[发明专利]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

说明书

本申请是中国专利申请号200610171711.0的分案申请。

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℃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℃、100mW、CW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。