JPH02210890A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

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。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

〔作　用〕

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。