JP4178022B2 - 半導体レーザ素子およびその製造方法、並びに、その製造方法に用いる治具 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法、並びに、その製造方法に用いる治具 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ素子に関し、詳しくは、半導体レーザ素子の光出射面に形成される保護膜の構造およびその製造方法、並びに、その製造方法に用いられる治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、光出射面の全面ではなく、少なくとも活性層領域を含む光出射面の一部にのみ保護膜を形成した半導体レーザ素子が知られている。
この半導体レーザ素子では、光出射面の一部にのみ保護膜を形成することにより、保護膜に生ずる応力を全面に形成される場合よりも小さくし、活性層に対するダメージの低減と膜剥がれの防止を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−９７４９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子の光出射面は、自らが出射するレーザ光によって酸化し易く、光出射面が酸化すると半導体レーザ素子の信頼性や寿命に悪影響を及ぼすこととなる。
このような光出射面の酸化を防止するため、光出射面にはＡｌ2Ｏ3などの酸化物からなる保護膜が真空蒸着によって形成される。
【０００５】
しかしながら、Ａｌ2Ｏ3などからなる保護膜を蒸着によって形成すると、蒸着開始直後より保護膜の材料である酸化物から分解発生する酸素分子の分圧が高くなる。
蒸着中に分解発生した酸素分子が光出射面と衝突したり、あるいは結びつくことにより光出射面にダメージを与える恐れがある。特に、半導体レーザ素子の活性層およびその近傍層がアルミを含んでいる組成の場合、前記ダメージはより一層大きくなる。
【０００６】
このため、酸化物からなる保護膜を蒸着する前に、蒸着時の材料分解によって酸素を発生することのないＳｉからなる薄膜を光出射面に蒸着することが一般に行われている。
【０００７】
ところで、半導体レーザ素子は、その表面および裏面側に金からなる一対の電極が形成される。
通常、一対の電極のうち表面側の電極は半導体レーザ素子の主出射面側と後面側を区別するために外縁が非対称な形にパターニングされるが、裏面電極はパターニングに係る手間やコスト等の問題もあって裏面全面に形成される。
【０００８】
この場合、裏面電極はその端が光出射面に露出し、上述のＳｉ薄膜と裏面電極の端どおしが接触することとなる。
Ｓｉ薄膜と裏面電極が接触すると電極材料である金が保護膜を蒸着する際の加熱によってＳｉ薄膜中に拡散することがある。
Ｓｉ薄膜中に金が拡散し半導体レーザ素子の発光点となる活性層領域に達すると、半導体レーザ素子の最高出力値は金の拡散がない場合と比較して半分以下の値となり、半導体レーザ素子の信頼性が大きく損なわれる。
【０００９】
光出射面の一部にのみ保護膜を形成し裏面電極の端と接触しないようにすれば金の拡散を防ぐことができるが、保護膜の形成領域が光出射面の一部であるため、光出射面を十分に保護することが難しいという問題がある。
【００１０】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、電極材料の拡散が抑制され、かつ、光出射面が十分に保護される保護膜を備えた半導体レーザ素子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、活性層を含む半導体膜を積層した半導体基板を備え、基板の両面に一対の電極が設けられ、基板の側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成され、光出射面は保護膜によって覆われ、保護膜はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなることを特徴とする半導体レーザ素子を提供するものである。
【００１２】
つまり、電極材料である金がＳｉ層中へ拡散する現象は、Ｓｉ層の膜厚が増すに従って促進される傾向があるため、上記のように電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄くなるようにＳｉ層を形成すれば、光出射面の全面に保護膜を設けつつも電極材料である金の拡散が抑制され、かつ、光出射面は十分に保護される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明による半導体レーザ素子は、活性層を含む半導体膜を積層した半導体基板を備え、基板の両面に一対の電極が設けられ、基板の側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成され、光出射面は保護膜によって覆われ、保護膜はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなることを特徴とする。
【００１４】
この発明による半導体レーザ素子において、活性層を含む半導体薄膜としては、例えば、活性層をｐ型とｎ型のクラッド層で挟んだものを挙げることができ、具体的にはＧａＡｌＡｓからなる活性層をＧａＡｌＡｓからなるｐ型クラッド層と同じくＧａＡｌＡｓからなるｎ型クラッド層で挟んだものを用いることができる。
【００１５】
また、半導体基板としては、例えば、ＧａＡｓ基板を用いることができる。
また、保護膜としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなるものが用いられる。
また、一対の電極としては、金からなるものが用いられる。
【００１６】
この発明による半導体レーザ素子において、保護膜は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなっていてもよい。
このような構成によれば、保護膜の膜厚が急激に変化しないので、電極の端を覆う部分のみが薄く形成される場合と比較して保護膜の強度が改善される。
【００１７】
また、この発明による半導体レーザ素子において、保護膜はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなる。
この場合、Ｓｉからなる層は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなっていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、Ｓｉからなる層が光出射面と接するので、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2などの蒸着中に材料分解によって発生する酸素分子が光出射面に衝突したり、あるいは結合して光出射面にダメージを与えることを防止できる。
さらに、Ｓｉからなる層は、電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されるので、従来の問題であった、電極材料である金がＳｉ薄膜に拡散することも抑制される。
【００１９】
ここで、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層は、Ｓｉからなる層と同様に電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されていてもよいし、Ｓｉからなる層上に同一の膜厚で形成されてもよい。
つまり、保護膜は、少なくともＳｉ層の電極の端を覆う部分が薄く形成されれば、電極材料である金の拡散が抑制される。
【００２０】
なお、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚は、約２０Å未満であることが電極材料である金の拡散を抑制するうえで好ましく、より好ましくは約１０Å未満である。
というのは、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚が約２０Å以上になると電極材料である金の拡散がすすみやすくなるからである。
ちなみに、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚が約４０Å程度であると、多くの場合において活性層領域まで拡散が進み、約２０Åであっても場合によっては活性層領域まで拡散がすすむことがある。
【００２１】
また、この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による半導体レーザ素子を製造するための方法であって、活性層を含む半導体薄膜を積層した半導体基板の両面に金からなる一対の電極を設けて活性層と電極の端が露出する光出射面を半導体基板の側面に形成し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面と接する層を積層してなる保護膜を蒸着する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供するものでもある。
【００２２】
また、この発明はさらに別の観点からみると、上述のこの発明による半導体レーザ素子をレーザバーから分割して複数同時に製造するための方法であって、両側面に活性層と金からなる電極の端が露出する光出射面を有するレーザバーを使用し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面に接する層を積層してなる保護膜を蒸着し、保護膜が蒸着されたレーザバーを分割する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、レーザバーの光出射面に露出する電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供するものでもある。
なお、この発明においてレーザバーとは、活性層を含む半導体薄膜が積層され、両面に複数対の電極が設けられ、両側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成された短冊状の半導体基板のことを意味する。
【００２３】
これらのような製造方法によれば、電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層の蒸着を行うので、蒸着材料は電極の端と治具との間に形成された間隔から僅かに侵入することとなる。
このため、光出射面の全面にＳｉからなる層を形成しつつ電極の端を覆う部分の膜厚を薄くすることが可能となる。
なお、上記製造方法において、治具で覆われる部分は電極の端だけに限定されず、光出射面の活性層を除く部分が含まれていてもよい。
【００２４】
また、電極の端に対する成膜が阻害されることにより、電極の表面に保護膜の蒸着材料が回り込まなくなり、電極の表面に不要な膜が形成されなくなる。
すなわち、従来の半導体レーザ素子では、保護膜の蒸着中に蒸着材料が重ねられた半導体レーザ素子の電極どおしの僅かな隙間から侵入し、電極表面にまで保護膜が形成されてしまうことが問題となっていた。
電極表面に保護膜が形成されると、半導体レーザ装置を組み立てる工程において、半導体レーザ素子をヒートシンク等にダイボンドする作業が困難になったり、電極面へのワイヤボンディングができずに導通不良が発生したりする。
このため、従来の半導体レーザ素子では、保護膜の形成後に、電極表面に形成された不要な膜を除去しなければならなかったが、この発明による上記製造方法によればこのような手間を省くことができる。
【００２５】
この発明による上記製造方法において、所定の間隔は約２５〜４０μｍであってもよい。
というのは、所定の間隔が約２５μｍ未満であると、治具で電極の端を覆う工程において光出射面を治具で傷つけてしまう恐れが高くなり、約４０μｍを超えると電極の端を蒸着から十分に遮蔽できなくなるからである。
【００２６】
また、この発明による上記製造方法において、保護膜はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、少なくともＳｉからなる層は電極の端を治具で覆いながら蒸着される。
このような製造方法によれば、蒸着中に材料分解によって酸素分子を発生することのないＳｉ層を蒸着してからＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２のいずれか１つからなる層を蒸着するので、保護膜の蒸着中に光出射面にダメージを与えることを防止できる。
さらに、Ｓｉ層の蒸着中に電極の端が治具で覆われるので、少なくともＳｉ層については電極の端を覆う部分の膜厚が薄く形成され、電極材料である金の拡散が抑制される。
【００２７】
また、この発明はさらに別の観点からみると、この発明による上記製造方法に用いる治具であって、電極と対向するように半導体基板またはレーザバーを載置するための載置台と、半導体基板またはレーザバーの光出射面に露出する電極の端を覆うために載置台の縁から立ち上がる遮蔽部材とを備え、遮蔽部材は載置された半導体基板またはレーザバーの電極の端と遮蔽部材との間に所定の間隔があくように配置されることを特徴とする治具を提供するものでもある。
【００２８】
この発明による上記治具において、所定の間隔は約２５〜４０μｍであってもよい。
というのは、所定の間隔が約２５μｍ未満であると、半導体基板またはレーザバーを治具へセットする作業が行いにくくなり、半導体基板またはレーザバーの光出射面を傷つけてしまう恐れがあるからである。
また、所定の間隔が４０μｍを超えると、電極の端を蒸着から十分に遮蔽できなくなって蒸着材料の侵入量が増え、電極の端を覆う部分の膜厚が所望の値よりも厚くなる恐れがあるからである。なお、ここで所望の値とは、約２０Å未満である。
【００２９】
また、この発明による上記治具において、遮蔽部材は、載置台に半導体基板またはレーザバーが載置されたときに遮蔽部材の上端が光出射面に露出する活性層よりも下に位置するような高さを有していてもよい。
このような構成によれば、蒸着から遮蔽する必要がある部分を確実に遮蔽しつつ、遮蔽してはいけない部分、すなわち光出射面に露出する活性層については確実に蒸着源に対して露出させることができる。
【００３０】
また、この発明による上記治具において、載置台は方形であり、遮蔽部材は載置台の対向する２つの縁からそれぞれ立ち上がって互いに対向してもよい。
このような構成によれば、方形の載置台の対向する２つの縁から遮蔽部材がそれぞれ立ち上がるので、載置台上における半導体レーザ素子の位置決めが行い易くなり、結果として電極の端と遮蔽部材との間の間隔精度が向上する。
【００３１】
以下にこの発明の実施形態による半導体レーザ素子について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態において、共通する部材には同じ符号を用いて説明する。
【００３２】
実施形態１
この発明の実施形態１による半導体レーザ素子について図１〜図３に基づいて説明する。図１は実施形態１による半導体レーザ素子の全体構成を示す斜視図、図２は図１に示される半導体レーザ素子の側面図、図３は図２の要部拡大図である。
【００３３】
図１〜３に示されるように、実施形態１による半導体レーザ素子１は、活性層２を含む半導体薄膜３を積層した半導体基板４を備え、半導体基板４の両面に表面電極５および裏面電極６がそれぞれ設けられ、半導体基板４の両端に活性層２と裏面電極６の端が露出する光出射面７がそれぞれ形成され、各光出射面７は保護膜８によって覆われ、各保護膜８は裏面電極６の端を覆う部分の膜厚が活性層２を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されている。
ここで、各保護膜８は、Ｓｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０を積層して形成され所定の反射率を有している。また、表面電極５と裏面電極６は金からなっている。
【００３４】
以下、図１〜３に示される半導体レーザ素子１の製造方法について図４〜９に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）に示されるように、レーザウエハ３０を所定のラインで劈開し、複数の短冊状のレーザバー３１を作製する。レーザバー３１は保護膜８（図１〜３参照）が形成されていない半導体レーザ素子１の集合体であり、その表面および裏面には表面電極５および裏面電極（図示せず）が既に形成されている。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示されるように、複数のレーザバー３１を図８に示すような成膜用治具４０にセットした上でホルダー５０に収容し、成膜用治具４０とレーザバー３１がホルダー５０内で交互に重なった状態とする。
なお、この際、複数のレーザバー３１の前面３１ａと後面３１ｂがそれそれ同じ向きとなるようにホルダー５０に収容する。
【００３６】
図８に示される成膜用治具４０は、詳しくは、レーザバー３１を載置する方形の平面部（載置台）４１と、平面部４１の両縁からそれぞれ立ち上がる壁部（遮蔽部材）４２とを備えている。
また、ホルダー５０に収容されたレーザバー３１と成膜用治具４０との位置関係は図９に示されるような状態となる。
すなわち、レーザバー３１が成膜用治具４０の平面部４１に載置された状態において、レーザバー３１の前面３１ａおよび後面３１ｂと成膜用治具４０の壁部４２との間には約２５〜４０μｍの間隔Ｄがそれぞれあいている。つまり、成膜用治具４０の平面部４１の幅Ｗ１は、レーザバー３１の前面３１ａと後面３１ｂとの間の幅Ｗ２に約５０〜８０μｍを加えた値に設定される。
また、壁部４２の高さＨは、成膜用治具４０にレーザバー３１をセットした際に、壁部４２の上端がレーザバー３１の側面に露出する活性層２よりも下に位置するような高さに設定される。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示されるように、レーザバー３１と成膜用治具４０を収容したホルダー５０を真空蒸着機６０内の回転ホルダー６１へセットする。この際、ホルダー５０に収容されたレーザバー３１の前面３１ａ（図４（ｂ）参照）が真空蒸着機６０内の蒸着源６２と対向するようにセットする。
ホルダー５０を回転ホルダー６１へセットした後、真空蒸着機６０のチャンバー６３内をダクト６４を介して排気し、所定の真空度に達したら蒸着源６２より蒸着材料を蒸発させ成膜を開始する。
【００３８】
以下、具体的な成膜手順について図６および図７に基づいて具体的に説明する。なお、図６および図７ではレーザバーのみを示し成膜用治具およびホルダーについては図示を省略する。
まず、図６（ａ）に示されるように、レーザバー３１の前面３１ａにＳｉ膜９を成膜速度約１Å／ｓｅｃ．で成膜し、活性層２を覆う部分の膜厚が約２０Åになった時点で成膜を終了する。
この際、レーザバー３１の前面３１ａに露出する裏面電極６の端とその近傍は、成膜用治具４０の壁部４２によって間隔をあけて覆われ（図７参照）、蒸着源（図４（ｃ）参照）６２から間接的に遮蔽されている。
このため、裏面電極６の端とその近傍については成膜が阻害されることとなり、Ｓｉ膜９の裏面電極６の端を覆う部分の膜厚は約１０Å以下となる。
また、裏面電極６の端に対する成膜が阻害されることにより、少なくとも裏面電極６の表面には保護膜８の蒸着材料が回り込まなくなり、裏面電極６上に不要な膜が形成されなくなる。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示されるように、Ｓｉ膜９上にＡｌ2Ｏ3膜１０を成膜速度約３０Å／ｓｅｃ．で成膜し、活性層２を覆う部分の膜厚が約５００〜１０００Åとなった時点で成膜を終了する。この結果、Ｓｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０からなる保護膜８が得られる。
なお、Ａｌ2Ｏ3膜１０を成膜する際、Ｓｉ膜９の成膜時と同様に、裏面電極６の端とその近傍は成膜用治具４０の壁部４２によって蒸着源５０４から間接的に遮蔽されているため成膜が阻害される。このため、Ａｌ2Ｏ3膜１０の裏面電極６の端を覆う部分の膜厚は約１００Å以下となる。
【００４０】
このようにしてレーザバー３１の前面３１ａに保護膜８を形成した後、真空蒸着機６０の回転ホルダー６１（図４（ｃ）参照）を回転させてレーザバー３１の後面（図４（ｂ）参照）３１ｂを蒸着源６２と対向させる。
【００４１】
次に、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるように、前面３１ａに保護膜８を形成したのと同様にして後面３１ｂについてもＳｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０をそれぞれ成膜し保護膜８を形成する。
そして、真空蒸着機６０内の回転ホルダー６１からホルダー５０を取り出し（図４（ｃ）参照）、前面および後面３１ａ，３１ｂに保護膜８がそれぞれ形成されたレーザバー３１をホルダー５０から取り出す（図４（ｂ）参照）。
【００４２】
その後、図７（ｅ）に示されるように、取り出したレーザバー３１を所定のラインで分割し、１つのレーザバー３１から複数の半導体レーザ素子１を得る。
【００４３】
以上のようにして作製される半導体レーザ素子１において、Ｓｉ膜９の裏面電極６の端を覆う部分は、膜厚が約１０Å以下と極めて薄く形成されるので、Ａｌ2Ｏ3膜１０を成膜する際に裏面電極６が加熱を受けても裏面電極６を構成する金がＳｉ膜９に拡散することはない。
また、光出射面７の全面に保護膜８が形成されるので光出射面７は十分に保護され、特に保護膜８の活性層２を覆う部分については、Ｓｉ膜９およびＡｌ2Ｏ3膜１０とも所定の膜厚が確保されるので活性層２は極めて十分に保護される。
【００４４】
なお、保護膜８の反射率については、光出射面７とＡｌ2Ｏ3膜１０との間にＳｉ膜９を挟んだ形となるため、保護膜８がＡｌ2Ｏ3膜１０のみからなる場合と比較して反射率の変化が考えられるが、Ｓｉ膜９の膜厚が約２０Å程度であれば反射率に影響を与えることはほとんどない。仮に反射率が変化したとしても、Ａｌ2Ｏ3膜１０の膜厚を適宜設定することにより、所望の反射率に合わせることが可能である。
【００４５】
また、成膜用治具４０としては図８に示される形状のもの以外にも、例えば、図１０および図１２に示される形状のものを用いることもできる。
図１０に示される成膜用治具７０は、平面部７１の表面側だけでなく裏面側にも壁部を延出させたものである。
このような成膜用治具７０にレーザバー３１をセットし、ホルダー５０に重ねて収容すると、ホルダー５０内におけるレーザバー３１と成膜用治具７０との位置関係は図１１に示されるような状態となる。
つまり、成膜用治具７０は上述の通り、平面部７１の裏面側にも壁部７２が延出しているので、レーザバー３１の前面３１ａおよび後面３１ｂにおける表面電極側および裏面電極側の縁がともに間隔をあけて覆われている。
【００４６】
このため、仮に表面電極５および裏面電極６の端がともに光出射面７に露出していたとしても、Ｓｉ膜９（図６（ａ）参照）は表面電極５および裏面電極６の端を覆う部分において膜厚が薄く形成され電極材料である金がＳｉ膜９へ拡散することを防止できる。
さらには、表面電極５および裏面電極６のいずれの表面に対しても保護膜８の蒸着材料が回り込まなくなり、電極上に形成された不要な膜を除去する作業を完全に不要とすることもできる。
【００４７】
一方、図１２に示される成膜用治具８０は、平面部８１の両縁のうち一方の縁にのみ壁部８２を設けたものである。
このような成膜用治具８０にレーザバー３１をセットし、ホルダー５０に重ねて収容すると、ホルダー５０内におけるレーザバー３１と成膜用治具８０との位置関係は図１３に示されるような状態となる。
この成膜用治具８０は、レーザバー３１の前面３１ａまたは後面３１ｂのいずれか一方にのみＳｉ膜９（図６（ａ）参照）を形成する場合に用いられる。
【００４８】
実施形態２
この発明の実施形態２による半導体レーザ素子について図１４に基づいて説明する。図１４は実施形態２による半導体レーザ素子の側面図である。
実施形態２による半導体レーザ素子２１は、両端の光出射面２７に形成される保護膜２８ａ，２８ｂのうち、半導体レーザ素子２１の前面側に設けられる保護膜２８ａを低反射膜とし、後面側に設けられる保護膜２８ｂを高反射膜として、前面側からの光出力の向上を図ったものである。保護膜２８ａ，２８ｂ以外の構成は上述の実施形態１による半導体レーザ素子１（図１〜３参照）と同じである。
【００４９】
ここで、前面側の保護膜２８ａは反射率が約１５％以下と低く設定され、後面側の保護膜２８ｂは反射率が約８５％以上と高く設定される。
前面側の保護膜２８ａは、活性層２２を覆う部分における膜厚が約２０ÅのＳｉ膜９と約７００〜１６００ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０を光出射面２７側から順に積層してなっている。
一方、後面側の保護膜２８ｂは、活性層２２を覆う部分における膜厚が約２０ÅのＳｉ膜９ａ、約１９５０ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ａ、約１９５０ÅのＳｉ膜９ｂ、約１９５０ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ｂ、約１９５０ÅのＳｉ膜９ｃ、約３９００ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ｃを光出射面２７側から順に積層してなっている。
【００５０】
なお、保護膜２８ａ，２８ｂを構成する各膜の上記膜厚は、発振波長（λ）が約７８００Å、Ａｌ2Ｏ3膜１０の屈折率（ｎ）が約１．６０、半導体レーザ素子２１の屈折率（ｎ）が約３．５０であることを想定して算出している。
保護膜２８ａ，２８ｂを構成する各膜の形成方法は、上述の実施形態１と同様であり、Ｓｉ膜９，９ａは裏面電極２６の端を覆う部分の膜厚が活性層２２を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されている。
これにより、実施形態１と同様に、裏面電極２６を構成する金のＳｉ膜９，９ａへの拡散が防止されている。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、Ｓｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されるので、電極材料である金の拡散が抑制され、かつ、光出射面の全面に保護膜が形成されることにより光出射面は十分に保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の斜視図である。
【図２】図１に示される半導体レーザ素子の側面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図５】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図６】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図７】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図８】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の斜視図である。
【図９】図８に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１０】この発明による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の他の形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１２】この発明による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の他の形態を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施形態２による半導体レーザ素子の側面図である。
【符号の説明】
１・・・半導体レーザ素子
２・・・活性層
３・・・半導体薄膜
４・・・半導体基板
５・・・表面電極
６・・・裏面電極
７・・・光出射面
８・・・保護膜
９・・・Ｓｉ膜
１０・・・Ａｌ2Ｏ3膜
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ素子に関し、詳しくは、半導体レーザ素子の光出射面に形成される保護膜の構造およびその製造方法、並びに、その製造方法に用いられる治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、光出射面の全面ではなく、少なくとも活性層領域を含む光出射面の一部にのみ保護膜を形成した半導体レーザ素子が知られている。
この半導体レーザ素子では、光出射面の一部にのみ保護膜を形成することにより、保護膜に生ずる応力を全面に形成される場合よりも小さくし、活性層に対するダメージの低減と膜剥がれの防止を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−９７４９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子の光出射面は、自らが出射するレーザ光によって酸化し易く、光出射面が酸化すると半導体レーザ素子の信頼性や寿命に悪影響を及ぼすこととなる。
このような光出射面の酸化を防止するため、光出射面にはＡｌ2Ｏ3などの酸化物からなる保護膜が真空蒸着によって形成される。
【０００５】
しかしながら、Ａｌ2Ｏ3などからなる保護膜を蒸着によって形成すると、蒸着開始直後より保護膜の材料である酸化物から分解発生する酸素分子の分圧が高くなる。
蒸着中に分解発生した酸素分子が光出射面と衝突したり、あるいは結びつくことにより光出射面にダメージを与える恐れがある。特に、半導体レーザ素子の活性層およびその近傍層がアルミを含んでいる組成の場合、前記ダメージはより一層大きくなる。
【０００６】
このため、酸化物からなる保護膜を蒸着する前に、蒸着時の材料分解によって酸素を発生することのないＳｉからなる薄膜を光出射面に蒸着することが一般に行われている。
【０００７】
ところで、半導体レーザ素子は、その表面および裏面側に金からなる一対の電極が形成される。
通常、一対の電極のうち表面側の電極は半導体レーザ素子の主出射面側と後面側を区別するために外縁が非対称な形にパターニングされるが、裏面電極はパターニングに係る手間やコスト等の問題もあって裏面全面に形成される。
【０００８】
この場合、裏面電極はその端が光出射面に露出し、上述のＳｉ薄膜と裏面電極の端どおしが接触することとなる。
Ｓｉ薄膜と裏面電極が接触すると電極材料である金が保護膜を蒸着する際の加熱によってＳｉ薄膜中に拡散することがある。
Ｓｉ薄膜中に金が拡散し半導体レーザ素子の発光点となる活性層領域に達すると、半導体レーザ素子の最高出力値は金の拡散がない場合と比較して半分以下の値となり、半導体レーザ素子の信頼性が大きく損なわれる。
【０００９】
光出射面の一部にのみ保護膜を形成し裏面電極の端と接触しないようにすれば金の拡散を防ぐことができるが、保護膜の形成領域が光出射面の一部であるため、光出射面を十分に保護することが難しいという問題がある。
【００１０】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、電極材料の拡散が抑制され、かつ、光出射面が十分に保護される保護膜を備えた半導体レーザ素子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、活性層を含む半導体膜を積層した半導体基板を備え、基板の両面に一対の電極が設けられ、基板の側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成され、光出射面は保護膜によって覆われ、保護膜はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなることを特徴とする半導体レーザ素子を提供するものである。
【００１２】
つまり、電極材料である金がＳｉ層中へ拡散する現象は、Ｓｉ層の膜厚が増すに従って促進される傾向があるため、上記のように電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄くなるようにＳｉ層を形成すれば、光出射面の全面に保護膜を設けつつも電極材料である金の拡散が抑制され、かつ、光出射面は十分に保護される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明による半導体レーザ素子は、活性層を含む半導体膜を積層した半導体基板を備え、基板の両面に一対の電極が設けられ、基板の側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成され、光出射面は保護膜によって覆われ、保護膜はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなることを特徴とする。
【００１４】
この発明による半導体レーザ素子において、活性層を含む半導体薄膜としては、例えば、活性層をｐ型とｎ型のクラッド層で挟んだものを挙げることができ、具体的にはＧａＡｌＡｓからなる活性層をＧａＡｌＡｓからなるｐ型クラッド層と同じくＧａＡｌＡｓからなるｎ型クラッド層で挟んだものを用いることができる。
【００１５】
また、半導体基板としては、例えば、ＧａＡｓ基板を用いることができる。
また、保護膜としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなるものが用いられる。
また、一対の電極としては、金からなるものが用いられる。
【００１６】
この発明による半導体レーザ素子において、保護膜は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなっていてもよい。
このような構成によれば、保護膜の膜厚が急激に変化しないので、電極の端を覆う部分のみが薄く形成される場合と比較して保護膜の強度が改善される。
【００１７】
また、この発明による半導体レーザ素子において、保護膜はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなる。
この場合、Ｓｉからなる層は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなっていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、Ｓｉからなる層が光出射面と接するので、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2などの蒸着中に材料分解によって発生する酸素分子が光出射面に衝突したり、あるいは結合して光出射面にダメージを与えることを防止できる。
さらに、Ｓｉからなる層は、電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されるので、従来の問題であった、電極材料である金がＳｉ薄膜に拡散することも抑制される。
【００１９】
ここで、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層は、Ｓｉからなる層と同様に電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されていてもよいし、Ｓｉからなる層上に同一の膜厚で形成されてもよい。
つまり、保護膜は、少なくともＳｉ層の電極の端を覆う部分が薄く形成されれば、電極材料である金の拡散が抑制される。
【００２０】
なお、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚は、約２０Å未満であることが電極材料である金の拡散を抑制するうえで好ましく、より好ましくは約１０Å未満である。
というのは、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚が約２０Å以上になると電極材料である金の拡散がすすみやすくなるからである。
ちなみに、Ｓｉ層の電極の端を覆う部分の膜厚が約４０Å程度であると、多くの場合において活性層領域まで拡散が進み、約２０Åであっても場合によっては活性層領域まで拡散がすすむことがある。
【００２１】
また、この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による半導体レーザ素子を製造するための方法であって、活性層を含む半導体薄膜を積層した半導体基板の両面に金からなる一対の電極を設けて活性層と電極の端が露出する光出射面を半導体基板の側面に形成し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面と接する層を積層してなる保護膜を蒸着する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供するものでもある。
【００２２】
また、この発明はさらに別の観点からみると、上述のこの発明による半導体レーザ素子をレーザバーから分割して複数同時に製造するための方法であって、両側面に活性層と金からなる電極の端が露出する光出射面を有するレーザバーを使用し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面に接する層を積層してなる保護膜を蒸着し、保護膜が蒸着されたレーザバーを分割する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、レーザバーの光出射面に露出する電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供するものでもある。
なお、この発明においてレーザバーとは、活性層を含む半導体薄膜が積層され、両面に複数対の電極が設けられ、両側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成された短冊状の半導体基板のことを意味する。
【００２３】
これらのような製造方法によれば、電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層の蒸着を行うので、蒸着材料は電極の端と治具との間に形成された間隔から僅かに侵入することとなる。
このため、光出射面の全面にＳｉからなる層を形成しつつ電極の端を覆う部分の膜厚を薄くすることが可能となる。
なお、上記製造方法において、治具で覆われる部分は電極の端だけに限定されず、光出射面の活性層を除く部分が含まれていてもよい。
【００２４】
また、電極の端に対する成膜が阻害されることにより、電極の表面に保護膜の蒸着材料が回り込まなくなり、電極の表面に不要な膜が形成されなくなる。
すなわち、従来の半導体レーザ素子では、保護膜の蒸着中に蒸着材料が重ねられた半導体レーザ素子の電極どおしの僅かな隙間から侵入し、電極表面にまで保護膜が形成されてしまうことが問題となっていた。
電極表面に保護膜が形成されると、半導体レーザ装置を組み立てる工程において、半導体レーザ素子をヒートシンク等にダイボンドする作業が困難になったり、電極面へのワイヤボンディングができずに導通不良が発生したりする。
このため、従来の半導体レーザ素子では、保護膜の形成後に、電極表面に形成された不要な膜を除去しなければならなかったが、この発明による上記製造方法によればこのような手間を省くことができる。
【００２５】
この発明による上記製造方法において、所定の間隔は約２５〜４０μｍであってもよい。
というのは、所定の間隔が約２５μｍ未満であると、治具で電極の端を覆う工程において光出射面を治具で傷つけてしまう恐れが高くなり、約４０μｍを超えると電極の端を蒸着から十分に遮蔽できなくなるからである。
【００２６】
また、この発明による上記製造方法において、保護膜はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、少なくともＳｉからなる層は電極の端を治具で覆いながら蒸着される。
このような製造方法によれば、蒸着中に材料分解によって酸素分子を発生することのないＳｉ層を蒸着してからＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２のいずれか１つからなる層を蒸着するので、保護膜の蒸着中に光出射面にダメージを与えることを防止できる。
さらに、Ｓｉ層の蒸着中に電極の端が治具で覆われるので、少なくともＳｉ層については電極の端を覆う部分の膜厚が薄く形成され、電極材料である金の拡散が抑制される。
【００２７】
また、この発明はさらに別の観点からみると、この発明による上記製造方法に用いる治具であって、電極と対向するように半導体基板またはレーザバーを載置するための載置台と、半導体基板またはレーザバーの光出射面に露出する電極の端を覆うために載置台の縁から立ち上がる遮蔽部材とを備え、遮蔽部材は載置された半導体基板またはレーザバーの電極の端と遮蔽部材との間に所定の間隔があくように配置されることを特徴とする治具を提供するものでもある。
【００２８】
この発明による上記治具において、所定の間隔は約２５〜４０μｍであってもよい。
というのは、所定の間隔が約２５μｍ未満であると、半導体基板またはレーザバーを治具へセットする作業が行いにくくなり、半導体基板またはレーザバーの光出射面を傷つけてしまう恐れがあるからである。
また、所定の間隔が４０μｍを超えると、電極の端を蒸着から十分に遮蔽できなくなって蒸着材料の侵入量が増え、電極の端を覆う部分の膜厚が所望の値よりも厚くなる恐れがあるからである。なお、ここで所望の値とは、約２０Å未満である。
【００２９】
また、この発明による上記治具において、遮蔽部材は、載置台に半導体基板またはレーザバーが載置されたときに遮蔽部材の上端が光出射面に露出する活性層よりも下に位置するような高さを有していてもよい。
このような構成によれば、蒸着から遮蔽する必要がある部分を確実に遮蔽しつつ、遮蔽してはいけない部分、すなわち光出射面に露出する活性層については確実に蒸着源に対して露出させることができる。
【００３０】
また、この発明による上記治具において、載置台は方形であり、遮蔽部材は載置台の対向する２つの縁からそれぞれ立ち上がって互いに対向してもよい。
このような構成によれば、方形の載置台の対向する２つの縁から遮蔽部材がそれぞれ立ち上がるので、載置台上における半導体レーザ素子の位置決めが行い易くなり、結果として電極の端と遮蔽部材との間の間隔精度が向上する。
【００３１】
以下にこの発明の実施形態による半導体レーザ素子について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態において、共通する部材には同じ符号を用いて説明する。
【００３２】
実施形態１
この発明の実施形態１による半導体レーザ素子について図１〜図３に基づいて説明する。図１は実施形態１による半導体レーザ素子の全体構成を示す斜視図、図２は図１に示される半導体レーザ素子の側面図、図３は図２の要部拡大図である。
【００３３】
図１〜３に示されるように、実施形態１による半導体レーザ素子１は、活性層２を含む半導体薄膜３を積層した半導体基板４を備え、半導体基板４の両面に表面電極５および裏面電極６がそれぞれ設けられ、半導体基板４の両端に活性層２と裏面電極６の端が露出する光出射面７がそれぞれ形成され、各光出射面７は保護膜８によって覆われ、各保護膜８は裏面電極６の端を覆う部分の膜厚が活性層２を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されている。
ここで、各保護膜８は、Ｓｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０を積層して形成され所定の反射率を有している。また、表面電極５と裏面電極６は金からなっている。
【００３４】
以下、図１〜３に示される半導体レーザ素子１の製造方法について図４〜９に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）に示されるように、レーザウエハ３０を所定のラインで劈開し、複数の短冊状のレーザバー３１を作製する。レーザバー３１は保護膜８（図１〜３参照）が形成されていない半導体レーザ素子１の集合体であり、その表面および裏面には表面電極５および裏面電極（図示せず）が既に形成されている。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示されるように、複数のレーザバー３１を図８に示すような成膜用治具４０にセットした上でホルダー５０に収容し、成膜用治具４０とレーザバー３１がホルダー５０内で交互に重なった状態とする。
なお、この際、複数のレーザバー３１の前面３１ａと後面３１ｂがそれそれ同じ向きとなるようにホルダー５０に収容する。
【００３６】
図８に示される成膜用治具４０は、詳しくは、レーザバー３１を載置する方形の平面部（載置台）４１と、平面部４１の両縁からそれぞれ立ち上がる壁部（遮蔽部材）４２とを備えている。
また、ホルダー５０に収容されたレーザバー３１と成膜用治具４０との位置関係は図９に示されるような状態となる。
すなわち、レーザバー３１が成膜用治具４０の平面部４１に載置された状態において、レーザバー３１の前面３１ａおよび後面３１ｂと成膜用治具４０の壁部４２との間には約２５〜４０μｍの間隔Ｄがそれぞれあいている。つまり、成膜用治具４０の平面部４１の幅Ｗ１は、レーザバー３１の前面３１ａと後面３１ｂとの間の幅Ｗ２に約５０〜８０μｍを加えた値に設定される。
また、壁部４２の高さＨは、成膜用治具４０にレーザバー３１をセットした際に、壁部４２の上端がレーザバー３１の側面に露出する活性層２よりも下に位置するような高さに設定される。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示されるように、レーザバー３１と成膜用治具４０を収容したホルダー５０を真空蒸着機６０内の回転ホルダー６１へセットする。この際、ホルダー５０に収容されたレーザバー３１の前面３１ａ（図４（ｂ）参照）が真空蒸着機６０内の蒸着源６２と対向するようにセットする。
ホルダー５０を回転ホルダー６１へセットした後、真空蒸着機６０のチャンバー６３内をダクト６４を介して排気し、所定の真空度に達したら蒸着源６２より蒸着材料を蒸発させ成膜を開始する。
【００３８】
以下、具体的な成膜手順について図６および図７に基づいて具体的に説明する。なお、図６および図７ではレーザバーのみを示し成膜用治具およびホルダーについては図示を省略する。
まず、図６（ａ）に示されるように、レーザバー３１の前面３１ａにＳｉ膜９を成膜速度約１Å／ｓｅｃ．で成膜し、活性層２を覆う部分の膜厚が約２０Åになった時点で成膜を終了する。
この際、レーザバー３１の前面３１ａに露出する裏面電極６の端とその近傍は、成膜用治具４０の壁部４２によって間隔をあけて覆われ（図７参照）、蒸着源（図４（ｃ）参照）６２から間接的に遮蔽されている。
このため、裏面電極６の端とその近傍については成膜が阻害されることとなり、Ｓｉ膜９の裏面電極６の端を覆う部分の膜厚は約１０Å以下となる。
また、裏面電極６の端に対する成膜が阻害されることにより、少なくとも裏面電極６の表面には保護膜８の蒸着材料が回り込まなくなり、裏面電極６上に不要な膜が形成されなくなる。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示されるように、Ｓｉ膜９上にＡｌ2Ｏ3膜１０を成膜速度約３０Å／ｓｅｃ．で成膜し、活性層２を覆う部分の膜厚が約５００〜１０００Åとなった時点で成膜を終了する。この結果、Ｓｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０からなる保護膜８が得られる。
なお、Ａｌ2Ｏ3膜１０を成膜する際、Ｓｉ膜９の成膜時と同様に、裏面電極６の端とその近傍は成膜用治具４０の壁部４２によって蒸着源５０４から間接的に遮蔽されているため成膜が阻害される。このため、Ａｌ2Ｏ3膜１０の裏面電極６の端を覆う部分の膜厚は約１００Å以下となる。
【００４０】
このようにしてレーザバー３１の前面３１ａに保護膜８を形成した後、真空蒸着機６０の回転ホルダー６１（図４（ｃ）参照）を回転させてレーザバー３１の後面（図４（ｂ）参照）３１ｂを蒸着源６２と対向させる。
【００４１】
次に、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるように、前面３１ａに保護膜８を形成したのと同様にして後面３１ｂについてもＳｉ膜９とＡｌ2Ｏ3膜１０をそれぞれ成膜し保護膜８を形成する。
そして、真空蒸着機６０内の回転ホルダー６１からホルダー５０を取り出し（図４（ｃ）参照）、前面および後面３１ａ，３１ｂに保護膜８がそれぞれ形成されたレーザバー３１をホルダー５０から取り出す（図４（ｂ）参照）。
【００４２】
その後、図７（ｅ）に示されるように、取り出したレーザバー３１を所定のラインで分割し、１つのレーザバー３１から複数の半導体レーザ素子１を得る。
【００４３】
以上のようにして作製される半導体レーザ素子１において、Ｓｉ膜９の裏面電極６の端を覆う部分は、膜厚が約１０Å以下と極めて薄く形成されるので、Ａｌ2Ｏ3膜１０を成膜する際に裏面電極６が加熱を受けても裏面電極６を構成する金がＳｉ膜９に拡散することはない。
また、光出射面７の全面に保護膜８が形成されるので光出射面７は十分に保護され、特に保護膜８の活性層２を覆う部分については、Ｓｉ膜９およびＡｌ2Ｏ3膜１０とも所定の膜厚が確保されるので活性層２は極めて十分に保護される。
【００４４】
なお、保護膜８の反射率については、光出射面７とＡｌ2Ｏ3膜１０との間にＳｉ膜９を挟んだ形となるため、保護膜８がＡｌ2Ｏ3膜１０のみからなる場合と比較して反射率の変化が考えられるが、Ｓｉ膜９の膜厚が約２０Å程度であれば反射率に影響を与えることはほとんどない。仮に反射率が変化したとしても、Ａｌ2Ｏ3膜１０の膜厚を適宜設定することにより、所望の反射率に合わせることが可能である。
【００４５】
また、成膜用治具４０としては図８に示される形状のもの以外にも、例えば、図１０および図１２に示される形状のものを用いることもできる。
図１０に示される成膜用治具７０は、平面部７１の表面側だけでなく裏面側にも壁部を延出させたものである。
このような成膜用治具７０にレーザバー３１をセットし、ホルダー５０に重ねて収容すると、ホルダー５０内におけるレーザバー３１と成膜用治具７０との位置関係は図１１に示されるような状態となる。
つまり、成膜用治具７０は上述の通り、平面部７１の裏面側にも壁部７２が延出しているので、レーザバー３１の前面３１ａおよび後面３１ｂにおける表面電極側および裏面電極側の縁がともに間隔をあけて覆われている。
【００４６】
このため、仮に表面電極５および裏面電極６の端がともに光出射面７に露出していたとしても、Ｓｉ膜９（図６（ａ）参照）は表面電極５および裏面電極６の端を覆う部分において膜厚が薄く形成され電極材料である金がＳｉ膜９へ拡散することを防止できる。
さらには、表面電極５および裏面電極６のいずれの表面に対しても保護膜８の蒸着材料が回り込まなくなり、電極上に形成された不要な膜を除去する作業を完全に不要とすることもできる。
【００４７】
一方、図１２に示される成膜用治具８０は、平面部８１の両縁のうち一方の縁にのみ壁部８２を設けたものである。
このような成膜用治具８０にレーザバー３１をセットし、ホルダー５０に重ねて収容すると、ホルダー５０内におけるレーザバー３１と成膜用治具８０との位置関係は図１３に示されるような状態となる。
この成膜用治具８０は、レーザバー３１の前面３１ａまたは後面３１ｂのいずれか一方にのみＳｉ膜９（図６（ａ）参照）を形成する場合に用いられる。
【００４８】
実施形態２
この発明の実施形態２による半導体レーザ素子について図１４に基づいて説明する。図１４は実施形態２による半導体レーザ素子の側面図である。
実施形態２による半導体レーザ素子２１は、両端の光出射面２７に形成される保護膜２８ａ，２８ｂのうち、半導体レーザ素子２１の前面側に設けられる保護膜２８ａを低反射膜とし、後面側に設けられる保護膜２８ｂを高反射膜として、前面側からの光出力の向上を図ったものである。保護膜２８ａ，２８ｂ以外の構成は上述の実施形態１による半導体レーザ素子１（図１〜３参照）と同じである。
【００４９】
ここで、前面側の保護膜２８ａは反射率が約１５％以下と低く設定され、後面側の保護膜２８ｂは反射率が約８５％以上と高く設定される。
前面側の保護膜２８ａは、活性層２２を覆う部分における膜厚が約２０ÅのＳｉ膜９と約７００〜１６００ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０を光出射面２７側から順に積層してなっている。
一方、後面側の保護膜２８ｂは、活性層２２を覆う部分における膜厚が約２０ÅのＳｉ膜９ａ、約１９５０ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ａ、約１９５０ÅのＳｉ膜９ｂ、約１９５０ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ｂ、約１９５０ÅのＳｉ膜９ｃ、約３９００ÅのＡｌ2Ｏ3膜１０ｃを光出射面２７側から順に積層してなっている。
【００５０】
なお、保護膜２８ａ，２８ｂを構成する各膜の上記膜厚は、発振波長（λ）が約７８００Å、Ａｌ2Ｏ3膜１０の屈折率（ｎ）が約１．６０、半導体レーザ素子２１の屈折率（ｎ）が約３．５０であることを想定して算出している。
保護膜２８ａ，２８ｂを構成する各膜の形成方法は、上述の実施形態１と同様であり、Ｓｉ膜９，９ａは裏面電極２６の端を覆う部分の膜厚が活性層２２を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されている。
これにより、実施形態１と同様に、裏面電極２６を構成する金のＳｉ膜９，９ａへの拡散が防止されている。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、Ｓｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されるので、電極材料である金の拡散が抑制され、かつ、光出射面の全面に保護膜が形成されることにより光出射面は十分に保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の斜視図である。
【図２】図１に示される半導体レーザ素子の側面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図５】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図６】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図７】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程を示す工程図である。
【図８】この発明の実施形態１による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の斜視図である。
【図９】図８に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１０】この発明による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の他の形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１２】この発明による半導体レーザ素子の製造工程において用いられる治具の他の形態を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示される治具にレーザバーをセットしホルダーに重ねて収容した状態を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施形態２による半導体レーザ素子の側面図である。
【符号の説明】
１・・・半導体レーザ素子
２・・・活性層
３・・・半導体薄膜
４・・・半導体基板
５・・・表面電極
６・・・裏面電極
７・・・光出射面
８・・・保護膜
９・・・Ｓｉ膜
１０・・・Ａｌ2Ｏ3膜
Claims (10)
- 活性層を含む半導体膜を積層した半導体基板を備え、基板の両面に一対の電極が設けられ、基板の側面に活性層と電極の端が露出する光出射面が形成され、光出射面は保護膜によって覆われ、保護膜はＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなる層を積層してなり、Ｓｉからなる層は光出射面と接し電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く、電極は金からなることを特徴とする半導体レーザ素子。
- 保護膜は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなる請求項１に記載の半導体レーザ素子。
- Ｓｉからなる層は、活性層を覆う部分から電極の端を覆う部分へ向かって膜厚が徐々に薄くなる請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
- 請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子を製造するための方法であって、活性層を含む半導体薄膜を積層した半導体基板の両面に金からなる一対の電極を設けて活性層と電極の端が露出する光出射面を半導体基板の側面に形成し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面と接する層を積層してなる保護膜を蒸着する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子をレーザバーから分割して複数同時に製造するための方法であって、両側面に活性層と金からなる電極の端が露出する光出射面を有するレーザバーを使用し、光出射面にＡｌ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 およびＴｉＯ 2 のいずれか１つからなる層とＳｉからなり光出射面に接する層を積層してなる保護膜を蒸着し、保護膜が蒸着されたレーザバーを分割する工程を備え、保護膜を蒸着する工程は、レーザバーの光出射面に露出する電極の端が蒸着源から間接的に遮蔽されるように電極の端を所定の間隔をあけて治具で覆いながらＳｉからなる層を蒸着する工程を含み、それによってＳｉからなる層は電極の端を覆う部分の膜厚が活性層を覆う部分の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
- 所定の間隔が２５〜４０μｍである請求項５に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
- 請求項５又は６に記載の半導体レーザ素子の製造方法に用いる治具であって、電極と対向するようにレーザバーを載置するための載置台と、レーザバーの光出射面に露出する電極の端を覆うために載置台の縁から立ち上がる遮蔽部材とを備え、遮蔽部材は載置されたレーザバーの電極の端と遮蔽部材との間に所定の間隔があくように配置されることを特徴とする治具。
- 所定の間隔が２５〜４０μｍである請求項７に記載の治具。
- 遮蔽部材は、載置台にレーザバーが載置されたときに遮蔽部材の上端が光出射面に露出する活性層よりも下に位置するような高さを有する請求項７又は８に記載の治具。
- 載置台は方形であり、遮蔽部材は載置台の対向する２つの縁からそれぞれ立ち上がって互いに対向する請求項７〜９のいずれか１つに記載の治具。
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