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技术

本发明专利技术实现氮化物半导体发光元件在高功率运行时的长期稳定运行。氮化物半导体发光元件具备氮化物半导体的多层膜。氮化物半导体的多层膜设置在基板上，由氮化物半导体结晶构成，含有发光层。在该氮化物半导体的多层膜上形成共振器的端面，在该端面的至少一个上设有由氮化铝结晶构成的保护膜。保护膜具有结晶轴与构成设有保护膜的共振面的端面的氮化物半导体结晶的结晶面相互成９０度的结晶面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及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。
技术介绍
近年来，各种半导体激光元件作为光盘装置用的光源被广泛利用。其中，使用氮化镓(GaN)等IIIA族氮化物半导体的蓝紫色半导体激光元件 作为新一代高密度光盘(Bhie-Ray-Disc)用光源，可以激发红色域的光和 相比较于红外域的光可减小光盘上的集光点直径的短波长域(400nm带)。 由此，蓝紫色半导体激光元件对于光盘的再生和记录密度的提高有效，在 生活中应用广泛、变得必不可少。使用蓝紫色半导体激光元件的新型光盘中，为了使高密度化和高速书写成 为可能，需要可靠性高的高输出蓝紫色半导体激光元件。现有的CD (Compact Disc)和DVD (Digital Versatile Disk)所使用的AlGaAs系或AlGalnP系半导 体激光元件中，为了防止共振器的端面劣化和光学损伤，在共振器的端面形成由SiCb或Al203等构成的电介质膜(保护膜)。但是，为GaN系激光元件时，当在共振器的端面形成由氧化物形成的保护 膜时，该保护膜中的氧成为氧化或劣化共振面的端面的原因。因此，在日本专利特开2007-103814号公报(以下记载为"专利文献l") 中公开了使用由氮化铝构成的层作为形成在GaN系激光元件端面的保护膜，从而可以从共振器的端面分离氧，能够改善氧化所导致的端面的劣化。另外，在日本专利特开2007-273951号公报(以下记载为"专利文献2")中公开了通过使用由铝的氮化物结晶或铝的氮氧化物结晶构成的膜作为形成在 GaN系激光元件端面的保护膜，从而与非晶状保护膜相比，可以提高保护膜的 结晶性，能够抑制氧透过保护膜中。
技术实现思路
为了以高功率稳定地运行GaN系激光元件，有必要减少在共振面的端面处由非发光再结合所造成的光的吸收、且在共振面的端面形成能够承受高光功率 的稳定的保护膜。本专利技术人等研究的结果发现，由于形成于共振面的端面和保护膜的界面的硅(Si)的凝集(堆积)会大大影响GaN系激光元件在高功率下的稳定运行， 因此抑制该Si量对于实现GaN系激光元件的高可靠化非常重要。另外，上述 Si堆积在现有的GaAs系红外激光元件及GaAs系红色激光元件中并不显著，但 在GaN系激光元件中显著地表现。其详细的机理虽不清楚，推测可能是由于在 GaN系激光元件的共振面的端面处氮原子(N)缺失、形成空孔等点缺陷，由 于Si易于结合在该点缺陷上，因此Si堆积变得显著。但是，现有的氮化物半导体发光元件具有以下的问题。对于上述专利文献1所记载的由现有技术氮化铝(AIN)构成的保护膜而言， 通常在保护膜内氮化铝具有各种取向，随着氮化铝的取向方位不同、存在氧易 于透过的面，易于引起共振面的端面的劣化及光学损伤。同时，共振面的端面与A1N膜(保护膜)的界面的洁净化很重要。其原因 在于，Si等异物有可能附着在该端面和保护膜的界面上，附着在该界面上的Si 等异物与氧结合，形成吸收光的SiOx，结果在氮化物半导体发光元件的可靠性评价中可能发生端面的劣化。另外，对于上述专利文献2所记载的由现有技术的铝的氮化物结晶(AIN)或 铝的氮氧化物结晶(A10N)构成的保护膜而言，在A1N层及A10N层和氮化物半 导体结晶的光射出部处，结晶轴一致。由于共振器的光射出端面的氮化物半导 体结晶的结晶面为M面(101-0)，因此保护膜的结晶面也成为M面。M面中是 构成结晶的原子间的键长很长、很粗的结晶构造。因此，元素易于透过M面、 氧也同样地易于透过M面，因而易于引起共振面的端面的劣化及光学损伤。另外，专利文献2中，如专利文献l所示，由于在共振面的端面和保护膜 的界面处存在Si等杂质，因此在氮化物半导体发光元件的可靠性评价中有可能 发生端面的劣化。本专利技术鉴于上述事实而完成，其目的在于提供保证高功率工作下的长期可 靠性、能够以高合格率制造的氮化物半导体发光元件及其制造方法。5为了解决上述课题，本专利技术的第1氮化物半导体发光元件具备设置于基板 上、由氮化物半导体结晶构成、含有发光层的氮化物半导体的多层膜。氮化物 半导体的多层膜具有共振器的端面，在共振面的端面的至少1个端面上设有由 氮化铝结晶构成的保护膜。保护膜具有结晶轴与构成设有保护膜的共振面的端 面的氮化物半导体结晶的结晶面相互成90度的结晶面。通过制成这种构成，由于可以使保护膜成为致密的构造，因此可以在氮化 物半导体发光元件的可靠性试验中抑制氧透过保护膜内，能够降低共振面的端 面的劣化。本专利技术的第2氮化物半导体发光元件具备设置于基板上、由氮化物半导体 结晶构成、含有发光层的氮化物半导体的多层膜。氮化物半导体的多层膜具有 共振器的端面，在共振面的端面的至少1个端面上设有由氮化铝结晶或氮氧化物结晶构成的保护膜。保护膜上设有由氮化铝结晶构成的第2保护膜，第2保 护膜具有结晶轴与构成设有第2保护膜的共振面的端面的氮化物半导体结晶的 结晶面相互成90度的结晶面。通过制成这种构成，由于使形成于共振器的端面上的保护膜中最表面的保 护膜(第2保护膜)为致密的构造，因此第2保护膜作为用于抑制氧透过的膜 发挥功能。因此，由于可以抑制氧透过第2保护膜到达共振器的端面，因此可 以防止氮化物半导体发光元件的可靠性评价中端面的劣化。后述的优选实施方式中，本专利技术的第2氮化物半导体发光元件的保护膜由 氮化铝结晶构成。本专利技术的第1氮化物半导体发光元件中，保护膜进一步具有结晶轴与构成 设有保护膜的共振面的端面的氮化物半导体结晶的结晶面相互平行的结晶面。通过制成这种构成，可以拓宽保护膜的成膜条件的窗口。由此，通过使保 护膜为致密的构造，不仅氧难以透过保护膜，而且可以稳定地形成保护膜。本专利技术的第1和第2氮化物半导体发光元件中，优选保护膜与设有保护膜 的共振面的端面的界面的硅量为lxl(P原子/cm3 (atoms/cm3)以下。这种构成中，由于抑制共振面的端面与保护膜的界面的硅量，因此抑制吸 收光的SiOx的形成，由此可以防止氮化物半导体发光元件的可靠性评价中的端 面劣化。当共振面的端面与保护膜的界面的硅量为lxl(^原子/cmS以下时，在使用二次离子质量分析法对界面的硅量进行面积换算时，优选界面的硅量为2x10" 原子/0112以下。通过制成这种构成，如上所述由于可以抑制共振面的端面与保护膜的界面 的硅量，因此可以抑制吸收光的SiOx形成于该界面，可以防止氮化物半导体发 光元件的可靠性评价中的端面劣化。本专利技术的第1和第2氮化物半导体发光元件中，优选在保护膜上设置含有 氧化物或氮氧化物的保护膜。通过制成这种构成，在氮化物半导体发光元件的可靠性评价中可以抑制共 振面的端面与保护膜的界面的劣化。另外，由于可以提高保护膜的设计自由度， 因此能够自由地调整保护膜的反射率，能够实现所需的设备特性。同样，本专利技术的第2氮化物半导体发光元件中，优选第2保护膜上具备含有氧化物或氮氧化物的保护膜。通过制成这种构成，可以在氮化物半导体发光元件的可靠性评价中抑制共 振面的端面与保护膜的界面的劣化。另外，由于可以提高保护膜的设计自由度， 因此能够自由地调整保护膜的反射率，能够实现所需的设备特性。本专利技术第1和第2氮化物半导体发光元件的含有氧化物或氮氧化物的保护 膜优选含有A1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光元件，其具备设置于基板上的氮化物半导体的多层膜，其特征在于，　所述氮化物半导体的多层膜具有发光层及共振器的端面，且由氮化物半导体结晶构成，　在所述共振器的所述端面的至少１个端面上设有由氮化铝结晶构成的保护膜， 　所述保护膜具有结晶轴与构成设有所述保护膜的所述共振器的所述端面的所述氮化物半导体结晶的结晶面相互成９０度的结晶面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：持田笃范，长谷川义晃，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]