[發(fā)明專(zhuān)利]氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910126852.4
• 申請(qǐng)日: 2009-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101540475A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 持田篤范;長(zhǎng)谷川義晃
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/028
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/028
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造 方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，各種半導(dǎo)體激光元件作為光盤(pán)裝置用的光源被廣泛利用。其 中，使用氮化鎵(GaN)等IIIA族氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光元件 作為新一代高密度光盤(pán)(Blue-Ray-Disc)用光源，可以激發(fā)紅色域的光和 相比較于紅外域的光可減小光盤(pán)上的集光點(diǎn)直徑的短波長(zhǎng)域(400nm帶)。 由此，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光元件對(duì)于光盤(pán)的再生和記錄密度的提高有效，在 生活中應(yīng)用廣泛、變得必不可少。

使用藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光元件的新型光盤(pán)中，為了使高密度化和高速書(shū)寫(xiě)成 為可能，需要可靠性高的高輸出藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光元件。現(xiàn)有的CD(Compact Disc)和DVD(Digital?Versatile?Disk)所使用的AlGaAs系或AlGaInP系半導(dǎo) 體激光元件中，為了防止共振器的端面劣化和光學(xué)損傷，在共振器的端面形成 由SiO₂或Al₂O₃等構(gòu)成的電介質(zhì)膜(保護(hù)膜)。

但是，為GaN系激光元件時(shí)，當(dāng)在共振器的端面形成由氧化物形成的保護(hù) 膜時(shí)，該保護(hù)膜中的氧成為氧化或劣化共振面的端面的原因。

因此，在日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-103814號(hào)公報(bào)(以下記載為“專(zhuān)利文獻(xiàn)1”) 中公開(kāi)了使用由氮化鋁構(gòu)成的層作為形成在GaN系激光元件端面的保護(hù)膜，從 而可以從共振器的端面分離氧，能夠改善氧化所導(dǎo)致的端面的劣化。

另外，在日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-273951號(hào)公報(bào)(以下記載為“專(zhuān)利文獻(xiàn)2”) 中公開(kāi)了通過(guò)使用由鋁的氮化物結(jié)晶或鋁的氮氧化物結(jié)晶構(gòu)成的膜作為形成在 GaN系激光元件端面的保護(hù)膜，從而與非晶狀保護(hù)膜相比，可以提高保護(hù)膜的 結(jié)晶性，能夠抑制氧透過(guò)保護(hù)膜中。

發(fā)明內(nèi)容

為了以高功率穩(wěn)定地運(yùn)行GaN系激光元件，有必要減少在共振面的端面處 由非發(fā)光再結(jié)合所造成的光的吸收、且在共振面的端面形成能夠承受高光功率 的穩(wěn)定的保護(hù)膜。

本發(fā)明人等研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于形成于共振面的端面和保護(hù)膜的界面的 硅(Si)的凝集(堆積)會(huì)大大影響GaN系激光元件在高功率下的穩(wěn)定運(yùn)行， 因此抑制該Si量對(duì)于實(shí)現(xiàn)GaN系激光元件的高可靠化非常重要。另外，上述 Si堆積在現(xiàn)有的GaAs系紅外激光元件及GaAs系紅色激光元件中并不顯著，但 在GaN系激光元件中顯著地表現(xiàn)。其詳細(xì)的機(jī)理雖不清楚，推測(cè)可能是由于在 GaN系激光元件的共振面的端面處氮原子(N)缺失、形成空孔等點(diǎn)缺陷，由 于Si易于結(jié)合在該點(diǎn)缺陷上，因此Si堆積變得顯著。

但是，現(xiàn)有的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件具有以下的問(wèn)題。

對(duì)于上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的由現(xiàn)有技術(shù)氮化鋁(AlN)構(gòu)成的保護(hù)膜而言， 通常在保護(hù)膜內(nèi)氮化鋁具有各種取向，隨著氮化鋁的取向方位不同、存在氧易 于透過(guò)的面，易于引起共振面的端面的劣化及光學(xué)損傷。

同時(shí)，共振面的端面與AlN膜(保護(hù)膜)的界面的潔凈化很重要。其原因 在于，Si等異物有可能附著在該端面和保護(hù)膜的界面上，附著在該界面上的Si 等異物與氧結(jié)合，形成吸收光的SiOx，結(jié)果在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的可靠性 評(píng)價(jià)中可能發(fā)生端面的劣化。

另外，對(duì)于上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的由現(xiàn)有技術(shù)的鋁的氮化物結(jié)晶(AlN)或 鋁的氮氧化物結(jié)晶(AlON)構(gòu)成的保護(hù)膜而言，在AlN層及AlON層和氮化物半 導(dǎo)體結(jié)晶的光射出部處，結(jié)晶軸一致。由于共振器的光射出端面的氮化物半導(dǎo) 體結(jié)晶的結(jié)晶面為M面(101-0)，因此保護(hù)膜的結(jié)晶面也成為M面。M面中是 構(gòu)成結(jié)晶的原子間的鍵長(zhǎng)很長(zhǎng)、很粗的結(jié)晶構(gòu)造。因此，元素易于透過(guò)M面、 氧也同樣地易于透過(guò)M面，因而易于引起共振面的端面的劣化及光學(xué)損傷。

另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，由于在共振面的端面和保護(hù)膜 的界面處存在Si等雜質(zhì)，因此在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的可靠性評(píng)價(jià)中有可能 發(fā)生端面的劣化。

本發(fā)明鑒于上述事實(shí)而完成，其目的在于提供保證高功率工作下的長(zhǎng)期可 靠性、能夠以高合格率制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。