JP2005136080A - 半導体レーザ素子、その製造方法及び光ピックアップ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産歩留りを下げず、同時に容易に保護膜の成膜等を制御できる手法により半導体レーザ素子の保護膜を形成し、その保護膜により戻り光によるトラッキングノイズを抑制できる半導体レーザ素子とその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 半導体ウエハからへき開して形成した半導体レーザバーの端面に、蒸着またはスパッタにより保護膜を形成する工程を含む半導体レーザ素子の製造方法において、半導体レーザバーの端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサで挟持された半導体レーザバーを、蒸着装置またはスパッタ装置に設置する工程、半導体レーザバーの端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₁,φ₁）の第一方向及びＹ_l ^m（θ₂,φ₂）の第二方向から、半導体レーザバーの端面に蒸着またはスパッタにより、第二保護膜を形成する、第二工程を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法により、上記の課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報記憶装置等で用いるのに好適な低雑音の半導体レーザ素子、その製造方法及び光ピックアップ素子に関する。さらに詳しくは、本発明は、半導体レーザ素子の保護膜の製造方法に関する。

半導体レーザを応用した機器においては、戻り光による雑音を抑えることが一つの課題となっている。例えば、ＣＤやＤＶＤの読み込みに用いられる光学系においては、半導体レーザ素子から出射したレーザ光は光ディスクに入射し、反射して再びレーザ素子側に戻ってくる。回析格子により３ビームを発生させる光学系の場合、半導体レーザ素子のレーザ発光部分の上下数十μｍ領域に戻り光が入射する。入射した戻り光がレーザ素子端面で反射し、再度光学系に入射するとトラッキングノイズの原因となる。

従来の半導体レーザの戻り光対策としての、第一の手法は、後の工程で光出射面となる半導体レーザバーの領域に予めダイシングまたはエッチングにより粗面化された溝を形成しておき、この溝部分を最終的には戻り光が入射する領域となるようにすることで、戻り光を拡散させる手法である（例えば、特許文献１参照）。
第二の手法は、半導体レーザバーの端面に積層された保護膜の一部分を選択的にエッチングするなどの手法により、戻り光が入射する部分の反射率を低下させて光を透過させたり、または光吸収率の高い物質の膜を選択的に形成し、戻り光の反射を防ぐ手法である（例えば、特許文献２参照）。
第三の手法は、後の工程で半導体レーザバーの光出射面となる部分に予め戻り光の入射角度に対し所望の角度を有する面を形成し、この面により戻り光を反射させ光学系に再入射させない手法である（例えば、特許文献３参照）。

第一の手法では、粗面化された溝を形成するにあたり、深さの厳密な制御が困難であり、また半導体ウエハの強度を低下させ割れを誘発する問題がある。また半導体ウエハを半導体レーザバーに分割する際、共振器長の長さ精度を落とす可能性があり、歩留りを低下させるという問題がある。
第二の手法では、半導体レーザバーそのものを加工することとなり、半導体レーザバーの破損を招きやすく、また選択的に微小領域の加工を施すこととなりその制御が困難であるという問題がある。
第三の手法では、第一の手法と同様にウエハ強度の低下、半導体レーザバーの共振器長の長さ精度の低下を招くという問題がある。

特開昭６１−１２１４８６号公報 特開平１−１６１７９２号公報 特開平６−１９６８１３号公報

生産歩留りを下げず、同時に容易に保護膜の成膜等を制御できる手法により半導体レーザ素子の保護膜を形成し、その保護膜により戻り光によるトラッキングノイズを抑制できる半導体レーザ素子とその製造方法を提供することを課題とする。

かくして、本発明によれば、半導体ウエハからへき開して形成した半導体レーザバーの端面に、蒸着またはスパッタにより保護膜を形成する工程を含む半導体レーザ素子の製造方法において、半導体レーザバーの端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサで挟持された半導体レーザバーを、蒸着装置またはスパッタ装置に設置する工程、半導体レーザバーの端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₁,φ₁）の第一方向から、半導体レーザバーの端面に蒸着またはスパッタにより第一保護膜を形成する第一工程、及び半導体レーザバーの端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₂,φ₂）の第二方向から、半導体レーザバーの端面に蒸着またはスパッタにより第二保護膜を形成する第二工程を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。

また、本発明によれば、上記の製造方法によって得られた半導体レーザ素子を提供することができる。
さらに、本発明によれば、上記の半導体レーザ素子を搭載した光ピックアップ素子を提供することができる。

本発明によれば、半導体レーザ素子の出射面への戻り光をこの面にてレーザ素子内へ透過させることにより、光学系への再入射を軽減することができる。
また、本発明によれば、従来問題であった半導体素子の保護膜を形成する際の保護膜形成領域の制御性、ウエハ歩留りの低下、工程の増加を解消することができる。
したがって、本発明によれば、生産歩留りを下げず、同時に容易に保護膜の成膜等を制御できる手法により半導体レーザ素子の保護膜を形成し、その保護膜により戻り光によるトラッキングノイズを抑制できる半導体レーザ素子とその製造方法を提供することができる。

図２は、半導体レーザバーの概略斜視図である。その基本構成は、公知の材料を用いることができ、その製造方法は、半導体レーザバーの端面保護膜の形成以外は、公知の技術を利用することができる。
図２の半導体レーザバー１４は、基板1、バッファ層２、下クラッド層３、活性層４、上クラッド層５、リジットストライプ溝６、電流ブロック層７、キャップ層８、電極９a、９ｂ、レーザ発光部分１２により構成されている。なお、破線部分は後で形成される前面側端面保護膜１０と後面側端面保護膜１１を示す。

次に、基板１として、ｎ−ＧａＡｓ基板、電極９ａと電極９ｂの間にある発光層（図示せず）に、ＡｌＧａＡｓ系化合物を使用した赤外半導体レーザバーについて説明するが、本発明はこれに特に限定されるものではない。
この半導体レーザ素子においては、（１００）面のｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層５、ＡｌＧａＡｓ活性層４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層５、低屈折率のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８がエピタキシャル成長などにより順次積層されている。また、キャップ層８上に電極９ａが形成され、基板１の裏面には電極９ｂが形成されている。
上記の各層が形成された半導体ウエハをへき開することにより、その端面が反射鏡面となり、レーザ発振光共振器を有する半導体レーザバー１４が得られる。

本発明は、半導体レーザバー１４の端面保護膜の形成方法に特徴を有する。
本発明は、半導体ウエハからへき開して形成した半導体レーザバー１４の端面に、蒸着またはスパッタにより保護膜を形成する工程を含む半導体レーザ素子の製造方法において、半導体レーザバー１４の端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサ１３で挟持された半導体レーザバー１４を、蒸着装置またはスパッタ装置に設置する工程、半導体レーザバー１４の端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₁,φ₁）の第一方向から、半導体レーザバー１４の端面に蒸着またはスパッタにより第一保護膜を形成する第一工程、及び半導体レーザバー１４の端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₂,φ₂）の第二方向から、半導体レーザバー１４の端面に蒸着またはスパッタにより第二保護膜を形成する第二工程を含むことを特徴とする。

次に、図１を用いて本発明の半導体レーザ素子の製造方法における半導体レーザバー１４の端面保護膜の形成について具体的に説明する。図１は、その原理図であり、半導体レーザバー１４の端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサ１３で挟持された半導体レーザバー１４が蒸着装置またはスパッタ装置に装着された状態を示している。
図１（ａ）は、半導体レーザバー１４の端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₁,φ₁）の第一方向から、半導体レーザバー１４の端面に蒸着またはスパッタにより第一保護膜を形成する第一工程を示す図である。

図１（ｂ）は、半導体レーザバー１４の端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₂,φ₂）の第二方向から、半導体レーザバー１４の端面に蒸着またはスパッタにより第二保護膜を形成する第二工程を示す図である。この図に示すように第二工程における第二方向からの蒸着またはスパッタでは、左側のマスキング用スペーサ１３の影になる部分は第二保護膜が形成されない。

したがって、第一工程と第二工程の後、半導体レーザバー１４の端面上の保護膜は、第一保護膜のみの部分と第一及び第二保護膜が重なった部分の２種の保護膜が形成されることになる。実用的に保護膜の機能を果たすのは第一及び第二保護膜が重なった領域である。この領域では所望の保護膜の膜厚があり、所望の保護膜の反射率を得ることができる。この箇所を戻り光照射部１８に割り当てることでこの部分での保護膜が戻り光を透過させ、さらにＧａＡｓ基板にて吸収させる。

一般的にこの半導体レーザバー１４の破線で示す前面側端面保護膜１０は、多くの場合アルミナからなり、破線で示す後面側端面保護膜１１はアルミナとシリコンの多層膜からなる。
図４は、保護膜としてのアルミナの膜厚と反射率の関係を示す図である。横軸はアルミナの膜厚、縦軸はその反射率を示す。図４に示すように、赤色レーザと赤外レーザとはアルミナの反射率の特性が異なり、前面側端面保護膜１０のアルミナの膜厚を調整することにより、用途に適した半導体レーザ素子を作ることができる。

図３はＹ_l ^m（θ,φ）を３次元座標であらわした図で、半導体レーザバーの端面法線方向とは、Ｚ軸方向を表す。またＹ軸は半導体レーザバー端面と平行な方向を示し、Ｘ軸となす角をφとし、Ｚ軸となす角をθとすると空間の座標Ｙ_l ^m（θ,φ）が求まる。このような定義を用いることで半導体レーザバー端面の法線方向に対して２方向Ｙ_l ^m（θ₁,φ₁）、Ｙ_l ^m（θ₂,φ₂）を規定できる。一般的には、φはＸ-Ｚ面となす角度であるので０＜φ＜πをとり、φ₁とφ₂はＸ-Ｚ面をはさんで対象の位置にあるが、後述するようにさらに実用上の制限がある。
Ｙ_l ^m（θ,φ）は、極座標で表された下式の球面調和関数Ｙ_l ^m（θ,φ）で定義される。

（ここでｌとｍは整数で、ｌ＝０，１，２，３・・・の値をとり、ｍは各ｌの値に対してｍ＝−ｌ、−ｌ+１・・・・・ｌ-１、ｌの計２ｌ+１個の値をとることができる。具体的には図８に示すようにレーザ素子の端面方向の法線方向がZ軸にあたる。）

このときそれぞれの保護膜の膜厚は、レーザ発振に最適な反射率となるように、電子ビーム蒸着装置またはスパッタ装置等の保護膜形成装置の各蒸着条件やスパッタ条件（ガス種類、圧力、基板側電力、コイル電力、成膜用固定治具調整角α、サンプル台の角度β（図示せず））とマスキング用スペーサ１３を用いて制御される。なお、スパッタ装置の成膜用固定治具調整角α、サンプル台の角度β（図示せず）はスパッタ装置のところで後述する。

蒸着装置またはスパッタ装置は、装置の成膜用固定治具調整角αとサンプル台１６の角度β（図示せず）を変えることで、半導体レーザバーの出射端面の法線方向と蒸着またはスパッタ物質の進行方向のなすＹ_l ^m（θ,φ）を自由に変えることができる機構（装置の成膜用固定治具調整角αとサンプル台１６の角度β（図示せず）を変える。）を持つものとする。
設定されたサンプル台１６の角度βと成膜用固定治具１５の角度αを変えることで２方向Ｙ_l ^m（θ₁,φ₁）及び、Ｙ_l ^m（θ₂,φ₂）からスパッタ材料（アルミナ等）をスパッタすることにより、半導体レーザバー１４の端面に第一方向Ｙ_l ^m（θ₁,φ₁）、第二方向Ｙ_l ^m（θ₂,φ₂）から同一レーザバー端面の、異なる領域に保護膜を所望の膜厚にスパッタすることができる。

通常、上記アルミナ等の保護膜は、電子ビーム蒸着装置またはスパッタ装置などにより形成される。スパッタ装置は低圧気体中の金属を加熱またはイオン衝撃するとき、蒸発または衝突によって金属面から原子が気体中に飛散して付近の物体面に付着することを利用した装置である。

図６は、このスパッタ装置の概略を示すものである。スパッタ装置の下方に配置されたスパッタ用のサンプル台１６の中に、スパッタ材料を入れ、上方に成膜用固定治具１５が配置されており、スパッタ材料が入ったスパッタ用のサンプル台１６の角度βと成膜用固定治具１５の調整角αを変え、半導体レーザバー端面をマスキング用スペーサ１３で部分的にマスクすることにより、半導体レーザバー端面の法線方向とスパッタ物質の進行方向のなす角度Ｙ_l ^m（θ,φ）を自由に変えることが達成できるものである。

また、成膜用固定治具１５の調整角αの値とサンプル台１６の角度βとは、予め実験を行って、前記Ｙ_l ^m（θ,φ）と成膜用固定治具１５の調整角αとサンプル台１６の角度βと保護膜膜厚の関係を定量化したデータベースを用いて、成膜用固定治具の調整角αと保護膜膜厚を算出してもよい。
または前記Ｙ_l ^m（θ,φ）と成膜用固定治具１５の調整角αとサンプル台１６の角度βと保護膜膜厚との関係を、予備実験から得られたデータで関数化して近似式を作り、この近似式を用いて成膜用固定治具の調整角αとサンプル台１６の角度βと保護膜膜厚とを算出してもよい。

図５は端面保護膜形成時に使用する成膜用固定治具１５、半導体レーザバー１４およびマスキング用スペーサ１３を示す図である。この時半導体レーザバーの両端を挟みこむ成膜用固定治具１５により保持する状態する。本発明ではその際、図５に示すように半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３を交互に配列する。
この交互に配列する作業では、半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が図６または図７に示ように、半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が交互に精度よく配列される必要があり、そのためこれが可能なバー整列機を用いてこの交互配列を行なう。

図７は、半導体レーザバー１４の端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサ１３を示す。マスキング用スペーサ１３の両端は厚み方向に対し角度を持つ形状をとする。この先端の角度をθｓとし、θｓはπ／６〜π／３が望ましい。マスキング用スペーサ下面の幅Ｌａは共振器長よりも長く、上面の幅Ｌｂは共振器長よりも短いものとする。また図６におけるマスキング用スペーサ１３の半導体レーザバー１４の端面に対する張りだし長さＬｃは、半導体レーザバー１４の厚みの半分程度が望ましい。この長さとすることにより発光点と戻り光照射点とを識別して成膜を行ないやすくするという効果がある。

このマスキング用スペーサ１３は、厚み方向における対面に各々台形面を有し、当該面の下底Ｌａが共振器長よりも長く、当該面の上底Ｌｂが共振器長よりも短く、前記下底Ｌａとなす角度θｓがπ／６＜θｓ＜π／３であることがこのましい。
この範囲の角度であると端面全体に保護膜を形成する工程と端面の一部に保護膜を形成する工程の両立ができるという効果がある。θｓがπ／６よりも小さくなると端面全体に保護膜を形成する工程において成膜物質が端面全体に行き渡り難くなるという不都合が生じ、θｓがπ／３より大きくなると端面の一部に保護膜を形成する工程において保護膜が形成される領域とされない領域の識別の制御が困難になるという不都合が生ずるからである。
また本発明で示した形状のマスキング用スペーサ１３を用いることで、半導体レーザバー１４端面全体へのスパッタによる保護膜形成領域と、半導体レーザバー１４端面の一部領域のみへのスパッタによる保護膜形成領域との区別を明確に行うことができ、保護膜形成領域の制御性が向上する利点がある。

つぎに保護膜の製造方法について述べる。
従来の方法により、半導体ウエハを公知の方法でへき開することにより、個々の半導体レーザバー１４を形成する。
次にこの半導体レーザバー１４を、マスキング用スペーサ１３を用いてマスキングする。すなわち、図５に示すように半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３を交互に並べ、これらを成膜用固定冶具１５に挿入する。この時、半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が交互に精度よく配列される必要があり、そのため、これが可能なバー整列機（図示せず）を用いてこの交互配列を行なう。

上記の成膜用固定治具１５を図６に示すようにスパッタ装置等の上方に固定し、スパッタ装置の下部にあるサンプル台１６にスパッタ材料（アルミナ等）をいれる。
前述のデータベースから、望ましいサンプル台１６の角度βと成膜用固定治具１５の調整角αを選択し、それぞれの所望値α（α₁、α₂）、β（β₁、β₂）に設定する。
設定されたサンプル台１６の角度β（β₁、β₂）と成膜用固定治具１５の角度α（α₁、α₂）を変えることで２方向からスパッタ材料（アルミナ等）をスパッタすることにより、半導体レーザバー１４の端面に２方向Ｙ_l ^m（θ₁,φ₁）、Ｙ_l ^m（θ₂,φ₂）から同一レーザバー端面の、異なる領域に保護膜を所望の膜厚にスパッタすることができる。

本発明により、容易かつ確実に半導体レーザ素子の端面において戻り光が入射する部分に反射率の十分に小さい端面第一保護膜及び端面第二保護膜を成膜し、同時に端面のレーザ発光点部分にはレーザ発振に最適な反射率の端面第一保護膜を成膜する。
この端面第一保護膜及び端面第二保護膜を戻り光照射部分１８に、端面第一保護膜をレーザ発光部分１７に割り当てることで、それぞれに適した反射率の保護膜を作ることができる。

第一工程もしくは第二工程のいずれか一方は、半導体レーザバー１４端面の一部領域には、スパッタされない領域を有してもよい。これにより、半導体レーザバー１４端面全面へのスパッタ、一部領域のみへのスパッタをそれぞれ異なる膜厚で行うことができる利点がある。
一部領域が、半導体レーザバー１４のレーザ発光部分１７またはレーザの戻り光入射部分１８のいずれか一方を含んでもよい。
これにより、２方向からのスパッタにより、この２つの領域をレーザ発光部分１７、戻り光照射部分１８に割り当てることで、それぞれに適した反射率の保護膜を作れる利点がある。
スパッタされていない領域は、レーザ発光部１７であってもよい。これにより、より重要な発光点における反射率の制御性を確保できるという効果を生ずる。
スパッタされる膜が、同種の膜であってもよい。
これにより第一、第二の両方の工程で保護膜を形成する領域の反射率の制御が容易になるという効果を生ずる。

所望の形状のマスキング用スペーサ１３と半導体レーザバー１４を交互に組み合わせた成膜用固定治具１５を用いることで、半導体レーザバー１４端面全体へのスパッタと半導体レーザバー１４端面の一部へのスパッタの区別を明確に行うことができ、保護膜形成時の付着領域の制御性が向上する。
また前記マスキング用スペーサ１３が、半導体レーザバー１４の共振器長方向と平行に並ぶ面に台形面を有していてもよい。マスキング用スペーサ１３が、当該台形面の下底Ｌａが半導体レーザバー１４の共振器長よりも長く、台形面の上底Ｌｂが半導体レーザバー１４の共振器長よりも短く、台形面の下底Ｌａと斜辺とのなす角度θｓがπ／６＜θｓ＜π／３であることで端面全体に保護膜を形成する工程と端面の一部に保護膜を形成する工程の制御性を上げることができるという効果がある。

作製された半導体レーザバーを搭載した光ピックアップ素子に使用してもよい。半導体レーザバーの出射面への戻り光をこの面にて半導体レーザ素子内へ透過させることにより、光学系への再入射を軽減することができる。

以下、実施の形態により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施の形態１）
半導体レーザ素子をウエハ上に多数形成し、その後、所望の寸法にへき開して半導体レーザバー１４とするまでは従来と同様である。
まず、半導体レーザバーのレーザ発光部分１７がマスキング用スペーサ１３の長辺側に近い方向で配置する必要がある。
図８（ａ）はレーザバーとマスキング用スペーサ１３を交互に配列した時の正面図であり、図８（ｂ）はその斜視図である。半導体レーザバー１４の端面にあるマーキング部は、レーザ発光部分１７と戻り光照射部分１８である。
このとき半導体レーザバー１４のレーザ発光部分１７を上側、戻り光照射部分１８が下側にくるように半導体レーザバー１４の方向を統一する必要がある。この作業では半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が図８の正面図（ａ）、斜視図（ｂ）に示すとおり、半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が交互に精度よく配列される必要があり、このため、精度よい配列を可能にするバー整列機を用いてこの交互配列を行ない、これらを図５に示すように成膜用固定治具１５に挿入する。またこのときのスペーサのθｓをπ/６とする。

成膜用固定治具１５をスッパタ装置の上方に固定し、スパッタ材料としてアルミナを装置の下方にあるサンプル台１６に入れる。
第一工程として、図８に示すように、半導体レーザバー端面の法線方向に対して第一方向のＹ_l ^m（θ₁,φ₁）（θ₁=π/６、φ₁=３π/２）からスパッタ物質が飛散してくるように、成膜用固定治具１５の調整角とサンプル台の角度を前記のデータベースから見込まれる保護膜の厚みをえられるようにスパッタをすることにより、レーザバー端面をスパッタし、保護膜を形成する。（例えば条件：ガス種類Ａｒ、圧力０．０５〜０．１５Ｐａ、ターゲット側電力２００〜７００Ｗ、コイル電流２０〜３０Ａ）。第一方向であるＹ（θ,φ）のθ₁は、0〜θｓの範囲とする。ただし半導体レーザバー端面全体に確実にスパッタが行なわれるよう第一方向のＹ_l ^m（θ₁,φ₁）は、θ₁がθｓと同角度を持つことが望ましく、φ₁が３π/２程度の角度を持つことが望ましい。また図６においては図８における右側の被成膜面を下に向けスペーサの短片側を右に向けるものとする。

保護膜膜厚と反射率の関係は図２に示すように保護膜膜厚と反射率には密接な関係がある。この時の保護膜膜厚はレーザ発振に最適な反射率を得られる保護膜膜厚とする。高出力レーザの場合おおよその反射率は６〜１５％程度となる。

次に第二工程として、レーザ共振器長方向に対して第二方向のＹ_l ^m（θ₂,φ₂）（θ₁=π/６、φ₁=π/２）から、スパッタ物質が飛散してくるよう成膜用固定治具１５の調整角とサンプル台１６の角度を調整し、スパッタをすることにより、半導体レーザバー端面にスパッタしてアルミナ保護膜を形成する。（例えばスパッタの条件：ガス種類Ａｒ、圧力０．０５〜０．１５Ｐａ、ターゲット側電力２００〜７００Ｗ、コイル電流２０〜３０Ａ）。第二方向であるＹ_l ^m（θ₂,φ₂）では、レーザ発光部分１７がマスキング用スペーサ１３のかげとなりスパッタがなされず、かつ戻り光の照射点にはスパッタされるＹ_l ^m（θ₂, φ₂）のθ₂＝π/１２〜π/４に限定される。
この時の膜厚は、第一工程でスパッタした膜厚と、この第二工程でスパッタされた膜厚（例えば、赤色高出力レーザでは第一工程にて９０ｎｍ、第二工程にて２１０ｎｍ）を合計し、戻り光照射部分１８上にスパッタされた端面保護膜の反射率を十分に低くできるように設定を行なう。
また上記第一、第二工程は順番を逆に実施してもよい。
第一の実施形態で示したようにレーザ発光部分１７をマスキング用スペーサ１３の長辺側に配置すると、容易にレーザ発光部分１７へのスパッタを防止できるため、保護膜形成領域の制御が容易である利点がある。

（実施の形態２）
半導体レーザ素子をウエハ上に多数形成し、その後公知の方法により所望の寸法にへき開して半導体レーザバー１４とするまでは従来と同様である。
図９に示すように、半導体レーザバーのレーザ発光部分１７と戻り光照射部分１８の位置関係を第一の実施例と逆にする。すなわち、半導体レーザバー１４のレーザ発光部分１７を下側、戻り光照射部分１８が上側にくるように半導体レーザバー１４に方向を統一する必要がある。この作業では半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が図９の（ａ）、（ｂ）に示すとおり、半導体レーザバー１４とマスキング用スペーサ１３が交互に精度よく配列される必要があり、このため、精度よい配列を可能にするバー整列機を用いてこの交互配列を行ない、これらを成膜用固定治具１５に挿入する。

次に成膜用固定治具１５をスッパタ装置の上方に固定し、データベースから選択した成膜用固定治具調整角を設定する。サンプル台１６の中にスッパタ物質であるアルミナを入れ、前記データベースから選択したサンプル台の角度を設定する。

スパッタ物質が飛散してくるよう成膜用固定治具１５の角度とサンプル台１６の角度を調整したため、第一方向Ｙ_l ^m（θ₃,φ₃）は一義的に定まる。
第一工程として、半導体レーザバー１４の端面の法線方向に対して第一方向Ｙ_l ^m（θ₃,φ₃）（角度θ₃＝π/６,φ₃＝３π/２）から次に半導体レーザバー端面にスパッタにより第一保護膜を形成する。（例えば、スッパタの条件：ガス種類Ａｒ、圧力０．０５〜０．１５Ｐａ、ターゲット側電力２００〜７００Ｗ、コイル電流２０〜３０Ａ）。第一方向Ｙ_l ^m（θ₃,φ₃）のθ₃は、0〜θｓの範囲とする。ただし半導体レーザバー端面全体に確実にスパッタが行なわれるよう、第一方向Ｙ_l ^m（θ₃,φ₃）のθ₃がθｓと同角度を持つことが望ましい。この時の膜厚は十分に低い反射膜が得られるものとする。

次に第二工程として、レーザ共振器長方向に対して第二方向Ｙ_l ^m（θ₄,φ₄）（θ₄＝５π/１２,φ₄＝３π/２）からスパッタ物質が飛散してくるよう成膜用固定治具１５の角度とサンプル台の角度を前記データベースから選択して角度を調整し、半導体レーザバー端面にアルミナをスパッタし、半導体レーザバー端面保護膜を形成する。（例えばスパッタの条件：ガス種類Ａｒ、圧力０．０５〜０．１５Ｐａ、ターゲット側電力２００〜７００Ｗ、コイル電流２０〜３０Ａ等。）

第二方向は、戻り光の照射点がマスキング用スペーサのかげとなり保護膜は形成されず、かつレーザ発光部分１７に保護膜が形成される角度に限定される。この時の膜厚は、第一工程でスパッタした膜厚と、この第二工程でスパッタされた膜厚を合計し、レーザ発光部分１７上の端面保護膜が発振に最適な反射率を持つようにするために、条件設定を前述のデータベースに基づいて行なう。
また上記第一、第二工程は順番を逆に実施してもよい。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法における保護膜形成を示す原理図である 。 半導体レーザバーの概略斜視図である。 球面調和関数Ｙ_l ^m（θ,φ）と極座標と半導体レーザバーの関係を示す図である。 保護膜としてのアルミナの膜厚と反射率の関係を示す図である。 本発明の端面保護膜形成時に使用する冶具形状および半導体レーザバーおよびマスキング用スペーサを示す図である。 本発明のスパッタ装置の概要を示す図である。 本発明のマスキング用スペーサを示す正面図、平面図、斜視図である。 実施の形態１の半導体レーザバーの保護膜の製造方法を示す正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。 実施の形態２の半導体レーザバーの保護膜の製造方法を示す正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）図である。

符号の説明

１ 基板
２ バッファ層
３ 下クラッド層
４ 活性層
５ 上クラッド層
６ リジットストライプ溝
７ 電流ブロック層
８ キャップ層
９ａ、９ｂ 電極
１０ 前面側端面保護膜
１１ 後面側端面保護層
１２、１７ レーザ発光部分
１３ マスキング用スペーサ
１４ 半導体レーザバー
１５ 成膜用固定治具
１６ サンプル台
１８ 戻り光照射部分
α 成膜用固定治具の調整角

Claims (10)

1. 半導体ウエハからへき開して形成した半導体レーザバーの端面に、蒸着またはスパッタにより保護膜を形成する工程を含む半導体レーザ素子の製造方法において、
   半導体レーザバーの端面より突出する形状を有するマスキング用スペーサで挟持された半導体レーザバーを、蒸着装置またはスパッタ装置に設置する工程、
   半導体レーザバーの端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₁,φ₁）の第一方向から、半導体レーザバーの端面に蒸着またはスパッタにより第一保護膜を形成する第一工程、及び
   半導体レーザバーの端面の法線方向に対してＹ_l ^m（θ₂,φ₂）の第二方向から、半導体レーザバーの端面に蒸着またはスパッタにより第二保護膜を形成する第二工程
   を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
2. 第一方向のθ₁及びφ₁が、それぞれ０＜θ₁＜π/３及びπ/３＜φ₁＜２π/３であり、第二方向のθ₂及びφ₂が、それぞれ０＜θ₂＜π/３及び４π/３＜φ₂＜５π/３である請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
3. 第一工程において、半導体レーザバーの端面の一部または全部に第一保護膜のない領域を形成し、かつ第二工程において、半導体レーザバーの端面の全部または一部に第二保護膜のない領域を形成する請求項１または２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
4. 第一保護膜のない領域及び第二保護膜のない領域が、半導体レーザバーの発光部分またはレーザの戻り光入射部分である請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
5. 第一工程と第二工程で形成される保護膜が、同材料の膜である請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
6. マスキング用スペーサが、半導体レーザバーの共振器長方向と平行に並ぶ面に台形面を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
7. 台形面が、半導体レーザバーの共振器長よりも長い下底Ｌａを有し、半導体レーザバーの共振器長よりも短い上底Ｌｂを有し、台形面の下底Ｌａと斜辺とのなす角度θｓがπ／６＜θｓ＜π／３である請求項６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
8. 複数のマスキング用スペーサと半導体レーザバーとを交互に配列し、蒸着装置またはスパッタ装置に設置する請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の製造方法によって得られた半導体レーザ素子。
10. 請求項９の半導体レーザ素子を搭載した光ピックアップ素子。

Images