JPS61290372A - 半導体レ−ザダイオ−ドのスクリ−ニング方法 - Google Patents
半導体レ−ザダイオ−ドのスクリ−ニング方法Info
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- JPS61290372A JPS61290372A JP60131592A JP13159285A JPS61290372A JP S61290372 A JPS61290372 A JP S61290372A JP 60131592 A JP60131592 A JP 60131592A JP 13159285 A JP13159285 A JP 13159285A JP S61290372 A JPS61290372 A JP S61290372A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は簡便にしかも精度良く経済的にレーザダイオー
ドを選別するスクリーニング方法に関するものである。
ドを選別するスクリーニング方法に関するものである。
従来の光通信等に用いるレーザダイオードの選別には２
ステツプの通電スクリーニングが用いられていた。１ス
テツプでは数１０時間の高温・高電流通電によシレーザ
発振しきい電流値の増加の大きいものを除き、さらに２
ステツプとして１００時間程度の一定元出力通電（５ｍ
Ｗ．５０〜６０℃が多い）を行い、安定な素子を選別す
るというものである。この方法は素子の劣化状態とは無
関係に、劣化の小さい素子を精度良く選別するという点
では有効なものであった。しかし、この方法は時間がか
＼り量産性に欠けるとともに、一定光出力通電のための
装置にはＡＧＣ回路や光検出器を取り付ける必要がある
等経済的な面で欠点を有していた。
ステツプの通電スクリーニングが用いられていた。１ス
テツプでは数１０時間の高温・高電流通電によシレーザ
発振しきい電流値の増加の大きいものを除き、さらに２
ステツプとして１００時間程度の一定元出力通電（５ｍ
Ｗ．５０〜６０℃が多い）を行い、安定な素子を選別す
るというものである。この方法は素子の劣化状態とは無
関係に、劣化の小さい素子を精度良く選別するという点
では有効なものであった。しかし、この方法は時間がか
＼り量産性に欠けるとともに、一定光出力通電のための
装置にはＡＧＣ回路や光検出器を取り付ける必要がある
等経済的な面で欠点を有していた。
また、数１０時間の高温・高電流通電下での順方向電圧
の減少が１０％以上の素子を除くという方法が提案され
ている（ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、＋ Ｖｏｌ
、 １９゜ＰＰ、９７６−９７７、１９８３年）が、こ
の方法は当該報告に記述されたある種のレーザ構造に特
有な劣化姿態を除くものであり、当該レーザはど高温・
高電流通電で劣化しない他のレーザ、あるいは他の構造
を有するレーザへの適用が不明であった。さらに、最も
重大な欠点は上記方法では実用下で劣化する素子を十分
に除くことができないことであった。
の減少が１０％以上の素子を除くという方法が提案され
ている（ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、＋ Ｖｏｌ
、 １９゜ＰＰ、９７６−９７７、１９８３年）が、こ
の方法は当該報告に記述されたある種のレーザ構造に特
有な劣化姿態を除くものであり、当該レーザはど高温・
高電流通電で劣化しない他のレーザ、あるいは他の構造
を有するレーザへの適用が不明であった。さらに、最も
重大な欠点は上記方法では実用下で劣化する素子を十分
に除くことができないことであった。
本発明はこれらの欠点を除去するため、経済的で生産的
かつ高精度で素子選別を行うための素子選別法であり、
その目的は、レーザ素子の電流通電による外部微分量子
効率の変化（電流通電による劣化特性）よりレーザの良
否の判別法を提供することであり、更に他の目的は、レ
ーザの熱抵抗及び／又は電流−電圧特性の初期値を前記
外部微分量子効率の変化に組み合せてレーザの良否全判
別するスクリーニング法を提供することである。
かつ高精度で素子選別を行うための素子選別法であり、
その目的は、レーザ素子の電流通電による外部微分量子
効率の変化（電流通電による劣化特性）よりレーザの良
否の判別法を提供することであり、更に他の目的は、レ
ーザの熱抵抗及び／又は電流−電圧特性の初期値を前記
外部微分量子効率の変化に組み合せてレーザの良否全判
別するスクリーニング法を提供することである。
レーザダイオードの劣化パターンは、電流−外部微分量
子効率特性に着目すると、第１図に示す３つに大別され
る。ただし、横軸は注入電流であシ、縦軸は外部微分量
子効率である。同図において、実線は初期特性、点線は
劣化後の特性を示す。
子効率特性に着目すると、第１図に示す３つに大別され
る。ただし、横軸は注入電流であシ、縦軸は外部微分量
子効率である。同図において、実線は初期特性、点線は
劣化後の特性を示す。
（＆）のパターン人は活性層が主に劣化する場合、（ｂ
）のパターンＢは活性層と活性層以外の領域が劣化する
場合、（Ｃ）のパターンＣは活性領域と無関係な所が劣
化する場合であシ、これらのパターンから劣化箇所の推
定が可能である。
）のパターンＢは活性層と活性層以外の領域が劣化する
場合、（Ｃ）のパターンＣは活性領域と無関係な所が劣
化する場合であシ、これらのパターンから劣化箇所の推
定が可能である。
上記第１図の劣化パターンＡ、Ｂ、Ｃについて説明する
。
。
これらの劣化パターンは素子劣化に伴う電流−外部微分
量子効率の変化に着目したパターンの区分けである。
量子効率の変化に着目したパターンの区分けである。
外部微分量子効率というのは、レーザ発掘状態での効率
、つまシ注入電流（注入キャリア数）の増加に対して外
部に放出される光出力（光子数〕の増加する割合であり
、次式で表わされる。
、つまシ注入電流（注入キャリア数）の増加に対して外
部に放出される光出力（光子数〕の増加する割合であり
、次式で表わされる。
ηｅｘ ’外部微分量子効率
η、 ：内部微分量子効率
ｎ
αｉ ：レーザ内部の損失
αｒｎ’レーザ共振器反射面での損失（一定である）
ここでηｉｎはレーザ素子内部での光子数／注入キャリ
ア数変換効率を示している。すなわち１個の注入キャリ
ア（電流）で伺個の光子が発生するかを表わし、次式と
なる。
ア数変換効率を示している。すなわち１個の注入キャリ
ア（電流）で伺個の光子が発生するかを表わし、次式と
なる。
τ ：非発光再結合寿命
ｎｒ
レーザ発掘した後ではτ （τ （３桁程度異ｒ
ｎｒ なる）であるからηｉｎ〜１（最大効率）となり、レー
ザ発振後のη６ｘはηｉｎには無関係でα１とα□のみ
で決まる。
ｎｒ なる）であるからηｉｎ〜１（最大効率）となり、レー
ザ発振後のη６ｘはηｉｎには無関係でα１とα□のみ
で決まる。
またηｅＸと注入電流（キャリア）の関係を図示すると
第２図になる。半導体レーザに電流を流すと点線で示し
たように光出力が増加し、レーザ発振しきい電流値を越
えると、急に光出力が増加し、レーザ発振が起こる。こ
のレーザ発振後の電流−光出力曲線の傾きがｌ である
。（このηｅ工の測ｘ 定はレーザへ流す電流を微小に変調し、ロックインを用
いた測定回路で簡単に測定できる。）またレーザ発振し
きい電流値は ｑ ：電荷素置（電子の電荷） ｄ ：レーザの活性領域の厚さ ｎｔｈ ’レーザ発振時のキャリア密度ここで注入キャ
リア寿命で、は （τ７とτｎｒはＣ２）式に記述〕 となる。”レーザ発振後ではτ、（τ。であるからであ
るからτｎｒ（非発光再結合寿命。これは素子内部の欠
陥の数で左右される）によって’ＴｔｈＯ値は変化する
。
第２図になる。半導体レーザに電流を流すと点線で示し
たように光出力が増加し、レーザ発振しきい電流値を越
えると、急に光出力が増加し、レーザ発振が起こる。こ
のレーザ発振後の電流−光出力曲線の傾きがｌ である
。（このηｅ工の測ｘ 定はレーザへ流す電流を微小に変調し、ロックインを用
いた測定回路で簡単に測定できる。）またレーザ発振し
きい電流値は ｑ ：電荷素置（電子の電荷） ｄ ：レーザの活性領域の厚さ ｎｔｈ ’レーザ発振時のキャリア密度ここで注入キャ
リア寿命で、は （τ７とτｎｒはＣ２）式に記述〕 となる。”レーザ発振後ではτ、（τ。であるからであ
るからτｎｒ（非発光再結合寿命。これは素子内部の欠
陥の数で左右される）によって’ＴｔｈＯ値は変化する
。
欠陥が増加するとτｎｒは小さくなる（欠陥が多くなる
と注入されたキャリアが速く再結合してしまう）。
と注入されたキャリアが速く再結合してしまう）。
ここでレーザが劣化した場合を考える。単純に考えると
、欠陥が増えて劣化するということになる。つマシ、τ
ｎｒ→小、τ、→小、Ｊｔｈ→大となり発振しきい値は
増加する。即ち第１図の’７ｔｈ’の如く増加する。
、欠陥が増えて劣化するということになる。つマシ、τ
ｎｒ→小、τ、→小、Ｊｔｈ→大となり発振しきい値は
増加する。即ち第１図の’７ｔｈ’の如く増加する。
また、レーザ発振した後のη。工は（１）式よシ（ηｉ
ｎ〜１） となる。ここでαｉもα、も劣化で変わらず、劣化前後
でη、Ｘを比較すると、レーザ発振後の同一電流点で一
致するのがパターンＡである。つまりパターンＡの劣化
は欠陥の増加によって注入キャリア寿命のみが減少した
場合に発生する。
ｎ〜１） となる。ここでαｉもα、も劣化で変わらず、劣化前後
でη、Ｘを比較すると、レーザ発振後の同一電流点で一
致するのがパターンＡである。つまりパターンＡの劣化
は欠陥の増加によって注入キャリア寿命のみが減少した
場合に発生する。
この種の劣化に加え（５）式のαｉの増加あるいはよシ
広範な劣化の起きた場合がパターンＢである。
広範な劣化の起きた場合がパターンＢである。
さらに５上記説明とは別に漏れ電流の増加による劣化が
パターンＣである。例えばレーザ素子に並列に抵抗を接
続（強制的に漏れ電流を増やす）して変化？見るとパタ
ーンＣとなる。
パターンＣである。例えばレーザ素子に並列に抵抗を接
続（強制的に漏れ電流を増やす）して変化？見るとパタ
ーンＣとなる。
これらを逆に見ると、つまりη。工に着目した劣化パタ
ーンを見ればレーザの劣化姿態がれかる。
ーンを見ればレーザの劣化姿態がれかる。
第３図（ＩＬ） 、 （ｂ）に高温・高電流通電をした
時のレーザ発振しきい電流値の増加について夏時間通電
後（ａ）と１０００時間通電後のヒストグラムを示す。
時のレーザ発振しきい電流値の増加について夏時間通電
後（ａ）と１０００時間通電後のヒストグラムを示す。
黒い部分がパターンＡ、白い部分がパターンＢのもので
ある。ただし、 １０００時間通電後のデータには入時
間通電後でのパターン人を示した素子も示しである。２
０時間通電後に比べて１０００時間通電後のしきい値の
増加はパターンＡの素子が小さく、劣化パターンにより
素子選別ができることは明らかであシ、本発明の有効性
が示されている。
ある。ただし、 １０００時間通電後のデータには入時
間通電後でのパターン人を示した素子も示しである。２
０時間通電後に比べて１０００時間通電後のしきい値の
増加はパターンＡの素子が小さく、劣化パターンにより
素子選別ができることは明らかであシ、本発明の有効性
が示されている。
ただし、劣化パターンＡの素子でも比較的劣化の太きい
ものがある。あるいはパターンＢの素子でも劣化の小さ
いものがある。さらには素子構造によってはパターンＢ
の劣化がほとんどである場合がある。これらの場合には
劣化パターンと素子の初期熱抵抗あるいはある電流値に
おける接合電圧（例えば、電流１００ｍＡ駆動点の接合
電圧等）を組合せるとより精度よく選別できる。
ものがある。あるいはパターンＢの素子でも劣化の小さ
いものがある。さらには素子構造によってはパターンＢ
の劣化がほとんどである場合がある。これらの場合には
劣化パターンと素子の初期熱抵抗あるいはある電流値に
おける接合電圧（例えば、電流１００ｍＡ駆動点の接合
電圧等）を組合せるとより精度よく選別できる。
次にレーザの熱抵抗について説明する。
レーザの構成の一例を第４図に示す。同図において、１
はレーザ素子、２は活性領域、３はヒートシンク、４は
パッケージシステムを示す。通常レーザに電流を流すと
主に活性領域（図中の元の出る所）が発熱する。発生し
た熱は図の熱の流れの矢印の方向へ流れる。この熱の流
れにくさ、つまシ活性領域の温度上昇を表わすものが熱
抵抗であυ、通常入力（電流等）で規格化され、単位は
ＩＷ当シの温度上昇（℃／Ｗ）である。一般にはω℃／
Ｗ程度。
はレーザ素子、２は活性領域、３はヒートシンク、４は
パッケージシステムを示す。通常レーザに電流を流すと
主に活性領域（図中の元の出る所）が発熱する。発生し
た熱は図の熱の流れの矢印の方向へ流れる。この熱の流
れにくさ、つまシ活性領域の温度上昇を表わすものが熱
抵抗であυ、通常入力（電流等）で規格化され、単位は
ＩＷ当シの温度上昇（℃／Ｗ）である。一般にはω℃／
Ｗ程度。
この熱抵抗が高いと、活性領域の温度が上昇し、レーザ
特性が悪くなる。レーザが劣化するとレーザ発振しきい
電流値が増力口し、使用する光出力金得るための電流値
も増える。この時熱抵抗の大きい素子は発熱が太きくな
り、レーザ特性を悪くし、劣化を一層大きくする。よっ
て、この熱抵抗の大小の比較あるいはある電流値におけ
る接合電圧（例えば、電流１００ｍＡ駆動点の接合電圧
等）を組合せる操作を加えればより高精度なスクリーニ
ングができる。
特性が悪くなる。レーザが劣化するとレーザ発振しきい
電流値が増力口し、使用する光出力金得るための電流値
も増える。この時熱抵抗の大きい素子は発熱が太きくな
り、レーザ特性を悪くし、劣化を一層大きくする。よっ
て、この熱抵抗の大小の比較あるいはある電流値におけ
る接合電圧（例えば、電流１００ｍＡ駆動点の接合電圧
等）を組合せる操作を加えればより高精度なスクリーニ
ングができる。
その−例を第５図に示す。横軸には１００ ｍＡの点の
電圧値、縦軸にはしきい値の増加分がとってあり、プロ
ットはパターンＢで劣化したものである。電圧値が高い
ほど劣化量が小さく、本発明が有効なことが明らかであ
る。また、熱抵抗は小さいものがよい。
電圧値、縦軸にはしきい値の増加分がとってあり、プロ
ットはパターンＢで劣化したものである。電圧値が高い
ほど劣化量が小さく、本発明が有効なことが明らかであ
る。また、熱抵抗は小さいものがよい。
さらに、電流−電圧特性の通電による変化と劣化パター
ンとを組合せるとよυ高精度な素子選別ができる。例え
ば、通電前後における１ｍＡの点の接合電圧変化とレー
ザ発振しきい電流値の変化との相関を第６図に示す。電
圧変動は数チである（１ｍＡ点の電圧は本素子の場合０
．８５から０．９０ Ｖ程度）。因みに１０ ％以上の
変動で除かれる素子の劣化パターンはパターンＣであっ
た。図では電圧変動の小さいものがレーザ発振しきい電
流値の増加も小さい傾向にあるが、必ずしもその関係に
ないものもある。しかし、これらの素子の中で劣化パタ
ーンがＡとＢ以外のものを除くと（図中黒丸；パターン
Ｃやレーザ発掘直後の外部微分量子効率が初期値より大
きくなるパターン等）、第６図の相関は一層明確になり
、容易に素子選別が可能になる。つまり劣化パターンと
一定電流値における接合電圧変動を考慮することにょシ
、簡便に精度よく素子のスクリーニングが可能になる。
ンとを組合せるとよυ高精度な素子選別ができる。例え
ば、通電前後における１ｍＡの点の接合電圧変化とレー
ザ発振しきい電流値の変化との相関を第６図に示す。電
圧変動は数チである（１ｍＡ点の電圧は本素子の場合０
．８５から０．９０ Ｖ程度）。因みに１０ ％以上の
変動で除かれる素子の劣化パターンはパターンＣであっ
た。図では電圧変動の小さいものがレーザ発振しきい電
流値の増加も小さい傾向にあるが、必ずしもその関係に
ないものもある。しかし、これらの素子の中で劣化パタ
ーンがＡとＢ以外のものを除くと（図中黒丸；パターン
Ｃやレーザ発掘直後の外部微分量子効率が初期値より大
きくなるパターン等）、第６図の相関は一層明確になり
、容易に素子選別が可能になる。つまり劣化パターンと
一定電流値における接合電圧変動を考慮することにょシ
、簡便に精度よく素子のスクリーニングが可能になる。
以上説明したように、本発明によれはレーザダイオード
の劣化パターンが識別できる程度の通電で素子選別が可
能であυ、さらに素子構造および通電の穫類（一定電流
、一定光出力通電等）も問わないため、高価な装置も必
要とせず通常の電子部凸盤みの装置で短時間に素子選別
が可能となる。
の劣化パターンが識別できる程度の通電で素子選別が可
能であυ、さらに素子構造および通電の穫類（一定電流
、一定光出力通電等）も問わないため、高価な装置も必
要とせず通常の電子部凸盤みの装置で短時間に素子選別
が可能となる。
故に本発明によυ量産性に冨みかつ経済的なレーザダイ
オードのスクリーニングができるという利点がある。
オードのスクリーニングができるという利点がある。
第１図は、レーザダイオードの劣化パターンを示す。
第２図は、η＠Ｘ（外部微分量子効率）と注入電流（キ
ャリア）の関係を示す。 第３図（ａｌ 、 （ｂ）は、レーザ発振しきい電流値
の増加量と劣化パターンの関係を示す。 第４図は、レーザの構成を示し、温度上昇に伴う熱抵抗
全説明する図を示す。 第５図は、ある電流点の初期接合電圧値とレーザ発振し
きい電流値の増加量の関係を示す。 第６図は、ある電流点の接合電圧低下量とレーザ発振し
きい電流値の増加量の関係を示す。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士 玉 蟲 久 五 部 （外２名） 箭 １ 図 注入電流（ｍＡ） 第２ 図 レーザ先板しぎい電流厘の増加量（ｍＡ）第３図
ャリア）の関係を示す。 第３図（ａｌ 、 （ｂ）は、レーザ発振しきい電流値
の増加量と劣化パターンの関係を示す。 第４図は、レーザの構成を示し、温度上昇に伴う熱抵抗
全説明する図を示す。 第５図は、ある電流点の初期接合電圧値とレーザ発振し
きい電流値の増加量の関係を示す。 第６図は、ある電流点の接合電圧低下量とレーザ発振し
きい電流値の増加量の関係を示す。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人弁理士 玉 蟲 久 五 部 （外２名） 箭 １ 図 注入電流（ｍＡ） 第２ 図 レーザ先板しぎい電流厘の増加量（ｍＡ）第３図
Claims (3)
- （１）半導体レーザダイオードの通電による電流−外部
微分量子効率特性パターンの変化からレーザダイオード
の良否を判別することを特徴とする半導体レーザダイオ
ードのスクリーニング方法。 - （２）通電による電流−外部微分量子効率特性パターン
の変化及びレーザダイオードの熱抵抗の初期値を組み合
わせてレーザダイオードの良否を判別することを特徴と
する前記特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザダイ
オードのスクリーニング方法。 - （３）通電による電流−外部微分量子効率パターンの変
化及び電流−電圧特性の通電による変化からレーザダイ
オードの良否を判別することを特徴とする前記特許請求
の範囲第１項記載の半導体レーザダイオードのスクリー
ニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131592A JPS61290372A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザダイオ−ドのスクリ−ニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131592A JPS61290372A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザダイオ−ドのスクリ−ニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61290372A true JPS61290372A (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=15061655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60131592A Pending JPS61290372A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザダイオ−ドのスクリ−ニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61290372A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11233872A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ―ザの良否判別法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915614A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-26 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | 内燃機関のバルブ機構におけるラツシユ調整装置 |
| JPS5923355A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-06 | Osaka Shiiring Insatsu Kk | 多色ラベルの製造装置 |
| JPS6023355U (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | ベルト張力調整機構 |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP60131592A patent/JPS61290372A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915614A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-26 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | 内燃機関のバルブ機構におけるラツシユ調整装置 |
| JPS5923355A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-06 | Osaka Shiiring Insatsu Kk | 多色ラベルの製造装置 |
| JPS6023355U (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | ベルト張力調整機構 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11233872A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ―ザの良否判別法 |
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