JP2841775B2 - 半導体レーザの保護膜形成方法 - Google Patents
半導体レーザの保護膜形成方法Info
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザの保護膜形成方法に係り、特に
詳細にはその共振器端面の保護に関する。
詳細にはその共振器端面の保護に関する。
半導体レーザの特性劣化の大きな要因として、共振器
端面の劣化が知られている。このような従来技術として
は、例えば特公昭62−37828号や特公昭60−34835号、特
公昭63−43910号公報に示されたものがある。一方、文
献 「“Effects of（NH4）2S Treatments on the Charac
teristics of AlGaAs Laser Diodes"（Extended Abstra
ct of the 21st Conference on Solid State Devices a
nd Marterials,Tokyo,1989,pp.337〜340）」 には、硫黄パッシベーション処理によって界面準位を減
らすことにより、共振器端面の劣化を防止する技術が示
されている。
端面の劣化が知られている。このような従来技術として
は、例えば特公昭62−37828号や特公昭60−34835号、特
公昭63−43910号公報に示されたものがある。一方、文
献 「“Effects of（NH4）2S Treatments on the Charac
teristics of AlGaAs Laser Diodes"（Extended Abstra
ct of the 21st Conference on Solid State Devices a
nd Marterials,Tokyo,1989,pp.337〜340）」 には、硫黄パッシベーション処理によって界面準位を減
らすことにより、共振器端面の劣化を防止する技術が示
されている。
しかし、上記の硫黄パッシベーション処理による効果
は不十分なものであって、共振器端面の劣化防止を確認
するまでに至っていない。本発明者は、上記の諸点に鑑
みて種々の検討を行なった結果、共振器端面の劣化を有
効に防止し得る半導体レーザの保護膜形成方法を見出し
た。
は不十分なものであって、共振器端面の劣化防止を確認
するまでに至っていない。本発明者は、上記の諸点に鑑
みて種々の検討を行なった結果、共振器端面の劣化を有
効に防止し得る半導体レーザの保護膜形成方法を見出し
た。
本発明者は、いったん硫黄パッシベーション処理が施
された共振器端面は、その後の保護膜形成プロセスに極
めて敏感であるという事実を、各種の手法による保護膜
形成を比較することで見出し、ECR−CVD法によれば硫黄
パッシベーション処理の効果の劣化を抑え得るとの知見
を得た。
された共振器端面は、その後の保護膜形成プロセスに極
めて敏感であるという事実を、各種の手法による保護膜
形成を比較することで見出し、ECR−CVD法によれば硫黄
パッシベーション処理の効果の劣化を抑え得るとの知見
を得た。
すなわち、本発明者に係る半導体レーザの保護膜形成
方法は、半導体レーザの共振器端面に硫黄パッシベーシ
ョン処理を施し、次いでECR−CVD法によりパッシベーシ
ョン保護膜を形成することを特徴とする。ECR−CVDにお
いては、反応室はプラズマ発生室と成膜室に別れている
ため、共振器端面にプラズマがダメージを与えることが
なく、従って硫黄パッシベーション処理の効果は保存さ
れる。また、硫黄パッシベーション処理に先立ち、共振
器端面をリン酸系エッチャントで処理することを特徴と
してもよく、これによれば、共振器端面の保護効果は更
に向上する。
方法は、半導体レーザの共振器端面に硫黄パッシベーシ
ョン処理を施し、次いでECR−CVD法によりパッシベーシ
ョン保護膜を形成することを特徴とする。ECR−CVDにお
いては、反応室はプラズマ発生室と成膜室に別れている
ため、共振器端面にプラズマがダメージを与えることが
なく、従って硫黄パッシベーション処理の効果は保存さ
れる。また、硫黄パッシベーション処理に先立ち、共振
器端面をリン酸系エッチャントで処理することを特徴と
してもよく、これによれば、共振器端面の保護効果は更
に向上する。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は本発明の方法が適用可能な半導体レーザ結晶
の斜視図である。図示の通り、棒状のレーザ結晶１はへ
き開されて共振器端面を形成しており、下面にはｎ型電
極２、上面にはストライプ領域３とｐ型電極４が交互に
形成されている。なお、レーザ結晶１はAlGaAsダブルヘ
テロ構造となっているが、AlInGaP/GaAs構造あるいはIn
GaAsP/InP構造等であってもよい。
の斜視図である。図示の通り、棒状のレーザ結晶１はへ
き開されて共振器端面を形成しており、下面にはｎ型電
極２、上面にはストライプ領域３とｐ型電極４が交互に
形成されている。なお、レーザ結晶１はAlGaAsダブルヘ
テロ構造となっているが、AlInGaP/GaAs構造あるいはIn
GaAsP/InP構造等であってもよい。
このようなレーザ結晶１のへき開面５に対しては、ま
ず硫黄パッシベーション処理が施される。例えば、（NH
4）2Sまたは（NH4）2SX溶液に浸漬され、界面のダング
リングボンドが終端される。なお、この硫黄パッシベー
ション処理に先立ち、リン酸系エッチャントでへき開面
５を処理しておいてもよい。これにより、自然酸化膜の
形成が防止されるので、パッシベーション保護膜を直ち
に形成し得ないときに適している。次に、ECR−CVD法に
よりパッシベーション保護膜が形成される。この膜材料
としてはSiNXの他、SiO2なども用いることができる。以
上の処理が終了したら、第１図に示すレーザ結晶１を、
ストライプ領域３の長手方向にへき開する。これによ
り、目的とする半導体レーザ素子を得ることができる。
ず硫黄パッシベーション処理が施される。例えば、（NH
4）2Sまたは（NH4）2SX溶液に浸漬され、界面のダング
リングボンドが終端される。なお、この硫黄パッシベー
ション処理に先立ち、リン酸系エッチャントでへき開面
５を処理しておいてもよい。これにより、自然酸化膜の
形成が防止されるので、パッシベーション保護膜を直ち
に形成し得ないときに適している。次に、ECR−CVD法に
よりパッシベーション保護膜が形成される。この膜材料
としてはSiNXの他、SiO2なども用いることができる。以
上の処理が終了したら、第１図に示すレーザ結晶１を、
ストライプ領域３の長手方向にへき開する。これによ
り、目的とする半導体レーザ素子を得ることができる。
次に、本発明者による具体的な実施例ついて説明す
る。
る。
サンプルは、次のようにして得た。まず、通常の方法
によりAlGaAsダブルヘテロ接合のレーザ結晶を作製し、
ｐ側の表面にTi/Pt/Auからなるｐ型電極、ｎ側の表面に
AuGe/Ni/Auからなるｎ型電極を形成した。そして、この
棒状結晶の両側をへき開した後、下記の実施例１、比較
例１、２の処理をした。
によりAlGaAsダブルヘテロ接合のレーザ結晶を作製し、
ｐ側の表面にTi/Pt/Auからなるｐ型電極、ｎ側の表面に
AuGe/Ni/Auからなるｎ型電極を形成した。そして、この
棒状結晶の両側をへき開した後、下記の実施例１、比較
例１、２の処理をした。
実施例１ へき開の後、直ちに（NH4）2SX溶液に10分間浸漬し、
水洗した。そして、へき開面が成膜面となるように冶具
を取り付け、ECR−CVD装置にセットして、SiH4とN2ガス
を用いてSiN膜を形成した。このとき、ｐ型電極および
ｎ型電極にSiN膜が形成されないよう、冶具に取り付け
た金属膜で覆っておいたが、ECR−CVDのイオンラジカル
のシャワーは指向性が高いので、回り込みが少なく、従
って電極の覆いは特に必要ではない。これにより、共振
器端面での再結合が少なく、かつ自然酸化膜もほとんど
ない半導体レーザが得られた。
水洗した。そして、へき開面が成膜面となるように冶具
を取り付け、ECR−CVD装置にセットして、SiH4とN2ガス
を用いてSiN膜を形成した。このとき、ｐ型電極および
ｎ型電極にSiN膜が形成されないよう、冶具に取り付け
た金属膜で覆っておいたが、ECR−CVDのイオンラジカル
のシャワーは指向性が高いので、回り込みが少なく、従
って電極の覆いは特に必要ではない。これにより、共振
器端面での再結合が少なく、かつ自然酸化膜もほとんど
ない半導体レーザが得られた。
比較例１ 実施例１と同様の硫黄パッシベーション処理を施した
後、スパッタ装置にセットしてへき開面にSiO2膜を形成
した。
後、スパッタ装置にセットしてへき開面にSiO2膜を形成
した。
比較例２ 硫黄パッシベーション処理を行なうことなく、へき開
後、直ちにスパッタ装置にセットして、へき開面にSiO2
膜を形成した。
後、直ちにスパッタ装置にセットして、へき開面にSiO2
膜を形成した。
上記の３つのサンプルについて、まずレーザ出力を比
較した。実施例１によれば、比較例１の1.5倍、比較例
２の３倍の出力が観測された。次に、通電劣化特性を調
べたところ、60℃における通電動作では、実施例１によ
れば比較例１の４倍、比較例２の20倍の寿命が観測され
た。
較した。実施例１によれば、比較例１の1.5倍、比較例
２の３倍の出力が観測された。次に、通電劣化特性を調
べたところ、60℃における通電動作では、実施例１によ
れば比較例１の４倍、比較例２の20倍の寿命が観測され
た。
次に、本発明者は、各成膜法によるPL（蛍光）強度の
比較を行なった。
比較を行なった。
この結果を第２図に示す。図中の曲線（ａ）は硫黄パ
ッシベーション処理の後にECR−CVDでパッシベーション
保護膜を形成した結果であり、バンド端において高いPL
強度が得られている。図中の曲線（ｂ）は、硫黄パッシ
ベーション処理を施したがパッシベーション保護膜は形
成しなかった場合のものである。これらにより、ECR−C
VD法を用いると、硫黄パッシベーション処理の効果が全
く劣化しないのがわかる。これは、ECR−CVD装置ではプ
ラズマ発生室と成膜室が異なるため、プラズマシャワー
が共振器端面にダメージを与えないためと考えられる。
ッシベーション処理の後にECR−CVDでパッシベーション
保護膜を形成した結果であり、バンド端において高いPL
強度が得られている。図中の曲線（ｂ）は、硫黄パッシ
ベーション処理を施したがパッシベーション保護膜は形
成しなかった場合のものである。これらにより、ECR−C
VD法を用いると、硫黄パッシベーション処理の効果が全
く劣化しないのがわかる。これは、ECR−CVD装置ではプ
ラズマ発生室と成膜室が異なるため、プラズマシャワー
が共振器端面にダメージを与えないためと考えられる。
曲線（ｃ）はスパッタ法、（ｄ）は熱CVD法による成
膜をしたときのものである。硫黄パッシベーション処理
の効果が、ECR−CVD法に比べて劣化しているのがわか
る。曲線（ｅ）はRF＝13.56MHzでのプラズマCVD法、曲
線（ｇ）はRF＝50KHzでのプラズマCVD法でパッシベーシ
ョン保護膜を形成したときのものである。硫黄パッシベ
ーション処理の効果が、大きく劣化しているのがわか
る。なお、曲線（ｆ）は何らの処理もしてなかった場合
である。
膜をしたときのものである。硫黄パッシベーション処理
の効果が、ECR−CVD法に比べて劣化しているのがわか
る。曲線（ｅ）はRF＝13.56MHzでのプラズマCVD法、曲
線（ｇ）はRF＝50KHzでのプラズマCVD法でパッシベーシ
ョン保護膜を形成したときのものである。硫黄パッシベ
ーション処理の効果が、大きく劣化しているのがわか
る。なお、曲線（ｆ）は何らの処理もしてなかった場合
である。
次に、本発明者は、硫黄パッシベーション処理に先立
つリン酸系エッチャントによる処理の効果をPL強度で比
較した。
つリン酸系エッチャントによる処理の効果をPL強度で比
較した。
その結果を第３図に示す。図示の通り、H3PO4を含む
エッチャントで軽くエッチングしたときには、バンド端
に対応する波長でPL強度が高くなっている。これに対
し、アンモニア系あるいは硫酸系エッチャントのよう
な、いわゆるメサエッチャントで処理したときには、大
きな改善がされていないのが理解できる。ここで、逆メ
サエッチャントとはエッチング面が逆メサ状及び順メサ
状となるものを指し、リン酸系エッチャントではエッチ
ング面が全方向とも順メサ状となるので、ここでは順メ
サエッチャントと呼んだ。
エッチャントで軽くエッチングしたときには、バンド端
に対応する波長でPL強度が高くなっている。これに対
し、アンモニア系あるいは硫酸系エッチャントのよう
な、いわゆるメサエッチャントで処理したときには、大
きな改善がされていないのが理解できる。ここで、逆メ
サエッチャントとはエッチング面が逆メサ状及び順メサ
状となるものを指し、リン酸系エッチャントではエッチ
ング面が全方向とも順メサ状となるので、ここでは順メ
サエッチャントと呼んだ。
以上、詳細に説明した通り本発明では、半導体レーザ
の保護膜形成に関し、ECR−CVD法によりパッシベーショ
ン保護膜を形成しているので、劣化が少なく反射特性の
良好な共振器端面を実現できる。また、リン酸系エッチ
ャントのような順メサエッチャントで処理することによ
り、更にその効果を高めることが可能になる。
の保護膜形成に関し、ECR−CVD法によりパッシベーショ
ン保護膜を形成しているので、劣化が少なく反射特性の
良好な共振器端面を実現できる。また、リン酸系エッチ
ャントのような順メサエッチャントで処理することによ
り、更にその効果を高めることが可能になる。
第１図は本発明の実施例が適用される半導体レーザ結晶
の斜視図、第２図はパッシベーション保護膜の種類と共
振器端面の保護効果を比較する図、第３図はリン酸系エ
ッチャントによる処理の効果を示す図である。 １……レーザ結晶、２……ｎ型電極、３……ストライプ
領域、４……ｐ型電極。
の斜視図、第２図はパッシベーション保護膜の種類と共
振器端面の保護効果を比較する図、第３図はリン酸系エ
ッチャントによる処理の効果を示す図である。 １……レーザ結晶、２……ｎ型電極、３……ストライプ
領域、４……ｐ型電極。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザの共振器端面に硫黄パッシベ
ーション処理を施し、次いでECR−CVD法によりパッシベ
ーション保護膜を形成することを特徴とする半導体レー
ザの保護膜形成方法。 - 【請求項２】前記硫黄パッシベーション処理に先立ち、
前記共振器端面をリン酸系エッチャントで処理すること
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザの保護膜形成
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204527A JP2841775B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 半導体レーザの保護膜形成方法 |
| CA002048205A CA2048205A1 (en) | 1990-08-01 | 1991-07-31 | Process for forming a protection layer for a semiconductor laser |
| KR1019910013192A KR950004598B1 (ko) | 1990-08-01 | 1991-07-31 | 반도체레이저의 보호막형성방법 |
| DE69120159T DE69120159D1 (de) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | Verfahren um die Verschlechterung der Eigenschaften eines Halbleiterlasers zu verringern |
| EP91112951A EP0469605B1 (en) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | Process for reducing characteristics degradation of a semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204527A JP2841775B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 半導体レーザの保護膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0488691A JPH0488691A (ja) | 1992-03-23 |
| JP2841775B2 true JP2841775B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16492013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204527A Expired - Lifetime JP2841775B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | 半導体レーザの保護膜形成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0469605B1 (ja) |
| JP (1) | JP2841775B2 (ja) |
| KR (1) | KR950004598B1 (ja) |
| CA (1) | CA2048205A1 (ja) |
| DE (1) | DE69120159D1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5393680A (en) * | 1990-08-01 | 1995-02-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | MIS electrode forming process |
| KR100730767B1 (ko) * | 2001-12-06 | 2007-06-21 | 코오롱생명과학 주식회사 | 디벤조티에핀 유도체의 신규 제조방법 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204527A patent/JP2841775B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-31 CA CA002048205A patent/CA2048205A1/en not_active Abandoned
- 1991-07-31 KR KR1019910013192A patent/KR950004598B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-08-01 EP EP91112951A patent/EP0469605B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 DE DE69120159T patent/DE69120159D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0488691A (ja) | 1992-03-23 |
| DE69120159D1 (de) | 1996-07-18 |
| KR920005417A (ko) | 1992-03-28 |
| KR950004598B1 (ko) | 1995-05-02 |
| CA2048205A1 (en) | 1992-02-02 |
| EP0469605A2 (en) | 1992-02-05 |
| EP0469605A3 (en) | 1992-09-02 |
| EP0469605B1 (en) | 1996-06-12 |
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Legal Events
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