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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】P2024030667
(43)【公開日】2024-03-07
(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 5/028 20060101AFI20240229BHJP
H01S 5/343 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
H01S5/028
H01S5/343 610
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022133704
(22)【出願日】2022-08-25
【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）】
5F173AH22
5F173AK22
5F173AL04
5F173AL05
5F173AL12
5F173AP78
5F173AP87
5F173AR23
(57)【要約】
【課題】半導体レーザの性能を向上する。
【解決手段】ＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、光の射出面とは反対側の端面４００ａと直接接触する窓層５００と、窓層５００上に設けられた多層膜６００とを有するように反射膜７００を構成し、端面４００ａがＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層５００を酸化アルミニウム膜から構成する。
【選択図】図５
【解決手段】ＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、光の射出面とは反対側の端面４００ａと直接接触する窓層５００と、窓層５００上に設けられた多層膜６００とを有するように反射膜７００を構成し、端面４００ａがＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層５００を酸化アルミニウム膜から構成する。
【選択図】図５
【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と直接接触する第１窓層と、
前記第１窓層上に設けられた第１多層膜と、
を備え、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第１窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
前記光の射出面とは反対側の端面と直接接触する第１窓層と、
前記第１窓層上に設けられた第１多層膜と、
を備え、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第１窓層は、酸化アルミニウム膜である、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、
前記第１多層膜は、
第１屈折率を有する第１低屈折率膜と、
前記第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する第１高屈折率膜と、
を含み、
前記第１低屈折率膜は、前記第１窓層と直接接触するように前記第１窓層上に設けられ、
前記第１高屈折率膜は、前記第１低屈折率膜と直接接触するように前記第１低屈折率膜上に設けられている、半導体レーザ。
前記第１多層膜は、
第１屈折率を有する第１低屈折率膜と、
前記第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する第１高屈折率膜と、
を含み、
前記第１低屈折率膜は、前記第１窓層と直接接触するように前記第１窓層上に設けられ、
前記第１高屈折率膜は、前記第１低屈折率膜と直接接触するように前記第１低屈折率膜上に設けられている、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、
前記第１低屈折率膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第１高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
前記第１低屈折率膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第１高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、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、
前記光の前記射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
前記光の前記射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
【請求項5】
請求項３に記載の半導体レーザにおいて、
前記光の射出面と直接接触する単層膜あるいは第２多層膜を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
前記光の射出面と直接接触する単層膜あるいは第２多層膜を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
【請求項6】
請求項２に記載の半導体レーザにおいて、
前記低屈折率膜は、酸化アルミニウム膜であり、
前記高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
前記低屈折率膜は、酸化アルミニウム膜であり、
前記高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
【請求項7】
請求項６に記載の半導体レーザにおいて、
前記光の前記射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
前記光の前記射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
【請求項8】
請求項６に記載の半導体レーザにおいて、
前記光の前記射出面と直接接触する単層膜あるいは第２多層膜を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
前記光の前記射出面と直接接触する単層膜あるいは第２多層膜を有し、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
【請求項9】
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、
前記光の射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を備え、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザ。
前記光の射出面と直接接触する第２窓層と、
前記第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、
を備え、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記第２窓層は、酸化アルミニウム膜である、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２多層膜は、
第１屈折率を有する第２低屈折率膜と、
前記第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する第２高屈折率膜と、
を含み、
前記第２低屈折率膜は、前記第２窓層と直接接触するように前記第２窓層上に設けられ、
前記第２高屈折率膜は、前記第２低屈折率膜と直接接触するように前記第２低屈折率膜上に設けられている、半導体レーザ。
前記第２多層膜は、
第１屈折率を有する第２低屈折率膜と、
前記第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する第２高屈折率膜と、
を含み、
前記第２低屈折率膜は、前記第２窓層と直接接触するように前記第２窓層上に設けられ、
前記第２高屈折率膜は、前記第２低屈折率膜と直接接触するように前記第２低屈折率膜上に設けられている、半導体レーザ。
【請求項11】
請求項１０に記載の半導体レーザにおいて、
前記第２低屈折率膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
前記第２低屈折率膜は、酸化シリコン膜であり、
前記第２高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、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、
前記端面と直接接触する第１多層膜を有し、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
前記端面と直接接触する第１多層膜を有し、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
【請求項13】
請求項１０に記載の半導体レーザにおいて、
前記第２低屈折率膜は、酸化アルミニウム膜であり、
前記第２高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
前記第２低屈折率膜は、酸化アルミニウム膜であり、
前記第２高屈折率膜は、酸化タンタル膜または酸化ハフニウム膜である、半導体レーザ。
【請求項14】
請求項１３に記載の半導体レーザにおいて、
前記端面と直接接触する第１多層膜を有し、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
前記端面と直接接触する第１多層膜を有し、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面である、半導体レーザ。
【請求項15】
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端面に窓層を形成する工程と、
（ｂ）前記窓層上に多層膜を形成する工程と、
を備え、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記窓層は、酸化アルミニウム膜である、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端面に窓層を形成する工程と、
（ｂ）前記窓層上に多層膜を形成する工程と、
を備え、
前記端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記窓層は、酸化アルミニウム膜である、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（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用する、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用する、半導体レーザの製造方法。
【請求項17】
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）前記光の射出面に窓層を形成する工程と、
（ｂ）前記窓層上に単層膜あるいは多層膜を形成する工程と、
を備え、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記窓層は、酸化アルミニウム膜である、半導体レーザの製造方法。
（ａ）前記光の射出面に窓層を形成する工程と、
（ｂ）前記窓層上に単層膜あるいは多層膜を形成する工程と、
を備え、
前記射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、
前記窓層は、酸化アルミニウム膜である、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（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用する、半導体レーザの製造方法。
前記（ａ）工程では、ＥＣＲスパッタリング法を使用する、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と直接接触する第１窓層と、第１窓層上に設けられた第１多層膜と、を備える。ここで、端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、第１窓層は、酸化アルミニウム膜である。
【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、光の射出面と直接接触する第２窓層と、第２窓層上に設けられた単層膜あるいは第２多層膜と、を備える。ここで、射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、第２窓層は、酸化アルミニウム膜である。
【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、（ａ）光の射出面とは反対側の端面に窓層を形成する工程と、（ｂ）窓層上に多層膜を形成する工程と、を備える。ここで、端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層は、酸化アルミニウム膜である。
【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、（ａ）光の射出面に窓層を形成する工程と、（ｂ）窓層上に単層膜あるいは多層膜を形成する工程と、を備える。ここで、射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層は、酸化アルミニウム膜である。
【発明の効果】
【0009】
一実施の形態によれば、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】反射膜の構成例を示す模式図である。
【図5】具現化態様における反射膜の構成を模式的に示す図である。
【図6】ＵＶ－Ｂ半導体レーザにおける電流と光出力の関係を示すグラフである。
【図7】窓層を有しないＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、反射膜および反射防止膜の成膜前後での電流と光出力との関係を示すグラフである。
【図8】図７に示すグラフに基づいて、成膜前における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果と、成膜後における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果を合わせて示す表である。
【図9】窓層を有するＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、反射膜および反射防止膜の成膜前後での電流と光出力との関係を示すグラフである。
【図10】図９に示すグラフに基づいて、成膜前における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果と、成膜後における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果を合わせて示す表である。
【図11】横軸にしきい値電流密度の変化を取る一方、縦軸に「スロープ効率」の変化を取って、酸化アルミニウム膜からなる窓層の有無によるサンプルの実験結果をプロットしたグラフである。
【図12】変形例１における反射膜の構成例を示す模式図である。
【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４３５ｎｍ、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５００ｎｍ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、塩素ガスにて窒化アルミニウム層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４３５ｎｍ、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】
＜＜反射防止膜および反射膜の形成（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防止膜ＡＲを形成した後、レーザバーＬＢの他方の端面に反射膜ＨＲ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防止膜ＡＲが形成されている一方、他方の端面に反射膜ＨＲ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、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】
＜改善の検討＞
上述したように、反射膜は、低屈折率膜と高屈折率膜の多層膜から構成されている。例えば、低屈折率膜は、酸化シリコン膜から構成することができる。一方、高屈折率膜は、酸化タンタル膜から構成することができる。このような反射膜は、光の射出面とは反対側の端面と直接接触するように形成されている。
上述したように、反射膜は、低屈折率膜と高屈折率膜の多層膜から構成されている。例えば、低屈折率膜は、酸化シリコン膜から構成することができる。一方、高屈折率膜は、酸化タンタル膜から構成することができる。このような反射膜は、光の射出面とは反対側の端面と直接接触するように形成されている。
【0055】
この点に関し、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においては、「＜ＵＶ－Ｂ半導体レーザの構成＞」の欄で説明したように、例えば、ＡｌＧａＮ系材料が使用される。この場合、端面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、このＡｌＧａＮから構成される端面と接触するように反射膜が形成される。
【0056】
そして、反射膜を酸化シリコン膜と酸化タンタル膜からなる多層膜から構成される場合、ＡｌＧａＮから構成される端面には、反射膜を構成する酸化シリコン膜が直接接触することになる。ここで、本発明者の検討によると、反射膜として酸化シリコン膜と酸化タンタル膜からなる多層膜を使用する場合、半導体レーザの性能を向上する観点から、改善の余地が存在することが明らかになった。詳細には、メカニズムは不明であるが、ＡｌＧａＮから構成される端面と酸化シリコン膜とが直接接触することに起因して、半導体レーザの性能の向上が妨げられている可能性があることを新規に見出した。
【0057】
この点に関し、本発明者は、例えば、酸化シリコン膜においては異物（パーティクル）が発生しやすいことが半導体レーザの性能の向上を妨げる原因の１つではないかと推測しているが、正しいという確証は得られていない。
【0058】
ただし、ＡｌＧａＮから構成される端面と酸化シリコン膜とが直接接触することが、半導体レーザの性能を向上することを妨げる要因として考えられると仮定して、本発明者は、半導体レーザの性能を向上するための工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について説明する。
【0059】
＜実施の形態における基本思想＞
本実施の形態における広義の基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに備わる反射膜と反射防止膜のいずれか一方または両方において、ＡｌＧａＮから構成された一方の面（光の射出面とは反対側の端面：単に端面と呼ぶ場合がある）と多層膜との間あるいはＡｌＧａＮから構成された他方の面（光の射出面：単に射出面と呼ぶ場合がある）と多層膜（または単層膜）との間に、酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想である。
本実施の形態における広義の基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザに備わる反射膜と反射防止膜のいずれか一方または両方において、ＡｌＧａＮから構成された一方の面（光の射出面とは反対側の端面：単に端面と呼ぶ場合がある）と多層膜との間あるいはＡｌＧａＮから構成された他方の面（光の射出面：単に射出面と呼ぶ場合がある）と多層膜（または単層膜）との間に、酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想である。
【0060】
言い換えれば、広義の基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの共振器を構成するＡｌＧａＮから構成された一対の面のうちの少なくとも１つの面において、この１つの面と直接接するように酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想である。この広義の基本思想によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できる。
【0061】
ここで、上述した広義の基本思想のうち、端面と多層膜との間に窓層を設けることに着目した基本思想を第１基本思想とすると、第１基本思想は、端面と直接接触する膜が多層膜ではなく、窓層としている点に特徴点がある。特に、端面がＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層を酸化アルミニウム膜から構成する点に第１基本思想の本質がある。これにより、第１基本思想によれば、端面と反射膜との界面の特性を向上できる結果、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できる。
【0062】
ここで、本発明者は、鋭意研究しているが、端面がＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層を酸化アルミニウム膜から構成すると、端面と反射膜との界面の特性が向上して、結果的に、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できるメカニズムについては不明である。
【0063】
ただし、本発明者は、以下の推測をしている。例えば、ＡｌＧａＮと酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、ともにアルミニウムを含んでいる化合物であることから、相性が良く密着性が良いと考えられる。また、酸化アルミニウム膜の平坦性が良好であり、平坦性が良好であるということは、光の散乱を低減できることを意味するから、端面と反射膜の界面における光損失を低減できると考えられる。さらには、酸化アルミニウム膜は、酸化シリコン膜よりもパーティクル（異物）の発生が少ないという性質を有する。
【0064】
つまり、本発明者は、（１）密着性が良い点、（２）平坦性が良好である点、（３）パーティクルの発生が少ない点という酸化アルミニウム膜の特性によって、端面と反射膜との界面の特性が向上すると推測している。具体的には、上述した（１）～（３）のどれが端面と反射膜との界面の特性向上に有効に寄与しているかは不明であるが、本発明者は、少なくとも、（１）～（３）の特性を有する酸化アルミニウム膜によれば、端面がＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層を酸化アルミニウム膜から構成することによって、端面と反射膜との界面の特性の向上を通じて、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できると推測している。そして、酸化アルミニウムは、ＵＶ―Ｂ波長域における消衰係数が非常に小さく、ＵＶ－Ｂ波長域における光吸収が小さい物質である。
【0065】
以上のことから、メカニズムは不明であるが、上述した第１基本思想を採用することによって、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できる蓋然性が高いと本発明者は推測している。実際に、上述した第１基本思想によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることが実験結果によって裏付けられており、本発明者の洞察が正しいことが証明されている。すなわち、本発明者が、ＡｌＧａＮから構成される端面と酸化シリコン膜とが直接接触することに起因して、半導体レーザの性能の向上が妨げられている可能性があるという点に着目したことは、鋭いアプローチである。そして、この鋭いアプローチに基づいて想到された第１基本思想は、メカニズムは不明であるが、実際にＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることが実験結果で裏付けられている点で有用である。
【0066】
ここでは、端面と多層膜との間に窓層を設けることに着目して第１基本思想を説明したが、上述したように、広義の基本思想には、射出面と多層膜（または単層膜）との間に窓層を設けることに着目した思想も含まれている。この思想を第２基本思想とすると、第２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防止膜に関する技術的思想である。すなわち、第２基本思想は、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に関し、光の射出面と直接接触する窓層と、窓層上に設けられた単層膜または多層膜と、を備え、射出面は、ＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層は、酸化アルミニウム膜であるという技術的思想と表現することができる。
【0067】
このように広義の基本思想は、第１基本思想を含むだけでなく、第２基本思想も含む。なぜなら、「反射膜」と「反射防止膜」とは、基本的に同様の膜であるからである。つまり、例えば、「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）。このように、「反射膜」と「反射防止膜」は、膜厚が異なるだけで、基本的に同様の膜から構成することができることから、「反射膜」に関する第１基本思想は、「反射防止膜」に関する第２基本思想としても適用することができる。このことから、「反射膜」に関する第１基本思想と「反射防止膜」に関する第２基本思想とを包含する広義の基本思想を考えることができるのである。
【0068】
上述した広義の基本思想には、第１基本思想と第２基本思想とが包含されている結果、広義の基本思想には、（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想、（２）第１基本思想を適用する一方、第２基本思想を適用しない思想、（３）第１基本思想を適用しない一方、第２基本思想を適用する思想が含まれる。すなわち、広義の基本思想には、（１）端面と反射膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設けるとともに、射出面と反射防止膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想、（２）端面と反射膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける一方、射出面と反射防止膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設けない思想、（３）端面と反射膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設けない一方、射出面と反射防止膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想が含まれる。
【0069】
以下では、特に、広義の基本思想に含まれる「（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想」を具現化した具現化態様について説明する。
【0070】
言い換えれば、「（１）端面と反射膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設けるとともに、射出面と反射防止膜との間に酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける思想」を具現化した具現化態様を例に挙げて説明する。
【0071】
【0072】
図５において、反射膜７００は、ＡｌＧａＮ層４００の端面４００ａと直接接触するように形成されている。この反射膜７００は、端面４００ａと直接接触する窓層５００と、窓層５００上に形成された多層膜６００とを有している。ここで、窓層５００は、酸化アルミニウム膜から構成されている。一方、多層膜６００は、第１屈折率を有する低屈折率膜５１０と、第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する高屈折率膜５２０と、を含む。このとき、低屈折率膜５１０は、窓層５００と直接接触するように窓層５００上に設けられている一方、高屈折率膜５２０は、低屈折率膜５１０と直接接触するように低屈折率膜５１０上に設けられている。そして、例えば、低屈折率膜５１０は、酸化シリコン膜から構成されている一方、高屈折率膜５２０は、酸化タンタル膜から構成されている。
【0073】
ここで、誘電体多層膜から構成される反射膜７００においては、低屈折率膜５１０と高屈折率膜５２０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して、具現化態様では、低屈折率膜５１０として酸化シリコン膜を使用し、かつ、高屈折率膜５２０として、酸化タンタル膜を使用している。
【0074】
ただし、上述したように、酸化シリコン膜からなる低屈折率膜５１０とＡｌＧａＮから構成される端面４００ａとを直接接触することを回避するために、具現化態様では、図５に示すように、ＡｌＧａＮから構成される端面４００ａと酸化シリコン膜からなる低屈折率膜５１０との間に、酸化アルミニウム膜からなる窓層５００を挿入している。すなわち、具現化態様では、ＡｌＧａＮから構成される端面４００ａと直接接触するように酸化アルミニウム膜が設けられており、上述した基本思想が具現化されている。
【0075】
以上のようにして、具現化態様における反射膜７００が構成されている。
【0076】
＜＜具現化態様における反射防止膜の構成＞＞
具現化態様における反射防止膜の構成は、膜厚を除いて、図５に示す反射膜７００の構成と同様である。すなわち、具現化態様では、ＡｌＧａＮから構成される射出面と酸化シリコン膜からなる低屈折率膜との間に、酸化アルミニウム膜からなる窓層を挿入している。言い換えれば、具現化態様では、ＡｌＧａＮから構成される射出面と直接接触するように酸化アルミニウム膜が設けられており、上述した基本思想が具現化されている。
具現化態様における反射防止膜の構成は、膜厚を除いて、図５に示す反射膜７００の構成と同様である。すなわち、具現化態様では、ＡｌＧａＮから構成される射出面と酸化シリコン膜からなる低屈折率膜との間に、酸化アルミニウム膜からなる窓層を挿入している。言い換えれば、具現化態様では、ＡｌＧａＮから構成される射出面と直接接触するように酸化アルミニウム膜が設けられており、上述した基本思想が具現化されている。
【0077】
ただし、反射防止膜は、第１屈折率を有する低屈折率膜と第１屈折率よりも大きな第２屈折率を有する高屈折率膜からなる多層膜ではなく、単層膜から構成することもできる。
【0078】
以上のようにして、具現化態様における反射防止膜が構成されている。
【0079】
＜＜具現化態様における反射膜の製造方法＞＞
続いて、反射膜７００の製造方法について説明する。
続いて、反射膜７００の製造方法について説明する。
【0080】
反射膜７００の製造方法は、光の射出面とは反対側の端面４００ａ（ＡｌＧａＮから構成された面）に酸化アルミニウム膜からなる窓層５００を形成する工程と、窓層５００上に多層膜６００を形成する工程と、を備える。
【0081】
ここで、窓層５００を構成する酸化アルミニウム膜は、例えば、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタリング法、ＲＦ（Radio Frequency）スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を使用できる。同様に、多層膜６００を構成する低屈折率膜５１０（例えば、酸化シリコン膜）や高屈折率膜５２０（例えば、酸化タンタル膜）も、ＥＣＲスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいはＡＬＤ法を使用できる。
【0082】
ただし、端面４００ａに与えるダメージを低減する観点からは、窓層５００を構成する酸化アルミニウム膜や多層膜６００を構成する酸化シリコン膜や酸化タンタル膜の成膜方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用することが望ましい。
【0083】
＜＜具現化態様における反射防止膜の製造方法＞＞
次に、反射防止膜の製造方法について説明する。
次に、反射防止膜の製造方法について説明する。
【0084】
反射防止膜の製造方法は、光の射出面（ＡｌＧａＮから構成された面）に酸化アルミニウム膜からなる窓層を形成する工程と、窓層上に単層膜または多層膜を形成する工程と、を備える。ここで、窓層を構成する酸化アルミニウム膜は、例えば、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタリング法、ＲＦ（Radio Frequency）スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を使用できる。同様に、多層膜を構成する低屈折率膜（例えば、酸化シリコン膜）や高屈折率膜（例えば、酸化タンタル膜）や単層膜も、ＥＣＲスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいはＡＬＤ法を使用できる。
【0085】
ただし、射出面に与えるダメージを低減する観点からは、窓層を構成する酸化アルミニウム膜や多層膜を構成する酸化シリコン膜や酸化タンタル膜や単層膜の成膜方法として、ＥＣＲスパッタリング法を使用することが望ましい。
【0086】
＜＜ＥＣＲスパッタリング法の利点＞＞
以下では、具体的にＥＣＲスパッタリング法の利点について説明する。
以下では、具体的にＥＣＲスパッタリング法の利点について説明する。
【0087】
ＥＣＲスパッタリング装置では、ターゲットに正イオン（アルゴンイオンや窒素イオンなど）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に付着させて、成膜対象物にターゲット粒子を構成材料とする膜を形成している。
【0088】
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。
【0089】
さらに、ＥＣＲスパッタリング装置では、プラズマ生成部の周囲にだけ磁場発生部が設けられている。このため、ＥＣＲスパッタリング装置では、磁場発生部で囲まれたプラズマ生成部の内部において磁場強度が大きい一方、成膜対象物が置かれている領域近傍（磁場発生部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では、プラズマ生成部から成膜対象物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では、発散磁場（不均一磁場）がチャンバの内部に形成される。
【0090】
そして、プラズマ生成部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、プラズマ生成部に存在する電子は、プラズマ生成部から緩やかに成膜対象物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へのダメージを抑制することができる。
【0091】
すなわち、ＥＣＲスパッタリング装置では、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。このように、ＥＣＲスパッタリング装置によれば、例えば、成膜対象物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、端面に与えるダメージを低減できる。
【0092】
＜効果の検証＞
次に、広義の基本思想に含まれる「（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想」を具現化した具現化態様によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることを裏付ける実験結果を説明する。
次に、広義の基本思想に含まれる「（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想」を具現化した具現化態様によれば、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることを裏付ける実験結果を説明する。
【0093】
まず、実験においては、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能として、「しきい値電流密度」と「スロープ効率」に着目している。ここで、「しきい値電流密度」とは、ＵＶ－Ｂ半導体レーザが発振するために必要な最小限の電流密度である。この点に関し、ＵＶ－Ｂ半導体レーザが発振するために必要な電流密度が小さい方がＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能が優れているということができることから、「しきい値電流密度」は小さいことが望ましい。
【0094】
また、「スロープ効率」とは、以下のような物理量である。図６は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザにおける電流（Ａ）と光出力（Ｗ）との関係を示すグラフである。図６において、横軸は電流を示している一方、縦軸は光出力を示している。図６に示すように、ＵＶ－Ｂ半導体レーザは、しきい値電流よりも小さな電流では、発振しない結果、光出力は小さい。そして、電流値がしきい値電流を超えると、ＵＶ－Ｂ半導体レーザが発振する結果、ＵＶ－Ｂ半導体レーザからの光出力が増大する。
【0095】
ここで、図６に示すように、「スロープ効率」とは、「スロープ効率」＝ΔＰ／ΔＩで定義される。このとき、ΔＩは電流の変化量であり、ΔＰは光出力の変化量である。すなわち、「スロープ効率」とは、光出力の電流依存性を示すグラフの傾きである。このように定義される「スロープ効率」が大きくなるということは、少ない電流で大きな光出力が得られることを意味するから、「スロープ効率」が大きい方が、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能が優れているということができる。つまり、「スロープ効率」が大きいことが、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上する観点から望ましい。
【0096】
実験では、まず、共振器長が７００μｍのＵＶ－Ｂ半導体レーザを作製し、反射膜および反射防止膜の成膜前後における光出力と電流との関係を測定することによって、成膜前後における「しきい値電流密度」と「スロープ効率」を測定した。
【0097】
図７は、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有しないＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、反射膜および反射防止膜の成膜前後での電流と光出力との関係を示すグラフである。図７において、グラフ（１）は、反射膜および反射防止膜を成膜する前の状態での電流と光出力との関係を示すグラフである。一方、グラフ（２）は、反射膜および反射防止膜を成膜した後の状態での電流と光出力との関係を示すグラフである。
【0098】
図８は、図７に示すグラフ（１）とグラフ（２）に基づいて、成膜前における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果と、成膜後における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果を合わせて示す表である。
【0099】
図８に示すように、成膜前における「しきい値電流密度」は、「２７（ｋＡ／ｃｍ２」であり、成膜前における「最大スロープ効率」は、「０．００８（Ｗ／Ａ）」である。一方、成膜後における「しきい値電流密度」は、「３１（ｋＡ／ｃｍ２）」であり、成膜後における「最大スロープ効率」は、「０．００１（Ｗ／Ａ）」である。
【0100】
したがって、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有しないＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいては、反射膜および反射防止膜を成膜しても、「しきい値電流密度」の低下および「最大スロープ効率」の向上が見られないことがわかる。つまり、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有しないＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいては、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を充分に引き出すことができていないことがわかる。
【0101】
図９は、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有するＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいて、反射膜および反射防止膜の成膜前後での電流と光出力との関係を示すグラフである。図９において、グラフ（１）は、反射膜および反射防止膜を成膜する前の状態での電流と光出力との関係を示すグラフである。一方、グラフ（２）は、反射膜および反射防止膜を成膜した後の状態での電流と光出力との関係を示すグラフである。
【0102】
図１０は、図９に示すグラフ（１）とグラフ（２）に基づいて、成膜前における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果と、成膜後における「しきい値電流密度」と「最大スロープ効率」を算出した結果を合わせて示す表である。
【0103】
図１０に示すように、成膜前における「しきい値電流密度」は、「２６（ｋＡ／ｃｍ２」であり、成膜前における「最大スロープ効率」は、「０．０４１（Ｗ／Ａ）」である。一方、成膜後における「しきい値電流密度」は、「２６（ｋＡ／ｃｍ２）」であり、成膜後における「最大スロープ効率」は、「０．１１９（Ｗ／Ａ）」である。
【0104】
したがって、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有するＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいては、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有する反射膜および反射防止膜を成膜することによって、「しきい値電流密度」は同等であるものの、「最大スロープ効率」の大幅な向上が見られることがわかる。つまり、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有するＵＶ－Ｂ半導体レーザにおいては、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を充分に引き出せることがわかる。
【0105】
さらに、実験を進めることによって得られた実験結果を図１１に示す。図１１は、横軸にしきい値電流密度の変化を取る一方、縦軸に「スロープ効率」の変化を取って、酸化アルミニウム膜からなる窓層の有無によるサンプルの実験結果をプロットしたグラフである。図１１において、「丸印」のプロットは、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有するサンプルの実験結果を示している一方、「バツ印」のプロットは、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有さないサンプルの実験結果を示している。
【0106】
ここで、横軸のしきい値電流密度の変化において、「マイナス」は成膜前後においてしきい値電流密度が低減していることを示している。また、縦軸の「スロープ効率」の変化において、「プラス」は成膜前後において「スロープ効率」が向上していることを示している。
【0107】
このことを前提として図１１を見ると、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有さないサンプル（バツ印）では、「スロープ効率」の向上が見られないことがわかる。これに対し、酸化アルミニウム膜からなる窓層を有するサンプル（丸印）では、しきい値電流密度の低減および「スロープ効率」の向上が顕著に見られることがわかる。
【0108】
以上の実験結果から、広義の基本思想に含まれる「（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想」を具現化した具現化態様によれば、しきい値電流密度の低減および「スロープ効率」の向上に代表されるＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることが実験結果で裏付けられていることがわかる。
【0109】
なお、ここでは、広義の基本思想に含まれる「（１）第１基本思想および第２基本思想の両方を適用する思想」を具現化した具現化態様についての実験結果を説明している。この点に関し、広義の基本思想に含まれる「（２）第１基本思想を適用する一方、第２基本思想を適用しない思想、（３）第１基本思想を適用しない一方、第２基本思想を適用する思想」についての実験結果については言及してない。ただし、（１）「反射膜」と「反射防止膜」が同等の膜である点、（２）酸化アルミニウムから構成される窓層を設ける点においては、第１基本思想と第２基本思想で共通する点を考慮すると、「第１基本思想と第２基本思想の両方を適用する思想」だけでなく、「第１基本思想を適用する一方、第２基本思想を適用しない思想」や「第１基本思想を適用しない一方、第２基本思想を適用する思想」を具現化した具現化態様においても、少なからず、しきい値電流密度の低減および「スロープ効率」の向上に代表されるＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を向上できることを類推できる。
【0110】
以上のことを考慮すると、ＡｌＧａＮから構成される端面と酸化シリコン膜とが直接接触することに起因して、半導体レーザの性能の向上が妨げられている可能性があるという点に着目した本発明者の鋭い洞察は正しく、この洞察に基づいて想到された広義の基本思想は、上述したように実験結果に裏付けられているということができる。この点において、広義の基本思想は、ＵＶ－Ｂ半導体レーザの性能を確実に向上させることができる有用な技術的思想であることがわかる。
【0111】
＜変形例１＞
上述した具現化態様では、光の射出面とは反対側の端面と直接接触する窓層と、窓層上に設けられた多層膜とを有するように反射膜を構成し、端面がＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層を酸化アルミニウム膜から構成する例について説明している。
上述した具現化態様では、光の射出面とは反対側の端面と直接接触する窓層と、窓層上に設けられた多層膜とを有するように反射膜を構成し、端面がＡｌＧａＮから構成された面であり、窓層を酸化アルミニウム膜から構成する例について説明している。
【0112】
このとき、多層膜は、低屈折率膜と高屈折率膜との積層膜から構成され、特に、具現化態様では、低屈折率膜を酸化シリコン膜から構成し、高屈折率膜を酸化タンタル膜から構成する例について説明している。
【0113】
ただし、基本思想は、上述した具現化態様に限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように、多層膜６００の低屈折率膜５１０を酸化アルミニウム膜から構成し、多層膜６００の高屈折率膜５２０を酸化タンタル膜から構成する例にも適用できる。
【0114】
本変形例１の構成によれば、例えば、低屈折率膜５１０および高屈折率膜５２０をスパッタリング法で形成する場合、アルミニウムをターゲット材料とするターゲットと、タンタルをターゲット材料とするターゲットの二種類のターゲットを用意すればよいことになる。これにより、本変形例１によれば、スパッタリング装置の装置構成を簡略化することができる。すなわち、具現化態様では、アルミニウムをターゲット材料とするターゲットと、シリコンをターゲット材料とするターゲットと、タンタルをターゲット材料とするターゲットの三種類のターゲットが必要になる。これに対し、本変形例１では、窓層５００と低屈折率膜５１０に同じ種類の酸化アルミニウム膜を使用しているため、アルミニウムをターゲット材料とするターゲットと、タンタルをターゲット材料とするターゲットの二種類のターゲットを用意すればよい。このことから、本変形例１によれば、スパッタリング装置に配置するターゲットの種類を低減できる結果、スパッタリング装置の装置構成を簡略化することができる利点が得られる。
【0115】
＜変形例２＞
上述した具現化態様および変形例１では、多層膜の高屈折率膜を酸化タンタル膜から構成する例について説明したが、広義の基本思想を具現化した具現化態様は、これに限らず、例えば、多層膜の高屈折率膜を酸化ハフニウム膜から構成する例にも適用できる。
上述した具現化態様および変形例１では、多層膜の高屈折率膜を酸化タンタル膜から構成する例について説明したが、広義の基本思想を具現化した具現化態様は、これに限らず、例えば、多層膜の高屈折率膜を酸化ハフニウム膜から構成する例にも適用できる。
【0116】
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】
【0117】
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
４００ ＡｌＧａＮ層
４００ａ 端面
５００ 窓層
５１０ 低屈折率膜
５２０ 高屈折率膜
６００ 多層膜
７００ 反射膜
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
ＷＦ 半導体ウェハ
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
４００ ＡｌＧａＮ層
４００ａ 端面
５００ 窓層
５１０ 低屈折率膜
５２０ 高屈折率膜
６００ 多層膜
７００ 反射膜
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
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】