JPH0779051A - 半導体レーザの選別方法 - Google Patents
半導体レーザの選別方法Info
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- JPH0779051A JPH0779051A JP6151062A JP15106294A JPH0779051A JP H0779051 A JPH0779051 A JP H0779051A JP 6151062 A JP6151062 A JP 6151062A JP 15106294 A JP15106294 A JP 15106294A JP H0779051 A JPH0779051 A JP H0779051A
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用中にいわゆる突然死する可能性のある半
導体レーザを適確に予め除去できる半導体レーザの選別
方法を提供すること。 【構成】 この半導体レーザの選別方法は、半導体レー
ザにその最大定格電流の５０％以上１５０％以下の第１
の電流を５０時間以上通電する第１の過程と、第１の過
程の後、第１の電流より大きくかつ最大定格電流の１２
０％以上２５０％以下の第２の電流を０．１秒以上通電
する第２の過程と、第２の過程の後の光出力特性を測定
し、その測定結果に応じて不良品を選別し排除する第３
の過程とを備えている。
導体レーザを適確に予め除去できる半導体レーザの選別
方法を提供すること。 【構成】 この半導体レーザの選別方法は、半導体レー
ザにその最大定格電流の５０％以上１５０％以下の第１
の電流を５０時間以上通電する第１の過程と、第１の過
程の後、第１の電流より大きくかつ最大定格電流の１２
０％以上２５０％以下の第２の電流を０．１秒以上通電
する第２の過程と、第２の過程の後の光出力特性を測定
し、その測定結果に応じて不良品を選別し排除する第３
の過程とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの良品・
不良品を選別する方法、特に、ＧａＩｎＡｓを活性層と
する０．９８μｍ前後の波長で発振する半導体レーザに
適した選別方法に関するものである。
不良品を選別する方法、特に、ＧａＩｎＡｓを活性層と
する０．９８μｍ前後の波長で発振する半導体レーザに
適した選別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＩｎＡｓを活性層とし、０．９８μ
ｍ前後の波長で発振する半導体レーザは、Ｅｒドープ光
ファイバアンプの励起光源として実用化が望まれてい
る。そのためには、不良品を確実に排除する必要があ
る。半導体レーザの不良品を除く選別方法として、実使
用時の電流より大きめの電流を所定時間与えて初期不良
を除去するいわゆる加速試験が一般に用いられる。初期
不良の認定方法としては、例えば、加速試験前後におけ
るしきい値電流の変化に基づくものがある（特公平１−
５２９１２号）。
ｍ前後の波長で発振する半導体レーザは、Ｅｒドープ光
ファイバアンプの励起光源として実用化が望まれてい
る。そのためには、不良品を確実に排除する必要があ
る。半導体レーザの不良品を除く選別方法として、実使
用時の電流より大きめの電流を所定時間与えて初期不良
を除去するいわゆる加速試験が一般に用いられる。初期
不良の認定方法としては、例えば、加速試験前後におけ
るしきい値電流の変化に基づくものがある（特公平１−
５２９１２号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＧａＩｎＡ
ｓを活性層とする半導体レーザでは、通常の加速試験で
良品と判定されたものでも、通電中のある時点から急速
に劣化して破壊状態にいたる、いわゆる突然死が観測さ
れている。その時点までは、駆動電流が増加することも
なく、正常なサンプルと同じ特性に見えていたものが突
然劣化してしまうのである。ＧａＩｎＡｓ半導体レーザ
は、使用中にこのような突然死に至る可能性が高いため
に、今日においても広く使われるに至っていない。そこ
で、突然死に至る半導体レーザを、確実に不良として除
去できる選別方法が求められている。
ｓを活性層とする半導体レーザでは、通常の加速試験で
良品と判定されたものでも、通電中のある時点から急速
に劣化して破壊状態にいたる、いわゆる突然死が観測さ
れている。その時点までは、駆動電流が増加することも
なく、正常なサンプルと同じ特性に見えていたものが突
然劣化してしまうのである。ＧａＩｎＡｓ半導体レーザ
は、使用中にこのような突然死に至る可能性が高いため
に、今日においても広く使われるに至っていない。そこ
で、突然死に至る半導体レーザを、確実に不良として除
去できる選別方法が求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の選別方法は、通
電途中で突然死に至る半導体レーザを確実に除去するも
のであり、半導体レーザにその最大定格電流の５０％以
上１５０％以下の第１の電流を５０時間以上通電する第
１の過程と、第１の過程の後、第１の電流より大きくか
つ最大定格電流の１２０％以上２５０％以下の第２の電
流を１マイクロ秒以上通電する第２の過程と、第２の過
程の後の光出力特性を測定し、その測定結果に応じて不
良品を選別し排除する第３の過程とを備えたものであ
る。
電途中で突然死に至る半導体レーザを確実に除去するも
のであり、半導体レーザにその最大定格電流の５０％以
上１５０％以下の第１の電流を５０時間以上通電する第
１の過程と、第１の過程の後、第１の電流より大きくか
つ最大定格電流の１２０％以上２５０％以下の第２の電
流を１マイクロ秒以上通電する第２の過程と、第２の過
程の後の光出力特性を測定し、その測定結果に応じて不
良品を選別し排除する第３の過程とを備えたものであ
る。
【０００５】本発明の他の選別方法は、半導体レーザに
その最大定格光出力の５０％以上１５０％以下の第１の
光出力を５０時間以上出力させる第１の過程と、第１の
過程の後、第１の光出力より大きくかつ最大定格光出力
の１２０％以上２５０％以下の第２の光出力を１マイク
ロ秒以上出力させる第２の過程と、第２の過程の後の光
出力特性を測定し、その測定結果に応じて不良品を選別
し排除する第３の過程とを備えたものである。
その最大定格光出力の５０％以上１５０％以下の第１の
光出力を５０時間以上出力させる第１の過程と、第１の
過程の後、第１の光出力より大きくかつ最大定格光出力
の１２０％以上２５０％以下の第２の光出力を１マイク
ロ秒以上出力させる第２の過程と、第２の過程の後の光
出力特性を測定し、その測定結果に応じて不良品を選別
し排除する第３の過程とを備えたものである。
【０００６】上記のいずれの選別方法においても、第１
の電流を通電する際、または、第１の光出力を出力させ
る際の環境温度は、室温（２５℃）よりも高い温度であ
ることが望ましい。
の電流を通電する際、または、第１の光出力を出力させ
る際の環境温度は、室温（２５℃）よりも高い温度であ
ることが望ましい。
【０００７】
【作用】発明者らの研究によれば、ＧａＩｎＡｓ半導体
レーザの突然死は端面の溶融で起こっている。これは、
いわゆる端面光損傷（ＣＯＤ）と呼ばれており、その発
生原因は、光と端面での電流の相互作用によるものと推
測されている。光密度が一定の条件で駆動しているにも
かかわらず通電中のある時点でＣＯＤが起こるのは、通
電中にＣＯＤレベル（ＣＯＤが起こる光出力値）が下が
っているからであり、これが使用中の通電条件での光出
力値まで下がったときに突然死が起こるものと考えられ
る。
レーザの突然死は端面の溶融で起こっている。これは、
いわゆる端面光損傷（ＣＯＤ）と呼ばれており、その発
生原因は、光と端面での電流の相互作用によるものと推
測されている。光密度が一定の条件で駆動しているにも
かかわらず通電中のある時点でＣＯＤが起こるのは、通
電中にＣＯＤレベル（ＣＯＤが起こる光出力値）が下が
っているからであり、これが使用中の通電条件での光出
力値まで下がったときに突然死が起こるものと考えられ
る。
【０００８】本発明によれば、まず、最大定格電流より
も大きい第１の電流を所定時間通電することにより、Ｃ
ＯＤレベルを強制的に低下させる。これによって、良品
のＣＯＤレベルと不良品のＣＯＤレベルとの差を大きく
する。良品の場合、ＣＯＤレベルの低下は僅かなので、
第１の電流を通電した後であっても、ＣＯＤレベルは比
較的高く維持されている。しかし、当初からＣＯＤレベ
ルが低い、あるいは、当初のＣＯＤレベルは高いがその
落ち方が大きい不良品の場合には、第１の電流を通電し
た後のＣＯＤレベルは良品のそれに比べてかなり低くな
っている。この状態で、さらに大きい第２の電流を瞬時
的に通電すると、不良品はほとんど破壊される。なお、
第２の電流の通電時間はごく短時間であるので、この通
電によって良品のＣＯＤレベルが低下することはほとん
どない。
も大きい第１の電流を所定時間通電することにより、Ｃ
ＯＤレベルを強制的に低下させる。これによって、良品
のＣＯＤレベルと不良品のＣＯＤレベルとの差を大きく
する。良品の場合、ＣＯＤレベルの低下は僅かなので、
第１の電流を通電した後であっても、ＣＯＤレベルは比
較的高く維持されている。しかし、当初からＣＯＤレベ
ルが低い、あるいは、当初のＣＯＤレベルは高いがその
落ち方が大きい不良品の場合には、第１の電流を通電し
た後のＣＯＤレベルは良品のそれに比べてかなり低くな
っている。この状態で、さらに大きい第２の電流を瞬時
的に通電すると、不良品はほとんど破壊される。なお、
第２の電流の通電時間はごく短時間であるので、この通
電によって良品のＣＯＤレベルが低下することはほとん
どない。
【０００９】第２の電流はパルス巾が１マイクロ秒以上
のパルスであれば良い。直流ではレーザ出力が熱で飽和
しＣＯＤレベルに達しないことがある。この場合パルス
電源を使うのが効果的である。なおパルス巾がこれより
短いとパルス電源が高価になる上、ＣＯＤがおきにくく
なり現実的でない。
のパルスであれば良い。直流ではレーザ出力が熱で飽和
しＣＯＤレベルに達しないことがある。この場合パルス
電源を使うのが効果的である。なおパルス巾がこれより
短いとパルス電源が高価になる上、ＣＯＤがおきにくく
なり現実的でない。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の選別方法の対象となる半導
体レーザの断面構造を示すものである。この構造を簡単
に説明する。Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、Ｓ
ｉドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｉドープのｎ
型ＧａＩｎＰクラッド層３、ＧａＩｎＡｓ活性層４、Ｚ
ｎドープのｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５およびＺｎドー
プのｐ型ＧａＡｓコンタクト層６がエピタキシャル成長
により形成されている。なお、ＧａＩｎＡｓ活性層４
は、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層４ａを光閉じ込め層４ｂ，
４ｃで挟んだものである。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
およびｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５は、図示のようにメ
サエッチングされ、その表面がメサの頂上部を除いてＳ
ｉＮ膜７で覆われている。さらに、その上にｐ側電極８
が形成され、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極９が形成
されている。ストライプの幅はメサの底部で５μｍであ
り、共振器長は１ｍｍである。端面付近は、約２０μｍ
にわたってｐ側電極８およびコンタクト層６が取り除か
れて電流が流れにくくなっており、このようにすると、
ＣＯＤレベルの低下を遅くすることができる。また、こ
のチップの前面には反射率５％の低反射膜、後面には反
射率９０％の光反射膜が設けられている。
体レーザの断面構造を示すものである。この構造を簡単
に説明する。Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、Ｓ
ｉドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２、Ｓｉドープのｎ
型ＧａＩｎＰクラッド層３、ＧａＩｎＡｓ活性層４、Ｚ
ｎドープのｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５およびＺｎドー
プのｐ型ＧａＡｓコンタクト層６がエピタキシャル成長
により形成されている。なお、ＧａＩｎＡｓ活性層４
は、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層４ａを光閉じ込め層４ｂ，
４ｃで挟んだものである。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
およびｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５は、図示のようにメ
サエッチングされ、その表面がメサの頂上部を除いてＳ
ｉＮ膜７で覆われている。さらに、その上にｐ側電極８
が形成され、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極９が形成
されている。ストライプの幅はメサの底部で５μｍであ
り、共振器長は１ｍｍである。端面付近は、約２０μｍ
にわたってｐ側電極８およびコンタクト層６が取り除か
れて電流が流れにくくなっており、このようにすると、
ＣＯＤレベルの低下を遅くすることができる。また、こ
のチップの前面には反射率５％の低反射膜、後面には反
射率９０％の光反射膜が設けられている。
【００１１】つぎに、この半導体レーザに対して適用す
る本発明の一実施例である選別方法を説明する。選別対
象となる半導体レーザは、その最大定格電流がたとえば
３００ｍＡであるとする。ここに、最大定格電流とは、
その半導体レーザの使用を保証し得る駆動電流の最大値
であり、設計仕様の項目の一つである。まず、５０℃で
最大定格電流の９１．７％に相当する２７５ｍＡの第１
の電流を１００時間通電する。その後、室温で、最大定
格電流の１６１．７％に相当する４８５ｍＡの第２の電
流を数秒間通電し、これによって破壊されたものを除去
し、残りを良品と認定する。
る本発明の一実施例である選別方法を説明する。選別対
象となる半導体レーザは、その最大定格電流がたとえば
３００ｍＡであるとする。ここに、最大定格電流とは、
その半導体レーザの使用を保証し得る駆動電流の最大値
であり、設計仕様の項目の一つである。まず、５０℃で
最大定格電流の９１．７％に相当する２７５ｍＡの第１
の電流を１００時間通電する。その後、室温で、最大定
格電流の１６１．７％に相当する４８５ｍＡの第２の電
流を数秒間通電し、これによって破壊されたものを除去
し、残りを良品と認定する。
【００１２】図２および図３は、それぞれ結果として不
良品だったサンプルと、良品だったサンプルの光出力特
性図である。これらの図において、実線１１、１３は第
１の電流を通電する前の測定結果であり、一点鎖線１
２、１４は第１の電流を通電した後の測定結果である。
いずれの測定も、駆動電流を０ｍＡから４８５ｍＡまで
連続的に変化させたものである。したがって、一点鎖線
で示す測定は、第２の電流を通電させて破壊されたもの
を不良品として除去するという本実施例の一工程に他な
らない。
良品だったサンプルと、良品だったサンプルの光出力特
性図である。これらの図において、実線１１、１３は第
１の電流を通電する前の測定結果であり、一点鎖線１
２、１４は第１の電流を通電した後の測定結果である。
いずれの測定も、駆動電流を０ｍＡから４８５ｍＡまで
連続的に変化させたものである。したがって、一点鎖線
で示す測定は、第２の電流を通電させて破壊されたもの
を不良品として除去するという本実施例の一工程に他な
らない。
【００１３】良品の場合は、図３から判るように、第１
の通電の前後であまり特性が変化しない。これに対し
て、不良品の場合も、通電電流が実使用時の２〜３倍程
度のとき、すなわち、最大定格電流程度のときには、第
１の通電の前後であまり特性が変化しない。しかし、電
流が大きくなるにしたがって第１の通電後の光出力の低
下が僅かに見られるようになり、４２０ｍＡ付近の電流
を通電したところでＣＯＤが起こりレ−ザ発振が停止し
た。この第２の電流の通電によって破壊されたものは、
第１の通電によってＣＯＤレベルが大きく低下したか、
あるいはもともとＣＯＤレベルが低かったかのいずれか
であると推定される。したがって、このような半導体レ
ーザを、たとえば、第１の通電によってほとんど劣化し
なかったことを理由に良品と判断し、使用に供してしま
うと、使用中に突然死により破壊することが予想され
る。逆に、本実施例の選別方法を適用して破壊されなか
ったものは、その後、長時間に亘って使用しても突然死
する可能性が極めて低いことが予想される。なお、第１
の電流の通電の初めと終りにおいて、光出力が１０％以
上変動したものは、その時点で不良と認定することがで
きる。また、第２の電流の通電で完全には破壊されなか
ったものの、特性劣化が顕著であったものについても不
良と認定することが望ましい。第２の電流の通電時間
は、ＣＯＤレベルの低いものがＣＯＤ破壊されるのに十
分な時間ということになる。実験によれば、１マイクロ
秒以上通電すればその目的は達成される。
の通電の前後であまり特性が変化しない。これに対し
て、不良品の場合も、通電電流が実使用時の２〜３倍程
度のとき、すなわち、最大定格電流程度のときには、第
１の通電の前後であまり特性が変化しない。しかし、電
流が大きくなるにしたがって第１の通電後の光出力の低
下が僅かに見られるようになり、４２０ｍＡ付近の電流
を通電したところでＣＯＤが起こりレ−ザ発振が停止し
た。この第２の電流の通電によって破壊されたものは、
第１の通電によってＣＯＤレベルが大きく低下したか、
あるいはもともとＣＯＤレベルが低かったかのいずれか
であると推定される。したがって、このような半導体レ
ーザを、たとえば、第１の通電によってほとんど劣化し
なかったことを理由に良品と判断し、使用に供してしま
うと、使用中に突然死により破壊することが予想され
る。逆に、本実施例の選別方法を適用して破壊されなか
ったものは、その後、長時間に亘って使用しても突然死
する可能性が極めて低いことが予想される。なお、第１
の電流の通電の初めと終りにおいて、光出力が１０％以
上変動したものは、その時点で不良と認定することがで
きる。また、第２の電流の通電で完全には破壊されなか
ったものの、特性劣化が顕著であったものについても不
良と認定することが望ましい。第２の電流の通電時間
は、ＣＯＤレベルの低いものがＣＯＤ破壊されるのに十
分な時間ということになる。実験によれば、１マイクロ
秒以上通電すればその目的は達成される。
【００１４】なお、本実施例においては、第２の電流を
４８５ｍＡとしているが、この電流をさらに大きくする
ことにより、歩留まりは悪くなるが良品と判定されたも
のの平均寿命を長くすることができる。第２の電流値
は、第１の電流値と共に、保証すべき寿命と不良率に応
じて決められるべきであるが、実際には経験則からこれ
を導き出すしかない。そこで、データが十分に得られて
いない場合には、次のようにするとよい。まず、対象と
なる半導体レーザと同一の工程を経て得られたいくつか
のサンプルを用いてＣＯＤを起こす電流値を測定し、第
２の電流値をその平均値の７０％に設定する。もし、サ
ンプルの半導体レーザがＣＯＤを起こさずに熱飽和で出
力が制限される場合には、最高出力を与える電流値の平
均の８０％を第２の電流とする。第１の電流は第２の電
流の５０％とし、第１の電流供給の際の温度および時間
はそれぞれ５０℃および１００時間とする。
４８５ｍＡとしているが、この電流をさらに大きくする
ことにより、歩留まりは悪くなるが良品と判定されたも
のの平均寿命を長くすることができる。第２の電流値
は、第１の電流値と共に、保証すべき寿命と不良率に応
じて決められるべきであるが、実際には経験則からこれ
を導き出すしかない。そこで、データが十分に得られて
いない場合には、次のようにするとよい。まず、対象と
なる半導体レーザと同一の工程を経て得られたいくつか
のサンプルを用いてＣＯＤを起こす電流値を測定し、第
２の電流値をその平均値の７０％に設定する。もし、サ
ンプルの半導体レーザがＣＯＤを起こさずに熱飽和で出
力が制限される場合には、最高出力を与える電流値の平
均の８０％を第２の電流とする。第１の電流は第２の電
流の５０％とし、第１の電流供給の際の温度および時間
はそれぞれ５０℃および１００時間とする。
【００１５】このように本実施例によれば、第１の通電
による加速劣化処理を行っても検出しにくかった不良品
を適確に除去することができる。
による加速劣化処理を行っても検出しにくかった不良品
を適確に除去することができる。
【００１６】なお、上記実施例では、第２の電流を室温
で通電しているが、より低温でこれを行えば、光出力が
大きくなるため、光出力を変えずに第２の電流値を低く
設定することができる。第２の電流値を低くできれば、
安価な電流供給装置の利用が期待できる。また、上記実
施例は、選別を適用しようとする複数のサンプルに対し
て、第２電流値を１つ定め、これを対象となる全てのサ
ンプルに適用するものであるが、その値は選別される半
導体レーザに応じて適宜選択すればよい。また、第２電
流値を固定する代わりに、光出力が所望の値に固定する
ように第２の電流を通電してもよい。すなわち、最大定
格光出力の１２０％以上２５０％以下の光出力（例え
ば、１３０ｍＷの光出力）が得られるように第２の電流
を通電させてもよい。第１の電流についても同様に、電
流で規定せず、光出力で規定してもよい。ここに、最大
定格光出力とは、その半導体レーザの使用を保証し得る
光出力の最大値であり、設計仕様の項目の一つである。
で通電しているが、より低温でこれを行えば、光出力が
大きくなるため、光出力を変えずに第２の電流値を低く
設定することができる。第２の電流値を低くできれば、
安価な電流供給装置の利用が期待できる。また、上記実
施例は、選別を適用しようとする複数のサンプルに対し
て、第２電流値を１つ定め、これを対象となる全てのサ
ンプルに適用するものであるが、その値は選別される半
導体レーザに応じて適宜選択すればよい。また、第２電
流値を固定する代わりに、光出力が所望の値に固定する
ように第２の電流を通電してもよい。すなわち、最大定
格光出力の１２０％以上２５０％以下の光出力（例え
ば、１３０ｍＷの光出力）が得られるように第２の電流
を通電させてもよい。第１の電流についても同様に、電
流で規定せず、光出力で規定してもよい。ここに、最大
定格光出力とは、その半導体レーザの使用を保証し得る
光出力の最大値であり、設計仕様の項目の一つである。
【００１７】発明者らの実験によれば、第１の電流を最
大定格電流の５０％〜１５０％の範囲で５０時間以上通
電し、第２の電流を第１の電流よりも大きいことを条件
に、最大定格電流の１２０％〜２５０％の範囲で０．１
秒以上通電すれば、不良品の除去に対して十分な効果が
得られた。またパルス巾が１マイクロ秒以上のパルス電
流を用いても効果が得られた。
大定格電流の５０％〜１５０％の範囲で５０時間以上通
電し、第２の電流を第１の電流よりも大きいことを条件
に、最大定格電流の１２０％〜２５０％の範囲で０．１
秒以上通電すれば、不良品の除去に対して十分な効果が
得られた。またパルス巾が１マイクロ秒以上のパルス電
流を用いても効果が得られた。
【００１８】ここで、第１の電流の値およびその通電時
間について実験結果とともに考察する。図１に示す構造
の半導体レーザ（最大定格電流が３００ｍＡ）を、コー
ティングせずに銅のヒートシンク上に基板１側を下にし
て金錫を用いて実装した。コーティングしたほうがＣＯ
Ｄレベルの低下率が低くなるので、この実験例のように
アンコートデバイスを用いると、一層厳しい条件で試験
することになる。２５℃および５０℃で電流を５００ｍ
Ａまで流して特性を測り、初期的な不良品（しきい値が
極めて高いものなど）を除いた。これらのサンプルを７
−８個ずつの９つのグループに分けて５０℃で第１の通
電を行った。ある時間後にサンプルへの通電を停止し、
５０℃で第２の電流である５００ｍＡまでの電流を短時
間通電することにより、その電流−光出力特性を測っ
た。第１の電流と通電時間は以下の通りである。
間について実験結果とともに考察する。図１に示す構造
の半導体レーザ（最大定格電流が３００ｍＡ）を、コー
ティングせずに銅のヒートシンク上に基板１側を下にし
て金錫を用いて実装した。コーティングしたほうがＣＯ
Ｄレベルの低下率が低くなるので、この実験例のように
アンコートデバイスを用いると、一層厳しい条件で試験
することになる。２５℃および５０℃で電流を５００ｍ
Ａまで流して特性を測り、初期的な不良品（しきい値が
極めて高いものなど）を除いた。これらのサンプルを７
−８個ずつの９つのグループに分けて５０℃で第１の通
電を行った。ある時間後にサンプルへの通電を停止し、
５０℃で第２の電流である５００ｍＡまでの電流を短時
間通電することにより、その電流−光出力特性を測っ
た。第１の電流と通電時間は以下の通りである。
【００１９】 電流（ｍＡ） 通電時間（時間） ２７５ １００ ２７５ ４００ ２７５ １０３３ ３５０ ５０ ３５０ ３００ この通電によってＣＯＤレベルが低下するため、通電前
には５００ｍＡ流しても正常に動作していたデバイスが
ＣＯＤ破壊をおこすようになった。このＣＯＤレベルの
ワイブル分布をとり、特性ＣＯＤレベルを求めた。ここ
に、特性ＣＯＤレベルとは、サンプル全体の１／ｅ（ｅ
は自然対数の底）個のデバイスがその値以上となるレベ
ルを言う。換言すれば、全てのサンプルに特性ＣＯＤレ
ベルの出力となるように動作電流を与えたときに、全体
の（１−１／ｅ）個のデバイスがＣＯＤ破壊を起こす。
なお、ワイブル分布のｍ値は約１３であった。
には５００ｍＡ流しても正常に動作していたデバイスが
ＣＯＤ破壊をおこすようになった。このＣＯＤレベルの
ワイブル分布をとり、特性ＣＯＤレベルを求めた。ここ
に、特性ＣＯＤレベルとは、サンプル全体の１／ｅ（ｅ
は自然対数の底）個のデバイスがその値以上となるレベ
ルを言う。換言すれば、全てのサンプルに特性ＣＯＤレ
ベルの出力となるように動作電流を与えたときに、全体
の（１−１／ｅ）個のデバイスがＣＯＤ破壊を起こす。
なお、ワイブル分布のｍ値は約１３であった。
【００２０】その結果を図４に示す。図４は横軸に通電
時間をとり、縦軸に特性ＣＯＤレベルをとっている。こ
の通電を行う前の特性ＣＯＤレベルは、１０４ｍＷ以上
であった。この数値はつぎのような考え方から導かれて
いる。すなわち、通電前においては、５００ｍＡ以下の
電流で劣化するものはほとんどなく、５００ｍＡのとき
の出力の平均が１０４ｍＷであったからである。なお、
５００ｍＡよりもさらに大きな通電電流を与えることが
できれば、通電前の特性ＣＯＤレベルをより正確に特定
できるが、今回の測定に用いた装置は、５００ｍＡが通
電電流の上限であったため、１０４ｍＷ以上であること
しか判らなかった。
時間をとり、縦軸に特性ＣＯＤレベルをとっている。こ
の通電を行う前の特性ＣＯＤレベルは、１０４ｍＷ以上
であった。この数値はつぎのような考え方から導かれて
いる。すなわち、通電前においては、５００ｍＡ以下の
電流で劣化するものはほとんどなく、５００ｍＡのとき
の出力の平均が１０４ｍＷであったからである。なお、
５００ｍＡよりもさらに大きな通電電流を与えることが
できれば、通電前の特性ＣＯＤレベルをより正確に特定
できるが、今回の測定に用いた装置は、５００ｍＡが通
電電流の上限であったため、１０４ｍＷ以上であること
しか判らなかった。
【００２１】このようなサンプルに第１の電流を与える
と、その電流値が２７５ｍＡの場合も、３５０ｍＡの場
合も、通電の最初の５０時間以内にＣＯＤレベルが大き
く低下する。そして、その特性ＣＯＤレベルは、いずれ
の通電電流においても８８ｍＷとなった。５０時間経過
後の特性ＣＯＤレベルは、電流値に応じてほぼ一定の率
で緩やかに低下してゆく。
と、その電流値が２７５ｍＡの場合も、３５０ｍＡの場
合も、通電の最初の５０時間以内にＣＯＤレベルが大き
く低下する。そして、その特性ＣＯＤレベルは、いずれ
の通電電流においても８８ｍＷとなった。５０時間経過
後の特性ＣＯＤレベルは、電流値に応じてほぼ一定の率
で緩やかに低下してゆく。
【００２２】このデータから特性ＣＯＤレベルの低下率
の電流依存性が求まる。低下率が電流値のα乗に比例す
るとすると、αは約１０であった。すなわち、 log(ｄＰcod ／ｄｔ）＝α・log(I)−２４．８ ただし、Ｐcod は特性ＣＯＤ（ｍＷ）、ｔは時間（時
間）、Ｉは電流（ｍＡ）、log は自然対数である。
の電流依存性が求まる。低下率が電流値のα乗に比例す
るとすると、αは約１０であった。すなわち、 log(ｄＰcod ／ｄｔ）＝α・log(I)−２４．８ ただし、Ｐcod は特性ＣＯＤ（ｍＷ）、ｔは時間（時
間）、Ｉは電流（ｍＡ）、log は自然対数である。
【００２３】つぎに、第２の電流について考察する。こ
の実験に用いたサンプルデバイスでは、５０℃において
５０ｍＷの光出力を得るための電流は２００ｍＡであっ
た。このときの特性ＣＯＤレベルの低下率は、２．０×
１０-4ｍＷ／ｈと推定された。これらのデータから、た
とえば５０℃において５０ｍＷの光出力でこの半導体レ
ーザを使用した場合に１０万時間（約１０年）以内にＣ
ＯＤ破壊をおこす確率を見積もることができる。本実験
では１．７１％という値が得られた。室温で半導体レー
ザを使用すればＣＯＤレベルの低下率は５０℃の場合よ
り低いと考えられるので、１．７１％という値は最悪値
に近いと考えられる。したがって、アンコートデバイス
の５０ｍＷ出力に対応するような条件（あるいはそれよ
り緩い条件）で使用する場合には、１．７１％より大き
な割合、たとえば５％がＣＯＤ破壊を起こすように第２
の電流を選んでやることにより残ったデバイスの信頼性
を保証することができる。
の実験に用いたサンプルデバイスでは、５０℃において
５０ｍＷの光出力を得るための電流は２００ｍＡであっ
た。このときの特性ＣＯＤレベルの低下率は、２．０×
１０-4ｍＷ／ｈと推定された。これらのデータから、た
とえば５０℃において５０ｍＷの光出力でこの半導体レ
ーザを使用した場合に１０万時間（約１０年）以内にＣ
ＯＤ破壊をおこす確率を見積もることができる。本実験
では１．７１％という値が得られた。室温で半導体レー
ザを使用すればＣＯＤレベルの低下率は５０℃の場合よ
り低いと考えられるので、１．７１％という値は最悪値
に近いと考えられる。したがって、アンコートデバイス
の５０ｍＷ出力に対応するような条件（あるいはそれよ
り緩い条件）で使用する場合には、１．７１％より大き
な割合、たとえば５％がＣＯＤ破壊を起こすように第２
の電流を選んでやることにより残ったデバイスの信頼性
を保証することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザの選別方法を用いれば、使用中にいわゆる突然死す
る半導体レーザを予め適確に除去することができる。換
言すれば、本発明の選別方法が適用された後に残った半
導体レーザは、長期に亘って安定に動作する確率が非常
に高い。
ーザの選別方法を用いれば、使用中にいわゆる突然死す
る半導体レーザを予め適確に除去することができる。換
言すれば、本発明の選別方法が適用された後に残った半
導体レーザは、長期に亘って安定に動作する確率が非常
に高い。
【図１】本発明の選別方法が適用される半導体レーザの
一例を示す断面図。
一例を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例である選別方法で不良品と判
定されたものの光出力特性を示す図。
定されたものの光出力特性を示す図。
【図３】本発明の一実施例である選別方法で良品と判定
されたものの光出力特性を示す図。
されたものの光出力特性を示す図。
【図４】第１の電流の通電時間と特性ＣＯＤレベルとの
関係に関する実験結果を示すグラフ。
関係に関する実験結果を示すグラフ。
１１…第１の電流を通電する前の不良品の光出力特性、
１２…第１の電流を通電した後の不良品の光出力特性、
１３…第１の電流を通電する前の良品の光出力特性、１
４…第１の電流を通電した後の良品の光出力特性。
１２…第１の電流を通電した後の不良品の光出力特性、
１３…第１の電流を通電する前の良品の光出力特性、１
４…第１の電流を通電した後の良品の光出力特性。
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体レーザにその最大定格電流の５０
％以上１５０％以下の第１の電流を５０時間以上通電す
る第１の過程と、 前記第１の過程の後、前記第１の電流より大きくかつ前
記最大定格電流の１２０％以上２５０％以下の第２の電
流を１マイクロ秒以上通電する第２の過程と、 前記第２の過程の後の光出力特性を測定し、その測定結
果に応じて不良品を選別し排除する第３の過程と、 を備えた半導体レーザの選別方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第２の過程の通電を行った際に、その通電電流と光
出力との関係を測定し、その測定結果を前記第３の過程
における測定すべき光出力特性として用いることを特徴
とする半導体レーザの選別方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第３の過程は、予め定められた電流を半導体レーザ
に通電し、その時の光出力値が予め定められた値よりも
小さいときにその半導体レーザが不良品であると判定し
排除するものであることを特徴とする半導体レーザの選
別方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第１の過程における環境温度を室温（２５℃）より
も高い温度とすることを特徴とする半導体レーザの選別
方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第２の過程における環境温度を前記第１の過程にお
ける環境温度よりも低くすることを特徴とする半導体レ
ーザの選別方法。 - 【請求項６】 半導体レーザにその最大定格光出力の５
０％以上１５０％以下の第１の光出力を５０時間以上出
力させる第１の過程と、 前記第１の過程の後、前記第１の光出力より大きくかつ
前記最大定格光出力の１２０％以上２５０％以下の第２
の光出力を１マイクロ秒以上出力させる第２の過程と、 前記第２の過程の後の光出力特性を測定し、その測定結
果に応じて不良品を選別し排除する第３の過程と、 を備えた半導体レーザの選別方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第２の過程で前記第２の光出力を出力させた際に、
そのとき通電電流と光出力との関係を測定し、その測定
結果を前記第３の過程における測定すべき光出力特性と
して用いることを特徴とする半導体レーザの選別方法。 - 【請求項８】 請求項６に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第３の過程は、予め定められた電流を半導体レーザ
に通電し、その時の光出力値が予め定められた値よりも
小さいときにその半導体レーザが不良品であると判定し
排除するものであることを特徴とする半導体レーザの選
別方法。 - 【請求項９】 請求項６に記載の半導体レーザの選別方
法において、 前記第１の過程における環境温度を室温（２５℃）より
も高い温度とすることを特徴とする半導体レーザの選別
方法。 - 【請求項１０】 請求項６に記載の半導体レーザの選別
方法において、 前記第２の過程における環境温度を前記第１の過程にお
ける環境温度よりも低くすることを特徴とする半導体レ
ーザの選別方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6151062A JP2976812B2 (ja) | 1993-07-13 | 1994-07-01 | 半導体レーザの選別方法 |
| US08/268,534 US5446537A (en) | 1993-07-13 | 1994-07-06 | Method of sorting semiconductor lasers |
| US08/441,692 US5617957A (en) | 1993-07-13 | 1995-05-15 | Method of sorting semiconductor lasers |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-173249 | 1993-07-13 | ||
| JP17324993 | 1993-07-13 | ||
| JP6151062A JP2976812B2 (ja) | 1993-07-13 | 1994-07-01 | 半導体レーザの選別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779051A true JPH0779051A (ja) | 1995-03-20 |
| JP2976812B2 JP2976812B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=26480444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6151062A Expired - Fee Related JP2976812B2 (ja) | 1993-07-13 | 1994-07-01 | 半導体レーザの選別方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446537A (ja) |
| JP (1) | JP2976812B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007220826A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子の検査方法 |
| JP2008053268A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Opnext Japan Inc | 通信用半導体レーザの製造方法、通信用半導体レーザおよび光送信モジュール |
| WO2020022235A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体レーザ素子、検査方法及び検査装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5617957A (en) * | 1993-07-13 | 1997-04-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of sorting semiconductor lasers |
| US7378288B2 (en) * | 2005-01-11 | 2008-05-27 | Semileds Corporation | Systems and methods for producing light emitting diode array |
| US7795896B2 (en) * | 2008-08-13 | 2010-09-14 | Finisar Corporation | High-power optical burn-in |
| CN102628735A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-08-08 | 威力盟电子(苏州)有限公司 | Led的耐热测试装置以及耐热测试方法 |
| US11955778B2 (en) * | 2021-01-25 | 2024-04-09 | Mellanox Technologies, Ltd. | VCSEL binning for optical interconnects |
| US20220239056A1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | Mellanox Technologies Tlv Ltd. | Wafer level analysis for vcsel screening |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60198793A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-08 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ装置の選別方法 |
| US5116767A (en) * | 1991-09-09 | 1992-05-26 | Bell Communications Research, Inc. | Semiconductor laser passivation and overstressing |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP6151062A patent/JP2976812B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-06 US US08/268,534 patent/US5446537A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007220826A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子の検査方法 |
| JP4677922B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2011-04-27 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子の検査方法 |
| JP2008053268A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Opnext Japan Inc | 通信用半導体レーザの製造方法、通信用半導体レーザおよび光送信モジュール |
| US7833807B2 (en) | 2006-08-22 | 2010-11-16 | Opnext Japan, Inc. | Method of manufacturing semiconductor laser for communication, semiconductor laser for communication and optical transmission module |
| WO2020022235A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体レーザ素子、検査方法及び検査装置 |
| JPWO2020022235A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2021-08-02 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ素子、検査方法及び検査装置 |
| US11824326B2 (en) | 2018-07-27 | 2023-11-21 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor laser element, testing method, and testing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2976812B2 (ja) | 1999-11-10 |
| US5446537A (en) | 1995-08-29 |
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