JPH09275239A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH09275239A JPH09275239A JP7976496A JP7976496A JPH09275239A JP H09275239 A JPH09275239 A JP H09275239A JP 7976496 A JP7976496 A JP 7976496A JP 7976496 A JP7976496 A JP 7976496A JP H09275239 A JPH09275239 A JP H09275239A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力動作時に端面劣化が無く長期安定動作
する半導体レーザ素子を歩留まり良く提供すること。 【解決手段】 一対の共振器端面を有する半導体レーザ
素子において、共振器端面に界面準位又は界面ダメージ
が小さい第１の誘電体単層膜１８及び１９を形成し、第
１の誘電体単層膜上に化学的及び熱的に安定な第２の誘
電体単層膜２０又は誘電体多層膜２１及び２２を形成す
る。
する半導体レーザ素子を歩留まり良く提供すること。 【解決手段】 一対の共振器端面を有する半導体レーザ
素子において、共振器端面に界面準位又は界面ダメージ
が小さい第１の誘電体単層膜１８及び１９を形成し、第
１の誘電体単層膜上に化学的及び熱的に安定な第２の誘
電体単層膜２０又は誘電体多層膜２１及び２２を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
に関し、特に、光学損傷による共振器端面の劣化を抑制
して高出力安定動作を行うことのできる半導体レーザ素
子に関する。
に関し、特に、光学損傷による共振器端面の劣化を抑制
して高出力安定動作を行うことのできる半導体レーザ素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＡｌＧａＡｓ系及びＡｌＧａＩ
ｎＰ系の半導体材料によって構成された半導体レーザ素
子では、その光出力の増加に応じて共振器端面の劣化
（光学損傷、Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）が生じることが知られてい
る。そして、このような光学損傷は高出力動作に伴う共
振器端面の温度上昇に起因している。つまり、共振器端
面において、表面準位を介してレーザ光が光吸収され、
局所的に発熱する。そして、この光吸収は、共振器端面
の酸化及び結晶欠陥の発生によって増加する。上記の発
熱による温度上昇によって端面近傍の禁制帯幅が縮小
し、さらに光吸収が増加して端面温度が上昇することに
なり、この正帰還ループによって、最終的には共振器端
面が溶融して劣化が生じる。
ｎＰ系の半導体材料によって構成された半導体レーザ素
子では、その光出力の増加に応じて共振器端面の劣化
（光学損傷、Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）が生じることが知られてい
る。そして、このような光学損傷は高出力動作に伴う共
振器端面の温度上昇に起因している。つまり、共振器端
面において、表面準位を介してレーザ光が光吸収され、
局所的に発熱する。そして、この光吸収は、共振器端面
の酸化及び結晶欠陥の発生によって増加する。上記の発
熱による温度上昇によって端面近傍の禁制帯幅が縮小
し、さらに光吸収が増加して端面温度が上昇することに
なり、この正帰還ループによって、最終的には共振器端
面が溶融して劣化が生じる。
【０００３】従来、半導体レーザ素子の共振器端面にお
ける光吸収を抑制するため、レーザ光に対して透明な材
料を共振器端面に形成するようにした種々の窓構造が試
みられている。例えば、１９８９年のアイ・イー・イー
・イー・ジャーナル・クォンタム・エレクトロニクス
（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．）第２５巻、１４９５〜１４９９頁の報告によれ
ば、共振器端面での光吸収を抑制するための窓構造を形
成する際、活性領域における共振器端面パターニング、
選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが施さ
れている。
ける光吸収を抑制するため、レーザ光に対して透明な材
料を共振器端面に形成するようにした種々の窓構造が試
みられている。例えば、１９８９年のアイ・イー・イー
・イー・ジャーナル・クォンタム・エレクトロニクス
（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ．）第２５巻、１４９５〜１４９９頁の報告によれ
ば、共振器端面での光吸収を抑制するための窓構造を形
成する際、活性領域における共振器端面パターニング、
選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが施さ
れている。
【０００４】図８に上述の窓構造形成の際のプロセスの
一例を示す。
一例を示す。
【０００５】図８を参照して、ｐ−ＧａＡｓ基板３０に
メサ形状３１を形成する（図８（ａ））。続いて、第１
のＬＰＥ成長を行う。つまり、ｐ−ＧａＡｓ基板３０上
にｎ−ＧａＡｓ層（ブロック層）３２を形成する（図８
（ｂ））。そして、リッジ（ｒｉｄｇｅ）３３を形成す
る（図８（ｃ））。
メサ形状３１を形成する（図８（ａ））。続いて、第１
のＬＰＥ成長を行う。つまり、ｐ−ＧａＡｓ基板３０上
にｎ−ＧａＡｓ層（ブロック層）３２を形成する（図８
（ｂ））。そして、リッジ（ｒｉｄｇｅ）３３を形成す
る（図８（ｃ））。
【０００６】その後、第２のＬＰＥ成長を行う。つま
り、ブロック層３２上に順次クラッド層（ｐ−ＧａＡｌ
Ａｓ）３４、グリッド層（ｐ−ＧａＡｌＡｓ）３５、活
性層（ＧａＡｌＡｓ）３６、コンファインメント層（ｎ
−ＧａＡｌＡｓ）３７、及びバッファ層（ｎ−ＧａＡｌ
Ａｓ）３８を形成する（図８（ｄ））。
り、ブロック層３２上に順次クラッド層（ｐ−ＧａＡｌ
Ａｓ）３４、グリッド層（ｐ−ＧａＡｌＡｓ）３５、活
性層（ＧａＡｌＡｓ）３６、コンファインメント層（ｎ
−ＧａＡｌＡｓ）３７、及びバッファ層（ｎ−ＧａＡｌ
Ａｓ）３８を形成する（図８（ｄ））。
【０００７】続いて、エッチングによってファセット領
域を形成した後（図８（ｅ））、順次、ＭＯＣＶＤ成長
によってクラッド層（ｎ−ＧａＡｌＡｓ）３９及びコン
タクト層（ｎ−ＧａＡｓ）４０を形成する（図８
（ｆ））。
域を形成した後（図８（ｅ））、順次、ＭＯＣＶＤ成長
によってクラッド層（ｎ−ＧａＡｌＡｓ）３９及びコン
タクト層（ｎ−ＧａＡｓ）４０を形成する（図８
（ｆ））。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
半導体レーザの端面劣化を抑制するためには、端面おけ
る光吸収を抑制するための窓構造の形成が必要である。
しかしながら、このような窓構造を形成する際には、上
述のように、活性領域における共振器端面のパターニン
グ、選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが
必要となる。
半導体レーザの端面劣化を抑制するためには、端面おけ
る光吸収を抑制するための窓構造の形成が必要である。
しかしながら、このような窓構造を形成する際には、上
述のように、活性領域における共振器端面のパターニン
グ、選択エッチング、及び埋め込み再成長のプロセスが
必要となる。
【０００９】Ａｌ系の材料を用いた半導体レーザでは、
再成長界面に強固な酸化膜が形成されるため、再成長界
面は界面準位の多い窓構造となる。そして、これらの界
面準位は光吸収を増加させるから、Ａｌ系の材料を用い
た半導体レーザでは、ＣＯＤ劣化を充分抑制することは
できない。さらに、上述のような窓構造を加えることに
よって、レーザ素子構造は極めて複雑となり、各工程に
おける歩留まりに起因して生産性が著しく低下するとい
う問題点がある。
再成長界面に強固な酸化膜が形成されるため、再成長界
面は界面準位の多い窓構造となる。そして、これらの界
面準位は光吸収を増加させるから、Ａｌ系の材料を用い
た半導体レーザでは、ＣＯＤ劣化を充分抑制することは
できない。さらに、上述のような窓構造を加えることに
よって、レーザ素子構造は極めて複雑となり、各工程に
おける歩留まりに起因して生産性が著しく低下するとい
う問題点がある。
【００１０】また、通常用いられる誘電体膜のパッシベ
ーションでは、共振器端面の反射率の抑制、及び大気中
における酸化促進を抑制するだけである。従って、従来
ように誘電体膜を共振器端面に形成しただけでは、ＣＯ
Ｄ劣化を改善することは困難である。
ーションでは、共振器端面の反射率の抑制、及び大気中
における酸化促進を抑制するだけである。従って、従来
ように誘電体膜を共振器端面に形成しただけでは、ＣＯ
Ｄ劣化を改善することは困難である。
【００１１】本発明の目的は、誘電体膜を用いて共振器
端面の劣化を防止して高出力で安定動作するレーザ素子
を提供することにある。つまり、本発明では、レーザ光
が共振器端面より出射される半導体レーザ素子におい
て、共振器端面の反射率を制御する誘電体膜の層構造、
成膜条件、及び成膜材質を制御して、界面準位及び界面
ダメージが少なく、かつ化学的及び熱的に安定な共振器
端面を実現し、これによって、端面の劣化を抑制して高
出力で安定動作するレーザ素子を提供することにある。
端面の劣化を防止して高出力で安定動作するレーザ素子
を提供することにある。つまり、本発明では、レーザ光
が共振器端面より出射される半導体レーザ素子におい
て、共振器端面の反射率を制御する誘電体膜の層構造、
成膜条件、及び成膜材質を制御して、界面準位及び界面
ダメージが少なく、かつ化学的及び熱的に安定な共振器
端面を実現し、これによって、端面の劣化を抑制して高
出力で安定動作するレーザ素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の共振器
端面を有する半導体レーザ素子ににおいて、少なくとも
一方の共振器端面に界面準位又は界面ダメージが少ない
第１の誘電体単層膜を形成し、その上に、化学的及び熱
的に安定な第２の誘電体単層膜又は誘電体多層膜を形成
することを特徴とする。つまり、本発明では、ＣＯＤ劣
化を効果的に抑制するため、界面準位及び界面タメージ
の少ない誘電体／半導体を形成し、かつ化学的及び熱的
に安定して共振器端面を保護するようにしている。
端面を有する半導体レーザ素子ににおいて、少なくとも
一方の共振器端面に界面準位又は界面ダメージが少ない
第１の誘電体単層膜を形成し、その上に、化学的及び熱
的に安定な第２の誘電体単層膜又は誘電体多層膜を形成
することを特徴とする。つまり、本発明では、ＣＯＤ劣
化を効果的に抑制するため、界面準位及び界面タメージ
の少ない誘電体／半導体を形成し、かつ化学的及び熱的
に安定して共振器端面を保護するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】まず、図１を参照して、初めに、ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸構造を有する発振波長０．９８μｍ帯の
横モード制御型半導体レーザウェハの製造方法について
説明する。
Ａｓ歪量子井戸構造を有する発振波長０．９８μｍ帯の
横モード制御型半導体レーザウェハの製造方法について
説明する。
【００１５】図示の半導体レーザウェハは、常圧ＭＯＶ
ＰＥ装置によって成長する。ＳｉドープしたＧａＡｓ
（００１）基板１上に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２
（不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）を０．５μｍ、Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｓｉクラッド層３（不純物濃度＝１
×１０17ｃｍ-3）を２μｍ、成長温度７００℃で、Ｖ／
III 比１００で成長する。
ＰＥ装置によって成長する。ＳｉドープしたＧａＡｓ
（００１）基板１上に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２
（不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）を０．５μｍ、Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｓｉクラッド層３（不純物濃度＝１
×１０17ｃｍ-3）を２μｍ、成長温度７００℃で、Ｖ／
III 比１００で成長する。
【００１６】次に、成長温度を６８０℃として、Ｖ／II
I 比８０でＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層４を４０ｎ
ｍ、ＧａＡｓバリア層５を２０ｎｍ、Ｉｎ0.24Ｇａ0.76
Ａｓ活性層６を４．５ｎｍ、ＧａＡｓバリア層７を５ｎ
ｍ、Ｉｎ0.24Ｇａ0.76Ａｓ活性層８を４．５ｎｍ、Ｇａ
Ａｓバリア層９を２０ｎｍ順次成長する。
I 比８０でＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層４を４０ｎ
ｍ、ＧａＡｓバリア層５を２０ｎｍ、Ｉｎ0.24Ｇａ0.76
Ａｓ活性層６を４．５ｎｍ、ＧａＡｓバリア層７を５ｎ
ｍ、Ｉｎ0.24Ｇａ0.76Ａｓ活性層８を４．５ｎｍ、Ｇａ
Ａｓバリア層９を２０ｎｍ順次成長する。
【００１７】続いて、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層
１０を４０ｎｍ、Ａｌ0.4 Ｇａ0.6Ａｓ：Ｍｇクラッド
層１１（不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）を１．５μ
ｍ、ＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層１２（不純物濃度＝１×
１０19ｃｍ-3）を１μｍ、気相成長させる。
１０を４０ｎｍ、Ａｌ0.4 Ｇａ0.6Ａｓ：Ｍｇクラッド
層１１（不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）を１．５μ
ｍ、ＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層１２（不純物濃度＝１×
１０19ｃｍ-3）を１μｍ、気相成長させる。
【００１８】次に、図２及び図３を参照して、上述した
半導体レーザウェハを横モード制御型レーザに加工する
工程を示す。図２は、［−１１０］方向のメサストライ
プが形成された後の半導体レーザウェハの（−１１０）
断面図を示す。
半導体レーザウェハを横モード制御型レーザに加工する
工程を示す。図２は、［−１１０］方向のメサストライ
プが形成された後の半導体レーザウェハの（−１１０）
断面図を示す。
【００１９】まず、図１に示した半導体レーザウェハの
最上層のＧａＡｓキャップ層１２にＳｉＯ2 を成膜し、
フォトリソグラフィ技術によって図２に示す［−１１
０］方向に幅４μｍのＳｉＯ2 ストライプ１３を形成す
る。このＳｉＯ2 ストライプ１３をマスクとして選択エ
ッチング技術によってＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｍｇクラ
ッド層１１が０．３μｍ残る深さまでエッチングを行
い、図２に示すメサストライプを形成する。
最上層のＧａＡｓキャップ層１２にＳｉＯ2 を成膜し、
フォトリソグラフィ技術によって図２に示す［−１１
０］方向に幅４μｍのＳｉＯ2 ストライプ１３を形成す
る。このＳｉＯ2 ストライプ１３をマスクとして選択エ
ッチング技術によってＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｍｇクラ
ッド層１１が０．３μｍ残る深さまでエッチングを行
い、図２に示すメサストライプを形成する。
【００２０】続いて、上記ＳｉＯ2 ストライプをマスク
として用いた選択成長技術によって、図３に示すによう
に、メサストライプの側部を膜厚０．８μｍのＡｌ0.6
Ｇａ0.4 Ａｓ：Ｓｉ電流ブロック層１４（不純物濃度＝
１×１０18ｃｍ-3）及び膜厚０．８μｍのＧａＡｓ：Ｓ
ｉ電流ブロック層１５（不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）で順次埋め込み成長を行う。
として用いた選択成長技術によって、図３に示すによう
に、メサストライプの側部を膜厚０．８μｍのＡｌ0.6
Ｇａ0.4 Ａｓ：Ｓｉ電流ブロック層１４（不純物濃度＝
１×１０18ｃｍ-3）及び膜厚０．８μｍのＧａＡｓ：Ｓ
ｉ電流ブロック層１５（不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）で順次埋め込み成長を行う。
【００２１】さらに、ＳｉＯ2 マスクを除去した後、膜
厚１μｍのＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層１６（不純物濃度
＝１×１０19ｃｍ-3）を成長して、横モード制御型半導
体レーザウェハを得る。
厚１μｍのＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層１６（不純物濃度
＝１×１０19ｃｍ-3）を成長して、横モード制御型半導
体レーザウェハを得る。
【００２２】このレーザウェハの両面にコンタクト電極
を蒸着し、その後、レーザのストライプに直行する［１
１０］方向に共振器長が７００μｍになるように劈開し
て、レーザバーを得る。
を蒸着し、その後、レーザのストライプに直行する［１
１０］方向に共振器長が７００μｍになるように劈開し
て、レーザバーを得る。
【００２３】次に、共振器端面における界面準位又は界
面ダメージを低減し、かつ化学的及び熱的に安定な端面
を実現するためのパッシベーション方法について説明す
る。
面ダメージを低減し、かつ化学的及び熱的に安定な端面
を実現するためのパッシベーション方法について説明す
る。
【００２４】ここでは、誘電体膜の堆積には、多極スパ
ッタ装置を用いた。図４に示すように、上述の半導体材
料からなる０．９８μｍ帯歪量子井戸レーザバー１７に
おいて、まず、第１誘電体層として膜厚３０ｎｍのＳｉ
Ｎx 膜１８及び１９を成膜温度１５０℃として、スパッ
タパワー密度４Ｗ／ｃｍ-2で共振器端面上に堆積する。
ＳｉＮx 膜は非酸化物系の材料であるためIII −Ｖ族化
合物半導体との反応性は低い。従って、準位の少ない界
面を得ることができる。また、成膜条件の最適化によっ
て表面ダメージも低減することができる。
ッタ装置を用いた。図４に示すように、上述の半導体材
料からなる０．９８μｍ帯歪量子井戸レーザバー１７に
おいて、まず、第１誘電体層として膜厚３０ｎｍのＳｉ
Ｎx 膜１８及び１９を成膜温度１５０℃として、スパッ
タパワー密度４Ｗ／ｃｍ-2で共振器端面上に堆積する。
ＳｉＮx 膜は非酸化物系の材料であるためIII −Ｖ族化
合物半導体との反応性は低い。従って、準位の少ない界
面を得ることができる。また、成膜条件の最適化によっ
て表面ダメージも低減することができる。
【００２５】次に、図５に示すように、大気中における
ＳｉＮx 膜の酸化及び不純物混入を抑制するとともに、
化学的及び熱的に安定な端面を形成し、かつ共振器端面
の反射率を制御するため、第１誘電体膜であるＳｉＮx
膜上に第２誘電体膜であるＡｌ2 Ｏ3 単層膜２０及びＡ
ｌ2 Ｏ3 膜２１とアモルファスＳｉ膜２２の多層膜を堆
積して、前面３％、及び裏面９５％の端面反射率にし
た。このとき、Ａｌ2 Ｏ3 膜２１とアモルファスＳｉ膜
２２とは、成膜温度２４０℃で成膜し、スパッタパワー
密度はそれぞれ８．５および６Ｗ／ｃｍ-2とした。
ＳｉＮx 膜の酸化及び不純物混入を抑制するとともに、
化学的及び熱的に安定な端面を形成し、かつ共振器端面
の反射率を制御するため、第１誘電体膜であるＳｉＮx
膜上に第２誘電体膜であるＡｌ2 Ｏ3 単層膜２０及びＡ
ｌ2 Ｏ3 膜２１とアモルファスＳｉ膜２２の多層膜を堆
積して、前面３％、及び裏面９５％の端面反射率にし
た。このとき、Ａｌ2 Ｏ3 膜２１とアモルファスＳｉ膜
２２とは、成膜温度２４０℃で成膜し、スパッタパワー
密度はそれぞれ８．５および６Ｗ／ｃｍ-2とした。
【００２６】ここで、Ａｌ2 Ｏ3 膜２１は第１誘電体膜
のＳｉＮx 膜１８及び１９に比べて成膜時のダメージが
大きいが、ＳｉＮx 膜に比べて化学的及び熱的安定性に
優れている。従って、第２誘電体層として有効的に用い
ることができる。
のＳｉＮx 膜１８及び１９に比べて成膜時のダメージが
大きいが、ＳｉＮx 膜に比べて化学的及び熱的安定性に
優れている。従って、第２誘電体層として有効的に用い
ることができる。
【００２７】共振器端面に直接成膜する第１誘電体単層
膜の材質は、レーザ素子の構造、材料構成、及び動作光
出力によって種々選択することができる。第１誘電体単
層膜として用いられる誘電体膜材料として、上述のＳｉ
Ｎx の他に、例えば、、ＳｉＣ、Ｇｅ、Ｓｉがある。
膜の材質は、レーザ素子の構造、材料構成、及び動作光
出力によって種々選択することができる。第１誘電体単
層膜として用いられる誘電体膜材料として、上述のＳｉ
Ｎx の他に、例えば、、ＳｉＣ、Ｇｅ、Ｓｉがある。
【００２８】上記のパッシベーション工程終了後に、レ
ーザバーを個々のレーザ素子に劈開しヒートシンクに融
着することによって半導体レーザ素子は完成する。な
お、上述の例では、０．９８μｍ帯半導体レーザについ
て説明したが、０．９８μｍ帯半導体レーザだけでな
く、その他の波長帯の半導体レーザ（０．６〜０．８μ
ｍ帯半導体レーザ）にも適用できる。
ーザバーを個々のレーザ素子に劈開しヒートシンクに融
着することによって半導体レーザ素子は完成する。な
お、上述の例では、０．９８μｍ帯半導体レーザについ
て説明したが、０．９８μｍ帯半導体レーザだけでな
く、その他の波長帯の半導体レーザ（０．６〜０．８μ
ｍ帯半導体レーザ）にも適用できる。
【００２９】上述の例では、第１誘電体単層膜とこの第
１の誘電体膜に接する第２誘電体膜が異なる材料により
構成されているが、共振器端面近傍の成膜条件を変化さ
せることによって。第１及び第２誘電体層に同一材料を
用いて、端面劣化寿命を改善することができる。
１の誘電体膜に接する第２誘電体膜が異なる材料により
構成されているが、共振器端面近傍の成膜条件を変化さ
せることによって。第１及び第２誘電体層に同一材料を
用いて、端面劣化寿命を改善することができる。
【００３０】以下、第１及び第２誘電体層に同一材料を
用いた半導体レーザ素子の例について説明する。なお、
この例で用いる半導体レーザウェハは、図１で説明した
半導体レーザウェハと同一のものを用いた。
用いた半導体レーザ素子の例について説明する。なお、
この例で用いる半導体レーザウェハは、図１で説明した
半導体レーザウェハと同一のものを用いた。
【００３１】まず、コンタクト電極が形成された横モー
ド制御型半導体レーザウェハをレーザストライプに直行
する［１１０］方向に、共振器長が７００μｍになるよ
うに劈開して、レーザバー２３を得る。
ド制御型半導体レーザウェハをレーザストライプに直行
する［１１０］方向に、共振器長が７００μｍになるよ
うに劈開して、レーザバー２３を得る。
【００３２】図６に示すように、このレーザバー２３の
共振器端面に、第１誘電体膜である膜厚３０ｎｍのＡｌ
2 Ｏ3 膜２４及び２５を成膜温度１８０℃、スパッタパ
ワー密度３．５Ｗ／ｃｍ-2で形成する。この際、成膜時
のスパッタパワーを下げることによって、高エネルギー
粒子の散乱衝突が減少し、成膜時の界面ダメージが軽減
する。しかし、誘電体膜の密度が減少するために化学的
及び熱的に充分安定な膜は得られない。
共振器端面に、第１誘電体膜である膜厚３０ｎｍのＡｌ
2 Ｏ3 膜２４及び２５を成膜温度１８０℃、スパッタパ
ワー密度３．５Ｗ／ｃｍ-2で形成する。この際、成膜時
のスパッタパワーを下げることによって、高エネルギー
粒子の散乱衝突が減少し、成膜時の界面ダメージが軽減
する。しかし、誘電体膜の密度が減少するために化学的
及び熱的に充分安定な膜は得られない。
【００３３】続いて、図７に示すように、第２誘電体膜
であるＡｌ2 Ｏ3 膜２６の単層膜及びＡｌ2 Ｏ3 膜２７
とアモルファスＳｉ膜２８との多層膜を形成し、これに
によって前面３％及び裏面９５％の端面反射率に制御し
た。この際、Ａｌ2 Ｏ3 膜２７とアモルファスＳｉ膜２
８ｓは、成膜温度２４０℃で成膜し、スパッタパワー密
度をそれぞれ８．５および４Ｗ／ｃｍ-2とした。
であるＡｌ2 Ｏ3 膜２６の単層膜及びＡｌ2 Ｏ3 膜２７
とアモルファスＳｉ膜２８との多層膜を形成し、これに
によって前面３％及び裏面９５％の端面反射率に制御し
た。この際、Ａｌ2 Ｏ3 膜２７とアモルファスＳｉ膜２
８ｓは、成膜温度２４０℃で成膜し、スパッタパワー密
度をそれぞれ８．５および４Ｗ／ｃｍ-2とした。
【００３４】第２誘電体膜であるＡｌ2 Ｏ3 膜２７の成
膜スパッタパワー密度を上げることによって、成膜時の
ダメージは増加するが膜の密度も増加する。従って、化
学的及び熱的に安定な誘電体膜を得ることができる。
膜スパッタパワー密度を上げることによって、成膜時の
ダメージは増加するが膜の密度も増加する。従って、化
学的及び熱的に安定な誘電体膜を得ることができる。
【００３５】誘電体膜の特性を変化させることができる
成膜パラメータ（成膜条件のパラメータ）として、例え
ば、成膜材料、成膜温度、スパッタパワー、成膜時のＡ
ｒ圧、ターゲットとサンプルとの距離がある。
成膜パラメータ（成膜条件のパラメータ）として、例え
ば、成膜材料、成膜温度、スパッタパワー、成膜時のＡ
ｒ圧、ターゲットとサンプルとの距離がある。
【００３６】最後に、レーザバーを個々のレーザ素子に
劈開しヒートシンクに融着することによって半導体レー
ザ素子が完成する。
劈開しヒートシンクに融着することによって半導体レー
ザ素子が完成する。
【００３７】このように、同一誘電体膜の成膜条件を変
化させることによって、端面の劣化を改善できる材料
は、Ａｌ2 Ｏ3 膜だけでなく、例えば、ＳｉＮX 、Ｓｉ
Ｃ、Ｇｅ、又はＳｉの各材料においても可能である。
化させることによって、端面の劣化を改善できる材料
は、Ａｌ2 Ｏ3 膜だけでなく、例えば、ＳｉＮX 、Ｓｉ
Ｃ、Ｇｅ、又はＳｉの各材料においても可能である。
【００３８】なお、上述の例では、０．９８μｍ帯半導
体レーザについて説明したが、０．９８μｍ帯半導体レ
ーザだけでなく、その他の波長帯の半導体レーザ（０．
６〜０．８μｍ帯半導体レーザ）にも適用できる。
体レーザについて説明したが、０．９８μｍ帯半導体レ
ーザだけでなく、その他の波長帯の半導体レーザ（０．
６〜０．８μｍ帯半導体レーザ）にも適用できる。
【００３９】上述した工程は、従来の窓構造の形成にみ
られるような複雑なプロセスはなく、従来行われていた
誘電体膜パッシベーションとほぼ同じ工程数で済む。従
って、生産性が低下することはない。さらに、各種の半
導体レーザ素子において幅広い適用性がある。
られるような複雑なプロセスはなく、従来行われていた
誘電体膜パッシベーションとほぼ同じ工程数で済む。従
って、生産性が低下することはない。さらに、各種の半
導体レーザ素子において幅広い適用性がある。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、第１
の誘電体層及び第２の誘電体層の成膜材料又は成膜条件
を変化させるようにしたから、界面ダメージ及び界面準
位が少ない界面が形成されるとともに化学的及び熱的に
安定な共振器端面を実現することができるという効果が
ある。そして、界面準位及び界面ダメージの低減は、共
振器端面における光吸収を減少させるから、ＣＯＤ劣化
の抑制には極めて有効である。さらに、化学的及び熱的
に安定な層で共振器端面を被覆することによって、不純
物の混入及び端面の継時劣化を抑制して長期信頼性が得
られるという効果がある。
の誘電体層及び第２の誘電体層の成膜材料又は成膜条件
を変化させるようにしたから、界面ダメージ及び界面準
位が少ない界面が形成されるとともに化学的及び熱的に
安定な共振器端面を実現することができるという効果が
ある。そして、界面準位及び界面ダメージの低減は、共
振器端面における光吸収を減少させるから、ＣＯＤ劣化
の抑制には極めて有効である。さらに、化学的及び熱的
に安定な層で共振器端面を被覆することによって、不純
物の混入及び端面の継時劣化を抑制して長期信頼性が得
られるという効果がある。
【図１】半導体レーザウェハの層構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】半導体レーザウェハをＳｉＯ2 ストライプによ
って選択エッチングした際の断面図であるる
って選択エッチングした際の断面図であるる
【図３】選択エッチングした半導体レーザウェハに埋め
込み再成長を行った際の断面図である。
込み再成長を行った際の断面図である。
【図４】半導体レーザバーへの第１の誘電体膜のコーテ
ィングの一例を説明するための断面図である。
ィングの一例を説明するための断面図である。
【図５】半導体レーザバーへの第２の誘電体膜のコーテ
ィングの一例を説明する図である。
ィングの一例を説明する図である。
【図６】半導体レーザバーへの第１の誘電体膜のコーテ
ィングの他の例を説明する図である。
ィングの他の例を説明する図である。
【図７】半導体レーザバーへの第２の誘電体膜のコーテ
ィングの他の例を説明する図である。
ィングの他の例を説明する図である。
【図８】従来の半導体レーザ素子の製造方法を説明する
ための図である。
ための図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層 ３ Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｓｉクラッド層 ４ Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層 ５ ＧａＡｓバリア層 ６ Ｉｎ0.24Ｇａ0.76Ａｓ活性層 ７ ＧａＡｓバリア層 ８ Ｉｎ0.24Ｇａ0.76Ａｓ活性層 ９ ＧａＡｓバリア層 １０ Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層 １１ Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ：Ｍｇクラッド層 １２ ＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層 １３ ＳｉＯ2 ストライプ １４ Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ：Ｓｉ電流ブロック層 １５ ＧａＡｓ：Ｓｉ電流ブロック層 １６ ＧａＡｓ：Ｍｇキャップ層 １７，２３ 半導体レーザバー １８，１９ ＳｉＮx 膜 ２０，２１，２４，２５，２６，２７ Ａｌ2 Ｏ3 膜 ２２，２８ アモルファスＳｉ膜
Claims (8)
- 【請求項１】 一対の共振器端面を有する半導体レーザ
素子において、少なくとも一つの共振器端面に形成され
界面準位又は界面ダメージが小さい第１の誘電体単層膜
と、該第１の誘電体単層膜上に形成され化学的及び熱的
に安定な第２の誘電体膜とを有することを特徴とする半
導体レーザ素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載された半導体レーザ素子
において、前記第２の誘電体膜は単層膜であることを特
徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 請求項２に記載された半導体レーザ素子
において、前記第１の誘電体単層膜はＳｉＮx 、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ、又はＧｅのいずれかであり、前記第２の誘電
体膜は前記第１の誘電体単層膜とその膜材料が異なるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 請求項２に記載された半導体レーザ素子
において、前記第２の誘電体膜は前記第１の誘電体単層
膜とその膜材料が同一であり、前記第１の誘電体単層膜
と前記第２の誘電体単層膜としその成膜条件が異なるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 請求項１に記載された半導体レーザ素子
において、前記第２の誘電体膜は多層膜であることを特
徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載された半導体レーザ素子
において、前記第１の誘電体単層膜はＳｉＮx 、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ、又はＧｅのいずれかであり、前記第２の誘電
体膜において前記第１の誘電体単層膜と接する膜は前記
第１の誘電体単層膜とその膜材料が異なることを特徴と
する半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 請求項２に記載された半導体レーザ素子
において、前記第２の誘電体膜において前記第１の誘電
体単層膜と接する膜は前記第１の誘電体単層膜とその膜
材料が同一であり、前記第１の誘電体単層膜と前記膜と
はその成膜条件が異なることを特徴とする半導体レーザ
素子。 - 【請求項８】 請求項４又は７に記載された半導体レー
ザ素子において、前記成膜条件として成膜温度、成膜速
度、成膜スパッタパワー、Ａｒガス圧、及びターゲット
とサンプル間の距離が規定されたスパッタ法によって前
記第１及び前記第２の誘電体膜は成膜され、該成膜際、
前記成膜温度、前記成膜速度、前記成膜スパッタパワ
ー、前記Ａｒガス圧、及び前記ターゲットとサンプル間
の距離の少なくとも一つが異なることを特徴とする半導
体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7976496A JP2947164B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7976496A JP2947164B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275239A true JPH09275239A (ja) | 1997-10-21 |
| JP2947164B2 JP2947164B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=13699295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7976496A Expired - Lifetime JP2947164B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947164B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283843A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| US7003009B2 (en) | 2002-03-11 | 2006-02-21 | Sony Corporation | Semiconductor laser device |
| JP2007059897A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-03-08 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置、光学式情報再生装置 |
| JP2008270498A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP7976496A patent/JP2947164B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283843A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| US7003009B2 (en) | 2002-03-11 | 2006-02-21 | Sony Corporation | Semiconductor laser device |
| US7230962B2 (en) | 2002-03-11 | 2007-06-12 | Sony Corporation | Semiconductor laser device |
| JP2007059897A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-03-08 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置、光学式情報再生装置 |
| JP2008270498A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2947164B2 (ja) | 1999-09-13 |
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