JP2002164609A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子およびその製造方法

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JP2002164609A
JP2002164609A JP2000361037A JP2000361037A JP2002164609A JP 2002164609 A JP2002164609 A JP 2002164609A JP 2000361037 A JP2000361037 A JP 2000361037A JP 2000361037 A JP2000361037 A JP 2000361037A JP 2002164609 A JP2002164609 A JP 2002164609A
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laser device
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Noboru Oshima
昇 大島
Masahiko Sakata
昌彦 阪田
Makoto Yokota
誠 横田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護膜形成時に光出射端面に与えるダメージ
を小さくし且つリーク電流の発生を抑制する。 【解決手段】 レーザチップ５１の光出射端面５１aに
保護膜を蒸着する際に、酸素が分解発生しないＳi膜５
２aを先に形成する。こうして、蒸着開始直後から酸素
分圧の低い状態で光出射端面５１a近傍の成膜を行うと
共に、後に保護膜５２bを蒸着する際に蒸着材料Ａl2Ｏ3
から酸素が分解して酸素分圧が大きくなっても酸素が端
面５１aと衝突または結び付くことを防止して、保護膜
形成時に端面５１aに与えるダメージを小さくする。ま
た、Ｓi膜５２aの膜厚を約２０Åと薄くする。こうし
て、Ｓi膜５２a内(あるいは端面５１a)でのリーク電流
の発生を抑制し、発振特性に悪影響を及ぼさないように
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光出射端面に所
定の反射率を有する保護膜が形成された半導体レーザ素
子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に示すように、半導体レーザ素子の
多くは、例えばＧaＡsレーザチップ１の光出射端面１a,
１bに、互いに等しい反射率を有する保護膜２a,２bを設
けて構成されている。尚、３はレーザチップ１の活性層
を示す。図５において、保護膜２a,２bがＡl2Ｏ3で構成
されている場合は、このＡl2Ｏ3膜の屈折率を１.６０と
する一方、レーザチップ１の屈折率を３.５０とする
と、上記保護膜２a,２bの膜厚ｄに対する反射率は図６
に示すように変化する（但し、レーザ発振波長λ＝７８
００Å)。
【０００３】図６によれば、上記保護膜２a,２bの膜厚
ｄに拘らず、反射率は保護膜２a,２bが無い場合(つま
り、光出射端面１a,１b)よりも小さくなる。そして、光
学的膜厚(屈折率ｎ×膜厚ｄ)がλ/４の奇数倍の場合に
反射率は最小となり、上記光学的膜厚がλ/２の整数倍
の場合に反射率は保護膜２a,２bが無い場合と略同じに
なる。これは、保護膜２a,２bの屈折率(１.６０)がＧa
Ａsレーザチップ１の屈折率(３.５０)より小さいためで
ある。
【０００４】これに対して、上記保護膜２a,２bの屈折
率がＧaＡsレーザチップ１の屈折率よりも大きい場合
(例えば、保護膜２a,２bとしてＳi等を用いれば膜厚に
拘らず反射率は保護膜２a,２bが無い場合よりも大きい)
には、上記光学的膜厚がλ/４の奇数倍の場合に反射率
は最大となり、上記光学的膜厚がλ/２の整数倍の場合
に反射率は保護膜２a,２bが無い場合と略同じになる。
【０００５】光出力が２０mＷ以上の高出力半導体レー
ザ素子の場合には、図７に示すように、一般的には主出
射端面(前端面)側からの光出力Ｐfを高くするために、
主出射端面１１a側における保護膜１２aの反射率を保護
膜１２aが無い場合よりも低くし、後出射端面１１b側に
おける保護膜１２bの反射率を保護膜１２bが無い場合よ
りも高い高反射になるように設定している。例えば、主
出射端面１１aの保護膜(Ａl2Ｏ3)１２aの反射率を約１
５％以下に設定する。尚、この反射率を呈する膜厚は約
７００Å〜１６００Åである。
【０００６】また、上記後出射端面１１bの保護膜１２b
は、レーザチップ１１の屈折率よりも大きな屈折率を有
する膜を用いて構成しても、単層では十分に高い反射率
が得られない。そのために、第１層１４および第３層１
６として厚さλ/４のＡl2Ｏ3膜を、第２層１５および第
４層１７として厚さλ/４のアモルファスＳiを積層す
る。そして、最後に、第５層１８として厚さλ/２のＡl
2Ｏ3膜を積層するのである。こうすることによって、約
８５％以上の高反射率の保護膜１２bを形成することが
可能となる。尚、１３は活性層である。
【０００７】次に、半導体レーザチップ１の光出射端面
１a,１bに、上述したような反射率を有する保護膜２a,
２bを形成する方法について述べる。
【０００８】先ず、図８に示すように、半導体レーザウ
ェハ２１における任意の素子の電極２２と隣接する素子
の電極２３との間に、発光部(チャネル)２４に直交する
方向に延在する劈開線２５をスクライブによって形成す
る。そうした後、図９に示すように、半導体レーザウェ
ハ２１を劈開して複数のレーザバー(バー状態のレーザ
チップ)２６に分割する。
【０００９】次に、図１０に示すように、分割された複
数のレーザバー２６を、レーザバー固定装置２７に電極
２２を重ねてセットする。その場合、総てのレーザバー
２６に関して、出射端面２８a及び出射端面２８bが同じ
側を向くようにセットする。次に、レーザバー固定装置
２７に固定されたレーザバー２６の出射端面２８a,２８
bに所定の反射率を有する保護膜の形成を行う。その場
合、一般的には、図１１に模式的に示すような真空蒸着
装置２９が用いられる。この真空蒸着装置２９は、チャ
ンバー３０内に蒸発源３１と先に述べたレーザバー固定
装置２７を複数保持するためのホルダー３２と蒸着膜厚
モニター用の水晶振動子３３を備えている。
【００１０】以下、上記保護膜の形成手順について説明
する。先ず、出射端面２８aに保護膜を蒸着する場合に
は、図１１に示すように、蒸発源３１側にレーザバー２
６の出射端面２８aが向くようにホルダー３２を設置す
る。そして、ダクト３４を介してチャンバー３０内を真
空にする。そして、所定の真空度に達した後、蒸発源３
１に入れられた蒸着材料３５を電子ビーム等で加熱して
蒸発させて、レーザの出射端面２８aに保護膜を蒸着す
る。蒸着完了後、引き続きホルダー３２を１８０°回転
させ、同様にして出射端面２８bに保護膜を蒸着するの
である。
【００１１】ここで、上記両光出射端面２８a,２８bに
保護膜を形成する際の形成速度(蒸着レート)は、蒸着完
了までの間は略一定になるように制御される。その場
合、上記蒸着レートは加熱温度によって制御されるの
で、電子ビーム蒸着の場合には電子ビームの強度によっ
て制御できる。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通りであ
る。上記蒸着レートは、蒸着材料がＡl2Ｏ3の場合には
数Å/sec〜３０Å/secの間に設定されるのが一般的であ
る。尚、蒸着は水晶振動子３３によって膜厚をモニター
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】図７に示す高出力タイプの半導体レーザ素
子の場合には、主出射端面１１a側の低反射(反射率約１
５％以下)保護膜１２aを成膜した後、引き続き、後出射
端面１１b側の多層高反射保護膜１２bの成膜を行う。こ
の多層高反射保護膜１２bは、厚さλ/４に相当するＡl2
Ｏ3膜で成る第１層１４および第３層１６と、厚さλ/４
に相当するＳi膜で成る第２層１５および第４層１７
と、厚さλ/２に相当するＡl2Ｏ3膜で成る第５層１８と
の積層構造体によって構成されている。その場合におけ
る蒸着は、蒸発源３１には蒸着材料３５としてＡl2Ｏ3
とＳiとを搭載し、Ａl2Ｏ3膜で成る第１層１４,第３層
１６および第５層１８を蒸着する場合には、蒸着材料Ａ
l2Ｏ3に電子ビームを照射し、Ｓi膜で成る第２層１５お
よび第４層１７を蒸着する場合には蒸着材料Ｓiに電子
ビームを照射することによって行う。
【００１３】また、高出力タイプの半導体レーザ素子に
おいて、信頼性向上のために、図１２に示すように、Ｓ
iの熱伝導率が高いことを利用して、レーザチップ４１
の主出射端面４１a側に保護膜４２aを形成する際に、熱
伝導率の高いＳi膜４４を先に形成した後に低反射保護
膜４５を形成する方法が提案されている(特開平１‐２
８９２８９号公報)。尚、４２bは第１層４６,第２層４
７,第３層４８,第４層４９および第５層５０から成る後
出射端面４１b側の多層高反射保護膜であり、４３は活
性層である。
【００１４】この場合、上記半導体レーザ素子の発光に
よって主出射端面４１a近傍で発生した熱が、Ｓi膜４４
によって効率よく放熱され、長期通電による半導体レー
ザ素子の劣化が抑えられるのである。尚、Ｓi膜４４の
膜厚はλ/４程度(実施例では約５３２Å)である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザ素子には、以下のような問題がある。
すなわち、蒸着によってレーザチップ１,１１の保護膜
２a,２b,１２a,１２bを形成する場合に、蒸着開始直後
から保護膜２a,２b,１２a,１２bの材料である酸化物(Ａ
l2Ｏ3)より分解発生する酸素によって酸素分子の分圧が
高くなる。この酸素がレーザチップ１,１１の端面１a,
１b,１１a,１１bと衝突または結び付くことによって、
端面１a,１b,１１a,１１bにダメージを与える可能性が
高い。また、レーザチップ１,１１の活性層３,１３およ
びその近傍層がアルミニウムを含んでいる組成の場合、
そのダメージは更に大きくなると考えられる。そして、
このようにして作製され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場合が
ある。
【００１６】また、上記特開平１‐２８９２８９号公報
に開示された高出力タイプの半導体レーザ素子において
は、信頼性向上のために、主出射端面４１aに保護膜４
２aを形成する際に、熱伝導率の高いＳi膜４４を先に形
成するようにしている。この場合、放熱性の向上ばかり
でなく、蒸着時の材料分解によって酸素が発生すること
のないＳi膜４４を先に形成することで、蒸着開始直後
から酸素分圧が低い状態でレーザチップ４１の出射端面
４１a近傍の成膜を行うことができるため、上述した出
射端面４１a近傍におけるダメージを抑えることができ
るという効果も得られる。
【００１７】ところが、この場合には、上記Ｓi膜４４
の厚さが約５３２Å(≒λ/４)とかなり厚いために、Ｓi
膜４４内(光出射端面)でリーク電流が発生し、半導体レ
ーザ素子の発振特性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１８】そこで、この発明の目的は、保護膜形成時
に光出射端面に与えるダメージを小さくし、且つ、上記
出射端面近傍でのリーク電流の発生を抑制できる半導体
レーザ素子、および、その製造方法を提供することにあ
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、半導体レーザチップにおける光出射
端面に所定の反射率を有する酸化膜が保護膜として形成
された半導体レーザ素子において、少なくとも一つの光
出射端面と上記酸化膜との間に、膜厚が４０Å以下のＳ
i膜が形成されていることを特徴としている。
【００２０】上記構成によれば、半導体レーザチップに
おける光出射端面に、保護膜として酸化膜を形成するに
先立って酸素が分解発生しないＳi膜が形成される。し
たがって、Ｓi膜の形成開始直後から酸素分圧の低い状
態で成膜が行われ、高いエネルギーを有する酸素が上記
光出射端面と衝突あるいは結び付くことはない。さら
に、後に酸化膜を形成する際に酸素が分解して酸素分圧
が大きくなっても、酸素が上記光出射端面と衝突あるい
は結び付くことが防止される。こうして、保護膜形成時
に上記光出射端面に与えるダメージが抑えられる。
【００２１】この場合、上記半導体レーザチップがＡl
を含んで構成された活性層を有している場合でも、上記
光出射端面に与えるダメージが効果的に抑えられる。
【００２２】さらに、上記Ｓi膜の膜厚は４０Å以下で
あってかなり薄い。したがって、上記Ｓi膜内あるいは
上記光出射端面でのリーク電流の発生が低減され、発振
特性に悪影響を及ぼすことがない。
【００２３】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記Ｓi膜の膜厚を、５Å以上であり且つ３０Å以
下にすることが望ましい。
【００２４】上記構成によれば、上記Ｓi膜の膜厚は５
Å以上であり且つ３０Å以下であるため、上記リーク電
流の発生は略無くなる。
【００２５】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記保護膜を構成する酸化膜をＡl2Ｏ3膜と成すこ
とが望ましい。
【００２６】上記構成によれば、上記半導体レーザチッ
プをＧaＡsで形成した場合に、上記保護膜としての酸化
膜の屈折率が上記半導体レーザチップの屈折率よりも小
さくなり、上記保護膜の反射率は膜厚に拘らず上記光出
射端面の反射率よりも低められる。したがって、上記光
出射端面からの光出力が高くなる。
【００２７】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記Ｓi膜を９９.９９％以上の純度と成すことが望
ましい。
【００２８】上記構成によれば、上記Ｓi膜の純度は９
９.９９％以上である。したがって、高いエネルギーを
有する酸素が上記光出射端面と衝突あるいは結び付くこ
とが、より効果的に防止される。
【００２９】また、第２の発明は、第１の発明の半導体
レーザ素子の製造方法であって、上記光出射端面に対す
る上記Ｓi膜と酸化膜との形成を、同一装置内において
大気開放することなく連続して行うことを特徴としてい
る。
【００３０】上記構成によれば、上記光出射端面のダメ
ージが少なく、且つ、上記Ｓi膜内あるいは上記光出射
端面でのリーク電流の発生を低減する半導体レーザ素子
が、従来と略同じ工程によって形成される。
【００３１】また、第３の発明は、第１の発明の半導体
レーザ素子の製造方法であって、上記Ｓi膜と酸化膜と
を真空蒸着によって形成することを特徴としている。
【００３２】上記構成によれば、上記光出射端面のダメ
ージが少なく、且つ、上記Ｓi膜内あるいは上記光出射
端面でのリーク電流の発生を低減する半導体レーザ素子
が、従来と同じ真空蒸着を用いて形成される。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。先ず、本実施の形態の原理に
ついて簡単に説明する。
【００３４】レーザチップ端面の保護膜を蒸着によって
形成する場合、蒸着開始直後から保護膜材料である酸化
物から分解発生する酸素の分圧が急激に上昇する。この
高エネルギー酸素がレーザチップ端面と衝突もしくは結
び付くことによって、レーザチップ端面にダメージを与
え、レーザ素子としての信頼性を損なうことになる。し
たがって、蒸着開始直後における酸素分圧の上昇を抑制
する必要がある。
【００３５】そこで、上記保護膜を形成する前に、材料
分解により酸素が発生することのないＳiの薄膜を先に
形成することによって、酸素分圧が低い条件下でレーザ
チップ端面近傍の保護膜を形成することを可能にする。
また、本実施の形態においては、上記Ｓiの膜厚を約４
０Å以下と極めて薄く形成する。こうすることによっ
て、Ｓi膜内(光出射端面)におけるリーク電流の発生を
無くすことができ、レーザ素子の発振特性に悪影響を及
ぼすことが無くなるのである。
【００３６】＜第１実施の形態＞図１は、本実施の形態
における半導体レーザ素子の形成手順を示す。図１(a)
に示すように、活性層５３がアルミニウムを含んだ組成
ＧaＡlＡsから成るレーザチップ５１の光出射端面５１a
に、膜厚約２０ÅのＳi膜５２aを、１Å/sec以下の成膜
速度で成膜する。こうして、蒸着時の材料分解によって
酸素が発生することのないＳi膜５２aを先に形成するこ
とによって、蒸着開始直後から、酸素分圧の低い状態で
レーザチップ５１の光出射端面５１a近傍の成膜を行う
ことができる。したがって、高いエネルギーを有する酸
素が光出射端面５１aと衝突あるいは結び付くことがな
く、活性層５３がアルミニウムを含んだ組成ＧaＡlＡs
から成るレーザチップ５１であっても、光出射端面５１
aの近傍でのダメージを抑えることができるのである。
【００３７】こうして、上記Ｓi膜５２aを成膜した後、
引き続いて所定の膜厚まで光出射端面５１aの保護膜５
２bを成膜する。ここで、保護膜５２bの蒸着材料がＡl2
Ｏ3である場合には、成膜速度は３０Å/sec程度が適切
である。
【００３８】この保護膜５２bの成膜中、蒸着材料Ａl2
Ｏ3から酸素が分解発生するために、酸素分圧が大きく
なっている。しかしながら、先に述べたごとく、既にＳ
i膜５２aが成膜されているので、酸素がレーザチップ５
１の光出射端面５１aと直接衝突もしくは結び付くこと
はない。したがって、光出射端面５１a近傍でのダメー
ジを抑えることができるのである。その場合、Ｓi膜５
２aの厚さは、約２０Åとかなり薄い。そのために、Ｓi
膜５２a内(あるいは光出射端面５１a)でのリーク電流の
発生はなく、レーザ素子の発振特性に悪影響を及ぼすこ
とを防止できるのである。
【００３９】ここで、上記レーザチップ５１の光出射端
面５１aに対するＳi膜５２a及び保護膜５２bの成膜は、
以下のようにして行う。すなわち、図１０に示すよう
に、複数のレーザチップ５１が作り込まれたレーザバー
２６が積層されたレーザバー固定用治具１７を、レーザ
チップ５１の光出射端面５１aが蒸着源３１へ向くよう
に、図１１に示すチャンバー３０内のホルダー３２ヘセ
ットする。そして、チャンバー３０内をダクト３４を介
して排気して所定の真空度に達した時、蒸着源３１に搭
載された蒸着材料Ｓi,Ａl2Ｏ3のうち蒸着材料Ｓiに電子
ビームを照射して蒸発させ、Ｓi膜５２aを成膜する。引
き続いて、蒸着材料Ａl2Ｏ3に電子ビームを照射して蒸
発させ、保護膜５２bを成膜するのである。
【００４０】こうして、上記光出射端面５１a側の成膜
を完了した後、図１１に示すホルダー３２を１８０°反
転させて、図１(b)に示すように、もう一方の光出射端
面５１bに、膜厚約２０ÅのＳi膜５４aおよび保護膜５
４bを引き続き形成する。尚、この場合におけるＳi膜５
４aおよび保護膜５４bの形成方法は、光出射端面５１a
に対するＳi膜５２aおよび保護膜５２bの形成方法と全
く同様である。この場合にも、酸素が発生しないＳi膜
５４aを先に形成するので、蒸着開始直後から酸素分圧
の低い状態で成膜を行うことができ、端面５１b近傍で
のダメージを抑えることができる。その場合、Ｓi膜５
４aの厚さは約２０Åとかなり薄い。そのために、Ｓi膜
５４a内(あるいは光出射端面５１b)でのリーク電流の発
生はなく、レーザ素子の発振特性に悪影響を及ぼすこと
を防止できる。
【００４１】＜第２実施の形態＞図２は、本実施の形態
における半導体レーザ素子の形成手順を示す。本実施の
形態においては、図１に示す基本の実施の形態を、両光
出射端面の反射率が異なる(反射率非対称：通常高出力
レーザに用いられ、低反射の保護膜は単層、高反射の保
護膜は多層構造であるのが一般的)半導体レーザ素子に
適用している。
【００４２】光出力が約２０mＷ以上の高出力半導体レ
ーザ素子の場合には、活性層６３がアルミニウムを含ん
だ組成ＧaＡlＡsから成るレーザチップ６１の主出射端
面６１a側からの光出力を高くするために、図７と同様
に、一般的には、主出射端面６１a側を低反射とし、後
出射端面６１b側を高反射とするようにしている。
【００４３】その場合における上記保護膜材料としてＡ
l2Ｏ3膜およびＳi膜を用いる場合には、上述したように
主出射端面側の保護膜は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するのが
一般的である。そして、その場合における上記低反射保
護膜の膜厚は、その反射率が約１５％以下の低反射にな
るように設定される。すなわち、Ａl2Ｏ3膜の屈折率を
１.６０とし、レーザチップの屈折率を３.５０とし、発
振波長をλ＝７８００Åとして計算すると、反射率が約
１５％以下に対応する膜厚Ｔは約７００Å〜１６００Å
となる(図６参照)。
【００４４】本実施の形態においては、上述したごと
く、図２に示すように、上記主出射端面６１a側の保護
膜６２を、第１実施の形態の場合と同様に、膜厚が約２
０ÅのＳi膜６２aとＡl2Ｏ3の低反射保護膜６２bとの２
層構造とする。成膜方法は、第１実施の形態の場合と全
く同様である。
【００４５】この場合、上記主出射端面６１a側に関し
ては、低反射保護膜６２bと主出射端面６１aとの間にＳ
i膜６２aを挟んだ構造であり、図７に示した低反射保護
膜１２a単層の場合に比して反射率特性が変化すると考
えられる。しかしながら、Ｓi膜が約２０Å程度の場合
には、反射率特性の変化は無視できるのである。また、
変化した場合でも、低反射保護膜６２bの膜厚を調整す
ることによって所望の反射率に合わせることは可能であ
る。
【００４６】上記主出射端面６１a側における保護膜６
２の成膜が完了した後、図１１に示すホルダー３２を１
８０゜反転させて、もう一方の後出射端面６１bに多層
高反射保護膜６４を形成する。本実施の形態において
は、多層高反射保護膜６４を、厚さがλ/４に相当する
Ａl2Ｏ3膜で成る第１層６５および第３層６７と、厚さ
がλ/４に相当するＳi膜で成る第２層６６および第４層
６８と、厚さがλ/２に相当するＡl2Ｏ3膜で成る第５層
６９との積層構造体で構成する。その場合、多層高反射
保護膜６４の反射率は、約８５％以上の高反射率とな
る。尚、この場合の多層高反射保護膜６４の成膜は、図
７に示す多層高反射保護膜１２bの場合と同様である。
【００４７】本実施の形態の場合においても、上記レー
ザチップ６１の主出射端面６１aに保護膜６２を蒸着す
る際に、蒸着時の材料分解によって酸素が発生すること
のないＳi膜６２aを先に形成することによって、蒸着開
始直後から酸素分圧の低い状態で主出射端面６１a近傍
の成膜を行うことができる。したがって、Ｓi膜６２aの
成膜中に高いエネルギーを有する酸素が端面６１aと衝
突あるいは結び付くことがない。さらに、後に低反射保
護膜６２bを蒸着する際に、蒸着材料Ａl2Ｏ3から酸素が
分解発生して酸素分圧が大きくなっても、酸素がレーザ
チップ６１の光出射端面６１aと直接衝突もしくは結び
付くことを防止できる。すなわち、活性層６３がアルミ
ニウムを含んだ組成ＧaＡlＡsから成るレーザチップ６
１であっても、主出射端面６１a近傍でのダメージを抑
えることができるのである。
【００４８】また、上記Ｓi膜６２aの厚さは、約２０Å
とかなり薄い。そのために、Ｓi膜６２a内(あるいは主
出射端面６１a)でのリーク電流の発生はなく、レーザ素
子の発振特性に悪影響を及ぼすことを防止できるのであ
る。
【００４９】＜第３実施の形態＞図３は、本実施の形態
における半導体レーザ素子の形成手順を示す。本実施の
形態においては、第２実施の形態における後出射端面６
１b側に多層高反射保護膜６４を形成する際にも、図１
に示す基本の実施の形態を適用するものである。
【００５０】高出力タイプの半導体レーザ素子の場合、
主出射端面からの光の出力は後出射単面からの光の出力
に比して高いので、第２実施の形態のごとく、主出射端
面６１a側のみにＳi膜６２aを形成した場合でも十分な
効果を得られる。しかしながら、後出射端面６１b側に
多層高反射保護膜６４を形成する前にもＳi膜を形成す
る方が好ましい。
【００５１】本実施の形態においては、第２実施の形態
の場合と同様に、活性層７３がアルミニウムを含んだ組
成ＧaＡlＡsから成るレーザチップ７１の主出射端面７
１aにＳi膜７２aおよび低反射保護膜７２bを形成する。
そうした後に、後出射端面７１b側にも、先に膜厚４０
Å以下のＳi膜７５を形成した後、引き続いて多層高反
射保護膜７４を形成するのである。尚、多層高反射保護
膜７４は、第２実施の形態の場合と同様に、厚さがλ/
４に相当するＡl2Ｏ3膜で成る第１層７６および第３層
７８と、厚さがλ/４に相当するＳi膜で成る第２層７７
及び第４層７９と、厚さがλ/２に相当するＡl2Ｏ3膜で
成る第５層８０との積層構造体である。
【００５２】以上のごとく、本実施の形態の場合におい
ては、上記レーザチップ７１の後出射端面７１bに多層
高反射保護膜７４を成膜する際に、蒸着時の材料分解に
よって酸素が発生することのないＳi膜７５を先に形成
するので、後出射端面７１b近傍でのダメージをも防止
することができるのである。
【００５３】ところで、上記半導体レーザ素子の信頼性
の評価方法として、形成した半導体レーザ素子のＣＯＤ
(工学的破壊レベル)値の経時変化を比較する方法があ
る。図４は、レーザチップの光出射端面と保護膜との間
にＳi膜を形成しない場合、膜厚が２０ÅのＳi膜を形成
した場合、膜厚が４０ÅのＳi膜を形成した場合におけ
る半導体レーザ素子のＣＯＤ値の経時変化を、３ロット
分示したものである。図４において、約１０００時間経
過時点におけるＣＯＤ値を比較すると、全ロットとも ２０Å＞４０Å＞０Å となり、光出射端面と保護膜との間にＳi膜を形成する
ことによって、半導体レーザ素子のＣＯＤ値の低下を抑
えて信頼性を向上できることが確認された。さらには、
Ｓi膜の膜厚が２０Åである場合に良好な結果が得られ
た。以上のことより、レーザチップの光出射端面と保護
膜との間に形成するＳi膜の膜厚は、４０Å以下、望ま
しくは５Å〜３０Åであればよいと言える。
【００５４】尚、上記各実施の形態において使用するＳ
iは、純度が９９.９９％以上のものが望ましい。また、
各保護膜の形成は蒸着に限定するものではなく、スパッ
タ法やＣＶＤ(化学気相成長法)等の他の成膜方法を用い
ても差し支えない。さらに、上記低反射保護膜の材料と
して、Ａl2Ｏ3だけではなく、ＳiＯ2やＴiＯ2等の酸化
膜を用いても良い。
【００５５】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体レーザ素子は、半導体レーザチップにおける少な
くとも一つの光出射端面と保護膜としての酸化膜との間
に、膜厚が４０Å以下のＳi膜が形成されているので、
上記酸化膜を形成するに先立って、酸素が分解発生しな
いＳi膜を形成することができる。したがって、Ｓi膜の
形成開始直後から酸素分圧の低い状態で成膜を行うこと
ができ、高いエネルギーを有する酸素が上記光出射端面
と衝突あるいは結び付くことをなくすことができる。さ
らに、後に酸化膜を形成する際に酸素が分解して酸素分
圧が大きくなっても、酸素が上記光出射端面と衝突また
は結び付くことを防止できる。こうして、保護膜形成時
に上記光出射端面に与えるダメージを小さくできる。
【００５６】この場合、上記半導体レーザチップがＡl
を含んで構成された活性層を有している場合でも、上記
光出射端面に与えるダメージを小さくできる。
【００５７】さらに、上記Ｓi膜の膜厚を４０Å以下と
薄くするので、上記Ｓi膜内あるいは上記光出射端面で
のリーク電流の発生を低減でき、発振特性に悪影響を及
ぼすことを防止できる。すなわち、この発明によれば、
信頼性の向上を図ることができるのである。
【００５８】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記Ｓi膜の膜厚を、５Å以上であり且つ３０Å以
下にすれば、上記リーク電流の発生を殆ど無くすことが
できる。
【００５９】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記酸化膜をＡl2Ｏ3膜とすれば、上記半導体レー
ザチップをＧaＡsで形成することによって、上記保護膜
としての酸化膜の屈折率を上記半導体レーザチップの屈
折率よりも小さくでき、上記保護膜の反射率を膜厚に拘
らず上記光出射端面の反射率よりも低くできる。したが
って、上記光出射端面からの光出力を高くできる。
【００６０】また、上記第１の発明の半導体レーザ素子
は、上記Ｓi膜を９９.９９％以上の純度とすれば、高い
エネルギーを有する酸素が上記光出射端面と衝突あるい
は結び付くことを、より効果的に防止できる。
【００６１】また、第２の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、上記第１の発明の半導体レーザ素子を形成す
る際に、上記光出射端面に対する上記Ｓi膜と酸化膜と
の形成を同一装置内において大気開放することなく連続
して行うので、上記光出射端面のダメージが少なく、且
つ、上記Ｓi膜内あるいは上記光出射端面でのリーク電
流の発生を低減する半導体レーザ素子を、従来と略同じ
工程によって形成することができる。
【００６２】また、第３の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、上記第１の発明の半導体レーザ素子を形成す
る際に、上記Ｓi膜と酸化膜とを真空蒸着によって形成
するので、上記光出射端面のダメージが少なく、且つ、
上記Ｓi膜内あるいは上記光出射端面でのリーク電流の
発生を低減する半導体レーザ素子を、従来と同じ真空蒸
着を用いて形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の半導体レーザ装置における製造方
法の説明図である。
【図２】 図１とは異なる製造方法の説明図である。
【図３】 図１および図２とは異なる製造方法の説明図
である。
【図４】 光出射端面と保護膜との間に形成されたＳi
膜の膜厚とＣＯＤ値の経時変化との関係を示す図であ
る。
【図５】 従来の半導体レーザ素子における保護膜の説
明図である。
【図６】 図５に示す半導体レーザ素子における保護膜
の膜厚に対する反射率の変化を示す図である。
【図７】 従来の高出力半導体レーザ素子における保護
膜の説明図である。
【図８】 半導体レーザ素子における保護膜形成方法の
説明図である。
【図９】 図８に続く保護膜形成方法の説明図である。
【図１０】 図９に続く保護膜形成方法の説明図であ
る。
【図１１】 真空蒸着装置の説明図である。
【図１２】 図７とは異なる従来の高出力半導体レーザ
素子における保護膜の説明図である。
【符号の説明】
５１,６１,７１…レーザチップ、 ５１a,５１b…光出射端面、 ５２a,５４a,６２a,７２a,７５…Ｓi膜、 ５３,６３,７３…活性層、 ５２b,５４b…保護膜、 ６１a,７１a…主出射端面、 ６１b,７１b…後出射端面、 ６２b,７２b…低反射保護膜、 ６４,７４…多層高反射保護膜、 ６５,７６…第１層、 ６６,７７…第２層、 ６７,７８…第３層、 ６８,７９…第４層、 ６９,８０…第５層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 誠 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA84 CA05 CB20 DA33 DA35 EA15 EA28 5F103 AA01 DD16 DD27 HH03 LL03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザチップにおける光出射端面
    に所定の反射率を有する酸化膜が保護膜として形成され
    た半導体レーザ素子において、 少なくとも一つの光出射端面と上記酸化膜との間に、膜
    厚が４０Å以下のＳi膜が形成されていることを特徴と
    する半導体レーザ素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザ素子にお
    いて、 上記Ｓi膜の膜厚は、５Å以上であり且つ３０Å以下で
    あることを特徴とする半導体レーザ素子。
  3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２に記載の半導
    体レーザ素子において、 上記保護膜を構成する酸化膜は、Ａl2Ｏ3膜であること
    を特徴とする半導体レーザ素子。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
    載の半導体レーザ素子において、 上記半導体レーザチップは、Ａlを含んで構成された活
    性層を有していることを特徴とする半導体レーザ素子。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか一つに記
    載の半導体レーザ素子において、 上記Ｓi膜は、純度が９９.９９％以上であることを特微
    とする半導体レーザ素子。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記
    載の半導体レーザ素子の製造方法であって、 上記光出射端面に対する上記Ｓi膜と酸化膜との形成
    を、同一装置内において大気開放することなく連続して
    行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記
    載の半導体レーザ素子の製造方法であって、 上記Ｓi膜と酸化膜とを、真空蒸着によって形成するこ
    とを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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