[发明专利]氮化物基半导体发光元件和封装中安装该元件的发光器件

说明书

相关申请的交叉引用

包括说明书、附图和摘要的、于2010年1月25日提交的日本专利申请No.2010-13305的全部公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种氮化物基半导体发光元件和封装中安装有该氮化物基发光元件的发光器件。

背景技术

由于从由氮化镓代表的III族氮化物半导体可以获得高效蓝紫发光，所以这种半导体作为用于发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的材料已引起了关注。其中，期望具有405nm波长的LD作为具有大容量的光盘设备的光源，因为LD的光束可以比具有650nm波长的常规LD更窄。近年来，随着大屏幕TV等的普及，为了重放高质量移动图像，增加了对蓝紫光重放LD的需求。

在图7中示出典型的氮化物基半导体发光元件(半导体激光器)的结构。氮化物基半导体发光元件具有层压结构，其中，n型包覆层102、光导层103、有源层104、光导层105以及p型包覆层106按次序层压在GaN衬底101上。p型包覆层106被处理成脊形状。脊的顶部用具有其中提供p型电极108的条带形孔径的绝缘膜107覆盖。通过条带形电极形成电流阻挡结构，并且通过调节脊的宽度和高度来控制横模。激光束从通过解理形成的谐振腔镜(未示出)辐射出。

在由解理形成的谐振腔镜上，形成电介质膜(未示出)，作为端表面保护膜。作为用于具有405nm波长的蓝紫光半导体激光器的端表面保护膜，例如，由Al₂O₃单层构成的抗反射(AR)膜被提供在辐射激光束侧的表面上，并且由诸如Al₂O₃/TiO₂的多层膜构成的高反射(HR)膜被提供在与前述表面相反的表面上。利用这种构造，保护半导体的表面，并且减小振荡阈值电流，由此允许激光束从提供AR膜的表面有效率地辐射出。

由此制造的半导体发光元件被包封在CAN封装中，使得更容易地并入到光学拾取器件中。具体地，在半导体发光元件熔融结合到热沉上、随后将其熔融结合到管座(stem)上之后，该管座利用具有玻璃窗口的盖帽包封。利用这种封装，可以防止半导体发光元件在装配工作期间被损坏，并且能够确保发光操作期间的热辐射性质以使半导体发光元件稳定地操作。

这里，蓝紫光半导体发光元件的振荡波长为405nm那么短，并且激光束的光子能量有3.0eV那么高。因此，会产生如下问题：残留在气氛中的有机物质通过半导体发光元件发射的光来化学地降解，并因此诸如碳、硅等的杂质附着到辐射光侧上的半导体发光元件的表面。

从而，日本未审专利公布No.2004-289010描述了一种发光器件，其中通过限制CAN封装中硅有机化合物气体的蒸气压力，可以抑制杂质对半导体发光元件的附着。

此外，日本未审专利公布No.2006-344727描述了一种制造激光器件的方法，其中，在已经包封了半导体发光元件的CAN封装被加热到70℃或更高的同时，通过将具有420nm或更少的波长的光辐射到CAN封装中来降解和消灭CAN封装中的有机气体的情况下，抑制发光操作期间杂质对半导体发光元件的附着。

此外，日本未审专利公布No.2004-40051描述了一种技术，其中，通过将紫外光或等离子体辐射到半导体发光元件支撑构件上来消除有机物质之后，将半导体发光元件包封在CAN封装中。此外，日本未审专利公布No.2004-273908描述了一种技术，其中在臭氧气氛下将半导体发光元件包封在CAN封装之后，将紫外光辐射到CAN封装中。

此外，日本未审专利公布No.2008-182208描述了一种关于氮化物基半导体发光元件的技术。

发明内容

虽然CAN封装在实现激光的稳定操作方面是有效的，但是在外层方面具有缺点，例如，必须具有玻璃窗的盖帽。因此，在用于光盘应用的红光和红外线光激光器中，便宜的框架封装是主流。框架封装具有半导体发光元件附着到扁平支撑构件上的结构，并且在没有玻璃盖帽和用于外壳焊接工艺的情况下，可以制造框架封装。因此，框架封装适合降低组件和工艺成本方面的花费。

相信，通过将框架封装应用到蓝紫光半导体发光器件，可以实现成本的急剧降低。

即使当半导体发光元件要安装在这样的封装中时，也需要解决残留在气氛中的有机物质可以通过半导体发光元件发射的光来化学降解以附着到其上的问题。

然而，上面提到的四个专利文献的任何一个都公开了一种抑制杂质附着到已经包封在CAN封装中的半导体发光元件的技术，并因此在应用框架封装时不能抑制杂质附着到半导体发光元件。