JPH0856057A - 高出力半導体レーザのエンド・ミラーを準備しパッシベーションする方法および関連するレーザ・デバイス - Google Patents
高出力半導体レーザのエンド・ミラーを準備しパッシベーションする方法および関連するレーザ・デバイスInfo
- Publication number
- JPH0856057A JPH0856057A JP7108697A JP10869795A JPH0856057A JP H0856057 A JPH0856057 A JP H0856057A JP 7108697 A JP7108697 A JP 7108697A JP 10869795 A JP10869795 A JP 10869795A JP H0856057 A JPH0856057 A JP H0856057A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- semiconductor laser
- laser device
- hydrogen
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0282—Passivation layers or treatments
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザ・ファセットが高出力動作時に
劣化するのを抑制できる半導体レーザ・ファセット処理
プロセスと、関連するレーザ・デバイスを提供する。 【構成】 汚染物質と、雰囲気と半導体レーザの構成要
素の間の反応の生成物とを除去できるプロセスを高真空
条件下で提供する。同時に、望ましくない様々な非放射
再結合プロセスの原因である強電子エネルギー・レベル
のパッシベーション（非活性化）を行う水素拡散プロセ
スを実行する。さらに、半導体表面と雰囲気の間の接触
を防ぐことができる保護誘電層を塗布する。
劣化するのを抑制できる半導体レーザ・ファセット処理
プロセスと、関連するレーザ・デバイスを提供する。 【構成】 汚染物質と、雰囲気と半導体レーザの構成要
素の間の反応の生成物とを除去できるプロセスを高真空
条件下で提供する。同時に、望ましくない様々な非放射
再結合プロセスの原因である強電子エネルギー・レベル
のパッシベーション（非活性化）を行う水素拡散プロセ
スを実行する。さらに、半導体表面と雰囲気の間の接触
を防ぐことができる保護誘電層を塗布する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力条件下での動作
時の劣化を防ぐことができる半導体レーザ・ファセット
（ｆａｃｅｔｓ）の処理方法と、関連するレーザ・デバ
イスに関する。
時の劣化を防ぐことができる半導体レーザ・ファセット
（ｆａｃｅｔｓ）の処理方法と、関連するレーザ・デバ
イスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高出力レーザは重要な応用分野を
獲得した。現在、高出力レーザはたとえば、光学記録シ
ステム、レーザ・プリンタ、光通信システムで使用され
ている。
獲得した。現在、高出力レーザはたとえば、光学記録シ
ステム、レーザ・プリンタ、光通信システムで使用され
ている。
【０００３】約１マイクロメートルよりも短い放出波長
を有する半導体レーザ・デバイスの放出力を大幅に制限
する１つの要因は（したがって、このような問題がない
ように思われるりん化インジウム・ベースのエミッタを
除く）、ミラーのいわゆる突発的な劣化である。
を有する半導体レーザ・デバイスの放出力を大幅に制限
する１つの要因は（したがって、このような問題がない
ように思われるりん化インジウム・ベースのエミッタを
除く）、ミラーのいわゆる突発的な劣化である。
【０００４】この現象は、レーザ・ミラーの局部融解に
類似のものであり、具体的には、デバイスによって放出
される出力をなくす。これは、デバイスの寿命に広く使
用されている時間スケール上では、それに関連する漸次
劣化現象を示さない現象であるが、マイクロ秒時間スケ
ールで使い尽くされるオートキャタライジング・プロセ
スのすべての特徴を有する。
類似のものであり、具体的には、デバイスによって放出
される出力をなくす。これは、デバイスの寿命に広く使
用されている時間スケール上では、それに関連する漸次
劣化現象を示さない現象であるが、マイクロ秒時間スケ
ールで使い尽くされるオートキャタライジング・プロセ
スのすべての特徴を有する。
【０００５】基本的な機構の一部は依然としてあいまい
であるが、関連する現象は過去数年の間に広く調査され
ている。たとえば、「Thermodynamics of facet damage
incleared AlGaAs lasers 」（A.Moser 著、Applied P
hysics Letters 、第５９巻、１９９１年、５５２ペー
ジ以降）と題する論文では、故障の主な機構がミラーの
突発的な劣化であるＡｌＧａＡｓ合金をベースとするデ
バイスの平均寿命を推定するための経験的な方法が提案
されている。
であるが、関連する現象は過去数年の間に広く調査され
ている。たとえば、「Thermodynamics of facet damage
incleared AlGaAs lasers 」（A.Moser 著、Applied P
hysics Letters 、第５９巻、１９９１年、５５２ペー
ジ以降）と題する論文では、故障の主な機構がミラーの
突発的な劣化であるＡｌＧａＡｓ合金をベースとするデ
バイスの平均寿命を推定するための経験的な方法が提案
されている。
【０００６】この劣化は、１９９３年１０月４日から７
日までＢｏｒｄｅａｕｘで開かれたＥＳＲＥＦ９３ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅで提示された「Analysis of catast
rophic optical damage for AlGaAs/InGaAs strained a
nd InGap/InGaAs quantum well lasers 」と題するＤ．
Ｓａｌａ等著の論文で強調されたように、アルミニウム
を含まない合金に基づくデバイスでも同様である。
日までＢｏｒｄｅａｕｘで開かれたＥＳＲＥＦ９３ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅで提示された「Analysis of catast
rophic optical damage for AlGaAs/InGaAs strained a
nd InGap/InGaAs quantum well lasers 」と題するＤ．
Ｓａｌａ等著の論文で強調されたように、アルミニウム
を含まない合金に基づくデバイスでも同様である。
【０００７】「Estimation of reliability of 0.98 μ
m InGaAs strained quantum well layers 」（M. Okaya
su等著、Journal of Applied Physics、第７２巻、１９
９２年、２１１９ページ以降）と題する論文で明確に示
されたように、この現象は高出力では支配的であるが、
低出力では、このようなデバイスの平均寿命が１０5 時
間よりも長くなることがある。
m InGaAs strained quantum well layers 」（M. Okaya
su等著、Journal of Applied Physics、第７２巻、１９
９２年、２１１９ページ以降）と題する論文で明確に示
されたように、この現象は高出力では支配的であるが、
低出力では、このようなデバイスの平均寿命が１０5 時
間よりも長くなることがある。
【０００８】専門文献では、ミラーの突発的な劣化をも
たらす一連の事象に関して完全な合意がなされている。
たらす一連の事象に関して完全な合意がなされている。
【０００９】この現象は、レーザ・ファセットの局部融
解に類似のものであり、その結果、デバイス自体によっ
て放出され、高い非放射性再結合速度によって推進され
る放射の自己吸収が発生する。
解に類似のものであり、その結果、デバイス自体によっ
て放出され、高い非放射性再結合速度によって推進され
る放射の自己吸収が発生する。
【００１０】半導体と空気の間の界面では表面再結合速
度が高いため、デバイスの内側ゾーンに対してミラー領
域では温度が増加する。この局部加熱のために、デバイ
スの内側ゾーンに対してミラー領域では局部的にエネル
ギー・ギャップが減少する。したがって、吸収係数が著
しく増加し、したがって、その結果、より多くの熱が生
成される。この正のフィードバック機構のために、ファ
セットの局部融解がどれほど急速に発生するかは明らか
である。
度が高いため、デバイスの内側ゾーンに対してミラー領
域では温度が増加する。この局部加熱のために、デバイ
スの内側ゾーンに対してミラー領域では局部的にエネル
ギー・ギャップが減少する。したがって、吸収係数が著
しく増加し、したがって、その結果、より多くの熱が生
成される。この正のフィードバック機構のために、ファ
セットの局部融解がどれほど急速に発生するかは明らか
である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】専門文献では、この説
明的モデルに基づいて、この問題に対する様々な可能な
解決策が報告されている。
明的モデルに基づいて、この問題に対する様々な可能な
解決策が報告されている。
【００１２】たとえば、「Effects of facet coatings
on the degradation characteristics of GaAs/GaAlAs
lasers」（Y. Shima著、Applied Physics Letters 、第
３１巻、１９７７年、６２５ページ以降）と題する論文
では、デバイスの信頼性に対する誘電コーティングの保
護効果が示されている。しかし、この方法は、上述の
Ａ．Ｍｏｓｅｒの論文で詳しく説明されているように、
ミラーの突発的な劣化現象を完全になくすのに十分なも
のではない。
on the degradation characteristics of GaAs/GaAlAs
lasers」（Y. Shima著、Applied Physics Letters 、第
３１巻、１９７７年、６２５ページ以降）と題する論文
では、デバイスの信頼性に対する誘電コーティングの保
護効果が示されている。しかし、この方法は、上述の
Ａ．Ｍｏｓｅｒの論文で詳しく説明されているように、
ミラーの突発的な劣化現象を完全になくすのに十分なも
のではない。
【００１３】提案された他の解決策は、「A novel high
power laser structure with current-blocked region
s near cavity facets」（T. Shibutani著、IEEE Journ
alof Quantum Electronics、第ＱＥ−２３巻、１９８７
年、７６０ページ以降）と題する論文に記載されてい
る。この論文では、電流を抑制できる領域をレーザ・フ
ァセットの付近で使用することが提案され、同時に、ミ
ラーの突発的劣化の原因である、局部温度の増加を抑制
するために、同じ領域にある活性層の寸法が減少されて
いる。このようなデバイスの製造プロセスは特に複雑で
ある。なぜなら、非平面基板上でのエピタキシャル成長
が２回必要であり、成長速度が極めて異方性であるエピ
タキシャル付着技法（液相付着など）でしか実施でき
ず、上述の論文で、この方法の明確な効果を支持する十
分なデータが与えられていないからである。
power laser structure with current-blocked region
s near cavity facets」（T. Shibutani著、IEEE Journ
alof Quantum Electronics、第ＱＥ−２３巻、１９８７
年、７６０ページ以降）と題する論文に記載されてい
る。この論文では、電流を抑制できる領域をレーザ・フ
ァセットの付近で使用することが提案され、同時に、ミ
ラーの突発的劣化の原因である、局部温度の増加を抑制
するために、同じ領域にある活性層の寸法が減少されて
いる。このようなデバイスの製造プロセスは特に複雑で
ある。なぜなら、非平面基板上でのエピタキシャル成長
が２回必要であり、成長速度が極めて異方性であるエピ
タキシャル付着技法（液相付着など）でしか実施でき
ず、上述の論文で、この方法の明確な効果を支持する十
分なデータが与えられていないからである。
【００１４】本発明の目的は、レーザ・ミラーの突発的
な劣化をなくせるようにする半導体レーザ・ファセット
のパッシベーション方法を提供し、したがって、このよ
うなデバイスを高出力で使用できるようにすることであ
る。
な劣化をなくせるようにする半導体レーザ・ファセット
のパッシベーション方法を提供し、したがって、このよ
うなデバイスを高出力で使用できるようにすることであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的は、以下で詳細
に説明し、一例として本プロセスのフローで示した材料
とは異なる材料で形成されたレーザ・デバイスに拡張で
きる方法を適用することによって満たされる。
に説明し、一例として本プロセスのフローで示した材料
とは異なる材料で形成されたレーザ・デバイスに拡張で
きる方法を適用することによって満たされる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の方法を適用したデバイスの特
徴を、処理が施されていない機能的に類似のデバイスと
比較して説明する。
徴を、処理が施されていない機能的に類似のデバイスと
比較して説明する。
【００１７】このパッシベーション・プロセスは、以下
で製造プロセスを簡単に説明するレーザ構造に適用され
る。
で製造プロセスを簡単に説明するレーザ構造に適用され
る。
【００１８】この構造は、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶ
Ｄ）や分子ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）などの技法に
よって一連のエピタキシャル層を付着させた、たとえ
ば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）の基板から成る多層構造
である。
Ｄ）や分子ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）などの技法に
よって一連のエピタキシャル層を付着させた、たとえ
ば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）の基板から成る多層構造
である。
【００１９】そのような基板は、 ｉ）ｎ型ＧａＡｓバッファ ｉｉ）下部ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッディング ｉｉｉ）層ｉｉ）およびｖｉ）のうちの１つよりも少な
いアルミニウム含有量をもつＡｌＧａＡｓから成る光学
ガイド ｉｖ）ＩｎＧａＡｓ活性層 ｖ）層ｉｉ）およびｖｉ）のうちの１つよりも少ないア
ルミニウム含有量をもつＡｌＧａＡｓから成る光学ガイ
ド ｖｉ）上部ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッディング ｖｉｉ）この構造の電気接触用のｐ型ＧａＡｓ層 から成る。
いアルミニウム含有量をもつＡｌＧａＡｓから成る光学
ガイド ｉｖ）ＩｎＧａＡｓ活性層 ｖ）層ｉｉ）およびｖｉ）のうちの１つよりも少ないア
ルミニウム含有量をもつＡｌＧａＡｓから成る光学ガイ
ド ｖｉ）上部ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッディング ｖｉｉ）この構造の電気接触用のｐ型ＧａＡｓ層 から成る。
【００２０】このように得られるエピタキシャル・ウェ
ハの作用によって、実際のデバイスが取り出されるバー
のへき開に到達するように、電気接触を実現する案内構
造を形成するように設計された一連の技術ステップが可
能になる。導波路、たとえば、リッジ導波路（ＲＷ）を
実現するには、固有のエッチング・プロセスで導波管を
実現できるようにする非選択的エッチングを使用する。
ハの作用によって、実際のデバイスが取り出されるバー
のへき開に到達するように、電気接触を実現する案内構
造を形成するように設計された一連の技術ステップが可
能になる。導波路、たとえば、リッジ導波路（ＲＷ）を
実現するには、固有のエッチング・プロセスで導波管を
実現できるようにする非選択的エッチングを使用する。
【００２１】知られている２つの可能な解決策がある。
【００２２】ａ）使用される１つの解決策は、文献にお
いて詳しく記載され特徴付けられた混合物Ｈ2 ＳＯ4 ：
Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏの範疇に属するものである。
いて詳しく記載され特徴付けられた混合物Ｈ2 ＳＯ4 ：
Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏの範疇に属するものである。
【００２３】ｂ）このタイプの構造を実現できる他の方
法には反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）プラズマ・
プロセスがある。この場合、閉鎖された導波路を得るた
めにＮｉで適当にマスクされた平面構造を真空チャンバ
内部の陰極上に置く。
法には反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）プラズマ・
プロセスがある。この場合、閉鎖された導波路を得るた
めにＮｉで適当にマスクされた平面構造を真空チャンバ
内部の陰極上に置く。
【００２４】プロセス・ガス、たとえば、ＣＨ4 ／Ｈ2
／Ａｒの組合せを連続的に導入し、１３．５６ＭＨｚで
の排出をトリガする。
／Ａｒの組合せを連続的に導入し、１３．５６ＭＨｚで
の排出をトリガする。
【００２５】次いで、半導体表面を反応性イオンに接触
させ、（ボンバード（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）によっ
て）物理的にも、化学的にも、半導体表面をエッチング
し、エッチング深さをレーザ干渉計を介して現場で連続
的に制御する。
させ、（ボンバード（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）によっ
て）物理的にも、化学的にも、半導体表面をエッチング
し、エッチング深さをレーザ干渉計を介して現場で連続
的に制御する。
【００２６】最後に、デバイスのミラーを形成するへき
開を形成することによって、レーザ・バーをエピタキシ
ャル・ウェハから分離する。
開を形成することによって、レーザ・バーをエピタキシ
ャル・ウェハから分離する。
【００２７】このように得られたレーザ・バーに対し
て、以下で説明するパッシベーション・プロセスを適用
する。
て、以下で説明するパッシベーション・プロセスを適用
する。
【００２８】切り裂かれたファセットが、分離の瞬間か
ら空気にさらされ、したがって、顕著な酸化を示してい
るバーを、ベース真空がＰbase＜１０-5バールであり、
０．１バールないし０．５バールの間で変化する圧力で
動作する、並列プレート・プラズマ強化化学蒸着（ＰＥ
ＣＶＤ）タイプのｒｆ（１３．５６ＭＨｚ）リアクタに
導入する。
ら空気にさらされ、したがって、顕著な酸化を示してい
るバーを、ベース真空がＰbase＜１０-5バールであり、
０．１バールないし０．５バールの間で変化する圧力で
動作する、並列プレート・プラズマ強化化学蒸着（ＰＥ
ＣＶＤ）タイプのｒｆ（１３．５６ＭＨｚ）リアクタに
導入する。
【００２９】プロセスの第１のステップは、水素プラズ
マ還元雰囲気を生成することによって、レーザ・ミラー
上に存在する第Ｖ群の元素の酸化物を除去することから
成る。
マ還元雰囲気を生成することによって、レーザ・ミラー
上に存在する第Ｖ群の元素の酸化物を除去することから
成る。
【００３０】高還元雰囲気の存在下でたとえば、ヒ素ま
たはリンに結合された酸素は、第ＩＩＩ群の元素と反応
し、したがって、ＧａＯ(x) 、ＡｌＯ(x) 、ＩｎＯ(x)
などより安定的酸化物を形成する。同時に、ＡｓＨ3 や
ＰＨ3 など第Ｖ群の元素の揮発性水素化物が形成され、
表面から除去される。
たはリンに結合された酸素は、第ＩＩＩ群の元素と反応
し、したがって、ＧａＯ(x) 、ＡｌＯ(x) 、ＩｎＯ(x)
などより安定的酸化物を形成する。同時に、ＡｓＨ3 や
ＰＨ3 など第Ｖ群の元素の揮発性水素化物が形成され、
表面から除去される。
【００３１】プロセスのこの段階で汚染物質および酸化
物を除去すれば、本発明の主題である処理のこの第１の
部分が適用されるレーザ・デバイスの劣化を低減させる
のにすでに十分である。
物を除去すれば、本発明の主題である処理のこの第１の
部分が適用されるレーザ・デバイスの劣化を低減させる
のにすでに十分である。
【００３２】酸化物、汚染物質、および第Ｖ群の基本種
を除去する間、半導体内部で素水素の拡散が発生する。
を除去する間、半導体内部で素水素の拡散が発生する。
【００３３】「Hydrogen passivation: relevance to s
emi-insulating III-V materials」（A.Y. Pakhomov 等
著、6th Conference on Semi-insulating materials 、
Toronto, Canada 、１９９０年）と題する論文から、水
素は、第ＩＩＩ群ないし第Ｖ群の物質の深い電子エネル
ギー・レベルを非活性化することが分かっている。
emi-insulating III-V materials」（A.Y. Pakhomov 等
著、6th Conference on Semi-insulating materials 、
Toronto, Canada 、１９９０年）と題する論文から、水
素は、第ＩＩＩ群ないし第Ｖ群の物質の深い電子エネル
ギー・レベルを非活性化することが分かっている。
【００３４】水素のパッシベーションは、最大約６００
℃の高温に維持され、したがって、このような電子エネ
ルギー・レベルに関連する非放射再結合プロセスを安定
的に低減させる。その場合、熱発生量の低い三次元拡散
層が得られる。
℃の高温に維持され、したがって、このような電子エネ
ルギー・レベルに関連する非放射再結合プロセスを安定
的に低減させる。その場合、熱発生量の低い三次元拡散
層が得られる。
【００３５】意外なことに、このパッシベーション方法
が半導体レーザ・デバイスに適用されたことはなく、こ
の知見は、固体物理学に関する基本的研究に制限されて
いる。
が半導体レーザ・デバイスに適用されたことはなく、こ
の知見は、固体物理学に関する基本的研究に制限されて
いる。
【００３６】第２のステップで、ＰＥＣＶＤリアクタで
アンモニア・プラズマを生成し、残りの第ＩＩＩ群の酸
化物を除去し、したがって、汚染物質のない、組成化学
量論的条件のレーザ・ファセットを回復する。
アンモニア・プラズマを生成し、残りの第ＩＩＩ群の酸
化物を除去し、したがって、汚染物質のない、組成化学
量論的条件のレーザ・ファセットを回復する。
【００３７】これらのプロセスは、１０〜１０００（５
００）秒の継続時間ｔ中、温度Ｔ＝２５０〜３５０（３
００）℃、圧力Ｐ＝０．１〜０．５（０．３５）バー
ル、ｒｆ出力＝５〜２０（７）Ｗで行われる。好ましい
値は括弧内に示してある。
００）秒の継続時間ｔ中、温度Ｔ＝２５０〜３５０（３
００）℃、圧力Ｐ＝０．１〜０．５（０．３５）バー
ル、ｒｆ出力＝５〜２０（７）Ｗで行われる。好ましい
値は括弧内に示してある。
【００３８】自然酸化物および素Ａｓまたは素Ｐのクラ
スタを完全に除去すると、ＡｓまたはＰに関連するアン
チサイト欠陥が低減され、表面再結合速度が大幅に減少
され、それに関連する局部加熱が著しく低減される。
スタを完全に除去すると、ＡｓまたはＰに関連するアン
チサイト欠陥が低減され、表面再結合速度が大幅に減少
され、それに関連する局部加熱が著しく低減される。
【００３９】本明細書で説明したように準備された表面
は、外部環境に対するある反応度を維持する。次いで、
ＳｉＮ（ｘ）などの保護誘電層を付着させ、レーザ・ミ
ラーの表面を外部環境から絶縁させる。
は、外部環境に対するある反応度を維持する。次いで、
ＳｉＮ（ｘ）などの保護誘電層を付着させ、レーザ・ミ
ラーの表面を外部環境から絶縁させる。
【００４０】そのような付着プロセスは、プロセスの連
続性が妨げられず、高還元雰囲気が維持されるように、
前述のステップの直後に行われる。封止層は、窒素含有
量を徐々に調整し、膜中に存在する水素の含有量を変化
させることによって、支持半導体に対する最小応力条件
で付着させる。
続性が妨げられず、高還元雰囲気が維持されるように、
前述のステップの直後に行われる。封止層は、窒素含有
量を徐々に調整し、膜中に存在する水素の含有量を変化
させることによって、支持半導体に対する最小応力条件
で付着させる。
【００４１】プロセスの最終ステップでは、パッシベー
ションされた構造を安定させるための熱サイクルが与え
られる。このサイクルは、Ｈ2 ／Ｎ2 雰囲気において、
５秒から６０（３０）秒の継続時間ｔ中、温度Ｔ＝３０
０℃から４５０（４００）℃で実施される。好ましい値
は、括弧内に示した値である。
ションされた構造を安定させるための熱サイクルが与え
られる。このサイクルは、Ｈ2 ／Ｎ2 雰囲気において、
５秒から６０（３０）秒の継続時間ｔ中、温度Ｔ＝３０
０℃から４５０（４００）℃で実施される。好ましい値
は、括弧内に示した値である。
【００４２】このプロセスによって、構造をさらに安定
させ、したがって、構造の応力をさらに減少させること
ができる。
させ、したがって、構造の応力をさらに減少させること
ができる。
【００４３】上述のプロセスは、より高い基本真空条件
のＰbase＜１０-11 バールで動作し、プロセスの物理的
組成物に関連する損傷または表面のイオンボンバードが
低減された、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアク
タで実施することもできる。
のＰbase＜１０-11 バールで動作し、プロセスの物理的
組成物に関連する損傷または表面のイオンボンバードが
低減された、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）リアク
タで実施することもできる。
【００４４】このプロセスは、アルミニウムを含む合金
を直接置き換えると共に、たとえば、ＩｎＧａＡｓＰタ
イプの合金をベースとする構造を使用することによって
可視スペクトル領域で放出されるレーザ構造を実現する
ために、たとえば、ＩｎＧａＡｌＰなど異なる材料で形
成された半導体構造に適用することもできる。
を直接置き換えると共に、たとえば、ＩｎＧａＡｓＰタ
イプの合金をベースとする構造を使用することによって
可視スペクトル領域で放出されるレーザ構造を実現する
ために、たとえば、ＩｎＧａＡｌＰなど異なる材料で形
成された半導体構造に適用することもできる。
【００４５】さらに、封止層は、窒素含有量を徐々に調
整し、膜中に存在する水素の含有量を変化させることに
よって、最小応力条件で付着させた、ＡｌＮ（ｘ）で形
成することができる。
整し、膜中に存在する水素の含有量を変化させることに
よって、最小応力条件で付着させた、ＡｌＮ（ｘ）で形
成することができる。
【００４６】プロセスの終りに得られたレーザ・バー上
に高／低反射光学機能を有する誘電層を付着させる。
に高／低反射光学機能を有する誘電層を付着させる。
【００４７】このような付着は、さらにレーザ・ミラー
を酸化から保護するためにも、２つのエンド・ファセッ
トから同様に出力を照射する本質的に対称的であるデバ
イスから放出される出力を最大限に活用するためにも、
欠くことのできないものである。
を酸化から保護するためにも、２つのエンド・ファセッ
トから同様に出力を照射する本質的に対称的であるデバ
イスから放出される出力を最大限に活用するためにも、
欠くことのできないものである。
【００４８】反射防止層の場合は、一般に、個別のλ／
４アルミナ層を付着させ、高い反射を得るには、適当な
数（２から３）のアルミナとシリコンのバイストレート
（ｂｉ−ｓｔｒａｔｅｓ）を使用する。
４アルミナ層を付着させ、高い反射を得るには、適当な
数（２から３）のアルミナとシリコンのバイストレート
（ｂｉ−ｓｔｒａｔｅｓ）を使用する。
【００４９】実験による証拠 前記で詳しく説明したように、レーザのエンド・ミラー
上に酸化物または汚染物質が存在すると、表面再結合率
が増加する。
上に酸化物または汚染物質が存在すると、表面再結合率
が増加する。
【００５０】光ルミネセンス（ＰＬ）診断技法は、表面
の状態、すなわち、表面再結合率に反比例するＰＬピー
クの強度を検出することができる。この技法によってさ
らに、結果的な表面劣化現象の監視として、ＰＬ信号の
時間変化を測定することができる。
の状態、すなわち、表面再結合率に反比例するＰＬピー
クの強度を検出することができる。この技法によってさ
らに、結果的な表面劣化現象の監視として、ＰＬ信号の
時間変化を測定することができる。
【００５１】図１は、本発明による処理を施していない
サンプル（ＮＴ）のケースと、本発明の方法によって処
理されたサンプル（Ｔ２）のケースにおけるＰＬ信号の
形状を示す。
サンプル（ＮＴ）のケースと、本発明の方法によって処
理されたサンプル（Ｔ２）のケースにおけるＰＬ信号の
形状を示す。
【００５２】ＮＴサンプルから送られるＰＬ信号が、時
間と共に低減し、したがって、表面が次第に劣化したこ
を示すことに留意されたい。これに対して、処理済みの
サンプルＴ２は、劣化が発生しないようであるだけでな
く、表面が次第に安定し、その結果、ＰＬ信号が増大し
たこと強く示している。
間と共に低減し、したがって、表面が次第に劣化したこ
を示すことに留意されたい。これに対して、処理済みの
サンプルＴ２は、劣化が発生しないようであるだけでな
く、表面が次第に安定し、その結果、ＰＬ信号が増大し
たこと強く示している。
【００５３】図２中のＴ２デバイスの動作をＮＴデバイ
スの動作と比較すると、処理を施していないデバイスで
は、短時間の動作の後、ミラーの突発的な劣化が発生し
ている。これに対して、デバイスＴ２は、実験の持続時
間中、認識できる劣化を示さずに動作した。
スの動作と比較すると、処理を施していないデバイスで
は、短時間の動作の後、ミラーの突発的な劣化が発生し
ている。これに対して、デバイスＴ２は、実験の持続時
間中、認識できる劣化を示さずに動作した。
【図１】本発明の処理を施したサンプル（Ｔ２）と、施
していないサンプル（ＮＴ）のＰＬ信号のスペクトルを
示すグラフである。
していないサンプル（ＮＴ）のＰＬ信号のスペクトルを
示すグラフである。
【図２】本発明の処理を施したサンプル（Ｔ２）と、施
していないサンプル（ＮＴ）の一定出力での供給電流の
時間的変化を示すグラフである。
していないサンプル（ＮＴ）の一定出力での供給電流の
時間的変化を示すグラフである。
Ｔ２ 本発明の処理を施したサンプル ＮＴ 本発明の処理を施していないサンプル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/085 (72)発明者 セルジオ・ペルグリーノ イタリー国、10100・トリノ、ビア・ア・ カノバ、41 (72)発明者 フアビオ・ビデイマーリ イタリー国、20131・ミラノ、ビア・カプ ラニーカ、８ (72)発明者 ミケーレ・ジヨバンニ・レ イタリー国、20081・アビアテグラツソ （エンメ・イ）、ビア・ジ・ベルデイ、22
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体レーザのエンド・ミラーを準備し
パッシベーションする方法において、自然酸化物および
表面汚染物質を除去するように前記レーザ・ミラーを高
還元雰囲気で処理するステップを含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 前記還元雰囲気が、原子水素から成るこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記還元雰囲気が、水素プラズマによっ
て生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記還元雰囲気が、前記ミラーに隣接す
る領域で水素を放出できることを特徴とする請求項２に
記載の方法。 - 【請求項５】 レーザ・ミラーをアンモニア・プラズマ
で処理するステップを更に含むことを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項６】 ＰＥＣＶＤリアクタを使用することを特
徴とする請求項２または３に記載の方法。 - 【請求項７】 前記リアクタが、２５０℃から３５０℃
の温度範囲、０．１から０．５バールの圧力範囲、５か
ら２０Ｗの条件のＲＦ出力で、１０秒から１０００秒の
継続時間だけ動作することを特徴とする請求項６に記載
の方法。 - 【請求項８】 前記ミラーを物理的にコーティングする
ステップを含むことを更に特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項９】 前記コーティングがＳｉＮ（ｘ）層から
成ることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記コーティングがＡｌＮ（ｘ）層か
ら成ることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】 窒素の組成勾配の生成及び前記層の水
素含有量の変化によって、前記コーティングを材料の最
小応力条件で付着させることを特徴とする請求項９また
は１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 エンド・ミラーの表面に自然酸化物お
よび汚染物資がないことを特徴とするヘテロ接合半導体
レーザ・デバイス。 - 【請求項１３】 前記エンド・ミラーに隣接する領域
に、水素を含む層があることを特徴とする請求項１２に
記載のヘテロ接合半導体レーザ・デバイス。 - 【請求項１４】 エンド・ミラー上に付着された保護コ
ーティングを有することを特徴とする請求項１２または
１３に記載のヘテロ接合半導体レーザ・デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI940859A IT1271636B (it) | 1994-05-04 | 1994-05-04 | Metodo per la preparazione e la passivazione degli specchi terminali di laser a semiconduttore ad alta potenza di emissione e relativo dispositivo |
| IT94A000859 | 1994-05-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856057A true JPH0856057A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=11368815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7108697A Pending JPH0856057A (ja) | 1994-05-04 | 1995-05-02 | 高出力半導体レーザのエンド・ミラーを準備しパッシベーションする方法および関連するレーザ・デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0684671A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0856057A (ja) |
| CA (1) | CA2148655A1 (ja) |
| IT (1) | IT1271636B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283843A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JP2009027018A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2009088524A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 半導体レーザーおよび半導体レーザーの製造方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5668049A (en) * | 1996-07-31 | 1997-09-16 | Lucent Technologies Inc. | Method of making a GaAs-based laser comprising a facet coating with gas phase sulphur |
| EP0898345A3 (en) * | 1997-08-13 | 2004-01-02 | Mitsubishi Chemical Corporation | Compound semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
| US6355571B1 (en) | 1998-11-17 | 2002-03-12 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing copper oxidation and contamination in a semiconductor device |
| US20010049181A1 (en) | 1998-11-17 | 2001-12-06 | Sudha Rathi | Plasma treatment for cooper oxide reduction |
| US6794311B2 (en) | 2000-07-14 | 2004-09-21 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for treating low k dielectric layers to reduce diffusion |
| GB0127690D0 (en) * | 2001-11-19 | 2002-01-09 | Denselight Semiconductors Pte | Coating of optical device facets at the wafer-level |
| CN101457338B (zh) | 2003-02-14 | 2011-04-27 | 应用材料股份有限公司 | 利用含氢自由基清洁自生氧化物的方法和设备 |
| CN101501816A (zh) * | 2005-03-25 | 2009-08-05 | 通快光子学公司 | 激光器腔面钝化 |
| EP2883885A1 (en) | 2013-12-13 | 2015-06-17 | Borealis AG | Multistage process for producing polyethylene compositions |
| US9972968B2 (en) | 2016-04-20 | 2018-05-15 | Trumpf Photonics, Inc. | Passivation of laser facets and systems for performing the same |
| US10418781B1 (en) | 2018-07-06 | 2019-09-17 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Quantum well passivation structure for laser facets |
| CN113257960A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-08-13 | 深圳市思坦科技有限公司 | Micro LED芯片的加工方法、Micro LED芯片以及显示模组 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238678A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2740170B2 (ja) * | 1987-08-06 | 1998-04-15 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザの共振器製造方法 |
| DE68915763T2 (de) * | 1989-09-07 | 1994-12-08 | Ibm | Verfahren zur Spiegelpassivierung bei Halbleiterlaserdioden. |
-
1994
- 1994-05-04 IT ITMI940859A patent/IT1271636B/it active IP Right Grant
-
1995
- 1995-05-02 JP JP7108697A patent/JPH0856057A/ja active Pending
- 1995-05-03 EP EP95401022A patent/EP0684671A1/en not_active Withdrawn
- 1995-05-04 CA CA002148655A patent/CA2148655A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283843A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JP2009027018A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2009088524A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 半導体レーザーおよび半導体レーザーの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITMI940859A0 (it) | 1994-05-04 |
| EP0684671A1 (en) | 1995-11-29 |
| CA2148655A1 (en) | 1995-11-06 |
| ITMI940859A1 (it) | 1995-11-04 |
| IT1271636B (it) | 1997-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7687291B2 (en) | Laser facet passivation | |
| JP4977931B2 (ja) | ＧａＮ系半導体レーザの製造方法 | |
| US5316968A (en) | Method of making semiconductor surface emitting laser | |
| JPH0856057A (ja) | 高出力半導体レーザのエンド・ミラーを準備しパッシベーションする方法および関連するレーザ・デバイス | |
| JP2004538652A (ja) | 無汚染レーザーミラーおよびそれらの不動態化を得る方法 | |
| US4585491A (en) | Wavelength tuning of quantum well lasers by thermal annealing | |
| EP0822628B1 (en) | Method of making a GaAs-based laser comprising a facet coating | |
| JPH09167880A (ja) | 半導体レーザを含む装置及びレーザの製造方法 | |
| US9450375B2 (en) | High-power diode laser and method for producing a high-power diode laser | |
| JP4275405B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| Horie et al. | Reliability improvement of 980-nm laser diodes with a new facet passivation process | |
| Ikeda et al. | Yellow‐emitting AlGaInP double heterostructure laser diode at 77 K grown by atmospheric metalorganic chemical vapor deposition | |
| US7338821B2 (en) | Method for the passivation of the mirror-faces surfaces of optical semi-conductor elements | |
| US20060215719A1 (en) | High Power Diode Lasers | |
| Hobson et al. | Silicon nitride encapsulation of sulfide passivated GaAs/AlGaAs microdisk lasers | |
| Nelson et al. | Self‐sustained pulsations and negative‐resistance behavior in InGaAsP (λ= 1.3 μm) double‐heterostructure lasers | |
| US6576503B2 (en) | Laser diodes and manufacturing methods | |
| US6670211B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2003332674A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| RU2421856C1 (ru) | Способ пассивации и защиты граней резонатора полупроводниковых лазеров | |
| RU2676230C1 (ru) | Способ изготовления полупроводниковых лазеров | |
| Frateschi et al. | InGaAs/GaAs quantum well lasers with dry‐etched mirror passivated by vacuum atomic layer epitaxy | |
| JP5169310B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| Floyd et al. | Low-threshold laterally oxidized GaInP-AlGaInP quantum-well laser diodes | |
| Hobson et al. | Sulfide Passivated GaAs/AlGaAs Microdisk Lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20040715 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051226 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060602 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061121 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070122 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20070301 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070817 |