JPS63128690A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS63128690A JPS63128690A JP27460986A JP27460986A JPS63128690A JP S63128690 A JPS63128690 A JP S63128690A JP 27460986 A JP27460986 A JP 27460986A JP 27460986 A JP27460986 A JP 27460986A JP S63128690 A JPS63128690 A JP S63128690A
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Landscapes
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は半導体レーザ素子の構造なかんずく共振面の
保護膜の構造に関する。
保護膜の構造に関する。
半導体レーザ素子はコンパクトディスクや光通信におけ
る発光素子として用いられる。このような発光素子の信
頼性を左右する因子としてはレーザ結晶中の欠陥に起因
するもの、すなわち動作中にレーザ活性層中に発生する
転位と、第2図に示すような共振器端面3の酸化による
反射率低下とがある。結晶欠陥に起因するものは低転位
密度の基板の使用あるいは活性層中KAjを加えること
により除去できることが報告されている。一方共振器端
面の酸化については実動作雰囲気中の酸素に起因するた
め共振器端面上に保護膜を設は酸素との接触を防止する
方法がとられる。
る発光素子として用いられる。このような発光素子の信
頼性を左右する因子としてはレーザ結晶中の欠陥に起因
するもの、すなわち動作中にレーザ活性層中に発生する
転位と、第2図に示すような共振器端面3の酸化による
反射率低下とがある。結晶欠陥に起因するものは低転位
密度の基板の使用あるいは活性層中KAjを加えること
により除去できることが報告されている。一方共振器端
面の酸化については実動作雰囲気中の酸素に起因するた
め共振器端面上に保護膜を設は酸素との接触を防止する
方法がとられる。
保護膜としては従来、酸化珪素膜(以下8i0□膜と略
記)、酸化アルミニウム膜(以下AJ20.膜と略記)
が知られているが8 t O!膜はGaAsとの密着性
は良好ではあるが吸湿性があるうえ熱膨張係数がGaA
sK比し約1桁小さいため熱応力によって共振器端面と
8i0□反射面との界面のレーザ活性層内に転位が発生
し素子が劣化する。さらに半導体レーザ素子材料に含有
されるGaの8iO□中への拡散が顕著であり、レーザ
活性層に格子欠陥を生成させる可能性もある。
記)、酸化アルミニウム膜(以下AJ20.膜と略記)
が知られているが8 t O!膜はGaAsとの密着性
は良好ではあるが吸湿性があるうえ熱膨張係数がGaA
sK比し約1桁小さいため熱応力によって共振器端面と
8i0□反射面との界面のレーザ活性層内に転位が発生
し素子が劣化する。さらに半導体レーザ素子材料に含有
されるGaの8iO□中への拡散が顕著であり、レーザ
活性層に格子欠陥を生成させる可能性もある。
これに対しAl2O3膜は吸湿性がないうえ、その熱膨
張率もG a A sとほぼ等しいから、5in2膜の
ようにレーザ活性層内に格子欠陥を生じさせることがな
い。しかしながらAJ203膜は、GaAsとの密着性
に欠け、膜厚を厚くすると共振器端面からはくりしやす
いという欠点があり、保護膜として十分機能することが
できなかった。
張率もG a A sとほぼ等しいから、5in2膜の
ようにレーザ活性層内に格子欠陥を生じさせることがな
い。しかしながらAJ203膜は、GaAsとの密着性
に欠け、膜厚を厚くすると共振器端面からはくりしやす
いという欠点があり、保護膜として十分機能することが
できなかった。
〔発明の目的〕
この発明は上述に鑑みてなされたものでありその目的と
するところは共損面に対する密着性に優れ、レーザ活性
層内に格子欠陥を生じさせることがなく、かつ反射率の
大きな共振器端面の保護層を提供するにある。
するところは共損面に対する密着性に優れ、レーザ活性
層内に格子欠陥を生じさせることがなく、かつ反射率の
大きな共振器端面の保護層を提供するにある。
この発明は半導体レーザ素子の共振器端面に接着層、酸
化防と層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保護膜を
備えるのでその目的を達する。
化防と層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保護膜を
備えるのでその目的を達する。
すなわち、保護膜の接着層、酸化防止層、膜厚調整層か
らなる3層をそれぞれ薄膜層で形成するようKし、この
とき接着層により共振器端面と保護層との密着を図るよ
うにし、酸化防止層により共振器端面の酸化を防止する
ようにし、膜厚調整層により保護層からのレーザ反射率
が最大になるように調整するとともに1この際得られる
微小の保護膜層によりレーザ活性層内に格子欠陥が生じ
ないようにしたものである。
らなる3層をそれぞれ薄膜層で形成するようKし、この
とき接着層により共振器端面と保護層との密着を図るよ
うにし、酸化防止層により共振器端面の酸化を防止する
ようにし、膜厚調整層により保護層からのレーザ反射率
が最大になるように調整するとともに1この際得られる
微小の保護膜層によりレーザ活性層内に格子欠陥が生じ
ないようにしたものである。
次゛にこの発明の実施例を図面にもとすいて説明する。
第2図に示すような半導体レーザ素子4の共振器端面3
に保護膜を形成する。半導体レーザ素子4は第1図に示
すように約150μm厚の結晶基板8.その上に形成さ
れたn −Ga(1−x) A/xAsクラッド層9.
GaAs活性層10.P−Ga(1−x)AA!xAs
クラット層11.およびAuZn系電極1.AuGe系
電極2などから構成される。活性層10の禁制帯巾はn
クラッド層、Pクラッド層の禁制帯巾よりせまいため電
子とホールが活性層10内にとじ込められる。また活性
層10の屈折率がnクラッド層やPクラッド層より大き
いため光が活性層内にとじこめられる。この二つのとじ
込め効果によりレーザ発振に必要なしきり電流密度が下
がり、室温連続発振がおこる。このときレーザ光は共振
器端面3において反射され共振をおこしレーザ光12と
なってとり出される。
に保護膜を形成する。半導体レーザ素子4は第1図に示
すように約150μm厚の結晶基板8.その上に形成さ
れたn −Ga(1−x) A/xAsクラッド層9.
GaAs活性層10.P−Ga(1−x)AA!xAs
クラット層11.およびAuZn系電極1.AuGe系
電極2などから構成される。活性層10の禁制帯巾はn
クラッド層、Pクラッド層の禁制帯巾よりせまいため電
子とホールが活性層10内にとじ込められる。また活性
層10の屈折率がnクラッド層やPクラッド層より大き
いため光が活性層内にとじこめられる。この二つのとじ
込め効果によりレーザ発振に必要なしきり電流密度が下
がり、室温連続発振がおこる。このときレーザ光は共振
器端面3において反射され共振をおこしレーザ光12と
なってとり出される。
保護膜は共振器端面3に接着層5としてSin。
膜、酸化防止層6としてAl2O3薄膜、膜厚調整層7
としてイツトリア(以下Y80.と略記)で安定化され
た酸化ジルコニウム(以下ZrO,と略記)の薄膜の順
に積層する。保護膜の形成は、スパッタリング、電子ビ
ーム蒸着、CVDいづれの方法でも良いがここではスパ
ッタリングによる方法を述べる。
としてイツトリア(以下Y80.と略記)で安定化され
た酸化ジルコニウム(以下ZrO,と略記)の薄膜の順
に積層する。保護膜の形成は、スパッタリング、電子ビ
ーム蒸着、CVDいづれの方法でも良いがここではスパ
ッタリングによる方法を述べる。
共振器端面3をターゲットに対向させアルゴンガスをイ
オン化してArを生成させこれを加速してターゲットと
衝突させターゲット物質をとび出させる。
オン化してArを生成させこれを加速してターゲットと
衝突させターゲット物質をとび出させる。
SiO□薄膜5の形成にはターゲットとして5in2を
、人1xos薄膜6の形成には人1203のターゲット
を、Y、O8で安定化させたZrO,の薄膜7にはY2
O3で安定化されたZrO2のターゲットをそれぞれ用
いる。とび出した各ターゲット物質をGaAsの共振器
端面に蒸着させる。SiO□薄膜5は20 nIn 、
Al*Oa薄膜6は3 Q nmの厚さに形成した。
、人1xos薄膜6の形成には人1203のターゲット
を、Y、O8で安定化させたZrO,の薄膜7にはY2
O3で安定化されたZrO2のターゲットをそれぞれ用
いる。とび出した各ターゲット物質をGaAsの共振器
端面に蒸着させる。SiO□薄膜5は20 nIn 、
Al*Oa薄膜6は3 Q nmの厚さに形成した。
保護膜の中心である酸化防止膜6としてはA1203薄
膜が吸湿性を示さないこと、および熱膨張率がG a
A sと近似することなどKより好適であるが、AJ2
0.薄膜は上述のようにG a A sとの密着性が悪
いのでそのなかだちとして8 i 0.薄膜5を接着層
として用いる。S t O,薄膜は、G a A sと
A720sの双方に対して密着性がよい。このようVc
GaAsの結晶に対して8i02薄膜とA4203薄膜
を組み合わせると、各薄膜の欠点を補うことができ、密
着性に優れた酸化防止層6が得られる。
膜が吸湿性を示さないこと、および熱膨張率がG a
A sと近似することなどKより好適であるが、AJ2
0.薄膜は上述のようにG a A sとの密着性が悪
いのでそのなかだちとして8 i 0.薄膜5を接着層
として用いる。S t O,薄膜は、G a A sと
A720sの双方に対して密着性がよい。このようVc
GaAsの結晶に対して8i02薄膜とA4203薄膜
を組み合わせると、各薄膜の欠点を補うことができ、密
着性に優れた酸化防止層6が得られる。
酸化防止層6と接着層5をそれぞれ薄膜としたのは膜成
長時に膜内に発生する応力を少なくすること、保護膜の
全体の厚さを薄くして熱応力がレーザ活性層におよばな
いようにすること、sio。
長時に膜内に発生する応力を少なくすること、保護膜の
全体の厚さを薄くして熱応力がレーザ活性層におよばな
いようにすること、sio。
膜へのGa拡散量を減らすことなどを目的としている。
次に膜厚調整層7としてY2O3で安定化したZrO,
の薄膜を160nm蒸着させた。これは次の理由による
。
の薄膜を160nm蒸着させた。これは次の理由による
。
保護膜よりのレーザの反射率は保護膜厚により周期的に
変るが反射率最大となる膜厚条件は次式%式% ここでλはレーザ波長、Nは整数1.2.3.・・・・
・・。
変るが反射率最大となる膜厚条件は次式%式% ここでλはレーザ波長、Nは整数1.2.3.・・・・
・・。
nは保護膜材料の屈折率、dは保護膜厚である。
従って反射率最大を与える最小の保護膜厚d minは
N=1の場合である。レーザ発振波長1 =780nm
、屈折率は810.、 g*O1,ZrO2等の材料で
余り変うナイ(7)テn =1.5とするとdmin=
260nmが得られる。従って膜厚調整層70所要厚と
して 260 nm−100nm=160 nmが得られる。
N=1の場合である。レーザ発振波長1 =780nm
、屈折率は810.、 g*O1,ZrO2等の材料で
余り変うナイ(7)テn =1.5とするとdmin=
260nmが得られる。従って膜厚調整層70所要厚と
して 260 nm−100nm=160 nmが得られる。
反射率最大を選んだのは反射率の大きい方がしきり電流
密度が下がるためであり、最小の保護膜厚を選んだのは
G a A s活性層10に9及熱応力がかからないよ
うにするためである。反射率最大のときには、端面に保
護膜がない場合の反射率と同一になる。
密度が下がるためであり、最小の保護膜厚を選んだのは
G a A s活性層10に9及熱応力がかからないよ
うにするためである。反射率最大のときには、端面に保
護膜がない場合の反射率と同一になる。
膜厚調整層7の材料としてはZrO□に限定されるもの
ではなくレーザ光に対して高い透過率を有するものであ
ればよい。この実施例でY2O3を固溶体化して安定化
したZrO2を選んだのは、これが蒸着初期に酸素不足
型のZrO□結晶層を形成し、kl、 03薄膜と強い
結合を示すことによる。Y2O3で安定化したZrO2
薄膜は柱状構造に結晶成長し、熱サイクルによる応力緩
和に役立つ。膜厚調整層7の材料としては上述の他、T
iO□、SiNなどの誘電体酸化物も利用できる。膜厚
調整層は酸化防止の働きも兼ねることができる。
ではなくレーザ光に対して高い透過率を有するものであ
ればよい。この実施例でY2O3を固溶体化して安定化
したZrO2を選んだのは、これが蒸着初期に酸素不足
型のZrO□結晶層を形成し、kl、 03薄膜と強い
結合を示すことによる。Y2O3で安定化したZrO2
薄膜は柱状構造に結晶成長し、熱サイクルによる応力緩
和に役立つ。膜厚調整層7の材料としては上述の他、T
iO□、SiNなどの誘電体酸化物も利用できる。膜厚
調整層は酸化防止の働きも兼ねることができる。
保護膜は上述のようにレーザ光反射率最大になるよう膜
厚調整しているので反射率は保護膜のない場合と同一で
電流−光出力特性は保護膜の有無にかかわらず同一とな
る。共振器端面と保護膜との密着性は保護層中の接着層
であるStO,薄膜によって強固である。また保護膜は
上述のように反射率最大を与える最小の膜厚となってい
るので膜厚はうすくレーザ活性層内に格子欠陥を生じさ
せない。保護膜内の各層は薄膜で形成されるので応力の
少ない安定した保護膜が得られる。
厚調整しているので反射率は保護膜のない場合と同一で
電流−光出力特性は保護膜の有無にかかわらず同一とな
る。共振器端面と保護膜との密着性は保護層中の接着層
であるStO,薄膜によって強固である。また保護膜は
上述のように反射率最大を与える最小の膜厚となってい
るので膜厚はうすくレーザ活性層内に格子欠陥を生じさ
せない。保護膜内の各層は薄膜で形成されるので応力の
少ない安定した保護膜が得られる。
この発明によれば半導体レーザ素子の共振器端面に接着
層、酸化防止層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保
護膜を備えたので、応力の少ない安定した保護膜が得ら
れる。同時にこの膜は、接着層により共振面に対する密
着性に優れ、膜厚調整層によりレーザ光反射率が大きく
、またその膜厚が薄いためにレーザ活性層に格子欠陥を
生じさせない。その結果半導体レーザ素子は保護膜によ
り、何らの不利を生じさせないでその共振器端面の酸化
を有効に防止することができ、その信頼性を高めること
ができる。
層、酸化防止層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保
護膜を備えたので、応力の少ない安定した保護膜が得ら
れる。同時にこの膜は、接着層により共振面に対する密
着性に優れ、膜厚調整層によりレーザ光反射率が大きく
、またその膜厚が薄いためにレーザ活性層に格子欠陥を
生じさせない。その結果半導体レーザ素子は保護膜によ
り、何らの不利を生じさせないでその共振器端面の酸化
を有効に防止することができ、その信頼性を高めること
ができる。
第1図はこの発明の実施例の保護膜を備えた半導体レー
ザを示す模式断面図、第2図は従来の半導体レーザ素子
(複数個)を示す斜視図である。 3・・・共振器端面、4・・・半導体レーザ素子、5・
・・接着層、6・・・酸化防止層、7・・・膜厚調整層
。 AuZn糸電圧如
ザを示す模式断面図、第2図は従来の半導体レーザ素子
(複数個)を示す斜視図である。 3・・・共振器端面、4・・・半導体レーザ素子、5・
・・接着層、6・・・酸化防止層、7・・・膜厚調整層
。 AuZn糸電圧如
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半導体レーザ素子の共振器端面に接着層、酸化防止
層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保護膜を備える
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 2)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
接着層は酸化珪素の薄膜であることを特徴とする半導体
レーザ素子。 3)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
酸化防止層は酸化アルミニウムの薄膜であることを特徴
とする半導体レーザ素子。 4)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
膜厚調整層はイットリア安定化のジルコニア薄膜である
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 5)特許請求の範囲第1項または第4項記載のレーザ素
子において、膜厚調整層は保護膜からのレーザ反射率が
最大になるよう調整する膜であることを特徴とする半導
体レーザ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27460986A JPS63128690A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27460986A JPS63128690A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63128690A true JPS63128690A (ja) | 1988-06-01 |
Family
ID=17544114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27460986A Pending JPS63128690A (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63128690A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0451581A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-20 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
JPH04177783A (ja) * | 1990-11-11 | 1992-06-24 | Canon Inc | 半導体素子 |
JP2006278999A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Eudyna Devices Inc | 半導体基板、半導体結晶成長用基板、半導体装置、光半導体装置およびそれらの製造方法 |
JP2006351566A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sharp Corp | 窒化物系半導体レーザ素子 |
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