JP2008060472A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】この半導体レーザの製造方法では、端面Ｅ１を有する半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１上にアルミニウム膜１４Ｄを形成する。続いて、アルミニウム膜１４Ｄ上にアルミニウム酸化膜１４Ａを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関する。

Ａｌ_２Ｏ_３膜とＳｉＯ_２膜とからなるコーティング膜が端面に形成された半導体レーザが知られている（特許文献１参照）。
特開昭６２−２３００７６号公報

しかしながら、上記半導体レーザでは静電放電耐性（以下、「ＥＳＤ耐性」という。ＥＳＤ：electrostaticdischarge）に未だ改善の余地がある。ＥＳＤ耐性を評価するためには、ＥＳＤ試験が行われる。ＥＳＤ試験では、電圧値を上昇させながら半導体レーザに電圧を印加して、当該半導体レーザが破壊する電圧を静電放電耐圧（以下、「ＥＳＤ耐圧」という。）とする。ＥＳＤ耐性を向上させるには、ＥＳＤ耐圧を向上させる必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の半導体レーザの製造方法は、端面を有する半導体レーザ本体の前記端面上にアルミニウム膜を形成する工程と、前記アルミニウム膜上にアルミニウム酸化膜を形成する工程とを含む。

本発明の半導体レーザの製造方法では、アルミニウム酸化膜を形成する時にアルミニウム膜が酸化される。その結果、詳細なメカニズムは不明であるが、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザが得られる。ＥＳＤ耐圧が向上する一因として、半導体レーザ本体の端面が殆ど酸化されていないことが考えられる。

また、上記半導体レーザの製造方法は、前記アルミニウム膜を形成する工程の前に、不活性ガスから生成されるプラズマに前記端面を晒すことによって前記端面をクリーニングする工程を更に含むことが好ましい。

これにより、端面とアルミニウム膜との密着性が向上するので、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザが得られる。

また、前記アルミニウム膜を形成する工程では、不活性ガスから生成されるプラズマに前記端面を晒すことによって前記端面をクリーニングすると共に、アルミニウムからなるスパッタリングターゲットを前記プラズマに晒すことによって前記アルミニウム膜を形成することが好ましい。

この場合、クリーニングにより、端面とアルミニウム膜との密着性が向上するので、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザが得られる。また、クリーニングとアルミニウム膜の形成を同時に実施することができるので、半導体レーザの製造工程が短縮される。

本発明の半導体レーザは、端面を有する半導体レーザ本体と、前記端面に設けられた第１のアルミニウム酸化膜と、前記第１のアルミニウム酸化膜上に設けられた第２のアルミニウム酸化膜とを有するコーティング膜とを備え、前記第１のアルミニウム酸化膜中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比が、前記第２のアルミニウム酸化膜中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比よりも小さい。

本発明の半導体レーザによれば、詳細なメカニズムは不明であるが、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザが得られる。ＥＳＤ耐圧が向上する一因として、半導体レーザ本体の端面が殆ど酸化されていないことが考えられる。

また、前記第１のアルミニウム酸化膜の厚さが、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。

第１のアルミニウム酸化膜の厚さが２ｎｍ未満であると、ＥＳＤ耐性を向上させる効果が小さくなる傾向にある。一方、第１のアルミニウム酸化膜の厚さが１０ｎｍを超えると、第１のアルミニウム酸化膜によってレーザ光が吸収され、第１のアルミニウム酸化膜中を電流が流れることによるリーク電流が増大する傾向にある。

また、前記コーティング膜が、高反射膜であることが好ましい。

この場合、高反射膜が形成されている端面近傍において、光電界分布が大きくなるため、ＥＳＤ耐性を向上させる効果がより有効に作用し、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザが得られる。

本発明によれば、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザ及びその製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体レーザを模式的に示す図である。図１に示される半導体レーザ１０は、例えば光通信に用いられる。半導体レーザ１０は、端面Ｅ１及び端面Ｅ１とは反対側に配置された端面Ｅ２を有する半導体レーザ本体１２と、端面Ｅ１に設けられたコーティング膜１４と、端面Ｅ２に設けられたコーティング膜１６とを備える。コーティング膜１４は、ＡＲ膜（低反射膜）である。コーティング膜１６は、ＨＲ膜（高反射膜）である。よって、半導体レーザ１０では、コーティング膜１４からレーザ光Ｌが出射される。したがって、端面Ｅ１は光出射面である。端面Ｅ２は、光出射面とは反対側の面である。

半導体レーザ１０は、例えば分布帰還型の半導体レーザ（以下、「ＤＦＢレーザ」という。）である。この場合、半導体レーザ本体１２は、例えば、第１導電型のクラッド層１２Ａと、クラッド層１２Ａ上に設けられた活性層１２Ｂと、活性層１２Ｂ上に設けられた回折格子層１２Ｃと、回折格子層１２Ｃ上に設けられた第２導電型のクラッド層１２Ｄとを備える。半導体レーザ本体１２は、例えば、III−Ｖ族化合物半導体材料からなってもよく、ＩｎＰ系材料、ＧａＡｓ系材料、ＡｌＡｓ系材料、ＧａＮ系材料、もしくは、これらの混晶材料からなってもよい。活性層１２Ｂは、例えばＧａＩｎＡｓＰからなる。この場合、レーザ光Ｌの波長は例えば１．３１μｍとなる。クラッド層１２Ａ及びクラッド層１２Ｄにはそれぞれ配線を介して電源１８が電気的に接続されていてもよい。電源１８から半導体レーザ本体１２に電流を供給すると、レーザ光Ｌが出射される。

コーティング膜１４は、端面Ｅ１に設けられた第１のアルミニウム酸化膜１４Ｃと、アルミニウム酸化膜１４Ｃ上に設けられた第２のアルミニウム酸化膜１４Ａとを有する。アルミニウム酸化膜１４Ｃ中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比は、アルミニウム酸化膜１４Ａ中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比よりも小さい。すなわち、アルミニウム酸化膜１４Ｃの構成材料がＡｌ_Ｘ１Ｏ_Ｙ１であり、かつ、アルミニウム酸化膜１４Ａの構成材料がＡｌ_Ｘ２Ｏ_Ｙ２であり、かつ、Ｘ１＝Ｘ２である場合、Ｙ１＜Ｙ２となる。Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１及びＹ２の値は、例えばＸ線光電子分光（以下、「ＸＰＳ」という。）により測定される。Ａｌ_Ｘ２Ｏ_Ｙ２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３である。

アルミニウム酸化膜１４Ａ上には、例えば酸化チタン膜１４Ｂが設けられている。なお、アルミニウム酸化膜１４Ｃ上には、複数のアルミニウム酸化膜１４Ａ及び複数の酸化チタン膜１４Ｂが交互に積層されていてもよい。アルミニウム酸化膜１４Ｃの厚さは、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。また、アルミニウム酸化膜１４Ｃの厚さは、アルミニウム酸化膜１４Ａの厚さの１／１０以下であることが好ましい。

コーティング膜１６は、端面Ｅ２に設けられた第１のアルミニウム酸化膜１６Ｃと、アルミニウム酸化膜１６Ｃ上に設けられた第２のアルミニウム酸化膜１６Ａとを有する。アルミニウム酸化膜１６Ｃ中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比は、アルミニウム酸化膜１６Ａ中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比よりも小さい。すなわち、アルミニウム酸化膜１６Ｃの構成材料がＡｌ_Ｘ１Ｏ_Ｙ１であり、かつ、アルミニウム酸化膜１６Ａの構成材料がＡｌ_Ｘ２Ｏ_Ｙ２であり、かつ、Ｘ１＝Ｘ２である場合、Ｙ１＜Ｙ２となる。Ａｌ_Ｘ２Ｏ_Ｙ２は、例えばＡｌ_２Ｏ_３である。

アルミニウム酸化膜１６Ａ上には、例えば酸化チタン膜１６Ｂが設けられている。本実施形態では、アルミニウム酸化膜１６Ｃ上には、複数のアルミニウム酸化膜１６Ａ及び複数の酸化チタン膜１６Ｂが交互に積層されている。アルミニウム酸化膜１６Ｃの厚さは、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。また、アルミニウム酸化膜１６Ｃの厚さは、アルミニウム酸化膜１６Ａの厚さの１／１０以下であることが好ましい。

本実施形態の半導体レーザ１０によれば、詳細なメカニズムは不明であるが、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザ１０が得られる。ＥＳＤ耐圧が向上する一因として、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１及び端面Ｅ２に、アルミニウム元素に対する酸素元素の組成比が小さいアルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃが設けられているので、端面Ｅ１及び端面Ｅ２が殆ど酸化されていないことが考えられる。また、半導体レーザ本体１２が、例えばＶ族元素としてリン元素（Ｐ）を含むIII−Ｖ族化合物半導体材料からなる場合、リン元素の抜け等に起因する欠陥が端面Ｅ１及び端面Ｅ２に発生し難くなっていることもＥＳＤ耐圧が向上する一因として考えられる。

また、アルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃの厚さは、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。アルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃの厚さが２ｎｍ未満であると、ＥＳＤ耐性を向上させる効果が小さくなる傾向にある。一方、アルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃの厚さが１０ｎｍを超えると、アルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃによってレーザ光Ｌが吸収される傾向にあると共に、アルミニウム酸化膜１４Ｃ及びアルミニウム酸化膜１６Ｃ中を電流が流れることによるリーク電流が増大する傾向にある。

また、本実施形態ではコーテイング膜１６がＨＲ膜（高反射膜）であるので、端面Ｅ２近傍において光電界分布が大きくなり、ＥＳＤ耐性を向上させる効果がより有効に作用する。この結果、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザ１０が得られる。

図２は、本実施形態に係る半導体レーザのコーティング膜を成膜するための成膜装置を模式的に示す図である。図２に示される成膜装置２０は、例えば、ＥＣＲスパッタ装置である。成膜装置２０を用いることによって、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１及び端面Ｅ２にそれぞれ種々のコーティング膜を形成することができる。

成膜装置２０は、成膜を行うための真空チャンバ２２と、真空チャンバ２２内に設置され半導体レーザ本体１２を保持するための治具Ｊと、真空チャンバ２２内に設置されアルミニウムからなるスパッタリングターゲットＴとを備える。真空チャンバ２２内には、チタンからなるスパッタリングターゲットが更に設置されていてもよい。スパッタリングターゲットＴには、例えばＲＦ電源等の高周波電源ＰＷ１が接続されている。また、成膜装置２０は、マイクロ波ＭＷを用いて真空チャンバ２２内にプラズマＰを発生させるためのマイクロ波電源ＰＷ２と、真空チャンバ２２を取り囲んでおりプラズマＰの形状等を制御するための磁気コイルＣ１とを備える。真空チャンバ２２には、真空チャンバ２２内にプラズマＰを生成するガスＧ１を供給するための供給口２２ａと、真空チャンバ２２内のガスＧ２を排気するための排気口２２ｂとが形成されている。ガスＧ１としては、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ_２）等の不活性ガス、酸素ガス（Ｏ_２）等が挙げられる。

図３は、本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す工程図である。本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の一例として、上記半導体レーザ１０の製造方法について説明する。半導体レーザ１０のコーティング膜１４及びコーティング膜１６は、例えば成膜装置２０を用いることによって形成される。

（準備工程）
まず、図３(Ａ)に示されるように、半導体レーザ本体１２を準備する。半導体レーザ本体１２のクラッド層１２Ａ、活性層１２Ｂ、回折格子層１２Ｃ及びクラッド層１２Ｄは、例えばＩｎＰ基板といった半導体基板上に複数の半導体膜を成膜し、当該半導体膜を適宜加工することによって形成される。回折格子層１２Ｃの凹凸は、例えばフォトリソグラフィー法を用いて形成される。その後、半導体基板を例えば大気中又は窒素雰囲気中で劈開することによって半導体レーザ本体１２が得られる。

大気中で半導体レーザ本体１２を治具Ｊにセットした後、治具Ｊを成膜装置２０の真空チャンバ２２内に設置する。

（クリーニング工程）
続いて、必要に応じて、図３(Ｂ)に示されるように、不活性ガスから生成されるプラズマＰ１に半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１を晒すことによって端面Ｅ１をクリーニングする。プラズマＰ１は、図２に示されるプラズマＰの一例である。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。

（アルミニウム膜形成工程）
次に、図３(Ｃ)に示されるように、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１上にアルミニウム膜１４Ｄを形成する。アルミニウム膜１４Ｄは、例えば成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。不活性ガスから生成されるプラズマＰ２にスパッタリングターゲットＴを晒すと共に、高周波電源ＰＷ１を用いてスパッタリングターゲットＴにバイアス電圧を印加する。これにより、スパッタリングターゲットＴからアルミニウム粒子が飛び出す。飛び出したアルミニウム粒子が端面Ｅ１に到達することによってアルミニウム膜１４Ｄが形成される。プラズマＰ２は、図２に示されるプラズマＰの一例である。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。

（アルミニウム酸化膜形成工程）
次に、図３(Ｄ)に示されるように、アルミニウム膜１４Ｄ上にアルミニウム酸化膜１４Ａを形成する。アルミニウム酸化膜１４Ａは、例えば成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスから生成されるプラズマＰ３にスパッタリングターゲットＴを晒すと共に、高周波電源ＰＷ１を用いてスパッタリングターゲットＴにバイアス電圧を印加する。これにより、アルミニウム酸化膜１４Ａが形成される。ここで、図３(Ｃ)に示されるアルミニウム膜１４Ｄは、プラズマＰ３に晒されることによって酸化する。その結果、アルミニウム膜１４Ｄからアルミニウム酸化膜１４Ｃが形成される。プラズマＰ３は、図２に示されるプラズマＰの一例である。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。

（酸化チタン膜形成工程）
次に、図１に示されるように、アルミニウム酸化膜１４Ａ上に酸化チタン膜１４Ｂを形成する。酸化チタン膜１４Ｂは、例えば成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスから生成されるプラズマに、チタンからなるスパッタリングターゲットを晒すと共に、高周波電源を用いてスパッタリングターゲットにバイアス電圧を印加する。これにより、酸化チタン膜１４Ｂが形成される。

（クリーニング工程）
続いて、必要に応じて、端面Ｅ１をクリーニングする方法と同様の方法を用いて、端面Ｅ２をクリーニングする。

（アルミニウム膜形成工程）
次に、アルミニウム膜１４Ｄの形成方法と同様の方法を用いて、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ２上にアルミニウム膜を形成する。

（アルミニウム酸化膜形成工程）
次に、図１に示されるように、アルミニウム酸化膜１４Ａの形成方法と同様の方法を用いてアルミニウム酸化膜１６Ａを形成する。

（酸化チタン膜形成工程）
次に、図１に示されるように、酸化チタン膜１４Ｂの形成方法と同様の方法を用いて、アルミニウム酸化膜１６Ａ上に酸化チタン膜１６Ｂを形成する。

さらに、必要に応じて、アルミニウム酸化膜形成工程及び酸化チタン膜形成工程を交互に繰り返し実施する。これにより、複数のアルミニウム酸化膜１６Ａ及び複数の酸化チタン膜１６Ｂを交互に積層する。その後、半導体レーザ本体１２に配線を介して電源１８を接続する。

以上の工程を経ることによって、半導体レーザ１０が製造される。本実施形態の半導体レーザの製造方法では、アルミニウム酸化膜１４Ａを形成する時にアルミニウム膜１４Ｄが酸化される。同様に、アルミニウム酸化膜１６Ａを形成する時に端面Ｅ２上のアルミニウム膜が酸化される。その結果、図１に示されるＥＳＤ耐性の高い半導体レーザ１０が得られる。

また、上記クリーニング工程を実施することによって、端面Ｅ１とアルミニウム膜１４Ｄとの密着性、及び、端面Ｅ２とアルミニウム膜との密着性がそれぞれ向上するので、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザ１０が得られる。密着性が向上する理由としては、例えば、端面Ｅ１及び端面Ｅ２の汚れが除去されること、端面Ｅ１及び端面Ｅ２に形成されている酸化膜が除去されること等が考えられる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を模式的に示す工程図である。本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の一例として、上記半導体レーザ１０の製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体レーザの製造方法では、第１実施形態におけるクリーニング工程及びアルミニウム膜形成工程に代えて、下記クリーニング及びアルミニウム膜形成工程を実施すること以外は、第１実施形態と同様にして半導体レーザ１０を製造することができる。

（クリーニング及びアルミニウム膜形成工程）
図４に示されるように、不活性ガスから生成されるプラズマＰ４に半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１を晒すことによって端面Ｅ１をクリーニングすると共に、スパッタリングターゲットＴをプラズマＰ４に晒すことによって端面Ｅ１にアルミニウム膜１４Ｄを形成する。アルミニウム膜１４Ｄは、例えば成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。プラズマＰ４は、図２に示されるプラズマＰの一例である。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。

プラズマＰ４は、真空チャンバ２２内の圧力が０．０６Ｐａ未満となるように供給された不活性ガスから生成されることが好ましい。圧力が０．０６Ｐａ未満であると、プラズマＰ４中の活性粒子（例えば、原子、イオン又はラジカル）の平均自由工程が長くなるので、スパッタリングターゲットＴがスパッタリングされ易くなると考えられる。よって、スパッタリングターゲットＴに高周波電源ＰＷ１による高周波電力が実質的に印加されていなくても、スパッタリングターゲットＴはスパッタリングされる。真空チャンバ２２内の圧力は、０．０３Ｐａ以下であると更に好ましい。真空チャンバ２２内の圧力は、不活性ガスの流量又は真空チャンバ２２の容量によって調整され得る。

アルミニウム膜１４Ｄを形成する方法と同様の方法を用いて、不活性ガスから生成されるプラズマＰ４に半導体レーザ本体１２の端面Ｅ２を晒すことによって端面Ｅ２をクリーニングすると共に、スパッタリングターゲットＴをプラズマＰ４に晒すことによって端面Ｅ２にアルミニウム膜を形成することができる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。クリーニングにより、端面Ｅ１とアルミニウム膜１４Ｄとの密着性、及び、端面Ｅ２とアルミニウム膜との密着性がそれぞれ向上するので、ＥＳＤ耐性の更に高い半導体レーザ１０が得られる。また、クリーニングとアルミニウム膜の形成を同時に実施することができるので、半導体レーザ１０の製造工程が短縮される。さらに、半導体レーザ本体１２を真空チャンバ２２から取り出すことなく、クリーニング、アルミニウム膜の形成、及びアルミニウム酸化膜の形成を連続して行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、コーティング膜１４及びコーティング膜１６のいずれか一方が通常のコーティング膜であってもよい。通常のコーティング膜としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３膜とＳｉＯ_２膜とからなるコーティング膜、Ａｌ_２Ｏ_３膜とＴｉＯ_２膜とからなるコーティング膜等が挙げられる。

また、酸化チタン膜１４Ｂ及び酸化チタン膜１６Ｂに代えて、アモルファスシリコン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタル膜、窒化ケイ素膜を用いてもよい。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
（準備工程）
まず、ＩｎＰ基板上にＧａＩｎＡｓＰ活性層を形成することにより、発振波長が１．３１μｍのＤＦＢレーザ素体を２次元状にウェハ上に作製した。その後、窒素雰囲気中でウェハを劈開により切断することによって、幅３００μｍ、長さ１０ｍｍのバーを得た。さらに、バーの端面すなわちＡＲ膜を形成するための面が上面となるように、複数のバーを大気中で治具にセットした。この治具を成膜装置の真空チャンバ内に設置した後、真空チャンバの真空引きを開始した。

（クリーニング工程）
真空度が１×１０^−４Ｐａに到達した時点で真空チャンバ内にアルゴンガスを供給した。さらに、マイクロ波電源をオンにすることによってプラズマを真空チャンバ内に発生させた。このとき、真空チャンバ内の圧力は０．０６Ｐａであった。一方、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオフにした。さらに、治具とプラズマとの間に位置するシャッタを開けることによって、バーの端面を５分間クリーニングした。

（アルミニウム膜形成工程）
シャッタを一旦閉めた後、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオンにした。さらに、真空チャンバ内の圧力を、アルゴンガスの流量を調整することによって０．０８Ｐａに調整した。その後、シャッタを開けることによってバーの端面にアルミニウム膜を形成した。シャッタを閉めることによって、アルミニウム膜の形成を終了した。さらに、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオフにした。アルミニウム膜の厚さは３ｎｍであった。アルミニウム膜の厚さは、シャッタを開けている時間（例えば１０秒間）によって制御される。

アルミニウム膜の厚さは、以下のようにＸＰＳを用いて測定される。まず、ＩｎＰ基板上に上記アルミニウム膜形成工程と同条件でアルミニウム膜を形成する。その後、アルミニウム膜の表面をスパッタリングにより削りながらＸＰＳを用いて表面を分析する。アルミニウム膜は大気中でアルミニウム酸化膜に変化するので、ＸＰＳでは酸化アルミニウムが検出される。酸化アルミニウムの信号が検出されなくなるまで表面を削る。スパッタリングレート及びスパッタリング時間からアルミニウム膜の厚さを算出する。

（アルミニウム酸化膜形成工程）
シャッタを閉めた後、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオンにした。さらに、アルゴンガスに加えて酸素ガスを真空チャンバ内に供給した。このとき、真空チャンバ内の圧力は０．０９Ｐａであった。その後、シャッタを開けることによってアルミニウム膜上にアルミニウム酸化膜を形成した。シャッタを閉めることによって、アルミニウム膜の形成を終了した。さらに、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオフにした。アルミニウム酸化膜の厚さは１１０ｎｍであった。アルミニウム酸化膜の厚さは、シャッタを開けている時間によって制御される。

（酸化チタン膜形成工程）
次に、真空チャンバ内において、治具をチタンからなるスパッタリングターゲット付近に移動させる。その後、チタンからなるスパッタリングターゲットに接続された高周波電源をオンにした後に、シャッタを開けた。これにより、アルミニウム酸化膜上に酸化チタン膜を形成した。シャッタを閉めることによって、酸化チタン膜の形成を終了した。さらに、チタンからなるスパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオフにした。酸化チタン膜の厚さは４２ｎｍであった。アルミニウム酸化膜の厚さ及び酸化チタン膜の厚さは、波長１．３１μｍの光に対する反射率が０．５％以下となるよう設計される。

続いて、真空チャンバ内から治具を取り出した。取り出した治具からバーを取り外した後、バーの他方の端面すなわちＨＲ膜を形成するための面が上面となるように、複数のバーを大気中で治具にセットした。ＨＲ膜を形成するための面に対してもＡＲ膜を形成するための面と同様に、クリーニング工程、アルミニウム膜形成工程、アルミニウム酸化膜形成工程、及び酸化チタン膜形成工程を順に実施した。ＨＲ膜を形成するための面には、３層のアルミニウム酸化膜及び３層の酸化チタン膜を交互に積層した。アルミニウム酸化膜の厚さ及び酸化チタン膜の厚さは、波長１．３１μｍの光に対する反射率が８０％以上となるように設計される。アルミニウム酸化膜の厚さは２００ｎｍであった。酸化チタン膜の厚さは１４０ｎｍであった。

上述のように端面にＡＲ膜及びＨＲ膜が形成されたバーを分割することによって、長さ３００μｍ、幅２５０μｍの半導体レーザチップを３２個得た。

（実施例２）
実施例１におけるクリーニング工程及びアルミニウム膜形成工程に代えて下記クリーニング及びアルミニウム膜形成工程を実施したこと以外は実施例１と同様にして半導体レーザチップを３２個得た。

（クリーニング及びアルミニウム膜形成工程）
真空度が１×１０^−４Ｐａに到達した時点で真空チャンバ内にアルゴンガスを供給した。さらに、マイクロ波電源をオンにすることによってプラズマを真空チャンバ内に発生させた。このとき、真空チャンバ内の圧力は０．０３Ｐａであった。さらに、治具をスパッタリングターゲットの直上に位置させた。一方、スパッタリングターゲットに接続されている高周波電源をオフにした。さらに、治具とプラズマとの間に位置するシャッタを開けることによって５分間クリーニング及びアルミニウム膜の形成を行った。アルミニウム膜の厚さは２ｎｍであった。

（比較例１）
実施例１におけるアルミニウム膜形成工程を実施しなかったこと以外は実施例１と同様にして半導体レーザチップを３２個得た。

（比較例２）
実施例１におけるクリーニング工程及びアルミニウム膜形成工程のいずれも実施しなかったこと以外は実施例１と同様にして半導体レーザチップを３２個得た。

（評価結果）
実施例１及び２、比較例１及び２の半導体レーザチップを、それぞれヒートシンク付きの支持台（キャンパッケージ）に実装した。このようにして得られた実装部品を評価した。

実施例１及び２、比較例１及び２の半導体レーザチップについてＥＳＤ試験を行った。ＥＳＤ試験では、ダイオードに交互電圧を印加した。図５は、実施例２、比較例１及び比較例２の半導体レーザチップについてのＥＳＤ試験結果を示すグラフである。グラフの縦軸は累積不良率（％）を示す。累積不良率は、３２個のサンプルのうちの不良品の個数から算出される。グラフの横軸はヒューマンボディーモデルＥＳＤ耐圧（以下、「ＨＢＭ−ＥＳＤ耐圧」という。）（ｋＶ）を示す。グラフ中、一点鎖線Ｓ１は、実施例２の半導体レーザチップについてのＥＳＤ試験結果を示す。破線Ｓ２は、比較例１の半導体レーザチップについてのＥＳＤ試験結果を示す。実線Ｓ３は、比較例２の半導体レーザチップについてのＥＳＤ試験結果を示す。

１ｋＶの電圧を印加したときに破壊する半導体レーザチップの割合は、実施例２では０％、比較例１では３９％、比較例２では８４％であった。０．５ｋＶの電圧を印加したときに破壊する半導体レーザチップの割合は、実施例２では０％、比較例１では９％、比較例２では３９％であった。

また、レーザの閾値電流、最大光出力、及びサイドモード抑圧比について、実施例１及び２、比較例１及び２の半導体レーザチップは、ほぼ同等の最良値を有していた。しかしながら、比較例２の半導体レーザチップの一部では、ＨＲ膜の一部が剥離していることが確認された。このような半導体レーザチップでは、レーザの閾値電流が高く、最大光出力が低く、サイドモード抑圧比が悪い。

さらに、上述のＸＰＳの測定では、実施例１及び２、比較例１において検出されたカーボンの量は、比較例２において検出されたカーボンの量の約半分であった。このカーボンは、ＩｎＰ基板に付着した汚れに由来すると考えられる。また、ＸＰＳの測定では、実施例１及び２、比較例１及び２において、インジウム元素、リン元素、及び酸素元素がそれぞれ検出された。インジウム元素とリン元素との比（インジウム元素：リン元素）は、実施例１及び２では約１：１、比較例１では約５：１、比較例２では約５：３であった。

また、検出されるオージェピークからインジウム元素がリン元素及び酸素元素のいずれと結合しているかを評価した。その結果、インジウム元素が酸素元素と結合している割合は、実施例１及び２では１０％以下、比較例１では約５０％、比較例２では約２０％であった。

さらに、真空紫外光電子分光（ＵＰＳ）の測定を行った。その結果、実施例２の再結合が生じる表面準位（以下、「表面再結合準位」という。）は、比較例２の表面再結合準位と略同じであった。また、比較例１の表面再結合準位は、実施例２、比較例２の表面再結合準位よりも高くなっていた。

第１実施形態に係る半導体レーザを模式的に示す図である。 本実施形態に係る半導体レーザのコーティング膜を成膜するための成膜装置を模式的に示す図である。 本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す工程図である。 第２実施形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を模式的に示す工程図である。 実施例２、比較例１及び比較例２の半導体レーザチップについてのＥＳＤ試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０…半導体レーザ、１２…半導体レーザ本体、１４，１６…コーティング膜、１４Ａ，１６Ａ…第２のアルミニウム酸化膜、１４Ｃ，１６Ｃ…第１のアルミニウム酸化膜、１４Ｄ…アルミニウム膜、Ｅ１，Ｅ２…端面、Ｌ…レーザ光、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…プラズマ、Ｔ…スパッタリングターゲット。

Claims (6)

1. 端面を有する半導体レーザ本体の前記端面上にアルミニウム膜を形成する工程と、
   前記アルミニウム膜上にアルミニウム酸化膜を形成する工程と、
   を含む、半導体レーザの製造方法。
2. 前記アルミニウム膜を形成する工程の前に、不活性ガスから生成されるプラズマに前記端面を晒すことによって前記端面をクリーニングする工程を更に含む、請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
3. 前記アルミニウム膜を形成する工程では、不活性ガスから生成されるプラズマに前記端面を晒すことによって前記端面をクリーニングすると共に、アルミニウムからなるスパッタリングターゲットを前記プラズマに晒すことによって前記アルミニウム膜を形成する、請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
4. 端面を有する半導体レーザ本体と、
   前記端面に設けられた第１のアルミニウム酸化膜と、前記第１のアルミニウム酸化膜上に設けられた第２のアルミニウム酸化膜とを有するコーティング膜と、
   を備え、
   前記第１のアルミニウム酸化膜中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比が、前記第２のアルミニウム酸化膜中のアルミニウム元素に対する酸素元素の組成比よりも小さい、半導体レーザ。
5. 前記第１のアルミニウム酸化膜の厚さが、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、請求項４に記載の半導体レーザ。
6. 前記コーティング膜が、高反射膜である、請求項４又は５に記載の半導体レーザ。

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