JP2000012954A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易に共振器端面の反射率制御を行うことが
できる半導体発光素子およびそのような半導体発光素子
を容易に製造することができる半導体発光素子の製造方
法を提供する。 【解決手段】 レーザ共振器１の共振器端面２，３に、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向に延びる帯状の凹部が形成されてなる凹凸構造を
設ける。レーザ共振器１は、基板上にｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活
性層１４、ｐ型ＧａＮ光導波層１５、ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１６を順次積層することにより構成する。共振
器端面２，３における凹凸構造は、エッチングにより共
振器端面２，３を形成した後、ウエットエッチング法に
より共振器端面２，３をエッチングすることにより、レ
ーザ共振器１を構成する半導体層の組成の違いによる化
学的性質の相違を利用して形成する。
できる半導体発光素子およびそのような半導体発光素子
を容易に製造することができる半導体発光素子の製造方
法を提供する。 【解決手段】 レーザ共振器１の共振器端面２，３に、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向に延びる帯状の凹部が形成されてなる凹凸構造を
設ける。レーザ共振器１は、基板上にｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活
性層１４、ｐ型ＧａＮ光導波層１５、ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１６を順次積層することにより構成する。共振
器端面２，３における凹凸構造は、エッチングにより共
振器端面２，３を形成した後、ウエットエッチング法に
より共振器端面２，３をエッチングすることにより、レ
ーザ共振器１を構成する半導体層の組成の違いによる化
学的性質の相違を利用して形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
およびその製造方法に関する。
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザの一種として、エッチング
により形成された切断面を共振器端面とする、いわゆる
エッチト・ミラー・レーザ、あるいは、このエッチト・
ミラー・レーザに立ち上げミラーを集積形成した疑似面
発光レーザが知られている。従来、これらのエッチト・
ミラー・レーザおよび疑似面発光レーザにおいては、そ
の共振器端面の高反射率化または低反射率化などの反射
率制御に、劈開面を共振器端面とした劈開レーザと同様
な多層薄膜コーティング技術が用いられている。
により形成された切断面を共振器端面とする、いわゆる
エッチト・ミラー・レーザ、あるいは、このエッチト・
ミラー・レーザに立ち上げミラーを集積形成した疑似面
発光レーザが知られている。従来、これらのエッチト・
ミラー・レーザおよび疑似面発光レーザにおいては、そ
の共振器端面の高反射率化または低反射率化などの反射
率制御に、劈開面を共振器端面とした劈開レーザと同様
な多層薄膜コーティング技術が用いられている。
【０００３】この多層薄膜コーティング技術は、既に確
立された技術であり、ウエハから分割したバー単位で処
理される劈開レーザにおける共振器端面の反射率制御に
は必須の技術である。
立された技術であり、ウエハから分割したバー単位で処
理される劈開レーザにおける共振器端面の反射率制御に
は必須の技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
エッチト・ミラー・レーザあるいは疑似面発光レーザの
ように、共振器端面が劈開ではなくドライエッチング法
によってウエハプロセスで形成できる場合には、多層薄
膜コーティング技術は必ずしも適していない。
エッチト・ミラー・レーザあるいは疑似面発光レーザの
ように、共振器端面が劈開ではなくドライエッチング法
によってウエハプロセスで形成できる場合には、多層薄
膜コーティング技術は必ずしも適していない。
【０００５】すなわち、ウエハのまま共振器端面に多層
薄膜コーティングを施すと、コーティング材の粒子が、
共振器端面に対してかなり斜めに（大きな入射角で）入
射する。このため、ウエハ面内でコーティング膜の膜厚
分布の不均一化が生じやすい。
薄膜コーティングを施すと、コーティング材の粒子が、
共振器端面に対してかなり斜めに（大きな入射角で）入
射する。このため、ウエハ面内でコーティング膜の膜厚
分布の不均一化が生じやすい。
【０００６】したがって、この膜厚分布が不均一となる
ことを避けるためには、ウエハの状態ではなく、バー状
に劈開した後に、共振器端面に多層薄膜コーティングを
行わなければならず、コーティングをしない場合には全
てをウエハプロセスで作製することができるというエッ
チト・ミラー・レーザの利点を十分に生かすことができ
なかった。
ことを避けるためには、ウエハの状態ではなく、バー状
に劈開した後に、共振器端面に多層薄膜コーティングを
行わなければならず、コーティングをしない場合には全
てをウエハプロセスで作製することができるというエッ
チト・ミラー・レーザの利点を十分に生かすことができ
なかった。
【０００７】さらに、最近、青紫色発光可能なＧａＮ系
半導体レーザが開発され（例えば、S.Nakamura et.al.,
Appl.Phys.Lett.72, 211(1998) ）、今後、半導体レー
ザの発光波長は、紫外光の領域へと益々短波長化するこ
とが予想される。しかしながら、発光波長が８００ｎｍ
帯のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザでは確立された多層薄
膜コーティング技術も、上述のような短波長領域では透
明な高屈折率材料が少なく、特に高出力型半導体レーザ
では、多層薄膜コーディング技術の適用が難しくなるこ
とが予想される。また、その他の波長帯域の半導体レー
ザにおいても、適当な多層薄膜コーティング材料が無い
場合には、端面反射率の制御が難しくなる。
半導体レーザが開発され（例えば、S.Nakamura et.al.,
Appl.Phys.Lett.72, 211(1998) ）、今後、半導体レー
ザの発光波長は、紫外光の領域へと益々短波長化するこ
とが予想される。しかしながら、発光波長が８００ｎｍ
帯のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザでは確立された多層薄
膜コーティング技術も、上述のような短波長領域では透
明な高屈折率材料が少なく、特に高出力型半導体レーザ
では、多層薄膜コーディング技術の適用が難しくなるこ
とが予想される。また、その他の波長帯域の半導体レー
ザにおいても、適当な多層薄膜コーティング材料が無い
場合には、端面反射率の制御が難しくなる。
【０００８】したがって、この発明の目的は、容易に共
振器端面の反射率制御を行うことができる半導体発光素
子およびそのような半導体発光素子を容易に製造するこ
とができる半導体発光素子の製造方法を提供することに
ある。
振器端面の反射率制御を行うことができる半導体発光素
子およびそのような半導体発光素子を容易に製造するこ
とができる半導体発光素子の製造方法を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明による半導体発光素子は、共
振器の少なくとも一方の共振器端面に、共振器を構成す
る半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延在する凹部お
よび／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられ
ていることを特徴とするものである。
に、この発明の第１の発明による半導体発光素子は、共
振器の少なくとも一方の共振器端面に、共振器を構成す
る半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延在する凹部お
よび／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられ
ていることを特徴とするものである。
【００１０】この発明の第２の発明による半導体発光素
子は、共振器の少なくとも一方の共振器端面に、ドット
状の凹部および／または凸部が形成されてなる凹凸構造
が設けられていることを特徴とするものである。
子は、共振器の少なくとも一方の共振器端面に、ドット
状の凹部および／または凸部が形成されてなる凹凸構造
が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】この発明の第３の発明による半導体発光素
子の製造方法は、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方
向に延在する凹部および／または凸部が形成されてなる
凹凸構造が設けられた半導体発光素子の製造方法であっ
て、共振器端面にエッチングよる凹部を形成することに
より凹凸構造を形成し、この際、凹凸構造を、共振器を
構成する半導体層の各層間での組成の違いまたは接合界
面での歪みの有無による化学的性質の違いを利用して形
成するようにしたことを特徴とするものである。
子の製造方法は、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方
向に延在する凹部および／または凸部が形成されてなる
凹凸構造が設けられた半導体発光素子の製造方法であっ
て、共振器端面にエッチングよる凹部を形成することに
より凹凸構造を形成し、この際、凹凸構造を、共振器を
構成する半導体層の各層間での組成の違いまたは接合界
面での歪みの有無による化学的性質の違いを利用して形
成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】この発明において、凹凸構造が設けられた
共振器端面の反射率は、凹凸構造の凹部または凸部の繰
り返し間隔、凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さ、
凹凸構造のデューティ比および凹凸構造の断面形状によ
り制御される。この場合、共振器の一方の共振器端面の
反射率と他方の共振器端面の反射率とが互いに異なるよ
うに、凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率を制御
することも可能である。
共振器端面の反射率は、凹凸構造の凹部または凸部の繰
り返し間隔、凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さ、
凹凸構造のデューティ比および凹凸構造の断面形状によ
り制御される。この場合、共振器の一方の共振器端面の
反射率と他方の共振器端面の反射率とが互いに異なるよ
うに、凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率を制御
することも可能である。
【００１３】この発明においては、共振器の両側の共振
器端面にそれぞれ凹凸構造を設けてもよい。この場合、
両共振器端面における凹凸構造の凹部および／または凸
部の繰り返し間隔、凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の
高さ、凹凸構造のデューティ比および凹凸構造の断面形
状を独立に設定することにより、両共振器端面の反射率
をそれぞれ独立に制御することが可能であり、例えば、
一方の共振器端面を低反射率、他方の共振器端面を高反
射率とすることが可能である。また、この発明の第１の
発明および第２の発明を組み合わせて、一方の共振器端
面に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な
方向に延在する凹部および／または凸部が形成されてな
る凹凸構造を設け、他方の共振器端面に、ドット状の凹
部および／または凸部が形成されてなる凹凸構造を設け
るようにしてもよい。また、場合によっては、一方の共
振器端面に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ
平行な方向に延在する凹部および／または凸部が形成さ
れてなる凹凸構造またはドット状の凹部および／または
凸部が形成されてなる凹凸構造を設け、他方の共振器端
面には、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ垂直
な方向に延在する凹部および／または凸部が形成されて
なる凹凸構造を設けてもよい。
器端面にそれぞれ凹凸構造を設けてもよい。この場合、
両共振器端面における凹凸構造の凹部および／または凸
部の繰り返し間隔、凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の
高さ、凹凸構造のデューティ比および凹凸構造の断面形
状を独立に設定することにより、両共振器端面の反射率
をそれぞれ独立に制御することが可能であり、例えば、
一方の共振器端面を低反射率、他方の共振器端面を高反
射率とすることが可能である。また、この発明の第１の
発明および第２の発明を組み合わせて、一方の共振器端
面に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な
方向に延在する凹部および／または凸部が形成されてな
る凹凸構造を設け、他方の共振器端面に、ドット状の凹
部および／または凸部が形成されてなる凹凸構造を設け
るようにしてもよい。また、場合によっては、一方の共
振器端面に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ
平行な方向に延在する凹部および／または凸部が形成さ
れてなる凹凸構造またはドット状の凹部および／または
凸部が形成されてなる凹凸構造を設け、他方の共振器端
面には、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ垂直
な方向に延在する凹部および／または凸部が形成されて
なる凹凸構造を設けてもよい。
【００１４】この発明においては、共振器端面からの出
射光が凹凸構造によって回折することを防止する観点か
ら、凹凸構造における凹部および／または凸部の繰り返
し間隔は、共振器端面からの出射光の波長より短く設定
することが好ましい。
射光が凹凸構造によって回折することを防止する観点か
ら、凹凸構造における凹部および／または凸部の繰り返
し間隔は、共振器端面からの出射光の波長より短く設定
することが好ましい。
【００１５】この発明においては、例えば、凹凸構造が
設けられた共振器端面に単層または多層構造の膜をコー
ティングしてもよい。この場合、共振器端面にコーティ
ングされた膜がパッシベーション膜となることにより共
振器端面の信頼性の向上につながると共に、端面反射率
の調整が行えるので、有益である。
設けられた共振器端面に単層または多層構造の膜をコー
ティングしてもよい。この場合、共振器端面にコーティ
ングされた膜がパッシベーション膜となることにより共
振器端面の信頼性の向上につながると共に、端面反射率
の調整が行えるので、有益である。
【００１６】この発明において、凹凸構造は、例えば、
共振器端面にエッチングによる凹部を形成することによ
り形成されたものであってもよく、共振器端面に成膜に
よる凸部を形成することにより形成されたものであって
もよい。
共振器端面にエッチングによる凹部を形成することによ
り形成されたものであってもよく、共振器端面に成膜に
よる凸部を形成することにより形成されたものであって
もよい。
【００１７】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方
向に延在する凹部および／または凸部が設けられてなる
凹凸構造を有することにより、多層薄膜コーティング技
術を用いることなく、容易に共振器端面の反射率制御を
行うことができる。
発明によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方
向に延在する凹部および／または凸部が設けられてなる
凹凸構造を有することにより、多層薄膜コーティング技
術を用いることなく、容易に共振器端面の反射率制御を
行うことができる。
【００１８】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、ドット状の凹部および／または凸部が設けられてな
る凹凸構造を有することにより、第１の発明におけると
同様に、多層薄膜コーティング技術を用いることなく、
容易に共振器端面の反射率制御を行うことができる。
発明によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、ドット状の凹部および／または凸部が設けられてな
る凹凸構造を有することにより、第１の発明におけると
同様に、多層薄膜コーティング技術を用いることなく、
容易に共振器端面の反射率制御を行うことができる。
【００１９】上述のように構成されたこの発明の第３の
発明によれば、第１の発明による半導体発光素子を製造
する場合に、共振器端面にエッチングよる凹部を形成す
ることにより凹凸構造を形成し、この際、凹凸構造を、
共振器を構成する半導体層の各層間での組成の違いまた
は接合界面での歪みの有無による化学的性質の違いを利
用して形成するようにしていることにより、凹凸構造の
凹部または凸部の繰り返し間隔、凹凸構造のデューティ
比を極めて再現性よく実現することができる。特に、製
造すべき半導体発光素子が、エッチング端面からなる共
振器端面を有するエッチト・ミラー・レーザである場合
は、全てをウエハプロセスで製造することが可能とな
る。
発明によれば、第１の発明による半導体発光素子を製造
する場合に、共振器端面にエッチングよる凹部を形成す
ることにより凹凸構造を形成し、この際、凹凸構造を、
共振器を構成する半導体層の各層間での組成の違いまた
は接合界面での歪みの有無による化学的性質の違いを利
用して形成するようにしていることにより、凹凸構造の
凹部または凸部の繰り返し間隔、凹凸構造のデューティ
比を極めて再現性よく実現することができる。特に、製
造すべき半導体発光素子が、エッチング端面からなる共
振器端面を有するエッチト・ミラー・レーザである場合
は、全てをウエハプロセスで製造することが可能とな
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】この発明による半導体発光素子に
おいては、共振器の共振器端面に凹凸構造が設けられる
ことにより、この共振器端面の反射率が制御される。こ
こで、凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率は、次
のようなモデルを考え、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled-W
ave Analysis）法（T.K.Gaylord and M.G.Moharam, Pro
c. IEEE 73,894(1985)）により計算で求めた。
おいては、共振器の共振器端面に凹凸構造が設けられる
ことにより、この共振器端面の反射率が制御される。こ
こで、凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率は、次
のようなモデルを考え、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled-W
ave Analysis）法（T.K.Gaylord and M.G.Moharam, Pro
c. IEEE 73,894(1985)）により計算で求めた。
【００２１】図１に、ＲＣＷＡ法による端面反射率の計
算に用いた半導体レーザのモデルの一例を示す。図１に
示すように、この一例による半導体レーザにおいては、
レーザ共振器１の共振器端面２，３に、レーザ共振器１
を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる
帯状の凹部および凸部が交互に形成されてなる、グレー
ティング状の凹凸構造が設けられている。この場合、こ
れらの共振器端面２，３に設けられた凹凸構造は、レー
ザ共振器１を構成する半導体層の接合面に垂直な方向に
凹凸の周期を有する。
算に用いた半導体レーザのモデルの一例を示す。図１に
示すように、この一例による半導体レーザにおいては、
レーザ共振器１の共振器端面２，３に、レーザ共振器１
を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる
帯状の凹部および凸部が交互に形成されてなる、グレー
ティング状の凹凸構造が設けられている。この場合、こ
れらの共振器端面２，３に設けられた凹凸構造は、レー
ザ共振器１を構成する半導体層の接合面に垂直な方向に
凹凸の周期を有する。
【００２２】ここで、図１において、レーザ共振器を構
成する半導体層の接合面に平行な方向をｘ方向、レーザ
共振器を構成する半導体層の接合面に垂直な方向をｙ方
向とし、共振器端面の法線方向をｚ方向とする。このレ
ーザ共振器１において、両共振器端面２，３は、図示省
略した基板の主面に対してほぼ垂直な面であり、また、
共振器端面２，３の法線方向は、レーザ共振器１の共振
器長方向とほぼ一致している。
成する半導体層の接合面に平行な方向をｘ方向、レーザ
共振器を構成する半導体層の接合面に垂直な方向をｙ方
向とし、共振器端面の法線方向をｚ方向とする。このレ
ーザ共振器１において、両共振器端面２，３は、図示省
略した基板の主面に対してほぼ垂直な面であり、また、
共振器端面２，３の法線方向は、レーザ共振器１の共振
器長方向とほぼ一致している。
【００２３】図２は、共振器端面２における凹凸構造を
示す略線図であり、共振器端面２を図１中ｙｚ平面に垂
直な方向からみたときの凹凸構造の様子を示すものであ
る。図２において、寸法ｄは凹凸構造における凹凸の周
期（凹部または凸部の繰り返し間隔）、寸法ｈは凹凸構
造の凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ、凸部の幅をｂとすると、凹凸の周期ｄ
は、ｄ＝ａ＋ｂで表される。この場合、この凹凸構造の
断面形状は矩形状となっている。なお、他方の共振器端
面３にも、これと同様な凹凸構造が形成されている。
示す略線図であり、共振器端面２を図１中ｙｚ平面に垂
直な方向からみたときの凹凸構造の様子を示すものであ
る。図２において、寸法ｄは凹凸構造における凹凸の周
期（凹部または凸部の繰り返し間隔）、寸法ｈは凹凸構
造の凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ、凸部の幅をｂとすると、凹凸の周期ｄ
は、ｄ＝ａ＋ｂで表される。この場合、この凹凸構造の
断面形状は矩形状となっている。なお、他方の共振器端
面３にも、これと同様な凹凸構造が形成されている。
【００２４】ここで、この半導体レーザが、発振波長λ
＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合につい
て考える。このλ＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザ
において、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩形状の
断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図１およ
び図２参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈとの
関係をまとめたものを図３に示す。図３において、横軸
は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ（ｎｍ）
を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図として示
されている。なお、この場合、凹凸構造における凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は１／２と
し、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向は、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行（ｙ
方向）と仮定した。
＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合につい
て考える。このλ＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザ
において、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩形状の
断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図１およ
び図２参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈとの
関係をまとめたものを図３に示す。図３において、横軸
は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ（ｎｍ）
を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図として示
されている。なお、この場合、凹凸構造における凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は１／２と
し、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向は、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行（ｙ
方向）と仮定した。
【００２５】図３より、共振器端面に、レーザ共振器１
を構成する半導体層の接合面と垂直な方向に凹凸の周期
を有するグレーティング状の凹凸構造が設けられている
場合、この共振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび
凸部の高さｈにより、約１％（例えばｄ＝３５０ｎｍ、
ｈ＝４０ｎｍ）から約８５％（例えばｄ＝３５０ｎｍ、
ｈ＝１１０ｎｍ）まで変化することがわかる。ここで、
平坦なＧａＮ／空気界面の反射率は約１８％で一定であ
るので、共振器端面に上述のような凹凸構造を設けるこ
とで、多層薄膜コーティングを施すことなく、凹凸構造
における凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈの設定によ
り、１％程度の低反射率から８５％程度の高反射率ま
で、共振器端面の反射率を容易に制御することが可能で
あることが理解できる。ただし、凹凸の周期ｄは、発振
波長λより短くし、共振器端面からの出射光が凹凸構造
によって回折しないようにすることが好ましい。これに
より、共振器端面に凹凸構造が設けられている場合であ
っても、出射光を単一の光束として取り出すことが可能
である。
を構成する半導体層の接合面と垂直な方向に凹凸の周期
を有するグレーティング状の凹凸構造が設けられている
場合、この共振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび
凸部の高さｈにより、約１％（例えばｄ＝３５０ｎｍ、
ｈ＝４０ｎｍ）から約８５％（例えばｄ＝３５０ｎｍ、
ｈ＝１１０ｎｍ）まで変化することがわかる。ここで、
平坦なＧａＮ／空気界面の反射率は約１８％で一定であ
るので、共振器端面に上述のような凹凸構造を設けるこ
とで、多層薄膜コーティングを施すことなく、凹凸構造
における凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈの設定によ
り、１％程度の低反射率から８５％程度の高反射率ま
で、共振器端面の反射率を容易に制御することが可能で
あることが理解できる。ただし、凹凸の周期ｄは、発振
波長λより短くし、共振器端面からの出射光が凹凸構造
によって回折しないようにすることが好ましい。これに
より、共振器端面に凹凸構造が設けられている場合であ
っても、出射光を単一の光束として取り出すことが可能
である。
【００２６】なお、図３は、共振器端面に凹凸の周期ｄ
のグレーティング状の凹凸構造が設けられた場合につい
ての反射率の計算結果であるが、例えば、凸部の高さｈ
が約７０ｎｍのときは、凹凸の周期ｄが２４０〜４１０
ｎｍの範囲で約３０％の反射率が得られ、また、凹凸の
周期ｄが３５０ｎｍのときは、凸部の高さｈが９５〜１
３０ｎｍの範囲で約８０％の反射率が得られている。こ
のことから、所望の反射率を得るためには、凹凸構造は
ほぼ完全な単一周期のグレーティング状である必要はな
く、凹部または凸部の繰り返し間隔や凸部の高さ（凹部
の深さ）には、ある程度のばらつきがあってもよいと考
えられる。
のグレーティング状の凹凸構造が設けられた場合につい
ての反射率の計算結果であるが、例えば、凸部の高さｈ
が約７０ｎｍのときは、凹凸の周期ｄが２４０〜４１０
ｎｍの範囲で約３０％の反射率が得られ、また、凹凸の
周期ｄが３５０ｎｍのときは、凸部の高さｈが９５〜１
３０ｎｍの範囲で約８０％の反射率が得られている。こ
のことから、所望の反射率を得るためには、凹凸構造は
ほぼ完全な単一周期のグレーティング状である必要はな
く、凹部または凸部の繰り返し間隔や凸部の高さ（凹部
の深さ）には、ある程度のばらつきがあってもよいと考
えられる。
【００２７】次に、このλ＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導
体レーザにおいて、共振器端面に設けられたグレーティ
ング状の凹凸構造の凹凸の周期ｄをｄ＝３５０ｎｍで一
定とした場合について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凸部の幅ｂおよび凸部の高さｈとの関
係をまとめたものを図４に示す。図４において、横軸は
凸部の幅ｂ、縦軸は凸部の高さｈを示し、反射率はｂ−
ｈ平面上の等高線図として示されている。
体レーザにおいて、共振器端面に設けられたグレーティ
ング状の凹凸構造の凹凸の周期ｄをｄ＝３５０ｎｍで一
定とした場合について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凸部の幅ｂおよび凸部の高さｈとの関
係をまとめたものを図４に示す。図４において、横軸は
凸部の幅ｂ、縦軸は凸部の高さｈを示し、反射率はｂ−
ｈ平面上の等高線図として示されている。
【００２８】図４より、３０％程度の反射率は、凸部の
高さｈが７０ｎｍのときは、凸部の幅ｂが１６０〜２６
０ｎｍの範囲で得られ、また、凸部の幅ｂが１４０ｎｍ
のときは、凸部の高さｈが７０〜１２０ｎｍの範囲で得
られていることから、凹凸構造における凹凸のデューテ
ィ比および凸部の高さ（凹部の深さ）も一定である必要
はなく、ある程度のばらつきを有していてもよいと考え
られる。
高さｈが７０ｎｍのときは、凸部の幅ｂが１６０〜２６
０ｎｍの範囲で得られ、また、凸部の幅ｂが１４０ｎｍ
のときは、凸部の高さｈが７０〜１２０ｎｍの範囲で得
られていることから、凹凸構造における凹凸のデューテ
ィ比および凸部の高さ（凹部の深さ）も一定である必要
はなく、ある程度のばらつきを有していてもよいと考え
られる。
【００２９】以上のように、図１に示す半導体レーザ、
すなわち、共振器端面２，３にレーザ共振器１を構成す
る半導体層の接合面と垂直な方向に凹凸の周期を有する
グレーティング状の凹凸構造が設けられた半導体レーザ
における共振器端面の反射率は、凹凸の周期、凸部の高
さまたは凹部の深さ、凹凸のデューティ比を制御するこ
とにより、１％程度の低反射率から８５％程度の高反射
率まで制御可能である（ただし、λ＝４２０ｎｍの場
合）。また、このとき、凹凸構造は完全な周期構造のグ
レーティング状である必要はなく、凹凸の周期ｄ、凸部
の高さｈ（凹部の深さ、デューティ比には、ある程度の
ばらつきがあってもよい。また、共振器端面の反射率
は、凹凸構造の断面形状にも依存し、断面形状が矩形で
ある場合と、例えば三角形状である場合、あるいは、波
形である場合とでは、所望の反射率を与える各パラメー
タ、すなわち、凹凸の周期ｄ、デューティ比ｂ／ｄ、凸
部の高さｈの値は異なる。
すなわち、共振器端面２，３にレーザ共振器１を構成す
る半導体層の接合面と垂直な方向に凹凸の周期を有する
グレーティング状の凹凸構造が設けられた半導体レーザ
における共振器端面の反射率は、凹凸の周期、凸部の高
さまたは凹部の深さ、凹凸のデューティ比を制御するこ
とにより、１％程度の低反射率から８５％程度の高反射
率まで制御可能である（ただし、λ＝４２０ｎｍの場
合）。また、このとき、凹凸構造は完全な周期構造のグ
レーティング状である必要はなく、凹凸の周期ｄ、凸部
の高さｈ（凹部の深さ、デューティ比には、ある程度の
ばらつきがあってもよい。また、共振器端面の反射率
は、凹凸構造の断面形状にも依存し、断面形状が矩形で
ある場合と、例えば三角形状である場合、あるいは、波
形である場合とでは、所望の反射率を与える各パラメー
タ、すなわち、凹凸の周期ｄ、デューティ比ｂ／ｄ、凸
部の高さｈの値は異なる。
【００３０】次に、図１に示した半導体レーザが、発振
波長λ＝３００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合
について考える。このλ＝３００ｎｍのＧａＮ系半導体
レーザにおいて、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩
形状の断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図
１および図２参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた
共振器端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さ
ｈとの関係をまとめたものを図５に示す。図５におい
て、横軸は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ
（ｎｍ）を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図
としてい示されている。なお、この場合、凹凸構造にお
ける凹凸のデューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）
は１／２とし、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界
の方向は、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面
と平行と仮定した。
波長λ＝３００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合
について考える。このλ＝３００ｎｍのＧａＮ系半導体
レーザにおいて、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩
形状の断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図
１および図２参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた
共振器端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さ
ｈとの関係をまとめたものを図５に示す。図５におい
て、横軸は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ
（ｎｍ）を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図
としてい示されている。なお、この場合、凹凸構造にお
ける凹凸のデューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）
は１／２とし、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界
の方向は、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面
と平行と仮定した。
【００３１】図５より、λ＝３００ｎｍの場合でも、共
振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈ
により、約０．１％（例えば、ｄ＝３５０ｎｍ、ｈ＝３
０ｎｍ）から約９５％（例えばｄ＝３００ｎｍ、ｈ＝１
２０ｎｍ）まで変化することがわかる。
振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈ
により、約０．１％（例えば、ｄ＝３５０ｎｍ、ｈ＝３
０ｎｍ）から約９５％（例えばｄ＝３００ｎｍ、ｈ＝１
２０ｎｍ）まで変化することがわかる。
【００３２】このような紫外光の領域では、透明な高屈
折率材料が少ないため、特に、高反射率の多層薄膜コー
ディングが困難であるので、本発明による端面反射率制
御が有効である。
折率材料が少ないため、特に、高反射率の多層薄膜コー
ディングが困難であるので、本発明による端面反射率制
御が有効である。
【００３３】ここで、図１に示すと同様の半導体レー
ザ、すなわち、共振器端面に、レーザ共振器を構成する
半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる凹部および
／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられた半
導体レーザは、例えば、次のようにして製造することが
できる。
ザ、すなわち、共振器端面に、レーザ共振器を構成する
半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる凹部および
／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられた半
導体レーザは、例えば、次のようにして製造することが
できる。
【００３４】すなわち、半導体レーザは、一般に、基板
（図示せず）上に、例えば、有機金属化学気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法により、レーザ構造（レーザ共振器）を構
成する複数の半導体層を順次成長させることにより製造
される。
（図示せず）上に、例えば、有機金属化学気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法により、レーザ構造（レーザ共振器）を構
成する複数の半導体層を順次成長させることにより製造
される。
【００３５】ここで、通常のダブルヘテロ構造の半導体
レーザでは、レーザ構造を構成する半導体層は、第１導
電型の第１のクラッド層（例えばｎ型クラッド層）、活
性層、第２導電型の第２のクラッド層（例えばｐ型クラ
ッド層）の最低３層の積層構造を有し、組成的には、活
性層に対応する第１の組成の層と、クラッド層に対応す
る第２の組成の層との最低２つの組成の異なる層を含ん
でいる。また、活性層とクラッド層との間に光導波層が
設けられたＳＣＨ構造の半導体レーザでは、レーザ構造
を構成する半導体層は、最低５層の積層構造を有し、か
つ、最低３つの組成の異なる層を含んでいる。
レーザでは、レーザ構造を構成する半導体層は、第１導
電型の第１のクラッド層（例えばｎ型クラッド層）、活
性層、第２導電型の第２のクラッド層（例えばｐ型クラ
ッド層）の最低３層の積層構造を有し、組成的には、活
性層に対応する第１の組成の層と、クラッド層に対応す
る第２の組成の層との最低２つの組成の異なる層を含ん
でいる。また、活性層とクラッド層との間に光導波層が
設けられたＳＣＨ構造の半導体レーザでは、レーザ構造
を構成する半導体層は、最低５層の積層構造を有し、か
つ、最低３つの組成の異なる層を含んでいる。
【００３６】したがって、劈開面からなる共振器端面を
有する劈開レーザの場合は、レーザ構造を構成する半導
体層を基板と共に劈開することにより共振器端面を形成
した後、例えば、この共振器端面を適当なエッチャント
を用いてウエットエッチングすることにより、各層間の
化学的性質の違いによるエッチングレートの違いを利用
して、例えば、共振器端面の活性層に対応する部分のみ
が凸または凹となった凹凸構造（ダブルヘテロ構造の場
合）、または、活性層とクラッド層との間の光導波層の
みが凸または凹となった凹凸構造（ＳＣＨ構造の場合）
が形成される。
有する劈開レーザの場合は、レーザ構造を構成する半導
体層を基板と共に劈開することにより共振器端面を形成
した後、例えば、この共振器端面を適当なエッチャント
を用いてウエットエッチングすることにより、各層間の
化学的性質の違いによるエッチングレートの違いを利用
して、例えば、共振器端面の活性層に対応する部分のみ
が凸または凹となった凹凸構造（ダブルヘテロ構造の場
合）、または、活性層とクラッド層との間の光導波層の
みが凸または凹となった凹凸構造（ＳＣＨ構造の場合）
が形成される。
【００３７】また、エッチング端面からなる共振器端面
を有するエッチト・ミラー・レーザの場合は、レーザ構
造を構成する半導体層をドライエッチング法によりエッ
チングすることにより共振器端面を形成する際に、適当
なドライエッチング条件を設定することにより、この共
振器端面の形成と同時に凹凸構造が形成され、または、
エッチング端面からなる共振器端面を形成した後、この
共振器端面を適当なエッチャントを用いてウエットエッ
チングすることにより、共振器端面に凹凸構造が形成さ
れる。なお、エッチング端面からなる共振器端面を形成
した後に行われるエッチングには、ドライエッチング法
を用いることも可能である。
を有するエッチト・ミラー・レーザの場合は、レーザ構
造を構成する半導体層をドライエッチング法によりエッ
チングすることにより共振器端面を形成する際に、適当
なドライエッチング条件を設定することにより、この共
振器端面の形成と同時に凹凸構造が形成され、または、
エッチング端面からなる共振器端面を形成した後、この
共振器端面を適当なエッチャントを用いてウエットエッ
チングすることにより、共振器端面に凹凸構造が形成さ
れる。なお、エッチング端面からなる共振器端面を形成
した後に行われるエッチングには、ドライエッチング法
を用いることも可能である。
【００３８】したがって、レーザ構造を構成する半導体
層の組成を積層方向で適当に変化させたり、あるいは、
レーザ構造を構成する半導体層の積層方向の適当な領域
に歪みを設けるなどして、化学的性質が変化するような
工夫を施すことにより、ドライエッチング法またはウエ
ットエッチング法のようなエッチングプロセスを用い
て、共振器端面に、図１に示したような凹凸構造を形成
することができ、しかも、この凹凸構造における凹凸の
周期（凹部または凸部の繰り返し間隔）および凹凸のデ
ューティ比を極めて再現性良く実現することができる。
また、凹凸構造における凸部の高さ（または凹部の深
さ）は、ドライエッチングやウエットエッチングの条件
を制御することにより、再現性良く制御することができ
る。
層の組成を積層方向で適当に変化させたり、あるいは、
レーザ構造を構成する半導体層の積層方向の適当な領域
に歪みを設けるなどして、化学的性質が変化するような
工夫を施すことにより、ドライエッチング法またはウエ
ットエッチング法のようなエッチングプロセスを用い
て、共振器端面に、図１に示したような凹凸構造を形成
することができ、しかも、この凹凸構造における凹凸の
周期（凹部または凸部の繰り返し間隔）および凹凸のデ
ューティ比を極めて再現性良く実現することができる。
また、凹凸構造における凸部の高さ（または凹部の深
さ）は、ドライエッチングやウエットエッチングの条件
を制御することにより、再現性良く制御することができ
る。
【００３９】なお、図１に示した半導体レーザにおい
て、レーザ共振器１の両共振器端面２，３をそれぞれ異
なる条件でドライエッチングまたはウエットエッチング
することにより、例えば、一方の共振器端面（例えばフ
ロント側）の反射率を低く、他方の共振器端面（例えば
リア側）の反射率を高くすることも可能である。
て、レーザ共振器１の両共振器端面２，３をそれぞれ異
なる条件でドライエッチングまたはウエットエッチング
することにより、例えば、一方の共振器端面（例えばフ
ロント側）の反射率を低く、他方の共振器端面（例えば
リア側）の反射率を高くすることも可能である。
【００４０】また、特に、エッチト・ミラー・レーザで
は、共振器端面を形成するためのドライエッチング時、
または、このドライエッチング後にエッチング残渣を除
去するために行われるウエットエッチング時に、レーザ
構造を構成する半導体層の組成の違いにより、共振器端
面に僅かな凹凸が生じやすい。このような凹凸は、一般
に、共振器端面の反射率を低下させる原因と考えられて
いる。実際に、図３に示した反射率の計算結果より、凸
部の高さｈが４０ｎｍまでの間は、反射率が１８％から
１％まで単調に減少している。この場合、例えば、ウエ
ットエッチングの処理時間を長くし、凹凸の深さを深く
することによって、上述のような反射率の低下を防止す
ることができる。
は、共振器端面を形成するためのドライエッチング時、
または、このドライエッチング後にエッチング残渣を除
去するために行われるウエットエッチング時に、レーザ
構造を構成する半導体層の組成の違いにより、共振器端
面に僅かな凹凸が生じやすい。このような凹凸は、一般
に、共振器端面の反射率を低下させる原因と考えられて
いる。実際に、図３に示した反射率の計算結果より、凸
部の高さｈが４０ｎｍまでの間は、反射率が１８％から
１％まで単調に減少している。この場合、例えば、ウエ
ットエッチングの処理時間を長くし、凹凸の深さを深く
することによって、上述のような反射率の低下を防止す
ることができる。
【００４１】次に、図６に、ＲＣＷＡ法による端面反射
率の計算に用いた半導体レーザのモデルの他の例を示
す。図６において、図１と同一または対応する部分に
は、同一の符号を付す。図６に示すように、この他の例
による半導体レーザにおいては、レーザ共振器１の共振
器端面２，３の表面に、レーザ共振器１を構成する半導
体層の接合面にほぼ垂直な方向に延びる帯状の凹部およ
び凸部が交互に形成されてなる、グレーティング状の凹
凸構造が設けられている。この場合、これらの共振器端
面２，３に設けられた凹凸構造は、レーザ共振器１を構
成する半導体層の接合面に平行な方向に凹凸の周期を有
する。
率の計算に用いた半導体レーザのモデルの他の例を示
す。図６において、図１と同一または対応する部分に
は、同一の符号を付す。図６に示すように、この他の例
による半導体レーザにおいては、レーザ共振器１の共振
器端面２，３の表面に、レーザ共振器１を構成する半導
体層の接合面にほぼ垂直な方向に延びる帯状の凹部およ
び凸部が交互に形成されてなる、グレーティング状の凹
凸構造が設けられている。この場合、これらの共振器端
面２，３に設けられた凹凸構造は、レーザ共振器１を構
成する半導体層の接合面に平行な方向に凹凸の周期を有
する。
【００４２】この他の例による半導体レーザの上記以外
の構成は、図１に示した一例による半導体レーザと同様
であるので、説明を省略する。
の構成は、図１に示した一例による半導体レーザと同様
であるので、説明を省略する。
【００４３】図７は、共振器端面２における凹凸構造を
示す略線図であり、共振器端面２を図６中ｘｚ平面に垂
直な方向からみたときの凹凸構造の様子を示すものであ
る。図７において、寸法ｄは凹凸構造における凹凸の周
期（凹部または凸部の繰り返し間隔）、寸法ｈは凹凸構
造の凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ、凸部の幅をｂとすると、凹凸の周期ｄ
は、ｄ＝ａ＋ｂで表される。この場合、この凹凸構造
は、矩形状の断面形状を有する。なお、他方の共振器端
面３にも、これと同様な凹凸構造が形成されている。
示す略線図であり、共振器端面２を図６中ｘｚ平面に垂
直な方向からみたときの凹凸構造の様子を示すものであ
る。図７において、寸法ｄは凹凸構造における凹凸の周
期（凹部または凸部の繰り返し間隔）、寸法ｈは凹凸構
造の凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ、凸部の幅をｂとすると、凹凸の周期ｄ
は、ｄ＝ａ＋ｂで表される。この場合、この凹凸構造
は、矩形状の断面形状を有する。なお、他方の共振器端
面３にも、これと同様な凹凸構造が形成されている。
【００４４】ここで、この半導体レーザが、発振波長λ
＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合につい
て考える。このλ＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザ
において、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩形状の
断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図６およ
び図７参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈとの
関係をまとめたものを図８に示す。図８において、横軸
は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ（ｎｍ）
を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図として示
されている。なお、この場合、凹凸構造における凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は１／２と
し、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向は、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行と仮
定した。
＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザである場合につい
て考える。このλ＝４２０ｎｍのＧａＮ系半導体レーザ
において、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）に矩形状の
断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合（図６およ
び図７参照）について、ＲＣＷＡ法により求めた共振器
端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈとの
関係をまとめたものを図８に示す。図８において、横軸
は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、縦軸は凸部の高さｈ（ｎｍ）
を示し、端面反射率はｄ−ｈ平面上の等高線図として示
されている。なお、この場合、凹凸構造における凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は１／２と
し、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向は、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行と仮
定した。
【００４５】図８より、共振器端面に、レーザ共振器１
を構成する半導体層の接合面と平行な方向に周期を有す
るグレーティング状の凹凸構造が設けられている場合、
この共振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび凸部の
高さｈにより、約０．５％（例えばｄ＝２５０ｎｍ、ｈ
＝５０ｎｍ）から約５５％（例えばｄ＝２５０ｎｍ、ｈ
＝１４０ｎｍ）まで変化することがわかる。ここで、平
坦なＧａＮ／空気界面の反射率は約１８％で一定である
ので、共振器端面に上述のような凹凸構造を設けること
で、多層薄膜コーティングを施すことなく、凹凸構造に
おける凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈの設定により、
１％程度の低反射率から５０％以上の高反射率まで、共
振器端面の反射率を容易に制御することが可能であるこ
とが理解できる。ただし、この半導体レーザにおいて
は、共振器端面からの出射光が凹凸構造によって回折し
ないようにする観点から、凹凸の周期ｄは、発振波長λ
より短く設定することが好ましい。これにより、共振器
端面に凹凸構造が設けられている場合であっても、出射
光を単一の光束として取り出すことが可能である。
を構成する半導体層の接合面と平行な方向に周期を有す
るグレーティング状の凹凸構造が設けられている場合、
この共振器端面の反射率は、凹凸の周期ｄおよび凸部の
高さｈにより、約０．５％（例えばｄ＝２５０ｎｍ、ｈ
＝５０ｎｍ）から約５５％（例えばｄ＝２５０ｎｍ、ｈ
＝１４０ｎｍ）まで変化することがわかる。ここで、平
坦なＧａＮ／空気界面の反射率は約１８％で一定である
ので、共振器端面に上述のような凹凸構造を設けること
で、多層薄膜コーティングを施すことなく、凹凸構造に
おける凹凸の周期ｄおよび凸部の高さｈの設定により、
１％程度の低反射率から５０％以上の高反射率まで、共
振器端面の反射率を容易に制御することが可能であるこ
とが理解できる。ただし、この半導体レーザにおいて
は、共振器端面からの出射光が凹凸構造によって回折し
ないようにする観点から、凹凸の周期ｄは、発振波長λ
より短く設定することが好ましい。これにより、共振器
端面に凹凸構造が設けられている場合であっても、出射
光を単一の光束として取り出すことが可能である。
【００４６】なお、図８は、共振器端面に凹凸の周期ｄ
のグレーティング状の凹凸構造が設けられた場合につい
ての反射率の計算結果であるが、例えば、凸部の高さｈ
が約１４０ｎｍのときは、凹凸の周期ｄが２５０〜４０
０ｎｍの範囲で約３０％以上の反射率が得られ、また、
凹凸の周期ｄが２００ｎｍのときは、凸部の高さｈが５
０〜６０ｎｍの範囲で約１％以下の反射率が得られてい
る。このことから、所望の反射率を得るためには、凹凸
構造はほぼ完全なグレーティング状である必要はなく、
凹部または凸部の繰り返し間隔や凸部の高さ（凹部の深
さ）は、ある程度のばらつきがあってもよいと考えられ
る。
のグレーティング状の凹凸構造が設けられた場合につい
ての反射率の計算結果であるが、例えば、凸部の高さｈ
が約１４０ｎｍのときは、凹凸の周期ｄが２５０〜４０
０ｎｍの範囲で約３０％以上の反射率が得られ、また、
凹凸の周期ｄが２００ｎｍのときは、凸部の高さｈが５
０〜６０ｎｍの範囲で約１％以下の反射率が得られてい
る。このことから、所望の反射率を得るためには、凹凸
構造はほぼ完全なグレーティング状である必要はなく、
凹部または凸部の繰り返し間隔や凸部の高さ（凹部の深
さ）は、ある程度のばらつきがあってもよいと考えられ
る。
【００４７】ここで、図６に示すと同様な半導体レー
ザ、すなわち、共振器端面に、レーザ共振器を構成する
半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる凹部および
／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられた半
導体レーザは、例えば、エッチト・ミラー・レーザにお
いて、エッチング端面からなる共振器端面を形成する際
に、上記凹凸構造に対応する対応する形状のマスクを用
いて半導体層をドライエッチング法またはウエットエッ
チング法によりエッチングすることにより、容易に製造
可能である（詳細については、特願平８−３４１６１９
参照）。
ザ、すなわち、共振器端面に、レーザ共振器を構成する
半導体層の接合面にほぼ平行な方向に延びる凹部および
／または凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられた半
導体レーザは、例えば、エッチト・ミラー・レーザにお
いて、エッチング端面からなる共振器端面を形成する際
に、上記凹凸構造に対応する対応する形状のマスクを用
いて半導体層をドライエッチング法またはウエットエッ
チング法によりエッチングすることにより、容易に製造
可能である（詳細については、特願平８−３４１６１９
参照）。
【００４８】上述のこと踏まえた上で、以下に、この発
明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４９】まず、この発明の第１の実施形態について
説明する。図９は、この発明の第１の実施形態による半
導体レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ
＝４００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共
振器１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を
有するエッチト・ミラー・レーザである。図９におい
て、ｘ方向はレーザ共振器を構成する半導体層の積層面
に平行な方向、ｙ方向はレーザ共振器を構成する半導体
層の積層面に垂直な方向、ｚ方向は共振器端面の法線方
向に対応する。
説明する。図９は、この発明の第１の実施形態による半
導体レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ
＝４００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共
振器１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を
有するエッチト・ミラー・レーザである。図９におい
て、ｘ方向はレーザ共振器を構成する半導体層の積層面
に平行な方向、ｙ方向はレーザ共振器を構成する半導体
層の積層面に垂直な方向、ｚ方向は共振器端面の法線方
向に対応する。
【００５０】図９に示すように、この半導体レーザにお
いては、例えば、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、レーザ構造
（レーザ共振器１）を構成する複数の半導体層、すなわ
ち、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光導波
層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｐ型ＧａＮ光導波層１
５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６が順次積層され
ている。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１および
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６は、例えばＡｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎからなり、ＩｎＧａＮ活性層１４は、例えばＩｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなる。また、ｎ型ＧａＮ基板１１と
しては、バルク基板を用いてもよく、または、サファイ
ア基板などの上に所定のバッファ層を介してｎ型ＧａＮ
層を設けたものを用いてもよい。なお、後者の場合、サ
ファイア基板は、最終的に除去してもよい。
いては、例えば、ｎ型ＧａＮ基板１１上に、レーザ構造
（レーザ共振器１）を構成する複数の半導体層、すなわ
ち、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ｎ型ＧａＮ光導波
層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｐ型ＧａＮ光導波層１
５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６が順次積層され
ている。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１および
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６は、例えばＡｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎからなり、ＩｎＧａＮ活性層１４は、例えばＩｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなる。また、ｎ型ＧａＮ基板１１と
しては、バルク基板を用いてもよく、または、サファイ
ア基板などの上に所定のバッファ層を介してｎ型ＧａＮ
層を設けたものを用いてもよい。なお、後者の場合、サ
ファイア基板は、最終的に除去してもよい。
【００５１】レーザ共振器１を構成する各半導体層の厚
さの一例を挙げると、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２の
厚さは０．６μｍ、ｎ型ＧａＮ光導波層１３の厚さは
０．２μｍ、ＩｎＧａＮ活性層１４の厚さは０．１μ
ｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層１５の厚さは０．２μｍ、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１６の厚さは０．６μｍである。
さの一例を挙げると、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２の
厚さは０．６μｍ、ｎ型ＧａＮ光導波層１３の厚さは
０．２μｍ、ＩｎＧａＮ活性層１４の厚さは０．１μ
ｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層１５の厚さは０．２μｍ、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１６の厚さは０．６μｍである。
【００５２】これらのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、
ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｐ型
ＧａＮ光導波層１５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
６は、エッチングにより一方向に延びる所定のレーザ共
振器１の形状にパターニングされている。この場合、こ
れらの共振器端面２，３は、レーザ共振器１を構成する
半導体層を、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面にほぼ垂直な方
向にエッチングすることにより形成されたものであり、
また、これらの共振器端面２，３の法線方向は、レーザ
共振器１の共振器長方向とほぼ一致している。
ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｐ型
ＧａＮ光導波層１５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
６は、エッチングにより一方向に延びる所定のレーザ共
振器１の形状にパターニングされている。この場合、こ
れらの共振器端面２，３は、レーザ共振器１を構成する
半導体層を、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面にほぼ垂直な方
向にエッチングすることにより形成されたものであり、
また、これらの共振器端面２，３の法線方向は、レーザ
共振器１の共振器長方向とほぼ一致している。
【００５３】この第１の実施形態による半導体レーザに
おいては、上述のレーザ共振器１の両共振器端面２，３
に、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面に平行
な方向に延びる帯状の凹部が形成されてなる凹凸構造が
設けられている。この場合、これらの共振器端面２，３
に設けられた凹凸構造はレーザ共振器１を構成する半導
体層の積層構造に一致しており、ｎ型ＧａＮ光導波層１
３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分が凸、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＩｎＧａＮ活性層１４
およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６に対応する部分が
凹となっている。この凹凸構造は、後述のように、共振
器端面２，３において、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ＩｎＧａＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１６が選択的にエッチングされることにより、これ
らに対応する部分に凹部が形成されることにより形成さ
れたものである。符号４は、共振器端面２におけるレー
ザ光のニアフィールドパターンを示す。このニアフィー
ルドパターン４は、光束の半径方向におけるレーザ光Ｌ
の強度分布を光軸を中心としたガウス分布とし、レーザ
光の強度がピーク値の１／ｅ2 以上となる部分で規定さ
れている。この場合、レーザ共振器１を構成する半導体
層の接合面と垂直な方向におけるニアフィールドパター
ン４の半径は例えば０．３μｍである。
おいては、上述のレーザ共振器１の両共振器端面２，３
に、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面に平行
な方向に延びる帯状の凹部が形成されてなる凹凸構造が
設けられている。この場合、これらの共振器端面２，３
に設けられた凹凸構造はレーザ共振器１を構成する半導
体層の積層構造に一致しており、ｎ型ＧａＮ光導波層１
３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分が凸、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＩｎＧａＮ活性層１４
およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６に対応する部分が
凹となっている。この凹凸構造は、後述のように、共振
器端面２，３において、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ＩｎＧａＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１６が選択的にエッチングされることにより、これ
らに対応する部分に凹部が形成されることにより形成さ
れたものである。符号４は、共振器端面２におけるレー
ザ光のニアフィールドパターンを示す。このニアフィー
ルドパターン４は、光束の半径方向におけるレーザ光Ｌ
の強度分布を光軸を中心としたガウス分布とし、レーザ
光の強度がピーク値の１／ｅ2 以上となる部分で規定さ
れている。この場合、レーザ共振器１を構成する半導体
層の接合面と垂直な方向におけるニアフィールドパター
ン４の半径は例えば０．３μｍである。
【００５４】図１０は、共振器端面２における実際の凹
凸構造を示す略線図であり、共振器端面２を、図９中の
ｙｚ平面に垂直な方向からみたときの凹凸構造の様子を
示すものである。一方、図１１は、ニアフィールドパタ
ーン４のサイズを考慮したときの共振器端面２における
実効的な凹凸構造を示す略線図であり、図１０と同様
に、共振器端面２を、図９中のｙｚ平面に垂直な方向か
らみたときの凹凸構造の様子を示すものである。図１０
および図１１において、寸法ｈは、凹凸構造の凹部の深
さ（凸部の高さ）を示す。
凸構造を示す略線図であり、共振器端面２を、図９中の
ｙｚ平面に垂直な方向からみたときの凹凸構造の様子を
示すものである。一方、図１１は、ニアフィールドパタ
ーン４のサイズを考慮したときの共振器端面２における
実効的な凹凸構造を示す略線図であり、図１０と同様
に、共振器端面２を、図９中のｙｚ平面に垂直な方向か
らみたときの凹凸構造の様子を示すものである。図１０
および図１１において、寸法ｈは、凹凸構造の凹部の深
さ（凸部の高さ）を示す。
【００５５】図１０に示すように、共振器端面２におけ
る実際の凹凸構造においては、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１２に対応する部分の凹部の幅が０．６μｍ、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層１３に対応する部分の凸部の幅が０．２μ
ｍ、ＩｎＧａＮ活性層１４に対応する部分の凹部の幅が
０．１μｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分の
凸部の幅が０．２μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６
に対応する部分の凹部の幅が０．６μｍとなっている。
この場合、凹凸構造は、矩形状の断面形状を有する。な
お、他方の共振器端面３にも、これと同様な凹凸構造が
形成されている。
る実際の凹凸構造においては、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１２に対応する部分の凹部の幅が０．６μｍ、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層１３に対応する部分の凸部の幅が０．２μ
ｍ、ＩｎＧａＮ活性層１４に対応する部分の凹部の幅が
０．１μｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分の
凸部の幅が０．２μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６
に対応する部分の凹部の幅が０．６μｍとなっている。
この場合、凹凸構造は、矩形状の断面形状を有する。な
お、他方の共振器端面３にも、これと同様な凹凸構造が
形成されている。
【００５６】これに対して、ニアフィールドパターン４
のサイズを考慮すると、共振器端面２における実効的な
凹凸構造は、図１１に示すように、幅ａ＝０．１μｍの
凹部と幅ｂ＝０．２μｍの凸部とが周期的に形成された
グレーティングと同様に見なすことができる。この場
合、このグレーティング状の凹凸構造における凹凸の周
期ｄは０．３μｍであり、凹凸のデューティ比（凸部の
幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は２／３である。なお、他方の共
振器端面３においても、これと同様なことが言える。
のサイズを考慮すると、共振器端面２における実効的な
凹凸構造は、図１１に示すように、幅ａ＝０．１μｍの
凹部と幅ｂ＝０．２μｍの凸部とが周期的に形成された
グレーティングと同様に見なすことができる。この場
合、このグレーティング状の凹凸構造における凹凸の周
期ｄは０．３μｍであり、凹凸のデューティ比（凸部の
幅ｂ／凹凸の周期ｄ）は２／３である。なお、他方の共
振器端面３においても、これと同様なことが言える。
【００５７】ここで、共振器端面（ＧａＮ／空気界面）
に矩形状の断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合
（図９〜図１１参照）について、ＲＣＷＡ法により求め
た共振器端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凹部の深
さ（凸部の高さ）ｈとの関係をまとめたものを図１２に
示す。図１２において、横軸は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、
縦軸は凹部の深さｈ（ｎｍ）を示し、端面反射率はｄ−
ｈ平面上の等高線図として示されている。なお、この場
合、凹凸構造における凹凸のデューティ比ｂ／ｄは２／
３とし、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向
は、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行
と仮定した。
に矩形状の断面形状を有する凹凸構造が設けられた場合
（図９〜図１１参照）について、ＲＣＷＡ法により求め
た共振器端面の反射率と、凹凸の周期ｄおよび凹部の深
さ（凸部の高さ）ｈとの関係をまとめたものを図１２に
示す。図１２において、横軸は凹凸の周期ｄ（ｎｍ）、
縦軸は凹部の深さｈ（ｎｍ）を示し、端面反射率はｄ−
ｈ平面上の等高線図として示されている。なお、この場
合、凹凸構造における凹凸のデューティ比ｂ／ｄは２／
３とし、レーザ光の偏光は直線偏光で、その電界の方向
は、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面と平行
と仮定した。
【００５８】図１２より、凹凸の周期ｄ＝３００ｎｍの
グレーティング状の凹凸構造が設けられた共振器端面の
反射率は、凹部の深さｈを制御することにより、約１％
の低反射率（例えばｈ＝４０ｎｍ）から約９０％の高反
射率（例えばｈ＝９０ｎｍ）まで変化することがわか
る。
グレーティング状の凹凸構造が設けられた共振器端面の
反射率は、凹部の深さｈを制御することにより、約１％
の低反射率（例えばｈ＝４０ｎｍ）から約９０％の高反
射率（例えばｈ＝９０ｎｍ）まで変化することがわか
る。
【００５９】この第１の実施形態による半導体レーザに
おいては、レーザ共振器１の両共振器端面２，３に、そ
れぞれ、図１０および図１１に示すような凹凸構造を設
け、例えば、共振器端面２における凹凸構造の凹部の深
さｈと、共振器端面３における凹凸構造の凹部の深さｈ
とが独立に制御されることにより、これらの共振器端面
２，３の反射率が、互いに異なる値に設定されている。
一例を挙げると、共振器端面２における凹凸構造の凹部
の深さｈは６０ｎｍであり、このときの共振器端面２の
反射率は３０％である。また、共振器端面３における凹
凸構造の凹部の深さｈは９５ｎｍであり、このときの共
振器端面３の反射率は８０％である。
おいては、レーザ共振器１の両共振器端面２，３に、そ
れぞれ、図１０および図１１に示すような凹凸構造を設
け、例えば、共振器端面２における凹凸構造の凹部の深
さｈと、共振器端面３における凹凸構造の凹部の深さｈ
とが独立に制御されることにより、これらの共振器端面
２，３の反射率が、互いに異なる値に設定されている。
一例を挙げると、共振器端面２における凹凸構造の凹部
の深さｈは６０ｎｍであり、このときの共振器端面２の
反射率は３０％である。また、共振器端面３における凹
凸構造の凹部の深さｈは９５ｎｍであり、このときの共
振器端面３の反射率は８０％である。
【００６０】以上のように、この第１の実施形態による
半導体レーザにおいては、共振器端面２，３における凹
凸構造の凹部の深さｈを独立に制御することにより、そ
れぞれの共振器端面２，３において、所望の反射率を実
現することが可能である。
半導体レーザにおいては、共振器端面２，３における凹
凸構造の凹部の深さｈを独立に制御することにより、そ
れぞれの共振器端面２，３において、所望の反射率を実
現することが可能である。
【００６１】次に、この第１の実施形態による半導体レ
ーザの製造方法について説明する。
ーザの製造方法について説明する。
【００６２】この半導体レーザを製造するには、まず、
ｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、
ｐ型ＧａＮ光導波層１５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１６をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層１６上にレーザ共振器１に対応
した形状のエッチングマスク（図示せず）を形成し、こ
のエッチングマスクを用いて、例えば反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法のようなドライエッチング法によ
り、選択的に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層１５、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｎ型ＧａＮ
光導波層１３およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２を、
ｎ型ＧａＮ基板１１の主面に対してほぼ垂直方向にエッ
チングする。これにより、これらの各半導体層が所定の
レーザ共振器１の形状にパターニングされると共に、こ
のレーザ共振器１の両端に、エッチング端面からなる共
振器端面２，３が形成される。この後、エッチングマス
クを除去する。
ｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ｎ型ＧａＮ光導波層１３、ＩｎＧａＮ活性層１４、
ｐ型ＧａＮ光導波層１５およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１６をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層１６上にレーザ共振器１に対応
した形状のエッチングマスク（図示せず）を形成し、こ
のエッチングマスクを用いて、例えば反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法のようなドライエッチング法によ
り、選択的に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層１５、ＩｎＧａＮ活性層１４、ｎ型ＧａＮ
光導波層１３およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２を、
ｎ型ＧａＮ基板１１の主面に対してほぼ垂直方向にエッ
チングする。これにより、これらの各半導体層が所定の
レーザ共振器１の形状にパターニングされると共に、こ
のレーザ共振器１の両端に、エッチング端面からなる共
振器端面２，３が形成される。この後、エッチングマス
クを除去する。
【００６３】次に、例えば、共振器端面２以外の部分を
レジストパターンで覆い、所定のエッチャントを用いた
ウエットエッチング法により、共振器端面２をエッチン
グする。これにより、共振器端面２に図１０に示すよう
に、ｎ型ＧａＮ光導波層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層
１５に対応する部分が凸、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ＩｎＧａＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１６に対応する部分が凹となった凹凸構造が形成さ
れる。このとき、この共振器端面２において所望の反射
率が得られるように、エッチングの処理時間を制御する
ことによりエッチング深さ、すなわち凹部の深さｈを制
御する。ここで、ＡｌまたはＩｎが混入されたＧａＮ層
（ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層）は、ノンドープのＧａ
Ｎ層とでは、一般に、化学的性質が異なる。したがっ
て、図１０に示すような凹凸構造は、ウエットエッチン
グ条件を制御することで実現することが原理的に可能で
ある。次に、共振器端面３に対しても同様なエッチング
処理を施すことにより、この共振器端面３にも同様な凹
凸構造を形成する。
レジストパターンで覆い、所定のエッチャントを用いた
ウエットエッチング法により、共振器端面２をエッチン
グする。これにより、共振器端面２に図１０に示すよう
に、ｎ型ＧａＮ光導波層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層
１５に対応する部分が凸、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２、ＩｎＧａＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１６に対応する部分が凹となった凹凸構造が形成さ
れる。このとき、この共振器端面２において所望の反射
率が得られるように、エッチングの処理時間を制御する
ことによりエッチング深さ、すなわち凹部の深さｈを制
御する。ここで、ＡｌまたはＩｎが混入されたＧａＮ層
（ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層）は、ノンドープのＧａ
Ｎ層とでは、一般に、化学的性質が異なる。したがっ
て、図１０に示すような凹凸構造は、ウエットエッチン
グ条件を制御することで実現することが原理的に可能で
ある。次に、共振器端面３に対しても同様なエッチング
処理を施すことにより、この共振器端面３にも同様な凹
凸構造を形成する。
【００６４】以上により、図９に示すように、共振器端
面２，３に、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合
面にほぼ平行な方向に延びる凹部および／または凸部が
形成されてなる凹凸構造が設けられた半導体レーザが製
造される。
面２，３に、レーザ共振器１を構成する半導体層の接合
面にほぼ平行な方向に延びる凹部および／または凸部が
形成されてなる凹凸構造が設けられた半導体レーザが製
造される。
【００６５】以上のように、この第１の実施形態による
半導体レーザによれば、共振器端面２，３に、レーザ共
振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に
延びる凹部が形成されてなる凹凸構造が設けられている
ことにより、多層薄膜コーティング技術を用いることな
く、共振器端面２，３の反射率を容易に制御することが
できる。具体的には、例えば、共振器端面２，３におけ
る凹凸構造の凹部の深さｈを制御することにより、これ
らの共振器端面２，３の反射率を、１％程度の低反射率
から８５％程度の高反射率まで所望の値に設定すること
ができる。
半導体レーザによれば、共振器端面２，３に、レーザ共
振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に
延びる凹部が形成されてなる凹凸構造が設けられている
ことにより、多層薄膜コーティング技術を用いることな
く、共振器端面２，３の反射率を容易に制御することが
できる。具体的には、例えば、共振器端面２，３におけ
る凹凸構造の凹部の深さｈを制御することにより、これ
らの共振器端面２，３の反射率を、１％程度の低反射率
から８５％程度の高反射率まで所望の値に設定すること
ができる。
【００６６】また、この第１の実施形態による半導体レ
ーザの製造方法によれば、エッチング端面からなる共振
器端面２．３を形成した後、これらの共振器端面２，３
をウエットエッチング法によりエッチングすることによ
り、上述のような凹凸構造を形成するようにしているこ
とにより、この凹凸構造を、レーザ共振器１を構成する
半導体層の各層間での組成の違いによる化学的性質の違
いを利用して、極めて再現性良く形成することができ
る。また、この第１の実施形態による半導体レーザの製
造方法によれば、全てをウエハプロセスで作製すること
ができるため、共振器端面の反射率を制御する必要のあ
る半導体レーザを容易に製造することができる。
ーザの製造方法によれば、エッチング端面からなる共振
器端面２．３を形成した後、これらの共振器端面２，３
をウエットエッチング法によりエッチングすることによ
り、上述のような凹凸構造を形成するようにしているこ
とにより、この凹凸構造を、レーザ共振器１を構成する
半導体層の各層間での組成の違いによる化学的性質の違
いを利用して、極めて再現性良く形成することができ
る。また、この第１の実施形態による半導体レーザの製
造方法によれば、全てをウエハプロセスで作製すること
ができるため、共振器端面の反射率を制御する必要のあ
る半導体レーザを容易に製造することができる。
【００６７】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。図１３は、この第２の実施形態による半導体
レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ＝４
００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共振器
１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を有す
るエッチト・ミラー・レーザである。なお、図１３にお
いて、図９と同一または対応する部分には、同一の符号
を付す。
説明する。図１３は、この第２の実施形態による半導体
レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ＝４
００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共振器
１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を有す
るエッチト・ミラー・レーザである。なお、図１３にお
いて、図９と同一または対応する部分には、同一の符号
を付す。
【００６８】図１３に示すように、この半導体レーザに
おいては、レーザ共振器１の一方の共振器端面２に、第
１の実施形態による半導体レーザと同様な凹凸構造が設
けられ、他方の共振器端面３に、レーザ共振器１を構成
する半導体層の接合面とほぼ垂直な方向に延びる帯状の
凹部および凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられて
いる。ここで、共振器端面３に設けられた凹凸構造は、
例えば、共振器端面３をエッチングすることにより、こ
の共振器端面３に凹部を形成することにより形成された
ものである。
おいては、レーザ共振器１の一方の共振器端面２に、第
１の実施形態による半導体レーザと同様な凹凸構造が設
けられ、他方の共振器端面３に、レーザ共振器１を構成
する半導体層の接合面とほぼ垂直な方向に延びる帯状の
凹部および凸部が形成されてなる凹凸構造が設けられて
いる。ここで、共振器端面３に設けられた凹凸構造は、
例えば、共振器端面３をエッチングすることにより、こ
の共振器端面３に凹部を形成することにより形成された
ものである。
【００６９】図１４は、共振器端面３における凹凸構造
を示す略線図であり、共振器端面３を図１３中のｘｚ平
面に垂直な方向から見たとき凹凸構造の様子を示すもの
である。図１４において、寸法ｄ´は凹凸の周期、寸法
ｈは凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ´、凸部の幅をｂ´とすると、凹凸の周期
ｄ´はｄ´＝ａ´＋ｂ´で表される。
を示す略線図であり、共振器端面３を図１３中のｘｚ平
面に垂直な方向から見たとき凹凸構造の様子を示すもの
である。図１４において、寸法ｄ´は凹凸の周期、寸法
ｈは凹部の深さ（または凸部の高さ）を示す。ここで、
凹部の幅をａ´、凸部の幅をｂ´とすると、凹凸の周期
ｄ´はｄ´＝ａ´＋ｂ´で表される。
【００７０】図１４に示すように、この共振器端面３に
設けられた凹凸構造は、例えば、レーザ共振器１を構成
する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に所定の凹凸の
周期ｄ´を有するグレーティング状のものである。この
グレーティング状の凹凸構造における凹凸の周期ｄ´
は、例えば発振波長λより短く設定され、また、凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ´／凹凸の周期ｄ´）は例え
ば１／２に設定されている。共振器端面３の反射率は、
この共振器端面３に設けられたグレーティング状の凹凸
構造の凹凸の周期ｄ´、凹凸のデューティ比ｂ´／ｄ
´、凸部の高さｈ´（または凹部の深さ）、断面形状の
設定により制御される。この場合、共振器端面３におけ
る反射率は、図６に示した他のモデルによる半導体レー
ザにおけると同様に、ＲＣＷＡ法により求めることが可
能である。
設けられた凹凸構造は、例えば、レーザ共振器１を構成
する半導体層の接合面にほぼ平行な方向に所定の凹凸の
周期ｄ´を有するグレーティング状のものである。この
グレーティング状の凹凸構造における凹凸の周期ｄ´
は、例えば発振波長λより短く設定され、また、凹凸の
デューティ比（凸部の幅ｂ´／凹凸の周期ｄ´）は例え
ば１／２に設定されている。共振器端面３の反射率は、
この共振器端面３に設けられたグレーティング状の凹凸
構造の凹凸の周期ｄ´、凹凸のデューティ比ｂ´／ｄ
´、凸部の高さｈ´（または凹部の深さ）、断面形状の
設定により制御される。この場合、共振器端面３におけ
る反射率は、図６に示した他のモデルによる半導体レー
ザにおけると同様に、ＲＣＷＡ法により求めることが可
能である。
【００７１】この第２の実施形態による半導体レーザの
上記以外の構成は、第１の実施形態による半導体レーザ
と同様であるので、説明を省略する。
上記以外の構成は、第１の実施形態による半導体レーザ
と同様であるので、説明を省略する。
【００７２】この第２の実施形態による半導体レーザを
製造するには、エッチングにより共振器端面２，３を形
成するときに、共振器端面３側のエッジが、図１４に示
した凹凸構造に対応する形状を有するマスクを用いて半
導体層をエッチングする。この第２の実施形態による半
導体レーザの製造方法の上記以外の構成は、第１の実施
形態による半導体レーザの製造方法と同様であるので、
説明を省略する。
製造するには、エッチングにより共振器端面２，３を形
成するときに、共振器端面３側のエッジが、図１４に示
した凹凸構造に対応する形状を有するマスクを用いて半
導体層をエッチングする。この第２の実施形態による半
導体レーザの製造方法の上記以外の構成は、第１の実施
形態による半導体レーザの製造方法と同様であるので、
説明を省略する。
【００７３】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な効果を得ることができる。
形態と同様な効果を得ることができる。
【００７４】次に、この発明の第３の実施形態について
説明する。図１５は、この第３の実施形態による半導体
レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ＝４
００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共振器
１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を有す
るエッチト・ミラー・レーザである。なお、図１５にお
いて、図９と同一または対応する部分には、同一の符号
を付す。
説明する。図１５は、この第３の実施形態による半導体
レーザの斜視図である。このレーザは、発振波長λ＝４
００ｎｍのＧａＮ系半導体レーザであり、レーザ共振器
１は、エッチング端面からなる共振器端面２，３を有す
るエッチト・ミラー・レーザである。なお、図１５にお
いて、図９と同一または対応する部分には、同一の符号
を付す。
【００７５】図１５に示すように、この半導体レーザに
おいては、レーザ共振器１の両共振器端面２，３に、そ
れぞれ、複数のドット状の凸部が形成されてなる凹凸構
造が設けられている。これらの共振器端面２，３に設け
られた凹凸構造においては、上述のドット状の凸部が、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向および接合面にほぼ垂直な方向に２次元状に配置
され、凹部が格子状となっている。この場合、上述のド
ット状の凸部は、共振器端面２，３のｎ型ＧａＮ光導波
層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分
に、ほぼ均等に設けられている。なお、この凹凸構造
は、共振器端面２，３をエッチングすることにより、こ
れらの共振器端面２，３に格子状の凹部が形成されるこ
とにより形成されたものである。
おいては、レーザ共振器１の両共振器端面２，３に、そ
れぞれ、複数のドット状の凸部が形成されてなる凹凸構
造が設けられている。これらの共振器端面２，３に設け
られた凹凸構造においては、上述のドット状の凸部が、
レーザ共振器１を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向および接合面にほぼ垂直な方向に２次元状に配置
され、凹部が格子状となっている。この場合、上述のド
ット状の凸部は、共振器端面２，３のｎ型ＧａＮ光導波
層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５に対応する部分
に、ほぼ均等に設けられている。なお、この凹凸構造
は、共振器端面２，３をエッチングすることにより、こ
れらの共振器端面２，３に格子状の凹部が形成されるこ
とにより形成されたものである。
【００７６】この第３の実施形態による半導体レーザの
上記以外の構成は、第１の実施形態による半導体レーザ
と同様であるので、説明を省略する。
上記以外の構成は、第１の実施形態による半導体レーザ
と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】この第３の実施形態による半導体レーザを
製造するには、例えば、第１の実施形態におけると同様
の製造方法により、共振器端面２，３に、図９における
と同様な凹凸構造を形成した後、エッチング法により、
この凹凸構造の凸部に対応する部分を所定形状にパター
ニングする。この第３の実施形態による半導体レーザの
製造方法の上記以外の構成は、第１の実施形態による半
導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省略す
る。
製造するには、例えば、第１の実施形態におけると同様
の製造方法により、共振器端面２，３に、図９における
と同様な凹凸構造を形成した後、エッチング法により、
この凹凸構造の凸部に対応する部分を所定形状にパター
ニングする。この第３の実施形態による半導体レーザの
製造方法の上記以外の構成は、第１の実施形態による半
導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省略す
る。
【００７８】この第３の実施形態によっても、第１の実
施形態と同様な効果を得ることができる。
施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７９】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例に過ぎず、これに限定
されるものではない。具体的には、上述の第１〜第３の
実施形態における半導体レーザは、発振波長λ＝４００
ｎｍ以外のＧａＮ系半導体レーザであってもよい。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例に過ぎず、これに限定
されるものではない。具体的には、上述の第１〜第３の
実施形態における半導体レーザは、発振波長λ＝４００
ｎｍ以外のＧａＮ系半導体レーザであってもよい。
【００８０】また、例えば、上述の第１の実施形態にお
ける共振器端面２，３の凹凸構造、ならびに、上述の第
２の実施形態における共振器端面２の凹凸構造は、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＩｎＧａＮ活性層１４およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６に対応する部分が凸、
ｎ型ＧａＮ光導波層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５
に対応する部分が凹となっていてもよい。
ける共振器端面２，３の凹凸構造、ならびに、上述の第
２の実施形態における共振器端面２の凹凸構造は、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層１２、ＩｎＧａＮ活性層１４およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６に対応する部分が凸、
ｎ型ＧａＮ光導波層１３およびｐ型ＧａＮ光導波層１５
に対応する部分が凹となっていてもよい。
【００８１】また、例えば、上述の第１〜第３の実施形
態において、凹凸構造が設けられ共振器端面に、さら
に、例えばＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 構造の多層薄膜をコーテ
ィングしてもよい。この場合、この多層薄膜がパッシベ
ーション膜となることにより共振器端面の信頼性の向上
につながると共に、反射率の調整が可能となるので、有
益である。
態において、凹凸構造が設けられ共振器端面に、さら
に、例えばＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 構造の多層薄膜をコーテ
ィングしてもよい。この場合、この多層薄膜がパッシベ
ーション膜となることにより共振器端面の信頼性の向上
につながると共に、反射率の調整が可能となるので、有
益である。
【００８２】また、上述の第１の実施形態においては、
共振器端面２，３に凹凸構造を形成する際に、レーザ共
振器１を構成する半導体層をエッチングすることにより
エッチング端面からなる共振器端面２，３を形成した後
に、これらの共振器端面２，３をウエットエッチング法
によりエッチングすることにより凹凸構造を形成するよ
うにしているが、これは、レーザ共振器１を構成する半
導体層をエッチングすることによりエッチング端面から
なる共振器端面２，３を形成する際に、ドライエッチン
グ条件を制御することにより、これらの共振器端面２，
３の形成と同時に凹凸構造を形成することも可能であ
る。
共振器端面２，３に凹凸構造を形成する際に、レーザ共
振器１を構成する半導体層をエッチングすることにより
エッチング端面からなる共振器端面２，３を形成した後
に、これらの共振器端面２，３をウエットエッチング法
によりエッチングすることにより凹凸構造を形成するよ
うにしているが、これは、レーザ共振器１を構成する半
導体層をエッチングすることによりエッチング端面から
なる共振器端面２，３を形成する際に、ドライエッチン
グ条件を制御することにより、これらの共振器端面２，
３の形成と同時に凹凸構造を形成することも可能であ
る。
【００８３】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
て、共振器端面に設けられた凹凸構造は、共振器端面に
エッチングにより凹部を形成することにより形成された
ものであるが、この凹凸構造は、例えば、共振器端面に
成膜により凸部を形成することにより形成されたもので
あってもよい。
て、共振器端面に設けられた凹凸構造は、共振器端面に
エッチングにより凹部を形成することにより形成された
ものであるが、この凹凸構造は、例えば、共振器端面に
成膜により凸部を形成することにより形成されたもので
あってもよい。
【００８４】また、上述の第１〜第３の実施形態におけ
るレーザ共振器１は、ダブルヘテロ構造を有するもので
あってもよい。また、上述の第１〜第３の実施形態にお
いては、この発明をエッチト・ミラー・レーザに適用し
た場合について説明したが、この発明は、エッチト・ミ
ラー・レーザに立ち上げミラーを集積した疑似面発光レ
ーザ、あるいは、劈開面からなる共振器端面を有する劈
開レーザに適用することも可能である。
るレーザ共振器１は、ダブルヘテロ構造を有するもので
あってもよい。また、上述の第１〜第３の実施形態にお
いては、この発明をエッチト・ミラー・レーザに適用し
た場合について説明したが、この発明は、エッチト・ミ
ラー・レーザに立ち上げミラーを集積した疑似面発光レ
ーザ、あるいは、劈開面からなる共振器端面を有する劈
開レーザに適用することも可能である。
【００８５】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
ては、この発明をＧａＮ系半導体レーザに適用した場合
について説明したが、この発明は、ＧａＮ系発光ダイオ
ードは勿論、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体発光素子以外に、ＡｌＧａＡｓ系半導
体発光素子やＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子のような
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子やＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体発光素子に適用
することも可能である。
ては、この発明をＧａＮ系半導体レーザに適用した場合
について説明したが、この発明は、ＧａＮ系発光ダイオ
ードは勿論、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体発光素子以外に、ＡｌＧａＡｓ系半導
体発光素子やＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子のような
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子やＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体発光素子に適用
することも可能である。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の第１の
発明による半導体発光素子によれば、共振器の少なくと
も一方の共振器端面に、共振器を構成する半導体層の接
合面にほぼ平行な方向に延在する凹部および／または凸
部が設けられてなる凹凸構造を有することにより、多層
薄膜コーティング技術を用いることなく、容易に共振器
端面の反射率制御を行うことができる。
発明による半導体発光素子によれば、共振器の少なくと
も一方の共振器端面に、共振器を構成する半導体層の接
合面にほぼ平行な方向に延在する凹部および／または凸
部が設けられてなる凹凸構造を有することにより、多層
薄膜コーティング技術を用いることなく、容易に共振器
端面の反射率制御を行うことができる。
【００８７】また、この発明の第２の発明による半導体
発光素子によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端
面に、ドット状の凹部および／または凸部が設けられて
なる凹凸構造を有することにより、第１の発明における
と同様に、多層薄膜コーティング技術を用いることな
く、容易に共振器端面の反射率制御を行うことができ
る。
発光素子によれば、共振器の少なくとも一方の共振器端
面に、ドット状の凹部および／または凸部が設けられて
なる凹凸構造を有することにより、第１の発明における
と同様に、多層薄膜コーティング技術を用いることな
く、容易に共振器端面の反射率制御を行うことができ
る。
【００８８】これらの第１の発明および第２の発明は、
凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率を、凹凸構造
の凹部および／または凸部の繰り返し間隔、凹凸構造の
凹部の深さまたは凸部の高さ、凹凸構造のデューティ比
および凹凸構造の断面形状の設定により制御可能である
ため、特に、青紫色から紫外光の領域で発振可能な半導
体発光素子において、共振器端面を高反射率化するのに
有効であり、また、発振波長に対して透明な適当な高屈
折率の材料が無く、高反射率化のための多層薄膜コーテ
ィングが困難な半導体発光素子においても、高反射率化
が容易となる。
凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率を、凹凸構造
の凹部および／または凸部の繰り返し間隔、凹凸構造の
凹部の深さまたは凸部の高さ、凹凸構造のデューティ比
および凹凸構造の断面形状の設定により制御可能である
ため、特に、青紫色から紫外光の領域で発振可能な半導
体発光素子において、共振器端面を高反射率化するのに
有効であり、また、発振波長に対して透明な適当な高屈
折率の材料が無く、高反射率化のための多層薄膜コーテ
ィングが困難な半導体発光素子においても、高反射率化
が容易となる。
【００８９】また、この発明の第３の発明による半導体
発光素子の製造方法によれば、第１の発明による半導体
発光素子を製造する場合に、共振器端面にエッチングよ
る凹部を形成することにより凹凸構造を形成し、この
際、凹凸構造を、共振器を構成する半導体層の各層間で
の組成の違いまたは接合界面での歪みの有無による化学
的性質の違いを利用して形成するようにしていることに
より、凹凸構造の凹部および／または凸部の繰り返し間
隔、凹凸構造のデューティ比を極めて再現性よく実現す
ることができる。特に、製造すべき半導体発光素子が、
エッチング端面からなる共振器端面を有するエッチト・
ミラー・レーザである場合は、全てをウエハプロセスで
製造することができるため、共振器端面の反射率を制御
する必要のある半導体発光素子を容易に製造することが
できる。
発光素子の製造方法によれば、第１の発明による半導体
発光素子を製造する場合に、共振器端面にエッチングよ
る凹部を形成することにより凹凸構造を形成し、この
際、凹凸構造を、共振器を構成する半導体層の各層間で
の組成の違いまたは接合界面での歪みの有無による化学
的性質の違いを利用して形成するようにしていることに
より、凹凸構造の凹部および／または凸部の繰り返し間
隔、凹凸構造のデューティ比を極めて再現性よく実現す
ることができる。特に、製造すべき半導体発光素子が、
エッチング端面からなる共振器端面を有するエッチト・
ミラー・レーザである場合は、全てをウエハプロセスで
製造することができるため、共振器端面の反射率を制御
する必要のある半導体発光素子を容易に製造することが
できる。
【００９０】また、この発明の第３の発明による半導体
発光素子の製造方法は、プロセス中に共振器端面に凹凸
の生じ易く、共振器端面の反射率が劈開面より低下し易
いエッチト・ミラー・レーザにおいて、共振器端面の凹
凸構造における凹部の深さを制御することで高反射率化
を実現することができるので、エッチト・ミラー・レー
ザの製造に用いて特に有効である。
発光素子の製造方法は、プロセス中に共振器端面に凹凸
の生じ易く、共振器端面の反射率が劈開面より低下し易
いエッチト・ミラー・レーザにおいて、共振器端面の凹
凸構造における凹部の深さを制御することで高反射率化
を実現することができるので、エッチト・ミラー・レー
ザの製造に用いて特に有効である。
【図１】 ＲＣＷＡ法による共振器端面の反射率の計算
に用いた半導体レーザのモデルの一例を示す斜視図であ
る。
に用いた半導体レーザのモデルの一例を示す斜視図であ
る。
【図２】 図１に示した半導体レーザの共振器端面にお
ける凹凸構造を示す斜視図である。
ける凹凸構造を示す斜視図である。
【図３】 図１に示した半導体レーザにおいて発振波長
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
【図４】 図１に示した半導体レーザにおいて発振波長
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
【図５】 図１に示した半導体レーザにおいて発振波長
λ＝３００ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
λ＝３００ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
【図６】 ＲＣＷＡ法による共振器端面の反射率の計算
に用いた半導体レーザのモデルの他の例を示す斜視図で
ある。
に用いた半導体レーザのモデルの他の例を示す斜視図で
ある。
【図７】 図６に示した半導体レーザの共振器端面にお
ける凹凸構造を示す斜視図である。
ける凹凸構造を示す斜視図である。
【図８】 図６に示した半導体レーザにおいて発振波長
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
λ＝４２０ｎｍとしたときの共振器端面の反射率のＲＣ
ＷＡ法による計算結果を示すグラフである。
【図９】 この発明の第１の実施形態による半導体レー
ザの斜視図である。
ザの斜視図である。
【図１０】 この発明の第１の実施形態による半導体レ
ーザの共振器端面における実際の凹凸構造を示す略線図
である。
ーザの共振器端面における実際の凹凸構造を示す略線図
である。
【図１１】 この発明の第１の実施形態による半導体レ
ーザにおいて、ニアフィールドパターンのサイズを考慮
したときの共振器端面における実効的な凹凸構造を示す
略線図である。
ーザにおいて、ニアフィールドパターンのサイズを考慮
したときの共振器端面における実効的な凹凸構造を示す
略線図である。
【図１２】 この発明の第１の実施形態による半導体レ
ーザの共振器端面の反射率のＲＣＷＡ法による計算結果
を示すグラフである。
ーザの共振器端面の反射率のＲＣＷＡ法による計算結果
を示すグラフである。
【図１３】 この発明の第２の実施形態による半導体レ
ーザの斜視図である。
ーザの斜視図である。
【図１４】 この発明の第２の実施形態による半導体レ
ーザの共振器端面における凹凸構造を示す略線図であ
る。
ーザの共振器端面における凹凸構造を示す略線図であ
る。
【図１５】 この発明の第３の実施形態による半導体レ
ーザの斜視図である。
ーザの斜視図である。
１・・・レーザ共振器、２，３・・・共振器端面、４・
・・ニアフィールドパターン、１１・・・ｎ型ＧａＮ基
板、１２・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１３・・・
ｎ型ＧａＮ光導波層、１４・・・ＩｎＧａＮ活性層、１
５・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、１６・・・ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層
・・ニアフィールドパターン、１１・・・ｎ型ＧａＮ基
板、１２・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１３・・・
ｎ型ＧａＮ光導波層、１４・・・ＩｎＧａＮ活性層、１
５・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、１６・・・ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層
Claims (17)
- 【請求項１】 共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、上記共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向に延在する凹部および／または凸部が形成されて
なる凹凸構造が設けられていることを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項２】 上記凹凸構造が設けられた共振器端面の
反射率が、上記凹凸構造の上記凹部または上記凸部の繰
り返し間隔、上記凹凸構造の上記凹部の深さまたは上記
凸部の高さ、上記凹凸構造のデューティ比および上記凹
凸構造の断面形状により制御されることを特徴とする請
求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記共振器の一方の共振器端面の反射率
と他方の共振器端面の反射率とが互いに異なるように、
上記凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率が制御さ
れていることを特徴とする請求項２記載の半導体発光素
子。 - 【請求項４】 上記凹凸構造における上記凹部または上
記凸部の繰り返し間隔が上記共振器端面からの出射光の
波長より短く設定されていることを特徴とする請求項１
記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記凹凸構造が設けられた共振器端面に
単層または多層構造の膜がコーティングされていること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記凹凸構造は、上記共振器端面にエッ
チングによる上記凹部を形成することにより形成された
ものであることを特徴とする請求項１記載の半導体発光
素子。 - 【請求項７】 上記凹凸構造は、上記エッチングの際
に、上記共振器を構成する上記半導体層の各層間での組
成の違いまたは接合界面での歪みの有無による化学的性
質の違いを利用して形成されたものであることを特徴と
する請求項６記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 上記凹凸構造は、上記共振器端面に成膜
による上記凸部を形成することにより形成されたもので
あることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項９】 共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、ドット状の凹部および／または凸部が形成されてな
る凹凸構造が設けられていることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項１０】 上記凹凸構造は、上記凹部および／ま
たは上記凸部が、上記共振器を構成する半導体層の接合
面にほぼ平行な方向および上記接合面にほぼ垂直な方向
に形成された格子状の形状を有することを特徴とする請
求項９記載の半導体発光素子。 - 【請求項１１】 上記凹凸構造が設けられた共振器端面
の反射率が、上記凹凸構造の上記凹部または上記凸部の
繰り返し間隔、上記凹凸構造の上記凹部の深さまたは上
記凸部の深さ、上記凹凸構造のデューティ比および上記
凹凸構造の断面形状により制御されることを特徴とする
請求項９記載の半導体発光素子。 - 【請求項１２】 上記共振器の一方の共振器端面の反射
率と他方の共振器端面の反射率とが互いに異なるよう
に、上記凹凸構造が設けられた共振器端面の反射率が制
御されていることを特徴とする請求項１１記載の半導体
発光素子。 - 【請求項１３】 上記凹凸構造の上記凹部または上記凸
部の繰り返し間隔が上記共振器端面からの出射光の波長
より短く設定されていることを特徴とする請求項９記載
の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 上記凹凸構造が設けられた共振器端面
に単層または多層構造の膜がコーティングされているこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。 - 【請求項１５】 共振器の少なくとも一方の共振器端面
に、上記共振器を構成する半導体層の接合面にほぼ平行
な方向に延在する凹部および／または凸部が形成されて
なる凹凸構造が設けられた半導体発光素子の製造方法で
あって、 上記共振器端面にエッチングよる上記凹部を形成するこ
とにより上記凹凸構造を形成し、この際、上記凹凸構造
を、上記共振器を構成する上記半導体層の各層間での組
成の違いまたは接合界面での歪みの有無による化学的性
質の違いを利用して形成するようにしたことを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 上記共振器を構成する上記半導体層を
エッチングすることによりエッチング端面からなる共振
器端面を形成する際に、この共振器端面に上記凹凸構造
を同時に形成するようにしたことを特徴とする請求項１
５記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１７】 上記共振器を構成する上記半導体層を
エッチングすることによりエッチング端面からなる共振
器端面を形成した後、または、上記半導体層を劈開する
ことにより劈開面からなる共振器端面を形成した後、さ
らに、この共振器端面をエッチングすることにより上記
凹凸構造を形成するようにした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。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP10173308A JP2000012954A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US09/328,409 US6465810B1 (en) | 1998-06-19 | 1999-06-09 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| EP99111738A EP0966077A2 (en) | 1998-06-19 | 1999-06-17 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
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|---|---|---|---|
| JP10173308A JP2000012954A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012954A true JP2000012954A (ja) | 2000-01-14 |
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ID=15958051
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10173308A Pending JP2000012954A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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|---|---|
| US (1) | US6465810B1 (ja) |
| EP (1) | EP0966077A2 (ja) |
| JP (1) | JP2000012954A (ja) |
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Also Published As
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