(57)【要約】【課題】本発明は多波長レーザーダイオードに関するものである。【解決手段】上記多波長レーザーダイオードは半導体基板と、この半導体基板上に順次に形成した下部クラッド層、活性層及びリッジを有する上部クラッド層から成る発振構造; 予め定まった波長以上の高い高領域において高反射率を示す金属から成り、上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成した第1金属層;及び上記予め定まった波長より低い低波長領域において高反射率を示す金属から成り、上記第1金属層上に形成した第2金属層を含む。上記多波長レーザーダイオードは反射膜構造を改善することにより可視光線の全領域において高反射率を示すことができる。【選択図】図6
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、上記半導体基板上に順次に形成された下部クラッド層と、活性層と、リッジを有する上部クラッド層とを備える発振構造と、
予め定められた波長より高い高波長領域において高反射率を示す金属から成り、上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成した第1金属層と、
上記予め定められた波長より低い低波長領域において高反射率を示す金属から成り、上記第1金属層上に形成された第2金属層と
を含む多波長レーザーダイオード。
【請求項２】
上記第1金属層と上記発振構造の第1側面との間に介在する誘電体層をさらに含む、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項３】
上記第1金属層は、Ag、Au、Cu、Pd、及びPtからなる群から選択した少なくとも一つから成る、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項４】
上記第2金属層は、Alから成る、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項５】
上記第1及び第2金属層間に介在する高反射率中間金属層をさらに含む、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項６】
上記中間金属層は、スパッタリングまたは電子ビーム工法により形成される、請求項5に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項７】
上記第1金属層はAuまたはCuから成り、上記中間金属層はAgから成り、上記第2金属層はAlから成る、請求項5に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項８】
高屈折率層と低屈折率層とから成り、上記第2金属層上に形成した少なくとも一対の誘電体層をさらに含む、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項９】
上記第1及び第2金属層は、スパッタリングまたは電子ビーム工法により形成される、請求項1に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１０】
半導体基板と、上記半導体基板上に順次に形成された下部クラッド層と、活性層と、リッジを有する上部クラッド層とを備える発振構造と、
上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成され、高反射率を有する少なくとも二つの金属が混合されており、予め定められた波長より高い高波長領域において高反射率を示す第1金属に富んだ高波長反射領域と、上記予め定められた波長より低い低波長領域において高反射率を示す第2金属に富んだ低波長反射領域とを有する高反射率金属層と
を含む多波長レーザーダイオード。
【請求項１１】
上記第1金属は、Ag、Au、Cu、Pd、及びPtからなる群から選択した少なくとも一つであり、上記第2金属は、Alである、請求項10に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１２】
上記高反射率金属層と上記発振構造の第1側面との間に介在する誘電体層をさらに含む、請求項10に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１３】
高屈折率層と低屈折率層とから成り、上記高反射率金属層上に形成された少なくとも一対の誘電体層をさらに含む、請求項10に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１４】
上記高反射率金属層は、上記第1及び第2金属を同時スパッタリングまたは同時電子ビーム工法で蒸着して形成される、請求項10に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１５】
半導体基板と、上記半導体基板上に順次に形成された下部クラッド層と、活性層と、リッジを有する上部クラッド層とを備える発振構造と、
上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成され、高反射率を有する少なくとも二つの金属が混合されており、予め定められた第1波長より高い高波長領域において高反射率を示す第1金属に富んだ高波長反射領域と、上記第1波長とこれより低い予め定められた第2波長との間の中間波長領域において高反射率を示す第2金属に富んだ中間波長反射領域とを有する第1金属層と、
上記第2波長より低い低波長領域において高反射率を示す金属から成り、上記第1金属層上に形成された第2金属層と
を含む多波長レーザーダイオード。
【請求項１６】
上記第1金属は、Au、Cu、Pd、及びPtからなる群から選択した少なくとも一つの金属であり、上記第2金属は、Agであり、上記第2金属層は、Alである、請求項15に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１７】
上記第1金属層と上記発振構造の第1側面との間に介在する誘電体層をさらに含む、請求項15に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１８】
高屈折率層と低屈折率層とから成り、上記第2金属層上に形成された少なくとも一対の誘電体層をさらに含む、請求項15に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項１９】
上記第1金属層は、上記第1及び第2金属を同時スパッタリングまたは同時電子ビーム工法で蒸着して形成され、上記第2金属層は、スパッタリングまたは電子ビーム工法により形成される、請求項15に記載の多波長レーザーダイオード。
【請求項２０】
上記発振構造の第1側面に対向する上記発振構造の第2側面上に形成された無反射膜をさらに含む、請求項1、10、及び15のいずれかに記載の多波長レーザーダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多波長レーザーダイオードに関するものである。より具体的に本発明は可視光線の全領域において高反射率を示すよう反射膜構造を改善した多波長レーザーダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーダイオードは電流を印加して光を得る素子であって、様々な貯蔵装置の光ピックアップ(pickup)装置に用いられている。
【０００３】
こうしたレーザーダイオードが高出力レーザーを得るためには、レーザー発振層の一端に高反射率を有する鏡面または反射面が要求される。こうした反射面を得るためには高反射率を有する薄膜をコーティングすることが必要である。また、こうした高反射率薄膜を得るために多くの研究が重ねられた。
【０００４】
図1は通常のレーザーダイオードの斜視図で、図2は図1のII-II線に沿って切断した断面図で、図3は図1のIII-III線に沿って切断した断面図である。
【０００５】
図1ないし3によると、レーザーダイオード(10)は光を発生する発振構造(12)、この発振構造(12)の上下に付着したp型及びn型金属層(26、28)、発振構造(12)の一端に付着した高反射率反射膜(30)及びこの高反射率反射膜(30)の反対側に付着した無反射膜(40)を含む。
【０００６】
一方、発振構造(12)は半導体基板(14)上に形成した下部クラッド層(16)、活性層(18)、上部クラッド層(20)及び上部キャップ層(24)を含む。 上記上部クラッド層(20)は上部中央にリッジ(20a)を形成し、このリッジ(20a)の両側には電流遮断層(22)を形成してある。
【０００７】
このような発振構造(12)を有するレーザーダイオード(10)のp型及びn型金属層(26、28)に順方向電圧を印加すると、垂直経路に沿って活性層(18)内に電子と正孔が注入され、これらの電子と正孔との結合により活性層(18)のエネルギーバンドギャップに相当する光子、即ちレーザービームが放出される。
【０００８】
一方、反射膜(30)はリッジ(20a)一端側の発振構造(12)の一側面に形成し無反射膜(40)はその反対側に形成し、これらの間に設ける空洞共振器(cavity resonator)によりレーザー発振が起こる。
【０００９】
この際、上記反射膜(30)は誘電体から構成され、Al2O3膜とSi3N4膜を7対以上蒸着することにより反射率を高める。
【００１０】
しかし、このような多層誘電体から成る反射膜(30)を形成する作業は長時間がかかるだけでなく信頼性に劣る。さらに、こうした多層誘電体膜は単一 波長に対しては優れた反射率を得られるが、諸波長領域に対して同一な反射率を示せないとの致命的な欠点がある。
【００１１】
即ち、各々の誘電体層の厚さは反射しようとする波長のλ/(4n)と定められ、ここでλは活性層(18)と上部及び下部クラッド層(16、20)から成る発振層から放出されるレーザービームの波長で、nは該当誘電体の屈折率である。
【００１２】
このように形成した誘電体層の波長別反射率の例を図4と図5に示してある。図4は該当レーザービームの波長が715ｎｍである場合の誘電体層の波長別反射率を示し、図5は該当レーザービームの波長が780ｎｍである場合の誘電体層の波長別反射率を示す。
【００１３】
図4のグラフは715ｎｍで約92％の最高反射率を有する。しかし、650ｎｍ以下の波長では反射率が顕著に低下することが分かる。また、図5のグラフは750ｎｍで約92％の最高反射率を示す。しかし、この場合にも700ｎｍ以下の波長では反射率が顕著に低下することが分かる
【００１４】
したがって、このような誘電体に基づく反射膜は特定の波長領域でのみ高反射率を維持できるばかりであり、広い波長領域で高反射率を維持することはできないことが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明は先述した従来技術の問題を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は金属反射層を形成することにより作業を単純化し生産性を高められる多波長レーザーダイオードを提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は金属反射層を形成することにより多波長領域において均一でありながらも高い反射率を有する多波長レーザーダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
先述した本発明の目的を成し遂げるために本発明は、半導体基板と上記半導体基板上に順次に形成した下部クラッド層、活性層及びリッジを有する上部クラッド層から成る発振構造; 予め定まった波長以上の高い高領域において高反射率を示す金属から成り、上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成した第1金属層;及び、上記予め定まった波長より低い低波長領域において高反射率を示す金属から成り、上記第1金属層上に形成した第2金属層を含む多波長レーザーダイオードを提供することを特徴とする。
【００１８】
本発明の多波長レーザーダイオードは上記第1金属層と上記発振構造の第1側面間に介在した誘電体層をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明において、上記第1金属層はAg、Au、Cu、Pd及びPtを含む群から選択された少なくとも一つから成ることを特徴とする。
【００２０】
本発明において、上記第2金属層はAlから成ることを特徴とする。
【００２１】
本発明の多波長レーザーダイオードは上記第1及び第2金属層間に介在した高反射率中間金属層をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
この際、上記中間金属層はスパッタリングまたは電子ビーム工法により形成されることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、上記第1金属層はAuまたはCuから成り、上記中間金属層はAgから成り、上記第2金属層はAlから成ることを特徴とする。
【００２４】
本発明において、高屈折率層と低屈折率層から成り、上記第2金属層上に形成した少なくとも一対の誘電体層をさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明において、上記第1及び第2金属層は夫々スパッタリングまたは電子ビーム工法により形成されることを特徴とする。
【００２６】
先述した本発明の目的を成し遂げるために本発明は、半導体基板と上記半導体基板上に順次に形成した下部クラッド層、活性層及びリッジを有する上部クラッド層から成る発振構造;及び、上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成し、高反射率を有する少なくとも二つの金属を混合して成り、予め定まった波長以上の高波長領域において高反射率を示す第1金属に富んだ高波長反射領域及び上記予め定まった波長より低い低波長領域において高反射率を示す第2金属に富んだ低波長反射領域を有する高反射率金属層を含む多波長レーザーダイオードを提供することを特徴とする。
【００２７】
本発明において、上記第1金属はAg、Au、Cu、Pd及びPtを含む群から選択する少なくとも一つで、上記第2金属はAlであることを特徴とする。
【００２８】
本発明の多波長レーザーダイオードは上記高反射率金属層と上記発振構造の第1側面間に介在した誘電体層をさらに含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の多波長レーザーダイオードは高屈折率層と低屈折率層から成り、上記高反射率金属層上に形成した少なくとも一対の誘電体層をさらに含むことを 特徴とする。
【００３０】
本発明において、上記高反射率金属層は上記第1及び第2金属の同時スパッタリングまたは同時電子ビーム工法により形成することを特徴とする。
【００３１】
また、先述した本発明の目的を成し遂げるために本発明は半導体基板と上記半導体基板上に順次に形成した下部クラッド層、活性層及びリッジを有する上部クラッド層から成る発振構造; 上記リッジの一端側の上記発振構造の第1側面上に形成し、高反射率を有する少なくとも二つの金属を混合して成り、予め定まった第1波長以上の高波長領域において高反射率を示す第1金属に富んだ高波長反射領域及び上記第1波長とこれより低い予め定まった第2波長間の中間波長領域において高反射率を示す第2金属に富んだ中間波長反射領域を有する第1金属層;並びに
【００３２】
上記第2波長より低い低波長領域において高反射率を示す金属から成り上記第1金属層上に形成した第2金属層を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明において、上記第1金属はAu、Cu、Pd及びPtを含む群から選択する少なくとも一つの金属で、上記第2金属はAgで、上記第2金属層はAlであることを特徴とする。
【００３４】
本発明の多波長レーザーダイオードは上記第1金属層と上記発振構造の第1側面間に介在された誘電体層をさらに含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明の多波長レーザーダイオードは高屈折率層と低屈折率層から成り、上記第2金属層上に形成した少なくとも一対の誘電体層をさらに含むことを特徴とする。
【００３６】
本発明において、上記第1金属層は上記第1及び第2金属の同時スパッタリングまたは同時電子ビーム工法により形成し、上記第2金属層はスパッタリングまたは電子ビーム工法により形成することを特徴とする。
【００３７】
本発明の先述した複数の多波長レーザーダイオードは上記発振構造の第1側面に対向する上記発振構造の第2側面上に形成した無反射膜をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
先述したように本発明の多波長レーザーダイオードによると、金属反射層は多波長領域において均一でありながらも高い反射率を具現することによりレーザーダイオードの閾値電圧を下げ高出力を確保することができる。
【００３９】
また、本発明の金属反射膜は従来の技術の誘電体反射膜に比して製造工程が単純なので多波長レーザーダイオードの生産性を高められる。
【００４０】
上記においては本発明の好ましき実施例を参照しながら説明したが、当技術分野において通常の知識を有する者であれば添付の特許請求の範囲に記載する本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることに想到するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図を参照してより詳しく説明する。
【００４２】
図6は本発明の第1実施例による多波長レーザーダイオードの断面図であって、便宜上全体レーザーダイオード中図3のAに該当する部分のみ示した。図6を参照すると、本発明の第1実施例による多波長レーザーダイオード(100)は半導体基板(104)上に順次に形成したn型または下部クラッド層(106)、活性層(108)、リッジ(図2の20a参照)を有するp型または上部クラッド層(110)、(図示しない)リッジの両側に形成した電流遮断層(図2の22参照)及びキャップ層(114)を含む発振構造(102)を具備する。
【００４３】
上記発振構造(102)の上下にはp型及びn型金属層(116、118)を夫々形成し、(図示しない)リッジの長手方向一端側の発振構造(102)の一側面には反射膜(120)を形成し上記反射膜(120)の反対側には無反射膜(図示せず)を形成した。
【００４４】
上記反射膜(120)は誘電体膜(122)、第1金属層(124)及び第2金属層(126)から成る。誘電体膜(122)はAl2O3、Si3N4及びSiO2のような誘電体を薄膜形態で蒸着して形成し、p型またはn型金属層(116、118)と反射金属層(124、126)間の電気的絶縁のために形成した。もちろん、作業工程を適切に変更してp型またはn型金属層(116、118)と反射金属層(124、126)間の電気絶縁を確保できれば誘電体膜(122)を省くことができる。
【００４５】
第1金属層(124)は(例えば400ｎｍ以上の)高波長領域において高反射率、好ましくは95％以上の反射率を示すためのもので、Ag、Au、Cu、Pd及びPtを含む群から選択した少なくとも一つの金属から成る。第2金属層(126)は(例えば400ｎｍ未満の)低波長領域において高反射率を示すためのもので、好ましくはAlから成る。
【００４６】
以下、図7と図8を図6と共に参照しながら、本発明についてより詳しく説明する。これら図において、図7は諸金属膜の波長別反射率を示すグラフで、図8は本発明の第1実施例によるAu-Al膜の波長別反射率を示すグラフである。
【００４７】
先ず、図7によると、Ag、Au及びCuは高波長領域でAlより高い反射率を示すが低波長領域ではAlがこれらより高い反射率を示す。また、一定の数値以下の波長においてAg、Au及びCuはその反射率が急激に低下するが、Alは低波長領域でほぼ90％以上の高反射率を保っている。
【００４８】
したがって、図6のように、発振構造(102)の側面に誘電体膜(122)を選択的にコーティングし、その上にAg、AuまたはCuから成る第1金属層(124)とAlから成る第2金属層(126)を順次にコーティングした反射膜(120)を形成すると、この反射膜は図8のように全波長領域において90％以上の高反射率を示すようになる。図8は第1金属層(124)に接合性の優れたAuをコーティングしたものを例示したもので、Auの代わりにAg、Cu、Pd及びPtも可能である。図8に示すように、高波長領域の光は主にAuにより反射し低波長領域の光はAlにより反射することによって、全体として高反射率を示すようになる。
【００４９】
こうした第1及び第2金属層(124、126)はスパッタリング(sputtering)または電子ビーム工法により蒸着する。
【００５０】
これらのうち、スパッタリング工法はスパッタリングガスを真空雰囲気から成るチャンバー内に注入して成膜しようとするターゲット物質と衝突させプラズマを生成させた後、これを基板にコーティングさせる方法である。一般にスパッタリングガスにはArを始めた不活性ガスを使用する。
【００５１】
その過程を簡単に説明すると、ターゲット側を陰極とし基板側を陽極として電源を印加すると、注入したスパッタリングガスは陰極側から放出した電子と衝突して励起されAr+となり陰極であるターゲット側へ引っ張られターゲットと衝突する。励起された各々のAr+はｈνだけのエネルギーを有するので、衝突時エネルギーはターゲットに転移してターゲットを成している元素の結合力と電子の仕事関数(work function)を克服できるときターゲットからプラズマが放出される。発生したプラズマは電子の自由行程距離だけ浮上しターゲットと基板との距離が自由行程距離以下であるとプラズマは基板に成膜される。
【００５２】
この際、印加された電源が直流である場合を直流スパッタリングといい、一般に伝導体のスパッタリングに用いられる。絶縁体のような不導体は交流電源を使用して薄膜を製造し、通常13.56MHzの周波数を有する交流電源を使用するので、RF(Radio Frequency)スパッタリングという。
【００５３】
電子ビーム工法は高真空(5x10-5ないし1x10-7torr)において電子ビームを利用してホルダーを加熱しホルダー上の金属を溶かして蒸留し、この金属蒸気が比較的低温のウェーハ表面に凝縮されるようにすることである。電子ビーム工法はとりわけ半導体ウェーハの薄膜製造に主に用いる。
【００５４】
図9は図6の多波長レーザーダイオードの変形例の断面図である。図9に示した本発明の多波長レーザーダイオード(200)は第2金属層(226)上にAl2O3層とSi3N4層を一対以上蒸着し形成した誘電体反射膜(228)をさらに含むことを除けば図6の多波長レーザーダイオード(100)と実質的に同一な構造を有する。
【００５５】
上記誘電体反射膜(228)において、上記Al2O3層とSi3N4層は先述したようなλ/(4n)により定まる厚さで形成され、特定の波長λにおいて95％以上の高反射率を得ることができる。したがって、上記誘電体反射膜(228)はAlから成る第2金属層(226)の反射率を補強することができる。
【００５６】
図10は本発明の第2実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。
【００５７】
図10によると、本発明の第2実施例による多波長レーザーダイオード(300)は半導体基板(304)上に順次に形成したn型または下部クラッド層(306)、活性層(308)、リッジ(図2の20a参照)を有するp型または上部クラッド層(310)、リッジの両側に形成した電流遮断層(図2の22参照)及びキャップ層(314)を含む発振構造(302)を具備する。
【００５８】
上記発振構造(302)の上下にはp型及びn型金属層(316、318)を夫々形成し、(図示しない)リッジの長手方向一端側の発振構造(302)の一側面には反射膜(320)を形成し上記反射膜(320)の反対側には無反射膜(図示せず)を形成する。
【００５９】
上記反射膜(320)は誘電体膜(322)、第1金属層(324)、第2金属層(326)及び第3金属層(328)から成る。誘電体膜(322)はAl2O3、Si3N4及びSiO2のような誘電体を薄膜の形態に蒸着して形成し、p型またはn型金属層(316、118)と反射金属層(324、326、328)との電気的絶縁のために形成した。もちろん、作業工程を適切に変更してp型またはn型金属層(316、318)と反射金属層(324、326、328)との電気絶縁を確保できれば誘電体膜(322)を省くことができる。
【００６０】
第1金属層(324)は例えば600ｎｍ以上の高波長領域において高反射率、好ましくは95％以上の反射率を示すためのもので、Au、Cu、Pd及びPtを含む群から選択した少なくとも一つの金属から成り、接合力を考慮すればAuが好ましい。第2金属層(326)は400ないし600ｎｍの中間波長領域においても高反射率を保つためのもので、好ましくはAgから成る。
【００６１】
また、第3金属層(328)は例えば400ｎｍ未満の低波長領域において高反射率を示すためのもので、好ましくはAlから成る。
【００６２】
このように構成した第2実施例の多波長レーザーダイオード(300)について図11を図10と共に参照しながら詳しく説明する。
【００６３】
図11は本発明の第2実施例によるAu-Ag-Al膜の波長別反射率を示すグラフである。図11から分かるように、反射膜(320)として誘電体膜(322)、Auの第1金属層(324)、Agの第2金属層(326)及びAlの第3金属層(326)を形成すると、高波長領域の光は主にAuにより反射し、中間波長の光は主にAgにより反射し、低波長領域の光はAlにより反射することにより、全体として高反射率を示すようになる。
【００６４】
このような第1ないし第3金属層(224、226、228)はスパッタリングまたは電子ビーム工法により蒸着する。
【００６５】
一方、本発明の第2実施例による多波長レーザーダイオード(300)において、第3金属層(328)上にAl2O3層とSi3N4層を一対以上蒸着し誘電体反射膜をさらに形成することができた。この際、上記Al2O3層とSi3N4層は先述したようにλ/(4n)により定まる厚さで形成され、特定の波長λで95％以上の高反射率が得られ、上記誘電体反射膜はAlから成る第3金属層(228)の反射率を補強することができる。
【００６６】
図12は本発明の第3実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。図12によると、本発明の第3実施例による多波長レーザーダイオード(400)は半導体基板(404)上に順次に形成したn型または下部クラッド層(406)、活性層(408)、リッジ(図2の20a参照)を有するp型または上部クラッド層(410)、リッジの両側に形成した電流遮断層(図2の22参照)及びキャップ層(414)を含む発振構造(402)を具備する。
【００６７】
上記発振構造(402)の上下にはp型及びn型金属層(416、418)を夫々形成し、リッジ(図示せず)の長手方向一端側の発振構造(402)の一側面には反射膜(420)を形成し上記反射膜(420)の反対側には無反射膜(図示せず)を形成する。
【００６８】
上記反射膜(420)は誘電体膜(422)と高反射率金属層(424)から成る。誘電体膜(422)はAl2O3、Si3N4及びSiO2のような誘電体を薄膜の形態に蒸着して形成し、p型またはn型金属層(416、418)と高反射率金属層(424)との電気的絶縁のために形成する。もちろん、作業工程を適切に変更してp型またはn型金属層(416、418)と高反射率金属層(424)との電気絶縁を確保できれば誘電体膜(422)を省くことができる。
【００６９】
上記高反射率金属層(424)は多波長レーザーダイオード(400)の全波長領域において高反射率を得るためのもので、例えば400ｎｍ以上の高波長領域において高反射率を示すAg、Au、Cu、Pd及びPtを含む第1金属群の少なくとも一つと400ｎｍ未満の低波長において高反射率を示すAlが混合された層である。
【００７０】
この金属層(424)は第1金属群の一つとAlを誘電体層(422)上に同時スパッタリング(co-sputtering)または同時電子ビーム蒸着して形成する。例えば、AuとAlを同時スパッタリングすると、初期には吸着能がより優れたAuが誘電体層(422)上に優勢に蒸着されAuに富んだ領域を形成した後、AlがAuに富んだ領域上に蒸着されAlに富んだ領域を形成することになる。ここで、「富んだ領域」という用語は金属層(424)内に該金属が相対的に多量分布することであって、必ずしも該金属が他金属に比して多く分布することをいうわけではない。
【００７１】
このように形成したAuに富んだ領域は相対的に高波長領域において高反射率を示しAlが富んだ領域は相対的に低波長領域において高反射率を示すことにより、全波長領域において高反射率を示し、これをグラフで表現すると先述した図8と実質的に同一な反射率曲線を得ることができる。
【００７２】
図13は図12の多波長レーザーダイオードの変形例の断面図である。図13に示した本発明の多波長レーザーダイオード(500)は金属層(524)上にAl2O3層とSi3N4層を一対以上蒸着して形成した誘電体反射膜(526)をさらに含むことを除けば図12の多波長レーザーダイオード(400)と実質的に同一な構造を有する。
【００７３】
上記誘電体反射膜(626)において、上記Al2O3層とSi3N4層は先述したようにλ/(4n)により定まる厚さで形成され、特定な波長λで95％以上の高反射率を得ることができる。したがって、上記誘電体反射膜(526)はAlにより定まる低波長領域の反射率を補強することができる。
【００７４】
図14は本発明の第4実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。図14によると、本発明の第4実施例による多波長レーザーダイオード(600)は半導体基板(604)上に順次に形成したn型または下部クラッド層(606)、活性層(608)、リッジ(図2の20a参照)を有するp型または上部クラッド層(610)、リッジの両側に形成した電流遮断層(図2の22参照)及びキャップ層(614)を含む発振構造(602)を具備する。
【００７５】
上記発振構造(602)の上下にはp型及びn型金属層(616、618)を夫々形成してあり、リッジ(図示せず)の長手方向一端側の発振構造(602)の一側面には反射膜(620)を形成し上記反射膜(620)の反対側には無反射膜(図示せず)を形成する。
【００７６】
上記反射膜(620)は誘電体膜(622)と高反射率を有する第1金属層(624)及び第2金属層(626)から成る。誘電体膜(622)はAl2O3、Si3N4及びSiO2のような誘電体を薄膜の形態で蒸着して形成し、p型またはn型金属層(616、618)と高反射率の第1及び第2金属層(624、626)との電気的絶縁のために形成した。もちろん、作業工程を適切に変更してp型またはn型金属層(616、618)と高反射率 第1及び第2金属層(624、626)との電気絶縁を確保できれば誘電体膜(622)を省くことができる。
【００７７】
上記高反射率金属層(624)は多波長レーザーダイオード(600)の一定の波長領域、具体的には400ｎｍ以上の波長領域において高反射率を得るためのもので、Ag、Au、Cu、Pd及びPt中少なくとも二つの金属を混合して成る。好ましくはAgとAuを混合して成るので400ｎｍ以上の波長領域において高反射率を示すことができる。
【００７８】
この金属層(624)はAgとAuを誘電体層(622)上に同時スパッタリングまたは同時電子ビーム蒸着して形成する。AuとAgを同時スパッタリングすると、初期には吸着能がより優れたAuが誘電体層(622)上に優勢に蒸着されAuに富んだ領域を形成した後、AgがAuに富んだ領域上に蒸着されAgに富んだ領域を形成することになる。ここで、「富んだ領域」という用語は金属層(624)内で該金属が相対的に多量分布するということであって、必ずしも該金属が他金属に比して多量分布することをいうわけではない。
【００７９】
このように形成したAuに富んだ領域は相対的に高波長領域において高反射率を示しAgに富んだ領域は相対的に中間波長領域において高反射率を示すことにより、中間波長から高波長までの領域において高反射率を示すようになる。
【００８０】
一方、第1金属層(624)上に形成した第2金属層(626)は、例えば400ｎｍ未満の低波長領域において高反射率を示すAlから成る。したがって、第2金属層(626)は第1金属層(624)を通過した低波長領域の光を優秀に反射することによって、本発明の反射膜(620)は全波長領域において高反射率を示すようになる。
【００８１】
このような反射膜(620)での反射率をグラフで表すと先述した図11と実質的に同一な反射率曲線が得られる。
【００８２】
図15は図14の変形例の断面図である。図15に示した本発明の多波長レーザーダイオード(700)は金属層(724)上にAl2O3層とSi3N4層を一対以上蒸着して形成した誘電体反射膜(726)をさらに含むことを除けば図14の多波長レーザーダイオード(600)と実質的に同一な構造を有する。
【００８３】
上記誘電体反射膜(726)において、上記Al2O3層とSi3N4層は先述したようにλ/(4n)で定まる厚さに形成し、特定な波長λで95％以上の高反射率を得ることができる。したがって、上記誘電体反射膜(726)はAlにより定まる低波長領域の反射率を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】通常のレーザーダイオードの斜視図である。
【図２】図1のII-II線に沿って切断した断面図である。
【図３】図1のIII-II線に沿って切断した断面図である。
【図４】従来の技術の誘電体反射膜の波長別反射率を示すグラフである。
【図５】従来の技術の誘電体反射膜の波長別反射率を示すグラフである。
【図６】本発明の第1実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。
【図７】諸金属膜の波長別反射率を示すグラフである。
【図８】本発明の第1実施例によるAu-Al膜の波長別反射率を示すグラフである。
【図９】図6の多波長レーザーダイオードの変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第2実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。
【図１１】本発明の第2実施例によるAu-Ag-Al膜の波長別反射率を示すグラフである。
【図１２】本発明の第3実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。
【図１３】図12の多波長レーザーダイオードの変形例の断面図である。
【図１４】本発明の第4実施例による多波長レーザーダイオードの断面図である。
【図１５】図14の変形例の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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