專利名稱：半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在射出激光的前端面形成鍍(coding)膜的GaN類的 半導(dǎo)體激光器，特別是將鍍膜的反射率設(shè)定在3~13%的范圍內(nèi)，并 防止鍍膜剝離，且可確保半導(dǎo)體激光器的可靠性的半導(dǎo)體激光器。
10
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器廣泛用于光盤系統(tǒng)或光通信等領(lǐng)域，且近年^f吏用射
出藍(lán)色激光的GaN類的半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器具有射出激光的 前端面和與前端面相對的后端面。還有，為了達(dá)到減少半導(dǎo)體激光器 的工作電流、防止回返光、高輸出化等，而在前端面和后端面形成了 15 鍍膜。
一般，要求高輸出的半導(dǎo)體激光器，在前端面形成反射率低的鍍 膜，在后端面形成反射率高的鍍膜。后端面的鍍膜的反射率通常在60% 以上，優(yōu)選80%以上。另一方面，前端面的反射率并非越低就越好， 要根據(jù)半導(dǎo)體激光器所要求的特性而設(shè)定。例如，與光纖光柵一起使
20 用的用于激勵光纖放大器的半導(dǎo)體激光器中設(shè)定為0.01 ~3°/。左右，通 常的高輸出半導(dǎo)體激光器中設(shè)定為3~7%左右，需要應(yīng)對回返光的場 合設(shè)定反射率為7~ 13°/。左右。
圖9是使用了單層的六1203膜的鍍膜的反射率對膜厚依存性的示 圖。例如為了使反射率達(dá)到10%左右而將Al203膜的膜厚作成91.5nm
25 的場合，實際的反射率成為9.91°/。，可將反射率設(shè)定在目標(biāo)3-13% 的范圍內(nèi)。這時，若八1203膜的膜厚有±5%的偏差，則反射率會在最 小值7.72%與最大值12.03%之間大幅波動。為了抑制該反射率的波動，
在反射率的拐點附近設(shè)定膜厚即可。但是，在Al203膜的場合，拐點上的反射率在1%以下，跳出了 3 ~ 13%的范圍。
圖IO是使用了單層的丁3205膜的鍍膜的反射率對膜厚依存性的示 圖。在Ta20s膜的場合，拐點上的反射率在10%左右。因而，如果在 前端面的鍍膜上采用單層的Ta20s膜，就能抑制反射率的波動，同時 5 將反射率設(shè)定在3 ~ 13%的范圍內(nèi)。
另外，還提出了鍍膜采用兩層膜的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1: 日本特開2000 - 22269號公報)。
丁3205膜與GaN基板的密合性差，因此鍍膜采用單層的1&205膜 時，存在鍍膜剝離的問題。另外，在專利文獻(xiàn)1中，沒有記載使與 10GaN基板相接的膜的密合性良好，并將反射率設(shè)定在3 ~ 13%范圍內(nèi) 的兩層膜的組合。
另外，圖ll是在GaN類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜 形成了單層的A1203膜時反射率的波長依存性與界面附近的電場分布 的示圖。八1203膜的膜厚為90nm，反射率為9.3%。由該圖可知，在半 15導(dǎo)體激光器與鍍膜的界面上電場強(qiáng)度增大。因此，界面附近的結(jié)晶劣 化，并損害半導(dǎo)體激光器的可靠性。
另外，圖12、圖13是在GaAs類的半導(dǎo)體激光器的前端面上， 作為鍍膜形成了八1203膜與Ta205膜這兩層膜時反射率的波長依存性 與界面附近的電場分布的示圖。圖12中，八1203膜的膜厚為200nm， 20 了3205膜的膜厚為78nm，反射率為0.66%。圖13中，八1203膜的膜厚 為250nm, 丁3205膜的膜厚為30nm，反射率為0.49%。另外，圖14 是在GaAs類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜形成了 SisN4膜和
圖。Si3N4膜的膜厚為78.6nm, Si02膜的膜厚為220nm,反射率為 250.52%。由這些圖可知，有時界面上的電場強(qiáng)度變大。因此，界面附 近的結(jié)晶劣化，并損害半導(dǎo)體激光器的可靠性。
另外，GaAs或InP的折射率在3.5以上，因此GaAs類或InP類 的半導(dǎo)體激光器中，即使調(diào)整兩層膜的各自膜厚也不能將鍍膜的反射
5率設(shè)定在3 ~ 13%的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題構(gòu)思而成，其目的在于得到將鍍膜的反射率 5設(shè)定在3~ 13%的范圍內(nèi)，并防止鍍膜剝離，且可確保半導(dǎo)體激光器 的可靠性的半導(dǎo)體激光器。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器是在射出激光的前端面形成了鍍膜的 GaN類的半導(dǎo)體激光器，鍍膜包括與前端面相接的第一絕緣膜和形成 在第一絕緣膜上的第二絕緣膜，對于半導(dǎo)體激光器的激光波長人，第 10 —絕緣膜和第二絕緣膜的光學(xué)膜厚之和為A/4的奇數(shù)倍，第一絕緣膜 對GaN的密合性強(qiáng)于第二絕緣膜，第一絕緣膜的折射率為1.9以下， 第二絕緣膜的折射率為2~2.3。關(guān)于本發(fā)明的其它特征，將在以下說 明中更加清晰。 (發(fā)明效果)
15 依據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)㈠兡さ姆瓷渎试O(shè)定在3~13%的范圍內(nèi)，并
防止鍍膜剝離，且可確保半導(dǎo)體激光器的可靠性。


圖1是表示本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器的透視圖。 20 圖2是表示本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器的剖一見圖。
圖3是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長 依存性與界面附近的電場分布的示圖。
圖4是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長 依存性與界面附近的電場分布的示圖。 25 圖5是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長
依存性與界面附近的電場分布的示圖。
圖6是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長 依存性與界面附近的電場分布的示圖。10
15
20
25
圖7是表示本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體激光器的剖視圖。 圖8是本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長 依存性與界面附近的電場分布的示圖。
圖9是使用了單層的八1203膜的鍍膜的反射率對膜厚依存性的示圖。
圖IO是使用了單層的丁3205膜的鍍膜的反射率對膜厚依存性的示圖。
圖ll是在GaN類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜形成了 單層的A1203膜時反射率對波長依存性與界面附近的電場分布的示 圖。
圖12是在GaAs類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜形成了 A1203膜和Ta205膜這兩層膜時反射率對波長依存性與界面附近的電 場分布的示圖。
圖13是在GaAs類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜形成了 A1203膜和Ta205膜這兩層膜時反射率對波長依存性與界面附近的電 場分布的示圖。
圖14是在GaAs類的半導(dǎo)體激光器的前端面上，作為鍍膜形成了 Si3N4膜和Si02膜這兩層膜時反射率對波長依存性與界面附近的電場 分布的示圖。
(符號說明)
8 前端面
10 鍍膜
10a八1203膜(第一絕緣膜) 10b Ta20J莫(第二絕緣膜) 10c SisN4膜(第一絕緣膜) 10d SiCM莫(第二絕緣膜)
具體實施方式
實施方式1
圖1是表示本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器的透^L圖，圖2是 剖視圖。該半導(dǎo)體激光器是射出藍(lán)色激光的GaN類的半導(dǎo)體激光器。
在GaN基板1上，依次層疊n型包覆層2、活性層3、 p型包覆 5 層4。其上形成脊型的p電極5。在GaN基板1的背面形成了 n電極 6。通過這些GaN基板l、 n型包覆層2、活性層3、 p型包^隻層4、 p 電極5以及n電極6，沿著激光的行進(jìn)方向構(gòu)成諧振器。該諧振器的 一個端部是射出激光的前端面8,另一端部是后端面9。
在使上述半導(dǎo)體激光器工作時，對p電極5施加正電場，對n電 10 極6施加負(fù)電場。從而，孔穴從p型包覆層4注入到活性層3，電子 從n型包覆層2注入到活性層3。這些孔穴和電子耦合，在活性層3 中發(fā)生激光7。激光7在活性層3中沿著諧振器行進(jìn)，從前端面8側(cè) 放射。
另外，在前端面8形成有鍍膜10，在后端面9形成有鍍膜11。鍍 15 膜10包括與前端面8相接的八1203膜10a (第一絕緣膜)和在A1203 膜10a上形成的丁3205膜10b (第二絕緣膜)。八1203膜10a和Ta205 膜10b例如通過電子回旋加速器諧振源(Electron Cyclotron Resonance)的、減射法或化學(xué)氣相生長(Chemical Vapor Deposition) 法等來形成。
20 另一方面，鍍膜11例如是層疊Si02膜和Ta20s膜的多層膜。該
鍍膜11具有大致90%的高反射率，反射率比鍍膜10高。從而，能夠 抑制來自后端面9的激光損耗，因此從前端面8能夠得到高達(dá)50mW 以上的光^T出。
圖3 ~圖6是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率 25 對波長依存性與界面附近的電場分布的示圖。圖3中，八1203膜10a 為123nm, 丁3205膜10b為46nm,反射率為10.7%。圖4中，A1203 膜10a為144.5nm， 丁3205膜10b為23.5nm,反射率為5.0%。圖5中， 八1203膜10a為5nm， 丁3205膜10b為36nm，反射率為9.9%。圖6中，八1203膜10a為19nm， 丁&205膜10b為22nm,反射率為5.0%。
對于半導(dǎo)體激光器的激光波長人，將八1203膜10a和Ta20s膜10b
的光學(xué)膜厚之和，在圖3、圖4中設(shè)為X/4x3,在圖5、圖6中設(shè)為X/4。
如此通過將人1203膜10a和Ta2CM莫10b的光學(xué)膜厚之和設(shè)為A74的奇 5數(shù)倍，在半導(dǎo)體激光器與鍍膜10的界面上電場強(qiáng)度變小。因而，能
夠防止界面附近的結(jié)晶劣化，可確保半導(dǎo)體激光器的可靠性。
另夕卜，八1203膜10a對GaN的密合性強(qiáng)于丁3205膜10b。因此能夠
防止鍍膜IO的剝離。
另外，八1203膜10a的折射率為1.9以下，丁3205膜10b的折射率 10為2~2.3。從而，通過調(diào)整八1203膜10a的膜厚和丁&205膜10b的膜
厚，對GaN類半導(dǎo)體激光器，能夠?qū)㈠兡?0的反射率設(shè)定在目標(biāo)3 ~
13%的范圍內(nèi)。
另夕卜，八1203膜10a是化學(xué)計量成分的氧化膜，因此光吸收少。因 而，能夠防止在半導(dǎo)體激光器與鍍膜10的界面附近的結(jié)晶劣化，可 15 確保半導(dǎo)體激光器的可靠性。
還有，可使用Si02膜來代替八1203膜10a。另外，可使用由Nb205、 HfD2、 Zr02、 Y203、 A1N、 SiN的任意材料構(gòu)成的膜，取代Ta205膜 10b。
實施方式2
20 圖7是表示本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體激光器的剖視圖。鍍膜10
包括與前端面8相接的SisN4膜10c (第一絕緣膜)和在Si美膜10c 上形成的Si02膜10d (第二絕緣膜)。其它結(jié)構(gòu)與實施方式l相同。
圖8是本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體激光器中鍍膜的反射率對波長 依存性與界面附近的電場分布的示圖。SisN4膜10c為48.6nm, Si02
25 膜10d為135.8nm,反射率為7.4%。通過將SisN4膜10c和Si02膜10d 的光學(xué)膜厚之和設(shè)為V4的奇數(shù)倍，在半導(dǎo)體激光器與鍍膜10的界面 上電場強(qiáng)度變小，因此能夠防止界面附近的結(jié)晶劣化，可確保半導(dǎo)體 激光器的可靠性。
9另外，Si3NJ莫10c的折射率為2-2.3, Si02膜10d的折射率為 1.9以下。從而，通過調(diào)整Si3NJ莫10c的膜厚和SiOJ菱10d的膜厚， 對GaN類半導(dǎo)體激光器，能夠?qū)㈠兡?0的反射率設(shè)定在目標(biāo)3 ~ 13% 的范圍內(nèi)。
另外，SisN4膜10c是氮化膜，對GaN的密合性強(qiáng)。因此，能夠 防止鍍膜10的剝離。
還有，可使用A1N膜來取代SisN4膜10c。另外，可使用A1203 膜來取代&02膜10d。另外，通過從化學(xué)計量成分改變Si3NU膜10c 的Si和N的成分比，能夠Y吏折射率改變一點。
權(quán)利要求
1.一種在射出激光的前端面形成了鍍膜的GaN類的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述鍍膜包括與所述前端面相接的第一絕緣膜和在所述第一絕緣膜上形成的第二絕緣膜，對于所述半導(dǎo)體激光器的激光波長λ，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜的光學(xué)膜厚之和為λ/4的奇數(shù)倍，所述第一絕緣膜對GaN的密合性強(qiáng)于所述第二絕緣膜，所述第一絕緣膜的折射率為1.9以下，所述第二絕緣膜的折射率為2～2.3。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述第一 絕緣膜為化學(xué)計量成分的氧化膜。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述 15第一絕緣膜的材料為入1203或Si02。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述 第二絕緣膜的材料是Ta20s、 Nb205、 Hf02、 Zr02、 Y203、 A1N、 SiN 中的任意種。
5. —種在射出激光的前端面形成了鍍膜的GaN類的半導(dǎo)體激 20 光器，其特征在于所述鍍膜包括與所述前端面相接的第 一絕緣膜和在所述第 一絕 緣膜上形成的第二絕緣膜，對于所述半導(dǎo)體激光器的激光波長X，所述第一絕緣膜和所述第 二絕緣膜的光學(xué)膜厚之和為人/4的奇數(shù)倍， 25 所述第 一絕緣膜為氮化膜，所述第一絕緣膜的折射率為2-2.3，所述第二絕緣膜的折射率為1.9以下。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述第一絕緣膜的材料為A1N或SiN。
7.如權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述 第二絕緣膜的材料是人1203或Si02。
全文摘要
本發(fā)明得到將鍍膜的反射率設(shè)定在3～13％的范圍內(nèi)，并防止鍍膜剝離，且可確保半導(dǎo)體激光器的可靠性的半導(dǎo)體激光器。在射出激光的前端面形成了鍍膜的GaN類的半導(dǎo)體激光器中，鍍膜包括與前端面相接的第一絕緣膜和形成在第一絕緣膜上的第二絕緣膜，對于半導(dǎo)體激光器的激光波長λ，第一絕緣膜和第二絕緣膜的光學(xué)膜厚之和為λ/4的奇數(shù)倍，第一絕緣膜對GaN的密合性強(qiáng)于第二絕緣膜，第一絕緣膜的折射率為1.9以下，第二絕緣膜的折射率為2～2.3。
文檔編號H01S5/00GK101494358SQ200910002480
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者中川康幸, 蔵本恭介 申請人:三菱電機(jī)株式會社