CN100477422C - 半导体激光元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在并列设置多条脊部(16、36)的元件中，以夹着各脊部(16、36)的方式形成支承体(17、37)。更具体地说，在脊部(16)的元件外侧形成第一支承体17a，并在元件内侧形成第二支承体(17b)。另外，在脊部(36)的元件外侧形成第一支承体(37a)，并在元件内侧形成第二支承体(37b)。由此，在制造元件时，即使在元件表面涂敷抗蚀剂而进行旋转涂敷，也能够通过该第二支承体(17b、37b)来在一定的程度上抑制相对脊部(16、36)位于元件内侧的抗蚀剂流入脊部之间的槽中，从而能够避免相对脊部(16、36)位于元件内侧的抗蚀剂膜厚与元件外侧相比大幅度地变薄。

Description

半导体激光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有多条条纹(stripe)状的脊部(ridge)的半导体激光元件及其制造方法。

背景技术

以往，就提出有各种各样的脊部条纹(ridge stripe)型的半导体激光元件(例如，参照专利文件1)。例如，图8A是表示以往的半导体激光元件的俯视图，图8B是表示上述半导体激光元件的剖面图。在该半导体激光元件的基板上，依次形成有n型包覆层(clad layer)、活性层、p型包覆层、蚀刻阻止层(stopper layer)、p型包覆层、p型接触层。而且，通过蚀刻p型包覆层及p型接触层，在元件表面上形成有脊部101的同时，在脊部101的两侧以规定的间隔形成有支承体102、102。另外，为了简化说明，在图中省略图示n型阻挡层(blocking layer)、p型电极及n型电极。

在这里，若将上述半导体激光元件的元件宽度设为300μm，则从脊部101的中心到支承体102、102的脊部101侧端部的距离(以下，称作脊部-支承体间距)，例如被设定为70μm，另外，支承体102、102的宽度(芯片宽度方向的支承体102、102的长度)分别为50μm，而合起来被设定为100μm。

因此，支承体宽度相对元件宽度的比例为。

如图8C所示，这种结构的半导体激光元件将基板上的脊部101及支承体102、102侧安装在衬底(sub-mount)110上，并中间夹着该衬底110而被保持(结向下(junction down)方式)在保持体上(未图示)。

另外，以往，也提出有各种各样的具有2条脊部、且可出射2束不同波长的激光或同一波长的激光的双条纹(twin stripe)型半导体激光元件(例如，参照专利文献2)。这种半导体激光元件是通过例如如下方法来制造的。另外，下面对中间夹着衬底而将半导体激光元件保持在保持体上的、适用所谓结向下方式的半导体激光元件的制造方法进行说明，但对与图8A～图8C表示的半导体激光元件相同的结构部分付与相同的附图标记，并进行说明。

首先，在基板上形成n型缓冲层、n型包覆层、活性层、第一p型包覆层、蚀刻阻止层、第二p型包覆层、p型接触层。然后，通过对第二p型包覆层及p型接触层进行干蚀刻及湿蚀刻，而形成2条脊部101、101的同时，在脊部101、101的外侧形成一对支承体102、102(参照图9A)。另外，为了简化说明，在图中省略图示n型阻挡层、p型电极及n型电极。

下面，在元件表面上形成n形阻挡层103(参照图9B)，并在其上面涂敷抗蚀剂(下面，只称为抗蚀剂)104(参照图9C)。然后，为了除去脊部101、101的顶部表面的抗蚀剂104，而将对该顶部以外部分进行遮光的遮光部105作为掩膜，并对抗蚀剂104进行曝光(参照图9D)。由此，除去脊部101、101的顶部及其近旁的抗蚀剂104(参照图9E)。

接着，蚀刻除去脊部101、101的顶部的n型阻挡层103(参照图9F)。然后，剥离抗蚀剂104(参照图9G)，并在元件表面上形成与脊部101、101导通的p型电极106(参照图9H)。另一方面，在基板的背面(与p型电极106相反侧)形成n型电极(没有图示)。

专利文献1：JP特许第3348024号公报

专利文献2：JP特开2003-69154号公报

发明的公开

发明要解决的课题

但是，在图9C所示的抗蚀剂104的涂敷工序一般是通过旋涂法来进行的。在该旋图法中，向元件表面滴下抗蚀剂104之后，旋转晶片而使抗蚀剂104横向扩展，并通过光照射来将其固化。

但是，在上述制造方法中，对于1条脊部101仅在其一侧(在图9A至图9H为元件外侧)形成有支承体102，所以通过旋涂法所形成的抗蚀剂104的膜厚实际上在脊部101的内侧(不存在支承体102侧)和外侧(存在支承体102侧)存在少许不同。其将引起对元件特性产生坏影响的结果。关于这一点，参照图10A至图10D进行说明。

图10A是表示在图9E所示的工序中抗蚀剂104的膜厚相对1条脊部101而在元件内侧薄、在元件外侧厚的情况。通过旋涂法来在元件表面上涂敷了抗蚀剂104时，刚涂敷之后抗蚀剂立即流入脊部间的槽中。通过该流入而在元件内侧的抗蚀剂104的膜厚可能会变得过薄，作为其极端的例子，在该抗蚀剂104上可能会产生孔107。

于是，对在图9F所示的n型阻挡层103的蚀刻工序中，如图10B所示，通过蚀刻不仅除去脊部101的顶部的n型阻挡层103，而且通过与脊部101相比位于元件内侧的、抗蚀剂104的孔107，连其下层的n型阻挡层103也被蚀刻而除去，从而形成间隙108。因此，在该状态下剥离抗蚀剂104(参照图10C)，而形成了p型电极106以使其覆盖脊部101时，p型电极106也会进入到n型阻挡层103的间隙108(参照图10D)。通过这样的结构上的不良，而导致元件的光功率等元件特性的劣化。

还有，在半导体激光元件中，若周围的温度变化，则伴随其变化，例如，为得到一定的光功率而所需的工作电流和工作电压、波长等诸特性也会变动。在这里，以下，对于周围温度的诸特性称为温度特性，并将相对周围温度的诸特性的变动称为温度特性的降低。温度特性的降低将成为元件可靠性降低的一个重要原因，因此必须要极力对其进行抑制。

在此，若在半导体激光元件的各个特性中着眼于工作电流，则输出激光的活性层的温度越高工作电流越上升。这是由于活性层的温度越高则将电流转换为光的效率(转换效率)越低。因此，为了提高元件的可靠性，有必要将在活性层及其周围发生的热量散热到活性层以外的部位(元件以外的部位)，而抑制活性层温度的上升，从而抑制工作电流的上升。

在此，在适用结向下方式的半导体激光元件中，例如，如图8A～图8C所表示的那样，在脊部的两侧设置支承体102、102，并将在活性层发生的热量通过脊部101及支承体102、102来传递给衬底110。

但是，在上述的以往的半导体激光元件的结构中，将脊部-支承体间距设定为相对宽的70μm，另外，支承体的宽度对于芯片宽度的比例为

而相对小，因此，在脊部101的下部的活性层发生的热量，实际上很难通过支承体102、102而传递到衬底110。因此，实际上元件的散热没有充分到能够抑制活性层的温度上升，其结果，工作电流上升(温度特性降低)，而还未达到确实地提高元件的可靠性的地步。

另外，另一方面，若脊部-支承体间距过短，则脊部101和支承体102、102间的蚀刻很难进行，另外，若支承体宽度对芯片宽度的比例过大，则在对脊部101和到支承体102、102的蚀刻阻止层进行蚀刻时，由于用于通过肉眼来确认蚀刻进程的区域减少，因此，通过肉眼来确认蚀刻进程变得困难，因此，反而使元件的制造变得更加困难，所以不妥当。

还有，在双条纹型半导体激光元件中，对于1条脊部101仅在一侧(在图9A至图9H为元件外侧)形成有支承体102，所以上述问题变得更加显著。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种半导体激光元件及其制造方法，即：对于双条纹型半导体激光元件，(1)在制造具有多条脊部的元件时，能够使涂敷在各脊部两侧的抗蚀剂的膜厚均匀，由此消除所发生的结构上的不良；(2)避免制造元件时的困难；(3)同时，确实地提高元件的散热特性，从而确实地提高元件的温度特性，由此能够提高元件的温度特性及可靠性的半导体激光元件及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的半导体激光元件是一种在保护脊部的一对第一支承体的内侧并列设置有多条上述脊部的半导体激光元件，其特征在于，在上述多条脊部之间设置有保护上述脊部的第二支承体。

根据上述结构，则虽在并列设置的多条脊部的外侧形成有一对支承体(第一支承体)，但在这些多条脊部之间也形成有支承体(第二支承体)。由此，例如，在制造元件时，即使在元件表面涂敷抗蚀剂而进行旋转涂敷，也能够通过该第二支承体来在一定程度上抑制相对脊部位于元件内侧的抗蚀剂流入脊部之间的槽中，从而能够避免相对脊部位于元件内侧的抗蚀剂膜厚与元件外侧相比大幅度地变薄。其结果，在其后的蚀刻工序(例如，对以覆盖脊部的方式形成的阻挡层的脊部顶部部分的蚀刻工序)中，能够避免一直被蚀刻到元件内侧的抗蚀剂的下层(除了脊部顶部以外的阻挡层)为止而元件结构发生不良，从而能够避免元件特性的劣化。

特别是，若对应于各条脊部而设置上述第二支承体，则在1条脊部的两侧分别形成有支承体(第一支承体及第二支承体)，从而形成1条脊部被夹在第一支承体和第二支承体之间的位置关系。因此，对每条脊部能够确实地避免相对各脊部位于元件内侧的抗蚀剂的膜厚与元件外侧相比变薄，从而能够确实地避免由上述结构不良导致的元件特性的劣化。

另外，若在元件的最外缘设置有用于确认蚀刻进程的监视区域，则通过上述第二支承体的形成，而即使在元件内侧的区域无法确认到其后的蚀刻进程，也能够由元件最外缘的监视区域对其进行确认。其结果，能够避免由蚀刻不良导致的元件的结构不良。

另外，若该监视区域被兼用为用于分离元件的分离槽，则能够使该分离槽持有分离元件的功能和蚀刻时的监视功能两方面，从而能够以分离槽代用上述监视区域。

进一步，若将从上述脊部的中心到上述支承体的上述脊部侧的端部为止的距离(脊部-支承体间距)设定为大于20μm、且不到50μm，则由于不到50μm的脊部-支承体的间距与以往的70μm相比足够短，所以在脊部下方的活性层所发生的热量不仅确实地传递到脊部，而且也确实地传递到支承体。由此，能够将上述的热量通过脊部及支承体而向外部(例如，若为结向下方式，则通过衬底向保持体)散热，从而能够确实地提高元件的散热特性。其结果，能够确实地抑制活性层的温度上升，而能够确实地提高元件的温度特性(例如，能够确实地降低用于得到一定的光功率的工作电流)，从而能够确实地提高元件的可靠性。另外，由于脊部-支承体间距大于20μm，所以不会给脊部-支承体间的蚀刻带来障碍，从而能够充分地避免制造元件时的困难。

另外，优选将脊部-支承体的间距设定为大于20μm、且40μm以下，更优选设定为大于20μm、且33μm以下。这样，通过使脊部-支承体的间距的上限变小，而能够进一步确实地提高元件的散热特性，从而能够进一步提高元件的可靠性。特别是，若将脊部-支承体的间距设定为30μm以上、且33μm以下，则能够确实地得到上述效果的同时，也能够使脊部-支承体间的蚀刻区域变宽，因此其蚀刻变得容易。

另外，若将上述支承体的宽度(Wss；全部支承体的宽度的合计)对半导体激光元件的芯片宽度(Wc)的比例(Rw)设定为大于33％、且不到52％，则与以往的相比可确实地增加支承体面积。另外，所谓支承体面积是指从上方看元件时的支承体表面的平面面积。由此，能够确实地提高在支承体的散热效果、即在活性层所发生的热量向外部的散热效果。因此，能够确实地抑制在活性层的温度上升，从而能够确实地提高元件的温度特性(例如，能够确实地降低用于得到一定的光功率的工作电流)。其结果，能够确实地提高元件的可靠性。

另外，由于支承体的宽度不到芯片宽度的52％，所以能够充分地确保在进行对脊部及支承体的蚀刻时的监视区域(用于确认蚀刻阻止层为止的蚀刻的进程的区域)。其结果，不会给脊部及支承体的蚀刻带来障碍，而能够充分地避免制造元件时的困难。

但是，当元件在脊部的长度方向的长度一定时，支承体宽度对芯片宽度的比例与支承体面积对元件面积(从上方看元件时的元件表面的平面面积)的比例相等。因此，即使将支承体面积对元件面积的比例设定为大于33％、且不到52％，也能够得到与上述同样的效果。另外，这时，由于支承体的平面形状并不仅限定于矩形，因此能够构成各种各样的平面形状的支承体，从而能够增加元件的变化。

另外，优选将支承体的宽度设定为大于元件的芯片宽度的44％、且不到50％。若支承体的宽度大于元件的芯片宽度的44％，则由于支承体面积进一步加大，所以在支承体的散热效果也进一步提高。因此，能够确实地抑制在活性层的温度上升，从而能够进一步确实地提高元件的温度特性。其结果，能够进一步确实地提高元件的可靠性。

另外，若将支承体的宽度设定为不到元件的芯片宽度的50％，则能够确保使上述监视区域更大，所以能够进一步确实地避免在蚀刻脊部及支承体时发生障碍，从而能够进一步确实地避免制造元件时的困难。

另外，由与上述相同的考虑方法可知，即使将支承体的面积对元件面积的比例设定为大于44％、且不到50％，也能够得到与上述相同的效果，而且，能够由各种各样的平面形状来构成支承体。

另外，本发明的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，具有：在元件表面并列形成多条脊部的同时，对于各条脊部，以夹着各条脊部的方式形成多个支承体的工序；在上述脊部及上述支承体的表面形成阻挡层的工序；通过旋涂法来在上述阻挡层的表面涂敷保护膜的工序；除去覆盖上述脊部的顶部的上述保护膜的工序；将上述保护膜作为掩膜，而除去覆盖上述脊部的顶部的上述阻挡层的工序；以覆盖上述脊部的方式形成电极层的工序。

根据该制造方法，则以夹着多个并列设置的各条脊部的方式形成支承体。即，在各脊部的两侧(元件内侧及元件外侧)形成支承体。在此状态下，在各脊部及各支承体表面形成阻挡层，并通过旋涂法在该阻挡层的表面上涂敷保护膜(例如，抗蚀剂)时，通过相对脊部位于元件内侧的支承体而在一定程度上能够抑制相对各脊部位于元件内侧的抗蚀剂流入脊部之间的槽中。由此，相对脊部位于元件内侧的抗蚀剂膜厚不会比位于元件外侧的抗蚀剂的膜厚大幅地变薄。

因此，之后，除去覆盖脊部顶部的抗蚀剂，并将该抗蚀剂作为掩膜而除去覆盖脊部顶部的阻挡层时，也能够避免一直被除去到相对脊部位于元件内侧的抗蚀剂下层的阻挡层为止的情况，接着，在以覆盖脊部的方式形成电极层时，也能够避免该电极层进入除了脊部以外的阻挡层之间。其结果，能够避免元件结构不良，从而能够避免元件特性的劣化。

本发明的半导体激光元件，在保护脊部的一对第一支承体的内侧并列设置有多条上述脊部，其特征在于，在上述多条脊部之间设置有保护上述脊部的第二支承体，上述第一及第二支承体的宽度对上述半导体激光元件的芯片宽度的比例设定为大于33％、且不到52％。

附图的简单说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的半导体激光元件的概略结构的剖面图。

图2是表示以结向下方式将上述半导体激光元件连接在衬底的状态的剖面图。

图3A至图3H是表示图1所示的半导体激光元件的制造工序的剖面图。

图4是表示作为单独的半导体激光元件而制作图1所示的双条纹型的半导体激光元件中的一方的红色激光出射部时的概略结构的剖面图。

图5是表示脊部-支承体间距和工作电流的关系的曲线图。

图6是表示支承体宽度对芯片宽度的比例和工作电流的关系的曲线图。

图7A至图7C是表示支承体的其他的结构例的俯视图。

图8A是以往的半导体激光元件的俯视图，图8B是表示上述半导体激光元件的概略结构的剖面图，图8C是表示以结向下方式将上述半导体激光元件连接在衬底的状态的剖面图。

图9A至图9H是表示以往的半导体激光元件的制造工序的剖面图。

图10A至图10D是详细地表示图9E及图9F的一部分制造工序的剖面图。

附图标记的说明

5分离槽(监视区域)

16脊部

17支承体

17a第一支承体

17b第二支承体

18阻挡层

19p型电极(电极层)

36脊部

37支承体

37a第一支承体

37b第二支承体

38阻挡层

39p型电极(电极层)

51阻挡层

52抗蚀剂(保护膜)

用于实施发明的最佳方式

下面，基于附图，对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是表示本发明的半导体激光元件(以下，简单称为元件)的概略结构的剖面图。该元件1是一种可出射2束不同波长的激光、即红色激光和红外激光的、双条纹型的元件1。在该元件的由n型(第一导电型)GaAs构成的基板10上，形成有出射红色激光的红色激光出射部2和出射红外激光的红外激光出射部3。

另外，在基板10上的红色激光出射部2和红外激光出射部3之间设置有用于防止短路的分离槽4。另外，在元件的最外缘设置有分离槽5。该分离槽5本来是用于分离相邻形成在同一晶片上的元件，但在本实施方式中，当进行下述的制造工序中的蚀刻时，还作为用于确认蚀刻进程的监视区域而发挥作用。

红色激光出射部2是在基板10上依次层叠由n型GaInP构成的缓冲层11、由n型AlGaInP构成的n型包覆层12、由GaInP/AlGaInP构成、且出射红色激光的活性层13、由p型(第二导电型)AlGaInP构成的p型包覆层14及由p型GaInP构成的蚀刻阻止层15而构成的。

在蚀刻阻止层15上，形成有条纹状的脊部16的同时，在该脊部16的两侧，与脊部16隔有规定间隔而形成有支承体17。支承体17是用于将元件稳定地安装在下述衬底45(参照图2)上的支承部，并通过该支承体17来保护脊部16。

支承体17是由相对脊部16而位于元件外侧的第一支承体17a和位于元件内侧的第二支承体17b构成。在除了脊部16的顶部之外的表面上层叠有由n型AlInP构成的阻挡层18，并在脊部16的顶部及阻挡层18上层叠有p型电极19。另一方面，在基板10的背面侧形成有与红外激光出射部3共享的n型电极20。

上述脊部16及支承体17是依序层叠由p型AlGaInP构成的p型包覆层21、由p型GaInP构成的接触层22及由p型GaAs构成的接触层23而构成的。

另一方面，红外激光出射部3是在基板10上依次层叠出射红外激光的活性层33、由p型AlGaAs构成的p型包覆层34及p型AlGaAs构成的蚀刻阻止层35而构成的，其中，上述活性层33是由n型AlGaAs构成的缓冲层31、由n型AlGaAs构成的n型包覆层32、AlGaAs/AlGaAs构成的。

在蚀刻阻止层35上形成有条纹状的脊部36的同时，在该脊部36的两侧，与脊部36隔有规定间隔而形成有支承体37。支承体37是一种用于将元件稳定地安装在下述衬底45(参照图2)上的支承部，而通过该支承体37来保护脊部36。即，支承体37发挥阻止由于元件加工工序中所受应力脊部36被折断的功能。另外，支承体37也有效地发挥着作为散热构件的功能。

支承体37是由相对脊部36而位于元件外侧的第一支承体37a和位于元件内侧的第二支承体37b构成。在除了脊部36的顶部之外的表面上层叠有由n型AlGaAs构成的阻挡层38，并在脊部36的顶部及阻挡层38上层叠有p型电极39。

上述脊部36及支承体37是依序层叠由p型AlGaAs构成的p型包覆层41、由p型GaAs构成的接触层42而构成的。

如图2所示，上述结构的元件将基板10的p型电极19、39侧安装在衬底45上，而通过衬底45被保持在保持体(没有图示)上(结向下方式)。

这样，在本实施方式的元件中，多条脊部36、16并列设置在一对第一支承体37a、17a的内侧，并在这些多条脊部36、16之间设置有第二支承体37b、17b。特别是，在本实施方式中，第二支承体37b、17b是对应于各条脊部36、16而被设置的。其结果，脊部36以由第一支承体37a和第二支承体37b隔有规定间隔而夹着的方式被设置，并且，脊部16以由第一支承体17a和第二支承体17b隔有规定间隔而夹着的方式被设置。

另外，在本实施方式中，元件宽度为例如300μm，脊部16、36的宽度分别为例如2μm。另外，脊部16、36之间的距离为例如110μm，脊部16、36的中心和分离槽4的中心的距离分别为例如55μm。进一步，从脊部16的中心到支承体17(第一支承体17a或第二支承体17b)的脊部16侧的端部为止的距离、及从脊部36的中心到支承体37(第一支承体37a或第二支承体37b)的脊部36侧的端部为止的距离分别为例如20μm。即，相对于脊部16，第一支承体17a及第二支承体17b具有线对称的位置关系，并且，相对于脊部36，第一支承体37a及第二支承体37b具有线对称的位置关系。

下面，基于图1及图3A～图3H，对上述结构的元件的制造方法进行说明。

首先，分别对应于红色激光出射部2及红外激光出射部3而在基板10上层叠形成缓冲层11、31、n型包覆层12、32、活性层13、33、p型包覆层14、34、蚀刻阻止层15、35、p型包覆层21、41及接触层22、23、42。然后，通过对p型包覆层21、41、接触层22、23、42进行干蚀刻和湿蚀刻，而形成2条脊部16、36，和在脊部16、36的外侧的第一支承体17a、37a，和在脊部16、36的内侧的第二支承体17b、37b(参照图3A)。

下面，在元件表面上形成阻挡层51(以后成为阻挡层18、38)(参照图3B)，并通过旋涂法在其上面涂敷作为保护膜的抗蚀剂(以下，简单称为抗蚀剂)52(参照图3C)。然后，为了除去脊部16、36的顶部表面的抗蚀剂52，而将对该顶部以外的部分进行遮光的遮光部53作为掩膜，对抗蚀剂52进行曝光(参照图3D)。由此，除去脊部16、36的顶部及其近旁的抗蚀剂52(参照图3E)。

接着，蚀刻除去脊部16、36的顶部的阻挡层51(参照图3F)。然后，剥离抗蚀剂52(参照图3G)，并在元件表面形成分别和脊部16、36的顶部导通的p型电极19、39(参照图3H)。另一方面，在基板的背面(p型电极19、39的相反侧)形成n型电极20(参照图1)。之后，通过分离槽5将相邻的元件分离为各元件。

这里，在上述制造过程中，对在脊部16、36的两侧的抗蚀剂52的膜厚，分为有第二支承体17b、37b时(本发明)和没有时(以往)而进行了测定。该测定对晶片中心部的相邻的3个元件A、B、C、和除了这些以外的1个元件D合计4个元件，使用SEM(扫描电子显微镜)来测定：(1)脊部顶部的抗蚀剂a的膜厚[μm]；(2)相对脊部而位于元件外侧的抗蚀剂b的膜厚[μm]；(3)相对脊部而位于元件内侧的抗蚀剂c的膜厚[μm]。表1表示其测定结果。

[表1]    单位[μm]

()内为没有第二支承体时的值

从表1的结果可知，通过设置第二支承部17b，使红色激光出射部2的脊部两侧的抗蚀剂b、c的膜厚差从0.15μm减少到0.09μm，从而可知夹着脊部而位于两侧的抗蚀剂厚度变得更加均匀。0.06μm的减少幅度相当于0.15μm的40％，这意味着抗蚀剂膜厚的不均匀性改善了40％。

另外，对于红外激光出射部3，也通过设置第二支承部37b，而从0.10减少到0.07，从而可知夹着脊部而位于两侧的抗蚀剂的厚度变得更加均匀。0.03μm的减少幅度相当于0.10μm的30％，这意味着抗蚀剂膜厚的不均匀性改善了30％。

如上所述，本实施方式的元件采用了在一对第一支承体17a、37a之间并列设置有多条脊部16、36，并在该多条脊部16、36之间设置有第二支承体17b、37b的结构。由此，在制造元件时，即使在元件表面上涂敷抗蚀剂52而进行旋转涂敷，也能够通过该第二支承体17b、37b来在一定程度上抑制相对脊部16、36位于元件内侧的抗蚀剂52流入脊部之间的槽中。而且，能够避免相对脊部16、36而位于元件内侧的抗蚀剂的膜厚与元件外侧相比大幅地变薄。

因此，之后，即使除去覆盖脊部顶部的抗蚀剂52、并将该抗蚀剂52作为掩膜而除去覆盖在脊部顶部的阻挡层51时，也可以避免如以往那样一直被除去到相对脊部16、36位于元件内侧的抗蚀剂52下层的阻挡层51为止的情况，因此，即使接着以覆盖脊部16、36的方式形成电极层(在本实施方式中为p型电极19、39)时，也能够避免该电极层在除了脊部16、36以外的部分进入到阻挡层51之间。其结果，能够避免元件结构的不良，从而能够避免元件特性的劣化。

特别是，不仅在脊部16、36之间设置1个第二支承体，而且，如本实施方式那样，对应于各条脊部16、36而设置第二支承体17b、37b，从而，对于各脊部16、36，能够通过第二支承体17b、37b来抑制抗蚀剂52从元件内侧流向元件外侧。而且，对于每条脊部16、36，能够确实地避免相对各脊部16、36而在元件内侧的抗蚀剂膜厚与元件外侧相比变薄的情况。其结果，能够确实地得到上述的本实施方式的效果。

另外，由于在脊部16、36的两侧形成有支承体17、37，所以与仅在单侧形成有支承体17、37时相比，也具有能够减少组装损伤的效果。即，仅在脊部16、36的单侧形成有支承体17、37的元件结构中，当通过衬底45将元件安装到保持体时，负荷仅作用于单侧的支承体17、37。但是，在本实施方式的元件结构中，能够将组装时的负荷分散于两侧的支承体17、37，从而能够提供一种可靠性更高的元件。

另外，对于1个元件，不仅设置第一支承体17a、37a，而且也设置第二支承体17b、37b，从而，在通过衬底45将元件安装在保持体时，能够将由来自活性层13、33的激光功率所发生的热量，不仅通过第一支承体17a、37a，而且也能够通过第二支承体17b、37b来传递到衬底45侧。即，在元件上设置第二支承体17b、37b的情况与没有在元件上设置第二支承体17b、37b的情况相比，可提高元件的散热特性。由此，能够抑制在活性层13、33的温度上升，从而能够降低例如用于得到一定的光功率(例如，在70℃为40mw)的工作电流(流在电极之间的电流)。因此，通过这样的温度特性的提高，而能够提高元件的可靠性。

下面，为了提高元件的散热特性及温度特性，而基于以下的对半导体激光元件的实验结果，设定了从脊部16的中心到支承体17、17的脊部16侧的端部为止的距离(以下，称为脊部-支承体间距)Wa。参照附图对该点进行说明。另外，图4是表示作为单独的半导体激光元件而制作图1所示的双条纹型的半导体激光元件中的一方的红色激光出射部2时的概略结构的剖面图，而且，对与图1所示的结构相同的结构部分付与同一附图标记，并省略其详细的说明。

在本实施方式中，通过改变脊部-支承体间距Wa来调查了周围温度为70℃时用于得到一定的光功率P₀(例如40mW)的工作电流I_op相对于周围温度为25℃时用于得到一定的光功率P₀(例如40mW)的工作电流I_op(约85mA)的变化。在表2中表示其结果。另外，芯片宽度Wc为1个元件的宽度，在本实施方式中为300μm。还有，支承体17、17的各支承体的宽度Ws分别为50μm(支承体17、17的宽度总和为Wss)。图5是基于表2的数值作成的、表示脊部-支承体间距Wa和工作电流I_op的关系的曲线图。

[表2]

芯片宽度Wc[μm]	脊部-支承体间距Wa[μm]	支承体宽度Ws[μm]	全部支承体宽度Wss对芯片宽度Wc的比例Rw	工作电流Iop[mA]
					300	20	50	33％	124.6
300	30	50	33％	122.9
					300	50	50	33％	133.6
300	70	50	33％	133.6

如图5所示，在脊部-支承体间距Wa为与以往相同的70μm处，工作电流I_op为133.6mA，取最大值。另外，在脊部-支承体间距Wa处于50μm以上、且70μm以下的范围内时，工作电流I_op也为同上的133.6mA，取最大值。可以认为，这是因为：由于脊部-支承体间距Wa大，因此在活性层13所发生的热量很难传递到支承体17、17，而散热特性不太出众，从而由在活性层13的温度上升而导致工作电流I_op的增大。

另一方面，在脊部-支承体间距Wa为30μm处，工作电流I_op为122.9mA，取最小值，这可能是提高了散热特性的结果，工作电流I_op变为最小。即，在脊部-支承体间距Wa为30μm处，对元件散热特性的提高效果最高。

另外，在脊部-支承体间距Wa为20μm处，工作电流I_op为124.6mA，而虽不是最小值，但可以说比脊部-支承体间距Wa为以往的70μm时大幅地降低，因此可以说对散热特性的提高效果依然很高。但是，在脊部-支承体间距Wa正好为20μm时，由于有必要高精度地进行对脊部16和支承体17、17之间的p型包覆层21、接触层22及接触层23的蚀刻，从而伴随着制造上的困难，因此脊部-支承体间距Wa有必要取大于20μm的值。另外，如图5的曲线图所示，脊部-支承体间距Wa为33μm时，工作电流I_op也为同上的124.6mA，可以说对散热特性的提高效果很大。

另外，在脊部-支承体间距Wa为40μm处，如图5的曲线图所示，工作电流I_op处于128.0mA附近，从而可以说对散热特性的提高效果仅次于脊部-支承体间距Wa为30μm、20μm(33μm)时。

如上所述，为了得到对元件的散热特性的提高效果，作为脊部-支承体间距Wa的上限而能够考虑不到50μm、40μm以下、33μm以下、30μm以下。

另外，作为脊部-支承体间距Wa的下限而主要考容易地进行对虑脊部-支承体间的蚀刻的情况，从而能够考虑大于20μm、30μm以上、33μm以上、40μm以上。

因此，脊部-支承体间距Wa的合适的范围为大于20μm、且不到50μm的范围，因此能够通过适宜的组合上述的下限和上限来进行设定。即，能够考虑到使脊部-支承体间距Wa处于：大于20μm、且不到50μm的范围；大于20μm、且40μm以下的范围；大于20μm、且33μm以下的范围；大于20μm、且30μm以下的范围。另外，可以考虑脊部-支承体间距Wa在：30μm以上、且不到50μm的范围；30μm以上、且40μm以下的范围；30μm以上、且33μm以下的范围。进一步，也可以考虑脊部-支承体间距Wa在：33μm以上、且不到50μm的范围；33μm以上、且40μm以下的范围；另外也可以考虑其在40μm以上、且不到50μm的范围。

在这里，如图5所示，将脊部-支承体间距Wa所在的、大于20μm、且30μm以下的范围设为a；将30μm以上、且33μm以下的范围设为b；将33μm以上、且40μm以下的范围设为c；将40μm以上、且不到50μm的范围设为d。另外，将边界值包含在相邻的任何一方的范围内而可。

若最最着眼于降低工作电流I_op，则脊部-支承体间距Wa的范围优选a与b中包含至少一方的范围(a+b、a、b)，其次，优选在此基础上包含c的范围(例如，以a+b+c、b+c、c表示的范围)，再其次，优选在此基础上包含d的范围(例如，以a+b+c+d、b+c+d、c+d、d表示的范围)。

如上所述，在位于活性层13的上方的脊部16侧具有支承体17、17的元件中，若基于上述的实验结果，将脊部-支承体间距Wa设定为大于20μm、且不到50μm，则与将脊部-支承体间距Wa设定为70μm的以往相比，能够确实地降低用于得到一定的光功率(例如，40mW)的工作电流I_op。换句话说，这意味着：由于脊部-支承体间距Wa与以往的70μm相比被充分地缩短，所以在活性层13所发生的热量通过脊部16及支承体17、17确实地传递到衬底，而提高了元件的散热特性，从而提高了元件的温度特性。因此，通过将脊部-支承体间距Wa设定在上述范围内，而能够确实地提高元件的可靠性。另外，由于脊部-支承体间距Wa大于20μm，所以不会给脊部-支承体间的蚀刻的带来障碍，从而能够充分地避免制造元件时的困难。

另外，若将脊部-支承体间距Wa的下限设为30μm以上，则由于对脊部-支承体间的蚀刻区域也扩展，从而使蚀刻变得更加容易。

下面，设定了支承体17、17的宽度Wss对元件的芯片宽度Wc的比例(以下，记载为宽度比Rw)。另外，所谓宽度Wss是指所有支承体17、17的宽度的合计，而1个支承体17的宽度记载为Ws。即，在具有2个支承体17、17的本实施方式的元件中，Wss＝2Ws。另外，宽度比Rw＝(支承体宽度Wss/芯片宽度Wc)×100。

在本实施方式中，通过改变宽度比Rw来调查了周围温度为70℃时用于得到一定的光功率P₀(例如40mW)的工作电流I_op相对于周围温度为25℃时用于得到一定的光功率P₀(例如40mW)的工作电流I_op(约85mA)的变化。其结果如表3所示。

另外，在本实施方式中，芯片宽度Wc为300μm。还有，脊部-支承体间距Wa是指从脊部16的中心到支承体17、17的脊部16侧的端部为止的距离，在本实施方式中，将脊部-支承体间距Wa与支承体17的宽度Ws之和保持在120μm的同时，改变支承体宽度Ws，而改变宽度比Rw。图6是基于表3的数值来作成的、表示宽度比Rw和工作电流I_op的关系的曲线图。

[表3]

芯片宽度Wc[μm]	脊部-支承体间距Wa[μm]	1个支承体宽度Ws[μm]	全部支承体宽度Wss对芯片宽度Wc的比例Rw	工作电流Iop[mA]
					300	20	100	67％	116.6
300	30	90	60％	120.2
					300	50	70	47％	128.8
300	70	50	33％	133.0
					300	90	30	20％	134.0

如图6所示，宽度比Rw在20％以上、且33％以下的范围内时，工作电流I_op仅减少了1mA。这意味着：由于在活性层13所发生的热量在支承体17、17的散热效率不太出众，因此抑制在活性层13的温度上升的效果低，从而几乎没能抑制温度特性的降低。

对此，若宽度比Rw超过33％，则工作电流I_op明显地降低。这意味着：随着支承体17、17的支承体面积的增大，在支承体17、17的散热效果显著地提高，从而能够有效地抑制在活性层13的温度上升。因此，当宽度比Rw超过33％时，能够确实地抑制元件的温度特性的降低。特别是宽度比Rw超过40％时，工作电流I_op的降低变得更加显著，从而元件的温度特性的提高效果更加变高。

另一方面，在进行对脊部16及支承体17、17的蚀刻时，有必要确保脊部16和支承体17、17之间的区域而作为用于以肉眼确认蚀刻进程的监视区域。根据实验已经知道：在宽度比为52％以上时，无法通过该监视区域以肉眼确认蚀刻的进程。

另外，虽然有通过在晶片上预先设置监视区域，而使宽度比Rw的上限增大的方法，但若采用这种方法，则与在晶片上没有设置监视区域的情况相比，由1个晶片所加工出的元件的数目减少10％左右，因此元件的制造效率被降低。

因此，宽度比Rw优选为大于33％、且不到52％，更优选为大于40％、且不到52％。另外，若宽度比Rw的上限不到50％，则由于用于蚀刻的监视区域更加变宽，所以宽度比Rw更优选为大于33％、且不到50％，最优选为大于40％、且不到50％。

如上所述，在位于活性层13的上方的脊部16的侧方具有支承体17、17的元件中，若基于上述实验结果，而将支承体宽度Wss对芯片宽度Wc的比例Rw设定为大于33％、且不到52％，则与以往相比确实地增加支承体面积，从而能够确实地提高支承体17、17的散热效果、即在活性层13所发生的热量向外部(例如，衬底)的散热效果。因此，能够确实地抑制在活性层13的温度上升，从而能够确实地降低元件的工作电流I_op。其结果，能够确实地提高元件的温度特性，从而能够确实地提高元件的可靠性。另外，由于支承体宽度Wss不到芯片宽度Wc的52％，所以能够充分地确保对脊部16及支承体17、17进行蚀刻时的监视区域，从而能够充分地避免制造元件时的困难。

另外，通过将宽度比Rw设定为上述范围，而使支承体面积比以往还宽，所以有这样的利点：确实地提高将元件安装到衬底时的稳定性，并且容易以结向下方式进行组装。

但是，当元件的长度方向的长度为一定时，支承体面积对元件面积(从上方看元件时的元件表面的平面面积)的比例(以下，记载为面积比Rs)与宽度比Rw成正比。因此，对于上述的宽度比Rw的范围，能够换句话而作为面积比Rs的范围来描述，在这种情况下，也可以得到与上述同样的效果。

即，若将面积比Rs设定为大于33％、且不到52％，则可以得到与将宽度比Rw设定为大于33％、且不到52％时同样的效果，并且，若将面积比Rs设定为大于40％、且不到50％，则可以得到与将宽度比Rw设定为大于40％、且不到50％时同样的效果。

但是，在同时设置有多条脊部的半导体激光元件1中，若仅考虑提高散热特性，则优选为尽量加宽支承体宽度(第一支承体17a、37a的宽度及第二支承体17b、37b的宽度)，但是，若支承体的宽度过宽，则以肉眼确认除了支承体以外部位的蚀刻进程变得困难。因此，当考虑到散热特性及确认蚀刻的容易度两方面时，优选将支承体17、37的宽度设定成除了脊部16、36及支承体17、37之外的部位的宽度为元件宽度的40％以上。另外，优选将支承体17、37的面积设定成除了脊部16、36及支承体17、37以外的部位的面积为元件面积的40％以上。

另外，在本实施方式中，对这样的情况进行了说明，即，相对于脊部16，第一支承体17a和第二支承体17b呈线对称，并且，相对于脊部36，第一支承体37a和第二支承体37b呈线对称。但是，并不是必须满足这样的线对称，即使为非线对称，也可以通过设置第二支承体17b、37b来得到本实施方式的效果。

即，若可将面积比Rs控制在那样一定的范围内，则支承体17、17的形状并不仅限定于俯视时的条纹形状。例如，图7A至图7C表示单侧的支承体17的平面形状。如图7A所示，支承体17可以采用对应于除了脊部16的长度方向的两端部以外的部分粗、且对应于脊部16的长度方向两端部的部分细的形状。另外，与此相反，如图7B所示，支承体17也可以采用对应于除了脊部16的长度方向的两端部以外的部分细、且对应于脊部16的长度方向两端部的部分粗的形状。还有，如图7C所示，支承体17也可以采用对应于除了脊部16的长度方向的两端部以外的部分形成有开口部的形状。

另外，对于另一方的支承体17也同样，也可以采用上述任意一个平面形状。另外，一方的支承体17和另一方的支承体17，也可以形成分别不同的平面形状。另外，理所当然，支承体17、17的形状也可以采用除了在图7A至图7C所示的形状以外的形状。

另外，所谓支承体17的对应于除了脊部16的长度方向的两端部以外的部分是指：将除了脊部16的长度方向的两端部以外的部分向支承体17方向进行平移时，与支承体17重叠的部分。

另外，以上对芯片宽度为300μm的情况进行了说明，但并不仅限定于此，通过对任意的芯片宽度Wc适宜地设定宽度比Rw(面积比Rs)，从而能够得到本发明的效果。

另外，在本实施方式中，在元件1的最外缘设置有分离槽5，并活用该分离槽5而作为监视区域。若如上述那样在脊部16、36的元件内侧形成有第二支承体17b、37b，则与其相对应，以肉眼确认对除了支承体以外的部位的蚀刻进程的区域减少，从而对该确认产生障碍。但是，通过设置有分离槽5，而能够将该分离槽5活用为监视区域，因此能够避免由蚀刻不良导致的元件的结构不良。

另外，本来分离槽5是一种用于分离相邻元件的槽，但由于该分离槽5兼用作上述的监视区域，所以无需另外设置与分离槽5不同的监视区域，从而能够有效地活用分离槽5。

在上述实施方式中，将脊部16及支承体17的高度(不包含p型电极)设定为10μm以下、优选为2～7μm的范围。另外，将从活性层13到脊部16的顶上部为止的间隔设定为10μm以下、优选为2～8μm的范围。将P型电极19的厚度设定为1～5μm。将加上p型电极19的脊部16及支承体17的高度设定为15μm以下、优选为3～12μm的范围。

另外，在本实施方式中，针对出射不同的2个波长的激光的元件进行了说明，但只要是具有多条脊部的元件，则也可以将本发明适用于例如出射同一波长的激光的元件，或者，不仅适用于出射红外波长区域和红色波长区域的激光的元件，而且也适用于出射绿色或青色波长区域、进而蓝紫波长区域的激光的元件。

例如，当使用出射蓝紫波长区域的激光的元件2时，在GaN基板10上依次使由n型AlGaN包覆层12、InGaN量子井层及GaN阻挡层构成的3周期构造MQW活性层13、InGaN光导层14、AlGaN蚀刻阻止层15、p型AlGaN包覆层21、p型GaN接触层22成长，并通过进行与上述的工序同样的处理，而能够形成出射蓝紫波长区域的激光的元件2。

产业上的可利用性

本发明可利用于：作为对例如CD-R/RW、DVD-R/±RW、进而高密度的DVD等记录介质进行信息的记录、再现的信息记录再现装置的光源而被使用的半导体激光元件及其制造上。

Claims (5)

1.一种半导体激光元件，在保护脊部的一对第一支承体的内侧并列设置有多条上述脊部，其特征在于，

在上述多条脊部之间设置有保护上述脊部的第二支承体，

上述第一及第二支承体的宽度对上述半导体激光元件的芯片宽度的比例设定为大于33％、且不到52％。

2.如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，上述第一及第二支承体的宽度对上述半导体激光元件的芯片宽度的比例设定为大于44％、且不到50％。

3.如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，上述第一及第二支承体的面积对上述半导体激光元件的面积的比例设定为大于33％、且不到52％。

4.如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，上述第一及第二支承体的面积对上述半导体激光元件的面积的比例设定为大于44％、且不到50％。

5.一种权利要求1～3中任意一项所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，具有：

在元件表面并列形成多条脊部的同时，对于各条脊部，以夹着各条脊部的方式形成多个支承体的工序；

在上述脊部及上述支承体的表面形成阻挡层的工序；

通过旋涂法而在上述阻挡层的表面涂敷保护膜的工序；

除去覆盖上述脊部的顶部的上述保护膜的工序；

将上述保护膜作为掩膜，而除去覆盖上述脊部的顶部的上述阻挡层的工序；

以覆盖上述脊部的方式形成电极层的工序。

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