CN111525391B - 半导体激光元件 - Google Patents

半导体激光元件 Download PDF

Info

Publication number
CN111525391B
CN111525391B CN202010072729.5A CN202010072729A CN111525391B CN 111525391 B CN111525391 B CN 111525391B CN 202010072729 A CN202010072729 A CN 202010072729A CN 111525391 B CN111525391 B CN 111525391B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
groove
laser element
ridge portion
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.)
Active
Application number
CN202010072729.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111525391A (zh
Inventor
高仓辉芳
谷本佳美
谷善彦
津田有三
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp 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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN111525391A publication Critical patent/CN111525391A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111525391B publication Critical patent/CN111525391B/zh
Active 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
    • H01S5/2202—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 by making a groove in the upper laser 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/0624—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling 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
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/3013—AIIIBV compounds
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H01S2301/185—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field for reduction of Astigmatism
    • 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
    • H01S5/1082—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 with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
    • 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
    • H01S5/2201—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 in a specific crystallographic orientation
    • 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
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Landscapes

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

Abstract

本发明提供可得到获得良好的FFP且可靠性高的FFP的半导体激光元件。半导体激光元件(1)在半导体层(20)中具有：一对第2凹部(130)，其相对于在脊部(110)的两侧形成的第1槽部(120)而在光出射面(170)侧，夹着脊部(110)对置；和一对第3槽部(140)，其从光出射面(170)与第1槽部(120)平行并且夹着脊部(110)。

Description

半导体激光元件
技术领域
本发明涉及一种半导体激光元件。
背景技术
近年来，半导体激光元件小型且轻型，且可靠性高，而且以较高的输出生成激光，从而在各种领域中利用。这样的半导体激光元件公知有以下半导体激光元件，即，在半导体层中，具备一对槽部，在上述一对槽部中，规定光导波路的部分夹着脊部对置配置，并且具有横穿活性层的深度(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-324947号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在技术文献1所述的半导体激光元件中，存在导致远场图像(FFP：Far FieldPattern)的形状成为椭圆形这样的问题。这是由于FFP的垂直横模与平行横模的辐射角度之比(纵横比)大。
本发明是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供可得到更接近正圆的形状的FFP的半导体激光元件。
解决问题的方案
(1)本发明的一实施方式是由半导体层、电介质膜以及电极层依次重叠而构成的半导体激光元件。该半导体层由n型包覆层以及p型包覆层依次重叠而构成，且具有：脊部，其形成于p型包覆层，并从俯视时横穿半导体层的方向的一端延伸至另一端；两个第1凹部，其沿着横穿的方向而形成于脊部的两侧；两个槽状的第2凹部，其具有从p型包覆层达到至n型包覆层的深度，并从俯视时纵穿半导体层的方向的各个端部在相同直线上延伸至夹着脊部的位置；以及两个槽状的第3凹部，其具有从p型包覆层达到至n型包覆层的深度，并从俯视时横穿半导体层的方向的一端沿横穿的方向朝向第2凹部延伸，在上述纵穿的方向上夹着脊部的位置配置。上述电介质膜至少覆盖除脊部以外的半导体层的表面。上述电极层与脊部重叠，并且在俯视时横穿的方向上的比第2凹部靠另一端侧处与电介质膜重叠。
(2)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，第1凹部是沿着横穿的方向而形成于脊部的两侧的槽状的凹部。
(3)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，横穿的方向的一端面是光出射面，另一端面是反射面。
(4)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，电极层包括：与脊部重叠的第1电极层和在俯视时横穿的方向上的比第2凹部靠另一端侧处与电介质膜以及第1电极层重叠的第2电极层。
(5)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，第2凹部在纵穿的方向上相对于脊部对称的位置配置。
(6)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，第3凹部在横穿的方向上的另一端处与第2槽连结。
(7)另外，在上述(1)的结构的基础上，本发明的某个实施方式是半导体激光元件，其中，电介质膜至少还覆盖第2凹部的纵穿的方向上的侧面部。
发明效果
根据本发明，能够提供可得到比以往的半导体激光元件更接近正圆的形状的FFP的半导体激光元件。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光元件的结构的俯视图。
图2是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的A-A’线处切断的截面的图。
图3是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的B-B’线处切断的截面的图。
图4是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的C-C’线处切断的截面的图。
图5是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的D-D’线处切断的截面的图。
图6是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的E-E’线处切断的截面的图。
图7是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的F-F’线处切断的截面的图。
图8是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的图1的G-G’线处切断的截面的图。
图9是用于对本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的尺寸进行说明的图。
图10是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程的晶圆的俯视图。
图11是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的一制作过程的晶圆的俯视图。
图12是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程的晶圆的俯视图。
图13是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程的晶圆的俯视图。
图14是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程的条的俯视图。
图15是表示采用六方晶系的结晶构造的氮化镓的结晶各方位的示意图。
图16是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光元件的结构的俯视图。
图17是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的A-A’线处切断的截面的图。
图18是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的B-B’线处切断的截面的图。
图19是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的C-C’线处切断的截面的图。
图20是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的D-D’线处切断的截面的图。
图21是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的E-E’线处切断的截面的图。
图22是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的F-F’线处切断的截面的图。
图23是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的G-G’线处切断的截面的图。
图24是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的图16的H-H’线处切断的截面的图。
图25是用于对本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的尺寸进行说明的图。
具体实施例
〔实施方式1〕
[概略结构]
本发明的一实施方式所涉及的半导体激光元件除了后述的第3槽部以外，在可得到本实施方式的效果的范围内，可使用半导体激光元件用的公知的材料通过公知的技术而构成。以下，作为氮化物半导体激光元件，对本实施方式所涉及的半导体激光元件进行说明。
本实施方式所涉及的半导体激光元件如图1～图8所示。图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光元件的结构的俯视图。图2～图8分别是示意性地示出分别在该半导体激光器的图1的A-A’线处、B-B’线处、C-C’线处、D-D’线处、E-E’线处、F-F’线处以及G-G’线处切断的截面的图。
半导体激光元件1主要由n电极304、半导体层20、电介质膜302以及电极层依次重叠而构成。该电极层由欧姆电极301以及p电极303构成。
半导体激光元件1的平面形状为矩形。将该平面形状的长边方向设为X方向，将短边方向设为Y方向。X方向相当于横穿半导体激光元件1的方向，Y方向相当于纵穿半导体激光元件1的方向。
半导体激光元件1的X方向的一端面是光出射面170，另一端面是反射面180。光出射面170由在半导体激光元件1的一端面侧形成的低反射(AR：Anti Reflection)涂层构成。反射面180由在半导体激光元件1的另一端面侧形成的高反射(HR：High Reflection)涂层构成。
(n电极)
n电极304由公知的电极材料构成。另外，n电极304由多个电极材料的层构成。多个层中的n型半导体侧的层的材料使用与n型半导体欧姆接触的电极材料，实例包括钛、铪以及锆等。多个层中的除上述的层以外的层的材料的例子包括金以及铝等。n电极304使用蒸镀法或溅射法等形成。n电极304的例子包括厚度20nm的钛的层以及厚度300nm的金的层。n电极304的各层的层厚不限定于此。
(氮化物半导体基板)
氮化物半导体基板200为由氮化物半导体构成的基板即可，能够置换为AlaGabIncN(0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，a+b+c＝1)基板。另外，也可以在氮化物半导体基板200中掺杂Si、O、Cl、S、C、Ge、Zn、Cd、Mg或者Be。当氮化物半导体基板200使用n型氮化物半导体基板的情况下，在这些掺杂材料中，特别优选Si、O、Ge以及Cl。氮化物半导体基板200的主面例如为C面{0001}、A面{11-20}、M面{1-100}、R面{1-102}、或者{20-21}面等，但最优选为C面{0001}。另外，若氮化物半导体基板200的偏角为0.2°以上且2°以内，则可使层叠在其上的半导体层的表面形态良好。
(半导体层)
＜层结构＞
半导体层20作为半导体激光元件的半导体层发挥功能即可，作为该半导体层也可以具有公知的层结构。例如，半导体层20在氮化物半导体基板200上依次重叠有n型底层201、n型包覆层202、第1光导层203、活性层204、第2光导层205、p型载流子阻挡层206、p型包覆层207以及p型接触层208。这样，半导体层20由n型包覆层202以及p型包覆层207依次重叠而构成。
n型底层201能够应用公知在半导体激光元件中具有这样的功能的层。n型底层201的组成的例子包含掺杂了n型杂质(优选为Si)的AlaGa1-aN以及掺杂Si的InbGa1-bN。
n型包覆层202以及p型包覆层207由具有将从活性层204产生的光封入光导波区域的作用的结晶材料构成。n型包覆层202以及p型包覆层207使用折射率比活性层204以及第1光导层203以及第2光导层205小的结晶材料即可。例如若为从蓝紫色至绿色的波长带域的激光，则n型包覆层202以及p型包覆层207的例子包含掺杂了n型杂质(优选为Si)的AlaGa1- aN以及p型杂质(优选为Mg)的AlaGa1-aN。
第1光导层203是用于减少光导波路内的传播损失的层。第1光导层203能够应用公知在半导体激光元件中具有这样的功能层。第1光导层203的组成的例子包含掺杂或者非掺杂n型杂质(优选为Si)的InbGa1-bN。第1光导层203也可以是单层构造的层，也可以是层叠多个上述的组成或者具有相同功能的不同组成的层而成的层叠构造的层。
活性层204由结晶材料构成。此处，“活性层”是由阱层或由阱层和势垒层构成的层的通称。例如，单一量子阱构造的活性层仅由一个阱层构成、或者由势垒层、阱层以及势垒层的层叠构造构成。另外，多量子阱构造的活性层由多个阱层和多个势垒层构成，例如由反复重叠阱层和势垒层的层叠单位而成的重叠构造构成。构成活性层204的结晶能够根据所希望的波长等光学特性与阱层对应地决定。另外，构成活性层204的结晶也能够根据半导体激光元件的用途而适当地决定。构成活性层204的结晶材料的例子包含非掺杂InbGa1-bN或者在一部分层添加了n型杂质的I nbGa1-bN。
第2光导层205与第1光导层203相同，是用于使光导波路内的传播损失减少的层。第2光导层205包含掺杂或者非掺杂p型杂质(优选为Mg)的InbGa1-bN。第2光导层205也可以是单层构造的层，也可以是层叠多个上述的组成或者具有相同功能的不同组成的层而成的层叠构造的层。
p型载流子阻挡层206是以抑制电子向p型包覆层侧泄漏为目的的层，能够应用公知在半导体激光元件中具有所期望的功能的层。p型载流子阻挡层206的例子包括具有包含AlaGa1-aN(0＜a≤1)而成的氮化物半导体层以及包含AlaGa1-aN(0.03≤a≤0.15)而成的氮化物半导体层的多层膜的层。
p型载流子阻挡层206的结构能够根据显示所期望的功能的观点而适当地决定。例如，从阻挡电子向p型包覆层侧漏出的观点出发，优选p型载流子阻挡层206整体的Al的组成a为0.10～0.25。另外，p型载流子阻挡层206的总膜厚为0.005～0.02μm，但从减少正向电压(Vf)的观点出发优选。
此外，多层膜是组成彼此不同的氮化物半导体层的层叠构造。从实现良好的结晶性的观点出发，该多层膜的优选的例子包括层叠AlaGa1-aN的层和GaN的层而成的多层膜。更具体而言，优选层叠非掺杂的AlaGa1-aN和掺杂p型杂质(例如Mg)的Ga N而成的多层膜。p型杂质也可以掺杂于AlaGa1-aN。p型杂质的掺杂量能够根据实现多层膜的各层的所期望的结晶性以及体电阻的观点而适当地决定，例如为1×1017/cm3～1×1019/cm3。多层膜的各层的膜厚抑制Al的结晶构造的影响而抑制裂缝的产生，而且从提高结晶性的观点出发，优选为例如10埃以上且200埃以下，更优选为70埃以下，进一步优选为40埃以下。
p型接触层208是相对于欧姆电极欧姆接触的层。p型接触层208能够应用公知在半导体激光元件中具有这样的功能的层。p型接触层208的例子包括掺杂Mg的GaN以及AlaGa1- aN。掺杂浓度优选为例如1×1019/cm3～2×1020/cm3。而且p型杂质的浓度更优选朝向欧姆电极301的方向而变高。由此因p电极形成而产生的接触电阻减少。
＜凹部以及脊部＞
半导体层20具有：第1凹部(以下也称为“第1槽部”)120、脊部110、第2凹部(以下也称为“第2槽部”)130、第3凹部(以下也称为“第3槽部”)140以及分割引导槽160。这些槽部以及脊部能够利用公知的光刻技术和蚀刻技术而形成。
脊部110形成于第1槽部120、120之间，是从俯视时横穿半导体层20的方向的一端延伸至另一端为止的相对于第1槽部120呈凸状的部分。脊部110形成于p型包覆层207。
第1槽部120、120是在沿着俯视时横穿半导体层20的X方向而形成于脊部110的两侧的两个凹部。在本实施方式中，第1槽部120、120是从脊部110至半导体层20的Y方向上的两边缘为止以同样的深度形成的凹部。例如，第1槽部120具有从p型接触层208至p型包覆层207的深度。这样，第1槽部120形成于p型包覆层207，没有在深度方向上横穿p型包覆层207。
第2凹部130、130是从俯视时纵穿半导体层20的Y方向的各个端部延伸至夹着脊部110的位置为止的两个槽状的凹部。另外，在俯视时，第2槽部130配置于光出射面170与p电极303之间。另外，第2槽部130、130配置在沿Y方向延伸的相同直线上。另外，若将第2槽部130、130的Y方向上的靠脊部110侧的端部作为前端，则第2槽部130的前端处于Y方向上离开脊部110的位置。在一个例子中，处于相对于脊部110的中心轴而对称的位置。更具体而言，如图1所示那样，第2槽部130、130在Y方向上相对于脊部110对称的位置配置。
第2槽部130具有从p型包覆层207至n型包覆层202的深度。这样，第2槽部130具有从p型包覆层207至n型包覆层202的深度，在层叠方向上横穿活性层204。
第3凹部140、140是从俯视时横穿半导体层20的X方向的一端沿X方向朝向第2槽部130延伸的两个槽状的凹部。第3槽部140、140在俯视时纵穿半导体层20的Y方向上夹着脊部110的位置配置。第3槽部140与第2槽部130相同，具有从p型包覆层207至n型包覆层202的深度。即，第3槽部140具有从p型接触层208在层叠方向上横穿活性层204并至n型包覆层202的深度。
第1槽部120、第2槽部130以及第3槽部140各自的形状能够在显示出所期望的功能的范围内适当地决定。例如，该槽部以及脊部110的平面形状通常为矩形，但也可以是其他形状。另外，该槽部以及脊部110各自的横穿长边方向的截面的截面形状也可以是矩形，也可以是正台状(例如下底比上底长的等腰梯形)，也可以是倒台状(例如下底比上底短的等腰梯形)。
此外，半导体层20在X方向上的另一端部还具有第4槽部150。该第4槽部150在X方向上与第3槽部140对称的位置配置，并具有与第3槽部140相同的平面形状、截面形状以及深度。详情将后述，但第4槽部150通过作为第3槽部140而形成于分割前的晶圆、并横穿第3槽部140地解理，从而形成于半导体激光元件1的反射面180的一侧。另外，半导体激光元件1也可以制作成在反射面180的一侧不具有第4槽部150，但为了形成平坦的解理面，优选在反射面180的一侧形成有第4槽部150。
分割引导槽160是在半导体激光元件1的Y方向上的端部处使半导体激光元件1沿着与脊部110平行的方向的X方向而形成的槽。分割引导槽160为了在后述的晶圆或者条的X方向上的分割位置使分割的合格率提高而制作。详情将后述，但在半导体激光元件1制作时，当对图14作为一个例子而示出的条3进行分割时，在分割引导槽160的位置对条3进行分割，由此能够合格率良好地制作半导体激光元件1。
例如，本实施方式中使用的氮化物半导体不具有沿X方向(即＜1-100＞方向)的解理性，从而不易沿该方向破裂。因此，在晶圆或者条中形成分割引导槽160，而且从下表面侧在与分割引导槽160一致的位置通过划线器等划伤，从而提高分割合格率。
(电介质膜)
电介质膜302具有绝缘性。电介质膜302能够通过蒸镀等公知的方法并使用半导体激光元件1中的用于绝缘的层可利用的公知的材料而形成。电介质膜302的材料的例子包括氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅、氮化铝、氮化镓、氮氧化硅以及氮氧化铝。
电介质膜302形成为从上方覆盖除去脊部110之外的半导体层20。更详细而言，电介质膜302至少覆盖除去脊部110的顶部之外的半导体层20的表面，形成为至少使向p电极层注入的电流绝缘。另外，脊部110的侧面由电介质膜302被覆，从而绝缘。
电介质膜302至少形成在除去脊部110的顶部之外的脊部110的侧面以及半导体层20的表面上，能够使p电极303与半导体层20之间绝缘即可。另外，根据以下的观点而优选电介质膜302在第2槽部130以及第3槽部140的解理面上以及底面上一体地形成。即便在通过钎焊材料以接合朝下(junction down)方式将半导体激光元件1接合于底座时钎焊材料向第2槽部130以及第3槽部140流入，也能够防止从这些的槽部的电流泄漏。
电介质膜302的厚度能够根据可显现出所期望的绝缘性的观点而适当地决定，但若过厚则散热性变差，因此优选厚度0.05～0.3μm。例如，也可以是厚度0.1μm的氧化硅。
(p电极层)
电极层如前述那样由欧姆电极301以及p电极303构成。
欧姆电极301与脊部110重叠。欧姆电极301相当于第1电极层。欧姆电极301能够由与半导体形成欧姆接触的材料构成。该材料的例子包括钯以及镍。欧姆电极301例如也可以是厚度0.05μm的钯的层。
p电极303在俯视时X方向上的比第2槽部130靠另一端侧配置。p电极303在上述的平面方向上的位置处与电介质膜302以及欧姆电极301重叠。但是，p电极303在X方向上的直至比前述的第4槽部150靠一端侧为止的部分配置，第4槽部150被电介质膜302覆盖，但未被p电极303覆盖。p电极303相当于第2电极层。针对形成有p电极303的位置，与第2槽部130之间的距离例如也可以为2.5μm。
p电极303能够由作为半导体激光元件的电极材料而公知的材料形成。例如，p电极303也可以是厚度0.03μm的钛的层或厚度1μm的金的层。
这样，电极层与脊部110重叠，并且在俯视时X方向上的比第2槽部130靠另一端侧处与电介质膜302重叠。此外，在上述的第2槽部130、第3槽部140以及第4槽部150的侧面部和底面部可靠地由电介质膜302被覆的情况下，p电极303也可以形成于上述的各槽部的局部或整体。
(配置以及尺寸)
以下，对半导体激光元件1的槽部等立体的构造进一步进行说明。图9是用于对本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的尺寸进行说明的图。以下，使谐振器长为800μm、芯片宽度为200μm对半导体激光元件1的各结构的尺寸等进行说明。
谐振器长是作为半导体激光元件1的平面形状的矩形的长边方向上的长度即X方向的长度L12。芯片宽度是该矩形的短边方向上的长度即Y方向的长度L11。各部的尺寸能够根据半导体激光元件1输出的所期望的激光的物理性质而适当地决定。
在上述的尺寸中，半导体层20的各层的厚度例如也可以如以下那样。例如，半导体层20在以C{0001}面为主面的氮化物半导体基板200上具有3层势垒层,上述势垒层通过0.2μm厚的由掺杂Si的GaN构成的n型底层201、1μm厚的由掺杂Si的Al0.06Ga0.94N构成的n型包覆层202、0.2μm厚的由非掺杂的Ga N构成的第1光导层203以及0.006μm厚的非掺杂的GaN而构成。在各势垒层之间具有：0.003μm厚的由非掺杂In0.15Ga0.85N构成的阱层以两层构成的0.025μm厚的活性层204、0.2μm厚的由非掺杂的In0.04Ga0.96N构成的第2光导层205、由掺杂了Mg的Al0.15Ga0.85N构成且0.01μm厚的p型载流子阻挡层206、0.5μm厚的由掺杂了Mg的Al0.04Ga0.96N构成的p型包覆层207以及0.1μm厚的由掺杂了Mg的GaN构成的p型接触层208。
＜脊部＞
脊部110具有X方向上的长度L22以及Y方向上的长度L25。
脊部110在半导体层20的X方向上的两端之间配置。因此，脊部110的X方向上的长度L22例如与半导体激光元件1的X方向上的长度相同为800μm。
脊部110的Y方向上的长度L25能够根据将Y方向上的光导波路的长度(宽度)限定于所希望的范围的观点而适当地决定。从这样的观点出发，长度L25能够从例如1.0～2.5μm的范围适当地决定，例如也可以是1.5μm。
＜第1槽部(第一的凹部)＞
第1槽部120具有：X方向上的长度L22、Y方向上的长度L21以及层叠方向上的长度(深度)。
第1槽部120在半导体层20的X方向上的脊部110的两侧形成。因此，第1槽部120的X方向上的长度L22例如与脊部110相同，即与半导体激光元件1的X方向上的长度相同为800μm。
第1槽部120的Y方向上的长度L21达到半导体激光元件1的Y方向上的端部为止。
第1槽部120的深度是从p型接触层208至第1槽部120的底部为止的层叠方向上的距离。第1槽部120的深度能够在Y方向上p型包覆层207连续、并且p型接触层208充分断开的范围内适当地决定。第1槽部120的深度例如为0.5μm。
第1槽部120的底部的p型包覆层207的厚度tr是从p型载流子阻挡层206与p型包覆层207之间的边界面至第1槽部120的底部为止的距离。厚度tr能够在Y方向上p型包覆层207充分连续的范围内适当地决定。从这样的观点出发，厚度tr能够从例如0.05μm以上且0.3μm以下的范围内适当地决定，例如为0.1μm。
＜第2槽部＞
从第2槽部130至脊部110的中心为止的长度L35是Y方向上的从第2槽部130的前端至脊部110的中心轴为止的距离。另外，从获得扩大FFP的水平横模的辐射角θh的效果的观点和减少因光导波路的附近的制造工序而产生的损伤的观点出发，长度L35能够从2μm以上且8μm以下的范围内适当地决定，例如可以为5μm。
当如第2槽部130那样在光导波路的附近形成槽的情况下，有时对光导波路带来损伤，半导体激光元件的寿命、特性降低等对可靠性带来影响。通常，由于形成槽而产生的对光导波路的损伤因槽越接近光导波路而越大。例如，在长度L35不足2μm的情况下，光导波路受到从该槽朝向脊部110的中心方向的显著大的损伤，因此，半导体激光元件1的劣化容易发展。另一方面，若长度L35比8μm大，则光导波路的Y方向上的汇聚不充分，有时扩大FFP的水平横模的辐射角θh的效果不充分。
从扩大FFP的水平横模的辐射角θh、获得良好的元件特性的观点出发，第2槽部130的X方向上的长度L32能够从1μm以上且15μm以下的范围内适当地决定。
在长度L32超过15μm的情况下，光导波路上的产生上述的损伤的范围在X方向上变长，因此有时使Iop(动作电流)变高等元件特性变差。另外，在长度L32不足1μm的情况下，不易使长度L32(在Y方向上)均匀。从使L32均匀而抑制来自光导波路的杂光(漏出光)在半导体层20传播的观点出发，长度L32优选为1μm以上。
从抑制来自光导波路的杂光(漏出光)在半导体层20传播的观点出发，第2槽部130的Y方向上的长度L31至少为15μm以上即可，只要为至半导体激光元件的Y方向的侧面为止的长度则能够适当地决定，例如也可以是到达分割引导槽160的长度。
此外，第2槽部130优选制造至半导体层20的Y方向上的连续性中断的位置为止。从这样的观点出发，第2槽部130例如制造为到达至半导体激光元件1的分割引导槽160的侧面为止。
从第2槽部130至光出射面170为止的长度L36是第2槽部130的X方向上的从一端至半导体层20的一端面为止的距离。从提高通过解理从基板切出半导体激光元件的工序的合格率的观点以及防止杂光从光导波路中漏出的观点出发，长度L36能够从3μm以上且30μm以下的范围内适当地决定。例如，长度L36可以为5μm。
第2槽部130的深度为足够第2槽部130在层叠方向上横穿活性层204的深度即可，而且若到达至n型包覆层202则更优选。该深度是层叠方向上的从p型接触层208至第2槽部130的底部为止的距离。从形成接近高斯分布的FFP的观点出发，优选第2槽部130具有这样的充分的深度。
＜第3槽部＞
第3槽部140的X方向上的长度L42是半导体层20的X方向上的从一端面至第3槽部140的另一端为止的长度。长度L42能够根据使由第2槽部130、130间朝向光出射面170导波的激光的Y方向形状接近高斯的观点而适当地决定。例如，长度L42能够从长度L36的40～100％的范围内适当地决定，根据上述的观点，优选越长越好。长度L42例如可以为3μm(长度L36的60％)。
此外，长度L42为长度L36的100％的长度是指第3槽部140与第2槽部130连结(成为一体)。这样，从使激光的Y方向形状接近高斯的观点出发，优选第3槽部140在X方向上的另一端处与第2槽130连结。
此外，长度L42越短则越不能充分得到使FFP接近高斯形状的效果。优选长度L42比第2槽部的长度L32长即与长度L32之间的关系为L42＞L32。另外，在半导体激光元件1的制造工序中，有时在通过蚀刻形成第3槽部140时使脊部110缺损。因此，从抑制杂光的传播的观点、减少制造时的脊部的损伤的观点、防止对光导波区域的损伤的观点以及使FFP接近高斯分布的观点出发，长度L42能够从2μm以上且15μm以下的范围适当地决定，例如可以为5μm。
第3槽部140的Y方向上的长度L41根据稳定地制作其形状的观点而为1μm以上即可，也可以到达半导体激光元件的Y方向的侧面，且能够适当地决定。例如，长度L41可以为10μm。
第3槽部140的深度与第2槽部130的深度相同，为足够第3槽部140在层叠方向上横穿活性层204的深度即可，而且若第3槽部140到达n型包覆层202则更优选。
从第3槽部140至脊部110的中心为止的长度L45是Y方向上的从第3槽部140的脊部110侧的侧面至脊部110的中心轴为止的距离。长度L45越长，则光导波路的Y方向上的光的封入越不充分。另一方面，长度L45若过短，则光导波路受到显著大的损伤，半导体激光元件1的劣化容易发展。因此，优选长度L45比第2槽部130的长度L35长，即与长度L35之间的关系为L45＞L35。
＜分割引导槽＞
分割引导槽160的宽度适当地决定即可。例如，宽度也可以是10μm。另外，分割引导槽160是用于在不具有解理性的方向上进行分割的一个形态。在本实施方式中，也可以使用取代分割引导槽160的用于该分割的其他形态。
[制造方法]
半导体激光元件能够使用公知的方法制造。例如，半导体激光元件1能够使用层叠以及蚀刻等公知的技术并通过以下的工序(1)～(13)来制造。针对半导体激光元件的制造方法，使用图10～图14进行说明。
(1)首先，在氮化物半导体基板200上使从n型底层201至p型接触层208为止的半导体层20依次生长而制作晶圆2。晶圆2是氮化物半导体基板200及其之上的半导体层20的层叠体，且是该层叠体的至解理以及分割完成之前的状态的呼称。氮化物半导体基板200上的半导体层20使用例如MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:金属有机化学气相沉积)法等外延生长法而生长。
(2)使用热处理装置例如以850℃对制作出半导体层20的晶圆2实施热处理(退火)。通过该热处理，能够使包括p型载流子阻挡层206、p型包覆层207、p型接触层208的p型半导体层低电阻化。
(3)使用通常的光刻技术在退火后的晶圆2的半导体层20表面制作掩模。该掩模在Y方向上例如以200μm的周期具有例如沿X方向延伸的1.5μm宽度(Y方向长度)的开口部。在形成有该掩模的晶圆2上例如以厚度20nm蒸镀钯。接着进行剥离。这样，在Y方向上以200μm周期制作朝向X方向延伸的宽度1.5μm的欧姆电极301。
欧姆电极301延伸的X方向是相对于氮化物半导体结晶的解理面亦即{1-100}面而垂直的方向的＜1-100＞方向。另外，Y方向的欧姆电极301的周期是半导体激光元件的宽度的长度L11，根据制作的半导体激光元件的形状设计即可。针对氮化物半导体结晶，将氮化镓的结晶列举为例子而后述。
(4)接着，在晶圆2上制作仅被覆欧姆电极301的掩模。例如，使用ICP(InductiveCoupled Plasma：电感耦合等离子体)、RIE(Reactive Ion Etching：反应性离子蚀刻)等干式蚀刻技术，相对于p型接触层208以及p型包覆层207形成第1槽部120。而且，除去掩模。由此，仅脊部110成为凸状。图10是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的一制作过程中的晶圆的俯视图。图10示出对晶圆2进行蚀刻而制作出周期性地沿＜1-100＞方向延伸的凸状的脊部110和第1槽部120的状态。
(5)在第1槽部120制作后，使用光刻技术，在晶圆2上制作具有用于形成第2槽部130以及第3槽部140的开口部的掩模。与第1槽部120相同使用干式蚀刻技术，进行蚀刻至横穿半导体层20的第1光导层203的深度为止，制作第2槽部130以及第3槽部140。其后，除去掩模。
(6)在制作出第2槽部130以及第3槽部140的晶圆2上制作分割引导槽160。使用光刻技术和干式蚀刻技术，通过以到达氮化物半导体基板的深度并以200μm周期制作例如宽度10μm的槽来制作分割引导槽160。
图11是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程中的晶圆的俯视图。图11示出通过蚀刻在制作出第1槽部120和脊部110的晶圆2制作出第2槽部130以及第3槽部140的状态。另外，在图12中，制作分割引导槽160。将晶圆2合格率良好地分割为各个半导体激光元件1时断开后述的条的位置处于分割引导槽160的位置。
(7)使用光刻技术，相对于制作出分割引导槽160的晶圆2，制作电介质膜302。以使脊部110顶部的欧姆电极301以及分割引导槽160露出的方式使用蒸镀法、溅射法以及CVD法等制作电介质膜302。电介质膜302的厚度优选为0.1～0.3μm，例如为0.1μm。电介质膜302的制作中，例如可制作在与脊部110对应的位置具有开口部的掩模，但该开口部的宽度作为一个例子为1.5μm。
(8)在制作出电介质膜302的晶圆2上，涂覆抗蚀材料并使用通常的光刻技术而制作掩模。该掩模是p电极图案掩模，处于避开第2槽部130以及第3槽部140的位置，且具有位于欧姆电极301以及电介质膜302上的开口部。接着通过蒸镀法、溅射法等，作为p电极303，使钛为15nm、使金(Au)为400nm的厚度依次制作。接着，剥离该掩模。这样，制作出图案化而成的p电极303。图12是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程中的晶圆的俯视图。图12示出实施了在脊部110以及第1槽部120上制作p电极303的工序后的晶圆2。
(9)为了提高将晶圆2分割为条、芯片时的合格率，对晶圆2的背面(氮化物半导体基板侧)进行研磨以及抛光，使晶圆厚变薄至40～200μm左右为止。
(10)通过蒸镀法以及溅射法等在进行了晶圆2的研磨以及抛光的面依次制作厚度20nm的钛层以及厚度300nm的金层。这样，制作n电极304。
(11)图13是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程中的晶圆的俯视图。图13中，示出从脊部110以及第1槽部120形成至n电极304后的晶圆2。在横穿该晶圆2的第3槽部140的位置(解理线410)处，相对于脊部110沿垂直方向进行解理。通过该解理，形成谐振器端面，制作长度800μm的谐振器。通过该解理，在半导体激光元件1的光出射面170侧形成有第3槽部140，在反射面180侧形成有第4槽部150。此外，谐振器的长度不限定于800μm。
通过解理晶圆2而制作条3，谐振器端面露出。图14是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器的制作过程中的条的俯视图。条3由多个半导体激光元件1横向连接而成。
所形成的谐振器端面相当于氮化物半导体结晶的{1-100}面。解理通过利用划线器例如在晶圆2的形成有p电极303的一侧划线、并对晶圆2适当地施加力来实施。或者也可以是，仅在晶圆2的一部分例如晶圆2的边缘部分通过划线器划线，以此处为起点实施解理。
(12)在形成了两个谐振器端面后，通过蒸镀、溅射等在谐振器端面的两侧交替形成由SiO2以及TiO2构成的电介质膜302，形成电介质多层反射膜。此外，所形成的两个谐振器端面中的一个为激光的光出射面170，例如以使反射率成为5％的方式形成有低反射(AR)涂层。另外，另一个谐振器端面为反射面180，例如以使反射率成为95％的方式形成有高反射(HR)涂层。此外，针对反射率，不限定于此。而且，电介质膜的材料也不限定于SiO2/TiO2，作为该材料的例子，包括硅、镁、铝、铪、铌、锆、钪、钽、镓、锌、钇、硼、钛等的氧化物、它们的氮化物、它们的氟化物以及它们的氮氧化物。
(13)通过分割引导槽160内的分裂线420对条3进行分割。由此，获得各个半导体激光元件1(芯片)。
此时，在晶圆2的形成有n电极304的面，且在与分割引导槽160一致的位置，使用划线器划线。而且，对条3适当地施加力，沿着划线对条3进行分割，从而制作半导体激光元件1(芯片)。
此处，针对氮化物半导体结晶，将氮化镓的结晶列举为例子，以下使用图15进行说明。图15是表示采取六方晶的结晶构造的氮化镓的结晶方位的示意图。六方晶的结晶构造能够由正六棱柱表示。将该正六棱柱的上表面称为{0001}面(C面)。另外，将与{0001}面垂直相交的方向称为＜0001＞方向。{0001}面处于层叠本实施方式中例示的层构造的面。正六棱柱为俯视时每旋转60°而成为相同的形状的六次旋转对称。即，在结晶构造由正六棱柱表示的情况下，正六棱柱的侧面全部为相同性质，被称为{1-100}面(m面)。该{1-100}面具有垂直方向(＜1-100＞方向)的分子彼此的键合容易断开的解理性。因此，若在{1-100}面处解理，则获得平坦性良好的结晶面。根据该性质，面对面的1对{1-100}面优选为半导体激光元件的谐振器面，为了使相对于{1-100}面而垂直的方向亦即＜1-100＞方向成为光的导波方向，朝向该方向制作脊部110。
[作用]
首先，通过由p电极303从脊部110顶部向半导体层20注入电流，由此在脊部110下方的活性层附近处正孔和电子产生再耦合，发出光。半导体层20在n型包覆层202以及p型包覆层207的内侧封入光，并且在作为光导波路方向的X方向上对光进行导波。通过在相对于X方向垂直的方向上设置的1对光谐振器而反射光，促使受激发射，光放大，从而产生激光，由光出射面170侧端面发出激光。
所发出的激光通过沿X方向延伸的光导波路的光出射面170侧的第2槽部130和第3槽部140使Y方向的光导波路的宽度缩窄，FFP的水平横模的辐射角θh扩大，并且接近高斯分布。
更具体而言，在第2槽部130、130之间，从第2槽部130、130之间向光出射面170侧导波的激光的水平横模的辐射角θh扩大。在第3槽部140、140之间，对于通过第2槽部130、130而扩大的激光的水平横模的形状而言，激光以比L35长的距离亦即长度L45汇聚。由此，水平横模的辐射角θh接近高斯形状。
对于本实施方式的半导体激光元件1而言，两个第2槽部130、130以及两个第3槽部140、140在俯视时相对于沿着脊部110的X方向的中心轴对称地配置。因此，相对于X方向左右对称地汇聚光导波路。因此，能够更适当地使来自光出射面170的激光的FFP接近高斯分布。
对于本实施方式的半导体激光元件1而言，能够实现纵横比(θv/θh)比以往小的2.05～2.85的FFP。
此外，第3槽部140由电介质膜302被覆，由此能够防止从第3槽部140的侧面的漏光，因此能够抑制FFP的波纹的出现。
在前述的制造方法中，在半导体激光元件区域的切出(解理)中，以使在成为光出射面170的一端侧处第3槽部140的长度L42成为所希望的长度的方式进行解理，由此能够制作在半导体激光元件1中具有所期望的长度L42的第3槽部140。因此，能够提高解理的合格率。
如根据以上的说明可知的那样，本实施方式的半导体激光元件具有更接近正圆的形状的良好的FFP，而且具有较高的可靠性。
〔实施方式2〕
以下针对本发明的其他实施方式进行说明。此外，为了方便说明，针对具有与上述实施方式中说明的构件相同功能的构件，标注相同的附图标记，且不重复其说明。
本实施方式在第1凹部为沿着脊部110形成的槽状的凹部、且在它们的两侧形成有与脊部110相同的高度的凸部这点上与前述的实施方式1不同，其他方面与前述的实施方式1实质相同。在本实施方式中，第1槽部120是沿着横穿半导体激光元件1的X方向而形成于脊部110的两侧的槽状的凹部。
使用图16～图24对本实施方式所涉及的半导体激光元件进行说明。图16是示意性地示出本发明的实施方式2所涉及的半导体激光元件的结构的俯视图。图17～图24分别是示意性地示出该半导体激光器的由图16中的A-A’线、B-B’线、C-C’线、D-D’线、E-E’线、F-F’线、G-G’线以及H-H’线分别切断的截面的图。
如图16所示，第1槽部120、120是从俯视时横穿半导体层20的X方向的一端至另一端平行地延伸的两个槽。脊部110是形成于第1槽部120、120之间、且相对于第1槽部120呈凸状的部分。第2槽部130、130是从俯视时纵穿半导体层20的Y方向的端部分别延伸至第1槽部120、120为止的两个槽。
在第1槽部120，120的外侧配置有虚设脊部510、510。虚设脊部510的从第1槽部120的底面起的高度与脊部110的高度几乎相同。虚设脊部510、510遍及半导体激光元件的X方向上的全长形成，且在Y方向上第1槽部120与分割引导槽160之间形成。
此外，这样的包括脊部110的两侧的两个第1槽部120、120和比其更靠外侧的两个凸条部亦即虚设脊部510、510的构造也特别地称为“双通道脊结构”。
第1槽部120、第2槽部130以及第3槽部140各自的形状与实施方式1相同，能够在显现出所期望的功能的范围内适当地决定。
以下，对第1槽部120的尺寸以及配置进一步进行说明。图25是用于对本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器的尺寸进行说明的图。此处，与实施方式1相同，使谐振器长为800μm、芯片宽度为200μm对半导体激光元件1的各结构的尺寸等进行说明。
第1槽部120具有X方向上的长度L22、Y方向上的长度L21以及层叠方向上的长度(深度)。如图25所示那样，在实施方式2中，第1槽部120的Y方向上的长度L21到达至第3槽部140的脊部110侧的端部。
从容易在光导波路封入光、且使远场图像(Far Field Patt ern，以下“FFP”)接近高斯分布的观点出发，第1槽部120的Y方向上的长度L21能够在15μm以上且50μm以下的范围内适当地决定。例如，长度L21可以为15μm。若长度L21不足15μm，则有时在脊部110中垂直方向上封入光的效果不充分。从得到与实施方式1的半导体激光元件相同的光封入效果的观点出发，优选长度L21为15μm以上。
在本实施方式中，第2槽部130、130各自的脊部110侧的端部到达第1槽部120的外侧的侧面或者到达比该侧面靠脊部110侧。由此，进一步防止从光导波路漏出的杂光在半导体层20中传播而从光出射面渗出。因此，根据使激光的FFP接近高斯分布的观点而优选。
在本实施方式中，除了前述的实施方式1的效果之外，还起到以下的效果。在将本实施方式的半导体激光元件以接合朝下方式安装于底座的情况下，脊部110不仅与虚设脊部510接触还与底座接触。因此，安装时施加于脊部110的力在虚设脊部510分散。因此，能够以安装时在脊部110不产生形变的方式将脊部110接合于底座。这样，根据本实施方式，能够保护安装时的脊部110免受损伤影响。从提高半导体激光元件的可靠性的观点出发，本实施方式更有效。
附图标记说明
1...半导体激光元件；2...晶圆；3...条；20...半导体层；110...脊部；120...第1凹部(第1槽部)；130...第2凹部(第2槽部)；140...第3凹部(第3槽部)；150...第4槽部；160...分割引导槽；170...光出射面；180...反射面；200...氮化物半导体基板；201...n型底层；202...n型包覆层；203...第1光导层；204...活性层；205...第2光导层；206...p型载流子阻挡层；207...p型包覆层；208...p型接触层；301...欧姆电极；302...电介质膜；303...p电极；304...n电极；410...解理线；420...分裂线；510...虚设脊部。

Claims (6)

1.一种半导体激光元件，其由半导体层、电介质膜以及电极层依次重叠而构成，所述半导体激光元件的特征在于，
所述半导体层由n型包覆层以及p型包覆层依次重叠而构成，
且所述半导体层具有：
脊部，其形成于所述p型包覆层，并从俯视时横穿所述半导体层的方向的一端延伸至另一端；
两个第1凹部，其沿着所述横穿的方向而形成于所述脊部的两侧；
两个槽状的第2凹部，其具有从所述p型包覆层达到至所述n型包覆层的深度，并从俯视时纵穿所述半导体层的方向的各个端部延伸至夹着所述脊部的位置；以及
两个槽状的第3凹部，其具有从所述p型包覆层达到至所述n型包覆层的深度，并从俯视时横穿所述半导体层的方向的一端沿所述横穿的方向朝向所述第2凹部延伸，在所述纵穿的方向上夹着所述脊部的位置配置，
所述电介质膜至少覆盖除所述脊部以外的所述半导体层的表面，
所述电极层与所述脊部重叠，并且在俯视时所述横穿的方向上的比所述第2凹部靠另一端侧处与所述电介质膜重叠，
纵穿所述半导体层的方向上，从所述第3凹部到所述脊部的中心的长度比从所述第2凹部到所述脊部的中心的长度长，
所述半导体激光元件的所述横穿的方向的一端面是光出射面，另一端面是反射面。
2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第1凹部是沿着所述横穿的方向而形成于所述脊部的两侧的槽状的凹部。
3.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述电极层包括：与所述脊部重叠的第1电极层和在俯视时所述横穿的方向上的比所述第2凹部靠另一端侧处与所述电介质膜以及所述第1电极层重叠的第2电极层。
4.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第2凹部在所述纵穿的方向上相对于所述脊部对称的位置配置。
5.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第3凹部在所述横穿的方向上的另一端处与所述第2凹部连结。
6.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述电介质膜至少还覆盖所述第2凹部的所述纵穿的方向上的侧面部。
CN202010072729.5A 2019-02-05 2020-01-21 半导体激光元件 Active CN111525391B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962801505P 2019-02-05 2019-02-05
US62/801505 2019-02-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111525391A CN111525391A (zh) 2020-08-11
CN111525391B true CN111525391B (zh) 2023-03-21

Family

ID=71837899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010072729.5A Active CN111525391B (zh) 2019-02-05 2020-01-21 半导体激光元件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11128105B2 (zh)
JP (1) JP6960480B2 (zh)
CN (1) CN111525391B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7346876B2 (ja) * 2019-03-29 2023-09-20 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
DE102021109986A1 (de) * 2021-04-20 2022-10-20 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterchips und Licht emittierender Halbleiterchip
CN114498299B (zh) * 2022-01-21 2023-01-31 度亘激光技术（苏州）有限公司 一种半导体器件及其制备方法
JP2023111096A (ja) * 2022-01-31 2023-08-10 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2507685B2 (ja) * 1990-07-25 1996-06-12 株式会社東芝 半導体レ―ザ
JPH1075012A (ja) * 1996-06-27 1998-03-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置，及びその製造方法
JP3710559B2 (ja) * 1996-07-01 2005-10-26 富士通株式会社 発光半導体装置
JP2000036638A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JP3888080B2 (ja) * 2001-04-24 2007-02-28 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子
JP2003017791A (ja) * 2001-07-03 2003-01-17 Sharp Corp 窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法
US7512167B2 (en) * 2004-09-24 2009-03-31 Sanyo Electric Co., Ltd. Integrated semiconductor laser device and method of fabricating the same
JP2006287137A (ja) * 2005-04-05 2006-10-19 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
JP5378651B2 (ja) * 2007-01-31 2013-12-25 日本オクラロ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
US20080298411A1 (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP4925118B2 (ja) * 2007-06-12 2012-04-25 シャープ株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
JP2009277684A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Panasonic Corp 半導体レーザ装置
JP2010003882A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sony Corp 端面発光型半導体レーザ素子
US8064492B2 (en) * 2009-01-26 2011-11-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor laser device, semiconductor laser device and light apparatus
JP2010186791A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光素子及びその製造方法
JP2011014624A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子の製造方法および半導体レーザ素子
JP5625387B2 (ja) * 2010-02-26 2014-11-19 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2012064886A (ja) * 2010-09-17 2012-03-29 Sony Corp 半導体レーザ
DE102011100175B4 (de) * 2011-05-02 2021-12-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur und einer Modenfilterstruktur
JP5949292B2 (ja) * 2012-08-03 2016-07-06 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
US9966500B2 (en) * 2014-04-25 2018-05-08 Sony Corporation Semiconductor optical device and display device
WO2016129618A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 古河電気工業株式会社 半導体レーザ素子およびレーザ光照射装置
JP6700019B2 (ja) * 2015-10-20 2020-05-27 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子
DE102016113071A1 (de) * 2016-07-15 2018-01-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020127003A (ja) 2020-08-20
US11128105B2 (en) 2021-09-21
US20200251885A1 (en) 2020-08-06
CN111525391A (zh) 2020-08-11
JP6960480B2 (ja) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111525391B (zh) 半导体激光元件
KR100778909B1 (ko) 반도체 레이저 소자
JP4614988B2 (ja) 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法
KR101199114B1 (ko) 반도체 레이저 소자
KR100763829B1 (ko) 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법
US8062959B2 (en) Method of manufacturing semiconductor element
US7924898B2 (en) Nitride based semiconductor laser device with oxynitride protective coatings on facets
JP4446315B2 (ja) 窒化物系半導体レーザ素子の製造方法
JP5425172B2 (ja) 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法
US8053262B2 (en) Method for manufacturing nitride semiconductor laser element
JP2009200478A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
US20090086783A1 (en) Nitride based semiconductor laser device
JP5625387B2 (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
US20090122822A1 (en) Semiconductor device having trench extending perpendicularly to cleaved plane and manufacturing method of the same
JP2009267377A (ja) 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2004327637A (ja) 半導体レーザ素子
JP4613395B2 (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP7336377B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP3199594B2 (ja) 窒化物半導体レーザ素子の光共振面の形成方法
JP5247630B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP2015159193A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法、並びに半導体発光素子用ウエハ
JP7320540B2 (ja) 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法
JP3700227B2 (ja) 半導体レーザの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant