(57)【要約】【課題】窒化物半導体のクラックの発生を抑制し、かつ端面において保護膜の剥がれが生じず、良好な特性を有する窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。【解決手段】第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成された共振器面と、該共振器面を被覆する保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記保護膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域と、前記第２窒化物半導体層の表面を被覆する第２領域と、を有するものであり、前記第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の表面と同軸方向の結晶構造を有しており、前記第１領域の膜厚は、第２領域の膜厚よりも大きい窒化物半導体レーザ素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成された共振器面と、該共振器面を被覆する保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記保護膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域と、前記第２窒化物半導体層の表面を被覆する第２領域と、を有するものであり、
前記第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、
前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の表面と同軸方向の結晶構造を有しており、
前記第１領域の膜厚は、第２領域の膜厚よりも大きいことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記保護膜は、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記保護膜は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）である請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第１領域の膜厚は、５０Å以上２μｍ以下である請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第２領域の膜厚は、２０Å以上１μｍ以下である請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記共振器面が、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ（１−１０２）面から成る群から選ばれる面である請求項１乃至５のいずれか１つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記保護膜の第１領域はＭ軸配向＜１−１００＞の結晶構造を有し、第２領域はＣ軸配向＜０００１＞の結晶構造を有する請求項１乃至６のいずれか1つに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記保護膜の上に、第２の保護膜を有する請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記第２の保護膜は、アモルファスを含有する請求項８に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の第２窒化物半導体層に形成されたリッジと、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と、該共振器面を被覆する保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子において、
前記保護膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域と、前記第２窒化物半導体層に形成されたリッジを被覆する第２領域と、を有するものであり、
前記第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、
前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の積層面と同軸方向の結晶構造を有していることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記保護膜の第２領域は、前記リッジに接触する領域と、前記リッジ上に形成された電極に接触する領域と、を有している請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記保護膜の第２領域は、リッジ上に形成された電極に接触する領域ではアモルファスである請求項１１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記保護膜の第１領域の膜厚は、第２領域の膜厚よりも大きい請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記保護膜の第１領域及び第２領域上に、第２の保護膜を有する請求項１０に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１５】
窒化物半導体層に形成された共振器面に保護膜を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、
前記共振器面に接触する第１の保護膜を六方晶系の結晶構造を有する材料で形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、アモルファスを含有する第２の保護膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１６】
窒化物半導体層に形成された共振器面に保護膜を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、
前記共振器面に接触する第１の保護膜を六方晶系の結晶構造を有する材料で形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、第１の保護膜とは結晶構造が異なる第２の保護膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の保護膜を形成する工程の前に、前記共振器面をプラズマ処理する工程を備えている請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記プラズマ処理は、窒素を含有する雰囲気で行う請求項１７に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の保護膜を形成する工程は、窒素を含有する雰囲気で行う請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記窒素の含有割合は、２０％以上である請求項１９に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２１】
前記保護膜を形成する工程は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法のいずれかの方法で行う請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２２】
前記保護膜を形成する工程において、前記共振器面と原料ターゲット表面との角度θが０°＜θ＜９０°である請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の保護膜を形成する工程の後、熱処理を行う請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の保護膜は、窒化物膜である請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２５】
前記第２の保護膜は、酸化物膜である請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の保護膜は、共振器面と接触する側において、共振器面と同軸配向の結晶構造を有する請求項１５又は１６に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、より詳細には、窒化物半導体層に形成された共振器面に保護膜を有する窒化物半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体レーザ素子では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）又はへき開によって窒化物半導体層に形成された共振器面はバンドギャップエネルギーが小さくなることが懸念されている。共振器面のバンドギャップエネルギーが小さくなれば、本来出射されるべきレーザ光が共振器面（窒化物半導体層の端面）で吸収される。このレーザ光の吸収により窒化物半導体層の端面に熱が発生し、半導体レーザ素子の劣化や損傷が起こるため長時間の連続駆動や高出力化を実現することは困難となる。このため、例えば、酸化膜や窒化膜を共振器端面の保護膜として形成する半導体レーザの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この保護膜は窓層として機能し、共振器端面での光吸収を抑制するものである。
【特許文献１】特開平１０−７０３３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示されているような他の半導体材料のレーザ素子で汎用されている保護膜であったとしても、窒化物半導体レーザ素子に転用することは困難である。その理由としては、保護膜が光吸収を抑制できる材料であったとしても、窒化物半導体層との密着性が良好でない、窒化物半導体の格子定数との違いから窒化物半導体層にクラックが発生する、或いは保護膜の結晶性が良好なものにならない等の問題があるからである。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）レベルを向上させた所望の窒化物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】
【０００４】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層に形成された共振器面と、該共振器面を被覆する保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記保護膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域と、前記第２窒化物半導体層の表面を被覆する第２領域と、を有するものであり、前記第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の表面と同軸方向の結晶構造を有しており、前記第１領域の膜厚は、第２領域の膜厚よりも大きいことを特徴とする。
【０００５】
前記保護膜は、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きいことが好ましい。
前記保護膜は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）であることが好ましい。
前記第１領域の膜厚は、５０Å以上２μｍ以下であることが好ましい。
前記第２領域の膜厚は、２０Å以上１μｍ以下であることが好ましい。
前記共振器面が、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ（１−１０２）面から成る群から選ばれる面であることが好ましい。
前記保護膜の第１領域はＭ軸配向＜１−１００＞の結晶構造を有し、第２領域はＣ軸配向＜０００１＞の結晶構造を有することが好ましい。
前記保護膜の上に、第２の保護膜を有することが好ましい。
前記第２の保護膜は、アモルファスを含有することが好ましい。
【０００６】
また、本発明の別の窒化物半導体レーザ素子は、第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層が順に積層された窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の第２窒化物半導体層に形成されたリッジと、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と、該共振器面を被覆する保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記保護膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域と、前記第２窒化物半導体層に形成されたリッジを被覆する第２領域と、を有するものであり、前記第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の積層面と同軸方向の結晶構造を有していることを特徴とする。
【０００７】
前記保護膜の第２領域は、前記リッジに接触する領域と、前記リッジ上に形成された電極に接触する領域と、を有していることが好ましい。
前記保護膜の第２領域は、リッジ上に形成された電極に接触する領域ではアモルファスであることが好ましい。
前記保護膜の第１領域の膜厚は、第２領域の膜厚よりも大きいことが好ましい。
前記保護膜の第１領域及び第２領域上に、第２の保護膜を有することが好ましい。
【０００８】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、窒化物半導体層に形成された共振器面に保護膜を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、前記共振器面に接触する第１の保護膜を六方晶系の結晶構造を有する材料で形成する工程と、前記第１の保護膜上に、アモルファスを含有する第２の保護膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、窒化物半導体層に形成された共振器面に保護膜を有する窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、前記共振器面に接触する第１の保護膜を六方晶系の結晶構造を有する材料で形成する工程と、前記第１の保護膜上に、第１の保護膜とは結晶構造が異なる第２の保護膜を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
前記第１の保護膜を形成する工程の前に、前記共振器面をプラズマ処理する工程を備えていることが好ましい。
前記プラズマ処理は、窒素を含有する雰囲気で行うことが好ましい。
前記第１の保護膜を形成する工程は、窒素を含有する雰囲気で行うことが好ましい。
前記窒素の含有割合は、２０％以上であることが好ましい。
前記保護膜を形成する工程は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法のいずれかの方法で行うことが好ましい。
前記保護膜を形成する工程において、前記共振器面と原料ターゲット表面との角度θが０°＜θ＜９０°であることが好ましい。
前記第２の保護膜を形成する工程の後、熱処理を行うことが好ましい。
前記第１の保護膜は、窒化物膜であることが好ましい。
前記第２の保護膜は、酸化物膜であることが好ましい。
前記第１の保護膜は、共振器面と接触する側において、共振器面と同軸配向の結晶構造を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）レベルを向上させ、窒化物半導体層にクラックが発生することを抑制し、かつ窒化物半導体層の共振器面において保護膜の剥がれが生じない窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
また、本発明の製造方法によれば、ＣＯＤレベルを向上させた窒化物半導体レーザ素子を再現性よく提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る窒化物半導体レーザ素子の実施形態を示す。
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、例えば、図１に示すように、基板１１上に、第１窒化物半導体層１２、活性層１３及び第２窒化物半導体層１４が順に積層された窒化物半導体層が形成されている。また、窒化物半導体層には共振器面が形成されており、この共振器面には保護膜２１が被覆されている。この保護膜は、共振器面を被覆する第１領域２１ａと、第２窒化物半導体層の表面を被覆する第２領域２１ｂがある。ここでは、第１窒化物半導体層１２をｎ側窒化物半導体層とし、第２窒化物半導体層１４をｐ側窒化物半導体層とするものであって、第２窒化物半導体層１４にリッジ１６が形成された窒化物半導体レーザ素子について説明するが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。尚、本明細書において、保護膜を第１の保護膜と示す場合がある。
【００１３】
図７に示すように、第２窒化物半導体層１４の表面に形成されたリッジ１６の両側には埋込膜１５が形成されており、前記リッジ１６の上面にはｐ電極１７が形成されている。また、基板１１の下部にはｎ電極２０が形成されている。窒化物半導体層の側面には第３の保護膜１８が形成されている。
【００１４】
保護膜２１は、窒化物半導体層の端面である共振器面の少なくとも一方の面に形成されている膜であるが、レーザ光の取り出し面側の共振器面に形成されていることが好ましい。その理由としては、レーザ光の取り出し面（出射側端面）の共振器面に同軸配向の結晶構造を有する保護膜を形成することによって、出射側端面のバンドギャップエネルギーを広げ、ウィンドウ構造を形成することにより、出射側端面の劣化を防止すること、つまりＣＯＤレベルを向上させることができるからである。
【００１５】
保護膜２１は、六方晶系の結晶構造を有している。窒化物半導体も六方晶系の結晶構造をしているため、保護膜の形成面の結晶構造を窒化物半導体の形成面と同軸配向の結晶構造とすれば、密着性が良好になると考えられる。但し、図９に示すように矩形をした窒化物半導体レーザ素子の共振器面に形成された保護膜では、たとえ密着性が良好と考えられる材料であっても、窒化物半導体層に内在する応力の影響を受けて窒化物半導体層と保護膜との界面で剥がれが生じることや、窒化物半導体層にクラックが発生することも考えられる。また、共振器面に形成する保護膜がアモルファスであれば、応力を緩和させる効果はあるものの、保護膜の本来の目的であるＣＯＤレベルを向上させることができない。また、図１０に示すように電極１７上にのみ保護膜が形成されているものでは密着性が十分とは言えない。
【００１６】
そこで、本発明者は、六方晶系の結晶構造を有する保護膜２１を窒化物半導体層に形成された共振器面を被覆する第１領域２１ａだけでなく、窒化物半導体層の表面に形成された第２窒化物半導体層の表面を被覆する第２領域２１ｂをも具備する構成とした（図３）。しかも、第１領域２１ａは窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有するものであり、第２領域２１ｂは窒化物半導体層の表面と同軸配向の結晶構造を有するものである。このような保護膜が窒化物半導体層の共振器面のみならず、窒化物半導体層の上面にも連続して被覆されることで、窒化物半導体層に内在する応力で保護膜が剥がれることを抑制することができる。また、保護膜の膜厚を第１領域と第２領域とで異なるものとし、第１領域の膜厚を第２領域の膜厚よりも大きくすることで保護膜が剥がれることを抑制し、窒化物半導体層に内在する応力をクラックが発生しない程度に緩和させることができる。
【００１７】
また、前記保護膜２１は、図３（ａ）に示すように第１領域２１ａと第２領域２１ｂのみによって形成されたものに限定されず、図３（ｂ）に示すように第１領域２１ａと第２領域２１ｂとの間に別のファセット面を有する第３領域２１ｃが形成されたものであってもよい。これにより、効果的に窒化物半導体層に内在する応力を緩和させることができる。
【００１８】
また、窒化物半導体層にリッジを有する窒化物半導体レーザ素子であれば、共振器面を被覆する第１領域と、前記窒化物半導体層に形成されたリッジを被覆する第２領域と、を有する保護膜が具備されたものとなる。この保護膜は、六方晶系の結晶構造を有するものである。また、第１領域は、前記窒化物半導体層に形成された共振器面と同軸配向の結晶構造を有しており、前記第２領域は、前記第２窒化物半導体層の積層面と同軸方向の結晶構造を有している。
【００１９】
このような保護膜が窒化物半導体層の共振器面のみならず、窒化物半導体層に形成されたリッジの上面にも連続して被覆されることで、窒化物半導体層に内在する応力で保護膜が剥がれることを抑制することができる。
【００２０】
図８は、前記窒化物半導体レーザ素子の上面図であり、保護膜が図示されていない図面を示す。この図８のαで切断した断面図を図２（ａ）又は図２（ｂ）に示し、βで切断した断面図を図２（ｃ）に示す。
図２（ａ）に示すように、窒化物半導体層に形成されたリッジの上面に、共振器面から離間して電極１７が形成された窒化物半導体レーザ素子においては、保護膜の第２領域は、共振器面の略直上から前記電極の端部までの範囲でリッジに接触する領域と、リッジ上に形成された前記電極に接触する領域と、を有している。保護膜が共振器面からリッジの上面に連続して被覆しており、更にリッジの上面に形成された電極の端部も被覆している構成である。リッジの上面において、保護膜が窒化物半導体層と接触する領域を有することで、保護膜の密着性を良好なものとすることができる。しかも、電極が部から剥がれることを抑制できる。また、保護膜の電極に接触する領域は、アモルファスを含有する領域であるため、窒化物半導体層にクラックが発生しない程度に窒化物半導体層に内在する応力を緩和させることができる。
また、図２（ｃ）に示すように、リッジの両側に形成された埋込膜１５の上部にも前記保護膜２１が形成されている。尚、前記保護膜２１は図２（ｂ）に示すように、第１領域と第２領域の角部がとれたものであってもよい。
【００２１】
前記保護膜２１は、六方晶系の結晶構造を有するものである。例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物、窒化物（例えば、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮ等）又はフッ化物等が挙げられる。
【００２２】
また、前記保護膜２１は、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きいものであって、六方晶系の結晶構造を有する窒化物膜からなるものが好ましい。保護膜に六方晶系の結晶構造を有する窒化物膜を用いることで、第１領域及び第２領域を所望の同軸配向をした結晶構造とすることが比較的容易にできる。より具体的には、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）である。
【００２３】
更に、前記保護膜２１の膜厚は、第１領域においては５０Å以上２μｍ以下である。また、第２領域においては２０Å以上５００Å以下である。このような膜厚範囲であって、第１領域の膜厚が第２領域の膜厚よりも大きいことで、上述した作用効果を奏した窒化物半導体レーザ素子を提供することができる。
【００２４】
保護膜の第１領域は、共振器面と同軸配向であるもの、例えばＭ軸配向＜１−１００＞の結晶構造をしたものが好ましい。但し、保護膜２１の第１領域における配向特性は、共振器面と同軸配向であるもののみに限定されるものではなく、他の配向特性を示すものが内在するものであってもよい。特に第１領域の膜厚が２００Å以上になると他の配向特性を示すものの内在率が高くなる。
本明細書における保護膜の結晶構造は、ＸＲＤ装置で結晶構造の配向性を測定したときに、その対象とする保護膜の面が、所望の軸配向のピークを有している結晶構造である。また、他の軸配向をしたピークが存在する場合であっても、所望のピークが最も強いピークとして現れるものである。
例えば、窒化物半導体層に形成された共振器面がＭ面（１−１００）である場合には、該共振器面を被覆する保護膜の第１の面の結晶構造をＸＲＤ装置で測定すると、Ｍ軸配向のピークが最も強いピークとして現れる。
また、リッジが形成された窒化物半導体層の表面は、凹凸になっているが、この表面を保護膜により被覆することで、剥がれ等の起こりやすい箇所での強度を保つことができる。
【００２５】
また、保護膜の第２領域は、半導体層の表面（結晶成長面）と同軸配向の結晶構造を有することが好ましく、特にＣ軸配向＜０００１＞であることが好ましい。これにより半導体層表面と保護膜との密着性を良好なものとすることができる。
第１領域２１ａとしては、共振器面全体であり、６０μｍ〜２００μｍ程度の範囲であることが好ましく、第２領域２１ｂとしては、共振器面から５〜３０μｍ程度の範囲が好ましい。
【００２６】
ここで、Ｍ軸配向であるとは、単結晶で、精密にＭ軸に配向した状態のみならず、多結晶が混在するが、Ｍ軸に配向する部位を均一に含む状態、均一に分布して含む状態であってもよい。このように、多結晶状態である場合には、共振器面との格子定数の差異が厳格に表れず、その差異を緩和することができる。
【００２７】
前記保護膜は、例えば、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、反応性スパッタ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の２種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と酸化処理（熱処理）とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。なかでも、ＥＣＲプラズマスパッタ法が好ましい。
【００２８】
保護膜を成膜する前に、少なくとも保護膜が形成される側の共振器面の表面を前処理することが好ましい。この前処理は、方法を特に限定するものではないが、洗浄やプラズマ処理、熱処理である。
【００２９】
プラズマ処理は、酸素を含有する雰囲気及び／又は窒素を含有する雰囲気で処理するものである。また、プラズマ処理は、窒素を含有する雰囲気で行うことが好ましく、窒素の含有割合を２０％以上とするものがより好ましい。
【００３０】
保護膜をスパッタ法で成膜する条件としては、ターゲットに保護膜の構成になる材料を用いる。また、成膜レートを徐々に又は急激に増大させるか、ＲＦ電力を徐々に又は急激に増大（増大させる範囲が５０〜５００Ｗ程度）させるか、成膜する際に圧力を徐々に又は急激に低下させる（低下させる圧力範囲が０．１〜２．０ｐａ程度）方法等が挙げられる。あるいは、ターゲットとレーザ素子がパターン形成されたウェハとの距離を徐々に又は急激に変化させる（変化させる範囲が元の距離の０．２〜３倍程度）ことで成膜する方法がある。更には、ターゲットの表面を基準とした場合のウェハ表面の位置が正面に対向するのではなく、傾斜をもたせて成膜する方法がある。この傾斜角度θは、０°＜θ＜９０°であって、好ましくは２０°≦θ＜９０°であり、この範囲内で傾斜角度θが大きくなれば保護膜の結晶性が向上すると考えられる。また、これらの条件を組み合わせて保護膜を成膜することで、第１の保護膜の結晶性が良好なものとなる。
その他の成膜条件としては、成膜速度を調整する際に、保護膜を形成するときは５Å／ｍｉｎ〜１００Å／ｍｉｎの範囲で成膜する。また、ＲＦ電力は、保護膜の成膜時には１００Ｗ〜６００Ｗとする。また、マイクロ波電力は、保護膜の成膜時には３００Ｗ〜６００Ｗとすることが好ましい。
また、前記保護膜に窒化物膜を用いる場合には、成膜雰囲気をＡｒの流量に対する窒素の流量を少なくすると、第１領域の成膜速度を早くすることができ、第１領域の膜厚を第２領域の膜厚よりも大きくすることができる。
【００３１】
さらに、スパッタ法で成膜する際、ウェハの温度を徐々に又は急激に上昇または低下させる（変化させる温度範囲が５０〜５００℃程度）方法が挙げられる。なお、この後、任意に熱処理を行ってもよい。上述した方法を任意に組み合わせてもよい。
【００３２】
また、前記保護膜は図４（ａ）に示すように、活性層の近傍で凹部が形成されたもの、図４（ｂ）に示すように第１膜２１と第２膜２１'の２層構造としたものがある。その他の保護膜として、図４（ｃ）に示すように、第１の保護膜２１の上に、さらに第２の保護膜２２が積層されているものや、図４（ｄ）に示すように第２の保護膜２２に凹部が形成されたものがある。
【００３３】
第２の保護膜２２としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物が挙げられ、なかでもＳｉＯ２膜が好ましい。
第１の保護膜２１上に、アモルファスの第２の保護膜を形成することにより、応力緩和状態を補強し、保護膜の密着性を良好なものとすることができる。これにより全体としての保護膜の剥がれを防止することができる。
【００３４】
第２の保護膜をアモルファス膜とするには、その成膜方法にもよるが、成膜速度をより早いレートに調整する、成膜時の雰囲気を、例えば、酸素雰囲気に制御する、成膜圧力をより高く調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。また、酸素雰囲気に制御する場合、吸収を持たない程度に酸素を導入することが好ましい。具体的な成膜条件としては、スパッタ装置でＳｉやＡｌ等のターゲットを用いて成膜する。この場合に酸素の流量は３〜２０ｓｃｃｍであり、ＲＦ電力は３００〜８００Ｗ程度で成膜することが好ましい。
【００３５】
特に、前記保護膜の第１領域を、共振器面と同軸配向の膜を得る、もしくは共振器面と同軸配向の結晶構造の配向性を強くするためには、その成膜方法にもよるが、成膜前に、共振器面の表面を窒素プラズマで処理する、成膜速度を比較的遅いレートに調整する、成膜時の雰囲気を、例えば、窒素雰囲気に制御する、成膜圧力を比較的低く調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。
【００３６】
また、特に、前記保護膜の第２領域を、窒化物半導体層表面と同軸配向の膜を得る、もしくは半導体層表面と同軸配向の結晶構造の配向性を強くするためには、その成膜方法にもよるが、成膜時圧力を比較的高く調整する、成膜速度を比較的遅いレートに調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。
【００３７】
また、スパッタ法で成膜する際の条件としては、成膜レートを徐々に又は急激に増大させるか、ＲＦ電力を徐々に又は急激に増大（増大させる範囲が５０〜５００Ｗ程度）させるか、あるいはターゲットと基板との距離を徐々に又は急激に変化させる（変化させる範囲が元の距離の０．２〜３倍程度）、成膜する際に圧力を徐々に又は急激に低下させる（低下させる圧力範囲が０．１〜２．０ｐａ程度）等の方法が挙げられる。
【００３８】
具体的には、成膜圧力を調整する際に、第１領域の結晶構造の配向性を強く形成する場合は低真空で成膜し、第２領域の結晶構造の配向性を強く形成する場合には高真空で成膜することが好ましい。また、ターゲットと試料の間の距離は、第１領域の結晶構造の配向性を強くするには長く、第２領域の結晶構造の配向性を強くするには短くして成膜することが好ましい。また、低真空で成膜し、ターゲットと試料の間の距離を長くすることで、第１領域の結晶構造の配向性をより強くすることができ、このとき第２領域の結晶構造の配向性も強めることができると考えられる。
【００３９】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、前記保護膜を多層膜とするものであってもよい。一例としては、上述した保護膜を第１膜とし、該第１膜の上に第２膜が形成されている構成である。この第２膜は、共振器面において、第１膜とは軸配向性の異なる結晶構造を有するもの、または第１膜とは同軸配向であるが、材料が異なるものであることが好ましい。第１膜がＭ軸配向である場合には、第２膜は、第1膜と異軸配向、例えば、Ｃ軸配向の膜であることが好ましい。第１膜上に第１膜とは異軸配向の結晶構造を有する第２膜を形成することで、窒化物半導体層と第１膜との格子定数や熱膨張係数の差による応力を緩和し、保護膜の剥がれを防止することができる。第２膜は、第１膜と同一材料からなるものが好ましく、それにより、製造工程中の不純物等の混入による、歩留まりや素子特性の悪化を防ぐことができる。第１膜と異軸配向の結晶構造とは、ＸＲＤ装置で結晶構造の配向性を測定したときに、その対象とする膜（第２膜）が、第１膜と異なる軸配向のピークを有している結晶構造である。また、第２膜が第１膜の軸配向のピークを有している場合には、異なる軸配向のピークが第１膜の軸配向のピークよりも強く見られるものである。
また、この場合、第１膜は共振器面と同軸配向することが好ましい。これにより、出射側端面のバンドギャップエネルギーを広げ、ウィンドウ構造を形成し、出射側端面の劣化を防止することができる。その上に第２膜を形成することで、共振器面を構成する窒化物半導体に対して、応力を緩和し、クラックの発生を抑制し、共振器面との密着性を良好なものとすることで剥がれを防止し、ＣＯＤを向上させることができる。第２膜の膜厚としては、窒化物半導体層と第１膜との応力を緩和させることができる程度であることが好ましい。端面の放熱性という点からは、ある程度厚く形成されることが好ましい。第２膜の膜厚は特に限定されるものではないが、例えば、１００Å以上３０００Å以下が挙げられる。
第２膜は、第１膜と同様に当該分野で公知の方法によって形成することができる。また、第２膜として、第１膜と異軸配向の膜を形成するためには、その成膜方法にもよるが、成膜速度をより早いレートに調整する、成膜時の雰囲気を、例えば、窒素分圧を低減させる、成膜圧力をより高く調整するなどのいずれか１つ又は２以上を組み合わせて成膜を制御することが好ましい。
【００４０】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、第１の保護膜の上に、アモルファスの第２の保護膜２２が積層されていることが好ましい。このような膜が形成することにより、第１膜及び第２膜を構成する組成の変化を防止することができるとともに、その下の保護膜２１をより強固に共振器面に密着させることができる。また、第２の保護膜は、単層構造、積層構造のどちらを用いてもよい。第２の保護膜の膜厚は、第１の保護膜の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【００４１】
また、図５のように出射側と反射側とで第２の保護膜２２、２３の材料や膜厚等を異ならせることもできる。出射側の第２の保護膜２２としては、ＳｉＯ２の単層やＳｉとＡｌの酸化物の積層構造により形成されることが好ましい。また、反射側の第２の保護膜２３としては、Ｓｉ酸化物とＺｒ酸化物との積層構造、Ａｌ酸化物とＺｒ酸化物との積層構造、Ｓｉ酸化物とＴｉ酸化物との積層構造、Ｓｉ酸化物とＴａ酸化物とＡｌ酸化物の積層構造等が挙げられる。所望の反射率に合わせて適宜その積層周期等を調整することができる。
第２の保護膜の好ましい形態としては、出射側の第２の保護膜２２をＳｉＯ２の単層で形成し、反射側の第２の保護膜２３をＳｉＯ２とＺｒＯ２の積層構造により形成したものである。
【００４２】
保護膜の結晶性は、電子線による回折像によって容易に判定することができる。一般に、材料の結晶度合いの大きさによって、単結晶、多結晶、アモルファスに分類される。単結晶は、材料中で格子定数の変動が略なく、格子面傾斜が略ないものである。言い換えると、材料中で原子配列が規則的に並び、長距離的な秩序が保たれたものであり、格子定数の変動がほぼなく、格子面傾斜がほぼないものである。多結晶とは、多数の微小な単結晶、すなわち微結晶から構成されているものである。アモルファスは、結晶におけるような周期的構造をもたないもの、つまり原子配列が不規則、長距離秩序がないものを意味する。
本発明における第１の保護膜は、このような単結晶、多結晶を含有する膜であって、第２の保護膜はここで説明したようなアモルファスを含有する膜である。
【００４３】
本発明の窒化物半導体レーザ素子を形成するために用いる基板は、絶縁性基板であってもよいし、導電性基板であってもよい。基板としては、例えば、窒化物半導体層を形成する主面及び／又は反対の主面に０°以上１０°以下のオフ角を有する基板であることが好ましい。導電性基板であれば、窒化物半導体基板が好ましい。その膜厚は、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下が挙げられる。なお、例えば、特開２００６−２４７０３号公報に例示されている種々の基板等の公知の基板、市販の基板等を用いてもよい。
窒化物半導体基板は、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。
また、本発明においては、保護膜が共振器面から基板の裏面（窒化物半導体層が形成される面と逆の面）にわたるように形成されていてもよい。
【００４４】
窒化物半導体層としては、一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ側半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有していてもよい。また、ｐ側半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。不純物は、例えば、５×１０16／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。
【００４５】
活性層１３は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。
窒化物半導体層は、ｎ側半導体層とｐ側半導体層に光の導波路を構成する光ガイド層を有することで、活性層を挟んだ分離光閉じ込め型構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造とすることが好ましい。但し、本発明は、これらの構造に限定されるものではない。
また、活性層１３は、前記保護膜２１よりバンドギャップエネルギーが小さいものであることが好ましい。保護膜２１のバンドギャップエネルギーを活性層より大きいもので形成すことにより、端面のバンドギャップエネルギーを広げ、言い換えると、共振器面付近の不純物準位を広げ、ウィンドウ構造を形成することにより、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
また、本発明では、特に発振波長が２２０ｎｍ〜５００ｎｍのものにおいて、保護膜の剥がれを防止し、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００４６】
窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を好適に用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００４７】
窒化物半導体層の表面に形成されるリッジは、導波路領域として機能するものであり、その幅は１．０μｍ〜３０．０μｍ程度である。レーザ光をシングルモードとする場合には、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。そのリッジの高さ（エッチングの深さ）は、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。また、ｐ側半導体層を構成する層の膜厚、材料等を調整することにより、光閉じ込めの程度を適宜調整することができる。リッジは、共振器方向の長さが２００μｍ〜５０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。また、共振器方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、テーパー形状であってもよい。この場合のテーパー角は４５°〜９０°程度が適当である。
【００４８】
通常、窒化物半導体層の表面及びリッジの側面にわたって、埋込膜１５が形成されている。つまり、埋込膜１５は、窒化物半導体層上であって、窒化物半導体層と、後述する電極とが直接接触して、電気的な接続を必要とする領域以外の領域に形成されている。
【００４９】
埋込膜１５は、一般に、窒化物半導体層よりも屈折率が小さな絶縁材料によって形成されている。ここで、埋込膜等の部材の屈折率は、エリプソメトリーを利用した分光エリプソメータ、具体的には、Ｊ．Ａ．ＷＯＯＬＬＡＭ社製のＨＳ−１９０等を用いて測定することができる。埋込膜の材料としては、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｔｉ等の酸化物、窒化物、酸化窒化物等の絶縁膜又は誘電体膜の単層又は積層構造が挙げられる。また、埋込膜は、単結晶であってもよいし、多結晶又はアモルファスであってもよい。図７に示すように、リッジ１６の側面から、リッジ両側の第２窒化物半導体層表面にわたって埋込膜１５が形成されていることにより、第２窒化物半導体層に対する屈折率差を確保して、活性層からの光の漏れを制御することができ、リッジ内に効率的に光閉じ込めができる。また、絶縁性の部材を用いることで、リーク電流の発生を回避することができる。
【００５０】
埋込膜１５は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法、反応性スパッタ法、ＥＣＲプラズマスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法の２種以上を組み合わせる方法、あるいはこれらの方法と酸化処理（熱処理）とを組み合わせる方法等、種々の方法を利用することができる。
【００５１】
本発明における電極は、ｐ及びｎ側窒化物半導体層と電気的に接続された一対の電極をさす。ｐ電極は、窒化物半導体層及び埋込膜上に形成されることが好ましい。電極が最上層の窒化物半導体層及び埋込膜上に連続して形成されていることにより、埋込膜の剥がれを防止することができる。特に、リッジ側面まで電極を形成することにより、リッジ側面に形成された埋込膜について有効に剥がれを防止することができる。
【００５２】
本発明における電極の材料は、例えば、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム、ＩＴＯ等の金属又は合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。電極の膜厚は、用いる材料等により適宜調整することができるため、特に限定するものではないが、例えば、５００〜５０００Å程度が適当である。電極は、少なくともｐ側及びｎ側半導体層又は基板上にそれぞれ形成していればよく、さらにこの電極上にパッド電極等、単数又は複数の導電層を形成してもよい。なお、ｐ側電極１７及びｎ側電極２０は、基板に対して同一面側に形成されていてもよい。
【００５３】
なお、ｐ電極１７の上面には、ワイヤボンディング用電極であるｐパッド電極１９が形成されていることが好ましい。
【００５４】
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
この実施例の窒化物半導体レーザ素子は、図７に示すように、基板１１上に、第１窒化物半導体層１２、活性層１３及び表面にリッジ１６が形成された第２窒化物半導体層１４をこの順に積層しており、共振器が形成されて構成されている。このような窒化物半導体レーザ素子は、共振器面から半導体層表面にかけて保護膜２１（図１中、２１ａ、２１ｂ参照）、第２の保護膜（図６中、２２参照）が形成されている。さらに、埋込膜１５、ｐ電極１７、ｎ電極２０、第３の保護膜１８、ｐ側パッド電極１９等が形成されている。
【００５５】
共振器面は、窒化物半導体のＭ面で形成されており、保護膜は、図６に示すように、共振器の少なくともレーザ光の取り出し側の端面において、その共振器面と同じ結晶面、つまり、Ｍ面である第１領域２１ａと、第２窒化物半導体層表面において、半導体層の表面と同じ結晶面（Ｃ面）である第２領域２１ｂとからなる。前記保護膜２１はＡｌＮからなり、第１領域における膜厚Ｘ１は、１００Å程度であり、第２領域における膜厚Ｘ２は、４０Å程度である。第２の保護膜はＳｉＯ２からなり、第１領域における膜厚Ｙ１は、３０００Å程度であり、第２領域における膜厚Ｙ２は、１０００Å程度である。
【００５６】
この窒化物半導体レーザ素子は、以下のように製造することができる。
まず、基板には窒化ガリウム基板を準備する。この窒化ガリウム基板のＣ面上に、１１６０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを４×１０18／cm3ドープしたＡｌ０．０３Ｇａ０．９７Ｎよりなるｎ側クラッド層を膜厚２μｍで成長させる。なお、このｎ側クラッド層は超格子構造とすることもできる。
続いて、シランガスを止め、１０００℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光ガイド層を０．１７５μｍの膜厚で成長させる。このｎ側光ガイド層にｎ型不純物をドープしてもよい。
【００５７】
次に、温度を９００℃にして、ＳｉドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンドープＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎよりなる井戸層を７０Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００５８】
温度を１０００℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側光ガイド層よりもバンドギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎよりなるｐ側キャップ層を１００Åの膜厚で成長させる。なお、このｐ側キャップ層は省略可能である。
続いて、Ｃｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０００℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層１０よりも小さい、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層を０．１４５μｍの膜厚で成長させる。
【００５９】
次に、１０００℃でアンドープＡｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎよりなる層を２５Åの膜厚で成長させ、続いてＣｐ2Ｍｇ、ＴＭＡを止め、アンドープＧａＮよりなる層を２５Åの膜厚で成長させ、総膜厚０．４５μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層を成長させる。
最後に、１０００℃で、ｐ側クラッド層の上に、Ｍｇを１×１０２０／cm３ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を１５０Åの膜厚で成長させる。
【００６０】
このようにして窒化物半導体を成長させたウェハーを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層の表面にＳｉＯ2よりなる保護膜を形成して、共振器面に平行な方向における幅が８００μｍのストライプ状の構造を形成する。この部分がレーザ素子の共振器本体となる。共振器長は、２００μｍ〜５０００μｍ程度の範囲であることが好ましい。
【００６１】
次に、ｐ側コンタクト層の表面にストライプ状のＳｉＯ２よりなる保護膜を形成して、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてＳｉＣｌ４ガスによりエッチングし、ストライプ状の導波路領域であるリッジ部を形成する。
このリッジ部の側面をＺｒＯ２からなる絶縁層で保護する。
次いで、ｐ側コンタクト層及び絶縁層の上の表面にＮｉ（１００Å）／Ａｕ（１０００Å）／Ｐｔ（１０００Å）よりなるｐ電極を形成する。ｐ電極を形成した後、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ2）からなる第２保護膜をｐ電極の上及び埋込膜の上及び半導体層の側面に０．５μｍの膜厚で、スパッタリングにより成膜する。ｐ電極を形成した後、６００℃でオーミックアニールを行う。
次に、保護膜で覆われていない露出しているｐ電極上に連続して、Ｎｉ（８０Å）／Ｐｄ（２０００Å）／Ａｕ（８０００Å）で形成し、ｐパッド電極を形成する。
その後、基板厚みが８０μｍになるように窒化物半導体層の成長面と反対側の面から研磨を行う。
【００６２】
研磨した面に、Ｔｉ（１５０Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（３０００Å）よりなるｎ電極を形成する。
ｎ電極とｐ電極及びｐパッド電極とを形成したウェハー状の窒化物半導体基板の第１の主面側に凹部溝をけがきによって形成する。この凹部溝は、例えば、深さを１０μｍとする。また、共振器面と平行方向に、側面から５０μｍ、垂直方向に１５μｍの幅とする。次に、この凹部溝を劈開補助線として窒化物半導体基板のｎ電極の形成面側からバー状に劈開し、劈開面（１−１００面、六角柱状の結晶の側面に相当する面＝Ｍ面）を共振器面とする。共振器長は８００μｍとする。
【００６３】
次に保護膜を形成する。保護膜は、共振器面から半導体層表面にかけてＡｌＮからなる第１の保護膜を形成し、その上にＳｉＯ２からなる第２の保護膜を形成する。
ＥＣＲスパッタ装置を用いて、Ａｒの流量が３０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量が１０ｓｃｃｍ、マイクロ波電力５００Ｗ、ＲＦ電力２５０Ｗ、成膜速度５０Å／ｍｉｎの条件で、ＡｌＮからなる第１の保護膜２１を形成する。上述したように第１の保護膜の膜厚は、第１領域２１ａでは１００Åであり、第２領域２１ｂでは４０Åである。
次に、出射側の端面にスパッタ装置でＳｉターゲットを用いて、酸素の流量が５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力５００Ｗの条件でＳｉＯ２からなる第２の保護膜２２を３０００Å成膜する。
【００６４】
また、反射側には、第１の保護膜２１として膜厚６７０ÅのＡｌ２Ｏ３を形成する。その上に、（ＳｉＯ２／ＺｒＯ２）を（６７０Å／４４０Å）で６周期成膜した第２の保護膜２３を形成する。
【００６５】
最後に、ｐ電極１７に平行な方向で、バーをチップ化することで窒化物半導体レーザ素子とする。
このように、共振器面を被覆する第１領域と、半導体層表面を被覆する第２領域、とからなる六方晶系の結晶構造を有するＡｌＮの保護膜が形成されていることにより、共振器面を構成する窒化物半導体に対して、応力を生じさせることなく、窒化物半導体にクラックが生じず、共振器面との密着性が良好で、剥がれを防止し、ひいては、ＣＯＤを向上させることができる。この窒化物半導体レーザ素子について、Ｔｃ＝８０℃、Ｐｏ＝Pulse ３２０ｍＷ（Duty 50％、Cycle30 nsec）、発振波長４０６ｎｍでの寿命特性を図１１に示す。このように、本発明によれば、窒化物半導体レーザ素子の高出力化、長寿命化が実現できる。
【００６６】
実施例２
この実施例では、第1の保護膜２１にＡｌＮを３５０Åで形成し、第２の保護膜２２にＳｉＯ２を２５００Åで形成する以外は、実施例１と同様にレーザ素子を作製した。ここで、第１の保護膜２１は、Ｍ軸配向とＣ軸配向をもった保護膜である。以上より得られたレーザ素子は、実施例１と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、レーザダイオード素子（ＬＤ）のみならず、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）、スーパーフォトルミネセンスダイオード等の発光素子、太陽電池、光センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに用いられるような、保護膜と半導体層との密着性を確保する必要がある窒化物半導体素子に広く適用することができる。特に、光ディスク用途、光通信システム、印刷機、露光用途、測定、バイオ関連の励起用光源等における窒化物半導体レーザ素子に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための概略斜視図である。
【図２】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を説明するための要部の概略断面図である。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を説明するための要部の概略斜視図である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を説明するための概略断面図である。
【図６】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を説明するための要部の概略断面図である。
【図７】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図８】本発明の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための概略上面図である。
【図９】比較例の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図１０】比較例の窒化物半導体レーザ素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図１１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の寿命特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１１  基板
１２  第１窒化物半導体層
１３  活性層
１４  第２窒化物半導体層
１５  埋込膜
１６  リッジ
１７  ｐ電極
１８  第３の保護膜
１９  ｐ側パッド電極
２０  ｎ電極
２１  第１の保護膜
２１ａ  第１領域
２１ｂ  第２領域
２２  第２の保護膜
２３  反射側第２の保護膜
【図１】
2008218523.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１１】
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