JP5011942B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＢＤ（Blu-ray Disc）用の青・青紫半導体レーザなどに好適な半導体レーザの製造方法に関する。

波長帯域３９０ｎｍ〜４５０ｎｍの青・青紫半導体レーザの端面の被膜（コート膜）としては、例えば、フロント端面（主出射側端面）では酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）単層、リア端面（後方端面）では酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）／酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）などの多層膜が利用されている。
特開２００４−１１１９９７号公報（段落０１０７、図１９Ｃ） 特開２００２−３３５０５３号公報

しかしながら、主出射側端面にＡｌ₂ Ｏ₃ 単層の被膜を形成した場合、図２２に示したように、レーザ（基板）１１０と被膜１２０Ｆとの界面の電界強度が高くなっており、端面１１０Ｆに熱が集中し被膜を損傷することで突然劣化の原因となってしまっていた。なお、従来では、電界強度制御のため、端面にＮｂ₂ Ｏ₅ よりなる保護膜を設け、この保護膜の膜厚を発振波長λに対してλ／４ｎおよびその奇数倍とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この提案では、保護膜の膜厚が波長によって限定されてしまうことに加えて、λ／４ｎを満たすためには保護膜を厚くしなければならず、膜の応力が大きくなってしまうという問題があった。

また、レーザ端面には酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜が生じており、被膜はその上に形成されている。このような自然酸化物ないし自然酸化膜や被膜に含まれる酸素はレーザ内部に拡散し、非発光準位を形成して熱を発生し、レーザの突然劣化を引き起こしてしまっていた。このようなことから、現在得られている以上の信頼性を確保することは、従来の端面コート技術によっては非常に困難であった。

更に、従来では、ＥＣＲ（Electron Cycrotron Resonance；電子サイクロトロン共鳴）スパッタ装置のような高プラズマ密度の物理成膜装置を用いた被膜の形成が行われている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、ＥＣＲスパッタ装置は量産性が低く導入コストも高いという問題点があり、量産性が高く導入コストの低いＲＦ（Radio Frequency ；高周波）スパッタ装置の適用が望まれていた。しかし、ＲＦスパッタ装置で形成した膜はＥＣＲスパッタ装置で形成したものに比べて膜質が悪いので、上述したような電界強度や自然酸化物による劣化の問題が解決されていない状況では、ＲＦスパッタ装置で成膜した被膜はＥＣＲスパッタ装置で形成したものに比べて損傷が激しくなってしまい、長期信頼性を得ることが難しかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＲＦスパッタ装置を用いて端面の被膜を形成する場合において、突然劣化を抑え、信頼性を高めることのできる半導体レーザの製造方法を提供することにある。

本発明による半導体レーザの製造方法は、対向する主出射側端面および後方端面を有するレーザ構造部を備えた半導体レーザを製造するものであって、レーザ構造部を形成したのち主出射側端面および後方端面を形成する工程と、主出射側端面および後方端面の少なくとも一方に生じた自然酸化物を、ＲＦスパッタ装置を用いたプラズマエッチングにより除去したのち、自然酸化物を除去した端面に、レーザ構造部の側から順に、高屈折率膜と、一層以上の膜を含む反射率調整膜との積層膜を、ＲＦスパッタ装置を用いて形成する工程とを含み、積層膜を形成する前に、１００℃以上の温度でレーザ構造部を加熱するものである。高屈折率膜を、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜よりも屈折率の高い材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成し、厚みを２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とし、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜を、酸化アルミニウム（Ａｌ _２ Ｏ _３ ）により構成する。

この半導体レーザの製造方法では、主出射側端面および後方端面の少なくとも一方に、高屈折率膜と反射率調整膜との積層膜が形成されており、高屈折率膜が、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜よりも屈折率の高い材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成され、厚みが２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）により構成されているので、端面の電界強度が低下し、端面への熱の集中が抑えられる。よって、反射率調整膜が損傷されにくくなり、突然劣化が抑えられる。

特に、本発明者は、高屈折率膜を反射率調整膜よりも屈折率が高い膜として構成することにより、端面の電界強度を低減できることを見出した。しかも、この電界強度低減効果は、高屈折率膜の膜厚によって大きな差異はなく、高屈折率膜を薄くしても、端面の電界強度を十分に低減することができることを本発明者は見出した。このため、本実施の形態では、特許文献１のように電界強度低減のために膜厚をλ／４ｎなどの一定値に制御する必要がなく、高屈折率膜の膜厚の選定の自由度が極めて大きくなる。

本発明による半導体レーザの製造方法では、レーザ構造部が形成されたのち主出射側端面および後方端面が形成される。主出射側端面および後方端面の少なくとも一方に生じた自然酸化物が、ＲＦスパッタ装置を用いたプラズマエッチングにより除去されたのち、自然酸化物が除去された端面に、レーザ構造部の側から順に、高屈折率膜と、一層以上の膜を含む反射率調整膜との積層膜が、ＲＦスパッタ装置を用いて形成される。積層膜を形成する前に、１００℃以上の温度でレーザ構造部が加熱される。

本発明の半導体レーザの製造方法によれば、主出射側端面および後方端面の少なくとも一方に高屈折率膜と反射率調整膜との積層膜を形成すると共に、高屈折率膜を、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜よりも屈折率の高い材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成し、厚みを２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とし、反射率調整膜のうち最もレーザ構造部に近い膜を、酸化アルミニウム（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）により構成するようにしたので、端面の電界強度を下げ、端面への熱の集中を抑えることができる。よって、反射率調整膜の損傷やそれに起因した突然劣化を抑え、信頼性を向上させることができる。

また、本発明の半導体レーザの製造方法によれば、主出射側端面および後方端面の少なくとも一方から自然酸化物を除去したのちに、自然酸化膜を除去した端面に、レーザ構造部の側から順に、高屈折率膜と、一層以上の膜を含む反射率調整膜との積層膜を形成するようにしたので、自然酸化物に含まれる酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。
更に、積層膜を形成する前に、１００℃以上の温度でレーザ構造部を加熱するようにしたので、レーザ構造部に含まれる水分を除去し、光触媒反応により発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。また、積層膜をＲＦスパッタリングにより形成しても、電界強度や自然酸化物に起因する損傷を抑えて、寿命を十分に伸ばすことができる。よって、ＥＣＲスパッタ装置よりも量産性が高く導入コストの低いＲＦスパッタ装置の適用により、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの縦断面構造を表すものである。この半導体レーザは、例えば、パーソナルコンピュータや家庭用ゲーム機などのＢＤ再生用レーザとして用いられる発振波長約５００ｎｍ以下、例えば４００ｎｍ前後、出力約２０ｍＷの低出力青・青紫半導体レーザであり、レーザ構造部１０を間にして主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒが対向して設けられている。

図２は、レーザ構造部１０の横断面構造の一例を表すものである。レーザ構造部１０は、例えば、ＧａＮよりなる基板１１に、ｎ型クラッド層１２，活性層１３，劣化防止層１４，ｐ型クラッド層１５およびｐ側コンタクト層１６がこの順に積層された構成を有している。基板１１は、例えば、ｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）が添加されたｎ型ＧａＮにより構成されている。ｎ型クラッド層１２は、例えば、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＡｌＧａＮ混晶により構成されている。活性層１３は、組成の異なるＧａ_x Ｉｎ_1-x Ｎ（但し、ｘ≧０）混晶によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有している。劣化防止層１４は、例えば、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が添加されたｐ型ＡｌＧａＮ混晶により構成されている。ｐ型クラッド層１５は、例えば、ｐ型不純物としてマグネシウムが添加されたｐ型ＡｌＧａＮ混晶により構成されている。ｐ側コンタクト層１６は、例えば、ｐ型不純物としてマグネシウムが添加されたｐ型ＧａＮにより構成されている。ｐ型クラッド層１５の一部およびｐ側コンタクト層１６は、電流狭窄のため共振器方向に延長された細い帯状に形成されており、活性層１３のうちｐ側コンタクト層１６に対応する領域が発光領域（電流注入領域）となっている。ｐ側コンタクト層１６の側面およびｐ型クラッド層１５の上面は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）などよりなる絶縁層により覆われている。

ｐ側コンタクト層１６上には、ｐ側電極３１が形成されている。このｐ側電極３１は、例えば、ｐ側コンタクト層１６側からパラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を順次積層したものであり、ｐ側コンタクト層１６と電気的に接続されている。また、基板１１の裏面には、ｎ側電極３２が設けられている。ｎ側電極３２は、例えば、基板１１の側から、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）を順次積層して熱処理により合金化したものであり、基板１１を介してｎ型クラッド層１２と電気的に接続されている。

図１に示した主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒは、レーザ構造部１０の共振器方向において対向する一対の共振器端面となるものである。主出射側端面１０Ｆは、反射率が低くなるように後述する反射率調整膜２２Ｆの組成等が調整され、後方端面１０Ｒは、反射率が高くなるように後述する反射率調整膜２２Ｒの組成等が調整されている。これにより、活性層１３において発生した光は主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの間を往復して増幅され、低反射率の主出射側端面１０Ｆからレーザビームとして射出されるようになっている。

主出射側端面１０Ｆには、例えば、レーザ構造部１０の側から、高屈折率膜２１Ｆと、反射率調整膜２２Ｆとの積層膜２０Ｆが形成されており、高屈折率膜２１Ｆは、反射率調整膜２２Ｆよりも屈折率の高い材料により構成されている。これにより、この半導体レーザでは、当該主出射側端面１０Ｆの電界強度を下げ、端面への熱の集中を抑えて突然劣化を抑制することができるようになっている。

ここで、高屈折率膜２１Ｆを設けることによって主出射側端面１０Ｆにおける反射率に影響が及ぶが、反射率調整膜２２Ｆを設けることによって、高屈折率膜２１Ｆによる影響に拘わらず、主出射側端面１０Ｆを所望の反射率に調整することができる。すなわち、反射率については主出射側端面として反射率調整膜２２Ｆの組成や膜厚によって調整することができるので、高屈折率膜２１Ｆについては、反射率を考慮する必要がなく、電界強度の低減に特化した膜として組成や膜厚を自由に選定することができる。

高屈折率膜２１Ｆは、例えば、酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ），酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂ ），酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂ ），酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）および酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）などの酸化物，窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化ハフニウム（ＨｆＮ）および窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）などの窒化物、並びに炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド，ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ；Diamond-like Carbon ）などの炭化物からなる群のうちの少なくとも１種により構成されている。なかでも、窒化物または炭化物が好ましく、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が好ましい。電界強度を調整する機能と共に、反射率調整膜２２Ｆに含まれる酸素がレーザ構造部１０の内部に拡散するのを防ぐ酸素ブロッキング層としての機能も有することができるからである。

反射率調整膜２２Ｆは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の単層膜であり、主出射側端面１０Ｆの反射率は約５％とされている。なお、反射率調整膜２２Ｆは、単層に限らず、二層以上の膜を含む多層構造でもよく、その場合には、高屈折率膜２１Ｆは、反射率調整膜２２Ｆのうち最もレーザ構造部１０に近い膜よりも屈折率の高い材料により構成されていればよい。例えば、図３に示したように、反射率調整膜２２Ｆがレーザ構造部１０側から順に屈折率ｎ２＝１．６７の第１膜２２Ｆ１と屈折率ｎ３＝２．３の第２膜２２Ｆ２との積層構造を有する場合、高屈折率膜２１Ｆは、第１膜２２Ｆ１よりも屈折率の高い材料、例えば屈折率ｎ１＝２．３の材料により構成されていればよい。また、例えば、図４に示したように、高屈折率膜２１Ｆの屈折率ｎ１( ＝２．３) が第１膜２２Ｆ１の屈折率ｎ２（＝１．６７）よりも高ければ、第２膜２２Ｆ２の屈折率ｎ３（＝２．８）が高屈折率膜２１Ｆの屈折率ｎ１（＝２．３）よりも高くなっていてもよい。このことは、反射率調整膜２２Ｆが三層以上の積層構造を有していても同様である。なお、レーザ構造部１０の屈折率ｎ_sub は任意である。

高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの光学膜厚は、主出射側端面１０Ｆの反射率に応じて、主出射側端面１０Ｆの電界強度が最小になるように調整されていることが好ましい。なお、光学膜厚は、膜の厚み（物理膜厚）と屈折率との積で与えられる。

高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの光学膜厚による電界強度の調整は、例えば、以下のようにして行うことができる。電界強度Ｅ（ｚ）の式には、数１に示したように、複素伝播定数β’が含まれる。この複素伝播定数β’は、数２に示したように、屈折率Ｎと深い関係があるので、屈折率Ｎの異なる膜を組み合わせることで界面の電界強度を変更することが可能となる。すなわち、主出射側端面１０Ｆに、屈折率の異なる高屈折率膜２１Ｆと反射率調整膜２２Ｆとの積層膜２０Ｆを形成することで、主出射側端面１０Ｆの電界強度を変化させることができる。特に、本発明者は、高屈折率膜２１Ｆを反射率調整膜２２Ｆよりも屈折率が高い膜として構成することにより、主出射側端面１０Ｆの電界強度を低減できることを見出した。しかも、この電界強度低減効果は、高屈折率膜２１Ｆの膜厚によって大きな差異はなく、高屈折率膜２１Ｆを薄くしても、主出射側端面１０Ｆの電界強度を十分に低減することができることを本発明者は見出した。このため、本実施の形態では、特許文献１のように電界強度低減のために膜厚をλ／４ｎなどの一定値に制御する必要がなく、高屈折率膜２１Ｆの膜厚の選定の自由度が極めて大きくなる。とりわけ、後述するように、高屈折率膜２１Ｆを従来よりも薄く形成すれば、電界強度低減効果を維持しつつ膜応力を小さくすることができる。

なお、レーザ構造部１０または基板１１の屈折率は電界強度Ｅ（ｚ）には関係ないので、レーザ構造部１０または基板１１の構成材料（屈折率）や活性層１３の発振波長は特に限定されるものではない。

（数１）
｜Ｅ（ｚ）｜² ＝｜Ａ⁺ ｅｘｐ［＋ｉβ’（ω−ｉγ）ｚ］＋Ａ^- ｅｘｐ［−ｉβ’（ω−ｉγ）ｚ］｜²
（数１において、Ａ⁺ およびＡ^- は振幅、β’は複素伝播定数、ωは周波数、γは定数、ｚは出射方向の距離をそれぞれ表す。）

（数２）
β’＝β＋ｉα_int ／２
β＝Ｎω／ｃ
（数２において、Ｎは屈折率、ωは周波数、α_int は内部損失（α_int ＞０）、ｃは光速をそれぞれ表す。）

図５ないし図７は、主出射側端面１０Ｆの反射率を特定の値とした場合に、その反射率で電界強度を最小にする高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの厚みの組合せを調べたシミュレーション結果を表したものである。例えば、反射率を５％とした場合、窒化アルミニウム（ＡｌＮ；屈折率２．１に設定）よりなる高屈折率膜２１Ｆと、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ；屈折率１．６４に設定）よりなる反射率調整膜２２Ｆとの厚みの組合せを、図５に示したように、ＡｌＮ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝３５ｎｍ／１４５ｎｍ〜１５０ｎｍ、または、図６に示したように、ＡｌＮ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝４０ｎｍ／１３９ｎｍ〜１４４ｎｍ等とすれば電界強度を最小にすることができる。反射率を約１８％とした場合は、図７に示したように、反射率調整膜２２Ｆを酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜の二層構造とする必要があり、高屈折率膜２１Ｆと反射率調整膜２２Ｆとの厚みの組合せを、ＡｌＮ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ／ＡｌＮ＝４０ｎｍ／８０ｎｍ／４０ｎｍ等とすれば電界強度を最小にすることができる。なお、図５ないし図７に示した厚みの組合せは一例であり、これら以外の組合せも可能である。

更に、高屈折率膜２１Ｆの光学膜厚は、例えば、発振波長λに対してλ／４以下であることが好ましい。高屈折率膜２１Ｆを薄くして、膜の応力を小さくすることができるからである。具体的には、高屈折率膜２１Ｆの厚みは、例えば、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。ちなみに、窒化アルミニウムよりなる高屈折率膜２１Ｆの厚みを従来の特許文献１のように波長λに対してλ／４ｎを満たすようにした場合、４８ｎｍとかなり厚くなるので応力も大きくなってしまう。

後方端面１０Ｒには、例えば、レーザ構造部１０の側から、高屈折率膜２１Ｒと、反射率調整膜２２Ｒとの積層膜２０Ｒが形成されており、高屈折率膜２１Ｒは、反射率調整膜２２Ｒよりも屈折率の高い材料により構成されている。これにより、この半導体レーザでは、当該後方端面１０Ｒの電界強度を下げ、端面への熱の集中を抑えて突然劣化を抑制することができるようになっている。

高屈折率膜２１Ｒは、主出射側端面１０Ｆの高屈折率膜２１Ｆと同様に構成されている。反射率調整膜２２Ｒは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）／酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を一対として二対積層した多層膜であり、後方端面１０Ｒの反射率が約８０％となるように構成されている。高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒの光学膜厚は、後方端面１０Ｒの反射率に応じて、後方端面１０Ｒの電界強度が最小となるように調整されていることが好ましい。また、高屈折率膜２１Ｒの光学膜厚は、例えば、発振波長λに対してλ／４以下であることが好ましい。

この半導体レーザは、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、例えば、厚さ４００μｍ程度のｎ型ＧａＮよりなる基板１１を用意し、この基板１１の表面に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により、上述した材料よりなるｎ型クラッド層１２，活性層１３，劣化防止層１４，ｐ型クラッド層１５およびｐ側コンタクト層１６を成長させる。

次いで、ｐ側コンタクト層１６上に図示しないマスクを形成し、このマスクを利用して例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング）法によりｐ側コンタクト層１６およびｐ型クラッド層１５の一部を選択的にエッチングして、ｐ型クラッド層１５の上部およびｐ側コンタクト層１６を細い帯状の突条部とする。

続いて、ｐ型クラッド層１５およびｐ側コンタクト層１６の上に絶縁層を形成し、この絶縁層に、ｐ側コンタクト層１６に対応して開口部を設け、ｐ側電極３１を形成する。更に、基板１１の裏面側を例えばラッピングおよびポリッシングして基板１１の厚さを例えば１００μｍ程度としたのち、基板１１の裏面にｎ側電極３２を形成する。そののち、基板１１を例えば突条部の長さ方向に対して垂直に所定の幅で劈開し、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを形成する。これにより、レーザ構造部１０が形成される。

主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを形成したのち、例えばＥＣＲスパッタ装置内にレーザ構造部１０をセットし、主出射側端面１０Ｆに、上述した材料よりなる高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成する。なお、スパッタ装置としては、例えば、ＥＣＲスパッタ装置のほか、マグネトロンスパッタ装置，電子ビーム蒸着装置，イオンアシスト蒸着装置あるいはプラズマイオンアシスト蒸着装置などを用いることができる。また、気相化学成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition ）法を用いてもよい。

その際、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの光学膜厚を、主出射側端面１０Ｆの反射率に応じて、主出射側端面１０Ｆの電界強度が最小となるように調整する。ここでは、例えば、主出射側端面１０Ｆの反射率が約５％となるようにし、高屈折率膜２１Ｆを厚み３５ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、反射率調整膜２２Ｆを厚み１５８ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）単層膜とする。

主出射側端面１０Ｆに高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成したのち、一度大気開放し、レーザ構造部１０をセットし直したのち、後方端面１０Ｒに、上述した材料よりなる高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒを形成する。

その際、高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒの光学膜厚を、後方端面１０Ｒの反射率に応じて、後方端面１０Ｒの電界強度が最小となるように調整する。ここでは、例えば、後方端面１０Ｒの反射率が約８０％となるようにし、高屈折率膜２１Ｒを厚み５ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、反射率調整膜２２Ｒを厚み６２ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜／厚み３５ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）膜を一対として二対積層した多層膜とする。以上により、図１および図２に示した半導体レーザが完成する。

この半導体レーザでは、ｎ側電極３１とｐ側電極３２との間に所定の電圧が印加されると、活性層１３に電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、主出射側端面１０Ｆの反射率調整膜２２Ｆおよび後方端面１０Ｒの反射率調整膜２２Ｒにより反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒが形成されており、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒが、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒのうち最もレーザ構造部１０に近い膜よりも屈折率の高い材料により構成されているので、図８に示したように、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの電界強度が低下し、端面への熱の集中が抑えられる。よって、主出射側端面１０Ｆ，後方端面１０Ｒ，高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒが損傷されにくくなり、突然劣化が抑えられる。

このように本実施の形態では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒを形成し、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒを、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒのうち最もレーザ構造部１０に近い膜よりも屈折率の高い材料により構成するようにしたので、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの電界強度を下げ、端面への熱の集中を抑えることができる。よって、主出射側端面１０Ｆ，後方端面１０Ｒ，高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒの損傷や、それに起因した突然劣化を抑え、信頼性を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに生じている自然酸化物をプラズマエッチングにより除去したのちに高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒを形成するようにしたものである。なお、この製造方法は、第１の実施の形態に係る半導体レーザを製造する場合に限られるものではないが、理解を容易とするために、第１の実施の形態で説明したような主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒが形成されている半導体レーザを製造する場合について説明する。また、第１の実施の形態と製造工程が重複する部分については、第１の実施の形態を参照して説明する。

まず、第１の実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを有するレーザ構造部１０を形成する。

（主出射側端面１０Ｆの自然酸化物除去）
レーザ構造部１０を形成したのち、例えばスパッタ装置内にレーザ構造部１０をセットする。スパッタ装置としては、例えば、ＲＦスパッタ装置，ＥＣＲスパッタ装置，マグネトロンスパッタ装置，電子ビーム蒸着装置，イオンアシスト蒸着装置あるいはプラズマイオンアシスト蒸着装置などを用いることができる。なかでもＲＦスパッタ装置が好ましい。量産性が高く導入コストが低いからである。また、気相化学成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition ）法を用いてもよい。

続いて、装置内を真空排気し、真空度が例えば４×１０^-4Ｐａ以下になったところで、例えば窒素（Ｎ₂ ）ガスを例えば１５ｓｃｃｍの流量で導入し、導入後の圧力を３．５×１０^-1Ｐａとする。このとき導入するガスは、窒素（Ｎ₂ ）ガスに限らず、アルゴン（Ａｒ）ガスまたは窒素（Ｎ₂ ）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用いてもよく、また、導入ガスの流量や導入後の圧力も適宜変更することができる。

窒素（Ｎ₂ ）ガスを導入したのち、例えば周波数１３．５６ＨｚのＲＦ電源を用いて５００Ｗの電力を投入し、窒素（Ｎ₂ ）プラズマを発生させて、主出射側端面１０Ｆを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、図９（Ａ）に示したように、主出射側端面１０Ｆ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜を除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分とが触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。なお、処理時間は、プラズマ密度，導入ガス種または導入ガス流量により変更可能である。

これに対して、従来では、図１０に示したように、主出射側端面２１０Ｆ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜２１０Ｎを除去することなく、その上に被膜２２０Ｆを形成してしまっていたので、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）が光ｈνにより光触媒反応を起こし、自然酸化膜２１０Ｎ中に含まれる水分が酸素に交換され、この酸素がレーザ構造部２１０内に拡散したり、自然酸化物ないし自然酸化膜２１０Ｎ内に含まれる酸素がレーザ構造部２１０内に拡散して、突然劣化などの悪影響を及ぼしてしまっていた。

（主出射側端面１０Ｆの高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆ形成）
主出射側端面１０Ｆから自然酸化物ないし自然酸化膜を除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、図９（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成する。その際の成膜条件は、例えば、高屈折率膜２１Ｆについてはアルゴン（Ａｒ）流量４０ｓｃｃｍ、窒素（Ｎ₂ ）流量３ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃、反射率調整膜２２Ｆについてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃とすることができる。また、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの光学膜厚を、主出射側端面１０Ｆの反射率に応じて、主出射側端面１０Ｆの電界強度が最小となるように調整する。なお、このとき、後方端面１０Ｒには自然酸化膜１０Ｎが残存している。

（後方端面１０Ｒの自然酸化物除去）
主出射側端面１０Ｆに高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成したのち、一度大気開放し、レーザ構造部１０をセットし直したのち、装置内を真空排気し、真空度が例えば４×１０^-4Ｐａ以下になったところで、例えば窒素（Ｎ₂ ）ガスを例えば１５ｓｃｃｍの流量で導入し、導入後の圧力を３．５×１０^-1Ｐａとする。このとき導入するガスは、窒素（Ｎ₂ ）ガスに限らず、アルゴン（Ａｒ）ガスまたは窒素（Ｎ₂ ）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用いてもよく、また、導入ガスの流量や導入後の圧力も適宜変更することができる。

窒素（Ｎ₂ ）ガスを導入したのち、例えば周波数１３．５６ＨｚのＲＦ電源を用いて５００Ｗの電力を投入し、窒素（Ｎ₂ ）プラズマを発生させて、後方端面１０Ｒを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、後方端面１０Ｒ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜１０Ｎを除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜１０Ｎに含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分が触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

（後方端面１０Ｒの高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒ形成）
後方端面１０Ｒから自然酸化物ないし自然酸化膜１０Ｎを除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、図９（Ｃ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒを形成する。その際の成膜条件は、例えば、高屈折率膜２１Ｒについてはアルゴン（Ａｒ）流量４０ｓｃｃｍ、窒素（Ｎ₂ ）流量３ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃、反射率調整膜２２Ｒの酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜についてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）膜についてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ₂ ）流量２ｓｃｃｍ、ＲＦ電力１．８ｋＷ、反応圧力０．５Ｐａ、成膜温度１４０℃とすることができる。また、高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒの光学膜厚を、後方端面１０Ｒの反射率に応じて、後方端面１０Ｒの電界強度が最小となるように調整する。以上により、図１および図２に示した半導体レーザが完成する。

このように本実施の形態の製造方法では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒから自然酸化物を除去したのちに高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒを形成するようにしたので、自然酸化物に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分とが触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

また、反射率調整膜２２Ｆ，２２ＲをＲＦスパッタリングにより形成しても、電界強度や自然酸化物に起因する損傷を抑えて、寿命を十分に伸ばすことができる。よって、ＥＣＲスパッタ装置よりも量産性が高く導入コストの低いＲＦスパッタ装置の適用により、製造コストを低減することができる。

なお、上記実施の形態では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒから自然酸化物を除去するため、プラズマ処理を行うようにした場合について説明したが、バッファフッ化水素，塩酸および硫化アンモニウムからなる群のうちの少なくとも１種を用いて行うウェットエッチングを用いて行うようにしてもよい。

（第３の実施の形態）
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの平面構成を表すものである。この半導体レーザは、主出射側端面１０Ｆの高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの積層膜２０Ｆとレーザ構造部１０との間に、酸素ブロッキング層４０Ｆが設けられていることを除いては、第１の実施の形態に係る半導体レーザと同様の構成を有している。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

酸素ブロッキング層４０Ｆは、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの積層膜２０Ｆに含まれる酸素がレーザ構造部１０内に拡散するのを抑えるためのものであり、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化ハフニウム（ＨｆＮ）もしくは窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）などの窒化物，フッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃ ）もしくはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）などのフッ化物および炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンドもしくはダイヤモンド状炭素などの炭化物からなる群の少なくとも１種により構成されている。また、酸素ブロッキング層４０Ｆは、例えば、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ）またはシリコン（Ｓｉ）などの金属により構成されていてもよい。

酸素ブロッキング層４０Ｆの厚みは、例えば１０ｎｍ以下であることが好ましい。レーザ光に対する十分な透過性と酸素ブロッキング効果とを確保することができるからである。薄いほうが透過性は高くなるので、酸素の拡散を阻止できれば１ｎｍ程度でもよい。

主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒには、第１の実施の形態と同様に、例えば、レーザ構造部１０の側から、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと、反射率調整膜２１Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒが形成されており、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒは、反射率調整膜２１Ｆ，２２Ｒのうち最もレーザ構造部１０に近い膜よりも屈折率の高い材料により構成されている。

高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒの光学膜厚は、第１の実施の形態と同様に、主出射側端面１０Ｆまたは後方端面１０Ｒの反射率に応じて、それらの電界強度が最小になるように調整されていることが好ましい。また、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒの光学膜厚は、第１の実施の形態と同様に、例えば、発振波長λに対してλ／４以下であることが好ましく、具体的には、例えば、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。

酸素ブロッキング層４０Ｆの屈折率は、高屈折率膜２１Ｆまたは反射率調整膜２２Ｆの屈折率によって特に限定されない。例えば、図１２に示したように、酸素ブロッキング層４０Ｆは屈折率ｎｂ＝２．１、高屈折率膜２１Ｆは屈折率ｎ１＝２．３、反射率調整膜２２Ｆは屈折率ｎ２＝１．６７の単層構造としてもよいし、図１３に示したように、酸素ブロッキング層４０Ｆは屈折率ｎｂ＝２．１、高屈折率膜２１Ｆは屈折率ｎ１＝２．３、レーザ構造部１０側から順に屈折率ｎ２＝１．６７の第１膜２２Ｆ１と屈折率ｎ３＝２．３の第２膜２２Ｆ２との積層構造としてもよい。更に、反射率調整膜２２Ｆは三層以上の積層構造を有していてもよい。なお、レーザ構造部１０の屈折率ｎ_sub は、第１の実施の形態と同様に、任意である。

このような酸素ブロッキング層４０Ｆ、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの具体的な構成としては、例えば、主出射側端面１０Ｆの反射率は約５％、酸素ブロッキング層４０Ｆは厚みが５ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、高屈折率膜２１Ｆは厚みが４０ｎｍの酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）膜、反射率調整膜２２Ｆは厚みが１５８ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜とすることができる。後方端面１０Ｒの反射率および高屈折率膜２１Ｒと反射率調整膜２２Ｒとの積層膜２０Ｒの構成は、第１の実施の形態と同様である。

この半導体レーザは、例えば、次のようにして製造することができる。なお、以下の説明では、第２の実施の形態のように、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに生じている自然酸化物をプラズマエッチングにより除去したのちに高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒ等を形成するようにした製造方法により製造する場合について説明する。

図１４はこの製造方法を工程順に表すものである。まず、第１の実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを有するレーザ構造部１０を形成する。

（主出射側端面１０Ｆの自然酸化物除去）
レーザ構造部１０を形成したのち、第２の実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、図１４（Ａ）に示したように、主出射側端面１０Ｆ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜を除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分が触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

（主出射側端面１０Ｆの酸素ブロッキング層４０Ｆ、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆ形成）
主出射側端面１０Ｆから自然酸化物ないし自然酸化膜を除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、図１４（Ｂ）に示したように、上述した厚みおよび材料よりなる酸素ブロッキング層４０Ｆを形成する。その際の成膜条件は、例えば、アルゴン（Ａｒ）流量４０ｓｃｃｍ、窒素（Ｎ₂ ）流量３ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃とする。

続いて、同じく図１４（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成する。その際の成膜条件は、例えば、高屈折率膜２１Ｆについてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ₂ ）流量３ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、圧力０．６Ｐａ、成膜温度１４０℃、反射率調整膜２２Ｆについては第２の実施の形態と同様とすることができる。また、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの光学膜厚を、主出射側端面１０Ｆの反射率に応じて、主出射側端面１０Ｆの電界強度が最小となるように調整する。

（後方端面１０Ｒの自然酸化物除去）
主出射側端面１０Ｆの酸素ブロッキング層４０Ｆ、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆを形成したのち、一度大気開放し、レーザ構造部１０をセットし直したのち、第２の実施の形態と同様にして、後方端面１０Ｒを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、図１４（Ｃ）に示したように、後方端面１０Ｒ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜を除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分が触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

（後方端面１０Ｒの高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒ形成）
後方端面１０Ｒから自然酸化物ないし自然酸化膜を除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、同じく図１４（Ｃ）に示したように、第２の実施の形態と同様にして、上述した厚みおよび材料よりなる高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒを形成する。その際の成膜条件は、例えば、第２の実施の形態と同様とすることができる。また、高屈折率膜２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｒの光学膜厚を、後方端面１０Ｒの反射率に応じて、後方端面１０Ｒの電界強度が最小となるように調整する。以上により、図１１に示した半導体レーザが完成する。

この半導体レーザでは、ｎ側電極３１とｐ側電極３２との間に所定の電圧が印加されると、第１の実施の形態と同様にしてレーザ発振が生じる。ここでは、主出射側端面１０Ｆの高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの積層膜２０Ｆとレーザ構造部１０との間に、酸素ブロッキング層４０Ｆが設けられているので、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆに含まれる酸素がレーザ構造部１０内に拡散し、非発光準位を形成して熱を発生することが抑えられる。よって、突然劣化が抑制される。

また、この半導体レーザでは、第１の実施の形態と同様に、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒが形成されており、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒが、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒのうち最もレーザ構造部１０に近い膜よりも屈折率の高い材料により構成されているので、図１５に示したように、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの電界強度が低下し、端面への熱の集中が抑えられる。よって、主出射側端面１０Ｆ，後方端面１０Ｒ，高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒが損傷されにくくなり、突然劣化が抑えられる。

このように本実施の形態では、主出射側端面１０Ｆの高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆの積層膜２０Ｆとレーザ構造部１０との間に、酸素ブロッキング層４０Ｆを設けるようにしたので、高屈折率膜２１Ｆおよび反射率調整膜２２Ｆに含まれる酸素がレーザ構造部１０内に拡散するのを抑えることができる。特に、高屈折率膜２１Ｆが酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）などの酸化物により構成されている場合に好適である。

なお、酸素ブロッキング層４０Ｆは、少なくとも主出射側端面１０Ｆとレーザ構造部１０との間に設けられていればよいが、主出射側端面１０Ｆとレーザ構造部１０との間、および後方端面１０Ｒとレーザ構造部１０との間の両方に設けられていてもよい。

（第４の実施の形態）
図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表したものである。この製造方法は、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを形成する前および形成中に、１００℃以上の加熱処理を行うようにしたものである。なお、本実施の形態は、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒを設ける場合にも適用することができるが、以下では高屈折率膜を設けない場合について説明する。第１または第２の実施の形態と製造工程が重複する部分については、第１または第２の実施の形態を参照して説明する。

まず、第１の実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを有するレーザ構造部１０を形成する。

（加熱処理および主出射側端面１０Ｆの自然酸化物除去）
次いで、レーザ構造部１０をチャンバ内にセットし、２．０×１０^-4Ｐａまで真空引きを行ったのち、例えばシースヒータまたはランプヒータにより１２０℃、２０ｍｉｎの条件にて加熱した。続いて、第２の実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、図１６（Ａ）に示したように、主出射側端面１０Ｆ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜を除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分が触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。なお、反射率調整膜２２Ｆの形成前に行う１００℃以上の加熱処理は、自然酸化膜除去のためのプラズマ処理の際に同一工程で行うことも可能である。

（主出射側端面１０Ｆの反射率調整膜２２Ｆ形成）
主出射側端面１０Ｆから自然酸化物ないし自然酸化膜を除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、図１６（Ｂ）に示したように、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）よりなる単層の反射率調整膜２２Ｆを形成し、主出射側端面１０Ｆの反射率を約１９％とする。その際、反射率調整膜２２Ｆを１００℃以上の温度環境下で形成するようにする。これにより、本実施の形態では、レーザ構造部１０等に含まれる水分（Ｈ₂ Ｏ）を除去し、第２の実施の形態で図１０を参照して説明したような光触媒反応による酸素の発生を抑え、酸素の拡散による非発光準位の形成およびこれに起因する熱の発生を抑制することができ、突然劣化を抑えて長期信頼性を高めることができる。具体的な成膜条件は、例えば、アルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度２００℃とすることができる。なお、従来では、被膜の成膜温度は８０℃程度であったので、レーザ構造部等に水分が残存し、突然劣化などの悪影響を引き起こしてしまっていた。

（後方端面１０Ｒの自然酸化物除去）
主出射側端面１０Ｆの反射率調整膜２２Ｆを形成したのち、一度大気開放し、レーザ構造部１０をセットし直したのち、第２の実施の形態と同様にして、後方端面１０Ｒを例えば２．０分間プラズマ処理することにより、図１６（Ｃ）に示したように、後方端面１０Ｒ近傍に存在する酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）などの自然酸化物ないし自然酸化膜を除去する。これにより、自然酸化物ないし自然酸化膜に含まれる酸素もしくはレーザ光によって自然酸化膜と水分が触媒反応を起こして発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

（後方端面１０Ｒの反射率調整膜２２Ｒ形成）
後方端面１０Ｒから自然酸化物ないし自然酸化膜を除去したのち、大気開放はせず、いったん４．０×１０^-4Ｐａまで真空排気し、同じく図１６（Ｃ）に示したように、反射率調整膜２２Ｒを形成し、後方端面１０Ｒの反射率を約８０％とする。反射率調整膜２２Ｒの構成は、例えば、厚み６２ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜／厚み３８ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）膜を一対として四対積層した多層膜とする。その際、反射率調整膜２２Ｆの形成工程と同様に、反射率調整膜２２Ｒを１００℃以上の温度環境下で形成する。具体的な成膜条件は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜についてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力２．３ｋＷ、反応圧力０．６Ｐａ、成膜温度２００℃、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）膜についてはアルゴン（Ａｒ）流量３５ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ₂ ）流量２ｓｃｃｍ、ＲＦ電力１．８ｋＷ、反応圧力０．５Ｐａ、成膜温度２００℃とすることができる。以上により、半導体レーザが完成する。なお、この製造方法により実際に半導体レーザを作製し、Ｔ０＝７０℃、２０ｍＷの条件で信頼性試験を行ったところ、オペレーション電流劣化率４０％において約３５００ｈのＭＴＴＦ（Mean Time to Failure；平均故障時間）を達成することができた。

このように本実施の形態の製造方法では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒに反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを形成する前に、レーザ構造部１０を１００℃以上の温度で加熱し、そののち、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを１００℃以上の温度環境下で形成するようにしたので、レーザ構造部１０に含まれる水分を除去し、光触媒反応により発生する酸素に起因する突然劣化などの悪影響を抑え、長期寿命を長くすることができる。

また、反射率調整膜２２Ｆ，２２ＲをＲＦスパッタリングにより形成しても、電界強度や自然酸化物に起因する損傷を抑えて、寿命を十分に伸ばすことができる。よって、ＥＣＲスパッタ装置よりも量産性が高く導入コストの低いＲＦスパッタ装置の適用により、製造コストを低減することができる。

なお、本実施の形態では、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを形成する前に、レーザ構造部１０を１００℃以上の温度で加熱し、かつ、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを１００℃以上の温度環境下で形成する場合について説明したが、少なくとも反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを形成する前に、レーザ構造部１０を１００℃以上の温度で加熱するようにすればよい。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
第１の実施の形態で説明した半導体レーザを作製した。その際、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒの構成材料としては窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、製造方法は第２の実施の形態と同様にした。

本実施例に対する比較例１として、高屈折率膜を設けなかったことを除いては本実施例と同様にして半導体レーザを作製した。本実施例および比較例１で得られた半導体レーザについて長期信頼性試験を行った。測定条件としては、Ｔ０＝７３℃、７０ｍＷとした。その結果を図１７および図１８に示す。

図１７および図１８から分かるように、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒを設けた本実施例では、高屈折率膜を設けなかった比較例１に比べて突然劣化が著しく抑制されると共に、オペレーション電流劣化率の上昇も抑えられた。すなわち、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒを設けるようにすれば、突然劣化の発生や劣化率の上昇を抑え、信頼性を高めることができることが分かった。

（実施例２）
第２の実施の形態の製造方法により実際に半導体レーザを作製し、プラズマ処理時間と長期寿命との関係を調べた。その際、プラズマ処理条件としては、窒素（Ｎ₂ ）ガス流量を１５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力を５００Ｗとした。その結果を図１９に示す。図１９から分かるように、プラズマ処理を行ったものの寿命は１０００時間を超えていたのに対し、プラズマ処理を行わなかったものは２００時間に過ぎなかった。また、長期寿命は、プラズマ処理時間を長くするほど伸び、処理時間３分で極大値をとったのち短くなった。

本実施例に対する比較例２として、プラズマ処理を行わなかったことを除いては本実施例と同様にして半導体レーザを作製した。本実施例および比較例２で得られた半導体レーザについて長期信頼性試験を行った。測定条件としては、Ｔ０＝７０℃、２０ｍＷとした。その結果を図２０および図２１に示す。また、図２０および図２１から分かるように、プラズマ処理を行ったものは、行わなかったものに比べて劣化率が抑制されていた。

すなわち、プラズマ処理により主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒから自然酸化物を除去したのちに高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒおよび反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒを形成することにより劣化率を抑え、長期寿命を著しく伸ばすことができることが分かった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、第１の実施の形態では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの両方に、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒと、反射率調整膜２２Ｆ，２２Ｒとの積層膜２０Ｆ，２０Ｒがそれぞれ形成されている場合について説明したが、このような積層膜２０Ｆ，２０Ｒは主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの少なくとも一方に設けられていればよい。

また、例えば、上記実施の形態および実施例では、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒが窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）などの単層膜により構成されている場合について説明したが、高屈折率膜２１Ｆ，２１Ｒは、例えば、レーザ構造部１０側から順に、厚み１ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜と、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜とを積層した多層構造であってもよい。

また、例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態では、ｎ型クラッド層１２ないしｐ側コンタクト層１６をＭＯＣＶＤ法により形成する場合について説明したが、ＭＯＶＰＥ法等の他の有機金属気相成長法により形成してもよく、あるいは、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシー）法等を用いてもよい。

加えて、例えば、上記実施の形態では、レーザ構造部１０の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、バッファ層やガイド層など他の層を更に備えていてもよい。

更にまた、本発明は、低出力青・青紫半導体レーザに限らず、より高出力のものや、他の発振波長または他の材料系のものにも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。 図１に示したレーザ構造部の構成を表す断面図である。 図１に示した積層膜の構成を表す図である。 積層膜の他の構成を表す図である。 高屈折率膜および反射率調整膜の厚みの組合せの一例を表すシミュレーション結果である。 高屈折率膜および反射率調整膜の厚みの組合せの他の例を表すシミュレーション結果である。 高屈折率膜および反射率調整膜の厚みの組合せの更に他の例を表すシミュレーション結果である。 図１に示した半導体レーザの主出射側端面近傍における電界強度分布を表す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を工程順に表す図である。 従来の製造方法の問題点を説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す図である。 図１１に示した酸素ブロッキング層および積層膜の構成を表す図である。 酸素ブロッキング層および積層膜の他の構成を表す図である。 図１１に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す図である。 図１１に示した半導体レーザの主出射側端面近傍における電界強度分布を表す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る製造方法を工程順に表す図である。 本発明の実施例１の結果を表す図である。 本発明の比較例１の結果を表す図である。 本発明の実施例２の結果を表す図である。 本発明の実施例２の結果を表す図である。 本発明の比較例２の結果を表す図である。 従来の半導体レーザの主出射側端面近傍における電界強度分布を表す図である。

符号の説明

１０…レーザ構造部、１０Ｆ…主出射側端面、１０Ｒ…後方端面、１１…基板、１２…ｎ型クラッド層、１３…活性層、１４…劣化防止層、１５…ｐ型クラッド層、１６…ｐ側コンタクト層、２０Ｆ，２０Ｒ…積層膜、２１Ｆ，２１Ｒ…高屈折率膜、２２Ｆ，２２Ｒ…反射率調整膜、３１…ｐ側電極、３２…ｎ側電極、４０Ｆ…酸素ブロッキング層

Claims (2)

1. 対向する主出射側端面および後方端面を有するレーザ構造部を備えた半導体レーザの製造方法であって、
   前記レーザ構造部を形成したのち前記主出射側端面および後方端面を形成する工程と、
   前記主出射側端面および後方端面の少なくとも一方に生じた自然酸化物を、ＲＦスパッタ装置を用いたプラズマエッチングにより除去したのち、自然酸化物を除去した前記端面に、前記レーザ構造部の側から順に、高屈折率膜と、一層以上の膜を含む反射率調整膜との積層膜を、前記ＲＦスパッタ装置を用いて形成する工程と
   を含み、
   前記積層膜を形成する前に、１００℃以上の温度で前記レーザ構造部を加熱し、
   前記高屈折率膜を、前記反射率調整膜のうち最も前記レーザ構造部に近い膜よりも屈折率の高い材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成し、厚みを２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とし、
   前記反射率調整膜のうち最も前記レーザ構造部に近い膜を、酸化アルミニウム（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）により構成する
   半導体レーザの製造方法。
2. 前記積層膜を、１００℃以上の温度環境下で形成する
   請求項１記載の半導体レーザの製造方法。

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