专利名称：氮化物类半导体激光元件和光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及氮化物类半导体激光元件和光学装置，特别涉及在出射侧谐振器面形成电介质膜的氮化物类半导体激光元件和光学装置。
背景技术：
以往，半导体激光作为在光盘系统和光通信系统等的光源被广泛使用。另外，伴随构成系统的机器高性能化，希望激光元件特性提高。特别是作为高密度光盘的光源，希望激光的短波长化和高输出化，近年来由氮化物类半导体开发出振荡波长约405nm的蓝紫色半导体激光元件。在日本特开2006-203162号公报中公开了具备由形成谐振器端面的Al2O3等电介质膜构成的端面涂膜、在谐振器端面和端面涂膜之间形成由AlN构成的贴附层的氮化物类半导体激光元件。在日本特开2006-203162号公报中所公开的氮化物类半导体激光元件中，为了控制反射率而调整端面涂膜的厚度时，有时使端面涂膜厚度为IOOnm以上。此时，由于端面涂膜的应力增加，因此，端面涂膜容易从谐振器的端面剥离。其结果，由于在谐振器端面的反射率变动，因此，产生激光强度变得不稳定等的不妥。
发明内容
根据本发明第1方面的氮化物类半导体激光元件，具备包含发光层的、由具有出射侧谐振器面和反射侧谐振器面的氮化物类半导体构成的半导体元件层，和形成于上述出射侧谐振器面的端面涂膜；端面涂膜具有与出射侧谐振器面接触形成的由氮化铝构成的第 1电介质膜、形成于第1电介质膜的出射侧谐振器面相反侧的由氧氮化铝构成的第2电介质膜、形成于第2电介质膜的第1电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第3电介质膜、形成于第 3电介质膜的第2电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第4电介质膜和形成于第4电介质膜的第3电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第5电介质膜。另外，在本发明中，出射侧谐振器面和反射侧谐振器面是形成于氮化物类半导体激光元件端部的一对谐振器端面，根据从各面出射的激光强度的大小关系予以区别。即，激光出射强度相对大的侧是出射侧谐振器面，激光出射强度相对小的侧是反射侧谐振器面。根据本发明第1方面的氮化物类半导体激光元件中，如上所述，由于在第1电介质膜、由氧化铝构成的第3电介质膜和第5电介质膜之间形成由氧氮化铝构成的第2电介质膜和第4电介质膜，因此，氧化铝中的氧难以脱离，另外，难以向其它电介质膜中扩散。由此，由于能够减轻各电介质膜的变质，因此，能够抑制各电介质膜从出射侧谐振器面剥离， 同时也能够抑制端面涂膜的反射率变化。另外，如上所述，在由氮化铝构成的第1电介质膜的出射侧谐振器面相反侧，依次叠层由氧氮化铝构成的第2电介质膜、由氧化铝构成的第3电介质膜、由氧氮化铝构成的第 4电介质膜和由氧化铝构成的第5电介质膜，各电介质膜含有共通的铝。由此，端面涂膜内的各电介质膜的粘合性提高，能够抑制端面涂膜剥离。另外，如上所述，通过使端面涂膜为多层膜结构，能够减小各电介质膜的厚度，因此，能够减小各电介质膜的应力。由此，由于能够减小端面涂膜的整体应力，因此，能够抑制端面涂膜的剥离。这些的结果，由于能够抑制出射侧谐振器面的端面涂膜的反射率变动，因此，能够使氮化物类半导体激光元件的稳定性提高。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选第1电介质膜由氮化铝的多晶膜构成。根据这样的结构，能够提高端面涂膜的出射侧谐振器面和与出射侧谐振器面接触的第1电介质膜的粘合性。此时，优选包含发光层的半导体元件层具有由氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面，由氮化铝组成的多晶膜中，结晶结构沿发光层的大致wool]方向取向。根据这样的结构，由于第1电介质膜的结晶构造与发光层的结晶构造在大致相同方向一致， 因此，能够确实地提高出射侧谐振器面(半导体元件层)与第1电介质膜的粘合性。由此， 能够抑制接近发光层、热能和光能集中而容易变质的第1电介质膜从出射侧谐振器面剥
1 O根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选第2电介质膜由氧氮化铝的多晶膜构成。根据这样的结构，能够提高第2电介质膜和与第2电介质膜邻接的其它电介质膜的粘合性。此时，优选包含发光层的半导体元件层具有由氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面，由氧氮化铝构成的多晶膜中，结晶结构沿发光层的大致wool]方向取向。 根据这样的结构，由于第2电介质膜的结晶构造与发光层的结晶构造在大致相同方向一致，因此，在第2电介质膜和出射侧谐振器面之间即使夹有其它电介质膜，也能够某种程度地提高第1电介质膜与第2电介质膜的粘合性。由此，能够抑制接近发光层、热能和光能集中而容易变质的第2电介质膜从第1电介质膜等剥离。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选第3电介质膜和第5电介质膜中至少任一个由氧化铝的非晶膜构成。根据这样的结构，能够通过该非晶膜适当缓和由第1、第2、第3、第4和第5电介质膜形成多层膜结构的端面涂膜整体的应力。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选第1电介质膜和第2电介质膜中至少任一个的厚度小于第3电介质膜、第4电介质膜和第5电介质膜中至少任一个的厚度。根据这样的结构，能够使靠近出射侧谐振器面的第1电介质膜和第2电介质膜中至少任一个的电介质膜的应力比第3电介质膜、第4电介质膜和第5电介质膜中至少任一个的电介质膜的应力相对降低。由此，可以抑制热能和光能集中、容易变质的第1电介质膜和第2电介质膜的任一个的电介质膜在端面涂膜中剥离。在上述第1和第2电介质膜中至少任一个的厚度小于第3、第4和第5电介质膜中至少任一个的厚度的结构中，优选第1电介质膜和第2电介质膜的各自的厚度小于第3电介质膜、第4电介质膜和第5电介质膜的各自的厚度。根据这样的结构，能够使靠近出射侧谐振器面的第1电介质膜和第2电介质膜的应力比第3电介质膜、第4电介质膜和第5电介质膜中至少任一个的电介质膜的应力相对降低。由此，能够确实地抑制第1电介质膜和第2电介质膜在端面涂膜中剥离。
此时，优选第2电介质膜的厚度为第1电介质膜的厚度以上。根据这样的结构，由于能够使第1电介质膜的厚度为其它电介质膜的厚度以下，因此，能够降低相对应力大于其它电介质膜的由氮化铝构成的第1电介质膜的应力。由此，特别是能够提高第1电介质膜与第2电介质膜之间的粘合性，抑制端面涂膜剥离。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选由氧氮化铝构成的第2电介质膜和第4电介质膜以AlOxNy (这里，0彡χ < 1.5，0<y< 1)表示，在AlOxNy中满足 X < y的关系。根据这样的结构，能够一同控制第2电介质膜中所含的氧向第1电介质膜扩散的量和第4电介质膜中所含的氧向第3电介质膜扩散的量。由此，由于隔着第1电介质膜，抑制氧向半导体元件层扩散，因此，能够抑制出射侧谐振器面的光学灾变破坏(COD)的发生。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选第1电介质膜、第2电介质膜、第3电介质膜、第4电介质膜和第5电介质膜中至少2个电介质膜相互接触。根据这样的结构，由于在相互接触的2个电介质膜之间不夹着其它电介质膜，因此，能够极度抑制形成多层膜结构的端面涂膜的厚度。由此，能够将端面涂膜整体的应力抑制得更小。此时，优选第2电介质膜与出射侧谐振器面的相反侧的第1电介质膜表面接触、第 3电介质膜与第1电介质膜的相反侧的第2电介质膜表面接触、第4电介质膜与第2电介质膜的相反侧的第3电介质膜表面接触、第5电介质膜与第3电介质膜的相反侧的第4电介质膜表面接触。根据这样的结构，由于电介质膜之间的粘合性提高，因此，能够确实地抑制端面涂膜从出射侧谐振器面剥离。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选端面涂膜还具有形成于第 5电介质膜的第4电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第6电介质膜和形成于第6电介质膜的第5电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第7电介质膜。根据这样的结构，能够抑制从出射侧谐振器面的剥离，并构成反射率的控制更容易的端面涂膜。此时，优选第1电介质膜和第2电介质膜中至少任一个的厚度小于第6电介质膜和第7电介质膜中至少任一个的厚度。根据这样的结构，能够使靠近出射侧谐振器面的第 1电介质膜和第2电介质膜中至少任一个的电介质膜的应力比第6电介质膜和第7电介质膜中至少任一个的电介质膜的应力相对降低。由此，即使端面涂膜还具备第6电介质膜和第7电介质膜，也能够抑制热能和光能集中而容易变质的第1电介质膜和第2电介质膜剥离。在上述端面涂膜还具备第6电介质膜和第7电介质膜的结构中，优选第1电介质膜和第2电介质膜的各自的厚度小于第3电介质膜、第4电介质膜、第5电介质膜、第6电介质膜和第7电介质膜的各自的厚度。根据这样的结构，能够使靠近出射侧谐振器面的第1 电介质膜和第2电介质膜的应力相对降低。由此，能够容易地抑制热能和光能集中而容易变质的第1电介质膜和第2电介质膜从出射侧谐振器面剥离。在上述端面涂膜还具备第6和第7电介质膜的结构中，优选第7电介质膜的厚度大于第6电介质膜的厚度。根据这样的结构，由于可以能够降低相对应力大于第7电介质膜的由氮化铝构成的第6电介质膜的应力，因此，第6电介质膜和第7电介质膜之间的粘合性提高。由此，能够抑制第6电介质膜和第7电介质膜在端面涂膜中剥离。在上述端面涂膜还具备第6和第7电介质膜的结构中，优选由氧氮化铝构成的第6电介质膜以AlOxNy (这里，0彡χ < 1.5,0 <y< 1)表示，在AlOxNy中满足χ < y的关系。根据这样的结构，能够容易地抑制第6电介质膜中所含的氧向第5电介质膜扩散的量。在上述端面涂膜还具备第6和第7电介质膜的结构中，优选第2电介质膜与出射侧谐振器面相反侧的第1电介质膜表面接触，第3电介质膜与第1电介质膜相反侧的第2 电介质膜表面接触，第4电介质膜与第2电介质膜相反侧的第3电介质膜表面接触，第5电介质膜与第3电介质膜相反侧的第4电介质膜表面接触，第6电介质膜与第4电介质膜相反侧的第5电介质膜表面接触，第7电介质膜与第5电介质膜相反侧的第6电介质膜表面接触。根据这样的结构，由于电介质膜之间的粘合性提高，因此，能够确实地抑制端面涂膜从出射侧谐振器面剥离。根据上述第1方面的氮化物类半导体激光元件中，优选半导体激光元件层具有由氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面，发光层包含活性层，还具备用于在半导体元件层的活性层中形成光导波路的脊形部，脊形部沿半导体元件层的大致[1-100]方向延伸。根据这样的结构，对由大致(1-100)面构成的出射侧谐振器面，能够容易地形成本发明的端面涂膜。根据本发明第2方面的光学装置，具备氮化物类半导体激光元件和控制氮化物类半导体激光元件出射光的光学系统，氮化物类半导体激光元件具有包含发光层的、由具有出射侧谐振器面和反射侧谐振器面的氮化物类半导体构成的半导体元件层和形成于出射侧谐振器面的端面涂膜，端面涂膜具有与出射侧谐振器面接触形成的由氮化铝构成的第1 电介质膜、形成于第1电介质膜的所述出射侧谐振器面相反侧的由氧氮化铝构成的第2电介质膜、形成于第2电介质膜的第1电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第3电介质膜、形成于第3电介质膜的第2电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第4电介质膜和形成于第4电介质膜的第3电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第5电介质膜。根据本发明第2方面的光学装置中，由于搭载于光学装置中的氮化物类半导体激光元件具备上述的结构，因此，能够抑制端面涂膜的剥离，并且能够提高氮化物类半导体激光元件的稳定性。其结果，通过使用该氮化物类半导体激光元件，能够使光学装置的稳定性提尚。
图1是与本发明第1实施方式的氮化物类半导体激光元件的光出射方向(L方向) 平行的截面图。图2是与本发明第1实施方式的氮化物类半导体激光元件的光出射方向正交的截面图。图3是表示沿本发明第2实施方式的氮化物类半导体激光元件的谐振器方向(L 方向)的截面图。图4是表示具备本发明第3实施方式的3波长半导体激光装置的光学拾取装置的结构的概略图。
具体实施例方式以下，基于
本发明的实施方式。
(第1实施方式)根据本发明第1实施方式的氮化物类半导体激光元件100具有约405nm的振荡波长，如图1和图2所示，具备由η型GaN构成的形成于基板1的上表面(大致(0001)( 面) 上的氮化物类半导体得到的半导体元件层2、形成于半导体元件层2上的ρ侧电极3和形成于基板1下表面(大致(OOOl)N面)上的η侧电极4。在半导体元件层2中，相对于激光出射方向(L方向(大致[1-100]方向))形成正交的一对谐振器端面(出射侧谐振器面加和反射侧谐振器面2b)。S卩，一对谐振器端面由大致(1-100)构成。另外，在图1中表示与沿图2的160-160线的氮化物类半导体激光元件100光出射方向(L方向)平行的截面。 另外，在图2中表示与沿图1的150-150线的氮化物类半导体激光元件100的光出射方向正交的截面。出射侧谐振器面加和反射侧谐振器面2b的距离(谐振器长)为约300μπι，另外， 在出射侧谐振器面加和反射侧谐振器面2b上，分别形成叠层有多个电介质膜的第1端面涂膜5和第2端面涂膜6。另外，第1端面涂膜5是本发明的“端面涂膜”的一个例子。这里，基板1具有约100 μ m的厚度，掺杂有具有约5X IO18CnT3的载体浓度的氧。 另外，形成于基板1的上表面的半导体元件层2由从基板一侧顺次形成的η型缓冲层20、η 型包覆层21、η型载流子阻挡层22、η侧光导层23、活性层24、ρ侧光导层25、保护层26、ρ 型包覆层27和ρ侧接触层观构成。另外，由η型载流子阻挡层22、η侧光导层23、活性层 24、ρ侧光导层25和保护层沈构成本发明的“发光层”。η型缓冲层20、η型包覆层21、η型载流子阻挡层22和η侧光导层23分别由具有约IOOnm厚度的η型GaN、具有约2μπι厚度的η型Alatl7GEia93I具有约5nm厚度的η型 Ala JEia84N和具有约IOOnm厚度的GaN构成。另外，在上述η型的各层20 22中，Ge掺杂约5X 1018cnT3，具有约5X1018cnT3的载体浓度。活性层M具有交替叠层由具有约20nm厚度的非掺杂质h。.。2Giia98N构成的4层的势垒层和具有约3nm厚度的非掺杂质InaiGiia9N构成的3层的阱层的MQM结构。ρ侧光导层25、保护层沈和ρ侧接触层28分别由具有约IOOnm厚度的非掺杂质 GaN、具有约20nm厚度的非掺杂质Alai6GEia84N和具有约IOnm厚度的非掺杂质Inatl2Giia98N 构成。ρ型包覆层27由掺杂约4X IO19CnT3的Mg、具有约5X IO17CnT3载体浓度的ρ型 Al0.07Ga0.93N构成。另外，ρ型包覆层27包括具有约SOnm厚度的平坦部分27a和具有约 320nm高度、约1. 5 μ m的宽度并从平坦部分27a突出的凸部27b。凸部27b形成为条纹状， 沿相对于出射侧谐振器面加和反射侧谐振器面2b垂直的L方向延伸。另外，ρ侧接触层 28仅在凸部27b上形成，由ρ型包覆层27的凸部27b和ρ侧接触层观形成脊形部2c。另夕卜，如图2所示，脊形部2c形成于从元件中央偏向一个侧面的位置，氮化物类半导体激光元件100具有左右非对称的截面形状。另外，在ρ型包覆层27的平坦部分27a的上表面上和脊形部2c的侧面上形成有具有约250nm的厚度、由SiO2构成的电流狭窄层四。在半导体元件层2上，形成有由形成于从电流狭窄层四露出的ρ侧接触层观上的P侧欧姆电极31以及形成于ρ侧欧姆电极31和电流狭窄层四上的ρ侧焊盘电极32构成的P侧电极3。ρ侧欧姆电极31由从ρ侧接触层观侧顺次形成的具有约IOnm厚度的Pt 层和具有约IOOnm厚度的Pd层构成。
另外，ρ侧焊盘电极32由从ρ侧欧姆电极31和电流狭窄层四侧顺次形成的具有约IOOnm厚度的Ti层、具有约IOOnm厚度的Pd层和具有约3 μ m厚度的Au层构成。另外， 在P型包覆层27的平坦部分27a的上方形成ρ侧焊盘电极32的丝焊部分(未图示)。另外，η侧电极4由在基板1的下表面上从基板1侧顺次形成的具有约IOnm厚度的Al层、具有约20nm厚度的Pd层和具有约300nm厚度的Au层构成。第1端面涂膜5由从出射侧谐振器面加侧顺次形成的具有约IOnm厚度的AlN层 51、具有约 IOnm 厚度的 AlOxNy 层 52 (0 ^ χ < 1. 5,0 < y < 1, χ < y)、具有约 30nm 厚度的Al2O3层53、具有约40nm厚度的AlOxNy层M (0彡χ < 1. 5，0 < y < 1，χ < y)和具有约^nm厚度的Al2O3层55构成。另外，在AlOxNy层52和M中标记的X和Y分别表示构成氧氮化膜的氧和氮的原子数比。S卩，AlN层51与出射侧谐振器面加接触形成。AlOxNy层52与AlN层51的出射侧谐振器面加相反侧表面接触形成。Al2O3层53与AlOxNy层52的AlN层51相反侧表面接触形成。AlOxNy层M与Al2O3层53的AlOxNy层52相反侧表面接触形成。Al2O3层55 与AlOxNy层54的Al2O3层53相反侧表面接触形成。另外，AlN层51、AlOxNy层52、Al2O3 层53、AWxNy层M和Al2O3层55分别是本发明的“由氮化铝构成的第1电介质膜”、“由氧氮化铝构成的第2电介质膜”、“由氧化铝构成的第3电介质膜”、“由氧氮化铝构成的第4电介质膜”和“由氧化铝构成的第5电介质膜”的一个例子。另外，AlN层51与AlOxNy层52都与上述发光层的取向相同，由在W001]方向取向的多晶膜构成。另外，Al2O3层53和55都由非晶(非晶质)膜构成。这里，AlN层51的折射率为约2. 051，AlOxNy层52和M的折射率为约1. 933， Al2O3层53和55的折射率为约1. 649 (测定波长λ =约632. 8nm)，根据上述结构，第1端面涂膜5的反射率设定为约(测定波长λ =约405nm)。另外，第2端面涂膜6由从反射侧谐振器面2b侧顺次形成的具有约IOnm厚度的 AlN层61、具有约180nm厚度的Al2O3层62、具有约45nm厚度的^O2层63、具有约62nm厚度的Al2O3层64、具有约45nm厚度的^O2层65、具有约62nm厚度的Al2O3层66和具有约 45nm厚度的^O2层67、具有约IOnm厚度的AlN层68构成。S卩，AlN层61与反射侧谐振器面2b接触形成。Al2O3层62与AlN层61的反射侧谐振器面2b相反侧表面接触形成。^O2层63与Al2O3层62的AlN层61相反侧表面接触形成。Al2O3层64与^O2层63的Al2O3层62相反侧表面接触形成。^O2层65与Al2O3层 64的ZrO2层63相反侧表面接触形成。Al2O3层66与ZrO2层65的Al2O3层64相反侧表面接触形成。^O2层67与Al2O3层66的^O2层65相反侧表面接触形成。AlN层68与^O2 层67的Al2O3层66相反侧表面接触形成。这里，AlN层61和68的折射率为约2.051，Al2O3层62、64和66的折射率为约 1. 649，ZrO2层63,65和67的折射率为约2. 150(测定波长λ =约632. 8nm)。根据该结构，第2端面涂膜6的反射率设定为约74% (测定波长λ =约405nm)。另外，根据上述结构，由于第1端面涂膜5的反射率设定为小于第2端面涂膜6的反射率，因此，从第1端面涂膜5侧出射的激光强度大于从第2端面涂膜6侧出射的激光强度。在氮化物类半导体激光元件100中，如上所述，由于在AlN层51、A1203层53和55之间分别形成AlOxNy层52和54，因此，Al2O3层53和55中的氧难以脱离，另外，也难以向其它电介质膜中扩散。由此，能够降低各层的变质，因此，能够抑制第1端面涂膜5从出射侧谐振器面加的剥离。另外，也能够抑制第1端面涂膜5的反射率变化。另外，在AlN 层 51 表面上，AlOxNy 层 52、Al2O3 层 53、AlOxNy 层 54 和 Al2O3 层 55 相互接触而以该顺序顺次叠层，各层含有共通的铝。由此，各层的粘合性提高，能够抑制第 1端面涂膜5从出射侧谐振器面加的剥离。另外，通过使第1端面涂膜5为多层膜结构，能够减小各层的厚度，因此，能够减小各层的应力。由此，能够减小第1端面涂膜5整体的应力，因此，能够抑制第1端面涂膜5 从出射侧谐振器面加的剥离。另外，在氮化物类半导体激光元件100中，由于AlN层51与出射侧谐振器面加接触形成，因此，对由氮化物类半导体构成的半导体元件层2，能够抑制从外部氛围、Al2O3 层53和55的氧扩散。由此，在出射侧谐振器面加中，由于难以产生激光的吸收和形成发热原因的非辐射复合中心，因此，能够抑制第1端面涂膜5中的破坏性光学灾变(COD Catastrophic Optical Damage)白勺Ho这些结果，由于能够抑制出射侧谐振器面加中的第1端面涂膜5的反射率变化， 因此，能够使氮化物类半导体激光元件100的稳定性提高。另外，AlN层51和AlOxNy层52的各自的电介质膜厚度小于Al2O3层53、AlOxNy 层M和Al2O3层55各自的电介质膜的厚度。由此，能够相对降低靠近出射侧谐振器面加的AlN层51和AlOxNy层52的应力。由此，能够抑制热能和光能集中而容易变质的AlN层 51和AlOxNy层52从出射侧谐振器面加剥离。另外，AlOxNy层52的厚度为AlN层51的厚度以上。即，由于AlN层51的厚度设定为其它电介质膜厚度以下，因此，能够降低减小相对应力大于其它层(电介质膜)的AlN 层51的应力。由此，特别是由于提高AlN层51和AlOxNy层52之间的粘合性，因此，能够抑制AlN层51和AlOxNy层52相互剥离。另外，由于对激光的振荡波长G05nm)的第1端面涂膜5的反射率设定为25%以上的值，因此，能够抑制出射侧谐振器面加中热能和光能集中。由此，第1端面涂膜5的各层难以变质，能够抑制从出射侧谐振器面加的剥离。另外，在AlOxNy层52和AlOxNy层M中，氮的原子数比Y大于氧的原子数比X。 由此，能够一同抑制AlOxNy层52中所含的氧向AlN层51扩散的量和AlOxNy层M中所含的氧向Al2O3层53扩散的量。其结果，由于隔着AlN层51，抑制氧向半导体元件层2扩散， 因此，能够抑制出射侧谐振器面加中的破坏性光学灾变(COD)的发生。另外，在氮化物类半导体激光元件100中，由于出射侧谐振器面加和反射侧谐振器面2b的距离设定为300 μ m以下的值，因此，氮化物类半导体激光元件100的温度容易上升。在谐振器长度短的氮化物类半导体激光元件中，光出射侧的端面涂膜容易变质，但在该氮化物类半导体激光元件100中，由于具有具备上述结构的第1端面涂膜5，因此，能够有效抑制第1端面涂膜5的变质和剥离。另外，AlN层51和AlOxNy层52都与上述发光层的取向相同，由在W001]方向取向的多晶膜(电介质膜)构成，因此，能够提高各层中的粘合性。由此，能够抑制靠近上述发光层、热能和光能集中而容易变质的AlN层51和AlOxNy层52的剥离。
另外，由于Al2O3层53和55都由非晶(非晶质)膜构成，因此，能够缓和由AlN层 51和AlOxNy层52构成的多晶膜而变大的应力。另外，在氮化物类半导体激光元件100中，脊形部2c沿半导体元件层2的大致 [1-100]方向延伸。这样，对由大致[1-100]面构成的出射侧谐振器面加，能够容易地形成本发明的“端面涂膜”。(第2实施方式)参照图3，说明第2实施方式的氮化物类半导体激光元件200的构造。此外，在图 3中表示与氮化物类半导体激光元件200的激光出射方向(L方向)平行的截面。这里，在氮化物类半导体激光元件200中，出射侧谐振器面加上的第1端面涂膜5 的结构与氮化物类半导体激光元件100的第1端面涂膜5的结构相比，分别将Al2O3层53、 AlOxNy层54和Al2O3层55的厚度变更为约33nm、约56nm和约65nm。另外，与Al2O3层55 的AlOxNy层M相反侧表面接触形成具有约17nm厚度的AlOxNy层56 (0彡χ < 1. 5，0 < y < 1，χ < y)，同时与AlOxNy层56的Al2O3层55相反侧表面接触形成具有约38nm厚度的 Al2O3层57。另外，在AlOxNy层56中标记的X和Y分别表示构成氧氮化膜的氧和氮的原子数比。另外，AlOxNy层56和Al2O3层57分别是本发明的“由氧氮化铝构成的第6电介质膜”和“由氧化铝构成的第7电介质膜”的一个例子。另外，AWxNy层56的折射率为约1. 933，Al2O3层57的折射率为约1. 649 (测定波长λ = 632. 8nm)，根据上述结构，氮化物类半导体激光元件200的第1端面涂膜5的反射率设定为约35% (测定波长λ =约405nm)。除了以上的变更点以外，氮化物类半导体激光元件200具备与氮化物类半导体激光元件100同样的结构。在氮化物类半导体激光元件200中，第1端面涂膜5相对氮化物类半导体激光元件100的第1端面涂膜5的结构，还具备与Al2O3层55接触的AlOxNy层56和与AlOxNy 层56接触的Al2O3层57。这样，即使第1端面涂膜5为更多层膜的构造，由于AlN层51 Al2O3层57的各层之间粘合性提高，因此，能够抑制从出射侧谐振器面加的剥离，并构成更容易控制反射率的第1端面涂膜5。另外，在AlOxNy层56中，氮的原子数比Y大于氧的原子数比X。由此，能够容易控制AlOxNy层56中所含的氧向Al2O3层55扩散的量。另外，AlN层51和AlOxNy层52的厚度分别小于Al2O3层53、AlOxNy层54、Al2O3 层55、AlOxNy层56和Al2O3层57的厚度。由此，能够使靠近出射侧谐振器面加的AlN层 51和AlOxNy层52的应力相对降低，因此，能够抑制热能和光能集中而容易变质的AlN层 51和AlOxNy层52的剥离。另外，第2实施方式的其它效果与上述第1实施方式相同。(第3实施方式)参照图4，说明第3实施方式的光学拾取装置300的结构。另外，光学拾取装置300 是本发明的“光学装置”的一个例子。如图4所示，光学拾取装置300具备3波长半导体激光装置310、调整从3波长半导体激光装置310出射的激光的光学系统320和接受激光的光检出部330。在3波长半导体激光装置310中，搭载有上述氮化物类半导体激光元件200和出射具有约650nm波长的红色光、具有约780nm波长红外光的激光的红色/红外2波长半导体激光元件(未图示)，能够分别出射3种波长的激光。
光学系统320具有偏振光分束镜(PBQ 321、准直透镜322、扩束器323、λ /4板 324、物镜325、柱面透镜3 和光轴校正元件327。PBS 321将从3波长半导体激光装置310 出射的激光全部透过，同时，将从光盘DI返回的激光全部反射。准直透镜322将透过PBS 321的来自3波长半导体激光装置310的激光变换为平行光。扩束器323由凹透镜、凸透镜和调节器(未图示)构成。调节器具有根据来自后述的伺服回路的伺服信号，通过使凹透镜和凸透镜的距离变化，校正从3波长半导体激光装置310出射的激光的波阵面状态的功能。λ/4板3M将通过准直透镜322变换为大致平行光的直线偏振光的激光变换为圆偏振光。另外，λ/4板3Μ将从光盘DI返回的圆偏振光的激光变换为直线偏振光。此时的直线偏振光的偏振方向与从3波长半导体激光装置310出射的激光的直线偏振光的方向正交。由此，从光盘DI返回的激光大致由PBS 321全反射。物镜325使透过λ/4板324的激光会聚在光盘DI的表面(记录层)上。另外，物镜325能够利用物镜调节器(未图示)， 根据来自后述伺服回路的伺服信号(跟踪伺服信号、聚焦伺服信号和倾斜伺服信号)，在聚焦方向、跟踪方向和倾斜方向移动。沿由PBS 321全反射的激光的光轴配置柱面透镜326、光轴校正元件327和光检出部330。柱面透镜3 对入射的激光赋予像散作用。光轴校正元件327由衍射光栅构成，配置为透过柱面透镜326的蓝紫色、红色和红外的各激光的0次衍射光的斑点在后述的光检出部330的检出区域上一致。光检出部330基于接收的激光强度分布输出再生信号。这里，光检出部330具有规定的图形检出区域，使其可以得到再生信号，同时，可以得到聚焦误差信号、跟踪误差信号和倾斜误差信号。这样操作，构成具备3波长半导体激光装置310的光学拾取装置300。从3波长半导体激光装置310出射的激光，如上所述，由PBS 321、准直透镜322、 扩束器323、λ /4板324、物镜325、柱面透镜3 和光轴校正元件327调整后，照射在光检出部330的检出区域上。这里，将记录于光盘DI的信息再生时，边根据光盘DI种类选择的氮化物类半导体激光元件200和控制从红色/红外2波长半导体激光元件出射的激光功率为一定，边对光盘DI照射激光的同时，可以得到从光检出部330输出的再生信号。另外，通过同时输出的聚焦误差信号、跟踪误差信号和倾斜误差信号，能够分别反馈控制扩束器323的调节器和驱动物镜325的物镜调节器。另外，在光盘DI记录信息时，边根据光盘DI的种类选择的氮化物类半导体激光元件200和控制基于记录所有从红色/红外2波长半导体激光元件出射的激光功率的信号， 边对光盘DI照射激光。由此，能够在光盘DI的记录层上记录信息。另外，上述同样地，通过从光检出部330输出的聚焦误差信号、跟踪误差信号和倾斜误差信号，能够分别反馈控制扩束器323的调节器和驱动物镜325的物镜调节器。这样操作，能够使用具备3波长半导体激光装置310的光学拾取装置300，进行向光盘DI的记录和再生。在光学拾取装置300的3波长半导体激光装置310中，由于具备上述氮化物类半导体激光元件200，因此能够使稳定性和可靠性提高。关于光学拾取装置300的其它效果， 与氮化物类半导体激光元件200是同样的。
另外，本次所公开的实施方式是用于在所有方面例示的例子，而不应该被认为用于限制的例子。本发明的范围由权利要求范围表示而非由上述实施方式的说明表示，还括与权利要求范围均等意义和在范围内的所有变更。例如，在上述实施方式中，氮化物类半导体激光元件的谐振器长度为300 μ m,但本发明不受此限制，谐振器长度可以更长。另外，在上述实施方式中例示了 AlN层51是在与发光层相同的W001]方向取向的多晶质的例子，但本发明不受此限制，既可以在别的方向取向，或者也可以是非晶质和微晶体。另外，在上述实施方式中例示了 Al2O3层53和55是非晶质的例子，但本发明不受此限制，也可以是多晶质和微晶体。另外，在上述实施方式中，例示了以脊形部2c在[1-100]方向延伸的方式在η型 (0001)面GaN基板1的主表面上形成半导体元件层2的例子，但本发明不受此限制，也可以在具有由a面((11-20)面)和m面((1-100)面)等面方位构成主表面的η型GaN基板上形成半导体元件层而形成氮化物类半导体激光元件。特别是在由a面和m面等非极性面构成的主表面上形成半导体元件层时，在半导体元件层上形成沿W001]方向延伸的脊形部， 并且能够使半导体元件层的c面((0001)面和(000-1)面)形成谐振器端面。此外，通过在η型GaN基板的a面和m面上使半导体元件层结晶成长，由于能够使在活性层上产生的压电电场进一步降低，因此，能够得到发光效率进一步提高的氮化物类半导体激光元件。另夕卜，在由上述c面构成的主表面上形成半导体元件层时，例如，也能够在半导体元件层上形成沿[11-20]方向延伸的脊形部，此时，能够使半导体元件层的(11-20)面和(-1-120)面形成谐振器端面。另外，在由上述c面构成的主表面上形成半导体元件层时，也能够在半导体元件层上形成沿[1-100]方向延伸的脊形部，此时，能够使半导体元件层的(1-100)面和 (-1100)面形成谐振器端面。另外，在上述第3实施方式中例示了使用3波长半导体激光装置310的光学拾取装置的例子，但本发明不受此限制，也可以是仅搭载氮化物类半导体激光元件的光学拾取
直ο另外，在上述第3实施方式中例示了使用光学拾取装置的例子，但本发明的光学装置不受此限制，也可以是使用搭载有本发明的氮化物类半导体激光元件的光学拾取装置、搭载有红色半导体激光元件和绿色半导体激光元件的RGB3波长半导体激光装置的聚光器和显示装置。另外，在本发明中，关于第2端面涂膜6的结构，也能够包括由AlOxNy和Si02、 Hf2O, Nb2O5^Ta2O5和T^2等其它材料构成的电介质层，适当选择而形成多层结构。
权利要求
1.一种氮化物类半导体激光元件，其特征在于，具备包含发光层的、由具有出射侧谐振器面和反射侧谐振器面的氮化物类半导体构成的半导体元件层，和形成于所述出射侧谐振器面的端面涂膜，所述端面涂膜具有与所述出射侧谐振器面接触形成的由氮化铝构成的第1电介质膜、 形成于所述第1电介质膜的所述出射侧谐振器面相反侧的由氧氮化铝构成的第2电介质膜、形成于所述第2电介质膜的所述第1电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第3电介质膜、 形成于所述第3电介质膜的所述第2电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第4电介质膜和形成于所述第4电介质膜的所述第3电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第5电介质膜。
2.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于 所述第1电介质膜由所述氮化铝的多晶膜构成。
3.如权利要求2所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于包含所述发光层的所述半导体元件层具有由所述氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面，由所述氮化铝构成的所述多晶膜中，结晶结构沿所述发光层的大致wool]方向取向。
4.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于 所述第2电介质膜由所述氧氮化铝的多晶膜构成。
5.如权利要求4所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于包含所述发光层的所述半导体元件层具有由所述氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面，由所述氧氮化铝构成的所述多晶膜中，结晶结构沿所述发光层的大致wool]方向取向。
6.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于 所述第3电介质膜和第5电介质膜中至少任一个由氧化铝的非晶膜构成。
7.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第1电介质膜和所述第2电介质膜中至少任一个的厚度小于所述第3电介质膜、 所述第4电介质膜和所述第5电介质膜中至少任一个的厚度。
8.如权利要求7所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第1电介质膜和所述第2电介质膜的各自的厚度小于所述第3电介质膜、第4电介质膜和所述第5电介质膜的各自的厚度。
9.如权利要求8所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于 所述第2电介质膜的厚度为所述第1电介质膜的厚度以上。
10.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于由所述氧氮化铝构成的所述第2电介质膜和所述第4电介质膜以AlOxNy表示，这里， 0 ^ χ < 1. 5,0 < y < 1,所述AlOxNy中，满足χ < y的关系。
11.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第1电介质膜、所述第2电介质膜、所述第3电介质膜、所述第4电介质膜和所述第5电介质膜中至少2个电介质膜相互接触。
12.如权利要求11所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第2电介质膜与所述出射侧谐振器面相反侧的所述第1电介质膜的表面接触， 所述第3电介质膜与所述第1电介质膜相反侧的所述第2电介质膜的表面接触， 所述第4电介质膜与所述第2电介质膜相反侧的所述第3电介质膜的表面接触， 所述第5电介质膜与所述第3电介质膜相反侧的所述第4电介质膜的表面接触。
13.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述端面涂膜还具有形成于所述第5电介质膜的所述第4电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第6电介质膜和形成于所述第6电介质膜的所述第5电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第7电介质膜。
14.如权利要求13所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第1电介质膜和所述第2电介质膜中至少任一个的厚度小于所述第6电介质膜和所述第7电介质膜中至少任一个的厚度。
15.如权利要求14所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第1电介质膜和所述第2电介质膜的各自的厚度小于所述第3电介质膜、所述第 4电介质膜、所述第5电介质膜、所述第6电介质膜和所述第7电介质膜的各自的厚度。
16.如权利要求13所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于 所述第7电介质膜的厚度大于所述第6电介质膜的厚度。
17.如权利要求13所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于由所述氧氮化铝构成的所述第6电介质膜以AlOxNy表示，这里，01.5,0<y< 1，所述AlOxNy中，满足χ < y的关系。
18.如权利要求13所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述第2电介质膜与所述出射侧谐振器面相反侧的所述第1电介质膜的表面接触， 所述第3电介质膜与所述第1电介质膜相反侧的所述第2电介质膜的表面接触， 所述第4电介质膜与所述第2电介质膜相反侧的所述第3电介质膜的表面接触， 所述第5电介质膜与所述第3电介质膜相反侧的所述第4电介质膜的表面接触， 所述第6电介质膜与所述第4电介质膜相反侧的所述第5电介质膜的表面接触， 所述第7电介质膜与所述第5电介质膜相反侧的所述第6电介质膜的表面接触。
19.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件，其特征在于所述半导体元件层具有由所述氮化物类半导体的大致(0001)面构成的主表面， 所述发光层包含活性层，还具备用于在所述半导体元件层的所述活性层中形成光导波路的脊形部， 所述脊形部沿所述半导体元件层的[1-100]方向延伸。
20.一种光学装置，其特征在于具备氮化物类半导体激光元件和控制所述氮化物类半导体激光元件出射光的光学系统，所述氮化物类半导体激光元件具有包含发光层的、由具有出射侧谐振器面和反射侧谐振器面的氮化物类半导体构成的半导体元件层，和形成于所述出射侧谐振器面的端面涂膜，所述端面涂膜具有与所述出射侧谐振器面接触形成的由氮化铝构成的第1电介质膜、 形成于所述第1电介质膜的所述出射侧谐振器面相反侧的由氧氮化铝构成的第2电介质膜、形成于所述第2电介质膜的所述第1电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第3电介质膜、 形成于所述第3电介质膜的所述第2电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第4电介质膜和形成于所述第4电介质膜的所述第3电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第5电介质膜。
全文摘要
本发明提供一种氮化物类半导体激光元件和光学装置。该氮化物类半导体激光元件具备由具有出射侧谐振器面和反射侧谐振器面的氮化物类半导体构成的半导体元件层以及形成于出射侧谐振器面的端面涂膜。端面涂膜具有与出射侧谐振器面接触形成的由氮化铝构成的第1电介质膜、形成于第1电介质膜的出射侧谐振器面相反侧的由氧氮化铝构成的第2电介质膜、形成于第2电介质膜的第1电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第3电介质膜、形成于第3电介质膜的第2电介质膜相反侧的由氧氮化铝构成的第4电介质膜和形成于第4电介质膜的第3电介质膜相反侧的由氧化铝构成的第5电介质膜。
文档编号H01S5/028GK102457017SQ20111031924
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者村山佳树 申请人:三洋电机株式会社