JPS6018984A - 発光素子とその製造方法 - Google Patents
発光素子とその製造方法Info
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- JPS6018984A JPS6018984A JP12604283A JP12604283A JPS6018984A JP S6018984 A JPS6018984 A JP S6018984A JP 12604283 A JP12604283 A JP 12604283A JP 12604283 A JP12604283 A JP 12604283A JP S6018984 A JPS6018984 A JP S6018984A
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- light
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- layer
- wafer
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- 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
- H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
- H01S5/0202—Cleaving
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- 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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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、半導体レーザ素子とその製造方法、特にＧ
ａ ＡＡ Ａ ｓ系の半導体レーザ素子とそれ乞製造す
る方法に適用して有効な技術に関する。
ａ ＡＡ Ａ ｓ系の半導体レーザ素子とそれ乞製造す
る方法に適用して有効な技術に関する。
ＧａＡ−ｅＡｓで構成される半導体し〜ザ素子は高出力
化を図るとある限界値に達すると共振器端面が破壊する
ことが一般に知られている。端面破壊はキャリアの表面
再結合に基くレーザ光の吸収発熱によって共振器を構成
する活性層露出部が溶解するためと考えられている。そ
こで、高出力化を図るべく、活性層の端部な透明体とし
、レーザ光の吸収発熱を小さくする構造の半導体レーザ
素子が提案されている。これはたとえば、ＩＥＥＥ、
ＱＥ−１５、ｐ −７７５，１９７９、に記載されてい
るようにＺｎ拡散を部分的に行ったいわゆるウィンド（
窓）構造として知られている。第１図はこのウィンド構
造の概念的斜視図である。ウィンド構造素子１はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板２上にｎ−ＧａＡｌＡｓ層３゜ｎ−ＧａＡｓ
層（活性層）４．ｐ−ＧａＡｌＡｓ層５を順次エピタキ
シャル成長させた後、その上面（主面）に部分的にＳｉ
ｎ、膜６を形成し、この５ｉｎ２膜６をマスクとしてＺ
ｎ’を活性層４に布達するように拡散することによって
得られる。Ｚｎの拡散領域はＺｎの拡散によって発振波
長が低下するため、Ｚｎの拡散領域を外れた端面領域（
図中ａで示す部分）は発振波長に対して透明体領域と１
ぷり、レーザ光７の吸収率が低下して高出力化が可能と
なる。
化を図るとある限界値に達すると共振器端面が破壊する
ことが一般に知られている。端面破壊はキャリアの表面
再結合に基くレーザ光の吸収発熱によって共振器を構成
する活性層露出部が溶解するためと考えられている。そ
こで、高出力化を図るべく、活性層の端部な透明体とし
、レーザ光の吸収発熱を小さくする構造の半導体レーザ
素子が提案されている。これはたとえば、ＩＥＥＥ、
ＱＥ−１５、ｐ −７７５，１９７９、に記載されてい
るようにＺｎ拡散を部分的に行ったいわゆるウィンド（
窓）構造として知られている。第１図はこのウィンド構
造の概念的斜視図である。ウィンド構造素子１はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板２上にｎ−ＧａＡｌＡｓ層３゜ｎ−ＧａＡｓ
層（活性層）４．ｐ−ＧａＡｌＡｓ層５を順次エピタキ
シャル成長させた後、その上面（主面）に部分的にＳｉ
ｎ、膜６を形成し、この５ｉｎ２膜６をマスクとしてＺ
ｎ’を活性層４に布達するように拡散することによって
得られる。Ｚｎの拡散領域はＺｎの拡散によって発振波
長が低下するため、Ｚｎの拡散領域を外れた端面領域（
図中ａで示す部分）は発振波長に対して透明体領域と１
ぷり、レーザ光７の吸収率が低下して高出力化が可能と
なる。
一方、高出力化を目的として開発された素子として、電
子材料（１９８３年４月号）の９３頁にも紹介されてい
るように、クランク形Ｔ Ｊ Ｓ （Ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅＪｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ）レーザ素子８が
知られている。これは第２図の概念的平面図で示すよう
に、共振器端面付近でｐｎ接合９をクランク状に曲げ、
レーザ光７の端面領域での吸収を小さくし、かつ表面再
結合の生じないｎ領域からレーザ光７を発振させること
によって高出力化を図っている。なお、図中１０はｐ領
域、１１はｎ領域である。また、ｂは素子端面とクラン
ク部分との距離を示す。
子材料（１９８３年４月号）の９３頁にも紹介されてい
るように、クランク形Ｔ Ｊ Ｓ （Ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅＪｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ）レーザ素子８が
知られている。これは第２図の概念的平面図で示すよう
に、共振器端面付近でｐｎ接合９をクランク状に曲げ、
レーザ光７の端面領域での吸収を小さくし、かつ表面再
結合の生じないｎ領域からレーザ光７を発振させること
によって高出力化を図っている。なお、図中１０はｐ領
域、１１はｎ領域である。また、ｂは素子端面とクラン
ク部分との距離を示す。
しかし、これらの高出力化構造素子はその製造上下記の
ような問題が生じることが本発明者によって明らかとさ
れた。
ような問題が生じることが本発明者によって明らかとさ
れた。
すなわち、前記高出力化構造素子も他の一般に知られて
いる半導体レーザ素子と同様にレーザ光を発光させるミ
ラー面は結晶の襞間によって得た襞間面を利用している
が、結晶の襞間精度は結晶の一級にナイフ等で外力を加
えて分開線を走らせるような処理形態を採ることから低
い。一方、前記高出力化構造素子において、ａｌ ｂの
寸法は何等利得のない領域であり、ある程度のレーザ光
吸収が生じる領域であることからたとえば数μｍ−十μ
ｍと短かいことが望しい。このため、前記ａおよびｂの
寸法が小さくなるようにバターニングした後結晶の！笠
間を行なうと、分間位置のバラツキによって品質がばら
つき歩留が低い。また、襞間位置が大きり１′れた場合
には、Ｚｎ拡散が施こされた領域でｇＩ開が生じ、所期
の目的である共振器端面部分に透明体を有する素子構造
の製造ができなくなる致命的な欠陥χ引き起すことにな
る。
いる半導体レーザ素子と同様にレーザ光を発光させるミ
ラー面は結晶の襞間によって得た襞間面を利用している
が、結晶の襞間精度は結晶の一級にナイフ等で外力を加
えて分開線を走らせるような処理形態を採ることから低
い。一方、前記高出力化構造素子において、ａｌ ｂの
寸法は何等利得のない領域であり、ある程度のレーザ光
吸収が生じる領域であることからたとえば数μｍ−十μ
ｍと短かいことが望しい。このため、前記ａおよびｂの
寸法が小さくなるようにバターニングした後結晶の！笠
間を行なうと、分間位置のバラツキによって品質がばら
つき歩留が低い。また、襞間位置が大きり１′れた場合
には、Ｚｎ拡散が施こされた領域でｇＩ開が生じ、所期
の目的である共振器端面部分に透明体を有する素子構造
の製造ができなくなる致命的な欠陥χ引き起すことにな
る。
本発明の目的は、共振器端面部分にレーザ光吸収の少な
い領域を有する高出力構造半導体レーザ素子と前記半導
体レーザ素子を歩留よく製造する技術を提供することに
ある。
い領域を有する高出力構造半導体レーザ素子と前記半導
体レーザ素子を歩留よく製造する技術を提供することに
ある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添伺図面からあきらかになるであ
ろう。
本明細書の記述および添伺図面からあきらかになるであ
ろう。
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。
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、Ｇ ａ ＡＡ Ａ ｓ系のウェハに複数の半
導体レーザ素子を形成した後、ウェハ？ミラー面となる
襞間面で襞間させ、その後分子線エピタキシャル法によ
って前記ＧａＡ彩Ａｓと格子定数が略一致しかつＧ ａ
Ａ−ｇ Ａ ｓよりも大きなバンドギャップを有する
Ｚｎ５ｅ７ｊ・らなるエピタキシャル層を襞間面に成長
させレーザ素子の共振器端面部分に透明体を形成するこ
とにより半導体レーザ素子を高出力化構造とすることが
でき、また共振器端面に所定の厚さの透り」体を再現性
よ＜ＩＩ！漬することができること、ならびに、舛開梢
度が厳しく安水されないことより、高出力化構造半導体
レーザ素子の製造歩留の向上を達成することができるも
のである。
導体レーザ素子を形成した後、ウェハ？ミラー面となる
襞間面で襞間させ、その後分子線エピタキシャル法によ
って前記ＧａＡ彩Ａｓと格子定数が略一致しかつＧ ａ
Ａ−ｇ Ａ ｓよりも大きなバンドギャップを有する
Ｚｎ５ｅ７ｊ・らなるエピタキシャル層を襞間面に成長
させレーザ素子の共振器端面部分に透明体を形成するこ
とにより半導体レーザ素子を高出力化構造とすることが
でき、また共振器端面に所定の厚さの透り」体を再現性
よ＜ＩＩ！漬することができること、ならびに、舛開梢
度が厳しく安水されないことより、高出力化構造半導体
レーザ素子の製造歩留の向上を達成することができるも
のである。
第３図（ａｔ、 （ｂｌは本発明の一実施例による半導
体レーザ素子の製造方法を示す斜視図、第４図は同じく
半導体レーザ素子の断面図である。
体レーザ素子の製造方法を示す斜視図、第４図は同じく
半導体レーザ素子の断面図である。
この実施例では一般的によく知られたＣ３Ｐ（Ｃｈａｎ
ｎｅｌｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｌａｎａｒ）構
造の半導体レーザ素子に本発明を適用した例を示す。同
図（ａｌに示すように、Ｃ８Ｐ構造の半導体レーザを形
成（またウェハ１２を用意する。ウェハ１２はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１３の主面（上面）に平行に溝１４を形成した
後、ｎ−ＧａＡノＡｓからなるｎ−クラッド層１５．Ｇ
ａＡｓからなる活性層１６． ｐ−ＧａＡ−＃Ａｓから
なるｐ−クラッド層１７．ｐ−ＧａＡｓからなるキャッ
プ層１８を液相エピタキシャル成長によってそれぞれ所
望の厚さに形成し、キャップ層１８上にアノード電極１
９を、ｎ ＧａＡｓ基板１３の下面にカソード電極２０
をそれぞれ全系電極で形成することによって形成される
。ま１こ、キャップ層１８およびその下層のｐ−クラッ
ド層１７の表層部に亘ってＺｎが拡散されてｐ型のコン
タクト用拡散Ｎ２１が形成されている。
ｎｅｌｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｌａｎａｒ）構
造の半導体レーザ素子に本発明を適用した例を示す。同
図（ａｌに示すように、Ｃ８Ｐ構造の半導体レーザを形
成（またウェハ１２を用意する。ウェハ１２はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１３の主面（上面）に平行に溝１４を形成した
後、ｎ−ＧａＡノＡｓからなるｎ−クラッド層１５．Ｇ
ａＡｓからなる活性層１６． ｐ−ＧａＡ−＃Ａｓから
なるｐ−クラッド層１７．ｐ−ＧａＡｓからなるキャッ
プ層１８を液相エピタキシャル成長によってそれぞれ所
望の厚さに形成し、キャップ層１８上にアノード電極１
９を、ｎ ＧａＡｓ基板１３の下面にカソード電極２０
をそれぞれ全系電極で形成することによって形成される
。ま１こ、キャップ層１８およびその下層のｐ−クラッ
ド層１７の表層部に亘ってＺｎが拡散されてｐ型のコン
タクト用拡散Ｎ２１が形成されている。
つぎに、このようなウェハ１２の一級にナイフ等で定間
隔に外力を加えて結晶に襞間憇２２〔第３図（ａ）では
二点鎖線で一本のみ示す。〕を入れた後、溝１４と溝１
４との中間部分で分断しく図中一点鎖線で示すように、
）、さらに前記伸開線２２でクラッキングを行ない、同
図（ｂ）で示すような半導体レーザ素子（チップ）２３
を形成する。
隔に外力を加えて結晶に襞間憇２２〔第３図（ａ）では
二点鎖線で一本のみ示す。〕を入れた後、溝１４と溝１
４との中間部分で分断しく図中一点鎖線で示すように、
）、さらに前記伸開線２２でクラッキングを行ない、同
図（ｂ）で示すような半導体レーザ素子（チップ）２３
を形成する。
つぎに、このような半導体レーザ素子２３０１対の襞間
面２４、すなわち共振器端を有する面に分−Ｗエピタキ
シャル法によってＺｎ５ｅからなるエピタキシャル層２
５を形成する（第３図（ｂ）および第４図参照）。この
エピタキシャル層２５はその成長時の処理温度は３００
℃前後と比較的低温であることから、既に形成しである
電極を破壊するおそれもない。また、このエピタキシャ
ル層２５は数千への厚さに形成される。
面２４、すなわち共振器端を有する面に分−Ｗエピタキ
シャル法によってＺｎ５ｅからなるエピタキシャル層２
５を形成する（第３図（ｂ）および第４図参照）。この
エピタキシャル層２５はその成長時の処理温度は３００
℃前後と比較的低温であることから、既に形成しである
電極を破壊するおそれもない。また、このエピタキシャ
ル層２５は数千への厚さに形成される。
（１） 共振器端面ばＺｎ５ｅのエピタキシャル層で被
われている。Ｚｎ５ｅはＧａＡ、、ｅＡｓと略一致する
格子定数を有することおよびエピタキシャルによって成
長されるため素子素材とエピタキシャル層との界面には
格子不整合は起きずレーザ発振時にキャリヤの再結合発
光は生じない。
われている。Ｚｎ５ｅはＧａＡ、、ｅＡｓと略一致する
格子定数を有することおよびエピタキシャルによって成
長されるため素子素材とエピタキシャル層との界面には
格子不整合は起きずレーザ発振時にキャリヤの再結合発
光は生じない。
（２１Ｚｎ５ｅはＧａＡＪＩＡｓよりも大きなバンドギ
ャップ（〜２．６ｅＶ）を有するため、形成されたエピ
タキシャル層はＧａＡ−ｇＡｓによって形成されたレー
ザ光に対して透明体となる。し１こがって、前記（１）
の効果と和項って共振器端面はエピタキシャル層に被わ
れていて酸素や水分の到達がないこと、共振器端面およ
び透明体部分で異常に発熱しないこと、からレーザ光発
振時における共振器端面の破壊が起きに＜＜ｉｒす、高
出力化が図れる。
ャップ（〜２．６ｅＶ）を有するため、形成されたエピ
タキシャル層はＧａＡ−ｇＡｓによって形成されたレー
ザ光に対して透明体となる。し１こがって、前記（１）
の効果と和項って共振器端面はエピタキシャル層に被わ
れていて酸素や水分の到達がないこと、共振器端面およ
び透明体部分で異常に発熱しないこと、からレーザ光発
振時における共振器端面の破壊が起きに＜＜ｉｒす、高
出力化が図れる。
（３）前記エピタキシャル層の形成は分子線エピタキシ
ーによって形成されるため、エピタキシャル層の厚さ制
御も正確となり再現性が高い。このため、レーザ光の出
力のバラツキも安定する。
ーによって形成されるため、エピタキシャル層の厚さ制
御も正確となり再現性が高い。このため、レーザ光の出
力のバラツキも安定する。
（４） 共振器端面への透明体の形成は略完成品となっ
た半導体レーザ素子に対して形成できる。このため、半
導体レーザ素子の素子構造如何に拘ず本発明は適用でき
、汎用性が高い。
た半導体レーザ素子に対して形成できる。このため、半
導体レーザ素子の素子構造如何に拘ず本発明は適用でき
、汎用性が高い。
（５）本発明は前記（４）にも記したように、チップ化
後に透明体の形成を行なうため、従来のように透明体の
厚さはチップ化時の襞間状態によって左右されず安定し
て形成できるため、歩留が向上する。
後に透明体の形成を行なうため、従来のように透明体の
厚さはチップ化時の襞間状態によって左右されず安定し
て形成できるため、歩留が向上する。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可
能であることはいうまでもない。
具体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可
能であることはいうまでもない。
すなわち、共振器端面に形成する物質はＺｎ５ｅに限定
されるものではなく、チップ素材の物質と格子定数が一
致しかつ透明化の必要性からチップ素材の物質よりも大
きなバンドギャップを有する物質であればよい。
されるものではなく、チップ素材の物質と格子定数が一
致しかつ透明化の必要性からチップ素材の物質よりも大
きなバンドギャップを有する物質であればよい。
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Ｇ ａ ＡＪ？Ａ
ｓ系半導体レーザ素子とそ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く、共
振器端面が劣化し易い化合物半導体からなる半導体レー
ザ素子およびその製造技術に適用できろうまた、本発明
は他の素子構造のものに対しても適用でき、レーザ光発
振出力の向上を図ることができる。
をその背景となった利用分野であるＧ ａ ＡＪ？Ａ
ｓ系半導体レーザ素子とそ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く、共
振器端面が劣化し易い化合物半導体からなる半導体レー
ザ素子およびその製造技術に適用できろうまた、本発明
は他の素子構造のものに対しても適用でき、レーザ光発
振出力の向上を図ることができる。
第１図は従来の半導体レーザ素子の斜視図、第２図は同
じく他の半導体レーザ素子の概念的平面図、 第３図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例による半導
体レーザ素子の製造方法を示す斜視図、 第４図は同じく半導体レーザ素子の断面図である。 １・・・ウィンド構造素子、２・・・ｎ−ＧａＡｓ基板
、３−ｎ−ＧａＡ−＆Ａｓ層、４−ｎ−ＧａＡｓ層（活
性層）、訃・・ｐ−ＧａＡ沼Ａｓ層、６・・・Ｓｉｎ、
、膜、７・・・レーザ光、８・・・クランク形ＴＪＳレ
ーザ素子、９・・・ｐｎ接合、１０・・・ｐ領域、１１
・・・ｎ領域、１２・・・ウェハ、１３−ｎ−ＧａＡｓ
基板、１４ ・・・溝、１５−ｎ−クラッド層、１６・
・・活性層、１７・・・ｐ−クラッド層、１８・・・キ
ャップ層、１９・・・アノード電極、２０・・・カソー
ド電極、２１・・・コンタクト用拡散層、２２・・・伸
開線、２３・・・半導体レーザ素子（チップ）、第 １
図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
じく他の半導体レーザ素子の概念的平面図、 第３図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例による半導
体レーザ素子の製造方法を示す斜視図、 第４図は同じく半導体レーザ素子の断面図である。 １・・・ウィンド構造素子、２・・・ｎ−ＧａＡｓ基板
、３−ｎ−ＧａＡ−＆Ａｓ層、４−ｎ−ＧａＡｓ層（活
性層）、訃・・ｐ−ＧａＡ沼Ａｓ層、６・・・Ｓｉｎ、
、膜、７・・・レーザ光、８・・・クランク形ＴＪＳレ
ーザ素子、９・・・ｐｎ接合、１０・・・ｐ領域、１１
・・・ｎ領域、１２・・・ウェハ、１３−ｎ−ＧａＡｓ
基板、１４ ・・・溝、１５−ｎ−クラッド層、１６・
・・活性層、１７・・・ｐ−クラッド層、１８・・・キ
ャップ層、１９・・・アノード電極、２０・・・カソー
ド電極、２１・・・コンタクト用拡散層、２２・・・伸
開線、２３・・・半導体レーザ素子（チップ）、第 １
図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光出射面の主表面に光を透過する物質よりなる薄膜
層が形成されていることを特徴とする発光素子。 ２、光出射面の主表面に分子凱エピタキシャル法によっ
て光を透過する物質よりなる薄膜層を形成することを特
徴とする発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12604283A JPS6018984A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 発光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12604283A JPS6018984A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 発光素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018984A true JPS6018984A (ja) | 1985-01-31 |
Family
ID=14925215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12604283A Pending JPS6018984A (ja) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | 発光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018984A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62262046A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-14 | イ−・アイ・デユポン・ド・ネモア−ス・アンド・コンパニ− | 階調修正用写真マスク |
| US4883771A (en) * | 1986-11-13 | 1989-11-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making and separating semiconductor lasers |
-
1983
- 1983-07-13 JP JP12604283A patent/JPS6018984A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62262046A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-14 | イ−・アイ・デユポン・ド・ネモア−ス・アンド・コンパニ− | 階調修正用写真マスク |
| US4883771A (en) * | 1986-11-13 | 1989-11-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making and separating semiconductor lasers |
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