KR100870949B1 - 반도체 레이저장치 - Google Patents

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KR100870949B1
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야스히로 쿠니츠구
히로마스 마쓰오카
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻는다. 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치로서, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성된 고반사율 막이 형성되며, 고반사율 막은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함하고, 고반사율 막의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함하는 양의 정수)이며, 고반사율 막의 최종층의 광학 막두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다.
레이저 칩, 고반사율 막, 파장 의존성

Description

반도체 레이저장치{SEMICONDUCTOR LASER DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 4에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 5에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 5에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 16은 본 발명의 실시예 6에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 6에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예 6에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 19는 DVD용의 반도체 레이저 소자와 CD-R용의 반도체 레이저 소자를 모놀리식으로 배치한 2파장 반도체 레이저장치를 나타내는 사시도이다.
도 20은 종래의 반도체 레이저장치의 광축에 따른 수직 단면도이다.
도 21은 종래의 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다.
도 22는 광학 막두께를 λ1/4로 한 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 23은 광학 막두께를 λ2/4로 한 고반사율 막의 반사율 스펙트럼이다.
도 24는 고굴절율막으로서 산화탄탈 막을 사용하여, 13층으로 구성한 유전율막의 반사스펙트럼이다.
도 25는 17층으로 구성한 유전율막의 반사스펙트럼이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 반도체기판(레이저 칩) 2, 3 : 활성층(레이저 칩)
4 : 표면전극(레이저 칩) 5 : 이면전극(레이저 칩)
10, 30, 50, 70, 80, 120 : 고반사율 막
본 발명은, 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치에 관하며, 특히 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치에 관한 것이다.
반도체 레이저장치에 있어서, 일반적으로는 웨이퍼를 가르는 것으로 얻어지는 공진기의 단면에 유전체막이 형성되어 있다. 이 유전체막은, 일반적으로 증착, 스퍼터, CVD등으로 형성된다. 그리고, 유전체막의 종류, 막두께, 층수를 임의로 선 택하는 것으로, 원하는 반사율을 가지는 반사율 제어막을 형성할 수 있다. 특히 고출력의 반도체 레이저장치를 작성할 경우, 뒤쪽 단면측의 반사율을 높게 설정하고, 앞쪽 단면측에서 출사되는 레이저광의 비율을 높일 필요가 있다.
일반적으로, 단파장의 반도체 레이저장치에서는, 발진하는 파장λ에 있어서 최대 반사율이 되도록, 고반사율 막으로서 광학 막두께가 λ/4의 막을 성막한다. 그러나, 50nm이상 떨어진 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치로는, 파장λ1에 대하여 고반사율을 얻을 수 있도록 고반사율 막의 광학 막두께를 설정했을 경우, 파장λ2에서는 고반사율을 얻는 것은 곤란했다.
이하, 종래의 반도체 레이저장치에 대해서 도면을 사용하여 설명한다. 도 19는 DVD용의 반도체 레이저 소자와 CD-R용의 반도체 레이저 소자를 모놀리식으로 배치한 2파장 반도체 레이저장치를 나타내는 사시도이다.
레이저 칩은, GaAs등의 반도체기판(1)과, 반도체기판(1) 안에 형성된 반도체 레이저 소자의 활성층(2, 3)과, 반도체기판(1)의 표면에 형성된 표면전극(4)과, 반도체기판(1)의 이면에 형성된 이면전극(5)을 가진다. 그리고, 활성층(2)으로부터 파장λ1의 레이저광(6)이 출사되고, 활성층(3)으로부터 파장λ2의 레이저광(7)이 출사된다. 구체적으로는, 파장λ1은 DVD용 반도체 레이저 소자가 발광하는 파장 660nm, 제2의 파장λ2는 CD-R용 반도체 레이저 소자가 발광하는 파장 780nm이다.
도 20은 종래의 반도체 레이저장치의 광축에 따른 수직 단면도이다. 레이저 칩의 앞쪽 단면에 저반사율 막(8)이 형성되고, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 고반사율 막(100)이 형성되어 있다.
도 21은, 종래의 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 일반적으로, 고반사율 막은, 저굴절율막과 고굴절율막을 교대로 적층함으로써 제작된다. 여기에서는, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막을 교대로 적층하고 있다(예를 들면 특허문헌 1참조). 즉, 고반사율 막(100)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 산화알루미늄 막(101), 산화탄탈 막(102), 산화알루미늄 막(103), 산화탄탈 막(104), 산화알루미늄 막(105), 산화탄탈 막(106), 산화알루미늄 막(107), 산화탄탈 막(108), 산화알루미늄 막(109), 산화탄탈 막(110), 산화알루미늄 막(111), 산화탄탈 막(112), 산화알루미늄 막(113)의 13층으로 구성되어 있다.
광학 막두께를 λ1/4로 한 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 22에 나타낸다. 이 경우, 파장λ1에 있어서 80％의 반사율을 얻을 수 있지만, 파장λ2에 있어서 5％의 반사율밖에 얻을 수 없고, 60％이상의 반사율을 얻을 수는 없다. 또한 광학 막두께를 λ2/4로 한 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 23에 나타낸다. 이 경우도, 파장λ2에 있어서 80％의 반사율을 얻을 수 있지만, λ1에 있어서 8％의 반사율밖에 얻을 수 없다.
또한 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 높은 반사율을 얻기 위해, λ= (λ1+λ 2)/2의 파장에 대하여, 유전율막의 광학 막두께를 λ/4의 정수배가 되도록 설정하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 2참조). 이 방법에서는, 반사율을 80％ 이상으로 하기 위해, 고굴절율막으로서, 상당히 고굴절율(굴절율이 3이상)의 실리콘(Si)막을 사용하고 있다. 이 때문에, 유전율막의 광흡수 계수가 높고, 흡수한 빛에 의한 발열에 의해 레이저 칩의 뒤쪽 단면이 열화된다는 문제가 있다.
또한 고굴절율막으로서 산화탄탈 막을 사용하여, 13층으로 구성한 유전율막의 반사스펙트럼을 도 24에 나타낸다. 이 경우, 파장λ1에서 68％, 파장λ2에서 83％의 반사율이 얻어지고 있다. 그러나, 파장의존성이 강하고, λ1-10nm에서는 반사율이 58％까지 저하하므로, 60％이상의 고반사를 얻을 수 있는 파장의 마진이 낮다.
또한 반사율을 높이는 방법으로서는 층수를 증가하는 방법이 일반적이다. 그래서, 17층으로 구성한 유전율막의 반사스펙트럼을 도 25에 나타낸다. 이 경우도, 파장λ1에서 68％, 파장λ2에서 81％의 반사율을 얻을 수 있다. 그러나, 층수를 늘리는 것으로, 파장의 마진은 저하한다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2004-327581공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개2001-257413공보
2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치에 있어서, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막은, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 필요가 있다. 그러나, 넓은 파장범위에 있어서 고반사율을 얻는 것은 곤란하여, 반사율의 파장의존성이 크다는 문제가 있었다. 또한 이들의 문제를 해결하기 위해, 광흡수가 많은 고굴절율막을 사용하면, 광흡수에 의해 레이저 칩의 뒤쪽 단면이 열화한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 그 제1의 목적은, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻는 것이다. 또한 본 발명의 제2의 목적은, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 방지할 수 있는 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻는 것이다.
본 발명에 따른 반도체 레이저장치는; 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치로서, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에, 상기 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성된 고반사율 막이 형성되고, 상기 고반사율 막은, 파장λ=(λ1+λ2)／2에 대하여, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함하고, 상기 고반사율 막의 상기 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이며, 상기 고반사율 막의 상기 제1층 및 상기 최종층의 광학 막 두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다. 본 발명의 그 밖의 특징은 이하에 명백하게 한다.
실시예 1.
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 레이저장치에 관하여 설명한다. 이 반도체 레이저장치는, 50nm이상 떨어진 2개의 파장λ1, λ2에서 발광한다. 구체적으로는, 파장λ1은 DVD용 반도체 레이저 소자가 발광하는 파장 660nm, 제2의 파장λ2는 CD-R용 반도체 레이저 소자가 발광하는 파장 780nm이다. 이 경우, 파장λ= (λ1+λ2)/2=720nm이다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이다. 레이저 칩은, GaAs등의 반도체기판(1)과, 반도체기판(1) 안에 형성된 반도체 레이저 소자의 활성층(2, 3)과, 반도체기판(1)의 표면에 형성된 표면전극(4)과, 반도체기판(1)의 이면에 형성된 이면전극(5)을 가진다. 그리고, 활성층(2)으로부터 파장λ1의 레이저광이 출사되고, 활성층(3)으로부터 파장λ2의 레이저광이 출사된다. 또한 레이저 칩의 앞쪽 단면에 저반사율 막(8)이 형성되고, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 고반사율 막(10)이 형성되어 있다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 고반사율 막(10)은, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(10)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(11), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(12), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(13), 제4층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(14), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(15), 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(16), 제7층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(17), 제8층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(18), 제9층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(19), 제10층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(20), 제11층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(21), 제12층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(22), 제13층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(23), 제14층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(24), 최종층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(25)의 15층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(10)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(10)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함한다. 본 실시예에서는, 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(16)이 임의의 층에 해당한다. 또한 고반사율 막(10)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 그리고, 고반사율 막의 최종층의 광학 막두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 3에 나타낸 다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 79％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 80％를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접하는 고반사율 막(10)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 방지할 수 있다.
실시예 2.
도 4는, 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이며, 도 5는, 본 발명의 실시예 2에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막(30)이외의 구성은 실시예 1과 같다.
고반사율 막(30)은, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(30)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(31), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(32), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(33), 제4층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(34), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(35), 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(36), 제7층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(37), 제8층인 광학 막두께 λ/4의 산화탄탈 막(38), 제9층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(39), 제10층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(40), 제11층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(41), 제12층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(42), 최종층인 광학 막두께λ/2의 산화알루미늄 막(43)의 13층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(30)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(30)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함한다. 본 실시예에서는, 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(36)이 임의의 층에 해당한다. 또한 고반사율 막(30)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 그리고, 고반사율 막의 최종층의 광학 막두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다. 본 실시예에서는, 최종층의 광학 막두께는 λ/2이다.
본 발명의 실시예 2에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 6에 나타낸다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 85％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 80％를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접하는 고반사율 막(30)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열 화를 막을 수 있다.
실시예 3.
도 7은, 본 발명의 실시예 3에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이며, 도 8은, 본 발명의 실시예 3에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막(50)이외의 구성은 실시예 1과 같다.
고반사율 막(50)은, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막 또는 굴절율 1.461의 산화 실리콘(SiO2)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(50)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(51), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(52), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(53), 제4층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(54), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(55), 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(56), 제7층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(57), 제8층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(58), 제9층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(59), 제10층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(60), 제11층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(61), 제12층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(62), 최종층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(63)의 13층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(50)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층 까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(50)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함한다. 본 실시예에서는, 제6층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(56)이 임의의 층에 해당한다. 또한 고반사율 막(50)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 그리고, 고반사율 막의 최종층의 광학 막두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다.
본 발명의 실시예 3에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 9에 나타낸다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 88％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 85％를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접하는 고반사율 막(50)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 막을 수 있다.
실시예 4.
도 10은, 본 발명의 실시예 4에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이며, 도 11은, 본 발명의 실시예 4에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막(70)이외의 구성은 실시예 1과 같 다.
고반사율 막(70)은, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막 또는 굴절율 1.461의 산화 실리콘(SiO2)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(70)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(71), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(72), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(73), 제4층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(74), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(75), 제6층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(76), 최종층인 광학 막두께λ/2의 산화 실리콘 막(77)의 7층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(70)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(70)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함한다. 본 실시예에서는, 제4층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(74)이 임의의 층에 해당한다. 또한 고반사율 막(70)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 그리고, 고반사율 막의 최종층의 광학 막두께는 n·λ/4(n은 자연수)이다. 본 실시예에서는, 최종층의 광학 막두께는 λ/2이다.
본 발명의 실시예 4에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 12에 나타 낸다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 63％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 60％가 얻어지고 있다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접하는 고반사율 막(70)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 막을 수 있다.
실시예 5.
도 13은, 본 발명의 실시예 5에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이며, 도 14는, 본 발명의 실시예 5에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막(80)이외의 구성은 실시예 1과 같다.
고반사율 막(80)은, 고굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막 또는 굴절율 1.461의 산화 실리콘(Si02)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(80)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(81), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(82), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(83), 제4층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(84), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(85), 제6층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(86), 제7층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(87), 제8층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(88), 제9층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(89), 제10층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(90), 제11층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(91), 제12층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(92), 최종층인 150Å의 산화 실리콘 막(93)의 13층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(80)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(80)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 1층 포함한다. 또한 고반사율 막(80)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 본 실시예에서는, 제8층인 광학 막두께λ/2의 산화탄탈 막(88)이 임의의 층에 해당한다. 그리고, 고반사율 막의 최종층은 150Å이하 10Å이상의 보호막으로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예 5에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 15에 나타낸다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 92％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 92％가 얻어진다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접촉하는 고반사율 막(80)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미 늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 막을 수 있다.
실시예 6.
도 16은, 본 발명의 실시예 6에 따른 반도체 레이저장치에 따른 수직 단면도이며, 도 17은, 본 발명의 실시예 6에 따른 고반사율 막을 나타내는 확대 단면도이다. 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막(120)이외의 구성은 실시예 1과 같다.
고반사율 막(120)은, 고굴절율막으로서 굴절율 1.641의 산화알루미늄(Al203)막과, 저굴절율막으로서 굴절율 2.031의 산화탄탈(Ta205)막 또는 굴절율 1.461의 산화 실리콘(Si02)막을 교대로 적층하고 있다. 즉, 고반사율 막(120)은, 레이저 칩측에서 순서대로, 제1층인 광학 막두께λ/4의 산화알루미늄 막(121), 제2층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(122), 제3층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(123), 제4층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(124), 제5층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(125), 제6층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(126), 제7층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(127), 제8층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(128), 제9층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(129), 제10층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(130), 제11층인 광학 막두께λ/2의 산화 실리콘 막(131), 제12층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(132), 제13층인 광학 막두께λ/4의 산화 실리콘 막(133), 제14층인 광학 막두께λ/4의 산화탄탈 막(134), 최종층인 150Å의 산화 실리콘 막(135) 의 15층으로 구성되어 있다.
이와 같이, 고반사율 막(120)은, 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성되어 있다. 그리고, 고반사율 막(120)은, 파장λ= (λ1+λ2)/2에 대하여, 제1층 및 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 1층 포함한다. 또한 고반사율 막(120)의 임의의 층 및 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이다. 본 실시예에서는, 제11층인 광학 막두께λ/2의 산화 실리콘 막(131)이 임의의 층에 해당한다. 그리고, 고반사율 막의 최종층은 150Å이하 10Å이상의 보호막으로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예 6에 따른 고반사율 막의 반사율 스펙트럼을 도 18에 나타낸다. 파장λ1(660nm)에서의 반사율은 92％, 파장λ2(780nm)에서의 반사율은 92％가 얻어지고 있다. 따라서, 본 실시예에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로서, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다. 또한 레이저 칩의 뒤쪽 단면과 접하는 고반사율 막(120)의 제1층은, 광흡수가 적은 산화알루미늄 막으로 형성되어 있기 때문에, 광흡수에 의한 레이저 칩의 뒤쪽 단면의 열화를 막을 수 있다.
본 발명에 의해, 레이저 칩의 뒤쪽 단면에 형성된 고반사율 막으로, 2개의 파장λ1, λ2의 쌍방에 있어서 고반사율을 얻을 수 있고, 반사율의 파장의존성이 작은 것을 구비한 반도체 레이저장치를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치로서,
    레이저 칩의 뒤쪽 단면에, 상기 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성된 고반사율 막이 형성되고,
    상기 고반사율 막은, 파장λ=(λ1+λ2)／2에 대하여, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 적어도 1층 포함하고,
    상기 고반사율 막의 상기 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함한 양의 정수)이며,
    상기 고반사율 막의 상기 제1층 및 상기 최종층의 광학 막 두께는 n·λ/4(n은 자연수)인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고반사율 막의 상기 제1층은 산화알루미늄으로 형성되고, 상기 고반사율 막은, 상기 제1층이외의 층으로서 산화탄탈로 형성된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고반사율 막의 상기 제1층은 산화알루미늄으로 형성되고, 상기 고반사율 막은, 상기 제1층 이외의 층으로서 산화탄탈 또는 산화 실리콘으로 형성된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고반사율 막의 홀수층은 산화알루미늄으로 형성되고, 상기 고반사율 막의 짝수층은 산화탄탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고반사율 막의 상기 제1층은 산화알루미늄으로 형성되고, 상기 고반사율 막의 짝수층은 산화탄탈로 형성되고, 상기 고반사율 막의 상기 제1층을 제외하는 홀수층은 산화 실리콘으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  6. 2개의 파장λ1, λ2에서 발광하는 반도체 레이저장치로서,
    레이저 칩의 뒤쪽 단면에, 상기 레이저 칩측에서 순서대로 제1층부터 최종층까지의 7층 이상으로 구성된 고반사율 막이 형성되고,
    상기 고반사율 막은, 파장λ=(λ1+λ2)/2에 대하여, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 임의의 층으로서 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층을 1층 포함하고,
    상기 고반사율 막의 상기 광학 막두께가 n·λ/2(n은 자연수)의 층, 상기 제1층 및 상기 최종층을 제외한 층의 광학 막두께는 (2n+1)·λ/4(n은 0을 포함하는 양의 정수)이며,
    상기 고반사율 막의 상기 제1층 및 상기 최종층은 150Å이하 10Å이상의 보호막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 2개의 파장λ1, λ2는 서로 50nm이상 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
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