JP2001156383A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端面劣化が起こり難く、駆動信頼性が高い半
導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ素子における共振器端面の
一方に被覆形成する低反射膜１８として、抵抗率が１×
１０¹²Ω・ｍ以上、好ましくは１×１０¹³Ω・ｍ以上の化
学量論組成を有するＡl₂Ｏ₃膜を用いる。特にこのＡl₂
Ｏ₃膜を、例えば電子サイクロトロン共鳴プラズマスパ
ッタ法で成膜する。そして端面劣化を抑えて一定電流に
よる駆動時に光出力の低下を抑えることで、例えば光通
信用の光源として用いるに好適な動作寿命の長い半導体
レーザ素子を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関し、更に詳しくは、長時間の駆動時にあっても光出力
の低下が起こりずらく、駆動信頼性が高い半導体レーザ
素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体レーザ素子の製造に際して
は、先ず所定の半導体基板の上に所定の半導体材料の薄
層を積層して活性層を含む層構造を形成し、また、その
上面と下面にそれぞれ駆動電極を形成した後、その層構
造を所定の共振器長で劈開する。次いで共振器の劈開面
（共振器端面）の一方に高反射膜を、他方の共振器端面
に低反射膜を被覆形成することで、活性層に励起したレ
ーザの共振器端面における反射率制御と、劈開面に対す
る保護処理が施される。

【０００３】この場合、一般的に上記低反射膜はＡlＯ_x
やＳiＯ_xのような低屈折率の酸化物材料の単層で形成さ
れ、また高反射膜は上記した低反射膜とＳiのような高
屈折率の材料から成る膜を交互に積層した複合層で形成
される。またそのときの成膜法としては一般にスパッタ
法が適用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな構造の半導体レーザ素子を一定電流で駆動している
と、時間経過に伴ってその光出力が低減していき、最後
にはレーザ発振が停止することがある。このような現象
は多種の要因に基づくものであるが、その要因の１つに
端面劣化という問題がある。

【０００５】この端面劣化（ＣＯＤ）は、レーザ素子の
駆動中に共振器の両端面が酸化して非発光再結合が増加
することによって引き起こされる現象である。このよう
な現象は、例えば光通信用の光源として用いられる半導
体レーザ素子の駆動信頼性を大幅に損なうので、その改
善が強く望まれている。特に活性層の近傍を構成する半
導体材料が含Ａl化合物半導体材料であり、しかもその
共振器端面に形成された低反射膜（保護膜）がＡl₂Ｏ₃
膜であるような場合、上述した端面劣化が顕著に発現す
るという問題がある。

【０００６】本発明は、半導体レーザ素子における上述
した問題を解決するもので、その目的は、長時間の駆動
時においても端面劣化を起こし難くし、従って光出力の
低減も起こり難くして、例えば光通信用の光源としての
実使用時に高い信頼性を備えている半導体レーザ素子を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述した目
的を達成するための研究過程で、半導体レーザ素子の共
振器端面にＡl₂Ｏ₃膜を保護膜（低反射膜）と形成した
場合であっても、活性層とその近傍の半導体層が含Ａl
半導体材料で形成されていると、端面劣化が顕著に発生
する現象に関して次のような考察を加えた。 (１) 一般的な保護膜の成膜法として採用されているス
パッタ法でＡl₂Ｏ₃膜を成膜した場合、その組成は必ず
しも化学量論比になっているとは限らない。むしろＡl₂
Ｏ₃膜における酸素成分が化学量論比的に過剰になって
いる場合がある。 (２) この場合、半導体レーザ素子の駆動時における発
熱などにより、Ａl₂Ｏ₃膜における過剰な酸素成分が遊
離して劈開面側に拡散する。すると劈開面側に拡散した
酸素成分が、共振器端面（劈開面）を構成する含Ａl化
合物半導体材料のＡl成分を酸化する。この結果、共振
器の端面劣化が生じるものと考えられる。 (３) 尚、Ａl₂Ｏ₃膜における酸素成分が化学量論比的
に不足する場合には、金属Ａl成分が多くなり、該Ａl₂
Ｏ₃膜に電界が加わったときに電流が流れ易くなる。す
るとこの電流により金属Ａl成分、および共振器端面
（劈開面）を構成する含Ａl化合物半導体材料のＡl成分
の酸化が進むことになるので、同様に共振器の端面劣化
が生じ易くなる。 (４) 従って共振器端面に成膜するＡl₂Ｏ₃膜として、
酸素成分が化学量論比的に過剰でないもの、つまりＡl
成分と酸素成分とが可能な限り化学量論比に近似した組
成になっているものを用いれば、酸素成分の拡散とそれ
に基づく含Ａl化合物半導体材料の酸化を抑制すること
ができる。そして含Ａl化合物半導体材料の酸化を抑制
すれば、共振器における端面劣化の発生を抑制すること
ができると考えた。 (５) また共振器端面に成膜するＡl₂Ｏ₃膜として、酸
素成分が化学量論比的に不足していないもの、つまりＡ
l成分と酸素成分とが可能な限り化学量論比に近似した
組成になっているものを用いれば、含Ａl化合物半導体
材料の酸化を抑制して共振器の端面劣化の発生を抑制す
ることができると考えられる。

【０００８】そこで本発明者らは上記した考察に基づい
てＡl₂Ｏ₃膜の成膜に関して種々検討を加えたところ、
例えば後述する電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッ
タ（Electron Cyclotron Resonance Sputter；以下、Ｅ
ＣＲという）法で共振器端面にＡl₂Ｏ₃膜を成膜する
と、そのＡl₂Ｏ₃膜は化学量論比組成の膜となることを
見出した。ちなみにＥＣＲ法によれば、酸素雰囲気中で
純金属（Ａl）をターゲットとしてスパッタリングする
ので、スパッタされた純金属（Ａl）がその雰囲気中の
酸素を必要なだけ取り込んで共振器端面に付着するた
め、該共振器端面に成膜されるＡl₂Ｏ₃膜が化学量論比
組成となるものと考えられる。これに対して従来の通常
のスパッタ法においては、そのターゲットとしてアルミ
ナ（Ａl₂Ｏ₃）を用いるので、スパッタされたアルミナ
の分子組成がスパッタの様子によって変化し、該共振器
端面に成膜されるＡl₂Ｏ₃膜における酸素成分が化学量
論比組成的に変化するものと考えられる。

【０００９】更に上述した如くＥＣＲ法を用いて成膜し
たＡl₂Ｏ₃膜における抵抗率は、通常のスパッタ法によ
り成膜したＡl₂Ｏ₃膜に比較して著しく高い値を示すこ
とも見出した。そしてこのような抵抗率の高い化学量論
比組成のＡl₂Ｏ₃膜を成膜した半導体レーザ素子によれ
ば、その端面劣化が大幅に抑制され、長時間の駆動下で
も光出力が殆ど低減せず、駆動信頼性の高い半導体レー
ザ素子となることを見出して本発明を完成するに至っ
た。

【００１０】そこで本発明の半導体レーザ素子において
は、共振器の端面を被覆する低反射膜および／または高
反射膜として１×１０¹²Ω・ｍ以上の抵抗率を有する化
学両論組成のＡl₂Ｏ₃膜を用いたことを特徴としてい
る。そしてこのようなＡl₂Ｏ₃膜を、例えば電子サイク
ロトロン共鳴プラズマスパッタ法で成膜することを特徴
としている。

【００１１】即ち、本発明は活性層を挟んで光閉じ込め
層を積層形成した半導体多層膜からなり、該半導体多層
膜における各層の接合面に垂直な相対する端面の一方に
低反射膜を、上記端面の他方に高反射膜を被覆形成した
半導体レーザ素子であって、前記低反射膜として、少な
くとも１×１０¹²Ω・ｍ以上の抵抗率を有するＡl₂Ｏ₃か
らなる膜を含む膜として形成したことを特徴としてい
る。

【００１２】好ましくは前記低反射膜を、１層の膜とし
て形成する。或いは前記低反射膜を、複数の層からなる
膜として形成する。この場合、前記複数の層を、前記Ａ
l₂Ｏ ₃からなる膜と、該Ａl₂Ｏ₃よりも高屈折率であるＳ
iを含む膜とにより形成された複合膜として実現する。
特に前記Ａl₂Ｏ₃よりも高屈折率である膜として、Ｓi、
α（アモルファス）-Ｓi、およびＳiＮからなる群から
選ばれたものを用いることが好ましい。

【００１３】また好ましくは前記高反射膜を、少なくと
も１×１０¹²Ω・ｍ以上の抵抗率を有するＡl₂Ｏ₃からな
る膜を含むものとする。特に前記高反射膜を、前記Ａl₂
Ｏ₃からなる膜と、該Ａl₂Ｏ₃よりも高屈折率であるＳi
を含む膜とにより形成された複合膜として実現する。こ
の場合にも、前記Ｓiを含む膜は、Ｓi、α（アモルファ
ス）-Ｓi、ＳiＮからなる群から選ばれたものを用いる
ことが好ましい。

【００１４】また本発明は、活性層を挟んで光閉じ込め
層を積層形成した半導体多層膜からなり、該半導体多層
膜における各層の接合面に垂直な相対する端面の一方に
低反射膜を、上記端面の他方に高反射膜を被覆形成した
半導体レーザ素子であって、前記低反射膜として、化学
量論比組成となっているＡl₂Ｏ₃からなる膜を含む膜と
して形成したことを特徴としている。

【００１５】この発明においても、好ましくはこの低反
射膜を、１層の膜として形成する。或いは前記低反射膜
を、複数の層からなる膜として形成する。この場合、前
記複数の層を、前記Ａl₂Ｏ₃からなる膜と、該Ａl₂Ｏ₃よ
りも高屈折率であるＳiを含む膜とにより形成された複
合膜として実現する。特に前記Ｓiを含む膜として、Ｓ
i、α（アモルファス）-Ｓi、およびＳiＮからなる群か
ら選ばれたものを用いることが好ましい。

【００１６】また好ましくは前記高反射膜として、少な
くとも略化学量論比組成となっているＡl₂Ｏ₃からなる
膜を含むものを用いる。好ましくは前記高反射膜を、前
記Ａl ₂Ｏ₃からなる膜と、該Ａl₂Ｏ₃よりも高屈折率であ
るＳiを含む膜とにより形成された複合膜として実現す
る。この場合、特に前記Ａl₂Ｏ₃よりも高屈折率である
膜として、Ｓi、α（アモルファス）-Ｓi、ＳiＮからな
る群から選ばれたものを用いる。

【００１７】そして本発明は、上述したＡl₂Ｏ₃膜を、
電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッタ法、電子ビー
ム蒸着法、または電子ビームスパッタ法で成膜すること
を特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。図
１はこの発明に係る半導体レーザ素子の概略的な素子構
造を示すもので、図中１０はｎ-ＧaＡsからなる半導体
基板である。半導体レーザ素子は、この半導体基板１０
上にｎ-ＡlＧaＡsからなる第１の光閉じ込め層（下部ク
ラッド層）１１、ＩnＧaＡs／ＧaＡsＰからなる量子井
戸構造の活性層１２、ｐ-ＡlＧaＡsからなる第２の光閉
じ込め層（上部クラッド層）１３を順次積層形成し、更
にその上にｐ-ＧaＡsからなるキャップ層１４を形成し
た半導体多層膜として実現される。このような半導体多
層膜の成長は、液相成長法、気相成長法、分子線成長法
等を用いて行われる。また上記第２の光閉じ込め層（上
部クラッド層）１３およびキャップ層１４は、ストライ
プ状にメサエッチングされてレーザ励起方向に電流狭窄
される。

【００１９】しかしてストライプの上面には、その頂部
を除いてＳiＮからなる絶縁層１５が被覆形成され、こ
の絶縁層１５を覆って前記キャップ層１４上にＴi／Ｐt
／Ａuからなる上部電極（Ｐ電極）１６がオーミックに
蒸着形成される。また前記半導体基板１０の下面には、
ＡuＧeＮi／Ａuからなる下部電極（Ｎ電極）１７がオー
ミックに蒸着形成される。

【００２０】このような素子構造の多層膜半導体を各層
の接合面と直角に、特にそのレーザ励起方向であるスト
ライプ方向と直角に劈開して形成した、相対する共振器
端面（劈開面）の一方には、図２に示すようにＡl₂Ｏ₃
膜からなる単層の低反射膜１８が被覆形成され、他方の
端面には高反射膜１９が形成される。この高反射膜１９
は、例えばＳiＯ₂膜１９ａとα-Ｓi膜１９ｂとを交互に
５層に亘って積層した複合膜からなる。尚、Ａl₂Ｏ₃膜
とＳi膜とを交互に積層形成して高反射膜１９としても
良い。この場合には、共振器端面に接する膜がＡl₂Ｏ₃
膜となるので、ＳiＯ₂膜１９ａを用いる場合よりも共振
器端面との整合性が良く、高反射膜１９として顕著な効
果が得られる。

【００２１】ここで本発明に係る半導体レーザ素子が特
徴とするところは、その共振器端面の一方に形成する低
反射膜１８として、化学量論比に近似した組成を有し、
その抵抗率が１×１０¹²Ω・ｍ以上のＡl₂Ｏ₃膜を設けた
点にある。ちなみにこのような抵抗率のＡl₂Ｏ₃膜は、
例えば図３にその概略構成を示すようなＥＣＲスパッタ
装置を用いて成膜される。

【００２２】このＥＣＲスパッタ装置について簡単に説
明すると、この装置は水冷機構（図示せず）を備えたプ
ラズマ室１ａと、このプラズマ室１ａに連通する試料室
１ｂとを備える。プラズマ室１ａの外周には磁気コイル
２が設けられており、また該プラズマ室１ａの上部には
マイクロ波導入用の導波管３と、ＡrやＯ₂などのガス源
を導入するための導入管４が取り付けられている。また
プラズマ室１ａと試料室１ｂの境界には、リング状に形
成したターゲット５、この例ではＡlが設けられ、この
ターゲット５はスパッタ電源６に接続されている。

【００２３】このようなＥＣＲスパッタ装置によるＡl₂
Ｏ₃膜の形成は、上記試料室１ｂに試料（共振器をなす
レーザ素子）７を配置した後、先ず排気口８を介して試
料室１ｂとプラズマ室１ａとを高真空にする。そして導
波管３から所定周波数のマイクロ波を導入しながら磁気
コイル２とスパッタ電源６を作動させ、この状態で導入
管４からＯ₂を導入すること。するとプラズマ室１ａ内
においてはＥＣＲ放電が起こって高密度の酸素プラズマ
が発生し、この酸素プラズマは試料室１ｂの方へ流れる
プラズマ流となる。このとき上記プラズマ流の外側の部
分がターゲット５に衝突してスパッタリングを起こす。
その結果、酸素プラズマによりスパッタされたターゲッ
ト（Ａl）５の反応生成物（Ａl₂Ｏ₃）が、プラズマ流に
より試料室１ｂに設けられた試料７の表面に運ばれて堆
積する。この結果、該試料７の表面にＡl₂Ｏ₃膜が形成
されることになる。

【００２４】本発明に係る半導体レーザ素子の共振器端
面に設けられる低反射膜１８としての上述した抵抗率１
×１０¹²Ω・ｍ以上のＡl₂Ｏ₃膜は、このようなＥＣＲス
パッタ装置によるＥＣＲスパッタ法により成膜される。
特にこのようなＥＣＲスパッタ法によれば、ターゲット
５として純金属であるＡlそのものを用いるので、共振
器端面に成膜されるＡl₂Ｏ₃膜は、Ａl成分と酸素成分と
が化学量論比組成のものとなる。この結果、半導体レー
ザ素子を駆動しても、低反射膜１８としてのＡl₂Ｏ₃膜
が化学量論比組成的に過剰な酸素成分を持たないので酸
素成分の拡散が生じることがなく、従って共振器端面の
酸化が生じることもない。またＡl₂Ｏ₃膜における酸素
成分が化学量論比組成的に不足することもないので、Ａ
l₂Ｏ₃膜に不本意な電流が流れて共振器端面が酸化され
ることもない。

【００２５】またＡl₂Ｏ₃膜が１×１０¹²Ω・ｍ以上の高
い抵抗率を有しており、放熱性にも優れているので、半
導体レーザ素子の駆動によって発生する熱を有効に放散
する機能も呈する、従って半導体レーザ素子の駆動時に
おける共振器端面の温度上昇が効果的に抑制される。こ
れ故、温度上昇に伴う共振器端面の酸化についても抑制
されることになる。特にＡl₂Ｏ₃膜の抵抗率ρが１×１
０¹³Ω・ｍ以上の場合には、その端面劣化が殆ど生じな
くなるので、その動作信頼性を十分に高めることが可能
となる。従って光通信用の光源として用いられる半導体
レーザ素子のように、長期間に亘って連続して用いられ
る大出力用のレーザ素子を実現する上で好適である。

【００２６】ところで前述したＡl₂Ｏ₃膜の抵抗率ρ(Ω
・ｍ)は、次のようにして評価することができる。具体的
にはＥＣＲスパッタ装置を用いて、例えば共振器端面に
低反射膜１８を形成する際、予め半導体レーザ素子と並
べて設けたＳi基板の上に所定の厚み［ｔ］のＡl₂Ｏ₃膜
を同時に成膜し、その上に、通常のリフトオフ法により
或る面積［Ｓ］の電極を形成する。そして半導体パラメ
ータアナライザなどにより常温条件において上記Ｓi基
板上に形成したＡl₂Ｏ₃膜のＶ-Ｉ特性を、例えば図４に
示すように測定する。そしてその測定データから、図中
矢印で示すようなブレークダウン手前の時点における電
流値［Ｉ］と電圧値［Ｖ］をそれぞれ求め、 ρ ＝ Ｖ・Ｓ／（Ｉ・ｔ） なる計算式に基づいて、その抵抗率ρ(Ω・ｍ)を算出す
るようにすれば良い。

【００２７】ちなみにＥＣＲスパッタ装置を用いて形成
したＡl₂Ｏ₃膜の抵抗率ρ(Ω・ｍ)を求めたところ、図５
に黒丸(●)で示すように５×１０¹²〜１×１０¹⁴Ω・ｍ
の高抵抗値の分布を有し、このＡl₂Ｏ₃膜を低反射膜１
８として備えた半導体レーザ素子の故障発生率が低いこ
とが確認できた。比較の為に通常のスパッタ法を用いて
同様にして共振器端面にＡl₂Ｏ₃膜からなる低反射膜１
８を形成し、その抵抗率ρ(Ω・ｍ)を求めたところ、図
５に白丸(○)で示すように１×１０¹¹〜１×１０¹²Ω・
ｍの低抵抗値の分布を有し、このＡl₂Ｏ₃膜を低反射膜
１８として備えた半導体レーザ素子の故障発生率が高い
ことが確認できた。

【００２８】尚、図５に示すＦＩＴ（fault in time）
回数は、 ＦＩＴ＝（[故障数]×１０⁹）／（[稼働時間]×[稼働
数]） として評価される動作信頼性の評価値であり、上式から
明らかなようにその値が小さい程、動作信頼性（寿命）
が高いことが示される。具体的には図１に示す素子構造
の半導体レーザ素子として、活性層１２がＩnＧaＡs／
ＧaＡsＰの量子井戸構造、その近傍がＡlＧaＡsクラッ
ド層１１,１３からなり、共振器長が８００μｍである
９８０ｎｍ帯域で発振する半導体レーザ素子を製作し
た。そしてこの共振器の一方の端面にＥＣＲ法で厚み１
９０ｎｍのＡl₂Ｏ₃膜を低反射膜１８として成膜し、他
方の端面にＳiＯ₂／α-Ｓiの複合膜を高反射膜１９とし
て成膜した。また比較のために上記半導体レーザ素子
に、通常のスパッタ法でＡl₂Ｏ₃膜から成る低反射膜を
成膜したものを準備した。

【００２９】このようにして製作された複数個の半導体
レーザ素子を３５０ｍＡの一定電流で１０００時間駆動
し、そのときの光出力の変化を調べたところ、図６に示
す如き結果が得られた。この図６に示す実験結果から明
らかなように、本発明に係る半導体レーザ素子の場合
は、１０００時間の駆動後にあっても光出力の低減は殆
ど起こっていないことが確認できた。これに反して従来
の半導体レーザ素子においては約２０時間の経過後にレ
ーザ発振が停止すると言う結果が得られた。尚、本発明
に係る半導体レーザ素子におけるＡl₂Ｏ₃膜の抵抗率を
前述したように測定したところ略１×１０¹³Ω・ｍであ
った。これに対して従来の半導体レーザ素子の場合は、
そのＡl₂Ｏ₃膜の抵抗率が略１×１０¹¹Ω・ｍであった。

【００３０】以上の説明から明らかなように、本発明に
係る半導体レーザ素子によれば長時間の駆動時において
も光出力の低下が殆ど起こらない。その理由は、共振器
端面の低反射膜１８として、ＥＣＲ法で成膜した抵抗率
１×１０¹²Ω・ｍ以上のＡl₂Ｏ₃膜を採用したことによ
り、端面劣化が有効に防止されているからに他ならな
い。しかも９８０ｎｍで発振する上述した実施形態に係
る半導体レーザ素子などの大出力レーザ素子の場合に
は、Ａlの酸化は他の素子の場合よりも促進される傾向
があるため、本発明を適用することにより顕著な効果を
得ることができる。

【００３１】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施形態においては、９８０ｎｍ帯で
発振する半導体レーザ素子について述べたが、１４８０
ｎｍ帯で発振する光通信用の半導体レーザ素子について
も同様に適用することができる。またここでは、抵抗率
が１×１０¹²Ω・ｍ以上のＡl₂Ｏ₃膜を形成するに際して
ＥＣＲ法を用いたが、電子ビーム蒸着法や電子ビームス
パッタ法等を用いることも勿論可能である。

【００３２】更には半導体レーザ素子の素子構造も図１
に示したものに限られるものではなく、種々構造のもの
に適用することができる。また実施形態において高反射
膜１９として、ＳiＯ₂膜１９ａとα-Ｓi膜１９ｂとを交
互に積層した複合膜を形成した例について説明したが、
ＳiＯ₂膜１９ａよりも高屈折率の膜として上記α-Ｓi膜
１９ｂに代えてＳi膜を用いるようにしても良く、更に
はＳiＮ膜を用いるようにしても良い。

【００３３】また高反射膜１９としてＡl₂Ｏ₃膜を含む
膜を形成する場合にも、本発明を同様に適用することが
できる。即ち、前述したＳiＯ₂膜１９ａとα-Ｓi膜１９
ｂとを交互に積層した複合膜に代えて、Ａl₂Ｏ₃膜とＳi
膜とを交互に積層した複合膜として高反射膜１９を形成
する場合にも、低反射膜１８と同様に１×１０¹²Ω・ｍ
以上の高い抵抗率を有する化学量論比組成のＡl₂Ｏ₃膜
を用いるようにすれば良い。このような化学量論比組成
のＡl₂Ｏ₃膜を含む高反射膜１９を用いるようにすれ
ば、高反射膜側の共振器端面での劣化も抑制することが
可能となるので、更に顕著な効果を期待することが可能
となる。

【００３４】更には低反射膜１８を複数の層からなる膜
として形成するようにしても良い。この場合には、１×
１０¹²Ω・ｍ以上の高い抵抗率を有する化学量論比組成
のＡl ₂Ｏ₃膜と、このＡl₂Ｏ₃膜よりも高屈折率のＳiを
含む膜とを交互に積層して形成される複合膜として低反
射膜を実現するようにすれば良い。要するに本発明は活
性層を挟んで光閉じ込め層を積層形成した半導体多層膜
の劈開面を共振器端面とする素子構造の半導体レーザ素
子に幅広く適用することができるものであり、共振器端
面に反射膜として被覆形成されるＡl₂Ｏ₃膜の厚み等に
ついては、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ素子の共振器端面に被覆形成する低反射膜および／
または高反射膜として、抵抗率が１×１０¹²Ω・ｍ以上
の化学量論比組成を有するＡl₂Ｏ₃膜を用いるので、酸
化による共振器端面の劣化を防ぎ、長時間に亘って安定
な光出力を得ることのできる信頼性の高い半導体レーザ
素子を実現することができる。しかもこのようなＡl₂Ｏ
₃膜を、例えば電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッ
タ法で成膜するので、比較的簡単に駆動神聖性の高い半
導体レーザ素子を実現することができ、例えば光通信用
の光源として用いられる大出力レーザ素子に適用して顕
著な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の
概略的な素子構造を示す斜視図。

【図２】図１に示す半導体レーザ素子におけるレーザ励
起方向の概略的な断面構造図。

【図３】本発明の半導体レーザ素子における低反射膜の
成膜に使用するＥＣＲスパッタ装置の概略構成を示す
図。

【図４】Ａl₂Ｏ₃膜の抵抗率を評価する上でのＶ−Ｉ特
性を示す図。

【図５】Ａl₂Ｏ₃膜の抵抗率と、半導体レーザ素子の寿
命との関係を示す図。

【図６】レーザ素子の駆動経過時間と光出力との関係を
示すグラフ。

【符号の説明】 １ａ プラズマ室 １ｂ 試料室 ２ 磁気コイル ３ マイクロ波の導波管 ４ ガス源の導入管 ５ ターゲット ６ スパッタ電源 ７ 試料 ８ 排気口 １０ 半導体基板［ｎ-ＧaＡs］ １１ 第１の光閉じ込め層（下部クラッド層）［ｎ-Ａl
ＧaＡs］ １２ 活性層［ＩnＧaＡs／ＧaＡsＰ；量子井戸構造］ １３ 第２の光閉じ込め層（上部クラッド層）［ｐ-Ａl
ＧaＡs］ １６ 上部電極（Ｐ電極）［Ｔi／Ｐt／Ａu］ １７ 下部電極（Ｎ電極）［ＡuＧeＮi／Ａu］ １８ 低反射膜［Ａl₂Ｏ₃膜］ １９ 光反射膜［ＳiＯ₂膜／α-Ｓi膜］

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 典雄 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 内山 誠治 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA11 AA13 AA74 AA83 CA13 CB10 DA32 DA35 EA28

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性層の両面に光閉じ込め層を積層形成
   した半導体多層膜からなり、該半導体多層膜における各
   層の接合面に垂直な相対する端面の一方に低反射膜を、
   上記端面の他方に高反射膜を被覆形成した半導体レーザ
   素子であって、 前記低反射膜が、１×１０¹²Ω・ｍ以上の抵抗率を有す
   るＡl₂Ｏ₃膜を含むことを特徴とする半導体レーザ素
   子。
2. 【請求項２】 活性層の両面に光閉じ込め層を積層形成
   した半導体多層膜からなり、該半導体多層膜における各
   層の接合面に垂直な相対する端面の一方に低反射膜を、
   上記端面の他方に高反射膜を被覆形成した半導体レーザ
   素子であって、 前記低反射膜が、化学量論組成のＡl₂Ｏ₃膜を含むこと
   を特徴とする半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 前記Ａl₂Ｏ₃膜が、電子サイクロトロン
   共鳴プラズマスパッタ法で成膜されている請求項１また
   は２に記載の半導体レーザ素子。