JPH11121877A

JPH11121877A - 化合物半導体発光素子

Info

Publication number: JPH11121877A
Application number: JP22429598A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Horie; 秀善堀江; Hirotaka Oota; 弘貴太田; Toshinari Fujimori; 俊成藤森
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP3710627B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザ等の半導体発光素子端面での光
吸収を窓構造を採用することで長期間にわたって安定に
抑制し、しかも、不活性化層を誘電体又は誘電体と半導
体の組合せからなるコーティング層との間に挿入するこ
とで、長期間安定な端面を実現し、さらには不活性化層
の拡散が起こった際にも安定に動作する半導体発光素子
を、簡便な方法で実現可能とする。【解決手段】基板上に、少なくとも第一導電型クラッ
ド層、活性層及び第二導電型クラッド層が積層され、対
向する二つの端面が共振器構造を形成してなる発振波長
λ（ｎｍ）の化合物半導体発光素子であって、該端面を
形成する第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型
クラッド層の表面は不活性化層で被覆されているととも
に、該端面近傍の活性層が発振波長λに対して透明であ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子、特
に半導体レーザに関するもので、本発明の素子は光ファ
イバー増幅器用励起光源、光情報処理用の光源等の、高
出力、長寿命の両立を要求される用途に好適に利用され
る。またスパールミネッセントダイオード等のＬＥＤで
光の出射端が端面により形成されているもの、また、面
発光レーザ等への応用も可能である。

【０００２】

【従来の技術】近年における光情報処理技術、光通信技
術の進展には目ざましい物がある。例えば、光磁気ディ
スクによる高密度記録、光ファイバーネットワークによ
る双方向通信と枚挙に暇がない。例えば、通信分野にお
いては、今後のマルチメディア時代に本格的に対応する
大容量の光ファイバー伝送路とともに、その伝送方式に
対する柔軟性を持つ信号増幅用のアンプとして、Ｅｒ³⁺
等の希土類をドープした光ファイバー増幅器（ＥＤＦ
Ａ）の研究が各方面で盛んに行なわれている。そして、
ＥＤＦＡのコンポーネントとして不可欠な要素である、
高効率な励起光源用の半導体レーザの開発が待たれてい
る。

【０００３】ＥＤＦＡ応用に供することのできる励起光
源の発振波長は原理的に３種類存在し、８００ｎｍ、９
８０ｎｍ、１４８０ｎｍである。このうち増幅器の特性
から見れば９８０ｎｍでの励起が、利得、ノイズ等を考
慮すると最も望ましいことが知られている。このような
９８０ｎｍの発振波長を有するレーザは励起光源として
高出力であることと長寿命であるという相反する特性を
満足することを望まれている。さらにこの近傍の波長、
たとえば８９０−１１５０ｎｍにおいてはＳＨＧ光源、
レーザプリンタ用の熱源としての要求もあり、その他種
々の応用面においても高出力で信頼性の高いレーザの開
発がまたれている。

【０００４】また、情報処理分野では高密度記録、短時
間書き込み、読み出しを目的として半導体レーザの、高
出力化、短波長化が進んでおり、従来の７８０ｎｍ発光
波長のＬＤに関しては高出力化が強く望まれており、ま
た、６３０−６８０ｎｍ帯のＬＤの開発も各方面で精力
的に行われている。これら、レーザ実現のために欠かせ
ない高出力、高信頼性の両立のアプローチとしては、例
えば、端面近傍の活性層領域のバンドギャップを発振波
長に対して透明になるようにし、前述の端面近傍での光
吸収をおさえる方法が種々提案されている。これら構造
のレーザは一般に窓構造レーザあるいはＮＡＭ（non Ab
sorbing Mirror）構造レーザと呼ばれており、高出力を
必要とする際には非常に効果的である。

【０００５】一方、特開平３−１０１１８３号公報の様
な問題解決法も提起されている。これによれば、汚染の
ない端面を形成し、これに半導体端面との反応、又はそ
れ自体が拡散を起こさない物質で、かつ、酸素を含有し
ない物質をパッシベーション層あるいは、その一部とし
て形成する製法が効果的だとされている。また、上記特
開平３−１０１１８３号公報に類する公知文献として、
L.W.Tuet al.,(In-vacuum cleaving and coating
of semiconductor laser facets using silicon
and a dielectric、 J.Appl.Phys.80(11) 1 DEC. 19
96)がある。これによれば、Ｓｉ／ＡｌＯ_x構造をレーザ
端面にコーティングする際に真空中で劈開すると、劈開
面でのキャリアの再結合速度が遅くなり、初期的なＣＯ
Ｄレベルがあがることが記載されている。

【０００６】さらに、半導体レーザの光出射端面での電
界強度を下げるために、共振器方向に存在する定在波の
腹の部分が端面部分と一致しないように、Ｓｉをコーテ
ィング膜と半導体との界面に１／４波長分挿入する技術
も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えば、９８０ｎｍ近
傍の半導体レーザでは、５０−１００ｍＷ程度の光出力
において２年程度の連続使用に耐える半導体レーザがす
でに開発されているが、より高い光出力における動作で
は急速な劣化がおこり、信頼性は不十分である。これは
７８０ｎｍ帯、６３０−６８０ｎｍ帯のレーザダイオー
ド（以下、「ＬＤ」という。）においても事情は同様で
あり、高出力時の信頼性確保は特にＧａＡｓ基板を用い
た系の半導体レーザ全体の課題である。

【０００８】この原因のひとつには、非常に高い光密度
にさらされるレーザ光の出射端面の劣化に起因するもの
がある。ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザでもよ
く知られているように、端面近傍には多数の表面準位が
存在するが、これらの準位がレーザ光を吸収するため、
一般的に端面近傍の温度はレーザ内部の温度よりも高く
なり、この温度上昇がさらに端面近傍のバンドギャップ
を狭くし、さらにレーザ光を吸収しやすくするといった
正帰還がおきると説明されている。この現象は瞬時に大
電流を流した際に観測される端面破壊いわゆるＣＯＤ(c
atastrophic Optical Damage)として知られ、また長
期に通電試験した際のＣＯＤレベルの低下に伴う素子の
突然劣化は多くの半導体レーザ素子において共通の問題
となっている。これら課題の解決の試みは上記の様に精
力的に行われてはいるが、まだ技術的に不十分である。

【０００９】窓構造を有するＬＤの場合を考えると、た
とえば、レーザ端面上に発光波長に対して透明な半導体
材料をエピタキシャル成長させる方法がある。この方法
ではレーザをいわゆるバーの状態にして端面へエピタキ
シャル成長を行うために、この後に行う電極工程が非常
に煩雑なものとなってしまう。また、ＺｎあるいはＳｉ
等をレーザの端面近傍の活性層に不純物として意図的に
熱拡散又はイオン打ち込みをさせ、無秩序化させる方法
も種々提案されている。これらの公知文献としては特開
平２−４５９９２号公報、特開平３−３１０８３号公
報、特開平６−３０２９０６号公報等をあげることがで
きる。

【００１０】しかし、一般にＬＤ製造工程で行われる不
純物拡散はレーザ素子のエピタキシャル方向から基板方
向に向かって行われるため、拡散深さの制御性、また共
振器方向に対する横方向拡散の制御性に問題があり安定
した作製は難しい。また、イオン打ち込みの場合には高
エネルギーのイオンが端面から導入されるため、たと
え、アニール処理を施した後もＬＤ端面にダメージが残
存しがちである。また不純物導入を行なった領域での抵
抗の低下に伴う無効電流の増加はレーザのしきい値電流
や駆動電流を増加させる等の問題があった。

【００１１】一方、例えば、前記特開平３−１０１１８
３号公報に開示の、汚染のない端面を形成し、これに半
導体端面との反応、又はそれ自体が拡散を起こさない物
質で、酸素を含有しない物質をパッシベーション層ある
いは、その一部として形成する製法の技術問題点は以下
のとおりである。一般に大気中等の例えばクリーンルー
ム内での作業よっては、劈開時に端面に発生する、例え
ば、Ｇａ−Ｏ、またＡｓ−Ｏ等の非発光再結合中心の生
成を抑制する効果はなく、この点で、前記特許が開示し
ている具体的＜汚染のない端面の形成方法＞は第１クレ
ームに記載のとおり、劈開したその場で不活性化層を形
成することが不可欠となり、この具体的実現可能な環境
は第１０クレームにあるとおり真空中での劈開のみであ
る。しかし、これは大気中での一般的劈開に比較して、
非常に煩雑な装置と作業が要求される。また、一般的に
第１１クレームから第１４クレームに開示されているド
ライエッチングによって形成される端面は、劈開によっ
て形成される端面と比較して多くの非発光再結合中心を
形成し、超寿命を要求されるＬＤの作製方法としては適
さない。

【００１２】また、パッシベーション層、即ち不活性化
層として最適なものとしてＳｉ,又はアモルファスＳｉ
があげられているが、一般に全く拡散を起こさない物質
は存在せず、特に高出力、高温下で長時間駆動すること
を前提とする様な半導体レーザでは、前記特許で開示さ
れたパッシベーション材料の拡散が懸念される。また、
上記、L.W.Tu et al.,(In-vacuum cleaving and c
oating of semiconductor laser facets using s
ilicon and a dielectric、 J.Appl.Phys.80(11) 1
DEC. 1996)では、Ｓｉ／ＡｌＯ_x構造をレーザ端面にコ
ーティングする際に真空中で劈開すると、劈開面でのキ
ャリアの再結合速度が遅くなり、初期的なＣＯＤレベル
があがるとあるが、長期の信頼性に関する記述はなく、
コーティングとLD構造の関連についても述べられていな
い。

【００１３】さらに、半導体レーザの光出射端面での電
界強度を下げるために、共振器方向に存在する定在波の
腹の部分が端面部分と一致しないように、Ｓｉをコーテ
ィング膜と半導体との界面に１／４波長分挿入する技術
においては、一般の半導体レーザが実現されている波長
帯、特に高出力ＬＤが望まれている４００−１６００ｎ
ｍにおいては、Ｓｉそのものが光の吸収体として作用し
てしまうため、端面での温度上昇がデバイスの劣化を加
速してしまう可能性がある。

【００１４】本発明は、かかる課題を解決するためにお
こなわれたもので、その目的は、半導体レーザ端面での
界面準位密度を長期間にわたって安定に抑制し、しか
も、不活性化層のＬＤ駆動中の拡散が起こった際にも安
定に動作する半導体レーザを、簡便な方法で実現可能と
することであり、これは、すなわち、端面での劣化を抑
えた、高出力と長寿命を両立させた高性能の半導体レー
ザの提供に他ならない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、基板上に、少なくと
も第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッ
ド層が積層され、対向する二つの端面が共振器構造を形
成してなる発振波長λ（ｎｍ）の化合物半導体発光素子
であって、該端面を形成する第一導電型クラッド層、活
性層及び第二導電型クラッド層の表面はシリコン等から
なる不活性化層で被覆され、かつ好ましくは、不活性化
層表面が誘電体又は誘電体と半導体の組合せからなるコ
ーティング層で被覆され、その端面近傍の活性層が発振
波長λに対して透明である化合物半導体発光素子の場合
に、従来技術をはるかにしのぐレベルで高出力、長寿命
を両立することを見い出し、本発明に到達した。

【００１６】即ち、本発明の要旨は基板上に、少なくと
も第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッ
ド層が積層され、対向する二つの端面が共振器構造を形
成してなる発振波長λ（ｎｍ）の化合物半導体発光素子
であって、該端面を形成する第一導電型クラッド層、活
性層及び第二導電型クラッド層の表面は不活性化層で被
覆されているとともに、該端面近傍の活性層が発振波長
λに対して透明であることを特徴とする化合物半導体発
光素子に存する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくとも第一
導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層が
積層され、対向する二つの端面が共振器構造を形成して
なる発振波長λ（ｎｍ）の化合物半導体発光素子であっ
て、該端面を形成する第一導電型クラッド層、活性層及
び第二導電型クラッド層の表面は不活性化層で被覆され
ているとともに、該端面近傍の活性層が発振波長λに対
して透明である化合物半導体発光素子であれば、その構
造は特に限定されないが、以下に具体的構造の１例と
して、屈折率導波構造を有し、第二導電型クラッド層が
第一のそれと第二のそれの二層に分かれ、第二導電型第
二クラッド層と電流ブロック層とで電流注入領域を形成
し、さらに電極との接触抵抗を下げるためのコンタクト
層をもつ構造の半導体レーザについて説明する。

【００１８】そのようなレーザの基本的エピタキシャル
構造の製法はたとえば堀江らの特開平８−１３０３４４
号公報に記載のレーザが相当し、この類のレーザは光通
信に用いられる光ファイバー増幅器用の光源、また、情
報処理用の大規模光磁気メモリーのピックアップ光源と
して用いられ、活性層、またクラッド層等の層構成、ま
た材料構成等の違いによって、さらに様々な用途への応
用が可能である。

【００１９】図２は、本発明の半導体レーザにおけるエ
ピタキシャル構造の一例としてグルーブ型の半導体レー
ザを構成した模式的一例である。基板（１）としては所
望の発振波長、格子整合性、意図的に活性層等に導入さ
れる歪等の点からＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａ
Ａｓ、Ａｌ₂Ｏ₃等の単結晶基板が使用される。Ａｌ₂Ｏ₃
の様に場合によっては誘電体基板も使用可能である。本
発明で実施される形態としてはＩｎＰ基板、ＧａＡｓ基
板が、Ｖ族としてＡｓ、Ｐ等を含むIII−Ｖ族半導体発
光素子に対して格子整合性の観点から望ましく、Ｖ族と
してＡｓを含む場合には最も好適にはＧａＡｓ基板が使
用される。

【００２０】また、Ａｌ₂Ｏ₃等の誘電体基板はIII−Ｖ
族半導体発光素子のなかでもＶ族として窒素等を含む材
料に使用されることがある。基板はいわゆるジャスト基
板だけではなく、エピタキシャル成長の際の結晶性を向
上させる観点から、いわゆるオフ基板（miss oriented
substrate）の使用も可能である。これはいわゆるステ
ップフローモードでの良好な結晶成長を促進する効果を
もち広く使われている。オフ基板は０．５度から２度オ
フ程度が広く用いられるが、量子井戸構造を構成する材
料系によっては１０度前後の傾斜を持たせた基板を使用
することもある。

【００２１】基板はＭＢＥあるいはＭＯＣＶＤ等の結晶
成長技術を利用した、発光素子の作り込みの準備とし
て、化学エッチング、熱処理等をされる場合もある。バ
ッファ層（２）は、基板バルク結晶の不完全性を緩和
し、結晶軸を同一にしたエピタキシャル薄膜の形成を容
易にするために設けることが好ましい。バッファ層
（２）は、基板（１）と同一の化合物で構成するのが好
ましく、基板がＧａＡｓの場合は通常、ＧａＡｓが使用
される。しかし、超格子層をバッファ層に使用すること
も広く行われており、同一の化合物で形成されない場合
もある。一方誘電体基板を用いた場合には必ずしも基板
と同一の物質ではなく、その所望の発光波長、デバイス
全体の構造から、適宜、基板と異なった材料が選ばれる
場合もある。

【００２２】第一導電型クラッド層（３）は一般的には
活性層（４）の平均的屈折率より小さな屈折率を有する
材料で構成され、所望の発振波長を実現するために準備
される基板（１）、バッファ層（２）、活性層（４）等
により適宜材料が規定される。例えば基板（１）として
ＧａＡｓが使用され、バッファ層（２）もＧａＡｓの際
にはＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料、ＩｎＧａＰ系材料等が用いられる。ま
た場合によってはクラッド層全体を超格子構造にするこ
とも可能である。

【００２３】本発明は活性層（４）の導電型、材料、構
造等によらずに効果があるが、材料選択の観点からは、
活性層（４）はＩｎ及び／又はＧａを含む系、より好ま
しくはＩｎを含む系、最も好ましくはＩｎ及びＧａを含
む系がが望ましい。これは結晶成長の際にいわゆる秩序
化が起こりやすい材料系であって、不活性化層（１４）
としてレーザ端面と誘電体の界面に挿入されるＳｉが、
長期のレーザ駆動中に上記の様に拡散する際に、端面近
傍の無秩序化を引き起こすことも期待されるからであ
る。一般に材料の無秩序化はバンドギャップの増加をも
たらすため、これはキャリアの補償効果と相まって、さ
らなる端面の光吸収を長期的に抑制していくこととな
る。

【００２４】これらの観点から、活性層（４）の材料と
しては、具体的には、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡ
ｓ系材料、ＩｎＧａＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系材料等、中
でも、Ｉｎ_XＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ＜１）又は（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰ（０＜ｘ，ｙ＜１）を含むことが望
ましく、特に量子井戸構造をとっていることが無秩序化
をする観点で望ましい。これら材料の選択は所望する発
振波長によって規定されるのが普通である。活性層の材
料選択により、化合物半導体発光素子の発振波長λ（ｎ
ｍ）がほぼ決定されるが、該発振波長λ（ｎｍ）は、Ｓ
ｉ吸収端より短波長であることが好ましい。

【００２５】また、活性層（４）は構造として、単一の
層からなる通常のバルク活性層でもよいが、単一量子井
戸（ＳＱＷ）構造、二重量子井戸（ＤＱＷ）構造、多重
量子（ＭＱＷ）構造等の量子井戸構造が目的に応じて採
用される。そして、量子井戸構造には、通常、光ガイド
層が併用され、必要に応じて量子井戸の分離のために障
壁層が併用される。活性層の構造としては、量子井戸の
両側に光ガイド層を設けた構造（ＳＣＨ構造）、光ガイ
ド層の組成を徐々に変化させることにより屈折率を連続
的に変化させた構造（ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造）等を採用
することが出来る。光ガイド層の材料としてはＡｌＧａ
Ａｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＰ系材料Ａ
ｌＧａＩｎＰ系材料等、活性層にあわせ選択が可能であ
る。また、光ガイド層は前記材料を組み合わせた超格子
とすることも可能である。

【００２６】第二導電型第一、第二クラッド層（５）、
（８）は第一導電型クラッド層（３）同様、一般的には
活性層（４）の平均的屈折率より小さな屈折率を有する
材料で構成され、基板（１）、バッファ層（２）、活性
層（４）等により適宜材料が規定される。例えば基板
（１）としてＧａＡｓが使用され、バッファ層（２）も
ＧａＡｓの際にはＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系
材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＩｎＧａＰ系材料等が用
いられる。

【００２７】図２には、二種類のエッチング阻止層
（６）、（７）及びキャップ層（１０）が記載されてい
るが、これらの層は、本発明の好ましい態様において採
用され、電流注入領域の作り込みを精密かつ容易に行う
のに有効である。第二エッチング阻止層（６）が例え
ば、Ａｌ_aＧａ_1-aＡｓ（０≦ａ≦１）材料にて構成され
る場合には、通常はＧａＡｓが好適に使用される。これ
はＭＯＣＶＤ法等で第二導電型第二クラッド層（８）等
を、特に、ＡｌＧａＡｓ系で再成長させる際に結晶性よ
く積層することができるためである。第二エッチング阻
止層（６）の厚さは通常２ｎｍ以上が好ましい。

【００２８】第一エッチング阻止層（７）は、Ｉｎ_bＧ
ａ_1-b Ｐ（０≦ｂ≦１）で表される層が好適であり、本
発明のようにＧａＡｓを基板として使用した際は、通常
歪みのない系でｂ＝０．５が用いられる。第一エッチン
グ阻止層（７）の厚さは通常５ｎｍ以上であり、好まし
くは１０ｎｍ以上である。５ｎｍ未満であると、膜厚の
乱れ等により、エッチングを阻止することができなくな
ってしまう可能性がある。一方膜厚によっては歪み系を
用いることもでき、ｂ＝０、ｂ＝１等を用いることも可
能である。

【００２９】キャップ層（１０）は、第１回目成長にお
いて電流ブロック層（９）の保護層として用いられると
同時に第二導電型第二クラッド層（８）の成長を容易に
するために用いられ、素子構造を得る前に、一部又は全
て除去される。電流ブロック層（９）としては、文字通
り電流をブロックして実質的に流さないことが必要であ
るので、その導電型は第一導電型クラッド層（３）と同
一かあるいはアンドープとすることが好ましく、また、
たとえばＡｌＧａＡｓ系で電流ブロック層（９）を形成
する場合であれば、ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０＜ｙ≦１）か
らなる第二導電型第二クラッド層（８）より屈折率が小
さいことが好ましい。すなわち、電流ブロック層がＡｌ
_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｚ≦１）であれば、したがって混晶
比としてはｚ＞ｙになることが好ましい。

【００３０】第二導電型第二クラッド層（８）の屈折率
は、通常、活性層（４）の屈折率以下とされる。又、第
二導電型第二クラッド層（８）は通常第一導電型クラッ
ド層（３）及び第二導電型第一クラッド層（５）と同一
とされる。また、本発明の好ましい態様のひとつとし
て、第二導電型第一クラッド層（５）、第二導電型第二
クラッド層（８）及び電流ブロック層（９）の全てを同
一組成の同一材料系で構成することが挙げられる。その
場合、第一エッチング阻止層（７）によって実効屈折率
差が形成され、また、キャップ層（１０）を完全には除
去しない場合においては、第一エッチング層（７）に加
えてキャップ層（１０）によっても実効屈折率差が形成
される。この様な層構成を採ることにより、第二導電型
第二クラッド層（８）及び電流ブロック層（９）のそれ
ぞれの界面における材料又は組成の不一致に起因する諸
問題を回避することができ、非常に好ましい。

【００３１】第二導電型第二クラッド層（８）上には電
極（１２）との接触抵抗率を下げるため等の目的でコン
タクト層（１１）を設けるのが好ましい。コンタクト層
（１１）は、通常、ＧａＡｓ材料にて構成される。この
層は通常電極（１２）との接触抵抗率を低くするために
キャリア濃度を他の層より高くすることが行われる。ま
た、通常、バッファ層（２）の厚さは０．１〜３μｍ、
第一導電型クラッド層（３）の厚さは０．５〜３μｍ、
活性層（４）の厚さは量子井戸構造の場合１層当たり
０．０００５〜０．０２μｍ、第二導電型第一クラッド
層（５）の厚さは０．０５〜０．３μｍ第導電型第二ク
ラッド層（８）の厚さは０．５〜３μｍ、キャップ層
（１０）の厚さは０．００５〜０．５μｍ、電流ブロッ
ク層（９）の厚さは０．３〜２μｍの範囲から選択され
る。

【００３２】図２に示す半導体発光素子は、さらに電極
（１２）、（１３）を形成して構成される。電極（１
２）は、ｐ型の場合、コンタクト層（１１）表面に例え
ばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを順次に蒸着した後、アロイ処理す
ることによって形成される。一方、電極（１３）は、基
板（１）の表面に形成され、ｎ型電極の場合、基板
（１）表面に例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを順次に蒸着
した後、アロイ処理することによって形成される。

【００３３】このようにして形成された半導体ウエハー
を劈開して、いわゆるレーザバーの状態とする。本発明
では必ずしも一般的にいって繁雑な真空中での劈開を必
要としない。これは、例えば以下の様な２つの方法を用
いて安定的に、しかも再現性良く、端面近傍のバンドギ
ャップを広げて発振波長λに対して透明化することが可
能であるからである。

【００３４】ひとつは、前記第一導電型クラッド層
（３）、活性層（４）、第二導電型クラッド層（５）、
（８）、さらには端面に露出される基板（１）、バッフ
ァ層（２）、第一エッチング阻止層（７）、第二エッチ
ング阻止層（６）、電流ブロック層（９）、キャップ層
（１０）、コンタクト層（１１）等の構成要素に対し
て、２５ｅＶから３００ｅＶ程度の低エネルギーの荷電
粒子、即ち、イオン、電子、又はそれらの組み合わせで
あるプラズマ、好ましくはアルゴンプラズマを照射し、
無秩序化された領域を活性層近傍に作りこむ事により実
現が可能である。プラズマの照射は、端面に露出し、該
端面を形成する第一導電型クラッド層、活性層及び第二
クラッド層には少なくともプラズマを照射することが好
ましく、通常は、他の層も含めた端面全面にプラズマを
照射する。１０^-3Torr以下程度、好ましくは１０^-4Torr
以下、最も好ましくは１０^-5Torr以下程度の真空中で行
う。

【００３５】また、この際に前述の様に活性層がＩｎ及
び／又はＧａを含む系、より好ましくはＩｎを含む系、
最も好ましくはＩｎ及びＧａを含む系であれば、結晶成
長の際の秩序化が起こりやすい材料系のために、逆に上
記の様な低エネルギーのアルゴンプラズマ照射をうけ
て、無秩序化された領域は、無秩序化されていない活性
層部分のバンドギャップとのエネルギー差が大きくなる
ため望ましい形態である。これら観点からも、具体的活
性層の材料としては、前述のＡｌＧａＡｓ系材料、Ｉｎ
ＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＰ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系
材料等、中でも、Ｉｎ_XＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ＜１）又は
（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰ（０＜ｘ，ｙ＜１）を含む
ことが望ましく、特に量子井戸構造をとっていることが
無秩序化をする観点で望ましい。

【００３６】一方、もう一つの端面近傍のバンドギャッ
プを広げて発振波長λに対して透明化する手段としての
一例は、光線、熱線及び／又は電子線等の照射により、
熱的に、あるいは光学的に、端面近傍に存在する活性層
を構成する元素のうちの蒸気圧の高い元素を一部を脱離
させる事である。一般的に、III族元素のＡｓ化合物の
真空中での再蒸発に関わる蒸気圧はＩｎＡｓ＞ＧａＡｓ
＞ＡｌＡｓであり、熱処理温度を選ぶと蒸気圧の低い元
素を選択的に除去できる。たとえば、９８０ｎｍの発振
波長を実現する為には活性層として歪量子井戸構造を有
するＩｎ_xＧａ₁ _-xＡｓ（ｘ=0.2程度）が用いられるが、
この場合、端面近傍を選択的に加熱し、５００℃から６
５０℃にするとＩｎＡｓが選択的に再蒸発し、Ｉｎ濃度
の低い領域を端面近傍のみに作り込むことが出来る。こ
れは、すなわち端面近傍のバンドギャップが広がること
を意味するわけである。この様な処理により、安定的
に、その端面近傍の活性層がレーザの発振波長λに対し
て透明であることが実現可能である。光線、熱線及び／
又は電子線の照射量はレーザーバーの表面が目的とする
温度に上昇するよう、適宜調節すればよい。レーザーバ
ー全体の熱負荷を軽減するために、照射時間はなるべく
短時間であることが好ましく、通常１０分以下である
が、より好ましくは５分以下である。また、このプロセ
スは真空中で行われるが、その真空度は、１０^-3Torr以
下程度、好ましくは１０^-4Torr以下、最も好ましくは１
０^-7Torr以下程度が好ましい。

【００３７】これら２つの方法は、ＬＤ作製工程上で端
面近傍のバンドギャップを広げる手段の例であって、不
活性化層がＬＤ駆動中に拡散しながら、さらに、端面近
傍のバンドギャップを広げていく効果と相まって、高出
力、長寿命の素子を実現するものである。特に、前記手
法であるところの２５ｅＶから３００ｅＶ程度の低エネ
ルギーのアルゴンプラズマを照射し、無秩序化された高
抵抗領域を活性層近傍に作りこむ方法は、共振器ミラー
近傍に位置する元素の内の、少なくともひとつの酸化物
及び／又は窒化物等、特に酸化物を除去することも可能
である。例えば特にＡｓ−Ｏの除去には効果的であり、
低エネルギーのアルゴンプラズマの照射効果は絶大であ
る。これは不純物のイオン打ち込み等に比較して非常に
低いエネルギーでの処理であり、端面へのダメージをお
さえた形でプロセス出来る点が優れているといえる。ま
たＧａ−Ｏ等についても同様の効果がある。

【００３８】なお、構成元素の少なくともひとつ以上が
酸化物の形態では存在しないかどうかを分析する方法と
しては、例えばＸＰＳ(X-ray Photo-electron Spectr
oscopy Ｘ線光電子分光法)がある。これは各元素の化
学結合状態を知る上で非常に有益な手段であって、100
μｍ×100μｍ程度の大きさに絞ったＸ−線を、レーザ
端面に照射し、この結果発生する光電子をエネルギー分
光することでレーザ端面を構成する各元素の化学的結合
状態を確認できる。この時に、光電子検出器のサンプル
表面となす角度を変化させることで、表面近傍の情報の
みを得ることも容易に行うことが出来る。また、一般の
レーザは後述の通り誘電体、あるいは誘電体と半導体の
対によるコーティングが端面に施されているため、上記
ＸＰＳ測定の前に種々のエッチング法を用いて、分析に
適した厚みまで、コーティング膜を薄くすることが行わ
れるのが普通である。また、２ｎｍ程度の薄いコーティ
ング膜が形成されているレーザに関しては、この様なエ
ッチング等の処理をすることなく半導体レーザ端面の分
析も可能である。

【００３９】端面の形成には好適には劈開が利用され
る。これは端面発光型のレーザの場合に広く用いられる
が、面発光レーザの様に共振器が結晶成長過程で作製さ
れる場合もある。劈開によって形成される端面は使用す
る基板の方位によって異なる。例えば、好適に利用され
る名目上（１００）(nominally （１００）)と結晶学的
に等価な面をもつ基板を使用し端面発光型レーザ等の素
子を形成する際には、（１１０）もしくはこれと結晶学
的に等価な面が共振器を形成する面となるが、前述のオ
フ基板(miss oriented substrate)を使用した際には、
その傾斜させた方向と共振器方向の関係によっては端面
が共振器方向と９０°をなさない場合もある。たとえば
（１００）基板から、（１−１０）方向にむけて角度を
２°傾けた基板を使用した際には端面も２度傾く事とな
る。

【００４０】本発明において、不活性化層とは、化合物
半導体発光素子の端面に形成され、端面を構成する元素
が結合すると非発光再結合中心を形成してしまう、たと
えば酸素等の元素との化学反応を防止する層である。不
活性化層は、少なくとも端面を形成する第１導電型クラ
ッド層、活性層及び第２導電型クラッド層を被覆する様
に形成されるが、通常は、端面全体を被覆する様に形成
される。本発明においては、不活性化層は、端面に真空
中でプラズマ照射後、引き続き真空中、即ち、１０^-3To
rr以下程度の真空中、好ましくは１０^-6Torr以下程度、
最も好ましくは１０^-7Torr以下程度の高真空中で形成さ
れる。不活性化層の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓ
ｅ等が挙げられるが、中でもＳｉを含むことが好まし
く、５０原子％以上のＳｉを不活性化層に含むことが好
ましい。

【００４１】半導体端面に不活性化層（１４）として付
着されるＳｉはその製法によって構造、特徴が結晶学的
に異なるが、単結晶、多結晶、アモルファスのいずれの
場合についても効果が認められる。特に好適には高真空
中で低製膜レートで形成されたアモルファスＳｉが利用
される。一般的にＳｉの吸収端はその膜質によって異な
るが、約２μｍ以上の波長に対しては透明であり、吸収
はないと考えられる。逆に約２μｍよりも短い波長にた
いしては、Ｓｉの屈折率ＮはＮ＝ｎ＋ｉｋとなりｎは屈
折率の実数部分、ｋは消散係数であり、ｎは約３．５で
ある。

【００４２】一般的に不活性化層（１４）の厚みＴ
_p（ｎｍ）は０．２（ｎｍ）より厚いことが望ましい。
しかし、一方極端に厚い膜厚、例えば１００ｎｍ等も適
さない場合がある。不活性化層（１４）の望ましい厚み
は、下限はそれ自体が膜として存在するための要件から
規定され、また上限は、活性層から出射される光がＳｉ
によって吸収される効果とのバランスで決定される。す
なわち端面が全面不活性化膜で覆われる要件と、Ｓｉの
吸収による端面の温度上昇の両面の効果がＳｉを端面に
堆積させた場合には考えられるわけであり、この望まし
い範囲は本発明者らの実験結果では、０．２（ｎｍ）＜Ｔ_p（ｎｍ）＜λ／８ｎ（ｎｍ）・・・・・(I) （ただし、式(I)中、ｎは前記シリコン層の波長λでの
屈折率の実数部分を表す。）であることを確認してい
る。但し０．２ｎｍ以下の厚みの場合にも効果は確認さ
れている。

【００４３】さらに、露出した半導体端面上に構成され
る不活性化層（１４）の上に、積層された誘電体又は誘
電体及び半導体の組合せからなるコーティング層（１
５）（１６）を有することが重要である。特に望ましく
は端面へのイオン照射、不活性化層（１４）の形成、そ
してコーティング層（１５）（１６）の形成は連続して
真空中で行う。これは主には半導体レーザからの光の取
りだし効率を上げるための目的と、さらなる端面の保護
を行うという２つの目的で行われる。特に、高出力を得
るためには発振波長に対して低反射率をもつコーティン
グを前端面に施し、後端面に対しては高い反射率のそれ
を施す、非対称コーティングが広く用いられる。

【００４４】本コーティングにはさまざまな材料を用い
ることが出来、ＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ、
Ｓｉ及びＺｎＳからなる群から選ばれる１種又は２種以
上の組合せるが好ましいが、低反射コーティングとして
はＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、ＳｉＯ _x等が、また高反射コーテ
ィングとしてはＡｌＯ_x／Ｓｉの多層膜、ＴｉＯ_x／Ｓｉ
Ｏ_xの多層膜等が用いられる。それぞれの膜厚は所望の
反射率を実現するために調整される。しかし、一般的に
は低反射コーティングとしてはＡｌＯ_x、ＴｉＯ_x、Ｓｉ
Ｏ_x等がその波長λでの屈設率の実数部分をｎとしてλ
／４ｎ近傍の膜厚になるように調整されるのが一般的で
ある。また、高反射多層膜もそれを構成する各材料がλ
／４ｎ近傍になるように調整され、さらにこの対を目的
に応じて積層する手法が好適である。

【００４５】コーティング層（１５）（１６）の製法に
おいてはいわゆるＩＡＤ（Ion Assisted Depositio
n）法が好適に用いられる。これはコーティング材料の
真空蒸着と同時に、あるエネルギーをもったイオンを照
射する方法であって、特に希ガスによるイオン照射が好
適である。さらには希ガスのなかでもＡｒイオンによる
ＩＡＤは前記コーティング材料の膜質向上に多大な効果
がある。特にＡｒイオンの照射の最適な条件は、２５ｅ
Ｖから３００ｅＶ程度、より好ましくは５０ｅＶから２
００ｅＶ程度の低エネルギー範囲で用いる事であり、こ
れによって、半導体端面へのダメージを与えずにコーテ
ィングが可能である。また、１０^-3Torr以下、より好ま
しくは１０^-4Torr以下、最も好ましくは１０^-5Torr以下
程度の真空中で行うのがよい。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。（実施例１）図２に示すグルーブ型のレーザ素子を以下
の通り製造した。

【００４７】キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板（１）の（１００）面上に、ＭＢＥ法にて、バ
ッファ層（２）として１μｍの厚さのキャリア濃度１×
１０ ¹⁸ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層、第一導電型クラッド層
（３）として１．５μｍの厚さのキャリア濃度１×１０
¹⁸ｃｍ^-3のｎ型Ａｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａｓ層、次いで厚さ２
４ｎｍのアンドープのＧａＡｓ光ガイド層上に厚さ６ｎ
ｍのアンドープＩｎ_0. ₂Ｇａ_0.8Ａｓの単一量子井戸（Ｓ
ＱＷ）、さらにその上に厚さ２４ｎｍのアンドープＧａ
Ａｓ光ガイド層を有する活性層（４）、第二導電型第一
クラッド層（５）として厚さ０．１μｍ、キャリア濃度
１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｐ型Ａｌ_0.35Ｇａ_0. ₆₅Ａｓ層、第２
エッチング阻止層（６）として厚さ１０ｎｍ、キャリア
濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｐ型ＧａＡｓ層、第１エッチン
グ阻止層（７）として厚さ２０ｎｍ、キャリア濃度５×
１０¹⁷ｃｍ^-3のｎ型Ｉｎ_0.49Ｇａ_0.51Ｐ層、電流ブロッ
ク層（９）として厚さ０．５μｍ、キャリア濃度５×１
０¹⁷ｃｍ^-3のｎ型Ａｌ_0.39Ｇａ_0.61Ａｓ層、キャップ層
（１０）として厚さ１０ｎｍ、キャリア濃度１×１０¹⁸
ｃｍ^-3のｎ型ＧａＡｓ層、を順次積層した。

【００４８】次に、最上層の電流注入領域部分を除く部
分に窒化シリコンのマスクを設けた。この場合に、窒化
シリコンマスクの開口部の幅は１．５μｍとした。第１
エッチング阻止層をエッチングストップ層としてエッチ
ングを行い、電流注入領域部分のキャップ層（１０）と
電流ブロック層（９）を除去した。この時用いたエッチ
ャントは、硫酸（９８ｗｔ％）、過酸化水素（３０ｗｔ
％水溶液）及び水を体積比で１：１：５で混合したもの
を用い、２５℃で３０秒間行なった。

【００４９】次いでＨＦ（４９％）とＮＨ₄Ｆ（４０
％）を１：６で混合したエッチング液に２分３０秒間浸
漬して窒化シリコン層を除去し、更に第２エッチング阻
止層（６）をエッチングストップ層として、電流注入領
域部分の第１エッチング阻止層（７）をエッチング除去
した。この時用いたエッチャントは、塩酸（３５ｗｔ
％）と水を２：１に混合したものであり、温度は２５
℃、時間は２分間とした。

【００５０】この後、ＭＯＣＶＤ法にて第二導電型第二
クラッド層（８）としてキャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3
のｐ型Ａｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａｓ層を埋め込み部分（電流注
入領域部分）で１．５μｍの厚さになるよう成長させ、
最後に電極との良好な接触を保つためのコンタクト層
（１１）として、厚さ７μｍ、キャリア濃度１×１０¹⁹
ｃｍ^-3のｐ型ＧａＡｓ層を成長させレーザ素子を形成し
た。このレーザ素子の電流注入領域の幅Ｗ、即ち、第二
導電型第二クラッド層の、第二エッチング阻止層との界
面における幅は、２．２μｍであった。

【００５１】このウエハーに対して基板側にはｎ-型電
極（１３）としてＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを、またp-側電極
（１２）にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着させ４００℃でア
ロイを５分間行いウエハーを完成させた。続いて、大気
中で、共振器長７００μｍのレーザバーの状態に劈開し
て（１１０）面を露出させ、Ａｒプラズマ発生装置を持
つ真空チャンバーのなかにレーザバーをいれた。３×１
０^-5Torrの真空中で、平均エネルギー６０ｅＶ、電流密
度１５０μＡ／ｃｍ²のＡｒプラズマを１分間端面（劈
開面）に照射した。連続して、２×１０^-7Torr以下の真
空中で通常の電子ビーム蒸着法を用いて、アモルファス
Ｓｉを２ｎｍ端面に堆積させてＳｉ不活性化層（１４）
を形成した。さらに連続的にＡｌＯ_x膜を発振波長９８
０ｎｍにおいて前端面の反射率が２．５％になるように
１６５ｎｍ製膜し、コーティング層（１５）を形成し
た。ＡｌＯ_x製膜時には、４×１０^-5Torrの真空中でＩ
ＡＤ法を用いて平均エネルギー１２０ｅＶ、電流密度２
００μＡ／ｃｍ²のＡｒプラズマをＡｌＯ_xの端面への供
給と同時に照射した。

【００５２】なお、９８０ｎｍでのアモルファスＳｉの
屈折率は、その実数部分が約３．４であることを確認し
ている。さらに後端面側の処理を行うために、一度レー
ザバーを真空層から取りだした。後端面側においても前
端面側と全く同様にＡｒプラズマ照射及びＳｉ不活性化
層（１４）の形成を行い、さらに連続してＡｌＯ_x膜を
１７０ｎｍ／アモルファスＳｉを６０ｎｍ／ＡｌＯ_x膜
を１７０ｎｍ／アモルファスＳｉを６０ｎｍと連続した
４層を製膜したコーティング層（１６）を形成し、反射
率９２％の後端面を作製した。なお、ＡｌＯ_xの製膜
は、前端面側と同様のＩＡＤ法により、アモルファスＳ
ｉの形成は前端面側と同様の電子ビーム蒸着法により行
なった

【００５３】このレーザバーの１サンプルを端面分析用
としてＸＰＳ測定を行なった。この際に光電子のとりだ
し角度は７５度とし半導体レーザ端面の状態を観測し
た。この結果通常大気に一度さらされてしまったＧａＡ
ｓ（１１０）面に存在するＧａ−Ｏ、Ａｓ−Ｏともまっ
たく検出されなかった。また、このレーザバーから分析
用サンプルとして１デバイスを取り出し、前端面のＡｌ
Ｏ_x層とＳｉ層をフッ酸系のエッチャントで取り除いた
後真空分析装置に入れ、電子エネルギー損失分光法を用
いて活性層の前端面近傍のバンドギャップを測定した。
電子エネルギー損失分光法はサンプル表面近傍（最大分
析深さ１．５ｎｍ程度）のみの情報を得る分析法である
ため、バルク領域の物性値に影響されることなくレーザ
端面のバンドギャップを測定する有力な手法である。１
００ｎｍφ程度に絞った１０００ｅＶの電子線をレーザ
端面の活性層付近に照射し、表面酸化層の奥で半導体そ
のものの端面から１ｎｍの深さの領域から回折した損失
電子のエネルギーを分析したところ、バンド間遷移に起
因する損失ピークから、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層端面近
傍のバンドギャップが１．５ｅＶ、ＧａＡｓ光ガイド層
端面近傍のバンドギャップが１．６５ｅＶと測定され
た。フォトルミネッセンス測定から求めた室温のＩｎＧ
ａＡｓ量子井戸活性層の量子準位間のエネルギーギャッ
プは１．２９ｅＶであり、ＧａＡｓのバンドギャップは
１．４１ｅＶであることから、Ａｒプラズマ照射によっ
て端面近傍のバンドギャップが広がり、端面は発振波長
に対して透明である事を確認した。

【００５４】さらに、このレーザバーから１０デバイス
を放熱用サブマウント上にのせ、窒素雰囲気中でパッケ
ージした。デバイスの平均的初期特性としては２５℃で
閾値電流が２３ｍＡであり、３５０ｍＡ、２５０ｍＷで
キンクが観測された。この集団に対して寿命試験を行な
った。２００ｍＷ、５０℃で加速試験をした結果、図３
に示す通り２０００ｈｒｓ経過した時点での突然死はな
く安定な動作が確認された。作製した素子のひとつを透
過型の電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察するためのサンプル
に加工し、その端面近傍の活性層付近と、バルクの様子
を比較した。この結果、Ａｒプラズマ照射された端面近
傍において、活性層付近の結晶性が崩れ、無秩序化が起
こっていることが確認された。

【００５５】（実施例２）後端面のコーティング層を、
前端面側と同様のＩＡＤ法により形成したＳｉＯ _x膜を
２００ｎｍ／ＴｉＯ_xを１２０ｎｍ／ＳｉＯ_x膜を２００
ｎｍ／ＴｉＯ_xを１２０ｎｍ／ＳｉＯ_x膜を２００ｎｍ／
ＴｉＯ_xを１２０ｎｍと連続した６層とし、反射率８８
％の後端面とした以外は前記実施例１と全く同様にして
レーザバーを作製した。このレーザバーの１サンプルを
端面分析用として前記実施例１と全く同様にしてＸＰＳ
測定を行ったところ、Ｇａ−Ｏ、Ａｓ−Ｏともまったく
検出されなかった。

【００５６】また、このレーザバーから分析用サンプル
として１デバイスを取り出し、前記実施例１と同様に損
失電子のエネルギーを分析したところ、バンド間遷移に
起因する損失ピークから、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層端面
近傍のバンドギャップが１．５ｅＶ、ＧａＡｓ光ガイド
層端面近傍のバンドギャップが１．６５ｅＶと測定され
た。フォトルミネッセンス測定から求めた室温のＩｎＧ
ａＡｓ量子井戸活性層の量子準位間のエネルギーギャッ
プは１．２９ｅＶであり、ＧａＡｓのバンドギャップは
１．４１ｅＶであることから、Ａｒプラズマ照射によっ
て端面近傍のバンドギャップが広がり、端面は発振波長
に対して透明である事を確認した。

【００５７】さらに前記レーザバーから、前記分析用サ
ンプルとは別に、寿命試験用サンプルとして５デバイス
を取り出し、放熱用サブマウント上にのせ、窒素雰囲気
中でパッケージした。デバイスの平均的初期特性として
は２５℃で閾値電流が２５ｍＡであり、３５９ｍＡ、２
４０ｍＷでキンクが観測された。この集団に対して行な
った２００ｍＷ、５０℃での寿命試験結果では、図４の
通り、２０００ｈｒｓ経過した時点での突然死はなく安
定な動作が確認された。作製した素子のひとつを前記実
施例１と全く同様にしてＴＥＭで観察したところ、Ａｒ
プラズマ照射された端面近傍において、活性層付近の結
晶性が崩れ、無秩序化が起こっていることが確認され
た。

【００５８】（比較例１）前端面及び後端面とも、Ｓｉ
不活性化層の形成及びそれに先立つＡｒプラズマ照射を
行わず、かつコーティング層の形成をＩＡＤ法ではな
く、すべての層に於いて通常の電子ビーム蒸着法を用い
た以外は、前記実施例１と全く同様にしたところ、デバ
イスの平均的初期特性としては、実施例と同様に２５℃
で閾値電流が２３ｍＡであり、３５０ｍＡ、２５０ｍＷ
でキンクが観測されたが、寿命試験（２００ｍＷ、５０
℃）においては、１００ｈｒｓ経過するまでに１０デバ
イスすべてが図５に示す様に突然死した。また、前記実
施例１と全く同様にＸＰＳ分析、電子エネルギー損失分
光分析、及びＴＥＭ観察を行い、端面にＧａ−Ｏが存在
すること、量子井戸層及び光ガイド層のバンドギャップ
は端面近傍でもバルク領域と同様であること、さらに
は、端面近傍の結晶の外観はバルク領域の単結晶と同様
であることを確認した。

【００５９】（比較例２）前端面及び後端面とも、Ｓｉ
不活性化層の形成を行わなかった以外は前記実施例１と
全く同様にしたところ、デバイスの平均的初期特性とし
ては２５℃で閾値電流が２３ｍＡであり、３５０ｍＡ、
２５０ｍＷでキンクが観測された。これは実施例１と同
様の結果であった。しかし、このデバイス10個の集団に
対してを行なった寿命試験（２００ｍＷ、５０℃）は２
０００ｈｒｓ経過した時点での突然死が、図６の通り、
６デバイス確認された。また劣化速度も実施例１より大
きくなってしまった。

【００６０】（比較例３）前端面及び後端面とも、Ｓｉ
不活性化層の形成に先立つＡｒプラズマ照射を行わなか
った以外は、前記実施例１と全く同様にしたところ、デ
バイスの平均的初期特性としては２５℃で閾値電流が２
３ｍＡであり、３５０ｍＡ、２５０ｍＷでキンクが観測
された。これは実施例１と同様の結果であった。しか
し、実施例１と同数の1０デバイスの集団に対してを行
なった寿命試験（２００ｍＷ、５０℃）は図７の様に、
２５０ｈｒｓ経過した時点ですべてのデバイスが突然死
した。また、前記実施例１と全く同様にＸＰＳ分析、電
子エネルギー損失分光分析、及びＴＥＭ観察を行い、端
面にＧａ−Ｏが存在すること、量子井戸層及び光ガイド
層のバンドギャップは端面近傍でもバルク領域と同様で
あること、さらには、端面近傍の結晶の外観はバルク領
域の単結晶と同様であることを確認した。

【００６１】（比較例４）前端面及び後端面とも、Ｓｉ
不活性化層の形成及びそれに先立つＡｒプラズマ照射を
行わなかった以外、前記実施例２と全く同様にしたとこ
ろ、電子エネルギー損失分光法により測定したＩｎＧａ
Ａｓ量子井戸活性層端面のバンドギャップは１．２８ｅ
Ｖと、フォトルミネッセンスで測定したバルク領域の値
とほぼ同じであった。また、寿命試験の結果は図８に示
すとおり、１００ｈｒｓ経過した時点で５デバイスすべ
てが突然死した。また、前記実施例１と全く同様にＸＰ
Ｓ分析及びＴＥＭ観察を行い、端面にＧａ−Ｏが存在す
ること、及び端面近傍の結晶の外観はバルク領域の単結
晶と同様であることを確認した。

【００６２】

【発明の効果】本発明は半導体レーザ等の半導体発光素
子端面での光吸収を窓構造を採用することで長期間にわ
たって安定に抑制し、しかも、不活性化層を誘電体又は
誘電体と半導体の組合せからなるコーティング層との間
に挿入することで、長期間安定な端面を実現し、さらに
は不活性化層の拡散が起こった際にも安定に動作する半
導体発光素子を、簡便な方法で実現可能とすることであ
り、多大な工業的利益を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体発光素子の斜視図である。

【図２】本発明実施例１の半導体レーザの共振器方向か
ら見た断面説明図である。

【図３】本発明実施例１の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【図４】本発明実施例２の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【図５】本発明比較例１の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【図６】本発明比較例２の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【図７】本発明比較例３の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【図８】本発明比較例４の半導体レーザの寿命試験（２
００ｍＷ一定出力、５０℃）の結果である。

【符号の説明】

１：基板２：バッファ層３：第一導電型クラッド層
４：活性層５：第二導電型第一クラッド層６：第
二エッチング阻止層７：第一エッチング阻止層８：第二導電型第二クラッド層９：電流ブロック層
１０：キャップ層１１：コンタクト層１２：電極
１３：電極１４：不活性化層１５：コーティング層
１６：コーティング層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも第一導電型クラッ
ド層、活性層及び第二導電型クラッド層が積層され、対
向する二つの端面が共振器構造を形成してなる発振波長
λ（ｎｍ）の化合物半導体発光素子であって、該端面を
形成する第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型
クラッド層の表面は不活性化層で被覆されているととも
に、該端面近傍の活性層が発振波長λに対して透明であ
ることを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項２】前記不活性化層の厚みＴ_p（ｎｍ）が、
該不活性化層の波長λ（ｎｍ）における屈折率の実数部
分をｎとしたとき、下記式（Ｉ）を満足することを特徴
とする請求項１記載の化合物半導体発光素子。０．２（ｎｍ）＜Ｔ_p（ｎｍ）＜λ／８ｎ（ｎｍ）・・・・・（Ｉ）
【請求項３】前記不活性化層表面は、誘電体又は誘電
体と半導体の組合せからなるコーティング層で被覆され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の化合物半
導体発光素子。
【請求項４】前記コーティング層が、ＡｌＯ_x、Ｔｉ
Ｏ_x、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ、Ｓｉ及びＺｎＳからなる群から
選ばれる単体、もしくはその組み合わせからなることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の化合物
半導体発光素子。
【請求項５】前記コーティング層が低反射コーティン
グ層及び高反射コーティング層を含むことを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の化合物半導体発光
素子。
【請求項６】前記低反射コーティング層がＡｌＯ_xを
含み、前記高反射層がＡｌＯ_x及びＳｉを含むことを特
徴とする請求項５記載の化合物半導体発光素子。
【請求項７】前記活性層がＩｎを含むことを特徴とす
る請求項１ないし６のいずれかに記載の化合物半導体発
光素子。
【請求項８】前記活性層が、Ｉｎ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜
ｘ＜１）又は（Ａｌ _xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰ（０＜ｘ，ｙ
＜１）を含むことを特徴とする請求項７記載の化合物半
導体発光素子。
【請求項９】前記共振器端面近傍が無秩序化されてい
ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載
の化合物半導体発光素子。
【請求項１０】前記活性層が、量子井戸構造であるこ
とを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の化
合物半導体発光素子。
【請求項１１】前記端面が成す共振器が（１１０）
面、又はそれと結晶学的に等価な面であるを特徴とする
請求項１ないし１０のいずれかに記載の化合物半導体発
光素子。
【請求項１２】前記不活性化層がＳｉを含むことを特
徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の化合物
半導体発光素子。