JP2947164B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
に関し、特に、光学損傷による共振器端面の劣化を抑制
して高出力安定動作を行うことのできる半導体レーザ素
子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device capable of performing high-output stable operation by suppressing deterioration of a cavity facet due to optical damage.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、AlGaAs系及びAlGaI
nP系の半導体材料によって構成された半導体レーザ素
子では、その光出力の増加に応じて共振器端面の劣化
(光学損傷、Catastrophic Optica
l Damage:COD)が生じることが知られてい
る。そして、このような光学損傷は高出力動作に伴う共
振器端面の温度上昇に起因している。つまり、共振器端
面において、表面準位を介してレーザ光が光吸収され、
局所的に発熱する。そして、この光吸収は、共振器端面
の酸化及び結晶欠陥の発生によって増加する。上記の発
熱による温度上昇によって端面近傍の禁制帯幅が縮小
し、さらに光吸収が増加して端面温度が上昇することに
なり、この正帰還ループによって、最終的には共振器端
面が溶融して劣化が生じる。2. Description of the Related Art Generally, AlGaAs and AlGaI
In a semiconductor laser device made of an nP-based semiconductor material, the cavity facet is degraded (optical damage, Catastrophic Optical) in accordance with an increase in the optical output.
l Damage (COD) is known to occur. Such optical damage is caused by a rise in the temperature of the end face of the resonator accompanying a high output operation. In other words, the laser light is absorbed at the cavity end face via the surface level,
It generates heat locally. This light absorption increases due to oxidation of the cavity facets and generation of crystal defects. Due to the temperature rise due to the above-mentioned heat generation, the forbidden band width near the end face is reduced, the light absorption is further increased, and the end face temperature is raised. Deterioration occurs.
【0003】従来、半導体レーザ素子の共振器端面にお
ける光吸収を抑制するため、レーザ光に対して透明な材
料を共振器端面に形成するようにした種々の窓構造が試
みられている。例えば、1989年のアイ・イー・イー
・イー・ジャーナル・クォンタム・エレクトロニクス
(IEEE J.Quantum Electro
n.)第25巻、1495〜1499頁の報告によれ
ば、共振器端面での光吸収を抑制するための窓構造を形
成する際、活性領域における共振器端面パターニング、
選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが施さ
れている。Conventionally, in order to suppress light absorption at the cavity facet of a semiconductor laser device, various window structures in which a material transparent to laser light is formed on the cavity facet have been tried. For example, in 1989, IEE Journal Quantum Electronics (IEEE J. Quantum Electro)
n. According to the report of Vol. 25, pp. 1495 to 1499, when forming a window structure for suppressing light absorption at the cavity facet, patterning the cavity facet in the active region,
Selective etching and burying regrowth processes are performed.
【0004】図8に上述の窓構造形成の際のプロセスの
一例を示す。FIG. 8 shows an example of a process for forming the above-mentioned window structure.
【0005】図8を参照して、p−GaAs基板30に
メサ形状31を形成する(図8(a))。続いて、第1
のLPE成長を行う。つまり、p−GaAs基板30上
にn−GaAs層(ブロック層)32を形成する(図8
(b))。そして、リッジ(ridge)33を形成す
る(図8(c))。Referring to FIG. 8, a mesa shape 31 is formed on a p-GaAs substrate 30 (FIG. 8A). Then, the first
LPE growth is performed. That is, an n-GaAs layer (block layer) 32 is formed on the p-GaAs substrate 30 (FIG. 8).
(B)). Then, a ridge 33 is formed (FIG. 8C).
【0006】その後、第2のLPE成長を行う。つま
り、ブロック層32上に順次クラッド層(p−GaAl
As)34、グリッド層(p−GaAlAs)35、活
性層(GaAlAs)36、コンファインメント層(n
−GaAlAs)37、及びバッファ層(n−GaAl
As)38を形成する(図8(d))。After that, a second LPE growth is performed. That is, the cladding layer (p-GaAl
As) 34, a grid layer (p-GaAlAs) 35, an active layer (GaAlAs) 36, a confinement layer (n
-GaAlAs) 37 and a buffer layer (n-GaAl)
As) 38 is formed (FIG. 8D).
【0007】続いて、エッチングによってファセット領
域を形成した後(図8(e))、順次、MOCVD成長
によってクラッド層(n−GaAlAs)39及びコン
タクト層(n−GaAs)40を形成する(図8
(f))。Subsequently, after a facet region is formed by etching (FIG. 8E), a cladding layer (n-GaAlAs) 39 and a contact layer (n-GaAs) 40 are sequentially formed by MOCVD growth (FIG. 8).
(F)).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
半導体レーザの端面劣化を抑制するためには、端面おけ
る光吸収を抑制するための窓構造の形成が必要である。
しかしながら、このような窓構造を形成する際には、上
述のように、活性領域における共振器端面のパターニン
グ、選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが
必要となる。As described above, conventionally,
In order to suppress the end face degradation of the semiconductor laser, it is necessary to form a window structure for suppressing light absorption at the end face.
However, forming such a window structure requires the processes of patterning, selective etching, and burying regrowth of the cavity end face in the active region as described above.
【0009】Al系の材料を用いた半導体レーザでは、
再成長界面に強固な酸化膜が形成されるため、再成長界
面は界面準位の多い窓構造となる。そして、これらの界
面準位は光吸収を増加させるから、Al系の材料を用い
た半導体レーザでは、COD劣化を充分抑制することは
できない。さらに、上述のような窓構造を加えることに
よって、レーザ素子構造は極めて複雑となり、各工程に
おける歩留まりに起因して生産性が著しく低下するとい
う問題点がある。In a semiconductor laser using an Al-based material,
Since a strong oxide film is formed at the regrowth interface, the regrowth interface has a window structure with many interface states. Since these interface states increase light absorption, a semiconductor laser using an Al-based material cannot sufficiently suppress COD deterioration. Further, the addition of the window structure as described above causes a problem that the laser element structure becomes extremely complicated and the productivity is significantly reduced due to the yield in each step.
【0010】また、通常用いられる誘電体膜のパッシベ
ーションでは、共振器端面の反射率の抑制、及び大気中
における酸化促進を抑制するだけである。従って、従来
ように誘電体膜を共振器端面に形成しただけでは、CO
D劣化を改善することは困難である。[0010] In addition, the passivation of the dielectric film which is usually used only suppresses the reflectance of the cavity end face and suppresses the promotion of oxidation in the atmosphere. Therefore, if a dielectric film is merely formed on the end face of the resonator as in the prior art, CO 2
It is difficult to improve D deterioration.
【0011】本発明の目的は、誘電体膜を用いて共振器
端面の劣化を防止して高出力で安定動作するレーザ素子
を提供することにある。つまり、本発明では、レーザ光
が共振器端面より出射される半導体レーザ素子におい
て、共振器端面の反射率を制御する誘電体膜の層構造、
成膜条件、及び成膜材質を制御して、界面準位及び界面
ダメージが少なく、かつ化学的及び熱的に安定な共振器
端面を実現し、これによって、端面の劣化を抑制して高
出力で安定動作するレーザ素子を提供することにある。An object of the present invention is to provide a laser device which uses a dielectric film to prevent deterioration of a cavity facet and operates stably with high output. That is, according to the present invention, in a semiconductor laser device in which laser light is emitted from a cavity facet, a layer structure of a dielectric film for controlling the reflectance of the cavity facet;
By controlling the film-forming conditions and the film-forming material, the interface level and interface damage are reduced, and a chemically and thermally stable resonator facet is realized, thereby suppressing the deterioration of the facet and providing a high output. And to provide a laser element that operates stably.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の共振器
端面を有する半導体レーザ素子ににおいて、少なくとも
一方の共振器端面に界面準位又は界面ダメージが少ない
第1の誘電体単層膜を形成し、その上に、化学的及び熱
的に安定な第2の誘電体単層膜又は誘電体多層膜を形成
することを特徴とする。つまり、本発明では、COD劣
化を効果的に抑制するため、界面準位及び界面タメージ
の少ない誘電体/半導体を形成し、かつ化学的及び熱的
に安定して共振器端面を保護するようにしている。According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, wherein at least one of the cavity facets is provided with a first dielectric single-layer film having less interface state or interface damage. Forming a second dielectric single-layer film or a dielectric multilayer film that is chemically and thermally stable. That is, in the present invention, in order to effectively suppress the COD degradation, a dielectric / semiconductor having a small interface state and a small interface damage is formed, and the resonator end face is protected chemically and thermally stably. ing.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】まず、図1を参照して、初めに、InGa
As歪量子井戸構造を有する発振波長0.98μm帯の
横モード制御型半導体レーザウェハの製造方法について
説明する。First, referring to FIG.
A method of manufacturing a lateral mode control type semiconductor laser wafer having an As strained quantum well structure and an oscillation wavelength of 0.98 μm band will be described.
【0015】図示の半導体レーザウェハは、常圧MOV
PE装置によって成長する。SiドープしたGaAs
(001)基板1上に、GaAs:Siバッファー層2
(不純物濃度=1×1018cm-3)を0.5μm、Al
0.4 Ga0.6 As:Siクラッド層3(不純物濃度=1
×1017cm-3)を2μm、成長温度700℃で、V/
III 比100で成長する。The semiconductor laser wafer shown is a normal pressure MOV
Grow by PE equipment. GaAs doped with Si
(001) GaAs: Si buffer layer 2 on substrate 1
(Impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 ) 0.5 μm, Al
0.4 Ga 0.6 As: Si clad layer 3 (impurity concentration = 1
× 10 17 cm −3 ) at 2 μm, at a growth temperature of 700 ° C., V /
III Grow at a ratio of 100.
【0016】次に、成長温度を680℃として、V/II
I 比80でAl0.2 Ga0.8 As光ガイド層4を40n
m、GaAsバリア層5を20nm、In0.24Ga0.76
As活性層6を4.5nm、GaAsバリア層7を5n
m、In0.24Ga0.76As活性層8を4.5nm、Ga
Asバリア層9を20nm順次成長する。Next, at a growth temperature of 680 ° C., V / II
40 n of Al 0.2 Ga 0.8 As light guide layer 4 with an I ratio of 80
m, GaAs barrier layer 5 is 20 nm, In 0.24 Ga 0.76
The As active layer 6 is 4.5 nm, and the GaAs barrier layer 7 is 5 n.
m, an In 0.24 Ga 0.76 As active layer 8 of 4.5 nm, Ga
An As barrier layer 9 is sequentially grown to a thickness of 20 nm.
【0017】続いて、Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層
10を40nm、Al0.4 Ga0.6As:Mgクラッド
層11(不純物濃度=1×1018cm-3)を1.5μ
m、GaAs:Mgキャップ層12(不純物濃度=1×
1019cm-3)を1μm、気相成長させる。Subsequently, the Al 0.2 Ga 0.8 As light guiding layer 10 is 40 nm, and the Al 0.4 Ga 0.6 As: Mg cladding layer 11 (impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 ) is 1.5 μm.
m, GaAs: Mg cap layer 12 (impurity concentration = 1 ×
10 19 cm −3 ) is grown by 1 μm in vapor phase.
【0018】次に、図2及び図3を参照して、上述した
半導体レーザウェハを横モード制御型レーザに加工する
工程を示す。図2は、[−110]方向のメサストライ
プが形成された後の半導体レーザウェハの(−110)
断面図を示す。Next, referring to FIGS. 2 and 3, a process for processing the above-described semiconductor laser wafer into a transverse mode control type laser will be described. FIG. 2 shows (−110) of the semiconductor laser wafer after the formation of the mesa stripe in the [−110] direction.
FIG.
【0019】まず、図1に示した半導体レーザウェハの
最上層のGaAsキャップ層12にSiO2 を成膜し、
フォトリソグラフィ技術によって図2に示す[−11
0]方向に幅4μmのSiO2 ストライプ13を形成す
る。このSiO2 ストライプ13をマスクとして選択エ
ッチング技術によってAl0.4 Ga0.6 As:Mgクラ
ッド層11が0.3μm残る深さまでエッチングを行
い、図2に示すメサストライプを形成する。First, SiO 2 is formed on the uppermost GaAs cap layer 12 of the semiconductor laser wafer shown in FIG.
[-11] shown in FIG.
0], an SiO 2 stripe 13 having a width of 4 μm is formed. Using the SiO 2 stripe 13 as a mask, etching is performed by a selective etching technique until the Al 0.4 Ga 0.6 As: Mg clad layer 11 has a depth of 0.3 μm to form a mesa stripe shown in FIG.
【0020】続いて、上記SiO2 ストライプをマスク
として用いた選択成長技術によって、図3に示すによう
に、メサストライプの側部を膜厚0.8μmのAl0.6
Ga0.4 As:Si電流ブロック層14(不純物濃度=
1×1018cm-3)及び膜厚0.8μmのGaAs:S
i電流ブロック層15(不純物濃度=1×1018c
m-3)で順次埋め込み成長を行う。Subsequently, as shown in FIG. 3, a side portion of the mesa stripe is formed on a 0.8 μm-thick Al 0.6 layer by a selective growth technique using the SiO 2 stripe as a mask.
Ga 0.4 As: Si current blocking layer 14 (impurity concentration =
1 × 10 18 cm −3 ) and 0.8 μm-thick GaAs: S
i-current blocking layer 15 (impurity concentration = 1 × 10 18 c
Embedding growth is performed sequentially at m −3 ).
【0021】さらに、SiO2 マスクを除去した後、膜
厚1μmのGaAs:Mgキャップ層16(不純物濃度
=1×1019cm-3)を成長して、横モード制御型半導
体レーザウェハを得る。Further, after removing the SiO 2 mask, a 1 μm-thick GaAs: Mg cap layer 16 (impurity concentration = 1 × 10 19 cm −3 ) is grown to obtain a lateral mode control type semiconductor laser wafer.
【0022】このレーザウェハの両面にコンタクト電極
を蒸着し、その後、レーザのストライプに直行する[1
10]方向に共振器長が700μmになるように劈開し
て、レーザバーを得る。Contact electrodes are vapor-deposited on both sides of the laser wafer, and then perpendicular to the laser stripe [1].
The laser bar is obtained by cleavage along the direction [10] so that the cavity length becomes 700 μm.
【0023】次に、共振器端面における界面準位又は界
面ダメージを低減し、かつ化学的及び熱的に安定な端面
を実現するためのパッシベーション方法について説明す
る。Next, a description will be given of a passivation method for reducing the interface state or interface damage on the resonator end face and realizing a chemically and thermally stable end face.
【0024】ここでは、誘電体膜の堆積には、多極スパ
ッタ装置を用いた。図4に示すように、上述の半導体材
料からなる0.98μm帯歪量子井戸レーザバー17に
おいて、まず、第1誘電体層として膜厚30nmのSi
Nx 膜18及び19を成膜温度150℃として、スパッ
タパワー密度4W/cm-2で共振器端面上に堆積する。
SiNx 膜は非酸化物系の材料であるためIII −V族化
合物半導体との反応性は低い。従って、準位の少ない界
面を得ることができる。また、成膜条件の最適化によっ
て表面ダメージも低減することができる。Here, a multipolar sputtering apparatus was used for depositing the dielectric film. As shown in FIG. 4, in the 0.98 μm-band strained quantum well laser bar 17 made of the above-described semiconductor material, first, a 30 nm-thick Si is used as a first dielectric layer.
The N x films 18 and 19 are deposited on the end face of the resonator at a deposition temperature of 150 ° C. and a sputter power density of 4 W / cm −2 .
The SiN x film is reactive with the III -V compound semiconductor because it is a material of non-oxide is low. Therefore, an interface with few levels can be obtained. In addition, surface damage can be reduced by optimizing film forming conditions.
【0025】次に、図5に示すように、大気中における
SiNx 膜の酸化及び不純物混入を抑制するとともに、
化学的及び熱的に安定な端面を形成し、かつ共振器端面
の反射率を制御するため、第1誘電体膜であるSiNx
膜上に第2誘電体膜であるAl2 O3 単層膜20及びA
l2 O3 膜21とアモルファスSi膜22の多層膜を堆
積して、前面3%、及び裏面95%の端面反射率にし
た。このとき、Al2 O3 膜21とアモルファスSi膜
22とは、成膜温度240℃で成膜し、スパッタパワー
密度はそれぞれ8.5および6W/cm-2とした。Next, as shown in FIG. 5, oxidation of the SiN x film and contamination of impurities in the atmosphere are suppressed.
In order to form an end face that is chemically and thermally stable and to control the reflectance of the end face of the resonator, the first dielectric film SiN x
On the film, an Al 2 O 3 single-layer film 20 as a second dielectric film and A
A multilayer film of the l 2 O 3 film 21 and the amorphous Si film 22 was deposited to have an end face reflectance of 3% on the front surface and 95% on the back surface. At this time, the Al 2 O 3 film 21 and the amorphous Si film 22 were formed at a film formation temperature of 240 ° C., and the sputter power densities were 8.5 and 6 W / cm −2 , respectively.
【0026】ここで、Al2 O3 膜21は第1誘電体膜
のSiNx 膜18及び19に比べて成膜時のダメージが
大きいが、SiNx 膜に比べて化学的及び熱的安定性に
優れている。従って、第2誘電体層として有効的に用い
ることができる。Here, the Al 2 O 3 film 21 is more damaged during film formation than the first dielectric films SiN x films 18 and 19, but has higher chemical and thermal stability than the SiN x film. Is excellent. Therefore, it can be effectively used as the second dielectric layer.
【0027】共振器端面に直接成膜する第1誘電体単層
膜の材質は、レーザ素子の構造、材料構成、及び動作光
出力によって種々選択することができる。第1誘電体単
層膜として用いられる誘電体膜材料として、上述のSi
NX の他に、例えば、SiC及びGeがある。The material of the first dielectric single-layer film formed directly on the cavity facet can be variously selected depending on the structure, material configuration, and operating light output of the laser element. As the dielectric film material used as the first dielectric single-layer film, the above-mentioned Si is used.
In addition to N x , there are, for example, SiC and Ge.
【0028】上記のパッシベーション工程終了後に、レ
ーザバーを個々のレーザ素子に劈開しヒートシンクに融
着することによって半導体レーザ素子は完成する。な
お、上述の例では、0.98μm帯半導体レーザについ
て説明したが、0.98μm帯半導体レーザだけでな
く、その他の波長帯の半導体レーザ(0.6〜0.8μ
m帯半導体レーザ)にも適用できる。After the passivation step is completed, the laser bar is cleaved into individual laser elements and fused to a heat sink to complete the semiconductor laser element. In the above-described example, the description has been given of the 0.98 μm band semiconductor laser. However, not only the 0.98 μm band semiconductor laser but also semiconductor lasers of other wavelength bands (0.6 to 0.8 μm) are used.
m-band semiconductor laser).
【0029】上述の例では、第1誘電体単層膜とこの第
1の誘電体膜に接する第2誘電体膜が異なる材料により
構成されているが、共振器端面近傍の成膜条件を変化さ
せることによって。第1及び第2誘電体層に同一材料を
用いて、端面劣化寿命を改善することができる。In the above example, the first dielectric single-layer film and the second dielectric film in contact with the first dielectric film are made of different materials. By letting By using the same material for the first and second dielectric layers, the end face degradation life can be improved.
【0030】以下、第1及び第2誘電体層に同一材料を
用いた半導体レーザ素子の例について説明する。なお、
この例で用いる半導体レーザウェハは、図1で説明した
半導体レーザウェハと同一のものを用いた。Hereinafter, an example of a semiconductor laser device using the same material for the first and second dielectric layers will be described. In addition,
As the semiconductor laser wafer used in this example, the same one as the semiconductor laser wafer described in FIG. 1 was used.
【0031】まず、コンタクト電極が形成された横モー
ド制御型半導体レーザウェハをレーザストライプに直行
する[110]方向に、共振器長が700μmになるよ
うに劈開して、レーザバー23を得る。First, the lateral mode control type semiconductor laser wafer on which the contact electrodes are formed is cleaved in the [110] direction perpendicular to the laser stripe so that the cavity length becomes 700 μm, and the laser bar 23 is obtained.
【0032】図6に示すように、このレーザバー23の
共振器端面に、第1誘電体膜である膜厚30nmのAl
2 O3 膜24及び25を成膜温度180℃、スパッタパ
ワー密度3.5W/cm-2で形成する。この際、成膜時
のスパッタパワーを下げることによって、高エネルギー
粒子の散乱衝突が減少し、成膜時の界面ダメージが軽減
する。しかし、誘電体膜の密度が減少するために化学的
及び熱的に充分安定な膜は得られない。As shown in FIG. 6, a 30 nm-thick Al film serving as a first dielectric film is
The 2 O 3 films 24 and 25 are formed at a film forming temperature of 180 ° C. and a sputter power density of 3.5 W / cm −2 . At this time, by lowering the sputtering power at the time of film formation, scattering collision of high energy particles is reduced, and interface damage at the time of film formation is reduced. However, a chemically and thermally stable film cannot be obtained due to a decrease in the density of the dielectric film.
【0033】続いて、図7に示すように、第2誘電体膜
であるAl2 03 膜26の単層膜及びAl2 03 膜27
とアモルファスSi膜28との多層膜を形成し、これに
よって前面3%及び裏面95%の端面反射率に制御し
た。この際、Al2 03 膜27とアモルファスSi膜2
8とは、成膜温度240℃で成膜し、スパッタパワー密
度をそれぞれ8.5及び4W/cm-2とした。[0033] Subsequently, as shown in FIG. 7, a single layer of Al 2 0 3 film 26 which is a second dielectric film layer and the Al 2 0 3 film 27
And an amorphous Si film 28, thereby controlling the end face reflectance to 3% on the front surface and 95% on the back surface. At this time, the Al 2 O 3 film 27 and the amorphous Si film 2
8 means that the film was formed at a film formation temperature of 240 ° C., and the sputter power densities were 8.5 and 4 W / cm −2 , respectively.
【0034】第2誘電体膜であるAl2 O3 膜27の成
膜スパッタパワー密度を上げることによって、成膜時の
ダメージは増加するが膜の密度も増加する。従って、化
学的及び熱的に安定な誘電体膜を得ることができる。By increasing the sputtering power density of the Al 2 O 3 film 27 as the second dielectric film, the damage during the film formation is increased, but the density of the film is also increased. Therefore, a dielectric film that is chemically and thermally stable can be obtained.
【0035】誘電体膜の特性を変化させることができる
成膜パラメータ(成膜条件のパラメータ)として、例え
ば、成膜材料、成膜温度、スパッタパワー、成膜時のA
r圧、ターゲットとサンプルとの距離がある。As film forming parameters (parameters of film forming conditions) that can change the characteristics of the dielectric film, for example, film forming material, film forming temperature, sputtering power,
r pressure, distance between target and sample.
【0036】最後に、レーザバーを個々のレーザ素子に
劈開しヒートシンクに融着することによって半導体レー
ザ素子が完成する。Finally, the semiconductor laser device is completed by cleaving the laser bar into individual laser devices and fusing it to a heat sink.
【0037】このように、同一誘電体膜の成膜条件を変
化させることによって、端面の劣化を改善できる材料
は、Al2 O3 膜だけでなく、例えば、SiNX 、Si
C、Ge、又はSiの各材料においても可能である。As described above, by changing the film forming conditions of the same dielectric film, the material which can improve the deterioration of the end face is not limited to the Al 2 O 3 film, but may be, for example, SiN x , Si
This is also possible for each material of C, Ge, or Si.
【0038】なお、上述の例では、0.98μm帯半導
体レーザについて説明したが、0.98μm帯半導体レ
ーザだけでなく、その他の波長帯の半導体レーザ(0.
6〜0.8μm帯半導体レーザ)にも適用できる。In the above-described example, the semiconductor laser of the 0.98 μm band has been described. However, not only the semiconductor laser of the 0.98 μm band but also semiconductor lasers of other wavelength bands (0.
6-0.8 μm band semiconductor laser).
【0039】上述した工程は、従来の窓構造の形成にみ
られるような複雑なプロセスはなく、従来行われていた
誘電体膜パッシベーションとほぼ同じ工程数で済む。従
って、生産性が低下することはない。さらに、各種の半
導体レーザ素子において幅広い適用性がある。The above-described steps do not involve complicated processes as in the conventional window structure formation, and require only approximately the same number of steps as in the conventional dielectric film passivation. Therefore, productivity does not decrease. Further, it has wide applicability in various semiconductor laser devices.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、第1
の誘電体層及び第2の誘電体層の成膜材料又は成膜条件
を変化させるようにしたから、界面ダメージ及び界面準
位が少ない界面が形成されるとともに化学的及び熱的に
安定な共振器端面を実現することができるという効果が
ある。そして、界面準位及び界面ダメージの低減は、共
振器端面における光吸収を減少させるから、COD劣化
の抑制には極めて有効である。さらに、化学的及び熱的
に安定な層で共振器端面を被覆することによって、不純
物の混入及び端面の継時劣化を抑制して長期信頼性が得
られるという効果がある。As described above, according to the present invention, the first
Since the film forming material or the film forming conditions of the dielectric layer and the second dielectric layer are changed, an interface with less interface damage and interface level is formed, and chemically and thermally stable resonance is achieved. There is an effect that a container end face can be realized. Since the reduction of the interface state and the interface damage reduces the light absorption at the cavity end face, it is extremely effective in suppressing the COD deterioration. Furthermore, by covering the resonator end face with a chemically and thermally stable layer, there is an effect that long-term reliability can be obtained by suppressing the contamination of impurities and the successive deterioration of the end face.
【図1】半導体レーザウェハの層構造を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a layer structure of a semiconductor laser wafer.
【図2】半導体レーザウェハをSiO2 ストライプによ
って選択エッチングした際の断面図であるるFIG. 2 is a cross-sectional view when a semiconductor laser wafer is selectively etched by an SiO 2 stripe.
【図3】選択エッチングした半導体レーザウェハに埋め
込み再成長を行った際の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view when embedded regrowth is performed on a selectively etched semiconductor laser wafer.
【図4】半導体レーザバーへの第1の誘電体膜のコーテ
ィングの一例を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of coating a semiconductor laser bar with a first dielectric film.
【図5】半導体レーザバーへの第2の誘電体膜のコーテ
ィングの一例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of coating a semiconductor laser bar with a second dielectric film.
【図6】半導体レーザバーへの第1の誘電体膜のコーテ
ィングの他の例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of coating a semiconductor laser bar with a first dielectric film.
【図7】半導体レーザバーへの第2の誘電体膜のコーテ
ィングの他の例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating another example of coating a semiconductor laser bar with a second dielectric film.
【図8】従来の半導体レーザ素子の製造方法を説明する
ための図である。FIG. 8 is a view for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.
1 GaAs基板 2 GaAs:Siバッファー層 3 Al0.4 Ga0.6 As:Siクラッド層 4 Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層 5 GaAsバリア層 6 In0.24Ga0.76As活性層 7 GaAsバリア層 8 In0.24Ga0.76As活性層 9 GaAsバリア層 10 Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層 11 Al0.4 Ga0.6 As:Mgクラッド層 12 GaAs:Mgキャップ層 13 SiO2 ストライプ 14 Al0.6 Ga0.4 As:Si電流ブロック層 15 GaAs:Si電流ブロック層 16 GaAs:Mgキャップ層 17,23 半導体レーザバー 18,19 SiNx 膜 20,21,24,25,26,27 Al2 O3 膜 22,28 アモルファスSi膜1 GaAs substrate 2 GaAs: Si buffer layer 3 Al 0.4 Ga 0.6 As: Si cladding layer 4 Al 0.2 Ga 0.8 As optical guide layer 5 GaAs barrier layer 6 In 0.24 Ga 0.76 As active layer 7 GaAs barrier layer 8 In 0.24 Ga 0.76 As Active layer 9 GaAs barrier layer 10 Al 0.2 Ga 0.8 As optical guide layer 11 Al 0.4 Ga 0.6 As: Mg clad layer 12 GaAs: Mg cap layer 13 SiO 2 stripe 14 Al 0.6 Ga 0.4 As: Si current block layer 15 GaAs: Si Current block layer 16 GaAs: Mg cap layer 17,23 Semiconductor laser bar 18,19 SiN x film 20,21,24,25,26,27 Al 2 O 3 film 22,28 Amorphous Si film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/18
Claims (3)
素子において、少なくとも一つの共振器端面に形成され
界面準位又は界面ダメージが小さい第1の誘電体単層膜
と、該第1の誘電体単層膜上に形成され化学的及び熱的
に安定な第2の誘電体膜とを有し、前記第1の誘電体単
層膜はSiN X であり、前記第2の誘電体膜はAl 2 O
3 であることを特徴とする半導体レーザ素子。1. A semiconductor laser device having a pair of cavity facets, a first dielectric single-layer film formed on at least one cavity facet and having a small interface state or interface damage, and the first dielectric material It is formed on a single layer film and a chemically and thermally stable second dielectric layer, the first dielectric single
The layer film is SiN x , and the second dielectric film is Al 2 O
3. A semiconductor laser device, which is 3 .
において、前記第2の誘電体膜は単層膜であることを特
徴とする半導体レーザ素子。2. A semiconductor laser device according to claim 1, the semiconductor laser element, wherein the second dielectric film is a single layer film.
において、前記第2の誘電体膜が多層膜であることを特
徴とする半導体レーザ素子。In the semiconductor laser element according to 3. The method of claim 1, the semiconductor laser element, wherein the second dielectric film is a multilayer film.
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JP7976496A JP2947164B2 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Semiconductor laser device |
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- 1996-04-02 JP JP7976496A patent/JP2947164B2/en not_active Expired - Lifetime
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