JP3797798B2

JP3797798B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device

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Publication number: JP3797798B2
Application number: JP22429498A
Authority: JP
Inventors: 秀善堀江; 弘貴太田; 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: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JPH11233896A

Description

【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（ＥＤＦＡ）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、９８０ｎｍ、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 Absorbing 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.Tu et al.,(In-vacuum cleaving and coating of semiconductor laser facets using silicon and a dielectric、 J.Appl.Phys.80(11) 1 DEC. 1996)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ＣＯＤ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(catastrophic 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６−３０２９０６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３−１０１１８３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 semiconductor 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４００−１６００ｎｍ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真空中に脱離させた後、真空中でＳｉ、Ｇｅ、Ｓ及び／又はＳｅからなる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真空中に脱離させた後、真空中でＳｉ、Ｇｅ、Ｓ及び／又はＳｅからなる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、ＩｎＧａＡｓ、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、ＡｌＧａＩｎＰ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Ｂｅ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 Lasers (H.C.Casey,Jr. M.B.Panish著 Academic Press 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_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。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ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＰ系材料ＡｌＧａＩｎＰ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ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ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_bＧａ_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０．０００５〜０．０２μｍ、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（１２）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。
【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^-3Torr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、ＩｎＧａＡｌＰ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、８９０〜１２００ｎｍ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 Spectroscopy 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、100μｍ×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０．２ｎｍ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（１５）（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／ＳｉＯ_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、ＳｉＯ_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 Deposition）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、２５ｅＶから３００ｅＶ程度、より好ましくは５０ｅＶから２００ｅＶ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ＧａＡｓ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１×１０¹⁸ｃｍ^-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_0.5Ｇａ_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１×１０¹⁹ｃｍ^-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９８０ｎｍ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^-5Torrの真空中で平均エネルギー１２０ｅＶ、電流密度２００μＡ／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２ｎｍ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Ｓｉを６０ｎｍと連続した４層のコーティング層を、ＡｌＯ_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、１０００ｈｓ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ＧａＡｓ（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ＡｌＯ_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１．２９ｅＶ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９８０ｎｍ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^-5Torrの真空中で平均エネルギー１５０ｅＶ、電流密度２００μＡ／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／ＴｉＯ_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、１０００ｈｓ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１．２９ｅＶ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（１５０ｍＷ７０°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、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、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（１５０ｍＷ７０℃）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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, particularly a semiconductor laser. The manufacturing method of the present invention is used for applications that require both high output and long life, such as an excitation light source for an optical fiber amplifier and a light source for optical information processing. It is suitably used for a semiconductor laser. Further, LEDs such as super luminescent diodes whose light exit ends are formed by end faces, and also applicable to surface emitting lasers and the like.
[0002]
[Prior art]
Recent progress in optical information processing technology and optical communication technology is remarkable. For example, there is no spare time for high-density recording using a magneto-optical disk and bi-directional communication using an optical fiber network.
For example, in the communication field, Er as an amplifier for signal amplification that has flexibility for the transmission system as well as a large-capacity optical fiber transmission line that will fully support the future multimedia age.³⁺Research on optical fiber amplifiers (EDFA) doped with rare earths such as these has been actively conducted in various fields. Development of a semiconductor laser for a high-efficiency excitation light source, which is an indispensable element as an EDFA component, is awaited.
[0003]
In principle, there are three types of oscillation wavelengths of excitation light sources that can be used for EDFA applications: 800 nm, 980 nm, and 1480 nm. Among these, it is known that excitation at 980 nm is most desirable in view of the characteristics of the amplifier in consideration of gain, noise, and the like. Such a laser having an oscillation wavelength of 980 nm is desired to satisfy the conflicting characteristics of high output and long life as an excitation light source. Further, in the vicinity of this wavelength, for example, 890 to 1150 nm, there is also a demand as a heat source for an SHG light source and a laser printer, and development of a high output and highly reliable laser is straddling in various other applications.
[0004]
Also, in the information processing field, semiconductor lasers have been increased in output and wavelength for the purpose of high-density recording, short-time writing, and reading, and high output is strongly desired for conventional LDs with an oscillation wavelength of 780 nm. In addition, development of LDs in the 630-680 nm band has been vigorously performed in various directions.
As an approach for achieving both high output and high reliability, which are indispensable for realizing lasers, for example, the band gap of the active layer region in the vicinity of the end surface is made transparent with respect to the oscillation wavelength, and the vicinity of the end surface described above is used. Various methods have been proposed for suppressing light absorption in the light source. These lasers are generally called window lasers or NAM (non Absorbing Mirror) lasers, and are very effective when high power is required.
[0005]
On the other hand, a problem solving method as disclosed in JP-A-3-101183 has been proposed. According to this, a contamination-free end face is formed, and a substance that does not cause diffusion or reaction with the semiconductor end face is formed on the passivation layer or a part thereof. The manufacturing method is said to be effective.
Further, as publicly known documents similar to the above-mentioned JP-A-3-101183, LWTu et al., (In-vacuum cleaving and coating of semiconductor laser facets using silicon and a dielectric, J. Appl. Phys. 80 (11) 1 DEC. 1996). According to this, Si / AlO_xIt is described that when the structure is coated on the laser end face, cleaving in a vacuum slows the recombination rate of carriers on the cleaved face and increases the initial COD level.
[0006]
Further, in order to reduce the electric field strength at the light emitting end face of the semiconductor laser, Si is added to the interface between the coating film and the semiconductor so that the antinode part of the standing wave existing in the cavity direction does not coincide with the end face part. A technique for inserting / 4 wavelengths is also known.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
For example, with a semiconductor laser near 980 nm, a semiconductor laser that can withstand continuous use for about two years at a light output of about 50-100 mW and a manufacturing method thereof have already been developed. Happiness and reliability are insufficient. This is the same for the 780 nm band and 630-680 nm band LDs, and ensuring the reliability at the time of high output is a problem of the entire semiconductor laser using a GaAs substrate.
[0008]
One of the causes is due to deterioration of the emission end face of the laser light that is exposed to a very high light density. As is well known for GaAs / AlGaAs semiconductor lasers, there are many surface levels in the vicinity of the end face. However, since these levels absorb laser light, the temperature in the vicinity of the end face is generally the laser. It is described that the temperature rises higher than the internal temperature, and that this temperature rise further narrows the band gap in the vicinity of the end face and further facilitates the absorption of laser light. This phenomenon is known as end-of-face destruction so-called COD (catastrophic optical damage) observed when a large current is passed instantaneously. In addition, many semiconductors have abrupt deterioration due to a decrease in COD level during a long-term energization test. This is a common problem in laser elements. Although attempts to solve these problems have been made energetically as described above, they are still technically insufficient.
[0009]
Considering the case of an LD having a conventional window structure, for example, there is a manufacturing method in which a semiconductor material transparent to an oscillation wavelength is epitaxially grown on a laser end face. In this method, since the laser is brought into a so-called bar state and epitaxial growth is performed on the end face, the electrode process performed thereafter becomes very complicated.
Various methods for disordering the active layer have also been proposed by intentionally thermal diffusion or ion implantation of Zn or Si as impurities into the active layer near the laser end face. Examples of these known documents include JP-A-2-45992, JP-A-3-31083, and JP-A-6-302906.
[0010]
However, since impurity diffusion generally performed in the LD manufacturing process is performed from the epitaxial direction of the laser element toward the substrate direction, there is a problem in the controllability of the diffusion depth and the controllability of the lateral diffusion with respect to the resonator direction. It is difficult to make.
Further, in the case of ion implantation, since high energy ions are introduced from the end face, damage tends to remain on the LD end face even after annealing. Further, an increase in reactive current accompanying a decrease in resistance in a region where impurities are introduced has problems such as an increase in laser threshold current and drive current.
[0011]
On the other hand, for example, a non-contaminated end surface disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-101183 is formed, and a material that does not cause diffusion or reaction with the semiconductor end surface itself and does not contain oxygen is passivated. The technical problems of the manufacturing method formed as a layer or a part thereof are as follows.
In general, depending on the work in a clean room such as the atmosphere, there is no effect of suppressing the generation of non-radiative recombination centers such as Ga-O and As-O generated at the end face during cleavage. As described in the first claim, it is indispensable to form an inactivation layer on the cleaved spot as described in the first claim. The only environment is cleaving in a vacuum as in the tenth claim. However, this requires much more complicated equipment and work than general cleavage in the atmosphere. In addition, the end face generally formed by dry etching disclosed in the 11th to 14th claims forms more non-radiative recombination centers than the end face formed by cleaving, and has a long life. It is not suitable as a required LD manufacturing method.
[0012]
Further, Si or amorphous Si is cited as the most suitable passivation layer, but generally there is no substance that does not cause any diffusion, and it is assumed that it is driven for a long time at high output and high temperature. In such a semiconductor laser, there is a concern about the diffusion of the passivation material disclosed in the patent.
Also, in the above-mentioned L.W.Tu et al., (In-vacuum cleaving and coating of semiconductor laser facets using silicon and a dielectric, J. Appl. Phys. 80 (11) 1 DEC. 1996), Si / AlO_xCleaving in vacuum when coating the structure on the laser end face slows the recombination rate of carriers on the cleavage plane and increases the initial COD level, but there is no long-term reliability statement, There is no mention of the relationship of the LD structure.
[0013]
Further, in order to reduce the electric field strength at the light emitting end face of the semiconductor laser, Si is added to the interface between the coating film and the semiconductor so that the antinode part of the standing wave existing in the cavity direction does not coincide with the end face part. In the technology for inserting / 4 wavelength, Si itself acts as an optical absorber in a wavelength band where a general semiconductor laser is realized, particularly in a range of 400 to 1600 nm where a high output LD is desired. There is a possibility that the temperature rise at the end face accelerates the deterioration of the device.
[0014]
The present invention has been made to solve such a problem, and the object thereof is to stably suppress the interface state density at the end face of a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser over a long period of time, and to provide an inactive layer. This is the realization of a simple manufacturing method that provides a semiconductor laser that operates stably even when diffusion occurs during LD driving. This means that high output and long life with reduced degradation at the end face are achieved. It is none other than the provision of high-performance semiconductor lasers that are compatible with each other.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have formed a compound semiconductor layer including a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer on a substrate, resulting in resonance. In a method of manufacturing a semiconductor light emitting device having a resonator structure, a compound semiconductor layer is sequentially grown on a substrate, a resonator end face is formed by cleavage, and then at least one of the end faces of the active layer exposed at the end face A part of the constituent elements of is desorbed by irradiation with heat rays, electron beams, light, etc. to create a transparent region with respect to the oscillation wavelength in the vicinity of the end face of the semiconductor light emitting device, and then the passivation layer in vacuum Although the semiconductor light-emitting device manufactured by the method of forming a semiconductor device is a simple manufacturing method, it has been found that both a high output and a long life are achieved at a level far surpassing the prior art, and the present invention has been achieved.
[0016]
  That is, the gist of the present invention is that a compound semiconductor layer including a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer is formed on a substrate, and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device having a resonator structure. In the step, the compound semiconductor layer is sequentially grown on the substrate, the end face of the resonator is formed by cleavage, and then at least part of the constituent elements in the vicinity of the end face of the active layer exposed on at least one end faceDesorbed in vacuumAfter, in vacuumMade of Si, Ge, S and / or SeIt exists in the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device characterized by forming an inactivation layer.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The present invention is described in detail below. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a semiconductor light emitting device having a resonator structure in which a compound semiconductor layer including a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer is formed on a substrate. In this manufacturing method, a compound semiconductor layer is sequentially grown on a substrate, a resonator end face is formed by cleavage, and then at least a part of constituent elements near the end face of the active layer exposed on at least one end face is formed.Desorbed in vacuumAfter, in vacuumMade of Si, Ge, S and / or SeThe structure of the semiconductor light emitting device is not particularly limited as long as it is a manufacturing method of a semiconductor light emitting device characterized by forming an inactivation layer. However, as an example of a specific manufacturing method, a refractive index waveguide structure is described below. The second conductivity type cladding layer is divided into two layers of the first and second, and the second conductivity type second cladding layer and the current blocking layer form a current injection region, and further contact with the electrode A case will be described in which a semiconductor laser having a contact layer for lowering resistance is fabricated and the present invention is applied.
[0018]
The basic epitaxial structure of such a laser is produced by, for example, the laser described in Horie et al., Japanese Patent Laid-Open No. 8-130344. This type of laser is a light source for an optical fiber amplifier used for optical communication, and information It is used as a pick-up light source for a large-scale magneto-optical memory for processing, and can be applied to various uses depending on the layer configuration such as the active layer and the cladding layer, and the material configuration.
[0019]
FIG. 2 is a schematic example in which a groove type semiconductor laser is constructed as an example of an epitaxial structure in the semiconductor laser of the present invention.
As the substrate (1), InP, GaAs, GaN, InGaAs, Al from the viewpoint of desired oscillation wavelength, lattice matching, strain intentionally introduced into the active layer, etc.₂O_ThreeA single crystal substrate such as is used. Al₂O_ThreeIn some cases, a dielectric substrate can also be used. As an embodiment implemented in the present invention, an InP substrate or a GaAs substrate is desirable from the viewpoint of lattice matching with respect to a III-V group semiconductor light emitting device containing As, P, etc. as a V group, and includes As as a V group. Most preferably, a GaAs substrate is used.
[0020]
Al₂O_ThreeSuch a dielectric substrate may be used for a material containing nitrogen or the like as a group V among the group III-V semiconductor light emitting devices.
As the substrate, not only a so-called just substrate but also a so-called miss oriented substrate can be used from the viewpoint of improving crystallinity during epitaxial growth. This has the effect of promoting good crystal growth in step flow mode and is widely used. The off-substrate having an inclination of about 0.5 to 2 degrees is widely used, but depending on the material system constituting the quantum well structure, the inclination may be about 10 degrees.
[0021]
In some cases, the substrate is subjected to chemical etching, heat treatment, or the like as preparation for making a light-emitting element using a crystal growth technique such as MBE or MOCVD.
The buffer layer (2) is preferably grown on the substrate to alleviate imperfections in the substrate bulk crystal and facilitate the formation of an epitaxial thin film having the same crystal axis. The buffer layer (2) is preferably composed of the same compound as the substrate (1). When the substrate is GaAs, GaAs is usually used. However, the use of a superlattice layer as a buffer layer is also widely performed and may not be formed of the same compound. On the other hand, when a dielectric substrate is used, it is not necessarily the same substance as the substrate, and a material different from the substrate may be selected as appropriate from the desired emission wavelength and the structure of the entire device.
[0022]
The first conductivity type cladding layer (3) is generally made of a material having a refractive index smaller than the average refractive index of the active layer (4), and is a substrate (1 prepared for realizing a desired oscillation wavelength). ), The buffer layer (2), the active layer (4), etc., the material is appropriately defined. For example, GaAs is used as the substrate (1), and when the buffer layer (2) is also GaAs, an AlGaAs-based material, an InGaAs-based material, an AlGaInP-based material, an InGaP-based material, or the like is used. In some cases, the entire cladding layer can have a superlattice structure.
[0023]
The effect of the present invention is effective regardless of the conductivity type, material, structure, etc. of the active layer (4). First, the conductivity type is preferably P-type. As the P-type dopant, known ones such as Zn, C, Be, and Mg may be appropriately selected in view of the base material and the growth method, preferably Be and / or C, and most preferably Be.
In general, as described in, for example, Heterostructure Lasers (H.C.Casey, Jr. M.B.Panish, Academic Press 1978 P.157), the band gap of a semiconductor tends to decrease as the hole concentration increases. For example, in the case of GaAs, the band gap is Eg (eV), and the P-type carrier concentration is P (cm^-3As
Eg = 1.424-1.6 × 10^-8× P^1/3
It is shown that. One feature of the present invention is that when a substance inserted as an inactivation layer (14) into the laser end face and the dielectric interface diffuses during long-term laser driving, particularly during high-power operation, n-type impurities Is gradually introduced into the active layer (4) and the like, and causes an effective decrease in hole concentration due to the compensation effect. This means that in the vicinity of the semiconductor end face, in other words, the passivation layer (14) increases the band gap of the part where the constituent elements are diffused together with the LD driving, and absorbs light at the end face. It is expected to act to suppress. In this respect, a P-type active layer is desirable.
[0024]
From the viewpoint of material selection, the active layer (4) is preferably a system containing In and / or Ga, more preferably a system containing In, and most preferably a system containing In and Ga. This is a material system in which so-called ordering is likely to occur during crystal growth, and a substance inserted as an inactivation layer (14) at the interface between the laser end face and the dielectric is as described above during long-term laser driving. This is because it is also expected to cause disorder in the vicinity of the end face when diffusing into the surface. In general, disordering of the material leads to an increase in the band gap, and this, in combination with the carrier compensation effect, suppresses light absorption at the end face for a long period of time.
[0025]
From these viewpoints, as the material of the active layer (4), specifically, an AlGaAs-based material, an InGaAs-based material, an InGaP material-based material, an AlGaInP-based material, etc._XGa_1-xAs (0 <x <1) or (Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP (0 <x, y <1) is desirably included, and in particular, a quantum well structure is desirable from the viewpoint of disordering. The selection of these materials is usually dictated by the desired oscillation wavelength.
[0026]
The oscillation wavelength λ (nm) of the compound semiconductor light emitting element is substantially determined by the material selection of the active layer, and the oscillation wavelength λ (nm) is preferably shorter than the Si absorption edge.
The active layer (4) may be a normal bulk active layer consisting of a single layer as a structure, but a single quantum well (SQW) structure, a double quantum well (DQW) structure, a multiple quantum (MQW) structure. The quantum well structure such as is adopted according to the purpose. In the quantum well structure, an optical guide layer is usually used in combination, and a barrier layer is used in combination for separating the quantum well as necessary. The structure of the active layer includes a structure in which light guide layers are provided on both sides of the quantum well (SCH structure), and a structure in which the refractive index is continuously changed by gradually changing the composition of the light guide layer (GRIN-SCH). Structure) or the like. The material of the light guide layer can be selected according to the active layer, such as an AlGaAs material, an InGaAs material, an InGaP material, or an AlGaInP material. The light guide layer may be a superlattice in which the above materials are combined.
[0027]
On the other hand, Si is desirable as a specific material for the passivation layer (14). This is because, in general, it can become an n-type dopant by diffusion from the (110) plane that forms the resonator in an edge-emitting device or from the (100) plane that becomes the exit end of a surface-emitting laser or the like. Further, it is possible to disorder the AlGaAs-based material, InGaAs-based material, InGaP-based, and AlGaInP-based material that are preferably used as the material of the active layer (4).
[0028]
The second conductivity type first and second clad layers (5) and (8), like the first conductivity type clad layer (3), generally have a refractive index smaller than the average refractive index of the active layer (4). The material is appropriately defined by the substrate (1), the buffer layer (2), the active layer (4), and the like. For example, GaAs is used as the substrate (1), and when the buffer layer (2) is also GaAs, an AlGaAs-based material, an InGaAs-based material, an AlGaInP-based material, an InGaP-based material, or the like is used.
[0029]
FIG. 2 describes two types of etch stop layers (6), (7) and cap layer (10), which are employed in the preferred embodiment of the present invention to create a current injection region. This is effective for precise and easy embedding.
The second etch stop layer (6) is, for example, Al_aGa_1-aWhen composed of an As (0 ≦ a ≦ 1) material, GaAs is usually preferably used. This is because the second conductivity type second clad layer (8) and the like can be stacked with good crystallinity, particularly when regrown in an AlGaAs system by MOCVD or the like. The thickness of the second etching stop layer (6) is usually preferably 2 nm or more.
[0030]
The first etching stop layer (7) is made of In_bGa_1-b A layer represented by P (0 ≦ b ≦ 1) is suitable, and when GaAs is used as a substrate as in the present invention, b = 0.5 is usually used in a system without strain. The thickness of the first etching blocking layer (7) is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more. If it is less than 5 nm, there is a possibility that etching cannot be prevented due to film thickness disturbance or the like. On the other hand, a strain system can be used depending on the film thickness, and b = 0, b = 1, and the like can also be used.
[0031]
The cap layer (10) is used as a protective layer for the current blocking layer (9) in the first growth and at the same time used to facilitate the growth of the second conductivity type second cladding layer (8). Some or all are removed before obtaining.
As the current blocking layer (9), it is necessary to literally block the current so that it does not flow substantially. Therefore, the conductivity type is preferably the same as that of the first conductivity type cladding layer (3) or undoped. For example, if the current blocking layer (9) is formed of AlGaAs, Al_yGa_1-yThe refractive index is preferably smaller than that of the second conductivity type second cladding layer (8) made of As (0 <y ≦ 1). That is, the current blocking layer (9) is Al_zGa_1-zIf As (0 ≦ z ≦ 1), therefore, the mixed crystal ratio is preferably z> y.
[0032]
The refractive index of the second conductivity type second cladding layer (8) is usually set to be equal to or lower than the refractive index of the active layer (4). The second conductivity type second cladding layer (8) is usually the same as the first conductivity type cladding layer (3) and the second conductivity type first cladding layer (5). Further, as one of preferred embodiments of the present invention, the second conductive type first cladding layer (5), the second conductive type second cladding layer (8) and the current blocking layer (9) are all made of the same material system having the same composition. It is mentioned to comprise. In that case, an effective refractive index difference is formed by the first etching stop layer (7), and when the cap layer (10) is not completely removed, the cap layer (7) is added in addition to the first etching layer (7). 10) also forms an effective refractive index difference. By adopting such a layer configuration, it is possible to avoid various problems caused by the mismatch of materials or compositions at the respective interfaces of the second conductivity type second cladding layer (8) and the current blocking layer (9), Highly preferred.
[0033]
A contact layer (11) is preferably provided on the second conductivity type second cladding layer (8) for the purpose of, for example, reducing the contact resistivity with the electrode (12). The contact layer (11) is usually made of a GaAs material. This layer is usually made to have a higher carrier concentration than other layers in order to lower the contact resistivity with the electrode.
In general, the buffer layer (2) has a thickness of 0.1 to 3 [mu] m, the first conductivity type cladding layer (3) has a thickness of 0.5 to 3 [mu] m, and the active layer (4) has a quantum well structure. In this case, 0.0005 to 0.02 μm per layer, the thickness of the second conductivity type first cladding layer (5) is 0.05 to 0.3 μm, and the thickness of the second conductivity type second cladding layer (8) is The thickness of the cap layer (10) is selected from the range of 0.5 to 3 μm, and the thickness of the current blocking layer (9) is selected from the range of 0.3 to 2 μm.
[0034]
The semiconductor light emitting device shown in FIG. 2 is configured by further forming electrodes (12) and (13). In the case of the p-type, the electrode (12) is formed by, for example, sequentially depositing Ti / Pt / Au on the surface of the contact layer (11) and then performing an alloy process. On the other hand, the electrode (13) is formed on the surface of the substrate (1). In the case of an n-type electrode, for example, AuGe / Ni / Au is sequentially deposited and then formed by alloying.
[0035]
The semiconductor wafer thus formed is cleaved to form a so-called laser bar, but the present invention does not necessarily require a complicated cleaving process in a vacuum. This is because the absorption of the emission wavelength can be suppressed at the end face even in the cleavage at atmospheric pressure or in a nitrogen atmosphere. One technique for this purpose is to desorb at least a part of the constituent elements near the end face of the active layer and to make the active layer near the end face transparent with respect to the oscillation wavelength. As specific means for this purpose, a method of irradiating one end face with a heat ray having a quick thermal response, a method of irradiating an electron beam or light, and the like are effective.
[0036]
As described above, the material of the active layer (4) is appropriately selected depending on the target emission wavelength, output, and the like. For example, the In layer normally used for obtaining an oscillation wavelength near 980 nm is used._uGa_1-uIn As (0.15 ≦ u ≦ 0.35), the vapor pressure related to the re-evaporation of the group III element arsenic compound in vacuum is InAs> GaAs> AlAs. These mixed crystal semiconductors can selectively re-evaporate elements by selecting a heat treatment temperature, for example. In the case of InGaAs, InAs selectively re-evaporates at 500 ° C. to 650 ° C., a region with a low In concentration is formed in a region subjected to heat treatment by selective heating in the vicinity of the end face. Thereby, the band gap in the vicinity of the surface can be widened, and a so-called window structure is realized only in the vicinity of the end face.
[0037]
Moreover, the heat source to irradiate and the light source depending on the case should just contain the wavelength which the material used for an active layer absorbs. Usually, a halogen lamp, a xenon lamp or the like is suitably used as a heat source and a light source. What is necessary is just to adjust suitably the irradiation amount of an electron beam, a heat ray, and / or a light beam so that the surface of a laser bar may rise to the target temperature. In order to reduce the thermal load on the entire laser bar, the irradiation time is preferably as short as possible, usually 10 minutes or less, more preferably 5 minutes or less. This process is performed in a vacuum, and the degree of vacuum is 10^-3Torr or less, preferably 10^-FourLess than Torr, most preferably 10^-7It is preferably about Torr or less.
[0038]
Since these methods can perform end face processing after electrode formation, in other words, electrodes can be formed on a wafer before cleaving. This eliminates the complicated process of forming electrodes on each bar, which is advantageous over manufacturing.
Examples of such a material that can be treated include AlGaAs-based materials, InGaAs-based materials, InGaAsP-based materials, InGaAlP-based materials, and the like described above, preferably materials containing In and Ga, and most preferably InxGa1-xAs. It works suitably for a semiconductor laser having an emission wavelength of around 980 nm, that is, about 890 to 1200 nm, having an active layer made of a material containing In, Ga and As such as (0 <x <1).
[0039]
The formation of the transparent region by the treatment in the vicinity of the end face is coupled with the effect of widening the band gap in the vicinity of the end face while the deactivation layer (14) diffuses during the LD driving, and has a high output and long life. An element is realized.
Furthermore, the desorption of end face constituent elements by heat and light irradiation is a secondary process of removing oxides and nitrides that are generated when the wafer is cleaved in the air or in a nitrogen atmosphere and become non-radiative recombination centers. There is also a positive effect. First conductivity type cladding layer (3), active layer (4), second conductivity type cladding layer (5), (8), substrate (1) exposed at the end face, current blocking layer (9), contact Among the elements that are constituent elements such as the layer (11), among the elements located in the vicinity of the resonator mirror, at least one oxide and / or nitride, etc., particularly present in the oxide state By being removed, a semiconductor light emitting device with higher output and longer life can be obtained.
[0040]
An example of a method for analyzing whether or not at least one of constituent elements is present in the form of an oxide is XPS (X-ray Photo-electron Spectroscopy X-ray photoelectron spectroscopy). This is a very useful means for knowing the chemical bonding state of each element. The laser end face is irradiated with X-rays with a size of about 100 μm × 100 μm, and the resulting photoelectrons are subjected to energy spectroscopy. By doing so, the chemical bonding state of each element constituting the laser end face can be confirmed. At this time, only the information in the vicinity of the surface can be easily obtained by changing the angle formed with the sample surface of the photoelectron detector. In addition, since a general laser is coated on the end face with a dielectric or a pair of dielectric and semiconductor as described later, various etching methods are used before the XPS measurement to obtain a thickness suitable for analysis. Usually, the coating film is thinned. In addition, regarding a laser on which a thin coating film of about 2 nm is formed, it is possible to analyze the end face of the semiconductor laser without performing such processing as etching.
[0041]
Cleavage is preferably used to form the end face. This is widely used in the case of an edge-emitting laser, but a resonator may be fabricated in the crystal growth process like a surface-emitting laser.
[0042]
The end face formed by cleavage differs depending on the orientation of the substrate used. For example, when an element such as an edge-emitting laser is formed using a substrate having a crystallographically equivalent surface as nominally (100) (nominally (100)), (110) or The crystallographically equivalent plane is the plane that forms the resonator, but when the aforementioned off oriented substrate is used, the end face depends on the relationship between the tilted direction and the resonator direction. May not make 90 ° with the resonator direction. For example, when a substrate having an angle of 2 ° from the (100) substrate toward the (1-10) direction is used, the end face is also inclined by 2 °.
[0043]
In the present invention, the passivation layer is formed on the end face of the compound semiconductor light emitting device, and forms a non-radiative recombination center when an element constituting the end face is bonded, for example, a chemical reaction with an element such as oxygen. It is a layer to prevent. The passivation layer is formed so as to cover at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, and the second conductivity type cladding layer that form the end face, but is usually formed so as to cover the entire end face. .
[0044]
  In the present invention, the passivation layer is formed in the vacuum after the plasma irradiation on the end face in vacuum, that is, 10^-3In a vacuum of about Torr or less, preferably 10^-6Torr or less, most preferably 10^-7It is formed in a high vacuum of about Torr or less. As the material of the passivation layer, Si, Ge, S, Se isAmong them, it is preferable to include Si, and it is preferable to include 50 atomic% or more of Si in the passivation layer.
[0045]
The element deposited as the passivation layer (14) on the semiconductor end face is preferably an n-type impurity when diffused into the active layer, and Si is preferably used as described above. Although the structure and characteristics of Si differ crystallographically depending on the production method, the effect is recognized in any case of single crystal, polycrystal, and amorphous.
Particularly preferably, amorphous Si formed at a low film formation rate in a high vacuum is used. In general, the absorption edge of Si varies depending on the film quality, but it is transparent for wavelengths of about 2 μm or more, and it is considered that there is no absorption. Conversely, for wavelengths shorter than about 2 μm, the refractive index N of Si is N = n + ik, where n is the real part of the refractive index, k is the extinction coefficient, and n is about 3.5.
[0046]
Generally the thickness T of the passivation layer (14)_pIt is desirable that (nm) is thicker than 0.2 (nm). However, an extremely thick film thickness such as 100 nm may not be suitable. The desirable thickness of the passivation layer (14) is defined by the requirement that the lower limit itself exists as a film, and the upper limit is a balance with the effect that light emitted from the active layer is absorbed by Si. It is determined. In other words, both the requirement that the end face is covered with the entire passivation film and the effect of both the temperature rise of the end face due to the absorption of Si are considered when Si is deposited on the end face. From these experimental results,
0.2 (nm) <T_p(Nm) <λ / 8n (nm) (I)
(In the formula (I), λ represents the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting device, and n represents the real part of the refractive index at the wavelength λ of the passivation layer.)
It is confirmed that. However, the effect has been confirmed even when the thickness is 0.2 nm or less.
[0047]
Furthermore, it is important to have a coating layer (15) (16) made of a laminated dielectric or a combination of dielectric and semiconductor on a passivation layer (14) constructed on the exposed semiconductor end face. is there. It is particularly desirable that the end face is irradiated with electron beam, heat ray and / or light, the passivation layer (14) and the coating layers (15) and (16) are continuously formed in vacuum. This is mainly performed for the purpose of increasing the light extraction efficiency from the semiconductor laser and for the purpose of further protecting the end face. In particular, in order to obtain a high output, an asymmetric coating is widely used in which a coating having a low reflectance with respect to the oscillation wavelength is applied to the front end face and a high reflectance is applied to the rear end face.
[0048]
Various materials can be used for this coating, AlO_xTiO_x, SiO_x, SiN, Si and ZnS are preferably selected from the group consisting of one or two or more kinds, but as a low reflection coating, AlO_x,TiO_x, SiO_xAlO as a highly reflective coating_x/ Si multilayer, TiO_x/ SiO_xA multilayer film or the like is used. Each film thickness is adjusted to achieve a desired reflectance. However, in general, as a low reflection coating, AlO_xTiO_x, SiO_xIs generally adjusted to a film thickness in the vicinity of λ / 4n, where n is the real part of the refractive index at the wavelength λ. In addition, it is preferable to adjust the highly reflective multilayer film so that each material constituting the highly reflective multilayer film is in the vicinity of λ / 4n, and further laminate this pair according to the purpose.
[0049]
A so-called IAD (Ion Assisted Deposition) method is preferably used in the method of manufacturing the coating layers (15) and (16). This is a method of irradiating ions having a certain energy simultaneously with vacuum deposition of a coating material, and ion irradiation with a rare gas is particularly suitable. Furthermore, among rare gases, IAD using Ar ions has a great effect on improving the film quality of the coating material. In particular, the optimum condition for Ar ion irradiation is to use in a low energy range of about 25 eV to 300 eV, and more preferably about 50 eV to 200 eV, thereby enabling coating without damaging the semiconductor end face. . 10^-3Torr or less, more preferably 10^-FourLess than Torr, most preferably 10^-FiveIt is good to carry out in a vacuum of about Torr or less.
[0050]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
(Example 1)
The groove type laser element shown in FIG. 2 was manufactured as follows.
[0051]
Carrier concentration 1 × 10¹⁸cm^-3On the n-type GaAs substrate (1), the carrier concentration of 1 × 10 μm as the buffer layer (2) is formed by the MBE method.¹⁸cm^-3The n-type GaAs layer and the first conductivity type cladding layer (3) have a carrier concentration of 1 × 10 5 having a thickness of 1.5 μm.¹⁸cm^-3N-type Al_0.35Ga_0.656 nm thick undoped In on the As layer and then 30 nm thick undoped GaAs optical guide layer_0.2 Ga_0.8 An As single quantum well (SQW), an active layer (4) having an undoped GaAs optical guide layer of 30 nm thickness thereon, a second conductivity type first cladding layer (5) having a thickness of 0.1 μm, a carrier Concentration 1 × 10¹⁸cm^-3P-type Al_0.35Ga_0.65As layer, second etch stop layer (6) 10 nm thick, carrier concentration 1 × 10¹⁸cm^-3P-type GaAs layer, first etching stop layer (7) having a thickness of 20 nm and a carrier concentration of 5 × 10¹⁷cm^-3N-type In_0.5Ga_0.5P layer, current blocking layer (9) thickness 0.5 μm, carrier concentration 5 × 10¹⁷cm^-3N-type Al_0.39Ga_0.61As layer and cap layer (10) 10 nm thick, carrier concentration 1 × 10¹⁸cm^-3N-type GaAs layers were sequentially stacked.
[0052]
Next, a mask of silicon nitride was provided in a portion excluding the uppermost current injection region portion. In this case, the width of the opening of the silicon nitride mask was 1.5 μm. Etching was performed using the first etching stop layer as an etching stop layer, and the cap layer (10) and the current blocking layer (9) in the current injection region portion were removed. The etchant used at this time was a mixture of sulfuric acid (98 wt%), hydrogen peroxide (30 wt% aqueous solution) and water in a volume ratio of 1: 1: 5, and was performed at 25 ° C. for 30 seconds.
[0053]
Then HF (49%) and NH_FourThe silicon nitride layer is removed by immersion in an etchant mixed with F (40%) 1: 6 for 2 minutes and 30 seconds, and the second etching stop layer is used as an etching stop layer to stop the first etching in the current injection region. The layer was etched away. The etchant used at this time was a mixture of hydrochloric acid (35 wt%) and water in a ratio of 2: 1, the temperature was 25 ° C., and the time was 2 minutes.
[0054]
Thereafter, the carrier concentration is 1 × 10 as the second conductivity type second cladding layer (8) by MOCVD.¹⁸cm^-3P-type Al_0.35Ga_0.65The As layer is grown to a thickness of 1.5 μm at the buried portion (current injection region portion), and finally has a thickness of 7 μm and a carrier concentration of 1 as a contact layer (11) for maintaining good contact with the electrode. × 10¹⁹cm^-3A p-type GaAs layer was grown to form a laser element. The width W of the current injection region of this laser element, that is, the width of the second conductivity type second cladding layer at the interface with the second conductivity type first cladding layer was 2.2 μm.
[0055]
The wafer is completed by depositing AuGeNi / Au as the n-type electrode (13) on the substrate side and Ti / Pt / Au on the p-side electrode (12) and alloying at 400 ° C. I let you.
Subsequently, in the atmosphere, a laser bar having a cavity length of 700 μm was cleaved to expose the (110) plane, and the laser bar was placed in a vacuum chamber having an Ar plasma generator. Here, first, using a halogen lamp with an output of 4.5 KW on the front end face (cleavage face), 1 × 10^-6Heat and light were irradiated for 3 minutes in a vacuum of Torr. The end face temperature of the laser bar at this time was about 550 degrees. 2 × 10^-7An amorphous Si passivation layer is deposited on the end face of 2 nm in a Torr vacuum, and AlO is continuously deposited._xA film coating layer was formed at 165 nm so that the reflectance of the front end face was 2.5% at an oscillation wavelength of 980 nm. AlO_x4 × 10 during film formation^-FiveIn Torr vacuum, average energy 120eV, current density 200μA / cm²The Ar plasma was irradiated simultaneously with the supply of the raw material to the end face.
[0056]
Further, the laser bar was once taken out from the vacuum chamber in order to perform the processing on the rear end face side. In order to perform the same processing on the rear end face side as well, a halogen lamp with an output of 4.5 KW is used.^-6Irradiate with heat rays and light rays for 3 minutes in Torr vacuum, and continuously 2 × 10^-7An amorphous Si passivation layer was deposited on the 2 nm end face in a Torr vacuum. 4 × 10 continuously^-FiveAlO in Torr's vacuum_x170nm film / Amorphous Si film 60nm / AlO_xFour coating layers with a film thickness of 170 nm / amorphous Si and 60 nm are formed on AlO._xThe film was formed by the IAD method, and amorphous Si was formed by the electron beam evaporation method, and the rear end face of a reflectance of 92% was produced.
[0057]
It has been confirmed that the real part of the refractive index of amorphous Si at 980 nm is about 3.4.
[0058]
Ten devices from this laser bar were placed on a heat dissipating submount and packaged in a nitrogen atmosphere. As an average initial characteristic of the device, a threshold current was 21 mA at 25 ° C., and kinks were observed at 350 mA and 250 mW. The oscillation wavelength of the device was 980 nm. The result of conducting a life test on this population is shown in FIG. As a result of an acceleration test at 150 mW and 70 ° C., stable operation was confirmed without sudden death when 1000 hs passed.
[0059]
One sample of this laser bar was subjected to XPS measurement for end face analysis. At this time, the extraction angle of the photoelectrons was set to 75 degrees, and the state of the semiconductor laser end face was observed. As a result, neither Ga—O nor As—O present on the GaAs (110) surface, which was once exposed to the normal atmosphere, was detected.
Also, one device is taken out from this laser bar as a sample for analysis, and AlO on the front end face_xThe layer and the Si layer were removed with a hydrofluoric acid-based etchant and then put into a vacuum analyzer, and the band gap in the vicinity of the front end face of the active layer was measured using electron energy loss spectroscopy. Electron energy loss spectroscopy is an analysis method that obtains information only in the vicinity of the sample surface (maximum analysis depth of about 1.5 nm), so it is effective in measuring the band gap of the laser end face without being affected by physical properties in the bulk region. It is a technique. An electron beam of 1000 eV focused to about 100 nmφ was irradiated to the vicinity of the active layer on the laser end face, and the energy of the lost electrons diffracted from the region 1 nm deep from the end face of the semiconductor itself was analyzed in the back of the surface oxide layer. From the loss peak due to the inter-transition, the band gap of the InGaAs active layer end face was 1.45 eV. The energy gap between the quantum levels of the room temperature InGaAs quantum well active layer obtained from the photoluminescence measurement is 1.29 eV, and the band gap near the end face widens mainly due to the effect of InAs desorption in the active layer, The end face was confirmed to be transparent to the oscillation wavelength.
(Example 2)
Using the same wafer structure as in Example 1, the processing of the laser end face was changed as follows.
[0060]
In the atmosphere, the laser bar was cleaved into a resonator length of 700 μm, and the laser bar was placed in a vacuum chamber having an Ar plasma generator. Here, first, using a halogen lamp with an output of 4.5 KW on the front end face, 1 × 10^-6Heat and light were irradiated for 3 minutes in a vacuum of Torr. The end face temperature of the laser bar at this time was about 550 degrees. Furthermore, 2 × 10 continuously^-7An amorphous Si passivation layer is deposited on the 3 nm end face in a Torr vacuum, and AlO is continuously applied as a coating layer._xThe film was formed at 165 nm so that the reflectance of the front end face was 2.5% at an oscillation wavelength of 980 nm. AlO_x4 × 10 during film formation^-FiveIn Torr vacuum, average energy 150 eV, current density 200 μA / cm²The plasma was irradiated simultaneously with the supply of the raw material to the end face.
[0061]
Further, the laser bar was once taken out from the vacuum chamber in order to perform the processing on the rear end face side. In order to perform the same processing on the rear end face side as well, a halogen lamp with an output of 4.5 KW is used.^-6Irradiate heat rays and light rays for 3 minutes in a high vacuum of Torr, and continuously 2 × 10^-7Amorphous Si was deposited on the 3 nm end face in a Torr vacuum. Further continuously, SiO_xThe film is 200 nm / TiO_x120nm / SiO_xThe film is 200 nm / TiO_x120nm / SiO_xThe film is 200 nm / TiO_x6 coating layers continuous with 120 nm were formed, and a rear end face of a reflectance of 88% was produced. In the formation of the coating layer on the rear end face side, plasma irradiation was performed in the same manner as in the formation of the front end face side coating layer.
[0062]
Five devices from this laser bar were placed on a heat dissipating submount and packaged in a nitrogen atmosphere. As an average initial characteristic of the device, a threshold current was 23 mA at 25 ° C., and kinks were observed at 350 mA and 250 mW. The oscillation wavelength of the device was 980 nm. The result of conducting a life test on this population is shown in FIG. As a result of an acceleration test at 150 mW and 70 ° C., stable operation was confirmed without sudden death when 1000 hs passed.
[0063]
When one sample of this laser bar was used for end face analysis and XPS measurement was performed in the same manner as in Example 1, neither Ga-O nor As-O was detected.
.
[0064]
Further, when the band gap near the front end face of the active layer was measured using electron energy loss spectroscopy in exactly the same manner as in Example 1, the band gap of the InGaAs active layer end face was 1.45 eV. The energy gap between the quantum levels of the room temperature InGaAs quantum well active layer obtained from the photoluminescence measurement is 1.29 eV, and the band gap near the end face widens mainly due to the effect of InAs desorption in the active layer, The end face was confirmed to be transparent to the oscillation wavelength.
(Comparative Example 1)
In both the front end face and the rear end face, the formation of the Si passivation layer, and the step of selectively exposing the end face to a high temperature for transparentization of the end face prior to this, and the formation of the coating layer are performed by the IAD method. In the same manner as in Example 1 except that a normal electron beam evaporation method was used, the average initial characteristic of the device was a threshold current of 21 mA at 25 ° C., and kinks were observed at 350 mA and 250 mW. It was. This was the same result as in Example 1. However, in a life test (150 mW 70 ° C.) performed on this group of 10 devices, all devices suddenly died after 150 hours. The results are shown in FIG.
[0065]
When one sample of the laser bar was used for end face analysis and XPS measurement was performed in the same manner as in Example 1, both Ga-O and As-O were detected.
Further, when the band gap in the vicinity of the front end face of the active layer was measured using electron energy loss spectroscopy in the same manner as in Example 1, the quantum level of the InGaAs quantum well active layer at room temperature obtained from the photoluminescence measurement was measured. The energy gap was almost the same.
(Comparative Example 2)
Both the front end face and the rear end face were exactly the same as in Example 1 except that the Si passivated layer was not formed and the coating layer was formed using a normal electron beam evaporation method instead of the IAD method. As an average initial characteristic of the device, a threshold current was 21 mA at 25 ° C., and kinks were observed at 350 mA and 250 mW. This was the same result as in Example 1. However, in a life test conducted on the group of 10 devices (150 mW 70 ° C.), 4 sudden deaths after 1000 hs were confirmed. The results are shown in FIG. In addition, the deterioration rate was larger than that in Example 1.
[0066]
Note that when one sample of the laser bar was used for end face analysis and XPS measurement was performed in the same manner as in Example 1, As-O was not detected.
(Comparative Example 3)
Both the front end face and the rear end face were performed except that neither the step of selectively exposing the end face to a high temperature for transparentizing the end face nor the step of electron beam irradiation was performed prior to the formation of the Si passivation layer. When exactly the same as Example 1, the average initial characteristics of the device were a threshold current of 21 mA at 25 ° C., and kinks were observed at 350 mA and 250 mW. This was the same result as in Example 1. However, in the life test (150 mW 70 ° C.) conducted on the same number of 10 device groups as in Example 1, all devices suddenly died when 400 hs passed. The results are shown in FIG.
[0067]
When XPS measurement was performed in exactly the same manner as in Example 1 using one sample of the laser bar for end face analysis, both Ga-O and As-O were detected.
Further, when the band gap in the vicinity of the front end face of the active layer was measured using electron energy loss spectroscopy in the same manner as in Example 1, the quantum level of the InGaAs quantum well active layer at room temperature obtained from the photoluminescence measurement was measured. The energy gap was almost the same.
(Comparative Example 4)
Neither the front end face nor the rear end face is formed with an Si passivation layer, and the process of selectively exposing the end face to a high temperature to make the end face transparent is not performed, and the coating layer is not formed by the IAD method. Except for using the usual electron beam evaporation method, the same as in Example 2 described above, the band gap of the InGaAs quantum well active layer measured by electron energy loss spectroscopy was 1.28 eV and the bulk region measured at PL. The value was almost the same. In addition, as a result of conducting a life test (150 mW 70 ° C.) on this group 10 devices, all devices suddenly died when 250 hs passed. The results are shown in FIG.
[0068]
When one sample of the laser bar was used for end face analysis and XPS measurement was performed in the same manner as in Example 1, both Ga-O and As-O were detected.
Further, when the band gap in the vicinity of the front end face of the active layer was measured using electron energy loss spectroscopy in the same manner as in Example 1, the quantum level of the InGaAs quantum well active layer at room temperature obtained from the photoluminescence measurement was measured. The energy gap was almost the same.
[0069]
【The invention's effect】
The present invention stably suppresses light absorption at the end face of the semiconductor laser over a long period of time by adopting a window structure, and further, an inactivation layer is provided between the dielectric or the coating layer made of a dielectric and a semiconductor. By inserting it, it is possible to realize a long-term stable end face, and to realize a semiconductor laser that operates stably even when the passivation layer is diffused by a simple method. Provide a positive benefit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor light emitting device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention as viewed from the resonator direction.
FIG. 3 is a result of a life test of the semiconductor laser of Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a life test result of the semiconductor laser of Example 2 of the present invention.
5 is a life test result of the semiconductor laser of Comparative Example 1. FIG.
6 is a life test result of the semiconductor laser of Comparative Example 2. FIG.
7 is a life test result of the semiconductor laser of Comparative Example 3. FIG.
8 is a life test result of the semiconductor laser of Comparative Example 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1: Substrate 2: Buffer layer 3: First conductivity type cladding layer 4: Active layer 5: Second conductivity type first cladding layer 6: Second etching prevention layer 7: First etching prevention layer 8: Second conductivity type first Bi-cladding layer 9: Current blocking layer 10: Cap layer 11: Contact layer 12: Electrode 13: Electrode 14: Deactivation layer 15: Coating layer 16: Coating layer

Claims

In a method for manufacturing a semiconductor light emitting device having a resonator structure, a III- V group compound semiconductor layer including a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer is formed on a substrate. the III -V compound semiconductor layer was grown to form a cavity end face by cleavage and then exposed to at least one end face, a part of the group III element constituting the end surface at least near the active layer A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: forming a passivation layer made of Si, Ge, S and / or Se in vacuum after desorption in vacuum.

As a means to desorb the part of the group III element constituting the end face neighborhood of the active layer, on at least one end face, the light including electron beam, a wavelength shorter than the oscillation wavelength determined by the hot wire and / or the active layer 2. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein irradiation is performed.

Region partially desorbed group III element constituting the end face neighborhood of the active layer, according to claim 1 or 2, characterized in that is transparent to the oscillation wavelength of the active layer Manufacturing method of the semiconductor light-emitting device.

The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the active layer contains In.

5. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the active layer contains InxGa1-xAs (0 <x <1) or (AlxGa1-x) yIn1-yP (0 <x, y <1). .

The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the active layer has a quantum well structure.

The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the cleavage is performed at normal pressure.

8. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 7, wherein the cleavage is performed in air or nitrogen atmosphere.

9. The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the passivation layer is made of a material that becomes an n-type impurity when diffused into the active layer.

The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the passivation layer is made of amorphous Si.

11. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the passivation layer is formed so that a thickness Tp (nm) thereof is within a range represented by the following formula (I): Device manufacturing method.
0.2 (nm) <Tp (nm) <λ / 8n (nm) (I)
(In the formula (I), λ represents the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element, and n represents the real part of the refractive index at the wavelength λ (nm) of the passivation layer.)

The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein after the passivation layer is formed, a coating layer made of a dielectric or a combination of a dielectric and a semiconductor is further formed on the surface of the passivation layer. Manufacturing method.

13. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein the coating layer is subsequently formed in a vacuum after the passivation layer is formed.

14. The method of manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 12, wherein when forming the coating layer, supply of the coating layer material to the end face and plasma irradiation are simultaneously performed in a vacuum.

15. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 14, wherein the plasma irradiation is a group 18 element plasma irradiation.

The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 15, wherein the group 18 element is Ar.

The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 16, wherein the energy of Ar plasma to be irradiated is 25 eV or more and 300 eV or less.

The said coating layer consists of 1 type, or 2 or more types of combinations chosen from the group which consists of AlOx, TiOx, SiOx, SiN, Si, and ZnS, As described in any one of Claims 12-17 characterized by the above-mentioned. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 12, wherein the coating layer includes a low-reflection coating layer and a high-reflection coating layer.

20. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 19, wherein the low reflection coating layer includes AlOx, and the high reflection coating layer includes AlOx and Si.

21. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the end face of the resonator is a (110) plane or a crystallographically equivalent plane.