JP2723649B2 - Method for manufacturing semiconductor laser device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor laser device

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JP2723649B2
JP2723649B2 JP2087716A JP8771690A JP2723649B2 JP 2723649 B2 JP2723649 B2 JP 2723649B2 JP 2087716 A JP2087716 A JP 2087716A JP 8771690 A JP8771690 A JP 8771690A JP 2723649 B2 JP2723649 B2 JP 2723649B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,高出力状態で長期間動作させても高い信頼
性を示す端面出射型半導体レーザ素子の製造方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing an edge-emitting semiconductor laser device which exhibits high reliability even when operated for a long time in a high output state.

(従来の技術) 端面出射型半導体レーザ素子は,半導体結晶の劈開を
利用した代表的な半導体素子であって,半導体結晶と空
気との屈折率差に基づく1組の半導体鏡面からなるファ
ブリペロ型共振器を備えている。
(Prior Art) An edge-emitting type semiconductor laser device is a typical semiconductor device utilizing cleavage of a semiconductor crystal, and is composed of a Fabry-Perot-type cavity comprising a set of semiconductor mirror surfaces based on a refractive index difference between the semiconductor crystal and air. It has a vessel.

現在,このような端面出射型半導体レーザ素子,光デ
ィスク装置などの光源して幅広く用いられている。特
に,これらの半導体レーザ素子を,書き込み可能な追記
型光ディスク装置または消去可能な書き換え型光ディス
ク装置の光源として用いる場合には,40〜50mW程度の高
出力状態においても高い信頼性を示すことが要求され
る。しかも,光ディスク装置を含むシステム全体の動作
速度を高めることを目的として,さらに高い光出力が得
られる半導体レーザ素子が要望されている。また,高精
彩のレーザプリンタ装置の光源またはYAGレーザなどの
固体レーザ装置の励起用光源として用いる場合には,高
出力が100mW以上の高出力半導体レーザ素子が必要であ
る。
At present, it is widely used as a light source for such edge-emitting semiconductor laser devices and optical disk devices. In particular, when these semiconductor laser devices are used as light sources in writable write-once optical disc devices or erasable rewritable optical disc devices, high reliability is required even in the high power state of about 40 to 50 mW. Is done. In addition, there is a demand for a semiconductor laser device capable of obtaining a higher light output for the purpose of increasing the operation speed of the entire system including the optical disk device. When used as a light source for a high-definition laser printer device or an excitation light source for a solid-state laser device such as a YAG laser, a high-output semiconductor laser element having a high output of 100 mW or more is required.

ところが,端面出射型半導体レーザ素子には,高出力
状態で動作させた場合に,その端面が次第に劣化すると
いう問題点がある。端面が劣化すると,駆動電流が増加
し,やがてはレーザ発振が起こらなくなる。したがっ
て,高出力状態では,高い信頼性を得るのが困難であっ
た。
However, the edge-emitting semiconductor laser device has a problem that its edge face gradually deteriorates when operated in a high output state. When the end face is deteriorated, the driving current increases, and eventually laser oscillation does not occur. Therefore, it was difficult to obtain high reliability in a high output state.

このような端面劣化は次のような原因によって起こ
る。まず,出射端面における光密度が高く,非発光再結
合が表面準位を介して起こるので,端面近傍で局部的な
発熱が生じる。端面近傍の温度が上昇すると,その熱に
よって端面近傍領域の禁制帯幅が減少し,光の吸収が増
大する。それによって発生したキャリアは表面準位を介
して非発光再結合するので,さらに発熱が生ずることに
なる。この過程が繰り返されるにつれて,端面近傍にお
ける半導体結晶の温度が上昇して,ついには融点に達
し,そして端面が破壊される。
Such end face deterioration is caused by the following causes. First, since the light density at the exit facet is high and non-radiative recombination occurs via the surface level, local heat generation occurs near the facet. When the temperature near the end face increases, the heat reduces the forbidden band width in the area near the end face and increases light absorption. The carriers generated thereby recombine non-radiatively through the surface states, so that more heat is generated. As this process is repeated, the temperature of the semiconductor crystal near the end face increases, eventually reaches the melting point, and the end face is destroyed.

本発明者らは,端面出射型半導体レーザ素子における
端面劣化を抑制する手段として,共振器端面となる半導
体結晶の劈開面上に傾斜禁制帯幅層を設けることを提案
した(特願平1−60422号)。
The present inventors have proposed that an inclined bandgap layer be provided on a cleavage plane of a semiconductor crystal to be an end face of a cavity as means for suppressing end face degradation in an end face emission type semiconductor laser device (Japanese Patent Application No. Hei. No. 60422).

この傾斜禁制帯幅層は劈開面から遠ざかるにつれて漸
増する禁制帯幅を有する。それゆえ,端面近傍で発生し
たキャリアは,拡散によって移動するだけでなく,禁制
帯幅の傾斜に起因するドリフトによって半導体結晶内部
に強く引き込まれ,端面近傍の表面準位の捕捉される確
率が極めて小さくなる。さらに,傾斜禁制帯幅層の禁制
帯幅が活性層を含むレーザ励起部より大きいので,端面
近傍における光吸収が低減される。その結果,端面劣化
が効果的に抑制され,高出力状態における信頼性が向上
する。
This inclined bandgap layer has a forbidden band width that gradually increases as the distance from the cleavage plane increases. Therefore, the carriers generated near the end face not only move by diffusion but also are strongly drawn into the semiconductor crystal by the drift caused by the slope of the forbidden band width, and the probability that the surface state near the end face is captured is extremely high. Become smaller. Furthermore, since the forbidden band width of the inclined band gap layer is larger than the laser excitation portion including the active layer, light absorption near the end face is reduced. As a result, end face deterioration is effectively suppressed, and reliability in a high output state is improved.

しかしながら,半導体結晶の劈開を空気中で行うと劈
開面が酸化されてしまうので,この劈開面上に傾斜禁制
帯幅層を形成するのが困難であるという問題点がある。
However, if the cleavage of the semiconductor crystal is performed in the air, the cleavage plane is oxidized. Therefore, there is a problem that it is difficult to form the inclined bandgap layer on the cleavage plane.

そこで,このような端面出射型半導体レーザ素子を製
造する方法としては,基板上の積層構造を構成する半導
体結晶にエッチング法で突起部を形成し,酸素を実質的
に含まない雰囲気下で,この突起部に力を加えて劈開さ
せること(マイクロクリーブ法)によって共振器を形成
した後,劈開面上に傾斜禁制帯幅層を形成する方法が考
えられます。
Therefore, as a method of manufacturing such an edge-emitting semiconductor laser device, a projection is formed by etching on a semiconductor crystal constituting a laminated structure on a substrate, and the projection is formed under an atmosphere substantially free of oxygen. A method is conceivable in which a cavity is formed by applying a force to the protrusion to cleave it (microcleave method), and then a graded bandgap layer is formed on the cleavage plane.

従来,このような傾斜禁制帯幅層を有する端面出射型
半導体レーザ素子は以下のようにして製造されていた。
ここでは,その一例として,GaAs系またはGaAlAs系の端
面出射型半導体レーザ素子の場合について説明する。
Heretofore, an edge-emitting semiconductor laser device having such a forbidden band gap layer has been manufactured as follows.
Here, as an example, a case of a GaAs-based or GaAlAs-based edge-emitting semiconductor laser device will be described.

まず,GaAs基板11上に,液相成長法または気相成長法
などの公知の成長法を用いて,GaAs活性層またはGaAlAs
活性層12を含む積層構造13を形成する。次いで,プラズ
マCVD法を用いて,この積層構造13の表面にSiO2膜19を
形成する。そして,SiO2膜19上の全面にホトレジストを
塗布した後,ホトリソグラフィ法を用いて,所定のレジ
ストパターンを形成する。このレジストパターンをマス
クとして,SiO2膜19をエッチングすることにより,レー
ザ励起部20に合わせた第4図の斜線部のようなSiO2膜19
を形成する。
First, a GaAs active layer or GaAlAs is formed on a GaAs substrate 11 by using a known growth method such as a liquid phase growth method or a vapor phase growth method.
A laminated structure 13 including the active layer 12 is formed. Next, an SiO 2 film 19 is formed on the surface of the laminated structure 13 by using a plasma CVD method. Then, after a photoresist is applied to the entire surface of the SiO 2 film 19, a predetermined resist pattern is formed by using a photolithography method. Using this resist pattern as a mask, by etching the SiO 2 film 19, SiO 2 film 19 as a shaded area in FIG. 4 to suit the laser excitation unit 20
To form

次いで,イオンミリング法を用いて,第5図の太い矢
印で示すように,斜め方向から基板11および積層構造13
をエッチングすることにより,突起部21を形成する。
Next, as shown by the thick arrow in FIG. 5, the substrate 11 and the laminated structure 13 are obliquely formed by ion milling.
Is etched to form a projection 21.

第6図(a)に,第5図の突起部21のX−X′断面お
よびY−Y′断面を合わせて示す。また,第5図の突起
部21のZ−Z′断面を第6図(b)に示す。斜め方向か
らエッチングを行ったので,突起部21の断面形状は三角
形となる。突起部21は連結部22で基板11および積層構造
13と接続されているのみであり,その底部は基板11から
分離している。なお,連結部22の断面形状は,やはり三
角形であるが,突起部21に比べて小さい。
FIG. 6 (a) shows the XX 'section and the YY' section of the protrusion 21 of FIG. 5 together. FIG. 6 (b) shows a section taken along the line ZZ 'of the protrusion 21 in FIG. Since the etching is performed in an oblique direction, the cross-sectional shape of the protrusion 21 becomes a triangle. The protruding part 21 is a connecting part 22 and
It is only connected to 13, and its bottom is separated from substrate 11. The cross-sectional shape of the connecting portion 22 is also triangular, but smaller than the projecting portion 21.

このように突起部21が形成された基板11を,有機金属
熱分解装置または分子線エピタキシー装置などの気相成
長装置内に入れ,酸素が実質的に存在しない雰囲気下
(例えば,真空下,窒素雰囲気下または水素雰囲気下)
における劈開工程に供する。この劈開によって,共振器
が形成され,劈開面23はその端面となる。
The substrate 11 on which the protrusions 21 are formed is put into a vapor phase growth apparatus such as an organic metal pyrolyzer or a molecular beam epitaxy apparatus, and is placed under an atmosphere substantially free of oxygen (for example, under vacuum, under nitrogen, Atmosphere or hydrogen atmosphere)
In the cleavage step. By this cleavage, a resonator is formed, and the cleavage plane 23 becomes the end face.

(発明が解決しようとする課題) 上記の劈開工程において,連結部22の断面が突起部21
の断面より小さいので,突起部21はわずかな力を加える
ことによって連結部22の部分で容易に劈開する。しか
も,劈開は酸素が実質的に存在しない雰囲気下で行われ
るので,劈開面23が酸化されることはなく,したがって
劈開面23上に傾斜禁制帯幅層16を容易に形成することが
できる。
(Problem to be Solved by the Invention) In the above cleavage step, the cross section of the connecting portion 22
The projection 21 is easily cleaved at the connecting portion 22 by applying a slight force. In addition, since the cleavage is performed in an atmosphere substantially free of oxygen, the cleavage plane 23 is not oxidized, and thus the inclined bandgap layer 16 can be easily formed on the cleavage plane 23.

しかしながら,このような方法では,気相成長装置内
で,遠隔操作によって1ヵ所づつ力を加えて劈開させな
ければならないので,非常に長い時間を必要とすると共
に,操作を誤った場合には,基板を傷つける恐れがあ
る。
However, in such a method, cleavage must be performed by applying a force one by one in a vapor phase epitaxy apparatus by remote operation. Therefore, a very long time is required. The substrate may be damaged.

本発明は,上記従来の問題点を解決するものであり,
その目的とするところは,基板に形成された突起部の劈
開を簡便にかつ短時間に行うことができ,しかも劈開面
を酸素に曝さすことなく,この劈開面上に傾斜禁制帯幅
層を容易に形成し得るので,高出力の端面出射型半導体
レーザ素子を歩留まりよく製造することが可能な方法を
提供することにある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems,
The purpose is to cleave the protrusions formed on the substrate easily and in a short time. Moreover, without exposing the cleavage plane to oxygen, an inclined bandgap layer is formed on this cleavage plane. An object of the present invention is to provide a method capable of easily forming a high-output edge-emitting semiconductor laser device with high yield.

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体レーザ素子の製造方法は,基板上に活
性層を含む積層構造が形成された端面出射型半導体レー
ザ素子の製造方法であって,該積層構造を構成する半導
体結晶に突起部を形成する工程と;硫黄含有化合物の溶
液中で超音波振動を与えて該突起部を劈開させ,共振器
端面を形成すると共に,該共振器端面に硫黄を含む保護
膜を形成する工程と;を包含しており,そのことにより
上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention is a method for manufacturing an edge-emitting semiconductor laser device in which a laminated structure including an active layer is formed on a substrate. Forming a protrusion on the semiconductor crystal to be formed; applying ultrasonic vibration in a solution of a sulfur-containing compound to cleave the protrusion to form a resonator end face and protecting the resonator end face containing sulfur. Forming a film, whereby the above object is achieved.

好ましくは,前記活性層の禁制帯幅よりも大きい禁制
帯幅を有する半導体層を前記共振器端面上に形成する工
程をさらに包含する。
Preferably, the method further includes a step of forming a semiconductor layer having a forbidden band width larger than the forbidden band width of the active layer on the end face of the resonator.

(作用) 上述のように,硫黄含有化合物の溶液中で超音波振動
を与えて突起物を劈開させると,硫化物含有溶液にも超
音波振動が与えられるので,劈開面表面に保護膜が形成
される。
(Function) As described above, when ultrasonic vibrations are applied in the sulfur-containing compound solution to cleave the protrusions, ultrasonic vibrations are also applied to the sulfide-containing solution, so that a protective film is formed on the cleavage surface. Is done.

このため,本発明によれば,保護膜によって劈開面の
酸化が確実に防止されるので,空気中の酸素によって劈
開面が酸化されることがない。
Therefore, according to the present invention, since the oxidation of the cleavage plane is reliably prevented by the protective film, the cleavage plane is not oxidized by oxygen in the air.

この結果,本発明によれば,端面劣化のない高信頼性
の半導体レーザ素子を実現することができる。
As a result, according to the present invention, a highly reliable semiconductor laser device without end face degradation can be realized.

また,活性層の禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有す
る半導体層を共振器端面上に形成する工程をさらに包含
する構成によれば,半導体層を清浄な界面に形成するこ
とができる。
Further, according to the structure further including the step of forming a semiconductor layer having a forbidden band width larger than the forbidden band width of the active layer on the end face of the resonator, the semiconductor layer can be formed on a clean interface.

このため,活性層を含む積層構造と,半導体層との間
に良好な界面が形成されるので,高出力状態においても
高い信頼性を示す端面出射型半導体レーザ素子を得るこ
とができる。
As a result, a good interface is formed between the stacked structure including the active layer and the semiconductor layer, so that an edge-emitting semiconductor laser device having high reliability even in a high output state can be obtained.

(実施例) 以下に本発明の実施例について説明する。(Example) An example of the present invention will be described below.

第1図に本発明の製造方法により得られる端面出射型
半導体レーザ素子の一実施例を示す。この図には,以下
のような構造を有する半導体レーザ素子の出射端面側の
みが示されている。
FIG. 1 shows an embodiment of an edge-emitting semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present invention. This figure shows only the emission end face side of the semiconductor laser device having the following structure.

まず,GaAs基板11上に,GaAs活性層またはGaAlAs活性層
12を含む積層構造13が形成されている。積層構造13の上
面およびGaAs基板11の下面には,それぞれ電極14および
15が設けられている。そして,少なくとも出射側の共振
器端面上には,傾斜禁制帯幅層16が形成されており,さ
らにその表面には,端面反射膜が形成されている。な
お,傾斜禁制帯幅層16が出射側の共振器端面上にのみ形
成されている場合には,この傾斜禁制帯幅層16の表面に
は低反射率の端面反射膜17が形成されており,他方の共
振器端面上には高反射率の端面反射膜18(第1図には示
さず)が形成されている。
First, a GaAs or GaAlAs active layer is formed on the GaAs substrate 11.
A laminated structure 13 including 12 is formed. On the upper surface of the multilayer structure 13 and the lower surface of the GaAs substrate 11, electrodes 14 and
15 are provided. An inclined bandgap layer 16 is formed at least on the end face of the resonator on the emission side, and an end face reflection film is formed on the surface thereof. When the forbidden bandgap layer 16 is formed only on the end face of the cavity on the emission side, an end face reflection film 17 having a low reflectance is formed on the surface of the forbidden bandgap layer 16. On the other end face of the resonator, an end face reflection film 18 (not shown in FIG. 1) having a high reflectance is formed.

このような構造を有する端面出射型半導体レーザ素子
は,以下のようにして製造された。なお,劈開させるべ
き突起部21を基板11上に形成する工程までは上記従来の
場合と同様であるので,ここでは,それ以後の工程につ
いて,第2図(a)および(b)と,第3図(a)〜
(e)とを参照しながら説明する。ただし,第3図
(a)〜(e)では,GaAs活性層またはGaAlAs活性層12
を含む積層構造13の図示は省略されている。突起部を形
成する方法としては,上記の方法以外に,選択エッチン
グ法(Appl.Phys.Lett.,40,289(1982)参照)を用いて
もよい。
The edge-emitting semiconductor laser device having such a structure was manufactured as follows. Since the steps up to the step of forming the projection 21 to be cleaved on the substrate 11 are the same as those in the above-described conventional case, the subsequent steps are described below with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b) and FIG. 3 (a) ~
This will be described with reference to FIG. However, in FIGS. 3A to 3E, the GaAs active layer or the GaAlAs active layer 12 is formed.
The illustration of the laminated structure 13 including is omitted. As a method for forming the projection, a selective etching method (see Appl. Phys. Lett., 40 , 289 (1982)) may be used in addition to the above method.

まず,第3図(a)に示すような突起部21が形成され
た基板11を,第2図(a)に示すように,ビーカー25に
入れた硫黄含有化合物(例えば,(NH42S,(NH4
2Sx,またはNa2S)の溶液26中に浸漬した。そして,第2
図(b)に示すように,ビーカー25を超音波洗浄器27の
水槽28内に入れ,基板11に超音波振動を与えた。その結
果,第3図(b)に示すように,基板11の突起部21は直
ちに連結部22の部分で劈開し,共振器が形成された。こ
の際に形成された劈開面23が共振器端面となる。基板11
から分離した突起部21を硫黄含有化合物の溶液26中に残
し,第3図(c)に示すような基板11のみを硫黄含有化
合物の溶液26から取り出し,窒素ガスを吹き付けること
によって速やかに乾燥させ,そして有機金属熱分解装置
内に導入した。
First, as shown in FIG. 2 (a), the substrate 11 on which the protrusions 21 are formed as shown in FIG. 3 (a) is put into a beaker 25 containing a sulfur-containing compound (for example, (NH 4 ) 2 ). S, (NH 4 )
2 S x , or Na 2 S). And the second
As shown in FIG. 2B, the beaker 25 was placed in the water tank 28 of the ultrasonic cleaner 27, and the substrate 11 was subjected to ultrasonic vibration. As a result, as shown in FIG. 3 (b), the protruding portion 21 of the substrate 11 was immediately cleaved at the connecting portion 22, and a resonator was formed. The cleavage plane 23 formed at this time becomes the cavity end face. Substrate 11
The protrusions 21 separated from the sulfur-containing compound solution 26 are left in the sulfur-containing compound solution 26, and only the substrate 11 as shown in FIG. 3 (c) is taken out from the sulfur-containing compound solution 26 and quickly dried by blowing nitrogen gas. , And introduced into the organometallic pyrolysis unit.

有機金属熱分解装置内では,第3図(d)に示すよう
に,Ga1-xAlxAsからなる傾斜禁制帯幅層16を,劈開面23
を含むストライプ溝の底面および側面に形成した。傾斜
禁制帯幅層16のAl混晶比xは,ストライプ溝の表面から
遠ざかるにつれて活性層12と同じAl混晶比から漸増する
ように設定した。例えば,波長約780nmのレーザ光を出
射する半導体レーザ素子を製造する場合には,0.14から
0.5まで漸増するAl混晶比xを用いた。しかし,Al混晶比
xは,劈開面23から漸増していればよく,0.14から0.5の
範囲に限定されることはない。また,Al混晶比xの変化
は,直線的であっても,放物線的であってもよい。さら
に,半導体レーザ素子内部の活性層12を含む積層構造13
と傾斜禁制帯幅層16との間に,劈開面23を挟んでAl混晶
比のステップが存在してもよい。なお,傾斜禁制帯幅層
16の厚さは約0.1μmとした。
In the organometallic thermal decomposition apparatus, as shown in FIG. 3 (d), the inclined bandgap layer 16 made of Ga 1-x Al x As
And formed on the bottom and side surfaces of the stripe groove containing. The Al mixed crystal ratio x of the inclined bandgap layer 16 was set so as to gradually increase from the same Al mixed crystal ratio as that of the active layer 12 as the distance from the surface of the stripe groove was increased. For example, when manufacturing a semiconductor laser device that emits laser light with a wavelength of about 780 nm,
An Al mixed crystal ratio x gradually increasing to 0.5 was used. However, the Al mixed crystal ratio x only needs to gradually increase from the cleavage plane 23, and is not limited to the range of 0.14 to 0.5. Further, the change in the Al mixed crystal ratio x may be linear or parabolic. Furthermore, the laminated structure 13 including the active layer 12 inside the semiconductor laser device
There may be a step of the Al mixed crystal ratio between the gap band gap layer 16 and the inclined band gap layer 16 with the cleavage plane 23 interposed therebetween. The forbidden belt
The thickness of 16 was about 0.1 μm.

本実施例のように,有機金属熱分解法を用いれば,第
3図(d)に示すように,互いに対向する劈開面23のい
ずれにも,傾斜禁制帯幅層16を同時に形成することがで
きる。なお,ここでは,有機金属熱分解法を用いたが,
分子線エピタキシー法などの他の気相成長法を用いても
よい。例えば,分子線エピタキシー法を用いた場合に
は,基板11を回転させながら,斜め方向から分子線を照
射することによって,劈開面23の全面に傾斜禁制帯幅層
16を形成することができる。
When the organometallic thermal decomposition method is used as in this embodiment, as shown in FIG. 3D, the inclined bandgap layers 16 can be simultaneously formed on both of the cleavage planes 23 facing each other. it can. Here, the organometallic thermal decomposition method was used,
Another vapor phase growth method such as a molecular beam epitaxy method may be used. For example, when the molecular beam epitaxy method is used, while the substrate 11 is being rotated, a molecular beam is irradiated from an oblique direction, so that the entire surface of the cleavage plane 23 has a tilted bandgap layer.
16 can be formed.

また,SiO2膜19上には,単結晶膜ではなく,アモルフ
ァス状の膜16′が形成された。このアモルファス状の膜
16′は,単結晶からなる傾斜禁制帯幅層16に比べて非常
に速くエッチングされる。そこで,基板11を気相成長装
置から取り出し,通常のエッチング法によって,アモル
ファス状の膜16′を選択的に除去した。さらに,SiO219
を除去することによって,第3図(e)に示すように,
劈開面23を含むストライプ溝の底面および側面にのみ傾
斜禁制帯幅層16を有する基板11を得た。この傾斜禁制帯
幅層16は高抵抗になるように形成されたので,この層を
介する漏れ電流は観測されなかった。
On the SiO 2 film 19, an amorphous film 16 ′ was formed instead of a single crystal film. This amorphous film
16 'is etched much faster than the inclined band gap layer 16 made of a single crystal. Therefore, the substrate 11 was taken out of the vapor phase growth apparatus, and the amorphous film 16 'was selectively removed by a normal etching method. Furthermore, SiO 2 19
As shown in FIG. 3 (e),
The substrate 11 having the inclined bandgap layer 16 only on the bottom and side surfaces of the stripe groove including the cleavage plane 23 was obtained. Since the gradient bandgap layer 16 was formed to have a high resistance, no leakage current through this layer was observed.

次いで,基板11のストライプ溝内にレジストを埋め込
み,この部分を除く積層構造13の上面および基板11の下
面に,それぞれ電極14および15を形成した。そして,こ
のレジストを除去した後,基板11を第3図(e)に示す
位置24で劈開し,バー状にした。次いで,電子ビーム蒸
着装置を用いて,出射側の共振器端面には,Al2O3からな
る低反射率の端面反射膜17を形成し,他方の共振器端面
には,Al2O3およびアモルファスSiからなる高反射率の多
層端面反射膜18を形成した。最後に,各バーをチップに
分割して,端面出射型半導体レーザ素子を得た。
Next, a resist was buried in the stripe grooves of the substrate 11, and electrodes 14 and 15 were formed on the upper surface of the laminated structure 13 and the lower surface of the substrate 11 excluding this portion. Then, after removing the resist, the substrate 11 was cleaved at a position 24 shown in FIG. Next, using an electron beam evaporation apparatus, a low-reflectance end face reflection film 17 made of Al 2 O 3 is formed on the output end face of the resonator, and Al 2 O 3 and Al 2 O 3 are formed on the other end face of the resonator. A high reflectivity multilayer end face reflection film 18 made of amorphous Si was formed. Finally, each bar was divided into chips to obtain an edge-emitting semiconductor laser device.

このようにして得られた半導体レーザ装置を,Arイオ
ンを用いたスパッタリング法により,傾斜禁制帯幅層16
の厚さ方向の結晶組成分布について測定したところ,活
性層12を含む積層構造13と傾斜禁制帯幅層16との界面に
は,酸素原子が全く検出されなかった。これは,硫黄含
有化合物の溶液26中で劈開を行ったので,硫黄原子が劈
開面23に結合して保護膜を形成し,この保護膜が,基板
11を有機金属熱分解装置に導入するまでの間,空気中の
酸素による劈開面23の酸化を抑制したためであると考え
られる。
The semiconductor laser device obtained in this manner is subjected to a sputtering method using Ar ions to form a gradient band gap layer 16.
When the crystal composition distribution in the thickness direction was measured, no oxygen atoms were detected at the interface between the laminated structure 13 including the active layer 12 and the inclined bandgap layer 16. This is because the cleavage was performed in a sulfur-containing compound solution 26, so that the sulfur atoms were bonded to the cleavage plane 23 to form a protective film.
This is considered to be because oxidation of the cleavage plane 23 by oxygen in the air was suppressed until 11 was introduced into the organometallic thermal decomposition apparatus.

本実施例で得られた端面出射型半導体レーザ素子は,1
50mWという高出力状態においても,長期間にわたって特
性の劣化が見られず,非常に高い信頼性を示した。
The edge-emitting semiconductor laser device obtained in this example
Even at a high output power of 50 mW, no deterioration in characteristics was observed over a long period of time, indicating extremely high reliability.

また,傾斜禁制帯幅層16に代えて,活性層12の禁制帯
幅よりも大きくかつ均一な禁制帯幅を有する半導体層
を,共振器端面上に形成すること以外は,上記実施例と
同様にして端面出射型半導体レーザ素子を作製したとこ
ろ,上記実施例の場合と同様に高出力状態で高い信頼性
を示した。
Further, in the same manner as in the above embodiment except that a semiconductor layer having a larger forbidden band width than the active layer 12 and having a uniform band gap is formed on the end face of the resonator instead of the inclined band gap layer 16. When the edge-emitting semiconductor laser device was manufactured as described above, high reliability was exhibited in a high output state as in the case of the above embodiment.

なお,本実施例では,硫黄含有化合物の溶液として,
(NH42S,(NH42Sx,またはNa2Sの溶液を用いたが,
この溶液はこれら硫黄含有化合物の原液またはその水溶
液のいずれであってもよい。
In this example, as a solution of the sulfur-containing compound,
A solution of (NH 4 ) 2 S, (NH 4 ) 2 S x , or Na 2 S was used.
This solution may be either a stock solution of these sulfur-containing compounds or an aqueous solution thereof.

(発明の効果) このように,本発明の製造方法によれば,超音波振動
を与えることによって簡便に劈開を行うことができる。
(Effect of the Invention) As described above, according to the manufacturing method of the present invention, cleavage can be easily performed by applying ultrasonic vibration.

加えて,硫黄含有化合物の溶液中で超音波振動を与え
て突起物を劈開させると,硫化物含有溶液にも超音波振
動が与えられるので,劈開面表面に保護膜が形成され
る。
In addition, when ultrasonic vibrations are applied in the solution of the sulfur-containing compound to cleave the protrusions, ultrasonic vibrations are also applied to the sulfide-containing solution, so that a protective film is formed on the cleavage surface.

このため,本発明によれば,保護膜によって劈開面の
酸化が確実に防止されるので,空気中の酸素によって劈
開面が酸化されることがない。
Therefore, according to the present invention, since the oxidation of the cleavage plane is reliably prevented by the protective film, the cleavage plane is not oxidized by oxygen in the air.

この結果,本発明によれば,端面劣化のない高信頼性
の半導体レーザ素子を実現することができる,といった
効果を奏することができる。
As a result, according to the present invention, it is possible to achieve an effect that a highly reliable semiconductor laser device without end face deterioration can be realized.

また,活性層の禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有す
る半導体層を共振器端面上に形成する工程をさらに包含
する構成によれば,半導体層を清浄な界面に形成するこ
とができる。
Further, according to the structure further including the step of forming a semiconductor layer having a forbidden band width larger than the forbidden band width of the active layer on the end face of the resonator, the semiconductor layer can be formed on a clean interface.

このため,活性層を含む積層構造と,半導体層との間
に良好な界面が形成されるので,高出力状態においても
高い信頼性を示す端面出射型半導体レーザ素子を得るこ
とができる,といった効果を奏することができる。
As a result, a good interface is formed between the stacked structure including the active layer and the semiconductor layer, so that an edge-emitting semiconductor laser device having high reliability even in a high output state can be obtained. Can be played.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の製造方法により得られる端面出射型半
導体レーザ素子の一実施例を示す斜視図,第2図(a)
はビーカーに入れられた硫黄含有化合物の溶液中に基板
を浸漬した状態を示す斜視図,第2図(b)は第2図
(a)のビーカーを超音波洗浄器の水槽中に入れて基板
に超音波振動を与えることによって劈開を行う工程を示
す斜視図,第3図(a)〜(e)は第1図の端面出射型
半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図,第4図は基
板上の積層構造の表面に形成されたSiO2膜のパターンを
示す平面図,第5図はイオンミリング法を用いて基板上
に形成された突起部の形状を示す斜視図,第6図(a)
は第5図のX−X′断面およびY−Y′断面を合わせて
示す図,および第6図(b)は第5図のZ−Z′断面を
示す図である。 11……基板,12……活性層,13……積層構造,16……傾斜
禁制帯幅層,19……SiO2膜,21……突起部,22……連結部,
23……劈開面,26……硫黄含有化合物の溶液,27……超音
波洗浄器
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an edge-emitting semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 (a).
FIG. 2B is a perspective view showing a state in which the substrate is immersed in a solution of the sulfur-containing compound put in the beaker. FIG. 2B is a view showing the state in which the beaker shown in FIG. FIGS. 3 (a) to 3 (e) are perspective views showing a step of cleaving by applying ultrasonic vibration to the substrate, FIGS. 3 (a) to 3 (e) are cross-sectional views showing a manufacturing step of the edge-emitting semiconductor laser device of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a plan view showing the pattern of the SiO 2 film formed on the surface of the laminated structure on the substrate, FIG. 5 is a perspective view showing the shape of the projection formed on the substrate by using the ion milling method, and FIG. a)
FIG. 6 is a view showing the XX ′ section and the YY ′ section of FIG. 5 together, and FIG. 6 (b) is a view showing the ZZ ′ section of FIG. 11 ... Substrate, 12 ... Active layer, 13 ... Laminated structure, 16 ... Gradient band gap layer, 19 ... SiO 2 film, 21 ... Protrusion, 22 ... Connecting part,
23 …… Cleavage surface, 26 …… Sulfur-containing compound solution, 27 …… Ultrasonic cleaner

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 和明 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 (72)発明者 松本 晃広 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 (56)参考文献 特開 昭59−197184(JP,A) 特開 昭60−231379(JP,A) 特開 昭62−173789(JP,A) 1990年(平成2年)春季 第37回応物 学会予稿集第3分冊 28a−SA−20 P.911 シャープ技報 44「3」P.26−30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuaki Sasaki 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Akihiro Matsumoto 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Sharp shares In-company (56) References JP-A-59-197184 (JP, A) JP-A-60-231379 (JP, A) JP-A-62-173789 (JP, A) 1990 (Heisei 2) Spring 37 Jpn. 911 Sharp Technical Report 44 “3” 26−30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に活性層を含む積層構造が形成され
た端面出射型半導体レーザ素子の製造方法であって, 該積層構造を構成する半導体結晶に突起部を形成する工
程と; 硫黄含有化合物の溶液中で超音波振動を与えて該突起部
を劈開させ,共振器端面を形成すると共に、該共振器端
面に硫黄を含む保護膜を形成する工程と; を包含する半導体レーザ素子の製造方法。
1. A method of manufacturing an edge-emitting semiconductor laser device having a laminated structure including an active layer formed on a substrate, comprising: forming a projection on a semiconductor crystal constituting the laminated structure; A step of applying ultrasonic vibration in a solution of a compound to cleave the projection to form a cavity end face and forming a protective film containing sulfur on the cavity end face; Method.
【請求項2】前記活性層の禁制帯幅よりも大きい禁制帯
幅を有する半導体層を前記共振器端面上に形成する工程
をさらに包含する,請求項1に記載の半導体レーザ素子
の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a step of forming a semiconductor layer having a forbidden band width larger than a forbidden band width of said active layer on said cavity facet.
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1990年(平成2年)春季 第37回応物学会予稿集第3分冊 28a−SA−20 P.911
シャープ技報 44「3」P.26−30

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