JP2024019797A - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an edge reflective film and a manufacturing method thereof that improve the performance of UV-B semiconductor lasers.

SOLUTION: A reflective film used in a UV-B semiconductor laser is composed of a dielectric multilayer film made of tantalum oxide as a high refractive index material and a silicon oxide as a low refractive index material. The tantalum oxide film is formed to have an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm. In addition, the manufacturing method for the reflective film uses the ECR sputtering method, which reduces damage to the semiconductor laser end face.

SELECTED DRAWING: Figure 8

COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

新規性喪失の例外適用申請有り Application for exception to loss of novelty applied

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。 The present invention relates to a semiconductor laser and its manufacturing technology, and for example, to a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region and a technology that is effective when applied to its manufacturing technology.

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。 Non-Patent Document 1 describes a technology related to a semiconductor laser that emits light in the UV-B wavelength region of the ultraviolet region.

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 031004Kosuke 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

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。 AlGaN-based ultraviolet semiconductor lasers have a wide range of applications, including the medical field and processing field, and are expected to be put to practical use. Ultraviolet rays include long wavelength ultraviolet rays (UV-A: the wavelength of light is greater than 315 nm and less than 380 nm), medium wavelength ultraviolet rays (UV-B: the wavelength of light is greater than 280 nm and less than 315 nm), and short wavelength ultraviolet rays (UV-C). The wavelength of light is classified into three types: 200 nm or more and 280 nm or less), and room temperature oscillation of semiconductor lasers has been reported in each wavelength range. Here, the semiconductor laser that was most difficult to realize is a semiconductor laser that emits light in the UV-B wavelength range (hereinafter sometimes referred to as a UV-B semiconductor laser). We are actively studying how to improve the performance of semiconductor lasers. Regarding this point, the development of high-performance reflective films is generally essential for improving the performance of semiconductor lasers, and from this perspective, the development of high-performance reflective films is also desirable for UV-B semiconductor lasers. It is rare.

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。 A semiconductor laser in one embodiment is a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, and includes a reflective film provided on an end surface opposite to a light emitting surface. Here, the reflective film includes a tantalum oxide film, and the tantalum oxide film has an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm.

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。 A semiconductor laser in one embodiment is a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, and includes an antireflection film provided on a light emitting surface. Here, the antireflection film includes a tantalum oxide film, and the tantalum oxide film has an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm.

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。 A method for manufacturing a semiconductor laser in one embodiment is a method for manufacturing a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, the method comprising: forming a reflective film on a surface opposite to a light emitting surface; A film forming step is provided. In the reflective film forming step, the reflective film is formed by using the ECR sputtering method.

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。 A method for manufacturing a semiconductor laser in one embodiment is a method for manufacturing a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, and includes an antireflection film forming step of forming an antireflection film on a light emission surface. Be prepared. In the anti-reflection film forming step, the anti-reflection film is formed by using the ECR sputtering method.

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。 According to one embodiment, the performance of a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region can be improved.

ＵＶ－Ｂ半導体レーザのデバイス構造を示す図である。1 is a diagram showing a device structure of a UV-B semiconductor laser. 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。3 is a flowchart showing the manufacturing process of a UV-B semiconductor laser. 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。It is a figure which shows typically the process of acquiring a laser bar from a semiconductor wafer and acquiring a semiconductor chip from the acquired laser bar. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a reflective film in an embodiment. ＥＣＲスパッタリング装置の模式的な構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an ECR sputtering apparatus. 成膜動作の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of a film-forming operation. 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。2 is a graph showing the wavelength dependence of the extinction coefficient of hafnium oxide formed by RF sputtering. 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。2 is a graph showing the wavelength dependence of extinction coefficients of various materials formed by ECR sputtering. 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。2 is a graph showing the wavelength dependence of the extinction coefficient and the wavelength dependence of the refractive index of a tantalum oxide film formed using an RF sputtering method and a tantalum oxide film formed using an ECR sputtering method, respectively. 図９の一部領域を拡大して示すグラフである。10 is a graph showing an enlarged partial area of FIG. 9. FIG. 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。2 is a table showing extinction coefficient values and refractive index values of tantalum oxide films formed using RF sputtering method and tantalum oxide films formed using ECR sputtering method at a wavelength of 300 nm. . 様々な物質の屈折率の波長依存性を示すグラフである。2 is a graph showing the wavelength dependence of the refractive index of various substances.

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。 In all the drawings for explaining the embodiment, the same members are designated by the same reference numerals in principle, and repeated explanations thereof will be omitted. Note that, in order to make the drawings easier to understand, hatching may be added even in a plan view.

＜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。 <Development history of UV-B semiconductor laser>
Laser light is a coherent light source with excellent directivity and convergence. Among these, semiconductor lasers have superior performance compared to other laser light sources, such as small size, high efficiency, long life, and high productivity. Semiconductor lasers were first realized in the infrared region, where the wavelength of light is long, and later in the visible light region (red, green, and blue). These semiconductor lasers are used in many fields such as optical discs, laser printers, optical communications, laser processing machines, and measuring instruments. On the other hand, ultraviolet rays are light in a wavelength range shorter than visible light, which is greater than 200 nm and less than 380 nm. This light source in the ultraviolet wavelength range has many application fields, such as medicine, the environment, bioscience, sterilization, and laser processing and microfabrication of metals, etc., so it is desired to realize a semiconductor laser in the ultraviolet wavelength range. ing.

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。 In this regard, ultraviolet rays are classified into three types, starting from the longest wavelength: long wavelength ultraviolet rays (UV-A), medium wavelength ultraviolet rays (UV-B), and short wavelength ultraviolet rays (UV-C). Room temperature oscillation of semiconductor lasers has been reported. Here, the semiconductor laser that was most difficult to realize is the UV-B semiconductor laser. Medium-wavelength ultraviolet rays have various application fields, such as ultraviolet curing, ultraviolet adhesion and drying (UV curing), medical fields such as atopy treatment, and DNA sequencing, so it is necessary to realize UV-B semiconductor lasers. It has great technical significance.

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。 UV-B semiconductor lasers have been developed due to the following problems: (1) It was difficult to produce high-quality AlGaN crystals that lased in the medium-ultraviolet wavelength range, and (2) It was difficult to inject the current necessary for laser oscillation. It was difficult to realize this for several reasons. Regarding this point, we have developed two methods: (1) creating an AlN template on a sapphire substrate by sputtering and realizing a high-quality AlGaN crystal on this AlN template, and (2) a "polarization doping method" as a current injection method. By applying this method, UV-B semiconductor lasers, which were difficult to realize, have been realized.

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。 Here, the "polarization doping method" is a method of generating charge carriers (holes) that contribute to electrical conduction by utilizing the spontaneous polarization that occurs in a nitride semiconductor with low crystal symmetry. Specifically, this is a method in which fixed polarization charges (negative charges) are generated using an AlGaN layer having a composition gradient, and holes are induced by the presence of the fixed polarization charges.

以下では、ＵＶ-Ｂ半導体レーザの構成例について説明する。 Below, a configuration example of a UV-B semiconductor laser will be described.

＜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。 <Configuration of UV-B semiconductor laser>
FIG. 1 is a diagram showing the device structure of a UV-B semiconductor laser LD.

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。 In FIG. 1, a UV-B semiconductor laser LD includes a sapphire substrate 100, an aluminum nitride layer (AlN layer) 101 formed on the sapphire substrate 100, and an aluminum nitride layer (AlN layer) formed on the aluminum nitride layer 101. ) 102.

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。 At this time, the aluminum nitride layer 101 is formed by using a sputtering method. On the other hand, the aluminum nitride layer 102 is formed using the MOVPE method. An AlN template substrate is formed by the sapphire substrate 100 and the aluminum nitride layer 101, and an aluminum nitride layer 102 is formed on this AlN template substrate. Here, the thickness of the aluminum nitride layer 102 is, for example, 1550 nm.

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。 Next, as shown in FIG. 1, the UV-B semiconductor laser LD has a nanopattern 103 formed on the aluminum nitride layer 102. This nanopattern 103 has, for example, a pitch of 1000 nm, a diameter of 300 nm, and a depth of 1000 nm.

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Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層１０４を有している。このとき、Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層１０４の厚さは、約５μｍであり、Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ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Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層１０４を形成する。この結果、結晶欠陥の少ない高品質なＡｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層１０４を形成することができる。なお、Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ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。 The UV-B semiconductor laser LD has an Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 formed so as to embed the nanopattern 103 . At this time, the thickness of the Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 is approximately 5 μm, and the surface of the Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 is flattened. As described above, in this embodiment, the Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 is formed so as to embed the nanopattern 103 formed in advance. As a result, a high quality Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 with few crystal defects can be formed. Note that the Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 is a non-doped layer into which no conductivity type impurity is introduced.

続いて、ＵＶ-Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層１０４上に形成されたＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５を有している。このＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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、６×１０^１８／ｃｍ^３である。このＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５の厚さは、例えば、４μｍ程度である。Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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。 Subsequently, the UV-B semiconductor laser LD has an Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 formed on the Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 . This Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 is an n-type semiconductor layer into which silicon (Si), which is an n-type impurity, is introduced, and the impurity concentration of silicon is, for example, 6×10 ¹⁸ /cm ³ . be. The thickness of this Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 is, for example, about 4 μm. The Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 functions as a cladding layer for confining laser light and also functions as a contact layer with the n-electrode 116 .

そして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５上に形成されたＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ層１０６と、Ａｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ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Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ層１０８を有している。 The UV-B semiconductor laser LD includes an Al _0.45 Ga _0.55 N layer 106 formed on the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 and an Al _0.45 Ga _0.55 N layer 106. It has an active layer 107 formed thereon and an Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108 formed on the active layer 107 .

ここで、Ａｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ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Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎからなる井戸層と、厚さが８ｎｍのＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ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。 Here, the Al _0.45 Ga _0.55 N layer 106 functions as a lower guide layer serving as an optical waveguide for laser light, and has a thickness of, for example, 50 nm. The active layer 107 is a light emitting layer that emits laser light, and includes, for example, a well layer made of Al _0.3 Ga _0.7 N with a thickness of 4 nm and a well layer made of Al _0.45 Ga 0.7 N with a thickness of 8 nm _. It has a barrier layer made of _55N . In particular, in this embodiment, the active layer 107 is composed of a combination of two periods of well layers and barrier layers. The well layer is a layer whose band gap is smaller than that of the barrier layer, and is formed by reducing the composition ratio of Al in AlGaN. On the other hand, the barrier layer is a layer having a larger band gap than the well layer, and is formed by increasing the composition ratio of Al in AlGaN.

さらに、活性層１０７上に形成されているＡｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ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。 Further, the Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108 formed on the active layer 107 functions as an upper guide layer constituting an optical waveguide for laser light, and has a thickness of, for example, 50 nm.

次に、図１に示すように、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ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。 Next, as shown in FIG. 1, the UV-B semiconductor laser LD has an electron block layer (EBL layer) 109 formed on the Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108 . It has a two-step compositionally graded layer formed thereon. Here, the two-step compositionally gradient layer is a layer for realizing "polarization doping" and is composed of a p-type AlGaN layer 110 and a p-type AlGaN layer 111. In this embodiment, "polarization doping" using a two-step compositionally graded layer is employed, thereby realizing injection of hole current necessary for laser oscillation.

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。 Next, as shown in FIG. 1, the UV-B semiconductor laser LD has a p-type GaN layer 112 formed on a p-type AlGaN layer 111. This p-type GaN layer 112 functions as a contact layer with the p-electrode 114.

そして、ＵＶ－Ｂ半導体レーザＬＤは、図１に示すように、Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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。 As shown in FIG. 1, the UV-B semiconductor laser LD has an n-electrode 116 in contact with the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 and a p-electrode 114 in contact with the p-type GaN layer 112. have. Further, a surface protection film 113 made of, for example, a silicon oxide film is formed in the surface region excluding the n-electrode forming portion and the p-electrode forming portion. Further, a pad electrode 117 is formed on the n-electrode 116. On the other hand, a pad electrode 115 is formed on the p-electrode 114. At this time, the n-electrode 116 is composed of a laminated film of V/Al/Ti/Au (20 nm/80 nm/40 nm/100 nm). On the other hand, the p-electrode 114 is composed of a laminated film of Ni/Pt/Au (10 nm/10 nm/40 nm). Further, the pad electrode 115 and the pad electrode 117 are composed of a laminated film of Ti/Au (50 nm/800 nm).

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。 Next, in FIG. 1, the UV-B semiconductor laser LD has a resonator structure, and has an emission surface 200A (one end surface) from which laser light is emitted, and a reflection surface located on the opposite side of the emission surface 200A. It has a surface 200B (dotted area: other end surface). An antireflection film is formed on the exit surface 200A, while a reflective film is formed on the reflection surface 200B.

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。 The UV-B semiconductor laser LD is configured as described above.

＜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、Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ層１０８の内部を通り、活性層１０７に流れ込む。 <Operation of UV-B semiconductor laser>
The UV-B semiconductor laser LD in this embodiment is configured as described above, and its operation will be described below with reference to FIG. 1. First, a positive voltage is applied to the p-electrode 114 (pad electrode 115), and a negative voltage is applied to the n-electrode 116 (pad electrode 117). As a result, a forward current flows in the UV-B semiconductor laser LD from the p-electrode 114 toward the n-electrode 116. As a result, holes are injected from the p-electrode 114 to the p-type GaN layer 112, and the injected holes are transferred from the p-type GaN layer 112 to the two-step compositionally graded layer (p-type AlGaN layer 110 and p-type AlGaN layer 111). flows into. The holes that have flowed into the two-step compositionally gradient layer then flow into the active layer 107 through the inside of the Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108 .

一方、ｎ電極１１６からは、Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５に電子が注入され、注入された電子は、Ａｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ層１０６を通って、活性層１０７に注入される。 On the other hand, electrons are injected from the n-electrode 116 into the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 , and the injected electrons pass through the Al _0.45 Ga _0.55 N layer 106 and enter the active layer 107 . Injected.

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Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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。 In the active layer 107, a population inversion is formed by the injected holes and electrons, and the electrons transition from the conduction band to the valence band by stimulated emission, thereby generating light with a uniform phase. Then, the light generated in the active layer 107 is affected by the optical confinement effect by the two-step gradient layer (upper cladding layer) whose refractive index is lower than that of the active layer 107 and the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 (lower cladding layer). Therefore, it is mainly confined within the active layer 107. The light confined within the active layer 107 travels back and forth through a resonator consisting of an emission surface 200A and a reflection surface 200B, which are formed in parallel to the y-axis direction of the UV-B semiconductor laser LD. Amplified by stimulated emission. Thereafter, laser light is oscillated within the active layer 107 and is emitted from the emission surface 200A of the UV-B semiconductor laser LD. As described above, the UV-B semiconductor laser LD in this embodiment operates.

＜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。 <Method for manufacturing UV-B semiconductor laser>
Next, a method for manufacturing a UV-B semiconductor laser LD will be explained.

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。 FIG. 2 is a flowchart showing the manufacturing process of the UV-B semiconductor laser LD.

＜＜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。 <<Crystal growth (S101)>>
First, an aluminum nitride layer 101 is formed on a sapphire substrate 100. The aluminum nitride layer 101 is formed by, for example, a sputtering method, and has a thickness of 450 nm. Thereafter, an annealing treatment is performed at 1700° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to produce an AlN template substrate. Then, an aluminum nitride layer 102 is formed on the aluminum nitride layer 101 by the MOVPE method. The thickness of this aluminum nitride layer 102 is 1550 nm.

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。 Next, a nanopattern 103 is formed on the aluminum nitride layer 102. Specifically, a silicon oxide film is formed on the aluminum nitride layer 102 by using a sputtering method. The thickness of this silicon oxide film is 420 nm. Thereafter, after applying a resist film, a nanopattern with a pitch of 1000 nm and a diameter of 450 nm is formed on the resist film using a nanoimprint device. Then, the exposed silicon oxide film is dry etched, and then the silicon oxide residue is removed using buffered hydrofluoric acid. After etching the silicon nitride layer 102 by 1000 nm using chlorine gas, the silicon oxide film and resist film serving as a mask are removed using buffered hydrofluoric acid. Thereby, nanopatterns 103 having a pitch of 1000 nm, a diameter of 300 nm, and a depth of 1000 nm can be formed on the aluminum nitride layer 102.

続いて、ＭＯＶＰＥ法を使用することにより、ナノパターン１０３をＡｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ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６×１０^１８／ｃｍ^３のＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５を形成する。このＡｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層１０５の厚さは、４μｍである。 Subsequently, by using the MOVPE method, the nanopattern 103 is filled with an Al _0.68 Ga _0.32 N layer 104 and planarized. At this time, the thickness until completely flattened is approximately 5 μm. Thereafter, silane, which is a raw material for Si serving as a donor, is supplied to form an Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 with a silicon concentration of 6×10 ¹⁸ /cm ³ . The thickness of this Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 is 4 μm.

次に、下部ガイド層としてのＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ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Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎからなる井戸層と、厚さが８ｎｍのＡｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ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Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ層１０８を形成する。 Next, after forming an Al _0.45 Ga _0.55 N layer 106 as a lower guide layer, an active layer 107 is formed. Specifically, the active layer 107 has a well layer made of Al _0.3 Ga _0.7 N with a thickness of 4 nm and a barrier layer made of Al _0.45 Ga _0.55 N with a thickness of 8 nm. The active layer 107 is formed to be composed of a combination of two periods of well layers and barrier layers. Then, on the active layer 107, an Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108 is formed as an upper guide layer.

その後、Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ層１０８上に、Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ｎ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。 Thereafter, an electron block layer 109 made of an Al _0.9 Ga _0.1 N layer is formed on the Al _0.5 Ga _0.5 N layer 108. Finally, a two-step compositionally graded layer (p-type AlGaN layer 110 and p-type AlGaN layer 111) is formed on the electron block layer 109, and then a p-type GaN layer 112 is formed on this two-step compositionally graded layer.

＜＜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。 <<Activation annealing (S102)>>
Activation annealing is performed on the wafer whose crystals have been grown as described above by performing heat treatment at 550° C. for 10 minutes in an air atmosphere.

＜＜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Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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。 <<N-electrode formation (S103)>>
Thereafter, first, a resist film is patterned, and nickel (Ni) is deposited to a thickness of 100 nm and lifted off to form a dry etching mask. Then, using this dry etching mask, the wafer is dry etched with chlorine gas until the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 is reached. Next, the dry etching mask made of nickel is removed using chemicals. Next, after forming an n-electrode pattern with a resist film, V/Al/Ti/Au (20 nm/80 nm/40 nm/100 nm) was sequentially evaporated and lifted off, followed by heat treatment at 900°C for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. By performing this, the n-electrode 116 is formed.

＜＜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。 <<Surface protective film formation (S104)>>
Next, a surface protection film 113 is formed in the region excluding the p-electrode formation region and the n-electrode formation region. The surface protection film 113 is made of, for example, a silicon oxide film, and can be formed by using a sputtering method.

＜＜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。 <<P electrode formation (S105)>>
After that, after forming a p-electrode pattern with a resist film, Ni/Pt/Au (10 nm/10 nm/40 nm) was sequentially deposited and lifted off, and then heat treatment was performed at 700°C for 1 minute in an oxygen atmosphere. A p-electrode 114 is formed.

＜＜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。 <<Pad electrode formation (S106)>>
After forming a pad electrode pattern with a resist film, Ti/Au (50 nm/800 nm) is sequentially deposited and lifted off to form pad electrodes 115 and 117.

＜＜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Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ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。 <<End face formation (S107)>>
Subsequently, laser end faces (one end face: emission surface 200A and the other end face: reflection surface 200B) are formed by using dry etching and wet etching. Specifically, after patterning with a resist film, nickel (Ni) is deposited to a thickness of 100 nm and lifted off to form an end face forming mask. Then, dry etching is performed with chlorine gas using an end face forming mask until the Al _0.62 Ga _0.38 N layer 105 is reached. Next, a laser end face is formed by performing wet etching at 85° C. for 5 minutes using a 25% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution.

＜＜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。 <<Laser bar formation (S108)>>
Thereafter, the wafer is cut into a plurality of laser bars by laser scribing and breaking.

＜＜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。 <<Formation of reflective film and antireflection film (S109)>>
Then, an antireflection film is formed on one end surface of the obtained laser bar by using, for example, a sputtering method, while a reflective film is formed on the other end surface of the obtained laser bar by using, for example, a sputtering method. Thereafter, a UV-B semiconductor laser can be manufactured by cutting the laser bar into a plurality of semiconductor chips.

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。 Furthermore, manufacturing steps after the laser bar forming step will be explained.

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。 As shown in FIG. 3, a plurality of strip-shaped laser bars LB are formed by performing laser scribing and breaking on a semiconductor wafer WF on which a plurality of semiconductor laser device structures are formed. Each of the plurality of laser bars LB has a substantially rectangular parallelepiped shape and has a plurality of chip regions CR arranged in a line. A semiconductor laser device structure is formed in each of the plurality of chip regions CR. Since the laser bar LB configured in this way has end faces facing each other, first a reflective film is formed on one end face of the laser bar LB, and then an antireflection film is formed on the other end face of the laser bar LB. do. Thereafter, a plurality of chip regions CR formed in this laser bar LB are separated into pieces to obtain a plurality of semiconductor chips CHP. In each of the plurality of semiconductor chips CHP thus obtained, a reflective film HR is formed on one end face of a pair of end faces facing each other, and an antireflection film AR is formed on the other end face. has been done. In the manner described above, a semiconductor chip CHP on which a semiconductor laser is formed can be manufactured.

＜＜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。 <<Configuration example of reflective film>>
Below, an example of the configuration of the reflective film formed on the end face will be described.

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。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of the reflective film 300 in this embodiment.

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。 In FIG. 4, the reflective film 300 is composed of a dielectric multilayer film. Specifically, the reflective film 300 has a pair film consisting of a low refractive index film 310 having a first refractive index and a high refractive index film 320 having a higher refractive index than the first refractive index. 300 is composed of eight stacked pair membranes. The reflective film 300 configured in this manner can be formed, for example, by the steps shown below. That is, the step of forming the reflective film 300 on the end surface opposite to the light exit surface includes (1) forming the low refractive index film 310 having the first refractive index on the end surface; and (2) forming the low refractive index film 310 on the end surface. forming a high refractive index film having a second refractive index that is larger than the first refractive index on the refractive index film 310, and the above-mentioned steps (1) and (2) are alternately performed. It is carried out repeatedly. Thereby, it is possible to form a reflective film 300 (dielectric multilayer film) having a plurality of pair films each consisting of a low refractive index film 310 and a high refractive index film 320.

＜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。 <Importance of film formation technology on end faces>
For example, a pair of end faces formed in a semiconductor laser function as a resonator. In other words, in order to easily realize laser oscillation, it is necessary to reduce as much as possible the loss of laser light from one end face (reflecting surface) on which a reflective film is formed. On the other hand, a high quality film with high reflectance is required. On the other hand, from the perspective of efficiently emitting laser light from the other end face, the anti-reflection film formed on the end face (exit surface) on the side from which the laser light is emitted must also be a high-quality film that can reduce reflection loss. is required. Specifically, reflective films and antireflection films are desired to have properties that can reduce light absorption. In other words, reflective films and antireflection films are desired to have extremely small extinction coefficients.

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。 Furthermore, since the end face (reflection surface) on which the reflective film is formed and the end face (exit face) on which the anti-reflection film is formed function as a resonator, it is possible to use a film forming technique for the reflective film or anti-reflection film on the end face. , it is desired to adopt a film-forming technology that can reduce damage to the end face. In other words, in order to improve the performance of a semiconductor laser, it is important that the characteristics of the end faces that make up the resonator are good, and in order to improve the characteristics of the end faces, it is necessary to avoid film formation techniques that would damage the end faces. There is a need. Therefore, in this embodiment, we are considering adopting a film forming technique that can reduce damage to the end face. The technical concept of this embodiment that can reduce damage to the end face will be described below.

＜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。 <Basic idea of embodiment>
The basic idea of this embodiment is to use the ECR sputtering method as a method for forming a reflective film or an antireflection film used in a UV-B semiconductor laser on an end face. That is, the basic idea is to use the ECR sputtering method instead of the RF sputtering method as a method of forming a reflective film or an antireflection film on the resonant surface. According to this basic idea, damage to the end face of the UV-B semiconductor laser can be reduced.

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。 In the following, first, the ECR sputtering apparatus will be explained, and then the mechanism by which the ECR sputtering apparatus can reduce damage to the end face will be explained.

＜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。 <Configuration of ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering equipment>
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the ECR sputtering apparatus 1. As shown in FIG.

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。 In FIG. 5, the ECR sputtering apparatus 1 has a chamber 10 that is a film forming chamber. A holding section 11 is disposed in the chamber 10, and the holding section 11 holds, for example, a film-forming object SUB typified by a substrate. The holding section 11 is connected to a mechanism section 12 disposed close to the chamber 10, and is configured to be movable by the mechanism section 12. This chamber 10 is provided with a gas inlet 10a and a gas exhaust port 10b.

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。 Next, a plasma generating section 13 is provided in the chamber 10 at a position facing the film-forming object SUB held by the holding section 11. This plasma generation section 13 is configured to generate plasma, and a magnetic field generation section 14 composed of, for example, a coil is arranged around the plasma generation section 13. Further, a waveguide 15 is connected to the plasma generation section 13, so that microwaves propagating through the waveguide 15 are introduced into the plasma generation section 13. Furthermore, a target TA having a cylindrical shape, for example, is arranged between the holding part 11 and the plasma generating part 13 and in a position close to the plasma generating part 13. connected. Thereby, the target TA is configured so that a high frequency voltage from the high frequency power supply 16 is applied. This target TA is fixed by a fixing part 17.

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。 The ECR sputtering apparatus 1 is configured as described above.

＜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。 <Film forming operation in ECR sputtering equipment>
Next, the film forming operation in the ECR sputtering apparatus 1 will be explained.

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。 FIG. 6 is a flowchart illustrating the flow of the film forming operation.

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）。 First, in FIG. 5, argon gas is introduced into the plasma generation section 13. Then, when a magnetic field is generated from the magnetic field generating section 14 arranged around the plasma generating section 13, the electrons contained in the argon gas introduced into the plasma generating section 13 undergo a circular motion due to the Lorentz force. . At this time, when microwaves (electromagnetic waves) having the same period (or frequency) as the period (or frequency) of the circular motion of the electrons are introduced from the waveguide 15 into the plasma generation section 13, the circularly moving electrons and the microwaves are introduced. Through resonance, microwave energy is efficiently supplied to circularly moving electrons (electron cyclotron resonance phenomenon) (S201 in FIG. 6). As a result, the kinetic energy of the electrons contained in the argon gas increases, and the argon gas separates into argon ions (Ar ⁺ ) and electrons. As a result, argon plasma consisting of argon ions (Ar ⁺ ) and electrons is generated (S202 in FIG. 6).

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）。 Next, in FIG. 5, a high frequency voltage is supplied from the high frequency power supply 16 to the target TA. In this case, a positive potential and a negative potential are alternately applied to the target TA to which the high frequency voltage is supplied. Here, among the argon ions and electrons that make up the argon plasma, it is the electrons with light mass that can follow the high frequency voltage applied to the target TA, while the argon ions with heavy mass can follow the high frequency voltage applied to the target TA. Unable to follow. As a result, while the positive potential that attracts the following electrons is canceled out by the negative charge possessed by the electrons, the negative potential remains, so the average value of high-frequency power shifts from 0 V to a negative potential. This means that even though a high frequency voltage is being applied to the target TA, it can be considered as if a negative potential is being applied to the target TA. As a result, argon ions having positive ions are attracted to the target TA, which is considered to have an average negative potential applied thereto, and collide with the target TA (S203 in FIG. 6).

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）。 Subsequently, when the argon ions collide with the target TA, target particles forming the target TA receive part of the kinetic energy of the argon ions, and the target TA flies out into the internal space of the chamber 10 (S204 in FIG. 6). After that, some of the target particles that have flown out into the internal space of the chamber 10 adhere to the surface of the film-forming object SUB held by the holding unit 11 (S205 in FIG. 6). By repeating such a phenomenon, a large number of target particles adhere to the surface of the film-forming object SUB, and as a result, a film is formed on the surface of the film-forming object SUB (S206 in FIG. 6).

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。 As described above, the film forming operation in the ECR sputtering apparatus 1 is realized.

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。 For example, when the target TA is made of silicon (Si), the target particles are silicon atoms, and the film formed on the film-forming object SUB is a silicon film. However, if the above-described film forming operation is performed while introducing oxygen gas from the gas inlet 10a provided in the chamber 10 of the ECR sputtering apparatus 1 shown in FIG. A silicon film can be formed.

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。 Similarly, for example, when the target TA is made of tantalum (Ta), the target particles are tantalum atoms, and the film formed on the film-forming object SUB is a tantalum film. However, if the above-described film forming operation is performed while introducing oxygen gas from the gas inlet 10a provided in the chamber 10 of the ECR sputtering apparatus 1 shown in FIG. A tantalum film can be formed.

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。 Therefore, by alternately repeating the process of forming a silicon oxide film and the process of forming a tantalum oxide film while replacing the target TA, a reflective film consisting of a "silicon oxide/tantalum oxide multilayer film" can be formed. I can do it.

＜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。 <Advantages of ECR sputtering equipment>
In the ECR sputtering apparatus 1, the target particles ejected by colliding the target TA with argon ions are attached to the film-forming object SUB, and a film containing the target particles as a constituent material is formed on the film-forming object SUB. . This mechanism is the same in RF sputtering equipment. However, in the RF sputtering method, the kinetic energy of the target particles is greater than in the ECR sputtering method. As a result, for example, when a reflective film or an antireflection film is formed on the end face of a semiconductor laser by RF sputtering, the damage to the end face becomes large due to the large kinetic energy of the target particles. In other words, in the ECR sputtering method, the kinetic energy of the target particles is smaller than in the RF sputtering method, so an advantage is obtained that damage to the end face can be reduced.

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。 Furthermore, in the ECR sputtering apparatus 1, the magnetic field generating section 14 is provided only around the plasma generating section 13. For this reason, in the ECR sputtering apparatus 1, the magnetic field strength is high inside the plasma generation section 13 surrounded by the magnetic field generation section 14, while the magnetic field strength is high in the vicinity of the region where the film-forming object SUB is placed (away from the magnetic field generation section 14). The magnetic field strength (near the area) becomes weaker. That is, in the ECR sputtering apparatus 1, a magnetic field gradient is generated from the plasma generation section 13 toward the region where the film-forming object SUB is arranged. In other words, in the ECR sputtering apparatus 1, a divergent magnetic field (non-uniform magnetic field) is formed inside the chamber 10.

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。 Since the electrons existing in the plasma generation section 13 are in circular motion, they have a magnetic moment. Therefore, the circularly moving electron moves along the magnetic field gradient due to the interaction between the magnetic moment and the magnetic field. In other words, since the electrons existing in the plasma generation section 13 slowly move from the plasma generation section 13 toward the object SUB to be deposited and adhere thereto, damage to the object SUB to be deposited due to these electrons can be suppressed. I can do it.

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。 That is, because the ECR sputtering apparatus 1 generates plasma using the cyclotron resonance phenomenon caused by circularly moving electrons, it is possible to suppress damage to the film-forming object SUB caused by electrons. This is because electrons in circular motion have a magnetic moment, so if a magnetic field gradient exists, the electrons can be moved along the magnetic field gradient. In other words, in the ECR sputtering apparatus 1, there is no need to apply a new electric field to move the electrons, so the electrons are accelerated by the electric field, and the damage caused by the collision of the electrons to the film-forming object SUB is large. It is possible to prevent this from happening. As described above, according to the ECR sputtering apparatus 1, for example, when forming a reflective film or an anti-reflection film on the end face of a semiconductor laser, which is the film-forming object SUB, damage to the end face can be reduced by the above-mentioned mechanism. I can do it. As a result, in this embodiment, the performance of the semiconductor laser is improved by using the ECR sputtering method instead of using the RF sputtering method as a method for forming a reflective film or an anti-reflection film on the resonant surface. I can do it.

＜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。 <New findings discovered by the inventor>
As described above, the basic idea of this embodiment is to use the ECR sputtering method as a method for forming a reflective film used in a UV-B semiconductor laser on the end face. According to this basic idea, due to the advantages of the ECR sputtering method described above, it is possible to reduce damage to the end face when forming a reflective film on the end face of a UV-B semiconductor laser. The inventor of the present invention has considered forming the reflective film from a film having an extremely small extinction coefficient on the premise that the ECR sputtering method is used as a method for forming the reflective film on the end face. Since we have obtained new knowledge, we will explain this knowledge.

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。 For example, in the reflective film 300 shown in FIG. 4, the low refractive index film 310 is made of, for example, a silicon oxide film in the UV-B region including a wavelength region of about 300 nm. On the other hand, in the UV-B region including a wavelength region of about 300 nm, it is being considered that the high refractive index film 320 is made of a hafnium oxide film or a tantalum oxide film.

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。 In this regard, FIG. 7 is a graph showing the wavelength dependence of the extinction coefficient of hafnium oxide formed by RF sputtering. In FIG. 7, it can be seen that when the hafnium oxide film is formed by RF sputtering, the extinction coefficient at a wavelength of 300 nm can be made extremely small. Therefore, in a wavelength range of about 300 nm, the hafnium oxide film formed by RF sputtering has a very small extinction coefficient. It may be considered desirable to use a hafnium oxide film formed by. In particular, in the RF sputtering method, since the kinetic energy of target particles is large, impurities tend to be easily blown away and strong bonds are easily formed. Therefore, as described above, it is presumed that if a hafnium oxide film is formed by RF sputtering, hafnium oxide having an extremely small extinction coefficient can be formed.

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。 However, as described above, the ECR sputtering method is superior to the RF sputtering method from the viewpoint of reducing damage to the end face on which the reflective film is formed. Therefore, the present inventor investigated whether an extremely small extinction coefficient can be obtained even when a hafnium oxide film is formed by ECR sputtering. That is, the present inventor investigated the extinction coefficient of hafnium oxide formed by ECR sputtering.

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。 FIG. 8 is a graph showing the wavelength dependence of the extinction coefficient of various materials formed by ECR sputtering. Specifically, FIG. 8 shows the wavelength dependence of the extinction coefficient of hafnium oxide, tantalum oxide, silicon oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, and aluminum oxynitride.

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。 Here, in FIG. 8, focusing on hafnium oxide, in a wavelength range of about 300 nm, the extinction coefficient of hafnium oxide formed by ECR sputtering method is the extinction coefficient of hafnium oxide formed by RF sputtering method. (see FIG. 7), indicating that light absorption exists in this wavelength range. That is, in a wavelength range of approximately 300 nm, the extinction coefficient of hafnium oxide formed by ECR sputtering is larger than that of hafnium oxide formed by RF sputtering.

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。 For this reason, in the UV-B region including a wavelength region of about 300 nm, when the high refractive index film 320 is made of a hafnium oxide film, it is possible to reduce damage to the end face on which the reflective film is formed while still achieving a high refractive index. It can be seen that it is difficult to make the extinction coefficient of the coefficient film 320 extremely small. In other words, hafnium oxide is used as the high refractive index film 320 in order to reduce damage to the end face due to the ECR sputtering method and reduce the extinction coefficient in the UV-B region, which includes a wavelength region of about 300 nm. It's not the best thing to do.

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。 Regarding this point, as shown in FIG. 8, the extinction coefficient of tantalum oxide formed by ECR sputtering method in the wavelength range from about 300 nm to 380 nm in the ultraviolet region (greater than 200 nm and less than 380 nm) It can be seen that the extinction coefficient of hafnium oxide formed by ECR sputtering is much smaller than that of hafnium oxide. Therefore, in the wavelength range from about 300 nm to 380 nm or less, when the high refractive index film 320 is made of a tantalum oxide film formed by ECR sputtering, damage to the end face on which the reflective film is formed is reduced, while It can be seen that the extinction coefficient of the high refractive index film 320 can be made extremely small. In other words, tantalum oxide should be used as the high refractive index film 320 in order to reduce damage to the end face by the ECR sputtering method and reduce the extinction coefficient in the wavelength range from about 300 nm to 380 nm or less. It can be said that it is desirable.

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。 This will be explained in more detail. FIG. 9 shows the results of measuring the wavelength dependence of the extinction coefficient and the wavelength dependence of the refractive index of a tantalum oxide film using a spectroscopic ellipsometer. Specifically, FIG. 9 shows the wavelength dependence of extinction coefficient and refraction for a tantalum oxide film formed using RF sputtering method and a tantalum oxide film formed using ECR sputtering method. The wavelength dependence of the rate is shown. In FIG. 9, the wavelength dependence and refractive index dependence of the extinction coefficient of the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method and the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method are almost the same. appear. That is, in a wavelength range greater than 298 nm and less than 380 nm, the extinction coefficients of both the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method and the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method are small. I understand.

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。 Regarding this point, FIG. 10 shows an enlarged wavelength range of about 300 nm. As shown in FIG. 10, when the wavelength region of approximately 300 nm is enlarged, the extinction in the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method and the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method is shown. It can be seen that the wavelength dependence of the attenuation coefficient is different. Specifically, as shown in FIG. 10, in the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method, the extinction coefficient increases sharply in a wavelength region smaller than 301 nm. On the other hand, the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method has an extinction coefficient that sharply increases in a wavelength region smaller than 298 nm. This means that in the wavelength range greater than 298 nm and less than 301 nm, the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method is superior to the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method. This means that the extinction coefficient of the membrane is much lower. For example, as shown in FIG. 11, the tantalum oxide film formed using the RF sputtering method has an extinction coefficient of 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm, whereas the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method has an extinction coefficient of 0.0001. It can be seen that the formed tantalum oxide film has an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm, which is extremely close to "0".

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。 Considering the above, the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method has an extremely small extinction coefficient in the wavelength region greater than 298 nm and less than 380 nm, which is included in the ultraviolet region. be able to.

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。 Furthermore, if we limit it to the UV-B wavelength region (the wavelength of light is greater than 280 nm and less than 315 nm), the tantalum oxide film formed using the ECR sputtering method is This means that the extinction coefficient can be made extremely small in the wavelength region of 315 nm or less.

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。 Considering the above-mentioned knowledge discovered by the present inventor, it is possible to reduce damage on the end face and to make the extinction coefficient extremely small in the wavelength range greater than 298 nm and 380 nm or less, which is included in the ultraviolet region. From the viewpoint of achieving both, it is found that it is desirable to employ a tantalum oxide film formed by ECR sputtering method as the high refractive index film 320. Furthermore, limiting it to the UV-B region of the ultraviolet region, it is possible to reduce damage on the end face and to make the extinction coefficient extremely small in the wavelength region greater than 298 nm and 315 nm or less in the UV-B wavelength region. From the viewpoint of achieving both, it is desirable to use a tantalum oxide film formed by ECR sputtering method as the high refractive index film 320.

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。 Next, FIG. 12 is a graph showing the wavelength dependence of the refractive index of various substances. Specifically, FIG. 12 shows the wavelength dependence of the refractive index of hafnium oxide, tantalum oxide, silicon oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, and aluminum oxynitride.

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。 As shown in FIG. 12, it can be seen that the refractive index of tantalum oxide is larger than that of hafnium oxide in a wide wavelength range from 250 nm to 450 nm. Here, in the reflective film 300 composed of a dielectric multilayer film, it is advantageous to have a larger refractive index difference between the low refractive index film 310 and the high refractive index film 320 from the viewpoint of improving the reflectance (refractive index Considering that the larger the difference, the smaller the number of laminated paired films to achieve high reflectance) and the larger the stop band width (the width of the wavelength region where high reflectance can be achieved), the higher the refractive index. It can be seen that it is more desirable to use a tantalum oxide film formed by ECR sputtering as the film 320.

＜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。 <Features of the embodiment>
From the above, the feature of this embodiment is the basic concept of using the ECR sputtering method as a method for forming a reflective film on the end face used in a semiconductor laser that emits light in a wavelength region included in the ultraviolet region. Based on this premise, a tantalum oxide film formed by ECR sputtering is used as the high refractive index film 320 of the reflective film 300 composed of a dielectric multilayer film. Expressed as a physical invention, the feature of this embodiment is that a tantalum oxide film is used as the high refractive index film 320 of the reflective film 300 composed of a dielectric multilayer film, and this tantalum oxide film has a thickness of 300 nm. It can be said that it has a characteristic that the extinction coefficient for light with a wavelength of is smaller than 0.0001. That is, by forming a tantalum oxide film by ECR sputtering, it is possible to realize a tantalum oxide film having a characteristic that the extinction coefficient for light with a wavelength of 300 nm is smaller than 0.0001.

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。 As a result, according to the ECR sputtering method, damage to the end face can be reduced, and according to the tantalum oxide film formed by the ECR sputtering method, the wavelength region included in the ultraviolet region is larger than 298 nm and is 380 nm or less. Due to the synergistic effect with the fact that the extinction coefficient can be made very small in the wavelength region of 298 nm or less and 315 nm or less in the UV-B wavelength region, film formation damage on the end face where the reflective film 300 is formed is reduced. and a reduction in the extinction coefficient can be achieved at the same time. As a result, according to this embodiment, the performance of the semiconductor laser that emits light in the wavelength region included in the ultraviolet region can be improved.

＜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。 <Modified example>
The basic idea of the embodiment is to use the ECR sputtering method as a method for forming a reflective film on the end face of a semiconductor laser, which is used for a semiconductor laser that emits light in a wavelength region included in the ultraviolet region. This basic idea can also be applied to a method of forming an antireflection film on the emission surface of a semiconductor laser. That is, in order to reduce damage when forming the antireflection film on the emission surface of the semiconductor laser, the antireflection film can be formed by ECR sputtering. The antireflection film is formed from a multilayer film in which a plurality of paired films each consisting of a low refractive index film having a first refractive index and a high refractive index film having a second refractive index larger than the first refractive index are formed. For example, the low refractive index film is made of a silicon oxide film. On the other hand, the high refractive index film is composed of a tantalum oxide film. Accordingly, by forming the tantalum oxide film by the ECR sputtering method, it is possible to realize an antireflection film including the tantalum oxide film having a characteristic that the extinction coefficient for light with a wavelength of 300 nm is smaller than 0.0001.

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。 From the above, it is possible to reduce film damage on the exit surface of the laser beam that forms the anti-reflection film, and to reduce damage to the tantalum oxide film formed by the ECR sputtering method. Due to the synergistic effect with the fact that the extinction coefficient can be made very small in the wavelength region of 380 nm or less or the wavelength region of 298 nm or less in the UV-B wavelength region and 315 nm or less, light in the wavelength region included in the ultraviolet region The performance of semiconductor lasers that emit light can be improved.

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）。 Note that the "reflective film" and the "antireflective film" are basically the same film. When the "reflective film" is composed of a laminated film of a low refractive index film and a high refractive index film, and the wavelength of the light to be reflected is λ, the film thickness of the low refractive index film is adjusted to λ/4n. , and the film thickness of the high refractive index film is also adjusted to λ/4n (n is the refractive index). On the other hand, when the "anti-reflection film" is composed of a laminated film of a low refractive index film and a high refractive index film, if the wavelength of the light to be reflected is λ, the film thickness of the low refractive index film is λ/2n. The thickness of the high refractive index film is also adjusted to λ/2n (n is the refractive index).

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。 The invention made by the present inventor has been specifically explained based on the embodiments thereof, but the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Needless to say.

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 Ａｌ_０．６８Ｇａ_０．３２Ｎ層
１０５ Ａｌ_０．６２Ｇａ_０．３８Ｎ層
１０６ Ａｌ_０．４５Ｇａ_０．５５Ｎ層
１０７ 活性層
１０８ Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ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 1 ECR sputtering device 10 Chamber 10a Gas inlet 10b Gas exhaust port 11 Holding section 12 Mechanical section 13 Plasma generation section 14 Magnetic field generation section 15 Waveguide 16 High frequency power supply 17 Fixed section 100 Sapphire substrate 101 Aluminum nitride layer 102 Aluminum nitride layer 103 Nanopattern 104 Al _0.68 Ga _0.32 N layer 105 Al _0.62 Ga _0.38 N layer 106 Al _0.45 Ga _0.55 N layer 107 Active layer 108 Al _0.5 Ga _0.5 N layer 109 Electronic block layer 110 p-type AlGaN layer 111 p-type AlGaN layer 112 p-type GaN layer 113 surface protection film 114 p-electrode 115 pad electrode 116 n-electrode 117 pad electrode 200A exit surface 200B reflective surface 300 reflective film 310 low refractive index film 320 high Refractive index film AR Anti-reflection film CHP Semiconductor chip CR Chip area HR Reflective film LB Laser bar LD UV-B semiconductor laser SUB Film-forming object TA Target WF Semiconductor wafer

Claims (26)

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。 A semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region,
comprising a reflective film provided on an end surface opposite to the light exit surface,
The reflective film includes a tantalum oxide film,
In the semiconductor laser, the tantalum oxide film has an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm. 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。 The semiconductor laser according to claim 1,
A semiconductor laser, wherein the reflective film is composed of a laminated film of a first film having a first refractive index and the tantalum oxide film having a second refractive index higher than the first refractive index. 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。 The semiconductor laser according to claim 2,
In the semiconductor laser, the reflective film is constituted by a multilayer film having a plurality of laminated films each including the first film and the tantalum oxide film. 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。 The semiconductor laser according to claim 3,
A semiconductor laser in which the first film is a silicon oxide film. 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。 The semiconductor laser according to claim 1,
A semiconductor laser in which the wavelength range is greater than 298 nm and less than 380 nm. 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。 The semiconductor laser according to claim 5,
A semiconductor laser in which the wavelength range is greater than 298 nm and less than 315 nm. 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。 A semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region,
comprising an antireflection film provided on the light exit surface,
The anti-reflection film includes a tantalum oxide film,
In the semiconductor laser, the tantalum oxide film has an extinction coefficient of less than 0.0001 for light with a wavelength of 300 nm. 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。 The semiconductor laser according to claim 7,
The anti-reflection film is a semiconductor laser comprising a laminated film of a first film having a first refractive index and the tantalum oxide film having a second refractive index higher than the first refractive index. 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。 The semiconductor laser according to claim 8,
The anti-reflection film is a semiconductor laser comprising a multilayer film having a plurality of laminated films each including the first film and the tantalum oxide film. 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。 The semiconductor laser according to claim 9,
A semiconductor laser in which the first film is a silicon oxide film. 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。 The semiconductor laser according to claim 7,
A semiconductor laser in which the wavelength range is greater than 298 nm and less than 380 nm. 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。 The semiconductor laser according to claim 11,
A semiconductor laser in which the wavelength range is greater than 298 nm and less than 315 nm. 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 method for manufacturing a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, the method comprising:
(a) comprising a step of forming a reflective film on a surface opposite to the light exit surface;
In the step (a), the reflective film is formed by using an ECR sputtering method. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 13,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the reflective film includes a tantalum oxide film. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 13,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the wavelength range is greater than 298 nm and less than 380 nm. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 15,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the wavelength range is greater than 298 nm and less than 315 nm. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 13,
The step (a) is
(a1) forming a first film having a first refractive index;
(a2) forming a second film having a second refractive index higher than the first refractive index;
A method of manufacturing a semiconductor laser, including: 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 17,
A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising forming a multilayer film of the first film and the second film by alternately repeating the step (a1) and the step (a2). 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 18,
The first film is a silicon oxide film,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the second film is a tantalum oxide film. 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 method for manufacturing a semiconductor laser that emits light in a wavelength range included in the ultraviolet region, the method comprising:
(a) comprising a step of forming an antireflection film on the light exit surface;
In the step (a), the antireflection film is formed by using an ECR sputtering method. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 20,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the antireflection film includes a tantalum oxide film. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 20,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the wavelength range is greater than 298 nm and less than 380 nm. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 20,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the wavelength range is greater than 298 nm and less than 315 nm. 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 20,
The step (a) is
(a1) forming a first film having a first refractive index;
(a2) forming a second film having a second refractive index higher than the first refractive index;
A method of manufacturing a semiconductor laser, including: 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 24,
A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising forming a multilayer film of the first film and the second film by alternately repeating the step (a1) and the step (a2). 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。 The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 25,
The first film is a silicon oxide film,
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the second film is a tantalum oxide film.

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