CN111712979B - 光半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在使驱动电压下降的同时使光输出增大、特别是实现了电‑光转换效率的增大的性能优良的光半导体装置，特别是提供一种高输出的半导体激光装置。一种光半导体装置，具备光半导体元件和电连接部，所述光半导体元件具备：半导体层叠部；活性区域，被光输出侧的第一端面和与第一端面相对的第二端面夹住；以及第一电极层和第二电极层，该第一电极层设置于半导体层叠部的上部，该第二电极层设置于半导体层叠部的下部，所述电连接部连接于光半导体元件的第一电极层和第二电极层中的至少一方，用于将电流注入到活性区域，该光半导体装置的特征在于，当将电连接部与光半导体元件相接触的接触面积中的包含于光半导体元件的上部面积的第一端面侧的1/2的接触面积设为α、将包含于光半导体元件的上部面积的第二端面侧的1/2的接触面积设为β时，满足α＞β，且β＞0。

Description

光半导体装置
技术领域
本发明涉及一种光半导体装置，特别涉及一种元件的输出为100mW以上的半导体激光装置，进一步地涉及一种元件的输出为几W以上的高输出的半导体激光装置。
背景技术
半导体激光装置被有效用作光通信用激光器、在加工等中使用的产业用激光器等。在光通信用激光器中，需要使光在光纤中进行长距离(例如几百千米)传播，为了抑制信号品质的劣化，一般使用单模的激光器。另一方面，在产业用激光器中，需要光通信用激光器以上的高输出，并且，不需要在长距离进行传播，所以，使用专门用于高输出的多模的激光器。在多模激光器中，使激光器的波导的宽度变宽，在波导内容许多个模式(即多模)，从而达到高输出。在这里，作为元件的输出，高输出是指例如几W～20W(都是在室温、CW驱动的情况下)左右的输出。
一般的半导体激光元件具备形成于基板上的半导体层叠部、被光输出侧的第一端面和与第一端面相对的第二端面夹住的活性区域、设置于半导体层叠部的上部的第一电极层以及设置于半导体层叠部的下部的第二电极层。
在高输出的半导体激光装置中，如图1所示，半导体激光元件1接合到在AIN等陶瓷基板5上形成有Au等金属膜4的被称为基座(サブマウント)6的基板。进一步地，在半导体激光元件1的电极层，作为用于将电流注入到半导体激光元件1的电连接部，连接Au等键合线2。在图2中，作为现有技术的例子，示出在高输出的半导体激光元件1的电极层之上均等地配置有大量的键合线2的结构(现有结构1)。一般来说，键合线2的直径是15μm～50μm左右，非常细，所以，在注入几A～30A的大电流的几W～20W的高输出的半导体激光装置中，需要将根数非常多的键合线2连接到半导体激光元件1的电极层。然而，如果键合线2的根数增加，则产生Au等的材料成本上升、工序生产节拍时间增加等缺点。进一步地，半导体激光元件1的表面积非常小(例如，宽度0.3mm～0.5mm×长度3mm～5mm)，所以，存在用于连接键合线2的焊垫有限这样的问题。
因此，本申请的发明人以在高输出的半导体激光装置中，减少键合线的数量而不使半导体激光装置的性能劣化为目的，参考了专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3672272号
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中，活性层内部的载流子的消耗速度在活性层内的光子密度低的部分变慢，在光子密度高的部分变快，所以，如果向半导体激光元件供给(注入)的电流在谐振器长度方向上是均匀的，则在活性层内的光子密度高的部分，载流子不足，在光子密度低的部分，载流子变得过量。然后，记载了该活性层内的载流子不足是使半导体激光器的光输出饱和的原因。然后，为了解决该课题，提出了将键合线接合到与活性层内的光子密度分布中的谐振器长度方向上的极大点对应的谐振器长度方向的位置。
本申请的发明人以该专利文献1为参考，研究了图3所示的结构(现有结构2)。即，在形成于第一端面E1的反射膜的反射率低于形成于第二端面E2的反射膜的反射率的半导体激光元件1中，第一端面E1部成为光子密度的极大点。进一步地，在高输出的半导体激光元件1中，为了能够使几A以上的电流流过，使与图2的结构相同数量的键合线2靠近第一端面E1侧地配置。
然而，如图4A以及4B所示，在对均等地配置有大量的键合线2的现有结构1(图2的结构)与使与现有结构1相同数量的键合线2靠近第一端面E1侧地配置的现有结构2(图3的结构)的光输出以及驱动电压进行比较后发现，在以专利文献1为参考的现有结构2中，光输出可靠地增大，但驱动电压却显著上升。这被认为是因为，由于向靠近载流子的消耗速度快的第一端面E1侧地接合的键合线2的电流集中，从而键合线2发热，电阻上升。
在产业用激光器中，要求电-光转换效率(WPE：Wall Plug Efficiency)高。将WPE定义为半导体激光装置的最终的光输出相对于接入功率(电流×电压)的比例。因此，驱动电压的上升导致WPE的下降，在半导体激光器的性能方面不优选。
本发明提供一种在使驱动电压下降的同时使光输出增大、特别是实现了WPE的增大的性能优良的光半导体装置，特别是提供一种高输出的半导体激光装置。
用于解决课题的技术方案
根据本发明的一个方式，提供一种光半导体装置，具备光半导体元件和电连接部，所述光半导体元件具备：半导体层叠部；活性区域，被光输出侧的第一端面和与第一端面相对的第二端面夹住；以及第一电极层和第二电极层，该第一电极层设置于所述半导体层叠部的上部，该第二电极层设置于所述半导体层叠部的下部，所述电连接部连接于所述光半导体元件的所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一方，用于将电流注入到所述活性区域，所述光半导体装置的特征在于，当将所述电连接部与所述光半导体元件相接触的接触面积中的包含于所述光半导体元件的上部面积的所述第一端面侧的1/2的所述接触面积设为α、将包含于所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2的所述接触面积设为β时，满足α＞β，且β＞0。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，与所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2连接的所述电连接部的一部分位于所述第二端面附近。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，与所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2连接的所述电连接部的一部分位于从所述第二端面侧起的1/4的区域。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，所述电连接部以使所述活性区域内的连结所述第一端面与所述第二端面的方向的电流密度分布近似于所述活性区域内的该方向的光子密度分布的方式配置并连接。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，所述光半导体元件是如下的半导体激光元件：从所述第一端面输出的光的输出为100mW以上。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，所述光半导体元件是如下的半导体激光元件：从所述第一端面输出的光是输出为1W以上的激光，并使所述激光进行多模振荡。
根据本发明的其他方式，提供上述光半导体装置，其特征在于，所述光半导体元件是如下的半导体光放大元件：从所述第二端面输入激光，并从所述第一端面输出10mW以上的激光。
附图说明
图1是现有结构的半导体激光装置的一例的立体图。
图2是示出现有结构1中的电连接部的配置的俯视图。
图3是示出现有结构2中的电连接部的配置的俯视图。
图4A是示出对现有结构1与现有结构2的光输出以及驱动电压进行比较而得到的结果的图表。
图4B是示出对现有结构1与现有结构2的光输出以及驱动电压进行比较而得到的结果的图表。
图5是本发明的半导体激光元件的示意性的立体图。
图6是图5所示的半导体激光元件的示意性的剖视图。
图7是本发明的半导体激光装置的一例的立体图。
图8是示出本发明的实施方式1中的电连接部的配置的俯视图。
图9是示出键合线与第一电极层或者第二电极层相接触的接触面积的图。
图10是示出本发明的实施方式2中的电连接部的配置的俯视图。
图11是示出活性区域内的光强度分布的图表。
图12A是示出对本发明的实施方式与现有结构的光输出以及驱动电压进行比较研究而得到的结果的图表。
图12B是示出对本发明的实施方式与现有结构的光输出以及驱动电压进行比较研究而得到的结果的图表。
图13A是示出对本发明的实施方式与现有结构进行比较而本发明的实施方式中光输出提高的效果的图表。
图13B是示出对本发明的实施方式与现有结构进行比较而本发明的实施方式中驱动电压提高的效果的图表。
图13C是示出对本发明的实施方式与现有结构进行比较而本发明的实施方式中电-光转换效率提高的效果的图表。
图14是示出本发明的电连接部的配置的一个变形例的俯视图。
图15是示出本发明的电连接部的配置的一个变形例的俯视图。
图16是示出本发明的电连接部的配置的一个变形例的俯视图。
图17是示出本发明的电连接部的配置的一个变形例的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明的光半导体装置的实施方式。此外，并非通过该实施方式来限定本发明。另外，在附图的记载中，对同一或者对应的要素适当附加同一标号。另外，需要注意，附图是示意性的，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与实际不同。在附图的相互之间，也有时包括相互的尺寸的关系、比率不同的部分。
首先，作为本发明的实施方式的光半导体元件的例子，说明半导体激光元件1。本实施方式的半导体激光元件1是使激光进行多模振荡的端面发光型的半导体激光元件。此外，在这里，进行多模振荡意味着具有容许多个波导模的宽度宽的波导。
图5是本发明的实施方式的半导体激光元件1的示意性的立体图。如图5所示，该半导体激光元件1具有半导体层叠部8以及被光输出侧的第一端面E1和与第一端面E1相对的第二端面E2夹住的活性区域11。在半导体层叠部8的光输出侧的第一端面E1，形成有例如反射率为10％以下的低反射率膜9，在与第一端面E1相对的第二端面E2，形成有例如反射率为90％以上的高反射率膜10。半导体激光元件1在活性区域11内对激光进行导波，从第一端面E1经由低反射率膜9射出激光。
由第一端面E1与第二端面E2的距离确定的半导体激光元件1的元件长度L例如为1mm～6mm，进一步地优选为3mm～5mm左右。
图6是图5所示的半导体激光元件1的剖视图的一例。如图6所示，半导体激光元件1具备形成于上表面的第一电极层23、形成于下表面的第二电极层13、由n型的GaAs构成的基板14、形成于基板14上的半导体层叠部8以及钝化膜22。
半导体层叠部8具备依次形成于基板14上的n型缓冲层15、n型包层16、n型引导层17、活性层18、p型引导层19、p型包层20及p型接触层21。
n型缓冲层15是由GaAs构成并用于使高品质的外延层的层叠构造在基板14上生长的缓冲层。关于n型包层16和n型引导层17，为了实现针对层叠方向的期望的光束缚状态，由设定好折射率和厚度的AlGaAs构成。此外，n型引导层17的Al组成例如是20％以上且低于40％。另外，n型包层16与n型引导层17相比，折射率较小。另外，n型引导层17的厚度优选为50nm以上、例如1000nm左右。n型包层16的厚度优选为1μm～3μm左右。另外，关于这些n型半导体层，作为n型掺杂物，例如包括硅(Si)。
活性层18具备下部阻挡层18a、量子阱层18b、上部阻挡层18c，具有单量子阱(SQW)构造。下部阻挡层18a以及上部阻挡层18c具有使载流子束缚于量子阱层18b的位垒的功能，由特意不进行掺杂的高纯度的AlGaAs构成。量子阱层18b由特意不进行掺杂的高纯度的InGaAs构成。量子阱层18b的In组成以及膜厚、下部阻挡层18a以及上部阻挡层18c的组成与期望的发光中心波长(例如，900nm～1080nm)相应地设定。此外，活性层18的构造既可以是使量子阱层18b与形成于其上下的阻挡层的层叠构造重复期望的数量而成的多量子阱(MQW)构造，也可以是单量子阱构造。另外，在上述中，说明了特意不进行掺杂的高纯度层中的结构，但在量子阱层18b、下部阻挡层18a以及上部阻挡层18c，也有时特意添加施主、受主。
p型引导层19以及p型包层20与上述n型包层16以及n型引导层17成对，为了实现针对层叠方向的期望的光束缚状态，由设定好折射率和厚度的AlGaAs构成。p型引导层19的Al组成例如是20％以上且低于40％。p型包层20与p型引导层19相比折射率较小。为了使层中的光场在n型包层16的方向上错开而减小波导损失，p型包层20的Al组成与n型包层16相比设定得稍大些。然后，p型引导层19的Al组成与p型包层20的Al组成相比设定得小。另外，p型引导层19的厚度优选为50nm以上、例如1000nm左右。p型包层20的厚度优选为1μm～3μm左右。另外，关于这些p型半导体层，作为p型掺杂物，包括碳(C)。将p型引导层19的C浓度设定为例如0.1～1.0×1017cm-3，0.5～1.0×1017cm-3左右是适当的。将p型包层20的C浓度设定为例如1.0×1017cm-3以上。另外，p型接触层21由高浓度地掺杂有Zn或者C的GaAs构成。
在p型接触层21的上表面，形成第一电极层23。第一电极层23例如形成有Ti/Pt/Au的金属多层膜或者以Au、Zn为主要成分的合金膜等，其厚度例如是2μm以下，进一步地优选为0.5～0.1μm。在第一电极层23的上表面，为了得到与第一电极层23的良好的电连接，也可以形成例如厚度为10～3μm的Au镀层。
在由n型的GaAs构成的基板14的下表面，形成第二电极层13。第二电极层13例如形成有由Au、Ge、Ni构成的合金膜，其厚度例如是2μm以下，进一步地优选为0.5～0.1μm。
如图6所示，半导体层叠部8的开口部22a的正下方的区域在图6的横向上形成有用于束缚光的脊形构造。由脊形构造的底部的宽度确定的波导宽度12例如是80μm以上500μm以下。
钝化膜22例如是由SiNx构成的绝缘膜，具有开口部22a。在该半导体激光元件1中，通过由钝化膜22限制第一电极层23与半导体层叠部8相接触的接触面积，从而实现向活性区域11的电流限制。
如图7所示，通过上述形成的半导体激光元件1接合到基座6上，进一步地，作为用于将电流注入到半导体激光元件1的电连接部，连接有Au等键合线2，并组装到半导体激光装置。
基座6例如使用在CuW合金等基板上形成有Au等金属膜4的部件、或者在AIN等陶瓷基板上形成有Au等金属膜4的部件。另外，例如将AuSn合金等软钎料7等用于半导体激光元件1与基座6的接合。
一般来说，将半导体激光元件接合到基座的方法有以下的2种方法。一种方法是经由第二电极层将半导体激光元件接合到基座的方法，被称为结朝上接合(junction-side-up mount)。在结朝上接合中，作为用于将电流注入到活性区域的电连接部，将例如Au等的键合线等连接到半导体激光元件的第一电极层。键合线的直径例如是15～50μm。
另一种方法是经由第一电极层将半导体激光元件接合到基座的方法，被称为结朝下接合(junction-side-down mount)。在结朝下接合中，作为用于将电流注入到活性区域的电连接部，将例如Au等的键合线等连接到半导体激光元件的第二电极层。在高输出的半导体激光元件、特别是具有80～500μm左右的波导宽度的多模激光元件中，使用结朝下接合的情况较多。
下面，关于用于将电流注入到半导体激光元件1的活性区域11的电连接部的设计，说明优选的实施方式。作为具体的例子，在通过结朝下接合将高输出的半导体激光元件1接合于基座6的半导体激光装置中，说明连接到半导体激光元件1的第二电极层13的电连接部的结构。其中，在示出各个实施方式的各图中，省略基座6以及键合线2的导线部。
(实施方式1)
在本实施方式中，在图8所示的结构中，作为电连接部，将键合线2连接于第二电极层13。
将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β。此时，以满足α＞β的关系的方式，连接有键合线2。在这里，例如如图9所示，能够将键合线2的每根的接触面积24确定为键合线2的端部在第二电极层13上相接触的面积。因此，将1根键合线2的每根的接触面积24与位于半导体激光元件1的上部面积中的第一端面E1侧的1/2的区域的键合线2的根数相乘而得到的值是α，同样地将1根键合线2的每根的接触面积24与位于第二端面E2侧的1/2的区域的键合线2的根数相乘而得到的值是β。
进一步地，如图8所示，将至少1根(在这里是2根)键合线2连接于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧，β＞0。
(实施方式2)
在本实施方式中，在图10所示的结构，作为电连接部，将键合线2配置并连接于第二电极层13。即，当将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，在满足α＞β的关系的同时，将至少1根键合线2连接于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧，β＞0。进一步地，键合线2以使半导体激光元件1的活性区域11内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式配置。
具体来说，通过以下的式子，求出半导体激光元件1的活性区域11内的光强度分布。
活性区域11内的从第二端面E2起的距离z处的光强度P(z)通过以下的式子来表示。
【公式1】
P(z)＝A{Rbexp(αmz)+exp(-αmz)}
【公式2】
在这里，A是比例常数，Rf是形成于第一端面E1的低反射率膜9的反射率，Rb是形成于第二端面E2的高反射率膜10的反射率，L是由第一端面E1与第二端面E2的距离确定的元件长度。在计算中，设Rf＝0.5％、Rb＝95％、L＝4.5mm。在图11中示出其结果。
在活性区域11内，已知在光子密度越高的部分、即光强度越大的地方，则载流子的消耗速度越快。因此，认为通过按照与图11所示的光强度分布相应的分布来配置电连接部，从而能够高效地将载流子供给到活性区域11内，能够得到性能优良的半导体激光装置。其结果是，如图10所示，配置成在光强度最大的第一端面E1侧键合线2最密，以随着向第二端面E2侧前进而与光强度的下降成比例地键合线2的密度也降低的方式，将键合线2配置并连接于第二电极层13上。
(结果)
对实施方式1和实施方式2与使大量的键合线2靠近第一端面E1侧地配置的现有结构2(图3的结构)的光输出以及驱动电压进行了比较。在图12A、12B中示出其结果。其结果是，当将电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，在满足α＞β的关系并且β＞0的实施方式1的键合线2的配置中，与现有结构2相比驱动电压下降。进一步地，当将电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，在满足α＞β的关系并且β＞0的同时以使活性区域11内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式配置了键合线2的实施方式2的结构中，驱动电压进一步地下降。另一方面，实施方式1以及实施方式2的光输出与现有结构2的光输出相比较，几乎未下降。
在图13A、13B、13C中示出对现有结构1、现有结构2、实施方式1以及实施方式2的以上4个结构中的光输出、驱动电压以及电-光转换效率进行比较而得到的结果。
其结果是，均等地配置有大量的键合线的现有结构1的电-光转换效率(WPE)最低，在使大量的键合线靠近第一端面侧地配置的现有结构2中，光输出变大，但驱动电压也大，得到WPE差的结果。另一方面，根据本实施方式1以及实施方式2的结构，虽然光输出稍微不如现有结构2，但驱动电压显著降低，所以WPE高。特别是，当将电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，在满足α＞β的关系并且β＞0的同时以使活性区域内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式配置了键合线的实施方式2中，显示出WPE最高，是最优选的键合线的配置。
为了像这样通过使键合线等电连接部的配置变化来使半导体激光装置的光输出、驱动电压、WPE等性能变化，连接有键合线等电连接部的电极层的电阻需要充分大于键合线等电连接部。
因此，例如在将键合线2等电连接部连接到半导体激光元件1的第一电极层23的情况下，例如由Ti/Pt/Au的金属多层膜或者以Au、Zn为主要成分的合金膜等形成的第一电极层23的厚度例如是2μm以下，进一步地优选为0.5～0.1μm。
同样地，例如在将键合线2等电连接部连接到半导体激光元件1的第二电极层13的情况下，例如通过由Au、Ge、Ni构成的合金膜等形成的第二电极层13的厚度例如是2μm以下，进一步地优选为0.5～0.1μm。
(实施方式3)
本实施方式是实施方式1的应用例。在图14所示的结构中，在第一端面E1侧，与在实施方式1中大量连接键合线2不同，将把Au箔等做成带状而成的键合条带32作为电连接部而连接于第二电极层13。进一步地，将至少1根(在这里是2根)键合线2连接于第二端面E2侧。
在本实施方式中，也是当将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，满足α＞β的关系。在这里，第二电极层13与作为电连接部的键合条带32的接触面积是键合条带32的连接部33的面积。该键合条带32的连接部33的面积中的、半导体激光元件1的上部面积中的第一端面E1侧的1/2中包括的面积相当于α。进一步地，将至少1根(在这里是2根)键合线2连接于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧，β＞0，所以，与实施方式1同样地，能够得到实现了WPE的增大的性能优良的半导体激光装置。
(实施方式4)
本实施方式是实施方式2的应用例。即，在图15所示的结构中，在半导体激光元件1的第二电极层13的上部形成有焊盘56，进一步地，将键合线2连接于该焊盘56上。焊盘56由电阻小的Au镀层等形成，其厚度例如是3μm～10μm。焊盘56与连接于该焊盘56上的键合线2能够视为等电位。因此，在本实施方式中，焊盘56相当于连接于半导体激光元件1的第二电极层13的电连接部。
在本实施方式中，也是当将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，满足α＞β的关系。在这里，电连接部与第二电极层13相接触的接触面积与焊盘56的面积相当。在焊盘56的面积中，半导体激光元件1的上部面积中的第一端面E1侧的1/2中包括的面积的合计相当于α，同样地第二端面E2侧的1/2中包括的面积的合计相当于β。另外，在半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧，有至少1个焊盘56，β＞0。
进一步地，在本实施方式中，焊盘56在半导体激光元件1的第二电极层13上，以使半导体激光元件1的活性区域11内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式形成。因此，本实施方式与实施方式2同样地，是最优选的电连接部的配置的一个例子，能够得到实现了WPE的增大的性能优良的半导体激光装置。
(实施方式5)
本实施方式是实施方式2的应用例。即，在图16所示的结构中，在半导体激光元件1的第二电极层13的上部，形成有半导体激光元件1的第一端面E1侧为底边、第二端面E2侧为顶点那样的大致三角形形状的焊盘56。进一步地，将键合线2连接于该焊盘56上。焊盘56由电阻小的Au镀层等形成，其厚度例如是3μm～10μm。焊盘56与连接于该焊盘56上的键合线2能够视为等电位。因此，在本实施方式中，与实施方式4同样地，焊盘56相当于连接于半导体激光元件1的第二电极层13的电连接部。
在本实施方式中，也是当将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，满足α＞β的关系。在这里，电连接部与第二电极层13相接触的接触面积与焊盘56的面积相当。在本实施方式中，焊盘56成为一体，但在焊盘56的面积中，半导体激光元件1的上部面积中的第一端面E1侧的1/2中包括的部分的面积相当于α，同样地第二端面E2侧的1/2中包括的部分的面积相当于β。另外，焊盘56是半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧为顶点那样的大致三角形形状，β＞0。
进一步地，在本实施方式中，焊盘56在半导体激光元件1的第二电极层13上，以使半导体激光元件1的活性区域11内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式形成。即，在半导体激光元件1的第一端面E1侧，焊盘56的宽度(与连结第一端面E1与第二端面E2的方向垂直的宽度)最大，依照图11所示的光强度分布，以靠向第二端面E2侧而宽度变小的方式形成。这样，作为连接于半导体激光元件1的第二电极层13的电连接部，设计焊盘56的形状，从而能够高效地将载流子供给到活性区域11内。因此，本实施方式与实施方式2同样地，是最优选的电连接部的结构的一个例子，能够得到实现了WPE的增大的性能优良的半导体激光装置。
在实施方式4以及实施方式5中，说明了半导体激光元件1经由第一电极层23(通过结朝下接合)接合于基座6、并且在半导体激光元件1的第二电极层13上作为电连接部而形成焊盘56的情况，但即使是在半导体激光元件1的第一电极层23上，作为电连接部而形成如实施方式4或者实施方式5那样的焊盘56之后，经由形成于该第一电极层23上的焊盘56将半导体激光元件1接合到基座6，也能够得到相同的效果。
(实施方式6)
本实施方式是实施方式2的变形例。即，在图17所示的结构中，在半导体激光元件1的第二电极层13上，作为电连接部，并非按2列的结构而是按1列的结构配置并连接有键合线2。
作为半导体激光装置，在注入例如10mA～3A左右的电流的例如10mW～2W左右的输出的半导体激光装置的情况下，不一定需要将键合线做成2列的结构。将多到超出必要的键合线连接到半导体激光元件的电极层会导致Au等的材料成本上升、工序生产节拍时间增加等缺点，不优选。
在本实施方式中，当将上述电连接部与第二电极层13相接触的接触面积中的包含于半导体激光元件1的上部面积的第一端面E1侧的1/2的接触面积设为α、将包含于上部面积的第二端面E2侧的1/2的接触面积设为β时，在满足α＞β的关系的同时，将至少1根键合线2连接于半导体激光元件1的上部面积的第二端面E2侧，β＞0。进一步地，关于键合线2，以使半导体激光元件1的活性区域11内的连结第一端面E1与第二端面E2的方向的电流密度分布近似于该方向的光子密度分布的方式，按1列的结构配置键合线2。因此，本实施方式是在例如10mW～2W左右的输出的半导体激光装置中最优选的电连接部的结构的一个例子，能够得到实现了WPE的增大的性能优良的半导体激光装置。
在上述实施方式中，说明了通过结朝下接合将半导体激光元件接合到基座、并将电连接部连接或者形成于第二电极层的情况，但也可以通过结朝上接合将半导体激光元件接合到基座，并将电连接部连接或者形成于第一电极层。
在上述实施方式中，说明了光半导体元件是半导体激光元件的情况，但光半导体元件的种类没有特别限定。例如，光半导体元件也可以是从第二端面输入激光、并从第一端面输出10mW以上的激光那样的半导体光放大器。另外，光半导体元件也可以是将半导体激光元件与光半导体放大器集成而得到的集成型半导体元件。
该申请主张来自在2018年2月16日申请的日本专利申请第2018-025526号的优先权，引用其内容来作为该申请的一部分。
标号说明
1 半导体激光元件
2 键合线
4 金属膜
5 基板
6 基座
7 软钎料
8 半导体层叠部
E1 第一端面
E2 第二端面
L 元件长度
9 低反射率膜
10 高反射率膜
11 活性区域
12 波导宽度
13 第二电极层
14 基板
15 n型缓冲层
16 n型包层
17 n型引导层
18 活性层
18a 下部阻挡层
18b 量子阱层
18c 上部阻挡层
19 p型引导层
20 p型包层
21 p型接触层
22 钝化膜
22a 开口部
23 第一电极层
24 键合线的连接部面积
32 键合条带
33 键合条带的连接部
56 焊盘

Claims (7)

1.一种光半导体装置，具备光半导体元件和电连接部，
所述光半导体元件具备：
半导体层叠部；
活性区域，被光输出侧的第一端面和与所述第一端面相对的第二端面夹住；
第一电极层和第二电极层，该第一电极层设置于所述半导体层叠部的上部，该第二电极层设置于所述半导体层叠部的下部；以及
钝化膜，由所述钝化膜限制所述第一电极层与所述半导体层叠部相接触的接触面积，且所述钝化膜具有开口部，
所述半导体层叠部的所述开口部的正下方的区域在所述光半导体元件的剖视图的横向上形成有用于束缚光的脊形构造，
所述电连接部连接于所述光半导体元件的所述第二电极层，用于将电流注入到所述活性区域，
所述光半导体装置的特征在于，
所述第二电极层为一个连续的整体，
当将所述电连接部与所述光半导体元件相接触的接触面积中的包含于所述光半导体元件的上部面积的所述第一端面侧的1/2的所述接触面积设为α、将包含于所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2的所述接触面积设为β时，满足α＞β，且β＞0。
2.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
与所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2连接的所述电连接部的一部分位于所述第二端面附近。
3.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
与所述光半导体元件的上部面积的所述第二端面侧的1/2连接的所述电连接部的一部分位于从所述第二端面侧起的1/4的区域。
4.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
所述电连接部以使所述活性区域内的连结所述第一端面与所述第二端面的方向的电流密度分布近似于所述活性区域内的该方向的光子密度分布的方式配置并连接。
5.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
所述光半导体元件是如下的半导体激光元件：从所述第一端面输出的光的输出为100mW以上。
6.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
所述光半导体元件是如下的半导体激光元件：从所述第一端面输出的光是输出为1W以上的激光，并使所述激光进行多模振荡。
7.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，
所述光半导体元件是如下的半导体光放大元件：从所述第二端面输入激光，并从所述第一端面输出10mW以上的激光。
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