氮化物半导体发光元件以及氮化物半导体发光元件的制造方法

专利名称：氮化物半导体发光元件以及氮化物半导体发光元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及氮化物半导体发光元件以及氮化物半导体发光元件的制造方法。
背景技术：
即使在氮化物半导体发光元件中，对于氮化物半导体激光元件，为了调节谐振器 端面的激光的反射率等目的，在成为氮化物半导体激光元件的光出射部的光出射侧的谐振 器端面上形成使该谐振器端面的激光的反射率为大约10 %的AR(Anti-Reflectance)涂 层膜，在光反射侧的谐振器端面上形成使该激光的反射率为大约80 100%的HR(High Reflectance)涂层膜(例如，参照专利文献1 (特开平09-162496号公报)、专利文献2 (特 开2002-237648号公报)以及专利文献3 (特开平03-209895号公报)。
这里，在氮化物半导体激光器中，能够提高光出射侧的谐振器端面中的激光的反 射率降低反射镜损失，从而降低阈值。另外，氮化物半导体激光元件的光出射侧的谐振器端 面，有可能因COD (Catastrophic OpticalDamage)而被破坏，因此有必要提高CODL等级(光 出射侧的谐振器端面因COD而被破坏时的光输出)。 然而，对于在氮化物半导体激光元件的光出射侧的谐振器端面上，作为AR涂层膜 单层地形成氧化硅膜、氧化铝膜、氧化钛膜、氧化钽膜或氧化锌膜等的情况下，不能够足够 地提高光出射侧的谐振器端面的反射率。另外，作为与光出射侧的谐振器端面表面接触的 AR涂层膜形成基于氧化铝膜和氧化硅膜的层积体的多层膜的情况下，存在C0D等级较低的 问题。 另外，在以往中，在提高光出射侧的谐振器端面的反射率的情况下，光出射侧的谐 振器端面的光密度变大，因此难于在维持高的C0D等级的同时提高光出射侧的谐振器端面 的反射率。 因此，本发明的目的为提供一种能够在维持高的C0D等级的同时提高光出射侧的 谐振器端面的反射率的氮化物半导体激光器以及氮化物半导体激光器的制造方法。

发明内容
本发明是一种氮化物半导体发光元件，其在光出射部上依次形成涂层膜和反射率 调整膜，其中，光出射部由氮化物半导体构成，涂层膜由铝的氮氧化物膜或铝的氮化物膜构 成，反射率调整膜由氧化物膜构成。 另外，优选为，在本发明的氮化物半导体发光元件中，反射率调整膜由氧化铝膜和 氧化硅膜的层积体构成。
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另外，优选为，在本发明的氮化物半导体发光元件中，涂层膜中的氧的含有量是o
原子％以上35原子％以下。 另外，优选为，在本发明的氮化物半导体发光元件中，光出射部对由氮化物半导体 发光元件所发光的光的反射率是18%以上。 另外，优选为，在本发明的氮化物半导体发光元件中，在光反射侧，依次形成氧化 铝膜、氧化硅膜和氧化铝膜的层积体。 另外，优选为，在本发明的氮化物半导体发光元件中，在光反射侧，依次形成氧化 铝膜、氮化硅膜和氧化硅膜的层积体。 另外，本发明是一种氮化物半导体发光元件的制造方法，用于制造在光出射部上 依次形成涂层膜和反射率调整膜的氮化物半导体发光元件，其中，包含在光出射部上形成 由铝的氮氧化物膜或铝的氮化物膜构成的涂层膜的工序；在所述涂层膜上形成由氧化物膜 构成的反射率调整膜的工序。 这里，优选为，在所述的氮化物半导体发光元件的制造方法中，作为反射率调整 膜，形成氧化铝膜和氧化硅膜的层积体。 另外，在本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法中，对于涂层膜由铝的氮氧 化物膜构成的情况下，能够通过对于靶材使用氧化铝而形成涂层膜。 按照本发明，能够提供一种氮化物半导体发光元件和氮化物半导体发光元件的制 造方法，其能够在维持较高的C0D等级的同时提高光出射侧的谐振器端面的反射率。
该发明的上述以及其他的目的、特征、局面以及有利点，应当根据与所添加的附图 相关联而理解的与该发明相关的以下的详细说明，而明了。


图1是表示作为本发明的氮化物半导体发光元件的一例的氮化物半导体激光元 件的优选一例的示意性剖面图。 图2是表示图1所示的氮化物半导体激光元件的谐振器长边方向的示意性的侧视 图。 图3是ECR溅射成膜装置的一例的示意性构成图。 图4是表示利用AES对按照与本发明的实施方式的涂层膜相同的条件另体制作的 铝的氮氧化物，在厚度方向对组成进行分析的结果的图。 图5是表示本发明的实施方式的氮化物半导体激光元件的光出射侧的谐振器端 面的反射波谱的理论计算结果的图。 图6是表示本发明的实施方式的氮化物半导体激光元件的光出射侧的谐振器端 面的反射波谱的实际测定结果的图。 图7是表示对本发明实施方式的氮化物半导体激光元件的时效化后的C0D等级进 行研究的结果的图。 图8是表示对本发明的实施方式的氮化物半导体激光元件的涂层膜中的氧的含 有量的COD等级依存性进行研究的结果的图。 图9A是表示本发明的氮化物半导体激光元件的另一例的光出射侧的谐振器的反 射波谱的理论计算结果的图，图9B是表示本发明的氮化物半导体激光元件的另一其他例
4子的光出射侧的谐振器端面的反射波谱的理论计算结果的图。 图10表示对比较例的氮化物半导体激光元件时效化后的COD等级进行研究后的 结果的图。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。另外，在本发明的附图中，相同的参照符号， 表示相同或相当的部分。 在图1中，表示本发明的氮化物半导体发光元件的一例的氮化物半导体激光元件 的优选的一例的示意性剖面图。这里，氮化物半导体激光元件100，具有在n型GaN构成的 半导体基板101上从半导体基板101开始通过外延生长依次层积如下各层的结构即厚度 0. 2 ii m的由n型GaN构成的n型缓冲层102 ;厚度2. 3 y m的由n型Al。. 。6Ga。.94N构成的包覆 层103 ;厚度O. 02iim的由n型GaN构成的n型波导(guide)层104 ;多量子阱活性层105， 其借助于由厚度4nm的InGaN和厚度8nm的GaN构成的多量子阱层以及由厚度70nm的GaN 构成的保护层而构成；厚度20nm的由p型Al。.3Ga。. 7N构成的p型电流区段(block)层106 ; 厚度0. 5 ii m的由p型Al。. 。5Ga。. 95N构成的p型包覆层107 ;以及厚度0. 1 y m的由p型GaN 构成的P型接触层108。 另外，上述各层的混晶比是被适宜调节的，与本发明的本质没有关系。另外，由本 实施方式的氮化物半导体激光元件振荡出的激光的波长通过多重量子阱活性层105的混 晶比，而能够在例如370nm以上，470nm以下的范围中进行适当调节。另外，本实施方式中， 调节为，波长405nm的激光进行振荡。 另外，将p型包覆层107和p型接触层108的一部分除去，而以条带(stripe)状 的脊带部111在谐振器长边方向延伸的方式，形成氮化物半导体激光元件100。这里脊带 部111的条带的宽度是例如大约1. 2 m 2. 4ii m，代表性的是大约1. 5 y m。另外，氮化物 半导体激光元件100的脊带部111的条带的宽度不限于此，也可以使上述条带的宽度为例 如2 m 100 m左右，从而将氮化物半导体激光元件100适用于用作照明用途的宽区域 (broad area)型的氮化物半导体激光元件。 另外，在p型接触层108的表面，设置由Pd层、Mo层和Au层的层积体构成的P电 极110，在p电极110的下部，除了脊带部111的形成部位，形成由SiOj莫和TiOj莫的层积 体构成的绝缘膜109。另外，在半导体基板101的与上述层的层积侧相反侧的表面上设置由 Hf膜和Al膜的层积体构成的n电极112。 图2中，示出了图1所示的氮化物半导体激光元件100的谐振器长边方向的示意 性的侧面图。这里，氮化物半导体激光元件100的光出射侧的谐振器端面113上形成由厚 度6nm的铝的氮氧化物构成的涂层膜114，在涂层膜114上形成厚度117nm的氧化铝膜115。 另外，在氧化铝膜115上形成厚度71nm的氧化硅(， < )膜122，在氧化硅膜122上形成厚 度60nm的氧化铝膜116。这里，在本实施方式中，由氧化铝膜115、氧化硅膜122以及氧化 铝膜116构成反射率调整膜121。另外，涂层膜114对于波长400nm的光的折射率是2. 1， 氧化铝膜115对于波长400nm的光的折射率是1. 68。另外，氧化硅膜122对于波长400nm 的光的折射率是1. 43，氧化铝膜116对于波长400nm的光的折射率是1. 68。通过成为这种 结构，能够将光出射侧的谐振器的端面113对由氮化物半导体激光元件100所振荡的波长405nm的激光的反射率，抑制到30%。 另外，在氮化物半导体激光元件100的光反射侧的谐振器端面117上，将厚度6nm 的铝的氮氧化物膜H8、厚度117nm的氧化铝膜119、以及厚度71nm的氧化硅膜和厚度46nm 的氧化钛膜作为一对(pair)，而进行4层层积(从氧化硅膜开始层积)后，在最表面以此 顺序形成层积了厚度142nm的氧化硅膜的高反射膜120。这里，铝的氮氧化物膜118对波 长400nm的光的折射率是2. 1，氧化铝膜119对波长400nm的光的折射率是1. 68。另外，构 成高反射膜120的氧化硅膜对波长400nm的光的折射率是1. 43，构成高反射膜120的氧化 钛膜对波长400nm的光的折射率是2. 4。通过这种构成，能够将光反射侧的谐振器端面117 对由氮化物半导体激光元件100所振荡的波长405nm的激光的反射率，抑制到大约95%。
另外，在氮化物半导体激光元件100的光反射侧的谐振器端面117上，除了上述结 构的膜以外，还可以通过使用折射率不同的多层膜，而使反射率为大约95%。例如，能够以 该顺序在氮化物半导体激光元件100的光反射侧的谐振器端面117上形成厚度6nm的铝 的氮氧化物膜、厚度117nm的氧化铝膜后，将厚度71nm的氧化硅膜和厚度51nm的氧化钛 膜作为一对，而形成6对层积(从氧化硅膜开始层积)的层积体，在最表面形成层积了厚度 120nm的氧化铝膜的多层膜。这里，氧化钛膜对波长400nm的光的折射率是2. 0。
另外，可以在上述氮化物半导体激光元件100的光反射侧的谐振器端面117上，依 次形成厚度6nm的铝的氮氧化物膜、厚度117nm的氧化铝膜后，将厚度48nm的氮化硅膜和 厚度71nm的氧化硅膜作为一对而7对层积(从氮化硅膜开始层积)的层积体，并能够在最 表面形成形成了厚度142nm的氧化硅膜的多层膜。这里氮化硅膜对波长400nm的光的折射 率是2. 1。 另外，在上述半导体基板上顺次层积了缓冲层之类的上述氮化物半导体层，并形 成脊带部后，将各自分别形成绝缘膜、p电极和n电极的晶片解理(劈開)，而制作解理面即 谐振器端面113和谐振器端面117分别露出的试料，并在该试料的谐振器端面113和谐振 器端面117上分别形成，上述的涂层膜114、反射率调整膜121、铝的氮氧化物膜118、氧化铝 膜119以及高反射膜120。 优选为，在形成上述的涂层膜114和反射率调整膜121前，在成膜装置中，以例如 IO(TC以上的温度对谐振器端面113进行加热，除去谐振器端面113上附着的氧化膜和不纯 物等，而进行清洗，但是在本发明中也可以不特别进行清洗。另外，可以通过在谐振器端面 113上照射例如氩或氮的等离子体而对谐振器端面113进行清洗，但是本发明中也可以不 特别进行清洗。另外，也可以在对谐振器端面113进行加热的同时进行等离子照射。另外， 关于上述的等离子的照射，例如，可以在照射氩的等离子体后连续地照射氮的等离子体，也 可以以相反的顺序照射等离子体。除了氩和氮以外，也可以使用例如氦、氖、氙或氪等稀有 气体。例如，关于形成于谐振器端面113上的上述的涂层膜114和反射率调整膜121的形 成，优选为以例如10(TC以上50(TC以下的温度进行加热的状态中进行，但是在本发明中也 可以在不特别地进行加热的状态中形成上述涂层膜114和反射率调整膜121。
另外，上述涂层膜114和反射率调整膜121，由例如以下所说明的ECR(Electron Cyclotron Rseonance)溅射法而形成，但是利用其他的各种溅射法、或CVD (Chemical Vapour D印osition)法或EB (Electron Beam)蒸镀法也可以形成。 图3中示出了 ECR溅射成膜装置的一例的示意性的结构。这里，ECR溅射成膜装置，备有成膜室200、磁线圈203、微波导入窗202。在成膜室200中设置气体导入口 201、和 气体排出口 209，在成膜室200内部设置与RF电源208连接的Al耙204和加热器205。另 外，在成膜室200内设置试料台207，在试料台207上设置上述试料206。另外，磁线圈203 是为了产生生成等离子体所必需的磁场而设置的，RF电源208是为了对Al靶204进行溅 射而使用的。另外，通过微波导入窗202而将微波210导入到成膜室200内部。
接着，以5. 5sccm的流量将氮气从气体导入口 201导入到成膜室200内，并以1. 0 并且为了更高效率地产生等离子体而加大成膜速度，而以20.0scc的流量将氩气导入。另 外，通过变更成膜室200内的氮气和氧气的比例，能够变更上述的涂层膜114中的氧的含有 量。另外，为了对Al靶204进行溅射，在Al靶204上施加500W的RF功率，若施加500W的 等离子的生成所必需的微波功率，则能够以成膜比率为1. 7埃/秒，形成对波长400nm的光 的折射率为2. 1的由铝的氮氧化物构成的涂层膜114。 另夕卜，构成涂层膜114的铝、氮和氧的含有量(原子％ )是由例如 AES(Auger Electron Spectroscopy)测定。另外，构成涂层膜114的氧的含有量，是 TEM-EDX(Transmission Electron Microscopy-EnergyDispersive X_ray Spectroscopy) 而进行测定。 图4是利用AES对以与上述相同的条件和相同的方法制作的铝的氮氧化物，在厚 度方向上进行组成分析的结果。这里，基于AES的铝的含有量、氧的含有量、和氮的含有量， 分别使用基于AES信号强度，考虑各元素的峰值的灵敏度而求得的值。这里，铝的原子％和 氧的原子％的合计是100原子％，除去氧和氮以外的氩等其他微量含有的元素。
可知，如图4所示那样，构成该铝的氮氧化物的铝的含有量是34. 8原子％ ，氧的含 有量是3. 8原子％ ，氮的含有量是61. 4原子％ ，且在厚度方向为大致固定。另外，虽然在图 4中没有示出，但是也检测出了极微量的氩。 接下来，利用ECR溅射法在涂层膜114上形成氧化铝膜115。这里，氧化铝膜115， 例如按照以下方式制作。首先，在图3所示的ECR溅射成膜装置中，在上述的涂层膜114形 成后，以6. 5sccm的流量从气体导入口 201将氧气导入到成膜室200内，此外，为了效率更 高地产生等离子体而增大成膜速度而以40sccm的流量导入氩气。于是，为了对A1耙204 进行溅射而在Al靶204上施加500W的RF功率，并施加500W的等离子生成所必要的微波 功率。由此，以20nm/秒的成膜率，形成对于波长400nm的光的折射率为1. 68的氧化铝膜 115。 接下来，在氧化铝膜115上通过ECR溅射法形成氧化硅膜122。这里，氧化硅膜 122，例如按照如下方式进行制作。首先，在如图3所示的ECR溅射成膜装置中，将Al靶204 更换为Si靶。接着，在上述的氧化铝膜115形成后，以7. 5sccm的流量将氧气从气体导入 口 201导入到成膜室200内，并且，为了效率更高地产生等离子体而增加成膜速度，而以 20sccm的流量导入氩气。并且，为了对Si靶进行溅射，而在Si靶上施加500W的RF功率， 并施加500W的、形成等离子体所必需的微波功率。由此，以20nm/秒的成膜比率形成对波 长400nm的光折射率为1. 43的氧化硅膜122。 接下来，在氧化硅膜122上通过ECR溅射形成氧化铝膜116。这里氧化铝膜116， 例如以如下方式制作。首先，在图3所示的ECR成膜装置中，将用于氧化硅膜122的形成的 Si靶更换为Al靶。接着，以6. 5sccm的流量从气体导入口 201将氧气导入到成膜室200内，此外，为了更高效率地产生等离子体而且提高成膜速度，以40sccm的流量导入氩气。接 着，为了对Al靶进行溅射而在Al靶上施加500W的RF功率，并施加产生等离子体所必需的 微波功率。由此，以20nm/秒的成膜率，形成对波长400nm的光折射率为1. 68的氧化铝膜 116。由此，在涂层膜114上，形成由氧化铝膜115、氧化硅膜112和氧化铝膜116组成的反 射率调整膜121。 另外，光反射侧的谐振器端面117上的铝的氮氧化物膜118、氧化铝膜119和高反 射膜120，也能够与上述的涂层膜114同样，由ECR溅射方法等形成。另外，优选为，在这些 膜的形成之前，进行借助于加热的清洗或借助于等离子体照射的清洗。其中，光出射部的劣 化成为问题是在光密度较大的光出射侧，由于光反射侧与光出射侧相比光密度较小，因此 较多情况下劣化不会成为问题。因此，在本发明中，也可以在光反射侧的谐振器端面117上 不设置铝的氮氧化物膜之类的膜。另外，在本实施方式中，在光反射侧的谐振器端面117上 形成厚度6nm的铝的氮氧化物膜118，但是即使铝的氮氧化物膜118的厚度达例如50nm，也 不成问题。 另外，也可以在光出射侧的谐振器端面113和光反射侧的谐振器端面117上形成 上述膜后进行加热处理。由此，能够期待将上述膜中包含的水分除去或者期待借助于加热 处理而提高膜质。 如上述那样，顺次在上述试料的光出射侧的谐振器端面113上形成涂层膜114、氧 化铝膜115、氧化硅膜122、和氧化铝膜116，并顺次在光反射侧的谐振器端面117形成A1的 氮氧化物膜118、氧化铝膜119、以及高反射膜120后，分割为芯片状，从而得到图1所示的 氮化物半导体激光元件100。 图5示出了上述构成的氮化物半导体激光元件100的光出射侧的谐振器端面113
的反射波谱的理论计算结果。可知，如图5所示的那样，能够在氮化物半导体激光元件100
的光出射侧的谐振器端面113，得到对波长405nm的光30%左右的高的反射率。 图6示出了上述构成的氮化物半导体激光元件100的光出射侧的谐振器端面113
的反射波谱的实际测定结果。可知，如图6所示那样，氮化物半导体激光元件100的光出射
侧的谐振器端面113中得到对波长405nm的光30%左右的高反射率，能够得到与图5中所
示的理论计算结果大致相同的结果。 另外，关于图5所示的反射波谱的理论计算结果，通过对构成氮化物半导体激光 元件100的各层的厚度以及对波长400nm的光的折射率进行测定，并通过理论计算而求取。 这里，通过椭圆对称(- 'J W 乂卜'J )法，对构成氮化物半导体激光元件100的各层的厚 度和对波长400nm的激光的折射率进行求算。另外，通过将白色光分光，测定对各波长的光 的反射率，而求取图6所示的实际的反射波谱。 上述构成的氮化物半导体激光元件100的时效化后(80°C、 CW驱动、光输出功率 40mW、300小时)后的COD等级进行研究。图7示出了其结果。如图7所示那样，上述时效 化后的氮化物半导体激光元件100的COD等级是大约350 400mW，是非常高的值。
另外，制作比较例的氮化物半导体激光元件，所述比较例的氮化物半导体激光元 件，除了不形成涂层膜114而在光出射侧的谐振器端面113上直接形成上述构成的反射率 调整膜121夕卜，成为与氮化物半导体激光元件100相同的配置。并且，对比较例的氮化物半 导体激光元件的时效化(80°C、 CW驱动、光输出功率40mW、300小时)后的COD等级进行研究。图10示出了该结果。如图IO所示那样，上述时效化后的比较例的氮化物半导体激光 元件的COD等级是大约200 250mW，成为比上述构成的氮化物半导体激光元件100， COD等 级大幅度降低的结果。 这样，作为对关于氮化物半导体激光元件100与比较例的氮化物半导体激光元件 相比时效化后的COD等级变高进行考虑的理由，可以列举出通过在光出射侧的谐振器端 面113上形成涂层膜114，而使得光出射侧的谐振器端面113和涂层膜114的界面的非发光 中心的数目减少，或/和，光出射侧的谐振器端面113和涂层膜114的紧贴性较为良好。
接下来，对氮化物半导体激光元件100的涂层膜114中的氧的含有量的COD等级 依存性进行研究。图8示出了其结果。这里，从0原子％ 50原子％变化涂层膜114中的 氧的含有量，并对300小时时效化(300小时、8(TC、CW驱动、光输出功率100mW、CW驱动)后 的氮化物半导体激光元件100的COD等级进行测定。另外，在变化涂层膜114中的氧的含有 量的情况下，由于基本上是氧、和氮、和铝结合，因此涂层膜114中的铝的含有量(原子％ ) 几乎不变化，氮的含有量(原子％)，以氧的含有量(原子％)增加的量值，进行减少。
可知，如图8所示那样，涂层膜114的氧的含有量为0原子％以上35原子％以下 的情况下，特别是涂层膜114的氧的含有量为2原子％以上30原子％以下的情况下，COD 等级为300mW以上，COD等级有变得非常高的倾向。因此，优选为，光出射侧的谐振器端面 113上形成的涂层膜114的氧的含有量是0原子％以上35原子％以下，更优选为，2原子％ 以上30原子％以下。在这种情况下，存在老化后的COD等级提高的倾向。另外，涂层膜114 中的氧的含有量为0原子％时，涂层膜114由铝的氮化物膜形成，在氧的含有量比0原子％ 大的情况下，不用说涂层膜114由铝的氮氧化物膜形成。 如图8所示那样，作为在将形成于光出射侧的谐振器端面113上的涂层膜114中 的氧的含有量设为0原子％以上35原子以下的情况下能够将COD等级提高的理由，可以考 虑是因为由氮化物半导体构成的谐振器端面113和涂层膜114的紧贴性提高；由谐振器 端面113的氧化引起的非发光再耦合能级(準位)的生成不会对COD等级产生影响。
另外，在氧的含有量为0原子X的情况下，COD等级以若干量地降低。这可以认为 是由于构成涂层膜114的铝的氮化物具有较大的内部应力而使得谐振器端面113和涂层膜 114的紧贴性降低引起的。然而，本发明人观察到，在由铝的氮化物构成的涂层膜114中含 有氮化硅的情况下，COD等级提高。这可以是认为由于氮化硅缓和了铝的氮化物的内部应 力的缘故。 另外，在涂层膜114中的氧的含有量比35原子％多的情况下，由于涂层膜114中 含有氧，因此由氮化物半导体构成的谐振器端面113的一部分被氧化，而生成非发光再耦 合能级，因此引起了 COD等级的降低。 图9A中示出了氮化物半导体激光元件的另一例的光出射侧的谐振器端面113的
反射波谱的理论计算结果，所述氮化物半导体激光元件的另一例，除在光出射侧的谐振器
端面113上形成厚度24nm的由铝的氮化物膜构成的涂层膜114、厚度64nm的氧化硅膜、厚
度24nm的铝的氮化物膜以及厚度24nm的氧化铝膜以外，成为与上述的氮化物半导体激光
元件110相同的构成。这里，铝的氮化物膜对波长400nm的光的折射率是2. l，氧化硅膜对
波长400nm的光的折射率是1. 43，氧化硅膜对波长400nm的光的折射率是1. 68。 在图9B中示出了氮化物半导体激光元件的另一例的光出射侧的谐振器端面113的反射波谱的理论计算结果，所述氮化物半导体激光元件的另一例，除在光出射侧的谐振 器端面113上形成由厚度3nm的铝的氮化物膜构成的涂层膜114、厚度117nm的氧化铝膜、 厚度71nm的氧化硅膜以及厚度60nm的氧化铝膜以外，成为与上述的氮化物半导体激光元 件110相同的构成。这里，铝的氮化物膜对波长400nm的光的折射率是2. l，氧化铝膜对波 长400nm的光的折射率是1. 68，氧化硅膜对波长400nm的光的折射率是1. 43。
如将图5、图9A、图9B比较可以明了那样，通过对光出射侧的谐振器端面113上的 膜的结构进行变更，能够控制反射率。 另外，关于在本发明中所论述的铝的氮氧化物，有在A1N中混入氧化铝的情况，在 A1N中作为铝的氮氧化物的结晶而存在的情况，或者，在A1N中存在氧化铝和铝的氮氧化物 的情况，但是在本发明中可以采用任一种方式。 另外，在上述的实施方式中，对由铝的氮氧化物构成的涂层膜的氧的含有量在厚 度方向大致固定的情况进行了说明，但是也可以形成为，氧的含有量在厚度方向梯度性地 变化的、或氧的含有量不同的多层构造的涂层膜。 另外，在上述中，优选为涂层膜114的厚度为lnm以上。在涂层膜114的厚度为不 足lnm的情况下，涂层膜114的厚度控制较为困难，恐怕不能在光出射侧的谐振器端面113 上形成涂层膜114。另外，可以认为，虽然在涂层膜114的厚度过厚的情况下，涂层膜114的 内部应力有可能成为问题，但是即使涂层膜114过厚，也不影响本发明的效果。其中从提高 涂层膜114的厚度的控制性和光出射侧的谐振器端面113的反射率的控制性的观点出发， 涂层膜114的厚度优选为3nm以上50nm以下。 上述构成的氮化物半导体结构元件100的C0D等级，受光出射侧的谐振器端面113 上的涂层膜114较大的影响，受涂层膜114上的反射率调整膜121的影响不太大。因此，在 本发明中，能够仅考虑光出射侧的谐振器端面113的反射率而比较自由地进行设计，反射 率调整膜121，因此的设计的自由度明显地提高了 。 另外，在上述中，在涂层膜114由铝的氮氧化物膜构成的情况下，可以例如通过在 成膜室内设置由氧化铝构成的靶材，并在该成膜室内仅仅导入氮气，而通过反应性溅射法 形成涂层膜114。这样，在使用油氧化铝构成的靶材的情况下，即使没有刻意在成膜室内导 入氧气，也能够形成铝的氮氧化物膜。 另外，在上述中，在形成由铝的氮氧化物构成的涂层膜114的情况下，由于铝的氧 化性较高，因此在成膜室内导入氧气的情况下，存在氧的含有量较少的氮氧化物的组成的 控制和再现性变得困难的倾向。然而，通过将由Al,Oy(其中，O < x < l，O < y < 0.6， x+y =1)的组成式所表示的氧化状态较低的氧化铝作为靶材而使用，并在成膜室内不导入氧 气而仅导入氮气，由此能够比较容易地形成氧的含有量较少的铝的氮氧化物膜。此外，对于 作为使用由以上述的AlWy(其中，(Xx〈 l，0<y<0.6，x+y= 1)组成式所表示的氧化 状态较低的氧化铝组成的靶材的替代，使用氧的含量较少的铝的氮氧化物构成的靶材的情 况，也能够得到同样的效果。 另外，通过变化成膜室内真空度和/或成膜温度等成膜条件，能够变化铝的氮氧 化物膜的氧的含有量，因此能够变化铝的氮氧化物膜的组成。另外，成膜室内的真空度较低 的情况具有容易将氧摄入到铝的氮氧化物中的倾向，成膜温度高的情况具有难于将氧摄入 到铝的氮氧化物膜的倾向。
另外，对于通过将成膜室的内壁氧化，或在成膜室的内壁上形成氧化铝后，在成膜 室内导入氩气和氮气，使用由Al构成的靶材(Al靶)，并借助于溅射法而进行成膜的情况， 由于成膜室的内壁的氧因等离子体而脱离，因此能够形成由铝的氮氧化物膜构成的涂层膜 114。 另外，在本发明中，作为氮化物半导体，使用以例如Al InGaN (从由铝、铟、和镓构 成的组中选择的至少一种的3族元素与作为5族元素的氮的化合物)为主要成分(全体的 50质量％以上)的氮化物半导体。 另外，在本发明中，反射率调整膜121不特别限于由氧化物形成，尤其是作为反射 率调整膜121，优选为使用氧化铝膜和氧化硅膜的层积体。在反射率膜121由氧化铝膜和氧 化硅膜的层积体构成的情况下，由于光出射侧的谐振器端面113的反射率的变动相对于构 成反射率调整膜121的各个膜的厚度变动较小，因此具有能够控制性良好地再现该反射率 的倾向。另外，在本发明中，构成反射率调整膜121的氧化铝膜和氧化硅膜的层积体，也可 以交互地层积至少一层的氧化铝膜和至少一层的氧化硅膜。 另外，在本发明中，优选为，光出射侧的谐振器端面113对由氮化物半导体激光元 件100所振荡的激光(例如，370nm以上470nm以下的波长的光)的反射率为18%以上，更 优选为，30%以上，进一步优选为40%以上。在光出射侧的谐振器端面113的上述反射率 为18%以上的情况下，通常谐振器端面113中的光密度上升，因此难于得到较高的COD等 级，但是在本发明中由于在谐振器端面113上形成了由铝的氮氧化物膜或铝的氮化物膜构 成的涂层膜，因此具有能够得到高的COD等级的倾向。另外，在光出射侧的谐振器端面113 的上述反射率为30%的情况下，特别是在40%的情况下，通过由氧化铝膜和氧化硅膜的层 积体构成反射率调整膜121，能够减小反射率相对于构成反射率调整膜121的各膜厚的的 变化量，因此具有成品率变高的倾向。 本发明例如能够用于将使从紫外到绿色区域波长的光振荡的氮化物半导体激光 元件；用于高输出用途的条幅宽度(stripe)大约是数十P m的宽区域型的氮化物半导体激 光元件；或者使从紫外到红色区域的波长的光振荡的氮化物半导体发光激光元件等氮化物 半导体发光元件。 虽然详细地说明了该发明，但是这仅仅是例示，而不是限定，应当理解发明的精 神和范围仅由所附加的权利要求所限定。
权利要求
一种氮化物半导体发光元件，包括在氮化物半导体的光出射部上形成的涂层膜，其特征在于，所述涂层膜由铝的氮化物膜或铝的氮氧化物膜构成，所述涂层膜中的氧的含有量位于0原子％以上且35原子％以下的范围，并且所述氧的含有量在厚度方向不同。
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， 所述氧的含有量梯度性地变化。
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， 所述涂层膜具有在所述厚度方向所述氧的含有量不同的多层结构。
4. 根据权利要求1所述氮化物半导体发光元件，其特征在于， 在所述涂层膜形成有氧化物的反射率调整膜。
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， 所述光出射部对来自所述氮化物半导体发光元件的光的反射率是18%以上。
全文摘要
本发明公开一种氮化物半导体发光元件以及该氮化物半导体发光元件的制造方法，是在光出射部上依次形成涂层膜和反射率调整膜的半导体发光元件，其中，光出射部由氮氧化物半导体构成，涂层膜由铝的氧化物膜或铝的氮化物膜构成，反射率调整膜由氧化物膜构成。
文档编号H01S5/343GK101794965SQ20101000350
公开日2010年8月4日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者川口佳伸, 神川刚 申请人:夏普株式会社