JP4671849B2 - 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態について図を用いて説明する。図1は第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザバーの共振器長方向に平行な方向から見た正面図、図2は共振器長に垂直な方向から見た窒化物半導体レーザバーの側面図、図3はECRスパッタリング装置の概略構成図、図4は窒化物半導体レーザ装置の概略構成図である。
まず、コーティング膜18、19の形成に用いる装置について説明する。コーティング膜18、19の形成には、プラズマ雰囲気への曝露とコーティングを大気に曝露することなく連続的に行うことができる真空機構を備えた装置、例えば図3に示すECR(Electron Cyclotron Resonance;電子サイクロトロン共鳴)スパッタリング装置40を用いる。
コーティング膜18、19の形成に先立って、成膜炉50内部を酸化させる。この炉内酸化を行う理由について、以下に説明する。
次に成膜炉50の内部の試料台54に載置された窒化物半導体レーザバー10の共振器端面16、17において、窒素離脱を引き起こさずに自然酸化膜、水分、汚染物などを除去するため、窒素ガスのみからなるプラズマ雰囲気または窒素ガスを含むガスからなるプラズマ雰囲気に共振器端面16および共振器端面17を含む窒化物半導体レーザバー10を曝露する。この条件を表1に示す。ここで、比較のために行った、プラズマ雰囲気がArガスからのみなるものである場合についても条件を示す。
次に、共振器端面16、17にコーティング膜18、19を形成する。第1の実施形態では、光出射側の共振器端面16にはコーティング膜18として、酸化アルミニウム(Al2O3)からなる膜を形成する。まず、Arガスを流量40sccm、酸素ガスを流量6〜7sccmでECRスパッタリング装置40に導入し、プラズマを発生させる。そして、ターゲット52にRF電圧を印加した後、シャッタ55を開くと、窒化物半導体レーザバー10の共振器端面16にAl2O3からなるコーティング膜18が形成される。
次に本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、プラズマ雰囲気への曝露を、窒化物半導体レーザ素子を加熱した状態で行う点が異なる以外は第1の実施形態と同様である。
次に本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、プラズマ雰囲気への曝露を曝露専用室で行う点が異なる以外は第1の実施形態と同様である。
次に本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、プラズマ雰囲気への曝露を2段階で行う点が異なる以外は第1の実施形態と同様である。
11 n型GaN基板
12 絶縁膜
14 p電極
15 n電極
16 光出射側共振器端面
17 光反射側共振器端面
18 低反射コーティング膜
19 高反射コーティング膜
21 n‐AlGaInNバッファ層
22 n‐AlGaInNクラッド層
23 n‐AlGaInNガイド層
24 AlGaInN多重量子井戸活性層
25 p‐AlGaInNガイド層
26 p‐AlGaInNクラッド層
27 p‐AlGaInNコンタクト層
30 窒化物半導体レーザ装置
31 ステム
32 サブマウント
33 ピン
34 配線
35 リード線
36 キャップ
37 窓
39 窒化物半導体レーザ素子
40 ECRスパッタリング装置
50 成膜炉
51 ガス導入口
52 ターゲット
53 加熱用ヒータ
54 試料台
55 シャッタ
56 排気口
57 RF電源
60 プラズマ生成室
61 ガス導入口
62 マイクロ波導入口
63 マイクロ波導入窓
64 磁気コイル
Claims (17)
- 基板上に窒化物半導体層を形成する窒化物半導体層形成工程と、前記窒化物半導体層を形成した前記基板を劈開して互いに平行な2個の共振器端面を形成する劈開工程と、前記共振器端面にコーティング膜を形成するコーティング膜形成工程とを備える窒化物半導体レーザ素子の製造方法において、
前記劈開工程と前記コーティング膜形成工程との間に、窒素ガスを含むガスからなるプラズマ雰囲気に前記共振器端面を曝露する曝露工程を有するとともに、前記曝露工程の前に、前記コーティング膜を形成する材料であるターゲットを酸化する酸化工程を備えることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。 - 前記曝露工程から前記コーティング膜形成工程が完了するまでの間、前記共振器端面を大気曝露しないことを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程におけるプラズマ雰囲気が、窒素のみからなるガスから生成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程におけるプラズマ雰囲気が、窒素およびArからなるガスから生成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程において、前記共振器端面には前記コーティング膜を構成する元素を含む膜が形成されていないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程において、前記窒化物半導体層を形成した基板が100℃以上500℃以下に加熱した状態であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程において、前記プラズマ雰囲気に前記共振器端面を暴露する時間が30秒以上20分以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程におけるプラズマ雰囲気が、電子サイクロトロン共鳴によって生成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記曝露工程において、前記電子サイクロトロン共鳴におけるマイクロ波の出力が200W以上800W以下であることを特徴とする請求項8に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記コーティング膜の少なくとも一方がAl、Ti、Si、Y、Nb、Ta、Zr、HfもしくはZnの酸化物またはAlもしくはSiの窒化物またはAlもしくはSiの酸窒化物であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記劈開工程と前記曝露工程との間に、希ガスおよび窒素ガスからなるガスからなるプラズマ雰囲気に前記共振器端面を曝露する予備曝露工程を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記劈開工程と前記曝露工程との間に、希ガスからなるプラズマ雰囲気に前記共振器端面を曝露する予備曝露工程を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記予備曝露工程において、前記希ガスがArであることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記予備曝露工程において、前記窒化物半導体層を形成した基板が100℃以上500℃以下に加熱した状態であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記予備曝露工程において、前記プラズマ雰囲気に前記共振器端面を暴露する時間が30秒以上20分以下であることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記予備曝露工程におけるプラズマ雰囲気が、電子サイクロトロン共鳴によって生成されることを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記予備曝露工程において、前記電子サイクロトロン共鳴におけるマイクロ波の出力が200W以上800W以下であることを特徴とする請求項16に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
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