JP2010034157A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＳＤ特性の劣化を抑制することが可能な半導体レーザの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体レーザ５０の製造方法は、半導体レーザバー２を形成する工程Ｓ１０５と、半導体レーザバー２の第１端面２ａに第１コーティング２１を形成する工程Ｓ１０７と、半導体レーザバー２の第２端面２ｂに第２コーティング２３を形成する工程Ｓ１１３とを備え、工程Ｓ１０７は、イオンアシスト蒸着法によって、第１端面２ａに向かって６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、第１端面２ａに第１誘電体層２１ａを形成する工程Ｓ１０９を含み、工程Ｓ１１３は、イオンアシスト蒸着法によって、第２端面２ｂに向かって９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、第２端面２ｂに第２誘電体層２３ａを形成する工程Ｓ１１５を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザの製造方法に関する。

特許文献１には、半導体レーザの製造方法が記載されている。この方法では、真空蒸着法によって半導体レーザの端面に保護膜を形成するときに、酸素を含まないＳｉ膜を形成している。この後に、Ｓｉ膜上にＡｌ_２Ｏ_３膜を形成している。この成膜の順序によれば、酸素による半導体レーザの端面の損傷が抑制される。その結果、端面におけるリーク電流の発生とＣＯＤ（光学的破壊レベル）値の低下が抑制される。

特許文献２には、半導体レーザの製造方法が記載されている。この方法では、真空蒸着法によって、低反射膜として単層のＡｌ_２Ｏ_３を半導体レーザの端面に形成し、高反射層としてＡｌ_２Ｏ_３とアモルファスＳｉの積層物を半導体レーザの端面に形成している。これらの低反射膜と高反射層を形成するとき、各形成の初期段階では成膜速度を遅くし、その後、成膜速度を速くしている。この方法によれば、迷走電子や反跳電子等が端面に損傷を与えることや、飛散した蒸着材料が端面に損傷を与えることが抑制される。その結果、端面におけるＣＯＤ値が高くなる。

引用文献３には、半導体レーザの製造方法が記載されている。この方法では、スパッタ法によって半導体レーザの端面に保護膜を形成するとき、保護膜形成初期の段階ではスパッタ装置の放電用電源の出力を低くし、徐々にその出力を上げる。この方法によれば、プラズマ放電の開始の際に急激に端面にかかる電圧によって端面に電気的な損傷が与えられたり、プラズマ放電が端面を荒らしたりすることが抑制される。
特開２００２−１６４６０９号公報 特開２００１−１７７１７９号公報 特開２００３−１８３８２４号公報

半導体レーザの対向する２つの端面には、端面保護、及び、光反射率制御の目的で、コーティング（保護膜）が形成されている。

半導体レーザの端面にコーティングを形成する際、端面に損傷を与えてしまう場合がある。端面に損傷を与えてしまうと、半導体レーザのＥＳＤ特性（静電破壊特性）等の特性が劣化するという問題が生じる。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、半導体レーザのＥＳＤ特性については言及されていない。また、特許文献３では、半導体レーザのＥＳＤ特性について言及されていないだけでなく、この半導体レーザの製造方法では、スパッタ装置によるプラズマ放電を利用しているので、このプラズマによる端面の損傷の可能性は避けられない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ＥＳＤ特性の劣化を抑制することが可能な半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体レーザの製造方法は、レーザ光を発生させるための活性層を含む半導体レーザバーを形成する工程と、半導体レーザバーの第１端面に第１コーティングを形成する工程と、半導体レーザバーの第１端面に対向する第２端面に第２コーティングを形成する工程とを備え、第１コーティングを形成する工程は、イオンアシスト蒸着法によって、第１端面に向かって６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、第１端面に第１誘電体層を形成する工程を含み、第２コーティングを形成する工程は、イオンアシスト蒸着法によって、第２端面に向かって９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、第２端面に第２誘電体層を形成する工程を含むことを特徴とする。

本発明の半導体レーザの製造方法によれば、イオンアシスト蒸着法による第１誘電体層の形成の際、第１端面に向かって６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射している。これにより、第１誘電体層は結晶欠陥の少ない緻密な膜となる。第１誘電体層の成膜中、この緻密な膜で第１端面の全体が覆われて保護される。また、イオンアシスト蒸着法による第２誘電体層の形成の際、第２端面に向かって９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射している。これにより、第２誘電体層は結晶欠陥の少ない緻密な膜となる。第２誘電体層の成膜中、この緻密な膜で第２端面の全体が覆われて保護される。その結果、ＥＳＤ特性の高い半導体レーザが得られる。

本発明に係る半導体レーザの製造方法では、第１コーティングを形成する工程は、第１誘電体層上に、第１誘電体層とは異なる屈折率を有する第３誘電体層を形成する工程をさらに有し、第２コーティングを形成する工程は、第２誘電体層上に、互いに屈折率の異なる第４誘電体層と第５誘電体層とを交互に形成する工程をさらに有することができる。

これにより、第１コーティングと第２コーティングの光反射率を容易に制御することができると共に、第２コーティングの光反射率を第１コーティングの光反射率よりも容易に高くすることができる。

本発明に係る半導体レーザの製造方法では、第１誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、第２誘電体層は、酸化アルミニウムからなることができる。

本発明に係る半導体レーザの製造方法では、第１誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、第２誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、第３誘電体層は、酸化チタンからなり、第４誘電体層は、酸化チタンからなり、第５誘電体層は、酸化アルミニウムからなることができる。

本発明に係る半導体レーザの製造方法では、第１コーティングは、半導体レーザの低反射層であることができる。

本発明に係る半導体レーザの製造方法では、第２コーティングは、半導体レーザの高反射層であることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ＥＳＤ特性の劣化を抑制することが可能な半導体レーザの製造方法が提供される。

以下、実施形態に係る半導体レーザの製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。可能な場合には、同一要素には同一符号を用いる。

図１は、本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の主要な工程を示すフローチャートである。図１のフローチャート１００に示すように、本実施形態に係る半導体レーザの製造方法は、主として、半導体基板上に半導体レーザのための半導体積層を形成する工程Ｓ１０１、Ｐ電極とＮ電極を形成する工程Ｓ１０３、半導体基板を劈開して半導体レーザバーを作成する工程Ｓ１０５、半導体レーザバーの第１端面に低反射層を形成する工程Ｓ１０７、半導体レーザバーの第２端面に高反射層を形成する工程Ｓ１１３、及び、半導体レーザバーを個々の半導体レーザ素子に分離する工程Ｓ１２３を備える。

（工程Ｓ１０１）
工程Ｓ１０１では、半導体基板上に半導体レーザのための半導体の積層やエッチング等を行う。半導体の積層は、例えば有機金属気相成長法によって行われる。半導体の積層物は、例えば、２つのクラッド層と、これらのクラッド層の間に設けられた活性層を有する。これにより、半導体エピタキシャルウェハが得られる。

図２は、工程Ｓ１０１で得られる半導体エピタキシャルウェハを示す断面図である。図２には直交座標系１７が示されている。

図２に示すように、半導体エピタキシャルウェハ１は、ｎ型ＩｎＰ基板等の半導体基板５の主面上に設けられＹ軸方向に延びるストライプ形状のストライプ部１ａを有し、このストライプ部１ａがトレンチ溝Ｔの間に設けられている。

ストライプ部１ａは、メサ部６と、例えばｐ型ＩｎＰからなるｐ型ブロック層９と、例えばｎ型ＩｎＰからなるｎ型ブロック層１０とを備える。

メサ部６は、半導体基板５の主面上に設けられている。メサ部６は、活性層７と、その上に設けられ、例えばｐ型ＩｎＰからなる第１上部クラッド層８とを有する。メサ部６は、順メサ形状を有しており、活性層７と第１上部クラッド層８の幅が徐々に小さくなる。活性層７の厚さは、例えば、１μｍである。第１上部クラッド層８の厚さは、例えば、１μｍである。メサ部６のストライプ幅は、例えば、１μｍである。

活性層７は、例えばＧａＩｎＡｓＰからなるＭＱＷ（多重量子井戸）構造やＳＱＷ（単一量子井戸）構造を有する。半導体基板５又は下部クラッド層は、活性層７にキャリアである電子を供給する。第１上部クラッド層８は、活性層７にキャリアであるホールを供給する。活性層７で電子とホールが再結合して、光が生じる。半導体基板５又は下部クラッド層は活性層７の材料よりも屈折率の低い材料で形成されているので、活性層７で生じた光を活性層７近傍に閉じ込める働きをする。第１上部クラッド層８は、活性層７の材料よりも屈折率の低い材料で形成されているので、活性層７で生じた光を活性層７近傍に閉じ込める働きをする。

電流ブロック領域がメサ部６の両側及び半導体基板５上に形成される。例えば、ｐ型ブロック層９は、メサ部６の両側面及び半導体基板５上に形成されている。ｎ型ブロック層１０は、ｐ型ブロック層９上に形成されている。ｐ型ブロック層９及びｎ型ブロック層１０はメサ部６を埋め込んでいる。ｐ型ブロック層９及びｎ型ブロック層１０はメサ部６に電流を閉じ込める。

第１上部クラッド層８及びｎ型ブロック層１０上には、例えばｐ型ＩｎＰからなる第２上部クラッド層１１が形成されている。第２上部クラッド層１１は、活性層７を形成する材料よりも屈折率の低い材料で形成されているので、活性層７で生じた光を活性層７近傍に閉じ込める働きをする。第２上部クラッド層１１上には、例えばＧａＩｎＡｓからなるコンタクト層１３が形成されている。

コンタクト層１３及びトレンチ溝Ｔ上には、例えばＳｉＮやＳｉＯ_２からなる絶縁層１５が形成されている。絶縁層１５には、コンタクト層１３上に、Ｙ軸方向に延びるコンタクトホール１５ｈが形成されている。

半導体基板５上には、複数のストライプ部１ａが形成されている。これらのストライプ部１ａはＸ軸方向に配列されており、また、Ｙ軸方向に延びている。

（工程Ｓ１０３）
工程Ｓ１０３では、半導体エピタキシャルウェハ１に、真空蒸着法等によって、図３に示すようにＰ電極１８とＮ電極１９を形成する。Ｐ電極１８とＮ電極１９は、例えば、Ａｕ等の金属からなる。Ｐ電極１８は、絶縁層１５上に形成され、コンタクトホール１５ｈを介して第２上部クラッド層１１とオーミック接触する。Ｎ電極１９は、半導体基板５の裏面に形成される。半導体基板５の裏面を研磨して半導体基板５を薄くした後に、Ｎ電極１９の形成を行ってもよい。このようにして、アレイ状に配置された複数のレーザ素子を含む基板生成物が完成する。

（工程Ｓ１０５）
工程Ｓ１０５では、基板生成物を劈開して、半導体レーザバーを作成する。基板生成物の劈開のために、例えばけがき装置を用いて基板生成物に２本のけがき線を入れる。これらのけがき線は、ストライプ部１ａの延び方向と略直交する方向に形成される。けがき線を形成した後に半導体基板５に力をかけることによって、基板生成物を劈開する。この劈開は、メサ部６が延びる方向と直交する面（ＸＺ面）と略平行な面で生じる。これにより、半導体レーザバーが完成する。

図３は、半導体レーザバーの一部の斜視図である。半導体レーザバー２は、Ｙ軸方向に延びる複数のストライプ部１ａを有しており、ストライプ部１ａは、Ｘ軸方向に並んでいる。半導体レーザバー２は、劈開によって形成された互いに対向する第１端面２ａと第２端面２ｂを有する。第１端面２ａにおいて、活性層７の一方の端面が露出し、第２端面２ｂにおいて、活性層７の他方の端面が露出している。半導体レーザバー２の厚さＺ２、及び長さＹ２は、例えば、それぞれ１００μｍ、及び３００μｍ程度である。

（工程Ｓ１０７）
工程Ｓ１０７では、半導体レーザバーの第１端面に第１コーティングとしての低反射層を形成する。低反射層を形成するために、例えば、工程Ｓ１０９及び工程Ｓ１１１を行うことができる。工程Ｓ１０９では、半導体レーザバーの第１端面にイオンアシスト蒸着法によって酸化アルミニウム層を形成する。工程Ｓ１１１では、その酸化アルミニウム層上に酸化チタン層を形成する。

まず、イオンアシスト蒸着法に用いられるイオンアシスト蒸着装置について説明する。図４は、イオンアシスト蒸着装置の一例を模式的に示す図である。イオンアシスト蒸着装置２７は、真空チャンバ２９と、イオン銃３１と、電子銃３３と、ハースといった容器３５と、天板といった支持台３７とを備えている。

真空チャンバ２９は、フランジ２９Ｆを有している。フランジ２９Ｆには真空ポンプが接続されている。この真空ポンプによって、真空チャンバ２９内は真空蒸着が可能な低圧力に維持される。

イオン銃３１は、例えばアルゴンイオン（Ａｒ^＋）等のイオン３１Ａを出射する。イオン銃３１は、支持台３７に対向して配置されている。

蒸着材料は、容器３５に収容される。電子銃３３は、電子ビーム３３Ａを出射する。電子ビーム３３Ａは、例えば磁界によって進行方向が曲げられ、容器３５に入射する。容器３５は、蒸着材料を収容する。容器３５に電子ビーム３３Ａが入射すると、電子ビーム３３Ａによって容器３５内の蒸着材料が加熱される。この加熱により、蒸着材料が蒸発して、蒸発した原料フラックス３５Ａが容器３５から放出される。放出される原料フラックス３５Ａは、真空チャンバ２９内に設けられたシャッター３６を用いて必要に応じて遮断されるようにしてもよい。

支持台３７は例えばドーム状であり、イオン銃３１と容器３５に対向して配置されている。支持台３７には、半導体レーザバー２を支持するための複数の冶具３９が配置される。半導体レーザバー２は、そのいずれかの端面をイオン銃３１と容器３５に向けて冶具３９に配置されており、その端面が蒸着面となる。イオン銃３１と半導体レーザバー２間には、アノード電圧が印加されている。イオン３１Ａは、アノード電圧によって半導体レーザバー２の方向に加速されて、半導体レーザバー２の端面に照射される。イオン３１Ａが半導体レーザバー２に到達したときのイオン３１Ａの運動エネルギーは、アノード電圧に対応した大きさとなる。支持台３７は、蒸着中に軸３７Ｃの周りに回転可能である。これにより、複数の半導体レーザバー２に蒸着を行う際、それぞれの蒸着膜の均一性が向上する。

イオンアシスト蒸着法によって真空蒸着を行う際は、イオン３１Ａを半導体レーザバー２の蒸着面に向かって照射しながら、原料フラックス３５Ａを蒸着面に到達させる。すると、蒸着面に原料フラックス３５Ａからなる蒸着膜が形成される。

真空チャンバ２９内には、膜厚測定器３８が配置されていてもよい。膜厚測定器３８は例えば光学式膜厚測定器である。支持台３７は、その表面から裏面に貫通する孔部３７ｈを有している。孔部３７ｈよりも容器３５側とは反対側には、膜厚測定器３８と対向するようにモニターガラス板３９が配置されている。半導体レーザバー２に真空蒸着を行うときに、イオン３１Ａ及び原料フラックス３５Ａがモニターガラス板３９に到達して、モニターガラス板３９にも蒸着膜が形成される。この蒸着膜の厚さを膜厚測定器３８で測定することができる。

また、チャンバ１２内には、蒸着膜の厚さをモニタするための水晶振動子４１が配置されていてもよい。水晶振動子４１は、イオン銃３１に対向して配置されている。

（工程Ｓ１０９）
工程Ｓ１０９では、イオンアシスト蒸着法によって、半導体レーザバーの第１端面に酸化アルミニウム層を形成する。この工程では、容器３５に収容する蒸着材料として、酸化アルミニウムを用いる。第１端面２ａがイオン銃３１及び容器３５と対向するように、半導体レーザバー２を冶具３９に固定する。即ち、第１端面２ａが蒸着面となる。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体レーザバーの断面図である。本工程では、６０ｅＶ（９．６×１０^−１８Ｊ）以上のエネルギーを有するアルゴンイオンからなるイオン３１Ａを第１端面２ａに向かって照射しながら、原料フラックス３５Ａを第１端面２ａに到達させる。イオン３１Ａのエネルギーの大きさは、イオン銃３１と半導体レーザバー２間に印加されるアノード電圧の大きさによって調整される。すると、図５（Ａ）に示すように、第１誘電体層である酸化アルミニウム層２１ａが形成される。好適な実施例では、イオン３１Ａは、イオンビームとして照射される。このイオンビームのイオン粒子の運動エネルギーは分布しており、その運動エネルギースペクトルのピーク値が６０ｅＶ以上に位置することが好ましい。

上述のように、酸化アルミニウム層２１ａ形成の際、６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオン３１Ａが第１端面２ａに向かって照射されているので、第１端面２ａに到達した原料フラックス３５Ａはイオン３１Ａからエネルギーを受け取ると考えられる。これにより、酸化アルミニウム層２１ａを構成する個々の原子は安定な位置まで移動し易くなるので、酸化アルミニウム層２１ａは結晶欠陥の少ない緻密な膜となると考えられる。そのため、第１端面２ａの全体は酸化アルミニウム層２１ａによって覆われて有効に保護されることになる。その結果、ＥＳＤ特性の高い半導体レーザが得られる。

既に説明したように、酸化アルミニウム層２１ａ形成の際、第１端面２ａに向かって照射されるイオン３１Ａのエネルギーの下限は６０ｅＶ以上であることが好ましい。また、その上限は、１００ｅＶ以下であることが好ましい。イオン３１Ａのエネルギーが１００ｅＶよりも大きいと、第１端面２ａに与える衝撃が大きくなるためである。

また、酸化アルミニウム層は、以下に示されるように複層構造を有することができる。例えば、６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオン３１Ａを第１端面２ａに向かって照射しながら第１端面２ａ上に酸化アルミニウム層２１ａを形成した後に、さらに酸化アルミニウムからなる層を、６０ｅＶ未満のエネルギーを有するイオン３１Ａを第１端面２ａに向かって照射しながら、又はイオン３１Ａを照射せずに酸化アルミニウム層２１ａ上に形成する。この場合も、酸化アルミニウム層２１ａが第１誘電体層となる。また、酸化アルミニウム層が単層構造又は複層構造のいずれかを有するとき、酸化アルミニウム層２１ａの厚さは、５０ｎｍ以上であることが好ましい。第１端面２ａを十分に保護することが可能になるからである。

第１誘電体層を構成する材料としては、酸化アルミニウム以外に、例えば酸化チタンを用いることができる。

（工程Ｓ１１１）
工程Ｓ１１１では、図５（Ｂ）に示すように、酸化アルミニウム層２１ａ上に、第３誘電体層である酸化チタン層２１ｂを形成する。酸化チタン層２１ｂも、イオンアシスト蒸着法によって形成することができる。酸化チタン層２１ｂをイオンアシスト蒸着法によって形成する場合、容器３５に収容する蒸着材料として、酸化チタンを用いる。また、酸化チタン層２１ｂの形成は、アルゴンイオンからなるイオン３１Ａを第１端面２ａに向かって照射しながら行うことができる。この際のイオン３１Ａのエネルギーは、例えば４０〜１５０ｅＶとすることができる。なお、酸化チタン層２１ｂは、イオン３１Ａの照射を行わずに、真空蒸着法によって形成してもよい。酸化チタン層２１ｂの厚さは、例えば、４０〜５０ｎｍとすることができる。

低反射層２１は、第１誘電体層である酸化アルミニウム層２１ａと第３誘電体層である酸化チタン層２１ｂからなる。酸化チタン層２１ｂの屈折率は、半導体レーザの発振波長において、酸化アルミニウム層２１ａの屈折率と異なる。そのため、低反射層２１の反射率を、所定の値に容易に制御することができる。低反射層２１の反射率は、例えば０．０１〜１パーセントである。低反射層２１は、第１端面２ａを保護する保護膜としても機能する。

第３誘電体層を構成する材料としては、酸化チタン以外の材料を用いることも可能である。例えば、第１誘電体層を構成する材料（Ａ）と第３誘電体層を構成する材料（Ｂ）の組み合わせ（Ａ、Ｂ）は、（酸化アルミニウム、酸化チタン）の他に、例えば（酸化チタン、酸化アルミニウム）、（酸化チタン、フッ化マグネシウム）とすることができる。

（工程Ｓ１１３）
工程Ｓ１１３では、半導体レーザバーの第２端面に第２コーティングとしての高反射層を形成する。高反射層を形成するために、例えば、工程Ｓ１１５、工程Ｓ１１７、工程Ｓ１１９、及び、工程Ｓ１２１を行うことができる。工程Ｓ１１５では、半導体レーザバーの第２端面にイオンアシスト蒸着法によって酸化アルミニウム層を形成する。工程Ｓ１１７では、その酸化アルミニウム層上に酸化チタン層を形成する。工程Ｓ１１９では、その酸化チタン層上に酸化アルミニウム層を形成する。工程Ｓ１２１では、工程Ｓ１１７と工程Ｓ１１９とを所定回数繰り返す。

（工程Ｓ１１５）
工程Ｓ１１５では、イオンアシスト蒸着法によって、半導体レーザバーの第２端面に酸化アルミニウム層を形成する。この工程では、容器３５に収容する蒸着材料として、酸化アルミニウムを用いる。第２端面２ｂがイオン銃３１及び容器３５と対向するように、半導体レーザバー２を冶具３９に固定する。即ち、第２端面２ｂが蒸着面となる。

図６（Ａ）〜（Ｄ）は、半導体レーザバーの断面図である。本工程では、９０ｅＶ（１．４×１０^−１７Ｊ）以上のエネルギーを有するアルゴンイオンからなるイオン３１Ａを第１端面２ｂに向かって照射しながら、原料フラックス３５Ａを第２端面２ｂに到達させる。すると、図６（Ａ）に示すように、第２誘電体層である酸化アルミニウム層２３ａが形成される。好適な実施例では、イオン３１Ａは、イオンビームとして照射される。このイオンビームのイオン粒子の運動エネルギーは分布しており、その運動エネルギースペクトルのピーク値が９０ｅＶ以上に位置することが好ましい。

上述のように、酸化アルミニウム層２３ａ形成の際、９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオン３１Ａが第２端面２ｂに向かって照射されているので、第２端面２ｂに到達した原料フラックス３５Ａはイオン３１Ａからエネルギーを受け取ると考えられる。これにより、酸化アルミニウム層２３ａを構成する個々の原子は、安定な位置まで移動し易くなるので、酸化アルミニウム層２３ａは結晶欠陥の少ない緻密な膜となると考えられる。そのため、第２端面２ｂの全体は酸化アルミニウム層２３ａによって覆われて有効に保護されることになる。その結果、ＥＳＤ特性の高い半導体レーザが得られる。

既に説明したように、酸化アルミニウム層２３ａ形成の際、第２端面２ｂに向かって照射されるイオン３１Ａのエネルギーの下限は９０ｅＶ以上であることが好ましい。また、その上限は、１００ｅＶ以下であることが好ましい。イオン３１Ａのエネルギーが１００ｅＶよりも大きいと、第２端面２ｂに与える衝撃が大きくなるためである。また、酸化アルミニウム層２３ａを形成する際に第２端面２ｂに向かって照射されるイオン３１Ａのエネルギーは、酸化アルミニウム層２１ａを形成のする際に第１端面２ａに向かって照射されるイオン３１Ａのエネルギーよりも高いことが好ましい。

また、酸化アルミニウム層は、以下に示されるように複層構造を有することができる。例えば、９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオン３１Ａを第２端面２ｂに向かって照射しながら第２端面上に酸化アルミニウム層２３ａを形成した後に、さらに酸化アルミニウムからなる層を、９０ｅＶ未満のエネルギーを有するイオン３１Ａを第２端面２ｂに向かって照射しながら、又はイオン３１Ａを照射せずに酸化アルミニウム層２３ａ上に形成する。この場合も、酸化アルミニウム層２３ａが第２誘電体層となる。また、酸化アルミニウム層が単層構造又は複層構造のいずれかを有するとき、酸化アルミニウム層２３ａの厚さは、５０ｎｍ以上であることが好ましい。第２端面２ｂを十分に保護することが可能になるからである。

第２誘電体層を構成する材料としては、酸化アルミニウム以外に、例えば酸化シリコンを用いることができる。

（工程Ｓ１１７）
工程Ｓ１１７では、図６（Ｂ）に示すように、酸化アルミニウム層２３ａ上に、第４誘電体層である酸化チタン層２３ｂを形成する。酸化チタン層２３ｂは、イオンアシスト蒸着法によって形成することができる。酸化チタン層２３ｂをイオンアシスト蒸着法によって形成する場合、容器３５に収容する蒸着材料として、酸化チタンを用いる。また、酸化チタン層２３ｂの形成は、イオン３１Ａを第２端面２ｂに向かって照射しながら行うことができる。この際のイオン３１Ａのエネルギーは、例えば４０〜１５０ｅＶとすることができる。なお、酸化チタン層２３ｂは、イオン３１Ａの照射を行わずに、真空蒸着法によって形成してもよい。酸化チタン層２３ｂの厚さは、例えば、１２０〜１６０ｎｍとすることができる。

（工程Ｓ１１９）
工程Ｓ１１９では、図６（Ｃ）に示すように、酸化チタン層２３ｂ上に、第５誘電体層である酸化アルミニウム層２３ｃを形成する。酸化アルミニウム層２３ｃは、イオンアシスト蒸着法によって形成することができる。酸化アルミニウム層２３ｃをイオンアシスト蒸着法によって形成する場合、容器３５に収容する蒸着材料として、酸化アルミニウムを用いる。また、酸化アルミニウム層２３ｃの形成は、イオン３１Ａを第２端面２ｂに向かって照射しながら行うことができる。この際のイオン３１Ａのエネルギーは、例えば４０〜１５０ｅＶとすることができる。なお、酸化アルミニウム層２３ｃは、イオン３１Ａの照射を行わずに、真空蒸着法によって形成してもよい。酸化アルミニウム層２３ｃの厚さは、例えば、１９０〜２３０ｎｍとすることができる。

（工程Ｓ１２１）
工程Ｓ１２１では、上記工程Ｓ１１７と上記工程Ｓ１１９を交互に所定回数繰り返す。即ち、図５（Ｄ）に示すように、工程Ｓ１１９において形成した酸化アルミニウム層２３ｃ上に、酸化チタン層２３ｂと酸化アルミニウム層２３ｃとを、交互に所定回数形成する。酸化チタン層２３ｂと酸化アルミニウム層２３ｃとを交互に形成する回数は特に制限されず、最後に形成する層は、酸化チタン層２３ｂと酸化アルミニウム層２３ｃのいずれの層であってもよい。

高反射層２３は、第２誘電体層である酸化アルミニウム層２３ａと、第４誘電体層である酸化チタン層２３ｂと、第５誘電体層である酸化アルミニウム層２３ｃとからなる。高反射層２３の反射率は、半導体レーザの発振波長の光に対して、低反射層２１の反射率よりも高い。また、酸化チタン層２３ｂの屈折率は、半導体レーザの発振波長において、酸化アルミニウム層２３ａ、２３ｃの屈折率と異なる。そのため、高反射層２３の反射率を、所定の値に容易に制御することができる。また、高反射層２３の反射率を、低反射層２１よりも、容易に高くすることができる。高反射層２３の反射率は、例えば６０〜９０パーセントである。高反射層２３は、第２端面２ｂを保護する保護膜としても機能する。

第４誘電体層を構成する材料としては、酸化チタン以外の材料を用いることも可能である。また、第２誘電体層及び第５誘電体層を構成する材料としては、酸化アルミニウム以外の材料を用いることも可能である。例えば、第２誘電体層と第５誘電体層を構成する材料（Ｃ）と第４誘電体層を構成する材料（Ｄ）との組み合わせ（Ｃ、Ｄ）は、（酸化アルミニウム、酸化チタン）の他に、例えば（酸化シリコン、酸化チタン）、（酸化シリコン、アモルファスシリコン）とすることができる。

また、上述の工程Ｓ１０７と工程Ｓ１１３の順序は、逆であってもよい。

（工程Ｓ１２３）
工程Ｓ１２３では、半導体レーザバーを個々の半導体レーザ素子に分離する。このようにして、半導体レーザ素子が完成する。

図７は、本実施形態で得られる半導体レーザ素子の斜視図である。図７に示すように、半導体レーザ素子５０は、レーザ本体部２ｘと、第１端面２ａに形成された低反射層２１と、第２端面２ｂに形成された高反射層２３とを有している。半導体レーザ素子５０の厚さＺ５０、長さＹ５０、及び幅Ｘ５０は、例えばそれぞれ１００μｍ、３００μｍ、及び２５０μｍである。

半導体レーザ素子５０に順方向に電圧を印加すると、ｐ型ブロック層９及びｎ型ブロック層１０の働きにより、電流はメサ部６に流れる。これにより、活性層７で光が生じる。活性層７で生じた光は、低反射層２１と高反射層２３における反射により、低反射層２１と高反射層２３との間を往復する。そして、半導体レーザ素子５０はレーザ発振し、第１端面２ａからレーザ光を出射する。

半導体レーザ素子５０において順方向に静電放電が生じると、半導体レーザ素子５０に、順方向にパルス状の電流が流れる。この電流注入により、活性層７においてパルス状の高強度の光が生じる。この光は低反射層２１や高反射層２３に到達する。この際、第１端面２ａや第２端面２ｂに欠陥があると、第１端面２ａや第２端面２ｂの欠陥において損傷が生じる。その結果、半導体レーザ素子５０の特性が劣化する場合がある。本実施形態の半導体レーザ素子５０においては、上述のように第１端面２ａ及び第２端面２ｂは、それぞれ酸化アルミニウム層２１ａ及び酸化アルミニウム層２３ａによって有効に保護されており、第１端面２ａや第２端面２ｂの欠陥は少ない。そのため、半導体レーザ素子５０のＥＳＤ特性は高くなる。

以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例および比較例を用いて説明する。

（実施例１）
実施例１として、２０個の半導体レーザ素子を作成した。実施例１の２０個の半導体レーザ素子は、以下のように作成した。

まず、上記実施形態と同様の半導体エピタキシャルウェハ（図２の半導体エピタキシャルウェハ１参照）を作成した。そして、半導体エピタキシャルウェハにＰ電極とＮ電極を形成した後に、基板生成物を劈開して半導体レーザバーを作成した（図３の半導体レーザバー２参照）。

次に、イオンアシスト蒸着法によって、半導体レーザバーの第１端面に低反射層を作成した。低反射層は、第１誘電体層及び第３誘電体層からなる２層構造とした。第１誘電体層と第３誘電体層は、アルゴンイオンを第１端面に向かって照射しながら形成した。

図８は、実施例１の第１誘電体層と第３誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。図９は、実施例１の低反射層を形成する際の、アノード電圧及び第１端面に照射されたアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。

図８及び図９に示すように、低反射層の第１層目である第１誘電体層は、Ａｌ_２Ｏ_３を用いて形成した。０秒（点Ａ１）から点Ａ２まで、イオン銃と半導体レーザバー間に７５．０Ｖのアノード電圧を印加した。これにより、０秒（点Ｂ１）から点Ｂ２まで、アルゴンイオンのエネルギーは、６０．０ｅＶとなった。点Ａ１から点Ａ２までの間に、イオンアシスト蒸着装置のシャッターを２５９秒開いた。これにより、６０．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第１端面に向かって照射しながら、１２８．８ｎｍの厚さの第１誘電体層を第１端面に形成した。

続いて、低反射層の第２層目である第３誘電体層を形成した。第３誘電体層は、ＴｉＯ_２を用いて形成した。点Ａ３から点Ａ４まで、イオン銃と半導体レーザバー間に５６．７Ｖのアノード電圧を印加した。これにより点Ｂ３から点Ｂ４まで、アルゴンイオンのエネルギーは、４５．４ｅＶとなった。点Ａ３から点Ａ４までの間に、イオンアシスト蒸着装置のシャッターを２１０秒開いた。これにより、４５．４ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第１端面に向かって照射しながら、４２．８ｎｍの厚さの第３誘電体層を第１誘電体層上に形成した。

次に、イオンアシスト蒸着法によって、半導体レーザバーの第２端面に高反射層を作成した。高反射層は、第２誘電体層、複数の第４誘電体層、及び、複数の第５誘電体層からなる６層構造とした。第２誘電体層、第４誘電体層、及び、第５誘電体層は、アルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら形成した。

図１０は、実施例１の第２誘電体層、第４誘電体層、及び、第５誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。図１１は、実施例１の高反射層を形成する際の、アノード電圧及び第２端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。

図１０及び図１１に示すように、高反射層の第１層目である第２誘電体層は、Ａｌ_２Ｏ_３を用いて形成した。０秒（点Ｃ１）から点Ｃ２まで、イオン銃と半導体レーザバー間に１１２．５Ｖのアノード電圧を印加した。これにより、０秒（点Ｄ１）から点Ｄ２まで、アルゴンイオンのエネルギーは、９０．０ｅＶとなった。点Ｃ１から点Ｃ２までの間に、イオンアシスト蒸着装置のシャッターを４４１秒開いた。これにより、９０．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、２２０．１ｎｍの厚さの第２誘電体層を第２端面に形成した。

続いて、第４誘電体層と第５誘電体層とを交互に形成することにより、高反射層の第２〜第６層目を形成した。第４誘電体層はＴｉＯ_２を用いて形成した。第５誘電体層はＡｌ_２Ｏ_３を用いて形成した。点Ｃ３から点Ｃ８までの間、それぞれイオン銃と半導体レーザバー間に６８．８Ｖのアノード電圧を印加した。これにより、点Ｄ３から点Ｄ８までの間、それぞれアルゴンイオンのエネルギーは、５５．０ｅＶとなった。

点Ｃ３から点Ｃ４までの間にイオンアシスト蒸着装置のシャッターを２９３秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、１４０．７ｎｍの第４誘電体層を形成した。次に、点Ｃ４から点Ｃ５までの間にイオンアシスト蒸着装置のシャッターを４２２秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、２１０．３ｎｍの第５誘電体層を形成した。次に、点Ｃ５から点Ｃ６までの間にイオンアシスト蒸着装置のシャッターをそれぞれ２９０秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、１３８．８ｎｍの第４誘電体層を形成した。次に、点Ｃ６から点Ｃ７までの間にイオンアシスト蒸着装置のシャッターを４１６秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、２０４．９ｎｍの第５誘電体層を形成した。次に、点Ｃ７から点Ｃ８までの間にイオンアシスト蒸着装置のシャッターを２７０秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、１２８．４ｎｍの第４誘電体層を形成した。

次に、半導体レーザバーを個々の半導体レーザ素子に分離した。このようにして、２０個の半導体レーザ素子を作成した。

（比較例１）
比較例１として、２０個の半導体レーザ素子を作成した。比較例１の半導体レーザ素子は、実施例１の半導体レーザ素子と比較して、低反射層と高反射層の形成条件のみ異なる。

図１２は、比較例１の第１誘電体層と第３誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。図１３は、実施例１の低反射層を形成する際の、アノード電圧及び第１端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。

比較例１の低反射層は実施例１の低反射層と同様の材料で形成されている。しかし、比較例１の低反射層の第１誘電体層の形成条件が、実施例１と異なる。図１２及び図１３に示すように、比較例１では、点Ａ１_Ｘから点Ａ２_Ｘまで、イオン銃と半導体レーザバー間に５６．７Ｖのアノード電圧を印加した。これにより、点Ｂ１_Ｘから点Ｂ２_Ｘまで、アルゴンイオンのエネルギーは、４５．４ｅＶとなった。点Ａ１_Ｘから点Ａ２_Ｘまでの間に、イオンアシスト蒸着装置のシャッターを２５９秒開いた。これにより、４５．４ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第１端面に向かって照射しながら、１２８．８ｎｍの厚さの第１誘電体層を第１端面に形成した。

図１４は、比較例１の第２誘電体層、第４誘電体層、及び、第５誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。図１５は、比較例１の高反射層を形成する際の、アノード電圧及び第２端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。

比較例１の高反射層は実施例１の高反射層と同様の材料で形成されている。しかし、比較例１の高反射層の第２誘電体層の形成条件が、実施例１と異なる。図１４及び図１５に示すように、比較例１では、点Ｃ１_Ｘから点Ｃ２_Ｘまで、イオン銃と半導体レーザバー間に６８．８Ｖのアノード電圧を印加した。これにより、点Ｄ１_Ｘから点Ｄ２_Ｘまで、アルゴンイオンのエネルギーは、５５．０ｅＶとなった。点Ｃ１_Ｘから点Ｃ２_Ｘまでの間に、イオンアシスト蒸着装置のシャッターを４４１秒開いた。これにより、５５．０ｅＶのエネルギーを有するアルゴンイオンを第２端面に向かって照射しながら、２２０．１ｎｍの厚さの第３誘電体層を第２端面に形成した。

（比較例２）
比較例２として、２０個の半導体レーザ素子を作成した。比較例２の半導体レーザ素子は、実施例１の半導体レーザ素子と比較して、高反射層の形成条件のみ異なる。比較例２の高反射層は、比較例１と同様とした。

（比較例３）
比較例３として、２０個の半導体レーザ素子を作成した。比較例３の半導体レーザ素子は、実施例１の半導体レーザ素子と比較して、低反射層の形成条件のみ異なる。比較例３の低反射層は、比較例１と同様とした。

（ＥＳＤ特性試験）
実施例１及び比較例１〜３について、それぞれの２０個の半導体レーザ素子のＥＳＤ特性試験を行った。図１６は、ＥＳＤ特性試験方法の主要な工程を示すフローチャートである。

図１６のフローチャート２００に示すように、ＥＳＤ特性試験方法は、初期試験電圧を設定する工程Ｓ２０１、順方向のＥＳＤ試験を行う工程Ｓ２０３、レーザ特性の劣化の有無を判定する工程Ｓ２０５、試験電圧を上昇させる工程Ｓ２０７、及び、ＥＳＤ特性試験を終了する工程Ｓ２０９を備える。

工程Ｓ２０１では、各半導体レーザ素子に対して、ＥＳＤ試験を行う際のパルス電圧の振幅値を設定する。

工程Ｓ２０３では、各半導体レーザ素子の順方向のＥＳＤ試験を行う。具体的には、各半導体レーザ素子に１００ｐＦの容量のキャパシターを１．５ｋΩの抵抗を介して接続する。このキャパシターに充電をしてから、各半導体レーザ素子に順方向に放電してパルス電圧を印加する。このようなパルス電圧を５回印加する。

工程Ｓ２０５では、各半導体レーザ素子のレーザ特性の劣化の有無を判定する。この判定は、逆方向に１０μA流れるときの電圧値を基準にして行う。

工程Ｓ２０５でレーザ特性の劣化がないと判断された場合、工程Ｓ２０７において試験電圧を上昇させる。そして、工程Ｓ２０３でレーザ特性が劣化したと判定されるまで、工程Ｓ２０３、Ｓ２０５、及び、Ｓ２０７を繰り返す。工程Ｓ２０３でレーザ特性が劣化したと判定された後、工程Ｓ２０９で試験電圧の印加を止めてＥＳＤ試験を終了する。

図１７は、実施例１及び比較例１〜３についての、ＥＳＤ特性試験結果を示す図である。図１７の横軸は、ＥＳＤ特性試験の際に各半導体レーザ素子に印加した試験電圧値を示し、図１７の縦軸は、実施例１及び比較例１〜３の半導体レーザ素子の不良率を示す。

図１７に示されるように、実施例１の半導体レーザ素子では、試験電圧が１．０ｋＶ、１．５ｋＶ、及び、２．０ｋＶの場合、不良率はすべて０％であった。試験電圧が２．５ｋＶ及び３．０ｋＶの場合、不良率はそれぞれ５％であった。これにより、実施例１の半導体レーザ素子は、ＥＳＤ特性が高いことがわかった。

それに対して、比較例１〜３の半導体レーザ素子では、どの試験電圧の場合においても、実施例１の半導体レーザ素子よりも不良率が高くなった。これにより、実施例１の半導体レーザ素子は、比較例１〜３の半導体レーザ素子と比較して、ＥＳＤ特性が高いことがわかった。

実施形態に係る半導体レーザの製造方法の主要な工程を示すフローチャートである。 半導体エピタキシャルウェハを示す断面図である。 半導体レーザバーの一部の斜視図である。 イオンアシスト蒸着装置の一例を模式的に示す図である。 半導体レーザバーの断面図である。 半導体レーザバーの断面図である。 半導体レーザ素子の斜視図である。 実施例１の第１誘電体層と第３誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。 実施例１の低反射層を形成する際の、アノード電圧及び第１端面に照射されたアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。 実施例１の第２誘電体層、第４誘電体層、及び、第５誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。 実施例１の高反射層を形成する際の、アノード電圧及び第２端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。 比較例１の第１誘電体層と第３誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。 実施例１の低反射層を形成する際の、アノード電圧及び第１端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。 比較例１の第２誘電体層、第４誘電体層、及び、第５誘電体層の、形成材料及びイオンアシスト蒸着法による形成条件を示す図である。 比較例１の高反射層を形成する際の、アノード電圧及び第２端面に照射されるアルゴンイオンのエネルギーの時間変化を示す図である。 ＥＳＤ特性試験方法の主要な工程を示すフローチャートである。 実施例１及び比較例１〜３についての、ＥＳＤ特性試験結果を示す図である。

符号の説明

２・・・半導体レーザバー、２ａ・・・第１端面、２ｂ・・・第２端面、２１・・・第１コーティング（低反射層）、２１ａ・・・第１誘電体層（酸化アルミニウム層）、２３・・・第２コーティング（高反射層）、２３ａ・・・第２誘電体層（酸化アルミニウム層）、５０・・・半導体レーザ、Ｓ１０５・・・半導体レーザバー２を形成する工程、Ｓ１０７・・・第１端面に第１コーティングを形成する工程、Ｓ１０９・・・第１端面に第１誘電体層を形成する工程、Ｓ１１３・・・第２端面に第２コーティングを形成する工程、Ｓ１１５・・・第２端面に第２誘電体層２を形成する工程。

Claims (6)

1. レーザ光を発生させるための活性層を含む半導体レーザバーを形成する工程と、
   前記半導体レーザバーの第１端面に第１コーティングを形成する工程と、
   前記半導体レーザバーの前記第１端面に対向する第２端面に第２コーティングを形成する工程と、
   を備え、
   前記第１コーティングを形成する工程は、イオンアシスト蒸着法によって、前記第１端面に向かって６０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、前記第１端面に第１誘電体層を形成する工程を含み、
   前記第２コーティングを形成する工程は、イオンアシスト蒸着法によって、前記第２端面に向かって９０ｅＶ以上のエネルギーを有するイオンを照射しながら、前記第２端面に第２誘電体層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
2. 前記第１コーティングを形成する工程は、前記第１誘電体層上に、前記第１誘電体層とは異なる屈折率を有する第３誘電体層を形成する工程をさらに有し、
   前記第２コーティングを形成する工程は、前記第２誘電体層上に、互いに屈折率の異なる第４誘電体層と第５誘電体層とを交互に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
3. 前記第１誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、
   前記第２誘電体層は、酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザの製造方法。
4. 前記第１誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、
   前記第２誘電体層は、酸化アルミニウムからなり、
   前記第３誘電体層は、酸化チタンからなり、
   前記第４誘電体層は、酸化チタンからなり、
   前記第５誘電体層は、酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザの製造方法。
5. 前記第１コーティングは、前記半導体レーザの低反射層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体レーザの製造方法。
6. 前記第２コーティングは、前記半導体レーザの高反射層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザの製造方法。
   

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