JP2008244385A - Semiconductor laser device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても動作の信頼性が低下することなく、かつ容易に作製することができる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による半導体レーザ装置は、半導体レーザ装置本体の端面上に、端面の両端部分である素子分離部11を除いて設けられた、少なくとも一層以上の誘電体膜から構成される反射率制御膜7、8と、端面の素子分離部11と反射率制御膜7、8とを覆う表面保護膜9、10とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same that can be easily manufactured without deteriorating operation reliability even when stored or operated in a high temperature and high humidity environment. The purpose is to provide.
A semiconductor laser device according to the present invention is a reflection composed of at least one dielectric film provided on an end surface of a semiconductor laser device main body, excluding element isolation portions 11 which are both end portions of the end surface. It is characterized by comprising rate control films 7 and 8 and surface protective films 9 and 10 covering the element isolation portion 11 and the reflectance control films 7 and 8 at the end face.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法に関し、特に、高温高湿度の環境下において保存または動作させたときに発生し得る半導体レーザ装置端面の熔融劣化を防止する半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device that prevents melting degradation of the end face of the semiconductor laser device that may occur when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment. Regarding the method.
半導体レーザを安価に市場に供給するためには、半導体レーザを実装するパッケージの組み立ての簡易化や、半導体レーザの小型化が必要である。パッケージの組み立てを簡易化する方法の一つとして、従来は不活性ガスを用いて半導体レーザを気密封止していたが、近年では非気密によって半導体レーザをパッケージすることもある。 In order to supply a semiconductor laser to the market at a low cost, it is necessary to simplify the assembly of a package for mounting the semiconductor laser and to reduce the size of the semiconductor laser. As one method for simplifying the assembly of the package, the semiconductor laser has been hermetically sealed using an inert gas in the past. However, in recent years, the semiconductor laser may be packaged in a non-hermetic manner.
しかし、非気密によってパッケージされた半導体レーザは、半導体レーザを高温高湿度の環境下で保存または動作させたときに、半導体レーザの端面に形成した誘電体膜である反射率制御膜の耐水性や防水性が十分でないために半導体レーザと反射率制御膜との界面に水分が入り込んでしまう。そのため、界面付近で化学腐食が発生し、信頼性の高い半導体レーザ装置が提供できないという問題があった。 However, a semiconductor laser packaged in a non-hermetic manner has a water resistance and a reflectance control film which is a dielectric film formed on the end face of the semiconductor laser when the semiconductor laser is stored or operated in a high temperature and high humidity environment. Since the waterproof property is not sufficient, moisture enters the interface between the semiconductor laser and the reflectance control film. For this reason, there is a problem that chemical corrosion occurs near the interface and a highly reliable semiconductor laser device cannot be provided.
このような問題の対策として、反射率制御膜が外部と接触する箇所に窒化シリコンからなる誘電体膜を保護膜として形成し、界面付近に水分が入り込まないようにして化学腐食を防止する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 As a countermeasure against such a problem, there is a method of preventing chemical corrosion by forming a dielectric film made of silicon nitride as a protective film at a position where the reflectance control film contacts the outside and preventing moisture from entering the vicinity of the interface. Yes (see, for example, Patent Document 1).
半導体レーザ装置の製造方法としては、化合物半導体の基板上にp型およびn型からなる層を多層形成した後、p型およびn型の各々に電極を形成する。そして、劈開によって複数個の半導体レーザの素子が連なったバー状態にし、劈開によって得られた光出力側の端面および反対側の端面に誘電体からなる反射率制御膜を形成する。形成後、バー状態である半導体レーザを個々の素子に分離してからパッケージに実装される。 As a method for manufacturing a semiconductor laser device, a p-type layer and an n-type layer are formed in layers on a compound semiconductor substrate, and then electrodes are formed on each of the p-type and n-type. Then, a bar state in which a plurality of semiconductor laser elements are connected by cleavage is formed, and a reflectance control film made of a dielectric is formed on the end face on the light output side and the end face on the opposite side obtained by cleavage. After the formation, the semiconductor laser in a bar state is separated into individual elements and then mounted on a package.
特許文献1において、バー状態では、反射率制御膜は保護膜として耐湿性の優れた窒化シリコンで覆われているが、バー状態から個別の半導体レーザ素子に分離したときに、分離した箇所では反射率制御膜が窒化シリコンで覆われていない。したがって、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときに、窒化シリコンで覆われていない箇所から反射率制御膜へと水分が浸入し、反射率制御膜の変質や剥離の原因となる端面の熔融劣化が発生するので、信頼性の高い半導体レーザの実現が困難であるという問題がある。 In Patent Document 1, in the bar state, the reflectance control film is covered with silicon nitride having excellent moisture resistance as a protective film. However, when the bar state is separated into individual semiconductor laser elements, the reflection is not reflected in the separated portion. The rate control film is not covered with silicon nitride. Therefore, when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment, moisture penetrates into the reflectance control film from a portion not covered with silicon nitride, and the end face causes deterioration or peeling of the reflectance control film. Therefore, there is a problem that it is difficult to realize a highly reliable semiconductor laser.
また、半導体レーザを個別に分離した後に端面に反射率制御膜を形成すれば、反射率制御膜は保護膜に覆われた構造となる。そして、この構造であれば、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても反射率制御膜への水分の浸入が防げるため、反射率制御膜の変質や剥離の原因となる端面の熔融劣化が発生することはなく、半導体レーザ装置の信頼性が低下することはない。しかし、このような方法では、半導体レーザの素子の端面に反射率制御膜を形成させるときの素子の取り扱いが煩雑となるため、半導体レーザ装置の生産性が低下してしまうという問題がある。 Further, if a reflectance control film is formed on the end face after individually separating the semiconductor lasers, the reflectance control film is covered with a protective film. With this structure, moisture can be prevented from entering the reflectance control film even when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment, which may cause alteration or peeling of the reflectance control film. The end face is not melted and the reliability of the semiconductor laser device is not lowered. However, such a method has a problem in that the productivity of the semiconductor laser device is reduced because the handling of the element becomes complicated when forming the reflectance control film on the end face of the element of the semiconductor laser.
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても動作の信頼性が低下することなく、かつ容易に作製することができる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and can be easily manufactured without reducing the reliability of operation even when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same.
上記の課題を解決するために、本発明による半導体レーザ装置は、装置本体の端面上に、端面の両端部分を除いて設けられた、少なくとも一層以上の誘電体膜から構成される反射率制御膜と、端面の両端部分と反射率制御膜とを覆う表面保護膜とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor laser device according to the present invention includes a reflectance control film including at least one dielectric film provided on an end surface of an apparatus main body except for both end portions of the end surface. And a surface protective film that covers both end portions of the end face and the reflectance control film.
本発明の半導体レーザ装置は、請求項1に記載のように、反射膜制御膜は、装置の端面上に端面の両端部分を除いて設けられた、少なくとも一層以上の誘電体膜から構成され、表面保護膜は、端面の両端部分と反射率制御膜とを覆っているため、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても動作の信頼性が低下することなく、かつ容易に作成することができる。 In the semiconductor laser device of the present invention, as described in claim 1, the reflective film control film is composed of at least one or more dielectric films provided on the end face of the apparatus except for both end portions of the end face, Since the surface protective film covers both end portions of the end face and the reflectance control film, the reliability of the operation does not decrease even when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment. Can be created.
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態による半導体レーザ装置、例えば赤色の半導体レーザ装置の構造図である。図1に示すように、GaAs基板1上には活性層2を挟むようにクラッド層3が形成され、GaAs基板1の裏面およびクラッド層3の上面には電極4がそれぞれ形成されている。また、レーザ光5が射出する側の装置本体の端面およびそれに相対する端面には、反射率制御膜7、8が形成されており、反射率制御膜7、8を覆うように表面保護膜9、10がそれぞれ形成されている。素子分離部11は、バー状態の半導体レーザの素子を個別に分離するための箇所である。なお、反射率制御膜7、8は、蒸着、スパッタ、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)等によって、1層または2層以上の多層膜から構成される。
FIG. 1 is a structural view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, for example, a red semiconductor laser device. As shown in FIG. 1, a cladding layer 3 is formed on a GaAs substrate 1 so as to sandwich an active layer 2, and electrodes 4 are formed on the back surface of the GaAs substrate 1 and the upper surface of the cladding layer 3, respectively. Further, reflectance control films 7 and 8 are formed on the end face of the apparatus main body on the side from which the laser beam 5 is emitted and the end face opposite thereto, and the surface protection film 9 covers the reflectance control films 7 and 8. 10 are formed. The
図1に示す半導体レーザ装置の構造は、バー状態の各々の半導体レーザの端面に反射率制御膜7、8および表面保護膜9、10を形成した後に、個別に分離した状態の半導体レーザ装置を示している。個別に分離した半導体レーザ装置の素子分離部11において、反射率制御膜7、8は表面保護膜9、10によって覆われた状態になっている。すなわち、反射率制御膜7、8は、半導体レーザ装置本体の端面上に、端面の両端部分である素子分離部11を除いて設けられ、少なくとも一層以上の誘電体膜から構成される。そして、表面保護膜9、10は、端面の素子分離部11と反射率制御膜7、8とを覆っている。なお、図1において、電極面側の反射率制御膜7、8は表面保護膜9、10によって覆われていないように図示されているが、これは構造の理解を容易にできるようにしたものであり、実際には、反射率制御膜7、8は表面保護膜9、10に覆われた状態となっている。
The structure of the semiconductor laser device shown in FIG. 1 is obtained by forming the reflectance control films 7 and 8 and the surface protective films 9 and 10 on the end faces of the respective semiconductor lasers in the bar state, and then separating the semiconductor laser devices individually. Show. In the
以上のことから、反射制御膜7、8は表面保護膜9、10によって覆われているため、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても、反射制御膜7、8に水分が入り込んでこないため、反射率制御膜7、8の変質や剥離の原因となる端面の熔融劣化が発生することなく、半導体レーザ装置の信頼性が低下することはない。 From the above, since the reflection control films 7 and 8 are covered with the surface protection films 9 and 10, even when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment, the reflection control films 7 and 8 Since moisture does not enter, the reliability of the semiconductor laser device does not decrease without causing deterioration of the end faces that cause deterioration or peeling of the reflectance control films 7 and 8.
図2は、本発明の実施形態による半導体レーザ装置の端面への成膜方法を示す図である。図2に示すように、複数個の半導体レーザの素子から構成される半導体レーザのバー12は、半導体レーザ以外のバー13と交互に配置されており、半導体レーザのバー12の個々の素子の素子分離部11にマスク14が配置されている。半導体レーザ以外のバー13は、反射率制御膜7、8の形成時における温度上昇が原因となって、隣り合う半導体レーザのバー12同士の密着を防止するために用いられており、シリコンやGaAs等のバーを用いている。
FIG. 2 is a diagram showing a film forming method on the end face of the semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
反射率制御膜7、8および表面保護膜9、10の形成方法について説明する。 A method for forming the reflectance control films 7 and 8 and the surface protective films 9 and 10 will be described.
まず、マスク14を、レーザ光射出部を覆わないように半導体レーザの端面である素子分離部11に配置する。マスク14は、反射率制御膜7、8が半導体レーザの端面に形成されるのを防止するために配置されるので、反射率制御膜7、8を形成するときに変質しない材料であればよく、例えばステンレス(Stainless Used Steel:SUS)等の導電性を有する材料であればよい。マスク14に導電性を有する材料を用いる理由としては、反射率制御膜7、8をスパッタによって形成するときに、反射率制御膜7、8に帯電した電子をマスクを介して放電することができるため、帯電によるスパッタの不安定性をなくして耐湿性を向上させることが可能となるからである。
First, the
マスク14の配置後、半導体レーザの端面上に少なくとも1層以上の誘電体膜から構成される反射率制御膜7、8を形成する。反射率制御膜7、8の形成後、マスク14を除去し、マスク14が除去された端面および反射率制御膜7、8を覆うように、表面保護膜保護膜9、10を形成する。表面保護膜9、10の形成方法としては、蒸着、スパッタ、CVD等がある。半導体レーザの端面へ表面保護膜9、10を形成後、マスク14が除去された端面部分で複数の半導体レーザ素子を素子毎に分離する。
After the
なお、マスク14を除去せずに表面保護膜9、10を形成しても、素子分離部11において反射率制御膜7、8が外部にさらされずに表面保護膜9、10およびマスク14に覆われた構造となっているため、このような構造としてもよい。
Even if the surface protective films 9 and 10 are formed without removing the
以上のような形成方法によって、反射制御膜7、8は表面保護膜9、10で覆われているため、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても、反射制御膜7、8に水分が入り込んでこないため、反射率制御膜7、8の変質や剥離の原因となる端面の熔融劣化が発生することなく、半導体レーザ装置の信頼性が低下することはない。また、半導体レーザの素子がバー状態のときに反射率制御膜7、8および表面保護膜9、10の形成を行なうため、煩雑な工程がなく容易に形成することが可能となる。 Since the reflection control films 7 and 8 are covered with the surface protection films 9 and 10 by the formation method as described above, even when stored or operated in a high-temperature and high-humidity environment, the reflection control films 7 and 8 are covered. , 8 does not allow moisture to enter, so that the deterioration of the reflectance control films 7 and 8 and deterioration of the end surfaces that cause peeling will not occur, and the reliability of the semiconductor laser device will not be reduced. Further, since the reflectance control films 7 and 8 and the surface protective films 9 and 10 are formed when the semiconductor laser element is in the bar state, it can be easily formed without complicated steps.
半導体レーザに使用される反射率制御膜7、8の材料には、アルミ(Al)を含む誘電体である酸化アルミが一般に用いられている。酸化アルミは化合物半導体との密着性がよく、絶縁材料としては熱伝導率が高いという利点がある反面、吸湿する性質を有することから、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときに、容易に酸化アルミ膜の中に水分が入り込んでしまい、反射率制御膜7、8の変質や剥離が原因となる端面の熔融劣化が発生してしまう。本発明は、このような問題を有する酸化アルミに対しても有効である。そして、表面保護膜9、10には、酸化アルミよりは熱伝導率は低いが耐吸湿性が優れている、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタルなどの材料を用いることによって、高温高湿度の環境下で保存または動作させたときであっても、反射率制御膜7、8に水分が入り込むことがないため、反射率制御膜7、8の変質や剥離の原因となる端面の熔融劣化が発生することなく、信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することができる。 As a material for the reflectance control films 7 and 8 used in the semiconductor laser, aluminum oxide, which is a dielectric containing aluminum (Al), is generally used. Aluminum oxide has good adhesion with compound semiconductors and has the advantage of high thermal conductivity as an insulating material, but has the property of absorbing moisture, so when stored or operated in a high temperature and high humidity environment, Moisture easily enters the aluminum oxide film, and the end surface is melted and deteriorated due to alteration or peeling of the reflectance control films 7 and 8. The present invention is also effective for aluminum oxide having such problems. The surface protective films 9 and 10 have a lower thermal conductivity than aluminum oxide but have excellent moisture absorption resistance. For example, by using a material such as silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide, Even when stored or operated in the environment, moisture does not enter the reflectance control films 7 and 8, so that the deterioration of the reflectance control films 7 and 8 and melting of the end surfaces that cause peeling are caused. A semiconductor laser device with high reliability can be provided without generation.
なお、本発明の実施形態では、赤色の半導体レーザ装置の構造について説明したが、青色や青紫色の半導体レーザなど、他の半導体レーザの構造に対して適用しても同様の効果が得られる。 In the embodiment of the present invention, the structure of the red semiconductor laser device has been described. However, the same effect can be obtained even when applied to the structure of another semiconductor laser such as a blue or blue-violet semiconductor laser.
1 GaAs基板、2 活性層、3 クラッド層、4 電極、5 レーザ光、6 レーザ光射出部、7 反射率制御膜、8 反射率制御膜、9 表面保護膜、10 表面保護膜、11 素子分離部、12 半導体レーザのバー、13 半導体レーザ以外のバー、14 マスク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 GaAs substrate, 2 active layer, 3 clad layer, 4 electrode, 5 laser beam, 6 laser beam emission part, 7 reflectance control film, 8 reflectance control film, 9 surface protection film, 10 surface protection film, 11
Claims (5)
前記端面の前記両端部分と前記反射率制御膜とを覆う表面保護膜と、
を備えることを特徴とする、半導体レーザ装置。 A reflectance control film composed of at least one or more dielectric films provided on the end face of the apparatus main body excluding both end portions of the end face;
A surface protective film covering the both end portions of the end face and the reflectance control film;
A semiconductor laser device comprising:
(a)複数の半導体レーザ素子を有する半導体レーザのバーの端面にマスクを配置する工程と、
(b)前記端面上に少なくとも一層以上の誘電体膜から構成される反射率制御膜を形成する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記マスクを除去する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記マスクが除去された前記端面および前記反射率制御膜を覆うように表面保護膜を形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記工程(b)にて前記マスクが除去された前記端面部分で前記複数の半導体レーザ素子を素子毎に分離する工程と、
を備えることを特徴とする、半導体レーザ装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
(A) disposing a mask on an end face of a bar of a semiconductor laser having a plurality of semiconductor laser elements;
(B) forming a reflectance control film composed of at least one dielectric film on the end face;
(C) after the step (b), removing the mask;
(D) after the step (c), forming a surface protective film so as to cover the end face from which the mask has been removed and the reflectance control film;
(E) After the step (d), separating the plurality of semiconductor laser elements element by element at the end face portion where the mask is removed in the step (b);
A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007086443A JP2008244385A (en) | 2007-03-29 | 2007-03-29 | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP (1) | JP2008244385A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118748350A (en) * | 2024-06-24 | 2024-10-08 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | A semiconductor laser for non-hermetic applications |
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2007
- 2007-03-29 JP JP2007086443A patent/JP2008244385A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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