JPS6237828B2 - - Google Patents
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- JPS6237828B2 JPS6237828B2 JP54052684A JP5268479A JPS6237828B2 JP S6237828 B2 JPS6237828 B2 JP S6237828B2 JP 54052684 A JP54052684 A JP 54052684A JP 5268479 A JP5268479 A JP 5268479A JP S6237828 B2 JPS6237828 B2 JP S6237828B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
-
- 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
- H01S5/0281—Coatings made of semiconductor materials
-
- 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
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は保護膜の形成方法、特に半導体レーザ
の反射面に、界面準位を発生させないように保護
膜を形成する方法に関する。
の反射面に、界面準位を発生させないように保護
膜を形成する方法に関する。
動作中に半導体レーザの出力が減少し、発振閾
値電流がが増加する現象は、半導体レーザを実際
に使用する場合の大きな障害となる。かかる劣化
現象の主原因の１つは、活性層内部に発生する転
位網にある。この劣化は半導体レーザの動作初期
にあらわれレーザ特性を著しく低下せしめる。し
かし、かかる活性層内部の劣化は例えば
（AlGa）Asレーザにおいては活性層へのAlの添
加、及び低転位密度基板の使用によつて除去でき
る。
値電流がが増加する現象は、半導体レーザを実際
に使用する場合の大きな障害となる。かかる劣化
現象の主原因の１つは、活性層内部に発生する転
位網にある。この劣化は半導体レーザの動作初期
にあらわれレーザ特性を著しく低下せしめる。し
かし、かかる活性層内部の劣化は例えば
（AlGa）Asレーザにおいては活性層へのAlの添
加、及び低転位密度基板の使用によつて除去でき
る。
他の一つの劣化の主原因である反射面の劣化
は、２種類の異なつた形態を示す。即ち、通常の
出力において発生する活性層表面全体が変質する
劣化と高い出力で生じる光学的損傷である。活性
層表面の変質は動作中に反射面が酸化されること
により生じ、反射面と酸化膜との界面に発生した
非発光中心の増加が半導体レーザの特性劣化の原
因になる。かかる劣化は、反射面を外気よりしや
断することによつて防ぐことが可能である。外気
しや断の具体的方法としては反射面に絶縁性保護
膜をつけることが行われている。実際に用いられ
ている保護膜材料としてはSiO2、Al2O3、SiO等
の酸化物、及びSi3N4が知られている。またSi膜
を用いる方法、前記材料を組み合わせた複合膜も
提案されている。これ等の保護膜は前述した酸化
にもとづく反射面劣化を抑制する効果はあり、光
通信の光源として通常用いられる出力の範囲内に
おいては、半導体レーザの動作を安定ならしめる
ことができる。しかしながら、光学的損傷が生じ
る閾値出力は前述した如き膜をつけた場合におい
ても、保護膜をつけない場合の約２倍以下であ
り、高い出力においては、前述したような光学的
損傷がおき、使用できない。かかる如く、光学的
損傷の生じる閾値出力が改善されない原因は、反
射面と保護膜との界面に存在する変質層、及び劈
開によつて反射面を作製する際に結晶格子破断に
よつて生じた反射面上のダングリングボンドにあ
ると考えられる。かかるダングリングボンドは非
発光の界面準位を形成する。従つて、反射面を完
全に保護し、光学的損傷を抑制するためには、レ
ーザ光に対して透明であり、かつ反射面上のダン
グリングボンドが除去されるように保護膜をつけ
る必要がある。既に（AlGa）As半導体レーザの
反射面をGaAsよりバンド間隔の大きい、高抵抗
の半導体材料、例えばGaAsP、GaP、GaAlAsで
被覆して保護膜とする提案はなされているが、劈
開によつて形成された反射面上のダングリングボ
ンドを除去するためには、さらに反射面材料と同
じ格子定数を持つ材料を選び、界面をヘテロ接合
にする必要がある。具体的には、GaAsと格子定
数が等しくて、しかもバンド間隔がGaAsより大
きいAlGaAsを反射面につけることが提案されて
いる。しかしながら、通常、AlGaAs膜をGaAs
反射面につけるために用いられる、分子線蒸着や
気相成長による手段は、いずれも装置が複雑であ
り、簡単に行うことはできない。また、これ等の
方法においては試料温度を高くする必要があるの
で、電極のついた半導体レーザの反射面に
AlGaAsをつける場合、電極が温度上昇のために
変質するという欠点がある。スパツタリングによ
つてAlGaAs膜をつける方法もあるが、スパツタ
損傷による界面準位が形成されるため保護膜の形
成手段としては不適当である。試料温度が300℃
以下の低温で行えて、しかも簡便な方法としてフ
ラツシユ蒸着法がある。しかし、フラツシユ蒸着
法においてはAs成分が抜け易いため、形成され
たAlGaAs膜の抵抗値が低くなり、電流が
AlGaAs膜中を流れるという欠点がある。
は、２種類の異なつた形態を示す。即ち、通常の
出力において発生する活性層表面全体が変質する
劣化と高い出力で生じる光学的損傷である。活性
層表面の変質は動作中に反射面が酸化されること
により生じ、反射面と酸化膜との界面に発生した
非発光中心の増加が半導体レーザの特性劣化の原
因になる。かかる劣化は、反射面を外気よりしや
断することによつて防ぐことが可能である。外気
しや断の具体的方法としては反射面に絶縁性保護
膜をつけることが行われている。実際に用いられ
ている保護膜材料としてはSiO2、Al2O3、SiO等
の酸化物、及びSi3N4が知られている。またSi膜
を用いる方法、前記材料を組み合わせた複合膜も
提案されている。これ等の保護膜は前述した酸化
にもとづく反射面劣化を抑制する効果はあり、光
通信の光源として通常用いられる出力の範囲内に
おいては、半導体レーザの動作を安定ならしめる
ことができる。しかしながら、光学的損傷が生じ
る閾値出力は前述した如き膜をつけた場合におい
ても、保護膜をつけない場合の約２倍以下であ
り、高い出力においては、前述したような光学的
損傷がおき、使用できない。かかる如く、光学的
損傷の生じる閾値出力が改善されない原因は、反
射面と保護膜との界面に存在する変質層、及び劈
開によつて反射面を作製する際に結晶格子破断に
よつて生じた反射面上のダングリングボンドにあ
ると考えられる。かかるダングリングボンドは非
発光の界面準位を形成する。従つて、反射面を完
全に保護し、光学的損傷を抑制するためには、レ
ーザ光に対して透明であり、かつ反射面上のダン
グリングボンドが除去されるように保護膜をつけ
る必要がある。既に（AlGa）As半導体レーザの
反射面をGaAsよりバンド間隔の大きい、高抵抗
の半導体材料、例えばGaAsP、GaP、GaAlAsで
被覆して保護膜とする提案はなされているが、劈
開によつて形成された反射面上のダングリングボ
ンドを除去するためには、さらに反射面材料と同
じ格子定数を持つ材料を選び、界面をヘテロ接合
にする必要がある。具体的には、GaAsと格子定
数が等しくて、しかもバンド間隔がGaAsより大
きいAlGaAsを反射面につけることが提案されて
いる。しかしながら、通常、AlGaAs膜をGaAs
反射面につけるために用いられる、分子線蒸着や
気相成長による手段は、いずれも装置が複雑であ
り、簡単に行うことはできない。また、これ等の
方法においては試料温度を高くする必要があるの
で、電極のついた半導体レーザの反射面に
AlGaAsをつける場合、電極が温度上昇のために
変質するという欠点がある。スパツタリングによ
つてAlGaAs膜をつける方法もあるが、スパツタ
損傷による界面準位が形成されるため保護膜の形
成手段としては不適当である。試料温度が300℃
以下の低温で行えて、しかも簡便な方法としてフ
ラツシユ蒸着法がある。しかし、フラツシユ蒸着
法においてはAs成分が抜け易いため、形成され
たAlGaAs膜の抵抗値が低くなり、電流が
AlGaAs膜中を流れるという欠点がある。
本発明者は、上述のフラツシユ蒸着法でも―
族化合物半導体は組成変化が無いということを
見い出し、この発明に至つたものである。
族化合物半導体は組成変化が無いということを
見い出し、この発明に至つたものである。
本発明は上述した欠点がないように保護膜を半
導体レーザの反射面に形成する簡便な方法を提供
するものである。すなわち、半導体レーザを構成
している活性層物質よりもバンド間隔が大きい
―族化合物半導体の保護膜を、フラツシユ蒸着
法を用いて半導体レーザの反射面に形成すること
により、反射面上のダングリングボンドを減ら
し、かつレーザ光に対して透明な保護膜を形成す
るものである。
導体レーザの反射面に形成する簡便な方法を提供
するものである。すなわち、半導体レーザを構成
している活性層物質よりもバンド間隔が大きい
―族化合物半導体の保護膜を、フラツシユ蒸着
法を用いて半導体レーザの反射面に形成すること
により、反射面上のダングリングボンドを減ら
し、かつレーザ光に対して透明な保護膜を形成す
るものである。
以下、本発明を実施例にもとずいて詳細に説明
する。
する。
第１図は通常良く行われる方法で得られた
（AlGa）Asダブルヘテロ半導体レーザ結晶を棒
状にへき開したものである。該レーザ結晶のｐ型
側表面にはGr―Pt―Au電極２、ｎ型側表面には
Au―Ge―Ni電極３が真空蒸着により形成されて
いる。この棒状結晶のへき開面すなわち半導体レ
ーザの反射面４に―族半導体膜をフラツシユ
蒸着によつてつける。フラツシユ蒸着は次の様な
方法で行なう。円錐形をしたステンレス製容器５
よりタンタルあるいはモリブデン製のボート６に
少しずつ、―族半導体の粉末７を送り込む、
ボート６は1500℃以上に加熱されているため、ボ
ート６に送り込まれた粉末７は瞬時に蒸発する。
こうすることにより、組成変化がほとんど無い
―族化合物半導体の保護膜を半導体レーザの反
射面につけることができる。この際、棒状結晶１
の電極２，３は粉末７がつかないように金属板で
覆つてある。また付着する保護膜の結晶性を良く
するために、棒状結晶１を300〜400℃に加熱す
る。両側の反射面に―族化合物半導体の保護
膜をつけた後、棒状結晶１をへき開して、単体半
導体レーザ素子８とする。―族半導体膜９の
厚さは100Å以上にする。
（AlGa）Asダブルヘテロ半導体レーザ結晶を棒
状にへき開したものである。該レーザ結晶のｐ型
側表面にはGr―Pt―Au電極２、ｎ型側表面には
Au―Ge―Ni電極３が真空蒸着により形成されて
いる。この棒状結晶のへき開面すなわち半導体レ
ーザの反射面４に―族半導体膜をフラツシユ
蒸着によつてつける。フラツシユ蒸着は次の様な
方法で行なう。円錐形をしたステンレス製容器５
よりタンタルあるいはモリブデン製のボート６に
少しずつ、―族半導体の粉末７を送り込む、
ボート６は1500℃以上に加熱されているため、ボ
ート６に送り込まれた粉末７は瞬時に蒸発する。
こうすることにより、組成変化がほとんど無い
―族化合物半導体の保護膜を半導体レーザの反
射面につけることができる。この際、棒状結晶１
の電極２，３は粉末７がつかないように金属板で
覆つてある。また付着する保護膜の結晶性を良く
するために、棒状結晶１を300〜400℃に加熱す
る。両側の反射面に―族化合物半導体の保護
膜をつけた後、棒状結晶１をへき開して、単体半
導体レーザ素子８とする。―族半導体膜９の
厚さは100Å以上にする。
かくして形成された（AlGa）Asレーザは、
―族化合物がGaAsよりもバンド間隔が広いた
め、レーザ光に対して透明になり、反射面近くで
のレーザ光の吸収が少なくなる上、注入キヤリア
もこの領域では減少する。従つて、反射面近くで
再結合する電子―正孔対が減少するため、反射面
破壊をひき起すレーザ光の強度が、半導体膜９を
つけない場合に比べて１桁以上上昇した。加えて
通電時に反射面が酸化して劣化することもないの
で半導体レーザの通電寿命も大巾に延びた。―
族化合物のうち、特にZnSeを用いると、ZnSe
の格子定数がGaAsに近いため、格子整合がとれ
た、従つて界面準位も少ない、反射面保護膜を形
成することができる。実際GaAs―ZnSeヘテロ接
合は、高い量子効率を有する太陽電池に使用され
ている如くその有効性は明らかである。
―族化合物がGaAsよりもバンド間隔が広いた
め、レーザ光に対して透明になり、反射面近くで
のレーザ光の吸収が少なくなる上、注入キヤリア
もこの領域では減少する。従つて、反射面近くで
再結合する電子―正孔対が減少するため、反射面
破壊をひき起すレーザ光の強度が、半導体膜９を
つけない場合に比べて１桁以上上昇した。加えて
通電時に反射面が酸化して劣化することもないの
で半導体レーザの通電寿命も大巾に延びた。―
族化合物のうち、特にZnSeを用いると、ZnSe
の格子定数がGaAsに近いため、格子整合がとれ
た、従つて界面準位も少ない、反射面保護膜を形
成することができる。実際GaAs―ZnSeヘテロ接
合は、高い量子効率を有する太陽電池に使用され
ている如くその有効性は明らかである。
また、さらに上記―族化合物半導体の保護
膜上９上にSiO2、Al2O3等の誘電体膜をスパツ
タ、CVD等によつてつけることによりこの保護
膜９をも保護すれば、反射面の保護は一層完全な
ものになることは明らかである。また本発明は
（AlGa）Asレーザ以外の例えばGaInAsP／InPレ
ーザGaAs1―xSbx／AlyGa1―yAs1―xSbx，
InxGa1―xAs／InyGa1―yPレーザについても用で
きる。
膜上９上にSiO2、Al2O3等の誘電体膜をスパツ
タ、CVD等によつてつけることによりこの保護
膜９をも保護すれば、反射面の保護は一層完全な
ものになることは明らかである。また本発明は
（AlGa）Asレーザ以外の例えばGaInAsP／InPレ
ーザGaAs1―xSbx／AlyGa1―yAs1―xSbx，
InxGa1―xAs／InyGa1―yPレーザについても用で
きる。
第１図は、本発明による保護膜の形成方法を説
明するための概略説明図、第２図は―族化合
物半導体膜から成る反射面保護膜を形成した
（AlGa）As半導体レーザを示す。図において、
１は棒状（AlGa）Asダブルヘテロ接合結晶、２
はGr―Pt―Au電極、３はAu―Ge―Ni電極、４
はへき開面、５は―族化合物半導体の粉末の
収納器、６はボート、７は―族化合物半導体
粉末、８は（AlGa）As半導体レーザ、９は―
族化合物半導体保護膜、１０は７の粉末が蒸着
によつて飛ぶ方向の一つを示す。
明するための概略説明図、第２図は―族化合
物半導体膜から成る反射面保護膜を形成した
（AlGa）As半導体レーザを示す。図において、
１は棒状（AlGa）Asダブルヘテロ接合結晶、２
はGr―Pt―Au電極、３はAu―Ge―Ni電極、４
はへき開面、５は―族化合物半導体の粉末の
収納器、６はボート、７は―族化合物半導体
粉末、８は（AlGa）As半導体レーザ、９は―
族化合物半導体保護膜、１０は７の粉末が蒸着
によつて飛ぶ方向の一つを示す。
Claims (1)
- １ 半導体レーザを構成している活性層物質より
もバンド間隔が大きい―族化合物半導体から
なる保護膜を、フラツシユ蒸着法を用いて半導体
レーザの反射面に形成することを特徴とする保護
膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268479A JPS55145345A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Preparation of protecting film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268479A JPS55145345A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Preparation of protecting film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55145345A JPS55145345A (en) | 1980-11-12 |
| JPS6237828B2 true JPS6237828B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12921705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5268479A Granted JPS55145345A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Preparation of protecting film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55145345A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282812U (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-27 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939082A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS60113983A (ja) * | 1983-11-26 | 1985-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2650769B2 (ja) * | 1989-02-03 | 1997-09-03 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US5665637A (en) * | 1995-11-17 | 1997-09-09 | Lucent Technologies Inc. | Passivated faceted article comprising a semiconductor laser |
-
1979
- 1979-04-27 JP JP5268479A patent/JPS55145345A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282812U (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55145345A (en) | 1980-11-12 |
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