JPH11233896A

JPH11233896A - 半導体発光素子の製造方法

Info

Publication number: JPH11233896A
Application number: JP22429498A
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: 1997-12-11
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP3797798B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザ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レーザを、簡便な方法で実現可
能とする。【解決手段】基板上に、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を含む化合物半導体層が形
成されてなり、共振器構造を有する半導体発光素子の製
造方法において、基板上に化合物半導体層を順次結晶成
長し、劈開により共振器端面を形成し、次いで、少なく
とも１つの端面に露出した、少なくとも活性層の端面近
傍の構成元素の一部を脱離させた後、真空中で不活性化
層を形成す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
に半導体レーザの製造方法に関するもので、本発明の製
法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の半導
体レーザに好適に利用される。またスーパールミネッセ
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発振
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れいる。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及び
その製造方法は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ＬＤ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】従来の窓構造を有するＬＤの場合を考える
と、たとえば、レーザ端面上に発振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製造方法があ
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る方法
で、上記活性層を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６−３０
２９０６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的問題点は以
下のとおりである。一般に、大気中等の例えばクリーン
ルーム内での作業によっては、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、長寿命を要求される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 coating of semi
conductor laser facets using silicon 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、半導体レーザ等の半導
体発光素子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提供す
る、簡便な製造方法の実現であり、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、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を含む
化合物半導体層が形成されてなり、共振器構造を有する
半導体発光素子の製造方法において、基板上に化合物半
導体層を順次結晶成長し、劈開により共振器端面を形成
し、次いで、少なくとも１つの該端面に露出した、少な
くとも活性層の端面近傍の構成元素の一部を熱線、電子
線、光等の照射によって脱離させて半導体発光素子の端
面近傍に、発振波長に対して透明な領域を作り込んだ
後、真空中で不活性化層を形成する方法で作製された半
導体発光素子が、簡便な製法であるにもかかわらず、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、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を含
む化合物半導体層が形成されてなり、共振器構造を有す
る半導体発光素子の製造方法において、基板上に化合物
半導体層を順次結晶成長し、劈開により共振器端面を形
成し、次いで、少なくとも１つの該端面に露出した、少
なくとも活性層の端面近傍の構成元素の一部を脱離させ
た後、真空中で不活性化層を形成することを特徴とする
半導体発光素子の製造方法に存する。

【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の製造方法は、基板上に、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を
含む化合物半導体層が形成されてなり、共振器構造を有
する半導体発光素子の製造方法において、基板上に化合
物半導体層を順次結晶成長し、劈開により共振器端面を
形成し、次いで、少なくとも１つの該端面に露出した、
少なくとも活性層の端面近傍の構成元素の一部を脱離さ
せた後、真空中で不活性化層を形成することを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法であれば、特にその素子等
の構造は限定されないが、以下に具体的製造方法の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を作製し本発明を適用
した場合について説明する。

【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 su
bstrate）の使用も可能である。これはステップフロー
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度程度の傾斜
を持つもの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度前後の傾斜とすることもあ
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
易にするために基板上に成長することが好ましい。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】本発明の効果は活性層（４）の導電型、材
料、構造等によらずに効果があるが、まず導電型につい
ては、Ｐ型であったほうが好ましい。Ｐ型のドーパント
としては、Ｚｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｍｇ等既知のものを母材と
成長方法に照らして適宜選択すればよく、好ましくはＢ
ｅ及び／又はＣ、最も好ましくはＢｅである。一般的に
半導体のバンドギャップは、例えばHeterostructure L
asers (H.C.Casey,Jr. M.B.Panish著 Academic Pres
s 1978 P.157)に記載のとおり、ホール濃度が高い物
質ほどそれが小さくなる傾向にある。例えば、ＧａＡｓ
の場合には、そのバンドギャップをＥｇ（ｅＶ）、Ｐ型
のキャリア濃度をＰ（ｃｍ^-3）としてＥｇ＝１．４２４−１．６×１０^-8×Ｐ^1/3 であることが示されている。本発明の１つの特徴は不活
性化層（１４）としてレーザ端面と誘電体界面に挿入さ
れる物質が、長期のレーザ駆動中、特に高出力動作中に
拡散を起こした際、ｎ型の不純物として活性層（４）中
等に徐々に導入され、補償効果によって実効的なホール
濃度の低下を引き起こす点にある。これは半導体端面近
傍、言い替えれば不活性化層（１４）がＬＤ駆動と共
に、構成する一部の元素が拡散されていく部分のバンド
ギャップを増大させる事を意味し、端面での光の吸収を
抑制する働きをすることが期待される。この点でＰ型の
活性層が望ましい。

【００２４】また、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
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物質が、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。

【００２５】これら観点から、活性層（４）の材料とし
ては、具体的には、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ
系材料、ＩｎＧａＰ材料系、ＡｌＧａＩｎＰ系材料等、
中でも、Ｉｎ_XＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ＜１）又は（Ａｌ_x
Ｇａ_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。

【００２６】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（ｎｍ）がほぼ決定されるが、該発
振波長λ（ｎｍ）は、Ｓｉ吸収端より短波長であること
が好ましい。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。

【００２７】一方、不活性化層（１４）の具体的材料と
してはＳｉが望ましい。これは一般的に端面発光型デバ
イスで共振器を構成する面となる（１１０）面、また面
発光レーザ等で出射端となる（１００）面からの拡散で
ｎ型のドーパントとなりうるからであり、さらに、上記
活性層（４）の材料として好適に利用されるＡｌＧａＡ
ｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＰ系、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料を無秩序化をすることが可能だからであ
る。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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、Ａｌ_yＧａ_1-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（９）
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。

【００３２】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。

【００３３】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０．００
０５〜０．０２μｍ、第二導電型第一クラッド層（５）
の厚さは０．０５〜０．３μｍ第二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。

【００３４】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、例えばＡ
ｕＧｅ／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。

【００３５】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ーバーの状態とするが、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工
程を必要としない。常圧の大気中あるいは窒素雰囲気中
での劈開においても、端面で発光波長の吸収を抑制でき
るからである。このための技術のひとつが、少なくとも
活性層の端面近傍の構成元素の一部を脱離させ発振波長
に対して、端面近傍の活性層を透明化することである。
このための具体的手段としては、一つの端面に、熱応答
の早い熱線を照射する方法、電子線や光を照射する方法
等が有効である。

【００３６】前述の通り、活性層（４）の材料は、目的
とする発光波長や出力などによって、適宜選択される
が、たとえば、９８０ｎｍ近傍の発振波長を得るために
通常用いられるＩｎ_uＧａ_1-uＡｓ(0.15≦ｕ≦0.35）に
おいては、III族元素の砒素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
る。これらの混晶半導体は例えば、熱処理温度を選ぶこ
とにより、元素を選択的に再蒸発させることができる。
ＩｎＧａＡｓの場合５００℃〜６５０℃でＩｎＡｓが選
択的に再蒸発するので、端面近傍の選択的加熱によっ
て、Ｉｎ濃度が低い領域が熱処理を施した領域に形成さ
れる。これにより表面近傍のバンドギャップを広げるこ
とができ、いわゆる窓構造が端面近傍にのみ実現され
る。

【００３７】また、照射する熱源、場合によっては光源
は、活性層に用いる材料が吸収する波長を含むものであ
れば良い。通常ハロゲンランプ、キセノンランプ等が熱
源としても光源としても好適に用いられる。電子線、熱
線及び／又は光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^-3To
rr以下程度、好ましくは１０^-4Torr以下、最も好ましく
は１０^-7Torr以下程度が好ましい。

【００３８】これら手法は電極形成後に端面処理を行え
るため、言い換えると、劈開前のウエハに電極を形成す
ることができるので、例えば、端面に半導体層を成長し
て透明化する場合と比べ、劈開後のレーザーバーのひと
つひとつに電極を形成するという煩雑な工程が不要とな
るので製造上圧倒的に有利である。このような処理が可
能な材料として、まさに前述の、ＡｌＧａＡｓ系材料、
ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓＰ系材料、ＩｎＧａ
ＡｌＰ系材料等が挙げられ、好ましくはＩｎ及びＧａを
含む材料、最も好ましくは、ＩｎxＧａ1-xＡｓ（０＜x
＜１）の様なＩｎ、Ｇａ及びＡｓを含む材料からなる活
性層を有する９８０ｎｍ近傍、即ち、８９０〜１２００
ｎｍ程度の発光波長の半導体レーザに対して好適に作用
する。

【００３９】この端面近傍の処理による透明領域の作り
込みは、不活性化層（１４）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。さらに、熱、光の照射による端面構成元素の脱離
には、大気中又は窒素雰囲気中等でウェハを劈開する際
に生成し、非発光再結合中心となる酸化物や窒化物の除
去という副次的な効果もある。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）、電流ブ
ロック層（９）、コンタクト層（１１）等の構成要素で
ある各元素の中で、共振器ミラー近傍に位置する元素の
うちの、少なくともひとつの酸化物及び／又は窒化物
等、特に酸化物の状態で存在するものが除去されること
により、一層、高出力、長寿命の半導体発光素子とする
ことができる。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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
^-3Torr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、Ｓｅ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。

【００４５】半導体端面に不活性化層（１４）として付
着される元素は活性層中に拡散した際にｎ型の不純物と
なるものが望ましく、好適には前述のとおりＳｉが利用
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。

【００４６】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、λは半導体発光素子の発振波長
を、ｎは該不活性化層の波長λにおける屈折率の実数部
分を表す。）であることを確認している。但し０．２ｎ
ｍ以下の厚みの場合にも効果は確認されている。

【００４７】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
は端面への電子線、熱線及び／又は光線の照射、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。

【００４８】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
上の組合せることが好ましいが、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／Ｓ
ｉＯ_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、Ｓ
ｉＯ_x等がその波長λでの屈折率の実数部分を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。

【００４９】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。

【００５０】

【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。

【００５１】キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板（１）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１×１０¹⁸ｃｍ^-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１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ
型Ａｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａｓ層、次いで厚さ３０ｎｍのアン
ドープのＧａＡｓ光ガイド層上に厚さ６ｎｍのアンドー
プＩｎ_0.2 Ｇａ_0.8 Ａｓの単一量子井戸（ＳＱＷ）、さ
らにその上に厚さ３０ｎｍのアンドープＧａＡｓ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１×１０¹⁸
ｃｍ^-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１×１
０¹⁸ｃｍ^-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５×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3のｎ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層、電流ブロック層（９）
として厚さ０．５μｍ、キャリア濃度５×１０¹⁷ｃｍ^-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１×１０¹⁸ｃｍ^-3のｎ
型ＧａＡｓ層、を順次積層した。

【００５２】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秒間行った。

【００５３】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。

【００５４】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、第二導電型第一クラッド層と
の界面における幅は、２．２μｍであった。

【００５５】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°Ｃ
でアロイを行いウエハーを完成させた。続いて、大気中
で、共振器長７００μｍのレーザー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ーバーをいれた。ここ
で、先ず前端面（劈開面）に出力４．５ＫＷのハロゲン
ランプを用いて、１×１０^-6Torrの真空中で熱線と光線
を３分間照射した。この際のレーザーバーの端面温度は
約５５０度であった。さらに、２×１０^-7Torrの真空中
でアモルファスＳｉ不活性化層を２ｎｍ端面に堆積さ
せ、連続的にＡｌＯ _x膜コーティング層を発振波長９８
０ｎｍにおいて前端面の反射率が２．５％になるように
１６５ｎｍ製膜した。ＡｌＯ_x製膜時には４×１０^-5Tor
rの真空中で平均エネルギー１２０ｅＶ、電流密度２０
０μＡ／ｃｍ²のＡｒプラズマを原料の端面への供給と
同時に照射した。

【００５６】さらに後端面側の処理を行うために、一度
レーザーバーを真空チャンバーから取りだした。後端面
側においても前端面側同様の処理をおこなうため、出力
４．５ＫＷのハロゲンランプを用いて、１×１０^-6Torr
の真空中で熱線と光線を３分間照射し、連続して、２×
１０^-7Torrの真空中でアモルファスＳｉ不活性化層を２
ｎｍ端面に堆積させた。さらに連続的に４×１０^-5Torr
の真空中で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Ｓ
ｉを６０ｎｍと連続した４層のコーティング層を、Ａｌ
Ｏ_x膜はＩＡＤ法で、アモルファスＳｉは電子ビーム蒸
着法で形成し反射率９２％の後端面を作製した。

【００５７】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。

【００５８】このレーザーバーから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２１ｍＡであり、３５０ｍＡ、２５０ｍＷでキンク
が観測された。デバイスの発振波長は９８０ｎｍであっ
た。この集団に対して寿命試験を行った結果を図３に示
す。１５０ｍＷ７０°Ｃで加速試験をした結果、１０
００ｈｓ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。

【００５９】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、このレーザーバーから分
析用サンプルとして１デバイスを取り出し、前端面のＡ
ｌＯ_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。１００ｎｍφ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活性層端面
のバンドギャップが１．４５ｅＶであった。フォトルミ
ネッセンス測定から求めた室温のＩｎＧａＡｓ量子井戸
活性層の量子準位間のエネルギーギャップは１．２９ｅ
Ｖであり、活性層中の主にＩｎＡｓが脱離した効果によ
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。（実施例２）実
施例１と同様のウエハー構造を用いて、レーザ端面の処
理を以下の様に変更した。

【００６０】大気中で、共振器長７００μｍのレーザー
バーの状態に劈開し、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ーバーをいれた。ここで、先
ず前端面に出力４．５ＫＷのハロゲンランプを用いて、
１×１０^-6Torrの真空中で熱線と光線を３分間照射し
た。この際のレーザーバーの端面温度は約５５０度であ
った。さらに、連続して、２×１０^-7Torrの真空中でア
モルファスＳｉ不活性化層を３ｎｍ端面に堆積させ、連
続的にコーティング層として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製膜した。ＡｌＯ_x製膜時には４×１０^-5Tor
rの真空中で平均エネルギー１５０ｅＶ、電流密度２０
０μＡ／ｃｍ²のプラズマを原料の端面への供給と同時
に照射した。

【００６１】さらに後端面側の処理を行うために、一度
レーザーバーを真空チャンバーから取りだした。後端面
側においても前端面側同様の処理をおこなうため、出力
４．５ＫＷのハロゲンランプを用いて、１×１０^-6Torr
の高真空中で熱線と光線を３分間照射し、連続して、２
×１０^-7Torrの真空中でアモルファスＳｉを３ｎｍ端面
に堆積させた。さらに連続的にＳｉＯ_x膜を２００ｎｍ
／ＴｉＯ_xを１２０ｎｍ／ＳｉＯ_x膜を２００ｎｍ／Ｔｉ
Ｏ_xを１２０ｎｍ／ＳｉＯ_x膜を２００ｎｍ／ＴｉＯ_xを
１２０ｎｍと連続した６層のコーティング層を形成し、
反射率８８％の後端面を作製した。なお、後端面側のコ
ーティング層の形成の際にも、前端面側コーティング層
形成時と同様にプラズマ照射を行った。

【００６２】このレーザーバーから５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。デバイスの発振波長は９８０ｎｍであっ
た。この集団に対して寿命試験を行った結果を図４に示
す。１５０ｍＷ７０°Ｃで加速試験をした結果、１０
００ｈｓ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。

【００６３】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ＸＰＳ測定を行なった
ところ、Ｇａ−Ｏ、Ａｓ−Ｏともまったく検出されなか
った。

【００６４】さらに、前記実施例１と全く同様に、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ところ、ＩｎＧａＡｓ活性層端
面のバンドギャップが１．４５ｅＶであった。フォトル
ミネッセンス測定から求めた室温のＩｎＧａＡｓ量子井
戸活性層の量子準位間のエネルギーギャップは１．２９
ｅＶであり、活性層中の主にＩｎＡｓが脱離した効果に
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。（比較例１）
前端面、後端面とも、Ｓｉ不活性化層の形成、また、こ
れに先立つ端面を透明化するための高温に端面を選択的
にさらす工程を行わずに、かつコーティング層の形成を
ＩＡＤ法ではなく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２５℃で閾値電流が２１ｍＡ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個の集団に対して行った寿命試験（１５０ｍ
Ｗ７０°Ｃ）では、１５０ｈｓ経過した時点ですべて
のデバイスが突然死した。結果を図５に示す。

【００６５】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ＸＰＳ測定を行なったとこ
ろ、Ｇａ−Ｏ及びＡｓ−Ｏがどちらも検出された。ま
た、前記実施例１と同様にして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
したところ、フォトルミネッセンス測定から求めた室温
のＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層の量子準位間のエネルギ
ーギャップとほぼ同じであった。（比較例２）前端面、後端面とも、Ｓｉ不活性化層の形
成を行わず、かつコーティング層の形成をＩＡＤ法では
なく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２５℃で閾値電流が２１ｍＡであり、３５０
ｍＡ、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
の集団に対して行った寿命試験では（１５０ｍＷ７０
°Ｃ）、１０００ｈｓ経過した時点での突然死が４デバ
イス確認された。結果を図６に示す。また劣化速度も実
施例１より大きくなってしまった。

【００６６】なお、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ＸＰＳ測定を行なっ
たところ、Ａｓ−Ｏは検出されなかった。（比較例３）前端面、後端面とも、Ｓｉ不活性化層の形
成に先立つ、端面を透明化するための高温に端面を選択
的にさらす工程も、電子線照射等の工程も行わなかった
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２１ｍ
Ａ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行った寿命
試験（１５０ｍＷ７０°Ｃ）は４００ｈｓ経過した時
点ですべてのデバイスが突然死した。結果を図７に示
す。

【００６７】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ＸＰＳ測定を行なったとこ
ろ、Ｇａ−Ｏ及びＡｓ−Ｏがどちらも検出された。ま
た、前記実施例１と同様にして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
したところ、フォトルミネッセンス測定から求めた室温
のＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層の量子準位間のエネルギ
ーギャップとほぼ同じであった。（比較例４）前端面、後端面とも、Ｓｉ不活性化層の形
成、また、これに先立つ端面を透明化するための高温に
端面を選択的にさらす工程を行わず、かつコーティング
層の形成をＩＡＤ法ではなく通常の電子ビーム蒸着法を
用いた以外は、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ＩｎＧａＡｓ
量子井戸活性層のバンドギャップは１．２８ｅＶとＰＬ
で測定したバルク領域の値とほぼ同じであった。また、
この集団１０デバイスについて寿命試験（１５０ｍＷ７
０℃）を行った結果２５０ｈｓ経過した時点ですべての
デバイスが突然死した。結果を図８に示す。

【００６８】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ＸＰＳ測定を行なったとこ
ろ、Ｇａ−Ｏ及びＡｓ−Ｏがどちらも検出された。ま
た、前記実施例１と同様にして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
したところ、フォトルミネッセンス測定から求めた室温
のＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層の量子準位間のエネルギ
ーギャップとほぼ同じであった。

【００６９】

【発明の効果】本発明は半導体レーザ端面での光吸収を
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レーザを、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結果
である。

【図５】比較例１の半導体レーザの寿命試験結果であ
る。

【図６】比較例２の半導体レーザの寿命試験結果であ
る。

【図７】比較例３の半導体レーザの寿命試験結果であ
る。

【図８】比較例４の半導体レーザの寿命試験結果であ
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、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を含む化合物半導体層が形
成されてなり、共振器構造を有する半導体発光素子の製
造方法において、基板上に化合物半導体層を順次結晶成
長し、劈開により共振器端面を形成し、次いで、少なく
とも１つの端面に露出した、少なくとも活性層の端面近
傍の構成元素の一部を脱離させた後、真空中で不活性化
層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。
【請求項２】前記の活性層の端面近傍の構成元素の一
部を脱離させる手段として、少なくとも一つの端面に、
電子線、熱線及び／又は活性層によって決まる発振波長
よりも短い波長を含む光を照射することを特徴とする請
求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】活性層の端面近傍の構成元素の一部脱離
した領域が、当該活性層の発振波長に対して透明になっ
ている事を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載
の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】前記活性層が、Ｉｎを含むことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子の
製造方法。
【請求項５】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４記載の半導体発光
素子の製造方法。
【請求項６】前記活性層が、量子井戸構造を有する事
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項７】前記劈開を常圧で行うことを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造
方法。
【請求項８】前記劈開を大気中もしくは窒素雰囲気中
で行うことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子
の製造方法。
【請求項９】前記不活性化層を、活性層に拡散させた
際にｎ型の不純物となる材料で構成することを特徴とす
る請求項１〜９のいずれかに記載の半導体発光素子の製
造方法。
【請求項１０】前記不活性化層が、Ｓｉを含むことを
特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体発光
素子の製造方法。
【請求項１１】前記不活性化層を、その厚みＴ_p（ｎ
ｍ）が下記式（Ｉ）で表される範囲となる様に形成する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半
導体発光素子の製造方法。０．２（ｎｍ）＜Ｔ_p（ｎｍ）＜λ／８ｎ（ｎｍ）・・・・・（Ｉ）（ただし、式（Ｉ）中、λは半導体発光素子の発振波長
を、ｎは該不活性化層の波長λ（ｎｍ）における屈折率
の実数部分を表す。）
【請求項１２】前記不活性化層の形成後、その表面に
更に誘電体又は誘電体及び半導体の組合せからなるコー
ティング層を形成することを特徴とする請求項１〜１１
のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】前記コーティング層を、不活性化層の
形成後、引き続き真空中で形成することを特徴とする請
求項１２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】前記コーティング層を形成する際、真
空中で、端面に対するコーティング層の原料供給とプラ
ズマ照射を同時に行うことを特徴とする請求項１２又は
１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】前記プラズマ照射が１８族元素のプラ
ズマ照射であることを特徴とする請求項１４記載の半導
体発光素子の製造方法。
【請求項１６】前記１８族元素がＡｒであることを特
徴とする請求項１５記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】照射するＡｒプラズマのエネルギーが
２５ｅＶ以上３００ｅＶ以下であることを特徴とする請
求項１６記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】前記コーティング層が、ＡｌＯ_x、Ｔ
ｉＯ_x、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ、Ｓｉ及びＺｎＳからなる群か
ら選ばれる１種又は２種以上の組合せからなることを特
徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項１９】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１２〜１８のいずれかに記載の半導体発光素
子の製造方法。
【請求項２０】前記低反射コーティング層がＡｌＯ_x
を含み、前記高反射コーティング層がＡｌＯ_x及びＳｉ
を含むことを特徴とする請求項１９記載の半導体発光素
子の製造方法。
【請求項２１】共振器端面が（１１０）面又はそれと
結晶学的に等価な面であることを特徴とする請求項１〜
２０のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。