レーザチップ１の他に、例えば発光ダイオードやスーパールミネッセンスダイオードなどの発光素子のチップに適用することとしても構わない。さらに、レーザチップに適用する場合においても、上述したようなレーザチップの端面（基板の各層を成長させる成長面に対して垂直な面）から光を出射する端面発光型のレーザチップにのみ適用するだけではなく、チップの端面と垂直な面（基板の各層を成長させる面と平行な面）から光を出射する面発光型のレーザチップにも適用することとしても構わない。いずれのチップに適用する場合も、光が出射される端面の最表面に光吸収膜５を形成することで、最表面に汚染物質が付着及び堆積することを防ぐことが可能となる。
【００６９】
また、複数の素子を組み合わせて成る素子に含まれる、短波長の光を出力するチップにも適用することが可能である。例えば、ホログラム素子や受光素子などの光学素子とともにレーザチップを備えるホログラムレーザや、短波長の光を発するチップと蛍光板とから成り白色のような複数の波長が混在した光を出力する発光素子などに備えられるチップに適用することとしても構わない。
【００７０】
また、短波長の光を発する材料から成る発光素子であれば、窒化物系半導体に限らず適用することが可能である。例えば、ＺｎＳｅ系や、ＺｎＯ系などの材料から成る発光素子に本発明を適用することとしても構わない。
【００７１】
また、端面に直接ＡｌＮ膜などの六方晶系の半導体膜を形成することとしても構わない。このように構成することによって、保護膜を密着させ剥がれを防止する効果や、保護膜が密着することによって端面がより強固に保護されるために特に高出力としたときに動作が安定する効果、を得ることができる。
【００７２】
また、図１に示す高反射膜４の反射率を低下させることによってレーザチップ１の高反射膜４側からも少量の光を出力させ、その出力される少量の光に基づいた制御信号をフィードバックすることで駆動電流を制御するように発光素子を構成する場合において、光吸収膜５を高反射膜４の表面に形成することとしても構わない。
【００７３】
このように構成することによって、汚染物質が高反射膜４の表面に付着及び堆積することを防止することができるために、制御信号を作成するための光の出力を正確なものとすることができる。そのため、高反射膜４側から出力される光が汚染物質の付着及び堆積によって弱くなったことを発光素子からの発光が弱くなったものと誤認し、不適正に大きな電流を発光素子に供給することを防ぐことが可能となる。
【００７４】
また、金属膜を光吸収膜５として利用する場合において、端面に直接金属膜を形成してしまうと、金属膜を介して電流が流れるために短絡して、活性層に電流が流れなくなるおそれがある。また、金属膜に限らず、光吸収膜５から発生した熱が端面に損傷を与える可能性があるため、端面近傍に光吸収膜５を形成することは好ましくない。さらに、汚染物質が付着する場所は保護膜３、４の表面であるため、端面近傍より保護膜の表面近傍に光吸収膜５を形成した方が、より汚染物質の付着及び堆積を防ぐことができるため好ましい。
【００７５】
しかしながら、保護膜３、４の表面に光吸収膜５を形成した場合でも、電極や他の金属部材などに光吸収膜５が接触して短絡する問題が発生し得る。本発明では、この光吸収膜５を介した短絡の発生を抑制することも一つの目的としている。なお、この短絡を抑制する構成例の詳細については、後述する。
【００７６】
＜＜実施例＞＞
次に、上述した基本構成を備えた本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す実施例はそれぞれ一例に過ぎず、上述したように光吸収膜をチップの光が出射される端面の最表面に備える構成である限り、本発明はどのような構成であっても構わない。また、第一〜第三実施例において、チップ及び素子の構成例を示す。また、第四〜第十三実施例において、保護膜及び光吸収膜の構成例を示す。さらに、第十四〜第十六実施例において、短絡を抑制するための構成例を示す。なお、以下の各実施例は、矛盾なき限り適宜組み合わせて実施することができるものとする。
【００７７】
［チップ及び素子の構成例］
＜第一実施例＞
以下の第一実施例〜第三実施例では、窒化物系半導体からなるレーザチップやこのレーザチップを備えたレーザ素子の構成例を示す。まず、第一実施例について図３を用いて説明する。図３は、第一実施例におけるレーザチップの構成の一例を示した模式的な斜視図及び側面図である。
【００７８】
まず、図３（ａ）の斜視図に示すように、本実施例におけるレーザチップ１は、ｎ型ＧａＮ基板１１上に積層される厚さ０．２μｍのｎ型ＧａＮから成るバッファ層１２と、バッファ層１２上に積層される厚さ２．３μｍのｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎから成るｎ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１３上に積層される厚さ２０ｎｍのｎ型ＧａＮから成るｎ型ガイド層１４と、ｎ型ガイド層上に積層されるとともに厚さ４ｎｍのＩｎＧａＮと厚さ８ｎｍのＧａＮとがＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮと積層される多重量子井戸活性層１５と、多重量子井戸活性層１５上に積層される厚さ７０ｎｍのＧａＮから成る保護層１６と、保護層１６上に積層される厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎから成る電流ブロック層１７と、電流ブロック層１７上に積層されるとともに上部が所定の方向に延びたストライプ状となるｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから成るｐ型クラッド層１８と、ｐ型クラッド層１８のストライプ状となった部分の上に積層される厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮから成るｐ型コンタクト層１９と、を備える。
【００７９】
これらの層１２〜１９は、基板１１上に順にエピタキシャル成長して成るものであり、ｐ型クラッド層１８の一部及びｐ型コンタクト層１９より成るストライプ状のリッジストライプ２０は、ｐ型コンタクト層１９まで順に各層１２〜１９をエピタキシャル成長させた後に、ｐ型クラッド層１８及びｐ型コンタクト層１９をエッチングによって除去することで形成される。また、本例におけるレーザチップ１の発振波長は４０５ｎｍであり、リッジストライプ２０の幅は、１．２μｍ〜２．４μｍの間の値、例えば、１．５μｍ程度の値である。なお、照明用などの用途に用いるブロードエリアレーザの場合は、リッジストライプ２０の幅を３μｍ〜５０μｍ程度としても構わない。また、図３（ａ）に示すように、メサ形のリッジストライプ２０としても構わない。
【００８０】
また、レーザチップ１は、リッジストライプ２０の両側を埋めるように形成されるＳｉＯ2／ＴｉＯ2から成る絶縁膜２１と、リッジストライプ２０及び絶縁膜上に形成されるＰｄ／Ｍｏ／Ａｕから成るｐ電極２２と、基板１１のバッファ層１２が積層された面と反対側の面に形成されるＨｆ／Ａｌから成るｎ電極２３と、を備える。
【００８１】
また、後述するが、リッジストライプ２０の延びる方向と略垂直の面（面Ａ及び面Ｂ）には、保護膜と、保護膜上に形成される光吸収膜と、を備える。なお、本実施例では、面Ａを光出射側の端面として図１に示したような低反射膜３及び光吸収膜５が形成されることとして、面Ｂには高反射膜４が形成されることとする。
【００８２】
このようなレーザチップ１に備えられる窒化物半導体層１２〜１９の積層には、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いても構わないし、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法や、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法などの方法を用いることができる。また、絶縁膜２１や保護膜３、４などの形成には、マグネトロンスパッタ法やＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法などの各種スパッタ法やＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。また、電極２１、２２などの金属膜の形成には、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法や、抵抗加熱蒸着法などの各種蒸着法や、上述した各種スパッタ法を用いることができる。また、光吸収膜５の形成には、光吸収膜に用いられる材料の種類に応じて適宜これらの方法から選択して使用することとしても構わない。
【００８３】
また、保護膜及び光吸収膜の構成について図３（ｂ）の側面図に示す。図３（ｂ）に示すように、低反射膜３として面Ａから順に酸窒化アルミニウム（ＡｌＯxＮ1-x（ただし、０＜ｘ＜１とする））膜３ａ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜３ｂ、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜３ｃが形成されており、ＡｌＯxＮ1-x膜３ａの厚さは２０ｎｍ、ＳｉＮ膜３ｂの厚さは２００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜３ｃの厚さは１４０ｎｍとなっている。また、光吸収膜５はパラジウム（Ｐｄ）より成り厚さは３.５ｎｍとなっている。
【００８４】
一方、高反射膜は、面Ｂから順にＡｌＯxＮ1-x膜４ａ、ＳｉＮ膜４ｂを形成して、さらに酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜４ｃ及び酸化チタン（ＴｉＯ2）膜４ｄを四組組み合わせた膜をＳｉＯ2膜４ｃから順に形成する。そして、四組目のＴｉＯ2膜４ｄの上にさらにＳｉＯ2膜４ｅを形成する。このとき、ＡｌＯxＮ1-x膜４ａの厚さは２０ｎｍ、ＳｉＮ膜４ｂの厚さは８０ｎｍ、組になっているＳｉＯ2膜４ｃの厚さは７１ｎｍ、ＴｉＯ2膜４ｄの厚さは４６ｎｍであり、四組目のＴｉＯ2膜４ｄの上に形成されるＳｉＯ2膜４ｅの厚さは１４２ｎｍとなっている。
【００８５】
ここで、上述した保護膜３、４及び光吸収膜５の形成方法の一例について、保護膜３、４の形成にＥＣＲスパッタ法を用い、光吸収膜５の形成にＥＢ蒸着法を用いた場合を例に挙げて説明する。まず、光出射側の端面において低反射膜３を形成するために、ウエハを劈開することによって得られるバーを、ＥＣＲスパッタ装置の成膜室に挿入する。ここでバーとは、図３に示したレーザチップの複数が一体となって接続されている状態を表しており、複数のレーザチップ１が面Ａ及び面Ｂを揃えるようにして、リッジの延びる方向と略垂直な方向に一列に複数接続しているものを表すこととする。そして、このバーを図３に示すレーザチップ１毎に分割することで、レーザチップ１が得られる。なお、保護膜を形成する前にレーザチップ１毎に分割することとしても構わない。
【００８６】
ＥＣＲスパッタ装置へバーを挿入すると、次に窒素ガスを５．２ｃｃｍの流量で導入し、酸素ガスも０．１ｃｃｍの流量で導入する。そして、プラズマを発生させるためにアルゴンガスを２０．０ｃｃｍの流量で導入する。また、Ａｌターゲットに５００ＷのＲＦ（Radio Frequency）パワーを印加し、アルゴンプラズマの発生のためにマイクロ波パワーを５００Ｗ印加して、ＡｌＯxＮ1-x膜３ａを形成する。なお、ｘについては窒素ガス及び酸素ガスの流量を適宜変更することで制御することができる。
【００８７】
次に、ターゲットをＳｉに切り替えるとともに、窒素ガスを５ｃｃｍ流してＳｉＮ３ｂ膜を形成する。そして、再度ターゲットをＡｌに切り替えるとともに酸素ガスを５．８ｃｃｍ流してＡｌ2Ｏ3膜３ｃを形成する。なお、このときもアルゴンガスを２０．０ｃｃｍ流しており、Ｓｉ、Ａｌターゲットには５００ＷのＲＦパワーを印加し、アルゴンプラズマの発生のためにマイクロ波パワーを５００Ｗ印加する。
【００８８】
そして、低反射膜３が形成されたバーをＥＣＲスパッタ装置から取り出し、ＥＢ蒸着装置にて１５０℃程度の温度でＰｄから成る光吸収膜５を形成する。なお、ＥＢ蒸着装置を用いずに、ＥＣＲスパッタ装置を用いて低反射膜３の形成に対して連続的に光吸収膜５を形成することとしても構わない。
【００８９】
また、高反射膜４の形成も同様に行い、ＥＣＲスパッタ装置を用いて順に、ＡｌＯxＮ1-x膜４ａ、ＳｉＮ膜４ｂ、ＳｉＯ2膜４ｃ及びＴｉＯ2膜４ｄの組み合わせを４組、ＳｉＯ2膜４ｅ、を順に形成する。そして、保護膜３、４及び光吸収膜５が形成されたバーを分割することで、図３に示すようなレーザチップ１が得られる。
【００９０】
次に、得られたレーザチップ１を実装したレーザ素子の一例について説明する。本実施例では、気密封止を行わないフレームパッケージに実装する場合について図４を用いて説明する。図４は、第一実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。
【００９１】
図４に示すように、本実施例におけるレーザ素子４０は、レーザチップ１と、レーザチップ１が固着されるサブマウント４１と、サブマウント４１が固着されるフレーム４２と、フレーム４２と一体となりフレーム４２の両端に備えられる放熱フィン４３と、レーザチップ１に電力を供給するためのリードピン４４と、リードピン４４ａ〜４４ｃとフレーム４２とを一体として保持する樹脂モールド６５と、を備えている。
【００９２】
サブマウント４１、フレーム４２及び放熱フィン４３は銅や鉄などの金属材料より成っており、レーザチップ１で発生した熱はサブマウント４１を介してフレーム４２や放熱フィンに伝達され、放熱される構成となっている。また、本実施例では三つのリードピン４４ａ〜４４ｃが備えられる構成となっており、中央のリードピン４４ｂがフレーム４２と接続し、両端の二つのリードピン４４ａ、４４ｃは樹脂モールド６５で固定されることによって、フレーム４２と一体になっている。
【００９３】
そして、このように構成されるレーザ素子４０に電力を供給して連続発振させたときの駆動試験の結果が、本発明の基本構成において示した図２のグラフとなる。したがって、レーザ素子４０を気密封止しない構成としても汚染物質の付着及び堆積を防止することが可能となり、駆動時間の経過に伴って駆動電流を増大させる必要が生じて素子寿命が短くなることや、動作が不安定となることを防ぐことができる。
【００９４】
また、本実施例では、レーザチップ１を気密封止する構成が不要であるためにレーザ素子４０の小型化を図ることができる。そのため、ＣＤやＤＶＤの光ピックアップに代表される情報記録装置用の光源にも容易に適用することが可能となる。
【００９５】
＜第二実施例＞
次に、第二実施例について図５を用いて説明する。本実施例は、レーザチップの気密封止を要するキャンパッケージにレーザチップを実装するものであり、図５は、第二実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。なお、本実施例で使用するレーザチップ１は、ほぼ第一実施例で示した図３のレーザチップと同様の構成であるが、高反射膜４の反射率が７０％〜８０％程度となっており、図３に示したレーザチップ１よりも高反射膜４を形成する膜の数を減少させたり、一部の膜の厚みを変更したりするなどの設計変更がなされているものとする。
【００９６】
また、本実施例では、低反射膜の表面だけでなく高反射膜の表面にも光吸収膜が形成されているものとする。この膜は、第一実施形態と同様にＰｄより成るものとし、厚さは４ｎｍであるものとする。
【００９７】
図５に示すように、本実施例におけるレーザ素子５０は、レーザチップ１と、レーザチップ１が固着されるサブマウント５１と、サブマウント５１が固着されるブロック部５２と、レーザチップ１の高反射膜側から出射される光を受けて制御信号を作成するフォトダイオード５３と、ワイヤ５４ａによってフォトダイオード５３と電気的に接続されるピン５５ａと、ワイヤ５４ｂによってレーザチップ１と電気的に接続されるピン５５ｂと、ブロック部５２とフォトダイオード５３とが一方の面上に配置されピン５５ａ、５５ｂがその一方の面と反対側の他方の面とを貫通して配置されるステム５６と、ステム５６の他方の面に接続してフォトダイオード５３及びレーザチップ１の共通の電極となるピン５５ｃと、ステム５６の一方の面に接続して気密封止するキャップ５７と、キャップ５７に備えられるとともにレーザチップ１の低反射膜側から出射された光が透過するガラス窓５８と、を備える。また、ブロック部５２とステム５６とは一体となって成型されており、銅や鉄などの金属材料から成っている。また、キャップ５７やピン５５ａ〜５５ｃも同様であり金属材料より成っている。
【００９８】
また、この構成において、レーザチップ１とサブマウント５１との接着は半田によって行われ、サブマウント５１とブロック部５２及びフォトダイオード５３とステム５６との接続はＡｇペーストが用いられており、それぞれが電気的に接続されている。Ａｇペーストは有機物系接着剤を含んでいるため、キャップ５７をステム５６に接着することによって気密封止しても、封止雰囲気内に有機物が漂うこととなる。そして、従来のレーザ素子の構成であれば、この有機物が汚染物質となってレーザチップの光出射側の端面に付着及び堆積する問題を低減するために、気密封止する乾燥空気の露点を厳密に制御（例えば、−３５℃以下）していた。
【００９９】
しかしながら、本実施例のようにレーザチップ１の保護膜の表面に光吸収膜を備える構成であれば、封止雰囲気内に有機物が漂っていても、上述したように汚染物質となって付着及び堆積することを防ぐことができる。したがって、封止雰囲気を厳密に制御し、有機物の蒸気圧を抑制することを要せずに気密封止することが可能となる。そのため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、Ａｇペーストだけでなく、エポキシ系やシリコーン系など他の有機物系接着剤を用いたとしても汚染物質の付着及び堆積を防ぐことができるため、パッケージ内の設計の自由度を確保することができる。
【０１００】
また、本実施例では、レーザチップ１の高反射膜側から出射される光をフォトダイオード５３が受けて、制御信号を作成するとともにピン５５ａを介してレーザ素子５０の駆動装置（不図示）にフィードバックする構成としている。そのため、光が出射される高反射膜側にも汚染物質が付着及び堆積するおそれがあるが、本実施例では高反射膜の表面にも光吸収膜を形成する構成としているため、汚染物質の付着及び堆積が防止される。
【０１０１】
したがって、フォトダイオード５３が受ける光が汚染物質の影響を受けないものとなり、誤った制御信号を駆動装置にフィードバックすることを防ぐことができる。特に、高反射膜側から出力される光が汚染物質の付着及び堆積によって弱くなったことをレーザ素子５０の出力が低下したものと誤認し、不適正に大きな電流をレーザ素子５０に供給することを防ぐことが可能となる。
【０１０２】
なお、図５に示すレーザ素子５０の構成において、レーザチップ１及びサブマウント５１と、サブマウント５１及びブロック部５２と、がそれぞれ直接的に接続されており、電気的にもそれぞれ接続されている構成としているが、レーザチップ１とブロック部５２とをワイヤを用いて電気的に接続する構成としても構わない。
【０１０３】
また、サブマウント５１及びステム５６と、フォトダイオード５３及びステム５６と、のそれぞれの接続について、Ａｇペーストを用いる代わりに半田を用いることとしても構わない。このように構成する場合、従来は、Ａｇペーストに含まれる有機系の接着剤が揮発するおそれがなくなるため、封止雰囲気中の有機物系接着剤の蒸気圧を制御することが不要となり、気密封止する乾燥空気の露点の制御を若干緩く（例えば、−１５℃以下）することができる効果を得ることができていた。
【０１０４】
これに対し、本発明の構成では、根本的に露点の制御自体を不要とすることができるため、この例のようにＡｇペーストの代わりに半田を用いた場合と比較しても大幅な製造工程の簡略化を図ることができる。また、Ａｇペーストを用いるか否かに限らず、キャップ５７とステム５６との気密封止（例えば、溶接による）が十分でなければ安定した動作をすることができないために、この例においても気密封止が十分であるか否かを厳密に確認する確認工程を要し、かつ、歩留まりが低かった。しかしながら、本発明の構成とすることによって、気密封止が不十分でも汚染物質の付着及び堆積を防止することができるため、確認工程の削減や歩留まりの向上を図ることができる。
【０１０５】
＜第三実施例＞
次に、第三実施例について図６を用いて説明する。本実施例は、第一実施例におけるレーザチップ１と同様のレーザチップ１を、気密封止を要するＨＨＬ（High Heat Load）パッケージに実装したものである。また、図６は、第三実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。なお、このＨＨＬパッケージは、照明などの用途に使用されるワットクラスの高出力を可能とするパッケージである。
【０１０６】
図６に示すように、本実施例におけるレーザ素子６０は、複数のレーザチップ１と、レーザチップ１が固着されるサブマウント６１と、サブマウントが固着されるとともに放熱を行うヒートスプレッダー６２と、レーザチップ１などのパッケージ内部に備えられる素子に電力を供給する配線が備えられる配線板６３と、ヒートスプレッダー６２や配線板６３が内部に固着される本体部６４と、本体部６４を貫通するとともに本体部６４内部に備えられた素子と電気的に接続するリードピン６５と、本体部６４と接続して気密封止するキャップ６６と、キャップ６６に備えられるとともにレーザチップ１の低反射膜側から出射された光が透過するガラス窓６７と、を備える。
【０１０７】
また、このレーザ素子６０の内部には、配線や、本体部の内部の温度を監視するサーミスタ、温度を下げるペルチェ素子、発光量を監視するフォトダイオードなどが備えられることがあるが、図６では簡単のためにこれらの部材を省略して示している。なお、複数備えられているリードピン６５は、それぞれの素子やレーザチップ１と対応しており、対応するリードピン６５に電力を供給することでそれぞれの素子が動作する。また、内部の温度や光出力から得られる制御信号もこのリードピンを介して出力され、レーザ素子６０の駆動装置（不図示）にフィードバックされる。
【０１０８】
レーザ素子６０をこのような構成とすると、複数の素子を本体に固着する必要があるために、接着する箇所が複数存在することとなり、接着剤の使用量が多くなる。また、内部の配線は有機物であるビニルによって被覆されているため、汚染物質の発生源が多数存在することとなる。
【０１０９】
また、キャップ６６や本体部６４は銅や鉄などの金属から成っており、キャップ６６と本体部６４との接続は溶接や低温半田などによって行われる。しかし、ＨＨＬパッケージは第二実施例において示したキャンパッケージと比較して接続が難しく、封止不良となる場合が多く発生するため従来は歩留まりが悪くなっていた。また、低温半田を用いて接続する場合、低温半田に含まれて接続面の金属の酸化皮膜などを除去して清浄な面とするためのフラックスが有機物であるロジンを含むものであるため、これによっても汚染物質が発生していた。
【０１１０】
しかしながら、本実施例のようにレーザチップ１の保護膜の表面に光吸収膜を備える構成とすれば、内部に有機物が漂ったり接続が不完全であったりしても、汚染物質がレーザチップに付着及び堆積することが防止されるため、問題なく駆動させることができる。具体的には、キャップ６６と本体部６４との接続が失敗することによる封止不良によって歩留まりが低下することや、レーザチップに汚染物質が付着及び堆積することによって駆動電流を増大させる必要が生じたり動作が不安定となったりすることを防ぐことができる。
【０１１１】
なお、第二実施例と同様に、パッケージ内部にフォトダイオードを備えレーザチップの高反射膜側から光を受ける構成とする場合は、レーザチップの構成を第二実施例と同様のものとしても構わない。即ち、高反射膜の反射率を７０％〜８０％とするとともに、高反射膜の表面に光吸収膜を形成することとしても構わない。
【０１１２】
また、光ピックアップなどの情報記録装置用の光源に用いられるホログラムレーザ素子も、上述したＨＨＬパッケージと同様にレーザチップの他に複数の素子（信号検出用のフォトダイオードやホログラム素子などの光学素子）をパッケージ内に含む構成であるが、このような構成の場合にも、本実施例のように保護膜の表面に光吸収膜を形成したレーザチップを設けることができる。そして、不完全な気密封止による歩留まりの低下や、レーザチップに汚染物質が付着及び堆積することによって駆動電流を増大させる必要が生じたり動作が不安定となったりすることを防ぐ効果を得ることができる。
【０１１３】
［保護膜及び光吸収膜の構成例］
＜第四実施例＞
以下の第四実施例〜第十三実施例では、窒化物系半導体からなるレーザチップの保護膜（特に、光出射側の端面に形成する低反射膜）及び光吸収膜の構成例を示す。なお、以下では低反射膜及び光吸収膜の構成例のみ示すこととするが、チップや高反射膜の構成、パッケージの構成については、どのような構成であっても構わない。また、以下に示す膜の組み合わせはそれぞれ一例に過ぎず、これ以外の組み合わせでも本発明の効果を得ることは可能である。
【０１１４】
第四実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜を、光出射側の端面から窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜／窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜の順に形成したものとする。そして、低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3膜上に、光吸収膜として金（Ａｕ）膜を形成している。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、Ａｕ膜が４．５ｎｍである。
【０１１５】
光出射側の端面に形成するＡｌＮ膜は、チップを構成する窒化物系半導体や低反射膜を構成する他の膜と強固に密着する。そのため、このＡｌＮ膜を形成することで、端面から低反射膜が剥がれることを防止することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。さらに、光出射側の端面とＡｌＮ膜とが密着することによって、端面に酸化などの反応が生じて変質することを抑制することができる。そして、端面の変質を防ぐことにより端面の表面における非輻射再結合の発生が抑制されるため、急激に非輻射再結合が増加することにより発生する熱によって端面が溶けて破壊されるＣＯＤ（catastrophic optical damage）の発生が防止され、安定した動作を行うことが可能となる。なお、上述したＡｌＯxＮ1-xもＡｌＮと同様の特性を有しており、この材料から成る膜を利用しても同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
また、ＳｉＮ膜は熱膨張係数が小さいため、熱を発生する光吸収膜を備えたとしても保護膜の構成を保持することができる。また、防湿性にも優れるため、端面が水分によって変質することを防ぐことができる。そのため、安定した動作（特に、光出力を一定とした場合における駆動時間に伴う駆動電流の上昇の防止）を行うことが可能となる。なお、酸窒化ケイ素（ＳｉＯxＮ1-x（ただし、０＜ｘ＜１とする））もＳｉＮと同様の特性を有しており、この材料から成る膜を利用しても同様の効果を得ることができる。そして、上述した光出射側の端面にＡｌＯxＮ1-xもしくはＡｌＮを形成する構造と併用した構造、即ち、光吸収膜とＡｌＯxＮ1-xもしくはＡｌＮの間にＳｉＯxＮ1-xもしくはＳｉＮを挟んだ構造とすると、より安定した動作を行うことが可能となるため好ましい。
【０１１７】
なお、半導体の端面に直接、ＳｉＯxＮ1-xもしくはＳｉＮを形成し、その上に光吸収膜を形成する二層構造としても構わない。さらに、半導体とＳｉＯxＮ1-xもしくはＳｉＮの間に、酸化膜（例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタンなど）や窒化膜（例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタンなど）などの他の膜を形成しても構わないし、ＳｉＯxＮ1-xもしくはＳｉＮと光吸収膜の間に、酸化膜や窒化膜などの他の膜を形成しても構わない。以上のように、半導体の端面と最表面の光吸収膜の間に、ＳｉＯxＮ1-xもしくはＳｉＮを挟む構造であれば、非気密パッケージにおいて問題となる水分に対する防湿性や、汚染物質の一つであるＳｉ系の物質の付着を、同時に改善することができるため、好ましい。
【０１１８】
また、低反射膜の表面に光吸収膜であるＡｕ膜を形成することで、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことができる。そのため、駆動時間の経過に伴って駆動電流を増大させる必要が生じたり動作が不安定となったりすることを防ぐ効果を得ることができる。そして、以上のように保護膜及び光吸収膜を形成することによって、大気雰囲気中でレーザ素子を駆動させたとしても長寿命かつ安定した動作を行うことが可能となる。
【０１１９】
なお、光吸収膜であるＡｕ膜の厚さを、１ｎｍ、２ｎｍ、７ｎｍと変化させても上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
＜第五実施例＞
第五実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3膜上に光吸収膜として白金（Ｐｔ）膜を形成している。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が６ｎｍ、ＳｉＮ膜が１００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が２００ｎｍ、Ｐｔ膜が４ｎｍである。
【０１２１】
このように低反射膜及びＰｔから成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第四実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。また、本実施例のようにＡｌＮ膜やＳｉＮ膜を第四実施例よりも薄く構成しても、同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
なお、光吸収膜であるＰｔ膜の厚さを、１ｎｍ、２ｎｍ、８ｎｍと変化させても上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
＜第六実施例＞
第六実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四及び第五実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3膜上にまずチタン（Ｔｉ）膜を形成し、さらにその上に金（Ａｕ）膜を形成する構成として、光吸収膜をＴｉ膜及びＡｕ膜の複合膜とする。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、Ｔｉ膜が１．５ｎｍ、Ａｕ膜が２．５ｎｍである。
【０１２４】
このように低反射膜及び複合膜から成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第五実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１２５】
なお、本実施例では光吸収膜をＴｉ膜及びＡｕ膜の複合膜で構成したが、Ａｕ膜を、Ａｕ膜と厚さの等しいＰｔ膜に変更しても構わなく、この場合も同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
＜第七実施例＞
第七実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第六実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3膜上に光吸収膜としてモリブデン（Ｍｏ）膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、Ｍｏ膜が４．０ｎｍである。
【０１２７】
このように低反射膜及びＭｏ膜から成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第六実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１２８】
なお、光吸収膜であるＭｏ膜の厚さを、１ｎｍ、２ｎｍ、１２ｎｍと変化させても上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
＜第八実施例＞
第八実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第七実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3上にまずモリブデン（Ｍｏ）膜を形成し、さらにその上に金（Ａｕ）膜を形成する構成として、光吸収膜をＭｏ膜及びＡｕ膜の複合膜とする。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、Ｍｏ膜が１．５ｎｍ、Ａｕ膜が２．５ｎｍである。
【０１３０】
このように低反射膜及び複合膜から成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第七実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１３１】
なお、本実施例では光吸収膜をＭｏ膜及びＡｕ膜の複合膜で構成したが、Ａｕ膜を、Ａｕ膜と厚さの等しいＰｔ膜に変更しても構わなく、この場合も同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
＜第九実施例＞
第九実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第八実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3上に光吸収膜としてアルミニウム（Ａｌ）膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、Ａｌ膜が４．０ｎｍである。
【０１３３】
このように低反射膜及びＡｌから成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第八実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１３４】
＜第十実施例＞
第十実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第九実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3上に光吸収膜としてＡｌＯx（０＜ｘ＜１．５）で表される酸素欠損状態のアルミニウム膜、即ち、酸化アルミニウムの酸素欠損膜を用いる。ここで、ＡｌＯxは化学量論的組成であるＡｌ：Ｏ＝２：３の組成から酸素が少なくなる方向に組成がずれているものである。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、ＡｌＯx膜が６０ｎｍである。
【０１３５】
上述したように、Ａｌ2Ｏ3は出射されるレーザ光に対してほぼ透明であるが、ＡｌＯxのような酸素欠損膜とすることで光をよく吸収するようになるため、このような膜とすれば光吸収膜として用いることができる。
【０１３６】
ＡｌＯx膜の作製方法としては、例えば、第一実施例において示した例のようにＥＣＲスパッタ装置を用いる場合では、Ａｌ2Ｏ3膜を形成する場合の酸素ガスの流量（例えば、５．８ｃｃｍ）を低減させる（例えば、４．３ｃｃｍ）ことによって容易に得ることができる。なお、アルゴンガスの流量や供給する電力などの他の条件については第一実施例で示した条件と同様のもの、即ち、アルゴンガスの流量を２０ｃｃｍ、Ａｌターゲットに与えるＲＦパワーを５００Ｗ、プラズマ発生用のマイクロ波パワーを５００Ｗとしても構わない。
【０１３７】
このように低反射膜及びＡｌＯxから成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第九実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１３８】
さらに、本実施例で光吸収膜として用いているＡｌＯx膜は、組成のｘの値と膜厚とによって光の吸収量が制御できるため、金属膜などの厚さのみで光の吸収量が制御される光吸収膜よりも厳密な調整を行うことができる。例えば、光吸収を極限まで抑えたい場合、金属膜を用いる場合ではごく薄く均一な膜を形成するために成膜方法や成膜条件を選択する必要があり困難なものとなるが、ＡｌＯx膜を用いる場合では厚い膜であってもｘの値を１．５に近い値とすることで対応できるため、調整が容易なものとなる。
【０１３９】
また、スパッタ装置を用いて作製する場合、ＡｌとＳｉのターゲットをセットして、供給するアルゴン、酸素、窒素の各ガスの流量を適宜変更するだけで低反射膜及び光吸収膜を形成することができるため、連続した工程で成膜を行うことができる。
【０１４０】
なお、光吸収膜としてＡｌＯxを用いる代わりに、ＳｉＯx（０＜ｘ＜２）で表される酸素欠損状態の酸化ケイ素膜（例えば、厚さ８ｎｍ）を用いることとしても構わない。ここで、ＳｉＯxは化学量論的組成であるＳｉ：Ｏ＝１：２の組成から酸素が少なくなる方向に組成がずれているものである。このようにＳｉＯx膜を用いたとしても、ＡｌＯxを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
また、酸素欠損膜の代わりに、ＡｌＮx（０＜ｘ＜１）で表される窒素欠損状態のアルミニウム膜や、ＳｉＮx（０＜ｘ＜１．３３…）で表される窒素欠損状態の窒化ケイ素膜を用いることとしても構わない。ここで、ＡｌＮxは化学量論的組成であるＡｌ：Ｎ＝１：１の組成から窒素が少なくなる方向に組成がずれているものであり、ＳｉＮxは化学量論的組成であるＳｉ：Ｎ＝３：４の組成から窒素が少なくなる方向に組成がずれているものである。
【０１４２】
ＡｌＮは、出射される光のごくわずかしか光を吸収しない。しかしながら、第十実施例に示した酸素欠損膜とする場合と同様に、窒素欠損膜とすることで光を吸収する量を増大させることが可能となり、光吸収膜として利用することができるようになる。スパッタ装置を用いた作製方法も酸素欠損膜と同様であり、窒素ガスの流量をＡｌＮ膜を作製する場合の流量よりも小さくすることによって容易に作製することができる。また、ＳｉＮは窒素欠損した状態であるが光の吸収量は少ないものとなっている。そのため、光吸収膜としてＳｉＮxを利用する場合は、ｘの値をより小さくすることが好ましい。
【０１４３】
また、酸素欠損膜と同様に、ＡｌＮxやＳｉＮxの窒素欠損膜においても組成のｘの値と膜厚とによって光の吸収量を制御することができるため、金属膜などの厚さのみで制御可能な光吸収膜よりも厳密な調整を行うことができる。また、どちらの光吸収膜を作製する場合においても、スパッタ装置を用いて作製する場合、ＡｌとＳｉのターゲットをセットして、供給するアルゴン、酸素、窒素の各ガスの流量を適宜変更するだけで低反射膜及び光吸収膜を形成することができるため、連続した工程で成膜を行うことができる。
【０１４４】
＜第十一実施例＞
第十一実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第十実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3膜上に光吸収膜として窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、ＴｉＮ膜が２０ｎｍである。
【０１４５】
ＴｉＮ膜の作製にもスパッタ法を利用することが可能であり、上述したようなＥＣＲスパッタ装置において、窒素ガスとアルゴンガスとを導入するとともにＴｉターゲットを用いてスパッタを行うことにより容易に作製することができる。
【０１４６】
このように低反射膜及びＴｉＮから成る光吸収膜を構成しても、上述した第一〜第十実施例と同様に、低反射膜を端面に強固に密着させることによる効果や、汚染物質が低反射膜及び光吸収膜上に付着及び堆積することを防ぐことによる効果を得ることができる。
【０１４７】
なお、ＴｉＮ膜や上述したＡｌＮx膜やＳｉＮx膜に限らず、他の金属（例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ））の窒化物膜であっても出射される光を吸収することが可能であり、光吸収膜として利用することとしても構わない。また、これらの膜を窒素欠損膜として利用することとしても構わない。
【０１４８】
＜第十二実施例＞
第十二実施例では、光出射側の端面に形成される低反射膜の材料を第四〜第十一実施例と同様のものとしている。即ち、光出射側の端面からＡｌＮ膜／ＳｉＮ膜／Ａｌ2Ｏ3膜の順に形成したものとする。そして、本実施例では低反射膜を構成する最表面の膜であるＡｌ2Ｏ3上に光吸収膜として酸化パラジウム膜を用いる。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＮ膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が３００ｎｍ、Ａｌ2Ｏ3膜が８０ｎｍ、酸化パラジウム膜が３ｎｍである。
【０１４９】
酸化パラジウム膜の形成方法として、例えばＰｄ金属膜を形成後、プラズマ発生装置内で酸素プラズマにて酸化させ形成する方法を用いることができる。また、酸化パラジウムターゲットを用いるとともに、蒸着やスパッタによって形成することも可能である。また、酸素を導入しながら膜を形成したり、膜の形成後に酸素プラズマなどを用いて酸化を行ったりしても構わない。
【０１５０】
また、酸化パラジウムの膜厚ｔについて、０ｎｍ＜ｔ≦１００ｎｍの範囲であれば好ましい。１００ｎｍ以上では、光が吸収される割合が大きくなり、光取り出し効率が低下してしまう。なお、より好ましい条件としては０ｎｍ＜ｔ≦５０ｎｍであり、さらに好ましい条件としては０ｎｍ＜ｔ≦１０ｎｍである。また、光吸収膜は少しでも付着していれば効果を得ることができる。
【０１５１】
また、上記の例では、光吸収膜として酸化パラジウムを用いる例を示したが、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）などの金属の酸化物を用いても構わない。また、これらの金属の酸化物を複数組み合わせたものとしても構わない。
【０１５２】
＜第十三実施例＞
第十三実施例では、低反射膜を、光出射側の端面からＡｌＯxＮ1-x膜／ＳｉＮ膜の順に形成したものとする。そして、低反射膜を構成する最表面の膜であるＳｉＮ膜の表面に形成する光吸収膜としてパラジウム（Ｐｄ）膜を用いる。また、それぞれの膜の厚さは、ＡｌＯxＮ1-x膜が２０ｎｍ、ＳｉＮ膜が１６０ｎｍ、Ｐｄ膜が５ｎｍである。このレーザチップについて図７に示す。図７は、第十三実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図であり、光吸収膜が形成される側を拡大するとともに模式的に示したものである。
【０１５３】
図７に示すように、本実施例におけるレーザチップ１は、低反射膜１０１の表面に形成される光吸収膜１０２の一部を凝集（粒状化、ドット化）させている。ドット化させる方法として、例えば、レーザ素子を駆動させる方法がある。レーザ素子を駆動させてレーザ発振させると、出射されるレーザ光の一部が光吸収膜１０２を成すパラジウムによって吸収され、光吸収膜１０２の一部が発熱する。このとき発生する熱によって光吸収膜１０２をドット化させることが可能となり、図７に示すような、光吸収膜１０２の一部がドット化したレーザチップ１を得ることができる。
【０１５４】
また、ドット化が生じるのは主にレーザ光が通過する領域となる。このような領域ではレーザ光によって光吸収膜１０２が十分に加熱されるため、ドット化が促進されて光吸収膜１０２が粒状となった光吸収膜ドット１０２ｂが形成される。また、この光吸収膜ドット１０２ｂが形成される領域では、光吸収膜ドット１０２ｂの形成時に光吸収膜１０２を成すパラジウムが凝集するため、光吸収膜１０２が不連続となる（厚さが０となる部分が生じる）。このような不連続領域１０２ａ中には、低反射膜１０１の最表面の膜であるＳｉＮ膜が表出する部分が存在する。一方、不連続領域１０２ａ以外の連続領域１０２ｃでは、光吸収膜１０２が連続的な膜となり低反射膜１０１が表出しない。
【０１５５】
光吸収膜１０２のドット化は、例えば、光出力３０ｍＷ、２５℃で２時間程度、連続発振させることで生じさせることができる。このようにドット化を生じさせたレーザチップ１を、２０ｍＷ、２５℃で１０００時間程度連続駆動させて動作試験を行った結果について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第十三実施例におけるレーザチップの断面を示した顕微鏡写真であり、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて撮像したものである。また、図７におけるレーザチップ１のＡ−Ａ断面に相当する断面を示すものである。
【０１５６】
図８に示すように、窒化物半導体積層部１０３の光出射側の端面に、厚さ２０ｎｍのＡｌＯxＮ1-x膜１０１ａが備えられ、さらにその上面に厚さ１６０ｎｍのＳｉＮ膜１０１ｂが備えられる。そして、ＳｉＮ膜１０１ｂの上面に、厚さ５ｎｍのパラジウムから成る光吸収膜１０２が備えられる。光吸収膜１０２は、領域内に光吸収膜ドット１０２ｂを備える不連続領域１０２ａと、連続領域１０２ｃと、を備える。光吸収膜ドット１０２ｂの大きさは、形成する光吸収膜１０２の厚さに依存し、およそ０．５ｎｍ程度から５０ｎｍ程度の大きさとなる。
【０１５７】
図８に示すように、光吸収膜１０２の一部をドット化させたレーザチップ１を駆動させたとしても、レーザチップ１の端面に汚染物質が付着及び堆積することが防止される。即ち、光吸収膜１０２が連続した層状でなく、粒状で途切れ途切れの状態であったとしても、端面に汚染物質が付着及び堆積することを防止することができる。
【０１５８】
また、本実施例の様に光吸収膜ドット１０２ｂを形成する構成とすると、光吸収膜ドット１０２ｂの周辺の光吸収膜１０２を成す金属（本実施例ではパラジウム）が無くなる（厚さが０となる）ため、光吸収量を減少させて効率よく光を出射することが可能となる。即ち、レーザ素子を駆動したときのスロープ効率を向上させることが可能となり、駆動電流を低減することが可能となる。
【０１５９】
また、本例のようにレーザ光を出射してドット化を行うこととすると、光が通過する部分を確実かつ容易にドット化させることが可能となる。
【０１６０】
なお、本実施例ではドット化の方法として、レーザ光を出射することによって凝集させる方法について説明したが、レーザチップ１全体を加熱してドット化させる方法を用いても構わない。このような場合、図７及び図８に示した構成と異なり、光吸収膜１０２の不連続領域１０２ａが全体におよぶようになる。しかしながら、このように全体におよんだとしても、上述の各実施例と同様に汚染物質が付着及び堆積することを防止する効果を得ることができる。さらに、このように全体をドット化させると、光吸収膜が不連続となるため、光吸収膜を介した短絡の発生を抑制することが可能となる。なお、詳細については第十四実施例において説明する。
【０１６１】
また、光や熱など、何らかのエネルギーを外部から光吸収膜１０２に与えることによってドット化を生じさせても構わない。このように構成することによって、任意の位置に不連続領域１０１ａを形成することが可能となる。また、光吸収膜１０２の成膜時にドット化させても構わない。即ち、凝集させながら成膜しても構わない。また、最終的に光吸収膜１０２の少なくとも一部、特に出射されるレーザ光が通過する領域の少なくとも一部がドット化して不連続となる構成であれば、どのような方法を用いてドット化させても構わない。例えば、光吸収膜の材料をインクジェット方式の如く吹き付け、光が通過する領域のみ、または、全面にドット化された光吸収膜を形成することとしても構わない。
【０１６２】
また、光吸収膜１０２が不連続領域１０２ａを備えない構成としても、本例の効果を得ることができる。例えば、光吸収膜１０２が連続した層を備え、この層の表面に上述した光吸収膜ドット１０２ｂのような粒が形成される構成としても構わない。このような構成であったとしても、連続する層の厚さが十分薄いものとなれば光吸収は低減されるため、上述の不連続領域１０２ａを形成する場合と同様に駆動電流を低減する効果を得ることができる。また、十分薄くしても表面には光吸収膜１０２の材料から成る粒が形成されるため、この粒によって汚染物質の付着及び堆積を防止することができる。
【０１６３】
また、光吸収膜１０２の厚さ、使用する材料の種類、下地層の種類などを選択することにより、ドット化の大きさなどを制御することができる。また、ドット化させる金属について、本実施例ではパラジウムを用いたが、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）などを用いても構わない。
【０１６４】
［短絡を抑制するための構成例］
＜第十四実施例＞
以下の第十四実施例〜第十六実施例では、光吸収膜を介した短絡を抑制するための構成例を示す。まず第十四実施例について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第十四実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図であり、基本構成を示した図１の側面を正面として、奥行方向をあわせて表示したものである。なお、説明の便宜上、図９ではｐ電極２２及びｎ電極２３を図示している。また、本実施例では、光吸収膜の構成により短絡を抑制する場合について説明する。
【０１６５】
図９（ａ）及び（ｂ）に示すレーザチップ１は、光吸収膜５ａ、５ｂが、ｐ電極２２の表面（上面Ｕ）側からｎ電極２３の表面（下面Ｄ）側にかけて、不連続となるように形成されている。ここで、保護膜３、４が形成される面（光出射面）と上面Ｕ及び下面Ｄとは連続する面となっており、略垂直となっている。また、光吸収膜５が形成される保護膜（本例では低反射膜３）の表面を、光出射表面Ｐとする。
【０１６６】
図９（ａ）に示す光吸収膜５ａは、レーザチップ１の下面Ｄから離間されて形成されている。なお、光吸収膜５ａは、上面Ｕに隣接している。また、図９（ｂ）に示す光吸収膜５ｂは、上面Ｕ側と下面Ｄ側とに分断されている。なお、光吸収膜５ｂのそれぞれは、上面Ｕ及び下面Ｄに隣接している。
【０１６７】
このように構成すると、光吸収膜５ａ、５ｂが上面Ｕ及び下面Ｄに接触したとしても、光吸収膜５ａ、５ｂが不連続であるため、電流が流れにくいものとなる。したがって、上面Ｕ及び下面Ｄに供給される電流が、光吸収膜５ａ、５ｂを介して短絡することを抑制することが可能となる。
【０１６８】
なお、図９（ａ）、（ｂ）に示す光吸収膜５ａ、５ｂは一例に過ぎず、レーザチップ１の上面Ｕ及び下面Ｄに対して不連続な構成となる限り、他の構成であっても構わないものとする。例えば、上述の第十三実施例のように、光吸収膜をドット状にすることによって不連続とすることも可能である。また例えば、レーザチップ１の上面Ｕ及び下面Ｄの両方から離間して形成される構成としても構わない。
【０１６９】
ただし、上述の実施例の効果（例えば、汚染物質の付着及び堆積を抑制し、駆動電流の上昇を抑制する効果など）を得るために、少なくとも光が出射される部分（特に、光出射表面Ｐにおける活性層２の近傍部分）には光吸収膜が形成されるものとする。
【０１７０】
次に、本実施例の光吸収膜の作製方法の種々の例について図面を参照して説明する。図１０〜図１２のそれぞれは、本発明の第十四実施例における光吸収膜の作製方法の一例を示す模式的な側面図である。なお、図１０及び図１１では、低反射膜３及び高反射膜４を形成した後に光吸収膜５ａ、５ｂを形成する場合について示しているが、低反射膜３の形成後、高反射膜４の形成前に光吸収膜５ａ、５ｂを形成することとしても構わないものとする。また、チップ毎に光吸収膜５ａ、５ｂを形成することとしても構わないし、上述のようにチップが複数接続した状態となるバーに対して光吸収膜を形成することとしても構わない。
【０１７１】
図１０は、光吸収膜５ａの形成時にＬ字型のスペーサ９０を用いる場合について示している。スペーサ９０は、チップまたはバーの下面Ｄと、光出射表面Ｐにおける下面Ｄに隣接する領域と、を覆う形状となる。このとき、光出射表面Ｐの光が出射される部分については、スペーサ９０によって覆われないこととする。
【０１７２】
また、スペーサ９０の奥行方向（バーであればチップが接続する方向）の長さは、バーまたはチップの奥行方向の長さ以上であり、奥行方向については完全に覆うこととすると好ましい。そして、図１０に示すように、あるチップまたはバーの下面Ｄ及び光出射表面Ｐの一部を覆うスペーサ９０の下面に、他のチップまたはバーの上面Ｕを当接させる。
【０１７３】
上記のようにスペーサ９０を配置し、光出射表面Ｐに対して光吸収膜の形成を行う。これにより、スペーサ９０で覆われていない光出射表面Ｐに、光吸収膜５ａが形成される。即ち、図９（ａ）に示すような、下面Ｄから離間する光吸収膜５ａが形成される。
【０１７４】
また、光吸収膜の作製方法の別例について図１１を用いて説明する。図１１に示すように、本方法ではまず、あるチップまたはバーの下面Ｄと他のチップまたはバーの上面Ｕとを当接させる。そして、スリットマスク９１によって光出射表面Ｐの一部の領域を覆った上で、光吸収膜の形成を行う。図１１に示す例では、スリットマスク９１が、チップまたはバーの下面Ｄの近傍となる一部の領域を覆うものとしている。
【０１７５】
このとき、光出射表面Ｐの光が出射される部分については、スリットマスク９１によって覆われないこととする。また、スリットマスク９１の奥行方向の長さは、バーまたはチップの奥行方向の長さ以上であり、奥行方向について完全に覆うこととすると好ましい。
【０１７６】
上記のようにスリットマスク９１を配置し、光出射表面Ｐに対して光吸収膜の形成を行う。これにより、スリットマスク９１で覆われていない光出射表面Ｐに、光吸収膜５ｂが形成される。即ち、図９（ｂ）に示すような、上面Ｕ側と下面Ｄ側とに分断された光吸収膜５ｂが形成される。
【０１７７】
なお、スリットマスク９１の光出射表面Ｐを覆う上下方向の位置や大きさを変更することとしても構わない。これにより、例えば、図９（ａ）に示すような光吸収膜５ａを形成することとしても構わないし、上面Ｕ及び下面Ｄの両方から離間する光吸収膜を形成することとしても構わない。
【０１７８】
また、光吸収膜の作製方法の別例について図１２を用いて説明する。図１２に示すように、本方法ではまず、図１に示すものと同様に光出射表面Ｐの全面に光吸収膜を形成する。また、本方法では図１０に示す方法と同様のＬ字型のスペーサ９２を用いる。ただし、スペーサ９２は、チップまたはバーの上面Ｕと、光吸収膜の上面Ｕに隣接する領域と、を覆う形状となる。
【０１７９】
このとき、少なくとも光出射表面Ｐの光が出射される部分が、スペーサ９２によって覆われることとする。また、スペーサ９２の奥行方向（バーであればチップが接続する方向）の長さは、バーまたはチップの奥行方向の長さ以上であり、奥行方向については完全に覆うこととすると好ましい。そして、図１２に示すように、あるチップまたはバーの上面Ｕ及び光吸収膜の一部を覆うスペーサ９２の上面に、他のチップまたはバーの下面Ｄを当接させる。
【０１８０】
上記のようにスペーサ９２を配置して、光吸収膜の除去を行う。これにより、スペーサ９２で覆われた光吸収膜以外が除去され、一部の光吸収膜が残ることとなる。即ち、図９（ａ）に示すような、下面Ｄから離間する光吸収膜５ａが形成される。
【０１８１】
なお、除去の方法としては、例えば各種エッチング（例えば、ドライエッチングでもウェットエッチングでも構わない）や逆スパッタ（例えば、ガスのイオンなどを衝突させて除去する方法）などを用いることが可能である。このとき、光吸収膜を除去可能な条件で、それぞれの方法が適宜選択されるものとする。また、スペーサ９２は、これらの除去方法に耐え得るものとすると好ましい。
【０１８２】
また、図１０〜図１２のそれぞれでは、二個のチップまたはバーに対して同時に光吸収膜５ａ、５ｂを形成する場合について図示したが、三個以上としても構わないし、一個としても構わない。また、低反射膜３の表面に光吸収膜を形成する場合についてのみ説明したが、高反射膜４の表面についても同様の方法を用いて、光吸収膜を形成することとしても構わない。
【０１８３】
また、スペーサ９０、９２に適用する材料を、レーザチップ１を汚染しないものとすると好ましい。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やＧａＡｓ、Ｓｉなどを適用すると好ましい。
【０１８４】
＜第十五実施例＞
次に、第十五実施例について図面を参照して説明する。図１３〜図１７は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。なお、図１３〜図１７のそれぞれの（ａ）側面図は、基本構成を示した図１のレーザチップの側面と同じ側面側から見た図を示すものであり、（ｂ）上面図は、レーザチップの固定部に固定される下面とは反対側となる上面側から見た図を示すものである。また、本実施例では、レーザチップ１と固定部Ｓとの接続構成によって短絡を抑制する場合について説明する。
【０１８５】
図１３〜図１７に示すように、レーザチップ１は、図４〜図６に示したサブマウント４１、５１、６１などに代表される固定部Ｓに、その下面Ｄが固定されることによって実装される。固定には、ロウ材などから成る固定材Ｚが用いられる。なお、部材を区別して示すために、光吸収膜５及び固定材Ｚにそれぞれハッチングを付して表示する。また、後述する絶縁材Ｎについても同様にハッチングを付して表示することとする。
【０１８６】
固定材Ｚ及び固定部Ｓは導電性を有し、固定部Ｓが固定材Ｚを介してレーザチップ１の下面Ｄと電気的に接続されている。また、レーザチップ１の上面Ｕには導線（不図示）等が接続されている。そして、例えば固定部Ｓ及び導線を介してレーザチップ１の上面Ｕ及び下面Ｄに電流が通じられることで、レーザチップ１に電流が供給される。
【０１８７】
図１３に示す構成例では、光吸収膜５を固定材Ｚから突出させる構成となる。特に、固定を行う面であるレーザチップ１の下面Ｄに光吸収膜５が回りこんで形成される場合、この回りこんで形成される部分が固定材Ｚから突出する構成とすると好ましい。
【０１８８】
このように構成すると、固定材Ｚ及び固定部Ｓと光吸収膜５とが接触すること、即ち、固定材Ｚ及び固定部Ｓを介してレーザチップ１の下面Ｄと光吸収膜５とが電気的に接続されることが抑制される。したがって、光吸収膜５を介した短絡を抑制することが可能となる。特に、固定材Ｚをどのようなパターンで固定部Ｓに形成したとしても、接触を抑制することが可能となる。
【０１８９】
また、図１４に示す構成例では、レーザチップ１の下面Ｄと固定部Ｓとの間の領域において、光吸収膜５から離間した領域（固定材領域）に、固定材Ｚを形成する。そして、光吸収膜５に隣接した領域（非固定材領域）には、少なくとも固定材Ｚを形成しないこととする。
【０１９０】
このように構成すると、光吸収膜５の近傍には固定材Ｚが形成されないこととなる。そのため、固定材Ｚと光吸収膜５とが接触すること、即ち、固定材Ｚ及び固定材Ｓを介してレーザチップ１の下面Ｄと光吸収膜５とが電気的に接続されることが抑制される。したがって、光吸収膜５を介した短絡を抑制することが可能となる。特に、固定部Ｓに形成する固定材Ｚのパターンを調整するだけで、容易に接触を抑制することが可能となる。
【０１９１】
なお、図１５に示すように、非接続領域に絶縁性の材料である絶縁材Ｎを形成することとしても構わない。絶縁材Ｎを形成することとすると、光吸収膜５を介した短絡をさらに効果的に抑制することが可能となる。特に、光吸収膜５と固定部Ｓとが接触することを抑制することも可能となる。
【０１９２】
また、図１６に示す構成例では、固定部Ｓの、光吸収膜５に隣接する部分を切り欠くことで、凹部Ｃを設ける。また、光吸収膜５から離間した部分に固定材Ｚを形成し、この固定材Ｚによってレーザチップ１を固定部Ｓに固定する。
【０１９３】
このように構成すると、図１３に示す場合と同様に、固定材Ｚ及び固定部Ｓと光吸収膜５とが接触すること、即ち、固定材Ｚ及び固定部Ｓを介してレーザチップ１の下面Ｄと光吸収膜５とが電気的に接続されることが抑制される。したがって、光吸収膜５を介した短絡を抑制することが可能となる。さらに、固定材Ｚをどのようなパターンで固定部Ｓに形成したとしても、接触を抑制することが可能となる。
【０１９４】
また、図１７に示す構成例では、図１４〜図１６に示す構成例と同様に、レーザチップ１の下面Ｄと固定部Ｓとの間における光吸収膜５から離間した領域（固定材領域）に固定材Ｚを形成する。ただし、本構成例では、光吸収膜５に隣接した領域を、固定材Ｚが粒状化（ドット化）された粒状化固定材領域とする。ドット化は、例えば、所望の大きさ及び形状の開口部を備えたマスク等を用いて固定材Ｚを形成することによって行っても構わないし、膜状に形成した後に熱などを与えることで凝集させることによって行っても構わない。
【０１９５】
このように構成すると、光吸収膜５に固定材Ｚが接触したとしても、ドット状であるため局所的なものとなる。そのため、固定材Ｚ及び固定部Ｓを介してレーザチップ１の下面Ｄと光吸収膜５とが電気的に接続されることが抑制される。また、光吸収膜５に流れ込む電流がごく僅かなものとなる。したがって、光吸収膜５を介した短絡を抑制することが可能となる。さらに、レーザチップ１で発生した熱を固定部Ｓに効率よく伝達させて放熱することが可能となる。
【０１９６】
なお、ドットの大きさや形状については、放熱性やレーザチップの発光特性、特に短絡に対する特性など、種々の特性を鑑み、適宜選択することとしても構わない。
【０１９７】
また、図１３〜図１７に示した各種構成例は、光吸収膜５を一方の面（低反射膜の表面）のみに形成するものであるが、一方の面だけでなく他方の面（高反射膜の表面）にも光吸収膜５を形成することとしても構わない。この場合、他方の面側にも、図１３〜図１７と同様の構成を備えることとしても構わない。
【０１９８】
また、レーザチップ１の下面Ｄを固定部Ｓに接続する構成について説明したが、上面Ｕを固定部Ｓに接続する構成としても構わないものとする。
【０１９９】
また、レーザチップ１と固定部Ｓとの接続構成によって短絡の抑制を図る本実施例と、光吸収膜の構成によって短絡の抑制を図る第十四実施例と、は適宜組み合わせて実施することが可能である。これらを組み合わせると、より効果的に光吸収膜を介した短絡を抑制することが可能となる。
【０２００】
＜第十六実施例＞
次に、第十六実施例について図面を参照して説明する。図１８及び図１９は、本発明の第十六実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図であり、第十四実施例について示した図９に相当するものである。なお、図９と同様の部分については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。また、本実施例では、電極の構成により短絡を抑制する場合について説明する。
【０２０１】
図１８（ａ）、（ｂ）に示す構成例では、上面Ｕ（ｐ電極２２の表面）に、絶縁性の材料から成る絶縁部Ｒを形成する。絶縁部Ｒは、ｐ電極２２の表面の光吸収膜５に隣接した領域を、少なくとも覆うこととする。
【０２０２】
例えば、図１８（ａ）に示すように、絶縁部Ｒをｐ電極２２の表面に形成することとしても構わない。なお、絶縁部Ｒを構成する膜として、例えば、ポリマー材料や絶縁性樹脂材料などを用いることが可能である。また、ｐ電極２２の形成後、劈開前に絶縁部Ｒを形成しても構わないし、低反射膜３の形成後に絶縁部Ｒを形成しても構わない。
【０２０３】
また例えば、図１８（ｂ）に示すように、低反射膜３と同じ材料によって絶縁部Ｒを形成することとしても構わない。例えば、低反射膜３を形成する際に、ｐ電極２２の上部への回り込みを許容することで、低反射膜３と絶縁部Ｒとを同時に形成することとしても構わない。
【０２０４】
このように構成すると、光吸収膜５が上面Ｕに回り込んだとしても、絶縁部Ｒによって上面Ｕと光吸収膜５とが接触することが抑制される。したがって、光吸収膜５を介して短絡することを抑制することが可能となる。
【０２０５】
また、図１９に本実施例の別例を示す。図１９に示す構成例では、ｐ電極２２の一部に、電極材料が形成されない電流非注入領域Ｙを形成する。電流非注入領域Ｙは、上記の絶縁部Ｒと同様に、光吸収膜５に隣接した領域に形成される。
【０２０６】
このように構成すると、光吸収膜５がｐ電極２２側に回り込んだとしても、電流非注入領域Ｙに形成されることとなる。そのため、ｐ電極２２と光吸収膜５とが接触することが抑制される。したがって、光吸収膜５を介して短絡することを抑制することが可能となる。
【０２０７】
なお、図１８及び図１９に示した構成例は、上面Ｕ側かつ低反射膜３側にのみ短絡を抑制する構成を設ける場合のものであるが、下面Ｄ側や、高反射膜４側に同様の構成を設けることとしても構わない。
【０２０８】
また、図１８や図１９に示した構成を組み合わせても構わない。例えば、図１９の電流非注入領域Ｙに、図１８（ａ）、（ｂ）に示すような絶縁部Ｒを形成しても構わない。
【０２０９】
また、電極の構成により短絡の抑制を図る本実施例と、レーザチップ１と固定部Ｓとの接続構成によって短絡の抑制を図る第十五実施例と、光吸収膜の構成によって短絡の抑制を図る第十四実施例と、は適宜組み合わせて実施することが可能である。これらを組み合わせると、より効果的に光吸収膜を介した短絡を抑制することが可能となる。
【０２１０】
＜変形例＞
なお、上述した各実施例において、主として低反射膜を二または三種類の膜によって構成した例について説明したが、一種類の膜から成ることとしても構わない。また、保護膜として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ及びＹから選ばれた少なくとも一つの元素を含む酸化物や、ＡｌやＳｉの窒化物、ＡｌやＳｉの酸窒化物を含むものとしても構わない。
【０２１１】
また、上述した各実施例について、低反射膜側だけでなく、高反射膜側からも一部の光を出射する構成とする場合において、それぞれの光吸収膜を高反射膜の表面に構成することとしても構わない。このように構成することによって、高反射膜側にも汚染物質が付着及び堆積することを防止することができる。また、高反射膜が形成される端面に、直接ＡｌＮ膜、ＡｌＯxＮ1-x膜のような密着性を高める膜を高反射膜の一部として形成することとしても構わない。さらに、高反射膜に、ＳｉＮやＳｉＯxＮ1-x膜を備える構成としても構わない。
【０２１２】
また、光吸収膜を備えるとともに、保護膜をＳｉＮやＳｉＯxＮ1-xを含んだもので構成することによって、より駆動電流の上昇を低減することが可能となるため、これらの材料から成る膜を保護膜に備えることが好ましい。特に、ＳｉＯxＮ1-x膜を用いた場合は、２０ｎｍ以上の厚さのＳｉＯxＮ1-x膜を備えることで駆動電流の上昇を抑制する効果が得られる。そのため、ＳｉＯxＮ1-x膜を２０ｎｍ以上備える構成、さらには８０ｎｍ以上備える構成とすると好ましい。
【０２１３】
また、光吸収膜の厚さｔについて、０ｎｍ＜ｔ≦１００ｎｍの範囲であれば好ましい。１００ｎｍ以上では、光が吸収される割合が大きくなり、光取り出し効率が低下してしまう。なお、より好ましい条件としては０ｎｍ＜ｔ≦５０ｎｍであり、さらに好ましい条件としては０ｎｍ＜ｔ≦１０ｎｍである。また、光吸収膜は少しでも付着していれば効果を得ることができる。
【０２１４】
また、光吸収膜として用いる材料について、Ａｕ、Ｐｔ，Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕなどを用いると、汚染物質の一つであるＳｉ系の物質の付着係数が低減され、付着しにくくなるために好ましい。また、上述した第六実施例及び第八実施例のように、二種類以上の膜で光吸収膜を形成する場合は、最表面の膜にこれらの金属から成る膜を用いることにより汚染物質の付着及び堆積を抑制する効果があるため好ましい。
【０２１５】
また、光吸収膜は二種類以上の合金から成るものとしても構わない。また、光吸収膜が、金属膜と窒化物膜、窒化物膜と酸素欠損膜、などのように、いくつかの種類の膜が組み合わさった複合膜であることとしても構わない。
【０２１６】
また、上述の第十三実施例のように、光吸収膜を成す材料がドット状になっても、汚染物質の付着及び堆積を抑制する効果が得られる。そのため、例えば所定の材料（光を吸収する材料から成るか否かは問わない）から成る膜中に、光を吸収する材料の粒（ドット）を含ませた構成としても構わない。具体的に例えば、窒化物から成る膜中に、金属から成るドットを含ませたものを光吸収膜としても構わない。なお、所定の材料として、絶縁性であり、熱伝導性が高い物質を選択すると好適である。
【０２１７】
または、上記ドットを保護膜に含ませることにより、保護膜の一部または全部を光吸収膜としても構わない。なお、ドットの大きさは、発光点の大きさよりも小さいものとすると好ましい。
【０２１８】
また、上記のようなドット状に限らず、光を吸収する材料（例えば金属）を所定の材料から成る膜中に含ませるだけでも、光吸収膜として機能させることが可能である。例えば、光を吸収する材料と膜を構成する所定の材料との化合物の状態で含まれても構わないし、固溶体（原子）の状態で膜を構成する所定の材料中に含まれても構わない。また、ドット、化合物、固溶体が混在する状態としても構わない。
【０２１９】
また、レーザチップのリッジストライプ（狭窄部）の幅について、光の出射側（主として光が出射される側、例えば図３の面Ａ側）を狭く、光の反射側（出射側の反対側、例えば図３の面Ｂ側）を広くしても構わない。出射側のリッジストライプの幅を狭くすると、発光点の大きさが小さくなり、光吸収膜での発熱が大きくなりすぎることを抑制することができる。しかしながら、出射側の電流密度が大きくなるため、キンクやＣＯＤが発生しやすくなる。そこで、光の反射側のリッジストライプの幅を広くすることで、電流密度を低減し、これらの発生を抑制する構成とする。このように構成すると、光吸収膜の効果をより効果的に得ることが可能となる。
【０２２０】
また、非気密パッケージを採用すると、汚染物質の付着及び堆積の問題や、水分による変質の問題が生じることは上述の通りであるが、これらの問題は保護膜が形成される端面のみで生じるとは限らない。例えば、電極（例えば図３のｐ電極２２やｎ電極２３）が形成される半導体積層部上においても生じる可能性がある。そのため、上述のように防湿性に優れるＳｉＮやＳｉＯxＮ1-x（ただし、０＜ｘ＜１とする）を、電極と半導体積層部との間に挟むような構成として、水分の浸入を抑制する構成としても構わない。他には、電極を全体的に異方性導電ペースト（ＡＣＰ）やカーボン、銀などの材料で覆ったり、耐湿性樹脂（例えば、エポキシやアクリルなど）で覆ったりしても構わない。なお、これらの構成は、光吸収膜を用いることでパッケージの非気密化が達成された場合に利用することとすると、好適である。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明は、発光素子、チップ及び発光素子の製造方法に関するものであり、特に、窒化物系半導体を用いた短波長の光を出射するレーザ素子に代表される、光出射部にＳｉ酸化物などの汚染物質が付着及び堆積する発光波長である半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの模式的な側面図である。
【図２】は、本発明の実施形態におけるレーザ素子の動作試験の結果を示すグラフである。
【図３】は、本発明の第一実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図及び側面図である。
【図４】は、本発明の第一実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。
【図５】は、本発明の第二実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。
【図６】は、本発明の第三実施例におけるレーザ素子の模式的な斜視図である。
【図７】は、本発明の第十三実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図である。
【図８】は、本発明の第十三実施例におけるレーザチップの断面を示した顕微鏡写真である。
【図９】は、本発明の第十四実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図である。
【図１０】は、本発明の第十四実施例における光吸収膜の作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１１】は、本発明の第十四実施例における光吸収膜の作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１２】は、本発明の第十四実施例における光吸収膜の作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１３】は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。
【図１４】は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。
【図１５】は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。
【図１６】は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。
【図１７】は、本発明の第十五実施例におけるレーザ素子の一部を示す模式的な側面図及び上面図である。
【図１８】は、本発明の第十六実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図である。
【図１９】は、本発明の第十六実施例におけるレーザチップの模式的な斜視図である。
【図２０】は、従来のレーザチップの模式的な側面図である。
【図２１】は、従来のレーザ素子の動作試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２２３】
１、１０  レーザチップ
２    活性層
３    低反射膜
３ａ  ＡｌＯxＮ1-x膜
３ｂ  ＳｉＮ膜
３ｃ  Ａｌ2Ｏ3
４    高反射膜
４ａ  ＡｌＯxＮ1-x膜
４ｂ  ＳｉＮ膜
４ｃ  ＳｉＯ2膜
４ｄ  ＴｉＯ2膜
４ｅ  ＳｉＯ2膜
５、５ａ、５ｂ  光吸収膜
１１  基板
１２  バッファ層
１３  ｎ型クラッド層
１４  ｎ型ガイド層
１５  多重量子井戸活性層
１６  保護層
１７  電流ブロック層
１８  ｐ型クラッド層
１９  ｐ型コンタクト層
２０  リッジストライプ
２１  絶縁膜
２２  ｐ電極
２３  ｎ電極
１０１  低反射膜
１０１ａ  ＡｌＯxＮ1-x膜
１０１ｂ  ＳｉＮ膜
１０２  光吸収膜
１０２ａ  不連続領域
１０２ｂ  光吸収膜ドット
１０２ｃ  連続領域
１０３  窒化物半導体積層部
９０、９２  スペーサ
９１  スリットマスク
Ｕ  上面
Ｄ  下面
Ｐ  光出射表面
Ｚ  固定材
Ｓ  固定部
Ｎ  絶縁材
Ｃ  凹部
Ｒ  絶縁部
Ｙ  電流非注入領域
【図１】
2010141017.tif 000003
【図２】
2010141017.tif 000004
【図３】
2010141017.tif 000005
【図４】
2010141017.tif 000006
【図５】
2010141017.tif 000007
【図６】
2010141017.tif 000008
【図７】
2010141017.tif 000009
【図９】
2010141017.tif 000010
【図１０】
2010141017.tif 000011
【図１１】
2010141017.tif 000012
【図１２】
2010141017.tif 000013
【図１３】
2010141017.tif 000014
【図１４】
2010141017.tif 000015
【図１５】
2010141017.tif 000016
【図１６】
2010141017.tif 000017
【図１７】
2010141017.tif 000018
【図１８】
2010141017.tif 000019
【図１９】
2010141017.tif 000020
【図２０】
2010141017.tif 000021
【図２１】
2010141017.tif 000022
【図８】
2010141017.tif 000023