JP3661919B2 - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関し、さらに詳しくはレーザの反射面へのコーティング膜形成時において、コーティング膜が反射面以外の部分に回り込んで形成されることを防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ発振が可能な多層構造を有する半導体基板において、電極形成後に光導波路となるストライプと垂直にバーを劈開によって切り出す(以下レーザバーと称す)。次に反射面となるこの劈開面にコーティング膜を形成する。コーティング膜が存在せずにレーザ発振が行われた場合、空気中の水分などにより反応が起こり、表面状態が変質して端面の劣化が進行する。
【0003】
従って保護膜による反射面のコーティングは不可欠である。また反射面の一方に低反射率の膜を、もう一方に高反射率の膜を形成することにより、微分効率などのレーザ特性を向上することができる。
【0004】
従来の方法ではコーティング膜形成の際に図1に示すように、反射面はコーティング材料のビームの進行方向と垂直になるように置かれていた。またレーザバーの間に挟まれたスペーサは反射面の一部を覆うことは無かった。
【0005】
また特開平3−268382号においては、複数個のレーザバーの反射面にコーティング膜を形成する際に、反射面の前に複数個の穴が開いている防着板を用いて、所望の部分にコーティング膜を形成していた。
【0006】
実際のレーザバーあるいはスペーサは図2に示すように、その厚さはすべてにわたって均一ではなくわずかにゆらぎが存在する。そのためレーザバーとスペーサの間には図2に示すように隙間が存在する。このため従来の方法で反射面へのコーティング膜形成を行うと、この隙間のために図3および図4に示すようにレーザバーの反射面以外の部分、すなわちp型電極面上およびn型電極面上にもコーティング膜が形成されてしまう。
【0007】
この電極面上のコーティング膜を除去せずに工程を進めて、チップ化さらにはパッケージ化を行うと、発光の際の熱が逃げない、あるいは電気抵抗値が高くなる、などの問題を生ずる。
【0008】
従来の技術では、この電極上のコーティング膜を取り除くために次の工程を有していた。まずスライドガラスの上にレジストを塗布し、その上にp型電極面を上にしてレーザバーを静かに置く。このとき表面張力によりレジストが這い上がり、レーザ反射面を被う。このスライドガラスを酢酸、フッ酸および硝酸の混合液に浸液することにより、p型電極上のコーティング膜を除去する。その後アセトンなどの有機溶剤などによりレジストを除去する。次にn型電極面を上にして同様の工程を進めることにより、n型電極上のコーティング膜を除去する。その後、レーザバーをストライプを1個だけ含むようにしてストライプと平行に分割し、レーザチップを作製していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法では、スライドガラス上へレーザバーを置く際に、その置き方により反射面へのレジストの被覆の様子が異なるという問題があった。すなわち反射面へのレジストの被覆が不完全な場合、電極上のコーティング膜除去のためにエッチング液に浸液したときに反射面のコーティング膜までエッチングされてしまうという問題があった。またレジストが反射面以外に電極まで被ってしまった場合、エッチング液に浸液したときに電極上のコーティング膜が除去されずに残ってしまうという問題があった。
【0010】
また特開平3−268382号のように反射面の前に複数個の穴の開いた防着板を用いる方法では、以下に述べるような問題があった。まず第一にレーザバーの反射面のコーティングを所望する位置と、防着板の穴の位置を、バーの厚みである100μm以下の精度で位置合わせを行わなければならず、作業が非常に困難であった。また防着板の穴の間隔が等間隔である場合は、複数個のレーザバーの厚さが不均一になっていたときに、一つのバーと防着板の穴の位置を合わせることができたとしても、別のバーと防着板の別の穴の位置がずれてしまうために、すべてのレーザバーにおいて所望の位置にコーティング膜を形成することはできなかった。
【0011】
またレーザバーの厚さのばらつきに対応して、防着板の穴の間隔を変化させる方法が考えられるが、コーティング膜形成を行う度に、防着板の穴の間隔を変えて作り直さなければならず、非常に困難が伴うため、実際にはほとんど不可能であった。
【0012】
本発明は上述する問題を解決するためになされたもので、反射面以外の部分にコーティング膜が形成されることを防止することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、ストライプ状の光導波路を含む半導体層を積層した半導体ウェハをバー状に劈開した後、レーザの光出射領域を含む共振器端面にコーティング膜を形成する際、前記共振器端面の一部を、この共振器端面の一部を支持するL字状の突起部を有する治具に載置し、前記共振器端面がコーティング膜の材料進行方向と垂直な面に対して、n型電極面が下をp型電極面が上を向く方向に3度以上傾斜するように治具を配置した状態で、前記コーティング膜を形成することによって上記の目的を達成する。
【0018】
以下、本発明の作用を記載する。
【0019】
上記手段により、すべてのレーザバーの反射面の活性層付近が確実に露出されているので、コーティングを行おうとする同部分に確実にコーティング膜を形成することができる。また電極面上にコーティング膜が形成されないため、レジストによる反射面保護とエッチング液浸液という電極上のコーティング膜除去工程を行う必要が無い。
【0020】
そのため反射面のコーティング膜をエッチングしてしまったりすることや、電極上に形成されたコーティング膜を除去できないといったことが無くなり、反射面上に高品質のコーティング膜を安定して得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0022】
MBE結晶成長装置あるいはMOCVD結晶成長装置を用いて、レーザ発振可能な多層構造を作製する。n−GaAs基板11上にn−GaAsバッファ層12、n−GaInPバッファ層13、n−AlGaInPクラッド層14、GaInP/AlGaInP多重量子井戸層15、p−AlGaInP第1クラッド層 16、GaInPエッチングストップ層17、p−AlGaInP第2クラッド層 18、p−GaInP中間層19、p−GaAsキャップ層20を順次積層する。
【0023】
次に電子ビーム法又はCVD法などによりアルミナ膜を形成し、フォトリソグラフィ工程を経てアルミナ膜をストライプ状に加工する。これをマスクとしてp−GaAsキャップ層20、p−GaInP中間層19、p−AlGaInP第2クラッド層18を化学エッチングにより除去する。
【0024】
次にn−GaAs電流ブロック層21、およびp−GaAsコンタクト層22を形成した後、基板の厚さが100μmから150μm程度となるように基板下面から研磨する。この時に基板全体が完全には同じ厚さにならないので、後でコーティングを行う際にレーザバーとスペーサの間に隙間ができる原因となる。基板上面にp型電極7、基板下面にn型電極6を形成する。図5は電極形成後にストライプと垂直に割った場合のレーザバーの断面図である。
【0025】
次に光導波路となるストライプと垂直に、基板を劈開することによってレーザバーを切り出す。通常レーザバーの反射面にコーティングを行う場合、複数個のレーザバーを同時にコーティングを行う。図6にレーザバーとスペーサを設置したときの例を示す。バーとスペーサの長さは20mm程度であり、バーとスペーサを載せる治具には18mm程度の幅の穴が開いている。
【0026】
両反射面のうち、コーティングを行う面を下向きにして、バーの間にスペーサを挟む。バーとスペーサの両端約1mmを治具に載せる。これでコーティングを行うことにより、下を向いている反射面にコーティング膜が形成される。バーの長さ、治具の穴の幅などは上で述べたものに限定されるものではない。バーとスペーサの長さよりも、治具の穴の幅が短く、バーとスペーサが治具の穴の部分から落ちてしまわなければ良い。
【0027】
本発明におけるスペーサの詳しい形状の一例を図7と図8に示す。図7はスペーサの斜視図、図8はAおよびBにおける断面図である。治具の穴の開いている所に来るBの部分は、両端のAの部分と断面の形状が異なってL字型になっており、レーザバーの反射面の一部を覆うことになる。
【0028】
図9に示すように、レーザバーの電極のうちn型電極側がスペーサのL字型部分の内側になるように設置する。スペーサの横方向の出っ張りはおよそ50μm程度以下とする。n型電極面から活性層までの距離はおよそ90μm以上あるので、スペーサが活性層付近(多重量子井戸層付近)を覆ってしまって、活性層付近にコーティング膜が形成されないということは無い。こうすることにより、反射面へのコーティング膜形成時に、n型電極面上にコーティング膜が形成されることを防止する。
【0029】
さらにレーザバーの反射面上にコーティング膜を形成する際に、コーティング膜の材料のビームの進行方向と垂直な面から反射面を斜めに傾かせる(n型電極面が下を、p型電極面が上を向くようにする)ことにより、p型電極面上にコーティング膜が形成されることを防止する。傾ける角度は、図10に示すようにコーティング材料とレーザバーの下側になっている方とから成る角度aよりも、大きい角度bとなるようにする。
【0030】
こうすることにより、コーティング材料のビームは、p型電極面とスペーサの間に入り込むことが無くなる。例えばコーティング材料と治具の距離が400mm、図6に示す治具の穴の長さが40mm、コーティング材料から垂直に延ばした直線上に治具の穴の中心が来るとすると、角度aはおよそ3゜となる。角度bをおよそ6゜にすることにより、p型電極面へのコーティング膜形成は防止することができた。
【0031】
コーティング後の様子を図11に示す。n型電極面上およびp型電極面上にコーティング膜が形成されることなく、反射面のみにコーティング膜が形成されている。
【0032】
またp−GaAsコンタクト層22が厚い場合は、スペーサの断面形状をT字型にして、p型電極面とn型電極面の両方から活性層付近以外の反射面を覆うようにすることができる。図12にn型電極面から活性層までの距離がおよそ100μm、p−GaAsコンタクト層22の厚さがおよそ100μmで、T字型スペーサの出っ張りの部分の幅がおよそ50μmの場合のコーティング膜形成後の例を示す。この場合、反射面を材料ビームの進行方向から斜めに傾けなくても電極面にコーティング膜が形成されることなく、活性層付近に所望の膜厚のコーティング膜を得ることができる。
【0033】
コーティング膜形成後、レーザバーとスペーサを分離した後、バーをストライプと平行にストライプを1個だけ含むように分割してレーザチップを作製する。
【0034】
以上の実施例はAlGaInP系半導体レーザについて述べてきたが、これに限定されるものではなく、AlGaAs系半導体レーザまたはInP系半導体レーザ等にも適用可能である。
【0035】
【発明の効果】
本発明により、複数個のレーザバーの反射面にコーティング膜を形成する際に、電極面上にコーティング膜が形成されずに、すべてのバーの活性層付近に確実にコーティング膜を形成することができる。そのため、レジストによる反射面保護とエッチング液浸液という電極上のコーティング膜除去工程を行う必要が無い。従って、反射面の活性層付近に高品質のコーティング膜を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の方法におけるレーザバーとスペーサの配置を示す断面図である。
【図2】レーザバーとスペーサの間の隙間を示す斜視図である。
【図3】従来の方法におけるコーティング後の断面図である。
【図4】従来の方法におけるコーティング後のレーザバーの斜視図である。
【図5】電極形成後にストライプと垂直に割った場合のレーザバーの断面図である。
【図6】コーティング時のレーザバーとスペーサの配置を示す斜視図である。
【図7】本発明におけるL字型スペーサの斜視図である。
【図8】本発明におけるL字型スペーサの断面図である。
【図9】本発明におけるレーザバーとL字型スペーサの配置を示す断面図である

【図10】本発明において反射面を傾かせる角度を示す断面図である。
【図11】本発明におけるレーザバーとL字型スペーサのコーティング後の断面図である。
【図12】本発明におけるレーザバーとT字型スペーサのコーティング後の断面図である。
【符号の説明】
1レーザバー
2従来の技術におけるスペーサ
3コーティング材料のビームの進行方向
4レーザバーとスペーサの間の隙間
5レーザバーの反射面
6n型電極
7p型電極
8コーティング膜
9レーザバーとスペーサを載せる治具
10本発明におけるL字型スペーサ
11n−GaAs基板
12n−GaAsバッファ層
13n−GaInPバッファ層
14n−AlGaInPクラッド層
15GaInP/AlGaInP多重量子井戸層
16p−AlGaInP第1クラッド層
17p−GaInPエッチングストップ層
18p−AlGaInP第2クラッド層
19p−GaInP中間層
20p−GaAsキャップ層
21n−GaAs電流ブロック層
22p−GaAsコンタクト層
23活性層
24コーティング材料
25本発明におけるT字型スペーサ

Claims (1)

  1. ストライプ状の光導波路を含む半導体層を積層した半導体ウェハをバー状に劈開した後、レーザの光出射領域を含む共振器端面にコーティング膜を形成する際、前記共振器端面の一部を、この共振器端面の一部を支持するL字状の突起部を有する治具に載置し、前記共振器端面がコーティング膜の材料進行方向と垂直な面に対して、n型電極面が下をp型電極面が上を向く方向に3度以上傾斜するように治具を配置した状態で、前記コーティング膜を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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