JP2001177179A

JP2001177179A - 半導体レーザ素子およびその製造方法

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Publication number: JP2001177179A
Application number: JP36195099A
Authority: JP
Inventors: Noboru Oshima; 昇大島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP3617618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザチップの端面に、ダメージが少なく、
膜質が良好な保護膜を形成して信頼性が高い半導体レー
ザ素子を得る。【解決手段】レーザチップ１の端面１ａ、１ｂに所定
の反射率を有する保護膜を成膜する際に、端面からある
膜厚ｔまでの部分３０１ａを、例えば５オングストロー
ム／秒以上１０オングストローム／秒以下の比較的遅い
成膜速度で行ってレーザチップ端面に与えるダメージを
小さくする。そして、残りの所定膜厚Ｔまでの部分３０
１ｂを、例えば１０オングストローム／秒以上２０オン
グストローム／秒以下の比較的速い成膜速度で行って、
緻密で大気中の水分や酸素を通しにくい膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザチップの端
面に所定の反射率を有する保護膜を設けた半導体レーザ
素子およびその製造方法に関し、特に、高い信頼性を有
する半導体レーザ素子に適した保護膜を得ることができ
る半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ素子においては、図３に示
すように、ＧａＡｓレーザチップ１の両端面１ａ、１ｂ
に等しい反射率を有する保護膜１０１ａ、１０１ｂが設
けられている構成のものが多い。この場合、両端面から
の光出力Ｐｏは等しくなる。

【０００３】この保護膜１０１ａがＡｌ₂Ｏ₃からなる場
合、例えばＡｌ₂Ｏ₃膜の屈折率（ｎ）をｎ＝１．６０、
レーザチップ１の屈折率をｎ＝３．５０として計算する
と、保護膜１０１ａの膜厚ｄを変化させることによっ
て、図４に示すように、保護膜１０１ａの反射率が変化
する。なお、この図４では、レーザ発振波長（λ）７８
００オングストロームでの計算結果を示している。

【０００４】この図４に示すように、保護膜の厚さに関
わらず、反射率は保護膜が無い場合よりも小さくなる。
そして、光学的膜厚ｎ×ｄが発振波長の１／４の奇数倍
になったときに反射率が最小となり、光学的膜厚ｎ×ｄ
が発振波長の１／２の整数倍になったときに保護膜が無
い場合とほぼ同じ反射率となる。これは、Ａｌ₂Ｏ₃保護
膜１０１ａの屈折率がＧａＡｓレーザチップ１の屈折率
よりも小さいためである。

【０００５】これに対して、ＧａＡｓレーザチップ１の
屈折率よりも大きい屈折率を有する膜、例えばアモルフ
ァスＳｉ等の膜を用いた場合、保護膜の厚さに関わら
ず、反射率は保護膜が無い場合よりも大きくなる。そし
て、光学的膜厚ｎ×ｄが発振波長の１／４の奇数倍にな
ったときに反射率が最大となり、光学的膜厚ｎ×ｄが発
振波長の１／２の整数倍になったときに保護膜が無い場
合とほぼ同じ反射率となる。

【０００６】ところで、光出力２０ｍＷ以上の高出力レ
ーザの場合には、一般に、図５に示すように、主出射面
（前面）側からの光出力Ｐｆを高くするために、前面側
１ａを保護膜が無い場合の反射率よりも低い反射率とな
るように、その反対側（後面）側１ｂを保護膜が無い場
合よりも高い反射率となるように設計している。

【０００７】例えば、前面側１ａのＡｌ₂Ｏ₃保護膜２０
１ａは膜厚を約７００オングストローム〜１６００オン
グストロームに形成することにより、その反射率を約１
５％以下に設定することができる。一方、後面側１ｂの
保護膜１００は、レーザチップ１の屈折率よりも大きい
屈折率を有する膜を用いても、１層では十分に高い反射
率が得られない。このため、第１層および第３層１０２
ｂとして厚さλ／４（λ：波長）に相当するＡｌ₂Ｏ
₃膜、第２層および第４層１０４ｂとして厚さλ／４に
相当するアモルファスＳｉ膜を交互に積層し、最後の第
５層１０３ｂとして厚さλ／２に相当するＡｌ₂Ｏ₃膜を
積層する。これにより、約８５％以上の高反射率の保護
膜を形成することができる。

【０００８】以下に、レーザチップの端面に上述したよ
うな所定の反射率を有する保護膜を形成する方法を説明
する。まず、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すよう
に、レーザウェハ２における特定の素子の電極３とそれ
に隣接する素子の電極３との間に、発光部（チャネル）
４と直交する方向に、劈開線５をスクライブにより形成
する。次に、図７に示すように、ウェハ２を劈開して、
レーザバー（バー状態のレーザチップ）６を形成する。

【０００９】次に、図８に示すように、レーザバー６
を、レーザバー固定用治具７に電極３面を重ねるように
してセットする。このとき、全てのレーザバー６におい
てレーザチップの前面（主出射面）１ａ側および後面１
ｂ側が同じ向きとなるようにセットする。

【００１０】次に、レーザバー固定用治具７に固定され
たレーザバー６の端面に所定の反射率を有する保護膜を
成膜する。この成膜には、一般に、図９に示すような真
空蒸着装置が用いられる。この真空蒸着装置は、チャン
バー９内に蒸着源１１と上記レーザバー固定用治具７を
保持するためのホルダー８と蒸着膜厚モニター用の水晶
振動子１４を備えている。

【００１１】この装置を用いてレーザチップの両端面１
ａ、１ｂに保護膜を蒸着する場合、まず、図９に示すよ
うに、ダクト１０を通してチャンバー９内を真空にす
る。そして、所定の真空度に達した後、蒸着源１１に入
れた蒸着材料１２を電子ビーム等で加熱して蒸発させ
て、図１０（ａ）に示すようにレーザチップ１の端面１
ａに保護膜１０１ａを蒸着する。蒸着完了後、引き続い
てホルダー８を１８０゜回転させ、図１（ｂ）に示すよ
うにレーザチップ１のもう一方の端面１ｂに保護膜１０
１ｂを蒸着する。両端面１ａ、１ｂに保護膜を形成する
ときの成膜速度（蒸着レート）は、蒸着完了までの間、
ほぼ一定となるように制御される。この蒸着レートは加
熱温度により制御されるので、電子ビーム蒸着の場合に
は電子ビームの強度により制御される。また、抵抗加熱
の場合には、抵抗体に流す電流量で制御されることは良
く知られている。この蒸着レートは、蒸着材料がＡｌ₂
Ｏ₃の場合、数オングストローム／秒〜３０オングスト
ローム／秒の間で設定されるのが一般的である。なお、
蒸着は水晶振動子１４にて膜厚をモニターしながら行
い、所定の膜厚に達した時点で蒸着を停止する。

【００１２】さらに、高出力タイプの半導体レーザ素子
の場合には、上述した手順と同様にして、図１１（ａ）
に示すように、前面（主出射面）１ａ側に反射率約１５
％以下の低反射保護膜２０１ａを成膜した後、引き続い
て図１１（ｂ）に示すように、後面１ｂ側に高反射保護
膜１００を成膜する。この高反射保護膜１００は、上述
したように、第１層および第３層１０２ｂとして厚さλ
／４（λ：波長）に相当するＡｌ₂Ｏ₃膜、第２層および
第４層１０４ｂとして厚さλ／４に相当するアモルファ
スＳｉ膜を交互に積層し、最後の第５層１０３ｂとして
厚さλ／２に相当するＡｌ₂Ｏ₃膜を積層する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、レー
ザチップの端面に保護膜を形成する場合、保護膜の成膜
速度は蒸着完了までの間、一定となるように制御され
る。よって、図９に示したように、蒸着材料１２に入力
される電子ビームパワー１３も蒸着完了までの間、ほぼ
一定となる。しかし、このようにして作製した半導体レ
ーザ素子を高出力で動作させると、必要とされる信頼性
が得られないという問題があった。

【００１４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決すべくなされたものであり、レーザチップの端面に
所定の反射率の保護膜を有し、信頼性の高い半導体レー
ザ素子およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、レーザチップの端面に所定の反射率を有する保護
膜を備えた半導体レーザ素子において、該保護膜は、そ
の組成が一定で、所定膜厚のうち、該端面からある膜厚
までの部分の密度が、残りの部分の密度よりも低く、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００１６】一方の端面の保護膜上に、さらに多層膜を
有していてもよい。

【００１７】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
ウェハを劈開してバー状態のレーザチップを形成し、該
バー状態のレーザチップをバー固定用治具により保持し
て、該レーザチップの端面に所定の反射率を有する保護
膜を成膜する半導体レーザ素子の製造方法において、該
保護膜がある膜厚に達するまでを、残りの所定膜厚まで
の成膜速度よりも遅い成膜速度で成膜し、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１８】両端面に所定の反射率を有する保護膜を成
膜した後、一方の端面の保護膜上に、多層膜を成膜して
もよい。

【００１９】前記保護膜がある膜厚に達するまでをある
成膜速度で成膜し、残りの所定膜厚までをその２倍の成
膜速度で成膜してもよい。

【００２０】前記保護膜がある膜厚に達するまでを５オ
ングストローム／秒以上１０オングストローム／秒以下
の成膜速度で成膜し、残りの所定膜厚までを１０オング
ストローム／秒以上２０オングストローム／秒以下の成
膜速度で成膜してもよい。

【００２１】前記保護膜が所定膜厚の１／５以上１／２
以下に達するまでをある成膜速度で成膜し、残りの所定
膜厚までをそれよりも速い成膜速度で成膜してもよい。

【００２２】前記保護膜の材料としてＡｌ₂Ｏ₃を用いて
もよい。

【００２３】前記保護膜を電子ビーム蒸着法により形成
してもよい。

【００２４】以下、本発明の作用について説明する。

【００２５】本発明にあっては、レーザチップの端面に
所定の反射率を有する保護膜を成膜する際に、ある膜厚
に達するまでを比較的低い成膜速度で成膜するので、レ
ーザチップ端面に与えるダメージを小さくすることが可
能である。また、残りの所定膜厚までをそれよりも速い
成膜速度で成膜するので、緻密で大気中の水分や酸素を
通しにくい、良好な膜質の保護膜を得ることが可能であ
る。

【００２６】両端面に所定の反射率を有する保護膜を成
膜した後、一方の端面（後面側）の保護膜上に多層膜を
成膜して後面側を高反射率とすることにより、高出力の
半導体レーザ素子にも適用可能である。

【００２７】ＧａＡｓレーザチップの場合、保護膜の材
料としては例えばＡｌ₂Ｏ₃を用いることができる。ま
た、その上に成膜する多層膜としては、例えばアモルフ
ァスＳｉとＡｌ₂Ｏ₃を交互に積層したものを用いること
ができる。この保護膜の成膜速度は、電子ビーム蒸着の
場合、電子ビームの強度により制御することが可能であ
る。そして、蒸発に寄与しない電子流の量を低くした条
件下で端面近傍の保護膜を成膜可能であるので、光出射
端面に与えるダメージが小さくなる。

【００２８】半導体レーザ素子の端面保護膜の形成方法
において、保護膜がある膜厚に達するまでをある成膜速
度で成膜し、残りの所定膜厚までをその２倍の成膜速度
で成膜すると、半導体レーザ素子のＣＯＤ（光学的破壊
レベル）は、従来方法により成膜品と比較して高くなる
ので好ましい。また、保護膜がある膜厚に達するまでを
５オングストローム／秒以上１０オングストローム／秒
以下の成膜速度で成膜し、残りの所定膜厚までを１０オ
ングストローム／秒以上２０オングストローム／秒以下
の成膜速度で成膜すると、さらに半導体レーザ素子のＣ
ＯＤ値が高くなるので好ましい。さらに、保護膜が所定
膜厚の１／５以上１／２以下に達するまでをある成膜速
度で成膜し、残りの所定膜厚までをそれよりも速い成膜
速度で成膜すると、半導体レーザ素子のＣＯＤ値が従来
方法による成膜品と比較して高くなるので好ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の原理について簡単
に説明する。

【００３０】レーザチップの端面に比較的高い成膜速
度、例えば約１０オングストローム／秒〜３０オングス
トローム／秒程度で保護膜を成膜した場合、膜質が緻密
で大気中の水分や酸素を通しにくく、端面の劣化を防止
する効果の大きい保護膜が得られると考えられる。

【００３１】しかし、この場合、図９に示した蒸着材料
１２に入力する電子ビームパワー１３も高くなるため、
蒸着に寄与しない迷走電子や反跳電子等の電子流１５が
増加し、それがレーザチップ端面にダメージを与えて半
導体レーザ素子としての信頼性が損なわれるおそれがあ
る。また、保護膜材料の飛散速度も速くなるので、保護
膜材料自身によりレーザチップ端面にダメージを与える
おそれもある。さらに、熱膨張率の大きく異なるレーザ
チップと保護膜との密着性が良いため、レーザ発振時に
は端面の温度が高くなり、熱応力によってレーザチップ
を構成している結晶にダメージを与えることも考えられ
る。

【００３２】一方、保護膜の成膜速度を比較的低い条
件、例えば１０オングストローム／秒程度以下とした場
合、保護膜の膜質を良好なものにすることが困難であ
り、半導体レーザ素子としての信頼性を損なうおそれが
ある。

【００３３】本発明はこのような考察に基づいてなされ
たものである。以下に、本発明の実施形態について、図
面を参照しながら説明する。

【００３４】（実施形態１）図１は、本実施形態１にお
ける半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図で
ある。本実施形態では、図１（ｂ−４）に示すように、
レーザチップ１の一方の端面１ａ側に、所定の反射率を
有し、その組成が一定で、所定膜厚Ｔのうち、端面１ａ
からある膜厚までの部分３０１ａの密度が残りの部分３
０２ａの密度よりも低い保護膜が所定膜厚Ｔで形成して
いる。また、他方の端面１ｂ側には、所定の反射率を有
し、その組成が一定で、所定膜厚Ｔのうち、端面１ｂか
らある膜厚までの部分３０１ｂの密度が残りの部分３０
２ｂの密度よりも低い保護膜を形成している。

【００３５】この半導体レーザ素子の製造は、以下のよ
うにして行うことができる。まず、従来技術と同様に、
図６に示したようなウェハ２を劈開して図７に示したよ
うなバー状態のレーザチップ６を形成し、図８に示した
ようにそのバー状態のレーザチップ６をバー固定用治具
７に電極３面を重ねるようにしてセットする。このと
き、全てのレーザバー６においてレーザチップの端面１
ａ側および端面１ｂ側が同じ向きとなるようにセットす
る。そして、レーザバー固定用治具７に固定されたレー
ザバー６の端面１ａ、１ｂに所定の反射率を有する保護
膜を成膜する。成膜時には、図９に示したような真空蒸
着装置を用いる。

【００３６】図１（ａ−１）に示すように、レーザバー
を積層したレーザバー固定用治具７をレーザバー（レー
ザチップ）１の端面１ａが蒸着源１１側に向くように、
装置内のホルダー８にセットする。そして、装置のチャ
ンバー９をダクト１０を通して排気し、所定の真空度に
達した後、蒸着源１１から蒸着材料１２を蒸発させて成
膜を開始する。

【００３７】まず、図１（ｂ−１）に示すように、端面
１ａに所定の膜厚Ｔオングストロームよりも薄いｔオン
グストロームの保護膜３０１ａを成膜速度ｒオングスト
ローム／秒にて成膜する。続いて、図１（ｂ−２）に示
すように、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームにな
るまでの間、保護膜３０２ａを成膜速度Ｒオングストロ
ーム／秒にて成膜する。このとき、成膜速度ｒ＜成膜速
度Ｒとなるように設定する。但し、蒸着材料がＡｌ₂Ｏ₃
の場合には、Ｒは３０オングストローム／秒程度以下で
あるのが好ましい。

【００３８】このとき、図１（ａ−１）および図１（ａ
−２）に示すように、保護膜３０１ａの成膜速度ｒは保
護膜３０２ａの成膜速度Ｒに対して十分小さいため、保
護膜３０１ａの成膜時に蒸着材料１２に照射する電子ビ
ームパワー１３’を、保護膜３０２ａの成膜時に蒸着材
料１２に照射する電子ビームパワー１３に比べて小さく
することができる。その結果、保護膜３０１ａの成膜
は、材料の蒸発に寄与しない電子流を低く抑えた状態に
て行うことができる。

【００３９】このようにレーザチップ１の端面１ａに保
護膜３０１ａ、３０２ａを成膜した後、図１（ａ−３）
および図１（ａ−４）に示すように、ホルダー８を１８
０゜回転させて、レーザチップ１のもう一方の端面１ｂ
に保護膜３０１ｂ、３０２ｂを成膜する。この保護膜３
０１ｂ、３０２ｂは、端面１ａに設けた保護膜３０１
ａ、３０２ａと同様に成膜することができる。

【００４０】まず、図１（ｂ−３）に示すように、端面
１ｂに所定の膜厚Ｔオングストロームよりも薄いｔオン
グストロームの保護膜３０１ｂを成膜速度ｒオングスト
ローム／秒にて成膜する。続いて、図１（ｂ−４）に示
すように、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームにな
るまでの間、保護膜３０２ｂを成膜速度Ｒオングストロ
ーム／秒にて成膜する。このとき、成膜速度ｒ＜成膜速
度Ｒとなるように設定する。

【００４１】このときにも、図１（ａ−３）および図１
（ａ−４）に示すように、保護膜３０１ｂの成膜速度ｒ
は保護膜３０２ｂの成膜速度Ｒに対して十分小さいた
め、保護膜３０１ｂの成膜時に蒸着材料１２に照射する
電子ビームパワー１３’を、保護膜３０１ｂの成膜時に
蒸着材料１２に照射する電子ビームパワー１３に比べて
小さくすることができる。その結果、端面１ａに保護膜
３０１ａを成膜したときと同様に、保護膜３０１ｂの成
膜は、材料の蒸発に寄与しない電子流を低く抑えた状態
にて行うことができる。

【００４２】以上のように、本実施形態では、半導体レ
ーザ素子の信頼性を左右する両光出射端面１ａ、１ｂ近
傍の成膜を、蒸発に寄与しない電子流の量を低くした条
件下で行っているので、光出射端面に与えるダメージを
小さくすることができる。しかも、残りの膜は高い成膜
速度で行っているので、良好な膜質の保護膜を得ること
ができる。

【００４３】（実施形態２）本実施形態２では、レーザ
チップ１の両端面に反射率が異なる保護膜を設けた例に
ついて説明する。このように反射率を非対称とした構造
では、通常、高出力レーザに用いられ、低反射の膜は単
層で、高反射の膜は多層構造であるのが一般的である。

【００４４】図２は、本実施形態２における半導体レー
ザ素子の製造方法を説明するための図である。光出力が
約２０ｍＷ以上の高出力レーザの場合、一般に、主出射
面１ａ側からの光出力を高くするため、図２（ｂ−５）
に示すように、主出射面（前面）１ａ側を低反射、反対
面（後面）１ｂ側を高反射となるように設計する。本実
施形態では、図２（ｂ−５）に示すように、レーザチッ
プ１の一方の主光出射端面（前面）１ａ側に、所定の反
射率を有し、その組成が一定で、所定膜厚Ｔのうち、端
面１ａからある膜厚までの部分３０１ａの密度が残りの
部分３０２ａの密度よりも低い保護膜が所定膜厚Ｔで形
成している。また、他方の端面（後面）１ｂ側には、多
層構造により高反射の保護膜３００を形成している。こ
の保護膜３００は、所定の反射率を有し、その組成が一
定で、所定膜厚Ｔのうち、端面１ｂからある膜厚までの
部分３０１ｂの密度が残りの部分３０２ｂの密度よりも
低い保護膜を形成し、その上に第２層３０５ｂ、第３層
３０３ｂ、第４層３０５ｂおよび第５層３０４ｂを形成
している。

【００４５】保護膜材料としてＡｌ₂Ｏ₃およびＳｉを用
いる場合、主出射面１ａ側の保護膜をＡｌ₂Ｏ₃の単層膜
で形成し、その反射率が約１５％以下の低反射となるよ
うに設計するのが一般的である。よって、保護膜３０１
ａおよび保護膜３０２ａを加えた膜厚Ｔオングストロー
ムは、その反射率が約１５％以下の低反射となるように
設定される。ここで、Ａｌ₂Ｏ₃膜の屈折率（ｎ）をｎ＝
１．６０、レーザチップの屈折率をｎ＝３．５０、発振
波長（λ）を７８００オングストロームとして計算する
と、この反射率に対応する膜厚Ｔオングストロームは、
図４に示すように約７００オングストローム〜１６００
オングストロームとなる。

【００４６】一方、後面１ｂ側の保護膜３００は、第１
層３０１ｂ＋３０２ｂおよび第３層３０３ｂとして厚さ
λ／４（波長λ）に相当するＡｌ₂Ｏ₃膜と、第２層３０
５ｂおよび第４層３０５ｂとして厚さλ／４に相当する
アモルファスＳｉ膜とを交互に積層し、さらに、第５層
３０４ｂとして厚さλ／２に相当するＡｌ₂Ｏ₃膜を有す
る。また、その反射率は約８５％以上の高反射率とな
る。

【００４７】端面１ａ側の保護膜３０１ａ、３０２ａお
よび端面１ｂ側の保護膜３０１ｂ、３０２ｂの成膜は、
図２（ａ−１）〜図２（ａ−４）および図２（ｂ−１）
〜図２（ｂ−４）に示すように、実施形態１において図
１（ａ−１）〜図１（ａ−４）および図１（ｂ−１）〜
図１（ｂ−４）を用いて説明した成膜方法と同様に行う
ことができる。

【００４８】すなわち、図２（ｂ−１）に示すように、
端面１ａに所定の膜厚Ｔオングストロームよりも薄いｔ
オングストロームの保護膜３０１ａを成膜速度ｒオング
ストローム／秒にて成膜する。続いて、図２（ｂ−２）
に示すように、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストローム
になるまでの間、保護膜３０２ａを成膜速度Ｒオングス
トローム／秒にて成膜する。このとき、成膜速度ｒ＜成
膜速度Ｒとなるように設定する。但し、蒸着材料がＡｌ
₂Ｏ₃の場合には、Ｒは１０オングストローム／秒程度以
上３０オングストローム／秒程度以下とし、ｒは１０オ
ングストローム／秒程度以下であるのが好ましい。

【００４９】このようにレーザチップ１の端面１ａに保
護膜３０１ａ、３０２ａを成膜した後、図２（ａ−３）
および図２（ａ−４）に示すように、ホルダー８を１８
０゜回転させて、レーザチップ１のもう一方の端面１ｂ
に保護膜３０１ｂ、３０２ｂを成膜する。この保護膜３
０１ｂ、３０２ｂは、端面１ａに設けた保護膜３０１
ａ、３０２ａと同様に成膜することができる。

【００５０】すなわち、図２（ｂ−３）に示すように、
端面１ｂに所定の膜厚Ｔオングストロームよりも薄いｔ
オングストロームの保護膜３０１ｂを成膜速度ｒオング
ストローム／秒にて成膜する。続いて、図２（ｂ−４）
に示すように、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストローム
になるまでの間、保護膜３０２ｂを成膜速度Ｒオングス
トローム／秒にて成膜する。このとき、成膜速度ｒ＜成
膜速度Ｒとなるように設定する。また、このときの所定
膜厚Ｔと成膜速度ｒにて成膜する膜厚ｔは、ｔ＝Ｔ／５
〜Ｔ／２程度に設定する。

【００５１】そして、端面１ｂ側の第３層３０３ｂおよ
び第５層３０４ｂのＡｌ₂Ｏ₃膜は、成膜開始から完了ま
での間、比較的高い一定の成膜速度（１０オングストロ
ーム／秒〜３０オングストローム／秒）で成膜を行う。
また、第２層３０５ｂおよび第４層３０５ｂのアモルフ
ァスＳｉ膜も、成膜開始から完了までの間、一定の成膜
速度（１オングストローム／秒以下で成膜を行う。

【００５２】本実施形態でも、半導体レーザ素子の信頼
性を左右する端面１ａ、１ｂ近傍の成膜を、蒸発に寄与
しない電子流の量を低くした条件下で行っているので、
光出射端面に与えるダメージを小さくすることができ
る。しかも、残りの膜は高い成膜速度で行っているの
で、良好な膜質の保護膜を得ることができる。

【００５３】（実施形態３）本実施形態３では、実施形
態２と同様に、端面１ａに所定の膜厚Ｔオングストロー
ムよりも薄いｔオングストロームの保護膜３０１ａを成
膜速度ｒオングストローム／秒にて成膜し、続いて、保
護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームになるまでの間、
保護膜３０２ａをＲオングストローム／秒で成膜した。
また、端面１ｂには所定の膜厚Ｔオングストロームより
も薄いｔオングストロームの保護膜３０１ｂを成膜速度
ｒオングストローム／秒にて成膜し、続いて、保護膜が
所定の膜厚Ｔオングストロームになるまでの間、保護膜
３０２ｂをＲオングストローム／秒で成膜し、その上に
第２層３０５ｂ、第３層３０３ｂ、第４層３０５ｂおよ
び第５層３０４ｂを形成した。但し、本実施形態３で
は、成膜速度ｒと成膜速度Ｒとの関係を約ｒ＝Ｒ／２に
設定した。すなわち、保護膜３０１ａの成膜速度ｒを保
護膜３０２ａの成膜速度Ｒの半分に設定し、保護膜３０
１ｂの成膜速度ｒを保護膜３０２ｂの成膜速度Ｒの半分
に設定した。

【００５４】蒸着材料がＡｌ₂Ｏ₃である場合には、ｒは
１０オングストローム／秒程度以下、Ｒは２０オングス
トローム／秒程度以下であるのが好ましく、かつ、Ｒと
ｒの値はＲ／２となるように設定する。また、このとき
の所定膜厚Ｔと成膜速度ｒにて成膜する膜厚ｔはｔ＝Ｔ
／５〜Ｔ／２程度に設定する。

【００５５】上記範囲内でｒおよびＲの値をｒ＝Ｒ／２
になるように設定し、保護膜を形成した半導体レーザ素
子によれば、従来の成膜方法に比べて高いＣＯＤ値を得
ることが可能となる。

【００５６】（実施形態４）本実施形態４では、実施形
態２および実施形態３と同様に、端面１ａに所定の膜厚
Ｔオングストロームよりも薄いｔオングストロームの保
護膜３０１ａを成膜速度ｒオングストローム／秒にて成
膜し、続いて、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストローム
になるまでの間、保護膜３０２ａをＲオングストローム
／秒で成膜した。また、端面１ｂには所定の膜厚Ｔオン
グストロームよりも薄いｔオングストロームの保護膜３
０１ｂを成膜速度ｒオングストローム／秒にて成膜し、
続いて、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームになる
までの間、保護膜３０２ｂをＲオングストローム／秒で
成膜し、その上に第２層３０５ｂ、第３層３０３ｂ、第
４層３０５ｂおよび第５層３０４ｂを形成した。但し、
本実施形態４では、成膜速度ｒを５オングストローム／
秒以上１０オングストローム／秒以下、成膜速度Ｒを１
０オングストローム／秒以上２０オングストローム／秒
以下とし、成膜速度ｒと成膜速度Ｒとの関係を約ｒ＝Ｒ
／２に設定した。

【００５７】蒸着材料がＡｌ₂Ｏ₃である場合には、実施
形態３において、より具体的にｒを５オングストローム
／秒以上１０オングストローム／秒以下、Ｒを１０オン
グストローム／秒以上２０オングストローム／秒以下と
し、かつ、Ｒとｒの値はＲ／２となるように設定する。
また、このときの所定膜厚Ｔと成膜速度ｒにて成膜する
膜厚ｔは、実施形態３と同様、ｔ＝Ｔ／５〜Ｔ／２程度
に設定する。

【００５８】このようにして保護膜を形成した半導体レ
ーザ素子によれば、最も高いＣＯＤ値を得ることが可能
となる。

【００５９】（実施形態５）本実施形態５では、実施形
態２〜実施形態４と同様に、端面１ａに所定の膜厚Ｔオ
ングストロームよりも薄いｔオングストロームの保護膜
３０１ａを成膜速度ｒオングストローム／秒にて成膜
し、続いて、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームに
なるまでの間、保護膜３０２ａをＲオングストローム／
秒で成膜した。また、端面１ｂには所定の膜厚Ｔオング
ストロームよりも薄いｔオングストロームの保護膜３０
１ｂを成膜速度ｒオングストローム／秒にて成膜し、続
いて、保護膜が所定の膜厚Ｔオングストロームになるま
での間、保護膜３０２ｂをＲオングストローム／秒で成
膜し、その上に第２層３０５ｂ、第３層３０３ｂ、第４
層３０５ｂおよび第５層３０４ｂを形成した。但し、本
実施形態５では、主出射面１ａ側の反射率を約１５％以
下にするために、屈折率ｎ＝３．５０のレーザチップの
端面に屈折率ｎ＝１．６０のＡｌ₂Ｏ₃膜を膜厚Ｔ１５０
０オングストロームで成膜した。そして、成膜速度ｒを
５オングストローム／秒として膜厚ｔ＝３００オングス
トローム（所定膜厚Ｔの１／５）の保護膜３０１ａおよ
び３０１ｂを成膜し、成膜速度Ｒを１０オングストロー
ム／秒以上として残りの保護膜３０２ａおよび３０２ｂ
を成膜した。

【００６０】本実施形態５で作製した半導体レーザ素子
と、従来の方法で端面保護膜を形成した半導体レーザ素
子について、ＣＯＤ値（光学的破壊レベル）の比較を行
った結果を下記表に示す。なお、この表において、αが
本実施形態５で作製した半導体レーザ素子を示し、βが
従来の方法で端面保護膜を形成した半導体レーザ素子を
示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】この表に示すように、本実施形態５によれ
ば、全てのロットにおいて、ＣＯＤ値が約３０ｍＷ〜７
０ｍＷ上昇していることが確認できた。

【００６３】なお、上記実施形態では電子ビーム蒸着法
により保護膜を成膜したが、本発明は抵抗加熱による蒸
着にも適用可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レーザチップの端面に所定の反射率を有する保護膜を成
膜する際に、レーザチップ端面に与えるダメージを小さ
くすることができ、しかも、保護膜の膜質を良好なもの
にすることができる。従って、半導体レーザ素子として
の信頼性を向上することができる。さらに、両端面に所
定の反射率を有する保護膜を成膜した後、一方の端面
（後面）側の保護膜上に多層膜を成膜して高反射率とす
ることにより、高出力の半導体レーザ素子においても、
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１における半導体レーザ素子の製造工
程を説明するための図である。

【図２】実施形態２における半導体レーザ素子の製造工
程を説明するための図である。

【図３】従来の半導体レーザ素子の構造を示す図であ
る。

【図４】保護膜の膜厚と反射率との関係を示す図であ
る。

【図５】従来の半導体レーザ素子の構造を示す図であ
る。

【図６】半導体レーザ素子の製造工程を説明するための
図である。

【図７】半導体レーザ素子の製造工程を説明するための
図である。

【図８】半導体レーザ素子の製造に用いられる治具を説
明するための図である。

【図９】半導体レーザ素子の製造に用いられる蒸着装置
を説明するための図である。

【図１０】従来の半導体レーザ素子の製造工程を説明す
るための図である。

【図１１】従来の半導体レーザ素子の製造工程を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１レーザチップ１ａ、１ｂ端面２ウェハ３電極４発光部（チャネル）５劈開線６レーザバー７レーザバー固定用治具８ホルダー９チャンバー１０ダクト１１蒸着源１２蒸着材料１３、１３’ 電子ビームパワー１４水晶振動子１５、１５’ 電子流１０１ａ、１０１ｂ、１００、２０１ａ、１０２ｂ、３
００、３０１ａ、３０２ａ、３０１ｂ、３０２ｂ保護
膜３０３ｂ、１０２ｂ第３層３０４ｂ、１０３ｂ第５層３０５ｂ、１０４ｂ第２層および第４層１００保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザチップの端面に所定の反射率を有
する保護膜を備えた半導体レーザ素子において、該保護膜は、その組成が一定で、所定膜厚のうち、該端
面からある膜厚までの部分の密度が、残りの部分の密度
よりも低い半導体レーザ素子。
【請求項２】一方の端面の保護膜上に、さらに多層膜
を有する請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】ウェハを劈開してバー状態のレーザチッ
プを形成し、該バー状態のレーザチップをバー固定用治
具により保持して、該レーザチップの端面に所定の反射
率を有する保護膜を成膜する半導体レーザ素子の製造方
法において、該保護膜がある膜厚に達するまでを、残りの所定膜厚ま
での成膜速度よりも遅い成膜速度で成膜する半導体レー
ザ素子の製造方法。
【請求項４】両端面に所定の反射率を有する保護膜を
成膜した後、一方の端面の保護膜上に、多層膜を成膜す
る請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】前記保護膜がある膜厚に達するまでをあ
る成膜速度で成膜し、残りの所定膜厚までをその２倍の
成膜速度で成膜する請求項３または請求項４に記載の半
導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】前記保護膜がある膜厚に達するまでを５
オングストローム／秒以上１０オングストローム／秒以
下の成膜速度で成膜し、残りの所定膜厚までを１０オン
グストローム／秒以上２０オングストローム／秒以下の
成膜速度で成膜する請求項３乃至請求項５のいずれかに
記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】前記保護膜が所定膜厚の１／５以上１／
２以下に達するまでをある成膜速度で成膜し、残りの所
定膜厚までをそれよりも速い成膜速度で成膜する請求項
３乃至請求項６のいずれかに記載の半導体レーザ素子の
製造方法。
【請求項８】前記保護膜の材料としてＡｌ₂Ｏ₃を用い
る請求項６または請求項７に記載の半導体レーザ素子の
製造方法。
【請求項９】前記保護膜を電子ビーム蒸着法により形
成する請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の半導体
レーザ素子の製造方法。