CN1665085A - 半导体激光元件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体激光元件，在基板(101)的主面上备有第一导电型半导体层(200)、活性层(205)、第二导电型半导体层(210)、所述第二导电型半导体层(210)中使条状区域内电流狭窄而形成的波导通路区域(10)、和在与该波导通路区域大体垂直的端面上设置的共振面(20)形成的半导体激光元件。在与所述共振面(20)接近的区域中，从所述波导通路区域(10)隔间隔，在所述第二导电型半导体层(210)上形成多个凹部(110)。

Description

半导体激光元件
技术领域
本发明涉及远区图案(以下记作FFP)良好的半导体激光元件。
背景技术
在半导体激光器中，为控制光的横向模式而形成条状结构，在条状波导通路区域内使发光共振。然而，光一旦从波导区域泄漏，泄漏的光就会变成从端面放出的弱光。由此，在主激光光线上叠加噪声，在FFP上出现涟波(ripple)。尤其是随着使半导体激光高输出化，这种现象变得显著。这种噪声(涟波)与光纤或透镜结合时由于会引起各种障碍，所以需要一种能够实现高输出而且没有涟波的FFP半导体激光器。
例如，在本申请人提出专利申请的专利文献1中，在基板上层叠了具有井层和阻挡层的多重量子井层结构的活性层的半导体的半导体激光元件中，在n型传导层与基板之间形成光吸收层。光吸收层作成比活性层的井层带隙能小的掺杂含In层。当活性层发出的一部分光从金属包层泄漏的情况下，往往会在比基板折射率大的n型传导层中导波。由于这种散射光也是涟波的一种成因，所以利用在n型传导层下侧形成的光吸收层吸收，抑制涟波。
在文献1中，例如，在基板上使In0.15Ga0.85N生长0.2微米膜厚作为光吸收层，进而在该层上层叠n型传导层、n型金属包层和活性层等作成半导体激光元件。通过作成这种激光元件，由所述光吸收层吸收从作为光封闭作用的n型金属包层向基板侧漏出的光，抑制涟波。
专利文献1：特开2000-196199号公报。
然而上述已有的半导体激光元件，对涟波的抑制并不充分。而且，专利文献1所示的半导体激光元件，是在半导体层叠体上过分增加光吸收层的结构。虽然光吸收层组成需要包含仅具有光吸收作用的In，但是In含量多的氮化物半导体一般结晶性能差。因此，容易使在光吸收层上层叠其他层的结晶性能降低，而为了防止这一点就会发生制约其他层的膜厚或组成之虞。
发明内容
于是本发明目的在于提供一种能使FP形成涟波少、具有良好高斯(ガゥシァン)形状的半导体激光元件。
本发明的半导体激光元件，在基板主面上备有第一导电型半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型半导体层、在所述第二导电型半导体层中使条状区域内电流狭窄而形成的波导通路区域、和相对于该波导通路区域大体垂直的端面上设置的共振面而形成的半导体激光元件中，其特征在于，在与所述共振面接近的区域中，从所述波导通路区域隔间隔，在所述第二导电型半导体层上形成多个凹部。
在上述构成下，能够防止从共振面的波导管通路附近的散射光射出。其理由是上述的多个凹部能将散射光反射和折射的缘故。上述的凹部，优选处于共振面的出射端面一侧。
其中优选至少形成两个以上凹部。这样能起到高的散射效果。此外，所述半导体激光元件优选在波导通路的两侧具有凹部。这样能够起到使得到的光束形状左右对称的效果。
此外，本发明中所谓波导通路区域是指传输条状光的区域。其中被传输的光通过在共振面共振而增幅，使激光振荡。而且在波导通路区域上，将朝向波导通路区域的电流变窄以便能以高效注入电流。为使电流在波导通路区域变窄，优选使从共振面侧观察的第二导电型半导体层端面形状为凸部形状。这是因为由此还具有光封闭作用的缘故。在以下的说明中，将这种凸部称为隆脊部(ridge)。
基板优选仅由单一半导体形成的单体基板。但是基板在遍及基板的全面或部分备有与构成基板表面的半导体不同的异种材料。基板具有的异种材料例如有蓝宝石、SiC、Si、尖晶石、SiO2、SiN等。而且半导体材料是化合物半导体，其中特别优选III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体等。具体实例有GaN系化合物半导体、GaAs系化合物半导体、ZnO系化合物半导体等。
凹部优选处于共振面的出射端面侧。这样能够与共振器长度和隆脊部宽度无关地防止FFP的紊乱。
所述凹部优选与共振面连接和/或处于共振面的附近。其中所述与共振面连接是指凹部的外周与共振面连接。而且所述处于共振面的附近是指凹部的外周与共振面之间的最短距离处于10微米以内。采用这些构成能够降低波导损失。而且也容易确保半导体激光器的线性。此外，从波导通路泄漏的光将会在波导通路的纵向全部区域内产生。因此，通过在尽可能接近出射断面位置处使光散射·折射，能够有效地抑制涟波的产生。
此外，凹部优选与出射端面连接和/或交叉地在出射端面上形成切口。这样在将共振面劈开形成工序中，能够稳定地形成劈开位置。因此，能以同一形状提供芯片化的半导体激光元件的端面形状。
本发明的半导体激光元件中，在与共振面平行的断面内，所述凹部的侧面优选相对于基板主面倾斜。采用这种构成，能够提高散射效果。
本发明的半导体激光元件中，所述凹部的平面形状优选为例如圆形、三角形、六角形、平行四边形、直线形、曲线形。通过作成这些形状，能够调整散射·折射效果。尤其是如果将凹部的平面形状作成圆形或六角形，则工艺过程将会变得容易进行。其中将凹部的平面形状作成圆形的情况下，直径优选为1～10微米，更优选为2～5微米。
本发明的半导体激光元件中，凹部的底面优选处于第一导电型半导体层内。半导体激光元件，为了在基板的主面上使第一导电型半导体层、活性层和第二导电型半导体层的顺序依次被层叠，使凹部的底面不仅到达第二导电型半导体层，而且还能到达第一导电型半导体层。采用这种构成，能够提高对散射光的散射效果。
凹部上优选具有光吸收层。这样当散射光通过凹部时，不仅能使散射光散射·折射，而且还能将其吸收。因而能够进一步抑制FFP的涟波。
光吸收层优选比活性层带隙窄的半导体。作为具体实例，当活性层采用含In的GaN系半导体的情况下，光吸收层优选比上述活性层的In混晶比高的GaN系半导体。此外，也可以采用InP系半导体、GaAs系半导体等。采用这种构成能够高效地进行光吸收。
形成凹部的光吸收层，是选自由Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、Sc、Y、Mo、Ta、Co、Pd、Ag、Au、Pt、In、它们的氧化物、SiN、BN、SiC、AlN构成的组中的至少一种。采用这种构成能够高效进行光吸收。而且这些材料中除光吸收作用之外，还有具备光散射作用的。而且SiN、BN、SiC、AlN优选非晶形的。
而且本发明的其他实施方式中，在基板主面上具备第一导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型的半导体层、所述第二导电型半导体层上的条状隆脊部、和与该隆脊部大体垂直的端面上的共振面形成的半导体激光元件中，其特征在于，在与所述隆脊部的侧面分离的所述第二导电型半导体层表面上具有离子注入区域和凹部。
通过作成上述构成，在条状隆脊部附近，散射光不仅被凹部散射，而且还被其进一步吸收。能够吸收的散射光的波长虽然因材料不同而异，但是优选处于从365nm以下紫外区域至600nm以下的区域。通过将含有活性层和引导层的角部区域导波的散射光吸收，能够获得良好的FFP。
隆脊部具有波导通路区域的功能，是以条状将光封闭的区域。隆脊部事先将断面形状作成凸状，因使其中封闭的光增幅而能从共振面的出射端面侧使激光振荡。隆脊部是能够高效注入电流的狭窄区域，也将具有封闭光的作用。
离子注入区域优选在处于隆脊部附近，于共振面出射端面侧形成。其中离子注入区域一旦与隆脊部连接，由于会使波导通路区域的结晶性降低，所以需要将离子注入区域与隆脊部分离。离子注入区域的形状，优选从以隆脊部为中心隆脊部两侧距离1～10微米的区域向外侧延伸的区域。离子注入区域优选处于在隆脊部的条方向上距离出射端面20微米以内的范围内。
优选从共振面的射出端面侧朝着反射端面侧依次有离子注入区域和凹部。采用这种构成，使能从反射端面侧返回的光被凹部散射·折射，能用离子注入区域吸收出射端面侧的波导光。这样，能够得到一种在主激光光线的FFP上涟波少的半导体激光元件。其中优选有来自出射端面的离子注入区域，从出射端面至凹部的距离应当至少处于1微米以上。
也可以从共振面的出射端面侧朝向反射端面侧依次具有第一离子注入区域、凹部和第二离子注入区域。采用这种构成，能从反射端面返回的光能被第一离子注入区域吸收，进而在凹部使散射光散射·折射，而出射端面侧的波导光能被第二离子注入区域吸收。
第一离子注入区域虽然能吸收散射光，但是第二离子注入区域也具有使第二离子注入区域容量减小的效果。也就是说，第二离子注入区域若处于电极的下方，则能够降低半导体激光器的容量。若使半导体激光器的溶解度降低，则因半导体激光器的应答速度上升而有利。例如，以Al作为第一离子注入区域的离子，则优选以B或Al作为第二离子注入区域的离子。第一离子注入区域与凹部，或者凹部与第二离子注入区域之间的间隔优选是连续的。
本发明的半导体激光元件中，向离子注入区域注入的离子，优选是选自由铝(Al)、硼(B)、镁(Mg)、锌(Zn)、铍(Be)、碳(C)、钙(Ca)和质子(H)构成的组中的至少一种。这些材料能够容易在深度方向上形成离子注入区域。具体讲，能够形成直至活性层下层的离子注入区域。
在本发明的另一实施方式中，在基板主面上备有第一导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型的半导体层、所述第二导电型半导体层上的条状隆脊部、和与该隆脊部大体垂直的端面上的共振面形成的半导体激光元件中，其特征在于，在所述共振面的出射端面侧，与所述隆脊部的侧面分离的在所述第二导电型半导体层上具有光吸收区域和光散射区域。光散射区域是指散射杂散光的区域。
本发明的半导体激光元件中，所述第一导电型的半导体层、所述活性层和所述第二导电型半导体层由氮化物半导体构成。氮化半导体的通式为InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。
第一导电型半导体层优选具有n型氮化物半导体，所述第二导电型半导体层优选具有p型氮化物半导体。而且在n型氮化物半导体中，作为n型杂质优选含有Si、Ge、O等一种以上。而且在p型氮化物半导体中，作为杂质优选含有Mg、Zn等。
采用本发明的半导体激光元件，能够抑制激光光线的FFP的涟波。而且还能抑制纵向的模式跳跃。通过减少激光光线的FFP的涟波，将使与透镜或光纤等光学系统部件的结合或透镜的设计变得容易。
附图说明
图1是实施方式1涉及的半导体激光元件的立体示意图。
图2是实施方式1涉及的半导体激光元件的断面示意图。
图3A是表示凹部的平面形状实例的示意平面图。
图3B是表示凹部的平面形状实例的示意平面图。
图3C是表示凹部的平面形状实例的示意平面图。
图3D是表示凹部的平面形状实例的示意平面图。
图4A是表示圆形的凹部排列实例的示意平面图。
图4B是表示圆形的凹部排列实例的示意平面图。
图4C是表示圆形的凹部排列实例的示意平面图。
图4D是表示圆形的凹部排列实例的示意平面图。
图5A是表示直线状的凹部排列实例的示意平面图。
图5B是表示直线状的凹部排列实例的示意平面图。
图5C是表示直线状的凹部排列实例的示意平面图。
图6A是表示曲线状的凹部排列实例的示意平面图。
图6B是表示曲线状的凹部排列实例的示意平面图。
图6C是表示曲线状的凹部排列实例的示意平面图。
图7A是表示凹部的断面形状之一实例的示意断面图。
图7B是表示凹部的断面形状之一实例的示意断面图。
图7C是表示凹部的断面形状之一实例的示意断面图。
图8A是实施方式2涉及的半导体激光元件的立体示意图。
图8B是实施方式2涉及的半导体激光元件凹部附近的部分放大立体图。
图9A是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部平面形状实例的示意平面图。
图9B是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部平面形状实例的示意平面图。
图9C是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部平面形状实例的示意平面图。
图9D是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部平面形状实例的示意平面图。
图10A是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部与劈开辅助沟的平面形状实例的示意平面图。
图10B是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部与劈开辅助沟的平面形状实例的示意平面图。
图10C是表示实施方式2涉及的半导体激光元件中凹部与劈开辅助沟的平面形状实例的示意平面图。
图11是表示实施方式3涉及的半导体激光元件的示意立体图。
图12是表示实施方式4涉及的半导体激光元件的示意断面图。
图13是表示实施方式6涉及的半导体激光元件的示意立体图。
图14是表示实施方式6涉及的半导体激光元件的变形例的示意立体图。
图15是表示实施例1在X方向上的FFP的曲线图。
图16是表示实施例2在X方向上的FFP的曲线图。
图17是表示对照例1在X方向上的FFP的曲线图。
图18是表示实施例4的半导体激光元件寿命试验的测定结果。
图19是表示实施例9在X方向上FFP的曲线图。
具体实施方式
实施方式1
图l是表示本发明的实施方式1的半导体激光元件的立体图。半导体激光元件在具有第一主面和第二主面的半导体基板101的第一主面上，层叠有第一导电型氮化物半导体层200、活性层205和第二导电型的氮化物半导体层210。而且基板101具有导电性，在基板101的第二主面上和第二导电型氮化物半导体层210上形成对向电极结构。通过作成对向电极结构，能事先通入大电流和产生高输出振荡。另外，第二主面上和第二导电型氮化物半导体层210上形成有条状隆脊部10，在隆脊部10的下方形成条状的波导通路区域。与此波导通路区域大体垂直的端面20将形成激光的共振面。
图2是表示图l所示半导体激光器结构细节的X-X’断面图。本实施方式涉及的半导体激光器，具有分离封闭结构类型(SCH型)。但是本发明并不限于分离封闭型结构，也可以是具有光导层的结构。在基板101上层叠n侧金属包层203、n侧光导层204、活性层205、p侧电子封入层206、p侧光导层207、p侧金属包层208和p侧接触层209。其中n侧金属包层203和n侧光导层204，构成第一导电型氮化物半导体层200。另一方面，p侧电子封入层206、p侧光导层207、p侧金属包层208和p侧接触层209，构成第二导电型氮化物半导体层210。上述p侧电子封入层206也可以称为p侧间隙层。p侧接触层209和p侧金属包层208的一部分残留隆脊状部分，通过蚀刻除去，形成了波导通路形成用的隆脊部10。在隆脊部10的两侧形成绝缘膜220使p侧接触层209的上面露出。上述绝缘膜220也可以称为绝缘层或掩埋层。而且在露出的p侧接触层209的表面上形成p电极230，进而形成p垫片250。另一方面，在基板101的背面形成n电极232。
而且从p侧接触层209蚀刻至n侧金属包层203的中途，使N侧半导体层200的一部分露出。这种n侧金属包层的露出面203a，将成为将晶片切割成单个激光元件时的切割线。而且利用这种蚀刻可以缓和晶片全体的应力变形。在露出的半导体层的侧面上形成有保护膜240。
本实施方式的半导体激光元件，如图1所示，其特征在于，在从形成波导通路区域的隆脊部10离开的位置上，于第二导电型半导体层210的表面上形成多个凹部110这一点。图1中的凹部110以矩阵状排列在共振面20的附近。
通过这样在共振面20的附近形成多个凹部110，能使从半导体激光器的波导通路区域露出的光被凹部110所吸收。因此，能够降低在激光器主方向上释放出的泄漏光，得到一种抑制了涟波的FFP。
此外在图l中，在凹部110的形成区域未形成绝缘层220和p电极230。但是为了保护凹部内露出的半导体层，也可以使绝缘层220形成得直至凹部110的形成区域。另一方面，p电极230优选不被凹部110的形成区域所覆盖。这是因为第一导电型半导体层200在凹部110内露出，在与p电极230之间有可能引起短路的缘故。
凹部110的深度形成为应使波导通路的泄漏光散射。例如，优选使凹部110的底面至少具有达到第一导电型半导体层200的深度，以便能将来自活性层205在横向泄漏的光有效地散射。尤其是本实施方式的那种分离光封闭型(SCH型)半导体激光器的情况下，优选使凹部110的底面能够抵达比第一导电型半导体层200中光引导层204下面更下方。也就是说，优选使凹部110的底面抵达第一导电型半导体层200中金属包层203。这样能够有效地使从由n侧光导层204、活性层205和p侧光导层207构成的波导通路泄漏的光散射。此外，由于在n侧金属包层内光渗出而引起光泄漏，所以更优选使凹部的深度形成得能够抵达n侧金属包层的中途。而且凹部110的底面，优选处于与为决定激光元件的横向宽度(或者由于使电极形成面露出)而露出的n侧半导体层表面200a同一平面上。这样能够减少蚀刻半导体激光元件时掩模的对合次数，提高半导体激光元件的制造成品率，同时抑制特性波动。
而且凹部110优选在激光共振面的出射端面20侧形成。通过在出射端面20的附近形成凹部110，能够使从出射断面20放出的泄漏光散射，减少在与激光的主光束相同方向上出射的泄漏光。因此，能够有效地使涟波向FFP产生。此外，也可以在激光元件的出射端面附近和反射端面附近都形成凹部110。若在反射端面附近形成凹部，则能使激光的反射端面中朝着激光内反射的泄漏光向外部散射。因此，能够使激光器内反复导波的泄漏光减少，更加有效地抑制涟波的产生。
此外，一旦使凹部110形成得距离共振端面太远的位置处，就会有发光效率降低之虞。因此，优选在距离共振面30微米以内，更优选距离共振面10微米以内形成凹部110。
而且一旦凹部110与波导通路太近，在形成凹部110时就有损伤波导通路内半导体晶体之虞。因此，凹部110优选在其外缘与波导通路(本实施方式中是隆脊部)外缘至少距离0.1微米，更优选0.5微米位置上形成。另一方面，一旦在与波导通路距离太远位置上形成凹部110，涟波的抑制效果就会降低。因此，凹部110的外缘与波导通路的外缘之间的最短距离优选处于15微米以下，更优选处于10微米以下。
对于凹部110的平面形状可以考虑各种方案。图3A～图3D是表示凹部110平面形状的实例的示意图。凹部110的平面形状，若能够使从波导通路泄漏的光向与主光束的行进方向不同的方向散射(微观上折射)的形状，则任何形状均可。例如可以作成圆形(图3A)、六角形(图3B)、三角形(图3C)、直线状(图3D)等各种形状。正如这些实例所示，为使从波导通路110泄漏后向激光器内导波的光在与激光的主光束方向不同的方向上散射/折射，凹部110的平面形状优选是接线方向连续变化的圆形和椭圆形，或者具有相对于出射端面20倾斜的构成边的形状。
例如如图3A所示，凹部110的形状若为圆形，则与波导通路平行行进而来的光，除了向圆的中心行进情况以外，可以在与主光束的行进方向(相对于出射端面垂直的方向)不同的方向弯曲。而凹部110的平面形状为椭圆形的情况也是同样。因此，通过将具有圆形或椭圆形平面形状的凹部多列排列，能够抑制泄漏光对主光束的影响，并得到良好的FFP。
而且如图3B～3D所示，若作成具有相对于出射端面20仅仅倾斜α角度的构成边，则通过这些构成边的光也可以在与主光束不同的方向上弯曲。其中为有效地抑制泄漏光产生的涟波，凹部110平面形状中的构成边具有的倾斜角度α优选为5～70°，更优选10～60°。此外，凹部110的平面形状优选根据形成凹部的半导体层的晶体方位决定。例如，当半导体是六方晶系晶体(氮化物半导体等)，出射端面是六方晶系的M面的情况下，如图3B所示，凹部110的平面形状优选是具有与出射端面20平行的构成边的六角形。通过作成这种形状，有可能以稳定的形状和尺寸形成凹部110。此外凹部110的平面形状并不限于这里所示的实例。
此外，无论凹部110平面形状如何，都优选使凹部110的最窄部分的宽度处于0.1微米以上，更优选处于0.5微米以上。但是当凹部110的平面形状为圆形的情况下，凹部110的直径优选0.1微米以上，更优选0.5微米以上。这是因为凹部110一旦过小，凹部110就容易产生裂纹等的缘故。
对于在第二导电型半导体层210上形成凹部的数目并无特别限制，但是优选在相对于条状波导通路平行的方向或垂直方向排列多列。例如，若相对于条状波导通路以平行方向、和垂直方向各排列三个方格状凹部，则全部将具有九个凹部。凹部110之间的间隔，既可以是等间隔的，也可以是间隔变化的。而且为了使光不被散射而通过凹部110之间，优选使凹部110以偶数列与奇数列互相错开位置而配置。特别是从共振面侧朝着导波方向观察凹部110时，一旦使偶数列的凹部与奇数列的凹部互相连接或部分重叠，就能提高泄漏光的散射效率。而且为使发光效率在不降低的情况下有效地抑制涟波，优选使凹部110的排列从波导通路平行的方向朝着与波导通路垂直的方向延伸。
以下说明凹部110的具体排列实例。图4A～图4D是表示平面形状为圆形的凹部110的排列实例的示意图。如图4A所示，在与隆脊部10垂直的方向上事先以等间隔配置凹部110，该凹部110的排列与隆脊部10平行的方向上反复排列三列。在图4A的实例中，凹部110的间隔(＝凹部110外端之间的最短距离)与凹部110本身的直径大体相等。而且如图4A所示，相对于第一列凹部110a各以半个间距配置着第二列凹部110b，相对于第二列凹部110b各以半个间距配置着第三列凹部110c。由此当从共振面20一侧朝着波导通路方向观察激光元件时，偶数列的凹部110与奇数列凹部110互相连接。因此，在激光器内沿着波导通路方向行进的泄漏光一定会通过任何一个凹部110，泄漏光的散射效率提高。此外，当从共振面20一侧朝着波导通路方向观察激光元件时，偶数列凹部110与奇数列凹部110若互相重叠则更好。因此，也可以使凹部110的间隔(＝凹部110外端之间的最短距离)比凹部110本身的直径小。
在图4B所示的实例中，平面形状将圆形凹部110排列成W字形。这种情况下，当从共振面20一侧朝着波导通路方向观察激光元件时，优选使相邻凹部110之间互相连接或重叠。通过配置成W字形，能由较少个数的凹部110有效地将泄漏光散射。此外，也可以使图4B所示的W字形排列沿着与波导通路平行的方向重复两次。而且还可以使图4B所示的W字形在与波导通路垂直的方向上重复。不仅如此，无论是W字形还是M字形都能获得同样的效果。
在图4C所示的实例中，平面形状为圆形的凹部110以与图4A同样的方式沿着波导通路方向重复七列。但是在图4C的实例中，与波导通路垂直的横向一列中所含的凹部110的数目，将随着与共振面20距离的加大而逐渐减少。而且与波导通路平行的纵向一列中所含的凹部110的数目，也随着与波导通路(＝隆脊部10)距离的加大而逐渐减少。因此，能够提高在特别重要的共振器端面附近和波导通路附近的散射效率。另外，图4D是图4C的变形例。
图5A～图5C是表示将几个平面形状为圆形的凹部110连接，平面形状构成直线状(或条状)凹部110的实例。此时俯视时，应当使凹部110具有相对于出射端面20倾斜的构成边。通过具有相对于出射端面20倾斜的构成边，处于倾斜边处的光将会沿着与主光束不同的方向弯曲，能够有效地抑制涟波。在图5A所示的实例中，沿着与波导通路垂直的方向排列多列相对于出射端面20倾斜的倾斜直线状凹部110。这样能够减少通过凹部110之间的泄漏光，与单纯排列圆形的凹部110的情况相比，将提高涟波的抑制效果。而且图5B及图5C是将直线状凹部110a与圆形凹部110b组合的实例。
图6A和图6B进一步表示将直线状凹部连接的实例。通过这样将直线状凹部之间连接，能够在凹部间无间隙而且不产生散射或折射的情况下减少出射的泄漏光。此外，当将直线状凹部连接的情况下，如图6A和图6B所示，优选将倾斜方向不同的直线状凹部相互连接，作成曲折的直线状(或者曲折的条状、图6A中W字形、图6B中M字形)。在W字形或M字形上形成凹部的情况下，凹部将会有相对于共振面的倾斜角度不同的两个构成边(第一构成边和第二构成边)。而且形成第一构成边和第二构成边相连，而且角度不同的第一构成边和上述第二构成边交替排列。由此由于能够在更窄的面积内配置多个使光折射的倾斜面，所以能够有效地对涟波进行抑制。而且能够借助于具有不同倾斜角度的两种构成边使泄漏光在不同的两个方向上折射。因此，能够防止这折射的泄漏光在特定方向上集中。此外，在图6B的实例中，将圆形凹部110b与M字形凹部110a组合。而且在图6C的实例中，使M字形凹部形成了互相连接的形状。
如果这样将多个凹部连接形成直线状，则很难受到基板弯曲的影响。也就是说，一旦基板弯曲，在凹部形成时曝光点就容易在晶片面内移动，凹部尺寸容易大小不一。因此，当凹部110呈点状的情况下，凹部彼此之间的间隔部分变宽，泄漏光容易在不经散射·折射就通过。但是如果将点状凹部连续形成直线状，则即使在多少曝光时焦点移动的情况下，凹部也仅有宽度变化，很难形成使泄漏光射出的间隙。
图7A～C是表示凹部110断面形状的示意图。凹部110的断面形状，如图7A所示，虽然基板(图中未示出)的主面上可以有垂直侧壁，但是如图7B所示，优选具有相对于基板主面倾斜的侧壁110s。通过使凹部的侧壁110s相对于基板主面倾斜，可以使处于凹部110的侧壁110s处的光因侧壁110s的倾斜而折射，容易从主光束朝外方向行进。也就是说，凹部110能使泄漏光不仅在X方向上，而且在Y方向上弯曲，从而可以进一步有效地抑制涟波。此外，如图A～C所示，本实施方式中凹部110的内面被保护膜220所覆盖。
而且在图7C的实例中，在凹部110的内壁上还形成光吸收层(＝埋入材料)111。这样能够用凹部110同时将泄漏光散射·折射，进一步抑制泄漏光的影响。在凹部110内壁上形成的光吸收层111，例如可以采用比活性层带隙窄的半导体。当活性层采用含In的GaN系半导体的情况下，可以将比活性层In混晶比高的GaN系半导体作成光吸收层111。能够防止在使用与本来的激光元件相同材料系的半导体时，因半导体激光元件的污染和膨胀系数差别等产生的变形。进而光吸收层111可以是金属及其氧化物。例如可以使用Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、Sc、Y、Mo、Ta、Co、Pd、Ag、Au、Pt、In及其氧化物(例如RhO)等。而且也可以用SiN、BN、SiC、AlN等构成光吸收层111。这些SiN、BN、SiC、AlN优选非晶形的。
此外在图7A～C的任何情况下，凹部110的内部都应当是空洞。通过使凹部110内部是空洞，使凹部110的内壁界面上产生大的折射率差，提高凹部110产生的散射·折射效果。因此即使在凹部110的内侧形成保护膜220和光吸收层111的情况下，也可以将凹部110掩埋至平坦化形状。但是当将凹部110掩埋至平坦化的情况下，为了不会丧失凹部110对光的散射·折射效果，需要在光吸收层111采用半导体与折射率不同的物质。
光吸收层111，例如可以在凹部110形成之后，除去形成凹部110用掩模(抗蚀剂图案等)之前形成。光吸收层111的形成方法，可以采用CVD法、溅射法、蒸镀法等。
凹部110，例如可以采用掩模的蚀刻法作成。适当选择此时的蚀刻条件，也能将凹部的侧面作成垂直面和倾斜面。而且还能用掩模图案将凹部形状作成圆形、三角形、六角形或平行四边形等所需的形状。
第一导电型半导体层200、活性层205和第二导电型半导体层210，均优选化合物半导体。将第二导电型半导体层，作成与第一导电型不同的导电型，若使一方为n型半导体层，另一方则是p型半导体层。将活性层205作成多重量子井结构或者单一量子井结构。
此外，第二导电型半导体层210，需要具有能在表面上形成凹部110的耐久性。因此，既可以尽可能抑制活性层205的重排向第二导电型半导体层210传播。而且也可以尽可能抑制在活性层205上再产生的重排向第二导电型半导体层210传播。因此，基板101与各半导体层优选定为同一材料系统的化合物半导体。
[制造方法]
以下说明本实施方式的半导体激光元件的制造方法。
本实施方式中，采用具有第一主面和第二主面的基板。在该基板的第一主面侧事先层叠有半导体层，第二主面侧具有电极。半导体层，在第一导电型半导体层和第二导电型半导体层中，均作成夹持活性层的分离光封入型(SCH)结构。这是通过在活性层的上下备有比用活性层带隙大的光导层构成光波导通路的。
(1)基板101的制备
首先使半导体层在基板101上生长。本实施方式中，基板采用氮化物半导体基板101。作为氮化物半导体基板101，优选采用本身是III族元素的B、Ga、Al、In等以及本身是氮的化合物的GaN、AlN、AlGaN、InAlN等。而且在氮化物半导体基板101中也可以含有n型杂质和p型杂质。
氮化物半导体基板的制备方法有多种。例如在与氮化物半导体不同的基板上使氮化物半导体层生长后，除去作生长基板用的异种基板，取出单体氮化物半导体基板。在异种基板上使氮化物半导体层生长的情况下，优选采用MOCVD法和HVPE法等气相生长法使氮化物半导体层生长。更具体讲，首先在蓝宝石和SiC、GaAs等异种基板上使由氮化物半导体组成的缓冲层生长。此时，缓冲层的生长温度处于900℃以下。进而采用气相生长法使氮化物半导体在异种基板上生长至厚度达到50微米以上。而且除去异种基板后得到氮化物半导体基板。作为除去异种基板的方法，可以采用抛光、研磨、CMP、蚀刻、电磁波照射、激光照射等。优选以氮化物半导体的生长面作为第一主面，以除去异种基板后露出的氮化物半导体基板的露出面作为第二主面。氮化物半导体的生长优选采用ELO法和选择性生长法等使重排减少。ELO法中，例如有在基板和基板上生长的氮化物半导体层上形成凹凸后，再使氮化物半导体层生长的方法。而且也可以采用在超临界流体中培养(熟化)晶体的水热合成法、高压法、熔剂法等形成氮化物半导体的大单晶的方法，代替除去异种基板的方法。
氮化物半导体基板101优选将第一主面作为C面、A面或M面。而且第一主面，除C面、A面或M面等晶体生长面以外，也可以是具有(000-1)面。基板101的第二主面优选是(000-1)面。第二主面也可以备有(0001)面。此外在本说明书中，将表示面指数的在括弧内的横线(-)，定为表示应当附在后面数字上的横线。而且氮化物半导体基板的形状并无特别限制，既可以是圆形，也可以是矩形。
氮化物半导体基板101具有重排在面内周期性分布的。例如，若采用ELO法，则可以形成交替低重排密度区域与高重排密度区域。低重排密度区域与高重排密度区域优选呈条状。但是也可以呈点状。在重排在面内周期性分布的氮化物半导体基板中，由于具有使内部产生的应力缓和的作用。因此，可以不在基板上形成应力缓和层而是将氮化物半导体元件层叠至膜厚5微米以上。低重排密度区域与单位面积相当的重排数，应当处于1×107/cm2以下，优选处于1×106/cm2以下。高重排密度区域可以是比低重排密度区域的重排密度高的区域。这些重排测定可以采用CL观察法和TEM观察法进行。
而且在氮化物半导体基板10l的第一主面上，也可以具有含有第一n型杂质的第一区域，和含有与第一区域不同的n型杂质的第二区域。在氮化物半导体基板的第一主面上形成第一区域和第二区域，例如可以进行如下。制作氮化物半导体基板时，首先在一边掺杂n型杂质一边使氮化物半导体生长的情况下形成第一区域。然后，在基板的第一主面内第一区域以外，注入与第一区域不同的n型杂质时能够形成第二区域。此外也可以采用这样一种方法，即在氮化物半导体基板101的表面上形成凹部后，一边在该凹部掺杂与第一区域不同的n型杂质一边使氮化物半导体再生长形成第二区域。采用这种方法，能够使驱动电压降低。
而且还可以在氮化物半导体基板101的表面上形成截止角。截止角应当定为0.02°以上90°以下，优选定为0.05°以上5°以下。通过在氮化物半导体基板的表面上形成截止角，能够提高在其上生长的氮化物半导体的晶体品质。而且在氮化物半导体基板生长之后，也可以采用蚀刻法将基板表面研磨形成新的露出面。
上述氮化物半导体基板101所含的n型杂质的杂质浓度，优选处于1×1017cm-3～1×1020cm-3。而且氮化物半导体基板的膜厚，优选处于50微米以上1毫米以下，更优选50微米以上500微米以下。若处于此范围内，能使氮化物半导体元件形成后劈开的再现性良好。此外若氮化物半导体基板的膜厚低于50微米，则器件工序中的处理将会变得困难。
上述氮化物半导体基板101，在对基板表面进行湿法蚀刻、干法蚀刻或CMP处理的情况下，也可以在第一主面和/或第二主面上形成任意凹凸形状。第二主面是与第一主面的相对向的面，是形成第一导电型用电极用的面。对于干法蚀刻而言有RIE(活性离子蚀刻)法、RIBE(活性离子束蚀刻)法、ECR(电子加速器共振)法、ICP(高频感应偶合等离子)法、FIB(聚焦离子束)法等。若是晶体生长面部分不同的氮化物半导体基板，则因能消除在该基板上产生的应力和变形而优选。具体讲，是以(0001)面作为该第一主面，此外具有作为与(0001)面不同的晶体生长面的(0001)面、(11-20)面、(10-l5)面、(10-14面)、(11-24)面的。
在上述氮化物半导体基板的第二主面上至少有两个以上晶体生长面，具体讲优选具有(000-1)面或(0001)面、(11-20)面、(10-15)面、(10-14面)、(11-24)面等。在该基板上生长的氮化物半导体元件，能够抑制元件内涉及的应力，能够经受劈开时的损坏。
氮化物半导体基板，重排密度处于l×106/cm以下，优选处于5×105/cm以下。在这种低重排密度区域的上部形成隆脊部，具有波导通路区域的情况下，能够提高寿命特性。而且上述氮化物半导体基板，双向结晶法的(0002)衍射X射线摇荡曲线的半波宽度(Full Width at HalfMaximum)应当处于2分钟以下，优选处于1分钟以下。
(2)半导体层的生长
本实施方式中，其构成为以第一导电型半导体层200作为n侧半导体层，以第二导电型半导体层210作为p侧半导体层。将本实施方式的氮化物半导体激光元件，其结构为在活性层两侧形成了光导层的SCH(SeparateConfinement Heteroatructure)。此外，在其两侧形成n侧金属包层和p侧金属包层。在金属包层上设置折射率低的氮化物半导体层将光封入。金属包层也有载流子封入效果。而且还可以作成在上述各层之间设置应力缓冲层的结构。
具体讲根据以下顺序使各层生长。
(第一导电型半导体层200)
首先，作为第一导电型半导体层200，使由n型杂质掺杂AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)构成的n侧金属包层203、AlxGa1-xN(0≤x≤0.3)构成的n侧金属包层204生长。n侧金属包层203既可以是单层，也可以是多层。n侧金属包层203是单层的情况下，n侧金属包层203优选由通式AlxGa1-xN(0≤x≤0.2)、膜厚为0.5～5微米的。n侧金属包层203是多层的情况下，n侧金属包层203优选超晶格结构的。例如由通式AlxGa1-xN(0≤x≤0.1)组成的第一层和由AlyGa1-yN(0≤y≤1)组成的第二层层叠构成n侧金属包层203。而且在n侧金属包层203与基板101的第一主面之间插入低温生长的缓冲层、中间层和粘连防止层。此外，在n侧金属包层203与基板10l的第一主面之间还可以插入基底层。基底层优选定为AlaGa1-aN(0≤a≤0.5)。这样能够减少氮化物半导体层主面上产生的重排(贯通重排)和凹坑。可以将基底层作成单层或多层。
(活性层205)
进而作为活性层205，优选使由通式InxAlyGa1-x-yN(0x＜≤1，0≤y＜1，0＜x+y≤1)表示的氮化物半导体层生长。此通式中一旦提高Al含量就能使紫外区域发光。通过适当选择组成，能使360～580nm范围内发光。而且活性层205一旦作成量子井结构就能提高发光效率。其中井层的组成优选In的混晶处于0＜x≤0.5范围内。井层的膜厚为30～200埃，阻挡层的膜厚优选50～300埃。此外，活性层的量子井结构，可以始自阻挡层止于井层，始自阻挡层止于阻挡层，始自井层置于阻挡层，或者始自井层止于井层。但是优选从阻挡层开始，使井层与阻挡层对反复2～3次形成的层，在阻挡层终止。一旦使井层与阻挡层对反复2～3次，就能使阈值降低，提高寿命特性。
(第二导电型半导体层210)
接着作为第二导电型半导体层210，形成由p型杂质掺杂AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)构成的p侧电子封入层206、AlxGa1-xN(0≤x≤0.3)构成的p侧光导层207、由p型杂质掺杂AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)构成的p侧金属包层208、AlxGa1-xN(0≤x≤)构成的p侧接触209。可以省略p侧电子封入层206。
第一导电型半导体层200和第二导电型半导体层210所含的半导体层都可以使In混晶。
n侧金属包层203、p侧金属包层208可以是单层结构、多层结构或者组成比互相不同的两层组成的超晶格结构。n侧金属包层的总膜厚优选0.4～10微米。处于此范围内能够降低顺向电压(Vf)。而且上述金属包层的全体Al的平均组成为0.02～0.1。此值因能抑制裂纹的产生并获得与激光波导通路间的折射率之差而优选。
杂质浓度优选在5×1016/cm3以上至1×1021/cm3以下的范围内掺杂。杂质浓度一旦超过1×1021/cm3，氮化物半导体层的结晶性能就会恶化，反之有输出降低的趋势。这在调制掺杂的情况下也同样。特别是在n型杂质的情况下，掺杂量优选处于1×1017/cm3～5×1019/cm3范围内。n型杂质一旦在此范围内掺杂，就能降低电阻率而且无损于结晶性能。此外，在p型杂质的情况下，掺杂量优选处于1×1019/cm3～1×1021/cm3范围内。p型杂质一旦在此范围内掺杂，就能无损于结晶性能。作为n型杂质，可以举出Si、Ge、Sn、SO、Ti、Zr、Cd等，而作为p型杂质，除Mg以外还可以举出Be、Zn、Mn、Ca、Sr等。氮化物半导体基板或氮化物半导体层，采用有机金属化学气相生长(MOCVD)法、卤化物气相外延生长(IIVPE)法、分子线外延(MBE)法等使之生长。
(3)利用蚀刻使n侧半导体层200露出
从半导体生长装置的反应容器中将在氮化物半导体基板101上层叠了n侧半导体层200、活性层205和p侧半导体层210的晶片取出。然后，在缓和应力的目的下，蚀刻处于激光元件侧面中p侧半导体层210、活性层205和n侧半导体层200的一部分，使n侧半导体层200部分露出。n侧半导体层200的露出面虽然没有特别限制，但是在本实施方式中作成n侧金属包层203。蚀刻可以采用Cl2、CCl4、BCl3、SiCl4等气体的RIE法。
(4)波导通路的形成
然后在p侧半导体层210上形成条状的波导通路区域。在作为p侧半导体层210的最上层的p侧接触层209的表面上形成由二氧化硅组成的保护膜。这种保护膜的图案作成用来形成条状波导通路区域的图案形状。该保护膜的图案形成可以通过利用了抗蚀剂的光刻法来进行。首先，在SiO2上涂敷抗蚀剂，然后使用投影曝光装置将抗蚀剂曝光。此时，优选利用400纳米以下的短波长的光进行曝光。例如，在用400纳米以下、更优选370纳米以下的紫外光进行曝光时，氮化物半导体基板101吸收光。因此，氮化物半导体基板101的背面的光散射消失，可以高精度地进行图案形成。这种方法在隆脊部形成以外的所有图案形成工序中是有效的。而且，将图案形成后的抗蚀剂作为掩模，将SiO2图案形成为条状，并将SiO2作为掩模，蚀刻条状的波导路区域以外的p型半导体层210。蚀刻优选采用Cl2或CCl4、BCl3、SiCl4等含氯气体的RIE法进行。作为波导通路区域的隆脊部10的宽度，优选1.0～50.0微米。波导通路区域的条状方向长度，优选为300～1000微米。特别是作成单模激光光线的情况下，隆脊部10的宽度优选狭窄到1、0～2.0微米。另一方面，若将隆脊部10的宽度扩展到10微米以上，则200毫瓦以上的输出成为可能。隆脊部10的高度(蚀刻的深度)，在本实施方式中可以达到使p侧金属包层208露出的程度。但是一旦流过大电流，电流就容易在隆脊部10以下急剧向横向扩展。因此，优选使形成隆脊部加深。例如，优选通过蚀刻到使p侧光导层207露出的深度形成隆脊部。
(5)凹部的形成
形成作为条状波导通路区域的隆脊部10以后，在p侧半导体层210的表面上形成凹部110。凹部110在从限定波导通路的隆脊部10离开的位置上形成。凹部110应当从隆脊部10的端部离开0.1微米以上，优选有0.5微米以上距离。
首先采用光刻技术在出射端面20的附近与隆脊部10离开的位置处形成具有多个开口部的抗蚀剂图案。其中抗蚀剂图案的开口部将限定凹部110的平面形状。抗蚀剂图案可以有仅能将半导体层蚀刻的膜厚。
然后，为了形成凹部110，进行半导体层的蚀刻。凹部的深度取决于这种蚀刻的深度。蚀刻的深度优选能抵达n侧半导体层200。凹部的深度优选0.1微米～3微米。然后，用剥离液将抗蚀剂图案除去。
此外，凹部110的形成，也可以与上述工序(3)的n侧层200的露出工序同时进行。这种情况下，凹部110的底面与n侧层200的露出面处于同一高度上。通过使凹部110的形成与n侧半导体层200的露出同时进行，能够提高半导体激光元件的成品率，使特性稳定。也就是说，在本实施方式中说明的方法中，在工序(3)的n侧半导体层的露出、工序(4)的波导通路的形成、工序(5)的凹部形成总计进行三次蚀刻。因此，进行蚀刻用掩模的对位操作要进行三次，所以容易出现掩模位置移动引起的不良和特性波动。若使工序(3)的n侧半导体层的露出和工序(5)的凹部形成同时进行，则能够减少掩模对位次数，抑制因掩模位置偏离而产生的不良和特性波动。
(6)绝缘膜220的形成
接着用绝缘膜220保护隆脊部的侧面。这种绝缘膜220可以从比半导体层的折射率小的绝缘性材料中选择。具体实例有ZrO2、SiO2，此外还有V、Nb、Hf、Ta等的氧化物。绝缘膜220也优选在凹部110的形成区域形成。这样能够防止在凹部110的内面露出的n侧半导体层200对p电极230的冲击。
(7)p电极230的形成
隆脊部10的侧面用绝缘膜(＝埋入膜)220保护后，在p侧接触层209的表面上形成p电极230。优选在p侧接触层209和绝缘膜220上形成p电极230。优选将p电极230用Ni和Au组成的两层结构之类的多层结构。在p侧接触层209上使Ni形成50埃～200埃膜厚，然后使Au形成500埃～3000埃膜厚。而且在将p电极230作成三层结构的情况下，也可以是Ni/Au/Pt、Ni/Au/Pd等。这种三层结构中，使Ni形成50埃～200埃膜厚，使Au形成500埃～3000埃膜厚，形成最终层的Pt和Pd形成500埃～5000埃膜厚。
p电极230形成后，进行欧姆退火。作为详细条件，退火温度定为300℃以上，优选500℃以上。另外，将进行退火的气氛定为含有氮气和/或氧气的条件。
(8)保护膜240、p垫片电极250的形成
接着在上工序中露出的n侧半导体层200的侧面等上形成保护膜240。然后在p电极230上形成垫片(pad)电极250。而且垫片电极250优选作成Ni、Ti、Au、Pd、Pt、W等金属构成的层叠体。例如垫片电极250优选从p电极侧依次形成W/Pd/Au、或NI/Ti/Au。垫片电极250的膜厚没有特别限制，优选使最终层Au的膜厚处于1000埃以上。此外，本发明中的半导体激光元件，如图1和图2所示，并不限于保护膜240包覆p电极230的。
(9)n电极232的形成
在氮化物半导体基板101的第二主面上形成n电极232。n电极232能用CVD法或溅射法、蒸镀法等形成。n电极232优选具有从Ti、Ni、Au、Pt、Al、Pd、W、Rh、Ag、Mo、V、Hf中选择的至少一种金属。而且将n电极232作成多层结构，一旦其最上层用Pt或Au，就能使从n电极232的散热性提高。而且通过选择这些材料，特别能使与由氮化物半导体组成的基板101之间的欧姆特性变得良好。此外，由于由氮化物半导体组成的基板101与n电极232之间的密接性改善，所以在将晶片作成条状或芯片的劈开工序中n电极232的剥离变得困难。n电极232的膜厚应当处于10000埃以下，优选6000埃以下。将n电极232作成多层的情况下，优选将第一层作成V、Ti、Mo、W、Hf等。其中将第一层的膜厚定为500埃以下。而且当第一层是W的情况下，定为300埃以下就可以获得良好的欧姆特性。若第一层是V，则将提高耐热性。其中一旦将V的膜厚定为50埃以上和300埃以下，优选70埃以上200埃以下，就能得到良好的欧姆特性。
上述n电极232是Ti/Al的情况下，膜厚优选定在10000埃以下。例如将膜厚设定在100埃/5000埃。而且作为n电极232从基板一侧根据Ti/Pt/Au的次序依次层叠的情况下，优选将膜厚定在60埃/1000埃/3000埃。作为其他n电极，若从基板一侧定为Ti/Mo/Pt/Au，则例如形成Ti(60埃)/Mo(500埃)/Pt(1000埃)/Au(2100埃)。若n电极是Ti/Hf/Pt/Au，则例如形成Ti(60埃)/Hr(60埃)/Pt(1000埃)/Au(3000埃)，若是Ti/Mo/Ti/Pt/Au，则能依次层叠Ti(60埃)/Mo(500埃)/Ti(500埃)/Pt(1000埃)/Au(2100埃)。而且也可以作成W/Pt/Au、W/Al/W/Au等。还可以从基板一侧形成Hf/Al、Ti/W/Pt/Au、Ti/Pd/Pt/Au、Pd/Pt/Au、Ti/W/Ti/Pt/Au、Mo/Pt/Au、Mo/Ti/Pd/Au、W/Pt/Au、V/Pt/Au、V/Mo/Pt/Au、V/W/Pt/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Mo/Pt/Au、Cr/W/Pt/Au等。而且形成n电极后，也可以在300℃以上退火。
本实施方式的n电极232形成为矩形形状。n电极232，在基板101的第二主面一侧，在除去使氮化物半导体基板条码化用的条形线区域的范围内形成。此外，一旦使金属化电极(可以省略)以与n电极同样图案形状在n电极上形成，就因容易条形化而提高劈开性。作为金属化电极，可以使用Ti/Pt/Au/(Au/Sn)、Ti/Pt/Au/(Au/Si)、Ti/Pt/Au/(Au/Ge)、Ti/Pt/Au/In、Au/Sn、In、Au/Si、Au/Ge等。在此，括号表示括号内的金属成为共晶。
而且也可以在n电极232形成前，在氮化物半导体基板101的第二主面上形成阶差。这样将提高n电极232的欧姆特性或密接性。若以(000-1)面作为第二主面，则通过形成阶差就能够使(000-1)面以外的倾斜面露出。其中倾斜面指数等并不限于一面，也可以具有倾斜面(10-15)、(10-14)、(11-24)面等多个的面指数。倾斜面优选在表示n极性的面中占有0.5％以上的表面积。更优选1％以上20％以下。其中阶差优选设定在0.1微米以上。阶差形状可以作成喇叭状或反喇叭状。而且可以将阶差的平面形状作成条状、格状、岛状、圆形、多角形、矩形、梳形、筛形等。既可以使这些形状的一部分形成凹部，也可以形成凸部。例如在形成圆形凸部的情况下，优选使圆形凸部的直径处于5微米以上。将凹部沟槽的宽度至少处于3微米以上，则因不会产生剥离等而优选。为使(000-1)面以外的倾斜面露出，可以使截止角在0.2～90°范围内形成。当氮化物半导体基板的第二主面不仅有(000-1)面，而且还有(000-1)面以外的面的情况下，n电极232的欧姆特性将会提高。因此可以得到可靠性高的半导体激光元件。
(10)共振面的形成
形成n电极232后，在与条状p电极230垂直的方向上将晶片分割成条状形成共振面。其中共振面优选M面(1-100)或A面(11-20)。作为将晶片分割成条状的方法，有刀劈法、辊劈法和压裂法等。
本实施方式的半导体激光元件，优选分下述两阶段进行晶片分割工序。
1)首先在氮化物半导体基板的第一主面侧或第二主面侧利用条纹形成方法事先形成劈开辅助线。劈开辅助线遍及条形料的全体，或者在条形料内各元件的两端相当的位置上形成。优选沿着形成条形料的劈开方向以虚线形式间隔形成劈开辅助沟。这样能够抑制劈开方向弯曲。其中劈开辅助线也可以用蚀刻法等形成。而且使n侧半导体层露出的工序和形成凹部的工序等其他工序也可以同时进行。
2)然后利用劈开法将晶片分割成条状。劈开方法有刀劈法、辊劈法和压裂法等。所述n电极在半导体基板的第二主面上部分或者全面形成。
在氮化物半导体基板的第一主面和/或第二主面事先形成劈开辅助沟的情况下，能够容易将晶片劈成条状。而且具有防止氮化物半导体基板101的第二主面(里面)上形成的电极剥离的效果。
其中也可以在劈开形成的共振面上形成反射镜。反射镜是由SiO2和ZrO2、TiO2、Al2O3、Nb2O5等形成的电介质多层膜。反射镜能够在共振面的光反射侧和/或光出射面上形成。优选在光反射侧和光出射面二者上形成反射镜。若是劈开形成的共振面，则能以再现性良好地形成反射镜。
(11)晶片的分割
进而沿着与电极的条形方向垂直的方向上将作成条状的氮化物半导体基板分割，使氮化物半导体基板芯片化。以半导体激光元件形式芯片化后的形状是矩形，矩形共振面的宽度处于500微米以下，优选处于400微米以下。
综上所述，所得到的半导体激光元件，FFP的涟波得到抑制，而且具有长寿命等特性。而且也能将作为相对向电极结构的半导体激光元件的接触电阻率控制在1.0×10-3Ωcm2以下。而且本发明也可以用于在氮化物半导体基板上具有多个波导通路区域的半导体激光元件和具有宽隆脊部的半导体激光元件中。
实施方式2
本实施方式中，将晶片分割成条状形成共振面时，将就容易劈开晶片的方案进行说明。本实施方式的半导体激光器，除了以下说明的各点以外，与实施方式1的半导体激光器相同。
图8A是表示实施方式2涉及的半导体激光元件的立体图，图8B是将图8A的凹部110放大部分的放大立体图。如图8A和图8B所示，本实施方式涉及的半导体激光元件，其特征在于，凹部110的排列与共振面20重叠，和在共振面20上形成的缺口部上。这样与共振面20重叠的凹部110也将具有作为辅助共振面20劈开的劈开辅助沟的作用，能够抑制劈开时在劈开方向上弯曲的不利情况产生。
本实施方式中也能采用凹部110的平面形状和排列为各种方案。图9A～D是表示本实施方式中凹部110变化的平面图。无论哪种实施方式中，均形成凹部110至少一部分与出射端面20重叠(或者接触或交叉)的构成。多个凹部110也可以不必全部与出射端面20重叠，而使一部分凹部110与出射端面20重叠。
在图9A所示的实例中，与图4A同样形成有凹部110。也就是说，在与隆脊部10垂直的方向上以等间隔配置凹部110，该凹部110的排列沿着与隆脊部10平行的方向重复三列。而且第二列凹部110b相对于第一列凹部110a位置错开半个间距，第三列凹部110c相对于第二列凹部110b位置也错开半个间距。然而，在图9A的实例与图4A不同，第一列凹部110a与出射端面20重叠，形成半圆形。这样可以在出射端面20上形成半圆形切口，使劈开变得容易。也就是说，第一列凹部110a因使泄漏光散射·折射而能发挥防止涟波的功能，同时还有辅助沟的作用。
在图9B所示的实例中，与图5A同样使直线状的多个凹部110与出射端面倾斜地形成平面形状，在与隆脊部10垂直的方向上以等间隔排列的。而且各凹部110事先在每个前后各错开配置，从隆脊部10侧奇数号的凹部110与出射端面20重叠的。这样奇数号的凹部110将具有劈开辅助沟的作用。
在图9C所示的实例中，使直线状的多个凹部110a与出射端面倾斜地形成平面形状，在与隆脊部10垂直的方向上以等间隔排列。而且平面形状为三角形的凹部110b，在直线状凹部110a彼此之间各插入了一个。三角形的凹部110b，具有与出射端面平行的构成边，该构成边与出射端面相连接。三角形的凹部110b，具有劈开辅助沟的作用。也就是说，通过形成得使三角形的凹部110b与出射端面连接，可以在出射端面上形成三角柱状缺陷，使劈开变得容易。
在图9D所示的实例中，与图6B同样形成具有M字形凹部110a的平面形状，而且形成多个三角形凹部110b从两侧夹住M字的各边。三角形凹部110b的一部分，使平行于出射端面20的构成边与出射端面20相连接。这样能够起着劈开辅助沟的作用。
此外还可以在凹部110以外形成劈开辅助沟120。例如如图10A所示，除W字形凹部110之外，还可以沿着出射端面20形成大体矩形的劈开辅助沟120。劈开辅助沟120，优选在与波导通路距离0.1微米以上处形成，一边不使波导通路部分的结晶损坏。更优选在距离0.5微米以上的距离形成的。图10B是表示将图10A的劈开辅助沟120作成锯齿状的实例。通过将劈开辅助沟120作成这种形状，劈开辅助沟将形成具有与出射端面倾斜的构成边。因此，劈开辅助沟120将会具有使泄漏光散射·折射的作用。也就是说，图10B所示的劈开辅助沟120，同时也是本发明中的凹部110。此外，如图10C所示，也可以将劈开辅助沟120作成圆弧重复的荷叶边形状。这种情况下，劈开辅助沟120因为能将泄漏光散射·折射，所以也有凹部110的功能，
本实施方式中，优选在与凹部110相同的蚀刻工序中同时形成劈开辅助沟120。此外，优选在使n侧氮化物半导体层露出面200a露出的蚀刻工序中同时进行凹部110和劈开辅助沟120的形成。这样能够减少蚀刻所需的研磨定位次数，提高成品率，同时激光器的特性也稳定。
实施方式3
本实施方式中，如图11所示，在基板101的第一主面上形成p电极230和n电极232二者。也就是说，在基板101的第一主面上层叠有第一导电型半导体层200、活性层205、与第一导电型不同的导电型的第二导电型半导体层210。蚀刻第二导电型半导体层210、活性层205和第一导电型半导体层200的一部分，使第一导电型半导体层200露出。而且在该露出的第一导电型半导体层200上形成n电极232。其他各点与实施方式1相同。根据本实施方式的构成，基板并不限于GaN、SiC等导电性基板，也可以使用蓝宝石等绝缘性基板。并不限于本实施方式，本发明的半导体激光元件，可以作成在第一导电型半导体层上包含n型半导体层，在第二导电型半导体层上包含n型半导体层的构成。
本实施方式中，为使n电极232露出而进行蚀刻时，优选同时形成凹部110。而且当像实施方式2那样形成劈开辅助沟的情况下，也优选与其同时进行。这样能够减少蚀刻用掩模的定位次数，提高成品率，同时激光器也稳定。
实施方式4
本实施方式中，如图12所示，将半导体层的p垫片电极250作成在散热器上的安装面。其他构成与实施方式1相同。作成在p电极250上形成不用导线而与外部电极等连接用金属化层(凸起)的面朝下的结构。其中也可以与金属化层并用p垫片电极25。作为金属化层(图中未示出)，可以使用由Ag、Au、Sn、In、Bi、Cu、Zn等材料构成的单层或多层。使用氮化物半导体基板，能够以优良再现性提供一种面朝下结构的氮化物半导体元件。而且若采用本实施方式的结构，散热性好，可靠性高。
实施方式5
本实施方式中，在p侧接触层209上仅形成p电极230。其他构成与实施方式1相同。绝缘层220与p电极230密接性差。采用这种结构，由于绝缘层220与p电极230不结合，所以在绝缘层220与p电极230的界面上将不会剥离。
实施方式6
本实施方式中，除凹部110以外，说明形成离子注入区域130的形成实例。离子注入区域130具有吸收从波导通路泄漏的光，进一步抑制涟波的作用。
图13是表示本实施方式涉及的半导体激光元件的立体图。除以下说明的各点以外，与实施方式1的半导体激光元件相同。与隆脊部10的侧面分离地在p型氮化物半导体层210的表面上依次形成有从出射端面离子注入区域130和凹部110。优选在隆脊部10的两侧形成离子注入区域130和凹部110。
通过有离子注入区域130和凹部110，在其协同作用下，FFP形状会变得良好，形成一种光学特性良好的半导体激光元件。离子注入区域130，具有吸收从波导通路泄漏光的作用。本实施方式中，离子注入区域130可以在形成隆脊部10之后，通过在露出的p型氮化物半导体层210的表面上注入离子的方式形成。
离子注入区域130例如可以形成如下。首先用Si氧化膜、Si氮化膜或抗蚀剂将作成离子注入区域以外的区域用掩模掩盖，然后在10～300keV，优选20～30keV能量下加速注入使掩模开口部离子化的离子源。与离子注入区域表面的深度，可以通过调整注入离子时的加速电压和注入时间来控制。与离子注入区域130表面的深度，例如为20埃～2微米，优选能抵达活性层。换言之，优选使离子注入区域130能够抵达n侧光导层，更优选抵达n侧金属包层。这样能够进一步高效吸收从波导通路泄漏的散射光。此外，利用离子注入法形成离子注入区域的情况下，在p侧半导体层210的表面极为靠近处几乎不存在离子，因为也可以吸收波导通路的泄漏光，所以没有特别问题。
而且作为形成离子注入区域130的方法，有在离子注入区域130上蒸镀离子源后加热使其扩散的方法。热处理温度为300～1000℃，优选500～700℃。而且热处理时间，例如优选1分钟～2小时。
另一方面，在从离子注入区域130与出射端面20离开的位置处形成凹部110。在条状隆脊部两侧优选至少有两个以上凹部110。而且凹部110的深度为20埃～3微米，优选能够抵达n型氮化物半导体层200。这是因为光的波导区域抵达n型氮化物半导体层200的缘故。
凹部110的形成方法和优选形状，与实施方式1中的相同。也就是说，凹部110能够采用掩模蚀刻法形成。此时的蚀刻法选择干法蚀刻法的情况下，也能将凹部的侧面作成垂直面或倾斜面。而且凹部的平面形状，能够图案化成矩形、圆形、三角形、六角形或平行四边形等。
以下说明本实施方式涉及的半导体激光元件的制造方法。
首先，直至形成隆脊部10为止与实施方式1相同。形成隆脊部10后，在p型氮化物半导体层210的表面上形成离子注入区域130和凹部110。首先形成离子注入区域130。采用光刻技术在离子注入区域上形成具有开口部的抗蚀剂图案。进而利用离子注入装置对抗蚀剂图案的开口部进行离子注入。加速电压优选30keV以上。而且应当在剂量为5×1015cm-3以上和5×1020cm-3以下，优选在1×1016cm-3以上和1×1020cm-3以下的条件下进行。离子注入区域130在与隆脊部10离开的位置上形成。从隆脊部10至离子注入区域130端的距离优选至少处于0.5微米以上。然后用剥离液除去上述抗蚀剂。
接着在p型半导体层210的表面上形成凹部110。采用光刻技术在出射端面20附近与隆脊部10离开的位置上形成具有开口部的抗蚀剂图案。其中抗蚀剂图案形成凹部的平面形状，以圆形、三角形、六角形等排列。抗蚀剂图案可以具有仅能将氮化物半导体层蚀刻的膜厚。可以决定凹部深度的蚀刻深度，优选能够达到n侧金属包层203。凹部110在隆脊部10的条状方向上优选具有至少1微米以上的宽度。而且处于隆脊部10两侧的凹部110的宽度，也可以与离子注入区域130相同。凹部110的深度应当达到20埃～3微米，优选0.1～2微米。然后用剥离液除去抗蚀剂图案。
而且如图14所示在大范围内形成离子注入区域130后，在离子注入区域130内部形成凹部110时，能够从共振面的出射端面侧依次形成第一离子注入区域130a、凹部110、第二离子注入区域130b。然后采用与实施方式12同样方式制造半导体激光元件。
实施方式7
本实施方式中的半导体激光元件，与实施方式3同样，在基板101的第一主面上形成p电极230和n电极232二者。其他各点与实施方式6相同。
实施方式8
本实施方式中的半导体激光元件，是在实施方式6所示的半导体激光元件中，在凹部110内侧形成有光吸收层111。其他各点与实施方式6相同。而光吸收层111与实施方式1中说明的相同。
实施方式9
本实施方式中，与实施方式4同样将半导体层的p电极侧作为在散热器上的安装面。其他构成与实施方式6相同。
在上述实施方式1～9中，说明了形成条状隆脊部10的半导体激光元件。但是本发明也可以用于采用电流狭窄层代替隆脊部10形成波导通路的半导体激光元件上。这里所述电流狭窄层是指在形成波导通路的区域具有使电流选择性流过功能的层。例如，能够使用由AlN组成的电流狭窄层。电流狭窄层可以处于活性层与p侧接触层之间，优选在p导向层上形成。电流狭窄层之间的间隔优选为0.5～3微米。电流狭窄层的膜厚优选为100埃～1微米。
实施例
以下例示本发明半导体激光元件的实例。但是本发明并不限于这些实例。
实施例1
将蓝宝石或GaAs基板配置在MOCVD反应装置中，把温度定于500℃。然后，用三甲基钾(TMG)、氨(NH3)使由GaN构成的缓冲层生长到200埃膜厚。使缓冲层生长后，将温度升至1050℃，同样使GaN生长至4微米膜厚。
基底层生长后，从反应器中取出晶片，在此基底层表面上形成条状的光掩模，利用CVD装置形成条宽度10～300微米、条间隔(窗部)5～300微米、由SiO2组成的保护膜。
保护膜形成后，将晶片移送到HVPE(卤化物气相生长法)装置中，原料使用金属镓、HCl气体和氨，在掺杂氧作为杂质的情况下使由GaN组成的氮化物半导体生长至400微米膜厚。若这样用HVPE法使氮化物半导体在保护膜上生长的情况下使GaN生长到100微米以上膜厚，就能使缺陷至少减少两行以上。其中采用抛光、研磨、CMP或激光照射法等将异种基板等剥离的GaN作为氮化物半导体基板。其中GaN的膜厚为400微米左右。而且该GaN基板101至少在波导通路区域下重排密度处于1×106/cm3以下。
(n侧金属包层203)
进而在1050℃下用TMA(三甲基铵)、TMG、氨、甲硅烷气体，使由掺杂了1×1019/cm3Si的Al0.03Ga0.97N组成的层生长至2微米膜厚。其中也能将这种n侧金属包层作成超晶格结构。
(n侧光导层204)
接着停止甲硅烷气体，在1050℃下使由未掺杂的GaN组成的n侧光导层生长至0.175微米膜厚。在这种n侧导电层中也可以掺杂n型杂质。
(活性层205)
然后将温度调整为800℃，使由掺杂Si的In0.02Ga0.98N组成的阻挡层生长至140埃膜厚，进而在同一温度下使由未掺杂的In0.07Ga0.93N组成的井层生长至70埃膜厚。将阻挡层与井层交替层叠两次，最后用阻挡层终止，使总膜厚560埃的多重量子井结构(MQW)的活性层生长。
(p侧封入层206)
此后将温度升至1050℃，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊二烯基镁)，使带隙比p侧光导层大的、由掺杂了1×1020/cm3镁的p型In0.25Ga0.75N组成的p侧封入层生长至100埃膜厚。该p侧封入层可以省略。
(p侧光导层207)
进而停止Cp2Mg和TMA，在1050℃下使带隙比p侧封入层10小的、由未掺杂的InGaN组成的p侧光导层生长至0.14微米膜厚。
(p侧金属包层208)
接着在1050℃下使由未掺杂的Al0.10Ga0.90N组成的层生长至25埃膜厚，进而停止Cp2Mg和TMA，使由未掺杂的GaN组成的层生长至25埃膜厚，使由总膜厚0.4微米的超晶格层组成的p侧金属包层生长。
(p侧接触层209)
最后在1050℃下，在p侧金属包层上，使之由掺杂了1×1020/cm3镁的p型GaN组成的p侧接触层生长至150埃膜厚。
将根据以上方式使氮化物半导体生长的晶片从反应容器中取出，在最上层的p侧接触层表面上形成由SiO2组成的保护膜，采用RIE(活性离子蚀刻法)用SiCl4气体蚀刻。采用以上方式能使n侧金属包层露出，在出射端面上形成平行方向宽度为400微米的条状结构。此部分将形成激光元件的共振器主体。
然后在p侧接触层的表面上形成条状由SiO2组成的保护膜，采用RIE(活性离子蚀刻法)用SiCl4气体蚀刻。以上方法能够形成作为条状波导通路区域的隆脊部。进而对上述隆脊部的侧面用由ZrO2组成的绝缘膜220保护。
(凹部110的形成)
接着采用光刻技术，在波导通路区域的隆脊部附近与该隆脊部离开的位置上形成具有多个六角形开口部的抗蚀剂图案，采用RIE(活性离子蚀刻法)用SiCl4气体蚀刻至抵达n侧金属包层。由以上方法能够在p侧接触层的表面上形成六角形形状的凹部110。凹部110的排列，与图4A所示的相同。也就是说，凹部110直径2微米，深度1.5微米，从出射端面侧来看，在隆脊部10的左右分别在第一列形成6个、第二列5个、第三列6个合计共17个。也就是说，在隆脊部左右各17个，共计形成34个。第一列凹部110a，夹持隆脊部对称的位置处最短凹部之间的中心间距为8微米。从隆脊部10至凹部110a中心为止最近的距离为2.3微米。而且相邻凹部110a彼此之间的中心距离为4微米。第二列凹部110b，在使第一列凹部110a向尾侧移动2微米、向激光器侧面方向移动2微米的位置上形成。其中第二列凹部110b的数目定为单侧5个。夹持隆脊部对称的位置处最短凹部彼此之间的中心间距为12微米。此时，从隆脊部10至最近的凹部110b中心为止的距离为4.3微米。而且凹部110b彼此之间的间隔与第一列相同。第三列凹部110c，在使第一列凹部110a向尾侧移动4微米的位置上形成。第三列凹部110c的数目与第一列凹部110a相同，均为6个。而且夹持隆脊部对称的位置处最短的凹部彼此之间的中心间距，或凹部110c彼此之间的间隔也都与第一列凹部110a相同。
然后在P侧接触层209和绝缘层220上的表面上，形成由Ni(100埃)/Au(1500埃)组成的p电极230。p电极形成后，利用溅射成膜法在p电极上、埋入膜上和半导体层200的侧面上，以膜厚0.5微米形成由Si氧化膜(SiO2)组成的保护膜240。形成p电极后在600℃下进行欧姆退火。
接着在未被覆盖露出的p电极230上连续形成Ni(1000埃)/Ti(1000埃)/Au(8000埃)，作成p垫片电极250。
其后在氮化物半导体基板的第二主面上形成由V(100埃)/Pt(2000埃)/Au(3000埃)组成的n电极232。
在形成了n电极、p电极和p垫片电极的晶片状氮化物半导体基板的第一主面侧划线形成凹部沟槽。该沟槽深度定为10微米。而且与共振面平行方向侧面和垂直方向侧面的宽度分别为50微米和15微米。然后以上述凹部沟槽作为劈开辅助线，从氮化物半导体基板的n电极形成面一侧劈开成条状，以劈开面((1-100)面，与六角柱状晶体的侧面相当的面＝M面)作为共振面。
进而在共振器面上形成由SiO2和TiO2组成的电介质多层膜，最后在与P电极平行方向上将条料芯片化后作成半导体激光元件。电介质多层膜，在共振器面的光出射端面与光反射侧端面上材料往往不同。例如可以采用以Al2O3作为光出射端面，以由SiO2和TiO2组成的电介质多层膜作为光反射侧端面。此外，还可以以Al2O3作为光出射端面，光反射侧端面可以是借助于Al2O3的由SiO2和TiO2组成的电介质多层膜。这样能够提高COD的水平。其中共振器的长度为300～1000微米。其中在氮化物半导体激光元件共振面侧左右的角落具有凹部沟槽。该凹部沟槽深度为10微米，与共振面平行方向和垂直方向上的宽度分别为30微米和10微米。
这样形成的半导体激光元件在X方向上的FFP示于图15中。如图15所示，可以得到一种涟波得到抑制的良好的FFP。
实施例2
本实施例中，形成图6C所示形状的凹部110。其他各点与实施例1相同。具体讲，将实施例1的第一列凹部110a和第二列凹部110b均向尾侧移动2微米。而且作成第一列圆与第二列圆互相不连接但使M字连接的图案，使各圆的直径等于凹部的宽度(2微米)。凹部全体在波导通路方向上的长度为4微米，在垂直于波导通路方向上的宽度为22微米。
这样形成的半导体激光元件在X方向上的FFP示于图16中。如图16所示，与实施例1相比，可以得到涟波被进一步抑制的良好的FFP。
实施例3
在实施例2中，将凹部110向尾部侧移动1微米，从与隆脊部10距离5微米处至激光元件的侧面形成波导通路方向的长度为1微米的劈开辅助沟。劈开辅助沟的深度为1.5微米。此外，还将进行与凹部110的形成相同的蚀刻处理。
本实施例中，可以得到与实施例2同样抑制了涟波的良好的FFP。而且由于形成了劈开辅助沟，所以当将晶片分割成条状时几乎不会出现劈开方向上弯曲的不良情况。
比较例1
除了未形成凹部110以外，与实施例同样作成半导体激光元件。这种半导体激光元件在X方向上的FFP示于图17中。在FFP上可以观察到多个涟波。
实施例4
除了以下述方法形成凹部以外，与实施例1同样作成了半导体激光元件。也就是说，形成凹部直径2微米、深度0.5微米的，在隆脊部左右各5个，共计10个凹部。5个凹部的配置定为自共振面侧形成3个和2个。
将这种激光元件设置在散热器上，用导线连接p电极，室温下进行激光振荡试验后，当振荡波长为400～420nM，阈值电流密度为2.9kA/cm2时，室温下将显示连续振荡。此外，即使用劈开法形成共振面的情况下，也不会产生劈开伤痕，能以再现性良好地作成在光输出CW800mW、动作温度70℃的状态下寿命为一万小时，寿命特性特别良好的激光元件(图18)。
实施例5
在实施例4中制作氮化物半导体基板101时，在HVPE装置中向原料中加入甲硅烷气体，使由掺杂了1×1018/cm3硅(Si)或氧(O)的GaN组成的氮化物半导体基板生长至500微米膜厚。其中Si浓度应当处于1×1017/cm3～5×1019/cm3范围内。氮化物半导体基板生长后，与实施例1同样借助于激光照射或抛光除去蓝宝石基板、缓冲层等，作成氮化物半导体基板101。通过其他在同样条件下形成氮化物半导体激光元件，可以得到具有与实施例3同等特性的激光元件。
实施例6
实施例4中，在氮化物半导体基板101上借助于中间层使n侧金属包层生长。其他在与实施例1相同的条件下形成半导体激光元件。
上述中间层，是采用氨和TMG，以及作为杂质气体的甲硅烷气体，在氮化物半导体基板1上，在1050℃下使由掺杂了3×1018/cm3Si的GaN组成、生长至膜厚4微米。
实施例7
实施例4中，在氮化物半导体基板101上借助于中间层和防裂层使n侧金属包层203生长。其他在与实施例3相同的条件下形成半导体激光元件。
防裂层，采用TMG、TMI(三甲基铟)和氨，在800℃温度下使由In0.06Ga0.94N组成的物质生长至0.15微米膜厚。
实施例8
实施例4中，将n侧金属包层作成超晶格结构。其他在与实施例3同样条件下形成半导体激光元件。本实施例中的n侧金属包层，是在1050℃下用TMA(三甲基铝)、TMG和氨使由未掺杂的Al0.10Ga0.90N组成的层生长至25埃膜厚，进而停止TMA，流过甲硅烷气体，使由掺杂了1×1019/cm3Si的n型GaN组成的层生长至25埃膜厚。将这些层交替层叠作成超晶格结构，总膜厚为2微米。
实施例9
本实施例中作成图13所示的半导体激光元件。此外，关于层的构成，虽然与图2所示的大体相同，但是隆脊部深度却不同。
(GaN基板101)
是2英寸直径、膜厚400微米的，将由以C面作为主面的GaN组成的基板101放置在MOVPE反应容器内。这种GaN基板101中结晶缺陷为105个/cm3以下。
(n侧金属包层203)
进而在1050℃下用TMA(三甲基铝)、TMG和氨，使由未掺杂的Al0.16Ga0.84N组成的层生长至25埃膜厚，进而停止TMA，流通甲硅烷气体，使由掺杂了1×1019/cm3Si的n型GaN组成的层生长至25埃膜厚。将这些层交替层叠作成超晶格构成，使总膜厚为1.2微米的超晶格组成的n侧金属包层203生长。
(n侧光导层204)
接着停止甲硅烷气体，在1050℃下使由未掺杂的GaN构成的b侧光导层204生长至膜厚0.1微米。也可以在这种n侧光导层中掺杂n型杂质。
(活性层205)
然后将温度设定在800℃，使由掺杂了Si的In0.05Ga0.95N组成的阻挡层生长至100埃膜厚，接着在同一温度下使由未掺杂的In0.2Ga0.8N组成的井层生长至75埃膜厚。将阻挡层和井层交替层叠两次，最后以阻挡层终止，使总膜厚450埃的多重量子井结构(MOW)的活性层205生长。
(p侧电子封入层206)
进而将温度提高至1050℃，用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(环戊二烯基镁)，使带隙比p侧光导层大的、由掺杂了1×1020/cm3镁的p型Al0.3Ga0.7N组成的p侧电子封入层206生长至100埃膜厚。
(p侧光导层207)
然后停止Cp2Mg和TMA，在1050℃下使带隙比p侧封入层206小的、由未掺杂的GaN组成的p侧光导层207生长至0.1微米膜厚。
(p侧金属包层208)
接着在1050℃下使由未掺杂的Al0.16Ga0.84N组成的层生长至25埃膜厚，进而停止Cp2Mg和TMA，使未掺杂的GaN组成的层生长至25埃膜厚，使由总膜厚0.6微米的超晶格层组成的p侧金属包层208生长。
(p侧接触层209)
最后在1050℃下，在p侧金属包层208上，使由掺杂了1×1020/cm3镁的p型GaN组成的p型接触层209生长至150埃膜厚。
将根据以上方式使氮化物半导体生长的晶片从反应容器中取出，在最上层的p侧接触层209表面上形成由SiO2组成的保护膜，用RIE(活性离子蚀刻法)通入SiCl4气体蚀刻，使n侧金属包层203露出。
然后利用PVD装置，在最上层的p侧接触层209的几乎整个表面上形成由Si氧化物(主要是SiO2)组成的0.5微米膜厚的第一保护膜后，蚀刻上述第一保护膜，这样能够在p侧接触层上形成条宽度为2微米的第一保护膜。进而再采用RIE法通入SiCl4气体，蚀刻p侧接触层和p侧金属包层，形成条状隆脊部10。上述隆脊部的宽度为1.6微米。
(离子注入区域130)
形成条状隆脊部10后，在该隆脊部10上形成抗蚀剂图案。然后将基板101装入离子注入装置中，对隆脊部10以外露出的p侧光导层207进行离子注入。将加速电压定为30keV，剂量定为1×1016原子/cm2。铝离子的注入区域130，在隆脊部的两侧形成。铝离子的注入区域130，在距离隆脊部左右各2微米位置的宽度5微米、隆脊部条方向上10微米的面积内形成。然后用剥离液除去上述抗蚀剂图案。
(凹部110)
接着采用光刻技术，在隆脊部10和p侧导向层207上形成抗蚀剂图案。事先在这种抗蚀剂图案上形成开口，采用RIE(活性离子蚀刻法)用SiCl4气体蚀刻离子注入区域的后部。凹部110的蚀刻深度为0.8微米，凹部的底面抵达n侧金属包层203。凹部110在隆脊部的左右两侧形成宽5微米、隆脊部的条状方向上2微米内形成。然后用剥离液除去上述抗蚀剂图案。
其后在隆脊部两侧形成由ZrO2组成的绝缘层220。在p侧接触层209和绝缘层220的上表面上形成由Ni(100埃)/Au(1500埃)组成的p电极230。P电极形成后，利用溅射成膜法在p电极上、绝缘膜220上和氮化物半导体层200的侧面上形成由Si氧化膜(SiO2)组成的膜厚0.5微米的保护膜240。形成p电极230后在600℃下进行欧姆退火。
接着在未被保护膜覆盖而露出的p电极230上连续形成Ni(1000埃)/Ti(1000埃)/Au(8000埃)，形成p垫片电极250。
进而在氮化物半导体基板的第二主面上形成由V(100埃)/Pt(2000埃)/Au(3000埃)组成的n电极232。
在形成了n电极232、p电极230和p垫片电极250的晶片状氮化物半导体基板的第一主面侧划线形成凹部沟槽。该凹部沟槽深度定为10微米。而且从与共振面平行方向侧面和垂直方向侧面的宽度分别为50微米和15微米。然后以上述凹部沟槽作为劈开辅助线，从氮化物半导体基板的n电极形成面一侧劈开成条状，以劈开面((1-100)面，与六角柱状晶体的侧面相当的面＝M面)作为共振面。
进而在共振器面上形成由SiO2和TiO2组成的电介质多层膜，最后在与p电极平行方向上将条料芯片化后作成半导体激光元件。其中共振器长度为300～1000微米。
将此激光元件设置在散热器上，用导线连接p电极，室温下进行激光振荡试验后，当振荡波长为400～420nm，阈值电流密度为2.9kA/cm2时，室温下将显示连续振荡。是光输出CW800mW、工作温度70℃的状态下寿命为一万小时，寿命特性特别良好的激光元件。这种激光元件在X方向上的FFP示于图19中。是一种能形成对主激光光线的FFP没有涟波影响、具有良好高斯形状的单模激光元件
实施例10
在实施例9中，除了通过在Al离子注入区域内部形成凹部120，从出射端面一侧形成第一Al离子注入区域、凹部、第二Al离子注入区域以外，同样地制作激光元件。这样将大幅度提高散射光的吸收效率。
本发明的半导体激光元件，能够用于所有器件上，例如光盘、光通讯系统、或者印刷机、测定仪器等。

Claims (27)

1.一种半导体激光元件，在基板主面上备有第一导电型半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型半导体层、在所述第二导电型半导体层中使条状区域内电变流狭窄而形成的波导通路区域、和与该波导通路区域大体垂直的端面上设置的共振面形成的半导体激光元件中，其特征在于，在与所述共振面接近的区域中，从所述波导通路区域隔间隔，在所述第二导电型半导体层上形成多个凹部。
2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中所述凹部处于共振面的出射端面侧。
3.根据权利要求2所述的半导体激光元件，其中所述凹部的一部分与出射端面连接和/或交叉。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的半导体激光元件，其中俯视所述半导体激光元件时，所述各凹部具有相对于所述共振面倾斜的构成边。
5.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其中所述凹部的至少一部分的平面形状，是从圆形、三角形、六角形、或者平行四边形、直线状、曲线状中选择的一种以上形状。
6.根据权利要求4所述的半导体激光元件，其特征在于，所述凹部的至少一部分，具有相对于所述共振面倾斜的第一构成边、和沿着与所述第一构成边不同的方向倾斜的第二构成边。
7.根据权利要求6所述的半导体激光元件，其特征在于，所述凹部的至少一部分将第一构成边与第二构成边相连接的。
8.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，所述第一构成边与第二构成边是交互排列的。
9.根据权利要求1～3中任何一项所述的半导体激光元件，其特征在于，所述凹部沿着所述波导通路的纵向排列多列，从共振面侧朝波导通路的纵向观察所述凹部时，奇数列的凹部与偶数列的凹部是互相连接或部分重叠着的。
10.根据权利要求1～3中任何一项所述的半导体激光元件，其中所述凹部的底面处于第一导电型的半导体层内。
11.根据权利要求10所述的半导体激光元件，其特征在于，其中所述第一导电型的半导体层，具有在所述活性层下侧形成的光导层、和在所述光导层的下侧形成的金属包层，所述凹部的底面处于所述金属包层内。
12.根据权利要求10所述的半导体激光元件，其特征在于，其中所述第一导电型的半导体层，具有在所述活性层下侧形成的光导层、在所述光导层的下侧形成的金属包层、和在所述金属包层的下侧形成的接触层，所述凹部的底面处于所述接触层内。
13.根据权利要求1～3中任何一项所述的半导体激光元件，其特征在于，其中
事先除去所述第二导电型的半导体层、所述活性层和所述第一导电型的半导体层的一部分，使所述第一导电型的半导体层的一部分露出，
所述凹部的底面，处于与所述第一导电型的半导体层表面的同一平面上。
14.根据权利要求13所述的半导体激光元件，其特征在于，其中事先在所述第二导电型的半导体层表面上形成有第二导电型电极，在所述第一导电型半导体层的露出表面上形成有第一导电型用的电极。
15.根据权利要求13所述的半导体激光元件，其特征在于，其中事先在所述第二导电型的半导体层表面上形成有第二导电型电极，在所述基板的第二主面上形成有第一导电型用的电极。
16.根据权利要求1～3中任何一项所述的半导体激光元件，其中所述凹部具有光吸收层。
17.根据权利要求16所述的半导体激光元件，其中所述光吸收层是比所述活性层带隙窄的半导体。
18.根据权利要求16所述的半导体激光元件，其中所述光吸收层，是从Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、Sc、Y、Mo、Ta、Co、Pd、Ag、Au、Pt、In、和它们的氧化物、SiN、SiC、BN、AlN中选择的至少一种。
19.一种半导体激光元件，在基板主面上备有第一导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型的半导体层、所述第二导电型半导体层上的条状隆脊部、和相对于该隆脊部大体垂直的端面上的共振面形成的半导体激光元件中，其特征在于，在与所述隆脊部的侧面分离的所述第二导电型半导体层表面上具有离子注入区域和凹部。
20.根据权利要求19所述的半导体激光元件，其中所述离子注入区域和凹部处于共振面的出射端面一侧。
21.根据权利要求20所述的半导体激光元件，其中从所述共振面的射出端面侧向反射端面侧依次具有离子注入区域和凹部。
22.根据权利要求19～21中任何一项所述的半导体激光元件，其中从所述共振面的射出端面侧向反射端面侧依次具有第一离子注入区域、凹部和第二离子注入区域。
23.根据权利要求19所述的半导体激光元件，其中所述离子是采用选自由铝、硼、镁、锌、铍、碳、钙和质子构成的组中选择的至少一种作为原料。
24.一种半导体激光元件，在基板主面上备有第一导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同导电型的第二导电型的半导体层、所述第二导电型半导体层上的条状隆脊部、和相对于该隆脊部大体垂直的端面上的共振面形成的半导体激光元件中，
其特征在于，在所述共振面的出射端面侧，从所述隆脊部的侧面隔间隔，在所述第二导电型半导体层上具有光吸收区域和光散射区域。
25.根据权利要求3所述的半导体激光元件，其特征在于，事先在所述第二导电型半导体层上形成有用来形成所述波导通路用的隆脊部，
从所述隆脊部隔间隔，而且在所述共振面附近区域中在所述第二导电型半导体层上具有离子注入区域。
26.根据权利要求1～3、19～21中任何一项所述的半导体激光元件，其特征在于，其中所述第一导电型是n型，所述第二导电型是p型。
27.根据权利要求1～3、19～21中任何一项所述的半导体激光元件，其特征在于，其中所述第一导电型半导体层、所述活性层和所述第二导电型半导体层由氮化物半导体构成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105047699A (zh) * 2015-06-10 2015-11-11 上海新傲科技股份有限公司 用于同氮化物形成欧姆接触的金属叠层及其制作方法
CN112993744A (zh) * 2019-12-02 2021-06-18 日亚化学工业株式会社 光源装置

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6798811B1 (en) 1999-11-30 2004-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device, method for fabricating the same, and optical disk apparatus
FR2862474B1 (fr) * 2003-11-17 2006-03-03 Nortel Networks Ltd Procede pour effectuer un controle de securite des flux de donnees echangees entre un module et un reseau de communication, et module de communication
DE602005011881C5 (de) * 2004-04-02 2016-07-28 Nichia Corp. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung
JP4594070B2 (ja) * 2004-04-06 2010-12-08 三菱電機株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
GB2419033B (en) * 2004-10-08 2009-12-09 Agilent Technologies Inc An integrated modulator / laser assembly and a method of producing same
WO2006054543A1 (ja) * 2004-11-22 2006-05-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 窒素化合物系半導体装置およびその製造方法
JP2006179565A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Sony Corp 半導体レーザ素子
US20060194400A1 (en) * 2005-01-21 2006-08-31 Cooper James A Method for fabricating a semiconductor device
KR100665173B1 (ko) * 2005-04-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 질화물층의 제조방법 및 이를 이용한 수직구조 질화물반도체 발광소자의 제조방법
US20090323746A1 (en) * 2005-06-16 2009-12-31 Susumu Ohmi Nitride Semiconductor Laser and Method for Fabricating Same
CN102013631B (zh) * 2005-08-25 2012-07-04 宾奥普迪克斯股份有限公司 形成在单个薄片上的半导体激光器谐振腔
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
JP4652995B2 (ja) * 2006-03-16 2011-03-16 古河電気工業株式会社 集積型半導体レーザ素子および半導体レーザモジュール
JP5168849B2 (ja) * 2006-08-11 2013-03-27 住友電気工業株式会社 面発光レーザ素子およびその製造方法、ならびに面発光レーザアレイおよびその製造方法
DE102006046297A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
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
JP2008227461A (ja) * 2007-02-15 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザの製造方法
KR101351031B1 (ko) * 2007-06-13 2014-01-13 엘지전자 주식회사 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법
JP4406023B2 (ja) * 2007-08-24 2010-01-27 富士通株式会社 光集積素子
DE102007060204B4 (de) 2007-09-28 2019-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlung emittierender Halbleiterchip
DE102008012859B4 (de) * 2007-12-21 2023-10-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Filterstruktur
CN103199433A (zh) * 2007-12-21 2013-07-10 未来之光有限责任公司 氮化物类半导体发光二极管、氮化物类半导体激光元件及其制造方法和氮化物类半导体层的形成方法
JP4888377B2 (ja) * 2007-12-22 2012-02-29 日立電線株式会社 窒化物半導体自立基板
US8073031B2 (en) * 2008-03-03 2011-12-06 Sharp Kabushiki Kaisha Laser diode with improved heat dissipation
JP2009277844A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Rohm Co Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2009283573A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Rohm Co Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2010003882A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sony Corp 端面発光型半導体レーザ素子
JP2010135586A (ja) 2008-12-05 2010-06-17 Renesas Electronics Corp 半導体レーザ素子及びその製造方法
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
JP5347566B2 (ja) * 2009-02-27 2013-11-20 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
DE112010001615T5 (de) * 2009-04-13 2012-08-02 Soraa, Inc. Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen
US8634442B1 (en) 2009-04-13 2014-01-21 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates for laser applications
US8837545B2 (en) 2009-04-13 2014-09-16 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
JP5332959B2 (ja) * 2009-06-29 2013-11-06 住友電気工業株式会社 窒化物系半導体光素子
US8269931B2 (en) * 2009-09-14 2012-09-18 The Aerospace Corporation Systems and methods for preparing films using sequential ion implantation, and films formed using same
US8355418B2 (en) 2009-09-17 2013-01-15 Soraa, Inc. Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates
US9025635B2 (en) 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US8946864B2 (en) * 2011-03-16 2015-02-03 The Aerospace Corporation Systems and methods for preparing films comprising metal using sequential ion implantation, and films formed using same
JP2012244099A (ja) * 2011-05-24 2012-12-10 Renesas Electronics Corp 半導体発光素子
US8971370B1 (en) 2011-10-13 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices using a semipolar plane
US10559939B1 (en) 2012-04-05 2020-02-11 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
DE102012110613A1 (de) * 2012-11-06 2014-05-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement
JP6098175B2 (ja) * 2013-01-15 2017-03-22 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子
US9324579B2 (en) 2013-03-14 2016-04-26 The Aerospace Corporation Metal structures and methods of using same for transporting or gettering materials disposed within semiconductor substrates
CN103401140B (zh) * 2013-07-18 2016-12-28 北京工业大学 一种具有腔面非注入区窗口结构的半导体激光器
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
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
US9246311B1 (en) 2014-11-06 2016-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of manufacture for an ultraviolet laser diode
KR102402257B1 (ko) * 2015-01-15 2022-05-31 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 라이트 유닛
JP6409614B2 (ja) * 2015-02-23 2018-10-24 日亜化学工業株式会社 半導体素子の製造方法及び半導体素子
JP6520527B2 (ja) * 2015-07-29 2019-05-29 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
DE102015116712A1 (de) * 2015-10-01 2017-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US9972960B1 (en) * 2016-12-16 2018-05-15 Raytheon Company Reflection/absorption coating for metallurgical bonding to a laser gain medium
CN108305918B (zh) * 2017-01-12 2019-07-16 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 氮化物半导体发光器件及其制作方法
WO2019111401A1 (ja) * 2017-12-08 2019-06-13 三菱電機株式会社 半導体光素子
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US12000552B2 (en) 2019-01-18 2024-06-04 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system for a vehicle
JP2023165049A (ja) * 2020-10-02 2023-11-15 Tdk株式会社 光回路素子
US20240170922A1 (en) * 2021-03-26 2024-05-23 Sony Group Corporation Semiconductor laser, electronic apparatus, and method for manufacturing semiconductor laser

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54115088A (en) * 1978-02-28 1979-09-07 Nec Corp Double hetero junction laser element of stripe type
JPS61150392A (ja) * 1984-12-25 1986-07-09 Sony Corp 半導体レ−ザ−の製造方法
JPS6214488A (ja) * 1985-07-12 1987-01-23 Hitachi Ltd 半導体レ−ザおよびその製造方法
JPS62226623A (ja) * 1986-03-27 1987-10-05 Nec Corp 半導体装置
JPH02199889A (ja) * 1989-01-30 1990-08-08 Toshiba Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH03293790A (ja) * 1990-04-11 1991-12-25 Eastman Kodak Japan Kk 広ストライプ型レーザダイオード
JP2507685B2 (ja) * 1990-07-25 1996-06-12 株式会社東芝 半導体レ―ザ
US5247536A (en) * 1990-07-25 1993-09-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser distributed feedback laser including mode interrupt means
JP2000174385A (ja) * 1998-07-15 2000-06-23 Sony Corp 半導体レ―ザ
JP3794530B2 (ja) * 1998-12-24 2006-07-05 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
US7212556B1 (en) * 1999-02-17 2007-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device optical disk apparatus and optical integrated unit
JP4160226B2 (ja) * 1999-12-28 2008-10-01 株式会社東芝 半導体レーザ装置
JP2002270893A (ja) * 2001-03-06 2002-09-20 Sony Corp 半導体発光素子、表示装置、半導体発光素子の製造方法及び半導体レーザーの製造方法
JP2002270967A (ja) * 2001-03-13 2002-09-20 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子
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
MY132031A (en) * 2001-05-31 2007-09-28 Nichia Corp Semiconductor laser element
JP3804485B2 (ja) * 2001-08-02 2006-08-02 ソニー株式会社 半導体レーザー素子の製造方法
WO2003034113A2 (en) * 2001-10-19 2003-04-24 Nkt Research & Innovation A/S Integrated photonic crystal structure and method of producing same
CN1417908A (zh) * 2001-11-06 2003-05-14 中国科学院半导体研究所 形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法
JP3925706B2 (ja) * 2002-06-20 2007-06-06 横河電機株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
AU2003287830A1 (en) * 2002-12-16 2004-07-09 The Governing Council Of The University Of Toronto Method of producing 3-d photonic crystal fibers
US6826223B1 (en) * 2003-05-28 2004-11-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface-emitting photonic crystal distributed feedback laser systems and methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105047699A (zh) * 2015-06-10 2015-11-11 上海新傲科技股份有限公司 用于同氮化物形成欧姆接触的金属叠层及其制作方法
CN112993744A (zh) * 2019-12-02 2021-06-18 日亚化学工业株式会社 光源装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN100456582C (zh) 2009-01-28
ATE489749T1 (de) 2010-12-15
DE602005024880D1 (de) 2011-01-05
US7583716B2 (en) 2009-09-01
EP2276124A3 (en) 2013-08-07
EP2276124B1 (en) 2020-02-19
EP2276124A2 (en) 2011-01-19
US20060078024A1 (en) 2006-04-13
EP1575138A3 (en) 2006-05-10
JP4830315B2 (ja) 2011-12-07
EP1575138A2 (en) 2005-09-14
TW200537776A (en) 2005-11-16
EP1575138B1 (en) 2010-11-24
TWI258906B (en) 2006-07-21
KR20060043422A (ko) 2006-05-15
JP2005311308A (ja) 2005-11-04
KR101199114B1 (ko) 2012-11-09

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