JP2003198044A - 半導体レーザ素子およびその製造方法、並びに、レーザバー固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最高光出力値の低下を阻止して、半導体レー
ザチップの信頼性を向上させることができる半導体レー
ザ素子およびその製造方法、並びに、レーザバー固定装
置を提供する。 【解決手段】 半導体レーザチップ１は活性層２を有す
る。半導体レーザチップ１の下面には全面電極６が設け
られ、半導体レーザチップ１の光出射端面１ａ，１ｂに
はＳｉ薄膜７，８が設けられている。Ｓｉ薄膜７，８の
活性層２を覆う部分７ａ，８ａの膜厚より、この活性層
２を覆う部分７ａ，８ａと半導体レーザチップ１の下面
との間のＳｉ薄膜７，８の部分７ｂ，８ｂの膜厚が薄く
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
およびその製造方法、並びに、レーザバー固定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように、半導体レーザ素子
の多くは、例えばＧａＡｓレーザチップ１０１の光出射
端面１０１ａ，１０１ｂに、互いに等しい反射率を有す
る保護膜１０３，１０４を設けて構成されている。この
場合、上記光出射端面１０１ａおよび光出射端面１０１
ｂからの光出力は共にＰｏとなる。なお、１０２はＧａ
Ａｓレーザチップ１０１の活性層を示している。上記保
護膜１０３，１０４がＡｌ_２Ｏ_３で構成されている場
合、例えば、保護膜１０３，１０４の屈折率を１．６０
とし、ＧａＡｓレーザチップ１０１の屈折率を３．５０
として計算すると、保護膜１０３，１０４の膜厚を変化
させることによって、図１１に示すように保護膜１０
３，１０４の反射率が変化する（但し、レーザ発振波長
λ＝７８００Å）。

【０００３】上記保護膜１０３，１０４の厚さにかかわ
らず、保護膜１０３，１０４はＧａＡｓレーザチップ１
０１より反射率が小さく、保護膜１０３，１０４の光学
的膜厚がλ／４の奇数倍になったとき、保護膜１０３，
１０４の反射率は最小となり、保護膜１０３，１０４の
光学的膜厚がλ／２の整数倍になったとき、保護膜１０
３，１０４の反射率はＧａＡｓレーザチップ１０１の反
射率に最も近くなる。これは、上記保護膜１０３，１０
４の屈折率がＧａＡｓレーザチップ１０１の屈折率より
小さいためである。

【０００４】一方、上記保護膜１０３，１０４の屈折率
がＧａＡｓレーザチップ１の屈折率より大きい場合、例
えばＳｉ膜を保護膜として用いた場合、そのＳｉ膜の厚
さにかかわらず、Ｓｉ膜はＧａＡｓレーザチップ１０１
より反射率が大きくなり、Ｓｉ膜の光学的膜厚がλ／４
の奇数倍になったとき、Ｓｉ膜の反射率は最大となり、
Ｓｉ膜の光学的膜厚がλ／２の整数倍のとき、Ｓｉ膜の
反射率はＧａＡｓレーザチップ１０１の反射率に最も近
くなるような変化を示す。

【０００５】また、図１２に示すように、例えば光出力
２０ｍＷ以上の高出力レーザの半導体レーザ素子の場
合、レーザチップ１１１の反射率より小さい反射率の保
護膜１１３を前側の光出射端面（主出射面）１１１ａに
設けると共に、レーザチップ１１１の反射率より大きい
反射率の保護膜１１４を後側の光出射端面１１１ｂに設
けている。これにより、上記レーザチップ１１１の前側
の光出射端面１１１ａからの光出力Ｐｆが、レーザチッ
プ１１１の後側光出射端面１１１ｂからの光出力Ｐｒよ
りも高くなる。例えば、上記光出射端面１１１ａ上の保
護膜１１３は、膜厚が約７００〜１６００Åになるよう
にＡｌ_２Ｏ_３で形成して、反射率を約１５％以下に設定
する。なお、図１２において、１１２はレーザチップ１
１１の活性層を示している。

【０００６】また、上記光出射端面１１１ｂ上の保護膜
１１４は、レーザチップ１１１の屈折率より大きい膜で
あっても、１層では十分高い反射率が得られないため、
複数の層で構成されている。具体的には、上記保護膜１
１４は、第１層１１４ａ〜第５層１１４ｅからなってい
る。上記第１層１１４ａ，第３層１１４ｃは厚さλ/４
（λ：レーザ発振波長）のＡｌ_２Ｏ_３膜であり、第２層
１１４ｂ，第４層１１４ｄは厚さλ/４のアモルファス
Ｓｉ膜であり、第５層１１４ｅは厚さλ/２のＡｌ_２Ｏ
_３膜である。これにより、上記保護膜１１４は約８５％
以上の反射率を得ている。

【０００７】以下、従来の半導体レーザ素子の製造方法
について説明する。

【０００８】まず、図１３に示す半導体レーザウェハ１
００において、特定のレーザチップの電極１１５と、こ
のレーザチップに隣接するレーザチップの電極１１５と
の間に、発光部（チャネル）１１６と直交する方向に劈
開線１１７をスクライブにより形成した後、半導体レー
ザウェハ１００を劈開する。これにより、上記半導体レ
ーザウェハ１００から、図１４に示すレーザバー（バー
状態のレーザチップ）１２１を得る。

【０００９】次に、図１５に示すようなレーザバー固定
装置１５０に、電極面を重ねるようにしてレーザバー１
２１をセットする。この時、すべてのレーザバー１２１
において、レーザチップの前側および後側の出射面の向
きが同じになるように、レーザバー１２１をレーザバー
固定装置１５０にセットする。

【００１０】次に、上記レーザバー固定装置１５０に固
定されたレーザバー１２１の光出射端面に所定の反射率
を有する保護膜の形成を行う。この場合、一般的には図
１６に示すような真空蒸着装置１７０が用いられる。こ
の真空蒸着装置１７０は、チャンバー１７１内に、蒸発
源１７２と、先に述べたレーザバー固定装置１５０を保
持するための回転ホルダー１７３と、この回転ホルダー
１７３の近傍に配置された蒸着膜厚モニター用の水晶振
動子１７４とを備えている。

【００１１】以下、上記保護膜の形成手順について説明
する。

【００１２】まず、上記チャンバー１７１内をダクト１
７５を介して排気して、チャンバー１７１内を真空にす
る。そして、上記チャンバー１７１内の真空度が所定値
になった後、蒸発源１７２に入れた蒸着材料１７６を電
子ビーム等で加熱して蒸発させて、レーザバー１２１の
一方の光出射端面に保護膜を蒸着する。

【００１３】その後、上記回転ホルダー１７３を１８０
°回転させ、蒸着材料１７６を電子ビーム等で加熱して
再び蒸発させて、レーザバー１２１の他方の光出射端面
に保護膜を蒸着する。上記レーザバー１２１の両方の光
出射端面に保護膜を形成する時の形成速度（蒸着レー
ト）は、蒸着完了までの間、ほぼ一定となるように制御
される。蒸着レートは加熱温度により制御されるので、
電子ビーム蒸着場合には電子ビームの強度により制御さ
れる。また、抵抗加熱の場合には抵抗体に流す電流量で
制御されることは良く知られたとおりである。この際、
蒸着レートは蒸着材料がＡｌ_２Ｏ_３の場合、数Å〜３０
Å/secの間で設定されるのが一般的である。なお、蒸着
は水晶振動子１７４にて保護膜の膜厚をモニターしなが
ら行い、所定の膜厚に達した時点で蒸着を停止する。

【００１４】このような蒸着にてレーザチップの端面の
保護膜を形成する場合、蒸着開始直後から、保護膜の材
料である酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）より分解発生する酸素分
子の分圧が高くなる。この酸素がレーザチップの端面と
衝突あるいは結びつく事によって、レーザチップの端面
にダメージを与える可能性が高い。また、上記レーザチ
ップの活性層と、この活性層の近傍層とがアルミを含ん
でいる組成の場合、そのダメージは更に大きくなると考
えられる。つまり、上述のようにして作製した半導体レ
ーザ素子を高出力で動作させると、必要とされる信頼性
が得られない場合があった。

【００１５】このような問題を解決する方法としては、
図１７に示すように、レーザチップ１１１の前側の光出
射端面１１１ａに約２０Å程度のＳｉ薄膜１２３を蒸着
した後、このＳｉ薄膜１２３上に保護膜１３３を形成す
る方法がある。この場合、蒸着時の材料分解により酸素
の発生することのないＳｉ薄膜１２３を先に形成するこ
とで蒸着開始直後より酸素分圧が低い状態でレーザ１１
１の端面近傍の成膜が行えるため、前述した端面近傍で
のダメージを抑えることができ、高出力動作での信頼性
を十分確保できるという長所がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１７の半
導体レーザ素子は、図１８（ａ），（ｂ）に示すよう
に、レーザチップ１１１の上面，下面に金電極１１５，
１１８を設けている。

【００１７】上記レーザチップ１１１の上面側の金電極
１１５は、レーザチップ１１１の前側の光出射端面１１
１ａとレーザチップ１１１の後側の光出射端面１１１ｂ
とを区別する目的で、光出射端面１１１ａ側の幅が光出
射端面１１１ｂ側の幅より小さくなるような形のパター
ンで形成されている。そして、上記金電極１１５はレー
ザチップ１１１の上面より小さく形成され、金電極１１
５の周縁とレーザチップ１１１の上面の周縁とは重なっ
ていない。

【００１８】一方、上記レーザチップ１１１の下面側の
金電極１１６の表面がダイボンド面となり、レーザチッ
プ１１１の下面全てを被覆している。すなわち、上記金
電極１１６はいわゆる金べた電極となっている。この場
合、上記金電極１１６がべた電極となっているため、図
１８（ｂ）に示すＡの箇所で、金電極１１６とＳｉ薄膜
１２３とが接触してしまう。その結果、図１９（ａ）〜
（ｂ）に示すように、蒸着中の加熱によって金電極１１
６の金がＳｉ薄膜１２３の方へ拡散する場合がある。な
お、図１９（ａ）〜（ｃ）ではＳｉ薄膜１２３，保護膜
１３３は図示しておらず、１１９,１２０は金の拡散領
域を示している。

【００１９】上記Ｓｉ薄膜１２３の厚さが４０Å程度の
場合には、図１９（ｃ）に示すように、金の拡散領域１
２０が発光点１２１に達する場合がほとんどとなる。ま
た、上記Ｓｉ薄膜１２３の厚さが２０Å程度の場合で
も、金の拡散領域１１９が発光点１２１に達する場合も
ある。

【００２０】このように、金の拡散領域１１９，１２０
が発光点１２１に達してしまった場合、図２０（ａ），
（ｂ）に示すように、最高光出力値（いわゆるＣＯＤ
（光学損傷）レベル）は、金の拡散がない場合に比べて
約半分以下の値となり、レーザチップ１１１の信頼性が
極端に低くなるという問題が発生する。

【００２１】この問題の対策としては、レーザチップ１
１１の上面側の金電極１１５のように、金電極１１６の
周辺部の金を除去することにより、金電極１１６とＳｉ
薄膜１２３とが接触しないようにする手法もあるが、金
電極１１６の周縁部の金を除去するためのパターンを形
成する作業は複雑で手間が掛かってしまう。

【００２２】そこで、本発明の目的は、最高光出力値の
低下を阻止して、半導体レーザチップの信頼性を向上さ
せることができる半導体レーザ素子およびその製造方
法、並びに、レーザバー固定装置を提供することにあ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザ素子は、上記半導体レーザチ
ップの光出射端面上に形成されたＳｉ薄膜と、上記Ｓｉ
薄膜上に形成され、所定の反射率を有する保護膜とを備
え、上記Ｓｉ薄膜の上記活性層を覆う部分の膜厚より、
この活性層を覆う上記部分と上記半導体レーザチップの
下面との間の上記Ｓｉ薄膜の部分の膜厚が薄くなってい
ることを特徴としている。

【００２４】上記構成の半導体レーザ素子によれば、上
記Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分と、上記半導体レーザチ
ップの下面との間に存在するＳｉ薄膜の部分の膜厚が、
その活性層を覆う部分の膜厚より薄くなっていることに
より、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分へ向かう全面電極の
構成元素の拡散が抑制される。すなわち、上記全面電極
の構成元素がＳｉ薄膜の活性層を覆う部分に拡散しな
い。したがって、最高光出力値の極端な低下がなく、半
導体レーザチップの信頼性を向上させることができる。

【００２５】一実施形態の半導体レーザ素子は、上記Ｓ
ｉ薄膜の上記活性層を覆う部分と、上記半導体レーザチ
ップの下面との間の上記Ｓｉ薄膜の部分の膜厚が１０Å
以下である。

【００２６】また、本発明の半導体レーザ素子は、下面
に全面電極が設けられ、活性層を有する半導体レーザチ
ップと、上記半導体レーザチップの光出射端面上に形成
されたＳｉ薄膜と、上記Ｓｉ薄膜上に形成され、所定の
反射率を有する保護膜とを備え、上記Ｓｉ薄膜の上記活
性層を覆う部分と、上記半導体レーザチップの下面との
間には、上記保護膜のみからなる遮断領域が設けられて
いることを特徴としている。

【００２７】上記構成の半導体レーザ素子によれば、上
記Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分と、半導体レーザチップ
の下面との間に、保護膜のみからなる遮断領域を設けて
いることにより、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分へ向かう
全面電極の構成元素の拡散が遮断される。すなわち、上
記全面電極の構成元素がＳｉ薄膜の活性層を覆う部分に
拡散しない。したがって、最高光出力値の極端な低下が
なく、半導体レーザチップの信頼性を向上させることが
できる。

【００２８】一実施形態の半導体レーザ素子において、
上記遮断領域は上記半導体レーザチップの下面に連なっ
ている。

【００２９】一実施形態の半導体レーザ素子において、
上記全面電極は金電極である。

【００３０】また、本発明の半導体レーザ素子の製造方
法は、上記半導体レーザ素子の製造方法であって、上記
Ｓｉ薄膜を形成するときに、上記Ｓｉ薄膜の上記活性層
を覆う部分と、上記半導体レーザチップの下面との間を
遮蔽部材で遮蔽することを特徴としている。

【００３１】また、本発明のレーザバー固定装置は、下
面に全面電極が設けられ、活性層を有するレーザバーを
固定するレーザバー固定装置であって、上記レーザバー
の全面電極と接触して上記レーザバーを搭載する平坦部
と、上記レーザバーの下面近傍の光出射端面を遮蔽し、
かつ、上記活性層の位置より低くなるように、上記平坦
部の側方に設けられた遮蔽部とを備えたことを特徴とし
ている。

【００３２】一実施形態のレーザバー固定装置は、上記
平坦部に、上記レーザバーを吸着固定するための真空吸
着穴が設けられている。

【００３３】一実施形態のレーザバー固定装置におい
て、上記平坦部の幅は、上記レーザチップの共振器長に
約５０μｍ〜８０μｍを加えた長さである。

【００３４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１の半導体レーザ素子の製造方法について説
明する。

【００３５】まず、図１（ａ）に示すように、レーザウ
ェハから劈開によって得られたレーザバー２１を、レー
ザバー固定装置５０の平坦部５１に搭載する。この時、
上記レーザバー２１の上面に設けられた金電極５を上側
に向けて、レーザバー２１を平坦部５１に搭載する。こ
のため、上記レーザバー２１の下面に設けられ、金から
なる全面電極２６（図３（ａ）参照）が平坦部５１に接
触する。この平坦部５１の両側には、遮蔽部および遮蔽
部材としての複数の遮蔽壁５２が設けられている。ま
た、図１（ｂ）に示すように、遮蔽壁５２の高さＨはレ
ーザバー２１の発光層２２の高さよりも低くなるように
設計されている。この活性層２２はＧａＡｌＡｓからな
っている。つまり、上記活性層２２の組成はアルミを含
む組成である。

【００３６】次に、上記レーザバー２１をセットしたレ
ーザバー固定装置５０を、図２に示すように、ＣＶＤ成
膜装置７０の成膜室７１内の成膜用ステージ７２に載せ
る。

【００３７】引き続いて、上記レーザバー２１の光出射
端面２１ａ，２１ｂ上に、図３（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、Ｓｉ薄膜２７，２８、保護膜２３，２４を順次形
成する。

【００３８】以下、上記Ｓｉ薄膜２７，２８の成膜につ
いて具体的に説明する。

【００３９】まず、上記ＣＶＤ装置４０を用いて、図３
（ａ）に示すように、レーザバー２１の光出射端面２１
ａ，２１ｂに、膜厚約２０ÅのＳｉ薄膜２７，２８を１
Å／ｓｅｃ以下の成膜速度で成膜する。この時、上記光
出射端面２１ａ，２１ｂにおいて、活性層２２を除いた
レーザバー２１の下面近傍の下部２１ａ’，２１ｂ’
は、レーザバー固定装置５０の遮蔽壁５２により遮蔽さ
れている。このため、上記光出射端面２１ａ，２１ｂの
下部２１ａ’，２１ｂ’上にＳｉ薄膜が形成されにく
く、Ｓｉ薄膜２７，２８の下部２１ａ’，２１ｂ’上の
部分の膜厚は１０Å以下程度となる。これに対して、上
記Ｓｉ薄膜２７，２８において、レーザバー２１の上面
近傍の部分、および、Ｓｉ薄膜２７，２８の活性層２２
を覆う部分の膜厚は約２０Åとなる。

【００４０】このように、上記Ｓｉ薄膜２７，２８の成
膜はＣＶＤ法で行っているので、比較的酸素の分圧が低
い状態でＳｉ薄膜２７，２８が形成され、光出射端面２
１ａ，２１ｂの酸化による劣化を抑えられる。

【００４１】また、上記Ｓｉ薄膜２７，２８と全面電極
２６とがＡの箇所で互いに接触するが、Ｓｉ薄膜２７，
２８の上記下部２１ａ’，２１ｂ’上の部分の膜厚が１
０Å以下程度と薄くなっているので、蒸着中の加熱等に
より全面電極２６の金がＳｉ薄膜２７，２８の下部２１
ａ’，２１ｂ’上の部分に拡散しない。したがって、上
記全面電極２６の金がＳｉ薄膜２７，２８に拡散するの
を阻止することできる。

【００４２】また、図３（ａ）〜（ｃ）では図示してい
ないが、Ｓｉ薄膜２７，２８の形成時には、図１（ｂ）
に示すように、金電極５上にもＳｉ薄膜２９が形成され
る。しかし、上記金電極５上のＳｉ膜２９は、除去しな
ければならない不要な膜であり、全ての成膜作業が完了
した後、除去される。このＳｉ薄膜２９の除去方法につ
いては後述する。

【００４３】そして、上記Ｓｉ薄膜２７，２８の成膜を
完了した後、残り全ての保護膜の成膜を真空蒸着法で行
う。

【００４４】まず、上記ＣＶＤ装置４０からレーザバー
固定装置２０を取り出し、レーザバー固定装置２０から
レーザバー２１を取り外す。

【００４５】その後、図１５に示す従来のレーザバー固
定装置１５０に、電極面を重ねるようにして複数のレー
ザバー２１をセットする。この時、全てのレーザバー２
１は、前側の光出射端面（主出射面）２１ａが互いに同
じ向きとなるようにセットされる。

【００４６】次に、上記従来のレーザバー固定装置１５
０に固定されたレーザバー２１の光出射端面２１ａ，２
１ｂに所定の反射率を有する保護膜の形成を、図１３に
示す真空蒸着装置１７０で行う。最初、上記従来のレー
ザバー固定装置１５０は、レーザバー２１の光出射端面
２１ａが蒸着源１７２へ向くように、チャンバー１７１
内の回転ホルダー１７３にセットされる。

【００４７】そして、上記チャンバー１７１内をダクト
１１を介して排気し、チャンバー１７１内が所定の真空
度に達した時、蒸着源１７２より蒸着材料１７６を蒸発
させて、図３（ｂ），（ｃ）に示す保護膜２３，２４を
形成する。

【００４８】以下、上記保護膜２３，２４の成膜につい
て具体的に説明する。

【００４９】まず、図３（ｂ）に示すように、レーザバ
ー２１の前側のＳｉ薄膜２７上に、所定の膜厚まで保護
膜２３を成膜する。この保護膜２３をＡｌ_２Ｏ_３で形成
する場合、つまり蒸着材料１７６がＡｌ_２Ｏ_３の場合、
成膜速度は３０Å/sec以下程度が適切である。

【００５０】上記保護膜２３を成膜中の間、蒸着材料１
７６より酸素が分解発生するため、酸素分圧が大きくな
っているが、先に述べたとおり、すでに光出射端面２１
ａ上にＳｉ薄膜２７を成膜した後であるので、酸素がレ
ーザ端面である光出射端面２１ａと直接衝突もしくは結
びつく事がない。

【００５１】次に、上記レーザバー２１の前側の保護膜
２３の成膜を完了し後、図１３に示す回転ホルダー１７
３を１８０゜回転させることにより、レーザバー２１の
後側の光出射端面２１ｂを蒸着源１７２に対向させる。
そして、図３（ｃ）に示すように、上記レーザバー２１
の後側の光出射端面２１ｂにも所定の膜厚まで保護膜２
４を成膜する。この保護膜２４の形成方法および効果
は、先に述べた光出射端面２１ａ上の保護膜２３の形成
方法および効果と全く同様である。

【００５２】なお、上記保護膜２３，２４の反射率につ
いては、保護膜２３，２４とレーザバー２１との間にＳ
ｉ薄膜２７，２８を挟んでいるため、図８に示す反射率
特性の変化が考えられるが、Ｓｉ薄膜２７，２８が約２
０Å程度の場合その変化は無視できる。また、上記反射
率特性が変化した場合でも、保護膜２３，２４の厚さを
調整することで所望の反射率に合わせることは可能であ
る。

【００５３】このように、上記Ｓｉ薄膜２７，２８上に
保護膜２３を形成した後、図１（ｂ）に示す金電極５上
の不要なＳｉ薄膜２９を除去する。

【００５４】以下、上記Ｓｉ薄膜２９の除去方法につい
て説明する。

【００５５】まず、全ての保護膜２７，２８の形成が完
了した後、図１５に示す従来のレーザバー固定装置５０
０から、全てのレーザバー２１を取り外す。

【００５６】次に、図４（ａ）に示すように、ガラスあ
るいはＳｉ等の基板１０上に、レジストあるいはワック
ス等の端面保護材１１を薄く塗布した後、この端面保護
材１１上にレーザバー２１を搭載する。この時、上記端
面保護材１１は自然と保護膜２７の表面を這い上がるた
め、保護膜２７，２８は端面保護材２０２によって保護
される。

【００５７】次に、上記端面保護材１１を硬化させた
後、ウェットエッチング等の手法により、図４（ｂ）に
示すように、金電極５上の不要なＳｉ膜２９を除去す
る。

【００５８】最後に、上記端面保護材１１を除去し、基
板１０からレーザバー２１を取り外す。

【００５９】このようにして形成されたＳｉ薄膜２７，
２８および保護膜２３，２４を有するレーザバー２１を
分割することにより、本実施の形態１の半導体レーザ素
子を複数得ることができる。

【００６０】図５に、上記半導体レーザ素子の模式断面
図を示す。

【００６１】上記半導体レーザ素子は、半導体レーザチ
ップ１と、この半導体レーザチップ１の光出射端面１
ａ，１ｂ上に形成されたＳｉ薄膜７，８と、このＳｉ薄
膜７，８上に形成され、所定の反射率を有する保護膜
３，４とを備えている。

【００６２】上記半導体レーザチップ１はＧａＡｌＡｓ
からなる活性層２を有している。また、上記半導体レー
ザチップ１の上面には、所定の形状にパターニングされ
た金電極５を設けている。一方、上記半導体レーザチッ
プ１の下面には、金からなる全面電極６を設けている。

【００６３】上記Ｓｉ薄膜７，８の活性層２を覆う部分
７ａ，８ａの膜厚より、この活性層２を覆う部分７ａ，
８ａと半導体レーザチップ１の下面との間のＳｉ薄膜
７，８の部分７ｂ，８ｂの膜厚が薄くなっている。具体
的には、上記Ｓｉ膜７，８の活性層２を覆う部分７ａ，
８ａの膜厚は例えば約２０Åである。そして、上記活性
層２を覆う部分７ａ，８ａと半導体レーザチップ１の下
面との間におけるＳｉ薄膜７，８の部分７ｂ，８ｂの膜
厚は例えば１０Å以下程度である。

【００６４】上記構成の半導体レーザ素子は、Ｓｉ薄膜
７，８に金が拡散していないので、最高光出力値の極端
な低下がなく、半導体レーザチップ１の信頼性が高くな
っている。

【００６５】上記実施の形態１では、上記活性層２を覆
う部分７ａ，８ａと半導体レーザチップ１の下面との間
にＳｉ薄膜が形成されていたが、Ｓｉ薄膜を形成しなく
てもよい。つまり、図６に示すように、Ｓｉ薄膜３７，
３８の活性層２を覆う部分と、半導体レーザチップ１の
下面との間には、保護膜３３，３４のみからなる遮断領
域を設けてもよい。この場合、図６の半導体レーザ素子
は、最高光出力値の極端な低下がなく、半導体レーザチ
ップ１の信頼性が高いのはいうまでもない。

【００６６】（実施の形態２）本実施の形態２の半導体
レーザ素子は、上記実施の形態１の半導体レーザ素子の
両端部の反射率を互い異なせたものである。すなわち、
本実施の形態２の半導体レーザ素子の両端部は反射率非
対称になっている。このような半導体レーザ素子は、通
常、高出力レーザに用いられ、低反射の膜は単層、高反
射の膜は多層構造であるのが一般的である。

【００６７】例えば、光出力が約２０ｍＷ以上の高出力
レーザの場合、一般的には主出射面側からの光出力を高
くするため、主出射面側を低反射、その主出射面とは反
対側の後側を高反射となるよう設計している。この場
合、保護膜材料としてＡｌ_２Ｏ _３およびＳｉを用いな
ら、主出射面側の保護膜はＡｌ_２Ｏ_３の単層膜で形成
し、その保護膜の反射率が約１５％以下の低反射となる
ように設計するのが一般的である。すなわち、Ａｌ_２Ｏ
_３膜の屈折率を１.６０とし、レーザチップの屈折率を
３.５０とし、発振波長をλ＝７８００Åとして計算す
ると、反射率が約１５％以下に対応する保護膜の膜厚は
約７００Å〜１６００Åとなる（図１０参照）。

【００６８】図７（ａ）〜（ｃ）に、本発明の実施の形
態２の半導体レーザ素子の製造方法の工程図を示し、図
８に、上記半導体レーザ素子の模式断面図を示す。ま
た、図７（ａ）〜（ｃ），図８において、図３（ａ）〜
（ｃ），図５に示した構成部と同一構成部は、図３
（ａ）〜（ｃ），図５の参照番号と同一参照番号を付し
て説明を省略するか、あるいは、簡単に説明する。

【００６９】図７（ａ）〜（ｃ）において主出射面側の
Ｓｉ薄膜２７および保護膜２３の成膜方法は、上記実施
の形態１と全く同様である。この主出射面側の保護膜２
３を成膜した後、図１３に示す回転ホルダー１７３を１
８０゜反転させて、主出射面とは反対側に多層高反射保
護膜４４を設ける。この多層高反射保護膜４４は、第１
層４４ａ、第２層４４ｂ、第３層４４ｃ、第４層４４ｄ
および第５層４４ｅからなっている。上記第１層４４
ａ，第３層４４ｃは厚さλ／４に相当するＡｌ_２Ｏ_３膜
であり、第２層４４ｂ，第４層４４ｄは厚さλ／４に相
当するＳｉ膜であり、第５層４４ｅは厚さλ／２に相当
するＡｌ_２Ｏ_３膜である。これにより、上記多層高反射
保護膜４４の反射率は約８５％以上の高反射率となる。

【００７０】図７（ａ）〜（ｃ）の製造工程により製造
された本実施の形態２の半導体レーザ素子は、図８に示
すように、半導体レーザチップ１の後側のＳｉ薄膜２７
上に、第１層３４ａ〜第５層３４ｅからなる多層高反射
保護膜３４を有する。上記第１層３４ａ，第３層３４ｃ
は厚さλ／４に相当するＡｌ_２Ｏ_３膜であり、第２層３
４ｂ，第４層３４ｄの厚さλ／４に相当するＳｉ膜であ
り、第５層３４ｅは厚さλ／２に相当するＡｌ_２Ｏ_３膜
である。これにより、上記多層高反射保護膜３４の反射
率は約８５％以上の高反射率となる。

【００７１】（実施の形態３）本実施の形態３では、上
記実施の形態１において説明したレーザバー固定装置５
０の改善を図っている。

【００７２】図９に、本実施の形態３のレーザバー固定
装置６０の斜視図を示す。また、図９において、図１に
示した構成部と同一構成部は、図１の参照番号と同一参
照番号を付して説明を省略するか、あるいは、簡単に説
明する。

【００７３】上記レーザバー固定装置６０は、図９に示
すように、遮蔽壁５２と遮蔽壁５２との間に設けられ、
レーザバー２１をセットする平坦部６１を備えている。
この平坦部６１には、レーザバー２１を吸着固定するた
めの真空吸着孔６３を設けている。

【００７４】例えば、厚いＧａＡｓ層を有するウェハを
分割することによって、複数のレーザバー２１を得た場
合、レーザバー２１に反りが発生する場合がある。この
場合でも、上記レーザバー２１を平坦部６１に吸着固定
することにより、レーザバー２１の反りを抑えることが
可能となり、上記実施の形態１，２においても、レーザ
バー２１の全端面部に、確実にＳｉ薄膜２７，２８を形
成できる。

【００７５】また、上記実施形態１，３において説明し
たレーザバー固定装置５０，６０において、平坦部５
１，６１の幅Ｗは、半導体レーザチップの共振器長に約
５０μｍ〜８０μｍを加えた値の範囲であることが望ま
しい。

【００７６】上記平坦部５１，６１の幅Ｗが８０μｍを
超える場合、図３（ａ）に示す光出射端面２１ａ，２１
ｂの下部２１ａ’，２１ｂ’へのＳｉの回り込み量が増
え、下部２１ａ’，２１ｂ’上に積層するＳｉ薄膜の膜
厚も２０Å程度になることがある。この場合、上記全面
電極２６の金が、半導体レーザチップ２１の活性層２２
（発光点）まで拡散してしまうことがある。

【００７７】また、上記平坦部５１，６１の幅Ｗが５０
μｍ未満の場合、余裕度が少ないため、平坦部５１，６
１へのレーザバー２１のセット作業が困難になると共
に、レーザバー２１の光出射端面２１ａ，２１ｂを傷つ
け易くなってしまう。

【００７８】以上、本発明を実施の形態１〜３にしたが
って説明したが、本発明で使用するＳｉの純度について
は、９９.９９％以上のものが望ましい。

【００７９】また、端面保護膜の材料としてＡｌ_２Ｏ_３
だけでなく、ＳｉＯ_２，ＴｉＯ_２等を用いてもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ素子によれば、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分
と、上記半導体レーザチップの下面との間に存在するＳ
ｉ薄膜の部分の膜厚が、その活性層を覆う部分の膜厚よ
り薄くなっているから、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分へ
向かう全面電極の構成元素の拡散を抑制することができ
て、最高光出力値の極端な低下を防ぎ、半導体レーザチ
ップの信頼性を向上させることができる。

【００８１】また、本発明の半導体レーザ素子によれ
ば、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分と、半導体レーザチッ
プの下面との間に、保護膜のみからなる遮断領域を設け
ているので、Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分へ向かう全面
電極の構成元素の拡散を遮断して、最高光出力値の極端
な低下を防ぎ、半導体レーザチップの信頼性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１のレーザ
バー固定装置の斜視図であり、図１（ｂ）はそのレーザ
ー固定装置の模式断面図である。

【図２】 図２はＣＶＤ成膜装置の模式断面図である。

【図３】 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１
の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。

【図４】 図４（ａ），（ｂ）は不要なＳｉ薄膜の除去
方法を説明するための図である。

【図５】 図５は上記実施の形態１の半導体レーザ素子
の模式断面図である。

【図６】 図６は上記実施の形態１の半導体レーザ素子
の変形例の模式断面図である。

【図７】 図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態２
の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。

【図８】 図８は上記実施の形態２の半導体レーザ素子
の模式断面図である。

【図９】 図９は本発明の実施の形態３のレーザバー固
定装置の斜視図である。

【図１０】 図１０は従来の半導体レーザ素子の模式断
面図である。

【図１１】 図１１は保護膜の反射率と保護膜の膜厚と
の関係のグラフを示す図である。

【図１２】 図１２は他の従来の半導体レーザ素子の模
式断面図である。

【図１３】 図１３は半導体レーザウェハの斜視図であ
る。

【図１４】 図１４は図１３の半導体レーザウェハの分
割後の斜視図である。

【図１５】 図１５は従来のレーザバー固定装置の斜視
図である。

【図１６】 図１６は真空蒸着装置の模式断面図であ
る。

【図１７】 図１７は図１２の半導体レーザ素子の変形
例を示す図である。

【図１８】 図１８（ａ）は図１７の半導体レーザ素子
の斜視図であり、図１８（ｂ）はその半導体レーザ素子
の模式断面図である。

【図１９】 図１９（ａ）〜（ｂ）は蒸着中の加熱によ
る金の拡散を説明するための図である。

【図２０】 図２０（ａ），（ｂ）は最高光出力値の示
すグラフを示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザチップ ２ 活性層 １ａ，１ｂ 光出射端面 ３，４，１３，１４ 保護膜 ６ 全面電極 ７，８ Ｓｉ薄膜 ３４ 多層高反射保護膜 ７ａ，８ａ Ｓｉ薄膜の活性層を覆う部分 ７ｂ，８ｂ 活性層を覆う部分と半導体レーザチップの
下面との間のＳｉ薄膜の部分

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面に全面電極が設けられ、活性層を有
   する半導体レーザチップと、 上記半導体レーザチップの光出射端面上に形成されたＳ
   ｉ薄膜と、 上記Ｓｉ薄膜上に形成され、所定の反射率を有する保護
   膜とを備え、 上記Ｓｉ薄膜の上記活性層を覆う部分の膜厚より、この
   活性層を覆う上記部分と上記半導体レーザチップの下面
   との間の上記Ｓｉ薄膜の部分の膜厚が薄くなっているこ
   とを特徴とする半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザ素子にお
   いて、 上記Ｓｉ薄膜の上記活性層を覆う部分と、上記半導体レ
   ーザチップの下面との間の上記Ｓｉ薄膜の部分の膜厚が
   １０Å以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 下面に全面電極が設けられ、活性層を有
   する半導体レーザチップと、 上記半導体レーザチップの光出射端面上に形成されたＳ
   ｉ薄膜と、 上記Ｓｉ薄膜上に形成され、所定の反射率を有する保護
   膜とを備え、 上記Ｓｉ薄膜の上記活性層を覆う部分と、上記半導体レ
   ーザチップの下面との間には、上記保護膜のみからなる
   遮断領域が設けられていることを特徴とする半導体レー
   ザ素子。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザ素子にお
   いて、 上記遮断領域は上記半導体レーザチップの下面に連なっ
   ていることを特徴とする半導体レーザ素子。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   半導体レーザ素子において、 上記全面電極は金電極であることを特徴とする半導体レ
   ーザ素子。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
   半導体レーザ素子の製造方法であって、 上記Ｓｉ薄膜を形成するときに、上記Ｓｉ薄膜の上記活
   性層を覆う部分と、上記半導体レーザチップの下面との
   間を遮蔽部材で遮蔽することを特徴とする半導体レーザ
   素子の製造方法。
7. 【請求項７】 下面に全面電極が設けられ、活性層を有
   するレーザバーを固定するレーザバー固定装置であっ
   て、 上記レーザバーの全面電極と接触して上記レーザバーを
   搭載する平坦部と、 上記レーザバーの下面近傍の光出射端面を遮蔽し、か
   つ、上記活性層の位置より低くなるように、上記平坦部
   の側方に設けられた遮蔽部とを備えたことを特徴とする
   レーザバー固定装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のレーザバー固定装置に
   おいて、 上記平坦部に、上記レーザバーを吸着固定するための真
   空吸着穴が設けられていることを特徴とするレーザバー
   固定装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載のレーザバー固
   定装置において、 上記平坦部の幅は、上記レーザチップの共振器長に約５
   ０μｍ〜８０μｍを加えた長さであることを特徴とする
   レーザバー固定装置。