CN101888059B - 激光器二极管及其制造方法 - Google Patents

激光器二极管及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101888059B
CN101888059B CN2010101799475A CN201010179947A CN101888059B CN 101888059 B CN101888059 B CN 101888059B CN 2010101799475 A CN2010101799475 A CN 2010101799475A CN 201010179947 A CN201010179947 A CN 201010179947A CN 101888059 B CN101888059 B CN 101888059B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ridge
zone
face
semiconductor layer
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101799475A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101888059A (zh
Inventor
川西秀和
泽畠淳二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN101888059A publication Critical patent/CN101888059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101888059B publication Critical patent/CN101888059B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/101—Curved waveguide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1017—Waveguide having a void for insertion of materials to change optical properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供激光器二极管及其制造方法。该激光器二极管包括：有源层；条形脊，设置在有源层上方；成对的谐振器端面，从脊的延伸方向夹住有源层和脊；高台部分，设置为在成对的谐振器端面的至少一个端面中及其附近与脊的两个侧面接触。从有源层到高台部分的表面的厚度在谐振器端面侧较大，而在脊的中央侧较小，并且该厚度从谐振器端面侧的较厚部分连续地变化到脊中央侧的较薄部分。

Description

激光器二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及尤其适合于高输出应用的激光器二极管及其制造方法。
背景技术
一般地，在高输出激光器二极管中，已知温度升高与高输出激光器二极管端面处的复合以及光吸收增加有关，容易引起灾变性光学损伤(COD：catastrophic optical damage)。该COD妨碍高输出运行和高可靠性。因此，为了防止COD产生，人们先前已经进行了各种改进。
例如，这些改进的示例包括降低端面附近的光密度的方法。例如，在日本特开第2002-158402号公报中，在脊形波导激光器二极管中，从有源层到脊侧的表面的厚度在端面及端面附近中较大，在脊形条中央部分中较小。因此，在端面附近，光斑尺寸变大，光密度减小，因此COD阈值能得以增加。此外，在脊形条的中央部分，到脊侧的漏电流减小，从而阈值电流保持为较低。
发明内容
在日本特开第2002-158402号公报中，如上所述，从有源层到脊侧的表面的厚度在端面及端面附近中较大，在脊形条中央部分中较小。也就是，在脊形条的延伸方向上，在脊侧的表面上产生台阶。从而，台阶上台部(upperstand)中横向方向的折射率差不同于台阶下台部(lower stand)中横向方向的折射率差，从而导致光模形状上的差别。因此，存在在其中光模(optical mode)形状急剧变化的部分(也就是，在其中产生台阶的部分)中产生光散射损失的缺点。
鉴于上述缺点，在本发明中，期望提供一种激光器二极管及其制造方法，在该激光器二极管中，能够减小由光模形状急剧变化引起的光散射损失。
根据本发明的实施例，提供了一种激光器二极管，该激光器二极管包括：有源层；条形脊，设置在有源层上方；成对的谐振器端面，从脊的延伸方向夹住有源层和脊；高台部分，设置为在成对的谐振器端面的至少一个端面及其附近与脊的两个侧面接触。从有源层到高台部分的表面的厚度在谐振器端面侧较大，而在脊的中央侧较小，并且该厚度从谐振器端面侧的较厚部分连续地变化到脊中央侧的较薄部分。
在本发明实施例的激光器二极管中，在包括脊和高台部分的光导中，与脊中央中的横向折射率分布相比，在谐振器端面附近的横向折射率分布更缓和。此外，光导的横向折射率分布在谐振器方向上连续地变化。因此，与在脊侧部的表面上产生台阶的情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化变得缓和。
根据本发明的实施例，提供了激光器二极管的第一制造方法，该第一制造方法以下四个步骤：
(A1)第一步，在基板上形成第一半导体层，该第一半导体层从基板侧开始依次包括下覆层和有源层；
(A2)第二步，在第一半导体层的上表面中，在作为要形成脊的条形脊区域的两侧的至少一个区域的位置中设置凹槽，该至少一个区域远离脊区域并至少是器件区域的外边沿，该位置是被格子形的切割区域围绕的器件区域，并且切割区域是随后切割基板的区域；
(A3)第三步，在第一半导体层包括凹槽的上表面上形成至少由上覆层构成的第二半导体层；以及
(A4)第四步，在第二半导体层的上表面中与脊区域对应的区域中形成绝缘层，并通过采用绝缘层作为掩模来选择性蚀刻第二半导体层。
在本发明实施例的激光器二极管的第一制造方法中，第二半导体层形成在第一半导体层包括凹槽的上表面上。此时，在第二半导体层中，只有凹槽周围的部分自然地形成得较厚，并且形成一斜面，该斜面的厚度随着斜面远离凹槽而平滑且缓和地减小。也就是，在形成第二半导体层时，在脊区域的两侧没有形成不连续的结构。因此，之后，通过采用绝缘层作为掩模选择性蚀刻第二半导体层而形成脊，并在与脊的两个侧面接触的表面上形成具有连续、缓和的斜面的高台部分。因此，与在脊侧部的表面上产生台阶的情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化变得缓和。
根据本发明的实施例，提供了激光器二极管的第二制造方法，该第二制造方法以下四个步骤：
(B1)第一步，在基板上形成第一半导体层，该第一半导体层从基板侧开始依次包括下覆层和有源层；
(B2)第二步，在第一半导体层的上表面中，在作为要形成脊的条形脊区域的两侧的至少一个区域的位置中形成第一绝缘层，所述至少一个区域远离脊区域并至少是器件区域的外边沿，所述位置是被格子形的切割区域围绕的器件区域，并且切割区域是随后切割基板的区域；
(B3)第三步，除了其中形成第一绝缘层的区域之外，在所述第一半导体层的上表面上形成至少由上覆层构成的第二半导体层；以及
(B4)第四步，在第二半导体层的上表面中与脊区域对应的区域中形成第二绝缘层，并通过采用第二绝缘层作为掩模来选择性蚀刻第二半导体层。
在本发明实施例的激光器二极管的第二制造方法中，第二半导体层形成在第一半导体层的上表面中的除第一绝缘层之外的区域中。此时，在第二半导体层中，只有第一绝缘层周围的部分自然地形成得较厚，并且形成一斜面，该斜面的厚度随着斜面远离第一绝缘层而平滑且缓和地减小。也就是，在形成第二半导体层时，在脊区域的两侧没有形成不连续的结构。因此，之后，通过采用第二绝缘层作为掩模选择性蚀刻第二半导体层，形成脊，并在与脊的两个侧面接触的表面上形成具有连续、缓和的斜面的高台部分。因此，与在脊侧部的表面上产生台阶的情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化变得缓和。
根据本发明实施例的激光器二极管以及激光器二极管的第一和第二制造方法，与在脊侧部的表面上产生台阶的情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化变得缓和。因此，由光模形状急剧变化引起的光散射损失能够被减小。
通过下面的描述，本发明的其他及进一步的目标、特征和优点将更加明显易懂。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的激光器二极管的透视图；
图2A至图2D是图1的激光器二极管的截面图；
图3A和图3B是用于解释图1的激光器二极管的制造方法的俯视图和截面图；
图4A和图4B是用于解释图3A和图3B的后续步骤的俯视图和截面图；
图5A至图5C是用于解释图4A和图4B的后续步骤的俯视图和截面图；
图6A至图6C是用于解释图5A至图5C的后续步骤的俯视图和截面图；
图7A至图7C是用于解释图6A至图6C的后续步骤的俯视图和截面图；
图8是用于解释图6A至图6C的后续步骤的截面图；
图9是图1的激光器二极管的改进示例的透视图；
图10是图1的激光器二极管的另一改进示例的透视图；
图11是图1的激光器二极管的再一改进示例的透视图；
图12是根据本发明第二实施例的激光器二极管的透视图；
图13A至图13D是图12的激光器二极管的截面图；
图14A和图14B是用于解释图12的激光器二极管的制造方法的俯视图和截面图；
图15A至图15C是用于解释图14A和图14B的后续步骤的俯视图和截面图；
图16A至图16C是用于解释图15A至图15C的后续步骤的俯视图和截面图；
图17A至图17C是用于解释图16A至图16C的后续步骤的俯视图和截面图；
图18是用于解释图12的激光器二极管的改进示例的透视图；
图19A和图19B是用于解释图18的激光器二极管的制造方法的俯视图和截面图；
图20是图12的激光器二极管的另一改进示例的透视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。描述将以下述顺序给出：
1.第一实施例(采用凹槽形成高台部分(upland section)的示例)
2.第一实施例的改进示例(改变凹槽及高台部分的位置)
3.第二实施例(采用绝缘层形成高台部分的示例)
4.第二实施例的改进示例(改变凹槽及高台部分的位置)
第一实施例
激光器二极管1的构造
图1是示出根据本发明第一实施例的激光器二极管1的示意性构造的透视图。图2A示出了图1的激光器二极管1沿线A-A剖取的截面构造，图2B示出了图1的激光器二极管1沿线B-B剖取的截面构造。图2C示出了图1的激光器二极管1沿线C-C剖取的截面构造，图2D示出了图1的激光器二极管1沿线D-D剖取的截面构造。图1以及图2A至2D是示意性视图，因此其尺寸和形状与实际的尺寸和实际的形状并不相同。
在该实施例的激光器二极管1的构造中，半导体层20(将在后面描述)沿谐振器方向(脊25的延伸方向)被夹在成对的谐振器端面(前端面S1和后端面S2)之间。因此，激光器二极管1是所谓的边发射激光器二极管。激光器二极管1包括例如半导体层20，该半导体层20包括在基板10上方从基板10侧开始依次形成的下覆层21、有源层22、上覆层23和接触层24。半导体层20还可以设置有除上述各层之外的层(例如，缓冲层、引导层、电子阻挡层等)。
基板10例如由诸如GaN的III-V族氮化物半导体构成。“III-V族氮化物半导体”表示包含短周期型元素周期表的3B族元素中的至少一种元素以及至少短周期型元素周期表的5B族元素中的N的半导体。III-V族氮化物半导体的示例包括含Ga和N的氮化镓基化合物。氮化镓基化合物的示例包括GaN、AlGaN和AlGaInN。根据需要，III-V族氮化物半导体掺杂IV族元素或VI族元素的n型杂质，诸如Si、Ge、O和Se，或者掺杂II族元素或IV族元素的p型杂质，诸如Mg、Zn和C。
半导体层20主要包含例如III-V族氮化物半导体。下覆层21由例如AlGaN构成。有源层22具有例如多量子阱结构，在该多量子阱结构中，交替层叠分别由组分比彼此不同的GaInN形成的阱层和势垒。上覆层23由例如AlGaN构成。接触层24由例如GaN构成。
在半导体层20的上部中，具体地，在上覆层23和接触层24的上部中，形成条形脊25。如果从半导体层20的层叠方向观察，脊25是例如线型的。脊25与半导体层20中脊25的两侧一起构造出光导。脊25通过利用横向方向(与谐振器方向正交的方向)的折射率差来在横向方向上限制光，并且脊25使注入到半导体层20中的电流变窄。有源层22中在上述光导正下方的部分对应于电流注入区。电流注入区是发光区22A。
在半导体层20中，形成从脊25的延伸方向夹住脊25的成对的前端面S1和后端面S2。前端面S1和后端面S2通过切割形成，并是例如通过解理形成的解理面。谐振器由在平面方向中叠层的前端面S1和后端面S2构成。前端面S1是出射激光的面。多层反射膜(未示出)形成在前端面S1的表面上。此外，后端面S2是反射激光的面。多层反射膜(未示出)也形成在后端面S2的表面上。前端面S1侧上的多层反射膜是低反射率膜，调节该低反射率膜以使得由多层反射膜和前端面S1构成的出光侧端面的反射率变为例如约10％。此外，后端面S2侧上的多层反射膜是高反射率膜，调节该高低反射率膜以使得由多层反射膜和后端面S2构成的反射侧端面的反射率变为例如约95％。
该实施例的脊25以及脊25的两侧(后述的高台部分27)对应于本发明的“光导”的具体示例。此外，该实施例的成对的前端面S1和后端面S2对应于本发明的“成对的谐振器端面”的具体示例。
上电极28设置在脊25的上表面(接触层24的表面)上。在上电极28中，例如依次层叠Ti、Pt和Au。上电极28电连接到接触层24。此外，下电极29设置在基板10的背表面上。在下电极29中，例如从基板10侧开始依次层叠Au和Ge的合金、Ni和Au。下电极29电连接到基板10。
此外，在该实施例中，例如，降低两端面(前端面S1和后端面S2)附近的光密度的结构，在半导体层20中设置在脊25两侧的部分(脊25的裙缘)中。具体地，例如，如图1所示，凹槽26和高台部27设置在半导体层20的上表面上。
凹槽26设置在脊25两侧中的至少一侧上。此外，凹槽26至少设置在一个端面(前端面S1或后端面S2)或者一个端面附近。凹槽26可以设置成与至少一个端面接触。例如，如图1所示，凹槽26仅设置在脊25两侧中的一侧上。此外，例如，如图1所示，凹槽26设置(延伸)为从前端面S1(或者前端面S1的附近)到后端面S2(或者后端面S2的附近)。此外，例如，如图1所示，凹槽26设置为与前端面S1和后端面S2接触。
在前端面S1和后端面S2附近，凹槽26沿与脊25的延伸方向交叉的方向延伸。具体地，凹槽26沿凹槽26与脊25之间的间距随着凹槽26的位置变得接近脊25的端部(延伸方向上的端部)而变小的方向延伸。换言之，随着凹槽26变得远离端面，凹槽26在前端面S1和后端面S2附近变得远离脊25。此外，在其中凹槽26远离前端面S1和后端面S2的部分中，凹槽26设置在远离脊25的区域中。也就是，在该实施例中，在半导体层20的上表面的平面中，凹槽26的形状为朝脊25的相反侧突出的弓形。如图1、图2C和图2D所示，凹槽26具有从半导体层20的上表面侧至到达下覆层21的水平的深度，并穿透有源层22。
高台部分27设置在沿着凹槽26的区域中，也就是，在凹槽26的两侧。高台部分27的两个端部设置为在接近凹槽26(或者与凹槽26接触)的谐振器端面(前端面S1和后端面S2)及该端面附近与脊25的两个端部的两个侧面接触。此外，高台部分27中除两个端部之外的部分设置为远离脊25，并且不与脊25接触。也就是，在该实施例中，高台部分27在半导体层20上表面的平面中的形状为朝脊25的相反侧突出的弓形，和凹槽26一样。
在高台部分27中，在前端面S1及其附近从有源层22到与脊25的两个侧面接触的表面的厚度H1在前端面S1侧较大，而在脊25的中央侧较小。相似地，在高台部分27中，在后端面S2及其附近从有源层22到与脊25的两个侧面接触的表面的厚度H1在后端面S2侧较大，而在脊25的中央侧较小。也就是，在高台部分27中，在接近凹槽26(或者与凹槽26接触)的谐振器端面(前端面S1和后端面S2)及其附近，厚度H1在谐振器端面侧较大，并且厚度H1在脊25的中央侧较小。
此外，在高台部分27中，在前端面S1附近，厚度H1从前端面S1侧的较厚部分27-1连续地变化到脊25中央侧的较薄部分27-2。也就是，高台部分27具有斜面27A，该斜面27A从前端面S1侧的较厚部分27-1缓和地倾斜到脊25中央侧的较薄部分27-2，并且不具有由选择性蚀刻等产生的台阶。相似地，在高台部分27中，在后端面S2附近，厚度H1从后端面S2侧的较厚部分27-1连续地变化到脊25中央侧的较薄部分27-2。也就是，高台部分27具有斜面27A，该斜面27A从后端面S2侧的较厚部分27-1缓和地倾斜到脊25中央侧的较薄部分27-2，并且不具有由选择性蚀刻等产生的台阶。因此，在包括脊25及脊25两侧(高台部分27)的光导中，在谐振器方向上，与中央部分的横向折射率分布相比，两个端面附近的横向折射率分布更缓和。包括脊25及脊25两侧的光导在后面简称为光导。
如图1所示，在前端面S1和后端面S2附近，高台部分27的两个端部不仅设置在脊25的两个端部的两侧，而且还设置在脊25的两个端部的正下方。从而，如图2A所示，如果从半导体层20的叠层的平面方向观察，脊25在脊25的端部附近沿层叠方向膨胀。脊25中的“膨胀部分”对应于斜面25A，该斜面25A沿脊25的延伸方向缓和地倾斜并且不具有由选择性蚀刻等产生的台阶。脊25本身的厚度并不依赖于脊25的各个区域，而是基本上保持恒定。
激光器二极管1的制造方法
具有上述构造的激光器二极管1能够例如如下所述地被制造。
图3A、图4A、图5A、图6A和图7A示出了制造过程中的晶片100的上表面结构。图3B示出了沿图3A的线A-A剖取的截面结构，图4B示出了沿图4A的线A-A剖取的截面结构，并且图5B示出了沿图5A的线A-A剖取的截面结构。图6B示出了沿图6A的线A-A剖取的截面结构，图7B示出了沿图7A的线A-A剖取的截面结构。图3A、图4A和图5A中黑色标记的条形区域是对应于条形脊区域110的区域，该区域是要随后形成脊25的位置。图3A和3B到图7A至7C中示出的虚线是与具有格子形状布局的切割区域120对应的区域，该区域随后将是晶片100(基板10D)的切割位置。
首先，清洁基板10D的表面，例如通过热清洁。基板10D末尾的后缀D表示基板处在芯片形激光器二极管1的制造过程中最终变为基板10之前的状态中，并且还表示基板10D由与基板10相同的材料制成。在下面的描述中，对于元件末尾具有后缀D的情形，D将具有与前述含义相同的含义。
接着，例如通过采用MOCVD方法，下覆层21D、有源层22D和上覆层23A依次生长在清洁后的基板10D上方，以形成半导体层31(第一半导体层)(图3A和3B)。上覆层23A是例如由与上覆层23相同的材料制成的薄半导体层。上覆层23A是与后述的上覆层23B一起成为上覆层23D并最终成为上覆层23的半导体层。在形成半导体层31时，例如，用于抑制电子溢出的电子阻挡层(未示出)可以形成在有源层22D和上覆层23A之间。此外，根据需要，可以增加其他的层，或者可以省略上覆层23A。
接着，凹槽140在半导体层31的上表面中形成在为脊区域110两侧的至少一个区域的位置中，该至少一个区域是远离脊区域110的区域并且该至少一个区域至少是一个器件区域130(由切割区域120围绕)的在该一个器件区域130内的外边沿。例如，如图4A和4B所示，其间具有器件区域130的彼此相对的成对区域被看作是切割区域120中的成对的边区域120A，凹槽140形成为从成对的边区域120A中的一个附近延伸到成对的边区域120A中的另一个附近。
图4A和图4B示出了凹槽140不仅形成在一个器件区域130中而且还连续地形成在与边区域120A接触的另一个器件区域130中的情形。也就是，图4A和4B示出了凹槽140形成为跨越边区域120A的情形。在凹槽140形成在多个器件区域130中的情形下，凹槽140可以不跨越边区域120A。也就是，凹槽140可以不与边区域120A接触，而仅形成在器件区域130中。
此外，在前述步骤中，例如如图4A和图4B所示，凹槽140形成为沿一方向延伸，在该方向上凹槽140与脊区域110之间的间距(距离)在边区域120A附近随着凹槽140变得接近切割区域120而变小。凹槽140将最终成为凹槽26。凹槽140具有一深度，该深度达到随后层叠半导体层32时凹槽140不被掩埋的程度。例如，其深度为约1μm以上至3μm以下。
接着，至少由上覆层23B构成的半导体层32(第二半导体层)形成在半导体层31的包括凹槽140的上表面上。例如，如图5A至5C所示，上覆层23B和接触层24D依次生长在半导体层31的包括凹槽140的上表面上，以形成半导体层32。上覆层23B是例如由与上覆层23A相同的材料制成的半导体层。上覆层23B是与上述上覆层23A一起要最终变成上覆层23的半导体层。此时，在半导体层32中，只有凹槽140周围的位置自然地形成得较厚，并且形成了斜面33，斜面33的厚度随着斜面33的位置远离凹槽140而平滑且缓和地减小。也就是，在形成半导体层32时，在脊110的两侧不会形成不连续的结构。由于凹槽140中的斜面中的晶体生长速率比其他部分慢并且III族元素流到凹槽140附近，所以只有凹槽140周围的部分自然地形成得较厚。
接着，在半导体层32的上表面中，条形绝缘层150形成在与脊区域110对应的区域中(图6A至6C)。如图6A至6C所示，绝缘层150不仅可以形成在一个器件区域130中而且还可以连续地形成在与边区域120A接触的另一器件区域130A中。随后，通过采用绝缘层150作为掩模，半导体层32被选择性蚀刻(图7A至7C)。从而，脊25D形成在半导体层32中位于绝缘层150正下方的部分中。此外，由于凹槽140的周围部分中自然且较厚地形成的部分(该部分在先前的步骤中自然地形成得较厚)，蚀刻保留量较大。因此，高台部分27D形成，该高台部分27D在边区域120A附近与脊25D的两个侧面接触并在其他区域远离脊25D。
在沿着凹槽140的区域中，高台部分27D形成为至少在器件区域130的外边沿与脊25D的两个侧面接触。此外，高台部分27D不仅形成在脊25D的两侧，而且还形成在脊25D中与器件区域130的外边沿对应的部分的正下方。图8示出了高台部分27D不仅形成在脊25D中与器件区域130的外边沿对应的部分的正下方而且还形成在脊25D中在边区域120A正下方的部分中的情形。图8示出了沿图7A的线C-C剖取的截面结构，并示出了当与脊25D的两个侧面接触的表面沿脊25D的延伸方向被切割时的截面结构。
在高台部分27D的与脊25D的两个侧面接触的部分中，从有源层22D到与脊25D的两个侧面接触的表面的厚度H1在接近切割区域120(边区域120A)的位置处较厚，而在接近器件区域130的中央的位置处较薄。此外，在高台部分27D中，高度H1从接近切割区域120(边区域120A)的较厚部分27-1(参见图8)连续地变化到接近器件区域130的中央的较薄部分27-2(参见图8)。也就是，在高台部分27D中，连续、缓和的斜面27A形成在与脊25D的两个侧面接触的表面上。
接着，尽管没有示出，在移除绝缘层150之后，上电极28形成在脊25的上表面上。此外，根据需要，基板10的厚度通过研磨等适当地调节。之后，下电极29形成在基板10的后表面上。随后，基板10在与边区域120A对应的线被解离，以使晶片100形成为条状。由此，解离面中的一个面变成前端面S1，解离面中的另一个面变成后端面S2。之后，多层反射膜形成在前端面S1和后端面S2上。最后，冲切条状晶片100。因此，制造得到该实施例的激光器二极管1。
激光器二极管1的作用和效果
接着，将给出该实施例的激光器二极管1的作用和效果的描述。
在该实施例的激光器二极管1中，在给定电流施加到上电极28和下电极29的情形下，被脊25窄化的电流注入到有源层22的电流注入区域(发光区域22A)，从而由于电子-空穴复合而引起发光。光被形成在前端面S1和后端面S2上的多层反射膜反射，产生给定波长的激光振荡，并且光作为光束从前端面S1侧射出。
在该实施例中，在光导横向方向上的光限制由脊25的等效折射率n1与脊25的侧部的等效折射率n2之间的差Δn(＝n1-n2)决定。脊25中的折射率n1由外延层结构(epi-layer structure)决定。因此，在脊25中，端面附近的折射率n1等同于谐振器方向上的中央部分中的折射率n1。此外，对于脊25的侧部，由于高台部分27的存在，谐振器方向上的等效折射率n2的每个值根据谐振器方向上的位置而有所不同。具体地，高台部分27与脊25的两个端部的两个侧面接触，其中从有源层22到与脊25的两个侧面接触的表面的厚度H1在谐振器端面侧(较厚部分27-1)较大，而在脊25的中央侧(较厚部分27-2)较小。
因此，在脊25的两个端部中，谐振器端面侧的折射率差Δn比脊25中央侧的折射率差Δn小，并且谐振器端面侧的横向折射率分布比脊25中央侧的横向折射率分布缓和。因此，在端面附近，光斑尺寸变大，光密度减小，从而COD阈值被增加。此外，在脊25的中央部分，到脊侧的漏电流能被减小，从而阈值电流保持得较低。此外，蚀刻保留量在端面附近较大。从而，在制造工艺过程中，干法蚀刻对有源层22的损伤减小，可靠性得到改善。
此外，在该实施例中，缓和的斜面27A形成为从接近谐振器端面的较厚部分27-1到接近脊25中央的较薄部分27-2，并且厚度H1在高台部分27中连续地变化。因此，横向折射率分布以对应于斜面27A从较厚部分27-1到较薄部分27-2的缓和程度的缓和连续变化。从而，与其中台阶产生在脊侧表面上的现有情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化更缓和，并且光模形状在谐振器方向上的变化也更加缓和。因此，由光模形状在谐振器方向上的变化引起的光散射损失减小。
此外，在该实施例中，在制造工艺过程中，在半导体层31包括凹槽140的上表面上形成半导体层32时，半导体层32能够以与半导体层31的上表面上没有设置凹槽140的情形相似的条件形成。因此，由设置在半导体层31的上表面上的凹槽140引起的晶体缺陷不会增加。因此，COD阈值不可能降低。
在日本特开第2002-158402号公报中，绝缘膜图案在晶体生长之前形成在基板上，并且有源层的带隙仅在与端面对应的部分的附近部分中增加。因此，在端面附近，光吸收减小，COD阈值能够增加。然而，在该情形下，绝缘膜附近中的生长条件(例如，V/III比等)显著偏离常规条件。因此，在日本特开第2002-158402号公报中描述的前述方法中，存在晶体缺陷增加以及COD阈值减小的缺点。
第一实施例的改进示例
前述实施例示例了这样的情形：凹槽26设置为从前端面S1(或者前端面S1附近)到后端面S2(或者后端面S2附近)，并且高台部分设置为从前端面S1到后端面S2。然而，例如，如图9所示，凹槽26可以仅设置在前端面S1侧(或者前端面S1附近)，并且高台部分27可以仅设置在接近凹槽26的端面(前端面S1)侧(或者接近凹槽26的端面(前端面S1)及该端面附近)。此时，高台部分27设置为在接近凹槽26的端面(前端面S1)及该端面附近与脊的两个侧面接触。此外，例如，尽管没有示出，凹槽26可以仅设置在后端面S2侧(或者后端面S2附近)，并且高台部分27可以仅设置在接近凹槽26的端面(后端面S2)侧(或者接近凹槽26的端面(后端面S2)及该端面附近)。此时，高台部分27设置为在接近凹槽26的端面(后端面S2)及该端面附近与脊的两个侧面接触。此外，前述实施例示例了凹槽26仅设置在脊25两侧中的单个侧上的情形。然而，例如如图10所示，凹槽26可以设置在脊25的两侧。在该情形下，高台部分27在脊25的两侧设置为从前端面S1到后端面S2。此外，例如如图11所示，凹槽26和高台部分27可以设置在脊25的两侧，凹槽26仅设置在前端面S1侧(前端面S1附近)，并且高台部分27也仅设置在前端面S1侧(前端面S1及其附近)。
在如图9和图11所示的凹槽26和高台部分27仅设置在前端面S1侧的情形下，在制造工艺过程中，首先凹槽140仅形成在器件区域130的外边沿。随后，半导体层32形成在包括凹槽140的表面上。之后，绝缘层150形成为对应于脊区域110。通过采用绝缘层150作为掩模，选择性蚀刻半导体层32。从而，高台部分27D可以形成为在凹槽140形成在器件区域130外边沿的区域的附近与脊25D的两个侧面接触。
第二实施例
激光器二极管2的构造
图12是示出根据本发明第二实施例的激光器二极管2的示意性构造的透视图。图13A示出了图12的激光器二极管2沿线A-A剖取的截面构造，图13B示出了图12的激光器二极管2沿线B-B剖取的截面构造。图13C示出了图12的激光器二极管2沿线C-C剖取的截面构造，图13D示出了图12的激光器二极管2沿线D-D剖取的截面构造。图12以及图13A至13D是示意性视图，因此其尺寸和形状与实际的尺寸和实际的形状并不相同。
该实施例的激光器二极管2的构造与前述实施例的激光器二极管1的构造的不同之处在于：激光器二极管2包括凹槽36，该凹槽36具有与前述实施例的凹槽26不同的深度。此外，激光器二极管2的制造方法与前述实施例的制造方法不同。因此，将主要描述与前述实施例的差别，而对与前述实施例共同的部分的解释将适当地被省略。
凹槽36至少设置在脊25两侧中的一侧上。此外，凹槽36设置在至少一个端面(前端面S1或者后端面S2)的附近。凹槽36可以设置为与至少一个端面接触。例如如图12所示，凹槽36设置在脊25的两侧。此外，例如如图12所示，凹槽36仅设置在前端面S1附近以及后端面S2附近，并且设置为与前端面S1和后端面S2接触。也就是，凹槽36不设置在远离前端面S1和后端面S2的区域中。
凹槽36例如在前端面S1及后端面S2附近沿与脊25的延伸方向平行的方向延伸。凹槽36可以沿一方向延伸，在该方向上凹槽36与脊25之间的间距(距离)在前端面S1及后端面S2附近随着凹槽36接近谐振器端面而变小。如图12和图13C所示，凹槽36具有从半导体层20的上表面侧到有源层22的少许长度内且不穿透有源层22的深度。
在该实施例中，高台部分27设置在沿着凹槽36的区域中，也就是，设置在凹槽36的两侧。高台部分27设置为在接近凹槽36(或与凹槽36接触)的谐振器端面(前端面S1和后端面S2)及该端面附近与脊25的两个端部的两个侧面接触。在该实施例中，凹槽36不出现在远离谐振器端面(前端面S1和后端面S2)的区域中。从而，高台部分27也不出现在远离谐振器端面(前端面S1和后端面S2)的区域中。也就是，高台部分27仅设置在前端面S1附近及后端面S2附近，与凹槽36一样。
以与前述实施例相同的方式，高台部分27的厚度H1在谐振器端面(前端面S1和后端面S2)侧较大，而在脊25的中央侧较小。此外，高台部分27具有斜面27A，该斜面27A从在谐振器端面侧上的较厚部分27-1缓和地倾斜到在脊25中央侧上的较薄部分27-2，并且不具有由选择性蚀刻等产生的台阶。因此，在包括脊25及脊25两侧的部分(高台部分27)的光导中，与谐振器方向上的中央部分的横向折射率分布相比，两个端面附近的横向折射率分布更缓和。
以与前述实施例相同的方式，在前端面S1和后端面S2附近，高台部分27的两个端部不仅设置在脊25的两个端部的两侧，而且还设置在脊25的两个端部的正下方。从而，如图13A所示，如果从半导体层20的层叠的平面方向观察，脊25在脊25端部附近沿层叠方向膨胀。脊25中的“膨胀”部分对应于斜面25A，该斜面25A沿脊25的延伸方向缓和地倾斜并且不具有由选择性蚀刻等产生的台阶。脊25本身的厚度并不依赖于脊25的各个区域，而是基本上恒定。
激光器二极管2的制造方法
具有上述构造的激光器二极管2能够例如如下所述地被制造。
图14A、图15A、图16A和图17A示出了制造工艺过程中的晶片100的上表面结构。图14B示出了沿图14A的线A-A剖取的截面结构，图15B示出了沿图15A的线A-A剖取的截面结构，并且图16B示出了沿图16A的线A-A剖取的截面结构。图17B示出了沿图17A的线A-A剖取的截面结构。图14A和图15A中黑色标记的条形区域是对应于条形脊区域110的区域，该区域是要随后形成脊25的位置。图14A和14B到图17A至17C中示出的虚线是与具有格子形布局的切割区域120对应的区域，该区域随后将是晶片100(基板10D)的切割位置。
首先，以与前述实施例相同的方式，半导体层31(第一半导体层)通过例如MOCVD方法形成在基板10D上(参见图3A和3B)。接着，绝缘层210(第一绝缘层)在半导体层31的上表面中形成在这样的位置处：该位置至少是脊区域110的两侧的一个区域，是远离脊区域110的区域并且至少是一个器件区域130(被切割区域120围绕)的在该一个器件区域130内的外边沿。例如，如图14A和图14B所示，绝缘层210形成在一个边区域120A及其附近，并且形成在另一个边区域120A及其附近。也就是，绝缘层210仅形成在器件区域130的外边沿。
图14A和14B示例了绝缘层210不仅形成在一个器件区域130中而且还连续地形成在与边区域120A接触的另一个器件区域130中的情形。也就是，图14A和14B示例了绝缘层210形成为跨越边区域120A的情形。在绝缘层210形成在多个器件区域130中的情形下，绝缘层210可以不跨越边区域120A。也就是，绝缘层210可以不与边区域120A接触，而仅形成在器件区域130中。
此外，在前述步骤中，例如如图14A和图14B所示，绝缘层210形成为沿一方向延伸，在该方向上绝缘层210与脊区域110之间的间距(距离)在边区域120A附近(也就是，在与脊区域110的延伸方向平行的方向上)恒定。绝缘层210也可以形成为沿一方向延伸，在该方向上绝缘层210与脊区域110之间的间距(距离)随着绝缘层210变得接近切割区域120而变小。
接着，至少由上覆层23B构成的半导体层32(第二半导体层)在半导体层31的上表面中形成在除绝缘层210之外的区域中。例如，如图15A至15C所示，上覆层23B和接触层24D在半导体层31的上表面中依次生长在除绝缘层210之外的区域中，以形成半导体层32。此时，在半导体层32中，只有绝缘层210周围的位置自然地形成得较厚，并且凹槽220形成在绝缘层210的正上方。此外，形成斜面33，该斜面33的厚度随着其位置远离绝缘层210(凹槽220)而平滑且缓和地减小。也就是，在形成半导体层32时，在脊110的两侧上没有形成不连续的结构。由于晶体很难在绝缘层210的表面上生长并且III族元素将流到绝缘层210附近，所以只有凹槽220周围的部分自然地形成得较厚。
接着，条状绝缘层150在半导体层32的上表面中形成在与脊区域110对应的区域中(图16A至16C)。如图16A至16C所示，绝缘层150不仅可以形成在一个器件区域130中，而且还可以连续地形成在与边区域120A接触的另一个器件区域130中。随后，通过采用绝缘层150作为掩模，半导体层32被选择性蚀刻(图17A至17C)。由此，在半导体层32中的在绝缘层150正下方的部分中，形成脊25D。此外，先前步骤中自然地形成得较厚的绝缘层210的周围部分中，由于自然地且较厚地形成的部分，蚀刻保留量较大。结果，形成高台部分27D，该高台部分27D在边区域120A附近与脊25D的两个侧面接触，并在其他区域远离脊25D。
在沿着绝缘层210(凹槽220)的区域中，高台部分27D形成为至少在器件区域130的外边沿中与脊25D的两个侧面接触。此外，高台部分27D不仅形成在脊25D的两侧，而且还形成在脊25D中与器件区域130的外边沿对应的部分的正下方。在该实施例中，例如，如图8所示，高台部分27D不仅形成在脊25D中与器件区域130的外边沿对应的部分的正下方，而且还形成在脊25D中在边区域120A的正下方的部分中。
在高台部分27D中与脊25D的两个侧面接触的部分中，从有源层22D到与脊25D的两个侧面接触的表面的厚度H1在接近切割区域120(边区域120A)的位置中较大，在接近器件区域130中央的位置中较小。此外，在高台部分27D中，高度H1从接近切割区域120(边区域120A)的较厚部分27-1(参见图8)连续地变化到接近器件区域130中央的较薄部分27-2(参见图8)。也就是，在高台部分27D中，连续、缓和的斜面27A形成在与脊25D的两个侧面接触的表面上。
接着，在移除绝缘层150之后，上电极28形成在脊25的上表面上。此外，根据需要，基板10的厚度通过研磨等适当地调节。之后，下电极29形成在基板10的后表面上。随后，基板10在与边区域120A对应的线上被解离，以使晶片100形成为条状。由此，解离面中的一个面变成前端面S1，解离面中的另一个面变成后端面S2。之后，多层反射膜形成在前端面S1和后端面S2上。最后，冲切条状晶片100。因此，制造得到该实施例的激光器二极管2。
激光器二极管2的作用和效果
接着，将给出该实施例的激光器二极管2的作用和效果的描述。
以与前述实施例相同的方式，在给定电流施加到上电极28和下电极29的情形下，被脊25窄化的电流注入到有源层22的电流注入区域(发光区域22A)，从而由于电子-空穴复合引起发光。光被形成在前端面S1和后端面S2上的多层反射膜反射，产生具有给定波长的激光振荡，并且光作为激光光束从前端面S1射出。
在该实施例中，以与前述实施例相同的方式，高台部分27与脊25的两个端部的两个侧面接触，其中从有源层22到与脊25的两个侧面接触的表面的厚度H1在谐振器端面侧(较厚部分27-1)较大，而在脊25的中央侧(较厚部分27-2)较小。因此，在脊25的两个端部中，谐振器端面侧的折射率差Δn比脊25中央侧的折射率差Δn小，并且谐振器端面侧的横向折射率分布比脊25中央侧的横向折射率分布更缓和。因此，在端面附近，光斑尺寸变大，光密度减小，从而COD阈值能够增加。此外，在脊25的中央部分，到脊侧的漏电流减小，从而阈值电流能够保持得较低。此外，因为脊保留量在端面附近较大。从而，在制造工艺过程中，干法蚀刻对有源层22的损伤减小，可靠性得到改善。
此外，在该实施例中，再次地，在高台部分27中，缓和的斜面27A形成为从接近谐振器端面的较厚部分27-1到接近脊25中央的较薄部分27-2，并且厚度H1连续地变化。因此，对应于斜面27A从较厚部分27-1到较薄部分27-2的缓和变化，横向折射率分布缓和地连续变化。从而，与台阶产生在脊侧部表面上的现有情形相比，横向折射率分布在谐振器方向上的变化更缓和，并且光模形状在谐振器方向上的变化也更加缓和。因此，由光模形状在谐振器方向上的变化引起的光散射损失能够被减小。
此外，在该实施例中，在制造工艺过程中，在半导体层31的上表面上形成半导体层32时，半导体层32能够以与半导体层31的上表面上没有设置绝缘层210的情形相似的条件形成。因此，由设置在半导体层31的上表面上的绝缘层210引起的晶体缺陷不会增加。因此，COD阈值不可能降低。
第二实施例的改进示例
前述第二实施例示例了凹槽26和高台部分27两者仅设置在前端面S1附近和后端面S2附近的情形。然而，例如，如图18所示，凹槽26可以仅设置在一个端面(前端面S1)附近。这样的结构例如可以以如下的制造工艺形成。例如，如图19A和19B所示，首先绝缘层210仅形成在边区域120A的一侧上。接着，尽管没有示出，在半导体层32形成在半导体层31上之后，脊25和高台部分27通过选择性蚀刻形成。绝缘层210仅形成在边区域120A的一侧的原因如下。例如，在基板10D为倾斜基板(斜基板(off substrate)的情形下，在半导体层31上形成半导体层32时，绝缘层210周围部分的厚度在一些情形下变得不均匀。根据该不均匀性，调整绝缘层210的位置。因此，绝缘层210的中央不需要布置在边区域120A上。根据需要，绝缘层210的中央可以偏移到边区域120A的一侧，如图19A和19B所示。
此外，前述实施例示例了凹槽26和高台部分27两者仅设置在前端面S1附近和后端面S2附近的情形。然而，凹槽26和高台部分27两者可以仅设置在一个端面(前端面S1)附近。否则，例如如图20所示，凹槽26和高台部分27两者可以设置为从前端面S1到后端面S2。然而，在此情形下，凹槽26和高台部分27优选沿一方向延伸，在该方向上与脊25的间距随着在前端面S1和后端面S2附近凹槽26和高台部分27的位置接近脊25的端部(沿延伸方向的端部)而变小。此外，在凹槽26和高台部分27远离前端面S1和后断面S2的部分中，凹槽部分26和高台部分27优选设置在远离脊25的区域中。也就是，在该改进示例中，凹槽部分26和高台部分27优选在半导体层20的上表面的平面中为朝脊25的相反侧突出的弓形。
尽管上面已经参考实施例描述了本发明，然而本发明并不局限于前述实施例，并且可以进行各种修改。
例如，在前述实施例中，已经描述了激光器二极管1和2仅包括一个脊25的情形。然而，激光器二极管1和2可以包括多个脊25。
此外，在前述实施例等中，已经作为示例描述了氮化镓激光器二极管。然而，本发明可以应用于例如红光激光器二极管(诸如GaInAsP基化合物激光器二极管)和II-VI族激光器二极管(诸如ZnCdMgSSeTe)。此外，本发明可以应用于振荡波长不局限于可见光范围的激光器二极管，诸如AlGaAs基激光器二极管、InGaAs基激光器二极管、InP基激光器二极管和GaInAsNP基激光器二极管。
本发明包含2009年5月15日提交至日本专利局的日本优先权专利申请JP 2009-118900中公开的相关主题事项，其全部内容通过引用结合于此。
本领域的技术人员应当理解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims (13)

1.一种激光器二极管，包括：
有源层；
条形脊，设置在所述有源层上方；
成对的谐振器端面，从所述条形脊的延伸方向夹住所述有源层和所述条形脊；
高台部分，设置为在所述成对的谐振器端面的至少一个谐振器端面中及所述至少一个谐振器端面附近与所述脊的两个侧面接触，从而使包括所述脊和所述高台部分的光导形成为在横向方向上限制光；
其中从所述有源层到所述高台部分的表面的厚度在所述谐振器端面侧较大，而在所述脊的中央侧较小，并且所述厚度从所述谐振器端面侧的较厚部分连续地变化到所述脊的中央侧的较薄部分，
其中凹槽设置在所述高台部分中，并且所述凹槽沿与所述脊的延伸方向平行的方向延伸，或者所述凹槽延伸为使得，随着所述凹槽接近所述谐振器端面，所述凹槽与所述脊之间的间距变小。
2.根据权利要求1所述的激光器二极管，其中所述高台部分设置为在两个谐振器端面中及所述两个谐振器端面附近与所述脊的两个侧面接触，并设置为在其他区域远离所述脊。
3.根据权利要求2所述的激光器二极管，其中所述凹槽从一个谐振器端面附近延伸到另一个谐振器端面附近，并且所述凹槽延伸为使得，随着所述凹槽接近所述谐振器端面，所述凹槽与所述脊之间的间距变小。
4.一种激光器二极管的制造方法，包括：
第一步，在基板上形成第一半导体层，所述第一半导体层从所述基板侧开始依次包括下覆层和有源层；
第二步，在所述第一半导体层的上表面中，在作为要形成脊的条形脊区域的两侧的至少一个区域的位置中设置凹槽，所述至少一个区域远离所述条形脊区域并至少是器件区域的外边沿，所述位置是被格子形的切割区域围绕的所述器件区域，所述切割区域是随后所述基板被切割的区域；
第三步，在包括所述凹槽的所述第一半导体层的上表面上形成至少由上覆层构成的第二半导体层；以及
第四步，在所述第二半导体层的上表面中与所述条形脊区域对应的区域中形成绝缘层，并通过采用所述绝缘层作为掩模来选择性蚀刻所述第二半导体层。
5.根据权利要求4所述的激光器二极管的制造方法，其中通过所述第四步中的蚀刻，所述脊形成在所述第二半导体层中，并且与所述脊的两个侧面接触的高台部分形成在所述器件区域的外边沿中，在所述高台部分中从所述有源层到所述第二半导体层的表面的厚度在接近所述切割区域的位置较大，而在接近所述器件区域的中央的位置较小，并且所述厚度从接近所述切割区域的较厚部分连续地变化到接近所述器件区域的中央的较薄部分。
6.根据权利要求4所述的激光器二极管的制造方法，其中在所述第二步中，在所述器件区域的外边沿，所述凹槽形成为沿与所述条形脊区域的延伸方向平行的方向延伸，或者所述凹槽形成为沿一方向延伸，在这一方向上随着所述凹槽接近所述切割区域，所述凹槽与所述条形脊区域之间的间距变小。
7.根据权利要求5所述的激光器二极管的制造方法，其中在所述第二步中，所述凹槽仅形成在所述器件区域的外边沿中，并且
在所述第四步中，在所述凹槽形成在所述器件区域的外边沿的区域的附近，所述高台部分形成为与所述脊的两个侧面接触。
8.根据权利要求5所述的激光器二极管的制造方法，其中当在所述切割区域中，将所述器件区域夹在其间且彼此相对的成对区域是成对的边区域时，
在所述第二步中，所述凹槽形成为从一个边区域附近延伸到另一个边区域附近，并且在所述边区域附近所述凹槽形成为沿一方向延伸，在这一方向上随着所述凹槽接近所述切割区域，所述凹槽与所述脊区域之间的间距变小，并且
在所述第四步中，所述高台部分形成为在所述边区域附近与所述脊的两个侧面接触，并形成为在其他区域远离所述脊。
9.一种激光器二极管的制造方法，包括：
第一步，在基板上形成第一半导体层，所述第一半导体层从所述基板侧开始依次包括下覆层和有源层；
第二步，在所述第一半导体层的上表面中，在作为要形成脊的条形脊区域的两侧的至少一个区域的位置中形成第一绝缘层，所述至少一个区域远离所述条形脊区域并至少是器件区域的外边沿，所述位置是被格子形的切割区域围绕的所述器件区域，并且所述切割区域是随后切割所述基板的区域；
第三步，除了形成所述第一绝缘层的区域之外，在所述第一半导体层的上表面上形成至少由上覆层构成的第二半导体层；以及
第四步，在所述第二半导体层的上表面中与所述条形脊区域对应的区域中形成第二绝缘层，并通过采用所述第二绝缘层作为掩模来选择性蚀刻所述第二半导体层。
10.根据权利要求9所述的激光器二极管的制造方法，其中通过所述第四步中的蚀刻，所述脊形成在所述第二半导体层中，并且与所述脊的两个侧面接触的高台部分形成在所述器件区域的外边沿，在所述高台部分中从所述有源层到所述第二半导体层的表面的厚度在接近所述切割区域的位置较大，而在接近所述器件区域的中央的位置较小，并且所述厚度从接近所述切割区域的较厚部分连续地变化到接近所述器件区域的中央的较薄部分。
11.根据权利要求9所述的激光器二极管的制造方法，其中在所述第二步中，在所述器件区域的外边沿，所述第一绝缘层形成为沿与所述条形脊区域的延伸方向平行的方向延伸，或者所述第一绝缘层形成为沿一方向延伸，在这一方向上随着所述第一绝缘层接近所述切割区域，所述第一绝缘层与所述条形脊区域之间的间距变小。
12.根据权利要求10所述的激光器二极管的制造方法，其中在所述第二步中，所述第一绝缘层仅形成在所述器件区域的外边沿中，并且
在所述第四步中，在所述第一绝缘层形成在所述器件区域的外边沿的区域的附近，所述高台部分形成为与所述脊的两个侧面接触。
13.根据权利要求10所述的激光器二极管的制造方法，其中当在所述切割区域中，将所述器件区域夹在其间的彼此相对的成对区域是成对的边区域时，
在所述第二步中，所述第一绝缘层形成为从一个边区域附近延伸到另一个边区域附近，并且在所述边区域附近所述第一绝缘层形成为沿一方向延伸，在这一方向上随着所述第一绝缘层接近所述切割区域，所述第一绝缘层与所述条形脊区域之间的间距变小，并且
在所述第四步中，所述高台部分形成为在所述边区域附近与所述脊的两个侧面接触，并形成为在其他区域远离所述脊。
CN2010101799475A 2009-05-15 2010-05-10 激光器二极管及其制造方法 Expired - Fee Related CN101888059B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009118900A JP2010267871A (ja) 2009-05-15 2009-05-15 半導体レーザおよびその製造方法
JP118900/09 2009-05-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101888059A CN101888059A (zh) 2010-11-17
CN101888059B true CN101888059B (zh) 2013-01-02

Family

ID=43068479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101799475A Expired - Fee Related CN101888059B (zh) 2009-05-15 2010-05-10 激光器二极管及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8279906B2 (zh)
JP (1) JP2010267871A (zh)
CN (1) CN101888059B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011100175B4 (de) * 2011-05-02 2021-12-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur und einer Modenfilterstruktur
US9520695B2 (en) * 2013-10-18 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region
US9362715B2 (en) 2014-02-10 2016-06-07 Soraa Laser Diode, Inc Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material
US9368939B2 (en) 2013-10-18 2016-06-14 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material
US9379525B2 (en) 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode
US9520697B2 (en) 2014-02-10 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable multi-emitter laser diode
US9871350B2 (en) 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source
US9981725B1 (en) * 2015-09-17 2018-05-29 Daryl Brown Solar powered LED life jacket system
DE102015116335A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
DE102015116712A1 (de) 2015-10-01 2017-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
JP6715589B2 (ja) * 2015-10-29 2020-07-01 日本ルメンタム株式会社 半導体光素子、アレイ半導体光素子、及び光モジュール
DE102016113071A1 (de) * 2016-07-15 2018-01-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode
JP7241572B2 (ja) * 2019-03-08 2023-03-17 日本ルメンタム株式会社 半導体光素子、光モジュール、及び半導体光素子の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826216B2 (en) * 2000-08-23 2004-11-30 Sony Corporation Semiconductor laser and method of production thereof
CN101316026A (zh) * 2007-05-31 2008-12-03 夏普株式会社 氮化物半导体激光器芯片及其制造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01151284A (ja) * 1987-12-09 1989-06-14 Canon Inc 半導体レーザー
JPH02216883A (ja) * 1989-02-16 1990-08-29 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
JPH05327112A (ja) * 1992-05-20 1993-12-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザの製造方法
JPH06283801A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レーザ
JPH07226566A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Nec Corp 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法
JP3270278B2 (ja) * 1994-12-15 2002-04-02 東芝電子エンジニアリング株式会社 半導体装置及びその製造方法
JPH09139550A (ja) * 1995-11-16 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置
JPH11112081A (ja) * 1997-10-01 1999-04-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ，及びその製造方法
JPH10200196A (ja) * 1997-01-13 1998-07-31 Sony Corp 半導体レーザ
JP3104789B2 (ja) * 1997-05-02 2000-10-30 日本電気株式会社 半導体光素子およびその製造方法
JPH1197789A (ja) * 1997-09-17 1999-04-09 Fujitsu Ltd 半導体レーザ装置
JPH11204878A (ja) * 1998-01-09 1999-07-30 Sony Corp 半導体レーザ及びその製造方法
JP2000174385A (ja) * 1998-07-15 2000-06-23 Sony Corp 半導体レ―ザ
JP2000133877A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ素子
JP2002158402A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> リッジ導波路型半導体レーザ
GB2427751A (en) * 2005-06-28 2007-01-03 Bookham Technology Plc High power semiconductor opto-electronic device
KR100738079B1 (ko) * 2005-10-19 2007-07-12 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 레이저 다이오드의 제조방법
JP4963060B2 (ja) * 2005-11-30 2012-06-27 シャープ株式会社 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法
JP4535997B2 (ja) * 2005-12-09 2010-09-01 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
JP4305554B2 (ja) * 2007-02-28 2009-07-29 ソニー株式会社 半導体レーザの製造方法
JP2009105184A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Sharp Corp 窒化物系半導体レーザ素子とその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826216B2 (en) * 2000-08-23 2004-11-30 Sony Corporation Semiconductor laser and method of production thereof
CN101316026A (zh) * 2007-05-31 2008-12-03 夏普株式会社 氮化物半导体激光器芯片及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101888059A (zh) 2010-11-17
US20100290493A1 (en) 2010-11-18
US8279906B2 (en) 2012-10-02
JP2010267871A (ja) 2010-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101888059B (zh) 激光器二极管及其制造方法
US7149235B2 (en) Multi-beam semiconductor laser device
US7411988B2 (en) Semiconductor laser device
US8270451B2 (en) Edge emitting semiconductor laser having a phase structure
US8686432B2 (en) Semiconductor light emitting device with laser scribed end faces
KR20010005722A (ko) 화합물 반도체 레이저
US8526480B2 (en) Semiconductor laser device
US20070274360A1 (en) Semiconductor laser element and semiconductor laser device
US5441912A (en) Method of manufacturing a laser diode
US9543218B2 (en) Semiconductor component and method for producing a semiconductor component
KR101929078B1 (ko) 광전자 반도체 본체 및 광전자 반도체 본체 생산 방법
US6240115B1 (en) Epitaxial facet formation for laser diodes based on III-V material systems
CN112042069A (zh) 光学半导体元件及其制造方法以及光学集成半导体元件及其制造方法
CN1574516B (zh) 半导体激光器件
JP5556922B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
CN113574749A (zh) 半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法
US20230170672A1 (en) Optoelectronic devices with tunable optical mode and carrier distribution in the waveguides
US6751246B2 (en) Buried ribbon semiconductor laser and a method of fabrication
US10181695B2 (en) Laser diode
KR101752408B1 (ko) 질화물 반도체 소자 및 그의 벽개면 형성 방법
JPH0634429B2 (ja) 半導体レーザの形成のためにＧａＡｓを選択的に成長させる方法及び半導体レーザ
CN112510487A (zh) 光学半导体器件及组装该光学半导体器件的方法
KR101136230B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
JP2010287738A (ja) 半導体発光素子
KR20060034456A (ko) 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130102

Termination date: 20140510