JPH1126863A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH1126863A JPH1126863A JP17703297A JP17703297A JPH1126863A JP H1126863 A JPH1126863 A JP H1126863A JP 17703297 A JP17703297 A JP 17703297A JP 17703297 A JP17703297 A JP 17703297A JP H1126863 A JPH1126863 A JP H1126863A
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- semiconductor laser
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザの
長寿命化。 【解決手段】 半導体レーザの出射面を覆う端面コーテ
ィング膜の下に水素が添加された水素供給膜が設けられ
ている。前記水素供給膜は水素が添加された窒化シリコ
ン膜で構成されている。前記窒化シリコン膜はシランガ
ス又はジシランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添
加したプラズマＣＶＤ法によって作製された膜である。
前記出射面と前記水素供給膜との間に非晶質シリコン膜
又は多結晶シリコン膜が配置されている。
長寿命化。 【解決手段】 半導体レーザの出射面を覆う端面コーテ
ィング膜の下に水素が添加された水素供給膜が設けられ
ている。前記水素供給膜は水素が添加された窒化シリコ
ン膜で構成されている。前記窒化シリコン膜はシランガ
ス又はジシランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添
加したプラズマＣＶＤ法によって作製された膜である。
前記出射面と前記水素供給膜との間に非晶質シリコン膜
又は多結晶シリコン膜が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザおよび
その製造方法に関し、特に、半導体レーザの光学損傷
（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage ）レベルと信
頼性の向上を図ることができる半導体レーザ製造技術に
関するものである。
その製造方法に関し、特に、半導体レーザの光学損傷
（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage ）レベルと信
頼性の向上を図ることができる半導体レーザ製造技術に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode ）は
小型・高効率・長寿命であり、また、高速変調が容易な
ことから、１．３と１．５５μｍ波長帯を使った光ファ
イバ通信の光源、０．７８μｍ波長帯を使ったコンパク
トディスクプレーヤーの光源、また、０．９８又は１．
４８μｍ波長帯を使ったＥｒ3+添加光ファイバ増幅器
（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）の励起光
源等に使用されている。
小型・高効率・長寿命であり、また、高速変調が容易な
ことから、１．３と１．５５μｍ波長帯を使った光ファ
イバ通信の光源、０．７８μｍ波長帯を使ったコンパク
トディスクプレーヤーの光源、また、０．９８又は１．
４８μｍ波長帯を使ったＥｒ3+添加光ファイバ増幅器
（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）の励起光
源等に使用されている。
【０００３】このように半導体レーザはシステムの部品
として必要不可欠であり、さらに、システムの高度化・
高性能化のためには素子特性の向上が必要である。
として必要不可欠であり、さらに、システムの高度化・
高性能化のためには素子特性の向上が必要である。
【０００４】０．９８μｍ波長帯で発振するＩｎＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザはＥＤＦＡの励起光源と
して、雑音指数、利得効率の点で優れた半導体レーザで
ある。ＥＤＦＡは１．５μｍ帯の光信号を増幅し、ポス
トアンプ、ブースターアンプさらにプリアンプとして用
いられ、光情報伝送には不可欠な装置となっている。こ
のＥＤＦＡの３ｄＢ利得飽和出力は励起光源の光出力が
増加するに従い増加する特性を持っている。したがっ
て、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザの高出力
化が必要となる。
ｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザはＥＤＦＡの励起光源と
して、雑音指数、利得効率の点で優れた半導体レーザで
ある。ＥＤＦＡは１．５μｍ帯の光信号を増幅し、ポス
トアンプ、ブースターアンプさらにプリアンプとして用
いられ、光情報伝送には不可欠な装置となっている。こ
のＥＤＦＡの３ｄＢ利得飽和出力は励起光源の光出力が
増加するに従い増加する特性を持っている。したがっ
て、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザの高出力
化が必要となる。
【０００５】一方、半導体レーザの出力を増加させると
劣化が大きくなる。このため、高出力で長期安定して動
作するＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザが求め
られている。
劣化が大きくなる。このため、高出力で長期安定して動
作するＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザが求め
られている。
【０００６】図１０は従来のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪
量子井戸レーザの概念図である。図中、８は歪量子井戸
層（ＩｎＧａＡｓ）、９ａは上側ガイド層（ＡｌＧａＡ
ｓ）、９ｂは下側ガイド層（ＡｌＧａＡｓ）、１０は上
側クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＡｓ）、１１は下側クラッ
ド層（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）、１２はキャップ層（ｐ+ −
ＧａＡｓ）、１３はバッファー層（ｎ−ＧａＡｓ）、１
４は基板（ｎ−ＧａＡｓ）、１５は絶縁膜（ＳｉＮx ）
１６はｐ電極（ＡｕＺｎＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ）、１７はｎ
電極（ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ）である。
量子井戸レーザの概念図である。図中、８は歪量子井戸
層（ＩｎＧａＡｓ）、９ａは上側ガイド層（ＡｌＧａＡ
ｓ）、９ｂは下側ガイド層（ＡｌＧａＡｓ）、１０は上
側クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＡｓ）、１１は下側クラッ
ド層（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）、１２はキャップ層（ｐ+ −
ＧａＡｓ）、１３はバッファー層（ｎ−ＧａＡｓ）、１
４は基板（ｎ−ＧａＡｓ）、１５は絶縁膜（ＳｉＮx ）
１６はｐ電極（ＡｕＺｎＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ）、１７はｎ
電極（ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ）である。
【０００７】高出力半導体レーザでは端面から効率よく
レーザ光を取り出すために、図１０に示すように５％の
低反射（ＡＲ：Antireflection）膜１を、また、反対側
の端面には高反射膜２をコーティングしている。
レーザ光を取り出すために、図１０に示すように５％の
低反射（ＡＲ：Antireflection）膜１を、また、反対側
の端面には高反射膜２をコーティングしている。
【０００８】低反射膜１は熱伝導率の高いアルミナ（Ａ
ｌＯx ）からなっている。アルミナの屈折率を１．７
５、レーザ光の中心波長を０．９８μｍとすると、低反
射膜１の反射率を５％にするには約１１０ｎｍの膜厚が
必要となる。
ｌＯx ）からなっている。アルミナの屈折率を１．７
５、レーザ光の中心波長を０．９８μｍとすると、低反
射膜１の反射率を５％にするには約１１０ｎｍの膜厚が
必要となる。
【０００９】高反射膜２は非晶質シリコン／アルミナ
（ＡｌＯx ）/ 非晶質シリコン／アルミナ（ＡｌＯx ）
からなり、それぞれの膜厚を約７０ｎｍ／約１５０ｎｍ
／約７０ｎｍ／約１５０ｎｍとすることにより約８０％
の反射率が得られる。
（ＡｌＯx ）/ 非晶質シリコン／アルミナ（ＡｌＯx ）
からなり、それぞれの膜厚を約７０ｎｍ／約１５０ｎｍ
／約７０ｎｍ／約１５０ｎｍとすることにより約８０％
の反射率が得られる。
【００１０】なお、半導体レーザの作製後に端面コーテ
ィング膜を堆積する工程をとるため、半導体レーザのオ
ーミックコンタクト電極作製温度約４００℃より低くす
ることが必須となる。
ィング膜を堆積する工程をとるため、半導体レーザのオ
ーミックコンタクト電極作製温度約４００℃より低くす
ることが必須となる。
【００１１】このようなＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子
井戸レーザについては、たとえば、T.Takeshita,M.Okay
asu and s.Uehara,"High-output power and fundamenta
l mode InGaAs/GaAs strained-layer laser with ridge
waveguide structure,"Jpn.J.Appl.Phys.,vol.30,pp.1
220-1224.1991 に開示されている。
井戸レーザについては、たとえば、T.Takeshita,M.Okay
asu and s.Uehara,"High-output power and fundamenta
l mode InGaAs/GaAs strained-layer laser with ridge
waveguide structure,"Jpn.J.Appl.Phys.,vol.30,pp.1
220-1224.1991 に開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの光出力
と寿命は大きく関係する。半導体レーザの寿命は摩耗故
障と偶発故障により規定される。ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ歪量子井戸レーザはＣＯＤによる偶発故障により素子
寿命は制限される。
と寿命は大きく関係する。半導体レーザの寿命は摩耗故
障と偶発故障により規定される。ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ歪量子井戸レーザはＣＯＤによる偶発故障により素子
寿命は制限される。
【００１３】このＣＯＤは次のようなメカニズムによっ
て発生する。界面準位が存在するレーザ端面（ＬＤ光出
射面）付近では非発光再結合が大きく、熱によるバンド
ギャップの縮小が起こる。このバンドギャップの縮小に
より半導体レーザ中で作成されたレーザ光は出射する端
面付近で吸収され、その結果、キャリアが発生する。こ
のキャリアにより熱が発生し、温度上昇によるハンドギ
ャップの減少は、さらに、レーザ光を吸収させる。これ
らの正帰還によって、最終的には端面溶融（ＣＯＤ）を
起こす。
て発生する。界面準位が存在するレーザ端面（ＬＤ光出
射面）付近では非発光再結合が大きく、熱によるバンド
ギャップの縮小が起こる。このバンドギャップの縮小に
より半導体レーザ中で作成されたレーザ光は出射する端
面付近で吸収され、その結果、キャリアが発生する。こ
のキャリアにより熱が発生し、温度上昇によるハンドギ
ャップの減少は、さらに、レーザ光を吸収させる。これ
らの正帰還によって、最終的には端面溶融（ＣＯＤ）を
起こす。
【００１４】このＣＯＤが生じると端面のミラーが破壊
され、閾値電流は増加するとともに光出力特性は大きく
減少し、所定の高出力を得ることができなくなる。した
がって、ＣＯＤを抑制するためには界面準位密度を減少
させることが重要であり、レーザ端面の薄膜材料及び端
面処理は半導体レーザのＣＯＤレベルと寿命に影響を与
える。
され、閾値電流は増加するとともに光出力特性は大きく
減少し、所定の高出力を得ることができなくなる。した
がって、ＣＯＤを抑制するためには界面準位密度を減少
させることが重要であり、レーザ端面の薄膜材料及び端
面処理は半導体レーザのＣＯＤレベルと寿命に影響を与
える。
【００１５】一方、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸
レーザはＡｌを含む層が存在する。したがって、多層の
化合物半導体層からなるウエハを劈開して半導体レーザ
を製造する際、劈開面は空気に触れてその表面に自然酸
化膜が形成される。
レーザはＡｌを含む層が存在する。したがって、多層の
化合物半導体層からなるウエハを劈開して半導体レーザ
を製造する際、劈開面は空気に触れてその表面に自然酸
化膜が形成される。
【００１６】前記酸化膜はＡＲ膜と半導体との間に残
り、これは欠陥形成の原因になる。この欠陥は界面準位
密度の増加をもたらし、ＣＯＤレベル減少の原因とな
る。
り、これは欠陥形成の原因になる。この欠陥は界面準位
密度の増加をもたらし、ＣＯＤレベル減少の原因とな
る。
【００１７】さらに、通電試験とともに欠陥の生成及び
拡散が生じ、ＣＯＤレベルは時間とともに劣化する。例
えば、半導体レーザを１５０ｍＷで動作させると時間と
ともにＣＯＤレベルが減少し、このレベルが１５０ｍＷ
程度になると突然ＣＯＤが生じ半導体レーザは急に破壊
（頓死）することになる。
拡散が生じ、ＣＯＤレベルは時間とともに劣化する。例
えば、半導体レーザを１５０ｍＷで動作させると時間と
ともにＣＯＤレベルが減少し、このレベルが１５０ｍＷ
程度になると突然ＣＯＤが生じ半導体レーザは急に破壊
（頓死）することになる。
【００１８】このため、酸化膜の形成を抑えるために真
空中で劈開を行い、これに連続して、ＡＲ膜を作成する
ことが研究開発されている。
空中で劈開を行い、これに連続して、ＡＲ膜を作成する
ことが研究開発されている。
【００１９】また、半導体の界面を安定化するためには
非晶質シリコンが用いられている（H.Hasegawa,K.Koyan
agi,and S.Kasai,”Barrier Height Control and Curre
nt Transport in GaAs and InP Schottoky Diodes Havi
ng An Ultrathin Silicon Interface Control Layer,”
Control of Semiconductor Interfaces,Karuizawa,Japa
n,8-12 Nov.,1993.)。
非晶質シリコンが用いられている（H.Hasegawa,K.Koyan
agi,and S.Kasai,”Barrier Height Control and Curre
nt Transport in GaAs and InP Schottoky Diodes Havi
ng An Ultrathin Silicon Interface Control Layer,”
Control of Semiconductor Interfaces,Karuizawa,Japa
n,8-12 Nov.,1993.)。
【００２０】真空中で劈開を行い、連続して半導体面上
に非晶質シリコンを堆積し作製した半導体レーザは、非
晶質シリコンなしの半導体レーザに比べＣＯＤレベルが
向上し、さらに、長期信頼性が向上することが報告され
ている（マルセル・ガーセル“半導体レーザ・ダイオー
ド及びミラー・パッシベーション方法”特開平3-101183
号公報）。
に非晶質シリコンを堆積し作製した半導体レーザは、非
晶質シリコンなしの半導体レーザに比べＣＯＤレベルが
向上し、さらに、長期信頼性が向上することが報告され
ている（マルセル・ガーセル“半導体レーザ・ダイオー
ド及びミラー・パッシベーション方法”特開平3-101183
号公報）。
【００２１】以上のように、ＣＯＤレベルの向上のため
にはレーザ端面の非発光再結合の低減が重要であり、界
面準位を不活性化することが必要となる。本発明が解決
しようとする課題はＣＯＤレベルの増加と通電試験とと
もに劣化するＣＯＤレベル減少の抑制を行い、長期信頼
性を確保することにある。
にはレーザ端面の非発光再結合の低減が重要であり、界
面準位を不活性化することが必要となる。本発明が解決
しようとする課題はＣＯＤレベルの増加と通電試験とと
もに劣化するＣＯＤレベル減少の抑制を行い、長期信頼
性を確保することにある。
【００２２】本発明の目的は、半導体レーザの素子の長
寿命化を図ることができる半導体レーザおよびその製造
方法を提供することにある。
寿命化を図ることができる半導体レーザおよびその製造
方法を提供することにある。
【００２３】本発明の他の目的は、光出力の向上を図る
ことができる半導体レーザおよびその製造方法を提供す
ることにある。
ことができる半導体レーザおよびその製造方法を提供す
ることにある。
【００２４】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００２６】（１）半導体レーザの出射面を覆う端面コ
ーティング膜の下に水素が添加された水素供給膜が設け
られている。前記水素供給膜は水素が添加された窒化シ
リコン膜で構成されている。前記窒化シリコン膜はシラ
ンガス又はジシランガスに窒素ガス又はアンモニアガス
を添加したプラズマＣＶＤ法によって作製された膜であ
る。前記出射面と前記水素供給膜との間に非晶質シリコ
ン膜又は多結晶シリコン膜が配置されている。
ーティング膜の下に水素が添加された水素供給膜が設け
られている。前記水素供給膜は水素が添加された窒化シ
リコン膜で構成されている。前記窒化シリコン膜はシラ
ンガス又はジシランガスに窒素ガス又はアンモニアガス
を添加したプラズマＣＶＤ法によって作製された膜であ
る。前記出射面と前記水素供給膜との間に非晶質シリコ
ン膜又は多結晶シリコン膜が配置されている。
【００２７】このような半導体レーザは以下の方法によ
って製造される。
って製造される。
【００２８】半導体レーザの出射面に端面コーティング
膜を作製する半導体レーザの製造方法であって、前記半
導体レーザの出射面に非晶質シリコン膜や多結晶シリコ
ン膜を作製した後水素が添加された水素供給膜を作製し
かつ前記水素供給膜上に所定の端面コーティング膜を作
製する。プラズマＣＶＤ法を用いてシランガス又はジシ
ランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添加して水素
が添加された窒化シリコン膜からなる前記水素供給膜を
作製する。
膜を作製する半導体レーザの製造方法であって、前記半
導体レーザの出射面に非晶質シリコン膜や多結晶シリコ
ン膜を作製した後水素が添加された水素供給膜を作製し
かつ前記水素供給膜上に所定の端面コーティング膜を作
製する。プラズマＣＶＤ法を用いてシランガス又はジシ
ランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添加して水素
が添加された窒化シリコン膜からなる前記水素供給膜を
作製する。
【００２９】（２）前記手段（１）の構成において前記
水素供給膜は水素が添加された非晶質シリコン膜で構成
されている。前記非晶質シリコン膜はシリコン固体ソー
スからシリコンを供給するとともに水素ガスを添加した
低温処理による電子サイクロトロン励起法によって作製
された膜である。
水素供給膜は水素が添加された非晶質シリコン膜で構成
されている。前記非晶質シリコン膜はシリコン固体ソー
スからシリコンを供給するとともに水素ガスを添加した
低温処理による電子サイクロトロン励起法によって作製
された膜である。
【００３０】このような半導体レーザは以下の方法によ
って製造される。
って製造される。
【００３１】半導体レーザの出射面に端面コーティング
膜を作製する半導体レーザの製造方法であって、前記半
導体レーザの出射面に水素が添加された水素供給膜を作
製しかつ前記水素供給膜上に所定の端面コーティング膜
を作製する。シリコン固体ソースからシリコンを供給す
るとともに水素ガスを添加し、電子サイクロトロン励起
法を用いて低温で非晶質シリコン膜又は多結晶シリコン
膜を作製して水素が添加された前記水素供給膜を作製す
る。
膜を作製する半導体レーザの製造方法であって、前記半
導体レーザの出射面に水素が添加された水素供給膜を作
製しかつ前記水素供給膜上に所定の端面コーティング膜
を作製する。シリコン固体ソースからシリコンを供給す
るとともに水素ガスを添加し、電子サイクロトロン励起
法を用いて低温で非晶質シリコン膜又は多結晶シリコン
膜を作製して水素が添加された前記水素供給膜を作製す
る。
【００３２】前記（１）の手段によれば、 （ａ）レーザ端面の半導体のボンドは非晶質シリコン又
は多結晶シリコンにより終端することができ、その結
果、界面準位密度が減収する。
は多結晶シリコンにより終端することができ、その結
果、界面準位密度が減収する。
【００３３】（ｂ）非晶質シリコン，多結晶シリコンお
よびレーザ端面でのレーザ光吸収によって生じる熱によ
る温度上昇（アニール）と、水素供給膜から非晶質シリ
コン，多結晶シリコン、レーザ端面付近に供給される水
素を用いることによって、終端されるボンドを増加させ
ることが可能になり、レーザ端面の界面準位を不活性化
できる。
よびレーザ端面でのレーザ光吸収によって生じる熱によ
る温度上昇（アニール）と、水素供給膜から非晶質シリ
コン，多結晶シリコン、レーザ端面付近に供給される水
素を用いることによって、終端されるボンドを増加させ
ることが可能になり、レーザ端面の界面準位を不活性化
できる。
【００３４】（ｃ）前記（ａ），（ｂ）により、レーザ
端面において活性な界面準位密度を低減し、非発光再結
合を低下させることになるため、熱の発生を抑制し半導
体レーザのＣＯＤレベルを増加させることができる。Ｃ
ＯＤレベルの増加は半導体レーザの長期信頼性を向上さ
せることになる。
端面において活性な界面準位密度を低減し、非発光再結
合を低下させることになるため、熱の発生を抑制し半導
体レーザのＣＯＤレベルを増加させることができる。Ｃ
ＯＤレベルの増加は半導体レーザの長期信頼性を向上さ
せることになる。
【００３５】（ｄ）レーザ端面の界面準位の不活性化を
図ることができるため、光出力の向上が図れる。
図ることができるため、光出力の向上が図れる。
【００３６】前記（２）の手段によれば、前記水素供給
膜は水素が添加された非晶質シリコン膜で構成されてい
ることから、前記手段（１）の場合と同様にアニール
と、水素供給によって終端されるボンドを増加させるこ
とが可能になり、レーザ端面の界面準位を不活性化でき
る。
膜は水素が添加された非晶質シリコン膜で構成されてい
ることから、前記手段（１）の場合と同様にアニール
と、水素供給によって終端されるボンドを増加させるこ
とが可能になり、レーザ端面の界面準位を不活性化でき
る。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００３８】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
【００３９】（実施形態１）図１乃至図５は本発明の実
施形態１の半導体レーザに係わる図であって、図１は半
導体レーザの概要を示す斜視図、図２は断面図である。
図３は半導体レーザの製造方法を示す一部工程でのウエ
ハの斜視図、図４は半導体レーザの製造方法を示すフロ
ーチャートである。また、図５は半導体レーザの製造方
法において使用する端面コーティング膜作製装置の概略
図である。
施形態１の半導体レーザに係わる図であって、図１は半
導体レーザの概要を示す斜視図、図２は断面図である。
図３は半導体レーザの製造方法を示す一部工程でのウエ
ハの斜視図、図４は半導体レーザの製造方法を示すフロ
ーチャートである。また、図５は半導体レーザの製造方
法において使用する端面コーティング膜作製装置の概略
図である。
【００４０】本実施形態１ではＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
歪量子井戸レーザに本発明を適用した例について説明す
る。
歪量子井戸レーザに本発明を適用した例について説明す
る。
【００４１】本実施形態１の半導体レーザ（レーザチッ
プ）２０は、図２に示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる
基板１４上にｎ−ＧａＡｓからなるバッファー層１３，
ｎ−ＡｌＧａＡｓからなる下側クラッド層１１，ＡｌＧ
ａＡｓからなる下側ガイド層９ｂ，ＩｎＧａＡｓからな
る歪量子井戸層８，ＡｌＧａＡｓからなる上側ガイド層
９ａ，ｐ−ＡｌＧａＡｓからなる上側クラッド層１０，
ｐ+ −ＧａＡｓからなるキャップ層１２が順次ＭＯＣＶ
Ｄ法やＭＢＥ法等によって形成された構造になってい
る。
プ）２０は、図２に示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる
基板１４上にｎ−ＧａＡｓからなるバッファー層１３，
ｎ−ＡｌＧａＡｓからなる下側クラッド層１１，ＡｌＧ
ａＡｓからなる下側ガイド層９ｂ，ＩｎＧａＡｓからな
る歪量子井戸層８，ＡｌＧａＡｓからなる上側ガイド層
９ａ，ｐ−ＡｌＧａＡｓからなる上側クラッド層１０，
ｐ+ −ＧａＡｓからなるキャップ層１２が順次ＭＯＣＶ
Ｄ法やＭＢＥ法等によって形成された構造になってい
る。
【００４２】前記上側クラッド層１０の中央部分は電流
狭窄のためにメサ構造になり、基板１４の表面側にはス
トライプ２１が形成されている。前記キャップ層１２は
前記ストライプ２１上に設けられている。
狭窄のためにメサ構造になり、基板１４の表面側にはス
トライプ２１が形成されている。前記キャップ層１２は
前記ストライプ２１上に設けられている。
【００４３】また、前記キャップ層１２の側面および上
側クラッド層１０の表面は絶縁膜、たとえばＳｉＮx 膜
で覆われている。
側クラッド層１０の表面は絶縁膜、たとえばＳｉＮx 膜
で覆われている。
【００４４】また、前記キャップ層１２の表面を含む基
板１４の表面側にｐ電極１６が設けられている。前記ｐ
電極１６は、たとえば、ＡｕＺｎＮｉ／Ｔｉ／Ａｕで形
成されている。
板１４の表面側にｐ電極１６が設けられている。前記ｐ
電極１６は、たとえば、ＡｕＺｎＮｉ／Ｔｉ／Ａｕで形
成されている。
【００４５】また、基板１４の裏面（下面）にはｎ電極
１７が設けられている。前記ｎ電極は、たとえば、Ａｕ
ＧｅＮｉ／Ａｕで形成されている。
１７が設けられている。前記ｎ電極は、たとえば、Ａｕ
ＧｅＮｉ／Ａｕで形成されている。
【００４６】本実施形態１の半導体レーザ２０は、光導
波路の長さが９００μｍとなる、波長０．９８μｍの半
導体レーザである。
波路の長さが９００μｍとなる、波長０．９８μｍの半
導体レーザである。
【００４７】一方、半導体レーザ２０のレーザ光を出射
する出射面側の一端側（図１の手前側）には端面コーテ
ィング膜としての低反射膜１が設けられ、他端側（図１
の後側）に端面コーティング膜としての高反射膜２が設
けられている。
する出射面側の一端側（図１の手前側）には端面コーテ
ィング膜としての低反射膜１が設けられ、他端側（図１
の後側）に端面コーティング膜としての高反射膜２が設
けられている。
【００４８】低反射膜１はレーザチップ２０の出射面に
直接形成される非晶質シリコン膜５と、前記非晶質シリ
コン膜５に重なる水素供給膜４と、前記水素供給膜４に
重なる低屈折率膜３とで構成されている。
直接形成される非晶質シリコン膜５と、前記非晶質シリ
コン膜５に重なる水素供給膜４と、前記水素供給膜４に
重なる低屈折率膜３とで構成されている。
【００４９】高反射膜２はレーザチップ２０の出射面に
直接形成される非晶質シリコン膜５と、前記非晶質シリ
コン膜５に重なる水素供給膜４と、前記水素供給膜４に
重なる低屈折率膜３と、前記低屈折率膜３に重なる高屈
折率膜６と、前記高屈折率膜６に重なる低屈折率膜３
と、前記低屈折率膜３に重なる高屈折率膜６とで構成さ
れている。
直接形成される非晶質シリコン膜５と、前記非晶質シリ
コン膜５に重なる水素供給膜４と、前記水素供給膜４に
重なる低屈折率膜３と、前記低屈折率膜３に重なる高屈
折率膜６と、前記高屈折率膜６に重なる低屈折率膜３
と、前記低屈折率膜３に重なる高屈折率膜６とで構成さ
れている。
【００５０】レーザチップ２０の両端にそれぞれ設けら
れる非晶質シリコン膜５と従来から採用されている低屈
折率膜３等による端面コーティング膜との間に水素供給
膜４を介在させるのが本発明の特徴の一つである。
れる非晶質シリコン膜５と従来から採用されている低屈
折率膜３等による端面コーティング膜との間に水素供給
膜４を介在させるのが本発明の特徴の一つである。
【００５１】各膜は、一例をあげれば以下の構造になっ
ている。
ている。
【００５２】非晶質シリコン膜５は厚さ５ｎｍである。
【００５３】水素供給膜４は厚さ２０ｎｍの水素が添加
されたＳｉＮx 膜からなっている。
されたＳｉＮx 膜からなっている。
【００５４】低屈折率膜３ａは厚さ１００ｎｍのＡｌＯ
x 膜、低屈折率膜３ｂは厚さ１３０ｎｍのＡｌＯx 膜、
低屈折率膜３ｃは厚さ１５０ｎｍのＡｌＯx 膜からなっ
ている。
x 膜、低屈折率膜３ｂは厚さ１３０ｎｍのＡｌＯx 膜、
低屈折率膜３ｃは厚さ１５０ｎｍのＡｌＯx 膜からなっ
ている。
【００５５】高屈折率膜６は厚さ１００ｎｍのＴｉＯx
膜からなっている。
膜からなっている。
【００５６】本実施形態１の半導体レーザ２０は、以下
の手順で製造される。
の手順で製造される。
【００５７】矩形状の基板１４上に順次所定の化合物半
導体層を作製し、加工し、かつｐ電極１６およびｎ電極
１７を作製することによって、図３（ａ）に示すように
表面に一定間隔にストライプ２１を有するレーザウエハ
２５が作製される。
導体層を作製し、加工し、かつｐ電極１６およびｎ電極
１７を作製することによって、図３（ａ）に示すように
表面に一定間隔にストライプ２１を有するレーザウエハ
２５が作製される。
【００５８】つぎに、常用の劈開技術によって、空気に
曝すことなく、前記レーザウエハ２５を順次劈開し、図
３（ｂ）に示すような短冊状ウエハ２６を作製する。短
冊状ウエハ２６の表裏面はそれぞれ劈開面２７になる。
曝すことなく、前記レーザウエハ２５を順次劈開し、図
３（ｂ）に示すような短冊状ウエハ２６を作製する。短
冊状ウエハ２６の表裏面はそれぞれ劈開面２７になる。
【００５９】つぎに、図３（ｃ）に示すように、短冊状
ウエハ２６の表面に低反射膜１を作製し、裏面に高反射
膜２を形成する。
ウエハ２６の表面に低反射膜１を作製し、裏面に高反射
膜２を形成する。
【００６０】つぎに、短冊状ウエハ２６を隣接するスト
ライプ２１の中間部分で分断することによって、図１お
よび図２に示すような半導体レーザ（レーザチップ）２
０を製造することができる。
ライプ２１の中間部分で分断することによって、図１お
よび図２に示すような半導体レーザ（レーザチップ）２
０を製造することができる。
【００６１】レーザウエハ２５の劈開後の低反射膜１お
よび高反射膜２の作製は、図４のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。また、各膜は図５に示す端面
コーティング膜作製装置によって作製される。
よび高反射膜２の作製は、図４のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。また、各膜は図５に示す端面
コーティング膜作製装置によって作製される。
【００６２】ここで、端面コーティング膜作製装置につ
いて説明する。
いて説明する。
【００６３】端面コーティング膜作製装置は、良く知ら
れた電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ：Electron Cycro
tron Resonance) を用いた堆積装置である。
れた電子サイクロトロン共振（ＥＣＲ：Electron Cycro
tron Resonance) を用いた堆積装置である。
【００６４】ＥＣＲは、マグネットコイル３０によって
所定の磁場となるプラズマ室３１に石英窓３８を介して
導波管３２から所定のマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）が
送られるように構成されている。
所定の磁場となるプラズマ室３１に石英窓３８を介して
導波管３２から所定のマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）が
送られるように構成されている。
【００６５】前記プラズマ室３１に続く試料室３３内に
は、ガス供給管４１から膜作製用のガス４０が供給され
るようになっている。ガス４０は、たとえば、ＳｉＨ4
等である。
は、ガス供給管４１から膜作製用のガス４０が供給され
るようになっている。ガス４０は、たとえば、ＳｉＨ4
等である。
【００６６】また、プラズマ室３１にはキャリアガス供
給管４２からキャリアガス４３が供給される。キャリア
ガス４３は、たとえば、Ｎ2 ガスである。
給管４２からキャリアガス４３が供給される。キャリア
ガス４３は、たとえば、Ｎ2 ガスである。
【００６７】また、プラズマ室３１は冷却管４４に送り
込まれる冷却水４５によって冷却されるように構成され
ている。
込まれる冷却水４５によって冷却されるように構成され
ている。
【００６８】前記試料室３３内には試料３６を保持する
試料ホルダー３４が配置されている。また、試料室３３
は排気系に接続されている。
試料ホルダー３４が配置されている。また、試料室３３
は排気系に接続されている。
【００６９】これにより、プラズマ室３１から前記試料
ホルダー３４に向けてプラズマ流３５が流れ、試料ホル
ダー３４に保持された試料３６に所定の膜が形成され
る。
ホルダー３４に向けてプラズマ流３５が流れ、試料ホル
ダー３４に保持された試料３６に所定の膜が形成され
る。
【００７０】このような端面コーティング膜作製装置に
おいて、ＳｉＮx 膜で構成される水素が添加された水素
供給膜４は、シラン（ＳｉＨ4 ）と窒素（Ｎ2 ）とアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いて、レーザ端面上に非晶質シリ
コン膜５を作製した後、連続して作製する。
おいて、ＳｉＮx 膜で構成される水素が添加された水素
供給膜４は、シラン（ＳｉＨ4 ）と窒素（Ｎ2 ）とアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いて、レーザ端面上に非晶質シリ
コン膜５を作製した後、連続して作製する。
【００７１】すなわち、薄膜の作製はマイクロ波出力１
００Ｗ、磁気コイル電流１３．８Ａ、圧力０．１ｐａの
条件で作製した。ＳｉＮx 膜作製の場合にはＮ2 ガス２
０ｓｃｃｍを流し、ａ−Ｓｉ膜作製の場合にはＡｒガス
を２０ｓｃｃｍ流し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波と磁
気コイルによってＥＣＲプラズマを作製した。試料室３
３にはＳｉＮx 膜作製の場合にはＳｉＨ4 とＮＨ3 ガス
をそれぞれ１０ｓｃｃｍずつ、また、ａ−Ｓｉ膜作製の
場合にはＳｉＨ4 を１０ｓｃｃｍ導入し薄膜を作製し
た。
００Ｗ、磁気コイル電流１３．８Ａ、圧力０．１ｐａの
条件で作製した。ＳｉＮx 膜作製の場合にはＮ2 ガス２
０ｓｃｃｍを流し、ａ−Ｓｉ膜作製の場合にはＡｒガス
を２０ｓｃｃｍ流し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波と磁
気コイルによってＥＣＲプラズマを作製した。試料室３
３にはＳｉＮx 膜作製の場合にはＳｉＨ4 とＮＨ3 ガス
をそれぞれ１０ｓｃｃｍずつ、また、ａ−Ｓｉ膜作製の
場合にはＳｉＨ4 を１０ｓｃｃｍ導入し薄膜を作製し
た。
【００７２】各膜の作製は図４のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。
各工程を経て作製される。
【００７３】はじめにレーザウエハ２５の劈開を行い
（ステップ１００）、一方の劈開面２７に薄膜を堆積す
るために短冊状ウエハ２６を試料ホルダー３４に配置し
（ステップ１０１）、非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）
５の作製（ステップ１０２）および水素供給膜（ＳｉＮ
x 膜）４の作製（ステップ１０３）を行った。
（ステップ１００）、一方の劈開面２７に薄膜を堆積す
るために短冊状ウエハ２６を試料ホルダー３４に配置し
（ステップ１０１）、非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）
５の作製（ステップ１０２）および水素供給膜（ＳｉＮ
x 膜）４の作製（ステップ１０３）を行った。
【００７４】つぎに、反対側の端面（劈開面２７）に薄
膜を堆積するために短冊状ウエハ２６を裏返しにして試
料ホルダー３４に配置し（ステップ１０４）、非晶質シ
リコン膜（ａ−Ｓｉ膜）５の作製（ステップ１０５）お
よび水素供給膜（ＳｉＮx 膜）４の作製（ステップ１０
６）を行った。
膜を堆積するために短冊状ウエハ２６を裏返しにして試
料ホルダー３４に配置し（ステップ１０４）、非晶質シ
リコン膜（ａ−Ｓｉ膜）５の作製（ステップ１０５）お
よび水素供給膜（ＳｉＮx 膜）４の作製（ステップ１０
６）を行った。
【００７５】つぎに、マグネトロンスパッタ装置に短冊
状ウエハ２６の一方の端面（劈開面２７）に膜が形成さ
れるように配置し（ステップ１０７）、一方の端面に低
屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製を行い低反射膜１を作
製した（ステップ１０８）。
状ウエハ２６の一方の端面（劈開面２７）に膜が形成さ
れるように配置し（ステップ１０７）、一方の端面に低
屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製を行い低反射膜１を作
製した（ステップ１０８）。
【００７６】つぎに、マグネトロンスパッタ装置に短冊
状ウエハ２６の他方の端面（劈開面２７）に膜が形成さ
れるように配置し（ステップ１０９）、他方の端面に低
屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製（ステップ１１０）、
高屈折率膜（ＴｉＯx 膜）６の作製（ステップ１１
１）、ＡｌＯx 膜３の作製（ステップ１１２）およびＴ
ｉＯx 膜６の作製（ステップ１１３）を行い高反射膜２
を作製した。
状ウエハ２６の他方の端面（劈開面２７）に膜が形成さ
れるように配置し（ステップ１０９）、他方の端面に低
屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製（ステップ１１０）、
高屈折率膜（ＴｉＯx 膜）６の作製（ステップ１１
１）、ＡｌＯx 膜３の作製（ステップ１１２）およびＴ
ｉＯx 膜６の作製（ステップ１１３）を行い高反射膜２
を作製した。
【００７７】ＳｉＮx 膜４には水素が取り込まれてお
り、半導体レーザ２０を動作させることにより水素は非
晶質シリコン膜５に拡散する。なお、１５０ｍＷ動作時
には活性層付近では１０ＭＷ／ｃｍ2 程度の高出力密度
となる。
り、半導体レーザ２０を動作させることにより水素は非
晶質シリコン膜５に拡散する。なお、１５０ｍＷ動作時
には活性層付近では１０ＭＷ／ｃｍ2 程度の高出力密度
となる。
【００７８】この半導体レーザ２０を用いて５０℃、１
５０ｍＷ、ＡＰＣ条件で通電試験を行った。０、３００
及び１０００時間におけるＣＯＤレベルは約３３０ｍ
Ｗ、約３６０ｍＷ、約３５０ｍＷとなった。
５０ｍＷ、ＡＰＣ条件で通電試験を行った。０、３００
及び１０００時間におけるＣＯＤレベルは約３３０ｍ
Ｗ、約３６０ｍＷ、約３５０ｍＷとなった。
【００７９】ＣＯＤレベルは熱が関与した破壊であるた
め、ＣＯＤレベルが増加した素子は端面付近の温度が下
がったことを意味している。
め、ＣＯＤレベルが増加した素子は端面付近の温度が下
がったことを意味している。
【００８０】なお、端面コーティング膜に非晶質シリコ
ンを用いなかった半導体レーザと用いた半導体レーザの
ＣＯＤレベル（水素供給膜なし）は通電時間１０００時
間後、約２００ｍＷと約３３０ｍＷであった。半導体端
面に非晶質シリコンを用いることにより長期通電した半
導体レーザのＣＯＤレベルが増加し、さらに、水素を添
加することによりＣＯＤレベルは増加した。
ンを用いなかった半導体レーザと用いた半導体レーザの
ＣＯＤレベル（水素供給膜なし）は通電時間１０００時
間後、約２００ｍＷと約３３０ｍＷであった。半導体端
面に非晶質シリコンを用いることにより長期通電した半
導体レーザのＣＯＤレベルが増加し、さらに、水素を添
加することによりＣＯＤレベルは増加した。
【００８１】外部から励起光源波長７８０ｎｍのレーザ
光をＡＲ面に照射し、通電試験時間０と３００時間で、
当発明の半導体レーザの光誘起電流を調べた。その結
果、通電試験時間３００時間の半導体レーザの光誘起電
流は通電試験時間０の半導体レーザに比べ約１０％増加
した。なお、ＡＲ膜の屈折率及び吸収の変化による反射
率の変動、吸収の変動によって半導体に到達する光出力
が１０％増加（光出力と光誘起電流が線形であるとした
場合）し、光誘起電流が増加することは説明できない。
通電試験によって半導体レーザは多少劣化すると考えら
れるものの、光誘起電流が増加したことは、水素と通電
試験におけるレーザ光又はアニールによって界面準位が
不活性化され、界面準位密度が低下したためであると考
えられる。
光をＡＲ面に照射し、通電試験時間０と３００時間で、
当発明の半導体レーザの光誘起電流を調べた。その結
果、通電試験時間３００時間の半導体レーザの光誘起電
流は通電試験時間０の半導体レーザに比べ約１０％増加
した。なお、ＡＲ膜の屈折率及び吸収の変化による反射
率の変動、吸収の変動によって半導体に到達する光出力
が１０％増加（光出力と光誘起電流が線形であるとした
場合）し、光誘起電流が増加することは説明できない。
通電試験によって半導体レーザは多少劣化すると考えら
れるものの、光誘起電流が増加したことは、水素と通電
試験におけるレーザ光又はアニールによって界面準位が
不活性化され、界面準位密度が低下したためであると考
えられる。
【００８２】一方、非晶質シリコン中の水素はトラッ
プ、デトラップされ表面化から抜けると考えられる。１
０００時間通電した半導体レーザの光励起電流は３００
時間に比べ約４％減少した。１０００時間においてＣＯ
Ｄレベルの若干の減少は水素抜け、若しくは、デバイス
の劣化により、界面準位密度が増加したためと考えられ
る。なお、水素供給層から水素が供給されるため、従来
の水素添加して作製した非晶質シリコンを使用した場合
に比べ、効果が長くなると考えられる。
プ、デトラップされ表面化から抜けると考えられる。１
０００時間通電した半導体レーザの光励起電流は３００
時間に比べ約４％減少した。１０００時間においてＣＯ
Ｄレベルの若干の減少は水素抜け、若しくは、デバイス
の劣化により、界面準位密度が増加したためと考えられ
る。なお、水素供給層から水素が供給されるため、従来
の水素添加して作製した非晶質シリコンを使用した場合
に比べ、効果が長くなると考えられる。
【００８３】レーザ端面に水素添加したＬＤでは、従来
のレーザ端面に水素添加したＬＤに比べ、界面準位密度
が低減されるためＣＯＤレベルの増加が生じる。しかし
ながら、水素は物質の中を動き易く、長期的に界面準位
密度を低減させることは困難である。したがって、界面
準位密度が低減されるのは初期状態であり、通電時間と
ともに界面準位密度は増加すると考えられる。レーザ端
面に水素添加したＬＤは初期に劣化が小さいことを反映
して同じ通電時間を比較すると従来のレーザ端面に水素
添加しないＬＤに比べ、ＣＯＤレベルが高く、長期信頼
性を向上させることになる。
のレーザ端面に水素添加したＬＤに比べ、界面準位密度
が低減されるためＣＯＤレベルの増加が生じる。しかし
ながら、水素は物質の中を動き易く、長期的に界面準位
密度を低減させることは困難である。したがって、界面
準位密度が低減されるのは初期状態であり、通電時間と
ともに界面準位密度は増加すると考えられる。レーザ端
面に水素添加したＬＤは初期に劣化が小さいことを反映
して同じ通電時間を比較すると従来のレーザ端面に水素
添加しないＬＤに比べ、ＣＯＤレベルが高く、長期信頼
性を向上させることになる。
【００８４】なお、水素供給膜としてＥＣＲスパッタ装
置を使用して、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ2 ）と水素
（Ｈ2 ）から作製したＳｉＮx 膜をＡＲ膜に挾み込んだ
半導体レーザでも同様の効果が得られることは明らかで
ある。ここではＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レー
ザを用いたが、ＣＯＤ劣化の生じるＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＩｎＧａＰを活性層とする半導体レーザでも同様
の効果があることは明らかである。
置を使用して、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ2 ）と水素
（Ｈ2 ）から作製したＳｉＮx 膜をＡＲ膜に挾み込んだ
半導体レーザでも同様の効果が得られることは明らかで
ある。ここではＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レー
ザを用いたが、ＣＯＤ劣化の生じるＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＩｎＧａＰを活性層とする半導体レーザでも同様
の効果があることは明らかである。
【００８５】本実施形態１によれば以下の効果を奏す
る。
る。
【００８６】（１）半導体レーザ２０のレーザ出射面
（レーザ端面）の半導体のボンドは非晶質シリコン膜５
により終端することができ、その結果、界面準位密度が
減収する。
（レーザ端面）の半導体のボンドは非晶質シリコン膜５
により終端することができ、その結果、界面準位密度が
減収する。
【００８７】（２）非晶質シリコン膜５およびレーザ端
面でのレーザ光吸収によって生じる熱による温度上昇
（アニール）と、水素供給膜４から非晶質シリコン膜５
およびレーザ端面付近に供給される水素を用いることに
よって、終端されるボンドを増加させることが可能にな
り、レーザ端面の界面準位を不活性化できる。
面でのレーザ光吸収によって生じる熱による温度上昇
（アニール）と、水素供給膜４から非晶質シリコン膜５
およびレーザ端面付近に供給される水素を用いることに
よって、終端されるボンドを増加させることが可能にな
り、レーザ端面の界面準位を不活性化できる。
【００８８】（３）前記（１），（２）により、レーザ
端面において活性な界面準位密度を低減し、非発光再結
合を低下させることができるため、熱の発生を抑制し半
導体レーザのＣＯＤレベルを増加させることができる。
ＣＯＤレベルの増加は半導体レーザの長期信頼性を向上
させることになり、半導体レーザ２０の長寿命化が達成
できる。
端面において活性な界面準位密度を低減し、非発光再結
合を低下させることができるため、熱の発生を抑制し半
導体レーザのＣＯＤレベルを増加させることができる。
ＣＯＤレベルの増加は半導体レーザの長期信頼性を向上
させることになり、半導体レーザ２０の長寿命化が達成
できる。
【００８９】（４）レーザ端面の界面準位の不活性化を
図ることができるため、光出力の向上が図れる。
図ることができるため、光出力の向上が図れる。
【００９０】なお、前記非晶質シリコン膜５に代えて多
結晶シリコン膜であっても前記実施形態同様な効果が得
られる。
結晶シリコン膜であっても前記実施形態同様な効果が得
られる。
【００９１】（実施形態２）図６乃至図９は本発明の実
施形態２の半導体レーザに係わる図であって、図６は半
導体レーザの概要を示す斜視図である。図７は半導体レ
ーザの製造方法を示す一部工程でのウエハの斜視図、図
８は半導体レーザの製造方法を示すフローチャートであ
る。また、図９は半導体レーザの製造方法において使用
する端面コーティング膜作製装置の概略図である。
施形態２の半導体レーザに係わる図であって、図６は半
導体レーザの概要を示す斜視図である。図７は半導体レ
ーザの製造方法を示す一部工程でのウエハの斜視図、図
８は半導体レーザの製造方法を示すフローチャートであ
る。また、図９は半導体レーザの製造方法において使用
する端面コーティング膜作製装置の概略図である。
【００９２】本実施形態２の半導体レーザ２０は前記実
施形態１の半導体レーザ２０において、低反射膜１およ
び高反射膜２の構成が異なる。
施形態１の半導体レーザ２０において、低反射膜１およ
び高反射膜２の構成が異なる。
【００９３】すなわち、図６に示すように、低反射膜１
はレーザチップ２０の出射面に直接形成される水素添加
の非晶質シリコン膜７と、この水素添加の非晶質シリコ
ン膜７に重なる低屈折率膜３とで構成されている。
はレーザチップ２０の出射面に直接形成される水素添加
の非晶質シリコン膜７と、この水素添加の非晶質シリコ
ン膜７に重なる低屈折率膜３とで構成されている。
【００９４】高反射膜２はレーザチップ２０の出射面に
直接形成される水素添加の非晶質シリコン膜７と、前記
水素添加の非晶質シリコン膜７に重なる低屈折率膜３
と、前記低屈折率膜３に重なる高屈折率膜６と、前記高
屈折率膜６に重なる低屈折率膜３と、前記低屈折率膜３
に重なる高屈折率膜６とで構成されている。
直接形成される水素添加の非晶質シリコン膜７と、前記
水素添加の非晶質シリコン膜７に重なる低屈折率膜３
と、前記低屈折率膜３に重なる高屈折率膜６と、前記高
屈折率膜６に重なる低屈折率膜３と、前記低屈折率膜３
に重なる高屈折率膜６とで構成されている。
【００９５】前記水素添加の非晶質シリコン膜７は厚さ
５ｎｍになっている。
５ｎｍになっている。
【００９６】半導体レーザ２０の製造において、オーミ
ックコンタクト電極は約４００℃のアニールをかけるこ
とにより作製されるため、端面コーティング膜は低温で
作製することが必須となる。電子サイクロトロン励起法
を用いることによって、２００℃以下の低温堆積を行い
水素添加の非晶質シリコン膜７を作製した。
ックコンタクト電極は約４００℃のアニールをかけるこ
とにより作製されるため、端面コーティング膜は低温で
作製することが必須となる。電子サイクロトロン励起法
を用いることによって、２００℃以下の低温堆積を行い
水素添加の非晶質シリコン膜７を作製した。
【００９７】本実施形態２の半導体レーザ２０は、以下
の手順で製造される。
の手順で製造される。
【００９８】矩形状の基板１４上に順次所定の化合物半
導体層を作製し、加工し、かつｐ電極１６およびｎ電極
１７を作製することによって、図７（ａ）に示すように
表面に一定間隔にストライプ２１を有するレーザウエハ
２５が作製される。
導体層を作製し、加工し、かつｐ電極１６およびｎ電極
１７を作製することによって、図７（ａ）に示すように
表面に一定間隔にストライプ２１を有するレーザウエハ
２５が作製される。
【００９９】つぎに、常用の劈開技術によって、空気に
曝すことなく、前記レーザウエハ２５を順次劈開し、図
７（ｂ）に示すような短冊状ウエハ２６を作製する。短
冊状ウエハ２６の表裏面はそれぞれ劈開面２７になる。
曝すことなく、前記レーザウエハ２５を順次劈開し、図
７（ｂ）に示すような短冊状ウエハ２６を作製する。短
冊状ウエハ２６の表裏面はそれぞれ劈開面２７になる。
【０１００】つぎに、図７（ｃ）に示すように、短冊状
ウエハ２６の表面に低反射膜１を作製し、裏面に高反射
膜２を形成する。
ウエハ２６の表面に低反射膜１を作製し、裏面に高反射
膜２を形成する。
【０１０１】つぎに、短冊状ウエハ２６を隣接するスト
ライプ２１の中間部分で分断することによって、図６に
示すような半導体レーザ２０を製造することができる。
ライプ２１の中間部分で分断することによって、図６に
示すような半導体レーザ２０を製造することができる。
【０１０２】レーザウエハ２５の劈開後の低反射膜１お
よび高反射膜２の作製は、図８のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。また、各膜は図９に示す端面
コーティング膜作製装置によって作製される。
よび高反射膜２の作製は、図８のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。また、各膜は図９に示す端面
コーティング膜作製装置によって作製される。
【０１０３】ここで、端面コーティング膜作製装置につ
いて説明する。
いて説明する。
【０１０４】図９は端面コーティング膜作製装置は、良
く知られた電子サイクロトロン励起装置である。本装置
は前記実施形態１の端面コーティング膜作製装置におい
て、装置は縦型となり、かつプラズマ室３１から放射す
るプラズマ流３５をスパッタ電源５０によって制御され
るスパッタターゲット５１で制御する構造になってい
る。
く知られた電子サイクロトロン励起装置である。本装置
は前記実施形態１の端面コーティング膜作製装置におい
て、装置は縦型となり、かつプラズマ室３１から放射す
るプラズマ流３５をスパッタ電源５０によって制御され
るスパッタターゲット５１で制御する構造になってい
る。
【０１０５】図９に示す端面コーティング膜作製装置で
は、薄膜の作製はマイクロ波出力２００Ｗ、スパッタ電
源２００Ｗ、磁気コイル電流２６Ａ、圧力０．１ｐａの
条件で作製した。キャリアガス供給管４２からＡｒガス
２０ｓｃｃｍを流し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波と磁
気コイルによってＥＣＲプラズマを作製した。試料室３
３にはスパッタターゲット５１が配置され、水素添加の
ａ−Ｓｉ膜（非晶質シリコン膜）７の作製の場合には、
Ｓｉターゲットとガス４０には水素３ｓｃｃｍ、ＡｌＯ
x 膜作製の場合にはＡｌターゲットとガス４０には酸素
３ｓｃｃｍ、ＴｉＯx 膜作製の場合にはＴｉターゲット
とガス４０には酸素３ｓｃｃｍを導入し薄膜を形成し
た。
は、薄膜の作製はマイクロ波出力２００Ｗ、スパッタ電
源２００Ｗ、磁気コイル電流２６Ａ、圧力０．１ｐａの
条件で作製した。キャリアガス供給管４２からＡｒガス
２０ｓｃｃｍを流し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波と磁
気コイルによってＥＣＲプラズマを作製した。試料室３
３にはスパッタターゲット５１が配置され、水素添加の
ａ−Ｓｉ膜（非晶質シリコン膜）７の作製の場合には、
Ｓｉターゲットとガス４０には水素３ｓｃｃｍ、ＡｌＯ
x 膜作製の場合にはＡｌターゲットとガス４０には酸素
３ｓｃｃｍ、ＴｉＯx 膜作製の場合にはＴｉターゲット
とガス４０には酸素３ｓｃｃｍを導入し薄膜を形成し
た。
【０１０６】各膜の作製は図８のフローチャートに示す
各工程を経て作製される。
各工程を経て作製される。
【０１０７】はじめにレーザウエハ２５の劈開を行い
（ステップ２００）、一方の劈開面２７に薄膜（低反射
膜１）を堆積するために短冊状ウエハ２６を試料ホルダ
ー３４に配置し（ステップ２０１）、水素添加の非晶質
シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）７の作製（ステップ２０２）
および低屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製（ステップ２
０３）を行い低反射膜１を作製した。
（ステップ２００）、一方の劈開面２７に薄膜（低反射
膜１）を堆積するために短冊状ウエハ２６を試料ホルダ
ー３４に配置し（ステップ２０１）、水素添加の非晶質
シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）７の作製（ステップ２０２）
および低屈折率膜（ＡｌＯx 膜）３の作製（ステップ２
０３）を行い低反射膜１を作製した。
【０１０８】つぎに、反対側の端面（劈開面２７）に薄
膜（高反射膜２）を堆積するために短冊状ウエハ２６を
裏返しにして試料ホルダー３４に配置し（ステップ２０
４）、水素添加の非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）７の
作製（ステップ２０５），ＡｌＯx 膜３の作製（ステッ
プ２０６），ＴｉＯx 膜の６作製（ステップ２０７）、
ＡｌＯx 膜３の作製（ステップ２０８）およびＴｉＯx
膜６の作製（ステップ２０９）を行い高反射膜２を作製
した。
膜（高反射膜２）を堆積するために短冊状ウエハ２６を
裏返しにして試料ホルダー３４に配置し（ステップ２０
４）、水素添加の非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）７の
作製（ステップ２０５），ＡｌＯx 膜３の作製（ステッ
プ２０６），ＴｉＯx 膜の６作製（ステップ２０７）、
ＡｌＯx 膜３の作製（ステップ２０８）およびＴｉＯx
膜６の作製（ステップ２０９）を行い高反射膜２を作製
した。
【０１０９】前述のように、半導体レーザ２０の出射面
に、プラズマ法でアルゴンイオンを作製しシリコンター
ゲットに照射しスパッタさせ、このスパッタされたシリ
コンと水素ガスを電子サイクロトロン励起法を用い効率
よくプラズマにすることにより水素添加の非晶質シリコ
ン膜７が作製できる。
に、プラズマ法でアルゴンイオンを作製しシリコンター
ゲットに照射しスパッタさせ、このスパッタされたシリ
コンと水素ガスを電子サイクロトロン励起法を用い効率
よくプラズマにすることにより水素添加の非晶質シリコ
ン膜７が作製できる。
【０１１０】各膜は一例をあげれば以下の構造になって
いる。
いる。
【０１１１】非晶質シリコン膜５は厚さ５ｎｍである。
【０１１２】水素添加の非晶質シリコン膜７は厚さ５ｎ
ｍである。低屈折率膜３ｄは厚さ１２０ｎｍである。
ｍである。低屈折率膜３ｄは厚さ１２０ｎｍである。
【０１１３】製造した半導体レーザ２０を用いて５０
℃、１５０ｍＷ、ＡＰＣ条件で通電試験を行った。０お
よび３００時間におけるＣＯＤレベルは約３３０ｍＷ、
約３６０ｍＷとなり、ＣＯＤレベルは増加した。水素と
通電試験によるレーザ光またはアニールによって界面準
位が不活性化され、界面準位密度が低下したためである
と考えられる。
℃、１５０ｍＷ、ＡＰＣ条件で通電試験を行った。０お
よび３００時間におけるＣＯＤレベルは約３３０ｍＷ、
約３６０ｍＷとなり、ＣＯＤレベルは増加した。水素と
通電試験によるレーザ光またはアニールによって界面準
位が不活性化され、界面準位密度が低下したためである
と考えられる。
【０１１４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【０１１５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＩｎＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザの製造技術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
ない。
なされた発明をその背景となった利用分野であるＩｎＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レーザの製造技術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
ない。
【０１１６】本発明は少なくとも同様の問題のある他の
化合物半導体による半導体レーザの製造技術にも適用で
きる。
化合物半導体による半導体レーザの製造技術にも適用で
きる。
【０１１７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【０１１８】（１）本発明によれば、半導体レーザの両
端に設ける端面コーティング膜内に水素が添加された水
素供給膜を形成することによって、初期状態に比べ３０
０時間動作させた半導体レーザのＣＯＤレベルは増加し
た。
端に設ける端面コーティング膜内に水素が添加された水
素供給膜を形成することによって、初期状態に比べ３０
０時間動作させた半導体レーザのＣＯＤレベルは増加し
た。
【０１１９】（２）また、１０００時間までの通電試験
後もＣＯＤレベルの劣化は小さくなった。
後もＣＯＤレベルの劣化は小さくなった。
【０１２０】（３）レーザ端面に非晶質シリコン膜を配
置することにより、界面準位密度が減少し、さらに、水
素供給を導入することにより界面準位密度が減少したた
め、ＣＯＤレベルは増加した。
置することにより、界面準位密度が減少し、さらに、水
素供給を導入することにより界面準位密度が減少したた
め、ＣＯＤレベルは増加した。
【０１２１】（４）半導体レーザの製造において、電子
サイクロトロン励起法を用いることにより２００℃以下
の低温堆積が可能となり、水素添加の非晶質シリコン作
製が可能となる。
サイクロトロン励起法を用いることにより２００℃以下
の低温堆積が可能となり、水素添加の非晶質シリコン作
製が可能となる。
【０１２２】（５）半導体レーザの製造において、シリ
コン固体ソースからシリコンを供給するとともに水素ガ
スを添加し電子サイクロトロン励起法にて水素添加効果
を高めた水素添加の非晶質シリコンを端面コーティング
した半導体レーザでも、同様に、初期状態に比べ３００
時間動作させた半導体レーザのＣＯＤレベルは増加し
た。
コン固体ソースからシリコンを供給するとともに水素ガ
スを添加し電子サイクロトロン励起法にて水素添加効果
を高めた水素添加の非晶質シリコンを端面コーティング
した半導体レーザでも、同様に、初期状態に比べ３００
時間動作させた半導体レーザのＣＯＤレベルは増加し
た。
【０１２３】（６）前記（１）〜（５）より、レーザ端
面側の水素化とアニールが行われる本発明の半導体レー
ザは界面準位密度が低減することからＣＯＤレベルが増
大し、素子の長寿命化が達成できる。また、このことは
光出力の増大を図ることになる。
面側の水素化とアニールが行われる本発明の半導体レー
ザは界面準位密度が低減することからＣＯＤレベルが増
大し、素子の長寿命化が達成できる。また、このことは
光出力の増大を図ることになる。
【図１】本発明の実施形態１である半導体レーザの概要
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本実施形態１の半導体レーザの断面図である。
【図３】本実施形態１の半導体レーザの製造方法を示す
一部工程でのウエハの斜視図である。
一部工程でのウエハの斜視図である。
【図４】本実施形態１の半導体レーザの製造方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】本実施形態１の半導体レーザの製造方法におい
て使用する端面コーティング膜作製装置の概略図であ
る。
て使用する端面コーティング膜作製装置の概略図であ
る。
【図６】本発明の実施形態２である半導体レーザの概要
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】本実施形態２の半導体レーザの製造方法を示す
一部工程でのウエハの斜視図である。
一部工程でのウエハの斜視図である。
【図８】本実施形態１の半導体レーザの製造方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】本実施形態１の半導体レーザの製造方法におい
て使用する端面コーティング膜作製装置の概略図であ
る。
て使用する端面コーティング膜作製装置の概略図であ
る。
【図１０】従来のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸レ
ーザの概略斜視図である。
ーザの概略斜視図である。
１…低反射膜、２…高反射膜、３…低屈折率膜（ＡｌＯ
x ）、４…ＳｉＮx 膜、５…非晶質シリコン膜、６…高
屈折率膜（ＴｉＯx 膜）、７…水素添加した非晶質シリ
コン膜、８…歪量子井戸（ＩｎＧａＡｓ）、９ａ…上側
ガイド層（ＡｌＧａＡｓ）、９ｂ…下側ガイド層（Ａｌ
ＧａＡｓ）、１０上側クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＡ
ａ）、１１…下側クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）、１
２キャップ層（ｐ+ −ＧａＡｓ）、１３…バッファー層
（ｎ−ＧａＡｓ）、１４…基盤（ｎ−ＧａＡｓ）、１５
…絶縁膜（ＳｉＮx ）、１６…ｐ電極（ＡｕＺｎＮｉ／
Ｔｉ／Ａｕ）、１７…ｎ電極（ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ）、
２０…半導体レーザ、２１…ストライプ、２５…レーザ
ウエハ、２６…短冊状ウエハ、２７…劈開面、３０…マ
グネットコイル、３１…プラズマ室、３２…導波管、３
３…試料室、３４…試料ホルダー、３５…プラズマ流、
３６…試料、３８…石英窓、４０…ガス、４１…ガス供
給管、４２…キャリアガス供給管、４３…キャリアガ
ス、４４…冷却管、４５…冷却水、５９…スパッタ電
源、５１…スパッタターゲット。
x ）、４…ＳｉＮx 膜、５…非晶質シリコン膜、６…高
屈折率膜（ＴｉＯx 膜）、７…水素添加した非晶質シリ
コン膜、８…歪量子井戸（ＩｎＧａＡｓ）、９ａ…上側
ガイド層（ＡｌＧａＡｓ）、９ｂ…下側ガイド層（Ａｌ
ＧａＡｓ）、１０上側クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＡ
ａ）、１１…下側クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）、１
２キャップ層（ｐ+ −ＧａＡｓ）、１３…バッファー層
（ｎ−ＧａＡｓ）、１４…基盤（ｎ−ＧａＡｓ）、１５
…絶縁膜（ＳｉＮx ）、１６…ｐ電極（ＡｕＺｎＮｉ／
Ｔｉ／Ａｕ）、１７…ｎ電極（ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ）、
２０…半導体レーザ、２１…ストライプ、２５…レーザ
ウエハ、２６…短冊状ウエハ、２７…劈開面、３０…マ
グネットコイル、３１…プラズマ室、３２…導波管、３
３…試料室、３４…試料ホルダー、３５…プラズマ流、
３６…試料、３８…石英窓、４０…ガス、４１…ガス供
給管、４２…キャリアガス供給管、４３…キャリアガ
ス、４４…冷却管、４５…冷却水、５９…スパッタ電
源、５１…スパッタターゲット。
フロントページの続き (72)発明者 伊賀 龍三 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 福田 光男 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体レーザの出射面を覆う端面コーテ
ィング膜の下に水素が添加された水素供給膜が設けられ
ていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記水素供給膜は水素が添加された窒化
シリコン膜で構成されていることを特徴とする請求項１
に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記窒化シリコン膜はシランガス又はジ
シランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添加したプ
ラズマＣＶＤ法によって作製された膜であることを特徴
とする請求項２に記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記出射面と前記水素供給膜との間に非
晶質シリコン膜又は多結晶シリコン膜が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
に記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記水素供給膜は水素が添加された非晶
質シリコン膜で構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記非晶質シリコン膜はシリコン固体ソ
ースからシリコンを供給するとともに水素ガスを添加し
た低温処理による電子サイクロトロン励起法によって作
製された膜であることを特徴とする請求項５に記載の半
導体レーザ。 - 【請求項７】 半導体レーザの出射面に端面コーティン
グ膜を作製する半導体レーザの製造方法であって、前記
半導体レーザの出射面に非晶質シリコン膜や多結晶シリ
コン膜を作製した後又は直接水素が添加された水素供給
膜を作製しかつ前記水素供給膜上に所定の端面コーティ
ング膜を作製することを特徴とする半導体レーザの製造
方法。 - 【請求項８】 プラズマＣＶＤ法を用いてシランガス又
はジシランガスに窒素ガス又はアンモニアガスを添加し
て水素が添加された窒化シリコン膜からなる前記水素供
給膜を作製することを特徴とする請求項７に記載の半導
体レーザの製造方法。 - 【請求項９】 シリコン固体ソースからシリコンを供給
するとともに水素ガスを添加し、電子サイクロトロン励
起法を用いて低温で非晶質シリコン膜又は多結晶シリコ
ン膜を作製して水素が添加された前記水素供給膜を作製
することを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17703297A JPH1126863A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17703297A JPH1126863A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126863A true JPH1126863A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16023965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17703297A Pending JPH1126863A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126863A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084680A1 (en) * | 2000-05-03 | 2001-11-08 | Corning Incorporated | Passivation of semiconductor laser facets |
| US6985504B2 (en) | 2002-02-19 | 2006-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for manufacturing the same |
| JP2007158067A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Opnext Japan Inc | 半導体素子およびその製造方法、ならびに、半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2009044108A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体素子端面の誘電体薄膜膜厚評価方法 |
| KR100978570B1 (ko) | 2008-08-29 | 2010-08-27 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광소자 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17703297A patent/JPH1126863A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084680A1 (en) * | 2000-05-03 | 2001-11-08 | Corning Incorporated | Passivation of semiconductor laser facets |
| US6618409B1 (en) | 2000-05-03 | 2003-09-09 | Corning Incorporated | Passivation of semiconductor laser facets |
| US6985504B2 (en) | 2002-02-19 | 2006-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for manufacturing the same |
| US7142576B2 (en) | 2002-02-19 | 2006-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP2007158067A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Opnext Japan Inc | 半導体素子およびその製造方法、ならびに、半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2009044108A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体素子端面の誘電体薄膜膜厚評価方法 |
| KR100978570B1 (ko) | 2008-08-29 | 2010-08-27 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광소자 |
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