(57)【要約】【課題】チップ間のデバイス特性のばらつきが抑えられ、且つ放熱性を向上させた半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】活性層を有する半導体発光素子であって、共振器前方端面のうち動作時に光を出射する領域には光密度に応じた膜厚の酸化シリコンからなる保護膜３０が形成されている。保護膜３０は、光が出射される領域にのみ選択的、且つ自己形成的に作製されるので、保護膜の電極上部への回り込みが防止される。また、保護膜３０の厚さは調節可能であるので、保護膜３０が形成された共振器前方端面における反射率のチップごとのばらつきを抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の出射面に形成され、出射される前記光の密度に応じて膜厚が異なる保護膜を備えている半導体発光素子。
【請求項２】
前記保護膜のうち、前記光の密度が高い領域に形成された部分の膜厚は、前記光の密度が低い領域に形成された部分の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記半導体発光素子は、ストライプ状の導波路を備えた端面発光型の半導体レーザ素子であり、
前記光の出射面が前記半導体レーザ素子の共振器端面の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記保護膜は複数層からなり、前記複数層のうち最も外側の層の膜厚は、出射される前記光の密度に応じて異なっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記最も外側の層のうち、前記光の密度が高い領域に形成された部分の膜厚は、前記光の密度が低い領域に形成された部分の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記保護膜のうち前記最も外側の層より内側に設けられた層は、前記最も内側に設けられた層よりも前記光に対する反射率が低いことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記光の波長が５５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記保護膜のうち少なくとも外表面部分は酸化シリコンにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
光の出射面に形成された保護膜を備えている半導体発光素子の製造方法であって、
発光素子を前記保護膜の原料物質が存在する空間に配置する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後、前記発光素子を発光させることにより前記保護膜を前記光の出射面のうち他の部分よりも光密度の高い領域に形成する工程（ｂ）とを備えている半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記原料物質は気体であることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）において、前記発光素子は、前記原料物質が封入された密閉空間中に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ａ）において、前記発光素子は前記原料物質を含む大気中に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記原料物質の分子中にはＳｉが含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記原料物質はシラン、シロキサンおよびＳｉＦ6のうちのいずれか１つまたは２つ以上の混合ガスであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記原料物質は固体であって、
前記工程（ｂ）では、前記発光素子で生じた光を前記原料物質に照射させることにより前記保護膜を形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記原料物質はＳｉを含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記原料物質は液体であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記発光素子の発振波長は５５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
前記保護膜が酸化シリコンで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
光の出射面に形成された保護膜を備えている半導体発光素子の製造方法であって、
発光素子を前記保護膜の原料物質が存在する空間に配置する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後、前記光の出射面を選択的に加熱することにより、前記保護膜を前記光の出射面のうち他の部分よりも光密度の高い領域に形成する工程（ｂ）とを備えている半導体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、光ディスクシステム等の光情報処理装置の光ピックアップ光源等に用いられる半導体発光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代高密度光ディスク用の光源として短波長域（４００ｎｍ帯）で発光する青紫色のレーザを用いた場合、赤色域あるいは赤外域の光を発光するレーザを用いた場合に比べて光ディスク上での集光スポット径を小さくすることが可能であり、光ディスクの再生、記録密度を大きく向上させることができる。そのため、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの窒化物半導体を用いて、青紫色域のレーザ光を出力する半導体レーザの研究開発が積極的に行われている。
【０００３】
従来の窒化物半導体レーザ素子の一例が特開平１０−１９０１３９（特許文献１）に報告されている。
【０００４】
図９は、特許文献１で開示された従来の窒化物半導体レーザ素子を示す図である。同図に示すように、１対の共振器端面を有する半導体レーザバー１２１の共振器端面の一方（前方端面）の上に混合薄膜１２２およびＡｌ2Ｏ3膜１２３を形成し、他方の共振器端面（後方端面）上にＡｌ2Ｏ3膜１２４およびアモルファスＳｉ膜１２５を形成することにより、共振器端面におけるＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage) 劣化の発生が抑制された半導体レーザ素子を実現している。
【０００５】
また、図１０（ａ）は、従来の半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、該半導体発光ダイオードを示す断面図である。これらの図に示すように、従来の半導体発光ダイオードとしては、ＬＥＤ構造１３０、Ｐ電極１３１、Ｎ電極１３２および保護膜１３３を設けることにより、ＬＥＤ構造１３０から発光した光が保護膜１３３を透過して、ＬＥＤ発光を実現している。
【特許文献１】特開平１０−１９０１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、デバイス特性のばらつきが大きいこと、および放熱性が悪いことの２つの不具合があった。
【０００７】
前者の不具合について、従来技術では共振器端面の保護膜を均一な厚さで形成することが困難であった。そのため、従来の半導体レーザ素子では共振器端面での反射率がばらつき、安定したデバイス特性を実現することが困難であった。
【０００８】
また、従来の窒化物半導体レーザ素子では、共振器端面上に保護膜１３３を形成する際に、保護膜１３３がＰ電極上およびＮ電極上へ回り込んでしまうことにより、放熱性が悪くなるという後者の不具合を生じることがあった。そのため、従来の窒化物半導体レーザ素子では、高温高出力動作時におけるデバイス特性、及び信頼性の悪化を招きやすかった。
【０００９】
本発明の目的は、デバイス特性のばらつきが抑えられ、且つ放熱性を向上させた半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の半導体レーザ素子は、光の出射面に形成され、出射される前記光の密度に応じて膜厚が異なる保護膜を備えている。
【００１１】
この構成により、光の出射面における反射率を所望の値にすることができるので、保護膜の膜厚ばらつきによるデバイス特性のばらつきを抑えることができる。また、保護膜が光出射面のみに選択的に形成されるので、保護膜の電極への回り込みが防がれ、放熱性を大幅に向上させることができる。
【００１２】
特に、前記保護膜のうち、前記光の密度が高い領域に形成された部分の膜厚は、前記光の密度が低い領域に形成された部分の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【００１３】
前記半導体発光素子は、ストライプ状の導波路を備えた端面発光型の半導体レーザ素子であり、前記光の出射面が前記半導体レーザ素子の共振器端面の少なくとも一方であることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子の光出射端面が確実に保護された上、チップごとに性能のばらつきが少なく、且つ放熱性が向上して動作信頼性が向上した端面発光型レーザを得ることができる。なお、本発明の半導体発光素子は発光ダイオードであってもよい。
【００１４】
前記保護膜は複数層からなり、前記複数層のうち最も外側の層の膜厚は、出射される前記光の密度に応じて異なっていてもよい。例えば、反射率の異なる層を重ねて保護膜を形成する場合には、光出射端面から素子内部への反射光を抑えることができる。
【００１５】
前記最も外側の層のうち、前記光の密度が高い領域に形成された部分の膜厚は、前記光の密度が低い領域に形成された部分の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【００１６】
前記保護膜のうち前記最も外側の層より内側に設けられた層は、前記最も内側に設けられた層よりも前記光に対する反射率が低いことにより、光出射端面から素子内部に反射する光を低減することができるので、この戻り光によるノイズの発生を抑えることができる。
【００１７】
前記光の波長が５５０ｎｍ以下であれば保護膜が効率よく形成できるので好ましい。
【００１８】
前記保護膜のうち少なくとも外表面部分が酸化シリコンで構成されていることにより保護膜が容易に形成できるので好ましい。
【００１９】
本発明の第１の半導体発光素子の製造方法は、光の出射面に形成された保護膜を備えている半導体発光素子の製造方法であって、発光素子を前記保護膜の原料物質が存在する空間に配置する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後、前記発光素子を発光させることにより前記保護膜を前記光の出射面のうち他の部分よりも光密度の高い領域に形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００２０】
この方法により、工程（ｂ）では発光素子の動作時間を調節することで所望の厚さの保護膜を形成することができるので、チップ間で保護膜の膜厚ばらつきを抑えることができる。すなわち、安定した性能を有する半導体発光素子を製造することができる。また、工程（ｂ）では光の出射面のうち光密度の高い領域に選択的に保護膜を形成できるので、電極表面に保護膜が形成されることがなく、放熱性の低下を防ぐことができる。その結果、安定動作が可能な半導体発光素子を提供することが可能になる。なお、工程（ｂ）はチップごとに行ってもよいし、２次劈開前のバーの状態で行ってもよい。
【００２１】
前記原料物質は気体であってもよい。
【００２２】
この場合、前記工程（ａ）において、前記発光素子は、前記原料物質が封入された密閉空間中に配置されていてもよい。また、前記発光素子は前記原料物質を含む大気中に配置されていてもよい。ただし、発光素子を密閉空間内に配置する方が効率よく保護膜を形成することができる。
【００２３】
前記原料物質の分子中にはＳｉが含まれていることにより、工程（ｂ）では酸化シリコン膜からなる保護膜を形成することができる。
【００２４】
前記原料物質はシラン、シロキサンおよびＳｉＦ6のうちのいずれか１つまたは２つ以上の混合ガスであることにより、発光素子で生じる光により光化学分解されると共に、発光素子の光の出射面で生じる熱によっても分解されるので、効率よく酸化シリコン膜からなる保護膜を形成することができる。
【００２５】
前記原料物質は固体であって、前記工程（ｂ）では、前記発光素子で生じた光を前記原料物質に照射させることにより前記保護膜を形成することもできる。例えば原料物質を含むキャップを発光素子に被せた状態で発光素子を発光させると、キャップ中の原料物質が遊離して発光素子の光の出射面で熱酸化される。これによっても保護膜を光の出射面に選択的に形成することができる。
【００２６】
前記原料物質はＳｉを含んでいてもよい。
【００２７】
また、前記原料物質は液体であってもよい。
【００２８】
前記発光素子の発振波長は５５０ｎｍ以下であることにより、原料物質を光化学分解することができるので、常温、常圧であっても効率よく保護膜を形成することができる。
【００２９】
前記保護膜が酸化シリコンで構成されていることが好ましい。
【００３０】
本発明の第２の半導体発光素子の製造方法は、光の出射面に形成された保護膜を備えている半導体発光素子の製造方法であって、発光素子を前記保護膜の原料物質が存在する空間に配置する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後、前記光の出射面を選択的に加熱することにより、前記保護膜を前記光の出射面のうち他の部分よりも光密度の高い領域に形成する工程（ｂ）とを備えている。
【００３１】
この方法のように、外部から例えばレーザ光を照射するなどしても保護膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
半導体発光素子において、光出射端面のうち光密度の高い領域に選択的に保護膜を自己形成的に作製することにより、１チップごとに所望の反射率を実現することができ、保護膜の膜厚のばらつきによるデバイス特性のばらつきを低減することが可能となる。また、同時に光密度の高い領域に選択的に保護膜を形成することが可能であるため、保護膜の電極への回り込みを防止することができ、高温高出力動作が容易で、かつ信頼性の高い、放熱性に優れたデバイスを実現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】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。
【００３４】
−半導体発光素子の構成−
図１は、本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の断面図である。本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、いわゆる端面発光型の半導体レーザ素子であり、ストライプ状の導波路を備えている。
【００３５】
すなわち、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板１の上面上に順に設けられたＡｌＧａＮからなる低温成長バッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第１のクラッド層４、ｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層５、レーザ光を出力する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、ｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層７およびｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなり一部がリッジ状に形成された第２のクラッド層８を備えている。また、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、第２のクラッド層８のリッジ部（凸状部）上に形成されたｐ型ＧａＮからなるコンタクト層９と、コンタクト層９上に形成されたＰ電極１０と、ｎ型ＧａＮ層３の上面上に形成されたＮ電極１２と、リッジ部上面を除く第２のクラッド層上に設けられ、Ｐ電極１０とＮ電極１２との間を流れる電流を狭窄するための誘電体膜１１と、Ｐ電極１０またはＮ電極１２のいずれかの上に形成された配線電極１３とを備えている。なお、リッジ幅（図１においてはリッジ部の横方向長さ）は例えば１〜２μｍであり、図１に示す例では１．６μｍである。また、共振器長（図１においては共振器の奥行き長さ）は例えば６００μｍである。
【００３６】
さらに、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の共振器前方端面には均一な厚みのＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜(図示せず）が形成されており、第１の保護膜の上（外側）であって共振器前方端面のうち、ＭＱＷ活性層６のリッジ部分下方に位置する部分の端面近傍の領域には酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる第２の保護膜３０が形成されている。また、共振器後方端面上には反射率が例えば９５％であってＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体が形成されている。なお、本明細書中で「共振器前方端面」とは、レーザ光を出射する端面（図１における紙面手前側の端面）のことを意味し、「共振器後方端面」とは共振器端面のうち共振器前方端面に対向する面のことを意味するものとする。また、Ａｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜は反射率が低く（例えば１８％以下に）なるように設けられていることが望ましく、本実施形態の例では５％としている。
【００３７】
第２の保護膜３０は、上述と異なる表現を用いれば、共振器前方端面に形成された第１の保護膜上のうち、窒化物半導体レーザ素子の動作時にレーザ光が出力される領域、特にレーザ光の光密度が高い領域にのみ設けられる。そして、第２の保護膜３０の厚みは、光密度の高い部分ほど厚くなっている。また、第２の保護膜３０が形成される範囲は、結晶成長方向（図１における上下方向）で１μｍ以下、共振器端面およびＭＱＷ活性層６の主面に平行な方向（図１における左右方向）で３０μｍ以下であることが好ましい。ただし、第２の保護膜３０が形成される範囲はＭＱＷ活性層６の厚みやリッジ幅などにより異なってくる。本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の発振波長は２００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが望ましく、ここで示す例では４００ｎｍである。
【００３８】
以上の構成によれば、第２の保護膜３０が形成される領域がレーザ光の出射領域に限られるので、保護膜がＰ電極１０およびＮ電極１２に回りこむのを防ぎ、両電極における熱伝導性の低下を防止することができ、放熱性に優れたデバイスを実現することが可能となる。また、第２の保護膜３０は後述するように窒化物半導体レーザ素子のレーザ出力をモニターしながら製造され、レーザの発振時間の長さによって第２の保護膜の厚さを調節することができるので、チップごとのデバイス特性のばらつきを小さくすることができる。なお、第１の保護膜について膜厚ばらつきが生じたとしても、第２の保護膜３０の厚さを調節することでチップごとのデバイス特性のばらつきを小さくすることができる。
【００３９】
また、共振器前方端面（レーザ出射端面）に低い反射率の第１の保護膜を形成し、その外側であってレーザ光が出射される領域に酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を形成することにより、レーザ出射端面で反射された光によるノイズ（以後「戻り光ノイズ」と称する）を第１の光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６および第２の光ガイド層７を含む半導体結晶内部に入りにくくすることが可能となる。そのため、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の構成によれば、戻り光ノイズを効果的に低減することが可能となる。
【００４０】
また、上述の例では共振器前方端面にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜を形成したが、第１の保護膜の材料として他の材料、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても上述した構成と同様の効果を得ることができる。また、第１の保護膜を設けずに共振器前方端面上に直接酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を設けてもよい。この場合、保護膜のＰ電極およびＮ電極への回り込みをより確実に防ぐことができる。
【００４１】
また、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子では共振器後方端面にＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を設けているが、９０％以上の高い反射率を実現できれば他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、ＴａＯ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）の組み合わせを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、共振器前方端面に形成される保護膜は２層に限らず、３層以上であってもよい。その場合、酸化シリコンからなる第２の保護膜を最も外側に形成する。
【００４３】
−半導体発光素子の製造方法−
上述のように構成された第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を以下に説明する。
【００４４】
図２は、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示すフローチャートであり、図３（ａ）〜（ｈ）および図４（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【００４５】
図２に示すステップＳ１では、図３（ａ）に示すように、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりＧａＮ基板１上にＡｌＧａＮからなる低温成長バッファ層２を堆積する。その後、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第１のクラッド層４、ｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６、ｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層７、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第２のクラッド層８、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層９を順次堆積する。ここで、ＭＱＷ活性層６は厚さ３．５ｎｍのＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎからなる井戸層と厚さ７．０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とで構成されている。
【００４６】
次に、図２に示すステップＳ２では、図３（ｂ）〜図４（ａ）に示すように、素子形状の加工を行う。
【００４７】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターン５１を形成後、レジストパターン５１をマスクとして、塩素を主成分とする反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）により、ｎ型ＧａＮ層３、第１のクラッド層４、第１の光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６、第２の光ガイド層７、第２のクラッド層８およびコンタクト層９のそれぞれの一部をエッチングにより除去する。
【００４８】
次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターン５２を形成後、素子に電流を流すための第１のメタル（例えば、Ｐｄ／Ａｕ）とアルミニウムとニッケルを含有する第２のメタル（例えば、Ａｌ／Ｎｉ）とを含むＰ電極１０を形成する。Ｐ電極１０内の第１のメタルの最下層は、Ｎｉ、Ｐｄ、からなることが好ましい。このような材料の選択により、Ｐ電極１０とコンタクト層９とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００４９】
次に、図３（ｄ）に示すように、アセトン等の有機溶剤を用いたリフトオフによってレジストパターン５２、及びＰ電極１０のうちレジストパターン５２上に形成された部分を除去する。
【００５０】
続いて、図３（ｅ）に示すように、Ｐ電極１０中のＮｉ層をマスクとして、塩素を主成分とする反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）により、第２のクラッド層８の一部をリッジ状にエッチングする。ここで、ＧａＮ及びＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎとドライエッチングにおける選択比が高いＮｉ層をマスクとして使用するので、Ｎｉ層のマスクがドライエッチング中に後退しない。そのため、１．６μｍという目標のリッジ幅に対して、リッジ幅を１．６±０．１μｍという高精度に形成することができ、デバイス特性上、高いキンクレベル、すなわち高出力特性を有するレーザ発振を実現することが可能となる。また、第２のクラッド層８の残し厚（第２の光ガイド層７上面から第２のクラッド層８のエッチング界面までの距離）は空間的ホールバーニングの発生を抑えて安定した横モード特性を実現するために、１８０ｎｍ程度とする。
【００５１】
次に、図３(ｆ)に示すように、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマと金属ターゲット、及びＡｒガス、Ｏ2ガス、Ｎ2ガスを用いたスパッタリングにより素子の上面全面に誘電体膜１１を堆積する。本実施形態の例では誘電体膜１１としてＳｉＯ2膜を用いる。なお、誘電体膜１１の材料として他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても本実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
次いで、図３（ｇ）に示すように、塩酸系エッチャントを用いたリフトオフによってＰ電極１０中の第２のメタル（Ａｌ／Ｎｉ）、及び誘電体膜１１のうちＰ電極１０上に形成された部分を除去する。
【００５３】
次に、図３（ｈ）に示すように、誘電体膜１１のうちｎ型ＧａＮ層３上に設けられた部分の一部を、反応性ドライエッチング及びウエットエッチングにより除去し、フォトリソグラフィーによってレジストパターンを形成した後、Ｎ電極１２を素子の全面に形成する。その後、アセトン等の有機溶剤を用いたリフトオフを行うことにより、レジストと、Ｎ電極１２のうちレジスト上に設けられた部分を除去する。ここで、エッチング方法は誘電体膜１１の材料により異なり、本実施形態の例ではＢＨＦ（バッファードフッ酸）を使用してＳｉＯ2のエッチングを行う。
【００５４】
次に、図４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、配線電極１３を素子の上面全面に形成する。その後、アセトン等の有機溶剤を使用して、リフトオフすることにより、レジストと、配線電極１３のうちレジスト上に設けられた部分とを除去する。
【００５５】
次に、図２に示すステップＳ３に進む。本ステップでは、図４（ｂ）に示すように、スクライブ装置を用いて一次劈開を行い、半導体レーザバー（レーザ共振器）３２を作製する。その際の共振器長（半導体レーザバーの短手方向の長さ）は６００μｍとする。そして、例えば、電子サイクロトロン共鳴プラズマと金属ターゲット、及びＡｒガス、Ｏ2ガス、Ｎ2ガスを用いたスパッタリングによって、半導体レーザの出射端面である共振器前方端面に均一にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜（図示せず）を形成する。さらに、共振器後方端面には反射率が例えば９５％であるＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を形成する。本工程において、第１の保護膜は、反射率が低くなるように、例えば反射率が１８％以下になるように形成することが望ましい。本実施形態の例では５％としている。なお、本実施形態の例では、共振器フロント端面にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜を形成したが、第１の保護膜の材料として他の材料、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても本実施形態の構成例と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の例では、共振器後方端面にＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を設けているが、９０％以上の高い反射率を実現できれば他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、ＴａＯ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）の組み合わせを使用しても本実施形態の構成例と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
次いで、ステップＳ４では、図４（ｃ）に示すように、スクライブ装置により半導体レーザバー３２の二次劈開を行い、レーザチップ３４を作製する。
【００５７】
次に、ステップＳ５では、レーザチップ３４を実装する。ただし、本工程ではレーザチップ３４を保護するためのキャップ３６はまだ取り付けない。
【００５８】
次に、ステップＳ６では、半導体レーザ素子においてＮ電極１２上の配線電極１３を接地するとともにＰ電極１０上の配線電極１３に電圧を印加する。この際に、レーザ光の波長や発光強度、動作電圧、動作電流などをモニタリングする。これにより、ＭＱＷ活性層６にキャリアが注入され、該ＭＱＷ活性層６内で光学利得が生じ、発振波長４００ｎｍ付近においてレーザ発振を起こす。ここで、Ｓｉを含む原料を含んだ雰囲気中で半導体レーザ素子をレーザ発振させることにより、共振器前方端面のレーザ光出射領域が発熱してＳｉを含む原料が分解し、レーザ光出射領域に選択的に酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を形成することができる。本工程において、半導体レーザ素子の発振波長が５５０ｎｍ以下であれば、光化学反応によりＳｉを含む原料が効率良く分解されるので特に好ましい。なお、Ｓｉを含む原料としては、シランやシロキサン、あるいはＳｉＦ6など、分子中にＳｉを含んでいる気体が好ましく用いられるが、水ガラス（Ｎａ2ＳｉＯ3）やシリコーンオイルなど分子中にＳｉを含む液体であっても用いることができる。また、後述するように分子中にＳｉを含む固体（キャップなど）を原料として用いることができる。なお、本工程で形成される酸化シリコンの酸素原子は雰囲気中あるいは原料の分子中から供給される。これらの原料物質を閉空間で半導体レーザ素子と共に配置すれば効率よく第２の保護膜３０を形成することができるが、シロキサンなどのＳｉ源は大気中にも含まれるため、開放空間中で本工程を行うことも可能である。
【００５９】
また、本工程は常温、常圧下で行うことができるが、それ以外の圧力条件、温度条件でも行うことができる。例えば、半導体レーザ素子の光の出射面のうち光密度の高い領域を外部からレーザ光などで選択的に加熱することで第２の保護膜３０を形成することができる。この場合、半導体レーザ素子を発光させなくても第２の保護膜３０を形成することができる。
【００６０】
次に、ステップＳ７では、第２の保護膜３０が設けられた共振器前方端面での反射率が所望の値になり、半導体レーザ素子が所望の特性になった時点で半導体レーザ素子への通電を停止し、第２の保護膜３０の成長を止める。第２の保護膜３０は、光密度が高い領域ほど厚く形成される。
【００６１】
次いで、ステップＳ８では、図４（ｄ）に示すように、実装されたレーザチップ３４にキャップ３６を装着する。ここでは、半導体レーザ素子の使用時に特性が変化しないようにＳｉが含まれないキャップを用い、キャップ３６内にＳｉ源が入らないように真空あるいは窒素雰囲気中等でキャップ封じを行う。以上の方法により、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子が作製される。
【００６２】
図５は、本実施形態の方法によって形成された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる保護膜を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の写真図である。同図からも、第２の保護膜が共振器前方端面のうちＭＱＷ活性層を中心とする部分の端面に形成されることが確認できる。
【００６３】
本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、酸化シリコンからなる第２の保護膜の膜厚をレーザ光の出射時間により調整することが可能であるので、第２の保護膜が形成された共振器前方端面での反射率を所望の値にすることができる。そのため、共振器前方端面に形成される保護膜の膜厚のチップ間でのばらつきを抑えることができる。なお、もし第１の保護膜について膜厚ばらつきが生じた場合でも、第２の保護膜３０の厚さを調節することでチップごとのデバイス特性のばらつきを小さくすることができる。
【００６４】
また、本実施形態の方法によれば、光密度の高い領域に選択的に第２の保護膜を形成することが可能であるため保護膜の電極への回り込みを防止し、電極からの放熱性を向上させることができる。そのため、本実施形態の方法によれば、高温高出力動作が容易で、かつ信頼性の高い、放熱性に優れたデバイスを実現することができる。さらに、レーザ出射端面（共振器前方端面）にＡｌ2Ｏ3からなる低反射率の第１の保護膜を形成し、その外側に第１の保護膜よりも高い反射率を有する第２の保護膜を光密度の高い領域に設けているので、出射された光の戻り光ノイズを半導体結晶内部に入りにくくすることが可能となり、戻り光ノイズを低減することができる。
【００６５】
以上で説明した半導体レーザ装置の製造方法において、酸化シリコンからなる第２の保護膜を形成するステップ６およびステップ７の工程は、レーザチップを母基板などに実装した後に行われているが、ステップ３の一次劈開の後、半導体レーザ素子がレーザバーの状態であるときに行ってもよい。
【００６６】
なお、本実施形態の方法では半導体レーザ素子の発振波長が５５０ｎｍ以下であることが好ましいが、ＧａＮ系の窒化物半導体レーザ素子の場合、発振波長の下限は２００ｎｍ程度である。ただし、ＧａＮ系以外の化合物半導体を用いて半導体レーザ素子を形成する場合の発振波長の下限はこれに限られない。
【００６７】
上記実施形態では、基板としてＧａＮ基板を用いる例を示したが、他の材料系からなる基板、例えば、絶縁性を有するサファイア基板、サファイア基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）またはＡＢＬＥＧ（Air Bridge Lateral Epitaxial Growth）を行った低転位基板、ＧａＮ基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）またはＡＢＬＥＧ（Air Bridge Lateral Epitaxial Growth）を行った低転位基板、レーザリフトオフによりサファイアが除去されたＧａＮテンプレート基板、ＳｉＣ基板などを用いても本実施形態の半導体レーザ素子と同様の効果を得ることができる。また、ＧａＡｓ基板やＮＧＯ（ＮｄＧａＯ3）基板、ＬＧＯ（ＬｉＧａＯ3）基板、Ｓｉ基板なども用いることができる。
【００６８】
また、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子を例にとって説明したが、例えばＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系など、他の材料を用いて半導体レーザ素子を形成してもよい。この場合にも、半導体レーザ素子の発振波長は５５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
また、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、レーザ素子だけではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）にも応用でき、この場合にもチップごとの性能ばらつきが低減され、放熱性が向上したＬＥＤを製造することが可能である。
【００７０】
（第２の実施形態）
−半導体発光素子の構成−
図６は、本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の断面図である。本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、Ｎ電極１２が基板の裏面上に設けられている点が第１の実施形態の窒化物半導体レーザ素子と異なっており、電極以外の構造は第１の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。
【００７１】
図６に示すように、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板１の上面上に順に設けられたＡｌＧａＮからなる低温成長バッファ層２、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第１のクラッド層４、ｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層５、レーザ光を出力する多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、ｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層７およびｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなり一部がリッジ状に形成された第２のクラッド層８を備えている。また、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子は、第２のクラッド層８のリッジ部（凸状部）上に形成されたｐ型ＧａＮからなるコンタクト層９と、コンタクト層９上に形成されたＰ電極１０と、ＧａＮ基板１の裏面上に形成されたＮ電極１２と、リッジ部上面を除く第２のクラッド層上に設けられ、Ｐ電極１０とＮ電極１２との間を流れる電流を狭窄するための誘電体膜１１と、Ｐ電極１０の上に形成された配線電極１３とを備えている。なお、リッジ幅（図６においてはリッジ部の横方向長さ）は例えば１〜２μｍであり、図６に示す例では１．６μｍである。また、共振器長（図６においては共振器の奥行き長さ）は例えば６００μｍである。
【００７２】
さらに、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の共振器前方端面には均一にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜(図示せず）が形成されており、第１の保護膜の上（外側）であって共振器前方端面のうち、ＭＱＷ活性層６のリッジ部分下方に位置する部分の端面近傍の領域には酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる第２の保護膜３０が形成されている。また、共振器後方端面上には反射率が例えば９５％であってＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体が形成されている。また、Ａｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜は反射率が低く（例えば１８％以下に）なるように設けられていることが望ましく、本実施形態の例では５％としている。
【００７３】
第２の保護膜３０は、上述と異なる表現を用いれば、共振器前方端面に形成された第１の保護膜上のうち、窒化物半導体レーザ素子の動作時にレーザ光が出力される領域、特に、レーザ光の光密度が高い領域にのみ設けられる。そして、第２の保護膜３０の厚みは、光密度の高い部分ほど厚くなっている。また、第２の保護膜３０が形成される範囲は、結晶成長方向（図６における上下方向）で１μｍ以下、共振器端面およびＭＱＷ活性層６の主面に平行な方向（図６における左右方向）で３０μｍ以下であることが好ましい。ただし、第２の保護膜３０が形成される範囲はＭＱＷ活性層６の厚みやリッジ幅などにより異なってくる。本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の発振波長は２００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが望ましく、ここで示す例では４００ｎｍである。
【００７４】
以上の構成によれば、第２の保護膜３０がレーザ光の出射領域に限られるので、保護膜がＰ電極１０およびＮ電極１２に回りこむのを防ぎ、両電極における熱伝導性の低下を防止することができ、放熱性に優れたデバイスを実現することが可能となる。また、第２の保護膜３０は後述するように窒化物半導体レーザ素子のレーザ出力をモニターしながら製造され、レーザの発振時間によって第２の保護膜の厚さを調節することができるので、チップごとのデバイス特性のばらつきを小さくすることができる。
【００７５】
また、共振器前方端面（レーザ出射端面）に低い反射率の第１の保護膜を形成し、その外側であってレーザ光が出射される領域に酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を形成することにより、出射された光の戻り光ノイズを第１の光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６および第２の光ガイド層７を含む半導体結晶内部に入りにくくすることが可能となる。そのため、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の構成によれば、戻り光ノイズを効果的に低減することが可能となる。
【００７６】
また、上述の説明では共振器前方端面にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜を形成したが、第１の保護膜の材料として他の材料、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても上述した構成と同様の効果を得ることができる。また、第１の保護膜を設けずに共振器前方端面上に直接酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を設けてもよい。
【００７７】
また、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子では共振器後方端面にＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を設けているが、９０％以上の高い反射率を実現できれば他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、ＴａＯ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）の組み合わせを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
−半導体発光素子の製造方法−
図７（ａ）〜（ｄ）および図８（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【００７９】
まず、図７（ａ）に示すように、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりＧａＮ基板１上にＡｌＧａＮからなる低温成長バッファ層２を堆積する。その後、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第１のクラッド層４、ｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層５、ＭＱＷ活性層６、ｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層７、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる第２のクラッド層８、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層９を順次堆積する。ここで、ＭＱＷ活性層６は厚さ３．５ｎｍのＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎからなる井戸層と厚さ７．０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とで構成されている。
【００８０】
次に、図７(ｂ)に示すように、フォトリソグラフィーによりコンタクト層９の上にレジストパターン５２を形成後、導通を得るための第１のメタル（例えば、Ｐｄ／Ａｕ）と、アルミニウムとニッケルを含有する第２のメタル（例えば、Ａｌ／Ｎｉ）を含むＰ電極１０を形成する。Ｐ電極１０内の第１のメタルの最下層は、Ｎｉ、Ｐｄ、からなることが好ましい。このような材料の選択により、Ｐ電極１０とコンタクト層９とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００８１】
次に、図７(ｃ)に示すように、アセトン等の有機溶剤を用いたリフトオフによってレジストパターン５２およびＰ電極１０のうちレジストパターン５２上に形成された部分を除去する。
【００８２】
次に、図７(ｄ)に示すように、Ｐ電極１０中のＮｉ層をマスクとして、塩素を主成分とする反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）により、第２のクラッド層８の一部をリッジ状にエッチングする。ここで、ＧａＮ及びＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎとドライエッチングにおける選択比が高いＮｉ層をマスクとして使用するので、Ｎｉ層のマスクがドライエッチング中に後退しない。そのため、１．６μｍという目標のリッジ幅に対して、リッジ幅を１．６±０．１μｍという高精度に形成することができ、デバイス特性上、高いキンクレベル、すなわち高出力特性を有するレーザ発振を実現することが可能となる。また、第２のクラッド層８の残し厚（第２の光ガイド層７上面から第２のクラッド層８のエッチング界面までの距離）は空間的ホールバーニングの発生を抑えて安定した横モード特性を実現するために、１８０ｎｍ程度とする。
【００８３】
次に、図８（ａ）に示すように、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマと金属ターゲット、及びＡｒガス、Ｏ2ガス、Ｎ2ガスを用いたスパッタリングにより素子の上面全面に誘電体膜１１を堆積する。本実施形態の例では誘電体膜１１としてＳｉＯ2膜を用いる。なお、誘電体膜１１の材料として他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても本実施形態の窒化物半導体レーザ素子と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
次に、図８（ｂ）に示すように、塩酸系エッチャントを用いたリフトオフによってＰ電極１０中の第２のメタル（Ａｌ／Ｎｉ）、及び誘電体膜１１のうちＰ電極１０上に形成された部分を除去する。
【００８５】
次に、図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、配線電極１３を素子の上面全面に形成する。その後、アセトン等の有機溶剤を使用してリフトオフを行うことにより、レジストと配線電極１３のうちレジスト上に形成された部分とを除去する。そして、ＧａＮ基板１を裏面側から研磨することによってＧａＮ基板１からコンタクト層９までの合計厚みを５０μｍ以上１５０μｍ以下程度にする。
【００８６】
続いて、図８（ｄ）に示すように、ＧａＮ基板１の裏面上にＮ電極１２を作製する。
【００８７】
次に、図８（ｅ）に示すように、スクライブ装置を用いて一次劈開を行い、半導体レーザバー（レーザ共振器）３２を作製する。その際の共振器長は６００μｍとする。そして、例えば、電子サイクロトロン共鳴プラズマと金属ターゲット、及びＡｒガス、Ｏ2ガス、Ｎ2ガスを用いたスパッタリングによって、半導体レーザの出射端面である共振器前方端面に均一にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜（図示せず）を形成する。さらに、共振器後方端面には反射率が例えば９５％であるＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を形成する。本工程において、第１の保護膜は、反射率が低くなるように、例えば反射率が１８％以下になるように形成することが望ましい。本実施形態の例では５％としている。なお、本実施形態の例では、共振器フロント端面にＡｌ2Ｏ3からなる第１の保護膜を形成したが、第１の保護膜の材料として他の材料、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）を用いても本実施形態の構成例と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の例では、共振器後方端面にＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5からなる周期構造体を設けているが、９０％以上の高い反射率を実現できれば他の材料、例えば、ＳｉＮ、ＺｒＯ2、ＴａＯ5、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｇａ2Ｏ5といった材料やそれらの化合物（例えば、ＳｉＯＮやＡｌＯＮなど）の組み合わせを使用しても本実施形態の構成例と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
次に、図８（ｆ）に示すように、スクライブ装置により半導体レーザバー３２の二次劈開を行い、レーザチップ３４を作製する。次いで、レーザチップ３４を実装する。ただし、本工程ではレーザチップ３４を保護するためのキャップ３６はまだ取り付けない。
【００８９】
次に、半導体レーザ素子においてＮ電極１２上の配線電極１３を接地するとともにＰ電極１０上の配線電極１３に電圧を印加する。この際に、レーザ光の波長や発光強度、動作電圧、動作電流などをモニタリングする。これにより、ＭＱＷ活性層６にキャリアが注入され、該ＭＱＷ活性層６内で光学利得が生じ、発振波長４００ｎｍ付近においてレーザ発振を起こす。ここで、Ｓｉを含む原料を含んだ雰囲気中で半導体レーザ素子をレーザ発振させることにより、共振器前方端面のレーザ光出射領域が発熱してＳｉを含む原料が分解し、レーザ光出射領域に選択的に酸化シリコンからなる第２の保護膜３０を形成できる。本工程において、半導体レーザ素子の発振波長が５５０ｎｍ以下であれば、光化学反応によりＳｉを含む原料が効率良く分解されるので特に好ましい。なお、Ｓｉを含む原料としては、シランやシロキサン、あるいはＳｉＦ6など、分子中にＳｉを含んでいる気体の他、水ガラス（Ｎａ2ＳｉＯ3）やシリコーンオイルなど分子中にＳｉを含む液体であってもよい。なお、本工程で形成される酸化シリコンの酸素原子は雰囲気中あるいは原料の分子中から供給される。
【００９０】
次に、第２の保護膜３０が設けられた共振器前方端面での反射率が所望の値になり、半導体レーザ素子が所望の特性になった時点で半導体レーザ素子への通電を停止し、第２の保護膜３０の成長を止める。第２の保護膜３０は、光密度が高い領域ほど厚く形成される。
【００９１】
続いて、図８（ｇ）に示すように、実装されたレーザチップ３４にキャップ３６を装着する。ここでは、半導体レーザ素子の使用時に特性が変化しないようにＳｉが含まれないキャップを用い、キャップ３６内にＳｉ源が入らないように真空あるいは窒素雰囲気等でキャップ封じを行う。以上の方法により、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子が作製される。
【００９２】
本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、酸化シリコンからなる第２の保護膜の膜厚をレーザ光の出射時間により調整することが可能であるので、第２の保護膜が形成された共振器前方端面での反射率を所望の値にすることができる。そのため、従来の半導体発光素子の課題であった共振器前方端面に形成される保護膜の膜厚のチップ間でのばらつきを抑えることができる。
【００９３】
また、本実施形態の方法によれば、光密度の高い領域に選択的に第２の保護膜を形成することが可能であるため保護膜の電極への回り込みを防止し、電極からの放熱性を向上させることができる。そのため、本実施形態の方法によれば、高温高出力動作が容易で、かつ信頼性の高い、放熱性に優れたデバイスを実現することができる。
【００９４】
なお、上記実施例においては、基板としてＧａＮ基板を用いる例を示したが、絶縁体以外の他の材料からなる基板、例えば、ＧａＮ基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）あるいはＡＢＬＥＧ（Air Bridge Lateral Epitaxial Growth）を行った低転位基板、レーザリフトオフによりサファイアを除去したＧａＮテンプレート基板、ＳｉＣ基板などを用いても本実施形態の半導体レーザ素子と同様の効果を得ることができる。また、ＧａＡｓ基板やＮＧＯ（ＮｄＧａＯ３）基板、ＬＧＯ（ＬｉＧａＯ３）基板、Ｓｉ基板などを用いてもよい。
【００９５】
また、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子を例にとって説明したが、例えばＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系など、他の材料を用いて半導体レーザ素子を形成してもよい。この場合にも、半導体レーザ素子の発振波長は５５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９６】
また、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、レーザ素子だけではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）にも応用でき、この場合にもチップごとの性能ばらつきが低減され、放熱性が向上したＬＥＤを製造することが可能である。
【００９７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法は、図３（ａ）〜図４（ｄ）までの工程が第１の実施形態に係る製造方法と同一で、第２の保護膜３０の形成方法のみが異なっている。また、本実施形態の方法によって製造される窒化物半導体レーザ素子の構成は第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子と同一である。そのため、以下では本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法のうち第１の実施形態と異なるところのみを説明する。
【００９８】
本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造方法においては、図４（ｃ）に示す工程までで実装されたレーザチップ３４が作製される。その後、Ｓｉを含む固体ソース（例えばキャップ３６）を半導体レーザ素子の出射端近辺に置き、Ｎ電極１２とＰ電極１０の間に電圧を印加する。このようにして、ＭＱＷ活性層６にキャリアが注入され、発振波長５５０ｎｍ以下であるレーザ光を固体ソースに照射させる。すると、光化学反応により、固体ソースに含まれるＳｉ源（例えばシロキサン）が分解されてＳｉが発生する。さらに、共振器前方端面の光密度の高い領域が発熱して雰囲気中に遊離したＳｉと雰囲気中の酸素と反応し、光密度の高い領域にＳｉＯｘが堆積してゆく。この方法により、図１に示す共振器前方端面のうち光密度が大きい領域に第２の保護膜３０が選択的に形成される。
【００９９】
また、所望の反射率が得られた後は、真空、及び窒素雰囲気等でのキャップ封じを行い、Ｓｉを含む原料がキャップ内に存在しないようにすることにより、その後、レーザ端面の反射率は変化しない。以上のようにして、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子が作製される。なお、本実施形態の方法を用いても、図５に示すＴＥＭ写真とほぼ同様の結果が得られることが確認されている。
【０１００】
本実施形態の方法によっても、第２の保護膜３０の膜厚はレーザ出射時間により調整することが可能であることから、所望の反射率を実現することが可能となる。従って、チップ間のデバイス特性のばらつきを低減することができる。
【０１０１】
また、光密度の高い領域に選択的に保護膜を形成することが可能であるため、保護膜の電極への回り込みを防止することができ、高温高出力動作が容易で、かつ良好な信頼性を有する、放熱性に優れたデバイスを実現することが可能となる。さらに、レーザ出射端面（共振器前方端面）にＡｌ2Ｏ3からなる低反射率の第１の保護膜を形成し、その外側に第１の保護膜よりも高い反射率を有する第２の保護膜を光密度の高い領域に設けているので、出射された光の戻り光ノイズを半導体結晶内部に入りにくくすることが可能となり、戻り光ノイズを低減することができる。
【０１０２】
本実施形態の製造方法で用いられる固体ソースとしては、例えばＳｉあるいは分子中にＳｉを含む物質を含むキャップがあるが、この他にＳｉを含む固体物質を用いてもよい。また、半導体レーザの発振波長は５５０ｎｍ以下であることが望ましく、本実施例では４００ｎｍとなっている。
【０１０３】
上記実施形態では、基板としてＧａＮ基板を用いる例を示したが、他の材料系からなる基板、例えば、絶縁性を有するサファイア基板、サファイア基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）またはＡＢＬＥＧ（Air Bridge Lateral Epitaxial Growth）成長を行った低転位基板、ＧａＮ基板上にＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Growth）またはＡＢＬＥＧ（Air Bridge Lateral Epitaxial Growth）成長を行った低転位基板、レーザリフトオフによりサファイアが除去されたＧａＮテンプレート基板、ＳｉＣ基板などを用いても本実施形態の半導体レーザ素子と同様の効果を得ることができる。また、ＧａＡｓ基板やＮＧＯ（ＮｄＧａＯ3）基板、ＬＧＯ（ＬｉＧａＯ3）基板、Ｓｉ基板なども用いることができる。
【０１０４】
また、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子を例にとって説明したが、例えばＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系など、他の材料を用いて半導体レーザ素子を形成してもよい。この場合にも、半導体レーザ素子の発振波長は５５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０５】
また、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、レーザ素子だけではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）にも応用でき、この場合にもチップごとの性能ばらつきが低減され、放熱性が向上したＬＥＤを製造することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の半導体発光素子は、光情報処理装置の光ピックアップ光源などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る方法によって作製された酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる保護膜を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の写真図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）および図８（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図９】従来の窒化物半導体レーザ素子を示す図である。
【図１０】（ａ）は、従来の半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、該半導体発光ダイオードを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１      ＧａＮ基板
２      低温成長バッファ層
３      ｎ型ＧａＮ層
４      第１のクラッド層
５      第１の光ガイド層
６      ＭＱＷ活性層
７      第２の光ガイド層
８      第２のクラッド層
９      コンタクト層
１０    Ｐ電極
１１    誘電体膜
１２    Ｎ電極
１３    配線電極
３０    第２の保護膜
３２    半導体レーザバー
３４    レーザチップ
３６    キャップ
５１、５２      レジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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