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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024019797
(43)【公開日】2024-02-14
(54)【発明の名称】半導体レーザおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01S 5/10 20210101AFI20240206BHJP
【ＦＩ】
H01S5/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022122479
(22)【出願日】2022-08-01
【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ＮＥＤＯ先導研究プログラム／新産業創出新技術先導研究プログラム／ワットクラス深紫外半導体レーザーの研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000004215
【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所
(71)【出願人】
【識別番号】599002043
【氏名又は名称】学校法人 名城大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松本 竜弥
(72)【発明者】
【氏名】寅丸 雅光
(72)【発明者】
【氏名】神 好人
(72)【発明者】
【氏名】岩谷 素顕
(72)【発明者】
【氏名】岩山 章
(72)【発明者】
【氏名】薮谷 歩武
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AA21
5F173AH22
5F173AK22
5F173AL03
5F173AL05
5F173AL13
5F173AP76
5F173AP78
5F173AR68
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上する端面反射膜とその製造方法を提案する。
【解決手段】ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜は、高屈折率部材の酸化タンタルと、低屈折率部材の酸化シリコンによる誘電体多層膜から構成され、酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小く形成されている。また反射膜の製造方法は半導体レーザーの端面へのダメージが低減されるＥＣＲスパッタリング法を使用する。
【選択図】図８
【解決手段】ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜は、高屈折率部材の酸化タンタルと、低屈折率部材の酸化シリコンによる誘電体多層膜から構成され、酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小く形成されている。また反射膜の製造方法は半導体レーザーの端面へのダメージが低減されるＥＣＲスパッタリング法を使用する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザであって、
前記光の射出面とは反対側の端面に設けられた反射膜を備え、
前記反射膜は、酸化タンタル膜を含み、
前記酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい、半導体レーザ。
前記光の射出面とは反対側の端面に設けられた反射膜を備え、
前記反射膜は、酸化タンタル膜を含み、
前記酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい、半導体レーザ。
【請求項2】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
前記反射膜は、第１屈折率を有する第１膜と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する前記酸化タンタル膜との積層膜から構成されている、半導体レーザ。
前記反射膜は、第１屈折率を有する第１膜と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する前記酸化タンタル膜との積層膜から構成されている、半導体レーザ。
【請求項3】
請求項２に記載の半導体レーザにおいて、
前記反射膜は、前記第１膜と前記酸化タンタル膜からなる前記積層膜を複数有する多層膜から構成されている、半導体レーザ。
前記反射膜は、前記第１膜と前記酸化タンタル膜からなる前記積層膜を複数有する多層膜から構成されている、半導体レーザ。
【請求項4】
請求項３に記載の半導体レーザにおいて、
前記第１膜は、酸化シリコン膜である、半導体レーザ。
前記第１膜は、酸化シリコン膜である、半導体レーザ。
【請求項5】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザ。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザ。
【請求項6】
請求項５に記載の半導体レーザにおいて、
前記波長域は、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザ。
前記波長域は、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザ。
【請求項7】
紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザであって、
前記光の射出面に設けられた反射防止膜を備え、
前記反射防止膜は、酸化タンタル膜を含み、
前記酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい、半導体レーザ。
前記光の射出面に設けられた反射防止膜を備え、
前記反射防止膜は、酸化タンタル膜を含み、
前記酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい、半導体レーザ。
【請求項8】
請求項７に記載の半導体レーザにおいて、
前記反射防止膜は、第１屈折率を有する第１膜と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する前記酸化タンタル膜との積層膜から構成されている、半導体レーザ。
前記反射防止膜は、第１屈折率を有する第１膜と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する前記酸化タンタル膜との積層膜から構成されている、半導体レーザ。
【請求項9】
請求項８に記載の半導体レーザにおいて、
前記反射防止膜は、前記第１膜と前記酸化タンタル膜からなる前記積層膜を複数有する多層膜から構成されている、半導体レーザ。
前記反射防止膜は、前記第１膜と前記酸化タンタル膜からなる前記積層膜を複数有する多層膜から構成されている、半導体レーザ。
【請求項10】
請求項９に記載の半導体レーザにおいて、
前記第１膜は、酸化シリコン膜である、半導体レーザ。
前記第１膜は、酸化シリコン膜である、半導体レーザ。
【請求項11】
請求項７に記載の半導体レーザにおいて、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザ。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザ。
【請求項12】
請求項１１に記載の半導体レーザにおいて、
前記波長域は、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザ。
前記波長域は、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザ。
【請求項13】
紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記光の射出面とは反対側の面に反射膜を形成する工程を備え、
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、前記反射膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
（ａ）前記光の射出面とは反対側の面に反射膜を形成する工程を備え、
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、前記反射膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記反射膜は、酸化タンタル膜を含む、半導体レーザの製造方法。
前記反射膜は、酸化タンタル膜を含む、半導体レーザの製造方法。
【請求項15】
請求項１３に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
【請求項16】
請求項１５に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
【請求項17】
請求項１３に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）第１屈折率を有する第１膜を形成する工程、
（ａ２）前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する第２膜を形成する工程、
を含む、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ）工程は、
（ａ１）第１屈折率を有する第１膜を形成する工程、
（ａ２）前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する第２膜を形成する工程、
を含む、半導体レーザの製造方法。
【請求項18】
請求項１７に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記（ａ１）工程と前記（ａ２）工程を交互に繰り返すことにより、前記第１膜と前記第２膜との多層膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ１）工程と前記（ａ２）工程を交互に繰り返すことにより、前記第１膜と前記第２膜との多層膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
【請求項19】
請求項１８に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記第１膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２膜は、酸化タンタル膜である、半導体レーザの製造方法。
前記第１膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２膜は、酸化タンタル膜である、半導体レーザの製造方法。
【請求項20】
紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記光の射出面に反射防止膜を形成する工程を備え、
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、前記反射防止膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
（ａ）前記光の射出面に反射防止膜を形成する工程を備え、
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、前記反射防止膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記反射防止膜は、酸化タンタル膜を含む、半導体レーザの製造方法。
前記反射防止膜は、酸化タンタル膜を含む、半導体レーザの製造方法。
【請求項22】
請求項２０に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
【請求項23】
請求項２０に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
前記波長域は、２９８ｎｍより大きく３１５ｎｍ以下である、半導体レーザの製造方法。
【請求項24】
請求項２０に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）第１屈折率を有する第１膜を形成する工程、
（ａ２）前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する第２膜を形成する工程、
を含む、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ）工程は、
（ａ１）第１屈折率を有する第１膜を形成する工程、
（ａ２）前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する第２膜を形成する工程、
を含む、半導体レーザの製造方法。
【請求項25】
請求項２４に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記（ａ１）工程と前記（ａ２）工程を交互に繰り返すことにより、前記第１膜と前記第２膜との多層膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ１）工程と前記（ａ２）工程を交互に繰り返すことにより、前記第１膜と前記第２膜との多層膜を形成する、半導体レーザの製造方法。
【請求項26】
請求項２５に記載の半導体レーザの製造方法において、
前記第１膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２膜は、酸化タンタル膜である、半導体レーザの製造方法。
前記第１膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２膜は、酸化タンタル膜である、半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザおよびその製造技術に関し、例えば、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザおよびその製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【0002】
非特許文献１には、紫外領域のうちのＵＶ－Ｂ波長域の光を射出する半導体レーザに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Kosuke Sato et al. “Room-temperature operation of AlGaN ultraviolet-B laser diode at 298 nm on lattice-relaxed Al0.6Ga0.4N/AlN/sapphire” 2020 Appl. Phys. Express 13 031004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＡｌＧａＮ系紫外線半導体レーザは、医療分野や加工分野などに幅広い応用分野があり、実用化が期待されている。紫外線は、長波長紫外線（ＵＶ－Ａ：光の波長が３１５ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下）、中波長紫外線（ＵＶ－Ｂ：光の波長が２８０ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下）、短波長紫外線（ＵＶ－Ｃ：光の波長が２００ｎｍよりも大きく２８０ｎｍ以下）の３種類に分類され、それぞれの波長域で半導体レーザの室温発振が報告されている。ここで、最も実現が困難であった半導体レーザは、ＵＶ－Ｂ波長域の光を射出する半導体レーザ（以下、ＵＶ－Ｂ半導体レーザという場合がある）であり、本発明者は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの高性能化について鋭意検討している。この点に関し、一般的に半導体レーザの高性能化には、高性能な反射膜の開発が必要不可欠であり、この観点から、ＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいても、高性能な反射膜の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施の形態における半導体レーザは、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザであって、光の射出面とは反対側の端面に設けられた反射膜を備える。ここで、反射膜は、酸化タンタル膜を含み、酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい。
【0006】
一実施の形態における半導体レーザは、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザであって、光の射出面に設けられた反射防止膜を備える。ここで、反射防止膜は、酸化タンタル膜を含み、酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さい。
【0007】
一実施の形態における半導体レーザの製造方法は、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザの製造方法であって、光の射出面とは反対側の面に反射膜を形成する反射膜形成工程を備える。反射膜形成工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、反射膜を形成する。
【0008】
一実施の形態における半導体レーザの製造方法は、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザの製造方法であって、光の射出面に反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程を備える。反射防止膜形成工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより、反射防止膜を形成する。
【発明の効果】
【0009】
一実施の形態によれば、紫外領域に含まれる波長域の光を射出する半導体レーザの性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】ＵＶ－Ｂ半導体レーザのデバイス構造を示す図である。
【図2】ＵＶ－Ｂ半導体レーザの製造工程を示すフローチャートである。
【図3】半導体ウェハからレーザバーを取得し、取得されたレーザバーから半導体チップを取得する工程を模式的に示す図である。
【図4】実施の形態における反射膜の構成例を示す模式図である。
【図5】ＥＣＲスパッタリング装置の模式的な構成を示す図である。
【図6】成膜動作の流れを説明するフローチャートである。
【図7】ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数の波長依存性を示すグラフである。
【図8】ＥＣＲスパッタリング法で形成された様々な物質における消衰係数の波長依存性を示すグラフである。
【図9】ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜とＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜のそれぞれにおける消衰係数の波長依存性と屈折率の波長依存性を示すグラフである。
【図11】３００ｎｍの波長において、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜とＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜のそれぞれの消衰係数の値と屈折率の値を示す表である。
【図12】様々な物質の屈折率の波長依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【0012】
＜ＵＶ－Ｂ半導体レーザの開発経緯＞
レーザ光は、コヒーレントで指向性と収束性に優れた光源である。その中で半導体レーザは、その他のレーザ光源に比べて、小型・高効率・長寿命・高生産性などに代表される優れた性能を有している。半導体レーザは、最初に光の波長の長い赤外線領域で実現され、その後、可視光領域（赤色、緑色、青色）で実現されている。これらの半導体レーザは、光ディスク、レーザプリンタ、光通信、レーザ加工機、計測器などの多くの分野で使用されている。一方、紫外線は、光の波長が２００ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下という可視光よりも短い波長域の光である。この紫外線波長域の光源は、医療、環境、バイオサイエンス、殺菌、金属などのレーザ加工や微細加工などに代表される多くの応用分野があることから、紫外線波長域の半導体レーザの実現が望まれている。
レーザ光は、コヒーレントで指向性と収束性に優れた光源である。その中で半導体レーザは、その他のレーザ光源に比べて、小型・高効率・長寿命・高生産性などに代表される優れた性能を有している。半導体レーザは、最初に光の波長の長い赤外線領域で実現され、その後、可視光領域（赤色、緑色、青色）で実現されている。これらの半導体レーザは、光ディスク、レーザプリンタ、光通信、レーザ加工機、計測器などの多くの分野で使用されている。一方、紫外線は、光の波長が２００ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下という可視光よりも短い波長域の光である。この紫外線波長域の光源は、医療、環境、バイオサイエンス、殺菌、金属などのレーザ加工や微細加工などに代表される多くの応用分野があることから、紫外線波長域の半導体レーザの実現が望まれている。
【0013】
この点に関し、紫外線は、波長の長い方から長波長紫外線（ＵＶ－Ａ）、中波長紫外線（ＵＶ－Ｂ）、短波長紫外線（ＵＶ－Ｃ）の３種類に分類され、それぞれの波長域で半導体レーザの室温発振が報告されている。ここで、最も実現が困難であった半導体レーザは、ＵＶ－Ｂ半導体レーザである。中波長紫外線は、紫外線硬化および紫外線接着・乾燥（ＵＶキュアリング）、アトピー治療などの医療分野、ＤＮＡシーケンスなどに代表される様々な応用分野があることから、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの実現には大きな技術的意義がある。
【0014】
ＵＶ－Ｂ半導体レーザは、（１）中波長紫外線波長域でレーザ発振する高品質なＡｌＧａＮ結晶を作製することが困難であったこと、（２）レーザ発振に必要な電流注入が難しいことなどの理由で実現することが困難であった。この点に関し、（１）サファイア基板上にスパッタリング法でＡｌＮテンプレートを作製し、このＡｌＮテンプレート上に高品質なＡｌＧａＮ結晶を実現する手法と、（２）電流注入手法として、「分極ドーピング法」を適用することによって、実現困難であったＵＶ－Ｂ半導体レーザが実現されている。
【0015】
ここで、「分極ドーピング法」とは、結晶の対称性が低い窒化物半導体に発現する自発分極を活用することによって、電気伝導に寄与する電荷担体（正孔）を発生させる方法であり、具体的には、組成傾斜させたＡｌＧａＮ層によって分極固定電荷（負電荷）を生成し、この分極固定電荷の存在によって正孔を誘起させる手法である。
【0016】
以下では、ＵＶ-Ｂ半導体レーザの構成例について説明する。
【0017】
＜ＵＶ－Ｂ半導体レーザの構成＞
図１は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤのデバイス構造を示す図である。
図１は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤのデバイス構造を示す図である。
【0018】
図１において、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、サファイア基板１００と、サファイア基板１００上に形成された窒化アルミニウム層（ＡｌＮ層）１０１と、窒化アルミニウム層１０１上に形成された窒化アルミニウム層（ＡｌＮ層）１０２を有している。
【0019】
このとき、窒化アルミニウム層１０１は、スパッタリング法を使用することにより形成されている。一方、窒化アルミニウム層１０２は、ＭＯＶＰＥ法を使用することにより形成されている。サファイア基板１００と窒化アルミニウム層１０１によって、ＡｌＮテンプレート基板が形成されることになり、このＡｌＮテンプレート基板上に窒化アルミニウム層１０２が形成されていることになる。ここで、窒化アルミニウム層１０２の厚さは、例えば、１５５０ｎｍである。
【0020】
次に、図１に示すように、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、窒化アルミニウム層１０２上に形成されたナノパターン１０３を有している。このナノパターン１０３は、例えば、ピッチが１０００ｎｍ、径が３００ｎｍ、深さが１０００ｎｍである。
【0021】
そして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、ナノパターン１０３を埋め込むように形成されたＡｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４を有している。このとき、Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４の厚さは、約５μｍであり、Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４の表面は平坦化している。このように本実施の形態では、予め形成されているナノパターン１０３を埋め込むようにＡｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４を形成する。この結果、結晶欠陥の少ない高品質なＡｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４を形成することができる。なお、Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４は、導電型不純物が導入されていないノンドープの層である。
【0022】
続いて、ＵＶ-Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４上に形成されたＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５を有している。このＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５は、ｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）が導入されたｎ型半導体層であり、シリコンの不純物濃度は、例えば、６×１０１８／ｃｍ３である。このＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５の厚さは、例えば、４μｍ程度である。Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５は、レーザ光を閉じ込めるためのクラッド層として機能するとともに、ｎ電極１１６とのコンタクト層としても機能する。
【0023】
そして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５上に形成されたＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層１０６と、Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層１０６上に形成された活性層１０７と、活性層１０７上に形成されたＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８を有している。
【0024】
ここで、Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層１０６は、レーザ光の光導波路となる下部ガイド層として機能し、その厚さは、例えば、５０ｎｍである。また、活性層１０７は、レーザ光を発する発光層であり、例えば、厚さが４ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層と、厚さが８ｎｍのＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎからなる障壁層を有している。特に、本実施の形態において、活性層１０７は、２周期分の井戸層と障壁層との組み合わせから構成されている。井戸層は、障壁層よりもバンドギャップが小さくなっている層であり、ＡｌＧａＮにおけるＡｌの組成比を小さくすることにより形成される。一方、障壁層は、井戸層よりもバンドギャップが大きくなっている層であり、ＡｌＧａＮにおけるＡｌの組成比を大きくすることにより形成される。
【0025】
さらに、活性層１０７上に形成されているＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８は、レーザ光の光導波路を構成する上部ガイド層として機能し、その厚さは、例えば、５０ｎｍである。
【0026】
次に、図１に示すように、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８上に形成された電子ブロック層（ＥＢＬ層）１０９を有するとともに、電子ブロック層１０９上に形成された２段階組成傾斜層を有している。ここで、２段階組成傾斜層は、「分極ドーピング」を実現するための層であり、ｐ型ＡｌＧａＮ層１１０とｐ型ＡｌＧａＮ層１１１から構成されている。本実施の形態では、２段階組成傾斜層による「分極ドーピング」が採用されており、これによって、レーザ発振に必要な正孔電流の注入が実現される。
【0027】
続いて、図１に示すように、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、ｐ型ＡｌＧａＮ層１１１上に形成されたｐ型ＧａＮ層１１２を有している。このｐ型ＧａＮ層１１２は、ｐ電極１１４とのコンタクト層として機能する。
【0028】
そして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、図１に示すように、Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５と接触するｎ電極１１６を有するとともに、ｐ型ＧａＮ層１１２と接触するｐ電極１１４を有している。また、ｎ電極形成部およびｐ電極形成部を除く表面領域には、例えば、酸化シリコン膜からなる表面保護膜１１３が形成されている。さらに、ｎ電極１１６上には、パッド電極１１７が形成されている。一方、ｐ電極１１４上には、パッド電極１１５が形成されている。このとき、ｎ電極１１６は、Ｖ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（２０ｎｍ／８０ｎｍ／４０ｎｍ／１００ｎｍ）の積層膜から構成されている。一方、ｐ電極１１４は、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０ｎｍ／１０ｎｍ／４０ｎｍ）の積層膜から構成されている。また、パッド電極１１５およびパッド電極１１７は、Ｔｉ／Ａｕ（５０ｎｍ／８００ｎｍ）の積層膜から構成されている。
【0029】
続いて、図１において、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、共振器構造を有しており、レーザ光が射出される射出面２００Ａ（一端面）と、射出面２００Ａとは反対側に位置する反射面２００Ｂ（ドットを付している領域：他端面）を有している。射出面２００Ａには、反射防止膜が形成されている一方、反射面２００Ｂには、反射膜が形成されている。
【0030】
以上のようにして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤが構成されている。
【0031】
＜ＵＶ－Ｂ半導体レーザの動作＞
本実施の形態におけるＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは上記のように構成されており、以下に、その動作について、図１を参照しながら説明する。まず、ｐ電極１１４（パッド電極１１５）に正電圧を印加するとともに、ｎ電極１１６（パッド電極１１７）に負電圧を印加する。これにより、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤにｐ電極１１４からｎ電極１１６に向かって順方向電流が流れる。これにより、ｐ電極１１４からｐ型ＧａＮ層１１２に正孔が注入され、注入された正孔は、ｐ型ＧａＮ層１１２から２段階組成傾斜層（ｐ型ＡｌＧａＮ層１１０とｐ型ＡｌＧａＮ層１１１）に流れ込む。そして、２段階組成傾斜層に流れ込んだ正孔は、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８の内部を通り、活性層１０７に流れ込む。
本実施の形態におけるＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは上記のように構成されており、以下に、その動作について、図１を参照しながら説明する。まず、ｐ電極１１４（パッド電極１１５）に正電圧を印加するとともに、ｎ電極１１６（パッド電極１１７）に負電圧を印加する。これにより、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤにｐ電極１１４からｎ電極１１６に向かって順方向電流が流れる。これにより、ｐ電極１１４からｐ型ＧａＮ層１１２に正孔が注入され、注入された正孔は、ｐ型ＧａＮ層１１２から２段階組成傾斜層（ｐ型ＡｌＧａＮ層１１０とｐ型ＡｌＧａＮ層１１１）に流れ込む。そして、２段階組成傾斜層に流れ込んだ正孔は、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８の内部を通り、活性層１０７に流れ込む。
【0032】
一方、ｎ電極１１６からは、Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５に電子が注入され、注入された電子は、Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層１０６を通って、活性層１０７に注入される。
【0033】
活性層１０７では、注入された正孔と電子によって反転分布が形成され、電子が伝導帯から価電子帯に誘導放出によって遷移することにより、位相の揃った光が発生する。そして、活性層１０７で発生した光は、活性層１０７よりも屈折率の低い２段階傾斜層（上部クラッド層）やＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５（下部クラッド層）による光閉じ込め効果により、主に活性層１０７内に閉じ込められる。そして、活性層１０７内に閉じ込められている光は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤのｙ軸方向に並行して形成されている射出面２００Ａと反射面２００Ｂからなる共振器を往復することにより、さらなる誘導放出によって増幅される。その後、活性層１０７内でレーザ光が発振して、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤの射出面２００Ａからレーザ光が射出される。以上のように、本実施の形態におけるＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤが動作することになる。
【0034】
＜ＵＶ－Ｂ半導体レーザの製造方法＞
次に、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤの製造方法について説明する。
次に、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤの製造方法について説明する。
【0035】
図２は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤの製造工程を示すフローチャートである。
【0036】
＜＜結晶成長（Ｓ１０１）＞＞
まず、サファイア基板１００上に窒化アルミニウム層１０１を形成する。窒化アルミニウム層１０１は、例えば、スパッタリング法により形成され、その厚さは、４５０ｎｍである。その後、窒素雰囲気中で１７００℃、３時間のアニール処理を行って、ＡｌＮテンプレート基板を作製する。そして、ＭＯＶＰＥ法によって、窒化アルミニウム層１０１上に窒化アルミニウム層１０２を形成する。この窒化アルミニウム層１０２の厚さは、１５５０ｎｍである。
まず、サファイア基板１００上に窒化アルミニウム層１０１を形成する。窒化アルミニウム層１０１は、例えば、スパッタリング法により形成され、その厚さは、４５０ｎｍである。その後、窒素雰囲気中で１７００℃、３時間のアニール処理を行って、ＡｌＮテンプレート基板を作製する。そして、ＭＯＶＰＥ法によって、窒化アルミニウム層１０１上に窒化アルミニウム層１０２を形成する。この窒化アルミニウム層１０２の厚さは、１５５０ｎｍである。
【0037】
次に、窒化アルミニウム層１０２上にナノパターン１０３を形成する。具体的には、スパッタリング法を使用することにより、窒化アルミニウム層１０２上に酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜の膜厚は、４２０ｎｍである。その後、レジスト膜を塗布した後にナノインプリント装置を使用することにより、ピッチ１０００ｎｍ、径４５０ｎｍのナノパターンをレジスト膜に形成する。そして、露出している酸化シリコン膜をドライエッチングし、続いて、バッファードフッ酸で酸化シリコン残渣を除去する。そして、塩素ガスにて窒化シリコン層１０２を１０００ｎｍエッチングした後、マスクである酸化シリコン膜およびレジスト膜をバッファードフッ酸で除去する。これにより、窒化アルミニウム層１０２にピッチ１０００ｎｍ、径３００ｎｍ、深さ１０００ｎｍのナノパターン１０３を形成することができる。
【0038】
続いて、ＭＯＶＰＥ法を使用することにより、ナノパターン１０３をＡｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層１０４で埋め込み平坦化する。このとき、完全に平坦化するまでの厚さは、約５μｍである。その後、ドナーとなるＳｉの原料であるシランを供給して、シリコンの濃度が６×１０１８／ｃｍ３のＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５を形成する。このＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５の厚さは、４μｍである。
【0039】
次に、下部ガイド層としてのＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層１０６を形成した後、活性層１０７を形成する。具体的に、活性層１０７は、厚さが４ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層と、厚さが８ｎｍのＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎからなる障壁層を有しており、２周期分の井戸層と障壁層との組み合わせから構成されるように、活性層１０７を形成する。そして、活性層１０７上に、上部ガイド層としてのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８を形成する。
【0040】
その後、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層１０８上に、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ｎ層からなる電子ブロック層１０９を形成する。最後に、電子ブロック層１０９上に、２段階組成傾斜層（ｐ型ＡｌＧａＮ層１１０とｐ型ＡｌＧａＮ層１１１）を形成した後、この２段階組成傾斜層上にｐ型ＧａＮ層１１２を形成する。
【0041】
＜＜活性化アニール（Ｓ１０２）＞＞
上述したようにして結晶成長させたウェハに対して、空気雰囲気中で５５０℃、１０分の熱処理を行うことにより、活性化アニールを実施する。
上述したようにして結晶成長させたウェハに対して、空気雰囲気中で５５０℃、１０分の熱処理を行うことにより、活性化アニールを実施する。
【0042】
＜＜ｎ電極形成（Ｓ１０３）＞＞
その後、まず、レジスト膜によりパターニングし、ニッケル（Ｎｉ）を１００ｎｍ蒸着してリフトオフすることにより、ドライエッチング用マスクを形成する。そして、このドライエッチング用マスクを使用してウェハをＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５に達するまで塩素ガスでドライエッチングする。続いて、ニッケルからなるドライエッチング用マスクを薬品で除去する。次に、レジスト膜でｎ電極パターンを形成した後、Ｖ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（２０ｎｍ／８０ｎｍ／４０ｎｍ／１００ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフした後、窒素雰囲気中で９００℃、３分の熱処理を施すことにより、ｎ電極１１６を形成する。
その後、まず、レジスト膜によりパターニングし、ニッケル（Ｎｉ）を１００ｎｍ蒸着してリフトオフすることにより、ドライエッチング用マスクを形成する。そして、このドライエッチング用マスクを使用してウェハをＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５に達するまで塩素ガスでドライエッチングする。続いて、ニッケルからなるドライエッチング用マスクを薬品で除去する。次に、レジスト膜でｎ電極パターンを形成した後、Ｖ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（２０ｎｍ／８０ｎｍ／４０ｎｍ／１００ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフした後、窒素雰囲気中で９００℃、３分の熱処理を施すことにより、ｎ電極１１６を形成する。
【0043】
＜＜表面保護膜形成（Ｓ１０４）＞＞
次に、ｐ電極形成領域およびｎ電極形成領域を除く領域に表面保護膜１１３を形成する。表面保護膜１１３は、例えば、酸化シリコン膜から形成されており、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。
次に、ｐ電極形成領域およびｎ電極形成領域を除く領域に表面保護膜１１３を形成する。表面保護膜１１３は、例えば、酸化シリコン膜から形成されており、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。
【0044】
＜＜ｐ電極形成（Ｓ１０５）＞＞
その後、レジスト膜でｐ電極パターンを形成した後、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０ｎｍ／１０ｎｍ／４０ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフした後、酸素雰囲気中で７００℃、１分の熱処理を施すことにより、ｐ電極１１４を形成する。
その後、レジスト膜でｐ電極パターンを形成した後、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１０ｎｍ／１０ｎｍ／４０ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフした後、酸素雰囲気中で７００℃、１分の熱処理を施すことにより、ｐ電極１１４を形成する。
【0045】
＜＜パッド電極形成（Ｓ１０６）＞＞
そして、レジスト膜でパッド電極パターンを形成した後、Ｔｉ／Ａｕ（５０ｎｍ／８００ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフすることにより、パッド電極１１５およびパッド電極１１７を形成する。
そして、レジスト膜でパッド電極パターンを形成した後、Ｔｉ／Ａｕ（５０ｎｍ／８００ｎｍ）を順次蒸着してリフトオフすることにより、パッド電極１１５およびパッド電極１１７を形成する。
【0046】
＜＜端面形成（Ｓ１０７）＞＞
続いて、ドライエッチングおよびウェットエッチングを使用することにより、レーザ端面（一端面：射出面２００Ａおよび他端面：反射面２００Ｂ）を形成する。具体的には、レジスト膜によりパターニングした後、ニッケル（Ｎｉ）を１００ｎｍ蒸着してリフトオフすることにより、端面形成用マスクを形成する。そして、端面形成用マスクを使用してＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５に達するまで塩素ガスでドライエッチングする。次に、２５％のＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）水溶液を使用して、８５℃５分間のウェットエッチングを行うことにより、レーザ端面を形成する。
続いて、ドライエッチングおよびウェットエッチングを使用することにより、レーザ端面（一端面：射出面２００Ａおよび他端面：反射面２００Ｂ）を形成する。具体的には、レジスト膜によりパターニングした後、ニッケル（Ｎｉ）を１００ｎｍ蒸着してリフトオフすることにより、端面形成用マスクを形成する。そして、端面形成用マスクを使用してＡｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層１０５に達するまで塩素ガスでドライエッチングする。次に、２５％のＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）水溶液を使用して、８５℃５分間のウェットエッチングを行うことにより、レーザ端面を形成する。
【0047】
＜＜レーザバー形成（Ｓ１０８）＞＞
その後、レーザスクライブおよびブレーキングを実施することにより、ウェハを複数のレーザバーに割断する。
その後、レーザスクライブおよびブレーキングを実施することにより、ウェハを複数のレーザバーに割断する。
【0048】
＜＜反射膜および反射防止膜の形成（Ｓ１０９）＞＞
そして、取得したレーザバーの一端面に、例えば、スパッタリング法を使用することにより反射防止膜を形成する一方、取得したレーザバーの他端面に、例えば、スパッタリング法を使用することにより反射膜を形成する。その後、レーザバーを複数の半導体チップに切断することにより、ＵＶ－Ｂ半導体レーザを製造することができる。
そして、取得したレーザバーの一端面に、例えば、スパッタリング法を使用することにより反射防止膜を形成する一方、取得したレーザバーの他端面に、例えば、スパッタリング法を使用することにより反射膜を形成する。その後、レーザバーを複数の半導体チップに切断することにより、ＵＶ－Ｂ半導体レーザを製造することができる。
【0049】
さらに、レーザバー形成工程以後の製造工程について説明する。
【0050】
図３に示すように、複数の半導体レーザのデバイス構造が形成された半導体ウェハＷＦに対して、レーザスクライブおよびブレーキングを実施することにより、短冊形状からなる複数のレーザバーＬＢが形成される。複数のレーザバーＬＢのそれぞれは、略直方体形状をしており、一列状に並んだ複数のチップ領域ＣＲを有している。この複数のチップ領域ＣＲのそれぞれには、半導体レーザのデバイス構造が形成されている。そして、このように構成されているレーザバーＬＢは、互いに対向する端面を有することから、まず、レーザバーＬＢの一方の端面に反射膜を形成した後、レーザバーＬＢの他方の端面に反射防止膜を形成する。その後、このレーザバーＬＢに形成されている複数のチップ領域ＣＲを個片化して複数の半導体チップＣＨＰを取得する。このようにして得られた複数の半導体チップＣＨＰのそれぞれには、互いに対向する一対の端面のうちの一方の端面に反射膜ＨＲが形成されている一方、他方の端面に反射防止膜ＡＲが形成されている。以上のようにして、半導体レーザが形成された半導体チップＣＨＰを製造することができる。
【0051】
＜＜反射膜の構成例＞＞
以下では、端面に形成される反射膜の構成例について説明する。
以下では、端面に形成される反射膜の構成例について説明する。
【0052】
図４は、本実施の形態における反射膜３００の構成例を示す模式図である。
【0053】
図４において、反射膜３００は、誘電体多層膜から構成されている。具体的に、反射膜３００は、第１屈折率を有する低屈折率膜３１０と、第１屈折率よりも屈折率の高い高屈折率膜３２０とからなるペア膜を有し、例えば、反射膜３００は、８つの積層されたペア膜から構成されている。このように構成されている反射膜３００は、例えば、以下に示す工程により形成することができる。すなわち、光の射出面とは反対側の端面に反射膜３００を形成する工程は、（１）端面上に第１屈折率を有する低屈折率膜３１０を形成する工程と、（２）この低屈折率膜３１０上に第１屈折率よりも屈折率の大きい第２屈折率を有する高屈折率膜を形成する工程とを有し、上述した（１）工程と（２）工程とが交互に繰り返して実施される。これにより、低屈折率膜３１０と高屈折率膜３２０とからなるペア膜を複数有する反射膜３００（誘電体多層膜）を形成することができる。
【0054】
＜端面における成膜技術の重要性＞
例えば、半導体レーザに形成される一対の端面は、共振器として機能する。すなわち、レーザ発振を容易に実現するために、反射膜が形成された一方の端面（反射面）からのレーザ光の損失をできるだけ低減する必要があることから、この反射膜には、レーザ光に対して高反射率である高品質な膜であることが要求される。一方、他方の端面から効率良くレーザ光を射出する観点から、レーザ光を射出する側の端面（射出面）に形成される反射防止膜にも、反射損失を小さくできる高品質な膜であることが要求される。具体的に、反射膜や反射防止膜には、光の吸収を低減できる性質が望まれている。言い換えれば、反射膜や反射防止膜には、極めて小さい消衰係数を有する膜であることが望まれている。
例えば、半導体レーザに形成される一対の端面は、共振器として機能する。すなわち、レーザ発振を容易に実現するために、反射膜が形成された一方の端面（反射面）からのレーザ光の損失をできるだけ低減する必要があることから、この反射膜には、レーザ光に対して高反射率である高品質な膜であることが要求される。一方、他方の端面から効率良くレーザ光を射出する観点から、レーザ光を射出する側の端面（射出面）に形成される反射防止膜にも、反射損失を小さくできる高品質な膜であることが要求される。具体的に、反射膜や反射防止膜には、光の吸収を低減できる性質が望まれている。言い換えれば、反射膜や反射防止膜には、極めて小さい消衰係数を有する膜であることが望まれている。
【0055】
さらには、反射膜が形成される端面（反射面）や反射防止膜が形成される端面（射出面）は共振器として機能することから、端面への反射膜や反射防止膜の成膜技術として、端面に与えるダメージを低減できる成膜技術を採用することが望まれている。すなわち、半導体レーザの高性能化には、共振器を構成する端面の特性が良好であることが重要であり、端面の特性を良好にする観点から、端面にダメージを与える成膜技術を回避する必要がある。そこで、本実施の形態では、端面に与えるダメージを低減できる成膜技術を採用することを検討している。以下では、端面に与えるダメージを低減できる本実施の形態における技術的思想について説明する。
【0056】
＜実施の形態における基本思想＞
本実施の形態における基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜や反射防止膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。すなわち、基本思想は、共振面に反射膜あるいは反射防止膜を形成する方法として、ＲＦスパッタリング法を使用するのではなく、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの端面に与えるダメージを低減できる。
本実施の形態における基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜や反射防止膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。すなわち、基本思想は、共振面に反射膜あるいは反射防止膜を形成する方法として、ＲＦスパッタリング法を使用するのではなく、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの端面に与えるダメージを低減できる。
【0057】
以下では、まず、ＥＣＲスパッタリング装置について説明し、その後、ＥＣＲスパッタリング装置によれば、端面に与えるダメージを低減できるメカニズムを説明する。
【0058】
＜ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタリング装置の構成＞
図５は、ＥＣＲスパッタリング装置１の模式的な構成を示す図である。
図５は、ＥＣＲスパッタリング装置１の模式的な構成を示す図である。
【0059】
図５において、ＥＣＲスパッタリング装置１は、成膜室であるチャンバ１０を有する。このチャンバ１０には、保持部１１が配置されており、この保持部１１によって、例えば、基板に代表される成膜対象物ＳＵＢが保持されている。保持部１１は、チャンバ１０に近接配置された機構部１２と接続されており、機構部１２によって動作可能に構成されている。このチャンバ１０には、ガス導入口１０ａとガス排気口１０ｂとが設けられている。
【0060】
次に、チャンバ１０には、保持部１１に保持された成膜対象物ＳＵＢと対向する位置にプラズマ生成部１３が設けられている。このプラズマ生成部１３は、プラズマを生成するように構成されており、プラズマ生成部１３の周囲には、例えば、コイルから構成される磁場発生部１４が配置されている。また、プラズマ生成部１３には、導波管１５が接続されており、導波管１５を伝搬するマイクロ波がプラズマ生成部１３に導入されるようになっている。さらに、保持部１１とプラズマ生成部１３の間であって、プラズマ生成部１３に近接する位置に、例えば、円筒形状からなるターゲットＴＡが配置されており、このターゲットＴＡは、高周波電源１６と電気的に接続されている。これにより、ターゲットＴＡは、高周波電源１６からの高周波電圧が印加されるように構成されている。このターゲットＴＡは、固定部１７によって固定されている。
【0061】
以上のようにして、ＥＣＲスパッタリング装置１が構成されている。
【0062】
＜ＥＣＲスパッタリング装置における成膜動作＞
続いて、ＥＣＲスパッタリング装置１における成膜動作について説明する。
続いて、ＥＣＲスパッタリング装置１における成膜動作について説明する。
【0063】
図６は、成膜動作の流れを説明するフローチャートである。
【0064】
まず、図５において、プラズマ生成部１３には、アルゴンガスが導入されている。そして、プラズマ生成部１３の周囲に配置されている磁場発生部１４から磁場を発生させると、プラズマ生成部１３に導入されているアルゴンガスに含まれる電子がローレンツ力を受けることにより、円運動する。このとき、電子の円運動の周期（あるいは周波数）と同じ周期（あるいは周波数）を有するマイクロ波（電磁波）を導波管１５からプラズマ生成部１３に導入すると、円運動する電子とマイクロ波とが共鳴して、マイクロ波のエネルギーが円運動する電子に効率良く供給される（電子サイクロトロン共鳴現象）（図６のＳ２０１）。この結果、アルゴンガスに含まれる電子の運動エネルギーが大きくなって、アルゴンガスが、アルゴンイオン（Ａｒ＋）と電子とに分離する。これにより、アルゴンイオン（Ａｒ＋）と電子とからなるアルゴンプラズマが生成される（図６のＳ２０２）。
【0065】
次に、図５において、高周波電源１６からターゲットＴＡに対して高周波電圧を供給する。この場合、高周波電圧が供給されたターゲットＴＡには、正電位と負電位とが交互に印加されることになる。ここで、アルゴンプラズマを構成するアルゴンイオンと電子のうち、ターゲットＴＡに印加される高周波電圧に追従することができるのは、質量の軽い電子である一方、質量の重いアルゴンイオンは、高周波電圧に追従することができない。この結果、追従する電子を引き付ける正電位が電子の有する負電荷によって相殺される一方、負電位が残存するため、高周波電力の平均値は、０Ｖから負電位にシフトする。このことは、ターゲットＴＡに対して高周波電圧が印加されているにも関わらず、あたかも、ターゲットＴＡに負電位が印加されているとみなすことができることを意味している。これにより、プラスイオンを有するアルゴンイオンは、平均的に負電位が印加されているとみなされるターゲットＴＡに引き付けられて、ターゲットＴＡに衝突する（図６のＳ２０３）。
【0066】
続いて、アルゴンイオンがターゲットＴＡに衝突すると、ターゲットＴＡを構成するターゲット粒子がアルゴンイオンの運動エネルギーの一部を受けとって、ターゲットＴＡかチャンバ１０の内部空間に飛び出す（図６のＳ２０４）。その後、チャンバ１０の内部空間に飛び出したターゲット粒子の一部は、保持部１１で保持されている成膜対象物ＳＵＢの表面に付着する（図６のＳ２０５）。そして、このような現象が繰り返されることによって、成膜対象物ＳＵＢの表面に多数のターゲット粒子が付着する結果、成膜対象物ＳＵＢの表面上に膜が形成される（図６のＳ２０６）。
【0067】
以上のようにして、ＥＣＲスパッタリング装置１における成膜動作が実現される。
【0068】
例えば、ターゲットＴＡをシリコン（Ｓｉ）から構成する場合、ターゲット粒子は、シリコン原子となり、成膜対象物ＳＵＢに形成される膜は、シリコン膜となる。ただし、図５に示すＥＣＲスパッタリング装置１のチャンバ１０に設けられているガス導入口１０ａから酸素ガスを導入しながら、上述した成膜動作を実施すると、成膜対象物ＳＵＢの表面には、酸化シリコン膜を形成することができる。
【0069】
同様に、例えば、ターゲットＴＡをタンタル（Ｔａ）から構成する場合、ターゲット粒子は、タンタル原子となり、成膜対象物ＳＵＢに形成される膜は、タンタル膜となる。ただし、図５に示すＥＣＲスパッタリング装置１のチャンバ１０に設けられているガス導入口１０ａから酸素ガスを導入しながら、上述した成膜動作を実施すると、成膜対象物ＳＵＢの表面には、酸化タンタル膜を形成することができる。
【0070】
したがって、ターゲットＴＡを取り替えながら、酸化シリコン膜を形成する工程と、酸化タンタル膜を形成する工程を交互に繰り返して行うことにより、「酸化シリコン／酸化タンタル多層膜」からなる反射膜を形成することができる。
【0071】
＜ＥＣＲスパッタリング装置の利点＞
ＥＣＲスパッタリング装置１では、ターゲットＴＡにアルゴンイオンを衝突させることにより飛び出したターゲット粒子を成膜対象物ＳＵＢに付着させて、成膜対象物ＳＵＢにターゲット粒子を構成材料とする膜を形成している。このメカニズムは、ＲＦスパッタリング装置でも同様である。ただし、ＲＦスパッタリング法では、ＥＣＲスパッタリング法よりも、ターゲット粒子の運動エネルギーが大きい。この結果、例えば、半導体レーザの端面に反射膜や反射防止膜をＲＦスパッタリング法で形成するとターゲット粒子の運動エネルギーが大きいことに起因して、端面に与えるダメージが大きくなる。言い換えれば、ＥＣＲスパッタリング法では、ＲＦスパッタリング法よりもターゲット粒子の運動エネルギーが小さいことから、端面に与えるダメージを低減できる利点が得られる。
ＥＣＲスパッタリング装置１では、ターゲットＴＡにアルゴンイオンを衝突させることにより飛び出したターゲット粒子を成膜対象物ＳＵＢに付着させて、成膜対象物ＳＵＢにターゲット粒子を構成材料とする膜を形成している。このメカニズムは、ＲＦスパッタリング装置でも同様である。ただし、ＲＦスパッタリング法では、ＥＣＲスパッタリング法よりも、ターゲット粒子の運動エネルギーが大きい。この結果、例えば、半導体レーザの端面に反射膜や反射防止膜をＲＦスパッタリング法で形成するとターゲット粒子の運動エネルギーが大きいことに起因して、端面に与えるダメージが大きくなる。言い換えれば、ＥＣＲスパッタリング法では、ＲＦスパッタリング法よりもターゲット粒子の運動エネルギーが小さいことから、端面に与えるダメージを低減できる利点が得られる。
【0072】
さらに、ＥＣＲスパッタリング装置１では、プラズマ生成部１３の周囲にだけ磁場発生部１４が設けられている。このため、ＥＣＲスパッタリング装置１では、磁場発生部１４で囲まれたプラズマ生成部１３の内部において磁場強度が大きい一方、成膜対象物ＳＵＢが置かれている領域近傍（磁場発生部１４から離れた領域近傍）の磁場強度は弱くなる。すなわち、ＥＣＲスパッタリング装置１では、プラズマ生成部１３から成膜対象物ＳＵＢが配置されている領域に向って磁場勾配が生じることになる。言い換えれば、ＥＣＲスパッタリング装置１では、発散磁場（不均一磁場）がチャンバ１０の内部に形成される。
【0073】
そして、プラズマ生成部１３に存在する電子は円運動をしていることから磁気モーメントを有している。したがって、円運動している電子は、磁気モーメントと磁場との相互作用によって、磁場勾配に沿って移動することになる。つまり、プラズマ生成部１３に存在する電子は、プラズマ生成部１３から緩やかに成膜対象物ＳＵＢに向って移動して付着することから、この電子による成膜対象物ＳＵＢへのダメージを抑制することができる。
【0074】
すなわち、ＥＣＲスパッタリング装置１では、円運動する電子によるサイクロトロン共鳴現象を利用してプラズマを生成しているからこそ、電子による成膜対象物ＳＵＢへのダメージを抑制することができるのである。なぜなら、円運動している電子は、磁気モーメントを有しているから、磁場勾配が存在すれば、磁場勾配に沿って電子が移動させることが可能となるからである。言い換えれば、ＥＣＲスパッタリング装置１では、電子を移動させるために、新たに電場を印加する必要がないことから、電場によって電子が加速されて、成膜対象物ＳＵＢへの電子の衝突によるダメージが大きくなってしまうことを抑制することができるのである。このように、ＥＣＲスパッタリング装置１によれば、例えば、成膜対象物ＳＵＢである半導体レーザの端面に反射膜や反射防止膜を成膜する際、上述したメカニズムによって端面に与えるダメージを低減することができる。この結果、本実施の形態では、共振面に反射膜あるいは反射防止膜を形成する方法として、ＲＦスパッタリング法を使用するのではなく、ＥＣＲスパッタリング法を使用することにより半導体レーザの性能を向上することができる。
【0075】
＜本発明者が見出した新規な知見＞
上述したように、本実施の形態における基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想によれば、上述したＥＣＲスパッタリング法の利点によって、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの端面に反射膜を成膜する際、端面に与えるダメージを低減することができる。そして、本発明者は、反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用することを前提として、反射膜を極めて小さい消衰係数を有する膜から構成することを検討した結果、以下に示す新規な知見を獲得したので、この知見について説明する。
上述したように、本実施の形態における基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに使用される反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想によれば、上述したＥＣＲスパッタリング法の利点によって、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの端面に反射膜を成膜する際、端面に与えるダメージを低減することができる。そして、本発明者は、反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用することを前提として、反射膜を極めて小さい消衰係数を有する膜から構成することを検討した結果、以下に示す新規な知見を獲得したので、この知見について説明する。
【0076】
例えば、図４に示す反射膜３００では、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を含むＵＶ－Ｂ領域において、低屈折率膜３１０は、例えば、酸化シリコン膜から構成されている。一方、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を含むＵＶ－Ｂ領域において、高屈折率膜３２０は、酸化ハフニウム膜、あるいは、酸化タンタル膜から構成することが検討されている。
【0077】
この点に関し、図７は、ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数の波長依存性を示すグラフである。図７において、酸化ハフニウム膜をＲＦスパッタリング法で形成すると、波長が３００ｎｍでの消衰係数は、極めて小さくすることができることがわかる。したがって、波長が３００ｎｍ程度の波長領域において、ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウム膜は消衰係数が非常に小さいことから、波長が３００ｎｍ程度の波長領域における高屈折率膜３２０として、ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウム膜を使用することが望ましいと考えることができる。特に、ＲＦスパッタリング法では、ターゲット粒子の運動エネルギーが大きいことから、不純物を弾き飛ばしやすく、かつ、強固な結合を作りやすい傾向がある。このため、上述したように、ＲＦスパッタリング法で酸化ハフニウム膜を形成すると、極めて小さな消衰係数を有する酸化ハフニウムを形成することができると推測される。
【0078】
ところが、上述したように、反射膜を形成する端面へのダメージを低減する観点からは、ＲＦスパッタリング法よりもＥＣＲスパッタリング法の方が優れている。そこで、本発明者は、ＥＣＲスパッタリング法で酸化ハフニウム膜を形成する場合においても、極めて小さな消衰係数が得られるか否かについて検討した。すなわち、本発明者は、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数を調べた。
【0079】
図８は、ＥＣＲスパッタリング法で形成された様々な物質における消衰係数の波長依存性を示すグラフである。具体的に、図８には、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸窒化アルミニウムにおける消衰係数の波長依存性が示されている。
【0080】
ここで、図８において、酸化ハフニウムに着目すると、波長が３００ｎｍ程度の波長領域において、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数は、ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数（図７参照）よりも大きく、この波長域において光の吸収が存在していることがわかる。つまり、波長が３００ｎｍ程度の波長領域において、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数は、ＲＦスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数よりも大きくなる。
【0081】
このことから、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を含むＵＶ－Ｂ領域において、高屈折率膜３２０を酸化ハフニウム膜から構成する場合、反射膜を形成する端面へのダメージを低減しながらも、高屈折率膜３２０の消衰係数を極めて小さいすることは困難であることがわかる。つまり、ＥＣＲスパッタリング法による端面へのダメージ低減と、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を含むＵＶ－Ｂ領域における消衰係数の低減とを両立させるためには、高屈折率膜３２０として酸化ハフニウムを採用することは最善とは言えない。
【0082】
この点に関し、図８に示すように、紫外領域（２００ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下）のうち、波長が３００ｎｍ程度から３８０ｎｍ以下の波長領域おいて、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタルの消衰係数は、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化ハフニウムの消衰係数よりも非常に小さいことがわかる。したがって、波長が３００ｎｍ程度から３８０ｎｍ以下の波長領域おいて、高屈折率膜３２０をＥＣＲスパッタリング法で形成した酸化タンタル膜から構成する場合、反射膜を形成する端面へのダメージを低減しながらも、高屈折率膜３２０の消衰係数を極めて小さくすることができることがわかる。つまり、ＥＣＲスパッタリング法による端面へのダメージ低減と、波長が３００ｎｍ程度から３８０ｎｍ以下の波長領域における消衰係数の低減とを両立させるためには、高屈折率膜３２０として酸化タンタルを採用することが望ましいということができる。
【0083】
さらに詳細に説明する。図９は、分光エリプソメータを使用して、酸化タンタル膜の消衰係数の波長依存性および屈折率の波長依存性を測定した結果である。具体的に、図９には、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜と、ＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜において、それぞれの消衰係数の波長依存性と屈折率の波長依存性が示されている。図９においては、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜とＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜における消衰係数の波長依存性と屈折率依存性は、ほとんど同じに見える。すなわち、波長が２９８ｎｍより大きく３８０ｎｍ以下の波長領域において、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜とＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜における消衰係数が両方とも小さいことがわかる。
【0084】
この点に関し、図１０では、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を拡大して示す。図１０に示すように、波長が３００ｎｍ程度の波長領域を拡大して示すと、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜とＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜における消衰係数の波長依存性が相違することがわかる。具体的に、図１０に示すように、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜においては、波長が３０１ｎｍよりも小さい波長領域で消衰係数が急峻に増加している。これに対し、ＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜は、波長が２９８ｎｍよりも小さい波長領域で消衰係数が急峻に増加している。このことは、波長が２９８ｎｍよりも大きく、かつ、波長が３０１ｎｍよりも小さい波長領域では、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜よりもＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜の方が、消衰係数が極めて低くなることを意味している。例えば、図１１に示すように、ＲＦスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１であるのに対し、ＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さくなり、限りなく「０」に近いことがわかる。
【0085】
以上のことを考慮すると、ＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜は、紫外領域に含まれる波長領域のうち、２９８ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下の波長領域において、消衰係数を極めて小さくすることができる。
【0086】
さらに言えば、ＵＶ－Ｂ波長領域（光の波長が２８０ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下）に限定すると、ＥＣＲスパッタリング法を使用して形成された酸化タンタル膜は、ＵＶ－Ｂ波長領域のうち、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下の波長領域において、消衰係数を極めて小さくすることができることになる。
【0087】
本発明者が見出した上述した知見を考慮すると、端面におけるダメージの低減と、紫外領域に含まれる波長領域のうち、２９８ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下の波長領域において、消衰係数を極めて小さくすることとを両立する観点からは、高屈折率膜３２０として、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜を採用することが望ましいことがわかる。さらに、紫外領域のうちＵＶ－Ｂ領域に限定すると、端面におけるダメージの低減と、ＵＶ－Ｂ波長領域のうち、２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下の波長領域において、消衰係数を極めて小さくすることとを両立する観点からは、高屈折率膜３２０として、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜を採用することが望ましい。
【0088】
次に、図１２は、様々な物質の屈折率の波長依存性を示すグラフである。具体的に、図１２には、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸窒化アルミニウムにおける屈折率の波長依存性が示されている。
【0089】
図１２に示すように、波長が２５０ｎｍから４５０ｎｍという幅広い波長領域においては、酸化タンタルの屈折率が酸化ハフニウムの屈折率よりも大きいことがわかる。ここで、誘電体多層膜から構成される反射膜３００においては、低屈折率膜３１０と高屈折率膜３２０との屈折率差が大きい方が反射率を向上する観点から有利である（屈折率差が大きいほど高反射率を実現するためのペア膜の積層枚数を少なくできる）こととストップバンド幅（反射率を高くすることができる波長領域の幅）を大きくできることを考慮すると、高屈折率膜３２０として、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜を使用することがさらに望ましいことがわかる。
【0090】
＜実施の形態における特徴＞
以上のことから、本実施の形態における特徴点は、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザに使用される反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する基本思想を前提として、誘電体多層膜から構成される反射膜３００の高屈折率膜３２０として、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜を採用する点にある。物の発明として表現を変えると、本実施の形態における特徴点は、誘電体多層膜から構成される反射膜３００の高屈折率膜３２０として酸化タンタル膜を採用し、この酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有しているということができる。すなわち、酸化タンタル膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することにより、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有する酸化タンタル膜を実現することができる。
以上のことから、本実施の形態における特徴点は、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザに使用される反射膜を端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する基本思想を前提として、誘電体多層膜から構成される反射膜３００の高屈折率膜３２０として、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜を採用する点にある。物の発明として表現を変えると、本実施の形態における特徴点は、誘電体多層膜から構成される反射膜３００の高屈折率膜３２０として酸化タンタル膜を採用し、この酸化タンタル膜は、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有しているということができる。すなわち、酸化タンタル膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することにより、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有する酸化タンタル膜を実現することができる。
【0091】
これにより、ＥＣＲスパッタリング法によれば、端面へのダメージを低減できる点と、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜によれば、紫外領域に含まれる波長領域のうちの２９８ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下の波長領域あるいはＵＶ－Ｂ波長領域のうちの２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下の波長領域における消衰係数を非常に小さくできる点との相乗効果によって、反射膜３００を形成する端面における成膜ダメージの低減と消衰係数の低減とを両立することができる。この結果、本実施の形態によれば、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザの性能を向上できる。
【0092】
＜変形例＞
実施の形態における基本思想は、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザに使用される反射膜を半導体レーザの端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想は、反射防止膜を半導体レーザの射出面に形成する方法にも適用することができる。すなわち、半導体レーザの射出面に反射防止膜を形成する際のダメージを低減するために、反射防止膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することができる。そして、反射防止膜は、第１屈折率を有する低屈折率膜と、第１屈折率よりも大きい第２屈折率を有する高屈折率膜からなるペア膜を複数形成した多層膜から形成されており、例えば、低屈折率膜は、酸化シリコン膜から構成されている。一方、高屈折率膜は、酸化タンタル膜から構成される。これにより、酸化タンタル膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することにより、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有する酸化タンタル膜を含む反射防止膜を実現できる。
実施の形態における基本思想は、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザに使用される反射膜を半導体レーザの端面に形成する方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用する思想である。この基本思想は、反射防止膜を半導体レーザの射出面に形成する方法にも適用することができる。すなわち、半導体レーザの射出面に反射防止膜を形成する際のダメージを低減するために、反射防止膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することができる。そして、反射防止膜は、第１屈折率を有する低屈折率膜と、第１屈折率よりも大きい第２屈折率を有する高屈折率膜からなるペア膜を複数形成した多層膜から形成されており、例えば、低屈折率膜は、酸化シリコン膜から構成されている。一方、高屈折率膜は、酸化タンタル膜から構成される。これにより、酸化タンタル膜をＥＣＲスパッタリング法で形成することにより、３００ｎｍの波長の光に対する消衰係数が０．０００１よりも小さいという特性を有する酸化タンタル膜を含む反射防止膜を実現できる。
【0093】
以上のことから、反射防止膜を形成するレーザ光の射出面における成膜ダメージの低減と、ＥＣＲスパッタリング法で形成された酸化タンタル膜によれば、紫外領域に含まれる波長領域のうちの２９８ｎｍよりも大きく３８０ｎｍ以下の波長領域あるいはＵＶ－Ｂ波長領域のうちの２９８ｎｍよりも大きく３１５ｎｍ以下の波長領域における消衰係数を非常に小さくできる点との相乗効果によって、紫外領域に含まれる波長領域の光を射出する半導体レーザの性能を向上することができる。
【0094】
なお、「反射膜」と「反射防止膜」とは、基本的に同様の膜である。「反射膜」が低屈折率膜と高屈折率膜との積層膜から構成される場合、反射対象とする光の波長をλとすると、低屈折率膜の膜厚がλ／４ｎに調整され、かつ、高屈折率膜の膜厚もλ／４ｎに調整される（ｎは屈折率）。一方、「反射防止膜」が低屈折率膜と高屈折率膜との積層膜から構成される場合、反射対象とする光の波長をλとすると、低屈折率膜の膜厚がλ／２ｎに調整され、かつ、高屈折率膜の膜厚もλ／２ｎに調整される（ｎは屈折率）。
【0095】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0096】
１ ＥＣＲスパッタリング装置
１０ チャンバ
１０ａ ガス導入口
１０ｂ ガス排気口
１１ 保持部
１２ 機構部
１３ プラズマ生成部
１４ 磁場発生部
１５ 導波管
１６ 高周波電源
１７ 固定部
１００ サファイア基板
１０１ 窒化アルミニウム層
１０２ 窒化アルミニウム層
１０３ ナノパターン
１０４ Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層
１０５ Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層
１０６ Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層
１０７ 活性層
１０８ Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層
１０９ 電子ブロック層
１１０ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１１ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１２ ｐ型ＧａＮ層
１１３ 表面保護膜
１１４ ｐ電極
１１５ パッド電極
１１６ ｎ電極
１１７ パッド電極
２００Ａ 射出面
２００Ｂ 反射面
３００ 反射膜
３１０ 低屈折率膜
３２０ 高屈折率膜
ＡＲ 反射防止膜
ＣＨＰ 半導体チップ
ＣＲ チップ領域
ＨＲ 反射膜
ＬＢ レーザバー
ＬＤ ＵＶ－Ｂ半導体レーザ
ＳＵＢ 成膜対象物
ＴＡ ターゲット
ＷＦ 半導体ウェハ
１０ チャンバ
１０ａ ガス導入口
１０ｂ ガス排気口
１１ 保持部
１２ 機構部
１３ プラズマ生成部
１４ 磁場発生部
１５ 導波管
１６ 高周波電源
１７ 固定部
１００ サファイア基板
１０１ 窒化アルミニウム層
１０２ 窒化アルミニウム層
１０３ ナノパターン
１０４ Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層
１０５ Ａｌ０．６２Ｇａ０．３８Ｎ層
１０６ Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ｎ層
１０７ 活性層
１０８ Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ層
１０９ 電子ブロック層
１１０ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１１ ｐ型ＡｌＧａＮ層
１１２ ｐ型ＧａＮ層
１１３ 表面保護膜
１１４ ｐ電極
１１５ パッド電極
１１６ ｎ電極
１１７ パッド電極
２００Ａ 射出面
２００Ｂ 反射面
３００ 反射膜
３１０ 低屈折率膜
３２０ 高屈折率膜
ＡＲ 反射防止膜
ＣＨＰ 半導体チップ
ＣＲ チップ領域
ＨＲ 反射膜
ＬＢ レーザバー
ＬＤ ＵＶ－Ｂ半導体レーザ
ＳＵＢ 成膜対象物
ＴＡ ターゲット
ＷＦ 半導体ウェハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】