JP3196831B2 - Method for manufacturing semiconductor laser device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor laser device

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JP3196831B2
JP3196831B2 JP10973598A JP10973598A JP3196831B2 JP 3196831 B2 JP3196831 B2 JP 3196831B2 JP 10973598 A JP10973598 A JP 10973598A JP 10973598 A JP10973598 A JP 10973598A JP 3196831 B2 JP3196831 B2 JP 3196831B2
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孝博 荒木田
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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、光学損傷による共
振器端面の劣化が抑制され高出力安定動作を実現する半
導体レーザ素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser element to realize a high-output stable operation deterioration of the cavity facet is suppressed by the optical damage.

【0002】[0002]

【従来の技術】AlGaAs系及びAlGaInP系の半導体材料に
よって構成された半導体レーザ素子において、光出力の
増加に伴って共振器端面の劣化(光学損傷、Catastroph
ic Optical Damage ; COD)が生じることが知ら
れている。この光学損傷は高出力動作に伴った共振器端
面の温度上昇に起因している。つまり、共振器端面では
表面準位を介してレーザ光が吸収され、局所的に発熱す
る。また、この光吸収は共振器端面の酸化及び空格子等
の点欠陥の発生によって増加する。温度上昇によって端
面近傍の禁制帯幅が縮小して更にレーザ光の吸収が増加
し、端面温度が上昇する。この正帰還ループによって、
ついには共振器端面が溶融して劣化が生じる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor laser device composed of AlGaAs-based and AlGaInP-based semiconductor materials, the cavity facet is deteriorated (optical damage, Catastroph
ic Optical Damage (COD) is known to occur. This optical damage is caused by a rise in the temperature of the cavity facet accompanying the high-power operation. That is, the laser light is absorbed at the cavity end face via the surface level, and locally generates heat. This light absorption increases due to oxidation of the cavity facets and generation of point defects such as vacancies. Due to the temperature rise, the forbidden band width near the end face is reduced, the absorption of laser light is further increased, and the end face temperature rises. With this positive feedback loop,
Eventually, the end face of the resonator is melted and deteriorated.

【0003】従来、共振器端面での光吸収を抑制するた
めに、レーザ光に対して透明な材料を共振器端面に形成
する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 Electron.)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ために、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施されている(図1
5)。
Conventionally, in order to suppress light absorption at the cavity end face, various window structures for forming a material transparent to laser light on the cavity end face have been tried. For example, in 1989, the 25th issue of IEEE J. Quantum Electron.
Vol., Pp. 1495 to 1499, according to a report, patterning of the cavity facet in the active region, selective etching, to form a window structure for suppressing light absorption at the cavity facet.
And a buried regrowth process (FIG. 1).
5).

【0004】また、共振器端面での酸化膜に起因した光
吸収を抑制するために、超高真空中での劈開プロセスが
試みられている。例えば米国特許第5063173号によれ
ば、超高真空中でレーザウェハ52を劈開することによ
って共振器端面を形成し、Si等の材料を堆積させること
によって共振器端面における半導体表面に酸化膜が形成
されることを抑制している(図16)。
Further, in order to suppress light absorption due to an oxide film on the end face of the resonator, a cleavage process in an ultra-high vacuum has been attempted. For example, according to U.S. Pat. No. 5,063,173, a cavity facet is formed by cleaving a laser wafer 52 in an ultra-high vacuum, and an oxide film is formed on a semiconductor surface at the cavity facet by depositing a material such as Si. (FIG. 16).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、半導体レーザの端面劣化を抑制するために、端面で
の光吸収を抑制する種々の窓構造が試みられてきた。し
かし、この窓構造の形成には活性層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
成長の加工プロセスが必要となる。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
れるために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ため
に、COD劣化を効果的に抑制することはできない。ま
た、窓構造を加えることによってレーザ素子構造は大変
複雑になり、各工程の歩留まりによって生産性を著しく
低下させる欠点がある。
As described above, various window structures for suppressing light absorption at the end face have been tried in order to suppress the end face deterioration of the semiconductor laser. However, formation of this window structure requires processing processes of patterning, selective etching, and burying regrowth of the resonator end face in the active layer region. In a semiconductor laser using an Al-based material, a strong oxide film is formed at the regrowth interface, so that the regrowth interface has a window structure with many interface states.
Since these interface states increase light absorption, COD degradation cannot be effectively suppressed. Further, the addition of the window structure greatly complicates the structure of the laser element, and has the disadvantage that the productivity is significantly reduced due to the yield of each process.

【0006】一方、共振器端面での酸化膜に起因した光
吸収を抑制するため、超高真空中での劈開プロセスも試
みられてきた。超高真空中で共振器端面を被覆すること
によって直接レーザ端面が酸化することは抑制できる。
しかし、表面準位に起因した光吸収を抑制するために
は、レーザ光に対してバンドギャップの大きな材料で、
欠陥なく結晶成長する必要がある。よって、共振器端面
を被覆しただけでは、レーザ素子の光出力及び動作時間
の増加によって共振器端面における被覆材料と半導体材
料間で相互拡散、及び点欠陥の発生が生じる。これら
は、光吸収を増加させるために、やがては端面劣化を引
き起こす。
On the other hand, a cleavage process in an ultra-high vacuum has been attempted in order to suppress light absorption caused by an oxide film on the end face of the resonator. By coating the cavity facet in ultra-high vacuum, direct oxidation of the laser facet can be suppressed.
However, in order to suppress light absorption due to surface levels, a material having a large band gap with respect to laser light must be used.
It is necessary to grow crystals without defects. Therefore, if the cavity facet is simply covered, the light output and the operation time of the laser device increase, causing interdiffusion between the coating material and the semiconductor material on the cavity facet and generation of point defects. These eventually cause end face deterioration to increase light absorption.

【0007】本発明では、半導体レーザ素子の共振器端
面における酸化膜の形成を抑制すると同時に、共振器端
面の熱的、及び化学的安定性を向上させることによって
COD劣化を抑制し、高出力で長期安定動作を実現する
ものである。
According to the present invention, the formation of an oxide film on the cavity facet of a semiconductor laser device is suppressed, and at the same time, the thermal and chemical stability of the cavity facet is improved to suppress COD degradation, thereby achieving high power output. It realizes long-term stable operation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法によれ
ば、一対の共振器端面を有する半導体レーザ素子におい
て、少なくとも一つの共振器端面が保護膜により被覆さ
れてなり、該保護膜は、該共振器端面を構成する第一の
半導体元素と、これと異なる種類の第二の半導体元素ま
たは誘電体元素とを含有する変成層を含むことを特徴と
する半導体レーザ素子を製造することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, in a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, at least one cavity facet is covered with a protective film, and the protective film is A semiconductor laser device including a metamorphic layer containing a first semiconductor element constituting the cavity end face and a second semiconductor element or a dielectric element of a different type from the first semiconductor element can be manufactured. .

【0009】この半導体レーザ素子は、 (a)共振器端面を構成する第一の半導体元素、および (b)(a)と異なる種類の第二の半導体元素または誘
電体元素を含有する変性層を含んだ保護膜により、共振
器端面が被覆されている。この変性層は熱的、化学的に
安定なため、大気中での酸化反応に伴った酸素原子の内
部拡散を抑制するとともに、酸化膜形成に伴った表面で
の点欠陥の発生及び結晶内部への移動を抑制することが
できる。このため、酸化膜の形成、不純物の内部拡散、
及び点欠陥の増加に伴った共振器端面での光吸収を低減
し、COD劣化の誘発が抑制される。
This semiconductor laser device comprises a modified layer containing (a) a first semiconductor element constituting a cavity facet, and (b) a second semiconductor element or a dielectric element of a type different from that of (a). The end face of the resonator is covered with the included protective film. Since this denatured layer is thermally and chemically stable, it suppresses the internal diffusion of oxygen atoms due to the oxidation reaction in the atmosphere, generates point defects on the surface due to the formation of the oxide film, and enters the inside of the crystal. Movement can be suppressed. Therefore, formation of an oxide film, internal diffusion of impurities,
In addition, light absorption at the end face of the resonator due to an increase in point defects is reduced, and induction of COD degradation is suppressed.

【0010】また本発明の製造方法によれば、一対の共
振器端面を有する半導体レーザ素子において、少なくと
も一つの共振器端面が、該共振器端面を構成する第一の
半導体元素と異なる種類の第二の半導体元素または誘電
体元素を含む膜により被覆され、該膜と該共振器端面の
界面近傍に変成層を有し、該変成層は、前記共振器端面
中に前記第二の半導体元素もしくは前記誘電体元素が拡
散して形成された層、および/または、前記膜中に前記
第一の半導体元素が拡散して形成された層からなること
を特徴とする半導体レーザ素子を製造することができ
る。
According to the manufacturing method of the present invention , in a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, at least one cavity facet has a different type from the first semiconductor element constituting the cavity facet. A layer containing a second semiconductor element or a dielectric element, and a metamorphic layer near an interface between the film and the resonator end face, wherein the metamorphic layer is formed in the resonator end face by the second semiconductor element or A semiconductor laser device comprising a layer formed by diffusing the dielectric element and / or a layer formed by diffusing the first semiconductor element in the film is manufactured. Can
You.

【0011】この半導体レーザ素子は、前記膜と前記共
振器端面の界面近傍に、一方から他方へ元素が拡散され
てなる変成層を有している。このような構成の変性層
は、熱的・化学的安定性に特に優れ、酸素原子の内部拡
散や酸化膜形成に伴う点欠陥の発生・移動を効果的に抑
制でき、さらに、簡便な工程で安定製造できるという利
点も有する。
This semiconductor laser device has a metamorphic layer in which elements are diffused from one side to the other, near the interface between the film and the cavity end face. The modified layer having such a configuration is particularly excellent in thermal and chemical stability, can effectively suppress the internal diffusion of oxygen atoms and the generation and movement of point defects accompanying the formation of an oxide film, and furthermore, by a simple process. It also has the advantage of stable production.

【0012】以上述べた半導体レーザ素子において、共
振器端面を構成する第一の半導体元素と、第二の半導体
元素または誘電体元素とが化学的に結合した分子を変性
層中に含んでいても良い。これにより、熱的・化学的安
定性がさらに向上する場合がある。
In the above-described semiconductor laser device, even if the modified layer contains molecules in which the first semiconductor element constituting the cavity facet and the second semiconductor element or the dielectric element are chemically bonded, good. Thereby, thermal and chemical stability may be further improved.

【0013】発明によれば、一対の共振器端面を有す
る半導体レーザ素子の製造方法において、少なくとも一
つの共振器端面を超高真空中での劈開によって形成した
後、該共振器端面に、該共振器端面を構成する第一の半
導体材料と異なる種類の第二の半導体材料または誘電体
材料を堆積し、その後、該共振器端面に対して熱処理を
施すことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法が提
供される。
According to the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, at least one cavity facet is formed by cleavage in an ultra-high vacuum, and then the cavity facet is formed on the cavity facet. Manufacturing a semiconductor laser device characterized by depositing a second semiconductor material or a dielectric material of a different type from the first semiconductor material constituting the cavity facet, and then subjecting the cavity facet to heat treatment A method is provided.

【0014】また本発明によれば、一対の共振器端面を
有する半導体レーザ素子の製造方法において、少なくと
も一つの共振器端面を超高真空中での劈開によって形成
した後、該共振器端面に、該共振器端面を構成する第一
の半導体材料と異なる種類の第二の半導体材料または誘
電体材料を堆積し、その後、該共振器端面に対してプラ
ズマ処理を施すことを特徴とする半導体レーザ素子の製
造方法が提供される。
According to the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, at least one cavity facet is formed by cleavage in an ultra-high vacuum, and then the cavity facet is formed. A semiconductor laser device comprising: depositing a second semiconductor material or a dielectric material of a different type from the first semiconductor material forming the resonator facet, and thereafter performing a plasma process on the resonator facet. Is provided.

【0015】これらの半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、共振器端面が超高真空中での劈開によって形成さ
れるため、端面に酸化膜等の不純物層が形成されること
を防止できる。これにより共振器端面に直接、共振器端
面を構成する半導体材料と異なる半導体材料または誘電
体材料が堆積されることとなる。このため、堆積膜およ
び/または共振器端面の構成元素の拡散により、変成層
を形成することができるのである。上記構成元素の拡散
は、共振器端面を熱処理またはプラズマ処理することに
より、熱的または化学的エエルギーを与えることにより
行われる。
According to these semiconductor laser device manufacturing methods, since the cavity facets are formed by cleavage in an ultra-high vacuum, the formation of impurity layers such as oxide films on the facets can be prevented. As a result, a semiconductor material or a dielectric material different from the semiconductor material forming the resonator end face is directly deposited on the resonator end face. For this reason, a metamorphic layer can be formed by diffusion of the constituent elements of the deposited film and / or the cavity end face. The diffusion of the constituent elements is performed by applying thermal or chemical energy to the cavity end face by heat treatment or plasma treatment.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明において、「第二の半導体
材料または誘電体材料」は、Si、Ge、CaF2、MgF2、ZnS
e、Si3N4、TaSi2のいずれかであることが好ましい。こ
のような材料を選択することにより、熱的・化学的安定
性に特に優れた変成層が得られ、酸素原子の内部拡散や
酸化膜形成に伴う点欠陥の発生・移動を効果的に抑制で
きる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, "second semiconductor"
Material or dielectric material ", Si, Ge, CaF 2, MgF 2, ZnS
e, Si 3 N 4 , or TaSi 2 is preferable. By selecting such a material , a metamorphic layer with particularly excellent thermal and chemical stability can be obtained, and the generation and movement of point defects due to internal diffusion of oxygen atoms and formation of an oxide film can be effectively suppressed. .

【0017】本発明の半導体レーザ素子の製造方法にお
いて、第二の半導体材料または誘電体材料は、室温〜3
00℃程度の温度で堆積させることができる。堆積方法
としては、たとえば電子ビーム蒸着法を用いることが好
ましい。数nm程度の薄膜を容易に形成することができ
るからである。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, the second semiconductor material or the dielectric material may be at room temperature to 3
It can be deposited at a temperature of about 00 ° C. As a deposition method, for example, it is preferable to use an electron beam evaporation method. This is because a thin film having a thickness of about several nm can be easily formed.

【0018】本発明の半導体レーザ素子の製造方法にお
ける熱処理は、超高真空中にて行う熱アニール処理であ
ることが好ましい。ここで、「超高真空」の真空度は、
好ましくは10-8torr以下(圧力が10-8torr以下、と
の意味)、さらに好ましくは10-9torr以下とする。こ
のようにすることによって変成層表面に酸化膜が形成さ
れることが防止される。また加熱温度は、好ましくは1
50℃以上750℃以下、さらに好ましくは500℃以
上650℃以下とする。150℃以上とすることによっ
て元素の拡散が良好に行われ、変性層が好適に形成され
る。また750℃以下とすることによって、熱処理に伴
うレーザを構成する半導体層のドーピングプロファイル
の変動を防止できる。
The heat treatment in the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention is preferably a thermal annealing treatment performed in an ultra-high vacuum. Here, the degree of vacuum of “ultra-high vacuum” is
The pressure is preferably 10 -8 torr or less (meaning that the pressure is 10 -8 torr or less), and more preferably 10 -9 torr or less. This prevents an oxide film from being formed on the surface of the metamorphic layer. The heating temperature is preferably 1
50 ° C. or more and 750 ° C. or less, more preferably 500 ° C. or more and 650 ° C. or less. By setting the temperature to 150 ° C. or higher, the diffusion of elements is performed favorably, and the denatured layer is suitably formed. By setting the temperature to 750 ° C. or lower, a change in the doping profile of the semiconductor layer included in the laser due to the heat treatment can be prevented.

【0019】また、上記熱処理は、AsもしくはPの分
子線、またはラジカル水素を照射しながら行うことが好
ましい。共振器端面近傍における点欠陥の発生を有効に
防止できるからである。
The heat treatment is preferably carried out while irradiating a molecular beam of As or P or radical hydrogen. This is because it is possible to effectively prevent the generation of a point defect near the cavity end face.

【0020】[0020]

【実施例】以下、実施例により、本発明の実施の形態に
ついて説明する。
The embodiments of the present invention will be described below with reference to examples.

【0021】実施例1 初めに、InGaAs歪量子井戸構造を有する発振波長0.98μ
m帯の横モード制御型半導体レーザウェハの製造方法に
ついて述べる。
Embodiment 1 First, an oscillation wavelength of 0.98 μm having an InGaAs strained quantum well structure
A method for manufacturing an m-band lateral mode control type semiconductor laser wafer will be described.

【0022】図1に、半導体レーザウェハの断面構造を
示す。半導体レーザウェハは、常圧MOVPE装置によって
成長させた。SiドープしたGaAs(001)基板1上にGaAs:S
iバッファー層2(不純物濃度=1×1018cm-3)を0.5μ
m、Al0.4Ga0.6As:Siクラッド層3(不純物濃度=1×10
17cm-3)を2μm、成長温度700℃、V/III比100で成長さ
せた。次に、成長温度を680℃、V/III比を80でAl0.2Ga
0.8As光ガイド層4を40nm、GaAsバリア層5を20nm、In
0.24Ga0.76As活性層6を4.5nm、GaAsバリア層7を5nm、
In0.24Ga0.76As活性層8を4.5nm、GaAsバリア層9を20n
m順次成長させた。続いて、Al0.2Ga0.8As光ガイド層1
0を40nm、Al0.4Ga0.6As:Mgクラッド層11(不純物濃
度=1×1018cm-3)を1.5μm、GaAs:Mgキャップ層12
(不純物濃度=1×1019cm-3)を1μm、気相成長させた。
FIG. 1 shows a sectional structure of a semiconductor laser wafer. The semiconductor laser wafer was grown by a normal pressure MOVPE apparatus. GaAs: S on Si-doped GaAs (001) substrate 1
0.5 μm of i-buffer layer 2 (impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 )
m, Al 0.4 Ga 0.6 As: Si clad layer 3 (impurity concentration = 1 × 10
17 cm −3 ) was grown at 2 μm, a growth temperature of 700 ° C., and a V / III ratio of 100. Next, at a growth temperature of 680 ° C. and a V / III ratio of 80, Al 0.2 Ga
0.8 As optical guide layer 4 of 40 nm, GaAs barrier layer 5 of 20 nm, In
0.24 Ga 0.76 As active layer 6 is 4.5 nm, GaAs barrier layer 7 is 5 nm,
In 0.24 Ga 0.76 As 4.5 nm for active layer 8 and 20 n for GaAs barrier layer 9
m grown sequentially. Subsequently, the Al 0.2 Ga 0.8 As light guide layer 1
0 is 40 nm, Al 0.4 Ga 0.6 As: Mg cladding layer 11 (impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 ) is 1.5 μm, GaAs: Mg cap layer 12
(Impurity concentration = 1 × 10 19 cm −3 ) was vapor-phase grown at 1 μm.

【0023】次に、図2、3を用いて上述の半導体レー
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。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[-110]方向に幅4μmのSiO2ストライプ13を
形成した。このSiO2ストライプをマスクとする選択エッ
チング技術によってAl0.4Ga0.6As:Mgクラッド層11が
0.3μm残る深さまでエッチングして、図2の断面図に示
すメサストライプが形成された。
Next, a process for processing the above-described semiconductor laser wafer into a transverse mode control type laser will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a (-110) sectional view of the semiconductor laser wafer after the formation of the mesa stripe in the [-110] direction. First,
SiO 2 was formed on the uppermost GaAs cap layer of the semiconductor laser wafer shown in FIG. 1, and a 4 μm wide SiO 2 stripe 13 was formed in the [-110] direction shown in FIG. 2 by photolithography. The Al 0.4 Ga 0.6 As: Mg cladding layer 11 is formed by the selective etching technique using the SiO 2 stripe as a mask.
Etching was performed to a depth of 0.3 μm to form a mesa stripe shown in the sectional view of FIG.

【0024】続いて、上記SiO2ストライプをマスクとし
た選択成長技術によって、図3に示すようなメサストラ
イプの側部を膜厚0.8μmのAl0.6Ga0.4As: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:Si電流ブロック層15(不純物濃度=1×1018cm
-3)で順次埋め込み成長を行う。更に、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)を成長させた。最後に、このウェハ
の両面にコンタクト電極をそれぞれ蒸着して、横モード
制御型半導体レーザウェハが得られた。
Subsequently, by the selective growth technique using the SiO 2 stripe as a mask, the side portion of the mesa stripe as shown in FIG. 3 is formed into a 0.8 μm-thick Al 0.6 Ga 0.4 As: Si current blocking layer 14 (impurity concentration). = 1 × 10 18 cm -3 ) and thickness 0.8 μm
GaAs: Si current blocking layer 15 (impurity concentration = 1 × 10 18 cm
In step -3 ), burying growth is performed sequentially. Further, after removing the SiO 2 mask, a 1 μm-thick GaAs: Mg cap layer 16 (impurity concentration = 1 × 10 19 cm −3 ) was grown. Finally, contact electrodes were vapor-deposited on both surfaces of the wafer, respectively, to obtain a lateral mode control type semiconductor laser wafer.

【0025】上記半導体レーザウェハ17を、超高真空
チャンバー21内のレーザバーホルダー18により保持
し、劈開用プレス19で、ストライプに直交する[110]
方向に劈開した(図4)。劈開は10-10程度の超高真
空中にて行った。このようにして(-110)面を共振器端
面とするレーザバーが形成される。図4(a)および
(b)において、点線部分は(-110)面に相当し、レー
ザウェハ17中に描かれた水平方向に走る複数の直線
は、図3におけるキャップ層12の凸部に対応してい
る。
The semiconductor laser wafer 17 is held by a laser bar holder 18 in an ultra-high vacuum chamber 21, and is perpendicular to the stripe by a cleavage press 19 [110].
(Fig. 4). Cleavage was performed in an ultra-high vacuum of about 10 -10 . Thus, a laser bar having the (−110) plane as the cavity end face is formed. 4A and 4B, the dotted line portion corresponds to the (-110) plane, and a plurality of horizontal lines drawn in the laser wafer 17 correspond to the convex portions of the cap layer 12 in FIG. are doing.

【0026】その後、レーザバーを大気及び低真空領域
に露出することなく、電子ビーム蒸着器22によって膜
厚3nmのSi膜を250℃にて堆積させた(図5)。図5
(b)は、複数のレーザバーが配置されたレーザウェハ
の上面図であり、図中、水平方向に走る複数の直線は、
図3におけるキャップ層12の凸部に対応している。こ
こで、レーザバーは劈開後も超高真空中に保持されてい
るために、共振器端面には酸化膜等の不純物層は存在し
ない。
Thereafter, a 3 nm-thick Si film was deposited at 250 ° C. by the electron beam evaporator 22 without exposing the laser bar to the atmosphere and a low vacuum region (FIG. 5). FIG.
(B) is a top view of a laser wafer on which a plurality of laser bars are arranged, in which a plurality of straight lines running in the horizontal direction are:
This corresponds to the projection of the cap layer 12 in FIG. Here, since the laser bar is kept in the ultra-high vacuum even after cleavage, no impurity layer such as an oxide film exists on the end face of the resonator.

【0027】続いて、水素ラジカル23を照射しなが
ら、加熱ヒータ20によりレーザバーを30分間、400℃
で加熱した。水素ラジカルの照射は熱アニール処理中に
共振器端面近傍より発生する点欠陥の増加を抑制する。
また、点欠陥はV族原子の脱離に起因して発生すること
から、熱アニール中に構成されているV族分子線、この
場合As分子線を照射することも点欠陥の発生を抑制する
ために有効である。この熱アニール処理によって共振器
端面の半導体層とSi層とが熱拡散過程を伴い変性層24
が形成される。共振器端面に変成層を形成することによ
って、大気中にレーザバーを露出した場合でも、共振器
端面に酸化膜の形成、また、酸化に伴った酸素原子の拡
散が効果的に抑制される。つまり、共振器端面には熱
的、及び化学的に安定な変性層が形成されていることか
ら、レーザ素子を高出力で長時間動作させても、端面劣
化を誘発することはない。なお、変性層の形成において
はSi以外に、Ge、CaF2、MgF2、ZnSe、Si3N4、TaSi2など
を用いることができる。
Subsequently, while irradiating the hydrogen radicals 23, the laser bar is heated at 400 ° C. for 30 minutes by the heater 20.
And heated. Irradiation with hydrogen radicals suppresses an increase in point defects generated near the resonator end face during the thermal annealing process.
In addition, since point defects are generated due to the desorption of group V atoms, irradiation with group V molecular beams formed during thermal annealing, in this case, As molecular beams also suppresses the generation of point defects. It is effective for. This thermal annealing process causes the semiconductor layer and the Si layer on the cavity end face to undergo a thermal diffusion process and undergo a thermal diffusion process.
Is formed. By forming a metamorphic layer on the end face of the resonator, even when the laser bar is exposed to the atmosphere, formation of an oxide film on the end face of the resonator and diffusion of oxygen atoms due to oxidation are effectively suppressed. That is, since a thermally and chemically stable modified layer is formed on the cavity facet, even if the laser element is operated at a high output for a long time, the facet is not degraded. In the formation of the modified layer, Ge, CaF 2 , MgF 2 , ZnSe, Si 3 N 4 , TaSi 2 or the like can be used in addition to Si.

【0028】次に、スパッタ装置を用いて、レーザバー
の共振器端面にAl2O3膜25、及びAl2O326及びアモル
ファスSi27の多層膜をそれぞれ堆積させて、3%−95
%の光反射率を得た(図6)。最後に、劈開によってレ
ーザバーを個々のレーザ素子に分割して、ヒートシンク
に融着することによって本発明のレーザ素子を完成させ
た。
Next, an Al 2 O 3 film 25 and a multilayer film of Al 2 O 3 26 and amorphous Si 27 are respectively deposited on the resonator end face of the laser bar by using a sputtering apparatus, and 3% -95
% Light reflectance was obtained (FIG. 6). Finally, the laser bar was divided into individual laser elements by cleavage, and was fused to a heat sink to complete the laser element of the present invention.

【0029】図7に、本発明によって共振器端面に変成
層を形成した0.98μm帯半導体レーザ素子(A)と変成
層を形成しないレーザ素子(B)のCODレベルの変化
を示す。レーザ素子は、雰囲気温度50℃、光出力250mW
で動作させ、各動作時間において電流−光出力特性から
CODレベルを測定した。変成層を形成しなかったレー
ザ素子は、動作時間の増加に伴ってCODレベルの低下
が観測された。しかし、共振器端面に変成層を形成した
レーザ素子のCODレベルは、低下することなくほぼ一
定の値を示した。これより、共振器端面への変成層の形
成がCOD劣化を効果的に抑制していることがわかる。
FIG. 7 shows the change in the COD level of the 0.98 μm band semiconductor laser device (A) having a metamorphic layer formed on the cavity facet according to the present invention and the laser device (B) having no metamorphic layer formed thereon. Laser element, ambient temperature 50 ° C, light output 250mW
And the COD level was measured from the current-light output characteristics at each operation time. In the laser device in which the metamorphic layer was not formed, a decrease in the COD level was observed with an increase in the operation time. However, the COD level of the laser element having the metamorphic layer formed on the end face of the resonator showed a substantially constant value without lowering. This indicates that the formation of the metamorphic layer on the end face of the resonator effectively suppresses the COD degradation.

【0030】本発明は、0.98μm帯半導体レーザだけで
なく、AlGaInAsP系の材料により構成されるその他の発
振波長の半導体レーザ素子(0.6〜0.8μm帯半導体レー
ザ素子)にも適用可能である。
The present invention can be applied not only to a semiconductor laser device of 0.98 μm band but also to a semiconductor laser device of other oscillation wavelength (0.6 to 0.8 μm band semiconductor laser device) made of AlGaInAsP-based material.

【0031】実施例2 本発明を発振波長0.6μm帯のAlGaInP系半導体レーザに
応用した実施例を以下に説明する。初めに、レーザウェ
ハの製造方法について述べる。
Embodiment 2 An embodiment in which the present invention is applied to an AlGaInP semiconductor laser having an oscillation wavelength of 0.6 μm will be described below. First, a method for manufacturing a laser wafer will be described.

【0032】図8に、半導体レーザウェハの断面構造を
示す。半導体レーザウェハは、減圧MOVPE法によって成
長成長させた。SiドープしたGaAs(001)基板28上にGaA
s:Siバッファー層29(不純物濃度=1×1018cm-3)を
0.5μm、(Al0.6Ga0.40.5In0.5P:Siクラッド層30
(不純物濃度=5×1017cm-3)を1μm、Ga0.5In0.5P活
性層31を0.1μm、(Al0.6Ga0.40.5In0.5P:Znクラ
ッド層32(不純物濃度=5×1017cm-3)を1μm、GaA
s:Znキャップ層33(不純物濃度=6×1018cm-3)を0.
5μm順次気相成長させた。このとき、成長温度700℃、
圧力100Torr、V/III比160で成長を行う。
FIG. 8 shows a sectional structure of a semiconductor laser wafer. The semiconductor laser wafer was grown by the reduced pressure MOVPE method. GaAs on the Si-doped GaAs (001) substrate 28
s: The Si buffer layer 29 (impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 )
0.5 μm, (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P: Si clad layer 30
(Impurity concentration = 5 × 10 17 cm −3 ) is 1 μm, Ga 0.5 In 0.5 P active layer 31 is 0.1 μm, (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P: Zn cladding layer 32 (impurity concentration = 5 × 10 17 cm -3 ). cm −3 ) is 1 μm, GaA
s: Zn cap layer 33 (impurity concentration = 6 × 10 18 cm −3 )
Vapor-phase growth was performed sequentially by 5 μm. At this time, the growth temperature is 700 ° C,
The growth is performed at a pressure of 100 Torr and a V / III ratio of 160.

【0033】次に、図9、10を用いて上述の半導体レ
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9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。まず、
図8に示した半導体レーザウェハの最上層のGaAsキャッ
プ層にSiO2を成膜し、フォトリソグラフィ技術によって
図9に示す[-110]方向に幅4μmのSiO2ストライプ34を
形成した。このSiO2ストライプをマスクとする選択エッ
チング技術によって(Al0.6Ga0.40.5In0.5P:Znクラ
ッド層が0.5μm残る深さまでエッチングして、図9の断
面図に示すメサストライプが形成された。
Next, a process of processing the above-described semiconductor laser wafer into a transverse mode control type laser will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows a (-110) sectional view of the semiconductor laser wafer after the formation of the mesa stripe in the [-110] direction. First,
SiO 2 was formed on the uppermost GaAs cap layer of the semiconductor laser wafer shown in FIG. 8, and a 4 μm wide SiO 2 stripe 34 was formed in the [-110] direction shown in FIG. 9 by photolithography. Using a selective etching technique using the SiO 2 stripe as a mask, the (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P: Zn clad layer was etched to a depth of 0.5 μm to form a mesa stripe shown in the sectional view of FIG.

【0034】続いて、上記SiO2ストライプをマスクとし
た選択成長技術によって、図10に示すようなメサスト
ライプの側部を膜厚1μmのGaAs:Si電流ブロック層35
(不純物濃度=1×1018cm-3)で埋め込み成長を行う。更
に、SiO2マスクを除去した後、膜厚1μmのGaAs:Znキャ
ップ層36(不純物濃度=1×1019cm-3)を成長させた。
最後に、このウェハの両面にコンタクト電極をそれぞれ
蒸着して、横モード制御型半導体レーザウェハが得られ
た。
Subsequently, by the selective growth technique using the SiO 2 stripe as a mask, the side portion of the mesa stripe as shown in FIG.
The buried growth is performed (impurity concentration = 1 × 10 18 cm −3 ). Further, after removing the SiO 2 mask, a 1 μm-thick GaAs: Zn cap layer 36 (impurity concentration = 1 × 10 19 cm −3 ) was grown.
Finally, contact electrodes were vapor-deposited on both surfaces of the wafer, respectively, to obtain a lateral mode control type semiconductor laser wafer.

【0035】上記半導体レーザウェハ37を、超高真空
チャンバー41内のレーザバーホルダー38で保持し、
劈開用プレス39により、ストライプに直交する[110]
方向に劈開した(図11)。劈開は10-10程度の超高
真空中にて行った。このようにして(-110)面を共振器
端面とするレーザバーが形成された。図11(a)およ
び(b)において、点線部分は(-110)面に相当し、レ
ーザウェハ37中に描かれた水平方向に走る複数の直線
は、図10におけるキャップ層36の凹部に対応してい
る。
The semiconductor laser wafer 37 is held by a laser bar holder 38 in an ultra-high vacuum chamber 41,
With the cleaving press 39, it is perpendicular to the stripe [110]
(Fig. 11). Cleavage was performed in an ultra-high vacuum of about 10 -10 . In this way, a laser bar having the (−110) plane as the cavity end face was formed. 11A and 11B, the dotted lines correspond to the (-110) plane, and a plurality of straight lines running in the horizontal direction drawn in the laser wafer 37 correspond to the concave portions of the cap layer 36 in FIG. ing.

【0036】その後、レーザバーを大気及び低真空領域
に露出することなく、電子ビーム蒸着器42によって膜
厚15nmのGe膜を250℃で堆積させた(図12
(b))。図12(b)は、複数のレーザバーが配置さ
れたレーザウェハの上面図であり、図中、水平方向に走
る複数の直線は、図10におけるキャップ層36の凹部
に対応している。
Thereafter, a Ge film having a thickness of 15 nm was deposited at 250 ° C. by the electron beam evaporator 42 without exposing the laser bar to the atmosphere and the low vacuum region (FIG. 12).
(B)). FIG. 12B is a top view of the laser wafer on which a plurality of laser bars are arranged. In the drawing, a plurality of straight lines running in the horizontal direction correspond to the concave portions of the cap layer 36 in FIG.

【0037】次に、スパッタ装置内におけるArプラズマ
中に上記レーザバーを加熱ヒータ40により200℃で20
分間加熱した。共振器端面に堆積させたGe膜は、Arプラ
ズマの衝突エネルギーによって共振器端面近傍では、半
導体層とGe層とが拡散過程を伴い変性層43が形成され
る(図12(b))。ここで形成された変成層は、熱的及
び化学的に安定な層であるため、レーザ素子を高出力で
長時間動作させても端面劣化を誘発することはない。な
お、変性層の形成においては、Ge以外に、Si、CaF2、Mg
F2、ZnSe、Si3N4、TaSi2などを用いることができる。
Next, the above-mentioned laser bar was heated at 200 ° C. by the heater 40 in Ar plasma in the sputtering apparatus.
Heated for minutes. In the Ge film deposited on the end face of the resonator, the semiconductor layer and the Ge layer undergo a diffusion process to form a denatured layer 43 near the end face of the resonator due to the collision energy of the Ar plasma (FIG. 12B). Since the metamorphic layer formed here is a layer that is thermally and chemically stable, even if the laser device is operated at a high output for a long time, the degradation of the end face does not occur. In forming the modified layer, in addition to Ge, Si, CaF 2 , Mg
F 2 , ZnSe, Si 3 N 4 , TaSi 2 or the like can be used.

【0038】続いて、スパッタ装置を用いて、レーザバ
ーの共振器端面にAl2O3膜44、及びAl2O345及びアモ
ルファスSi46の多層膜をそれぞれ堆積させて、7%−9
5%の光反射率を得た(図13)。最後に、劈開によっ
てレーザバーを個々のレーザ素子に分割して、ヒートシ
ンクに融着することによって本発明のレーザ素子を完成
させた。
Subsequently, an Al 2 O 3 film 44 and a multilayer film of Al 2 O 3 45 and amorphous Si 46 are respectively deposited on the resonator end face of the laser bar by using a sputtering apparatus, and a 7% -9
A light reflectance of 5% was obtained (FIG. 13). Finally, the laser bar was divided into individual laser elements by cleavage, and was fused to a heat sink to complete the laser element of the present invention.

【0039】図14に、本発明によって共振器端面に変
成層を形成した0.6μm帯半導体レーザ素子(A)と変成
層を形成しないレーザ素子(B)のCODレベルの変化
を示す。レーザ素子は、雰囲気温度70℃、光出力30mWで
動作させ、各動作時間において電流−光出力特性からC
ODレベルを測定した。変成層を形成しなかったレーザ
素子は、動作時間の増加に伴ってCODレベルの低下が
観測された。しかし、共振器端面に変成層を形成したレ
ーザ素子のCODレベルは、低下することなくほぼ一定
の値を示した。これより、共振器端面への変成層の形成
がCOD劣化を効果的に抑制していることがわかる。
FIG. 14 shows changes in the COD level of a 0.6 μm band semiconductor laser device (A) having a metamorphic layer formed on the cavity facet according to the present invention and a laser device (B) having no metamorphic layer formed thereon. The laser element was operated at an ambient temperature of 70 ° C. and an optical output of 30 mW.
OD levels were measured. In the laser device in which the metamorphic layer was not formed, a decrease in the COD level was observed with an increase in the operation time. However, the COD level of the laser element having the metamorphic layer formed on the end face of the resonator showed a substantially constant value without lowering. This indicates that the formation of the metamorphic layer on the end face of the resonator effectively suppresses the COD degradation.

【0040】本発明は、0.6μm帯半導体レーザだけで
なく、AlGaInAsP系の材料により構成されるその他の発
振波長の半導体レーザ素子(0.7〜0.9μm帯半導体レー
ザ素子)にも適用可能である。
The present invention can be applied not only to a 0.6 μm band semiconductor laser, but also to a semiconductor laser device having another oscillation wavelength (a 0.7 to 0.9 μm band semiconductor laser device) made of an AlGaInAsP-based material.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明では、超高真空中で共振器端面を
形成することから、共振器端面には酸化膜等の不純物層
は存在しない。この清浄な共振器端面の表面に変性層を
形成することによって、大気中でも酸素原子の内部拡散
のない、熱的及び化学的に安定な共振器端面を実現する
ことができる。つまり、半導体レーザ素子を高出力で長
時間動作させた場合でも、共振器端面における相互拡
散、点欠陥の発生を抑制することから、COD劣化を効
果的に防止することができる。
According to the present invention, since the cavity facet is formed in an ultra-high vacuum, there is no impurity layer such as an oxide film on the cavity facet. By forming a modified layer on the surface of this clean resonator end face, it is possible to realize a thermally and chemically stable resonator end face without internal diffusion of oxygen atoms even in the atmosphere. In other words, even when the semiconductor laser device is operated for a long time at a high output, the occurrence of COD degradation can be effectively prevented since the occurrence of mutual diffusion and point defects at the cavity facets is suppressed.

【0042】更に、レーザ素子の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
再成長の加工プロセスを行わないことから、レーザ素子
の構造を複雑にすることはなく、また、生産性を低下さ
せることもない。また、多種多様な半導体レーザ素子に
おいて同一プロセスにより幅広い適応性を有している。
Further, since the processing of patterning, selective etching, and burying regrowth of the cavity end face in the active region of the laser element is not performed, the structure of the laser element is not complicated, and the productivity is improved. There is no lowering. Further, a wide variety of semiconductor laser devices have a wide adaptability by the same process.

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

【図1】半導体レーザウェハの層構造を示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram 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ときの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view when a semiconductor laser wafer is selectively etched by SiO 2 stripes.

【図3】選択エッチングした半導体レーザウェハに埋め
込み再成長させたときの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view when embedded and regrown in a selectively etched semiconductor laser wafer.

【図4】半導体レーザバーの共振器端面形成における劈
開工程を説明する図である。
FIG. 4 is a view illustrating a cleavage step in forming a resonator end face of the semiconductor laser bar.

【図5】半導体レーザバーへのSi膜の堆積及び水素ラジ
カルの照射を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining deposition of a Si film on a semiconductor laser bar and irradiation of hydrogen radicals.

【図6】半導体レーザバーにおいて、誘電体膜コーティ
ングを説明する上面図である。
FIG. 6 is a top view illustrating a dielectric film coating in a semiconductor laser bar.

【図7】本発明および従来技術のレーザ素子のCODレ
ベルの変化を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the COD level of the laser device of the present invention and the conventional technology.

【図8】半導体レーザウェハの層構造を示した図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a layer structure of a semiconductor laser wafer.

【図9】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ときの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view when a semiconductor laser wafer is selectively etched by SiO 2 stripes.

【図10】選択エッチングした半導体レーザウェハに埋
め込み再成長させたときの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view when embedded and regrown in a selectively etched semiconductor laser wafer.

【図11】半導体レーザバーの共振器端面形成における
劈開工程を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a cleavage step in forming a cavity facet of a semiconductor laser bar.

【図12】半導体レーザバーへのGe膜の堆積及び水素ラ
ジカルの照射を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating deposition of a Ge film on a semiconductor laser bar and irradiation of hydrogen radicals.

【図13】半導体レーザバーにおいて、誘電体膜コーテ
ィングを説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a dielectric film coating in a semiconductor laser bar.

【図14】本発明および従来技術のレーザ素子のCOD
レベルの変化を説明する図である。
FIG. 14 shows CODs of laser devices according to the present invention and the prior art.
It is a figure explaining a change of a level.

【図15】従来例による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. 15 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a conventional example.

【図16】従来例による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. 16 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs(001)基板 2 GaAs:Siバッファー層 3 Al0.4Ga0.6As:Siクラッド層 4 Al0.2Ga0.8As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 Al0.2Ga0.8As光ガイド層 11 Al0.4Ga0.6As:Mgクラッド層 12 GaAs:Mgキャップ層 13 SiO2ストライプ 14 Al0.6Ga0.4As: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 半導体レーザバー 18 レーザバーホルダー 19 劈開用プレス 20 加熱ヒータ 21 超高真空チャンバー 22 電子ビーム蒸着器 23 ラジカル水素源 24 変成層 25 Al2O3膜 26 Al2O3膜 27 アモルファスSi膜 28 GaAs(001)基板 29 GaAs:Siバッファー層 30 (Al0.6Ga0.40.5In0.5P:Siクラッド層 31 Ga0.5In0.5P活性層 32 (Al0.6Ga0.40.5In0.5P:Znクラッド層 33 GaAs:Znキャップ層 34 SiO2ストライプ 35 GaAs:Si電流ブロック層 36 GaAs:Znキャップ層 37 半導体レーザバー 38 レーザバーホルダー 39 劈開用プレス 40 加熱ヒータ 41 超高真空チャンバ 42 電子ビーム蒸着器 43 変成層 44 Al2O3膜 45 Al2O3膜 46 アモルファスSi膜 51 保持器 52 レーザウェハ 53 超高真空チャンバーReference Signs List 1 GaAs (001) 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 cladding layer 12 GaAs: Mg cap layer 13 SiO 2 stripe 14 Al 0.6 Ga 0.4 As: Si current blocking layer 15 GaAs: Si current block layer 16 GaAs: Mg cap layer 17 Semiconductor laser bar 18 Laser bar holder 19 Cleavage press 20 Heater 21 Ultra-high vacuum chamber 22 Electron beam evaporator 23 Radical hydrogen source 24 Metamorphic layer 25 Al 2 O 3 film 26 Al 2 O 3 film 27 Amorphous Si film 28 GaAs (001) substrate 29 GaAs: Si buffer layer 30 (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P: Si cladding layer 31 Ga 0.5 In 0.5 P Active layer 32 (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P: Zn clad layer 33 GaAs: Zn cap layer 34 SiO 2 stripe 35 GaAs: Si current block layer 36 GaAs: Zn cap layer 37 Semiconductor laser bar 38 Laser bar holder 39 Cleavage press 40 Heater 41 Ultra-high vacuum chamber 42 Electron beam evaporator 43 Metamorphic layer 44 Al 2 O 3 film 45 Al 2 O 3 film 46 Amorphous Si film 51 Holder 52 Laser wafer 53 Ultra-high vacuum chamber

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−104522(JP,A) 特開 平3−101183(JP,A) 特開 昭54−126488(JP,A) 特開 平10−233553(JP,A) 特開 平5−67835(JP,A) 特開 平9−186396(JP,A) 特開 平6−104522(JP,A) 特開 平8−97506(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References JP-A-6-104522 (JP, A) JP-A-3-101183 (JP, A) JP-A-54-126488 (JP, A) JP-A-10-233553 (JP, A) JP-A-5-67835 (JP, A) JP-A-9-186396 (JP, A) JP-A-6-104522 (JP, A) JP-A-8-97506 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の共振器端面を有する半導体レーザ
素子の製造方法において、少なくとも一つの共振器端面
を超高真空中での劈開によって形成した後、該共振器端
面に、該共振器端面を構成する第一の半導体材料と異な
る種類の第二の半導体材料または誘電体材料を堆積し、
その後、該共振器端面に対して、超高真空中にて150
℃以上750℃以下の温度で加熱する熱アニール処理を
施すことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor laser device having a pair of resonator end faces, at least one resonator end face is formed by cleavage in an ultra-high vacuum, and then the resonator end face is formed on the resonator end face. Deposit a second semiconductor material or a dielectric material different from the first semiconductor material to be composed,
Thereafter, the end face of the resonator is placed in an ultra-high vacuum for 150
A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising performing a thermal annealing process of heating at a temperature of not less than 750 ° C. and not more than 750 ° C.
【請求項2】 前記第二の半導体材料または誘電体材料
が、Si、Ge、CaF2、MgF2、ZnSe、Si3N4、TaSi2のいずれ
かであることを特徴とする請求項1に記載の半導体レー
ザ素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second semiconductor material or the dielectric material is any one of Si, Ge, CaF 2 , MgF 2 , ZnSe, Si 3 N 4 , and TaSi 2. A manufacturing method of the semiconductor laser device according to the above.
【請求項3】 前記第二の半導体材料または誘電体材料
を、電子ビーム蒸着法によって堆積させることを特徴と
する請求項1または2に記載の半導体レーザ素子の製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the second semiconductor material or the dielectric material is deposited by an electron beam evaporation method.
【請求項4】 前記熱アニール処理を、AsもしくはP
の分子線、またはラジカル水素を照射しながら行うこと
を特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の半導体レ
ーザ素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the thermal annealing is performed using As or P
4. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the method is performed while irradiating a molecular beam or radical hydrogen.
【請求項5】 一対の共振器端面を有する半導体レーザ
素子の製造方法において、少なくとも一つの共振器端面
を超高真空中での劈開によって形成した後、該共振器端
面に、該共振器端面を構成する第一の半導体材料と異な
る種類の第二の半導体材料または誘電体材料を堆積し、
その後、該共振器端面に対してプラズマ処理を施すこと
を特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor laser device having a pair of cavity facets, wherein at least one cavity facet is formed by cleavage in an ultra-high vacuum, and the cavity facet is formed on the cavity facet. Deposit a second semiconductor material or a dielectric material different from the first semiconductor material to be composed,
Thereafter, a plasma processing is performed on the end face of the resonator, and a method of manufacturing a semiconductor laser device.
【請求項6】 前記第二の半導体材料または誘電体材料
が、Si、Ge、CaF2、MgF2、ZnSe、Si3N4、TaSi2のいずれ
かであることを特徴とする請求項5に記載の半導体レー
ザ素子の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the second semiconductor material or the dielectric material is any one of Si, Ge, CaF 2 , MgF 2 , ZnSe, Si 3 N 4 and TaSi 2. A manufacturing method of the semiconductor laser device according to the above.
【請求項7】 前記第二の半導体材料または誘電体材料
を、電子ビーム蒸着法によって堆積させることを特徴と
する請求項5または6に記載の半導体レーザ素子の製造
方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 5, wherein the second semiconductor material or the dielectric material is deposited by an electron beam evaporation method.
【請求項8】 前記プラズマ処理は、Arプラズマ処理
であることを特徴とする請求項5乃至7いずれかに記載
の半導体レーザ素子の製造方法。
8. The method according to claim 5, wherein the plasma processing is an Ar plasma processing.
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