(57)【要約】【課題】  ＥＳＤ耐性の向上が図られた半導体レーザ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体レーザ本体の端面上に、７００〜２０００ＭＰａの圧縮応力を内包する反射膜を、ＥＣＲスパッタ法により形成する成膜工程を有することを特徴とする。発明者らは、半導体レーザ本体に形成する反射膜に高い圧縮応力が働いたときに、端面における光吸収が減少し、その結果ＥＳＤ耐性が向上することを見出した。したがって、本発明に係る半導体レーザ製造方法における成膜工程によれば、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザを得ることができる。【選択図】  図２
2009141130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ本体の端面上に、７００〜２０００ＭＰａの圧縮応力を内包する反射膜を、ＥＣＲスパッタ法により形成する成膜工程を有する、半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記成膜工程は、
前記端面上に、酸化アルミニウムからなる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層と屈折率が異なる第２の層と前記第１の層とを交互に前記第１の層上に積層する工程と、
を有する、請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記第２の層は、酸化チタン及びアモルファスシリコンのいずれか一方からなる、請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程は、
前記第１の層を形成する前に、前記半導体レーザ本体の前記端面上にアルミニウム膜を形成する工程を有する、請求項２又は３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
半導体レーザ本体と、
前記半導体レーザ本体の端面上に設けられており、７００〜２０００ＭＰａの圧縮応力を内包する反射膜と、
を有する、半導体レーザ。
【請求項６】
前記反射膜は、
交互に配置された複数の第１の層と複数の第２の層とを有し、
前記第１の層のうちのいずれか一層の膜厚は、第１の層の屈折率をｎとし、当該半導体レーザのレーザ発振波長をλとしたとき、λ／（４×ｎ）の１．５倍以上であり、その他の層の膜厚はλ／（４×ｎ）であり、
前記第１及び第２の層のいずれか一方は、酸化アルミニウムからなり、
前記第１及び第２の層の他方は、酸化アルミニウムと屈折率の異なる材料からなる、請求項５記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
端面に所定の反射膜を形成して、レーザ特性の向上や反射率制御を行う半導体レーザが、下記特許文献１〜４に開示されている。
【０００３】
これらのうち、特許文献１及び特許文献２では、半導体端面に形成した反射膜が有する内部応力が半導体レーザ特性に影響を及ぼすことが示唆されている。また、これらの特許文献には内部応力を減少させることによって半導体レーザの信頼性を高める発明が開示されている。特許文献３及び特許文献４では、単一波長で発振するＤＦＢ（Distributed feedback：分布帰還型）半導体レーザが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１７５１１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２３０２６号公報
【特許文献３】特開平８−７８７６７号公報
【特許文献４】特開平１１−１６３４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記半導体レーザでは、静電放電耐性（以下、「ＥＳＤ耐性」という。ESD：electrostatic discharge）が十分に高くはなく、そのために半導体レーザのＥＳＤ耐性の向上が求められていた。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ＥＳＤ耐性の向上が図られた半導体レーザ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体レーザの製造方法は、半導体レーザ本体の端面上に、７００〜２０００ＭＰａの圧縮応力を内包する反射膜を、ＥＣＲスパッタ法により形成する成膜工程を有することを特徴とする。
【０００７】
半導体レーザのＥＳＤ耐性が低くなる原因として、半導体レーザのうち端面に設けられる反射膜に接する面における光吸収による劣化が考えられる。発明者らは、半導体レーザ本体に形成する反射膜が高い圧縮応力を内包していることにより、端面における光吸収が減少し、その結果ＥＳＤ耐性が向上することを見出した。したがって、本発明に係る半導体レーザ製造方法における成膜工程によれば、ＥＳＤ耐性の高い半導体レーザを得ることができる。
【０００８】
本発明に係る半導体レーザの製造方法の成膜工程は、端面上に、酸化アルミニウムからなる第１の層を形成する工程と、第１の層と屈折率が異なる第２の層と第１の層とを交互に第１の層上に積層する工程と、を有することが好ましい。これによって、反射膜の反射率を効果的に高めることができると同時に高いＥＳＤ耐性を有する半導体レーザを得ることができる。
【０００９】
好適な実施例では、第２の層は、酸化チタン及びアモルファスシリコンのいずれか一方からなることが好ましい。この場合、本発明によるＥＳＤ耐性の向上効果が高く、高いＥＳＤ耐性を有する半導体レーザを得ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体レーザの製造方法の成膜工程は、第１の層を形成する前に、半導体レーザ本体の端面上にアルミニウム膜を形成する工程を有することもできる。本製造方法によれば、半導体レーザの端面と反射膜との密着性が向上するため、高いＥＳＤ耐性を有すると同時に、反射膜の剥がれ等の発生が低減された半導体レーザを得ることができる。
【００１１】
本発明に係る半導体レーザは、半導体レーザ本体と、半導体レーザ本体の端面上に設けられており、７００〜２０００ＭＰａの圧縮応力を内包する反射膜と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る半導体レーザは、交互に配置された複数の第１の層と酸化アルミニウムとは異なる屈折率を有する複数の第２の層とを有し、第１の層のうちのいずれか一層の膜厚は、第１の層の屈折率をｎとし、当該半導体レーザのレーザ発振波長をλとしたとき、λ／（４×ｎ）の１．５倍以上であり、その他の層の膜厚はλ／（４×ｎ）であり、第１及び第２の層のいずれか一方は、酸化アルミニウムからなり、第１及び第２の層の他方は、酸化アルミニウムと屈折率の異なる材料からなることが好ましい。
【００１３】
上記のように第１の層のうちのいずれか一層の膜厚を厚くすることで、反射膜に内包される圧縮応力を高めることができるため、半導体レーザのＥＳＤ耐性の向上効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＥＳＤ耐性の向上が図られた半導体レーザ及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
本実施形態においては、半導体レーザとして、光通信等に用いられる分布帰還型半導体レーザ（以下、「ＤＦＢレーザ」という。）を例に説明を進める。図１は、第１実施形態に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。また、図２は、第１実施形態に係る半導体レーザの製造方法フローを示す図である。
【００１７】
＜準備工程＞
まず、図２の工程Ｓ１０１では、図１（Ａ）に示されるように、半導体レーザ本体１２を準備する。半導体レーザ本体１２は、半導体基板１２Ｓと、第１導電型のクラッド層１２Ａと、活性層１２Ｂと、回折格子層１２Ｃと、第２導電型のクラッド層１２Ｄとが順次積層されて構成されている。半導体レーザ本体１２の構成材料は、III−Ｖ族化合物半導体材料を用いることができ、ＩｎＰ系材料、ＧａＡｓ系材料、ＡｌＡｓ系材料、ＧａＮ系材料、もしくは、これらの混晶材料を用いることができる。活性層１２Ｂは、例えばＧａＩｎＡｓＰからなり、波長１３１０ｎｍの光を出力可能となっている。この半導体レーザ本体１２は、例えばＩｎＰからなる半導体基板１２Ｓ上に半導体層を順次積層して形成した後、半導体基板をへき開することによって得られる。なお、回折格子層１２Ｃの凹凸は、例えばフォトリソグラフィー法を用いて形成される。
【００１８】
＜成膜工程＞
成膜工程として、半導体レーザ本体１２の端面上に酸化アルミニウムからなる第１の層を形成し、第１の層上に第１の層と屈折率が異なる第２の層と第１の層とを交互に積層した反射膜を形成する。本実施形態では、第２の層として酸化チタン膜を形成する。また、本実施形態は第１の層を形成する前に、半導体レーザ本体の端面上にアルミニウム膜を形成する工程を有する。
【００１９】
＜クリーニング工程及びアルミニウム膜形成工程＞
図３は、本実施形態に係る半導体レーザの上記反射膜１４、１６を成膜するための成膜装置２０を模式的に示す図である。図３に示される成膜装置２０は、ＥＣＲスパッタ装置であり、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ１及び端面Ｅ２にそれぞれ種々のコーティング膜を形成することができる。
【００２０】
成膜装置２０は、真空チャンバ２２と、真空チャンバ２２内に設置され半導体レーザ本体１２を保持するための治具Ｊと、真空チャンバ２２内に設置されアルミニウムからなるスパッタリングターゲットＴと、を備える。真空チャンバ２２内には、チタンからなるスパッタリングターゲットが更に設置されている。スパッタリングターゲットＴには、例えばＲＦ電源等の高周波電源ＰＷ１が接続されている。また、成膜装置２０は、マイクロ波ＭＷを用いて真空チャンバ２２内にプラズマＰを発生させるためのマイクロ波電源ＰＷ２と、真空チャンバ２２を取り囲んでおりプラズマＰの形状等を制御するための磁気コイルＣ１とを備える。真空チャンバ２２は、プラズマＰを生成するガスＧ１を供給するための供給口２２ａと、ガスＧ２を排気するための排気口２２ｂとを有する。ガスＧ１としては、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガス、酸素ガス（Ｏ２）等が挙げられる。
【００２１】
次に、図１（Ｂ）に示されるように、上記の成膜装置２０の真空チャンバ２２内に、治具Ｊにセットされた半導体レーザ本体１２を設置する（Ｓ１０２）。不活性ガスから生成されるプラズマＰ１に半導体レーザ本体１２の端面Ｅ２を晒すことによって端面Ｅ２をクリーニングする（Ｓ１０３）。さらに、スパッタリングターゲットＴをプラズマＰ１に晒すことによって端面Ｅ２にアルミニウム膜１６Ｃを形成する（Ｓ１０４）。アルミニウム膜１６Ｃの膜厚は３ｎｍである。プラズマＰ１は、図３に示されるプラズマＰの一例である。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。
【００２２】
上記クリーニング工程及びアルミニウム膜形成において、プラズマＰ１は、真空チャンバ２２内の圧力が０．０６Ｐａ未満となるように供給された不活性ガスから生成されることが好ましい。圧力が０．０６Ｐａ未満であると、プラズマＰ１中の活性粒子（例えば、原子、イオン又はラジカル）の平均自由工程が長くなるので、スパッタリングターゲットＴがスパッタリングされ易くなると考えられる。よって、スパッタリングターゲットＴに高周波電源ＰＷ１による高周波電力が実質的に印加されていなくても、スパッタリングターゲットＴはスパッタリングされる。真空チャンバ２２内の圧力は、０．０３Ｐａ以下であると更に好ましい。真空チャンバ２２内の圧力は、不活性ガスの流量又は排気量によって調整され得る。
【００２３】
＜酸化アルミニウム膜形成工程＞
次に、アルミニウム膜１６Ｃ上に酸化アルミニウム膜１６Ａを形成する（Ｓ１０５）。酸化アルミニウム膜１６Ａは、例えば成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスから生成されるプラズマに、アルミニウムからなるスパッタリングターゲットを晒すと共に、高周波電源を用いてスパッタリングターゲットにバイアス電圧を印加する。このとき、図１（Ｂ）に示されるアルミニウム膜１６Ｃは、不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスから生成されるプラズマに晒されることによって、表層が酸化する。さらに、プラズマに、スパッタリングターゲットを晒すと共に、高周波電源を用いてスパッタリングターゲットにバイアス電圧を印加することによって、酸化されたアルミニウム膜の上に酸化アルミニウム膜１６Ａが積層される。不活性ガスとしては、アルゴンガスを用いることができる。
【００２４】
＜酸化チタン膜形成工程＞
次に、酸化アルミニウム膜１６Ａ上に酸化チタン膜１６Ｂを形成する（Ｓ１０６）。酸化チタン膜１６Ｂも、成膜装置２０を用いたスパッタリング法により形成される。不活性ガス及び酸素ガスの混合ガスから生成されるプラズマに、チタンからなるスパッタリングターゲットを晒すと共に、高周波電源を用いてスパッタリングターゲットにバイアス電圧を印加する。これにより、酸化チタン膜１６Ｂが形成される
【００２５】
さらに、必要な場合には、酸化アルミニウム膜１６Ａ及び酸化チタン膜１６Ｂを交互に積層し（Ｓ１０５及びＳ１０６の繰り返し）、複数層からなる反射膜１６が形成される。
【００２６】
その後、半導体レーザのもう一方の端面Ｅ１にも同様に酸化アルミニウム膜１４Ａ及び酸化チタン膜１４Ｂを順次積層させた反射膜１４を形成した後、成膜装置から取り出すことにより、図４に示すような半導体レーザ１０が得られる（Ｓ１０７）。
【００２７】
図４は、第１実施形態に係る半導体レーザ１０を模式的に示す図である。半導体レーザ１０は、半導体レーザ本体１２と、端面Ｅ１に設けられた反射膜１４と、端面Ｅ２に設けられた反射膜１６とを備える。反射膜１４はＡＲ膜（低反射膜）であり、反射膜１６はＨＲ膜（高反射膜）である。よって、クラッド層１２Ａ及びクラッド層１２Ｄに電源１８から電力を供給すると、半導体レーザ１０の反射膜１４の側からレーザ光Ｌが出射される。
【００２８】
反射膜１４は２層構造であり、端面Ｅ１に設けられた酸化アルミニウム膜１４Ａを有する。酸化アルミニウム膜１４Ａ上には、酸化チタン膜１４Ｂが設けられている。なお、上記の酸化アルミニウム膜１４Ａ及び酸化チタン膜１４Ｂは複数あってもよく、この場合は交互に積層されていることが好ましい。
【００２９】
また、反射膜１６は６層構造であり、端面Ｅ２に設けられた酸化アルミニウム膜１６Ａを有する。酸化アルミニウム膜１６Ａ上には、酸化チタン膜１６Ｂが設けられている。本実施形態では、さらに上記の酸化アルミニウム膜１６Ａ及び酸化チタン膜１６Ｂが交互に積層されている。このように、酸化アルミニウム膜１６Ａ及び酸化チタン膜１６Ｂは複数あってもよく、この場合は交互に積層されていることが好ましく、これによって反射膜１６の反射率を高めることができる。
【００３０】
以上の製造方法によって得られる半導体レーザ１０は、反射膜の内包する圧縮応力が高く、ＥＳＤ耐性が高い。
【００３１】
上記の半導体レーザの反射膜が有する圧縮応力の制御は、図３に示された装置を用いたＥＣＲスパッタ法において、成膜時のガス圧と電力とを調整することにより行うことができる。例えば、ガス圧を大きくし、あるいは成膜時電力を小さくすることにより、反射膜の圧縮応力は小さくなる傾向がある。逆に、ガス圧を小さくし、成膜時電力を大きくすることにより、作製される反射膜の圧縮応力を増大させることができる。具体的には、成膜時のガス圧を０．０２〜０．１Ｐａに、成膜時電力を５００〜６００Ｗにすることで、高い圧縮応力を有する反射膜を形成することができる。したがって、これらの製造条件で反射膜を形成することが好ましい。
【００３２】
なお、以降の詳細な説明において用いる反射膜の成膜条件は以下の通りである。
酸化アルミニウム膜成膜時のガス圧：０．０８Ｐａ、
酸化アルミニウム膜成膜時の電力：５００Ｗ、
酸化チタン膜成膜時のガス圧：０．０３Ｐａ、
酸化チタン膜成膜時の電力：６００Ｗ。
【００３３】
＜応力測定方法＞
上記の製造方法により得られる半導体レーザの端面に加えられた半導体の応力は、ＩｎＰに由来するラマン散乱ピークの波数シフトから求めることができる。波数シフトは、反射膜を有する半導体レーザの端面を顕微レーザラマン分光法により測定することで得られる。半導体レーザの端面を顕微レーザラマン分光法により測定したところ、端面に平行な面に沿って３０００ＭＰａの引張応力が半導体レーザの端面の半導体に働いていることが示された。この半導体レーザは、半導体レーザ１０の端面上に、酸化アルミニウム膜１６Ａが膜厚２０１ｎｍとなるように積層し、その上に酸化チタン膜１６Ｂを膜厚１４２ｎｍとなるように積層し、合計６層構造（合計膜厚１０２９ｎｍ）とした反射膜１６を有する。
【００３４】
一方、反射膜の内包する応力は、２インチのＩｎＰ基板に成膜した反射膜の反りを測定することによって、求めることができる。この方法で上記と同じ合計６層構造（合計膜厚１０２９ｎｍ）の反射膜の内包する圧縮応力を求めたところ、半導体レーザの端面に平行な面に沿って（ＩｎＰ基板の表面方向）に１６００ＭＰａの圧縮応力を有することが示された。上記の２方法の応力測定に用いた反射膜は、同じ方法により同一条件で形成したものである。したがって、上記の膜応力の測定結果から、２インチのＩｎＰ基板の反りで測定した反射膜の圧縮応力が１６００ＭＰａの反射膜を半導体レーザ端面に形成したとき、半導体レーザ端面の半導体側には、３０００ＭＰａの引張応力がかかっていることが顕微レーザラマン分光法の測定により分かった。
【００３５】
＜ＥＳＤ耐性の評価＞
発明者らは、上記の半導体レーザのＥＳＤ耐性を調べるために、以下に示す実験を行った。すなわち、２インチのＩｎＰ基板に、本実施形態に係る反射膜と同じ条件で反射膜を形成した後、１ｋＶの電圧を印加した際の半導体レーザのＥＳＤ劣化率を測定した。測定値に基づき、反射膜の応力とＥＳＤ劣化率の関係を求めた。図５は、横軸を圧縮応力とし、縦軸にＥＳＤ劣化率としている。横軸の圧縮応力は、反射膜を備えるＩｎＰ基板の反りを測定することによって求めた値である。図５のうち、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２として示されている特性線Ｃ１は、本実施形態のように反射膜として酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３）と酸化チタン膜（ＴｉＯ２）を用いたものである。
【００３６】
この結果、図５で示すとおり、反射膜の圧縮応力が高くなるにつれて、ＥＳＤ劣化率が低下し、ＥＳＤ耐性が向上することが示された。
【００３７】
上記の通り、発明者らは、反射膜における圧縮応力の増大を図ることで高いＥＳＤ耐性を得られることを見出した。以下、半導体レーザ１０における反射膜の圧縮応力について説明する。
【００３８】
圧縮応力が高い反射膜（１６００ＭＰａ）を採用した場合に、半導体レーザ本体１２の端面Ｅ２の近傍に生じる応力について、図６に示されたｘｙｚ座標軸に沿って説明する。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る半導体レーザ１０の反射膜１６における圧縮応力について説明する図である。応力の働く方向を説明するために、半導体レーザ１０の反射膜１６側の端面Ｅ２を基準にｘｙｚ直交座標軸を設定している。図６に示すように、半導体レーザ本体１２の積層方向をｙ軸、活性層１２Ｂが延在する方向をｚ軸、ｙ軸とｚ軸が直交する方向をｘ軸とする。
【００４０】
図７〜図９は、半導体レーザ１０の端面Ｅ２からのｚ軸方向の離間位置（μｍ）と、その位置における応力の大きさ（ＭＰａ）との関係を示したグラフである。図７〜図９はそれぞれ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の応力を示したものである。図７〜９において、応力の大きさが正である場合は引張応力であり、負である場合は圧縮応力である。
【００４１】
図７及び図８に示すように、ｘ応力（ｘ軸方向における応力）及びｙ応力（ｙ軸方向における応力）は、端面Ｅ２近傍（端面Ｅ２から１０μｍまでの範囲）において、正の値である。これは、端面Ｅ２に平行な方向（ｘｙ平面）に、引張応力が発生していることを示していて、半導体レーザ本体１２に歪が生じていると考えられる。端面Ｅ２から１０μｍ以上はなれた位置では、応力はほとんど発生していない。
【００４２】
一方、図９に示すように、ｚ応力（ｚ軸方向における応力）は端面Ｅ２から２μｍまでの範囲では正の値であり、引張応力が働いていることがわかる。しかし、端面Ｅ２から３μｍ以上内側の範囲では、ｚ応力は負の値を示しており、圧縮応力が働いている。このように、端面Ｅ２から内側に入った部分で、ｚ軸方向における応力が引張応力から圧縮応力に反転している。この圧縮応力は、端面Ｅ２からの距離３μｍ〜７０μｍの範囲内であり、この範囲で圧縮応力が発生していることがわかる。
【００４３】
次に、図１０を参照しながら、上記の圧縮応力が高い反射膜（１６００ＭＰａ）を備えた半導体レーザ１０の半導体レーザ本体におけるバンドギャップの変化を説明する。
【００４４】
図１０は、半導体レーザ１０におけるバンドギャップ波長を示した図である。図１０の横軸は、端面Ｅ２からのｚ軸方向の距離（離間位置）を示す。図１０に示すように、端面Ｅ２からの離間位置が２μｍまでの範囲では、バンドギャップ波長が１３１０ｎｍよりも長いため、波長１３１０ｎｍの光が吸収される。しかしながら、端面Ｅ２から２μｍ以上内側の位置では、バンドギャップ波長が１３１０ｎｍよりも短くなる。すなわち、この範囲では、波長１３１０ｎｍの光が吸収されない。
【００４５】
従来は、圧縮応力の高い反射膜を半導体レーザに備えることは、膜剥がれや膜の割れ等の不具合が生じるとともに、半導体レーザ特性に影響を及ぼすため好ましくないと考えられていた。そのため、一般的に圧縮応力がほとんど生じない反射膜を、半導体レーザの端面に形成していた。したがって、従来は、半導体レーザ本体の端面近傍におけるバンドギャップエネルギーは小さく、発振光が端面部材に吸収されることによって劣化が促進されて、十分なＥＳＤ耐性が得られない。
【００４６】
一方、本実施形態に係る半導体レーザ１０では高い圧縮応力を持つ反射膜１６を備えているため、半導体レーザ本体１２の内部で高い圧縮応力が生じ、その結果、端面Ｅ２近傍にバンドギャップエネルギーの大きな部分ができることが計算により確認された。これにより光吸収が抑えられるため、端面近傍における劣化が抑制され、従来よりもＥＳＤ耐性を向上させることができる。
【００４７】
なお、反射膜の内包する圧縮応力としては、ＩｎＰ基板に成膜して当該ＩｎＰ基板の反りを用いて測定した場合に、７００ＭＰａ〜２０００ＭＰａである場合が好適である。反射膜の内包する圧縮応力が３０００ＭＰａを超える条件で反射膜を形成した場合では、ヒートサイクル試験（−４０℃〜＋８５℃、１００サイクル）において、反射膜の剥がれが発生する場合がある。このため、２０００ＭＰａ以下の圧縮応力の反射膜が、膜剥がれを抑制できる点で好ましい。
【００４８】
反射膜の剥がれについては、本実施形態の製造方法のように、成膜工程において半導体レーザの端面上にアルミニウム膜を形成した後に酸化アルミニウム膜を形成することによって抑制することもできる。これは、アルミニウム膜を形成することにより、半導体レーザの端面と反射膜との密着性が高められるためである。
【００４９】
＜反射膜の膜厚の変更について＞
また、発明者らは、本実施形態に係る半導体レーザについて、反射膜の層構造と、反射率及び圧縮応力との関係を調べた。表１に、アルミウム酸化膜（例えばＡｌ２Ｏ３）と酸化チタン（例えばＴｉＯ２）とを組み合わせた反射膜における反射率を示す。
【００５０】
【表１】
2009141130.tif 000003
【００５１】
圧縮応力としては、２インチのＩｎＰ基板上に成膜した反射膜の反りを測定する方法で得た値を用いた。成膜方法は本実施形態に従った。その際の成膜条件は、以下の通りであった。
Ａｌ２Ｏ３成膜時のガス圧：０．０８Ｐａ、
Ａｌ２Ｏ３成膜時の電力：５００Ｗ、
ＴｉＯ２成膜時のガス圧：０．０３Ｐａ、
ＴｉＯ２成膜時の電力：６００Ｗ。
この結果を図１１のＡｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２で示す。図１１は、反射膜の膜厚と圧縮応力の関係を示す図である。膜厚を増すにしたがって、圧縮応力が増加することが分かった。半導体レーザのレーザ発振波長λの１／４をその層の膜の屈折率ｎで割った膜厚（＝λ／（４×ｎ））で積層すると高反射膜が得られる。表１を参照すると、トータル膜厚１３０８ｎｍのときの各層の膜厚は、２０１ｎｍ、１４２ｎｍ、２０１ｎｍ、１４２ｎｍ、４８０ｎｍ、１４２ｎｍであることが示されている。このうちの膜厚が４８０ｎｍである層のように、積層膜のうちの１層の膜厚をλ／（４×ｎ）の１．５倍以上厚くすると、反射率を所望の値に保ったまま（反射率が高くなりすぎることなく）内包する圧縮応力を高めることが出来る。このように、本実施形態に係る反射膜としては積層膜のうちの１層の膜厚を厚くすることが好ましい。なお、積層膜のうちの膜厚を厚く１層の位置は変更してもよい。また、膜厚を増加するために、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２とは異なる材料からなる層を追加することもできる。
【００５２】
なお、本実施形態に係る反射膜のトータル膜厚の上限は、反射膜の膜剥がれが発生しない程度であることが好ましい。具体的には、反射膜のトータル膜厚は約２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、酸化チタン膜の代わりにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を備えた半導体レーザについて説明する。
【００５４】
本実施形態に係る半導体レーザの製造方法は、第１実施形態の成膜工程で、酸化チタン膜に代わりアモルファスシリコン膜を成膜することのほかは、第１実施形態と同様である。この結果、本実施形態に係る半導体レーザの製造方法によって得られる半導体レーザは、図３に示す半導体レーザ１０の構造のうち、酸化チタン膜１４Ｂ、１６Ｂで示されている部分がアモルファスシリコンからなる膜に変更される。
【００５５】
本実施形態に係る半導体レーザについても、第１実施形態と同様に、反射膜における圧縮応力の増大が実現され、ＥＳＤ耐性が向上する。
【００５６】
本実施形態に係る半導体レーザのＥＳＤ耐性について、１ｋＶの電圧を印加した際のＥＳＤ劣化率を測定した結果を図５に示す。図５のうち、Ａｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉとして示されている特性線Ｃ２が、本実施形態のように反射膜として酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３）とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた結果である。
【００５７】
図５で示すとおり、反射膜の応力が高くなるにつれて、ＥＳＤ劣化率が低下しており、ＥＳＤ耐性の向上が確認された。またこの効果は、第１実施形態に係る酸化チタン膜を用いた半導体レーザと同等であった。
【００５８】
さらに、本実施形態に係る半導体レーザの反射膜の層構造と、反射率及び圧縮応力との関係についても、第１実施形態と同様に調べた。表２に、酸化アルミウム膜（例えばＡｌ２Ｏ３）とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）とを組み合わせた反射膜における反射率を示す。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
圧縮応力としては、２インチのＩｎＰ基板上に成膜した反射膜の反りを測定する方法で得た値を用いた。成膜方法は本実施形態に従った。その際の成膜条件は、以下の通りであった。
Ａｌ２Ｏ３成膜時のガス圧：０．０８Ｐａ、
Ａｌ２Ｏ３成膜時の電力：５００Ｗ、
ａ−Ｓｉ成膜時のガス圧：０．１Ｐａ、
ａ−Ｓｉ成膜時の電力：５００Ｗ。
この結果を図１１のＡｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉで示す。第１実施形態と同様に、膜厚を増すにしたがって、圧縮応力が増加することが分かった。表２を参照すると、トータル膜厚１２００ｎｍのときの各層の膜厚は、３００ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、２００ｎｍ、１００ｎｍであることが示されている。このうちの膜厚が５００ｎｍである層のように、積層膜のうちの１層の膜厚を半導体レーザのレーザ発振波長λの１／４をその層の膜の屈折率ｎで割った膜厚（＝λ／（４×ｎ））よりも厚い膜厚を持つ層を作ることで、反射率を所望の範囲に保ったまま圧縮応力を増すことが出来る。このように、本実施形態に係る反射膜としては積層膜のうちの１層の膜厚を厚くすることが好ましい。また、膜厚を増加するために、Ａｌ２Ｏ３及びａ−Ｓｉとは異なる材料からなる層を追加することもできる。
【００６１】
また、本実施形態においても第１実施形態と同様に、反射膜のトータル膜厚の上限は、反射膜の膜剥がれが発生しない程度であることが好ましい。具体的には、反射膜のトータル膜厚は約２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、反射膜１４はＡＲ膜、反射膜１６はＨＲ膜であるとしたが、レーザの構造によってＡＲ膜及びＨＲ膜を逆にしてもよい。また、反射膜１４及び反射膜１６の層数は、一例として示されている。
【００６３】
また、成膜工程において、半導体レーザ端面をクリーニングし、端面上にアルミニウム膜を形成した後に、酸化アルミニウム膜を形成したが、クリーニング工程及びアルミニウム膜形成工程を経ることなく、酸化アルミニウム膜を半導体端面上に形成してもよい。すなわち、図２における製造方法のフローのうち、Ｓ１０３及びＳ１０４を実施しない態様であってもよい。また、半導体レーザとして、上記実施形態ではＤＦＢレーザを例に説明したが、端面に反射膜を備えるファブリペロレーザにおいても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ１０の製造方法の一部を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ１０の製造方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ１０の反射膜を成膜するための成膜装置を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ１０を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体レーザのＥＳＤ劣化率を測定した結果を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザの反射膜における圧縮応力について説明する図である。
【図７】図４に示した半導体レーザ本体に働く圧縮応力のうちｘ応力を示す図である。
【図８】図４に示した半導体レーザ本体に働く圧縮応力のうちｙ応力を示す図である。
【図９】図４に示した半導体レーザ本体に働く圧縮応力のうちｚ応力を示す図である。
【図１０】図４に示した半導体レーザ本体におけるバンドギャップ波長を示した図である。
【図１１】本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体レーザの反射膜の膜厚と圧縮応力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…半導体レーザ、１２…半導体レーザ本体、１４、１６…反射膜、１４Ａ、１６Ａ…酸化アルミニウム膜、１４Ｂ、１６Ｂ…酸化チタン／アモルファスシリコン膜Ｅ１、Ｅ２…端面、Ｌ…レーザ光。
【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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