JPH10247756A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH10247756A JPH10247756A JP4833197A JP4833197A JPH10247756A JP H10247756 A JPH10247756 A JP H10247756A JP 4833197 A JP4833197 A JP 4833197A JP 4833197 A JP4833197 A JP 4833197A JP H10247756 A JPH10247756 A JP H10247756A
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- semiconductor laser
- laser device
- laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可視光及び短波長レーザ光の領域では、特に
レーザ素子の後面側において、光吸収による温度上昇を
要因とするレーザ素子の瞬時光学的損傷が容易に生じ、
信頼性が低下する。 【解決手段】 レーザ光出射端面部に形成される光反射
膜が、出射されるレーザ光に対する光吸収係数の小さい
材料からなることを特徴とする。ここで、光反射膜は、
酸化シリコン５、７及び酸化チタン６の多層膜からなる
ことを特徴とする。
レーザ素子の後面側において、光吸収による温度上昇を
要因とするレーザ素子の瞬時光学的損傷が容易に生じ、
信頼性が低下する。 【解決手段】 レーザ光出射端面部に形成される光反射
膜が、出射されるレーザ光に対する光吸収係数の小さい
材料からなることを特徴とする。ここで、光反射膜は、
酸化シリコン５、７及び酸化チタン６の多層膜からなる
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子、
特に光記録技術等に使用される可視光及び短波長の半導
体レーザ素子の構造に関する。
特に光記録技術等に使用される可視光及び短波長の半導
体レーザ素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、光記録装置としてのコンパクトデ
ィスク（以下、単にＣＤと記す）のキーデバイスとして
赤外の半導体レーザ素子が使用されている。その半導体
レーザ素子の特性の向上のために、レーザ端面部に保護
膜を設けるとともに、この保護膜を光学的反射膜となる
ように構成し、その反射率を制御することによって瞬時
光学的損傷（Catastrophic Optical Damage、略してＣ
ＯＤと呼称される）のレベル向上を図り、しきい値電流
の低減及び信頼性の向上を図っていた。
ィスク（以下、単にＣＤと記す）のキーデバイスとして
赤外の半導体レーザ素子が使用されている。その半導体
レーザ素子の特性の向上のために、レーザ端面部に保護
膜を設けるとともに、この保護膜を光学的反射膜となる
ように構成し、その反射率を制御することによって瞬時
光学的損傷（Catastrophic Optical Damage、略してＣ
ＯＤと呼称される）のレベル向上を図り、しきい値電流
の低減及び信頼性の向上を図っていた。
【０００３】しかし、データ容量の増大によりさらなる
高密度記録が求められており、このため、さらに波長の
短い可視光及び短波長レーザ素子の開発が望まれている
状況にある。
高密度記録が求められており、このため、さらに波長の
短い可視光及び短波長レーザ素子の開発が望まれている
状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、短波長のレー
ザ出力に合わせて、前面にも保護膜を形成する一方、後
面側の反射率も上げることによって、高いＣＯＤレベル
を得るとともに、低しきい値電流、高信頼性のレーザ素
子構造を検討した。
ザ出力に合わせて、前面にも保護膜を形成する一方、後
面側の反射率も上げることによって、高いＣＯＤレベル
を得るとともに、低しきい値電流、高信頼性のレーザ素
子構造を検討した。
【０００５】即ち、図１０のＡｌＧａＡＩｎＰ系レーザ
素子１００に示すように、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
多重量子井戸活性層１０１を備える可視光半導体レーザ
部１０２のレーザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる
端面に酸化アルミニウムからなる保護膜１０３（厚み２
００ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端
面には、酸化アルミニウム１０４（厚み約１００ｎ
ｍ）、シリコン膜１０５（厚み約４０ｎｍ）、酸化アル
ミニウム１０６（厚み１００ｎｍ）を順次積層形成して
いる。この構造では、後面側の反射率が約６０％、前面
側が約３５％となっている。
素子１００に示すように、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
多重量子井戸活性層１０１を備える可視光半導体レーザ
部１０２のレーザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる
端面に酸化アルミニウムからなる保護膜１０３（厚み２
００ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端
面には、酸化アルミニウム１０４（厚み約１００ｎ
ｍ）、シリコン膜１０５（厚み約４０ｎｍ）、酸化アル
ミニウム１０６（厚み１００ｎｍ）を順次積層形成して
いる。この構造では、後面側の反射率が約６０％、前面
側が約３５％となっている。
【０００６】上記構造の半導体レーザ素子について、各
特性について検討した結果、反射率が全面、後面とも約
３５％のレーザ素子と比較して、しきい値が約２０％減
少した。しかしながら、一方で、ＣＯＤレベルは向上せ
ず、素子によってはむしろ低下するものも見られた。
特性について検討した結果、反射率が全面、後面とも約
３５％のレーザ素子と比較して、しきい値が約２０％減
少した。しかしながら、一方で、ＣＯＤレベルは向上せ
ず、素子によってはむしろ低下するものも見られた。
【０００７】そして、瞬時光学的損傷を生じた素子の端
面観察及び近視野像観察を行ったところ、一般的にはレ
ーザ素子の前面側（Ａ方向）の反射率の低い方で損傷が
生じるが、今回の観察では後面側（Ｂ方向）で損傷が生
じていることが判明した。本構造の前面側の保護膜１０
３には損傷は観測されなかった。この現象は、特に後面
側のシリコン膜１０５の部分で光吸収による温度上昇が
起こり、瞬時光学的損傷が生じたものと考えられる。
面観察及び近視野像観察を行ったところ、一般的にはレ
ーザ素子の前面側（Ａ方向）の反射率の低い方で損傷が
生じるが、今回の観察では後面側（Ｂ方向）で損傷が生
じていることが判明した。本構造の前面側の保護膜１０
３には損傷は観測されなかった。この現象は、特に後面
側のシリコン膜１０５の部分で光吸収による温度上昇が
起こり、瞬時光学的損傷が生じたものと考えられる。
【０００８】つまり、可視光よりも波長の長いレーザ光
の領域では、シリコン膜の光の吸収係数が小さいため問
題は生じなかったが、可視光及び短波長レーザ光の領域
では吸収係数が高く、レーザ素子のＣＯＤレベルが低く
なり信頼性の低下が起こったものと考えられる。
の領域では、シリコン膜の光の吸収係数が小さいため問
題は生じなかったが、可視光及び短波長レーザ光の領域
では吸収係数が高く、レーザ素子のＣＯＤレベルが低く
なり信頼性の低下が起こったものと考えられる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、可視光及び短波
長レーザ素子に保護膜を形成する構造であっても、しき
い値を低く抑えられるだけでなく、ＣＯＤレベルも高く
でき、信頼性の高い半導体レーザ素子を提供することに
ある。
長レーザ素子に保護膜を形成する構造であっても、しき
い値を低く抑えられるだけでなく、ＣＯＤレベルも高く
でき、信頼性の高い半導体レーザ素子を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による半導体レーザ素子は、レーザ光の出射端
面部に形成される光反射膜を、前記レーザ光に対する光
吸収係数がシリコンより小さい材料によって形成してな
ることを特徴とする。
に本発明による半導体レーザ素子は、レーザ光の出射端
面部に形成される光反射膜を、前記レーザ光に対する光
吸収係数がシリコンより小さい材料によって形成してな
ることを特徴とする。
【００１１】このように、光反射膜の光吸収係数を小さ
く抑えることによって、反射膜での温度上昇を抑制で
き、ＣＯＤレベルを高くでき、高信頼性が得られる。
く抑えることによって、反射膜での温度上昇を抑制で
き、ＣＯＤレベルを高くでき、高信頼性が得られる。
【００１２】具体的には、前記光反射膜を、酸化チタン
及び酸化シリコンの多層膜から構成する。
及び酸化シリコンの多層膜から構成する。
【００１３】また、前記光反射膜は、酸化チタンと酸化
シリコンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端
面側に形成される酸化アルミニウム膜とからなることを
特徴とする。
シリコンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端
面側に形成される酸化アルミニウム膜とからなることを
特徴とする。
【００１４】このように、酸化アルミニウム膜をレーザ
光出射端面側に形成することによって、光反射膜の酸化
シリコン層からの酸素が半導体レーザの活性層へ拡散す
ることを抑制でき、ＣＯＤレベル、信頼性をより向上で
きる。
光出射端面側に形成することによって、光反射膜の酸化
シリコン層からの酸素が半導体レーザの活性層へ拡散す
ることを抑制でき、ＣＯＤレベル、信頼性をより向上で
きる。
【００１５】また、前記光反射膜は、酸化チタンと酸化
シリコンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端
面側と反対側の外側に形成される酸化アルミニウム膜と
からなることを特徴とする。
シリコンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端
面側と反対側の外側に形成される酸化アルミニウム膜と
からなることを特徴とする。
【００１６】このように、酸化アルミニウム膜をレーザ
光出射端面側と反対側の外側に形成することによって、
この酸化アルミニウム膜が無い場合に酸化シリコン層が
大気に触れることによって生じる屈折率の変化が抑制で
きるため、歩留まりの向上を図れる。
光出射端面側と反対側の外側に形成することによって、
この酸化アルミニウム膜が無い場合に酸化シリコン層が
大気に触れることによって生じる屈折率の変化が抑制で
きるため、歩留まりの向上を図れる。
【００１７】また、前記光反射膜は、酸化チタンと酸化
シリコンとの多層膜と、該多層膜の両側面に形成される
酸化アルミニウム膜とからなることを特徴とする。
シリコンとの多層膜と、該多層膜の両側面に形成される
酸化アルミニウム膜とからなることを特徴とする。
【００１８】このように、酸化アルミニウムを多層膜の
両端面に形成することによって、上記２例の両方の利点
を生かすことができ、ＣＯＤレベル、信頼性及び歩留ま
りの向上をさらに図れる。
両端面に形成することによって、上記２例の両方の利点
を生かすことができ、ＣＯＤレベル、信頼性及び歩留ま
りの向上をさらに図れる。
【００１９】ここで、前記レーザ光の発振波長は３００
ｎｍ乃至７００ｎｍであることを特徴とする。これは、
本発明は特に、レーザ光が可視光及び短波長の場合に生
じる光反射膜の温度上昇という問題点に対して有効であ
り、且つ３００ｎｍ以下の発振波長に対しては、光吸収
の増大やレーザ光のエネルギーの増大によって保護膜と
して機能しないためである。
ｎｍ乃至７００ｎｍであることを特徴とする。これは、
本発明は特に、レーザ光が可視光及び短波長の場合に生
じる光反射膜の温度上昇という問題点に対して有効であ
り、且つ３００ｎｍ以下の発振波長に対しては、光吸収
の増大やレーザ光のエネルギーの増大によって保護膜と
して機能しないためである。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の大きな特徴は、両端面に
保護膜を形成した可視光及び短波長半導体レーザ素子に
対して、レーザ端面に光の吸収係数の小さい膜を用いる
ことによって、端面部での温度上昇を抑制し、ＣＯＤレ
ベルを向上でき、高信頼性、歩留まりの向上を得た点に
ある。
保護膜を形成した可視光及び短波長半導体レーザ素子に
対して、レーザ端面に光の吸収係数の小さい膜を用いる
ことによって、端面部での温度上昇を抑制し、ＣＯＤレ
ベルを向上でき、高信頼性、歩留まりの向上を得た点に
ある。
【００２１】本発明の一実施例について、図１及び図２
を参照して説明する。図１は本実施例による可視光及び
短波長レーザ素子の断面図、図２は図１のレーザ素子の
後面側の透過斜視図である。
を参照して説明する。図１は本実施例による可視光及び
短波長レーザ素子の断面図、図２は図１のレーザ素子の
後面側の透過斜視図である。
【００２２】図１に示すように、本実施例による半導体
レーザ素子１は、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量
子井戸活性層２を有する可視光半導体レーザ部３のレー
ザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護膜と
なる酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜４（厚み約２００
ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端面に
は、酸化シリコン膜５（厚み約１００ｎｍ）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）膜６（厚み約７０ｎｍ）、ＳｉＯ2膜７
（厚み２００ｎｍ）を順次積層形成している。この構造
では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側が約６
０〜６５％となっている。
レーザ素子１は、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量
子井戸活性層２を有する可視光半導体レーザ部３のレー
ザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護膜と
なる酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜４（厚み約２００
ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端面に
は、酸化シリコン膜５（厚み約１００ｎｍ）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）膜６（厚み約７０ｎｍ）、ＳｉＯ2膜７
（厚み２００ｎｍ）を順次積層形成している。この構造
では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側が約６
０〜６５％となっている。
【００２３】また、図２において、８はｎ型ＧａＡｓ基
板、９はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０はｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層、１１はｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層、１２はｎ型電極、１３はｐ型電極である。
板、９はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０はｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層、１１はｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層、１２はｎ型電極、１３はｐ型電極である。
【００２４】本実施例のＣＯＤレベルを図３にＰで示
す。なお、比較例として、後面側の保護膜をＡｌ2Ｏ3／
Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3で構成したレーザ素子のレベルをＱで示
す。両者の比較から分かるように、本実施例によるＣＯ
Ｄレベルは、比較例Ｑの約２０ｍＷに対して約４０ｍＷ
となっており、大きな特性改善が図れた。
す。なお、比較例として、後面側の保護膜をＡｌ2Ｏ3／
Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3で構成したレーザ素子のレベルをＱで示
す。両者の比較から分かるように、本実施例によるＣＯ
Ｄレベルは、比較例Ｑの約２０ｍＷに対して約４０ｍＷ
となっており、大きな特性改善が図れた。
【００２５】さらに、７０℃、５ｍＷの条件下で連続駆
動し、寿命試験（信頼性試験）を検討した結果、上記比
較例の１０００時間に対して１００００時間という際立
った改善が確認できた。
動し、寿命試験（信頼性試験）を検討した結果、上記比
較例の１０００時間に対して１００００時間という際立
った改善が確認できた。
【００２６】上記実施例の製造方法について、図４乃至
図６に示した各工程図を参照して説明する。まず、図４
に示すように、電極形成されたレーザウエハ２０をバー
２１状に分割し、図５に示すようにバー２１のレーザ出
射端面部の片側に、電子ビーム蒸着やスパッタ法により
厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ2膜５、厚さ約７０ｎｍのＴ
ｉＯ2膜６、厚さ約２００ｎｍのＳｉＯ2膜７を蒸着し
（こちらが後面になる）、さらに図６に示すように、も
う一方の端面にやはり電子ビーム蒸着やスパッタ法によ
り厚さ約２００ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜４を形成して、その
後、個別に分割して図１及び図２の半導体レーザ素子を
得る。
図６に示した各工程図を参照して説明する。まず、図４
に示すように、電極形成されたレーザウエハ２０をバー
２１状に分割し、図５に示すようにバー２１のレーザ出
射端面部の片側に、電子ビーム蒸着やスパッタ法により
厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ2膜５、厚さ約７０ｎｍのＴ
ｉＯ2膜６、厚さ約２００ｎｍのＳｉＯ2膜７を蒸着し
（こちらが後面になる）、さらに図６に示すように、も
う一方の端面にやはり電子ビーム蒸着やスパッタ法によ
り厚さ約２００ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜４を形成して、その
後、個別に分割して図１及び図２の半導体レーザ素子を
得る。
【００２７】なお、本実施例では後面側の保護膜を先に
形成したが、前面側の保護膜を先に形成してもよい。ま
た、活性層２としては、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪
多重量子井戸層を用いたが、発振波長が７００ｎｍ〜３
００ｎｍになるような材料であれば、ＺｎＳｅ系やＧａ
Ｎ系やカルコパイライト系などの活性層であれば同様の
効果が得られる。
形成したが、前面側の保護膜を先に形成してもよい。ま
た、活性層２としては、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪
多重量子井戸層を用いたが、発振波長が７００ｎｍ〜３
００ｎｍになるような材料であれば、ＺｎＳｅ系やＧａ
Ｎ系やカルコパイライト系などの活性層であれば同様の
効果が得られる。
【００２８】但し、３００ｎｍ以下の発振波長のレーザ
ではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等での光吸収係数の増大やレ
ーザ光のエネルギーの増大によって保護膜として機能し
ないため、上記効果は得られなかった。
ではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等での光吸収係数の増大やレ
ーザ光のエネルギーの増大によって保護膜として機能し
ないため、上記効果は得られなかった。
【００２９】さらにまた、保護膜の形成方法としては、
電子ビーム蒸着、スパッタ法の他にイオンビームスパッ
タ法やＣＶＤ法等によって形成してもよい。
電子ビーム蒸着、スパッタ法の他にイオンビームスパッ
タ法やＣＶＤ法等によって形成してもよい。
【００３０】図７は、本発明の他の実施例による可視光
及び短波長レーザ素子の断面図である。
及び短波長レーザ素子の断面図である。
【００３１】図７に示すように、本実施例による半導体
レーザ素子３０は、ＺｎＳｅ／ＭｇＺｎＳＳｅ歪多重量
子井戸活性層３１を有する可視光半導体レーザ部３２の
レーザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護
膜となるＡｌ2Ｏ3膜３３（厚み約１６０ｎｍ）を形成
し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端面には、Ａｌ2Ｏ3
膜３４（厚み約１０ｎｍ）、ＳｉＯ2膜３５（厚み約６
５ｎｍ）、ＴｉＯ2膜３６（厚み約６０ｎｍ）、ＳｉＯ2
膜３７（厚み１６０ｎｍ）を順次積層形成している。こ
の構造では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側
が約６０〜６５％となっている。
レーザ素子３０は、ＺｎＳｅ／ＭｇＺｎＳＳｅ歪多重量
子井戸活性層３１を有する可視光半導体レーザ部３２の
レーザ光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護
膜となるＡｌ2Ｏ3膜３３（厚み約１６０ｎｍ）を形成
し、後面側（図中、Ｂ方向）となる端面には、Ａｌ2Ｏ3
膜３４（厚み約１０ｎｍ）、ＳｉＯ2膜３５（厚み約６
５ｎｍ）、ＴｉＯ2膜３６（厚み約６０ｎｍ）、ＳｉＯ2
膜３７（厚み１６０ｎｍ）を順次積層形成している。こ
の構造では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側
が約６０〜６５％となっている。
【００３２】本実施例では、Ａｌ2Ｏ3膜３４によってＳ
ｉＯ2層３５からの酸素の活性層３１への拡散が抑制さ
れるため、特に長時間使用中であってもＣＯＤレベルが
低下することがなくなり信頼性の向上が図れた。
ｉＯ2層３５からの酸素の活性層３１への拡散が抑制さ
れるため、特に長時間使用中であってもＣＯＤレベルが
低下することがなくなり信頼性の向上が図れた。
【００３３】具体的には、同一活性層材料を使用し且つ
端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造のも
のと比較して、ＣＯＤレベルは１０ｍＷから２０ｍＷへ
向上し、信頼性についても３０℃、１ｍＷの条件下で、
１００時間から１５００時間へ大幅な改善が見られた。
端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造のも
のと比較して、ＣＯＤレベルは１０ｍＷから２０ｍＷへ
向上し、信頼性についても３０℃、１ｍＷの条件下で、
１００時間から１５００時間へ大幅な改善が見られた。
【００３４】また、比較のために、図１の構造で活性層
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベルは同程度のレベルであったが、信頼性
については３０℃、１ｍＷの条件下で１０００時間であ
った。つまり、図１の構造に比較しても、本実施例の方
が信頼性の点で優れていることを確認できた。
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベルは同程度のレベルであったが、信頼性
については３０℃、１ｍＷの条件下で１０００時間であ
った。つまり、図１の構造に比較しても、本実施例の方
が信頼性の点で優れていることを確認できた。
【００３５】なお、活性層３１としては、ＺｎＳｅ／Ｍ
ｇＺｎＳＳｅ歪多重量子井戸層を用いたが、発振波長が
７００ｎｍ〜３００ｎｍになるような材料であれば、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＡｓ系やＰＧａＮ系やカ
ルコパイライト系などの活性層であれば同様の効果が得
られる。
ｇＺｎＳＳｅ歪多重量子井戸層を用いたが、発振波長が
７００ｎｍ〜３００ｎｍになるような材料であれば、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＡｓ系やＰＧａＮ系やカ
ルコパイライト系などの活性層であれば同様の効果が得
られる。
【００３６】但し、この実施例においても、３００ｎｍ
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
【００３７】図８は、本発明の他の実施例による可視光
及び短波長レーザ素子の断面図である。
及び短波長レーザ素子の断面図である。
【００３８】図８に示すように、本実施例による半導体
レーザ素子４０は、ＧａＡｌＮ／ＧａＮ歪多重量子井戸
活性層４１を有する短波長半導体レーザ部４２のレーザ
光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護膜とな
るＡｌ2Ｏ3膜４３（厚み約１２０ｎｍ）を形成し、後面
側（図中、Ｂ方向）となる端面には、ＳｉＯ2膜４４
（厚み約７５ｎｍ）、ＴｉＯ2膜４５（厚み約５０ｎ
ｍ）、ＳｉＯ2膜４６（厚み約１３０ｎｍ）、Ａｌ2Ｏ3
膜４７（厚み１０ｎｍ）を順次積層形成している。この
構造では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側が
約６０〜６５％となっている。
レーザ素子４０は、ＧａＡｌＮ／ＧａＮ歪多重量子井戸
活性層４１を有する短波長半導体レーザ部４２のレーザ
光出射前面側（図中、Ａ方向）となる端面に保護膜とな
るＡｌ2Ｏ3膜４３（厚み約１２０ｎｍ）を形成し、後面
側（図中、Ｂ方向）となる端面には、ＳｉＯ2膜４４
（厚み約７５ｎｍ）、ＴｉＯ2膜４５（厚み約５０ｎ
ｍ）、ＳｉＯ2膜４６（厚み約１３０ｎｍ）、Ａｌ2Ｏ3
膜４７（厚み１０ｎｍ）を順次積層形成している。この
構造では、前面側の反射率が約３０〜３５％、後面側が
約６０〜６５％となっている。
【００３９】本実施例では、Ａｌ2Ｏ3膜４７によってＳ
ｉＯ2膜４６が大気に触れることによる屈折率の変化が
抑制されるため、発振しきい値電流、駆動電流等の素子
特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上した。
ｉＯ2膜４６が大気に触れることによる屈折率の変化が
抑制されるため、発振しきい値電流、駆動電流等の素子
特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上した。
【００４０】具体的には、同一活性層材料を使用し、且
つ端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造の
ものと比較して、ＣＯＤレベルは２０ｍＷから４０ｍＷ
へ向上し、信頼性についても３０℃、１ｍＷの条件下
で、１０時間から１００時間へ大幅な改善が見られた。
また歩留まりも、３０〜５０％から６０％〜８０％へと
向上し、コストダウンを図れた。
つ端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造の
ものと比較して、ＣＯＤレベルは２０ｍＷから４０ｍＷ
へ向上し、信頼性についても３０℃、１ｍＷの条件下
で、１０時間から１００時間へ大幅な改善が見られた。
また歩留まりも、３０〜５０％から６０％〜８０％へと
向上し、コストダウンを図れた。
【００４１】また、比較のために、図１の構造で活性層
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベル、信頼性については同程度のレベルで
あったが、歩留まりは３０〜５０％であった。つまり、
図１の構造に比較しても、本実施例の方が歩留まりの点
で優れていることを確認できた。
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベル、信頼性については同程度のレベルで
あったが、歩留まりは３０〜５０％であった。つまり、
図１の構造に比較しても、本実施例の方が歩留まりの点
で優れていることを確認できた。
【００４２】なお、活性層４１としては、ＧａＡｌＮ／
ＧａＮ歪多重量子井戸層を用いたが、発振波長が７００
ｎｍ〜３００ｎｍになるような材料であれば、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＡｓ系やＺｎＳｅ系やカルコパ
イライト系などの活性層であれば同様の効果が得られ
る。
ＧａＮ歪多重量子井戸層を用いたが、発振波長が７００
ｎｍ〜３００ｎｍになるような材料であれば、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＡｓ系やＺｎＳｅ系やカルコパ
イライト系などの活性層であれば同様の効果が得られ
る。
【００４３】但し、この実施例においても、３００ｎｍ
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
【００４４】図９は、本発明の他の実施例による可視光
及び短波長レーザ素子の断面図である。
及び短波長レーザ素子の断面図である。
【００４５】図９に示すように、本実施例による半導体
レーザ素子５０は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層５１を有する
短波長半導体レーザ部５２のレーザ光出射前面側（図
中、Ａ方向）となる端面に保護膜となるＡｌ2Ｏ3膜５３
（厚み約２００ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方
向）となる端面には、Ａｌ2Ｏ3膜５４（厚み約１０ｎ
ｍ）、ＳｉＯ2膜５５（厚み約９０ｎｍ）、ＴｉＯ2膜５
６（厚み約７５ｎｍ）、ＳｉＯ2膜５７（厚み約１８０
ｎｍ）、Ａｌ2Ｏ3膜５８（厚み１０ｎｍ）を順次積層形
成している。この構造では、前面側の反射率が約３０〜
３５％、後面側が約６０〜６５％となっている。
レーザ素子５０は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層５１を有する
短波長半導体レーザ部５２のレーザ光出射前面側（図
中、Ａ方向）となる端面に保護膜となるＡｌ2Ｏ3膜５３
（厚み約２００ｎｍ）を形成し、後面側（図中、Ｂ方
向）となる端面には、Ａｌ2Ｏ3膜５４（厚み約１０ｎ
ｍ）、ＳｉＯ2膜５５（厚み約９０ｎｍ）、ＴｉＯ2膜５
６（厚み約７５ｎｍ）、ＳｉＯ2膜５７（厚み約１８０
ｎｍ）、Ａｌ2Ｏ3膜５８（厚み１０ｎｍ）を順次積層形
成している。この構造では、前面側の反射率が約３０〜
３５％、後面側が約６０〜６５％となっている。
【００４６】本実施例では、Ａｌ2Ｏ3膜５８によってＳ
ｉＯ2膜５７が大気に触れることによる屈折率の変化が
抑制されるため、発振しきい値電流、駆動電流等の素子
特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上した。
ｉＯ2膜５７が大気に触れることによる屈折率の変化が
抑制されるため、発振しきい値電流、駆動電流等の素子
特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上した。
【００４７】具体的には、同一活性層材料を使用し、且
つ端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造の
ものと比較して、ＣＯＤレベルは２０ｍＷから４０ｍＷ
へ向上し、信頼性についても７０℃、５ｍＷの条件下
で、１０００時間から１５０００時間へ大幅な改善が見
られた。また、歩留まりも６０％〜８０％へと向上し、
コストダウンを図れた。
つ端面保護膜構造がＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の構造の
ものと比較して、ＣＯＤレベルは２０ｍＷから４０ｍＷ
へ向上し、信頼性についても７０℃、５ｍＷの条件下
で、１０００時間から１５０００時間へ大幅な改善が見
られた。また、歩留まりも６０％〜８０％へと向上し、
コストダウンを図れた。
【００４８】また、比較のために、図１の構造で活性層
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベルについては同程度のレベルであった
が、信頼性については、７０℃、５ｍＷで１００００時
間であり、歩留まりについては３０〜５０％であった。
つまり、図１の構造に比較しても、本実施例の方が信頼
性、歩留まりの点で優れていることを確認できた。
を本実施例と同材料とした構造について確認したとこ
ろ、ＣＯＤレベルについては同程度のレベルであった
が、信頼性については、７０℃、５ｍＷで１００００時
間であり、歩留まりについては３０〜５０％であった。
つまり、図１の構造に比較しても、本実施例の方が信頼
性、歩留まりの点で優れていることを確認できた。
【００４９】なお、活性層５１としては、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を用いたが、発振波長が７００ｎｍ〜３００ｎｍに
なるような材料であれば、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａ
ＩｎＡｓ系やＺｎＳｅ系やカルコパイライト系などの活
性層であれば同様の効果が得られる。
Ｐ層を用いたが、発振波長が７００ｎｍ〜３００ｎｍに
なるような材料であれば、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａ
ＩｎＡｓ系やＺｎＳｅ系やカルコパイライト系などの活
性層であれば同様の効果が得られる。
【００５０】但し、この実施例においても、３００ｎｍ
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
以下の発振波長のレーザではＳｉＯ2膜やＴｉＯ2膜等で
の光吸収係数の増大やレーザ光のエネルギーの増大によ
って保護膜として機能しないため、上記効果は得られな
かった。
【００５１】上記各実施例の中では、図９の構造が、Ｃ
ＯＤレベル４０ｍＷ、信頼性は７０℃、５ｍＷで１５０
００時間、歩留まりが６０〜８０％であり、全ての点で
最も優れている。
ＯＤレベル４０ｍＷ、信頼性は７０℃、５ｍＷで１５０
００時間、歩留まりが６０〜８０％であり、全ての点で
最も優れている。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
両端面に保護膜を形成した可視光及び短波長半導体レー
ザ素子に対して、レーザ端面に光の吸収係数の小さい膜
を用いることによって、端面部での温度上昇を抑制し、
ＣＯＤレベルを向上でき、高信頼性が得られる。
両端面に保護膜を形成した可視光及び短波長半導体レー
ザ素子に対して、レーザ端面に光の吸収係数の小さい膜
を用いることによって、端面部での温度上昇を抑制し、
ＣＯＤレベルを向上でき、高信頼性が得られる。
【図１】本発明の一実施例による半導体レーザ素子の断
面図。
面図。
【図２】図１の半導体レーザ素子の後面側の透過斜視
図。
図。
【図３】図１の実施例の半導体レーザ素子と比較例のＣ
ＯＤレベルを示す図。
ＯＤレベルを示す図。
【図４】図１の半導体レーザ素子の製造工程を説明する
ための斜視図。
ための斜視図。
【図５】図１の半導体レーザ素子の製造工程を説明する
ための断面図。
ための断面図。
【図６】図１の半導体レーザ素子の製造工程を説明する
ための断面図。
ための断面図。
【図７】本発明の他の実施例による半導体レーザ素子の
断面図。
断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施例による半導体レーザ
素子の断面図。
素子の断面図。
【図９】本発明のさらに他の実施例による半導体レーザ
素子の断面図。
素子の断面図。
【図１０】従来例による半導体レーザ素子の断面図。
１ 半導体レーザ素子 ３ 半導体レーザ部 ５、７ 酸化シリコン（光反射膜） ６ 酸化チタン（光反射膜）
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ光の出射端面部に形成される光反
射膜を、前記レーザ光に対する光吸収係数がシリコンよ
り小さい材料によって形成してなることを特徴とする半
導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記光反射膜は、酸化チタン及び酸化シ
リコンの多層膜からなることを特徴とする請求項１に記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記光反射膜は、酸化チタンと酸化シリ
コンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端面側
に形成される酸化アルミニウム膜とからなることを特徴
とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記光反射膜は、酸化チタンと酸化シリ
コンとの多層膜と、該多層膜の前記レーザ光出射端面側
と反対側の外側に形成される酸化アルミニウム膜とから
なることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項５】 前記光反射膜は、酸化チタンと酸化シリ
コンとの多層膜と、該多層膜の両側面に形成される酸化
アルミニウム膜とからなることを特徴とする請求項１に
記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記レーザ光の発振波長は３００ｎｍ乃
至７００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至５に
記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04833197A JP3538515B2 (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04833197A JP3538515B2 (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247756A true JPH10247756A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3538515B2 JP3538515B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=12800442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04833197A Expired - Lifetime JP3538515B2 (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3538515B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7039085B2 (en) | 2003-04-23 | 2006-05-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US7106775B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser devices |
| CN100355162C (zh) * | 2003-08-27 | 2007-12-12 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器 |
| JP2008277625A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP04833197A patent/JP3538515B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7106775B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser devices |
| CN1303732C (zh) * | 2003-03-27 | 2007-03-07 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器装置 |
| CN100411262C (zh) * | 2003-03-27 | 2008-08-13 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器装置 |
| US7039085B2 (en) | 2003-04-23 | 2006-05-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| CN100355162C (zh) * | 2003-08-27 | 2007-12-12 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器 |
| JP2008277625A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3538515B2 (ja) | 2004-06-14 |
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