JPH02210890A - Manufacture of semiconductor laser - Google Patents

Manufacture of semiconductor laser

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Publication number
JPH02210890A
JPH02210890A JP2959289A JP2959289A JPH02210890A JP H02210890 A JPH02210890 A JP H02210890A JP 2959289 A JP2959289 A JP 2959289A JP 2959289 A JP2959289 A JP 2959289A JP H02210890 A JPH02210890 A JP H02210890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cleavage
cleavage plane
chips
deionized water
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP2959289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nozomi Watanabe
望 渡邊
Keisuke Shinozaki
篠崎 啓助
Ryozo Furukawa
古川 量三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH02210890A publication Critical patent/JPH02210890A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent generation of surface level at a cleavage plane by irradiating the cleavage plane of a semiconductor laser with light having energy larger than the band gap of the semiconductor material, and then, after cleaning the cleavage plane with deionized water, coating with a Langmuir Blodgett film. CONSTITUTION:A plurality of stripe-shaped electrode metals 2 are welded to a predetermined part of a wafer, and this wafer is cleaved in the direction perpendicular to the stripe with a predetermined spacing to form a plurality of bar-shaped crystal members (chips) 4 with cleavage planes 3 which serve as mirrors for the laser. The cleavage planes 3 of the chips 4 are irradiated with light having energy larger than the band gap of the chip 4 in deionized water 8, and the cleavage planes 3 of the chips 4 are cleaned by the deionized water 8. Then, the cleavage planes 3 of the chips 4 are coated with a Langmuir Blodgett film. Thus, pollution of the cleavage plane 3 of the chips 4 can be prevented, and generation of surface level at the cleavage planes 3 can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高出力が得られる半導体レーザの製造方法に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser capable of obtaining high output.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、一般にレーザ発振を実現させるためには、互いに
平行な2つの反射面を設け、これら2つの反射面間に光
を閉じ込め共振させる必要がある。
In recent years, in order to realize laser oscillation, it is generally necessary to provide two reflective surfaces parallel to each other and confine light between these two reflective surfaces to cause resonance.

半導体レーザの場合、これら2つの反射面は結晶の劈開
によって形成され、半導体レーザチップ内で発生した光
は劈開面で反射される。こうして、光は2つの劈開面間
で共振するが、劈開面の反射率は1ではないため、光の
一部は外部に放出される。この外部に放出される光を半
導体レーザの出力光として利用している。
In the case of a semiconductor laser, these two reflecting surfaces are formed by cleaving a crystal, and light generated within the semiconductor laser chip is reflected by the cleaved surfaces. In this way, the light resonates between the two cleavage planes, but since the reflectance of the cleavage planes is not 1, part of the light is emitted to the outside. This light emitted to the outside is used as the output light of the semiconductor laser.

ところで、上述したように光の反射面は2つであるので
、出力光は2面から取出すことが可能である。しかし、
半導体レーザの通常の使用法では片面からの出力光のみ
を利用する場合が多い、このため、片面には反射率が高
(なるような端面コーティングを施し、他面には反射率
を下げるような端面コーティングを施して、片面からよ
り強いレーザ光を得るように工夫されている。この場合
、コーティング材料としては^l!03.5i01.5
13N4及びTiOx等の絶縁膜やSi膜が使用される
。又、高反耐重端面を形成する場合、Au等のメタルが
使用されることもある。かかる端面コート技術により半
導体レーザの出力特性はかなり改善されたが、半導体レ
ーザの出力限界はCOD (Cataatrophic
Optical Damage)と呼ばれる現象で決ま
っていだk。
By the way, as mentioned above, since there are two light reflecting surfaces, the output light can be extracted from the two surfaces. but,
In the normal use of semiconductor lasers, only the output light from one side is often used, so one side is coated with an end face coating that has a high reflectance, and the other side is coated with a coating that lowers the reflectance. The edge coating is applied to obtain stronger laser light from one side.In this case, the coating material is ^l!03.5i01.5.
Insulating films such as 13N4 and TiOx and Si films are used. Further, when forming a high anti-weight bearing end face, a metal such as Au may be used. Although the output characteristics of semiconductor lasers have been considerably improved by such end face coating technology, the output limit of semiconductor lasers is COD (Cataatrophic
This is determined by a phenomenon called optical damage.

このCOD現象とは、半導体レーザ結晶中の光エネルギ
ー密度が所定値を越えると、レーザ端面が破壊されると
いうものである。かかるCOD現象が生じる原因は、結
晶端面に表面準位が存在するためである。そして、この
端面の表面準位はバンドギャップ中に存在している。特
に、半導体レーザの代表的材料であるGaAsの表面準
位はバンドギャップのほぼ中央に存在し、電子と正孔と
が再結合する際、非発光性再結合が起きる原因となる。
This COD phenomenon is such that when the optical energy density in the semiconductor laser crystal exceeds a predetermined value, the laser end face is destroyed. The reason why such a COD phenomenon occurs is that surface states exist at the crystal end face. The surface level of this end face exists in the band gap. In particular, the surface level of GaAs, which is a typical material for semiconductor lasers, exists almost at the center of the band gap, which causes non-radiative recombination to occur when electrons and holes recombine.

そして、この非発光性再結合過程では光の代わりに熱を
放出する。
In this non-radiative recombination process, heat is emitted instead of light.

このCOD現象発生のメカニズムは、先ず端面近傍で光
が吸収される。その後、電子・正孔対ができ、この電子
・正孔対が再結合する際に熱が発生し、端面近傍で結晶
の温度が上昇する。すると、バンドギャップが小さくな
り光の吸収係数が高くなる。そのため、多くの電子・正
孔対が発生する。
The mechanism of this COD phenomenon is that light is first absorbed near the end face. Thereafter, electron-hole pairs are formed, and when these electron-hole pairs recombine, heat is generated and the temperature of the crystal increases near the end face. As a result, the band gap becomes smaller and the light absorption coefficient becomes higher. Therefore, many electron-hole pairs are generated.

この電子・正孔対が再結合する際に熱を放出し、結晶の
温度が更に上昇するというプロセスを繰り返し、COD
現象が発生するものである。
When these electron-hole pairs recombine, they release heat and the temperature of the crystal further increases, a process that is repeated and COD
A phenomenon occurs.

従って、COD現象の発生を防止するためには、レーザ
端面の表面準位密度を下げる必要がある。
Therefore, in order to prevent the COD phenomenon from occurring, it is necessary to lower the surface state density at the laser end face.

ところが、従来の「ニュー アンドユニフィードモデル
フォー ショットキーバリア アンド ■−■インサア
レイタアー インターフェイス ステイズフォーメンシ
ッン(New and unified alodel
for 5chottky、 barrler and
  UK −V 1nsulatorinterfac
e  5tates  formation)  、 
 J、  Vac、  Sci。
However, the conventional ``New and unified alodel model''
for 5chottky, barrler and
UK-V 1nsulatorinterfac
e 5tates formation),
J, Vac, Sci.

Technol、、 Vol、 16. N1515e
pt、10ct、 197!IL第1422〜1433
頁、鍔、[!、スペイサー他共著」に開示されるこの種
の半導体レーザでは、バンドギャップ中の表面準位密度
を低減するための工夫が全くなされていなかった。そこ
で、数10(1+Wという比較的大きな出力を有する半
導体レーザとしては、多数のストライプを近傍させて互
いに同期させる位相同期半導体レーザがあった。
Technol, Vol. 16. N1515e
pt, 10ct, 197! IL No. 1422-1433
Page, tsuba, [! In the semiconductor laser of this type disclosed in ``Soccer et al.,'' co-authored by Spacer et al., no efforts were made to reduce the surface state density in the bandgap. Therefore, as a semiconductor laser having a relatively large output of several tens (1+W), there is a phase-locked semiconductor laser in which a large number of stripes are placed close to each other and synchronized with each other.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

然し乍ら、上述した従来の位相同期半導体レーザにおい
ては、バンドギャップ中に高密度の表面準位を有するた
め、ノイズ及び静電気等による瞬間的な過大電流により
発生する光によりて、レーザ破壊が生じたり、モード制
御及び放射ビームの単峰化が困難になるという問題点が
あった。
However, since the above-mentioned conventional phase-locked semiconductor laser has a high density of surface states in the band gap, the laser may be destroyed by light generated by instantaneous excessive current due to noise, static electricity, etc. There was a problem in that mode control and making the radiation beam unimodal became difficult.

本発明の目的はモード制御及び放射ビームの単峰化が容
易にでき且つ高出力が得られ、而も瞬間的な過大電流に
強い半導体レーザの製造方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser which can easily control the mode and make the radiation beam unimodal, can provide high output, and is resistant to instantaneous overcurrent.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上述した目的を達成するため、ストライプ状に
複数の電極金属が形成されたウェハを、上記ストライプ
に対して直交する方向に所定間隔を置いて劈開し、複数
のチップを成形する工程と、脱イオン水中において、上
記チップの劈開面に上記チップのバンドギャップより大
きなエネルギーの光を照射し、上記チップの劈開面を上
記脱イオン水により洗浄する工程と、その後、上記チッ
プの劈開面にラングミュアーブロジェット膜をコーティ
ングする工程とを含むものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a step of cleaving a wafer on which a plurality of electrode metals are formed in a stripe shape at predetermined intervals in a direction perpendicular to the stripes and forming a plurality of chips. , irradiating the cleavage plane of the chip with light having an energy greater than the bandgap of the chip in deionized water, and washing the cleavage plane of the chip with the deionized water; The method includes a step of coating a Langmuir-Blodgett film.

〔作 用〕[For production]

本発明においては、脱イオン水中において、チップの劈
開面にチップのバンドギャップより大きなエネルギーを
有する光を照射し、上記チップの劈開面を脱イオン水で
洗浄するので、チンプ臂開時に付着した劈開面の汚染物
質は除去される。その後、チップ臂開面にラングミュア
ーブロジェット膜をコーティングするので、チップの劈
開面の汚染は防止される。その結果、当該臂開面での表
面準位の発生が防止され、COD現象が防止される。
In the present invention, the cleavage plane of the chip is irradiated with light having energy larger than the band gap of the chip in deionized water, and the cleavage plane of the chip is washed with deionized water, so that the cleavage that adhered when the chimp is opened is removed. Surface contaminants are removed. Thereafter, a Langmuir-Blodgett film is coated on the cleaved surface of the chip, thereby preventing contamination of the cleaved surface of the chip. As a result, generation of surface states at the arm opening plane is prevented, and the COD phenomenon is prevented.

〔実施例〕〔Example〕

本発明半導体レーザの製造方法に係わる一実施例を第1
図にレーザ端面のコーティング工程図及び第2図にLB
膜の累積堆積図を示して説明する。
A first embodiment of the method of manufacturing a semiconductor laser of the present invention will be described below.
The figure shows the coating process diagram of the laser end face, and the figure 2 shows LB.
This will be explained by showing a cumulative deposition diagram of the film.

先ず、第1図(alに示す如(、LPE、MBE又はM
OCVD法等により作成したウェハ1の所定部に複数の
電極金属2をストライプ状に溶着する。
First, as shown in Figure 1 (al), LPE, MBE or M
A plurality of electrode metals 2 are welded in stripes to predetermined portions of a wafer 1 created by OCVD or the like.

次に、第1回出)に示す如く、上記ウェハ1を、ストラ
イプに対して直交する方向に所定間隔を置いて劈開し、
レーザのミラーとなる劈開面3が形成された複数のバー
状結晶体(チップ)4を成形する。このとき、劈開作業
は大気中で行なわれるため、上記劈開面3には大気中の
酸素等により汚染され表面準位ができる。
Next, as shown in Part 1), the wafer 1 is cleaved at predetermined intervals in a direction perpendicular to the stripes,
A plurality of bar-shaped crystal bodies (chips) 4 are formed with cleavage planes 3 that serve as laser mirrors. At this time, since the cleavage operation is carried out in the atmosphere, the cleavage plane 3 is contaminated by oxygen in the atmosphere and forms surface levels.

その後、第1図(e)に示す如く、途中にジヨイント5
が設けられ折曲自在な捧6の一端部を側部に固着したホ
ルダー枠7を用意する。そして、上記複数のバー状結晶
体4を束にする。その際、劈開面3は露出させて置く、
シかる後、上記バー状結晶体4の束をホルダー枠7によ
り支持する。次に、比抵抗が概ね18MΩ口の脱イオン
水8が入った容器9内に、ホルダー枠7と共に、バー状
結晶体40束を入れる。このとき、捧6をL字状に屈曲
させ、その他端部を水面上に突出させて置(、シかる後
、劈開面3に半導体バンドギャップより大きなエネルギ
ーの光を照射し、劈開面3に付着している汚染物質を光
化学反応により水溶性物質に変化させ、これを水中に溶
かす、このようにして、劈開面3の洗浄を行なった後、
脱イオン水B上に、ラングミエアープロジェット膜(以
下LB膜という)の材料となり親水基及び疎水基を有す
るLB膜材料10を浮かべる。このとき、上記LB膜材
料10は、その親水基を脱イオン水8面に向けて浮かぶ
、尚、上記LB膜材料10としては、22トリコセン酸
: CHz = CH(CHt) t。−GOOR等が
ある。
After that, as shown in Fig. 1(e), there is a joint 5 in the middle.
A holder frame 7 is prepared in which one end of a bendable support 6 is fixed to the side. Then, the plurality of bar-shaped crystal bodies 4 are bundled. At that time, leave the cleavage plane 3 exposed.
After this, the bundle of bar-shaped crystal bodies 4 is supported by a holder frame 7. Next, the bundle of bar-shaped crystals 40 is placed together with the holder frame 7 into a container 9 containing deionized water 8 having a specific resistance of about 18 MΩ. At this time, the cleavage plane 6 is bent into an L-shape and placed with the other end protruding above the water surface. After cleaning the cleavage surface 3 by converting the attached contaminants into water-soluble substances by photochemical reaction and dissolving them in water,
On deionized water B, an LB membrane material 10 having a hydrophilic group and a hydrophobic group, which is a material for Langmier Air Project membrane (hereinafter referred to as LB membrane), is floated. At this time, the LB membrane material 10 floats with its hydrophilic groups facing the deionized water 8 surface.The LB membrane material 10 is 22 tricosenic acid: CHz = CH(CHt) t. -GOOR etc.

次に、第1図(d)に示す如(、ホルダー枠7によって
保持されるバー状結晶体4の劈開面3がLB膜材料10
面を横切るように捧6を上下に繰り返し動かす、すると
、第2図(al乃至(C1に示すように、LBIIl材
料10面を横切る毎に劈開面3に一層ずつLBBi12
堆積される。この場合、試行実験の結果、LBBi12
劈開面3との相互作用は極めて小さいので、LBBi1
2付着しても劈開面3のバンドギャップ中に表面準位は
生じない。又、LBBi12劈開面3に3〜50層程度
堆積させる。
Next, as shown in FIG. 1(d), the cleavage plane 3 of the bar-shaped crystal body 4 held by the holder frame 7 is
As shown in FIGS. 2(al to (C1)), one layer of LBBi12 is deposited on the cleavage plane 3 every time the LBII material 10 is crossed.
Deposited. In this case, as a result of trial experiments, LBBi12
Since the interaction with cleavage plane 3 is extremely small, LBBi1
Even if 2 is attached, no surface level is generated in the band gap of the cleavage plane 3. Further, about 3 to 50 layers are deposited on the LBBi12 cleavage plane 3.

しかる後、かかるLB膜11堆積後、このLB膜11上
にスパッタリングやCVD法による端面コーティング法
により適当な反射率を有し、LBBi12保護を兼ねた
膜を形成し、以後、公知の技術により半導体レーザを完
成する。
Thereafter, after depositing the LB film 11, a film having an appropriate reflectance and also serving as protection for the LBBi 12 is formed on the LB film 11 by sputtering or end face coating using a CVD method. Complete the laser.

従って、半導体レーザの劈開面3の汚染は防止され、劈
開面3において、バンドギャップ中の表面準位の発生が
防止されるので、COD破壊が防止でき、レーザの高出
力化が可能になる。又、バンドギャップ中の表面準位の
発生が防止されることにより、ノイズや静電気等による
瞬間的な過大電流によって発生する光に対しても強くな
リレーザの破壊が防止できる。
Therefore, contamination of the cleavage plane 3 of the semiconductor laser is prevented, and the generation of surface levels in the band gap at the cleavage plane 3 is prevented, thereby preventing COD destruction and making it possible to increase the output of the laser. Furthermore, by preventing the generation of surface levels in the band gap, it is possible to prevent the relay laser from being destroyed, which is resistant to light generated by instantaneous excessive current due to noise, static electricity, or the like.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、半導体レーザの劈
開面に、半導体材料のバンドギャップよりも大きなエネ
ルギーを有する光を照射して上記レーザの劈開面を脱イ
オン水により洗浄した後、ラングミエアープロジェット
膜をコーティングするので、当該臂開面の汚染は防止さ
れ、その結果として劈開面における表面準位の発生が防
止できる。
As explained above, according to the present invention, the cleavage plane of a semiconductor laser is irradiated with light having energy larger than the bandgap of the semiconductor material, and after the cleavage plane of the laser is cleaned with deionized water, Since the air projector film is coated, contamination of the cleavage plane can be prevented, and as a result, generation of surface states on the cleavage plane can be prevented.

従って、CODによる劈開面の破壊が防止でき、高出力
でモード制御及び単峰化が容易なレーザが得られると共
に、ノイズや静電気等による瞬間的な過大電流にも強く
なり、レーザの破壊が防止できる。
Therefore, destruction of the cleavage plane due to COD can be prevented, and a laser with high output that is easy to control modes and make single peaks can be obtained.It is also resistant to instantaneous overcurrent caused by noise, static electricity, etc., and the destruction of the laser can be prevented. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明に係わる実施例を示すもので
、第1図はレーザ端面のコーティング工程図、第2図は
LB膜の累積堆積図である。 1・・・ウェハ、2・・・電極金属、3・・・劈開面、
4・・・バー状結晶体、5・・・ジヨイント、6・・・
棒、7・・・ホルダー枠、8・・・説イオン水、9・・
・容器、10・・・LB膜材料、11・・・LB膜。 レーザ端面のコーティング工程図 第1 図 レ ザ端面のコーティング工程図 第1 図
1 and 2 show an embodiment according to the present invention, in which FIG. 1 is a coating process diagram of a laser end face, and FIG. 2 is a cumulative deposition diagram of an LB film. 1... Wafer, 2... Electrode metal, 3... Cleavage plane,
4...Bar-shaped crystal, 5...Joint, 6...
Rod, 7...Holder frame, 8...Ionized water, 9...
- Container, 10... LB film material, 11... LB film. Coating process diagram for laser end face Fig. 1 Coating process diagram for laser end face Fig. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ストライプ状に複数の電極金属が形成されたウェハを、
上記ストライプに対して直交する方向に所定間隔を置い
て劈開し、複数のチップを成形する工程と、 脱イオン水中において、上記チップの劈開面に上記チッ
プのバンドギャップより大きなエネルギーの光を照射し
、上記チップの劈開面を上記脱イオン水により洗浄する
工程と、 その後、上記チップの劈開面にラングミュアーブロジェ
ット膜をコーティングする工程とを含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
[Claims] A wafer on which a plurality of electrode metals are formed in a stripe shape,
A process of forming a plurality of chips by cleaving at predetermined intervals in a direction perpendicular to the stripes, and irradiating the cleavage plane of the chip with light having an energy higher than the band gap of the chip in deionized water. A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising the steps of: cleaning the cleavage plane of the chip with the deionized water; and then coating the cleavage plane of the chip with a Langmuir-Blodgett film.
JP2959289A 1989-02-10 1989-02-10 Manufacture of semiconductor laser Pending JPH02210890A (en)

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JP2959289A JPH02210890A (en) 1989-02-10 1989-02-10 Manufacture of semiconductor laser

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100238552B1 (en) * 1996-11-13 2000-02-01 권문구 Manufacturing method of laser diode by new cleavage coating

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100238552B1 (en) * 1996-11-13 2000-02-01 권문구 Manufacturing method of laser diode by new cleavage coating

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