CN1767283A - 半导体激光装置及其制造方法 - Google Patents

半导体激光装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1767283A
CN1767283A CNA2005100800135A CN200510080013A CN1767283A CN 1767283 A CN1767283 A CN 1767283A CN A2005100800135 A CNA2005100800135 A CN A2005100800135A CN 200510080013 A CN200510080013 A CN 200510080013A CN 1767283 A CN1767283 A CN 1767283A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
coating
refractive index
laser unit
semicondcutor laser
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.)
Pending
Application number
CNA2005100800135A
Other languages
English (en)
Inventor
文基愿
朴钟翼
金裕承
吴蕙兰
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.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics 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 Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN1767283A publication Critical patent/CN1767283A/zh
Pending 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
    • H01S5/20—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading 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
    • H01S5/30—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
    • H01S5/34313—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 having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • 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
    • H01S5/34326—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 InGa(Al)P, e.g. red laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种能抑制由于其输出增加引起的远场水平(FFH)变化的高输出半导体激光装置及其制造方法。根据本发明的半导体激光装置包括第一导电型的第一覆层，形成在衬底上；活性层，形成在第一覆层上；第二导电型的第二覆层，形成在活性层上，并包含具有脊状结构的上部区域，其中第二覆层具有至少一个插入脊状结构的高折射率层，该高折射率层具有高于第二覆层的折射率。

Description

半导体激光装置及其制造方法
相关申请
本申请以2004年10月29日提交的韩国专利申请No.2004-87198为基础，并要求其优先权，其全部内容结合于本文中作为参考。
技术领域
本发明涉及半导体激光装置，更具体地，本发明涉及一种高输出半导体激光装置，其能够减少由于其输出的增加而导致远场水平(far-field horizontal，FFH)的变化，并涉及这种高输出半导体激光装置的制造方法。
背景技术
近来，由于CD-RW和DVD-RW的普及，大大地增加了对作为光源的高输出半导体激光装置的需求。通常，半导体激光装置包含用于注入电流的p型和n型覆层，以及位于覆层之间的其中基本可以发生光子感应发射的活性层。这样的半导体激光装置可以通过形成脊状结构的上覆层(例如，p型覆层)获得改进的电流注入效率。
此外，在高输出半导体激光装置应用在DVD刻录机或类似装置中的情况下，其输出增加导致远场水平(FFH)的变化。因此，当半导体激光装置被安装用于DVD-RW驱动器的光采集装置中时，由于高输出引起的FFH的变化可能导致不稳定的刻录特性(writeproperty)。
图1是传统高输出半导体激光装置的截面图。参考图1，半导体激光装置的结构包含n型AlGaInP覆层(clad layer)12、未掺杂的或掺杂的活性层(active layer)13、p型下AlGaInP覆层14、蚀刻终止层15、p型上AlGaInP覆层16、p型GaInP保护层(cap layer)17及p型GaAs接触层18，这些层顺序层压在GaAs衬底11上。活性层13是由一个或多个量子势阱层和导向层构成的。蚀刻终止层15可以是单一的合成薄膜或具有多个层的多层结构。
另外，p型上AlGaInP覆层16由脊状结构构成，用于提高电流注入效率，用于阻止电流分散的电流阻挡层21形成在覆层16周围。p型上AlGaInP覆层16、p型GaInP保护层17和p型GaAs接触层18形成突出形状的脊状部分。用于电流注入的电极结构(图中未示出)在p型GaAs接触层18的上表面和衬底的背表面上形成。
在具有这种结构的传统半导体激光装置中，随着输出的增加，位于脊状部分下方的活性层13区域(在图1中由虚线表示的区域A)中的电流密度和温度会变得比周围区域高。结果，仅在区域A中折射性(折射率)变得局部较高，从而，FFH增加。如果FFH响应增加的输出而变化，那么当半导体激光装置被实际安装用于DVD-RW驱动器的光采集系统中时，就会造成导致刻录特性不稳定的问题。
通常，可以通过调节脊状部分的底部宽度、活性区域的结构等等，设计较大的FFH减少由于输出增加引起的变化量，从而控制FFH。
图2示出了传统半导体激光装置由于输出增加而引起FFH变化的曲线图。图2中的曲线图示出了使用上述传统半导体激光装置的测试结果。该曲线图是根据FFH设计值，假设在高输出操作时，脊状部分下方的活性层区域(区域A)中的量子势阱层的折射率增加2％，通过绘出FFH在低输出操作和高输出操作之间的差值得到的。如图2所示，如果FFH被设计为较大值，那么有可能减少由于输出增加(或区域A中的量子势阱层的折射率的增加)导致的FFH增量。
然而，根据使用半导体激光装置的条件和环境，对FFH设计值的增加是有限制的。而且，因为由增加输出引起的FFH增量仅随着沿图2中曲线的移动而减少，所以很难通过改变脊状部分的底部宽度或活性区域的结构来减小由与同一FFH有关的增加的输出引起的FFH增量。
因此，仅使用传统的半导体激光装置很难根本改进由增加的输出引起的FFH的变化。所以，当半导体激光装置被实际安装用于DVD-RW驱动器的光采集系统中时，高输出引起的FFH的变化导致不稳定的刻录特性。
发明内容
因此，考虑到上述问题提出本发明，并且本发明的目的是提供能够抑制由于增加的输出引起的远场水平(FFH)变化的高输出半导体激光装置。
本发明的另一目的是提供用于制造能够抑制由于增加的输出引起的远场水平(FFH)变化的高输出半导体激光装置的方法。
为了实现上述目的，本发明的半导体激光装置包括第一导电型的第一覆层，形成在衬底上；活性层，形成在第一覆层上；第二导电型的第二覆层，形成在活性层上，并包含具有脊状结构的上部区域，其中第二覆层具有至少一个插入脊状结构的高折射率层，该高折射率层具有高于第二覆层的折射率。
在本发明的一个实施例中，第一导电型为n型，第二导电型为p型。
优选地，高折射率层具有3.30到3.62的折射率。更优选地，高折射率层具有3.40到3.62的折射率。高折射率层的折射率可以通过调节其Al组分的比例来控制。
上述的半导体激光装置还可以包括位于脊状结构下方的蚀刻终止层。在该情况下，第二覆层包括在蚀刻终止层下方形成的下部第二覆层，和具有形成在蚀刻终止层上的脊状结构的上部第二覆层。另外，半导体激光装置还可以包括形成在第二覆层上的第二导电型的保护层(cap layer)，及形成在保护层上的第二导电型的接触层。
在本发明的一个实施例中，半导体激光装置可以由基于AlGaInP(AlxGayIn(1-x-y)P(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1))的半导体制造。可替换地，半导体激光装置也可以由基于AlGaAs的半导体制造。在该种情况下，通过以低于第二覆层的Al组分的比例形成高折射率层，使其可以具有高于第二覆层的折射率。
为了实现本发明的另一目的，提供了用于制造半导体激光装置的方法，包括：
在衬底上按顺序形成第一导电型的第一覆层、活性层、第二导电型的下部第二覆层、蚀刻终止层、具有高于下部第二覆层的折射率的高折射率层、以及具有低于高折射率层的折射率的第二导电型的上部第二覆层；
选择地蚀刻上部第二覆层和高折射率层以形成包含上部第二覆层和高折射率层的脊状结构；以及
在脊状结构的侧面形成电流阻挡层。
该方法还可以包括在上部第二覆层上形成第二导电型的覆层，并在该覆层上形成第二导电型的接触层。进一步，在形成脊状结构的步骤中，位于脊状结构两侧的蚀刻终止层部分可以通过选择性蚀刻去除。
本发明提供了通过抑制由于半导体激光装置的增加的输出引起的FFH的变化值来稳定使用半导体激光装置的DVD-RW的刻录特性等的方案。为了该目的，根据本发明的半导体激光装置包括位于第二覆层的脊状结构中的高折射率层，高折射率层具有高于第二覆层的折射率。通过应用这样的高折射率层，根据本发明的半导体激光装置根本地改进了由于增加的输出引起的FFH的变化值。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述及其它的目的、特性和优点。
图1是传统半导体激光装置的截面图；
图2是示出传统半导体激光装置由于增加的输出而引起的FFH增量的曲线图；
图3是根据本发明的一个实施例的半导体激光装置的截面图；
图4至图9是说明用于制造根据本发明的一个实施例的半导体激光装置的方法的截面图和俯视图；
图10示出了关于传统半导体激光装置的厚度方向的折射率和光强分布的曲线图；
图11是根据本发明的一个实施例的半导体激光装置的关于厚度方向的折射率和光强分布的曲线图；
图12是根据本发明的一个实施例的由于半导体激光装置的输出的增加引起的FFH增量的曲线图。
具体实施方式
现在将结合示出了本发明的实施例的附图更全面的描述本发明。然而，本发明可以具体采取很多不同的形式，而不应被认为局限于在此所述的实施例；更确切地说，提供这些实施例是为了使本公开内容更彻底和完整，因此本领域的技术人员可以完全了解本发明的原理。因此，在附图中，为了清楚一些元件的形状和大小被放大，并且通篇相同的标号表示相同的元件。
图3示出了根据本发明的一个实施例的半导体激光装置的截面图。图3中示出的半导体激光装置100示意性地示出了用于650nm振荡波长的AlGaInP基的半导体激光装置的截面结构。然而，本发明也可以，举例来说，应用于AlGaInP基的半导体激光装置，振荡产生780nm波长的激光。
参考图3，作为实例，在GaAs衬底101上顺序地层压由AlGaInP制造的n型覆层102、活性层103、由AlGaInP制造的p型下覆层104、以及蚀刻终止层105。在蚀刻终止层105上，顺序地层压高折射率层110、p型上覆层106、p型保护层107和p型接触层108以形成向上突起的脊状部分。另外，在包括p型上覆层106的脊状部分的周围形成电流阻挡层121。用于电流注入的电极结构(图中未示出)在p型接触层108的上表面和衬底101的背表面上形成。形成在衬底上的覆层102、104和106、蚀刻终止层105、及p型保护层107可以由具有不同成分比例的多层结构或单层结构形成。另外，图3示出了保持在脊状部分的两侧的蚀刻终止层105，但是根据所要求的实施例，也可能允许在脊状部分的下方保留蚀刻终止层105，而仅去除脊状部分两侧的蚀刻终止层。
半导体激光装置100中的活性层103优选地由一个多量子势阱结构形成，该结构由一个或多个量子势阱层和导向层组成。例如，活性层103可以由一个多层结构形成，该结构具有在其上交替层压的AlGaInP层和GaInP层。
p型覆层107用来减少能带的不连续，例如，其可以由不包含铝(Al)的p型GaInP层形成。优选地，p型覆层107的厚度小于0.5μm。另外，例如，p型接触层108被设计用于与形成在其上部的电极容易欧姆接触，并可以由p型GaAs层形成。电流阻挡层121用来阻止电流分散，并可以由绝缘的电介质材料或n型GaAs层形成。
高折射率层110可以由AlGaIn层形成并被插在蚀刻终止层105和p型上覆层106之间，然后通常增加脊状部分的折射率。也就是，通过设置高折射率层110的Al组分(composition)的比例，使其低于p型覆层104和106的Al组分的比例，高折射率层110的折射率就会高于p型覆层104和106的折射率。本发明的实施例示出了其中插入有一个高折射率层110的脊状部分，但是根据所需的实施例，在脊状部分也可以包括多个高折射率层。
本发明人已经通过反复试验证实，如上所述将高折射率层110添加至脊状结构通常可以减少由于增加的输出引起的FFH的变化。可以理解，这是因为当高折射率层110被插在p型覆层104和106之间，从而包含在脊状部分中时，高折射率层110使脊状部分的折射率增加到一定程度，以至于可以抑制由于增加的输出引起的FFH的变化，从而用来将激光集中到脊状部分的中心方向。从图12中的曲线图可以容易地看出由于插入高折射率层110引起的FFH变化的改进结果。
图12是举例说明根据本发明的一个实施例的由于半导体激光装置增加的输出引起FFH变化的曲线图。参考图12，与传统装置类似，该实施例也示出了增加HHF导致由于增加的输出(增加的输出对应于增加2％的折射率)引起的FFH增量的减少。然而，图中示出，本发明(图中用实线表示)与不具有高折射率层的传统装置(由虚线表示)相比，由增加输出引起的FFH增加通常是较低的。即，对于相同的FFH设定值，由于增加2％的折射率引起的FFH增量与传统技术相比变得明显很低。因此，可以在不大大增加FFH设定值的情况下抑制由于高输出引起的FFH变化，并因此显著地稳定DVD-RW等的刻录特性。
而且，以下将要详细描述，高折射层的插入降低了在活性层中的量子势阱层区域的光密度，产生抑制灾变性光学损伤(COD)的效果。从图11可以看出，在本发明中p型覆层区域(c’)的光强度与传统技术(参考图10中的区域c)相比被相对高度分散。结果，与传统技术相比在活性层103的量子势阱层区域中光强度分布较少，并且抑制了由于活性层中的过多光强度引起的COD现象。
现在，将描述根据本发明的一个实施例的用于制造半导体激光装置的方法。在根据该实施例的方法中，与传统方法不同，在执行额外的在蚀刻终止层上形成高折射率层的步骤后，形成折射率低于高折射层的折射率的p型上覆层。
图4至图9示出了根据本发明的实施例的制造半导体激光装置的方法的截面图和俯视图。
首先，参考图4，举例来说，AlGaInP的n-型覆层102、具有AlGaInP/GaInP多量子势阱结构的活性层103、AlGaInP的p-型下覆层104、蚀刻终止层105、高折射率层110、AlGaInP的p-型上覆层106、p-型保护层107和p-型接触层108顺序形成在GaAs衬底101上。
接下来，参考图5a，在p型接触层108上形成硅氧化物(SiO2)或硅氮化物(SiN)的掩膜，然后选择性地通过光刻法蚀刻形成用于形成脊状部分的掩膜图案109。图5b是示出在晶片上的图5a的掩膜图案109的俯视图。如图5b所示，掩膜图案109以多个条带的形式呈现在晶片上。
其后，如图6所示，在蚀刻掩膜时，对掩膜图案109进行干蚀刻和/或湿蚀刻以形成脊状结构。结果，高折射率层110、p型上覆层106、p型保护层107和p型接触层108形成用于改进电流注入的脊状部分130。在该实施例中，当蚀刻形成脊状结构时，保留了蚀刻终止层105的位于脊状部分两侧的部分，但是这些部分105在蚀刻形成脊状结构时也可以被去除。
接下来，参考图7，在脊状部分的周围形成用于阻挡电流分散的电流阻挡层121。例如，电流阻挡层121可以通过使用例如金属有机CVD(MOCVD)、分子束外延(MBE)、等离子增强CVD(PECVD)及溅射来形成，举例来说，可以由诸如电解质的绝缘材料或具有与脊状部分(例如，n型GaAs)相反的传导性的半导体材料制成。然后，在除去掩膜图案109后，分别在p型接触层108的上表面和衬底101的背表面上形成电极结构(图中未示出)。电极结构可以由诸如Ti、Pt、Au和Ni的金属材料或p型导电半导体材料或金属和半导体材料的多层结构形成。
接下来，如图8的俯视图中的虚线所示，通过诸如刻划(scribing)及劈裂(cleaving)的方法在晶片上划线，接着将晶片切割并分开为多个条状。图8中的参考标记“L”表示半导体激光装置的长度(或谐振腔的长度)。
接下来，通过诸如溅射或PECVD的方法将电解质薄膜覆盖在条的横截面上，并且通过诸如蚀刻或劈裂的方法将条切割并分开为具有预定宽度(W)和长度(L)的各个半导体激光装置，如图9的俯视图中的虚线所示。然后，各个半导体装置的每个上和下电极被连接用于电流注入。如上所述，通过这样的制造方法获得的根据该实施例的半导体激光装置通过控制高折射率层110的折射率抑制了由增加的输出引起的FFH的变化，因此维持了恒定FFH值，并减少了活性层103中的量子势阱层的光密度。
在本发明的上述实施例中，尽管描述了用于制造使用GaInP/AlGaInP层作为活性层的基于AlGaInP的半导体激光装置的方法，本发明也适用于制造使用GaAs/AlGaAs作为活性层的基于AlGaAs的半导体激光装置。类似地，在制造基于AlGaAs的半导体激光装置的情况下，通过在脊状结构中形成Al组分比例小于p型覆层的Al组分比例的高折射率层110(例如，具有高于p型覆层的折射率)，可以抑制由于高输出引起的FFH变化。
另外，在上述方法中，在将p型接触层108层压在p型保护层107上以后，执行用于形成脊状结构的选择性的蚀刻过程，但是也可以在执行用于形成脊状结构的选择性的蚀刻过程之后，将p型接触层108层压在p型保护层107上。
实例
为了进一步说明根据本发明的半导体激光装置的改进特性，进行了根据本发明的一个实施例的半导体激光装置与传统半导体激光装置之间的FFH变化特性的比较试验。
用于该实验的半导体激光装置是基于AlGaInP的半导体激光装置，并且被制造为满足以下表1中所列的诸如层厚度、折射率和Al组分比例等条件。如下面表1中所述，根据该实例的半导体激光装置包含位于蚀刻终止层和p型上覆层之间的高折射率层。
表1
  实例   厚度(μm)   折射率   Al组分比例(％)
  p型上覆层(p-AlGaInP)   1.2   3.3454   70
  高折射率层(p-AlGaInP)   0.2   3.3617   65
  蚀刻终止层(p-AlGaInP/GaInP)   0.003   3.6218   0
  0.004   3.3617   65
  0.003   3.6218   0
  0.004   3.3617   65
  0.003   3.6218   0
  p型下覆层(p-AlGaInP)   0.1   3.3454   70
  0.15   3.3454   70
  活性层(AlGaInP/GaInP)   0.04   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.004   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.004   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.005   3.4026   53
  n型覆层(n-AlGaInP)   0.5   3.3454   70
  0.08   3.4026   53
  0.3   3.3454   70
  0.08   3.4026   53
  3   3.3454   70
如表1中所述，覆层，蚀刻终止层和活性层分别为多层结构，并且表1中自下而上的方向对应于半导体激光装置自下层到上层的实际方向。另外，表1中所列的Al组分比例以百分比来表示，并且代表Al的摩尔与包含在AlGaInP中的Al和Ga的摩尔的比例。
因为除了P(第V族)外，Al、Ga和In是第III族元素，在1M的AlGaInP中有大约1M的P。另外，在现有半导体激光装置中通常所用的AlGaInP层中，1M的AlGaInP中大约有0.24到0.26M的In。因此，在1M的AlGaInP中存在的Al和Ga的摩尔总和大约是0.25摩尔。表1中所列的Al组分比例可以被理解为Al的摩尔与Al和Ga摩尔之和(0.25摩尔)摩尔之比。如表1所示，通过形成一高折射率层，其Al组分比例(65％)小于p型覆层的Al组分比例(70％)，从而该实例的高折射率层具有比p型覆层折射率(3.3454)更大的折射率(3.3617)。
同时，作为与上述实例进行对比的比较实例，传统半导体激光装置是在下面表2中所列条件下制造的。该比较实例的传统半导体激光装置中所包括的各个层的上和下位置以及Al组分比例的含义与参考表1描述的上述实例相同，假设在该比较实例中，高折射层没有插入脊状部分，而是将AlGaInP的p型上覆层直接在蚀刻终止层上形成。该比较实例中的各层的厚度几乎与上述的实例相同，并且该比较实例的p型上覆层的厚度形成为相当于上述实例中的p型上覆层的厚度与高折射率层的厚度之和。
表2
  比较实例   厚度(μm)   折射率   Al组分比例(％)
  p型上覆层(p-AlGaInP)   1.4   3.3454   70
  蚀刻终止层(p-AlGaInP/GaInP)   0.003   3.6218   0
  0.004   3.3454   70
  0.003   3.6218   0
  0.004   3.3454   70
  0.003   3.6218   0
  p型下覆层(p-AlGaInP)   0.2   3.3454   70
  活性层(AlGaInP/GaInP)   0.05   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.004   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.004   3.4026   53
  0.0063   3.6218   0
  0.005   3.4026   53
  n型覆层(n-AlGaInP)   0.6   3.3454   70
  0.08   3.4026   53
  0.2   3.3454   70
  0.08   3.4026   53
  3   3.3454   70
图10和11示出上述比较实例和实例的半导体激光装置的折射性(折射系数)和光强度分布的测量结果。参考图10和图11的曲线图，以半导体激光装置的厚度方向作为水平轴，以此为基础示出了折射率和光强度分布。图中水平轴的左到右方向对应于半导体激光装置的自下层到上层的方向。更具体地，位于图10和11中的光强度最大峰值点的位置上的突起的折射率分布部分b和b’对应于各个活性层，并且从这些点开始，左侧的a和a’对应于各个n型覆层，右侧的c和c’对应于各个p型覆层。
参考图11，高折射率层的突起的折射率分布出现在距离水平轴正方向上对应活性层的折射率分布部分b’预设距离的地方。这意味着高折射率层的折射率高于相邻的p型覆层。在上述具有这样的折射率分布的实例的情况下，与图10中的比较实例相比，在p型覆层侧c’分布的光强度相对较高。因此，活性层的光密度相对减少，并因此抑制由于活性层(尤其是活性层中的势阱层)中的过大的光密度引起的COD现象。
对该实例和比较实例的半导体激光装置由于增加的输出引起的FFH增量进行测量。结果如图12中的曲线图所示。图12中的虚线表示比较实例中的FFH变化特性，而实线表示实例中的FFH变化特性。如图12所示，与比较实例相比，在实例中对应于折射率的2％增加的由于增加的输出引起的FFH增量通常较低。这说明通过实例的高折射率层改进了在高输出操作中FFH变化特性。
如上所述，依照本发明，将具有折射率高于p型覆层的高折射率层插入脊状部分，可以抑制由于半导体激光装置增加的输出引起的FFH变化。因此，当半导体激光装置被安装用于DVD-RW驱动装置的光采集装置中时，可以稳定高输出操作时的刻录(写入)特性。另外，在脊状部分中插入高折射层可以减少活性层的量子势阱层区域的光密度，因此抑制COD现象的发生。
尽管为了描述的目的，公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将理解本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.半导体激光装置，包括：
第一导电型的第一覆层，形成在衬底上；
活性层，形成在所述第一覆层上；以及
第二导电型的第二覆层，形成在所述活性层上，并包含具有脊状结构的上部区域，
其中所述第二覆层具有至少一个插入所述脊状结构的高折射率层，所述高折射率层具有高于所述第二覆层的折射率。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，所述高折射率层具有3.30至3.62的折射率。
3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，所述高折射率层具有3.40至3.62的折射率。
4.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，所述装置还包括蚀刻终止层，位于所述脊状结构的下面，并且，
所述第二覆层包括形成于所述蚀刻终止层下面的下部第二覆层及形成于所述蚀刻终止层上的具有脊状结构的上部第二覆层。
5.根据权利要求1所述的半导体激光装置，还包括：
第二导电型的覆层，形成在所述第二覆层上；以及
第二导电型的接触层，形成在所述覆层上。
6.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，所述半导体激光装置由基于AlGaInP的半导体或基于AlGaAs的半导体制成，并且
所述高折射率层的Al组分比例低于所述第二覆层的Al组分比例。
7.一种制造半导体激光装置的方法，包括：
在衬底上按顺序形成第一导电型的第一覆层、活性层、第二导电型的下部第二覆层、蚀刻终止层、折射率高于下部第二覆层的高折射率层、以及折射率低于高折射率层的第二导电型的上部第二覆层；
选择性地蚀刻所述上部第二覆层和高折射率层，以形成包含所述上部第二覆层和高折射率层的脊状结构；以及
在所述脊状结构的侧面形成电流阻挡层。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述上部第二覆层上形成第二导电型的保护层；以及
在所述覆层上形成第二导电型的接触层。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在形成所述脊状结构的步骤中，位于所述脊状结构两侧的所述蚀刻终止层的部分可以通过选择性蚀刻去除。
CNA2005100800135A 2004-10-29 2005-06-24 半导体激光装置及其制造方法 Pending CN1767283A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040087198A KR20060038057A (ko) 2004-10-29 2004-10-29 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법
KR1020040087198 2004-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1767283A true CN1767283A (zh) 2006-05-03

Family

ID=36261815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005100800135A Pending CN1767283A (zh) 2004-10-29 2005-06-24 半导体激光装置及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060093003A1 (zh)
JP (1) JP2006128617A (zh)
KR (1) KR20060038057A (zh)
CN (1) CN1767283A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300012A (zh) * 2016-09-19 2017-01-04 山东华光光电子股份有限公司 一种含有高选择性腐蚀阻挡层的808nm半导体激光器
CN107394578A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 罗姆股份有限公司 半导体激光装置及其制造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049088A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Rohm Co Ltd 高出力赤色半導体レーザ
JP2013074002A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Sony Corp 発光素子及びその製造方法
JP6178990B2 (ja) * 2012-10-31 2017-08-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
JP6682800B2 (ja) * 2014-10-31 2020-04-15 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子
US10084282B1 (en) 2017-08-14 2018-09-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fundamental mode operation in broad area quantum cascade lasers
US11031753B1 (en) 2017-11-13 2021-06-08 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Extracting the fundamental mode in broad area quantum cascade lasers

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067618B2 (ja) * 1983-12-26 1994-01-26 株式会社東芝 半導体レ−ザ装置
EP0408373B1 (en) * 1989-07-12 2000-04-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Transverse-mode oscillation semiconductor laser device
US5559819A (en) * 1994-04-19 1996-09-24 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor laser device
KR100251348B1 (ko) * 1996-12-30 2000-05-01 김영환 Rwg 레이저 다이오드 및 그 제조 방법
US6430204B1 (en) * 1998-08-19 2002-08-06 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device and optical processing system using the device
JP3775724B2 (ja) * 2000-09-13 2006-05-17 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2004158615A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2005167137A (ja) * 2003-12-05 2005-06-23 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394578A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 罗姆股份有限公司 半导体激光装置及其制造方法
CN106300012A (zh) * 2016-09-19 2017-01-04 山东华光光电子股份有限公司 一种含有高选择性腐蚀阻挡层的808nm半导体激光器
CN106300012B (zh) * 2016-09-19 2020-02-14 山东华光光电子股份有限公司 一种含有高选择性腐蚀阻挡层的808nm半导体激光器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060038057A (ko) 2006-05-03
JP2006128617A (ja) 2006-05-18
US20060093003A1 (en) 2006-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1767283A (zh) 半导体激光装置及其制造方法
CN1185770C (zh) 半导体激光器件
CN100583577C (zh) 氮化物半导体垂直腔面发射激光器
CN1136720A (zh) 半导体激光二极管及其制造方法
CN1825723A (zh) 半导体发光元件
CN101036237A (zh) 织构化发光二极管
CN103824919A (zh) 发光二级管
CN1301578C (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1941527A (zh) 脊条形半导体激光器
CN1446380A (zh) 产生辐射的半导体芯片和发光二极管
CN1285969A (zh) 带扭折抑制层的半导体激光器
CN1697271A (zh) 半导体激光器及其制造工艺
CN1723574A (zh) Led及其制造方法
CN1487606A (zh) 氮化物系半导体发光元件
CN1229902C (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1901301A (zh) 高注入效率大功率808nm量子阱半导体激光器结构
CN1661870A (zh) 半导体激光器件
CN1641950A (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1383240A (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1130808C (zh) 能抑制驱动电流改变的光发射半导体元件
CN1528036A (zh) 包括多个光学有源区的半导体激光器
CN1266299A (zh) 半导体激光器及其制造方法
CN1790843A (zh) 半导体激光二极管
CN101283493A (zh) 高输出红色半导体激光器
CN1306669C (zh) 半导体激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication