CN1845408A - 半导体激光器装置 - Google Patents

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Abstract

具有多个发光点的半导体激光器装置中，施加到发光点处的应力根据从芯片中心到发光点的距离而变化，随着从芯片中心远离而变大，但是，因为各发光点的间隔因所使用的波段而存在限制，所以，不能将所有的发光点都配置在芯片的中心附近。本发明的半导体激光器装置是具有二个以上发光点的半导体激光器装置，每个所述发光点都具有脊型条纹结构，将所述二个以上的发光点中的至少一个发光点配置在从衬底的宽度方向的中心离开所述衬底宽度的0％以上15％以下的位置上。

Description

半导体激光器装置
                      技术领域
本发明涉及半导体激光器装置，特别涉及具有多个发光点的单块半导体激光器装置。
                      背景技术
目前，作为光记录介质，公知的有光盘(CD)或迷你光盘(MD)、多功能数码光盘(DVD)等。在这些记录介质的拾取器中，例如，为了再生DVD以及CD，光源就需要DVD用的振荡波长650nm的激光器和CD用的780nm的激光器。进而，为了实现光学拾取器的简单化、小型化等，较为有效的是可从一个芯片输出650nm以及780nm这两种波长的单块激光器装置。
在这样的具有多个发光点的激光器的情况下，一般是将有多个的发光点等间隔或者相对于芯片的中心呈左右对称形地来进行配置的结构。例如，对于具有CD/DVD用的二个发光点、芯片宽度为300μm的半导体激光器来说，由于将二个发光点配置为左右对称，所以，一般控制成650nm-LD的发光点为距离中心55μm(18.3％)的位置。即使在将芯片宽度变为250μm、200μm的情况下，通常也是将650nm-LD的发光点位置控制为距离中心55μm的位置(比率为22％、27.5％)。
在发光点相对于芯片宽度的位置是这样的比率的激光器中，由于施加到各发光点部的应力在各发光点的左右不同，所以，尽管是由同一材料以同一方法制作的元件也能因发光点的位置而做出不同特性的元件。即使在二个发光点的位置相对于芯片中心为非对称的情况下，施加到发光点处的应力也会根据发光点相对于芯片整体宽度的距中心的距离而改变，对发光特性产生影响。
[专利文献1]特开2005-39105号公报(图4)
施加到发光点处的应力随着从芯片中心远离而变大。因此，在从芯片中心离开的位置的发光点，不能忽略施加到发光点左右的应力的非对称性。例如，从芯片的中心向右侧离开很大距离的发光点，在发光点的右侧施加较强的应力，在向芯片的左侧离开的发光点，在发光点的左侧施加较强的应力，所以，左右的发光点的特性不同。此外，特别是使用off衬底(倾斜衬底)的情况或者将距发光点较近的面作为小片结合(die bond)面来使用的情况下，为了使用焊料而接合在芯柱(stem)等的安装点(mounting point)上，应力的施加变得更大，施加到发光点的应力的非对称性变得显著。
特别是，在未以半导体材料掩埋脊型条纹(ridge stripe)结构的两端的简单脊型条纹结构的情况下，由于所施加的应力较大，所以，该非对称性所产生的影响变大。
这样，施加给发光点的应力根据从芯片中心到发光点的距离而变化。由实验事实可知：例如，芯片宽度为200μm，将距发光点较近的面作为小片结合面，由焊料等在距离芯片中心55μm的位置处焊接具有650nm-LD的发光点的2波长激光器，在此种情况下，在光学特性上，使偏振角低于-10°，偏振比降到60左右。
多个发光点的间隔因所使用的波段而存在限制。例如，一般所使用的CD/DVD用的780nm/650nm的2波长半导体激光器装置中，二个发光点之间需要有110±10μm左右的间隔。因此，为了减小施加到发光点上的应力的影响，不能将所有的发光点都配置到芯片的中心附近。
                      发明内容
本发明是为解决上述问题而进行的，提供一种具有二个以上发光点的半导体激光器装置，不以接近左右对称(均等配置)的形状使施加到各个发光点上的应力分散，而是按照各个位置的元件的使用用途来反算，使应力的施加不均匀，由此，对各个元件来说可得到最佳的光学特性。
本发明的半导体激光器装置是具有二个以上的发光点的半导体激光器装置，在每个所述发光点都具有简单脊型条纹结构，将所述二个以上的发光点中的至少一个发光点配置在从衬底的宽度方向的中心离开所述衬底宽度的0％以上15％以下的位置上。
根据本发明，通过具有上述的结构，可得到满足与多个发光点的间隔相关的限制同时各发光点具有所需的光学特性的半导体激光器装置。
                     附图说明
图1是本发明实施方式的单块半导体激光器的剖面图。
图2是本发明实施方式的单块半导体激光器的制造步骤的概要剖面图。
图3是本发明实施方式的单块半导体激光器的制造步骤的概要剖面图。
图4是表示本发明实施方式的单块半导体激光器的光学特性的图。
                   具体实施方式
图1表示本发明的实施方式的单块半导体激光器的剖面图。单块半导体激光器在半导体激光器结构103、105中具有发光点107、109。
发光点107、109的特性中，因左右应力的施加方式不同，所以，对光学特性有影响。如图1所示，将接近发光点的面作为小片结合面使用的情况下，由于在芯柱等的安装点113上用焊料111进行接合，所以应力的施加方式的非对称性显著。与现有技术的半导体激光器相比较，本发明的半导体激光器的发光点109因其位置接近芯片的中心，所以与现有技术的半导体激光器的发光点相比，会降低应力的施加方式的非对称性。相反，发光点107其位置距芯片中心较远，被施加的应力进一步变大。因此，各发光点的光学特性显示出与现有的半导体激光器的发光点不同的特性。通过将从中心到发光点的比率等进行最优化，可使特性最优化。
图2以及图3示出本发明实施方式的单块半导体激光器的制造步骤的概要剖面图。本实施方式的单块半导体激光器包含发光波长为655±20nm波段的DVD用激光器和振荡波长为785±20nm波段的CD用的不同的2种半导体激光器。芯片宽度W1为250μm。因为发光点的间隔有限制，所以，为了与各种发光波长的激光器对应，芯片宽度需要为100μm以上，由于过大时制造成本就会增大，所以，作成300μm以下比较合适。
首先，参照图2(a)，在n-GaAs衬底101上制作层叠结构。作为第一半导体激光器，在n-GaAs衬底101上层叠n-AlGaInP下部包层(clad layer)201、AlGaAs活性层203、p-AlGaInP上部包层205、p-GaAs覆盖层(cap layer)207。例如使用MOCVD法形成各半导体层。
然后，参照图2(b)，使用光刻技术、刻蚀技术除去从离芯片中心位置209W2＝40μm远的位置开始W3＝70μm宽度以外的区域的层叠结构。形成第一半导体激光器211。图中，W4＝15μm。
然后，参照图2(c)，作为第二半导体激光器221，在所述图2(b)中除去了层叠结构的区域上层叠n-AlGaInP下部包层213、AlGaInP活性层215、p-AlGaInP上部包层217、p-GaAs覆盖层219。例如使用MOCVD法形成各半导体层。在与第一半导体激光器211相同方向上从芯片中心位置209离开10μm的位置开始W5＝120μm宽度形成第二半导体激光器221。第一半导体激光器211和第二半导体激光器221的间隔为W6＝30μm。
然后，如图3(a)所示，对刻蚀掩模使用抗蚀剂掩模301，通过例如硫酸类刻蚀剂等除去至p-AlGaInP上部包层207以及p-AlGaInP上部包层219的中间。此时，上部包层207、219中，例如对于成为InGaP层等的刻蚀阻止层的刻蚀，插入具有选择性的层，能够以更高精度控制刻蚀。
以上的步骤中，可得到图3(b)所示的脊型条纹结构。此处，没有以半导体材料掩埋脊型条纹结构的两端，对每个发光点形成简单脊型条纹结构。然后，在上表面上和背面上形成金属电极(未图示)，由此，完成单块半导体激光器。
在这样的单块半导体激光器中，两个半导体激光器211、221的脊型条纹间隔即发光点303、305，相对于芯片中心为非对称位置，即，发光点303形成在W7＝80μm的位置、发光点305形成在W8＝30μm的位置(芯片比率为12％)。发光波长分别为780nm、650nm。
此外，在780nm/650nm的LD中都是当在活性层的上部配置成为刻蚀阻止层的层时，能有效且容易地控制远场图形(far fieldpattern：FFP)等的光学的特性。
此外，780nm-LD一般对上下部包层使用AlGaAs，在所述的实施方式中，在不同的步骤中形成层叠结构来制作第1半导体激光器和第2半导体激光器，但是，通过对780nm-LD使用与650nm-LD大致相同的包层(例如AlGaInP)，从而可同时控制刻蚀。此种情况下，具有可同时制作发光点的优点。当不使用湿法刻蚀而使用干法刻蚀时，可减小刻蚀速度差，更加有效。作为构成包层或者激光器装置的其它各层的材料，使用由AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)构成的材料或者由AlxGayIn1-x-yNzAs1-z(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)构成的材料，也可得到相同的效果。
此外，通过使用光刻技术，还可同时对二个半导体激光器进行构图。此外，也可使用具有其它耐刻蚀性的图形薄膜代替光致抗蚀剂。
此外，980nm-LD(例如活性层为InGaAsP)以及410nm-LD(例如活性层为InAlGaN)等也可得到相同的效果。作为构成活性层的其它材料，与构成包层或者激光器装置的其它各层相同，可使用由AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)构成的材料或者由AlxGayIn1-x-yNzAs1-z(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)构成的材料。
这样，控制发光点位置的芯片就使在特别靠近中心的位置具有发光点的LD的光学特性提高。图4是表示在本发明实施方式这样的2波长LD激光器中使从650nm-LD结构的芯片中心到发光点位置脊的比率在0％～27.5％之间变化时的光学特性。如图4(a)所示，在本发明实施方式这样的2波长LD激光器中，当从中心到650nm-LD发光点位置的比率超过25％时，在光学特性上，特别是偏振比特性变低。因此，为了维持偏振比特性，在25％以内的位置配置发光点位置是重要的。
此外，在偏振角特性中，与距芯片中心的比率在特性上看作线性关系，将±5°作为好坏判定的基准的情况下，如图4(b)所示，通过配置发光点使得从芯片中心到发光点的距离成为相对于芯片宽度的0％以上15％以内，由此，将发光特性的中心值收容在基准内。

Claims (14)

1.一种半导体激光器装置，具有多个发光点，其特征在于：
在每个所述发光点都具有简单脊型条纹结构，将所述多个发光点中的至少一个发光点配置在从衬底的宽度方向的中心离开所述衬底宽度的0％以上15％以下的位置上。
2.如权利要求1记载的半导体激光器装置，其特征在于：
发光波长为二种以上。
3.如权利要求1或2中任意一项记载的半导体激光器装置，其特征在于：
所述多个发光点中的至少一个发光点的发光波长为785±20nm波段。
4.如权利要求1或2中任意一项记载的半导体激光器装置，其特征在于：
所述多个发光点中的至少一个发光点的发光波长为655±20nm波段。
5.如权利要求1或2中任意一项记载的半导体激光器装置，其特征在于：
所述多个发光点中的距离中心近的发光点的发光波长为655±20nm波段。
6.如权利要求1或2中任意一项记载的半导体激光器装置，其特征在于：
所述衬底的宽度为100μm以上300μm以下。
7.如权利要求3记载的半导体激光器装置，其特征在于：
在距离最接近衬底的宽度方向中心的发光点110±10μm的位置存在别的发光点。
8.如权利要求3记载的半导体激光器装置，其特征在于：
在距离最接近所述衬底的宽度方向中心的发光点110±10μm的位置存在785±20nm波段的发光点。
9.如权利要求3记载的半导体激光器装置，其特征在于：
具有在所述多个发光点之间进行电隔离的结构。
10.如权利要求1记载的半导体激光器装置，其特征在于：
具有在上部包层和下部包层之间包含第1活性层的第1异质结构和在上部包层和下部包层之间包含第2活性层的第2异质结构，所述半导体激光器装置是所述第1活性层和所述第2活性层具有不同结构的单块半导体激光器装置，以同一材料以及层厚来制作所述第1活性层和所述第2活性层的各上层部，并具有脊型条纹结构。
11.如权利要求10记载的半导体激光器装置，其特征在于：
使用掩模图形同时制作所述脊型条纹结构。
12.如权利要求10记载的半导体激光器装置，其特征在于：
所述第1活性层由AlGaAs多重量子阱结构构成，所述第2活性层由AlGaInP多重量子阱结构构成，所述上部包层和所述下部包层都由AlGaInP构成，所述第1活性层以及所述第2活性层的上部的层由同一材料以及组成构成。
13.如权利要求10记载的半导体激光器装置，其特征在于：
至少一部分材料由AlxGayIn1-x-yAszP1-z构成，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。
14.如权利要求10记载的半导体激光器装置，其特征在于：
至少一部分材料由AlxGayIn1-x-yNzAs1-z构成，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。
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