CN101855798A - 半导体激光器元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供在高输出的半导体激光器元件中，也能够将共振器端面处的放热限于最小限度，能够提高COD电平，并且能够得到良好的FFP形状，且可靠性高、长寿命的半导体激光器元件。该半导体激光器元件具有：层叠体，其由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成；由绝缘体构成的第二埋入层，其具有与所述第二导电型半导体层接触且与共振器方向平行的带状的槽部，在所述槽部的共振器端面侧埋入有由电介质构成的第一埋入层，在所述槽部的内侧埋入有导电层。

Description

半导体激光器元件
技术领域
本发明涉及半导体激光器元件，更具体来说涉及具有利用电流阻止层封闭光的构造的半导体激光器元件。
背景技术
从以往开始，例如，由InxAlyGa1-x-yN(0≤x，0≤y，0≤x+y≤1)的化合物半导体构成的青紫色的半导体激光器中，为了充分增大化合物半导体层中的垂直方向的光的封闭系数，探讨了增大包覆层的Al的组成的方法。但是，若Al的组成变大，则由于与基板及其他化合物半导体层的晶格不整合，在Al含有层内存在歪斜，发生产生裂纹等问题。
对此，提出了通过在化合物半导体层的上部配置具有带状的槽的电流阻止层和作为包覆层发挥功能的透明电极或金属层，而缩短化合物半导体层的生长时间，薄膜化化合物半导体层，从而能够降低Al含有层内的裂纹的产生的半导体激光器元件(例如，专利文献1及2)。
专利文献1：日本特开2006-41491号；
专利文献2：日本特开2007-129236号公报。
但是，在该半导体激光器元件中，在电流阻止层上形成的透明电极等扩及至共振器端面，因此，研究了提高劈开性及取向性，但由于伴随透明电极的劈开，存在共振器面的制作变得困难的问题。
若利用这样的透明电极将电流注入至共振器端面，则在共振器端面附近产生热量，尤其在高输出化的元件中，放热变得显著，因此，可能导致COD电平(level)的降低。
另外，为了共振器面的制作及COD电平的提高，将透明电极从共振器端面远离而形成的情况下，共振器端面附近的垂直方向的光封闭系数变化，因此，在共振器方向上，折射率分布变化，垂直方向的FFP(Far FieldPattern：远场图案)变乱。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，在高输出的半导体激光器元件中，也能够将共振器端面中的放热限于最小限度，提高COD电平，并且，能够得到良好的FFP形状，可靠性高，长寿命的半导体激光器元件。
本发明的半导体激光器元件，其特征在于，具有：
层叠体，其由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成；
由绝缘体构成的第二埋入层，其具有与所述第二导电型半导体层接触且与共振器方向平行的带状(stripe)的槽部，
在所述槽部的共振器端面侧埋入有由电介质构成的第一埋入层，在所述槽部的内侧埋入有导电层。
另外，本发明的其他半导体激光器元件，其特征在于，具有：
层叠体，其由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成，并具备共振器；
带状的导电层，其接触设置在所述第二导电型半导体层上；
第一埋入层，其与所述第二导电型半导体层上接触，配置于所述导电层的延长线上，并具有所述导电层的折射率以下的折射率。
发明效果
根据本发明的半导体激光器元件可知，能够提供在高输出的半导体激光器元件中，也能够将共振器端面处的放热限于最小限度，能够提高COD电平，并且，能够得到良好的FFP形状，可靠性高，长寿命的半导体激光器元件。
附图说明
图1是表示本发明的半导体激光器元件的结构的(a)立体图、(b)主视图、(c)俯视图、(d)侧视图。
图2是表示本发明的其他半导体激光器元件的结构的(a)立体图、(b)主视图、(c)俯视图、(d)侧视图。
图3是表示用于比较的半导体激光器元件的结构的俯视图。
图4是用于说明本发明的半导体激光器元件的制造方法的要部的简要制造工序图。
图5是用于说明本发明的半导体激光器元件的其他制造方法的要部的简要制造工序图。
图6是用于说明本发明的半导体激光器元件的又一其他制造方法的要部的简要制造工序图。
图7是表示本发明的半导体激光器元件和用于比较的激光器元件的FFP强度的图表。
图8是表示本发明的半导体激光器元件的寿命特性的图表。
图9是表示用于比较的半导体激光器元件的寿命特性的图表。
图10是本发明的其他半导体激光器元件的结构的立体图(a)、主视图(b)、俯视图(c)、侧视图(d)。
图11是用于说明本发明的半导体激光器元件的制造方法的要部的简要制造工序图。
图12是表示本发明的其他半导体激光器元件的结构的立体图(a)、主视图(b)、俯视图(c)、侧视图(d)。
图13是用于说明本发明的半导体激光器元件的其他制造方法的要部的简要制造工序图。
图14是表示本发明的其他半导体激光器元件的结构的立体图(a)、主视图(b)、俯视图(c)、侧视图(d)。
图中：1-基板；3-n型包覆层；4-n侧光引导层；5-活性层；6-帽层；7-p侧光引导层；8-p型接触层；9-第二埋入层；10-第一埋入层；11-导电层；11a、11b-导电性氧化物层；12-p焊盘(パツド)电极；13-n电极；14、24-层叠体；15、16-槽部；22-n焊盘电极。
具体实施方式
本发明的半导体激光器元件利用由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成的层叠体构成。
第一及第二导电型半导体层不特别限定，但化合物半导体以及氮化物半导体尤其优选通式由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)表示。此外，作为III族元素，使用B取代为一部分的III族元素也可，作为V族元素，利用P、As取代N的一部分的V组元素也可。第一导电型及第二导电型是指任一方为n型，另一方为p型的意思。在n型半导体层中，作为n型杂质，以一种以上含有Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr、Cd等IV族元素或VI族元素等也可。另外，在p型半导体层中，作为p型杂质，含有Mg、Zn、Be、Mn、Ca、Sr等。杂质例如优选以5×1016/cm3～1×1021/cm3左右的浓度范围含有。还有，构成第一导电型半导体层及第二导电型半导体层的半导体层的全部未必一定含有杂质也可。
第一及/或第二导电型半导体层优选具有光引导层，进而，优选形成为这些光引导层夹着活性层的结构的SCH(Separate ConfinementHeterostructure分离局限式异质结构)结构。第一及第二导电型半导体层的光引导层可以为组成及/或膜厚相互不同的结构。
例如，第一导电型半导体层(以下，有时记载为“n型半导体层或n侧半导体层”)、活性层、第二导电型半导体层(以下，有时记载为“p型半导体层或p侧半导体层”)具备单一膜结构、多层膜结构或由组成比相互不同的两层构成的超晶格结构也可。另外，在这些层中具备组成倾斜层、浓度倾斜层也可。
n型半导体层可以为组成及/或杂质浓度不同的两层以上的结构。
例如，第一n型半导体层可以利用InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)来形成，优选利用AlxGa1-xN(0≤x≤5)，进而优选利用AlxGa1-xN(0＜x≤0.3)来形成。作为具体的生长条件，优选以900℃以上形成反应炉内的生长温度。另外，可以使第一n型半导体层作为包覆层发挥功能。膜厚优选0.5～5μm左右。还有，如后所述，在n型半导体层侧设置低折射率的导电性氧化膜的情况下，可以省略第一n型半导体层。
可以使第二n型半导体层作为光引导层发挥功能，可以利用InxAlyGa1 -x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y≤1)来形成。膜厚优选0.1～5μm。可以省略第二n型半导体层。
向n型半导体层的层间追加形成单数或多个半导体层也可。
活性层可以为多重量子阱结构或单一量子阱结构的任一个。阱层优选具有至少含有In的通式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y＜1，0≤x+y≤1)。通过提高In含量，能够进行长波长区域的发光，通过提高Al含量，能够进行紫外区域的发光，能够进行300nm～650nm左右的波长区域中的发光。尤其有效于振荡波长为440nm以上的情况。通过以量子阱结构形成活性层，能够提高发光效率。
在活性层上层叠有p型半导体层。可以为组成及/或杂质浓度不同的两层以上的结构。
第一p型半导体层可以利用含有p型杂质的AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)来形成。第一p型半导体层作为p侧电子封闭层发挥功能。
可以使第二p型半导体层作为光引导层发挥功能，可以利用InxAlyGa1 -x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y≤1)来形成。
其中，可以省略第一p侧半导体层、第二p侧半导体层。
在第二p型半导体层上可以形成含有作为包覆层发挥功能的p型杂质的AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)或含有GaN和AlGaN的超晶格层，但省略该层也可。通过省略该层，能够省略活性层生长后的p侧半导体层的生长时间。另外，通常为了低电阻化p侧半导体层，p型半导体层优选以高于n侧半导体层或活性层的温度层叠。但是，若使p侧半导体层以高温生长，则In混晶比高的活性层有时分解。从而，通过省略该层，能够减轻使p侧半导体层以高温生长所引起的向活性层的损伤等。进而，能够减少作为高阻力的p侧半导体层的层叠数，因此，能够降低工作电压。
第三p型半导体层可以利用含有p型杂质的AlxGa1-xN(0≤x≤1)来形成。
在这些半导体层中混合In也可。各层的膜厚优选3nm～5μm左右。
还有，在p型半导体层的层间追加形成单数或多个半导体层也可。
在440nm以上的比较长的波长的半导体激光器中，需要为了设置充分的折射率，在p侧及/或n侧的包覆层中提高Al混晶。另外，在发出380nm以下的紫外区域的光的半导体激光器中，通过形成Al混晶高的层，能够防止光的吸收。但是，若形成Al混晶高的层，则在半导体层容易产生裂纹。从而，通过省略包覆层，能够实现减少了裂纹的可靠性高的长波长的半导体激光器。
半导体层的生长方法不特别限定，但可以使用MOVPE(有机金属气相生长法)、MOCVD(有机金属化学气相生长法)、HVPE(氢化气相生长法)、MBE(分子线外延法)等作为氮化物半导体的生长方法知道的所有的方法。尤其是，MOCVD能够在减压～大气压的条件下，结晶性良好地生长，因此优选。
在本发明的半导体激光器元件的一实施方式中，如图1所示，与p型半导体层接触即在p型半导体层上形成有第二埋入层。第二埋入层通常利用绝缘体来形成，作为电流阻止层发挥功能(以下，有时将第二埋入记载为电流阻止层)。第二埋入层通常优选作为与活性层平行的层来形成。第二埋入层具有带状的槽部，所述槽部与共振器方向平行地延伸设置。槽部在共振器端面的内侧形成终端也可，但优选到达共振器端面，形成为开放状态。但是，如图6(a)所示，第二埋入层以与后述的第一埋入层相同材料形成的情况下，未必一定成为开放端，也可以在槽部的共振器端面为止的延长线上且第二埋入层的共振器端面附近(图6中A)配置第二埋入层的一部分作为第一埋入层。
槽部的宽度在例如制作0.3～50μm左右单模式激光器的情况下，优选举出1～5μm左右。第二埋入层的共振器方向的端面未必一定与共振器端面严格地一致也可，但优选一致。第二埋入层的共振器方向以外的端面与层叠体的端面一致也可，但优选配置于层叠体端面的内侧。第二埋入层中的槽部的底面与半导体层接触。即，该槽部的深度相当于第二埋入层的膜厚。
第二埋入层适合折射率a比半导体层(例如，GaN的折射率：约2.5)尤其适合折射率a比活性层(例如InAlGaN的折射率：约2.1～3.5)及后述的导电层小。通过具有这样的折射率，能够可靠地进行导波路中的光的封闭。
或者，适合包括具有半导体激光器元件的驱动电压以上的势垒的材料。在此，具有驱动电压以上的势垒是指能够保持半导体的绝缘性的意思。通过具有这样的势垒，能够显示稳定且良好的电特性，能够期待长寿命的半导体激光器。
第二埋入层例如可以利用氧化物及氮化物，具体来说选自由SiO2(折射率：约1.5)、Ga2O3、Al2O3、ZrO2、SiN、AlN及AlGaN构成的组，进而包括i型的半导体层的组的绝缘性的材料来形成。膜厚没有特别限定，例如，可以举出0.05～5μm左右。第二埋入层可以为单层，也可以为多层。
另外，就第二埋入层来说，代替p型半导体层，与n型半导体层接触，或与p型半导体层及n型半导体层分别接触，与上述相同地形成也可。在这种情况下，槽部、后述的第一埋入层及导电层也通常同样地形成。
还有，在本说明书中，折射率是指波长445nm的值，通常，折射率是指利用偏振光椭圆率测量仪来测定的值。
第二埋入层可以在该领域中利用公知的方法来形成。例如，可以利用组合蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、ECR等离子体溅射法、磁控管溅射法、离子束辅助蒸镀法、离子镀法、激光磨损法、CVD法、喷射法、旋涂法、浸渍法或这些方法的两种以上的方法、或组合这些方法和氧化处理(热处理)的方法等各种方法。
作为第二埋入层的成膜条件，可以举出在将第二埋入层(例如，SiO2)成膜时，作为靶体，使用了氧化硅或硅的溅射法等。此时，可以适当地使用氩气、氩气和氧气的混合气体等。另外，可以举出作为溅射气体，从氧分压小或零的气体切换为氧分压大的气体的方法、降低成膜率的方法、增加RF功率的方法、或改变靶体和基板的距离的方法、降低压力的方法等来成膜的方法。进而，在利用溅射法形成保护膜时，使用使基板的温度上升或降低的方法也可。然后，任意地进行热处理也可。
另外，至少埋入第二埋入层的槽部地形成有导电层。该导电层如图1(a)～(d)所示，贯穿第二埋入层上形成也可，如图5(c)及(c’)所示，仅埋入槽部内也可。该导电层中，共振器方向的端面配置于活性层中的共振器端面的内侧(参照图5(b’)～(d’)的11)。即，共振器方向的端面与活性层中的共振器端面远离。由此，导电层对半导体层的层叠体的劈开不产生影响，能够在意图的方向上可靠地进行劈开，得到良好的共振器端面。为了得到良好的共振器端面，导电层在对置的一对端面中至少一方从共振器端面远离形成即可，但优选与两方的端面远离。其距离不特别限定，但例如共振器长度为400～1500μm左右的情况下，适合配置于其0.001～10％左右的长度，具体来说0.1～10μm左右的长度内侧。可以为导电层的共振器方向以外的端面与层叠体的端面一致，但优选配置于层叠体端面的内侧。
导电层在槽内与第二导电型半导体层接触，作为欧姆电极发挥功能。另外，埋入第二埋入层的槽部的导电层作为通过第二埋入层和导电层的折射率差，向期望的激光的导波路内封闭光的包覆层发挥功能。
导电层优选具有例如大于第二埋入层的折射率a，或小于活性层的折射率d的折射率b，或满足所述双方。
导电层例如可以利用导电性氧化物层来形成。另外，可以利用含有选自由锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)及镁(Mg)的组中的至少一种元素的层来形成。具体来说，可以举出ZnO(折射率：约1.95)、In2O3、SnO2、ATO、ITO(In和Sn的复合氧化物)、MgO等。其中，优选ITO(折射率：约2.0)。
在利用透光性材料形成导电层的情况下，与使用高反射率的金属材料的情况相比，需要考虑基于导电层的光吸收。为了抑制吸收，需要形成膜质良好的材料，透过率高的材料的膜质为良好。因此，该导电层优选不仅不吸收可见光，例如波长360nm～650nm的波长的光也不吸收，能够效率良好地，例如以透过率为90％以上或85％以上、80％以上使光透过。由此，能够作为意图的波长的半导体激光器元件的电极利用。进而，导电层例如优选比电阻为1×10-2Ωcm以下，优选1×10-3～1×10-5Ωcm左右。由此，可以作为电极，有效地利用。
导电层的膜厚不特别限定，可以根据使用的材料、第二埋入层的膜厚等来适当地调节。例如，可以举出0.1～4.0μm左右。
导电层例如如图5(a)所示，形成于半导体的层叠体14上的整个面(图5(a)中11)，可以通过利用光刻法及蚀刻工序等通常的方法，以期望的形状形成图案来形成。(参照图5(b)及(b’)、图4(c)及(c’)或图6(b))。另外，在半导体层预先形成掩模层，在其上形成导电体层，利用起离法来形成也可。
导电层可以利用在该领域中公知的方法来形成。例如，可以利用溅射法、离子束辅助蒸镀法、离子注入法、离子镀法、激光磨损法或组合这些方法和热处理等各种方法。
具体来说，利用溅射法成膜导电层例如ITO膜时，可以举出作为溅射气体，使用从氧分压小或零的气体切换为大的气体，或逐渐增加氧分压的方法、除了ITO成膜用的靶体之外，使用In量多的靶体或氧量少的靶体，在中途切换为In量多的靶体或氧量少的靶体的方法、将溅射装置的投入电力逐渐或急剧地增加而成膜的方法等。
另外，利用真空蒸镀成膜导电层例如ITO膜时，可以举出将半导体层的温度急剧或逐渐上升或降低的方法、急剧地降低成膜率的方法、使用离子枪从成膜中途照射阳离子的方法等。
进而，从第二埋入层的槽部内即导电层的端面向共振器端面侧埋入第一埋入层。即，在第二埋入层设置的槽部内，在槽部的共振器端面侧埋入第一埋入层，在内侧埋入导电层。第一埋入层形成于槽部的两端中至少一方即可。在这种情况下，在槽部内，从共振器端面侧依次埋入第一埋入层、导电层。优选设置于两端。在这种情况下，在槽部内，从共振器端面侧依次形成有第一埋入层、导电层、第一埋入层。
这样，与导电层独立地，第一埋入层配置于共振器端面侧，从而共振器端面附近中的导电层的剥离、劈开等不妥善情况不发生，且能够使基于与导电层的端面的密接性良好，能够使光的封闭可靠。其结果，能够防止从共振器端面射出的激光束的歪斜，能够得到良好的FFP图案。另外，能够将向共振器端面的电流的流动限于最小限度，能够抑制共振器端面中的热量的发生，能够提高COD电平。尤其是，欲将激光器元件设为高输出化的情况下，放热变大，但尤其能够降低放热显著的共振器端面中的放热。
即，导电层形成至共振器端面附近的情况下，在共振器端面附近产生微小的漏电，消耗功率变大，激光器元件的放热变大，并且，劣化速度变大，元件寿命变短。另外，若开放共振器端面附近，形成为半导体层露出的状态，则在氮化物半导体激光器中，由于与共振器端面附近的半导体层的折射率差，从激光射出的束朝向下方，FFP形状看起来乱。相对于此，如本发明一样，通过在共振器附近埋入第一埋入层，能够得到元件的可靠性及FFP形状良好的半导体激光器。
第一埋入层优选具有例如第二埋入层的折射率a以上(尤其大于折射率a)或小于活性层的折射率d的折射率c，或具有满足其双方的折射率c。尤其，第一埋入层适合具有接近导电层的折射率的折射率，例如，具有“导电层的折射率”±1，优选具有±0.5的范围的折射率。另外，第一埋入层利用与第二埋入层不同的材料形成，利用具有高于第二埋入层的折射率的材料形成的情况下，能够抑制光的散射，降低阈值，从而优选。另外，从其他观点来说，优选包括具有半导体激光器元件的驱动电压以上的势垒的材料。
第一埋入层优选利用电介质来形成(以下，有时将第一埋入记载为电介质层)。例如，可以利用氧化物及氮化物，具体来说，选自由ZrO2、SiO2(折射率：约1.45)、Al2O3、Nb2O3、TiO2、Ta2O5、AlN及SiN构成的组中的材料来形成，其中，优选ZrO2及SiO2。尤其，利用氧化物形成第一埋入层的情况下，能够使与导电层的密接性良好地形成。另外，将第一埋入层设为绝缘性且具有接近导电层(例如ITO)的折射率的折射率的情况下，能够使光封闭良好，能够得到期望的束形状的激光，因此优选。还有，第一埋入层可以为单层，为了得到适当的折射率，层叠组成不同的多个材料来使用也可。
第一埋入层的膜厚不特别限定，可以根据材料的组成、折射率等，适当地调节，适合与导电层相同程度。具体来说，可以举出0.1～2.0μm左右。
第一埋入层至少埋入第二埋入层的槽部内即可，配置于第二埋入层上也可。共振器方向以外的端面与层叠体及/或第二埋入层的端面一致也可，配置于内侧也可。
第一埋入层优选在共振器方向上，从共振器端面设置至导电层的端面。
在设置了导电层后设置第一埋入层的情况下，被覆导电层也可。在共振器长度为200～1500μm左右的情况下，适合0.006～5％左右的长度，具体来说0.1～10μm左右的长度。
另外，第一埋入层优选利用氧化物形成，设置导电性氧化膜和第一埋入层相接的区域。由此，能够使导电层和电介质部件的密接性良好，使共振器面附近中的光封闭可靠。这在第二埋入层利用氧化物形成的情况下有效。
这样的第一埋入层可以如下形成，例如如图4(c’)及(d’)、图5(c’)及(d’)所示，在形成导电层11前或后，形成使形成第一埋入层10的区域开口的掩模(未图示)，在其上形成第一埋入层10，剥离掩模，使第一埋入层10残留在槽内。导电层11形成在共振器方向的整体上的情况下，可以利用蚀刻等，除去共振器端面附近的导电层11后，利用与上述相同的方法形成第一埋入层10。
另外，如图4(e’)及(e”)所示，在共振器端面形成后述的端面保护膜的同时，使端面保护膜的材料绕入，由此能够通过在槽内配置第一埋入层10来形成。
图4(d’)及(e’)是槽部中的共振器方向的剖面图。
进而，如图6(a)所示，将该第一埋入层利用与第二埋入层9相同的材料形成的情况下，形成第二埋入层9时，通过被覆共振器端面附近的槽部地形成第二埋入层9(参照图6(a)中A)，能够将第二埋入层9的一部分作为第一埋入层配置。
第一埋入层可以利用在与第二埋入层相同的该领域公知的方法来形成。作为成膜条件，可以与上述第二埋入层的成膜条件相同地形成。
在本发明的半导体激光器元件的其他实施方式中，如图10(a)～10(d)所示，在p侧半导体层(例如，第三p侧半导体层、p侧接触层8)上，与共振器方向平行地形成有带状的导电层11。还有，只要该导电层11以带形状与p侧半导体层接触即可，可以埋入第二埋入层的开口部地形成(参照图11(c’))，也可以贯穿第二埋入层上形成(参照图13(e’))。
带宽度不特别限定，但只要是通过与第二导电型半导体层的接触，能够供给充分的电流的程度即可，可以根据意图的半导体激光器元件的大小等适当地调节。例如，可以举出0.3～50μm左右，优选3～15μm左右。另外，在制作单模式激光器的情况下，优选举出1～5μm左右。
该导电层11中其端面可以在光射出侧及光反射侧的一方中配置于共振器端面的内侧(参照图12及13)，但优选在两侧配置于内侧(参照图10(c))。即，导电层11的端面与共振器端面远离。尤其，优选在光射出侧的端面中，导电层11的端面与共振器端面远离。
在光射出侧的共振器端面中，其远离距离没有特别限定，但例如共振器长度为400～1500μm左右的情况下，适合配置于其0.001～10％左右的长度具体来说0.1～15μm左右的长度内侧。
导电层11的沿共振器方向的侧面与层叠体的侧面一致也可，但如图13(e’)所示，优选配置于层叠体侧面的内侧。
导电层如上所述，作为欧姆电极及/或包覆层发挥功能。
另外，优选如图10(a)及10(c)所示，在导电层的共振器端面侧的端部的至少一方，在导电层的延长线上，以与导电层基本上相同的带宽度配置，形成具有导电层的折射率以下的折射率的第一埋入层10。由此，能够防止共振器端面附近的垂直方向的光封闭系数的变动，甚至能够防止共振器方向上的折射率分布的变化及垂直方向的FFP的紊乱。从上述理由可知，形成第一埋入层的端部尤其优选光射出侧。另外，为了防止在共振器方向上，折射率变动的情况，优选具有上述折射率。进而，通过利用以相同的材料形成导电层及第一埋入层，能够在共振器方向上形成为大致恒定的折射率分布，能够可靠地进行导波路中的光的封闭。
第一埋入层可以与导电层接触配置于共振器端面侧。在这种情况下，第一埋入层和导电层优选为不同的材料即具备不同折射率的材料。
另外，第一埋入层可以从导电层分离配置。例如，优选在导电层和第一埋入层之间夹着第二埋入层而配置。导电层和第一埋入层的远离距离(图10(c)中D)确保电绝缘性即可。例如，例示0.1μm左右以上、0.5μm左右以上，优选1.0μm左右以上。另外，第一埋入层的长度不特别限定，但例如优选共振器长度的1/50以下的长度，优选带宽度程度以下的长度进而导电层的厚度程度以上的长度。具体来说，例示1～5μm左右、2.4～4.5μm左右。
第一埋入层的一端面优选形成至共振器的一端面尤其光射出侧的端面为止。由此，在共振器端面附近中，能够可靠进行光封闭。还有，在本说明书中“端面为止”是指容许蚀刻或掩模排列等的不均引起的不整齐、凹凸等意思。
第一埋入层可以利用与在导电层中例示的材料相同的材料来形成。通过利用相同的材料形成两者，如后所述，能够以相同的工序来形成，能够简化制造工序。但是，导电层及第一埋入层可以不必一定相同。
通过将第一埋入层与导电层分离配置即在共振器端面附近中，将第一埋入层形成为浮动状态，能够将向共振器端面的电流的流动限于最小限度，能够抑制共振器端面中的热量的发生，提高COD电平。尤其，在欲将激光器元件设为高输出化的情况下，放热变大，但尤其能够降低放热显著的共振器端面中的放热。另外，通过将第一埋入层配置于共振器端面附近，尤其能够使共振器端面附近中的光的封闭可靠。其结果，能够防止从共振器端面射出的激光束的歪斜，能够得到良好的FFP图案。
导电层及第一埋入层例如如图11所示，形成于半导体的层叠体24上的整个面(图11(a)中11a)，可以通过利用光刻及蚀刻工序等通常的方法，以期望的形状形成图案而形成。
另外，在半导体的层叠体上形成具有带状的第一开口及与该第一开口的一方的共振器端面侧邻接的第二开口的掩模层，在其上形成导电性氧化物层，利用起离法，形成导电层及第一埋入层也可。
进而，如图13(a)所示，在半导体的层叠体24上的整个面形成后述的第二埋入层9，在其形成带状的槽部15和远离该槽部15邻接的槽部16(参照图13(b)及(b’))，在那些槽部15、16中埋入导电性氧化物层11，形成导电层及第一埋入层11、10也可(参照图13(c)～13(e))。
导电层及第一埋入层可以如上述那样，利用在该领域公知的方法来形成。
另外，如上所述，与第二导电型(p型)半导体层(例如，第三p侧半导体层、p侧接触层8)接触，形成第二埋入层9。第二埋入层9沿上述带状的导电层11包围导电层的一部分或全部地形成于导电层的两侧。
第二埋入层9的共振器端面侧的一方的端面(即光射出侧端面)从共振器端面附近的微小的漏电的防止的观点来说，优选与共振器端面同一面，但一部分区域(即与配置上述导电层及第一埋入层的部分对应的区域)不到达共振器端面而形成，位于其内侧(参照图10(a)及10(c))。即，第二埋入层横跨形成导电层的区域而形成。换而言之，在第二埋入层设置的带状的槽部(开口部)贯穿共振器方向而不完全开放，在其一部分形成有第二埋入层。
第二埋入层的共振器方向以外的端面可以与层叠体的端面一致，但优选配置于层叠体端面的内侧。
还有，在本发明的半导体激光器元件中，在上述各实施方式中，只要不特别限定，就可以相互适用各结构要件。
在本发明的半导体激光器元件中，上述半导体层的层叠体通常形成于基板上。作为基板，可以为蓝宝石、尖晶石(MgAl2O4)之类的绝缘性基板，可以为碳化硅、硅、ZnS、ZnO、GaAs、金刚石及与氮化物半导体和晶格接合的铌酸锂、镓酸钕等氧化物基板，但优选氮化物半导体基板(GaN、AlN等)。
氮化物半导体基板例如更优选第一主面及/或第二主面具有0.03～10°左右的偏离角的氮化物半导体基板。其厚度可以举出50μm到10mm左右。氮化物半导体基板可以通过MOCVD法、HVPE法、MBE法等气相生长法、超临界流体中结晶生长的水热合成法、高压法、焊剂法、熔融法等来形成。另外，可以使用市售的氮化物半导体基板。
氮化物半导体基板可以在其一表面，使转位密度在面内以带状、点状等、周期性或不规则地分布。例如，可以举出使用ELO法，将低转位密度区域(例如第一区域)和高转位密度区域(例如第二区域)交替地以带状形成的氮化物半导体基板、通过在基板上利用横向生长来形成半导体层，将该半导体层用作基板，结晶缺陷密度、结晶方向等不同的区域以带状配置的氮化物半导体基板等。另外，可以为极性不同的区域分布的氮化物半导体基板。例如，在第一区域和第二区域，极性可以以带状分割。
在此，低转位密度区域是每单位面积的转位数为1×107/cm2以下，优选5×106/cm2以下的区域，高转位密度区域为转位密度比其高的区域即可。
在第一区域和第二区域交替地形成带的情况下，第一区域的宽度可以举出10μm～500μm，进而可以举出100μm～500μm，第二区域的宽度可以举出2μm～100μm、10μm～50μm。带形状包括形成为虚线状的带形状。这些转位测定可以通过CL观察或TEM观察等来进行。
氮化物半导体基板可以在其一表面，分布不同的结晶生长面。例如，第一区域设为(0001)面的情况下，第二区域可以举出与(0001)面不同的(000-1)面、(10-10)面、(11-20)面、(10-14)面、(10-15)面、(11-24)面等结晶生长面。尤其优选(000-1)面。通过使用这样部分地结晶生长面不同的面的基板，能够缓和在基板内部产生的应力或歪斜，在基板上不形成应力缓和层，能够以膜厚5μm以上层叠半导体层。
作为氮化物半导体基板，例如，可以利用日本特开2005-175056号公报、日本特开2004-158500号公报、日本特开2003-332244号公报等中记载的氮化物半导体基板。
还有，优选在基板上形成作为激光器元件发挥作用的层叠体之前，设置缓冲层、中间层等(例如，AlxGa1-xN(0≤x≤1)等)。
另外，优选在本发明的半导体激光器元件中，形成至少被覆半导体层的层叠体的两侧的侧面保护膜。侧面保护膜优选使与外部连接的区域开口，贯穿导电层的表面而形成。还有，侧面保护膜也可以同时作为第二埋入层，即侧面保护膜可以利用与第二埋入层相同的材料来同时形成。另外，也可以作为第一埋入层。优选这样的侧面保护膜在形成了导电层后或形成了导电层及第一埋入层后，且形成后述焊盘电极之前形成。
侧面保护膜的材料可以举出Ti、Al、Zr、V、Nb、Hf、Ta、Ga、Si等氧化物或氮化物。就侧面保护膜的形成方法来说，可以利用在该领域公知的例如CVD法、蒸镀法、ECR(电子回旋共振等离子体)溅射法、磁控管溅射法等各种方法，以单层或层叠结构形成。还有，对于单层的膜，通过以一次以上或两次以上改变制造方法或条件，可以形成组成相同，但膜质不同的膜，也可以形成为这些材料的层叠膜。
在导电层的表面通常形成有焊盘电极。焊盘电极优选形成为包括Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W等金属的层叠膜。具体来说，可以举出从导电层侧依次形成有W-Pd-Au或Ni-Ti-Au、Ni-Pd-Au的膜。焊盘电极的膜厚没有特别限定，但优选最终层的Au的膜厚设为100nm左右以上。
焊盘电极的宽度及长度不特别限定，以能够进行与外部连接(例如，引线接合等)的程度形成即可。例如，优选形成于导电层及第二埋入层上，形成于不与第一埋入层电连接的区域。
另外，在基板为导电性基板的情况下，优选在基板背面例如形成有n电极。n电极例如可以利用溅射法、CVD、蒸镀等来形成。作为n电极，例如，总膜厚为1μm左右以下，从基板侧开始例示V(膜厚
Figure GPA00001134870300151
)-Pt(膜厚
Figure GPA00001134870300152
)-Au(膜厚
Figure GPA00001134870300153
)、Ti()-Al(
Figure GPA00001134870300155
)、Ti(
Figure GPA00001134870300156
Figure GPA00001134870300161
)-Pt(
Figure GPA00001134870300162
)-Au(
Figure GPA00001134870300163
)、Ti(
Figure GPA00001134870300164
)-Mo(
Figure GPA00001134870300165
)-Pt(
Figure GPA00001134870300166
Figure GPA00001134870300167
)-Au(
Figure GPA00001134870300168
)、Ti(
Figure GPA00001134870300169
)-Hf(
Figure GPA000011348703001610
)-Pt(
Figure GPA000011348703001611
)-Au(
Figure GPA000011348703001612
)、Ti(
Figure GPA000011348703001614
)-Mo(
Figure GPA000011348703001615
)-Ti(
Figure GPA000011348703001616
)-Pt(
Figure GPA000011348703001617
)-Au(
Figure GPA000011348703001618
Figure GPA000011348703001619
)、W-Pt-Au、W-Al-W-Au、或、Hf-Al、Ti-W-Pt-Au、Ti-Pd-Pt-Au、Pd-Pt-Au、Ti-W-Ti-Pt-Au、Mo-Pt-Au、Mo-Ti-Pt-Au、W-Pt-Au、V-Pt-Au、V-Mo-Pt-Au、V-W-Pt-Au、Cr-Pt-Au、Cr-Mo-Pt-Au、Cr-W-Pt-Au等的膜。
进而，可以在n电极上任意地形成金属化电极。金属化电极例如可以利用Ti-Pt-Au-(Au/Sn)、Ti-Pt-Au-(Au/Si)、Ti-Pt-Au-(Au/Ge)、Ti-Pt-Au-In、Au-Sn、In、Au-Si、Au-Ge等来形成。金属化电极的膜厚没有特别限定。
本发明的半导体激光器元件通常通过基板及层叠体的劈开来形成共振器端面。
优选任意地在共振器端面即共振器面的光反射侧及/或光射出面形成有基于电介质膜的端面保护膜。电介质膜优选形成为包括SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、Nb2O5、AlN、AlGaN等氧化物及氮化物的单层膜及多层膜。在共振面通过劈开来形成的情况下，能够再现性良好地形成电介质膜。
该端面保护膜能够通过从共振器端面绕入共振器端面侧的槽部，形成为电介质。
进而，对本发明的半导体激光器元件而言，上述第二埋入层及导电层或如图14(a)～(d)所示，上述第一及第二埋入层及导电层具有夹着活性层，以一对配置而成的结构也可。
这样结构的激光器元件例如可以通过形成于上述基板上，在形成有第二埋入层、导电层及第一埋入层的半导体层的层叠体中，除去基板、或除去n型半导体层的一部分(例如，包覆层为止或光引导层为止)，在除去的一侧，与上述相同地形成第二埋入层、导电层及第一埋入层来形成。还有，在第一导电型半导体层中，例如，代替p侧焊盘电极12形成n侧焊盘电极22。
以下，基于附图，详细地示出本发明的半导体激光器元件的实施例。
实施例1
该实施例的半导体激光器元件如图1(a)～(d)所示，在基板1上层叠有n型半导体层、活性层5、p型半导体层，在p型半导体层上，在其中央附近形成有具有带状的槽部的第二埋入层9。另外，在第二埋入层9的槽部内形成有与p型半导体层接触，并且扩及至第二埋入层9上的导电层11。该导电层11中共振器方向的两方的端面从共振器端面向内侧远离。在第二埋入层9的槽部内即从共振器端面贯穿到导电层11的侧面，在槽部的两端配置有第一埋入层10。另外，在导电层11上形成有p焊盘电极12，在基板1背面形成有n电极13。
该半导体激光器元件的制造方法示出如下。
首先，将由n型GaN构成的基板1设置于MOVPE反应容器内，使用三甲基铝(TMA)、三甲基镓(TMG)、氨(NH3)、作为杂质气体的硅烷气体(SiH4)，使包括掺杂了Si的Al0.33Ga0.67N的n型包覆层3生长。
接着，使用TMG及氨，以同样的温度，使包括未掺杂的GaN的n侧光引导层4生长。
将温度设为950℃，使用三甲基铟(TMI)、TMG及氨，使包括掺杂了Si的In0.02Ga0.98N的势垒层生长。阻止硅烷气体，使用TMI、TMG及氨，使包括未掺杂的In0.02Ga0.94N的阱层生长。将其反复两次后，在相同温度下使用TMI、TMG及氨，使包括In0.02Ga0.98N的势垒层生长，使包括两对多重量子阱(MQW)的活性层5(折射率：约2.5)生长。
阻止TMI，使用TMA、TMG及氨，使双环戊二烯镁(Cp2Mg)流动，使包括掺杂Mg的p型Al0.30Ga0.70N的p型帽层6生长。
接着，停止Cp2Mg、TMA，在1050℃下，使包括未掺杂GaN的p侧光引导层7生长。
最后，在其上，使用TMG及氨，使Cp2Mg流动，使包括掺杂了Mg的p型GaN的p型接触层8生长。
其次，在形成了半导体的层叠体14的晶片上，利用CVD法，形成了包括约500nm厚度的SiO2的第二埋入层9(折射率：约1.5)(参照图4(a))。
接着，在第二埋入层9上，形成具有带状的开口部(带宽度为约5μm)的光抗蚀剂，将该光抗蚀剂作为掩模，利用例如使用了BHF的湿式蚀刻有选择地除去第二埋入层9的一部分，形成其底部到达半导体层的槽部15。该槽部15形成为在共振器方向上成为开放状态(参照图4(b)及(b’))。然后，除去了光抗蚀剂。
然后，在包括槽部15的第二埋入层9的上面整个面形成包括ITO的导电层11(折射率：约2.0)。在其上，从共振器端面露出5μm左右地形成光抗蚀剂。将该光抗蚀剂作为掩模，进行RIE，在槽部15内使半导体层露出地有选择地除去导电层的一部分。由此，在槽部15的共振器端面侧5μm的范围中，露出半导体层(参照图4(c)及(c’))。
其次，在露出的半导体层及光抗蚀剂上形成了包括ZrO2的第一埋入层(膜厚：约400nm)。然后，通过除去光抗蚀剂，将包括ZrO2的第一埋入层10埋入槽部15(参照图4(d’)及(d”))。由此，可以在第二埋入层设置的槽部内，在槽部的共振器端面侧埋入第一埋入层，在内侧埋入导电层。
此时，通过将在包括ITO的导电层11上形成的光抗蚀剂从氮化物半导体激光器元件的侧面远离而形成，能够同时形成包括ZrO2的侧面保护膜。
然后，为了降低p型半导体层的接触电阻，例如，在600℃、氧气氛下退火。
在导电层11上形成了p焊盘电极12。
另外，抛光基板1的背面，在抛光的n型GaN基板1的背面形成了n电极13。
然后，将GaN基板1例如沿与共振器方向垂直的方向劈开，将晶片形成为棒状，在所述棒的劈开面制作了共振器面。
接着，在共振器面形成作为端面保护膜的电介质膜。在光射出侧以膜厚70nm形成了Al2O3。在相反侧以ZrO2及SiO2(总膜厚700nm)的层叠膜形成了多层电介质膜。
最后，在与共振器面平行的方向上分割，将棒状的晶片片化，得到半导体激光器元件。
实施例2
与实施例1相同地，在形成了半导体的层叠体14的晶片上，使用溅射法，以膜厚0.4μm形成了包括ITO的导电层11(参照图5(a))。
然后，在导电层11上形成带状的光抗蚀剂(带宽度为约5μm，长度比半导体的层叠体14的共振器长度短10μm左右)。将该光抗蚀剂作为掩模，例如，利用使用了HI气体的反应性离子蚀刻(RIE)，除去从光抗蚀剂露出的导电层11。由此，形成了带状的导电层11(参照图5(b)及(b’))。在此的导电层11在共振器方向上对置的端面相对于半导体层的层叠体的共振器端面配置于5μm左右内侧地形成。
其次，在露出的半导体层及光抗蚀剂上，使用溅射形成了包括约400nm厚度的SiO2的第二埋入层9(折射率：约1.5)。与此同时，还可以形成侧面保护膜。其次，除去了光抗蚀剂和在其上形成的第二埋入层9。由此，仅在第二埋入层9的槽部埋入导电层11。
接着，以露出形成第一埋入层的区域的形状形成了光抗蚀剂。还有，将露出的部分的第二埋入层通过蚀刻来除去，使半导体层露出(参照图5(c)及(c’))。
在露出的半导体层及光抗蚀剂上通过溅射形成了第一埋入层。然后，除去光抗蚀剂。由此，将第一埋入层10埋入对置的共振器面侧的槽部15(参照图5(d’))。
另外，在使形成第一埋入层的区域露出时，临时除去光抗蚀剂，从形成第一埋入层的区域和氮化物半导体激光器元件的侧面远离而形成光抗蚀剂也可。由此，可以在先形成的包括SiO2的侧面保护膜上，将包括ZrO2的侧面保护膜与形成第一埋入层同时形成。此时，第一埋入层形成于半导体层上、光抗蚀剂上及第二埋入层上。
以后与实施例1相同地形成了半导体激光器元件。
比较例1
如图3(a)所示，该激光器元件不形成介电性氧化物膜层，在第二埋入层9设置的槽部内埋入导电层11，除此之外，利用与实施例1相同的方法，制造基本上与实施例1相同的结构的激光器元件。
比较例2
如图3(b)所示，该激光器元件不形成介电性氧化物膜层，且在第二埋入层9设置的槽部内，与共振器端面一致地埋入导电层11，除此之外，利用与实施例2相同的方法，制造基本上与实施例2相同的结构的激光器元件。
分别关于实施例1及2、比较例1及2中得到的激光器元件，进行了垂直方向的FFP的强度分布、COD电平及寿命试验。
其结果，垂直方向的FFP的强度分布如图7(a)～(c)中按实施例1、比较例1及2的顺序分别示出，在实施例1和比较例2的激光器元件中，得到了大致相同程度的良好结果，但在比较例1的激光器元件中，确认到纵向的封闭上发生歪斜，不能得到稳定的FFP。
另外，在COD电平中，如表1所示，在实施例2的激光器元件中最高，实施例1及比较例1的激光器元件以大致相同程度非常高。另一方面，在比较例2的激光器元件中，得到了低的结果。还有，在COD电平的测定中，对于各实施例及比较例的激光器元件20个进行测定，示出除去了其中的最大和最小的值的18个样品的平均值。
[表1]
 COD电平
 实施例1   1658mW
 实施例2   1842mW
 比较例1   1638mW
 比较例2   936mW
进而，在寿命试验中，如图8(实施例2)及图9(比较例2)中分别所示，确认到在实施例2的激光器元件中，稳定地工作。
另一方面，在比较例2中，确认到突然的振荡的停止。
还有，在寿命试验中，在工作温度25℃、输出500mW、APC驱动的条件下，驱动振荡波长408nm的半导体机构元件，测定了驱动电流值的经时变化(驱动电流值/初期驱动电流值)。
这样，在实施例1及2的半导体激光器元件中，与导电层独立地，介电性氧化物膜可靠地配置于共振器端面附近，从而不会发生共振器端面附近中的导电层的剥离、劈开等不妥善情况，且能够使基于与导电层的端面的密接性良好，能够使光的封闭可靠。从而，能够防止从共振器端面射出的激光束的歪斜，能够得到良好的FFP图案。
另外，能够将向共振器端面的电流的流动限于最小限度，能够抑制共振器端面中的热量的发生，从而能够提高COD电平。
尤其，在实施例2的半导体激光器元件中，如图5所示，利用RIE形成导电层，因此，形状的控制性变得良好，能够在期望的位置精度良好地形成导电层，甚至能够提高COD电平。
进而，能够实现长寿命化。
另一方面，在比较例1的半导体激光器元件中，确认到由于共振器附近中的急剧的封闭系数的变化，在垂直方向的FFP的强度分布中显现紊乱，难以进行激光器元件的长时间的驱动。另外，对比较例2的半导体激光器元件而言，确认到引发端面附近中的通电引起的端面劣化，与其他半导体激光器元件相比，得到COD电平低的结果，难以进行激光器元件的长时间的驱动。
实施例3
与实施例1相同地，在形成了半导体的层叠体的晶片上形成具有槽部的第二埋入层9及导电层11。
然后，与实施例1相同地，形成p焊盘电极12、n电极13，劈开GaN基板1，制作共振器面。
接着，在共振器面形成电介质膜。光射出侧将Al2O3以膜厚70nm形成。相反侧以ZrO2及SiO2(总膜厚700nm)的层叠膜形成多层电介质膜。此时，通过将Al2O3膜绕入元件上表面地形成电介质膜，在共振器端面附近中的槽部15内埋入电介质层10(参照图4(e’)及(e”))。
以下，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
由此，能够得到与实施例1相同的效果。
实施例4
与实施例1相同地，在形成了半导体的层叠体的晶片上形成第二埋入层9，形成具有带状的开口部(带宽度为约5μm)的光抗蚀剂。此时，将光抗蚀剂的开口部从距两方的共振器端面5μm左右的位置开口。将该光抗蚀剂作为掩模，例如，进行使用了BHF的湿式蚀刻，由此有选择地除去第二埋入层9的一部分，形成其底部到达半导体层的槽部。由此，槽部的共振器端面附近被第二埋入层埋入(参照图6(a)中A)，可以作为第一埋入层10发挥作用。
然后，与实施例1相同地形成导电层11(参照图6(b))。
以下，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，与实施例1相同地，不发生共振器端面附近中的导电层的剥离、劈开等不妥善情况，且能够使基于与导电层的端面的密接性良好，能够使光的封闭可靠。其结果，能够防止从共振器端面射出的激光束的歪斜，能够得到良好的FFP图案，并且，能够实现长寿命化。
另外，能够将向共振器端面的电流的流动限于最小限度，能够抑制共振器端面中的热量的发生，能够提高COD电平。
实施例5
在该实施例的半导体激光器元件中，将导电层从两方的共振器端面远离10μm左右而形成，在从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层埋入第一埋入层。除此之外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例1相同的效果。
实施例6
在该实施例的半导体激光器元件中，将导电层从两方的共振器端面远离15μm左右而形成，在从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层埋入第一埋入层。除此之外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例1相同的效果。
实施例7
在该实施例的半导体激光器元件中，将导电层仅从远离光射出侧的共振器端面5μm左右而形成，在从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层埋入第一埋入层。除此之外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，也得到与实施例1相同的效果。
实施例8
在该实施例的半导体激光器元件中，将导电层远离光射出侧的共振器端面5μm左右而形成，从相反侧的共振器端面远离10μm左右而形成。在从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层埋入第一埋入层。除此之外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，也得到与实施例1相同的效果。
实施例9
在该实施例的半导体激光器元件中，将槽部的宽度设为10μm，除此以外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，除了与实施例1相同的效果之外，还能够通过扩大槽部来进行高输出化。
即，若将激光器元件高输出化，则放热通常变大，但通过这样扩大槽部，尤其能够降低放热显著的共振器端面中的放热，能够得到相等的寿命特性或COD电平。
实施例10
在该实施例的半导体激光器元件中，将第一埋入层设为AlN，除此以外，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例1相同的效果。
实施例11
在该实施例的半导体激光器元件中，将各半导体层形成为表2所示的结构，形成为振荡波长为440～450nm左右的激光器元件，除此以外，按照实施例1形成层叠体，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
[表2]
Figure GPA00001134870300231
还有，在本申请表中，“n-”表示n型杂质的掺杂，“p-”表示p型杂质的掺杂。
在该实施例的半导体激光器元件中，能够得到与实施例1相同的效果。
实施例12
在该实施例的半导体激光器元件中，将各半导体层形成为以下表3所示的结构，形成为振荡波长为370～380nm左右的激光器元件，除此以外，按照实施例1形成层叠体，与实施例1相同地形成半导体激光器元件。
[表3]
Figure GPA00001134870300241
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例1相同的效果。
实施例13
如图2(a)～(d)所示，该实施例的半导体激光器元件层叠有n型半导体层、活性层5、p型半导体层，在p型半导体层上，在其中央附近形成有具有带状的槽部的第二埋入层9。另外，在第二埋入层9的槽部内形成有与p型半导体层接触，并且到达第二埋入层9上的导电层11。该导电层11中，共振器方向的端面从共振器端面向内侧远离。在第二埋入层9的槽部内，从共振器端面贯穿导电层11的端面配置有第一埋入层10。另外，在导电层11上形成有p焊盘电极12。
另外，在n型半导体层上，也在其中央附近形成有具有带状的槽部的第二埋入层9，与上述相同地，在第二埋入层9的槽部内形成有与p型半导体层接触，并且到达第二埋入层9上的导电层11。该导电层11中共振器方向的端面从共振器端面向内侧远离。在第二埋入层9的槽部内，从共振器端面贯穿导电层11的端面配置有第一埋入层10。另外，在导电层11上形成有n焊盘电极13。
该半导体激光器元件的制造方法如下所示。
与实施例1相同地，形成了半导体层的层叠体、第二埋入层9、导电层11、第一埋入层10后，通过抛光除去从基板到n型包覆层3为止。
在得到的n型包覆层3的表面，利用与实施例1相同的方法，形成第二埋入层9、导电层11、第一埋入层10。
然后，与实施例1相同地形成p焊盘电极12、n电极13等。
得到的半导体激光器元件与实施例1相同地，能够使基于与导电层的端面的密接性良好，能够使光的封闭可靠，能够抑制共振器端面中的热量的发生，能够提高COD电平，能够得到良好的FFP图案，并且，能够实现长寿命化。
实施例14
如图10(a)～10(d)所示，该实施例的半导体激光器元件在基板1上依次层叠n侧半导体层(n型包覆层3、n侧光引导层4)、活性层5、p侧半导体层(帽层6、p侧光引导层7、p型接触层8)构成层叠体。在该层叠体上形成有共振器长度为约800μm的共振器。
在p侧半导体层上的中央附近配置有带状的导电层11，在该导电层11的延长线上即两方的共振器端面侧，远离导电层11而配置有第一埋入层10。在此的导电层11的长度为约787μm，宽度为约7μm，高度为约0.4μm，第一埋入层10的长度分别为约5.0μm，导电层11和第一埋入层10之间的距离D分别为约1.5μm。
另外，埋入导电层及第一埋入层11、10地与p侧半导体层接触形成第二埋入层9。还有，在导电层11和第一埋入层10之间配置该第二埋入层9的一部分，使两者远离。
在导电层11及第二埋入层9上形成有与导电层11电连接的p侧焊盘电极12。还有，在该实施例中，p侧焊盘电极12的侧面均不与层叠体对应的侧面成一面，但可以为一面。
在基板1背面形成有n电极13。
首先，与实施例1相同地形成半导体的层叠体14。
如图11(a)所示，在这样形成的半导体的层叠体14上，使用溅射法，以膜厚0.4μm形成包括ITO的导电性氧化物层11a。
然后，在导电性氧化物层11a上形成带状的光抗蚀剂(带宽度：约7μm，位于共振器中央的787μm的长度的带、从所述带分别远离1.5μm设置至两侧的共振器端面的5μm长度的带)。将该光抗蚀剂作为掩模，例如，利用使用了碘化氢气体的反应性离子蚀刻(RIE)，除去从光抗蚀剂露出的导电性氧化物层11a。
由此，如图11(a)及11(b’)所示，形成带状的导电层11及第一埋入层10。
不直接除去光抗蚀剂，在露出的半导体层及抗蚀剂上，使用溅射形成包括约400nm厚度的SiO2的第二埋入层9(折射率：约1.5)。此时，还能够同时形成侧面保护膜。
然后，除去光抗蚀剂和在其上形成的第二埋入层9。
由此，如图11(c)及11(c’)所示，包围导电层及第一埋入层11、10地形成第二埋入层9。
为了减小p侧半导体层的接触电阻，进行退火。
在导电性氧化物层11上形成p侧焊盘电极12。
另外，抛光基板1的背面，在抛光的n型GaN基板1的背面形成n电极13。
然后，将晶片沿与共振器方向垂直的方向劈开，形成为棒状，在所述劈开面制作共振器面。
接着，在共振器面作为端面保护膜形成电介质膜。光射出侧以膜厚70nm形成Al2O3。光反射侧以ZrO2及SiO2(纵膜厚700nm)的层叠膜形成多层电介质膜。
最后，沿与共振器方向平行的方向分割，将棒状的晶片芯片化，得到半导体激光器元件。
在本实施例的半导体激光器元件中，与导电层分别地将第一埋入层配置于共振器端面附近，由此不会发生共振器端面附近中的导电性氧化物层的剥离、劈开等不妥善情况，且能够使基于与导电性氧化物层的端面的密接性，能够使光的封闭可靠。从而，能够防止从共振器端面射出的激光束的歪斜，能够得到良好的FFP图案。
另外，能够将向共振器端面的电流的流动限于最小限度，能够抑制共振器端面中的热量的发生，能够提高COD电平。
尤其，在实施例14的半导体激光器元件中，如图11(a)及11(b’)所示，能够利用RIE同时形成导电层及第一埋入层，因此，导电性氧化物层的形状及配置的控制性良好，甚至能够提高COD电平。
进而，能够实现长寿命化。
还有，在实施例14的半导体激光器元件中，确认到在不形成第一埋入层的情况下，由于共振器面附近中的急剧的封闭系数的变化，在垂直方向的FFP的强度分布中显现紊乱，难以进行激光器元件的长时间的驱动。
另外，确认到在不形成第一埋入层，将导电层从共振器的一端面配置至另一端面的情况下，引起端面附近中的通电引起的端面劣化，与其他结构相比，得到COD电平低的结果，难以进行激光器元件的长时间的驱动。
实施例15
如图12(a)～(d)所示，在该半导体激光器元件中，将导电层11的长度设为约793.5μm，使光反射侧的共振器端面M和导电层11的一端面一致，除此以外，基本上具有与实施例14的半导体激光器元件相同的结构。
实施例16
如图13(a)所示，在与实施例14相同地形成的层叠体14上，利用CVD法形成包括约500nm厚度的SiO2的第二埋入层9(折射率：约1.5)。
接着，在第二埋入层9上形成具有带状的开口部(带宽度：约7μm，在一端面侧，距其端面约5μm的长度的带和远离其而邻接的约787μm的长度的带)的光抗蚀剂，将该光抗蚀剂作为掩模，例如，利用使用了BHF的湿式蚀刻，有选择地除去第二埋入层9的一部分，如图13(b)及13(b’)所示，形成两个独立的槽部15、16。这些槽部15、16分别形成为其底部到达半导体层，在共振器端面成为开放状态。然后，除去光抗蚀剂。
还有，代替该湿式蚀刻，使用干式蚀刻也可。有时通过使用干式蚀刻，对带宽度等的控制容易的反面，对层叠体14表面赋予损伤，因此，优选考虑这些，适当地选择合适的蚀刻法。
在包含槽部15、16的第二埋入层9的上表面的整个面形成包括ITO的导电性氧化物层(折射率：约2.0)。在其上形成具有与槽部15、16对应的图案的光抗蚀剂，将该光抗蚀剂作为掩模进行蚀刻，在接近相当于光射出侧的共振器端面的槽部16和接近相当于光反射侧的共振器端面的槽部15的内部中，分别电分离地埋入导电层11及第一埋入层10(参照图13(c)及13(c’))。
接着，除去掩模，如图13(d)及13(d’)所示，在形成有第二埋入层9、导电层11及第一埋入层10的晶片的表面整个面形成包括ITO的导电性氧化物层11a。
在其上，在导电层11及第二埋入层9上的一部分形成具有图案的光抗蚀剂，将该光抗蚀剂作为掩模进行蚀刻，在槽部15和第二埋入层9上的一部分，将导电性氧化物层11形成为图案(参照图13(e’))。能够使在该形成为图案的导电性氧化物层11作为欧姆电极发挥作用。
以下，与实施例14相同地形成半导体激光器元件。
由此，能够得到与实施例14相同的效果。
实施例17
在该实施例的半导体激光器元件中，以777μm形成导电层的长度，从第一埋入层两侧的共振器端面开始将第一埋入层10的长度形成为10μm，将第二埋入层形成为1.5μm，埋入从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层。此外，与实施例14相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例14相同的效果。
实施例18
在该实施例的半导体激光器元件中，以784μm形成导电层的长度，从第一埋入层两侧的共振器端面开始将第一埋入层10的长度形成为5μm，将第二埋入层远离3μm左右而形成，埋入从导电层的端面到共振器端面的露出的半导体层。此外，与实施例14相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，得到与实施例14相同的效果。
实施例19
在该实施例的半导体激光器元件中，将导电层及第一埋入层11、10的带宽度设为10μm，除此以外，与实施例14相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，除了与实施例14相同的效果之外，通过扩大槽部，能够进行高输出化。
即，若将激光器元件进行高输出化，则放热通常变大，但这样通过扩大槽部，尤其能够降低放热显著的共振器端面中的放热，能够得到相等的寿命特性或COD电平。
实施例20
在该实施例的半导体激光器元件中，将各半导体层形成为表2所示的结构，设为振荡波长440～450nm左右的激光器元件，除此以外，按照实施例14形成层叠体，与实施例14相同地形成半导体激光器元件。
在该实施例的半导体激光器元件中，能够得到与实施例14相同的效果。
产业上的可利用性
本发明不仅可以利用于激光器元件，而且可以利用于发光二极管(LED)等发光元件的制造方法。

Claims (18)

1.一种半导体激光器元件，其特征在于，具有：
层叠体，其由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成；
由绝缘体构成的第二埋入层，其具有与所述第二导电型半导体层接触且与共振器方向平行的带状的槽部，
在所述槽部的共振器端面侧埋入有由电介质构成的第一埋入层，在所述槽部的内侧埋入有导电层。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层和所述第二埋入层是利用不同的材料形成的。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层具有第二埋入层的折射率a以上及/或小于活性层的折射率d的折射率c。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述导电层具有大于第二埋入层的折射率a及/或小于活性层的折射率d的折射率b。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层是选自由ZrO2、SiO2、Al2O3、Nb2O3、TiO2、Ta2O5、AlN及SiN构成的组中的材料而形成的。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层具有所述导电层的折射率的±1范围内的折射率。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述第二埋入层由折射率小于活性层及导电层的材料构成。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
还具有第二埋入层，该第二埋入层具有与所述第一导电型层接触且与共振器方向平行的带状的槽部，在所述槽部的共振器端面侧埋入有第一埋入层，在所述槽部的内侧埋入有导电层。
9.一种半导体激光器元件，其特征在于，具有：
层叠体，其由第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层构成，并具备共振器；
带状的导电层，其接触设置在所述第二导电型半导体层上；
第一埋入层，其与所述第二导电型半导体层上接触，且配置于所述导电层的延长线上，具有所述导电层的折射率以下的折射率。
10.根据权利要求9所述的半导体激光器元件，其中，
还具有第二埋入层，该第二埋入层利用绝缘性的材料形成，与所述第二导电型半导体层上接触，且沿着所述导电层且配置于该导电层两侧。
11.根据权利要求9或10所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层与所述导电层分离配置。
12.根据权利要求11所述的半导体激光器元件，其中，
所述导电层及第一埋入层利用相同材料形成，在所述导电层和第一埋入层之间配置有利用绝缘性的材料形成的第二埋入层。
13.根据权利要求9或10所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层的折射率与所述导电层不同，且所述第一埋入层与所述导电层接触配置于共振器面侧。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述第一埋入层的一端面形成至共振器端面。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述导电层是利用导电性氧化物形成的。
16.根据权利要求9～15中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述导电层及第一埋入层具有大于所述第二埋入层、小于所述活性层的折射率。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
所述第二埋入层是选自由SiO2、Ga2O3、Al2O3、ZrO2、SiN、AlN及AlGaN构成的组中的材料而形成的。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的半导体激光器元件，其中，
振荡波长为440nm以上。
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