(57)【要約】【課題】高温かつ高出力の駆動においても十分な信頼性を得ることができる半導体レーザ素子を提供することである。【解決手段】窒化物半導体レーザ素子１００は、光出射部に形成され、アルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜１１４と、第１コート膜１１４の前記光出射部とは反対側に形成され、酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜１１５と、第２コート膜１１５の第１コート膜１１４とは反対側に形成され、ダイヤモンド状炭素を含む放熱膜であるＤＬＣ膜１１６と、を備えた構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射部に形成され、アルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜と、
第１コート膜の前記光出射部とは反対側に形成され、酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜と、
第２コート膜の第１コート膜とは反対側に形成され、ダイヤモンド状炭素を含む放熱膜と、を備えた半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記アルミニウムの窒化物結晶又は前記アルミニウムの酸窒化物結晶は、前記光出射部を構成する半導体結晶と結晶軸が揃っていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
第１コート膜の厚さが６ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
第２コート膜が、アルミニウムの酸化物膜、酸化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化ハフニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ニオブ膜、酸化タンタル膜または酸化イットリウム膜を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
ＡｌsＧａtＮ（ｓ＋ｔ＝１、０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１）の組成式で表される窒化物半導体からなる基板を用いていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の半導体レーザ素子。
【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をはじめとする半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から窒化物半導体発光素子の中でも特に窒化物半導体レーザ素子においては、光出射部の劣化を原因とする信頼性不良が知られている。この光出射部の劣化は非発光再結合準位の存在により、光出射部が過度に発熱することによって起こると考えられている。そして、非発光再結合準位が発生する主要因としては、光出射部の酸化が考えられている。
【０００３】
そこで、光出射部の酸化を防止することを目的として、光出射部にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）などのコート膜が形成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３５０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
我々は、高出力駆動時でも光出射部の劣化を原因とした信頼性不良を起こさないような窒化物半導体レーザ素子の実現を目指して研究を行ってきた。その中で以下の試験を行ったところ、さらなる課題が見つかった。
【０００６】
光出射側の端面にアルミナからなるコート膜を８０ｎｍの厚さに形成し、光反射側の端面に酸化シリコン膜／酸化チタン膜の多層膜を形成して９５％の反射率とした従来の窒化物半導体レーザ素子について、低温かつ低出力の条件でのエージング試験（３０℃、ＣＷ駆動、光出力３０ｍＷ）と高温かつ高出力の条件でのエージング試験（７０℃、ＣＷ駆動、光出力１００ｍＷ）の２種類のエージング試験を行なった。その結果、低温かつ低出力条件でのエージング試験では、３０００時間を超えても安定に動作していたが、高温かつ高出力の条件でのエージング試験においては４００時間を超えたあたりから、光出射部のＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）により、レーザ光の発振を停止する窒化物半導体レーザ素子が数多く見られた。したがって、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、高温かつ高出力条件では４００時間という比較的短いエージング時間で光出射部のＣＯＤが問題になることがわかった。
【０００７】
本発明は、高温かつ高出力の駆動においても十分な信頼性を得ることができる半導体レーザ素子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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ素子は、光出射部に形成され、アルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜と、第１コート膜の前記光出射部とは反対側に形成され、酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜と、第２コート膜の第１コート膜とは反対側に形成され、ダイヤモンド状炭素を含む放熱膜と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、高温かつ高出力の駆動においても十分な信頼性を得ることができる半導体レーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の好ましい一例の模式的な断面図である。
【図２】図１に示す窒化物半導体レーザ素子の共振器長方向の模式的な側面図である。
【図３】第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の第１コート膜のＴＥＭによる電子線回折パターンである。
【図４】第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の端面と第１コート膜の２つの領域にまたがった領域のＴＥＭによる電子線回折パターンである。
【図５】本発明の窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す図である。
【図６】従来の窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す図である。
【図７】光出射部にアルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含むコート膜を形成した窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下では窒化物半導体レーザ素子を例に説明するが、本発明は窒化物系以外のＡｌＧａＩｎＰやＡｌＧａＡｓ結晶等からなるレーザ構造を有する半導体レーザ素子にも適用可能である。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１２】
本発明者は、上記の問題を解決するために、低温かつ低出力の条件（３０℃、ＣＷ駆動、光出力３０ｍＷ）でのエージング後と高温かつ高出力の条件（７０℃、ＣＷ駆動、光出力１００ｍＷ）でのエージング後のそれぞれの上記構成の従来の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルの変化を調べた。
【００１３】
図６に従来の窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す。なお、図６において、横軸はエージング時間を示し、縦軸はＣＯＤレベルを示している。ここで、ＣＯＤレベルは、上記条件においてエージング時間をそれぞれ変化させてエージングした後のそれぞれの窒化物半導体レーザ素子について駆動電流（ＣＷ駆動）を徐々に増加させて光出力を増加させていったときに光出射部がＣＯＤしたときの光出力値のことをいう。
【００１４】
図６に示すように、低温かつ低出力の条件でエージングした後の窒化物半導体レーザ素子においては、エージング時間が１００時間程度で光出射部のＣＯＤによる劣化が起こるが、エージング時間がそれよりも長くなっても、ＣＯＤレベルはほとんど変化していない。
【００１５】
一方、高温かつ高出力の条件でエージングした後の窒化物半導体レーザ素子においてもエージング時間が１００時間程度で光出射部のＣＯＤによる劣化が起こり、エージング時間が２００時間程度まではＣＯＤレベルは大きく低下しない。しかしながら、エージング時間が４００時間を超えるとＣＯＤレベルの大きな低下が見られる。
【００１６】
以上の結果から、本発明者は、高温かつ高出力の条件でのエージングにおいてはエージング時間が４００時間以降のＣＯＤレベルの低下が窒化物半導体レーザ素子の信頼性の低下を引き起こしている原因であることがわかった。
【００１７】
４００時間以降のＣＯＤレベルの低下の原因は、大気中の酸素またはＯ−Ｈ基などが光出射側の端面に形成されたアルミナからなるコート膜中を透過して光出射側の端面を構成する窒化物半導体結晶の表面にまで到達し、窒化物半導体結晶を酸化したためにＣＯＤレベルの低下を引き起こしたと考えた。すなわち、大気中の酸素またはＯ−Ｈ基などがアルミナからなる８０ｎｍの厚さのコート膜中を透過するのに４００時間程度かかったものと考えられる。
【００１８】
光出射側の端面に形成されるコート膜は、ほとんどの場合、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法またはスパッタリング法などの方法を用いて成膜される。この場合は、コート膜はほぼアモルファスとなることが知られている。上記の試験を行なった後の窒化物半導体レーザ素子の端面についてＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy）観察を行ない、コート膜の電子線回折パターンを観察したところ、アモルファス特有のハローパターンが見られ、コート膜がアモルファスであることが確認された。
【００１９】
アモルファスのコート膜は、密度が低く欠陥を多く含んでいるため、大気中の酸素またはＯ−Ｈ基などを透過しやすい。そこで、窒化物半導体レーザ素子の光出射部にアルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含むコート膜を形成することによって、高温かつ高出力の駆動において十分な信頼性が得られた。
【００２０】
さらに、コート膜中のアルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が光出射部を構成している窒化物半導体結晶の結晶軸と揃っている場合には、高温かつ高出力の駆動においてさらに信頼性を向上することができた。
【００２１】
そこで、コート膜中のアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が光出射部を構成している窒化物半導体結晶の結晶軸と揃っているレーザを作製して、７０℃、ＣＷ駆動、光出力１００ｍＷおよび９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷでのエージング後のそれぞれの上記構成の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルの変化を調べた。
【００２２】
図７に、光出射部にアルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含むコート膜を形成した窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す。図７に示すように、７０℃、光出力１００ｍＷでは、時間経過によるＣＯＤレベルの低下は見られない。しかしながら、９０℃、光出力３００ｍＷでは、ＣＯＤレベルが時間とともに徐々に低下していることがわかる。
【００２３】
このさらなる高温、高出力（９０℃、光出力３００ｍＷ）のエージングでは、素子端面の温度が上昇して端面のコート膜が劣化したため、ＣＯＤレベルが時間とともに徐々に低下したと考えられる。
【００２４】
そこで、本発明では、アルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜上（第１コート膜の光出射部とは反対側）に、さらに酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜と、第２コート膜上（第２コート膜の第１コート膜とは反対側）に熱伝導に優れたダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ；Diamond-like Carbon ）積層膜とを形成した。このＤＬＣ膜（放熱膜）により素子端面の温度が低下し、ＣＯＤレベルの低下が抑制され、高温かつ高出力（９０℃、光出力３００ｍＷ）の駆動において十分な信頼性を得ることができる。
【００２５】
具体的には、膜中のアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が光出射部を構成する窒化物半導体結晶の結晶軸と揃っている第１コート膜を光出射部の端面に形成し、その上に酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜を形成し、その上にＤＬＣ膜を形成した窒化物半導体レーザ素子を作製した。そして、９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷで素子のエージングを行い、エージング後のそれぞれの上記構成の本発明の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルの変化を調べた。
【００２６】
図５に、本発明の窒化物半導体レーザ素子のエージング時間とＣＯＤレベルとの関係を示す。図５に示すように、１５００時間エージングした場合においてもＣＯＤレベルが６４０ｍＷあり、初期のＣＯＤレベルからほとんど劣化がないことが確認された。
【００２７】
また、熱伝導に優れたＤＬＣ膜を第２コート膜上に積層することで、素子端面の十分な放熱効果を得ることができる。またＤＬＣ膜と第１コート膜の間に第２コート膜を入れることでＤＬＣ膜と第１コート膜との相互拡散を防ぎ、ＣＯＤレベルの低下がないレーザ素子を得ることができる。
【００２８】
一方、結晶化していないアモルファス状のアルミニウムの窒化物又はアルミニウムの酸窒化物の膜上に同じく酸化物、酸窒化物又は窒化物の膜を形成し、その上にＤＬＣ膜を形成した場合は、アモルファス状のアルミニウムの窒化物又はアルミニウムの酸窒化物の膜と、酸化物、酸窒化物又は窒化物の膜と、ＤＬＣ膜との相互拡散が起こり、ＣＯＤレベルの低下を抑えることができなかった。
【００２９】
また、本発明において、第１コート膜の厚さは６ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。第１コート膜の厚さが６ｎｍ未満の場合にはコート膜の厚さが薄すぎて酸素などが第１コート膜中を透過するのを十分に抑制することができないおそれがある。また、第１コート膜の厚さが１５０ｎｍを超えている場合には結晶化している第１コート膜はアモルファスの場合に比べて強い内部応力を有しているため、第１コート膜にひび割れなどの問題が発生するおそれがある。
【００３０】
また、本発明において、アルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜の酸素の含有量が第１コート膜を構成する原子全体の３５原子％よりも多い場合には、第１コート膜がアルミナの特性に近づき、アルミニウムの酸窒化物結晶の結晶性が崩れてしまい、酸素などが第１コート膜中を透過するのを十分に抑制することができていない傾向にある。したがって、本発明において、アルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜中の酸素の含有量は３５原子％以下であることが好ましく、１５原子％以下であることがより好ましい。
【００３１】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、基板上に形成された活性層とクラッド層とがアルミニウム、インジウムおよびガリウムからなる群から選択された少なくとも１種の３族元素と５族元素である窒素との化合物を５０質量％以上含む材料から構成されている素子のことを意味する。
【００３２】
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の好ましい一例の模式的な断面図を示す。ここで、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＧａＮからなる半導体基板１０１上に、ｎ型ＧａＮからなる厚さ０．２μｍのバッファ層１０２、ｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなる厚さ２．３μｍのｎ型クラッド層１０３、ｎ型ＧａＮからなる厚さ０．０２μｍのｎ型ガイド層１０４、厚さ４ｎｍのＩｎＧａＮと厚さ８ｎｍのＧａＮからなる多重量子井戸活性層１０５、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる厚さ２０ｎｍのｐ型電流ブロック層１０６、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる厚さ０．５μｍのｐ型クラッド層１０７およびｐ型ＧａＮからなる厚さ０．１μｍのｐ型コンタクト層１０８が半導体基板１０１側からこの順序でエピタキシャル成長により積層された構成を有している。なお、上記の各層の混晶比は適宜調節されるものであり、本発明の本質とは関係がない。また、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長は多重量子井戸活性層１０５の混晶比によって、たとえば３７０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲で適宜調節することができる。なお、本実施形態においては、レーザ光の波長は４０５ｎｍとした。
【００３３】
また、窒化物半導体レーザ素子１００は、ｐ型クラッド層１０７およびｐ型コンタクト層１０８の一部が除去されて、ストライプ状のリッジストライプ部１１１が共振器長方向に延伸するように形成されている。ここで、リッジストライプ部１１１のストライプの幅は、たとえば１．２〜２．４μｍ程度であり、代表的には１．５μｍ程度である。
【００３４】
また、ｐ型コンタクト層１０８の表面にはＰｄ層とＭｏ層とＡｕ層の積層体からなるｐ電極１１０が設けられ、ｐ電極１１０の下部にはリッジストライプ部１１１の形成箇所を除いてＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層体からなる絶縁膜１０９が設けられている。また、ｎ型ＧａＮ基板１０１の上記の層の積層側と反対側の表面にはＨｆ層とＡｌ層の積層体からなるｎ電極１１２が形成されている。
【００３５】
図２に、図１に示す窒化物半導体レーザ素子１００の共振器長方向の模式的な側面図を示す。ここで、窒化物半導体レーザ素子１００の光出射側の端面１１３にはＡｌaＯbＮc（ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０＜ｂ≦０．３５）の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む第１コート膜１１４が６ｎｍの厚さで形成されている。そして、第１コート膜１１４上にアルミニウムの酸化物を含む第２コート膜１１５が８０ｎｍの厚さで形成されている。さらに、第２コート膜１１５上にＤＬＣ膜１１６が１０ｎｍの厚さで形成されている。
【００３６】
なお、上記の組成式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｏは酸素を示し、Ｎは窒素を示す。また、上記の組成式において、ａはアルミニウムの組成比を示し、ｂは酸素の組成比を示し、ｃは窒素の組成比を示す。スパッタ法によりコート膜を形成した場合には、アルゴンなどが多少含まれることがあるが、ここでは、Ａｌ、ＯおよびＮ以外のアルゴンなどを除いた組成比で換算して表現している。つまり、Ａｌ、ＯおよびＮの組成比の合計が１となるようにしている。
【００３７】
また、窒化物半導体レーザ素子１００の光反射側の端面１１７には厚さ６ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜１１８、厚さ８０ｎｍのアルミニウムの酸化物膜１１９、および、厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ４６ｎｍの酸化チタン膜とを１ペアとして４ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜１２０がこの順序で形成されている。
【００３８】
なお、上記の第１コート膜１１４、第２コート膜１１５、ＤＬＣ膜１１６、アルミニウムの酸窒化物膜１１８、アルミニウムの酸化物膜１１９および高反射膜１２０は、上記の半導体基板上にバッファ層などの上記の窒化物半導体層を順次積層し、リッジストライプ部を形成した後に、絶縁膜、ｐ電極およびｎ電極をそれぞれ形成したウエハを劈開することによって劈開面である端面１１３および端面１１７がそれぞれ露出した試料を作製し、その試料の端面１１３および端面１１７上にそれぞれ形成される。
【００３９】
上記の第１コート膜１１４を形成する前に成膜装置内において端面１１３をたとえば１００℃以上の温度で加熱することによって、端面１１３に付着している酸化膜や不純物などを除去してクリーニングすることが好ましいが、本発明においては特に行なわなくてもよい。また、端面１１３にたとえばアルゴンまたは窒素のプラズマを照射することで端面１１３のクリーニングを行なってもよいが、本発明においては特に行なわなくてもよい。また、端面１１３を加熱しながらプラズマ照射することも可能である。また、上記のプラズマの照射に関しては、たとえば、アルゴンのプラズマを照射した後に続けて窒素のプラズマを照射することも可能であり、その逆の順番でプラズマを照射してもよい。アルゴンと窒素以外にも、たとえば、ヘリウム、ネオン、キセノンまたはクリプトンなどの希ガスを用いることもできる。
【００４０】
また、上記の第１コート膜１１４、第２コート膜１１５およびＤＬＣ膜１１６は、たとえばＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法により形成することができるが、他の各種スパッタ法、またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法あるいはＥＢ（Electron Beam）蒸着法などにより形成することもできる。
【００４１】
第１コート膜１１４を構成するアルミニウム、窒素および酸素の含有量（原子％）は、たとえばＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy）によって測定することができる。また、第１コート膜１１４を構成する酸素の含有量は、ＴＥＭ−ＥＤＸ（Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）によっても測定することができる。
【００４２】
上記レーザ素子の端面コート膜と同一の条件で別途作製したアルミニウムの酸窒化物をＡＥＳにより厚さ方向に組成の分析をした結果、このアルミニウムの酸窒化物を構成するアルミニウムの含有量は３４．８原子％、酸素の含有量は３．８原子％および窒素の含有量は６１．４原子％で厚さ方向にほぼ均一な組成であることがわかった。なお、極微量のアルゴンも検出された。また、第１コート膜１１４中のアルミニウム、酸素、窒素およびアルゴンの総原子数を１００原子％としたときの第１コート膜１１４中のアルゴンの含有量は０原子％よりも多く５原子％未満の範囲となり、通常は１原子％以上３原子％以下程度となるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
また、光出射側のアルミニウムの酸化物膜１１５、光反射側のアルミニウムの酸窒化物膜１１８、アルミニウムの酸化物膜１１９および高反射膜１２０も上記の第１コート膜１１４およびＤＬＣ膜１１６と同様にＥＣＲスパッタ法などにより形成することができる。また、これらの膜の形成前にも加熱によるクリーニングおよび／またはプラズマ照射によるクリーニングを行なうことが好ましい。ただし、光出射部の劣化が問題となるのは光密度の大きい光出射側であり、光反射側は光出射側に比べて光密度が小さいため、劣化が問題とならない場合が多い。したがって、本発明においては、光反射側の端面１１７にはアルミニウムの酸窒化物膜などの膜は設けなくてもよい。また、本実施形態においては、光反射側の端面１１７には厚さ６ｎｍのアルミニウムの酸窒化物１１８が形成されているが、アルミニウムの酸窒化物１１８の厚さは、たとえば５０ｎｍと厚くしても問題はない。
【００４４】
また、端面に上記の膜を形成した後には加熱処理を行なってもよい。これにより、上記の膜に含まれる水分の除去や加熱処理による膜質の向上を期待することができる。
【００４５】
以上のようにして、上記の試料の光出射側の端面１１３に第１コート膜１１４、第２コート膜１１５およびＤＬＣ膜１１６をこの順序で形成し、光反射側の端面１１７にアルミニウムの酸窒化物膜１１８、アルミニウムの酸化物膜１１９および高反射膜１２０をこの順序で形成した後にチップ状に分割することによって、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子１００が得られる。
【００４６】
図３に、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子１００の第１コート膜１１４のＴＥＭによる電子線回折パターンを示し、図４に、端面１１３と第１コート膜１１４の２つの領域にまたがった領域のＴＥＭによる電子線回折パターンを示す。図４では端面１１３と第１コート膜１１４の２つの領域を解析するために、スポット径を絞っている。
【００４７】
図３に示すように、この電子線回折パターンは回折スポットが点在していることから、第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物は結晶化していることがわかる。
【００４８】
また、図４に示す矢印は第１コート膜１１４の回折スポットを示しているが、図４に示すように、第１コート膜１１４の回折スポットは光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶の回折スポットとほぼ一致している。したがって、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸は揃っていることが確認された。
【００４９】
図４は、厳密には、窒化物半導体レーザ素子１００の光出射部と第１コート膜１１４との回折スポットを比較しているわけではないが、光出射側の端面１１３は窒化物半導体層が順次エピタキシャル成長して形成されたウエハの端面であることから、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶の結晶軸はすべて揃っていると考えられる。したがって、窒化物半導体レーザ素子１００の光出射側の端面１１３の一部である光出射部を構成する窒化物半導体結晶の結晶軸と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸とは揃っていると考えられる。
【００５０】
なお、図４においては、第１コート膜１１４の回折スポットは光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶の回折スポットとほぼ一致しているが、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶とは格子定数が異なるために、これらの回折スポットの位置は多少ずれることがある。また、図４の中央部においては、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶の回折スポットが大きく出ており、第１コート膜１１４の回折スポットはそれに隠れて見えていない。
【００５１】
表１に、図４に示す第１コート膜１１４の回折スポットから第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の各方向の面間隔を求めた結果を示す。レファレンスとしてＪＣＰＤＳカードに示されたアルミニウムの窒化物結晶の面間隔を一緒に記載している。ここで、本実施形態で作製した第１コート膜１１４のＣ軸方向の面間隔は２．４８オングストローム（Å）であった。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
また、ＤＬＣ膜１１６の結晶系をＴＥＭにより調べたところ、ハローパターンにリング状の回折パターンが重なった回折パターンが確認され、多少結晶化していることがわかった。ＴＥＭ像を確認したところ、明確な欠陥は確認されなかった。
【００５４】
また、上記レーザ素子の端面コート膜と同一の条件で別途サファイア基板上に作製したＤＬＣ膜のＴＥＭ回折パターンはハローパターンでアモルファスであることが確認された。サファイア基板上のＤＬＣ膜のＴＥＭ像を確認するとダークラインが見られ、欠陥があることが分かった。
【００５５】
また、第２コート膜１１５の結晶系についてもＴＥＭにより調べたところ多少結晶化していることがわかった。ＴＥＭ像を確認したところ、明確な欠陥は確認されなかった。
【００５６】
次に、窒化物半導体レーザ素子１００のエージング前とエージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルについて調査した。その結果を図５に示す。図５に示すように、エージング前のＣＯＤレベルは７００ｍＷ程度であり、エージング時間が４００時間を超えた場合でもＣＯＤレベルはほとんど低下していないことがわかる。
【００５７】
これは、窒化物半導体レーザ素子１００においては、第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶は、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶上にエピタキシャル成長したと思われるような非常に結晶性の高い膜となっており、この結晶性の高さが、欠陥を多く含むと考えられるアモルファスのコート膜に比べて酸素の透過を抑制する膜として有効に機能しているためと考えられる。これには９０℃の高温でも第１コート膜１１４が劣化しないことが必要であり、ＤＬＣ膜１１６の放熱効果により劣化が抑制されているものと考えられる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００５９】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にアルミニウムの窒化物を含む厚さ２０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ６０ｎｍのシリコンの窒化物を含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ２００ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００６０】
また、光反射側の端面１１７には厚さ１２ｎｍのアルミニウムの窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの窒化物膜上に厚さ８０ｎｍのアルミニウムの酸化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸化物膜上に厚さ８１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５４ｎｍの酸化チタン膜とを１ペアとして４ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１６２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００６１】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００６２】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００６３】
＜第３実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００６４】
本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.33Ｏ0.11Ｎ0.56の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ４０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ２４０ｎｍのアルミニウムの酸化物を含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ２０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００６５】
また、光反射側の端面１１７には厚さ１２ｎｍのアルミニウムの窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの窒化物膜上に厚さ８０ｎｍのアルミニウムの酸化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸化物膜上に厚さ８１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５４ｎｍの酸化チタン膜とを１ペアとして４ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１６２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００６６】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００６７】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００６８】
＜第４実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したことならびに発振されるレーザ光の波長を４６０ｎｍとしたこと以外は、第２実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００６９】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ５０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ６０ｎｍのシリコン窒化物を含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ５０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００７０】
また、光反射側の端面１１７には厚さ６ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ８０ｎｍのアルミニウムの酸化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸化物膜上に厚さ８１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５４ｎｍの酸化チタン膜とを１ペアとして４ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１６２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００７１】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００７２】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００７３】
＜第５実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００７４】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.30Ｏ0.25Ｎ0.45の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ５０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ１１０ｎｍの窒化シリコンを含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ７０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００７５】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００７６】
窒化シリコン膜は酸化シリコン膜よりも防湿性が高く、酸素透過性が低い（すなわち、Ｏ−Ｈ基および酸素が酸化シリコン膜中よりも拡散しにくい）ため、第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物膜上に第２コート膜を構成する窒化シリコン膜を形成することによって酸素などの透過による光出射側の端面１１３の酸化を抑制することができる傾向が大きくなる。
【００７７】
ここで、第２コート膜１１５を構成する窒化シリコン膜の厚さは５ｎｍ以上であることが好ましく、８０ｎｍ以上であることがより好ましい。窒化シリコン膜の厚さが５ｎｍ未満である場合には均一に成膜することが困難となる傾向にあり、８０ｎｍ以上である場合には酸素の拡散の抑制効果がより高くなる傾向にあるためである。
【００７８】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００７９】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００８０】
＜第６実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００８１】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.31Ｏ0.03Ｎ0.66の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ３０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ１４０ｎｍの窒化シリコンを含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ３０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。ここで、第２コート膜１１５を構成する窒化シリコン膜の厚さは５ｎｍ以上であることが好ましい。窒化シリコン膜の厚さが５ｎｍ未満である場合には面内に均一に成膜することが困難である傾向にあるためである。
【００８２】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００８３】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００８４】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００８５】
＜第７実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００８６】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.32Ｏ0.08Ｎ0.60の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ３０ｎｍの第１コート膜１１４が形成されている。そして、第１コート膜１１４上に厚さ１４０ｎｍの窒化シリコン膜と、その窒化シリコン膜上に厚さ１６０ｎｍのアルミニウムの酸化物膜が形成されており、これら窒化シリコン膜及びアルミニウムの酸化物膜が第２コート膜１１５となっている。さらに、第２コート膜１１５上にＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００８７】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００８８】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００８９】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００９０】
また、第２コート膜１１５のアルミニウムの酸化物膜を厚さ１４０ｎｍのシリコンの酸化物膜に代えて上記と同様にしてエージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査したところ、上記と同様に１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００９１】
＜第８実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００９２】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.32Ｏ0.08Ｎ0.60の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ６０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ２３０ｎｍのシリコンの酸窒化物を含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ１００ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００９３】
ここで、第２コート膜１１５を構成するシリコンの酸窒化物膜はＳｉ0.348Ｏ0.04Ｎ0.612の組成式で表わされ、シリコンの含有量は３４．８原子％、酸素の含有量は４．０原子％および窒素の含有量は６１．２原子％であった。
【００９４】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【００９５】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【００９６】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【００９７】
＜第９実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【００９８】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にＡｌ0.32Ｏ0.08Ｎ0.60の組成式で表わされるアルミニウムの酸窒化物を含む厚さ４０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ１００ｎｍの酸化ジルコニウムを含む第２コート膜１１５が形成され、第２コート膜１１５上に厚さ６０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【００９９】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの酸窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの酸窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【０１００】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの酸窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの酸窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【０１０１】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【０１０２】
＜第１０実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、光出射側の端面１１３に形成される膜の構成および光反射側の端面１１７に形成される膜の構成を変更したこと以外は、第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を有している。
【０１０３】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子においては、光出射側の端面１１３にアルミニウムの窒化物を含む厚さ５０ｎｍの第１コート膜１１４が形成され、第１コート膜１１４上に厚さ１４０ｎｍの窒化シリコンを含む第２コート膜１１５が形成されており、第２コート膜１１５上に厚さ５０ｎｍのＤＬＣ膜１１６が形成されている。
【０１０４】
また、光反射側の端面１１７には厚さ５０ｎｍのアルミニウムの窒化物膜が形成され、そのアルミニウムの窒化物膜上に厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜が形成され、その酸化シリコン膜上に厚さ７１ｎｍの酸化シリコン膜と厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜とを１ペアとして６ペア積層（酸化シリコン膜から積層開始）した後に最表面に厚さ１４２ｎｍの酸化シリコン膜が積層された高反射膜が形成されている。
【０１０５】
ここで、第１実施形態と同様にして、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、第１コート膜１１４の結晶系を調査したところ、第１コート膜１１４はアルミニウムの窒化物結晶から構成されていることが確認された。また、ＴＥＭの電子線回折パターンにより、光出射側の端面１１３を構成する窒化物半導体結晶と第１コート膜１１４を構成するアルミニウムの窒化物結晶の結晶軸が揃っていることも確認された。またＤＬＣ膜１１６に関しても、ＴＥＭ観察により欠陥がないことがわかった。
【０１０６】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子についても、第１実施形態と同様にして、エージング（９０℃、ＣＷ駆動、光出力３００ｍＷ）後のＣＯＤレベルを調査した。その結果、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子のＣＯＤレベルは、１５００時間のエージング後においてもほとんど低下していないことが確認された。
【０１０７】
なお、上記の第１〜１０実施形態においては、半導体基板１０１としてｎ型ＧａＮ基板を用いているが、本発明の一実施形態は窒化物半導体結晶からなる光出射部に光出射部の窒化物半導体結晶と結晶軸が揃ったアルミニウムの窒化物結晶またはアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜１１４を形成することによって、窒化物半導体レーザ素子の信頼性を向上させることを特徴の１つとするものである。したがって、半導体基板１０１にＡｌSＧａtＮ（ｓ＋ｔ＝１、０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１）の組成式で表される窒化物半導体からなる基板を用いることが好ましく、第１コート膜１１４との格子不整合を小さくし、欠陥や歪みを緩和する観点からは、半導体基板１０１としてはたとえばＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板のようなアルミニウムを含む窒化物半導体基板を用いることが好ましい。
【０１０８】
また、上記の第１〜１０実施形態においては、窒化物半導体からなる半導体基板１０１上に窒化物半導体層を順次積層して窒化物半導体レーザ素子を作製しており、半導体基板１０１の窒化物半導体層の成長面に応じて、半導体基板１０１の成長面上に積層された窒化物半導体層の表面状態も変化し、窒化物半導体層の側面に形成される第１コート膜１１４の結晶性も変化し得る。そのため、窒化物半導体レーザ素子の半導体基板１０１の成長面が第１コート膜１１４の結晶性に影響を与え得ることがわかった。ここで、窒化物半導体からなる半導体基板１０１の窒化物半導体層の成長面はＣ面｛０００１｝、Ａ面｛１１−２０｝、Ｒ面｛１−１０２｝またはＭ面｛１−１００｝であることが好ましく、その成長面のオフ角はこれらの結晶面のうちいずれかの結晶面から２°以内であることが好ましい。
【０１０９】
なお、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。
【０１１０】
また、上記の各実施形態においては、反射率を制御するために、第１コート膜１１４上に第２コート膜１１５を形成している。第２コート膜１１５としては、たとえば、アルミニウムの酸化物膜、酸化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化ハフニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ニオブ膜、酸化タンタル膜若しくは酸化イットリウム膜などの酸化物膜、アルミニウムの窒化物膜若しくは窒化シリコン膜などの窒化物膜、および第１コート膜１１４と組成の異なるアルミニウムの酸窒化物膜若しくはシリコンの酸窒化物膜などの酸窒化物膜からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【０１１１】
たとえば、一例として、第１コート膜１１４に厚さが２０ｎｍで酸素の含有量が１０原子％のアルミニウムの酸窒化物膜を用い、第１コート膜１１４上に厚さ６３ｎｍの窒化シリコンを含む第２コート膜１１５を形成し、第２コート膜１１５上に厚さ２０ｎｍのＤＬＣ膜１１６を形成する。上述したように、窒化シリコン膜は防湿性が高く、酸素透過性が低いため、酸素などの透過による光出射部の酸化を抑制することができると考えられる。
【０１１２】
また、本発明において、第１コート膜がアルミニウムの酸窒化物結晶を含む場合には、酸素の含有量がグレーデッド（光出射部と第１コート膜との界面から第１コート膜の最表面に向かって酸素の含有量が次第に減少または増加すること）状に変化していてもよい。実際には、第１コート膜中で酸素の含有量は多少のばらつきを有する。また、第１コート膜中の酸素の含有量は３５原子％以下の範囲内でばらつくことが好ましい。
【０１１３】
また、本発明において、所望の反射率を実現するために、放熱膜（ＤＣＬ膜１１６）の内側（光出射部側）には屈折率の異なる多層構造を設けてもよい。
【０１１４】
以下に本発明の実施形態についてまとめる。本発明の一実施形態の半導体レーザ素子は、光出射部に形成され、アルミニウムの窒化物結晶又はアルミニウムの酸窒化物結晶を含む第１コート膜１１４と、第１コート膜１１４の前記光出射部とは反対側に形成され、酸化物、酸窒化物又は窒化物を含む第２コート膜１１５と、第２コート膜１１５の第１コート膜１１４とは反対側に形成され、ダイヤモンド状炭素を含む放熱膜（ＤＬＣ膜１１６）と、を備えた構成とする。
【０１１５】
この構成によれば、熱伝導に優れた放熱膜により素子端面の温度が低下し、ＣＯＤレベルの低下が抑制され、高温かつ高出力（９０℃、光出力３００ｍＷ）の駆動において十分な信頼性を得ることができる。
【０１１６】
上記の半導体レーザ素子において、前記アルミニウムの窒化物結晶又は前記アルミニウムの酸窒化物結晶は、前記光出射部を構成する半導体結晶と結晶軸が揃っていることが好ましい。
【０１１７】
この構成によれば、ＤＬＣ膜１１６の膜質がさらに向上し、さらに素子端面の十分な放熱効果を得ることができる。その結果、高温かつ高出力の駆動においてさらに信頼性を向上することができる。
【０１１８】
また上記の半導体レーザ素子において、第１コート膜１１４の厚さが６ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１１９】
第１コート膜１１４の厚さが６ｎｍ未満の場合には第１コート膜１１４の厚さが薄すぎて酸素などが第１コート膜１１４中を透過するのを十分に抑制することができないおそれがある。また、第１コート膜１１４の厚さが１５０ｎｍを超えている場合には結晶化している第１コート膜１１４はアモルファスの場合に比べて強い内部応力を有しているため、第１コート膜１１４にひび割れなどの問題が発生するおそれがある。
【０１２０】
また上記の半導体レーザ素子において、第２コート膜は、例えば酸化物としては、アルミニウムの酸化物膜、酸化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化ハフニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ニオブ膜、酸化タンタル膜または酸化イットリウム膜である。
【０１２１】
また上記の半導体レーザ素子において、第２コート膜は、例えば酸窒化物としては、第１コート膜と組成の異なるアルミニウムの酸窒化物膜又はシリコンの酸窒化物膜である。
【０１２２】
また上記の半導体レーザ素子において、第２コート膜は、例えば窒化物としては、アルミニウムの窒化物膜又は窒化シリコン膜である。
【０１２３】
また上記の半導体レーザ素子において、ＡｌsＧａtＮ（ｓ＋ｔ＝１、０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１）の組成式で表される窒化物半導体からなる基板を用いることが好ましい。
【０１２４】
この構成により、半導体結晶からなる光出射部に光出射部の窒化物半導体結晶と結晶軸が揃ったアルミニウムの窒化物結晶またはアルミニウムの酸窒化物結晶からなる第１コート膜１１４を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、光出射部を含む端面部分に窓構造（たとえばＧａＡｓ系の半導体レーザ素子で用いられている端面付近の活性層の組成を平均化してバンドギャップを大きくし、ＣＯＤレベルを向上させた構造）を有する半導体レーザ素子にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００  窒化物半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
１０１  半導体基板
１１４  第１コート層
１１５  第２コート膜
１１６  ＤＬＣ膜（放熱膜）
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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