(57)【要約】【課題】窒化物半導体及び保護膜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窒化物半導体層を含む窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の共振器面に形成された保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子であって、少なくとも一方の該共振器面に、該共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有する第１膜と、該第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とを順に有する保護膜を備えてなる窒化物半導体レーザ素子。【選択図】図２Ａ
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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窒化物半導体層を含む窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の共振器面に形成された保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子であって、
少なくとも一方の共振器面に、該共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有する第１膜と、該第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とを順に有する保護膜を備えてなる窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
第１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】
第１膜と第２膜とは、同一材料からなる請求項１又は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
共振器面が、Ｍ面、Ａ面、Ｃ面又はＲ面である請求項１〜３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５】
前記第１膜及び第２膜は、六方晶系の結晶構造を有し、第１膜はＭ軸配向の結晶構造を有し、第２膜はＣ軸配向の結晶構造を有することを特徴とする請求項１〜４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６】
第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層を含む積層構造と、積層構造と略垂直な共振器面を有する窒化物半導体レーザ素子であって、
少なくとも一方の共振器面に、該共振器面のバンドギャップエネルギーを広げるような第１膜と、該第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とからなる保護膜が形成されてなる窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記第１膜及び第２膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記第１膜は、前記共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有することを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
保護膜が、第２膜の上に、さらにアモルファスの第３膜を有する請求項１〜７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９】
前記第３膜の膜厚は、第１膜と第２膜の総膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項８に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記保護膜の総膜厚は、５０Å〜２μｍである請求項８又は９に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子に関し、より詳細には、共振器面に特定構造の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いため、出射光の吸収が端面で起こり、この吸収により端面に熱が発生し、高出力レーザを実現するには寿命特性等に問題があった。このため、例えば、Ｓｉの酸化膜や窒化膜を、共振器端面の保護膜として形成する高出力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号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、窒化物半導体レーザ素子においては、保護膜が共振器面での光吸収を抑制できる材料であったとしても、窒化物半導体における格子定数の違いから窒化物半導体層や保護膜にクラックが発生したり、あるいは保護膜に剥がれが生じ、所望の機能を果たすことができなくなるという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、窒化物半導体及び保護膜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。
【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窒化物半導体層を含む窒化物半導体層と、該窒化物半導体層の共振器面に形成された保護膜と、を有する窒化物半導体レーザ素子であって、
少なくとも一方の共振器面に、該共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有する第１膜と、該第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とを順に有する保護膜備えてなることを特徴とする。
このような窒化物半導体レーザ素子においては、第１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。
【０００５】
また、第１膜と第２膜とは、同一材料からなることが好ましい。
また、共振器面が、Ｍ面、Ａ面、Ｃ面又はＲ面であることが好ましい。
さらに、第１膜及び第２膜は、六方晶系の結晶構造を有し、第１膜はＭ軸配向の結晶構造を有し、第２膜はＣ軸配向の結晶構造を有することが好ましい。
保護膜は、総膜厚５０Å〜２μｍであることが適している。
【０００６】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の別の形態としては、
第１窒化物半導体層、活性層、第２窒化物半導体層を含む積層構造と、積層構造と略垂直な共振器面を有する窒化物半導体レーザ素子であって、
少なくとも一方の共振器面に、該共振器面のバンドギャップエネルギーを広げるような第１膜と、該第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とからなる保護膜が形成されてなることを特徴とする。
このような窒化物半導体レーザ素子においては、前記第１膜及び第２膜は、六方晶系の結晶構造を有し、前記第１膜は、前記共振器端面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、保護膜が、第２膜の上に、さらにアモルファスの第３膜有していてもよい。
また、前記第３膜の膜厚は、第１膜と第２膜の総膜厚よりも厚いことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振器面に、共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有する第１膜と、第１膜と異軸配向の結晶構造を有する第２膜とを順に有する保護膜が形成されていることにより、前記共振器面のバンドギャップエネルギーを広げてＣＯＤレベルを向上させることができ、前記第１膜と第２膜との界面で応力を緩和させることができる。そのため、窒化物半導体及び保護膜のクラックの発生を抑制し、保護膜の剥がれを防止した高出力の窒化物半導体レーザ素子を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】
【０００９】
本発明の窒化物半導体レーザ素子は、例えば、典型的には図１に示すように、主として、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を含み、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、通常、基板１１上に形成され、第２窒化物半導体層１４の表面にリッジ１６が形成され、共振器面に保護膜（図２Ａ中、２１ａ、２１ｂ、図２Ｂ中、２１ａ、２１ｂ、２２又は２３参照）、さらに、埋込膜１５、ｐ電極１７、ｎ電極２０、第２保護膜１８等が形成されている。
【００１０】
保護膜は、図２Ａ、Ｂに示すように、共振器の少なくとも一方の面に形成されている膜であり、その共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸で配向する第１膜２１ａと、この第１膜２１ａと異軸配向する第２膜２１ｂとからなる。保護膜の材料は、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、特に、第１膜及び第２膜は、これらのうち、六方晶系の結晶構造を有する膜である。第１膜と第２膜とは、異なる材料で形成されていてもよいが、同一の材料で形成されていることが好ましい。同一材料で形成することによって、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。
【００１１】
また、本発明では、保護膜を同一材料で形成したとしても、軸配向の異なる結晶構造の第１膜と第２膜とでは格子定数差や熱膨張係数差を有している。よって、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。その理由としては、出射側端面と同軸配向の結晶構造を有する第１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ができる。第１膜の上に同一材料で第１膜とは異なる軸配向の結晶構造を有する第２膜を形成することによって、窒化物半導体層とその端面に形成された第１膜との応力を緩和し、保護膜の剥がれを防止することができる。
具体的には、このような材料としては、ＡｌＮ膜が挙げられる。また、保護膜の総膜厚は、例えば、５０Å〜２μｍ程度であることが適している。なお、本発明のような保護膜が、共振器面の光反射側と光出射側のどちらか一方に形成されていてもよいし、両方の共振器面に形成されていてもよい。
【００１２】
本発明では、共振器面は、Ｃ軸配向以外の配向を有していることが好ましく、例えば、Ｍ軸、Ａ軸及びＲ軸配向が挙げられ、特にＭ軸配向であることが好ましい。従って、このような配向を有する端面に対して、第１膜は、Ｍ軸、Ａ軸及びＲ軸配向と、この端面と同軸で配向された膜であることが好ましく、なかでもＭ軸配向であることがより好ましい。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。なお、第１膜の膜厚は、１原子レベル〜７００Å程度の膜厚であることが好ましい。さらに好ましくは、５０〜３００Åのものである。第1膜をこのように薄膜とすることにより、窒化物半導体や保護膜にクラックが生じることを防止することができる。
また、第１膜は、共振面と同軸配向で形成されることにより、上述したように、ＣＯＤレベルを向上させることができる。
【００１３】
第１膜がＭ軸、Ａ軸又はＲ軸配向である場合、特に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。
本明細書において、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（以下、第２膜と記載する）の一部又は全部が、第１膜と異なる軸配向のピークを有している結晶構造を有することを意味し、保護膜全体として同一の結晶構造でないことを意味する。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、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いものを意味する。
図３Ａは、Ｍ軸配向の第１膜２５０Åの上にＣ軸配向の第２膜７５０Å、総膜厚１０００Åを形成したものである。また、図３Ｂは、Ｍ軸配向の第１膜２５０Åを形成したものである。この図３Ａにおいて、Ｃ軸配向のピークはＭ軸配向のピークよりも大きくなっている。一例ではあるが、このような場合は、第２膜は第１膜と異軸配向の結晶構造を有すると言える。
【００１４】
一般に、保護膜の状態は、その保護膜を構成する材料の結晶化の程度によって、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ほとんどなく、格子面傾斜がほとんどない。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ている。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。
このような膜の状態（結晶質である場合は、その結晶性又は結晶状態）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。つまり、膜に電子線を入射することによって、格子定数の大きさ及び面方向に対応して、電子線回折像が表れる。例えば、単結晶の場合は、結晶面が略そろっているため、規則正しく回折点が並んで観察される。多結晶の場合は、微結晶から構成されるため、それぞれの格子面の向きがそろっておらず、回折点が複雑に合わさった状態で見られたり、デバイリングが見られたりする。一方、アモルファスの場合、原子配列が長距離に周期的な構造をもたないため、電子線回折が起こらない。したがって、回折像に回折点がない状態で観察される。
【００１５】
結晶を構成する元素の配列の様子は、電子線回折によって、視覚的に捉えることができる。
結晶性が異なる、つまり結晶の軸配向が異なることは、例えば、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ:ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ:ＳＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）等による断面観察（明視野、制限視野、高分解能等）で認められるのみならず、上述したような電子線回折又はこれらのパターンを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理したもの等、あるいはエッチングレートの差異からも確認することができる。
つまり、顕微鏡における保護膜の観察において、結晶性の違いに起因して、活性層に接する領域と、第１窒化物半導体層及び第２窒化物半導体層に接触する領域とで、視覚的な差異が認められる。
特に、ＳＴＥＭ、ＴＥＭ等による観察では、その膜の状態の違い（結晶質である場合は、その結晶性又は結晶状態）により明暗（コントラスト）が観察される。
また、同じ膜を観察した場合でも、観察条件（ＳＴＥＭ像、ＴＥＭ像の表示設定）を変えることで、明暗が逆転して観察されることがある。
【００１６】
電子線回折像は、保護膜が形成されている端面に対して保護膜の断面が露出するように切断し、電子線を当てて観察することができる。電子線回折像は、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＭ−２０１０Ｆ型を用いて観察することができる。
【００１７】
ＴＥＭ観察は、例えば、日本電子株式会社製：ＪＥＭ−２０１０Ｆ型を用いて行うことができる。観察の手順としては、まず、収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）加工装置（例えば、セイコーインスツルメンツ株式会社製： ＳＭＩ３０５０ＭＳ２）を用いて、マイクロプロービングによる試料切り出しを行い、試料をＦＩＢ加工により薄膜加工し（例えば、１００ｎｍ程度以下）。さらにイオンミリング加工によりさらに薄膜加工する（例えば、５０ｎｍ程度以下）。次に、所定に加速電圧（例えば、２００ｋＶ程度）にて、ＴＥＭ観察を行うことで暗視像を得ることができる。
さらに、得られた保護膜を適当なエッチャント、例えば、酸（例えば、バッファードフッ酸等）又はアルカリ（例えば、ＫＯＨ等）溶液に浸漬することにより、それらの溶解性の違い（エッチングレートの差）から、結晶性の差異が認められる。このエッチングでは、結晶性の悪いものは速やかに溶解又は除去され、結晶性の良好のものが残る又は維持される。
また、これらの方法に限られず、公知の方法を用いて保護膜の結晶性を評価することが可能である。
【００１８】
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。
なお、第１膜と第２膜との間の組成及び／又は配向は、急激に変化していてもよいし、徐々に変化していてもよい。第２膜は、少なくとも最表面において、第１膜の共振器面の配向と一部又は全部が（好ましくは全部が）異なっていればよい。配向が急激に又は徐々に変化する場合、その変化する領域において、第１膜の配向を有する結晶と第２膜の配向を有する結晶とを混在させ、その割合を第１膜の配向から第２膜の配向が多くなるように変化させることによって膜の配向性を変えることが好ましい。
【００１９】
このように、共振器面に対して、共振器面と同軸配向の第１膜と、第１膜と異軸配向の第２膜とからなる六方晶系の結晶構造を有する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、窒化物半導体や保護膜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レベル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。その膜厚は特に限定されず、例えば、１００〜３０００Å程度が挙げられる。
また、保護膜は、第１膜よりも第２膜のほうが厚く形成されることが好ましい。
さらに、保護膜は、つまり、第１膜及び第２膜は、それぞれ、その面内においてすべて均一な配向性を有していることは必要とされず、多結晶が混在するが、ある配向性を有する部位を均一に含む状態、ある配向性を均一に分布して含む状態であってもよい。また、その面内において、一部異なる軸配向の領域を含んでいてもよい。例えば、図４に示すように、保護膜の一部の領域において、共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有する第１膜２１ａと、第１膜２１ａと異軸配向の結晶構造を有する第２膜２１ｂとを順に有するような端面保護膜としてもよい。
【００２０】
第１膜及び第２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、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。なかでも、ＥＣＲプラズマスパッタ法が好ましい。
【００２１】
特に、第１膜として、共振器面と同軸配向の膜を得るためには、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。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。
【００２２】
また、第１膜及び第２膜を成膜する際に、共振器面を窒素プラズマにて前処理し、第１膜をＥＣＲプラズマスパッタ法、第２膜をマグネトロンスパッタ法など、第１及び第２膜において異なる成膜方法を採用してもよい。
また、各方法での成膜時に徐々に又は急激に窒素分圧を変えてもよいし、徐々に又は急激に成膜圧力を変えてもよい。
【００２３】
スパッタ法で成膜する際、ターゲットとして第１膜材料を用い、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）方法、ターゲットとして第１膜材料を用いて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。具体的には、成膜速度を調整する際に、第１膜を形成するときは５Å／ｍｉｎ〜１００Å／ｍｉｎの範囲で成膜し、第２膜を形成する際にはそれ以上の成膜速度で成膜することが好ましい。また、ＲＦ電力は、第１膜成膜時には１００Ｗ〜６００Ｗ、第２膜成膜時にはそれ以上で成膜することが好ましい。
【００２４】
さらに、スパッタ法で成膜する際、基板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。
さらに、これらの方法を任意に組み合わせてもよい。
【００２５】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子においては、保護膜として、図２Ｂに示すように、第２膜の上に、さらにアモルファスの第３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、第１及び第２膜をより強固に共振器面に密着させることができる。第３膜としては、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。また、第３膜は、単層構造、積層構造のどちらを用いてもよい。
【００２６】
また、第３膜の膜厚は、第１膜と第２膜の総膜厚よりも厚いことが好ましい。共振器面と同軸配向の結晶構造を有する第１膜上に第１膜とは異なる結晶構造を有する第２膜を有することにより、共振器面及び第１膜と、第２膜との間に生じる応力を緩和し、保護膜と窒化物半導体層との剥がれを抑制した状態である。その上に、アモルファス状態の第３膜を形成することにより、上記の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。さらに好ましくは、第１膜と第２膜の膜厚の総膜厚の１．５倍以上であり、保護膜の総膜厚が２μｍ以下となるものである。これにより上記の効果をより顕著なものとすることができる。
【００２７】
また、図２Ｂのように出射側と反射側とで第３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３膜としては、ＳｉＯ2の単層により形成されることが好ましい。また、反射側の第３膜としては、ＳｉとＺｒとの酸化物の積層構造、ＡｌとＺｒの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。
【００２８】
第３膜の好ましい形態としては、出射側の第３膜をＳｉＯ2の単層で形成し、反射側の第３膜をＳｉＯ2とＺｒＯ2の積層構造により形成したものである。
アモルファスの第３膜は、上記第１及び第２膜と同様、例示した公知の方法等を利用して形成することができる。特に、アモルファスの膜とするために、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ターゲットを用いて成膜し、酸素の流量は、３〜２０ｓｃｃｍ、ＲＦ電力は、３００〜８００Ｗ程度で成膜することが好ましい。
【００２９】
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、第１主面及び／又は第２主面に０°以上１０°以下のオフ角を有する窒化物半導体基板であることが好ましい。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。
【００３０】
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。
【００３１】
活性層は、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。
【００３２】
また、活性層は、第１膜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。本発明において、第１膜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３７０ｎｍ〜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。
【００３３】
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。
【００３４】
窒化物半導体層、つまり、ｐ側半導体層の表面には、リッジが形成されている。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、さらに、１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。その高さ（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。
【００３５】
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、埋込膜が形成されている。つまり、埋め込み膜は、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、電気的な接続をとる領域以外の領域に形成されている。なお、窒化物半導体層と電極との接続領域としては、特にその位置、大きさ、形状等は限定されず、窒化物半導体層の表面の一部、例えば、窒化物半導体層の表面に形成されるストライプ状のリッジ上面のほぼ全面が例示される。
【００３６】
埋込膜は、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。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。例えば、埋込膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ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。このように、リッジの側面から、リッジの両側の窒化物半導体表面にわたって保護膜が形成されていることにより、窒化物半導体層、特にｐ側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とともに、リッジ基底部近傍における絶縁性をより確保することができ、リーク電流の発生を回避することができる。
【００３７】
埋め込み膜は、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。
【００３８】
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側電極は、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第１膜上に連続して形成されていることにより、第１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。
【００３９】
電極は、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、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側電極及びｎ側電極は、基板に対して同じ面側に形成されていてもよい。
【００４０】
また、埋込膜上には、第２の保護膜が形成されていることが好ましい。このような第２の保護膜は、少なくとも窒化物半導体層表面において埋込膜上に配置していればよく、埋込膜を介して又は介さないで、窒化物半導体層の側面及び／又は基板の側面又は表面等をさらに被覆していることが好ましい。第２の保護膜は、埋込膜で例示したものと同様の材料で形成することができる。これにより、絶縁性のみならず、露出した側面又は表面等を確実に保護することができる。
なお、窒化物半導体層の側面から、上面にかけて、埋込膜、ｐ側電極及び第２の保護膜の上面には、ｐパッド電極が形成されていることが好ましい。
【００４１】
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１及び図２Ｂ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、共振器面に保護膜（図２Ｂ中、２１ａ、２１ｂ、２２参照）、さらに、埋込膜１５、ｐ電極１７、ｎ電極２０、第２の保護膜１８、ｐ側パッド電極１９等が形成されている。
【００４２】
共振器面は、Ｍ軸配向を有する窒化物半導体層により形成されており、保護膜は、図２に示すように、共振器の少なくとも一方の共振器面において、その共振器面と同軸、つまり、Ｍ軸配向する第１膜２１ａと、Ｃ軸配向する第２膜２１ｂとからなる。これら第１及び第２膜は、いずれも、ＡｌＮからなり、総膜厚が、例えば、１２００Å程度であり、第１膜は、２００Å程度である。なお、第１膜から第２膜にかけては、配向状態は徐々に変化している。
【００４３】
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、窒化ガリウム基板を準備する。この窒化ガリウム基板上に、１１６０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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０．４μｍ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）からなる保護膜２４０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。
研磨した面に、Ｔｉ（１５０Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（３０００Å）よりなるｎ電極を形成する。
【００５０】
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。
【００５１】
共振器面に、ＡｌＮからなる第１膜及び第２膜を形成し、その上にさらに第３膜を形成する。
つまり、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膜（２００Å）を形成する。続いて、ＲＦ電力６５０Ｗ、成膜速度１００Å／ｍｉｎと変え、それ以外は同じ条件でＡｌＮからなる第２膜（２００Å）を形成する。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３膜２２を２５００Å成膜する。また、反射側には、出射側と同様の成膜条件で、ＳｉＯ2を２５００Å成膜し、その上に（ＳｉＯ2／ＺｒＯ2）を（６７０Å／４４０Å）で６周期成膜した第３膜２３を形成する。
最後に、ｐ電極に平行な方向で、バーをチップ化することで半導体レーザ素子とする。
【００５２】
このように、共振器面に対して、端面と同軸配向の第１膜と、第１膜と異軸配向の第２膜とからなる六方晶系の結晶構造を有する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、窒化物半導体及び保護膜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レベルを向上させることができる。
【００５３】
なお、得られた窒化物半導体レーザ素子の保護膜を検証するために、ｎ−ＧａＮ基板（Ｍ軸配向：Ｍ面）上に、上記と同様の材料及び実質的に同様の成膜方法で、具体的には、前処理したＧａＮ基板上に、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の条件で、ＡｌＮからなる第１膜２５０Åの上に第２膜７５０Å、総膜厚１０００Åを成膜した。また比較のために、第１膜２５０Åを成膜したものも形成した。それぞれ得られた膜について、それらの軸配向性を、Ｍ軸方向及びＣ軸方向から、ＸＲＤ装置（使用Ｘ線：ＣｕＫα線（λ＝０．１５４ｎｍ）、モノクロメータ：Ｇｅ(２２０)、測定方法：ωスキャン、ステップ幅：０．０１°、スキャンスピード：０．４秒／ステップ）を用いて測定した。なお、この測定装置では、１６〜１７°付近が、Ｍ軸配向性を示すＡｌＮに由来するピークに対応し、１８°付近がＣ軸配向性を有するＡｌＮに由来するピークに対応する。
【００５４】
それらの結果を図３Ａ及び３Ｂにそれぞれ示す。
図３Ａ及び３Ｂのうち、大きいグラフは、Ｍ軸配向性及びＣ軸配向性を示すＡｌＮに由来するピークを示すグラフである。
このグラフにおける１８°付近のｃ軸配向性を有するＡｌＮに由来するピークについて、図３Ａ（第１膜２５０Åの上に第２膜７５０Å）の場合は、Ｃ軸配向するＡｌＮのピークが見られる。図３Ｂ（第１膜２５０Å）では、Ｃ軸配向性を有するＡｌＮに由来するピークはほとんど見られない。
【００５５】
また、左上の小さいグラフは、Ｍ軸配向性を有するＡｌＮに由来するピークを示す部分の拡大図である。
この小さいグラフによれば、ＡｌＮの膜厚の変化による、Ｍ軸配向性を有するＡｌＮに由来するピークの変化はほとんど見られず、Ｍ軸配向性を有するＡｌＮのピークは、成膜した膜厚に依存しないことが分かる。つまり、Ｍ軸配向のＡｌＮは、膜厚が減少しても一定の量で存在することが分かる。すなわち、本発明のように第１膜及び第２膜を形成することで、第１膜は共振器面と同軸配向の結晶構造を有し、第２膜は第１膜とは異軸配向の結晶構造を有する保護膜を形成することができる。これにより、保護膜の軸配向をＭ軸からＣ軸へと変化させることができ、保護膜の剥がれを防止することができる
【００５６】
また、ＡｌＮの膜厚の増加に伴う、Ｍ軸配向のＡｌＮとＣ軸配向のＡｌＮの割合の変化について、ＧａＮ界面付近では、ＡｌＮはＭ軸配向しており、膜厚２００Å〜２５０Å程度までは、膜厚が増加するに従い、徐々にＣ軸配向したＡｌＮが増加し、それよりも膜厚が大きくなるとＣ軸配向したＡｌＮの割合が急激に増加することが予想される。
【００５７】
実施例２
実施例２においては、共振器面がＡ軸配向からなり、保護膜は、図２Ａに示すように、共振器の少なくとも一方の共振器面において、その共振器面と同軸、つまり、Ａ軸配向する第１膜２１ａと、Ｃ軸配向する第２膜２１ｂとからなる以外は実施例１と同様に形成する。第１膜と第２膜の成膜条件も実施例１と同様に形成する。本実施例においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００５８】
実施例３
実施例３においては、共振器面がＲＩＥにより形成される以外は、実施例１と同様に形成する。本実施例の共振器面はｍ軸配向からなる、窒化物半導体層により形成されており、保護膜は、図２Ａに示すように、共振器の少なくとも共振器面において、その共振器面と同軸、つまり、Ｍ軸配向する第１膜２１ａと、Ｃ軸配向する第２膜２１ｂとからなる。これら第１及び第２膜は、いずれも、ＡｌＮからなり、総膜厚が、例えば、１２００Å程度であり、第１膜は、２００Å程度である。なお、第１膜から第２膜にかけて配向状態は変化している。
【００５９】
また、本実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、共振器面をＲＩＥにより形成する。具体的には、窒化物半導体を成長させたウェハーの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、共振器長が８００μｍとなるように、エッチングし、ストライプ状の構造を形成し、共振器面を露出させる。このとき、共振器面がＭ面となるようにエッチングする。
続いて、実施例１と同様に、リッジ、保護膜、電極を形成し、バー状に分割する。
バー状に分割した共振器面に、実施例１と同様の条件でＡｌＮからなる第１膜及び第２膜を形成し、その上にさらにアモルファスのＳｉＯ2膜を形成する。本実施例においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００６０】
実施例４
実施例４は、共振器面がＡ軸配向からなり、保護膜が、図２Ａに示すように、共振器の少なくとも共振器面において、その共振器面と同軸、つまり、Ａ軸配向する第１膜２１ａと、Ｃ軸配向する第２膜２１ｂとからなる以外は実施例３と同様にして形成する。本実施例においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００６１】
実施例５及び６
保護膜の膜厚を以下のように形成する以外、実施例１と同様の半導体レーザ素子を形成する。
【００６２】
【表１】
2008182208.tif 000003
実施例５及び６においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００６３】
実施例７
この実施例の半導体レーザ素子は、窒化ガリウム基板上の形成する各半導体層を以下の表に示す構成とし、保護膜（第１膜及び第２膜）の膜厚を３２０Åで形成し、発振波長を37０〜38０ｎｍ程度のレーザ素子とする以外、実施例１に準じて半導体レーザ素子を形成する。
【００６４】
【表２】
2008182208.tif 000004
得られた窒化物半導体レーザ素子の保護膜の構成を検証するために、窒化物半導体レーザ素子の断面を電界放出型透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２０１０Ｆ）により観察し、明視野ＴＥＭ像を測定し、図４に模式的に示した。これは、保護膜をカメラ長５０ｃｍにＧａＮ(１１−２０)面方向から電子線を入射することにより測定したものである。
また、その電子線の回折パターンをＦＦＴ処理したものの断面顕微鏡写真を図５Ａ〜Ｄに示す。図５Ａ〜Ｄは、図４に示した保護膜における各ポイントでの軸配向の状態を示す。図５Ａは、第３膜の結晶の軸配向の状態を示し、図５Ｂ及びＣは、保護膜（第１膜及び第２膜）の結晶の軸配向の状態を示し、図５Ｄは、共振器端面付近の窒化物半導体層の結晶の軸配向の状態を示す。
図４に示すように、共振器端面付近の窒化物半導体層の結晶はｍ軸配向を有することが確認された。また、保護膜は、ｍ軸配向からｃ軸配向へと変化する領域を有することが確認された。また、第３膜については、アモルファス状態であることが確認された。
つまり、保護膜は、共振器端面側において、共振器面を構成する窒化物半導体層の結晶構造と同軸配向の結晶構造を有し、その上に異軸配向の結晶構造を有することが確認された。
なお、共振器面に接触する膜を観察する場合、共振器面近傍の膜を観察する場合は、窒化物半導体層を構成するＧａＮの回折点が観察される場合もある。この場合、ＧａＮの回折点を分離して解析することもできる。
本実施例においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００６５】
実施例８
保護膜として、共振器面に、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膜（２００Å）を形成し、続いて、Ａｒの流量が３０ｓｃｃｍ、Ｎ2の流量が１５ｓｃｃｍ、マイクロ波電力５００Ｗ、ＲＦ電力２５０Ｗ、成膜速度３０Å／ｍｉｎの条件で、ＡｌＮからなる第２膜（２００Å）を形成する以外、実質的に実施例１と同様にして、半導体レーザ素子を形成する。
本実施例においても実施例１と同様の効果が得られる。
【００６６】
実施例９
保護膜として、共振器面に、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膜（２００Å）を形成し、続いて、ターゲットとサンプルの距離を１０ｎｍ遠ざけて、Ａｒの流量が１５ｓｃｃｍ、Ｎ2の流量が１５ｓｃｃｍ、マイクロ波電力５００Ｗ、ＲＦ電力２５０Ｗ、成膜速度２５Å／ｍｉｎの条件で、ＡｌＮからなる第２膜（２００Å）を形成する以外、実質的に実施例１と同様にして、半導体レーザ素子を形成する。
本実施例においても実施例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要部の概略断面図である。
【図２Ａ】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２Ｂ】本発明の別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３Ａ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜（総膜厚：１０００Å）の配向性を検証するための配向強度を示すグラフである。
【図３Ｂ】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜（総膜厚：２５０Å）の配向性を検証するための配向強度を示すグラフである。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の保護膜を示す要部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の断面顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００６９】
１１  基板
１２  ｎ側半導体層
１３  活性層
１４  ｐ側半導体層
１５  埋込膜
１６  リッジ
１７  ｐ電極
１８  第２の保護膜
１９  ｐ側パッド電極
２０  ｎ電極
２１ａ  第１膜
２１ｂ  第２膜
２２  出射側第３膜
２３  反射側第３膜
【図１】
2008182208.tif 000005
【図２Ａ】
2008182208.tif 000006
【図２Ｂ】
2008182208.tif 000007
【図３Ａ】
2008182208.tif 000008
【図３Ｂ】
2008182208.tif 000009
【図４】
2008182208.tif 000010
【図５】
2008182208.tif 000011