JP2014011226A - Semiconductor laser device manufacturing method - Google Patents

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Shinya Ishida
真也 石田
Takeshi Horiguchi
武 堀口
Takahiro Mitsumoto
高宏 光本
Yuji Takizawa
裕二 瀧澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser device which can efficiently stabilize an end face coating film provided on a resonator end face while inhibiting damages to a laser element.SOLUTION: A semiconductor laser device manufacturing method comprises: an end face formation process of forming resonator end faces 128 having a first end face 128a used as a laser beam emitting side and a second end face 128b opposite to the first end face 128a; a film formation process of forming a first end face coating film 14 on the first end face 128a and a second end face coating film 15 on the second end face 128b; and a light irradiation process of irradiating at least the second end face coating film 15 among the first end face coating film 14 and the second end face coating film 15 with light.

Description

本発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device.

半導体レーザ装置においては、共振器端面を安定化させる等の目的で、当該共振器端面をコーティングして保護する端面コートが共振器端面上に設けられることが一般的である。この端面コート膜は、典型的には単層又は多層の誘電体膜で構成される(例えば、特許文献1参照)。通常、閾値を低減し、効率(Eta)を高くするために、レーザ光が出射される前面には、レーザの発振波長光に対して低反射率の端面コート膜が成膜される。一方、後面(前記前面に対向する面)には、高反射率の端面コート膜が成膜される。   In a semiconductor laser device, for the purpose of stabilizing the resonator end surface, an end surface coat that coats and protects the resonator end surface is generally provided on the resonator end surface. This end face coating film is typically composed of a single-layer or multilayer dielectric film (see, for example, Patent Document 1). Usually, in order to reduce the threshold value and increase the efficiency (Eta), an end face coating film having a low reflectance with respect to the laser oscillation wavelength light is formed on the front surface from which the laser light is emitted. On the other hand, an end face coating film having a high reflectance is formed on the rear surface (the surface facing the front surface).

ところで、端面コート膜に欠陥が存在すると、半導体レーザ装置は、レーザ光の出射を行った場合に、端面コート膜が劣化して光の損失を招くことがある。このような点を考慮して、特許文献2には、端面コート膜(少なくとも半導体レーザの光の出射側となる共振器端面に成膜された端面コート膜)に対して、溶融再結晶化を起すレーザ光(エキシマレーザ)を照射することが開示される。   By the way, if a defect exists in the end face coat film, the semiconductor laser device may cause light loss due to deterioration of the end face coat film when laser light is emitted. In consideration of such points, Patent Document 2 discloses that melt recrystallization is applied to the end face coat film (at least the end face coat film formed on the resonator end face on the light emission side of the semiconductor laser). Irradiating a laser beam (excimer laser) to be generated is disclosed.

特開2002−335053号公報JP 2002-335053 A 特開2006−190797号公報JP 2006-190797 A

しかしながら、特許文献2に開示されるように、端面コート膜が吸収する短波長のレーザ光を照射して端面コート膜が溶融再結晶化される手法を用いると、半導体レーザ装置を構成するレーザ素子がかなり高温になることが懸念される。そして、当該素子がかなり高温になった場合、素子自体がダメージを受け、素子の特性や信頼性が低下することが懸念される。   However, as disclosed in Patent Document 2, using a technique in which the end face coat film is melted and recrystallized by irradiating a short wavelength laser beam absorbed by the end face coat film, a laser element constituting the semiconductor laser device There is concern that the temperature will be quite high. When the element becomes extremely high in temperature, there is a concern that the element itself is damaged and the characteristics and reliability of the element are deteriorated.

半導体レーザ装置を構成するレーザ素子は、特許文献2に開示されるようなレーザアニール処理を行わなくても、バーンイン工程を行うことによって安定化させることができる。ここで、バーンイン工程は、半導体レーザ装置の組み立て後に、当該装置を一定時間駆動させることによって、レーザ素子を安定化させる工程である。このバーンイン工程で、不良素子が見つかると、その装置は不良品として取り除かれる。   The laser element constituting the semiconductor laser device can be stabilized by performing a burn-in process without performing laser annealing as disclosed in Patent Document 2. Here, the burn-in process is a process of stabilizing the laser element by driving the apparatus for a certain time after the assembly of the semiconductor laser apparatus. If a defective device is found in this burn-in process, the device is removed as a defective product.

バーンイン工程には、例えば、一定の光出力(光パワー)となるように駆動させるAPC(Auto Power Control)バーンインと、一定の駆動電流となるように駆動させるACC(Auto Current Control)バーンインとがある。バーンイン工程によって、レーザ素子は、ドーパントが動いたり、歪が変化したりする。また、バーンイン工程によって、レーザ光が端面コート膜を通過し、端面コート膜を構成している結晶が励起され、分子振動や格子振動が発生する。その結果、例えば端面コート膜の屈折率、透過率、反射率が変化する。   The burn-in process includes, for example, an APC (Auto Power Control) burn-in that is driven to have a constant optical output (optical power) and an ACC (Auto Current Control) burn-in that is driven to have a constant driving current. . By the burn-in process, the dopant moves or changes the strain of the laser element. In the burn-in process, the laser beam passes through the end face coat film, the crystals constituting the end face coat film are excited, and molecular vibration and lattice vibration are generated. As a result, for example, the refractive index, transmittance, and reflectance of the end face coating film change.

バーンイン工程の光出力は、通常、半導体レーザ装置の最大定格出力程度とされる。すなわち、バーンイン工程における光出力はあまり大きくなく、レーザ素子内部や端面コート膜が安定化するのに長時間を要する。この安定化に要する時間を短くするために、バーンイン工程における光出力を大きくすることが考えられるが、光出力を大きくし過ぎると、レーザ素子が劣化する可能性が高くなるという問題が生じる。   The light output in the burn-in process is usually about the maximum rated output of the semiconductor laser device. That is, the light output in the burn-in process is not so large, and it takes a long time to stabilize the inside of the laser element and the end face coating film. In order to shorten the time required for stabilization, it is conceivable to increase the light output in the burn-in process. However, if the light output is excessively increased, there is a problem that the possibility that the laser element is deteriorated increases.

特に、共振器端面の後面側は、上述のように、端面コート膜の反射率が高く設定され、端面コート膜を通過するレーザ光が少なくなる。このために、共振器端面の後面側の端面コート膜を安定化させる時間は、共振器端面の前面側の端面コート膜に比べて長時間を要する。例えば、半導体レーザ装置の中には、共振器端面の後面側から出射する光の光パワーをモニタするものがある。このような半導体レーザ装置では、共振器端面の後面側に設けられる端面コート膜も十分安定化する必要がある。すなわち、共振器端面の後面側に設けられる端面コート膜の安定化が必要となる半導体レーザ装置を作製しようとすると、バーンイン工程に要する時間が長くなり、生産効率が悪くなり易いといった問題が生じる。   In particular, as described above, the reflectance of the end face coat film is set high on the rear face side of the resonator end face, and the laser light passing through the end face coat film is reduced. For this reason, it takes a long time to stabilize the end face coat film on the rear face side of the resonator end face as compared with the end face coat film on the front face side of the resonator end face. For example, some semiconductor laser devices monitor the optical power of light emitted from the rear side of the resonator end face. In such a semiconductor laser device, it is necessary to sufficiently stabilize the end face coat film provided on the rear face side of the resonator end face. That is, when an attempt is made to manufacture a semiconductor laser device that requires stabilization of the end face coat film provided on the rear face side of the resonator end face, there is a problem that the time required for the burn-in process becomes long and the production efficiency tends to deteriorate.

本発明は、以上の点に鑑みて、レーザ素子に対するダメージを抑制しつつ、共振器端面に設けられる端面コート膜を効率良く安定化させられる、半導体レーザ装置の製造方法を提供することである。   In view of the above, the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device, which can efficiently stabilize an end face coating film provided on a resonator end face while suppressing damage to a laser element.

上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、レーザ光の出射側として使用される第1の端面と、前記第1の端面と対向する第2の端面と、を有する共振器端面を形成する端面形成工程と、前記第1の端面に第1の端面コート膜を形成し、前記第2の端面に第2の端面コート膜を形成する膜形成工程と、前記第1の端面コート膜と前記第2の端面コート膜とのうち、少なくとも前記第2の端面コート膜に光を照射する光照射工程と、を備える構成(第1の構成)になっている。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention includes a first end surface used as a laser beam emitting side and a second end surface facing the first end surface. An end face forming step of forming a vessel end face; a film forming step of forming a first end face coat film on the first end face; and forming a second end face coat film on the second end face; Of the end face coat film and the second end face coat film, at least a light irradiating step for irradiating light to the second end face coat film (first structure).

本構成によれば、光照射工程によって、端面コート膜を構成している結晶を励起して、分子振動、格子振動を発生させることにより、端面コート膜を安定化させることができる。当該光照射工程は、外部光源を用いて光を照射するものであり、半導体レーザ装置を構成するレーザ素子を用いて端面コート膜等の安定化を図るバーンインに比べて、光出力を高く設定可能である。この結果、本構成によれば、レーザ素子に対するダメージを抑制しつつ、端面コート膜を効率良く安定化することが可能である。なお、第2の端面コート膜は、半導体レーザ装置を構成するレーザ素子から出射される光に対する反射率が高く設定されるために安定化に要する時間が長くなる傾向にあるが、光照射工程の導入によって第2の端面コート膜の安定化に要する時間を短縮可能である。   According to this configuration, the end face coat film can be stabilized by exciting the crystals constituting the end face coat film and generating molecular vibration and lattice vibration by the light irradiation step. The light irradiation process irradiates light using an external light source, and the light output can be set higher than burn-in that uses the laser elements that make up the semiconductor laser device to stabilize the end coat film, etc. It is. As a result, according to this configuration, it is possible to efficiently stabilize the end face coating film while suppressing damage to the laser element. Note that the second end face coat film has a tendency to increase the time required for stabilization because the reflectance with respect to the light emitted from the laser element constituting the semiconductor laser device is set high. The time required for stabilization of the second end face coating film can be shortened by the introduction.

上記第1の構成の半導体レーザ装置の製造方法は、前記光照射工程の後に、当該装置を構成するレーザ素子を駆動して光を所定の時間出射させるバーンイン工程を更に備える構成(第2の構成)であってよい。第2の端面コート膜は、半導体レーザ装置を構成するレーザ素子から出射される光に対する反射率が高く設定されるためにバーンイン工程だけでは安定化に要する時間が長くなる傾向にある。この点、本構成では、光照射工程が導入されているために、バーンイン工程の短時間化が可能である。   The method of manufacturing the semiconductor laser device having the first configuration further includes a burn-in step of driving the laser element constituting the device to emit light for a predetermined time after the light irradiation step (second configuration) ). Since the second end face coat film is set to have a high reflectance with respect to light emitted from the laser element constituting the semiconductor laser device, the burn-in process alone tends to increase the time required for stabilization. In this regard, in this configuration, since the light irradiation process is introduced, the burn-in process can be shortened.

上記第1又は第2の構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記光照射工程で使用される光の波長は、当該半導体レーザ装置の発振波長に対して±10nm以内である構成(第3の構成)であるのが好ましい。これにより、端面コート膜の安定化の効果をより大きなものとできる。   In the method for manufacturing a semiconductor laser device having the first or second configuration, the wavelength of light used in the light irradiation step is within ± 10 nm with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser device (third Configuration) is preferable. Thereby, the effect of stabilizing the end face coating film can be further increased.

上記第1から第3のいずれかの構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記光照射工程で使用される光は、前記第2の端面コート膜に対する光の透過率が5%以上である構成(第4の構成)が好ましい。本構成は、例えばリアモニタを内蔵する半導体レーザ装置に対して好適である。   In the method of manufacturing a semiconductor laser device having any one of the first to third configurations, the light used in the light irradiation step has a light transmittance of 5% or more with respect to the second end surface coating film. (4th structure) is preferable. This configuration is suitable for a semiconductor laser device incorporating a rear monitor, for example.

上記第1から第4のいずれかの構成の半導体レーザ装置の製造方法において、当該半導体レーザ装置には、当該装置から出射されるレーザ光の光パワーをモニタするモニタ素子が内蔵される構成(第5の構成)であってもよい。モニタ素子(リアモニタ)が内蔵される半導体レーザ装置は、第2の端面コート膜の安定化させる処理が重要であり、光照射工程を導入する意義が大きいなものとなる。   In the method for manufacturing a semiconductor laser device having any one of the first to fourth configurations, the semiconductor laser device includes a monitor element for monitoring the optical power of the laser light emitted from the device (first configuration). 5 configuration). In the semiconductor laser device in which the monitor element (rear monitor) is built in, the process for stabilizing the second end face coating film is important, and the significance of introducing the light irradiation step is great.

上記第1から第5のいずれかの構成の半導体レーザ装置の製造方法において、当該半導体レーザ装置は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いて形成される構成(第6の構成)が好ましい。窒化物系III−V族化合物半導体は、その用途が広く、環境への負荷も少ないために、半導体レーザ装置を構成する材料として好適である。   In the method of manufacturing a semiconductor laser device having any one of the first to fifth configurations, the semiconductor laser device preferably has a configuration (sixth configuration) formed using a nitride III-V group compound semiconductor. . Nitride-based III-V group compound semiconductors are suitable as a material constituting a semiconductor laser device because of their wide use and low environmental impact.

本発明によれば、レーザ素子に対するダメージを抑制しつつ、共振器端面に設けられる端面コート膜を効率良く安定化させられる、半導体レーザ装置の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus which can stabilize efficiently the end surface coating film provided in a resonator end surface can be provided, suppressing the damage with respect to a laser element.

本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成例を示す概略斜視図1 is a schematic perspective view showing a configuration example of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成例を示す概略図Schematic showing a configuration example of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置が備える半導体レーザチップの積層構造例を示す概略平面図1 is a schematic plan view showing an example of a laminated structure of semiconductor laser chips provided in a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置が備える半導体レーザチップに設けられる端面コート膜の構成例を示す模式図Schematic diagram showing a configuration example of an end face coating film provided on a semiconductor laser chip provided in a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention 本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる光照射工程を説明するための模式図The schematic diagram for demonstrating the light irradiation process included in the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus concerning embodiment of this invention 図5に示されるLDバー集合体の詳細構成を示す概略平面図Schematic plan view showing the detailed configuration of the LD bar assembly shown in FIG. 本実施例の半導体レーザ装置における、駆動電流(Iop)の時間変化を示すグラフThe graph which shows the time change of the drive current (Iop) in the semiconductor laser apparatus of a present Example. 本実施例の半導体レーザ装置における、モニタ出力電流(Imop)及びモニタ出力電流(Imop)の変化率の時間変化を示すグラフThe graph which shows the time change of the rate of change of the monitor output current (Imop) and the monitor output current (Imop) in the semiconductor laser device of this example. 比較例の半導体レーザ装置における、駆動電流(Iop)の時間変化を示すグラフThe graph which shows the time change of the drive current (Iop) in the semiconductor laser apparatus of a comparative example 比較例の半導体レーザ装置における、モニタ出力電流(Imop)及びモニタ出力電流(Imop)の変化率の時間変化を示すグラフThe graph which shows the time change of the rate of change of the monitor output current (Imop) and the monitor output current (Imop) in the semiconductor laser device of the comparative example.

以下、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<半導体レーザ装置の概略構成>
まず、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置1の構成例を示す概略斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置1の構成例を示す概略図で、図2(a)は、キャップ30が取り外された状態を示す平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A位置における断面図である。
<Schematic configuration of semiconductor laser device>
First, a schematic configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration example of a semiconductor laser device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the semiconductor laser device 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view illustrating a state where the cap 30 is removed, and FIG. It is sectional drawing in the AA position of Fig.2 (a).

本実施形態に係る半導体レーザ装置1は、図1及び図2に示すように、キャンパッケージタイプの半導体レーザ装置となっている。半導体レーザ装置1は、図1に示すように、ステム10と、3本のリードピン20、21、22と、キャップ30と、を備える。   The semiconductor laser device 1 according to the present embodiment is a can package type semiconductor laser device as shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 1 includes a stem 10, three lead pins 20, 21 and 22, and a cap 30.

ステム10は円板状に形成され、例えば鉄、銅等の金属材料で構成される。ステム10の上面側には、図2に示されるように、放射機能を有するブロック部10aが形成されている。ブロック部10a上には、ヒートシンク11が例えば接着剤(不図示)等で固着されている。ヒートシンク11は、例えばAlN等の熱放射性の良い材料で形成される。ヒートシンク11上には、レーザ光を出射する半導体レーザチップ12(本発明のレーザ素子の一例)が、不図示の半田層を介してマウントされている。半導体レーザチップ12は、複数の窒化物系化合物半導体層が積層された積層構造になっている。半導体レーザチップ12の詳細構成は後述する。また、ステム10の上面には、半導体レーザチップ12からの光を検出するモニタ素子(フォトダイオード)13が、接着剤(不図示)等を用いて固着されている。このモニタ素子13は、いわゆるリアモニタと呼ばれるものである。   The stem 10 is formed in a disk shape and is made of a metal material such as iron or copper. As shown in FIG. 2, a block portion 10 a having a radiation function is formed on the upper surface side of the stem 10. On the block part 10a, the heat sink 11 is fixed by, for example, an adhesive (not shown). The heat sink 11 is formed of a material having good heat radiation, such as AlN. On the heat sink 11, a semiconductor laser chip 12 (an example of the laser element of the present invention) that emits laser light is mounted via a solder layer (not shown). The semiconductor laser chip 12 has a stacked structure in which a plurality of nitride compound semiconductor layers are stacked. The detailed configuration of the semiconductor laser chip 12 will be described later. A monitor element (photodiode) 13 for detecting light from the semiconductor laser chip 12 is fixed to the upper surface of the stem 10 using an adhesive (not shown) or the like. This monitor element 13 is a so-called rear monitor.

リードピン20は、ステム10に直接取り付けられている。リードピン21とリードピン22は、それぞれ、ステム10に形成される貫通孔(不図示)に挿通されることで、一端部がステム10の上面側に突出するとともに他端部がステム10の下面側に突出した状態で、ステム10に取り付けられている(図2参照)。なお、リードピン21、22は、不図示の絶縁体を介してステム10に絶縁固定されている。また、これらのリードピン20〜22には、不図示のワイヤ等を介して、半導体レーザチップ12やモニタ素子13が適宜電気的に接続されている。   The lead pin 20 is directly attached to the stem 10. Each of the lead pin 21 and the lead pin 22 is inserted into a through hole (not shown) formed in the stem 10, so that one end portion projects to the upper surface side of the stem 10 and the other end portion faces to the lower surface side of the stem 10. It is attached to the stem 10 in a protruding state (see FIG. 2). The lead pins 21 and 22 are insulated and fixed to the stem 10 via an insulator (not shown). In addition, the semiconductor laser chip 12 and the monitor element 13 are appropriately electrically connected to these lead pins 20 to 22 through wires or the like (not shown).

キャップ30は、その下端面が開放された円筒形状に形成され、例えば銅等の金属によって構成される。キャップ30の開放端には、フランジ部30aが設けられている。キャップ30は、このフランジ部30aがステム10に固着されることで、ステム10上の半導体レーザチップ12等を覆うように、ステム10の上面に固定される。なお、このキャップ30によって、半導体レーザチップ12は気密封止される。また、キャップ30の上端には、半導体レーザチップ12から出射されるレーザ光を取り出すための出射孔30bが形成されている。この出射孔30bは、ガラス窓31によって覆われている。   The cap 30 is formed in a cylindrical shape having an open lower end surface, and is made of a metal such as copper. A flange portion 30 a is provided at the open end of the cap 30. The cap 30 is fixed to the upper surface of the stem 10 so as to cover the semiconductor laser chip 12 and the like on the stem 10 by fixing the flange portion 30 a to the stem 10. The semiconductor laser chip 12 is hermetically sealed by the cap 30. Further, at the upper end of the cap 30, an emission hole 30b for taking out the laser light emitted from the semiconductor laser chip 12 is formed. The exit hole 30 b is covered with a glass window 31.

以上のように構成される半導体レーザ装置1においては、半導体レーザチップ12は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いて形成されている。ここで、窒化物系III−V族化合物半導体とは、Ga、Al、In、及びBからなる群より選ばれた少なくとも一種類のIII族元素と、少なくともNを含み、場合によって更にAsやPを含むV族元素と、で構成される化合物半導体のことを指している。窒化物系III−V族化合物半導体としては、例えば、AlGaInN、GaInN、InN等が挙げられる。   In the semiconductor laser device 1 configured as described above, the semiconductor laser chip 12 is formed using a nitride III-V compound semiconductor. Here, the nitride-based III-V compound semiconductor includes at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In, and B, and at least N. And a compound semiconductor composed of a group V element containing. Examples of the nitride III-V group compound semiconductor include AlGaInN, GaInN, InN, and the like.

また、以上のように構成される半導体レーザ装置1においては、半導体レーザチップ12における光の出射方向の前面側(図2の上面側)及び後面側(図2の下面側)に共振器端面が形成されている。共振器端面は、共振器としての機能を実現するために劈開等によって得られた端面のことである。   Further, in the semiconductor laser device 1 configured as described above, the resonator end faces are provided on the front side (upper surface side in FIG. 2) and rear side (lower surface side in FIG. 2) of the semiconductor laser chip 12 in the light emission direction. Is formed. The resonator end face is an end face obtained by cleaving or the like in order to realize a function as a resonator.

共振器端面には、端面付近の結晶の酸化を防止する目的で、端面コート膜が形成されている。端面コート膜は、単層又は多層の誘電体膜で形成される。誘電体膜としては、例えば、Al、Ti、Zr、Hf、Ta、Zn及びSiからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含む材料から構成されるものが挙げられ、更に具体的には、例えばAl23、AlN、AlONから構成されるもの等が挙げられる。 An end face coat film is formed on the end face of the resonator for the purpose of preventing oxidation of crystals near the end face. The end face coating film is formed of a single-layer or multilayer dielectric film. Examples of the dielectric film include those composed of a material containing at least one element selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Hf, Ta, Zn, and Si, and more specifically, Examples thereof include those composed of Al 2 O 3 , AlN, and AlON.

以下、半導体レーザチップ12がAlGaInN系化合物半導体を用いて構成される場合を例に挙げて、半導体レーザチップ12の構成について更に詳細に説明する。図3は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置1が備える半導体レーザチップ12の積層構造例を示す概略平面図である。図3に示すように、半導体レーザチップ12は、複数の化合物半導体層を積層した構造になっている。なお、図3に示す構成は、あくまでも例示であり、その材料や厚み等は適宜変更されてよいものである。   Hereinafter, the configuration of the semiconductor laser chip 12 will be described in more detail by taking as an example the case where the semiconductor laser chip 12 is configured using an AlGaInN-based compound semiconductor. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a laminated structure of the semiconductor laser chip 12 included in the semiconductor laser device 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the semiconductor laser chip 12 has a structure in which a plurality of compound semiconductor layers are stacked. The configuration illustrated in FIG. 3 is merely an example, and the material, thickness, and the like may be changed as appropriate.

図3に示すように、半導体レーザチップ12は、その表面にn型窒化物半導体層121と、活性層122と、p型窒化物半導体層123と、が設けられる基板120を備える。基板120は、例えば40〜150μm程度の厚みを有するn型GaN基板とできる。なお、基板材料は、GaNに限定されるものではなく、例えば、InN、AlN、或いは、GaN、InN、及びAlNのうちから2つ以上を選択して得られる混晶半導体等であっても構わない。また、基板材料は、例えば、サファイア、スピネル、SiC、Si、又は、窒化物以外のIII−V族化合物(例えばGaAs、GaP等)等でも構わない。   As shown in FIG. 3, the semiconductor laser chip 12 includes a substrate 120 on the surface of which an n-type nitride semiconductor layer 121, an active layer 122, and a p-type nitride semiconductor layer 123 are provided. The substrate 120 can be an n-type GaN substrate having a thickness of about 40 to 150 μm, for example. The substrate material is not limited to GaN, and may be, for example, InN, AlN, or a mixed crystal semiconductor obtained by selecting two or more of GaN, InN, and AlN. Absent. The substrate material may be, for example, sapphire, spinel, SiC, Si, or a III-V group compound (eg, GaAs, GaP, etc.) other than nitride.

基板120上に設けられるn型窒化物半導体層121は、下部コンタクト層121a、下部クラッド層121b、及び、下部ガイド層121cを含む構成とできる。基板120上に形成される下部コンタクト層121aは、例えば0.1μm〜10μm程度(本例では1μm程度)の厚みを有するn型GaNで構成できる。下部コンタクト層121a上に設けられる下部クラッド層121bは、例えば0.5μm〜3μm程度(本例では2μm程度)の厚みを有するn型AlGaNで構成できる。下部クラッド層121b上に設けられる下部ガイド層121cは、例えば0〜0.2μm程度(本例では0.1μm程度)の厚みを有するn型GaNで構成できる。   The n-type nitride semiconductor layer 121 provided on the substrate 120 may include a lower contact layer 121a, a lower cladding layer 121b, and a lower guide layer 121c. The lower contact layer 121a formed on the substrate 120 can be made of n-type GaN having a thickness of about 0.1 μm to 10 μm (about 1 μm in this example), for example. The lower clad layer 121b provided on the lower contact layer 121a can be made of n-type AlGaN having a thickness of, for example, about 0.5 μm to 3 μm (about 2 μm in this example). The lower guide layer 121c provided on the lower cladding layer 121b can be made of n-type GaN having a thickness of about 0 to 0.2 μm (in this example, about 0.1 μm), for example.

なお、基板120と下部コンタクト層121aの間に、バッファ層が設けられても構わない。また、下部コンタクト層121aと下部クラッド層121bの間に、例えばInGaN層等で構成されるクラック防止層を挿入しても構わない。また、下部クラッド層121bは多層構造でもよく、更には多重量子井戸構造とされても構わない。   A buffer layer may be provided between the substrate 120 and the lower contact layer 121a. Further, a crack prevention layer made of, for example, an InGaN layer or the like may be inserted between the lower contact layer 121a and the lower cladding layer 121b. Further, the lower clad layer 121b may have a multilayer structure, and may have a multiple quantum well structure.

活性層122は、下部ガイド層121c上に形成されている。この活性層122は、例えば、InGaNで構成される多重量子井戸構造(本例では厚み0.053μm程度)とできる。なお、活性層122は、例えば、GaInNAsもしくはGaInPなどを用いて構成しても構わない。   The active layer 122 is formed on the lower guide layer 121c. The active layer 122 can have, for example, a multiple quantum well structure (in this example, a thickness of about 0.053 μm) made of InGaN. Note that the active layer 122 may be configured using, for example, GaInNAs or GaInP.

活性層122上に設けられるp型窒化物半導体層123は、蒸発防止層123a、上部ガイド層123b、上部クラッド層123c、及び上部コンタクト層123dを含む構成とできる。活性層122上に形成される蒸発防止層123aは、例えば0〜0.02μm程度(本例では0.02μm程度)の厚みを有するp型AlGaNで構成できる。蒸発防止層123a上に形成される上部ガイド層123bは、例えば0〜0.2μm程度(本例では0.1μm程度)のp型GaNで構成できる。上部ガイド層123b上に形成される上部クラッド層123c(本例では厚み0.5μm程度)は、凸部と、凸部以外の平坦部とを有する構成とされ、p型AlGaNで構成できる。上部クラッド層123cの凸部上に形成される上部コンタクト層123dは、例えば0.01μm〜1.0μm程度(本例では0.1μm程度)の厚みを有するp型GaNで構成できる。   The p-type nitride semiconductor layer 123 provided on the active layer 122 may include an evaporation prevention layer 123a, an upper guide layer 123b, an upper cladding layer 123c, and an upper contact layer 123d. The evaporation prevention layer 123a formed on the active layer 122 can be composed of p-type AlGaN having a thickness of, for example, about 0 to 0.02 μm (in this example, about 0.02 μm). The upper guide layer 123b formed on the evaporation prevention layer 123a can be composed of, for example, p-type GaN of about 0 to 0.2 μm (in this example, about 0.1 μm). The upper cladding layer 123c (thickness of about 0.5 μm in this example) formed on the upper guide layer 123b is configured to have a convex portion and a flat portion other than the convex portion, and can be composed of p-type AlGaN. The upper contact layer 123d formed on the convex portion of the upper cladding layer 123c can be made of p-type GaN having a thickness of, for example, about 0.01 μm to 1.0 μm (in this example, about 0.1 μm).

なお、上部クラッド層123cは、例えばAlGaInN等で構成されても構わない。また、上部クラッド層123cは多層構造でもよく、更には多重量子井戸構造とされても構わない。   The upper clad layer 123c may be made of, for example, AlGaInN. Further, the upper clad layer 123c may have a multilayer structure, and may have a multiple quantum well structure.

上部クラッド層123cの凸部と、上部コンタクト層123dとによって、共振器端面と直交する方向(図3において紙面と直交する方向が該当)に延びるストライプ状(細長状)のリッジ部124が形成されている。すなわち、半導体レーザチップ12は、リッジストライプ構造を備える。   The convex portion of the upper cladding layer 123c and the upper contact layer 123d form a striped (elongated) ridge portion 124 extending in a direction orthogonal to the resonator end surface (a direction orthogonal to the paper surface in FIG. 3 corresponds). ing. That is, the semiconductor laser chip 12 has a ridge stripe structure.

なお、リッジ部124は、上部クラッド層123cと上部コンタクト層123dとのみで構成するのではなく、上部ガイド層123bから活性層122に至るまでの途中いずれかまで掘り込んで形成されたものであっても構わない。   The ridge portion 124 is not formed only by the upper clad layer 123c and the upper contact layer 123d, but is formed by digging up to somewhere in the range from the upper guide layer 123b to the active layer 122. It doesn't matter.

リッジ部124の両脇には、電流狭窄を目的として埋め込み層125が形成されている。この埋め込み層125は、例えば、SiO2、SiN、Al23、ZrO2等の絶縁性材料で形成できる(本例では、SiO2が用いられている)。 A buried layer 125 is formed on both sides of the ridge portion 124 for the purpose of current confinement. The buried layer 125 can be formed of an insulating material such as SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , or ZrO 2 (in this example, SiO 2 is used).

上部コンタクト層123d及び埋め込み層125の上には、リッジ部124の上面からキャリアを注入するためのp側電極126が形成されている。このp側電極126は、上部コンタクト層123dの一部を覆うように形成されており、上部コンタクト層123dに対してオーム性接触している。p側電極126としては、例えばNi、Pd、Pt、Auといった金属や、これらの金属を含む積層体が使用できる。本例では、p側電極126は、上部コンタクト層123dに近い側から、Pd(15nm程度)/Mo(15nm程度)/Au(200nm程度)という順に並んだ積層体になっている。   A p-side electrode 126 for injecting carriers from the upper surface of the ridge portion 124 is formed on the upper contact layer 123 d and the buried layer 125. The p-side electrode 126 is formed so as to cover a part of the upper contact layer 123d, and is in ohmic contact with the upper contact layer 123d. As the p-side electrode 126, for example, a metal such as Ni, Pd, Pt, or Au, or a laminate including these metals can be used. In this example, the p-side electrode 126 is a laminated body arranged in the order of Pd (about 15 nm) / Mo (about 15 nm) / Au (about 200 nm) from the side close to the upper contact layer 123d.

基板120の裏面には、基板下からキャリアを注入するためのn側電極127が形成されている。このn側電極127は、基板120に対してオーム性接触されている。n側電極127としては、例えばHf、Ti、Al、Wといった金属や、これらの金属を含む積層体が使用できる。本例では、n側電極127は、基板120に近い側から、Ti(30nm程度)/Al(150nm程度)/Mo(8nm程度)/Pt(15nm程度)/Au(250nm程度)という順に並んだ積層体になっている。   On the back surface of the substrate 120, an n-side electrode 127 for injecting carriers from below the substrate is formed. The n-side electrode 127 is in ohmic contact with the substrate 120. As the n-side electrode 127, for example, a metal such as Hf, Ti, Al, or W, or a laminate including these metals can be used. In this example, the n-side electrode 127 is arranged in the order of Ti (about 30 nm) / Al (about 150 nm) / Mo (about 8 nm) / Pt (about 15 nm) / Au (about 250 nm) from the side close to the substrate 120. It is a laminate.

図4は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置1が備える半導体レーザチップ12に設けられる端面コート膜14、15の構成例を示す模式図である。図4に示すように、半導体レーザチップ12には、フロント側端面128aとリア側端面128bとを有する共振器端面128が形成されている。なお、フロント側端面128aは、光の出射方向の前面側(出射側;図4の右側)にある端面のことであり、本発明の第1の端面の一例である。また、リア側端面128bは、フロント側端面128aに対して反対側(フロント側端面128aと対向する側;図4の左側)にある端面のことであり、本発明の第2の端面の一例である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of the end surface coating films 14 and 15 provided on the semiconductor laser chip 12 included in the semiconductor laser device 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the semiconductor laser chip 12 has a resonator end face 128 having a front end face 128a and a rear end face 128b. The front side end face 128a is an end face on the front side (outgoing side; right side in FIG. 4) in the light emitting direction, and is an example of the first end face of the present invention. The rear end face 128b is an end face on the opposite side (the side facing the front end face 128a; the left side in FIG. 4) with respect to the front end face 128a, and is an example of the second end face of the present invention. is there.

フロント側端面128aには、レーザの発振波長光(本例では405nmの光)が低反射率を示す第1の端面コート膜14(以下、「ARコート膜14」という)が成膜されている。ARコート膜14は、その膜構成及び膜厚を限定する趣旨ではないが、例えば、AlON/SiN/Al23からなる多層誘電体膜(厚み1500Å程度)にできる。なお、ARコート膜14は、半導体レーザ装置1が例えば高出力タイプであるか低出力タイプであるか等によって適宜変更されるものであるが、その反射率は例えば数%〜50%程度に調整される。 On the front side end face 128a, a first end face coat film 14 (hereinafter referred to as “AR coat film 14”) in which the laser oscillation wavelength light (in this example, light of 405 nm) exhibits low reflectivity is formed. . The AR coating film 14 is not intended to limit the film configuration and film thickness, but can be a multilayer dielectric film (thickness of about 1500 mm) made of, for example, AlON / SiN / Al 2 O 3 . The AR coating film 14 is appropriately changed depending on whether the semiconductor laser device 1 is, for example, a high output type or a low output type, and the reflectance thereof is adjusted to, for example, about several% to 50%. Is done.

リア側端面128bには、レーザの発振波長光が高反射率を示す第2の端面コート膜15(以下、「HRコート膜15」という)が形成されている。HRコート膜15は、その膜構成及び膜厚を限定する趣旨ではないが、例えば、Al23層15a(厚み560Å程度)とTiO3層15b(厚み430Å程度)とが繰り返し(例えば4回)積層された多層誘電体膜にできる。なお、HRコート膜15は、半導体レーザ装置1が例えば高出力タイプであるか低出力タイプであるか等によって適宜変更されるものであるが、その反射率は例えば50%以上に調整される。例えば、モニタ素子13が設けられるタイプの半導体レーザ装置1では、HRコート膜15の反射率は50%〜95%程度とされ、モニタ素子13が設けられないタイプでは、その反射率は90%以上とされる。 On the rear side end face 128b, a second end face coat film 15 (hereinafter referred to as “HR coat film 15”) having high reflectivity of the laser oscillation wavelength light is formed. The HR coat film 15 is not intended to limit the film configuration and film thickness. For example, the Al 2 O 3 layer 15a (thickness of about 560 mm) and the TiO 3 layer 15b (thickness of about 430 mm) are repeated (for example, four times). ) Can be a multilayer dielectric film laminated. The HR coat film 15 is appropriately changed depending on whether the semiconductor laser device 1 is, for example, a high output type or a low output type, and the reflectance is adjusted to, for example, 50% or more. For example, in the semiconductor laser device 1 of the type in which the monitor element 13 is provided, the reflectivity of the HR coat film 15 is about 50% to 95%, and in the type in which the monitor element 13 is not provided, the reflectivity is 90% or more. It is said.

<半導体レーザ装置の製造方法>
次に、以上のように構成される半導体レーザ装置1の製造方法について説明する。なお、半導体レーザチップ12が、上述のAlGaInN系化合物半導体を用いて構成される場合を例に説明する。
<Method for Manufacturing Semiconductor Laser Device>
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 1 configured as described above will be described. The case where the semiconductor laser chip 12 is configured using the above-described AlGaInN-based compound semiconductor will be described as an example.

まず、半導体レーザチップ12を形成すべく、公知の技術を用いて、基板120の表面(上面)に、図3に示すような複数の窒化物半導体層121〜123で構成される積層体、及び、p型電極126を形成したウエハを作製する。次に、基板120の裏面(上記積層体等が形成されていない側の面)を、例えば研磨やエッチング等によって所定の厚みまで薄くする(本例では、40〜150μmまで薄くする)。その後、基板120の裏面側に、n型電極127を形成する。   First, in order to form the semiconductor laser chip 12, using a known technique, on the surface (upper surface) of the substrate 120, a laminate composed of a plurality of nitride semiconductor layers 121 to 123 as shown in FIG. Then, a wafer on which the p-type electrode 126 is formed is manufactured. Next, the back surface of the substrate 120 (the surface on which the laminated body or the like is not formed) is thinned to a predetermined thickness by, for example, polishing or etching (in this example, thinned to 40 to 150 μm). Thereafter, an n-type electrode 127 is formed on the back side of the substrate 120.

基板120上に、窒化物半導体層121〜123の積層体、p型電極126、及び、n型電極127が形成されると、当該ウエハを劈開してバー状態にして共振器端面128(図4参照)を形成する。この際、例えば、半導体レーザチップ12の共振器長がおよそ200μmとなるようにウエハの劈開が行われる。この工程は、本発明の端面形成工程に該当する。なお、ウエハの劈開も公知の技術を用いて行えばよい。また、共振器端面128を得るにあたって、ウエハの劈開に代えて、例えばエッチング等の別の手法が用いられてもよい。   When the stacked body of the nitride semiconductor layers 121 to 123, the p-type electrode 126, and the n-type electrode 127 are formed on the substrate 120, the wafer is cleaved into a bar state and the resonator end face 128 (FIG. 4). Reference). At this time, for example, the wafer is cleaved so that the resonator length of the semiconductor laser chip 12 is about 200 μm. This step corresponds to the end face forming step of the present invention. The wafer may be cleaved using a known technique. Further, when the resonator end face 128 is obtained, another method such as etching may be used instead of cleaving the wafer.

次に、劈開によって得られたレーザバー(LDバー)のフロント側端面128a及びリア側端面128b(共振器端面128)に、それぞれ、端面コート膜14、15(ARコート膜14、HRコート膜15)が成膜される。この成膜工程は、本発明の膜形成工程に該当する。端面コート膜14、15の形成は、例えば、真空蒸着法やECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタ法等の公知の技術を用いて行えばよい。   Next, end face coat films 14 and 15 (AR coat film 14 and HR coat film 15) are respectively formed on the front end face 128a and the rear end face 128b (resonator end face 128) of the laser bar (LD bar) obtained by cleavage. Is deposited. This film forming step corresponds to the film forming step of the present invention. The end coat films 14 and 15 may be formed using a known technique such as a vacuum deposition method or an ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method.

フロント側端面128aにARコート膜14、リア側端面128bにHRコート膜15が形成されると、これらのコート膜14、15のうち、少なくとも、HRコート膜15に光を照射する光照射工程が行われる。この光照射工程は、本発明の光照射工程に該当し、端面コート膜14、15を構成している結晶を励起して、分子振動、格子振動を発生させ、端面コート膜14、15を安定化させる目的で行われる。   When the AR coating film 14 is formed on the front side end surface 128a and the HR coating film 15 is formed on the rear side end surface 128b, a light irradiation step of irradiating at least the HR coating film 15 of these coating films 14 and 15 is performed. Done. This light irradiation process corresponds to the light irradiation process of the present invention, and excites the crystals constituting the end face coat films 14 and 15 to generate molecular vibration and lattice vibration, thereby stabilizing the end face coat films 14 and 15. This is done for the purpose of

図5は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置1の製造方法に含まれる光照射工程を説明するための模式図である。また、図6は、図5に示されるLDバー集合体40の詳細構成を示す概略平面図で、上側から見た状態を想定した図である。なお、LDバー集合体40は、ウエハの劈開後、端面コート膜14、15が形成されたレーザバー(LDバー)12´を複数集めた集合体のことである。   FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a light irradiation process included in the method for manufacturing the semiconductor laser device 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic plan view showing a detailed configuration of the LD bar assembly 40 shown in FIG. 5 and is a view assuming a state viewed from above. The LD bar aggregate 40 is an aggregate obtained by collecting a plurality of laser bars (LD bars) 12 ′ on which the end face coating films 14 and 15 are formed after the wafer is cleaved.

図5に示すように、光照射工程は、例えば、光照射装置50と、LDバー集合体40を収容する処理室51と、を用いて行うことができる。LDバー集合体40は、図6に示すように、治具52を用いて複数のLDバー12´を一纏めとすることによって得られる。LDバー集合体40は、各LDバー12´のHRコート膜15が上側、ARコート膜14が下側となるように、処理室51内にセットされる(図5参照)。各LDバー12´のHRコート膜15は、露出した状態で処理室51内に配置される。各LDバー12´のARコート膜14は、露出状態で処理室51内に配置されてもよいし、露出されていない状態で処理室51内に配置されてもよい。   As shown in FIG. 5, the light irradiation step can be performed using, for example, a light irradiation device 50 and a processing chamber 51 that houses the LD bar assembly 40. As shown in FIG. 6, the LD bar aggregate 40 is obtained by bringing together a plurality of LD bars 12 ′ using a jig 52. The LD bar assembly 40 is set in the processing chamber 51 so that the HR coating film 15 of each LD bar 12 ′ is on the upper side and the AR coating film 14 is on the lower side (see FIG. 5). The HR coating film 15 of each LD bar 12 ′ is disposed in the processing chamber 51 in an exposed state. The AR coat film 14 of each LD bar 12 ′ may be disposed in the processing chamber 51 in an exposed state, or may be disposed in the processing chamber 51 in an unexposed state.

処理室51には、その室内にセットされた各LDバー12´のHRコート膜15に室外から光を照射できるように、HRコート膜15と対向する側の壁面に窓部51aが形成されている。この窓部51aは、光照射装置50から出射される光に対して高い透過率を示す材料で形成されるのが好ましく、例えば石英ガラス等とできる。光照射装置50は、窓部51aを通じてLDバー12´のHRコート膜15に光を照射できるように、その位置が決められている。光照射装置50からの光は、例えば光のスキャンによって、HRコート膜15の全域にわたって照射される構成であってよい。   In the processing chamber 51, a window portion 51 a is formed on the wall surface facing the HR coating film 15 so that the HR coating film 15 of each LD bar 12 ′ set in the chamber can be irradiated with light from the outside. Yes. The window 51a is preferably formed of a material exhibiting high transmittance with respect to light emitted from the light irradiation device 50, and can be made of, for example, quartz glass. The position of the light irradiation device 50 is determined so that light can be applied to the HR coating film 15 of the LD bar 12 'through the window 51a. The light from the light irradiation device 50 may be configured to be irradiated over the entire area of the HR coat film 15 by, for example, light scanning.

なお、光照射装置50から出射される光の波長は、半導体レーザ装置1のレーザ発振波長の±10nm以内であるのが好ましい。これにより、端面コート膜14、15を安定化する効果がより大きくなる。また、光照射装置50から出射される光の波長は、HRコート膜15に対する透過率が5%以上となるように選択されるのが好ましい。また、光照射装置50としては、例えば半導体レーザを用いることができるが、これに限定される趣旨ではない。光照射装置50としては、例えばLED(Light emitting diode)装置等が用いられてもよい。また、光照射装置50からの光は、例えば、白色光を分光することによって得られる光や、LED光等を蛍光体に照射して得られる蛍光等であってもよい。   The wavelength of light emitted from the light irradiation device 50 is preferably within ± 10 nm of the laser oscillation wavelength of the semiconductor laser device 1. Thereby, the effect of stabilizing the end face coat films 14 and 15 is further increased. The wavelength of the light emitted from the light irradiation device 50 is preferably selected so that the transmittance with respect to the HR coat film 15 is 5% or more. Moreover, as the light irradiation apparatus 50, for example, a semiconductor laser can be used, but the present invention is not limited to this. As the light irradiation device 50, for example, an LED (Light emitting diode) device or the like may be used. Further, the light from the light irradiation device 50 may be, for example, light obtained by dispersing white light, or fluorescence obtained by irradiating a phosphor with LED light or the like.

また、処理室51は、光照射工程専用に設けられたものであってもよいが、例えば、端面コート膜14、15を成膜する際に使用されるECRスパッタ装置等が備える処理室が用いられてもよい。これにより、膜形成工程と光照射工程との連続処理が可能になり、生産性の向上が期待できる。処理室51を提供する処理装置としては、ECRスパッタ装置の代わりに、例えば、RF(Radio Frequency)スパッタ装置、デジタルスパッタ装置、P−CVD(Plasma-Chemical Vapor Deposition)装置等が利用されてもよい。   Further, the processing chamber 51 may be provided exclusively for the light irradiation process, but for example, a processing chamber provided in an ECR sputtering apparatus or the like used when forming the end face coat films 14 and 15 is used. May be. As a result, the film forming process and the light irradiation process can be continuously performed, and an improvement in productivity can be expected. As a processing apparatus that provides the processing chamber 51, for example, an RF (Radio Frequency) sputtering apparatus, a digital sputtering apparatus, a P-CVD (Plasma-Chemical Vapor Deposition) apparatus, or the like may be used instead of the ECR sputtering apparatus. .

本例では、光照射装置1として、半導体レーザ装置1の発振波長と同じ405nmの光を出射するワットクラス(高出力)の半導体レーザが使用された。光照射工程の処理条件は、以下の条件とされた。
(本例の光照射工程の処理条件)
処理温度:室温
処理室内雰囲気:ドライエア(1atm)
レーザ出力:CW(Continuous Wave)1W
照射時間:レーザ波長405nmエリアあたりのレーザ照射時間30分
In this example, a watt class (high output) semiconductor laser that emits light having a wavelength of 405 nm which is the same as the oscillation wavelength of the semiconductor laser device 1 is used as the light irradiation device 1. The processing conditions of the light irradiation process were as follows.
(Processing conditions for the light irradiation process in this example)
Processing temperature: Room temperature Processing room atmosphere: Dry air (1 atm)
Laser output: CW (Continuous Wave) 1W
Irradiation time: Laser irradiation time per laser wavelength of 405 nm area 30 minutes

なお、光照射工程は、処理室51を真空引きして、LDバー12´を加熱しながら(処理室51内の温度を200℃前後としながら)、光照射を行うものであってもよい。これによれば、LDバー12´の光照射した部分にシロキサンが堆積することを防止できる。   In the light irradiation step, the process chamber 51 may be evacuated and the light irradiation may be performed while heating the LD bar 12 ′ (while the temperature in the process chamber 51 is about 200 ° C.). According to this, it is possible to prevent siloxane from being deposited on the light irradiated portion of the LD bar 12 '.

光照射工程後に得られたLDバー12´(半導体レーザチップ12)をステム10にマウントし、気密封止後、当該装置を駆動させることによってバーンイン工程を行い、最後に特性検査を行うことによって半導体レーザ装置1が得られる。なお、本例の半導体チップ12は、共振器波長略200μm、幅略120μm、厚さ略90μmである。また、本例のステム10の直径はφ5.6mmである。また、本例のバーンイン工程の処理条件は、以下の条件とされた。
(本例のバーンイン工程の処理条件)
ステム温度:75℃
光出力:CW(Continuous Wave)60mW
駆動時間:8時間
駆動方法:APC駆動(外部モニタ素子(フロントモニタ)を利用)
An LD bar 12 '(semiconductor laser chip 12) obtained after the light irradiation process is mounted on the stem 10, and after hermetic sealing, a burn-in process is performed by driving the device, and finally a semiconductor is tested by performing a characteristic inspection. A laser device 1 is obtained. The semiconductor chip 12 of this example has a resonator wavelength of about 200 μm, a width of about 120 μm, and a thickness of about 90 μm. Moreover, the diameter of the stem 10 of this example is φ5.6 mm. Further, the processing conditions of the burn-in process of this example were as follows.
(Processing conditions for the burn-in process in this example)
Stem temperature: 75 ° C
Optical output: CW (Continuous Wave) 60mW
Drive time: 8 hours Drive method: APC drive (using external monitor element (front monitor))

なお、バーンイン工程における上記駆動方法は、APC駆動に代えてACC駆動であってもよい。APC駆動の場合、バーンイン開始直後において駆動電流が大きく変動する場合があるが、時間経過とともに駆動電流は安定する。ACC駆動の場合、バーンイン開始直後において光出力が大きく変化する場合があるが、時間経過とともに光出力は安定する。   The driving method in the burn-in process may be ACC driving instead of APC driving. In the case of APC drive, the drive current may fluctuate greatly immediately after the start of burn-in, but the drive current stabilizes over time. In the case of ACC drive, the light output may change greatly immediately after the start of burn-in, but the light output becomes stable with the passage of time.

<エージング試験の結果>
上記の製造方法で得られた半導体レーザ装置1について、以下の条件でエージング試験を行った(図7、図8に結果を示す)。また、比較例として、上述の光照射工程を行わないことを除いては同一の条件で製造された半導体レーザ装置について、半導体レーザ装置1と同一の条件でエージング試験を行った(図9、図10に結果を示す)。
(本例のエージング試験の条件)
ステム温度:75℃
光出力:20mW
駆動方法:APC駆動(外部モニタ素子(フロントモニタ)を利用)
<Results of aging test>
The semiconductor laser device 1 obtained by the above manufacturing method was subjected to an aging test under the following conditions (results are shown in FIGS. 7 and 8). As a comparative example, an aging test was performed on the semiconductor laser device manufactured under the same conditions except that the above-described light irradiation process was not performed (see FIGS. 9 and 9). 10 shows the results).
(Conditions for aging test in this example)
Stem temperature: 75 ° C
Light output: 20mW
Drive method: APC drive (using external monitor element (front monitor))

図7は、本実施例の半導体レーザ装置1における、駆動電流(Iop)の時間変化を示すグラフである。図8は、本実施例の半導体レーザ装置1における、モニタ出力電流(Imop)及びモニタ出力電流(Imop)の変化率の時間変化を示すグラフで、図8(a)がImopの時間変化を示すグラフ、図8(b)がImopの変化率の時間変化を示すグラフである。図9は、比較例の半導体レーザ装置における、駆動電流(Iop)の時間変化を示すグラフである。図10は、比較例の半導体レーザ装置における、モニタ出力電流(Imop)及びモニタ出力電流(Imop)の変化率の時間変化を示すグラフで、図10(a)がImopの時間変化を示すグラフ、図10(b)がImopの変化率の時間変化を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing the change over time of the drive current (Iop) in the semiconductor laser device 1 of this example. FIG. 8 is a graph showing the change over time of the change rate of the monitor output current (Imop) and the monitor output current (Imop) in the semiconductor laser device 1 of this example, and FIG. 8 (a) shows the change over time of Imop. The graph, FIG. 8B, is a graph showing the change over time in the change rate of Imop. FIG. 9 is a graph showing the change over time of the drive current (Iop) in the semiconductor laser device of the comparative example. FIG. 10 is a graph showing the change over time of the change rate of the monitor output current (Imop) and the monitor output current (Imop) in the semiconductor laser device of the comparative example, and FIG. 10 (a) is a graph showing the change over time of Imop. FIG. 10B is a graph showing the change over time in the change rate of Imop.

なお、上記グラフにおける駆動電流(Iop)は、半導体レーザ装置から、所定の光出力(光パワー)のレーザ光を出射させるために必要となる電流である。また、上記グラフにおけるモニタ出力電流(Imop)は、半導体レーザ装置を前記駆動電流で駆動した場合に、半導体レーザ装置が備えるモニタ素子13(リアモニタ)から出力される電流である。また、エージング試験は、一度に複数個の半導体レーザ装置を対象に実行されたために、上記グラフでは複数のデータが重なった状態になっている。   Note that the driving current (Iop) in the graph is a current necessary for emitting laser light having a predetermined optical output (optical power) from the semiconductor laser device. The monitor output current (Imop) in the graph is a current output from the monitor element 13 (rear monitor) provided in the semiconductor laser device when the semiconductor laser device is driven with the drive current. In addition, since the aging test is performed on a plurality of semiconductor laser devices at a time, a plurality of data are overlapped in the graph.

図7及び図9に示されるように、フロント側端面128a(ARコート膜14が設けられる側)から出射される光によって決定される駆動電流は、光照射工程の有無にかかわらず、時間経過とともにほとんど変動することなく安定している。これは、半導体レーザ装置の製造時に行われるバーンイン工程によって、ARコート膜14の安定化が達成されたためと考えられる。   As shown in FIGS. 7 and 9, the driving current determined by the light emitted from the front side end face 128a (the side on which the AR coating film 14 is provided) is time-dependent regardless of the presence or absence of the light irradiation process. Stable with little fluctuation. This is presumably because the AR coat film 14 was stabilized by the burn-in process performed at the time of manufacturing the semiconductor laser device.

一方、リア側端面128b(HRコート膜15が設けられる側)から出射される光によって決定されるモニタ出力電流は、図8に示されるように本実施例(光照射工程有り)では時間経過とともにほとんど変動することなく安定している。しかし、図10に示されるように、比較例(光照射工程無し)では、モニタ出力電流は、時間経過に伴って大きく変動している。これは、リア側端面128bに設けられるHRコート膜15がバーンイン工程だけでは安定せず、HRコート膜15の安定化のために光照射工程が必要であることを示している。光照射工程が行われると、HRコート膜15においては、当該膜15を構成している結晶が励起され、分子振動、格子振動が発生し、当該膜15を安定化させるものと考えられる。   On the other hand, the monitor output current determined by the light emitted from the rear side end face 128b (the side where the HR coating film 15 is provided) is as time passes in this embodiment (with a light irradiation step) as shown in FIG. Stable with little fluctuation. However, as shown in FIG. 10, in the comparative example (without the light irradiation process), the monitor output current greatly fluctuates with time. This indicates that the HR coat film 15 provided on the rear side end face 128b is not stabilized only by the burn-in process, and a light irradiation process is necessary to stabilize the HR coat film 15. When the light irradiation process is performed, it is considered that in the HR coat film 15, the crystals constituting the film 15 are excited, molecular vibrations and lattice vibrations are generated, and the film 15 is stabilized.

本実施形態における光照射工程が採用されることによって、バーンイン工程に要する時間を長時間とせずに、HRコート膜15の安定化を図ることができる。また、本実施形態における光照射工程が採用されることによって、バーンイン工程における光出力を小さくして、半導体レーザチップ12に対するダメージを抑制しつつ、端面コート膜14、15の安定化を図ることも可能である。そして、光照射工程における光出力は、別途用意される光照射装置50を用いて行われるものであるので、比較的、高出力で光照射を行え、バーンイン工程を利用する場合に比べて、HRコート膜15の安定化に要する時間を短時間とできる。更に、光照射工程における光は、エキシマレーザのような短波長の光ではないので、半導体レーザチップ12に対するダメージを抑制できる。以上からわかるように、本実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によれば、製造時に半導体レーザチップ(レーザ素子)に対してダメージを与える可能性を抑制しつつ、生産効率を向上させられる。   By employing the light irradiation process in the present embodiment, the HR coat film 15 can be stabilized without taking a long time for the burn-in process. In addition, by adopting the light irradiation process in the present embodiment, the light output in the burn-in process is reduced, and the end coat films 14 and 15 can be stabilized while suppressing damage to the semiconductor laser chip 12. Is possible. The light output in the light irradiation process is performed by using a separately prepared light irradiation apparatus 50. Therefore, the light irradiation can be performed at a relatively high output, compared with the case where the burn-in process is used. The time required for stabilization of the coating film 15 can be shortened. Furthermore, since the light in the light irradiation process is not short-wavelength light like an excimer laser, damage to the semiconductor laser chip 12 can be suppressed. As can be seen from the above, according to the manufacturing method of the semiconductor laser device of this embodiment, the production efficiency can be improved while suppressing the possibility of damaging the semiconductor laser chip (laser element) during the manufacturing.

<その他>
なお、以上に示した実施形態は、本発明の例示にすぎず、本発明の適用範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。
<Others>
The embodiment described above is merely an example of the present invention, and the scope of application of the present invention is not limited to the above-described embodiment.

例えば、以上に示した実施形態では、光照射工程における光照射がHRコート膜15にのみ行われる構成としたが、ARコート膜14に対しても光照射が行われてもよい。ARコート膜14に対して光照射を行うか否かは、バーンイン工程の条件によって適宜決定すればよい。例えば、バーンイン工程の条件がARコート膜14を安定化させるのに十分な条件であれば、ARコート膜14に対して光照射を行わなくてよい。   For example, in the embodiment described above, the light irradiation in the light irradiation process is performed only on the HR coat film 15, but the AR coat film 14 may be irradiated with light. Whether or not the AR coating film 14 is irradiated with light may be appropriately determined depending on the conditions of the burn-in process. For example, if the conditions of the burn-in process are sufficient to stabilize the AR coat film 14, the AR coat film 14 need not be irradiated with light.

また、以上に示した実施形態では、半導体レーザ装置1にモニタ素子13が内蔵される構成としたが、本発明の製造方法は、モニタ素子13を備えない半導体レーザ装置に対しても勿論適用可能である。   In the embodiment described above, the monitor element 13 is built in the semiconductor laser device 1. However, the manufacturing method of the present invention is naturally applicable to a semiconductor laser device that does not include the monitor element 13. It is.

また、以上に示した実施形態では、半導体レーザ装置が、窒化物系III−V族化合物半導体を用いて形成されるものとしたが、必ずしも、これに限定される趣旨ではない。   In the embodiment described above, the semiconductor laser device is formed using a nitride III-V compound semiconductor. However, the present invention is not necessarily limited to this.

1 半導体レーザ装置
12 半導体レーザチップ(レーザ素子)
13 モニタ素子
14 ARコート膜(第1の端面コート膜)
15 HRコート膜(第2の端面コート膜)
128 共振器端面
128a フロント側端面(第1の端面)
128b リア側端面(第2の端面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser apparatus 12 Semiconductor laser chip (laser element)
13 Monitor element 14 AR coat film (first end face coat film)
15 HR coat film (second end face coat film)
128 resonator end face 128a front side end face (first end face)
128b Rear side end face (second end face)

Claims (6)

半導体レーザ装置の製造方法であって、
レーザ光の出射側として使用される第1の端面と、前記第1の端面と対向する第2の端面と、を有する共振器端面を形成する端面形成工程と、
前記第1の端面に第1の端面コート膜を形成し、前記第2の端面に第2の端面コート膜を形成する膜形成工程と、
前記第1の端面コート膜と前記第2の端面コート膜とのうち、少なくとも前記第2の端面コート膜に光を照射する光照射工程と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
An end face forming step of forming a resonator end face having a first end face used as a laser beam emitting side and a second end face facing the first end face;
A film forming step of forming a first end face coat film on the first end face and forming a second end face coat film on the second end face;
A light irradiation step of irradiating at least the second end face coat film with light among the first end face coat film and the second end face coat film;
A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
前記光照射工程の後に、当該装置を構成するレーザ素子を駆動して光を所定の時間出射させるバーンイン工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a burn-in step of driving a laser element constituting the device to emit light for a predetermined time after the light irradiation step. 前記光照射工程で使用される光の波長は、当該半導体レーザ装置の発振波長に対して±10nm以内であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein a wavelength of light used in the light irradiation step is within ± 10 nm with respect to an oscillation wavelength of the semiconductor laser device. 前記光照射工程で使用される光は、前記第2の端面コート膜に対する光の透過率が5%以上であること特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the light used in the light irradiation step has a light transmittance of 5% or more with respect to the second end face coating film. . 当該半導体レーザ装置には、当該装置から出射されるレーザ光の光パワーをモニタするモニタ素子が内蔵されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device includes a monitor element for monitoring an optical power of laser light emitted from the device. 当該半導体レーザ装置は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いて形成されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is formed using a nitride-based III-V group compound semiconductor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019047117A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing light-emitting device and light-emitting device

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