专利名称：氮化物半导体发光元件及氮化物半导体激光元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及氮化物半导体发光元件及氮化物半导体激光元件的制造方法。
背景技术：
一般，在半导体激光元件中，已知以共振器端面劣化为原因导致可靠性不好。共振 器端面的劣化，由于不发光复合能级的存在造成共振器端面过度发热从而引起的。作为发 生不发光复合能级的主要原因，举出共振器端面的氧化。为此，特开平09-162496号公报(专利文献1)中，公布一种方法是在共振器 端面形成由不含氧的氮化物构成的涂膜，从而防止共振器端面的氧化。另外，在特开 2002-237648号公报(专利文献2)中公布了一种方法是在氮化物半导体激光元件的共振器 端面，形成与共振器端面相同氮化物的电介质膜作为涂膜，从而降低不发光复合能级的方法。已知有在共振器端面形成由这种氮化物构成的涂膜的方法。氮化物中特别是氮 化铝(AlN)在化学性及热性上稳定，是优质的绝缘体，另外，热传导率高放热效果也大， 因而，具有作为在半导体激光的共振器端面形成的涂膜优异的特征(例如，参照特开平 03-209895号公报(专利文献3))。不过，不含氧的涂膜一般应力高，导致例如发生暗线 (darkline)这样的劣化。我们以实现即使高输出驱动时也不会导致以共振器端面劣化为原因的可靠性不 好的氮化物半导体激光元件为目的，致力于在共振器端面形成由上述AlN构成的涂膜的技 术开发。首先，在氮化物半导体激光元件的光射出侧的共振器端面，采用ECR溅射法，在成 膜温度为100°C的条件下，采用铝(Al)和氮气，形成由厚度50nm的AlN构成的涂膜。另外， 在氮化物半导体激光元件的光反射侧的共振器端面形成由两层氧化硅膜和氧化钛膜构成 的高反射膜，获得95%以上的高反射率。对如此制作的氮化物半导体激光元件蚀刻前和蚀刻后(300小时、70°C、100mW、Cff 驱动)的COD(Cotastrophic Optical Damage)水平进行调查。所谓COD水平，意思是缓慢 增加流经元件的电流，随着端面破坏而使振荡停止时的最大光输出值。还有，在本说明书 中，COD水平用CW驱动下测定光输出-电流特性时的最大光输出值进行评价。在此，COD水 平，用上述氮化物半导体激光元件的5个COD水平的平均值进行评价。其结果是，在蚀刻前，在400mW的光输出下热饱和，在蚀刻后，由于COD引起共振器 端面破坏，其COD水平为230mW左右。其结果如图11所示。在该蚀刻后的COD水平降低，认为是由于氮化物半导体激光元件的构成光射出侧 的共振器端面的氮化物半导体和构成涂膜的AlN的密接性降低，在其界面部分引起强烈发热，由于该发热而使共振器端面劣化。上述密接性的降低，认为是由于涂膜具有的内部应 力、共振器端面和涂膜的热膨胀系数不同及振荡出激光时的发热而受到促进。另外，在氮化物半导体激光二极管元件的作为光射出部的光摄取面形成由AlN构 成的涂膜时，也往往是若氮化物半导体构成的光摄取面和由AlN构成的涂膜的密接性降 低，则由于在这些界面形成的不发光中心等吸收光而使光摄取效率降低。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供能够提高蚀刻后的COD水平的氮化物半导体发光元 件及氮化物半导体激光元件的制造方法。本发明的氮化物半导体发光元件，是在光射出部形成涂膜的氮化物半导体发光元 件，光射出部由氮化物半导体构成，与光射出部相接的涂膜由氧氮化物构成。在此，本发明的氮化物半导体发光元件可以是氮化物半导体激光元件，光射出部 可以是共振器端面。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，作为氧氮化物可以采用铝的氧氮化物或 硅的氧氮化物。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，优选是氧氮化物中的氧含量为2原子％ 以上35原子％以下。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，更优选是氧氮化物中的氧含量为2原 子％以上15原子％以下。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，可以在涂膜上形成由氧化物或氮化物构 成的膜。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，由氮化物构成的膜可以为硅及铝至少一 方的氮化物构成的膜。在此，由氮化物构成的膜为由硅的氮化物构成的膜时，由硅的氮化物 构成的膜的厚度优选是为5nm以上。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，由氧化物构成的膜可以为由氧化铝、氧化 硅、氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化铌、氧化钽及氧化钇构成的群中选择的至少1种的膜。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，可以在涂膜上形成由氧氮化物构成的膜。 在此，作为由氧氮化物构成的膜可以采用由硅或铝的氧氮化物构成的膜。另外，本发明的氮化物半导体发光元件，可以在涂膜上形成由氟化镁构成的膜。再有，本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法，是制造在共振器端面形成涂 膜的氮化物半导体激光元件的方法，包括通过解理(Cleavage)形成共振器端面的工序和 在共振器端面形成由氧氮化物构成的涂膜的工序。另外，本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法，氧氮化物可以采用氧化铝作 为靶进行制作。另外，本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法，氧氮化物可以采用铝的氧氮 化物作为靶进行制作。根据本发明，能够提供可以提高蚀刻后的COD水平的氮化物半导体发光元件及氮 化物半导体激光元件的制造方法。该发明的上述及其他目的、特征、局面及优点，可以从参照附图进行理解的与该发
4明相关的以下详细说明中明确。
图1是本发明的实施方式1的氮化物半导体激光元件的优选一例的模式性剖视 图。图2是图1所示的本发明的实施方式1的氮化物半导体激光元件的共振器纵向的 模式性侧视图。图3是ECR溅射成膜装置的模式性构成图。图4是表示利用AES对在与本发明的实施方式1相同条件下另行制作的铝的氧氮 化物在厚度方向进行组成分析的结果的图。图5是表示本发明的实施方式1的氮化物半导体激光元件蚀刻前和蚀刻后的COD 水平的调查结果的图。图6是表示本发明的实施方式1的氮化物半导体激光元件蚀刻后的光输出_电流 特性的曲线。图7是现有的氮化物半导体激光元件蚀刻后的光输出_电流特性的曲线。图8是表示对本发明的实施方式1的氮化物半导体激光元件的由铝的氧氮化物构 成的涂膜中氧含量的COD水平依存性进行调查的结果的图。图9是表示利用AES对在与本发明的实施方式2的氮化物半导体激光元件的光射 出侧的共振器端面形成的涂膜的组成在厚度方向进行测定的结果的图。图10是表示利用AES对在与本发明的实施方式3的氮化物半导体激光元件的光 射出侧的共振器端面形成的涂膜的组成在厚度方向进行测定的结果的图。图11是比较现有的氮化物半导体激光元件蚀刻前和蚀刻后的COD水平的图。最佳实施方式的说明以下，关于本发明的实施方式进行说明。还有，在本发明的附图中，相同的参照符 号表示相同部分或相当部分。本发明是在光射出部形成涂膜的氮化物半导体发光元件，其中，光射出部由氮化 物半导体构成，与光射出部相接的涂膜由氧氮化物构成。这样，本发明中，由于在光射出部 形成由氧氮化物构成的膜，从而，由氮化物半导体构成的光射出部和由氧氮化物构成的涂 膜的密接性提高，因而能够提高蚀刻后的氮化物半导体发光元件的COD水平。在此，作为本发明的氮化物半导体发光元件，例如有氮化物半导体激光元件或氮 化物半导体发光二极管元件等。另外，本发明的氮化物半导体发光元件为氮化物半导体激 光元件时，光射出部相当于共振器端面，本发明的氮化物半导体发光元件为氮化物半导体 发光二极管元件时，光射出部相当于光摄取面。还有，本发明的氮化物半导体激光元件，意 思是至少活性层和包层由以AlxInyGazN(0彡χ彡1、0彡y彡1、0彡ζ彡Ux+y+z兴0)(从 由铝、铟及钙构成的群中选择的至少1种3族元素与5族元素氮的化合物)为主成分的材 料构成的半导体激光元件。另外，本发明中，所谓共振器端面，意思是指至少将在半导体基 板上至少层叠活性层和包层的层叠体进行解理而形成的镜面。另外，作为本发明采用的氧氮化物，例如采用铝的氧氮化物或硅的氧氮化物。在 此，构成氧氮化物的氧含量优选为2原子％以上、35原子％以下。氧氮化物中的氧的含量低于2原子％时，由氮化物半导体构成的光射出部和由氧氮化物构成的涂膜的密接性降低， 存在由于发热而使光射出部劣化的倾向。另外，氧氮化物中的氧含量多于35原子％时，由 于涂膜中含有的氧而致使由氮化物半导体构成的光射出部被氧化，生成不发光复合能级， 从而，有COD水平降低的倾向。构成氧氮化物的氧含量更优选为2原子％以上15原子％以 下。另外，本发明中采用的由氧氮化物构成的涂膜的厚度优选为Inm以上。涂膜的厚 度低于Inm时，很难控制涂膜的厚度，有在光射出部部分地形不成涂膜之虞。另一方面，涂 膜的厚度过厚时有应力出现问题的可能性，不过，我们认为即使涂膜厚度过厚，也不会损害 本发明的效果。还有，在本发明采用的由氧氮化物构成的涂膜上，可以形成用以控制反射率的由 氧化物(例如，从由氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化铌、氧化钽及氧化钇构 成的群中选择的至少1种以上的氮化物等)和氮化物(例如，氮化铝及氮化硅的至少一方 的氮化物等)构成的膜。另外，在本发明的由氧氮化物构成的涂膜上，可以形成由氟化镁 (MgF)等氟化物构成的膜。另外，在本发明的由氧氮化物构成的涂膜上，作为由与底层涂膜 的氧氮化物对比而氧的组成不同的氧氮化物构成的膜，可以形成由氧氮化硅或氧氮化铝等 构成的膜。例如，如表1所示，为了控制反射率，也可以把各种层进行组合。还有，表1中，作 为与氮化物半导体的表面相接的第1层，采用由铝的氧氮化物构成的涂膜，不过，也可置换 成由硅的氧氮化物构成的涂膜。[表 1]
权利要求
1.一种氮化物半导体发光元件，是在光射出部形成有涂膜的氮化物半导体发光元件， 其特征在于，所述光射出部由氮化物半导体构成，与所述光射出部相接的涂膜由氧氮化物 构成，其中氮化物半导体发光元件的基板为GaN基板，并且在所述涂膜上形成由氮化物构 成的膜。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物半导体发 光元件为氮化物半导体激光元件，所述光射出部为共振器端面。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述构成涂膜的氧氮 化物为铝的氧氮化物。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述构成涂膜的氧氮 化物中的氧含量为2原子％以上35原子％以下。
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述构成涂膜的氧氮 化物中的氧含量为2原子％以上15原子％以下。
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物构成的膜 为硅的氮化物构成的膜。
7.根据权利要求6所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述硅的氮化物构成 的膜的厚度为5nm以上。
8.—种制造根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件的方法，是制造在共振器端 面形成有涂膜的氮化物半导体发光元件的方法，其特征在于，包括通过解理形成所述共振 器端面的工序、和在所述共振器端面形成由氧氮化物构成的涂膜的工序。
9.根据权利要求8所述的制造氮化物半导体发光元件的方法，其特征在于，所述氧氮 化物采用氧化铝作为靶进行制作。
10.根据权利要求8所述的制造氮化物半导体发光元件的方法，其特征在于，所述氧氮 化物采用铝的氧氮化物作为靶进行制作。
全文摘要
在光射出部形成涂膜的氮化物半导体发光元件，是一种光射出部由氮化物半导体构成、与光射出部相接的涂膜由氧氮化物构成的氮化物半导体发光元件。还有一种氮化物半导体激光元件的制造方法，是制造在共振器端面形成涂膜的氮化物半导体激光元件的方法，包括通过解理形成共振器端面的工序和在共振器端面形成由氧氮化物构成的涂膜的工序。
文档编号H01S5/343GK102005699SQ20101051028
公开日2011年4月6日 申请日期2006年12月15日 优先权日2005年12月16日
发明者川口佳伸, 神川刚 申请人:夏普株式会社