JPS59232477A - 誘電体多層膜形成方法 - Google Patents
誘電体多層膜形成方法Info
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- JPS59232477A JPS59232477A JP10668783A JP10668783A JPS59232477A JP S59232477 A JPS59232477 A JP S59232477A JP 10668783 A JP10668783 A JP 10668783A JP 10668783 A JP10668783 A JP 10668783A JP S59232477 A JPS59232477 A JP S59232477A
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- Japan
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- refractive index
- semiconductor
- dielectric
- optical
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- 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
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、半導体光素子端面への誘電体多層膜形成方法
に関するものである。
に関するものである。
（背景技術）
光半導体素子の光入出力面に誘電体膜を形成し、これを
保護膜あるいは反射防止膜として用いることは、受光素
子の受光効率を向上させたり、半導体レーザの高出力化
、長寿命化、あるいは半導体光増幅器の特性敗勢などの
点で重要である。
保護膜あるいは反射防止膜として用いることは、受光素
子の受光効率を向上させたり、半導体レーザの高出力化
、長寿命化、あるいは半導体光増幅器の特性敗勢などの
点で重要である。
特に、半導体光増幅器では、光入出力面の反射率は、特
性に大きな影響を与えるので、ここでは半導体光増幅器
の反射防止膜を中心に説明する。
性に大きな影響を与えるので、ここでは半導体光増幅器
の反射防止膜を中心に説明する。
半導体光増幅器は、光信号を電気信号に変換することな
く、直接、光のままで増幅する。光増幅器を光中継器に
用いれば、電気領域での広帯域なベースバンド増幅器が
不要となるから、受光素子のショット雑音特性に影響さ
れない広帯域で低雑音の光中継器が得られ、従って、再
生中継間隔が大幅に増大し、将来の光伝送方式として有
望である。
く、直接、光のままで増幅する。光増幅器を光中継器に
用いれば、電気領域での広帯域なベースバンド増幅器が
不要となるから、受光素子のショット雑音特性に影響さ
れない広帯域で低雑音の光中継器が得られ、従って、再
生中継間隔が大幅に増大し、将来の光伝送方式として有
望である。
共振型光増幅器では、第１Ａ図に示すように、増幅利得
ｇが周波数νに対して大きく変化するので、入射光周波
数νが共振ピーク周波数からずれると、増幅利得ｇが急
激に減少する。
ｇが周波数νに対して大きく変化するので、入射光周波
数νが共振ピーク周波数からずれると、増幅利得ｇが急
激に減少する。
増幅利得が３ｄＢ減少する周波数帯域幅は、θ、ｓμｍ
帯のＡｌＧａＡｓ光増幅器においては約’Ｉ ＧＨｚで
あり、これはわずか約ｏ、ｉ”ｃの温度変化に対応して
いる。
帯のＡｌＧａＡｓ光増幅器においては約’Ｉ ＧＨｚで
あり、これはわずか約ｏ、ｉ”ｃの温度変化に対応して
いる。
この問題を解決する手段として、光入出力面に反射防止
膜を形成し、その反射率ご小さくした進行波型光増幅器
とする方法がある。進行波型光増幅器では、第１Ｂ図に
示すように、周波数に対する増幅利得の広がりは、材料
固有のものになるため、温度変化等によって入射光周波
数が多少変化しても、増幅利得の変化は小さくなる。
膜を形成し、その反射率ご小さくした進行波型光増幅器
とする方法がある。進行波型光増幅器では、第１Ｂ図に
示すように、周波数に対する増幅利得の広がりは、材料
固有のものになるため、温度変化等によって入射光周波
数が多少変化しても、増幅利得の変化は小さくなる。
ここで、上述の反射防止膜について考察すると、５ＩＸ
ＮｙＯｚ膜はＸｙ ｙｌ Ｚの値を適切に選ぶことによ
り、屈折率をハタから２．Ｏまで変化させることができ
るので、かかる反射防止膜として有用である。しかしな
がら、５ＩＸＮｙＯ７膜は蒸着では形成しにくいのでス
パッタリング法や電子サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲ
と略す）プラズマ付着法などにより形成するが、これら
方法では、半導体光素子の先人出力面におけるダメージ
が大きいため、半導体光増幅器、メサ構造の受光素子、
半導体レーザのようにｐ−ｎ接合が露出している構造の
半導体光素子の場合には、リーク電流の増加を生じると
いう欠点があった。しかし、屈折率や膜厚の制御性は良
く、とくに、ＥＣＲプラズマ付着付着土、膜形成時に添
加する酸素ガスや窒素ガスの割合を変えることにより、
５ｉｚＮｙＯｚ膜の屈折率を制御することが容易である
。
ＮｙＯｚ膜はＸｙ ｙｌ Ｚの値を適切に選ぶことによ
り、屈折率をハタから２．Ｏまで変化させることができ
るので、かかる反射防止膜として有用である。しかしな
がら、５ＩＸＮｙＯ７膜は蒸着では形成しにくいのでス
パッタリング法や電子サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲ
と略す）プラズマ付着法などにより形成するが、これら
方法では、半導体光素子の先人出力面におけるダメージ
が大きいため、半導体光増幅器、メサ構造の受光素子、
半導体レーザのようにｐ−ｎ接合が露出している構造の
半導体光素子の場合には、リーク電流の増加を生じると
いう欠点があった。しかし、屈折率や膜厚の制御性は良
く、とくに、ＥＣＲプラズマ付着付着土、膜形成時に添
加する酸素ガスや窒素ガスの割合を変えることにより、
５ｉｚＮｙＯｚ膜の屈折率を制御することが容易である
。
第一図はｐ”−ｎ接合が露出している光増幅器の光入出
力端面に、直接、ＥＣＲプラズマイ」理法でＳｉ３Ｎ４
膜を厚さ／、１θθＸに形成したときの電圧−電流特性
を示し、ここで、＠１０ｍＡ程度のリーク電流が見られ
た。この場合の光入出力端面におりるダメージは熱処理
等の通常の方法で・は取り除くことはできなかった。な
お、図中の破線はＳ ｉ ３Ｎ４膜を装荷する前の特性
を示す。
力端面に、直接、ＥＣＲプラズマイ」理法でＳｉ３Ｎ４
膜を厚さ／、１θθＸに形成したときの電圧−電流特性
を示し、ここで、＠１０ｍＡ程度のリーク電流が見られ
た。この場合の光入出力端面におりるダメージは熱処理
等の通常の方法で・は取り除くことはできなかった。な
お、図中の破線はＳ ｉ ３Ｎ４膜を装荷する前の特性
を示す。
（目 的）
本発明の目的は、これらの欠点全解決し、ｐ−ｎ接合が
露出している場合でも、そのリーク電流を増やすことな
く誘電体多層膜ご形成して、高効率で高性能な半導体光
素子を得ることのできる誘電体多層膜形成方法を提供す
ることにある。
露出している場合でも、そのリーク電流を増やすことな
く誘電体多層膜ご形成して、高効率で高性能な半導体光
素子を得ることのできる誘電体多層膜形成方法を提供す
ることにある。
（発明の構成）
かかる目的を達成するために、本発明では、５ＩｘＮｙ
Ｏｚ膜などのように蒸着では形成しにくい誘電体膜と半
導体光素子端面との間に、保護用薄膜を蒸着などにより
形成する。
Ｏｚ膜などのように蒸着では形成しにくい誘電体膜と半
導体光素子端面との間に、保護用薄膜を蒸着などにより
形成する。
（実施例）
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明では、第３図に示すように、半導体基板／（屈折
率を月＝３゜りｔとする）上に、保護用薄膜として５ｔ
ｏ２蒸着膜コ（屈折率ｎ２−八りＯ）を厚さｈ２だけ装
荷した後に、ＥＣＲプラズマ付着付着土って厚さｈ３の
Ｓｉ３Ｎ４膜３（屈折率ｎ３＝／４デ）を形成する。
率を月＝３゜りｔとする）上に、保護用薄膜として５ｔ
ｏ２蒸着膜コ（屈折率ｎ２−八りＯ）を厚さｈ２だけ装
荷した後に、ＥＣＲプラズマ付着付着土って厚さｈ３の
Ｓｉ３Ｎ４膜３（屈折率ｎ３＝／４デ）を形成する。
この場合に、Ｓｉ３Ｎ４膜３の膜厚ｈａ（Ａ）と反射率
Ｒ（％）との関係を、５ｉ０２膜コの膜厚ｈ２をパラメ
ータとして、計算した結果を第７図に示す。なお、ここ
で、光の波長はλ−八へ／μｍとした。
Ｒ（％）との関係を、５ｉ０２膜コの膜厚ｈ２をパラメ
ータとして、計算した結果を第７図に示す。なお、ここ
で、光の波長はλ−八へ／μｍとした。
この結果より、Ｓｉ３Ｎ４膜３と半導体基板ｌとの間に
、５Ｉ０２のようにＳ ｉ ３１’Ｊ４や半導体基板の
屈折率よりも小さい材料による保護用薄ｍ、２を数ｉｏ
ｏ Ｘの厚さにわたって蒸着した場合にも、０゜７％以
下の反射率Ｒを容易に実現できることがわかる。この薄
膜−の材料としては、５ｉ０２に限ることなく、ＡＡ２
０３ 、 ＳｉＯ、ＴａＯ２、Ａｓ２Ｓ３ 、ＭｇＯ、
ＣａＦ２ 、ＬＩＦなどでもよい。また、薄膜ユを形成
するにあたっては、蒸着以外にも、例えば陽極酸化法を
用いて陽極酸化膜の形態で形成することもできる。
、５Ｉ０２のようにＳ ｉ ３１’Ｊ４や半導体基板の
屈折率よりも小さい材料による保護用薄ｍ、２を数ｉｏ
ｏ Ｘの厚さにわたって蒸着した場合にも、０゜７％以
下の反射率Ｒを容易に実現できることがわかる。この薄
膜−の材料としては、５ｉ０２に限ることなく、ＡＡ２
０３ 、 ＳｉＯ、ＴａＯ２、Ａｓ２Ｓ３ 、ＭｇＯ、
ＣａＦ２ 、ＬＩＦなどでもよい。また、薄膜ユを形成
するにあたっては、蒸着以外にも、例えば陽極酸化法を
用いて陽極酸化膜の形態で形成することもできる。
第５図は、本発明を半導体光増幅器に適用した実施例の
断面図であって、ここで、／／は正電極、７．２はｐ型
ＧａＩｎＡａＰ結晶層（Ｅｇ ”＝ ／、ＯｅＶ 、厚
さ約１１１ｍ、ｐ均／θ”ｃｍ−” 、 Ｚｎドープ）
、／３はｐ型ＩｎＰ結晶層（厚さｌ／！Ｊ２μｍ 、
ｐ”ｉ １０” ｃｍ−３，Ｚｎドープ）、／ｑはｎ型
ＧａＩｎＡｓＰ結晶１’Ｊ （Ｅｇ ＝ ｏ、ｇｅ■、
厚さ０．１μｍ。
断面図であって、ここで、／／は正電極、７．２はｐ型
ＧａＩｎＡａＰ結晶層（Ｅｇ ”＝ ／、ＯｅＶ 、厚
さ約１１１ｍ、ｐ均／θ”ｃｍ−” 、 Ｚｎドープ）
、／３はｐ型ＩｎＰ結晶層（厚さｌ／！Ｊ２μｍ 、
ｐ”ｉ １０” ｃｍ−３，Ｚｎドープ）、／ｑはｎ型
ＧａＩｎＡｓＰ結晶１’Ｊ （Ｅｇ ＝ ｏ、ｇｅ■、
厚さ０．１μｍ。
ドープなし、活性層）、／左はｎ型Ｉｎｐ基板（ｎ″−
＝−／θ ｃｍ、Ｓドープ）、／６は負電極であり、こ
れら各層／／〜／乙をこの順序で配置する。更に、第５
図において、／２はＳ ｉ０２蒸Ｎ膜（厚さグ０θＡ
） 、ｉｇはＥＣＲプラズマ付着付着土成した誘電体膜
としての８１３Ｎ４膜（淳さｌｔ、ｏｏｈ）である。
＝−／θ ｃｍ、Ｓドープ）、／６は負電極であり、こ
れら各層／／〜／乙をこの順序で配置する。更に、第５
図において、／２はＳ ｉ０２蒸Ｎ膜（厚さグ０θＡ
） 、ｉｇはＥＣＲプラズマ付着付着土成した誘電体膜
としての８１３Ｎ４膜（淳さｌｔ、ｏｏｈ）である。
この素子の電圧Ｖ ＝ ’ａ’ｉ流■特性は第６図に示
すようになり、誘電体膜／ｇを装荷する前と変わること
なく、リーク電流の増加は、測定されなかった。
すようになり、誘電体膜／ｇを装荷する前と変わること
なく、リーク電流の増加は、測定されなかった。
このことは、半導体光素子端面／ｑとＳ ｌ ３Ｎ４膜
／ｇとの間に、かかる端面／９に対してダメージを与え
ない真空蒸着膜／りをバッファ層として介在させた効果
によるものである。
／ｇとの間に、かかる端面／９に対してダメージを与え
ない真空蒸着膜／りをバッファ層として介在させた効果
によるものである。
また、かかる素子の利得帯域幅は、誘電体膜７ｇを装荷
する前には数ＧＨｚであったのに対し、誘電体膜／ｇの
装荷後には数ＴＨｚとなり、はぼ材料固有の周波数帯域
幅まで拡大された。このときの端面反射率は約θ、Ｏ３
％であり、これは、ＥＣＲプラズマ付着付着剤いること
ができるようになった結果として、屈折率や膜厚の制御
性が良好になったからである。
する前には数ＧＨｚであったのに対し、誘電体膜／ｇの
装荷後には数ＴＨｚとなり、はぼ材料固有の周波数帯域
幅まで拡大された。このときの端面反射率は約θ、Ｏ３
％であり、これは、ＥＣＲプラズマ付着付着剤いること
ができるようになった結果として、屈折率や膜厚の制御
性が良好になったからである。
なお、本実於）例では第、２層目の誘電体膜を屈折率と
膜厚の制御性の良いＥＣＲプラズマ付着付着剤成したが
、これはスパッタリング法など他の方法に依って形成１
してもよいことはもちろんである。
膜厚の制御性の良いＥＣＲプラズマ付着付着剤成したが
、これはスパッタリング法など他の方法に依って形成１
してもよいことはもちろんである。
また、かかる第一層目の誘電体膜は、上側の５ｔｚＮｙ
Ｏ７膜に限られず、蒸着では形成しにくい材料によるｌ
ｌ５）、例えばベリリア（ＢｅＯ） 、チタニア（Ｔｌ
Ｏ２） 、アルミナ（Ａ１２０３） 、マグネシウムの
酸化膜（ＭｇＯ）、カルシウムの酸化膜（ＣａＯ）など
の金１ｉｊＳＨ化膜とすることもできる。
Ｏ７膜に限られず、蒸着では形成しにくい材料によるｌ
ｌ５）、例えばベリリア（ＢｅＯ） 、チタニア（Ｔｌ
Ｏ２） 、アルミナ（Ａ１２０３） 、マグネシウムの
酸化膜（ＭｇＯ）、カルシウムの酸化膜（ＣａＯ）など
の金１ｉｊＳＨ化膜とすることもできる。
（効 果）
以上、説明したように、本発明によれば、光入力面また
は光出力面にｐ−ｎ接合が露出しているような場合でも
、そのリーク電流を増加させることなく誘電体膜を制御
性よく形成することができるので、光半導体装置の性能
を著しく向上させることができるという利点がある。
は光出力面にｐ−ｎ接合が露出しているような場合でも
、そのリーク電流を増加させることなく誘電体膜を制御
性よく形成することができるので、光半導体装置の性能
を著しく向上させることができるという利点がある。
とくに、本発明では、リーク電流の増加を生じることな
く反射率を制御できるから、得られた誘電体多層膜は反
射防止ｉＩりや反射膜として、光半導体装置への応用の
点で非？よに有効である。
く反射率を制御できるから、得られた誘電体多層膜は反
射防止ｉＩりや反射膜として、光半導体装置への応用の
点で非？よに有効である。
第１Ａ図および第７Ｂ図は、それぞれ、共振型光増幅器
および進行波型光ｊ・４幅器についての増幅利得の周波
数依存性を示すグラフ、第、２図はＥＣＲプラズマ付着
付着剤ｉ３Ｎ４膜を直接装荷したときの半導体光増ｌ１
ｌｉＩＩ器の電圧−電流特性図、第３図は本発明により
半導体基板上に誘電体膜′？ｉ−，２層装荷した例の断
面構造を示す模式図、第１Ｉ図はその反射率の計算結果
を示すグラフ、第Ｓ図は本発明の実施例として半導体光
増幅器に適用した場合の断面構造を光の入射方向に垂直
な向きから見て示す模式図、第６図は本発明により反射
防止膜を形成した半導体光増幅器の電圧−電流特性図で
ある。 ｌ・・・半導体基板、 ａ・・・５ｊ０２蒸着膜、 ３・・・Ｓ ｌ ３Ｎ４膜、 ／／・・・正電極、 ／、１．・・・ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ ｓ／３・・・ｐ型
ＩｎＰｓ ／ｌ・ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ活性層、 ／ｊ・・・ｎ型１ｎＰ基板、 ／６・・・負電極、 ／り・・・ ５ｊ０２ 膜、 ７ｇ・・・Ｓ ｉ ３Ｎ４膜、 ／９・・・光入出力端面〇 第１Ａ図 第２図 １ｖ 第３図 第４図 ｈ３（八）
および進行波型光ｊ・４幅器についての増幅利得の周波
数依存性を示すグラフ、第、２図はＥＣＲプラズマ付着
付着剤ｉ３Ｎ４膜を直接装荷したときの半導体光増ｌ１
ｌｉＩＩ器の電圧−電流特性図、第３図は本発明により
半導体基板上に誘電体膜′？ｉ−，２層装荷した例の断
面構造を示す模式図、第１Ｉ図はその反射率の計算結果
を示すグラフ、第Ｓ図は本発明の実施例として半導体光
増幅器に適用した場合の断面構造を光の入射方向に垂直
な向きから見て示す模式図、第６図は本発明により反射
防止膜を形成した半導体光増幅器の電圧−電流特性図で
ある。 ｌ・・・半導体基板、 ａ・・・５ｊ０２蒸着膜、 ３・・・Ｓ ｌ ３Ｎ４膜、 ／／・・・正電極、 ／、１．・・・ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ ｓ／３・・・ｐ型
ＩｎＰｓ ／ｌ・ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ活性層、 ／ｊ・・・ｎ型１ｎＰ基板、 ／６・・・負電極、 ／り・・・ ５ｊ０２ 膜、 ７ｇ・・・Ｓ ｉ ３Ｎ４膜、 ／９・・・光入出力端面〇 第１Ａ図 第２図 １ｖ 第３図 第４図 ｈ３（八）
Claims (1)
- 端面にｐ−ｎ接合が露出した半導体光素子の当該端面に
、反射防止または保護用誘電体膜を付着させるにあたっ
て、前記半導体光素子端面に保護膜ご形成し、次いで該
保護膜上に前記誘電体膜を形成することを特徴とする誘
電体多層膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10668783A JPS59232477A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 誘電体多層膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10668783A JPS59232477A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 誘電体多層膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232477A true JPS59232477A (ja) | 1984-12-27 |
Family
ID=14439960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10668783A Pending JPS59232477A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 誘電体多層膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59232477A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61207091A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-13 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH01318270A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH0246789A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-02-16 | Philips Gloeilampenfab:Nv | ＤＦＢ／ＤＢＲレーザーダイオードのφコーティング |
| JPH0252479A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Mitsubishi Kasei Corp | エッチトミラー型化合物半導体レーザー装置及び集積素子 |
| JPH04177783A (ja) * | 1990-11-11 | 1992-06-24 | Canon Inc | 半導体素子 |
| JP2008218865A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP10668783A patent/JPS59232477A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61207091A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-13 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH01318270A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH0246789A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-02-16 | Philips Gloeilampenfab:Nv | ＤＦＢ／ＤＢＲレーザーダイオードのφコーティング |
| JPH0252479A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Mitsubishi Kasei Corp | エッチトミラー型化合物半導体レーザー装置及び集積素子 |
| JPH04177783A (ja) * | 1990-11-11 | 1992-06-24 | Canon Inc | 半導体素子 |
| JP2008218865A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US7555025B2 (en) | 2007-03-07 | 2009-06-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser device |
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