CN1340890A - 半导体激光元件及其制造方法 - Google Patents

半导体激光元件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1340890A
CN1340890A CN01131277A CN01131277A CN1340890A CN 1340890 A CN1340890 A CN 1340890A CN 01131277 A CN01131277 A CN 01131277A CN 01131277 A CN01131277 A CN 01131277A CN 1340890 A CN1340890 A CN 1340890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
semiconductor laser
laser device
zone
protrusion
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.)
Granted
Application number
CN01131277A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1215620C (zh
Inventor
竹内邦生
广山良治
冈本重之
富永浩司
野村康彦
井上大二朗
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN1340890A publication Critical patent/CN1340890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1215620C publication Critical patent/CN1215620C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for 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
    • H01S5/16—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
    • H01S5/20—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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • 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
    • H01S5/10—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
    • H01S5/168—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising current blocking layers

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及半导体激光元件及其制造方法。P型AlGaInP第1覆盖层上,在脊部的侧面及开孔区域的上方的脊部的上表面区域形成有n型GaAs电流阻挡层。端面近旁的区域上的p型GaAs顶盖层上形成隆起部,端面近旁的第1电极区域上形成隆起区域。第1电极的隆起区域间的区域上形成具有比隆起区域的高度大的厚度的第2电极。

Description

半导体激光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及安装于发热体上的半导体激光元件及其制造方法。
背景技术
高输出的半导体激光元件作为可记录光盘系统的光源是不可缺少的，被要求有高可靠性。限制半导体激光元件的高输出的主要因素有COD(光学损伤；Catastrophic Optical Damage)。这种COD被认为是在下面所述的循环中产生的。
首先，一旦将电流注入表面能级高密度存在的谐振器端面，就通过该能级产生非发光性复合并发热。由于该发热，导致端面部分的能隙(energy gap)减少，发生光的吸收，发热进一步加大。由于该循环反复进行，端面的温度升高，结晶熔化。
作为抑制这样的COD的方法，ELECTRONICS LETTERS，Vol.33，No.12，pp.1084-1086，1997和IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，Vol.29，No.6，pp.1824-1829，1993发表过端面无电流注入结构和利用Zn扩散的窗结构。
图10是具有端面电流非注入结构的已有的半导体激光元件的部分切开立体图。图11是具有窗结构的已有的半导体激光元件的部分切开立体图。
在图10和图11中，在n型GaAs基板31上依序形成n型GaInP缓冲层32、n型AlGaInP覆盖层33、量子井活性层34以及p型AlGaInP第1覆盖层35。
P型AlGaInP第1覆盖层35上的带状区域上依序形成p型AlGaInP第2覆盖层36、及p型GaInP接触层37。这p型AlGaInP第2覆盖层36以及p型GaInP接触层37构成脊部R。
p型AlGaInP第1覆盖层35上和脊部R两侧面上形成n型GaAs电流阻挡层38。又，n型GaAs电流阻挡层38也形成于两端面近旁的脊部R的上表面的区域。
n型GaAs电流阻挡层38上和脊部R上形成p型GaAs顶盖层39。
就这样在n型GaAs基板31上形成由32～39多层构成的激光元件结构60。在n型GaAs基板31的背面形成n型电极42。在激光元件结构60的上表面形成p型电极(未图示)。
如上所述，谐振器的端面的近旁的脊部R上表面的区域上形成n型GaAs电流阻挡层38，因此端面近旁的区域不能注入电流。因此COD受到抑制。
特别是在图11的半导体激光元件中，在量子井活性层34的端面近旁的区域设置利用Zn的扩散形成的Zn扩散区43。在端面近旁的量子井活性层34的区域形成能带间隙较宽的窗结构，因此在端面近旁不发生光的吸收，COD进一步得到抑制。
图12是具有图10或图11的激光元件结构的已有的高输出半导体激光元件的示意性外观立体图，图13是图12的半导体激光元件的示意性平面图，图14是图12的半导体激光元件的谐振器长度方向的示意剖面图。
在图10及图11所示的激光元件结构60中，脊部R的上表面中，只在内端面近旁的区域形成n型GaAs电流阻挡层38，因此端面近旁的区域的p型GaAs顶盖层39上形成隆起部50。
还有，如图12～14所示，在激光元件结构60的上表面形成p电极41。由于隆起部50，在p电极41也形成隆起部51。还有，激光的出射点53位于隆起部50和隆起部51下方的量子井活性层34的端面上。图15是表示图12的半导体激光元件安装于支座(sub-mount)上的状态的谐振器长度方向的示意图。图16是表示图12的半导体激光元件安装于支座(sub-mount)上的状态的示意性正面图。
如图15、16所示，在将图12的半导体激光元件300的p电极方向向下地用结向下(junction down)的方式安装于支座400上表面时，只有p电极41的隆起部51与支座400的上表面接触。因此在电路小片焊接(die bonding)时或金属丝焊接(wire bonding)时半导体激光元件300的端面近旁的部分局部受到大应力。又，由于p电极41与支座400的接触面积受到限制不能够得到良好的散热特性，焊接强度也下降。还有以半导体激光元件300倾斜的状态安装于支座400上的情况。这些做法的结果是，半导体激光元件300的可靠性下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供上表面有隆起部，并且高可靠性的半导体激光元件及其制造方法。
本发明一种形态的半导体激光元件具备基板、形成于基板上同时包含构成谐振器的活性层的激光元件结构、以及形成于激光元件结构上的电极层，激光元件结构在上表面具有隆起部，电极层在隆起部上的区域具有0以上的第1膜厚，隆起部以外的区域具有比第1膜厚更大的第2膜厚。
在这里，第1膜厚也可以是0，即采取隆起部上没有形成电极层的结构。
在该半导体激光元件中，基板上形成包含活性层的激光元件结构，激光元件结构上形成电极层。电极层的膜厚在除了激光元件结构的隆起部以外的区域在比隆起部的区域大。借助于此，在使电极层向下将半导体激光元件结向下地安装于散热体上表面时，电极层与散热体有大面积的接触。因此应力不会施加于半导体激光元件的特定部分，而是分散在整个半导体激光元件上，应力得以减小。又，由于电极层与散热体的接触面积加大，散热特性变好，同时粘接强度提高。而且半导体激光元件几乎都没有倾斜地稳定地固定于散热体上。其结果是，半导体激光元件的可靠性得以提高。
最好是第2膜厚大于隆起部的高度与所述第1膜厚的总和。以此使得在使电极层向下将半导体激光元件结向下安装于散热体上表面时，电极层的整个上表面与散热体的上表面相接触。因此应力不会施加于半导体激光元件的特定部分，而是充分分散在整个半导体激光元件上，应力得以减小。又，由于电极层与散热体的接触面积充分加大，散热特性进一步变好，同时进一步提高粘接强度。而且半导体激光元件没有倾斜地更加稳定地固定于散热体上。其结果是，半导体激光元件的可靠性进一步得以提高。
电极层可以是包含形成于激光元件结构的上表面，覆盖隆起部的至少一部分的第1电极，以及除了起因于隆起部，形成于第1电极的隆起区域外，在第1电极上形成的第2电极。
在这种情况下，在第1电极上，起因于激光元件结构的隆起部，形成隆起区域。因此，第2电极形成于除第1电极的隆起区域外的区域。借助于此，在使第2电极向下、结(junction)朝下地将半导体激光元件安装于散热体上表面的情况下，第2电极的宽大的上表面与散热体的上表面接触。
第1电极和所述第2电极可以用不相同的材料形成，也可以用相同的材料形成。
也可以是激光元件结构依序包含第1导电型覆盖层、活性层、第2导电型覆盖层，第2导电型覆盖层具有平坦部和形成于平坦部上的带状区域的脊部，激光元件结构还包含在脊部的两侧的平坦部上、脊部的侧面、以及脊部的上表面的谐振器端面一侧的区域形成的第1导电型电流阻挡层，隆起部因脊部的上表面的端面一侧的区域上形成的电流阻挡层部分而形成。
在这种情况下，第1导电型电流阻挡层形成于脊部两侧的平坦部上、脊部侧面及脊部上表面的谐振器端面一侧的区域，因此从电极层注入的电流注入脊部，但谐振器端面一侧的区域除外。
这样，由于谐振器端面一侧的区域没有注入电流，COD受到抑制。其结果是，实现了高输出的半导体激光元件。
隆起部也可以是由形成于两谐振器端面侧的一对隆起部分构成。
也可以是活性层具有量子井结构，活性层的靠近谐振器端面一侧的区域具有比活性层的其他区域大的能带间隙。
在这种情况下，形成活性层的靠近端面的区域具有较大的能带间隙的窗结构。因此在谐振器端面近旁不发生光的吸收，COD进一步受到抑制。因此能够实现更高输出的半导体激光元件。
也可以活性层的靠近谐振器端面一侧的区域因杂质的引入而具有比活性层的其他区域大的能带间隙。
在这种情况下，在活性层的靠近端面的区域，由于杂质的引入，量子井结构无序化，形成具有大的能带间隙的窗结构。因此，在谐振器端面近旁不发生光的吸收，COD进一步受到抑制。因此能够实现更高输出的半导体激光元件。
在这里，也可以是活性层为有序结构，具有所谓自然超晶格，只是在在该活性层端面近旁引入杂质，使自然超晶格无序化，以形成窗结构。
也可以是半导体激光元件还具备安装于电极层上的散热体。在这种情况下，半导体激光元件使电极层向下结(junction)朝下稳定地安装于散热体上表面。
也可以是电极层在隆起部上的区域具有比0大的第1膜厚，在除了隆起部外的区域具有比第1膜厚大的第2膜厚。在这种情况下，隆起部上形成比较薄的电极层，除了隆起部以外的区域上形成比较厚的电极层。
也可以是电极层在隆起部上的区域具有膜厚为0的第1膜厚，在除了所述隆起部外的区域具有比0大的第2膜厚。在这种情况下，隆起部上不形成电极层，除了隆起部以外的区域上形成电极层。
本发明另一种形态的一种半导体激光元件制造方法，具备：基板上形成包含构成谐振器的活性层的激光元件结构，激光元件结构的上表面上形成隆起部的工序、在激光元件结构上形成在所述隆起部上的区域具有比0大的第1膜厚，在除了隆起部外的区域具有比第1膜厚大的第2膜厚的电极层的工序。
在这里，第1膜厚为0，即也可以采取在隆起部上没有形成电极层的结构。
采用该半导体激光元件制造方法，在基板上形成包含活性层的激光元件结构，激光元件结构上形成电极层。在除了激光元件结构的隆起部外的区域比在隆起部的区域，其电极层的膜厚较厚。借助于此，在使电极层向下将半导体激光元件结朝下地安装于散热体上表面的情况下，电极层与散热体以宽大的面积接触。因此，应力不集中于半导体激光元件的特定部分，而分散在整个半导体元件上，应力得以减小。又，由于电极层与散热体的接触面积加大，散热特性良好，同时粘接强度得到提高。而且半导体激光元件几乎没有倾斜地稳定地固定在散热体上。由于这些原因，半导体激光元件的可靠性提高了。
最好是第2膜厚大于隆起部的高度与第1膜厚的总和。借助于此，在使电极层向下将半导体激光元件结朝下地安装于散热体上表面的情况下，电极层的整个上表面与散热体上表面接触。因此，应力不集中于半导体激光元件的特定部分，而充分分散于整个半导体元件上，应力得以减小。又，由于电极层与散热体的接触面积充分加大，散热特性更好，同时粘接强度进一步得到提高。而且半导体激光元件没有倾斜地更稳定地固定在散热体上。由于这些原因，半导体激光元件的可靠性进一步提高。
形成电极层的工序也可以是包含：在激光元件结构的上表面上形成覆盖隆起部的至少一部分的第1电极的工序，以及除了起因于隆起部，形成于第1电极的隆起区域外，在第1电极上形成第2电极的工序。
在这种情况下，在第1电极上起因于激光元件结构的隆起部形成隆起区域。于是，第2电极形成于除第1电极的隆起区域外的区域。借助于此，在使第2电极层向下将半导体激光元件结朝下地安装于散热体上表面的情况下，第2电极的上表面的宽大的面积与散热体上表面接触。
形成激光元件结构的工序也可以是包含：依序形成第1导电型覆盖层、活性层、以及具有平坦部及形成于平坦部上的带状区域的脊部的第2导电型覆盖层的工序、以及在脊部的两侧的平坦部上、脊部的侧面、以及脊部的上表面的谐振器端面一侧的区域形成的第1导电型电流阻挡层的工序，隆起部因脊部的上表面的端面一侧的区域上形成的电流阻挡层的部分而形成。
在这种情况下，第1导电型电流阻挡层在脊部两侧的平坦部上、脊部的侧面及脊部上表面的靠谐振器端面一侧的区域形成，因此从电极层注入的电流注入脊部，除了谐振器端面一侧的区域外。
这样，电流不注入谐振器端面近旁的区域，因此COD受到抑制。结果，实现了高输出的半导体激光元件。
半导体激光元件的制造方法也可以是还具备在电极层上安装散热体的工序。
隆起部也可以由形成于两谐振器端面侧的一对隆起部分构成。
也可以是活性层具有量子井结构，活性层的谐振器端面一侧的区域具有比活性层的其他区域大的能带间隙。
在这种情况下，活性层的端面近旁的区域形成具有较大的能带间隙的窗结构。因此，在谐振器端面近旁不引起光的吸收，COD进一步受到抑制。因此，能够实现更高输出的半导体激光元件。
附图说明
图1是本发明一实施形态的高输出半导体激光元件的示意性外观立体图。
图2是图1的半导体激光元件的示意性部分切开立体图。
图3是图1的半导体激光元件的示意性平面图。
图4是图1的半导体激光元件的谐振器长度方向的示意性剖面图。
图5是图1～图4的半导体激光元件的端面近旁的放大剖面图。
图6是表示将图1的半导体激光元件安装于支座(sub-mount)上的状态的谐振器长度方向上的示意性剖面图。
图7是表示将图1的半导体激光元件安装于支座上的状态的示意性正面图。
图8是表示第2电极的其他例子的示意性正面图。
图9表示实施例和比较例的半导体激光元件的可靠性试验结果。
图10是具有端面电流非注入结构的已有的半导体激光元件的部分切开立体图。
图11是具有窗结构的已有的半导体激光元件的部分切开立体图。
图12是具有图10或图11的激光元件结构的已有的高输出半导体激光元件的示意性外观立体图。
图13是图12的半导体激光元件的示意性平面图。
图14是图12的半导体激光元件的谐振器长度方向的示意性剖面图。
图15是表示将图12的半导体激光元件安装于支座上的状态的谐振器长度方向的示意性剖面图。
图16是表示将图12的半导体激光元件安装于支座上的状态的示意性平面图。
具体实施例
图1是本发明一实施形态的高输出半导体激光元件的示意性外观立体图。图2是图1的半导体激光元件的示意性部分切开立体图。而图3是图1的半导体激光元件的示意性平面图。图4是图1的半导体激光元件的谐振器长度方向的示意性剖面图。
在图2中，n-GaAs基板1上依序形成掺杂(dope)硅的n-GaInP缓冲层2、掺杂硅的n-AlGaInP覆盖层3、量子井活性层4、以及掺杂Zn的p-AlGaInP第1覆盖层5。n-AlGaInP覆盖层3的Al的组成比为0.7，载流子浓度为3×1017cm-3，膜厚为2.0微米。p-AlGaInP第1覆盖层5的Al的组成比为0.7，载流子浓度为1×1018cm-3，膜厚为0.3微米。
量子井活性层4依序包含AlGaInP第1光导层、多重量子井结构及AlGaInP第2光导层，多重量子井结构交叉包含GaInP井层与AlGaInP阻挡层。AlGaInP第1光导层的Al的组成比为0.5，膜厚为50纳米。AlGaInP第2光导层的Al的组成比为0.5，膜厚为50纳米。各GaInP井层的膜厚为8纳米，各AlGaInP阻挡层的Al的组成比为0.5，膜厚为5纳米。
还有，由于阈值电流减少等激光特性的提高，也可以向井层导入压缩畸变或拉伸畸变。又可以采用向阻挡层或光导层的一部分导入与井层相反方向的畸变的畸变补充结构。
p-AlGaInP第1覆盖层5上的带状区域上依序形成掺杂Zn的p-AlGaInP第2覆盖层6以及掺杂Zn的p-GaInP传导(conduct)层7。p-AlGaInP第2覆盖层6的Al的组成比为0.7，载流子浓度为1×1018cm-3，膜厚为1.2微米。p-GaInP传导层7的载流子浓度为1×1018cm-3，膜厚为0.1微米。
p-AlGaInP第2覆盖层6以及p-GaInP传导层7构成带状的脊部R。脊部R的下端的宽度为4微米。
还有，为了在脊部R形成时更好地对所进行的刻蚀的加以控制，也可以在p-AlGaInP第1覆盖层5与p-AlGaInP第2覆盖层6之间设置GaInP刻蚀停止层。
在量子井活性层4的端面近旁的区域设置扩散杂质Zn的Zn扩散区域13。在Zn扩散区域13，量子井结构无序化，能带间隙比端面近旁以外的区域宽大，形成不吸收激光的窗结构。
又，作为另一种窗结构，量子井活性层4也可以由自然超晶格结构形成，在端面近旁，自然超晶格也可以是无序化的结构。
为了将注入的电流限制于脊部R的狭窄区域，在p-AlGaInP第1覆盖层5与脊部R的两侧面上形成掺杂Se的n-GaAs电流阻挡层8。又，为了限制电流向量子井活性层4的端面近旁的区域的注入，在Zn扩散层区域13上方的脊部R上表面的区域也形成该n-GaAs电流阻挡层8。n-GaAs电流阻挡层8的载流子浓度为1×1018cm-3，膜厚为1.2微米。
n-GaAs电流阻挡层8上和脊部R上形成有Zn掺杂的p-GaAs顶盖层9。p-GaAs顶盖层9的载流子浓度为1×1019cm-3，膜厚为3.0微米。
这样，就在n-GaAs基板1上形成了由多个层2～9构成的激光元件结构30。n-GaAs基板1的背面上形成n型电极12。
在上述结构中，脊部R的上表面中只在内端面近旁的区域形成n-GaAs电流阻挡层8，因此端面近旁的区域的p-GaAs顶盖层9上形成隆起部20。
如图1、图3和图4所示，激光元件结构30的上表面上形成CrAu构成的第1电极10。由于p-GaAs顶盖层9的隆起部20，在端面近旁的第1电极10的区域形成了隆起区域21。第1电极10的厚度为1.2微米。
还在第1电极10的隆起区域21之间的区域形成PdAu构成的第2电极11。第2电极11的膜厚为2.5微米。第2电极11的材料也可以使用CrAu。
在图1中，激光元件结构30的宽度W为例如300微米，谐振器长度L为例如900微米。
图5是图1～图4的半导体激光元件的端面近旁的放大剖面图。从激光元件结构30的上表面起到第2电极11上表面为止的高度H设定为比隆起部20的高度h0与第1电极10的膜厚t的和h1大或与其相同。在这里，从激光元件结构30的上表面起到第2电极11上表面为止的高度H是第1电极10的膜厚与第2电极11的膜厚的和。
在本实施形态中，第1电极10的膜厚是1.2微米，第2电极11的膜厚是2.5微米，因此，从激光元件结构30的上表面起到第2电极11上表面为止的高度H是3.7微米。又，隆起部20的高度h0是相当于n-GaAs电流阻挡层8的膜厚的1.2微米，因此，隆起部20的高度h0与第1电极10的膜厚t的和h1为2.4微米。
图6是表示将图1的半导体激光元件安装于支座上的状态的谐振器长度方向上的示意性剖面图。图7是表示将图1的半导体激光元件安装于支座上的状态的示意性正面图。
又，脊部R上的n-GaAs电流阻挡层8形成的电流非注入部的长度L1(见图5)为30微米。
如图6和图7所示，在第2电极11向下、结(junction)朝下地将图1的半导体激光元件100安装于支座200上表面的情况下，第2电极11的整个上表面与支座200的上表面接触。因此，应力不集中于半导体激光元件100的特定部分，而分散于整个半导体元件100上，应力得以减小。又，由于第2电极11与支座200的接触面积变大，散热特性更好，同时粘接强度得到提高。而且半导体激光元件100没有倾斜地更稳定地固定在支座200上。由于这些原因，半导体激光元件100的可靠性提高了。
在这里，如上所述以第1电极10和第2电极11构成电极层是最理想的，但是也可以不形成第1电极10，而只形成第2电极11。
下面对图1～图4的半导体激光元件的制造方法加以说明。
利用减压有机金属气相生长法(OMVPE法)等结晶生长方法在n-GaAs基板1上形成图2所示的激光元件结构30。
接着，利用蒸镀方法及光刻(photolithography)工艺在半导体激光元件30上表面几乎整个面上形成第1电极10。该第1电极10也形成于两端面近旁的n-GaAs电流阻挡层8构成的非电流注入部上的隆起部20。
接着，利用蒸镀法及脱去(lift off)法在第1电极10的隆起区域21之间的区域形成第2电极11。在这种情况下，预先在包含两端面近旁的隆起区域21的规定宽度的区域形成掩膜(mask)，然后蒸镀第2电极11的材料。随后，利用丙酮去除不需要的蒸镀膜。
随后，利用刻蚀方法研磨n-GaAs基板1的背面，使n-GaAs基板1的厚度为100微米左右。接着在n-GaAs基板1的背面上利用蒸镀方法形成n型电极12。
最后，在利用划线方法进行元件分离之后，如图6和图7所示，结朝下地将半导体激光元件100安装于支座200上。
也可以利用镀金方法将第2电极11的膜厚做成10微米。
图8是表示第2电极11的其他例子的示意性平面图。在图8的例子中，第2电极11部分包围第1电极10的隆起区域21设置。在这种情况下，也是使第2电极层11向下将半导体激光元件100结朝下地安装于支座200上表面的情况下，第2电极11的整个上表面与支座200的上表面接触。
还有，在上述实施形态中，第1电极10与第2电极11的膜厚的和取3.7微米，但是最好是第1电极10与第2电极11的膜厚的和取5微米以上。借助于此，可以提高半导体激光元件的可靠性，同时可以改善其偏振特性。更理想的是，第1电极10与第2电极11的膜厚的和大于10微米。以此可以进一步提高半导体激光元件的可靠性，同时可以进一步改善其偏振特性。
又，在上述实施形态中，第1电极10与第2电极11分别形成，但是也可以利用相同的材料成一整体地形成第1电极10与第2电极11。
在这里，对实施例和比较例的半导体激光元件的可靠性进行了试验。实施例的半导体激光元件具有图1～图4所示的结构，比较例的半导体激光元件具有图11～图14所示的结构。比较例的半导体激光元件除了p电极41与第1电极10及第2电极11不同外，其他方面具有与实施例的半导体激光元件相同的结构。
图9表示实施例和比较例的半导体激光元件的可靠性试验结果。在该可靠性试验中，使实施例和比较例的半导体激光元件产生脉冲振荡。脉冲输出为70mW，周围温度为60℃。
如图9所示，比较例的半导体激光元件在短时间内工作电流上升，发生故障，实施例的半导体激光元件稳定地工作了1000小时以上。

Claims (20)

1.一种半导体激光元件，其特征在于，具备
基板、
形成于所述基板上，包含构成谐振器的活性层的激光元件结构、以及
形成于所述激光元件结构上的电极层，
所述激光元件结构在上表面具有隆起部，
所述电极层在所述隆起部上的区域具有0以上的第1膜厚，除所述隆起部以外的区域具有比所述第1膜厚更大的第2膜厚。
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2膜厚大于所述隆起部的高度与所述第1膜厚的总和。
3.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述电极层包含
形成于所述激光元件结构的上表面，覆盖所述隆起部的至少一部分的第1电极，以及
除了起因于所述隆起部，形成于所述第1电极的隆起区域外，在所述第1电极上形成的第2电极。
4.根据权利要求3所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第1电极和所述第2电极用相同的材料形成。
5.根据权利要求3所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第1电极和所述第2电极用不同的材料形成。
6.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述激光元件结构依序包含第1导电型覆盖层、活性层、第2导电型覆盖层，
所述第2导电型覆盖层具有平坦部和形成于所述平坦部上的带状区域的脊部，
所述激光元件结构还包含在所述脊部的两侧的所述平坦部上、所述脊部的侧面、以及所述脊部的上表面的谐振器端面一侧的区域形成的第1导电型电流阻挡层，
所述隆起部因所述脊部的上表面的端面一侧的区域上形成的所述电流阻挡层而形成。
7.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述隆起部由形成于两谐振器端面侧的一对隆起部分构成。
8.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述活性层具有量子井结构，所述活性层的谐振器端面一侧的区域具有比所述活性层的其他区域大的能带间隙。
9.根据权利要求8所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述活性层的谐振器端面侧的区域因杂质的引入，具有比所述活性层的其他区域大的能带间隙。
10.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述活性层的谐振器端面侧的区域由于自然超晶格结构的无序化，而具有比所述活性层的其他区域大的能带间隙。
11.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
还具备安装于所述电极层上的散热体。
12.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述电极层在所述隆起部上的区域具有比0大的第1膜厚，在除了所述隆起部外的区域具有比所述第1膜厚大的第2膜厚。
13.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述电极层在所述隆起部上的区域具有膜厚为0的第1膜厚，在除了所述隆起部外的区域具有比0大的第2膜厚。
14.一种半导体激光元件制造方法，其特征在于，具备
基板上形成包含构成谐振器的活性层的激光元件结构，所述激光元件结构的上表面上形成隆起部的工序、
在所述激光元件结构上形成在所述隆起部上的区域具有比0大的第1膜厚，在除了所述隆起部外的区域具有比所述第1膜厚大的第2膜厚的电极层的工序。
15.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
所述第2膜厚大于所述隆起部的高度与所述第1膜厚的总和。
16.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
形成所述电极层的工序包含
在所述激光元件结构的上表面上形成第1电极以覆盖所述隆起部的至少一部分的工序，以及
除了起因于所述隆起部，形成于所述第1电极的隆起区域外，在所述第1电极上形成第2电极的工序。
17.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
形成所述激光元件结构的工序包含
依序形成第1导电型覆盖层、所述活性层、以及具有平坦部及形成于所述平坦部上的带状区域的脊部的第2导电型覆盖层的工序、以及
在所述脊部的两侧的所述平坦部上、所述脊部的侧面、以及所述脊部的上表面的谐振器端面一侧的区域形成的第1导电型电流阻挡层的工序，
所述隆起部因所述脊部的上表面的端面一侧的区域上形成的所述电流阻挡层的部分而形成。
18.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
还具备在所述电极层上安装散热体的工序。
19.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
所述隆起部由形成于两谐振器端面侧的一对隆起部分构成。
20.根据权利要求14所述的半导体激光元件制造方法，其特征在于，
所述活性层具有量子井结构，所述活性层的谐振器端面一侧的区域具有比所述活性层的其他区域大的能带间隙。
CNB011312777A 2000-08-31 2001-08-29 半导体激光元件及其制造方法 Expired - Fee Related CN1215620C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000264405A JP2002076502A (ja) 2000-08-31 2000-08-31 半導体レーザ素子
JP264405/2000 2000-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1340890A true CN1340890A (zh) 2002-03-20
CN1215620C CN1215620C (zh) 2005-08-17

Family

ID=18751827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB011312777A Expired - Fee Related CN1215620C (zh) 2000-08-31 2001-08-29 半导体激光元件及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6654397B2 (zh)
JP (1) JP2002076502A (zh)
KR (1) KR100773677B1 (zh)
CN (1) CN1215620C (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100474717C (zh) * 2004-03-15 2009-04-01 三洋电机株式会社 半导体激光器及其制造方法
CN103199437A (zh) * 2009-07-06 2013-07-10 古河电气工业株式会社 半导体光学器件的制造方法、半导体光学激光元件的制造方法以及半导体光学器件
CN111670523A (zh) * 2018-03-06 2020-09-15 索尼公司 发光元件
CN112290384A (zh) * 2020-12-29 2021-01-29 江西铭德半导体科技有限公司 边发射大功率激光器及其制造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6782024B2 (en) * 2001-05-10 2004-08-24 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode
JP2004119817A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2005217255A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Sharp Corp 半導体レーザおよびその製造方法
JPWO2005088790A1 (ja) * 2004-03-15 2008-01-31 三洋電機株式会社 半導体レーザ素子、およびその製造方法
US7843983B2 (en) * 2004-03-18 2010-11-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser element and manufacturing method thereof
GB2427752A (en) * 2005-06-28 2007-01-03 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode
GB2427751A (en) * 2005-06-28 2007-01-03 Bookham Technology Plc High power semiconductor opto-electronic device
CN101802928B (zh) * 2007-07-20 2014-02-26 罗斯蒙德公司 旋转装置的压力诊断
US7770459B2 (en) * 2007-07-20 2010-08-10 Rosemount Inc. Differential pressure diagnostic for process fluid pulsations
GB201005696D0 (en) 2010-04-06 2010-05-19 Oclaro Technology Plc Semiconductor laser diodes

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05114763A (ja) 1991-03-25 1993-05-07 Nec Corp 半導体レ−ザの製造方法
JP3242955B2 (ja) * 1991-10-21 2001-12-25 株式会社東芝 半導体レーザ装置
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
JP2757913B2 (ja) * 1996-01-17 1998-05-25 日本電気株式会社 半導体レーザ
JPH11251679A (ja) 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ
TW413958B (en) * 1999-07-19 2000-12-01 Ind Tech Res Inst Semiconductor laser structure

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100474717C (zh) * 2004-03-15 2009-04-01 三洋电机株式会社 半导体激光器及其制造方法
CN103199437A (zh) * 2009-07-06 2013-07-10 古河电气工业株式会社 半导体光学器件的制造方法、半导体光学激光元件的制造方法以及半导体光学器件
CN103199437B (zh) * 2009-07-06 2015-07-22 古河电气工业株式会社 半导体光学器件的制造方法、半导体光学激光元件的制造方法以及半导体光学器件
CN111670523A (zh) * 2018-03-06 2020-09-15 索尼公司 发光元件
CN112290384A (zh) * 2020-12-29 2021-01-29 江西铭德半导体科技有限公司 边发射大功率激光器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1215620C (zh) 2005-08-17
JP2002076502A (ja) 2002-03-15
KR20020018137A (ko) 2002-03-07
KR100773677B1 (ko) 2007-11-05
US6654397B2 (en) 2003-11-25
US20020024985A1 (en) 2002-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1215620C (zh) 半导体激光元件及其制造方法
CN1933262A (zh) 激光二极管和激光二极管器件
US6639927B2 (en) Surface emitting semiconductor laser, and its fabrication method
CN1081541A (zh) 具有腔内结构的纵腔式表面发射激光器
JPH09511872A (ja) 半導体デバイス及び方法
CN1714485A (zh) 低压多结垂直腔表面发射激光器
KR100900114B1 (ko) 반도체 층 내부에 전기 전도도가 감소하는 영역을 형성하기위한 방법 및 광전 반도체 소자
CN1301578C (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1574526A (zh) 半导体激光器
CN101527428A (zh) 氮化物系半导体激光器的制造方法以及氮化物系半导体激光器
CN1645694A (zh) 半导体激光器装置及使用该半导体激光器装置的拾光设备
CN1851991A (zh) 半导体激光器
US20200412095A1 (en) Surface emitting laser
CN1248379C (zh) 半导体激光器件
CN1280962C (zh) 自脉冲型半导体激光器
CN1677777A (zh) 半导体激光器
CN1266299A (zh) 半导体激光器及其制造方法
JP2006074010A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
US20210111030A1 (en) Method of producing a semiconductor laser and semiconductor laser
CN1125519C (zh) 半导体装置及其制造方法
CN1114979C (zh) 半导体激光器的制造方法
CN1992454A (zh) 半导体激光装置及其制造方法
JP3801410B2 (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
KR101136161B1 (ko) 레이저 다이오드
JP2007123837A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法

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: 20050817

Termination date: 20120829