JPH09129976A

JPH09129976A - 半導体レーザの端面パッシベーション方法

Info

Publication number: JPH09129976A
Application number: JP7284272A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Horikawa; 英明堀川; Tetsuhito Nakajima; 徹人中島; Hiroki Yaegashi; 浩樹八重樫; Koji Nakamura; 幸治中村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】より簡単な方法により、端面をパッシベーシ
ョンすることにより、素子作製時間短縮、及び歩留まり
向上を図ることができる半導体レーザの端面パッシベー
ション方法を提供する。【解決手段】半導体レーザの端面パッシベーション方
法において、空気中で半導体レーザ用ウエハ２１を劈開
することによりレーザ共振器を有するレーザ・バー２７
を形成する工程と、このレーザ・バー２７を無声放電に
よるオゾン雰囲気中に入れ、紫外線照射を行う工程と、
前記レーザ・バーの劈開面のカーボン及び有機物を除去
する工程と、前記レーザ・バーの劈開面の出射側の端面
及び反射側の端面の光学的処理を行う工程と、レーザ・
バー２７を個々の素子に分離してヒートシンク、ヘッダ
ーに取り付ける工程とを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザのレ
ーザ光の出射部分である端面にパッシベーション膜を形
成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体レーザの端面パッ
シベーション方法については、例えば、特開平３−１０
１１８３号公報に開示されるものがあった。かかる半導
体レーザはリッジ導波路型構造をしており、レーザ発振
を得るために通常劈開によりレーザのミラー（端面と同
義語であり、以下端面と言う）を形成することで、向か
い合った劈開面による端面により共振器が形成され、レ
ーザを発振する。半導体レーザの劣化に最も大きく影響
を与えている原因として、この端面部分での汚染、界面
準位などによる光学的破壊がある。これまで端面での劣
化を抑える、つまり、信頼性向上のために様々なレーザ
端面のパッシベーション方法が提案されてきており、そ
の中に上記文献の方法が含まれている。

【０００３】このような従来の方法において、端面劣化
の改善について主に次の２つのことが注目されている。
すなわち、（１）１つは端面が汚染されていない状態
で、パッシベーションを行う。（２）２番目はパッシベ
ーションの材料がレーザを形成している材料（この文献
では、ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓである。）と反応しない
材料を用いることである。

【０００４】上記（１）の方法として、５×１０^-8Ｐａ
の超高真空中（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＶａｃｃｕｍ：
ＵＨＶ）で劈開して、その同じ真空中でパッシベーショ
ンするものである。この様なＵＨＶ中では劈開した部分
の端面は完全に汚染が無く、理想的な状態である。上記
（２）の方法として、パッシベーションを酸素を含まな
い材料、つまり、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、アンチモン（Ｓｂ）を劈開した同じＵＨＶのチャ
ンバーの内部で電子線蒸着法によりコーティングする。

【０００５】その結果として、これらの方法を用いない
レーザは、光出力が短時間に０ｍＷ（つまり劣化して、
故障）になるが、この方法を用いたレーザは初期の光出
力を３００時間以上変化無く動作を続けている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法においては、５×１０^-8Ｐａという超高真
空を要することになるが、まず、この真空を作りだすの
が容易ではない。一般に大がかりな真空装置では達成し
うる真空度であるが、真空度を保つために必要なメンテ
ナンスはかなり困難な作業である。

【０００７】更に、この真空中でレーザ端面を形成する
ための劈開を行う必要があるが、通常半導体レーザの共
振器は０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の非常に短いもので
あり（通常幅０．３〜０．５ｍｍ程度素子で、これが数
１０個つながった状態：文献中ではレーザ・バーとなっ
ている）、これを５×１０^-8ＰａというＵＨＶ中で遠隔
操作を行うことは困難をきわめる。

【０００８】また、この困難をきわめた作業の後、同一
チャンバー内部で劈開面にのみパッシベーション膜（Ｓ
ｉ，Ｇｅ，またはＳｂ）を形成するために、劈開したレ
ーザ素子を移動、回転させなければならない。しかも、
レーザ・バーを同時に多数劈開し、バッシベーションす
ることは不可能に近い。つまり、以上述べたように、通
常考えられる範囲においては、不可能に近い困難な作業
を要するために、素子作製時間、及び素子歩留まりが非
常に悪くなると考えられる。

【０００９】本発明は、上記問題点を除去し、より簡単
な方法で、端面をパッシベーションすることにより、素
子作製時間短縮、及び歩留まり向上を図ることができる
半導体レーザの端面パッシベーション方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）半導体レーザの端面パッシベーション方法におい
て、空気中で半導体レーザ用ウエハを劈開することによ
りレーザ共振器を有するレーザ・バーを形成する工程
と、このレーザ・バーを無声放電によるオゾン雰囲気中
に入れ、紫外線照射を行う工程と、前記レーザ・バーの
劈開面のカーボン及び有機物を除去する工程と、前記レ
ーザ・バーの出射側の端面及び反射側の端面の光学的処
理を行う工程と、前記レーザ・バーを個々の素子に分離
してヒートシンク、ヘッダーに取り付ける工程とを施す
ようにしたものである。

【００１１】したがって、空気中でレーザ・バーに劈開
することが可能であり、しかも、オゾン処理は特別な真
空装置の必要はなく、多くのレーザ・バーを一度に処理
できるために、作業性が非常に良くなる。また、このパ
ッシベーションにより素子の長寿命化を図ることができ
る。（２）半導体レーザの端面パッシベーション方法におい
て、空気中で半導体レーザ用ウエハを劈開することによ
りレーザ共振器を有する素子を形成する工程と、個々の
素子をヒートシンク、ヘッダーに取り付ける工程と、こ
の素子を無声放電によるオゾン雰囲気中に入れ、紫外線
照射を行う工程と、前記素子の劈開面のカーボン及び有
機物を除去する工程と、前記素子の出射側の端面及び反
射側の端面の光学的処理を行う工程とを施すようにした
ものである。

【００１２】したがって、特に、半導体レーザの組み立
てた後にオゾン処理を行うために、組み立て中の端面の
汚染を取り除くことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実
施例を示す半導体レーザの端面のパッシベーション工程
の一部を示す図である。〔Ａ〕（１）まず、半導体レーザの共振器を形成するた
めの劈開を空気中で行う。劈開の方法としては一般的な
方法を用いる。例えば、図１（ａ）に示すようなレーザ
構造を有するウエハ２１を用意し、図１（ｂ）に示すよ
うに、そのレーザ構造を有するウエハ２１を粘着力の弱
いテープ、またはセロハン２２，２３で挟み、劈開する
位置にダイアモンドカッターなどで、長さ５０〜１００
μｍの溝（傷）２４，２５を付ける。

【００１４】（２）その後、図１（ｃ）に示すように、
金属製のブロック２６上に基板側が下になるようにおい
て、劈開の位置とブロックの一辺を目視にて合わせ、図
のＡの部分を手で下に押すようにする。（３）これを連続的に行いテープを剥がすと、図１
（ｄ）に示すように、同時に多数のレーザ・バー２７が
容易に作製できる。また、ここでは説明しないが、空気
中で行うことができるので、これに近い操作を機械で自
動的に行うことで、更に、効率よくレーザ・バー２７を
作製することができる。

【００１５】〔Ｂ〕上記のようにして形成したレーザ・
バーを、オゾン−ＵＶクリーナ装置に入れて、無声放電
によるオゾンに紫外線を照射した雰囲気に曝して処理す
る。従来、このオゾン−ＵＶクリーナ装置はＳｉを用い
た半導体素子（ＩＣなど）の製造におけるフォトレジス
ト、及び有機物の除去を目的として開発された装置であ
る。つまり、無声放電によるオゾンを水銀ランプにより
紫外線を照射することにより、ウエハダメージを低く抑
えたまま、フォトレジストの除去レートを高くして、実
用に耐えるようにしたものである。レジストを除去した
後にはオゾンにより、酸化物が形成される。

【００１６】通常、Ｓｉを用いたＩＣなどではＳｉ上に
ＳｉＯ₂などの酸化物を形成するために、このオゾンに
よる酸化現象は問題にならない。しかし、レーザの端面
への照射においては、従来技術の文献にあるように端面
は清浄表面であり、酸素を含まない材料を用いることが
有効であると考えられている。本発明においては、あえ
て、酸化物を形成する処理方法を用いた。この処理によ
り、除去されるものは、空気中で、しかもテープを使用
しているための劈開であるために多くのカーボン（Ｃ）
及び有機物である。酸化物の厚さは処理時間及び処理温
度によるが、今回は８０℃、３０分の処理を行った。有
機物及びＣが除去される時間、温度の条件で処理する。

【００１７】この処理の後は、通常のレーザ素子作製を
プロセス通り行い、出射側の端面に反射率が低くなるよ
うにＡｌ₂Ｏ₃を、後ろ側に反射率が高くなるようにＡ
ｌ₂Ｏ₃／Ｓｉの多層膜を通常のスパッタ装置、電子ビ
ーム蒸着装置を用いて形成する。レーザ・バー２７を個
々の素子に分離してヒートシンク、ヘッダーに取り付け
る。

【００１８】このように構成したので、第１実施例によ
れば、空気中でレーザ・バー２７に劈開することが可能
であり、しかもオゾン処理は特別な真空装置の必要はな
く、多くのレーザ・バー２７を一度に処理できるため
に、作業性が非常に良くなる。更に、この処理により、
従来技術では考えられなかったことであるが、端面がオ
ゾンにより酸化され、酸化物が形成されているにも関わ
らず信頼性が良いことがわかった。

【００１９】図２は一定光出力（２５℃で１００ｍＷの
光出力）を維持するための動作電流と動作時間の関係を
示す図であり、横軸はタイム（時間）、縦軸は動作電流
（ｍＡ）を示している。素子ａは本発明によりオゾン処
理を施したものであり、素子ｂはオゾン処理を除いて同
じ作製方法により作製した素子である。素子ａは１１０
０時間以上でも動作電流の変化が少なく安定に動作して
いる。一方、素子ｂは百数十時間以内に急激に動作電流
が増加（素子が劣化したために一定の光出力を保つため
には動作電流を増加する必要がある）して、故障に至っ
ている。

【００２０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。上記した第１実施例ではオゾン処理をレーザ・バー
の状態で行った。第２実施例では、図３に示すように、
まず、レーザ・バーを１個づつのレーザ素子３１に切り
離した後に、放熱用のヒートシンク３２、及びヘッダー
３３に組み立てる。その後に、オゾン処理以降を行う。
すなわち、１個づつのレーザ素子３１を無声放電による
オゾン雰囲気中に入れ、ＵＶランプ照射を行う工程と、
カーボン及び有機物を除去する工程と、出射側の端面は
反射率が低くなるようにＡｌ₂Ｏ₃を、後ろ側は反射率
が高くなるようなＡｌ₂Ｏ₃／Ｓｉの多層膜を形成する
工程とを施す。

【００２１】上記したように構成したので、第１実施例
と同じ効果に加えて、半導体レーザを組み立てた後にオ
ゾン処理を行うために、組み立て中の端面の汚染を取り
除くことができる。また、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が
可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもので
はない。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明は
次のような効果を奏することができる。（１）請求項１記載の発明によれば、空気中でレーザ・
バーに劈開することが可能であり、しかも、オゾン処理
は特別な真空装置の必要はなく、多くのレーザ・バーを
一度に処理できるために、作業性が非常に良くなる。

【００２３】また、このパッシベーションにより素子の
長寿命化を図ることができる。（２）請求項２記載の発明によれば、特に、半導体レー
ザーを組み立てた後にオゾン処理を行うために、組み立
て中の端面の汚染を取り除くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す半導体レーザの端面
パッシベーション工程の一部を示す図である。

【図２】一定光出力（２５℃で１００ｍＷの光出力）を
維持するための動作電流と動作時間の関係を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示す半導体レーザの端面
パッシベーション処理を説明する図である。

【符号の説明】

２１レーザ構造を有するウエハ２２，２３テープ、またはセロハン２４，２５溝（傷）２６金属製のブロック２７レーザ・バー３１レーザ素子３２放熱用のヒートシンク３３ヘッダー

フロントページの続き (72)発明者中村幸治東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザの端面パッシベーション方
法において、（ａ）空気中で半導体レーザ用ウエハを劈
開することによりレーザ共振器を有するレーザ・バーを
形成する工程と、（ｂ）該レーザ・バーを無声放電によ
るオゾン雰囲気中に入れ紫外線照射を行う工程と、
（ｃ）前記レーザ・バーの劈開面のカーボン及び有機物
を除去する工程と、（ｄ）前記レーザ・バーの出射側の
端面及び反射側の端面の光学的処理を行う工程と、
（ｅ）前記レーザ・バーを個々の素子に分離してヒート
シンク、ヘッダーに取り付ける工程とを施すことを特徴
とする半導体レーザの端面パッシベーション方法。
【請求項２】半導体レーザの端面パッシベーション方
法において、（ａ）空気中で半導体レーザ用ウエハを劈
開することによりレーザ共振器を有する素子を形成する
工程と、（ｂ）個々の素子をヒートシンク、ヘッダーに
取り付ける工程と、（ｃ）該素子を無声放電によるオゾ
ン雰囲気中に入れ紫外線照射を行う工程と、（ｄ）前記
素子の劈開面のカーボン及び有機物を除去する工程と、
（ｅ）前記素子の出射側の端面及び反射側の端面の光学
的処理を行う工程とを施すことを特徴とする半導体レー
ザの端面パッシベーション方法。