DE60313843T2

DE60313843T2 - Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60313843T2
Application number: DE60313843T
Authority: DE
Inventors: Mamoru Sougoukenkyusho Pioneer Corp. Miyachi; Atsushi Sougoukenkyusho Pioneer Corp Watanabe; Hirokazu Sougoukenkyusho Pioneer Cor Takahashi; Yoshinori Sougoukenkyusho Pioneer Co Kimura
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: US20040136428A1; EP1434320B1; EP1434320A3; JP2004207480A; DE60313843D1; EP1434320A2; US7079563B2; CN1510807A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterlaservorrichtung, die in der Lage ist, mehrere Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen abzugeben.
In den letzten Jahren widmeten sich Entwicklung und Forschung einer Halbleiterlaservorrichtung, Mehrwellenlängenlaser genannt, die in der Lage ist, mehrere Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen abzugeben.
Falls beispielsweise auf dem Gebiet von Datenaufzeichnungs- und Datenwiedergabesystemen für ein optisches Speichermedium, wie es durch eine CD (Compact Disc) und DVD (Digital Versatile Disc) dargestellt ist, eine optische Abtastvorrichtung entwickelt werden soll, die mit verschiedenen Speichermedien kompatibel ist, ist es wichtig, eine Halbleiterlaservorrichtung zu entwickeln, die in der Lage ist, mehrere Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen abzugeben.
Um gewisse Schwierigkeiten bei der Ausführung der Mehrwellenlängenlaserdiode zu lösen, die durch ein monolithisches Integrationsverfahren hergestellt wird, wurde vorgeschlagen, eine hybride Struktur zum Erzielen eben dieses Zwecks zu verwenden (z.B. Patentschrift 1).
Eine in der Patentschrift 1 offenbarte Halbleiterlaservorrichtung umfasst, wie in 1 der Patentschrift gezeigt, ein erstes lichtemittierendes Element, das auf einem ersten Substrat ausgebildet ist und einen auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitt hat, der in der Lage ist, einen Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge (z.B. ca. 40 nm) abzugeben, und ein zweites lichtemittierendes Element, das auf einem zweiten Substrat ausgebildet ist und einen auf AlGaInP beruhenden Laseroszillatorabschnitt und einen auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitt hat, die in der Lage sind, einen Laserstrahl mit langer Wellenlänge (z.B. von ca. 600 nm bis ca. 700 nm) abzugeben. Das erste und zweite lichtemittierende Element werden unabhängig voneinander und in Form von Chips hergestellt, wobei eines auf dem Trägersubstrat (der sogenannten Unterlage) über das andere gelegt wird, wodurch eine hybride Struktur entsteht.
Hier ist das erste lichtemittierende Element am Trägersubstrat befestigt, und das zweite lichtemittierende Element ist am ersten lichtemittierenden Element befestigt.
Da im Einzelnen der auf GaN beruhende, auf dem ersten Abschnitt vorgesehene Laseroszillatorabschnitt so angebracht ist, dass er zwischen dem ersten Substrat und dem Trägersubstrat eingesetzt ist, kann das erste lichtemittierende Element am Trägersubstrat befestigt werden. Da darüber hinaus ein auf AlGaInP beruhender Laseroszillatorabschnitt und ein auf AlGaAs beruhender Laseroszillatorabschnitt, die auf dem zweiten Substrat vorgesehen sind, so angebracht sind, dass sie zwischen dem zweiten Substrat und dem ersten Substrat eingesetzt sind, kann das zweite lichtemittierende Element am ersten Substrat befestigt werden.
Der auf GaN beruhende Laseroszillatorabschnitt, das erste Substrat, der auf AlGaInP beruhende Laseroszillatorabschnitt, der auf AlGaAs beruhende Laseroszillatorabschnitt und das zweite Substrat sind nämlich in dieser Reihenfolge auf das Trägersubstrat aufgetragen, wodurch ein Mehrschichtaufbau entsteht.
Patentschrift 1 zeigt, dass eine Abtastvorrichtung, die über Kompatibilität mit verschiedenen Speichermedien verfügt, hergestellt werden kann, wenn eine solche Halbleiterlaservorrichtung als Lichtquelle zur optischen Abtastung verwendet wird.
Da jedoch die vorstehend beschriebene herkömmliche Halbleiterlaservorrichtung so ausgebildet ist, dass das erste lichtemittierende Element und das zweite lichtemittierende Element vorab als unabhängige Halbleiterchips gefertigt werden, und da das erste und zweite lichtemittierende Element in Form von Chips auf dem Trägersubstrat (der Unterlage) übereinanderliegend angeordnet werden und somit eine überlappter Aufbau entsteht, bestanden die folgenden Probleme.
Bei der Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung zur Verwendung in einem optischen Abtastsystem muss nämlich, um die Emissionsrichtung eines Laserstrahls einzustellen, der von einer Spaltungsfacette oder -fläche jedes lichtemittierenden Elements abgegeben wird, jedes aus kleinsten Teilchen bestehende lichtemittierende Element so angebracht werden, dass es mit einer extrem hohen Präzision positioniert wird, wodurch ein extrem komplexer Herstellungsprozess für die jeweiligen Halbleiterlaservorrichtungen erforderlich wird.
Darüber hinaus hat bei der herkömmlichen Halbleiterlaservorrichtung das erste lichtemittierende Element einen Aufbau, bei dem ein auf GaN beruhender Laseroszillatorabschnitt auf dem ersten Substrat ausgebildet ist, während das zweite lichtemittierende Element einen Aufbau hat, bei dem ein auf AlGaInP beruhender und ein auf AlGaAs beruhender Laseroszillatorabschnitt auf dem zweiten Substrat ausgebildet sind. Da der auf GaN beruhende Laseroszillatorabschnitt am Trägersubstrat angebracht ist, befindet sich dann das erste Substrat auf der Oberseite des auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitts, während der auf AlGaInP beruhende und der auf AlGaAs beruhende Laseroszillatorabschnitt sich auf der Oberseite des ersten Substrats befinden, während sich das zweite Substrat auf den Oberseiten des auf AlGaInP beruhenden und des auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitts befindet.
Das erste Substrat ist nämlich zwischen dem auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitt auf einer Seite und dem auf AlGaInP beruhenden Laseroszillatorabschnitt sowie dem auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitt auf der anderen Seite angeordnet.
Da jedoch, wie in der vorstehenden Patenschrift 1 beschrieben, beim zuvor erwähnten Aufbau das erste Substrat (GaN-Substrat) für gewöhnlich eine Dicke von 100 μm hat, besteht insofern ein Problem, als ein großer Zwischenraum zwischen einer Emissionsposition (einem lichtemittierenden Punkt) eines Laserstrahls des auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitts und einer anderen Emissionsposition (einem anderen lichtemittierenden Punkt) von Laserstrahlen des auf AlGaInP beruhenden und auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitts entsteht. Es besteht nämlich ein Problem, wenn ein Zwischenraum zwischen den jeweiligen lichtemittierenden Punkten der jeweiligen Laserstrahlen groß ist.
Wenn diese Halbleiterlaservorrichtung beispielsweise in ein optisches Abtastsystem eingebaut ist, um eine Informationsaufzeichnung oder Informationswiedergabe durchzuführen, weichen, wenn eine Emissionsstelle (ein lichtemittierender Punkt) eines auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitts in ihrer optischen Achse mit der optischen Achse eines das optische Abtastsystem bildenden optischen Systems ausgerichtet ist, die Emissionsstellen (lichtemittierenden Punkte) des auf AlGaInP beruhenden und des auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitts stark von der Mitte der optischen Achse des optischen Systems ab, und zwar wegen eines Einflusses der Dicke des ersten Substrats, wodurch manche Probleme wie etwa Aberration verursacht werden.
Wenn darüber hinaus zum Beispiel ein optisches Element wie ein Prisma vorgesehen ist, um einige ungünstige Einflüsse auszumerzen, die durch die Dicke des ersten Substrats verursacht werden, damit der von dem auf GaN beruhenden Laseroszillatorabschnitt abgegebene Laserstrahl wie auch die von dem auf AlGaInP beruhenden und dem auf AlGaAs beruhenden Laseroszillatorabschnitt abgegebenen Laserstrahlen alle mit der optischen Achse des optischen Systems des optischen Abtastsystems übereinstimmen, tritt insofern ein anderes Problem auf, als die Anzahl an Teilen erhöht werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche 1 bis 3 definiert und bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung, die in der Lage ist, mehrere Laserstrahlen mit drei verschiedenen Wellenlängen abzugeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme auf einem ersten Halbleitersubstrat, um einen ersten Laseroszillatorabschnitt auszubilden, dann Ausbilden einer ersten Metalladhäsionsschicht mit einer elektrischen Leitfähigkeit auf dem ersten Laseroszillatorabschnitt mit einem Mehrlagenaufbau, der durch die mehreren Halbleiterfilme gebildet ist, wodurch ein erster Zwischenkörper gebildet wird;
Ausbilden einer Ätzstoppschicht auf einem zweiten Halbleitersubstrat, dann Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme auf der Ätzstoppschicht, um einen zweiten Laseroszillatorabschnitt auszubilden, dann Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme mittels eines Lithografieverfahrens oder eines Fotoätzverfahrens, um einen dritten Oszillatorabschnitt auszubilden, dabei Ausbilden eines zweiten und dritten Oszillatorabschnitts an voneinander getrennten Stellen, gefolgt vom Ausbilden einer zweiten Metalladhäsionsschicht mit einer elektrischen Leitfähigkeit im zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitt, wodurch ein zweiter Zwischenkörper gebildet wird;
Verbinden der ersten Metalladhäsionsschicht mit der zweiten Metalladhäsionsschicht, um einen dritten Zwischenkörper zu bilden, in dem der erste, zweite und dritte Laseroszillatorabschnitt sowohl elektrisch als auch mechanisch durch die Metalladhäsionsschicht verbunden wurden;
Ausführen einer Ätzbehandlung am dritten Zwischenkörper, um den zweiten Halbleitersubstratabschnitt vom dritten Zwischenkörper zu entfernen, und um Abschnitte des zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitts zu entfernen, mit Ausnahme der Abschnitte, in denen Wellenleiter ausgebildet sind, wodurch mehrere zweite und dritte Laseroszillatorabschnitte gebildet werden;
Entfernen verbleibender Abschnitte der Ätzstoppschicht, wodurch die Laseroszillatorabschnitte und die Metalladhäsionsschicht in den Ausnehmungsabschnitten freigelegt werden, die zwischen den Laseroszillatorabschnitten entstanden sind;
jeweils Ausbilden von ohmschen Elektroden am unteren Ende des ersten Halbleitersubstrats, Ausbilden eines ersten lichtemittierenden Elements am oberen Ende des zweiten Laseroszillatorabschnitts, Ausbilden eines zweiten lichtemittierenden Elements, und Ausbilden eines dritten lichtemittierenden Elements am oberen Ende des dritten Laseroszillatorabschnitts;
Ausbilden der ohmschen Elektrode auf einem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht, die zur Außenseite des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements freiliegt, gefolgt vom Spalten des dritten Zwischenkörpers und Zerteilen des dritten Zwischenkörpers entlang von Ausnehmungsabschnitten, die jeweils an den Seiten der zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitte entstanden sind, wodurch mehrere Halbleiterlaservorrichtungen gebildet werden, wovon jeder einen ersten Laseroszillatorabschnitt, einen zweiten Laseroszillatorabschnitt und einen dritten Laseroszillatorabschnitt umfasst, die mit den dazwischenliegenden Adhäsionsschichten fest miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung durch die Ansprüche 4 bis 6 definiert und bezieht sich auf eine Halbleiterlaservorrichtung zum Abgeben mehrerer Laserstrahlen mit drei verschiedenen Wellenlängen, wobei die Vorrichtung umfasst:
einen ersten auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Laseroszillatorabschnitt mit einer vorbestimmten spezifischen Oberfläche, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Stickstoff in seiner aktiven Schicht enthält, und um Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm abzugeben,
wobei das Halbleitersubstrat durch einen Nitridhalbleiter der Gruppe III gebildet ist, der mindestens Stickstoff enthält oder aus Siliciumcarbid besteht,
einen zweiten Laseroszillatorabschnitt mit einer kleineren spezifischen Oberfläche als der erste Laseroszillatorabschnitt,
wobei der zweite Laseroszillatorabschnitt ein Halbleiterlaser ist, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Phosphor in seiner aktiven Schicht enthält, und um ein Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm abzugeben,
wobei die Vorrichtung darüber hinaus einen dritten Laseroszillatorabschnitt enthält, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Arsen in seiner aktiven Schicht enthält, und um ein Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm abzugeben,
wobei der zweite Laseroszillatorabschnitt und der dritte Laseroszillatorabschnitt als aneinander angrenzende Laseroszillatorabschnitte ausgebildet sind.
Die eine Fläche des ersten Laseroszillatorabschnitts, die sich weiter weg vom Halbleitersubstrat befindet, die eine Fläche des zweiten Laseroszillatorabschnitts, die sich näher an seinem lichtemittierenden Abschnitt befindet, und die eine Fläche des dritten Laseroszillatorabschnitts, die sich näher an seinem lichtemittierenden Abschnitt befindet, sind sowohl elektrisch als auch mechanisch mittels einer Metalladhäsionsschicht mit einer elektrischen Leitfähigkeit verbunden;
die ohmschen Elektroden sind jeweils am unteren Ende des ersten Halbleitersubstrats, welches das erste lichtemittierende Element bildet, am oberen Ende des zweiten Laseroszillatorabschnitts, der ein zweites lichtemittierendes Element bildet, und am oberen Ende des dritten Laseroszillatorabschnitts ausgebildet, der ein drittes lichtemittierendes Element bildet; und
die ohmsche Elektrode ist in einem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht ausgebildet, die zur Außenseite des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements freiliegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen klar:
1A und 1B sind Ansichten, die eine äußere Auslegung und eine Querschnittsstruktur einer Halbleiterlaservorrichtung zeigen, die nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Die 2A – 2G sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach der ersten Ausführungsform zeigen.
Die 3A – 3C sind perspektivische Ansichten, die den Herstellungsprozess zeigen, der auf den in den 2A – 2G gezeigten Prozess folgen.
Die 4A – 4C sind Querschnittsansichten, die einen anderen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach der ersten Ausführungsform zeigen.
5 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach einem ersten Beispiel ausgebildet ist.
Die 6A – 6D sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach dem ersten Beispiel zeigen.
Die 7A – 7D sind Querschnittsansichten, die den Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach dem ersten Beispiel weiter zeigen.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach einem zweiten Beispiel ausgebildet ist.
Die 9A und 9B sind Querschnittsansichten, die den Aufbau der Halbleiterlaservorrichtung zeigen, die nach einer zweiten Ausführungsform ausgebildet ist.
Die 10A – 10G sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach der zweiten Ausführungsform zeigen.
Die 11A und 11B sind Querschnittsansichten, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung zeigen, die nach einer dritten Ausführungsform ausgebildet ist.
Die 12A – 12G sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach der dritten Ausführungsform zeigen.
Die 13A und 13B sind Querschnittsansichten, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung zeigen, die nach einer vierten Ausführungsform ausgebildet ist.
Die 14A – 14D sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung nach der vierten Ausführungsform zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Eine Halbleiterlaservorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht, die eine äußere Auslegung der Halbleiterlaservorrichtung zeigt, 1B ist eine Ansicht, die eine Querschnittsauslegung der in 1A gezeigten Halbleiterlaservorrichtung zeigt. Die 2, 3 und 4 sind Ansichten, die einen Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung zeigen.
Wie in 1A und 1B gezeigt ist, hat die Halbleiterlaservorrichtung 1 einen hybriden Aufbau, der ein erstes lichtemittierendes Element 2 und ein zweites lichtemittierendes Element 3 umfasst, die mittels einer Metalladhäsionsschicht 4, die als Adhäsionsschicht dient und eine elektrische Leitfähigkeit hat, eine Einheit bildend aneinander befestigt sind. Hier ist das erste lichtemittierende Element 2 in der Lage, einen Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge (z.B. ca. 400 nm) abzugeben, und das zweite lichtemittierende Element 3 ist in der Lage, einen Laserstrahl mit langer Wellenlänge (z.B. von ca. 600 nm bis ca. 700 nm) abzugeben.
Das erste lichtemittierende Element 2 ist auf einem Halbleitersubstrat SUB1 ausgebildet, das aus einem Nitridhalbleiter der Gruppe III besteht und einen Laseroszillatorabschnitt 5 mit einem Stegwellenleiter 6, eine Isolierschicht 7, welche die Oberseite des Laseroszillatorabschnitts 5 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 6 bedeckt, und eine ohmsche Elektrodenschicht 8 umfasst, die elektrisch an den Stegwellenleiter 6 angeschlossen ist und auf die Isolierschicht 7 aufgetragen ist.
Darüber hinaus sind die ohmsche Elektrodenschicht 8 und die als Adhäsionsschicht dienende Metalladhäsionsschicht 4 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, während eine ohmsche Elektrode P1 auf der Rückseite des Halbleitersubstrats SUB1 ausgebildet ist.
Hier enthält der Laseroszillatorabschnitt 5 eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit zwei Kaschierungsschichten, die geschichtet sind, um eine aktive Schicht einer Mehrquantentopfstruktur und den zuvor erwähnten, auf der Seite der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildeten Stegwellenleiter 6 mittels einer Anordnung einzuschließen, in der mehrere Halbleiterdünnfilme, die aus Nitridhalbleitern der Gruppe III (z.B. auf GaN beruhenden Halbleitern) bestehen, auf das Halbleitersubstrat SUB1 geschichtet sind.
Das zweite lichtemittierende Element 3 hat eine Struktur, in der mehrere III-V-Verbundhalbleiterschichten geschichtet sind, die Arsen (As), Phosphor (P) oder Antimon (Sb) als Element der Gruppe V enthalten, und umfasst einen Laseroszillatorabschnitt 9 mit einem Stegwellenleiter 10, einer Isolierschicht 11, welche die gesamte Fläche der Metalladhäsionsschicht 4 des Laseroszillatorabschnitts 9 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 10 bedeckt, und einer ohmschen Elektrodenschicht 12, die elektrisch an den Stegwellenleiter 10 angeschlossen und auf die Isolierschicht 11 geschichtet ist.
Hier umfasst der Laseroszillatorabschnitt 9 eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit zwei Kaschierungsschichten, die zusammen geschichtet sind, um eine aktive Schicht einer gedehnten Mehrquantentopfstruktur einzuschließen, die zumindest Phosphor (P) enthält, und umfasst auch den zuvor erwähnten Stegwellenleiter 10, der auf der Seite der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet ist.
Darüber hinaus sind die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die als Adhäsionsschicht dienende Metalladhäsionsschicht 4 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, während eine ohmsche Elektrode P2 auf der Fläche des Laseroszillatorabschnitts 9 ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist, wie in 1A und 1B gezeigt, die spezifische Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3, das an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet, im Vergleich zur spezifischen Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 5 des ersten lichtemittierenden Elements 2, das an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet, relativ klein. Wegen des Unterschieds zwischen den spezifischen Oberflächen der Laseroszillatorabschnitte 5 und 9, werden die Metalladhäsionsschichten 4 und die ohmschen Elektroden 12 vom Laseroszillatorabschnitt 9 teilweise freigelegt. Im Übrigen ist eine ohmsche Elektrode P3 am freiliegenden Abschnitt (nachstehend als freiliegender Abschnitt bezeichnet) der ohmschen Elektrodenschicht 12 ausgebildet.
Wenn ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P1 und P3 zugeführt wird, fließt dieser durch die ohmschen Elektrodenschichten 8 und 12, während ein begrenzter Strom durch den Stegwellenleiter 6 in die zuvor erwähnte aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 5 fließt, wodurch eine Lichtemission bewirkt wird. Darüber hinaus ist ein Laserresonator durch Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) gebildet, die an beiden Enden des Stegwellenleiters 6 ausgebildet sind, und Licht, das entlang des Stegwellenleiter 6 geleitet wird, wird wiederholt durch die Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) an den beiden Enden reflektiert, wodurch sukzessive eine Trägerrekombination herbeigeführt und abwechselnd eine induzierte Emission bewirkt wird, und somit wird der zuvor erwähnte Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge von den Spaltungsflächen abgegeben.
Wenn entsprechend ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P2 und P3 zugeführt wird, fließt dieser durch die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4, während ein begrenzter Strom durch den Stegwellenleiter 10 in die zuvor erwähnte aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 9 fließt, wodurch eine Lichtemission bewirkt wird. Darüber hinaus ist ein Laserresonator durch Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) gebildet, die an beiden Enden des Stegwellenleiters 10 ausgebildet sind, und Licht, das entlang des Stegwellenleiter 10 geleitet wird, wird wiederholt durch die Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) an den beiden Enden reflektiert, wodurch sukzessive eine Trägerrekombination herbeigeführt und abwechselnd eine induzierte Emission bewirkt wird, und somit wird der zuvor erwähnte Laserstrahl mit langer Wellenlänge von den Spaltungsflächen abgegeben.
Zusätzlich ist eine hochreflektierende Beschichtung auf der rückseitigen Spaltungsfläche des ersten und zweiten lichtemittierenden Elements 2, 3 ausgebildet.
Als Nächstes wird ein Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung 1 mit der vorstehend beschriebenen Auslegung mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
Zuerst werden, wie in 2A gezeigt, bei der es sich um eine Querschnittsansicht handelt, ein erster Zwischenkörper 100 zum Ausbilden mehrerer erster lichtemittierender Elemente und ein zweiter Zwischenkörper 200 zum Ausbilden mehrerer zweiter lichtemittierender Elemente 3 vorab auf eine wie in 2B, bei der es sich auch um eine Querschnittsansicht handelt, gezeigte Weise hergestellt.
Und zwar werden, wie in 2A gezeigt, mittels eines MOCVD-Verfahrens o. dgl. mehrere Halbleiterdünnschichten, die aus Nitridhalbleitern der Gruppe III o. dgl. bestehen und unterschiedliche Zusammensetzungen und Dicken haben, ausgebildet und auf das Halbleitersubstrat SUB1 geschichtet, das aus einem Nitridhalbleiter der Gruppe III o. dgl. besteht. Im Ergebnis entstehen eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur), welche die zuvor erwähnte aktive Schicht mit Mehrquantentopfstruktur enthält, und Kaschierungsschichten, gefolgt von einem teilweisen Atzen eines Teils über der aktiven Schicht, wodurch mehrere Stegwellenleiter 6 in vorbestimmten Abständen ausgebildet werden. Darüber hinaus werden, wie in 2A gezeigt, nach der Ausbildung der Isolierschicht 7 auf der gesamten Fläche mit Ausnahme des Stegwellenleiters 6 die ohmsche Elektrodenschicht 8 und die Metalladhäsionsschicht 4a sukzessive ausgebildet und mittels Aufdampfen auf die gesamte Fläche einschließlich des Stegwellenleiters 6 und der Isolierschicht 7 geschichtet.
Durch diesen Herstellungsprozess wird also der Zwischenkörper 100 ausgebildet, um mehrere erste lichtemittierende Elemente 2 zu bilden.
Dann wird, wie in 2B gezeigt, eine Ätzstoppschicht STP zum Stoppen des Ätzprozesses durch ein MOCVD-Verfahren o. dgl. auf dem Halbleitersubstrat 13 ausgebildet, das aus GaAs o. dgl. besteht. Dann werden mehrere Halbleiterdünnschichten, die aus einem Verbundhalbleiter bestehen, der As oder P als Element der Gruppe V enthält und verschiedene Zusammensetzungen und Dicken hat, auf der Ätzstoppschicht STP ausgebildet, wodurch eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) entsteht, welche die zuvor erwähnte aktive Schicht aus der gedehnten Mehrquantentopfstruktur enthält, gefolgt von einem teilweisen Atzen eines Abschnitts über der aktiven Schicht, wodurch mehrere streifenförmige Stegwellenleiter 10 mit denselben Abständen wie die vorstehenden Wellenleiter 6 entstehen.
Darüber hinaus wird, wie in 2B gezeigt, nach der Ausbildung einer Isolierschicht 11 auf dem ganzen oberen Abschnitt mit Ausnahme des Stegwellenleiters 10, eine ohmsche Elektrodenschicht 12 auf die ganze Oberfläche geschichtet, welche den Stegwellenleiter 10 und die Isolierschicht 11 abdeckt, gefolgt von der Ausbildung einer Metalladhäsionsschicht 4b auf der ohmschen Elektrodenschicht 12.
Auf diese Weise wird also unter Verwendung dieses Herstellungsprozesses der Zwischenkörper 200 hergestellt, der in der Lage ist, mehrere zweite lichtemittierende Elemente 3 zu bilden.
Als Nächstes werden, wie in 2C gezeigt, die vorab hergestellten Zwischenkörper 100, 200 mit den Metalladhäsionsschichten 4a und 4b ausgerichtet, wodurch eine Kombination der Zwischenkörper 100, 200 mit diesen Metalladhäsionsschichten bewirkt wird.
Hier erfolgt ein Ausrichtungsvorgang so, dass die Stegwellenleiter 6 und 10 der Zwischenkörper 100, 200 einander mit nur einem geringen Abstand dazwischen zugewandt sein können. Dann wird vorab eine Positionseinstellung so vorgenommen, dass die lichtemittierenden Punkte der Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 der jeweiligen Halbleiterlaservorrichtungen 1 nach einem Spaltungsvorgang o. dgl. zum Aufteilen dieser Materialien in einzelne Halbleiterlaservorrichtungen einander näher kommen können.
Anschließend werden die Zwischenkörper 100, 200 mit einer vorbestimmten Druckkraft zueinandergepresst und dann im Ganzen erwärmt, um die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b miteinander zu verschmelzen, darauf folgt ein Abkühlungsprozess. In der Folge sind die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b, wie in 2D gezeigt, zu einer eine Einheit bildenden Metalladhäsionsschicht 4 verbunden, wodurch die Zwischenkörper 100, 200 mit der dazwischen eingesetzten Metallschicht 4 fixiert werden, wodurch ein als eine Einheit ausgebildeter Zwischenkörper 300 entsteht.
Als Nächstes wird, wie in 2E gezeigt, eine Ätzbehandlung, wodurch das Halbleitersubstrat 13 entfernt wird, am Halbleitersubstrat 13 vorgenommen, bis eine Ätzstoppschicht STP freiliegt.
Anschließend wird, wie in 2F gezeigt, eine Nassätzbehandlung durchgeführt, um einen Bereich zu entfernen, der sich von der Ätzstoppschicht STP zur Isolierschicht 11 erstreckt, aber mehrere Abschnitte auslässt, die mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 bilden. Auf diese Weise entstehen, wie in 2G gezeigt, mehrere Laseroszillatorabschnitte 9, die mehrere konvexe Abschnitte im Querschnitt herstellen, während die ohmsche Elektrodenschicht 12 in konkaven Abschnitten R bloßliegt, die zwischen den Laseroszillatorabschnitten 9 ausgebildet sind. Und zwar liegt, wie in 2G gezeigt ist, die ohmsche Elektrodenschicht 12 als freiliegende Abschnitte 12R frei.
Als Nächstes wird, wie in 3A gezeigt, die Ätzstoppschicht STP entfernt, während ohmsche Elektroden P1, P2 und P3 jeweils durch Dampfabscheidung auf dem Halbleitersubstrat SUB1, der feiliegenden Fläche jedes Laseroszillatorabschnitts 9 und den freiliegenden Abschnitten 12R der ohmschen Elektrodenschicht 12 ausgebildet werden.
Danach wird der Zwischenkörper 300, wie in 3B gezeigt, in einem vorbestimmten Abstand in der vertikalen Richtung der Stegwellenleiter 6 und 10 gespalten, gefolgt von der Ausbildung einer hochreflektierenden Beschichtung auf jeder zweiten Spaltungsfläche.
Anschließend erfolgt, wie in 3C gezeigt, eine Teilung durch Zerschneiden entlang der freiliegenden Abschnitte 12R der ohmschen Elektrodenschicht 12, wodurch die jeweiligen Halbleiterlaservorrichtungen 1 mit dem in 1A und 1B gezeigten Aufbau entstehen.
Da somit nach der Halbleiterlaservorrichtung 1 der in 1A und 1B gezeigten vorliegenden Ausführungsform die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 durch die dazwischen eingesetzte Metalladhäsionsschicht 4 fixiert sind, kann der Abstand zwischen dem lichtemittierenden Punkt des Laseroszillatorabschnitts 5 und dem lichtemittierenden Punkt des Laseroszillatorabschnitts 9 verringert werden.
Die Metalladhäsionsschicht 4 braucht nämlich nur eine Dicke zu haben, die notwendig ist, um die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 zu fixieren. Somit wird es möglich, den Abstand zwischen den lichtemittierenden Punkten stark zu senken, indem die Metalladhäsionsschicht 4 vorgesehen wird, die im Vergleich zu dem im Stande der Technik offenbarten Substrat eine extrem geringe Dicke hat.
Da darüber hinaus die Isolierschichten 7, 11 und die ohmschen Elektrodenschichten 8, 12 unter der Voraussetzung, dass ihre Funktionen berücksichtigt werden, auch eine geringe Dicke haben können, ist es möglich, den Abstand zwischen den lichtemittierenden Punkten weiter zu verringern.
Da zusätzlich nach der in 1A und 1B gezeigten vorliegenden Ausführungsform die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmsche Elektrodenschicht 12 zur Seite des Laseroszillatorabschnitts 9 hin teilweise freiliegen, ist es einfach, einen elektrischen Kontakt mit diesen freiliegenden Abschnitten herzustellen, wodurch es möglich gemacht wird, einen vereinfachten Montageprozess zu realisieren.
Da im Übrigen die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmschen Elektrodenschichten 8, 12 als sogenannte gemeinsame Elektrode oder Sammelelektrode dienen können, um einen Treiberstrom an die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 anzulegen, ist es möglich, eine verbesserte Halbleiterlaservorrichtung bereitzustellen, bei der die Anzahl der Elektroden zum Zuführen von Treiberstrom gesenkt wurde.
Darüber hinaus unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von einem herkömmlichen Prozess, bei dem die anzubringenden lichtemittierenden Elemente vorab als einzelne Halbleiterchips hergestellt werden, danach diese lichtemittierenden Elemente so angebracht werden, dass eine Hybridstruktur entsteht. Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt sich, wie in 2 und 3 gezeigt dar, wobei die Zwischenkörper 100, 200, die in der Lage sind, mehrere erste und zweite lichtemittierende Elemente 2, 3 zu bilden, mittels der Metalladhäsionsschicht 4 fixiert werden, um den Zwischenkörper 300 zu bilden, und danach der Zwischenkörper 300 gespalten und zerschnitten wird, um ihn in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu unterteilen.
Wenn die Zwischenkörper 100, 200 mittels der Metalladhäsionsschicht 4 in einem Halbleiterherstellungsprozess fixiert werden, ist es deshalb möglich, eine optimale Steuerung des Abstands zwischen den lichtemittierenden Punkten der Halbleiterlaservorrichtungen 1, die später durch eine Unterteilungsbehandlung ausgebildet werden sollen, in einem Schritt durchzuführen, und auch die Positionsausrichtung zwischen den jeweiligen lichtemittierenden Punkten mit hoher Präzision vorzunehmen. Da es auf diese Weise möglich ist, eine optimale Steuerung des Abstands zwischen den lichtemittierenden Punkten durchzuführen, wird es möglich, die industrielle Produktivität zu verbessern und eine Gleichmäßigkeit in der Produktqualität sicherzustellen.
Da darüber hinaus die Stegwellenleiter 6, 10 der Laseroszillatorabschnitte 5, 9 sich nahe an der Metalladhäsionsschicht 4 befinden, und da eine Struktur gebildet wurde, bei der ein Teil der Metalladhäsionsschicht 4 freiliegt, ist es möglich, die Wärme, die durch den Laserbetrieb der Laseroszillatorabschnitte 5, 9 erzeugt wird, effizient abzuleiten.
Wenn außerdem die Halbleiterlaservorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform als Lichtquelle für ein optisches Abtastsystem verwendet wird, um eine Datenaufzeichnung oder – wiedergabe auf CD, DVD oder einem anderen Speichermedium zu bewerkstelligen, können, da ein Abstand zwischen den lichtemittierenden Punkten gering ist, die jeweiligen lichtemittierenden Punkte der ersten und zweiten lichtemittierenden Elemente 2, 3 mit hoher Präzision mit der optischen Achse des optischen Abtastsystems ausgerichtet werden, wodurch es möglich wird, das Auftreten von Aberration o. dgl. größtenteils zu verhindern.
In dem zuvor erörterten Herstellungsprozess nach der vorliegenden Erfindung wird, wie in 2B gezeigt, die Ätzstoppschicht über einem ganzen Bereich zwischen dem Halbleitersubstrat 13 und dem Laseroszillatorabschnitt 9 des Zwischenkörpers 200 ausgebildet. Dann werden, wie in den 2E bis 2G gezeigt, nachdem das Halbleitersubstrat 13 durch Ätzen entfernt wurde, die Ätzstoppschicht STP und der Laseroszillatorabschnitt 9 auch teilweise durch Ätzen abgetragen, wodurch mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 entstehen und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freigelegt wird. Allerdings soll die vorliegende Erfindung keineswegs auf einen solchen Herstellungsprozess beschränkt werden. Es können nämlich auch andere Herstellungsprozesse eingesetzt werden, um mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 auszubilden und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freizulegen.
Beispielsweise ist es als Modifizierung der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, einen in 4A gezeigten Prozess einzusetzen. Und zwar werden Ätzstoppschichten STP auf dem Halbleitersubstrat 13 teilweise so ausgebildet, dass die jeweiligen Laseroszillatorabschnitte 9 ausgebildet werden können. Anschließend werden mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 mit Stegwellenleitern 10, die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4b sukzessive auf die Ätzstoppschicht STP und das Halbleitersubstrat 13, wodurch der Zwischenkörper 200 entsteht, geschichtet, die später zur Ausbildung mehrerer lichtemittierender Elemente 3 verwendet werden.
Als Nächstes werden der Zwischenkörper 200 und der zuvor erwähnte Zwischenkörper 100 genauso wie in 2C und 2D gezeigt, miteinander verbunden und erwärmt, woraufhin ein Abkühlen folgt, wodurch die Metalladhäsionsschicht 4b des Zwischenkörpers 200 und die Metalladhäsionsschicht 4a des Zwischenkörpers 100 miteinander verschmolzen werden, wodurch mittels der so verfestigten Metalladhäsionsschicht 4 der Zwischenkörper 300 in einer eine Einheit bildenden Form hergestellt wird.
Als Nächstes wird, wie in 4B gezeigt, ein Ätzprozess durchgeführt, um das Halbleitersubstrat 13 zu entfernen, während gleichzeitig diejenigen freiliegenden Abschnitte des Laseroszillatorabschnitts 9 und der Isolierschicht 11 entfernt werden, die nicht mit der Ätzstoppschicht STP bedeckt sind. Auf diese Weise entstehen, wie in 4C gezeigt, mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 mit jeweils einem konvexen Querschnitt, während die ohmsche Elektrodenschicht 12 in den Ausnehmungs- oder vertieften Abschnitten R zwischen den Laseroszillatorabschnitten 9 freiliegt.
Dann werden also, nachdem die ohmschen Elektroden P1, P2 und P3 ähnlich wie die in den 3A bis 3C gezeigten, in den vorbestimmten Abschnitten des Zwischenkörpers 300 ausgebildet wurden, die jeweiligen Halbleiterlaservorrichtungen 1 durch Spaltung und Zerschneiden hergestellt.
Auf diese Weise ist es, selbst wenn die Ätzstoppschicht STP nur so ausgebildet ist, dass sie die Bereiche zur Ausbildung der jeweiligen Laseroszillatorabschnitte 9 bedeckt, immer noch möglich, die Halbleiterlaservorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung auszubilden.
Wenn darüber hinaus die Ätzstoppschicht STP nur so ausgebildet wird, dass sie die Bereiche zum Ausbilden der jeweiligen Laseroszillatorabschnitte 9 bedeckt, ist es in einem Ätzprozess möglich, einen Ätzschritt zum Entfernen des Halbleitersubstrats 13 (wie in 4B und 4C gezeigt) und einen Ätzschritt zum Entfernen derjenigen Abschnitte der Laseroszillatorabschnitte 9 und der Isolierschicht 11 aufzunehmen, die nicht mit der Ätzstoppschicht STP bedeckt sind, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform auf Grundlage eines Beispiels beschrieben wurde, bei dem der das zweite lichtemittierende Element 3 bildende Laseroszillatorabschnitt 9 durch III-V-Verbundhalbleiterdünnfilme gebildet ist, bei denen das Element der Gruppe V aus As oder P besteht, kann der Laseroszillatorabschnitt auch durch einen III-V-Verbundhalbleiterdünnfilm gebildet werden, bei dem das Element der Gruppe V aus Sb besteht. Zusätzlich lässt sich der Laseroszillatorabschnitt 9 nicht nur durch die III-V-Verbundhalbleiterdünnfilme herstellen, sondern kann auch durch II-VI-Verbundhalbleiterdünnfilme ausgebildet werden.
(Erstes Beispiel)
Als Nächstes wird ein erstes Beispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben.
5 ist eine den 1A und 1B entsprechende Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung nach dem ersten Beispiel zeigt. 6 und 7 sind Ansichten, die den Herstellungsprozess dieser Halbleiterlaservorrichtung zeigen. Jedoch sind in den 5 bis 7 Elemente, die gleich oder ähnlich den in den 1 bis 3 gezeigten sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Wie in 5 gezeigt ist, hat die Halbleiterlaservorrichtung 1 dieses Beispiels eine hybride Struktur, die das erste lichtemittierenden Element 2, bei dem es sich um einen auf GaN beruhenden Laser (blauen Laser) handelt, und das zweite lichtemittierende Element 3 enthält, bei dem es sich um einen auf AlGaInP beruhenden Laser (roten Laser) handelt, die mittels einer Metalladhäsionsschicht mit elektrischer Leitfähigkeit miteinander integriert wurden.
Das erste lichtemittierende Element 2 umfasst den Laseroszillatorabschnitt 5, der auf dem Halbleitersubstrat (GaN-Substrat der n-Art) SUB1 ausgebildet ist und einen Stegwellenleiter 6 besitzt, während das zweite lichtemittierende Element 3 den Laseroszillatorabschnitt 9 mit einen Stegwellenleiter 10 umfasst.
Da darüber hinaus ein Unterschied zwischen den spezifischen Oberflächen der Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 besteht, liegt ein Teil der Metalladhäsionsschicht 4 zur Seite des Laseroszillatorabschnitts 9 hin frei, während die ohmschen Elektroden P1, P2 und P3 auf dem Halbleitersubstrat SUB1, dem Laseroszillatorabschnitt 9 bzw. dem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet sind.
Wenn ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P1 und P3 zugeführt wird, gibt das erste lichtemittierende Element 2 Laserlicht im Bereich von blauem bis ultraviolettem Licht ab (das zum Beispiel eine Wellenlänge von 400 nm hat). Wird hingegen ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P2 und P4 zugeführt, gibt das zweite lichtemittierende Element 3 rotes Laserlicht ab (das zum Beispiel eine Wellenlänge von 600 nm bis 700 nm hat).
Der Laseroszillatorabschnitt 5 des ersten lichtemittierenden Elements 2 hat einen Mehrschichtaufbau, der dadurch hergestellt wird, dass auf dem aus dem zuvor erwähnten GaN-(0001)-Substrat der n-Art bestehenden Halbleitersubstrat SUB1 sukzessive eine Pufferschicht 5a, eine Bodenschicht 5b, eine Kaschierungsschicht 5c der n-Art, eine Führungsschicht 5d der n-Art, eine aktive Schicht 5e, eine Elektronensperrschicht 5f, eine Führungsschicht 5g der p-Art, eine Kaschierungsschicht 5h der p-Art und eine Kontaktschicht 5i der p-Art übereinander angeordnet werden. Dann erfolgt eine Ätzbehandlung o. dgl., um die Kontaktschicht 5i der p-Art und die Kaschierungsschicht 5h der p-Art teilweise zu entfernen, wodurch der Stegwellenleiter 6 entlang der Richtung <1-100> ausgebildet wird.
Dann wird die Isolierschicht 7 über der gesamten Kaschierungsschicht 5h der p-Art mit Ausnahme der Kontaktschicht 5i der p-Art ausgebildet, während die ohmsche Elektrodenschicht 8 weiter über der gesamten Kontaktschicht 5i der p-Art und der Isolierschicht 7 ausgebildet wird.
Deshalb wird der Stegwellenleiter 6 über die Kontaktschicht 5i der p-Art und die ohmsche Elektrodenschicht 8 elektrisch an die Metalladhäsionsschicht 4 angeschlossen.
Genauer ausgedrückt besteht die Pufferschicht 5a aus GaN oder AlN und ist in einer Dicke von ca. mehreren Zehntel nm ausgebildet. Die Bodenschicht 5b besteht aus GaN der n-Art, das mit Si für eine Leitfähigkeit der n-Art dotiert ist, und hat eine Dicke von ca. 5 – 15 Mikrometer. Die Kaschierungsschicht 5c der n-Art besteht aus Al_0,08Ga_0,92N der n-Art und hat eine Dicke von ca. 0,8 Mikrometer. Die Führungsschicht 5d der n-Art besteht aus GaN der n-Art und hat eine Dicke von ca. 2 Mikrometer.
Die aktive Schicht 5e ist in einer Dicke von ca. mehreren Zehntel nm ausgebildet und besitzt die Mehrquantentopfstruktur, die Wannenschichten und Sperrschichten umfasst, die aus In_xGa_1-xN (unter der Voraussetzung, dass 0 <= x) unterschiedlicher Zusammensetzung wie etwa Al_0,08Ga_0,92N bzw. Al_0,01Ga_0,99N bestehen.
Hier besteht die Elektronensperrschicht 5f aus AlGaN und hat eine Dicke von ca. 0,02 Mikrometer. Die Führungsschicht 5g der p-Art besteht aus GaN der p-Art, das für eine Leitfähigkeit der p-Art mit Mg dotiert ist, und ist in einer Dicke von ca. 0,2 Mikrometer ausgebildet.
Die Kaschierungsschicht 5h der p-Art besteht aus Al_0,08Ga_0,92N der p-Art und hat eine Dicke von ca. 0,4 Mikrometer. Die Kontaktschicht 5i der p-Art besteht aus GaN der p-Art und hat eine Dicke von ca. 0,1 Mikrometer.
Außerdem ist die ohmsche Elektrodenschicht 8 entweder durch Pd, Pt, Au oder Ni oder eine Legierung gebildet, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Die Isolierschicht 7 ist durch SiO₂ o. dgl. gebildet.
Obwohl die Einzelheiten des vorstehend beschriebenen Aufbaus bei der Beschreibung eines dazugehörigen Herstellungsprozesses weiter erörtert werden, wird die Metalladhäsionsschicht 4 durch eine Legierung gebildet, die durch Legieren der Metalladhäsionsschicht 4a aus Au und der Metalladhäsionsschicht 4b aus Sn hergestellt wird.
Der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3 hat einen Mehrschichtaufbau, der dadurch ausgebildet wird, dass sukzessive eine Pufferschicht 9a, eine Kaschierungsschicht 9b der n-Art, eine aktive Schicht 9c, eine Kaschierungsschicht 9d der p-Art, eine Glättungsschicht 9e und eine Kontaktschicht 9f der p-Art übereinander angeordnet werden. Dann werden die Kontaktschicht 9f der p-Art, die Glättungsschicht 9e und die Kaschierungsschicht 9d der p-Art durch eine Ätzbehandlung teilweise entfernt, so dass der zuvor erwähnte Stegwellenleiter 10 entlang derselben Richtung wie der Stegwellenleiter 6 ausgebildet werden kann.
Dann wird die ganze Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 9 mit Ausnahme der zuvor erwähnten Kontaktschicht 9f der p-Art mit einer Isolierschicht 11 bedeckt. Darüber hinaus wird die ohmsche Elektrodenschicht 12 auf der Kontaktschicht 9f der p-Art und der gesamten Fläche der Isolierschicht 11 ausgebildet, wodurch die Kontaktschicht 9f der p-Art elektrisch an die ohmsche Elektrodenschicht 12 und darüber hinaus über die ohmsche Elektrodenschicht 12 an die Metalladhäsionsschicht 4 angeschlossen werden kann.
Speziell besteht die Pufferschicht 9a aus GaAs der n-Art, das mit Si für eine Leitfähigkeit der n-Art dotiert ist, und hat eine Dicke von ca. 0,5 Mikrometer. Die Kaschierungsschicht 9b der n-Art besteht aus Al_0,35Ga_0,15In_0,5P der n-Art und hat eine Dicke von ca. 1,2 Mikrometer.
Die aktive Schicht 9c ist in einer Dicke von mehreren Zehntel nm ausgebildet und hat eine gedehnte Mehrquantentopfstruktur, die aus GaInP und AlGaInP besteht. Die Kaschierungsschicht 9d der p-Art besteht aus Al_0,35Ga_0,15In_0,5P, das mit Zn für eine Leitfähigkeit der p-Art dotiert ist, und hat eine Dicke von ca. 1,2 Mikrometer. Die Glättungsschicht 9e besteht aus Ga_0,51In_0,49P der p-Art und hat eine Dicke von ca. 0,05 Mikrometer. Die Kontaktschicht 9f der p-Art besteht aus GaAs der p-Art und hat eine Dicke von ca. 0,2 Mikrometer.
Die ohmsche Elektrodenschicht 12 ist entweder aus Ti, Pt, Cr, Au oder Au-Zn oder durch eine Legierung hergestellt, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Die Isolierschicht 11 ist durch SiO₂ o. dgl. hergestellt.
Als Nächstes wird der Herstellungsprozess der Halbleiterlaservorrichtung 1 dieses Beispiels mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
Zuerst wird der Zwischenkörper 100 zur Ausbildung mehrerer erster lichtemittierender Elemente 2 nach einem in den 6A bis 6D gezeigten Prozess hergestellt, während der Zwischenkörper 200 zur Ausbildung mehrerer zweiter lichtemittierender Elemente 3 nach einem in den 7A bis 7D gezeigten Prozess hergestellt wird.
Wie in 6A gezeigt ist, werden die auf GaN beruhenden Dünnfilme zur Ausbildung des Laseroszillatorabschnitts 5 auf dem Halbleitersubstrat SUB1 unter Verwendung des MOCVD-Verfahrens hergestellt, wodurch der Zwischenkörper 100 entsteht.
Und zwar werden auf dem Halbleitersubstrat SUB1, das aus GaN (0001) der n-Art besteht, nacheinander ausgebildet: die Pufferschicht 5a, die aus GaN oder AlN besteht und eine Dicke von mehreren Zehntel nm hat, die Bodenschicht 5b mit einer Dicke von 5 – 15 Mikrometer und die aus GaN der n-Art besteht, das mit Si für eine Leitfähigkeit der n-Art dotiert ist, die Kaschierungsschicht 5c der n-Art, die aus Al_0,08Ga_0,92N der n-Art besteht und eine Dicke von ca. 0,8 Mikrometer hat, die Führungsschicht 5d der n-Art, die aus GaN der n-Art besteht und eine Dicke von 0,2 Mikrometer hat, die aktive Schicht 5e mit einer Mehrquantentopfstruktur einschließlich einer Wannen- und einer Sperrschicht, die aus Al_0,08Ga_0,92N und In_0,01Ga_0,99N besteht, die Elektronensperrschicht 5f, die aus AlGaN besteht und eine Dicke von ca. 0,02 Mikrometer hat, die Führungsschicht 5g der p-Art, die eine Dicke von ca. 0,2 Mikrometer hat und aus GaN der p-Art besteht, das mit Mg für eine Leitfähigkeit der p-Art dotiert ist, die Kaschierungsschicht 5h der p-Art, die aus Al_0,08Ga_0,92N der p-Art besteht und eine Dicke von ca. 0,4 Mikrometer hat, und die Kontaktschicht 5i der p-Art, die aus GaN der p-Art besteht und eine Dicke von ca. 0,1 Mikrometer hat.
Als Nächstes werden, wie in 6B gezeigt, mehrere Masken 101, die der Gestaltung der verschiedenen Stegwellenleiter 6 angepasst sind, entlang der Richtung <1-100> auf der Kontaktschicht 5i der p-Art des Zwischenkörpers 100 ausgebildet, woraufhin ein Entfernen von freiliegenden, nicht durch die Masken 101 bedeckten Abschnitten durch reaktives Ionenätzen (RIE) folgt.
In diesem Prozess erfolgt eine Ätzbehandlung, wie in 6C gezeigt, bis zu der Ätztiefe, die der übrigen Kaschierungsschichtdicke der p-Art von 0,05 Mikrometer entspricht, wodurch mehrere Stegwellenleiter 6 in der Richtung <1-100> in denselben Abständen wie die (später noch auszubildenden) mehreren Laseroszillatorabschnitte 5 entstehen, woraufhin die Masken 101 entfernt werden.
Als Nächstes wird, wie in 6D gezeigt, die Isolierschicht 7 aus SiO₂ durch Aufsputtern o.dgl. auf die ganze Oberseite des Zwischenkörpers 100 mit Ausnahme der Kontaktschicht 5i der p-Art ausgebildet, die auf den Stegwellenleitern 6 verbleibt. Dann wird die ohmsche Elektrodenschicht (p-seitige Elektrodenschicht) 8 mit einer Dicke von ca. 200 nm durch Dampfabscheidung auf der Kontaktschicht 5i der p-Art und der Isolierschicht 7 ausgebildet, indem entweder Pd, Pt Au oder Ni oder eine Legierung verwendet wird, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Anschließend wird die Metalladhäsionsschicht 4a, die aus Au besteht und eine Dicke von ca. 200 nm hat, durch Dampfabscheidung auf der ohmschen Elektrodenschicht 8 ausgebildet, wodurch ein endgültiger Zwischenkörper 100 entsteht.
Als Nächstes wird in dem Herstellungsprozess des Zwischenkörpers 200, wie in 7A gezeigt, die aus InGaP bestehende Ätzstoppschicht STP durch ein MOCVD-Verfahren auf dem GaAs-(001)-Substrat 13 der n-Art ausgebildet. Danach werden auf AlGaInP beruhende Dünnfilme zur Ausbildung des Laseroszillatorabschnitts 9 auf der Atzstoppschicht STP ausgebildet.
Und zwar werden aufeinanderfolgend auf der zuvor erwähnten Ätzstoppschicht STP ausgebildet: die Pufferschicht 9a, die eine Dicke von ca. 0,5 Mikrometer hat und aus GaAs der n-Art besteht, das mit Si für eine Leitfähigkeit der n-Art dotiert ist, die Kaschierungsschicht 9b der n-Art, die aus Al_0,35Ga_0,15In_0,5P besteht und eine Dicke von ca. 1,2 Mikrometer hat, die aktive Schicht 9c mit gedehnten Mehrquantentöpfen, die aus GaInP und AlGaInP bestehen, die Kaschierungsschicht 9d der p-Art, die eine Dicke von ca. 1,2 Mikrometer hat und aus Al_0,35Ga_0,15In_0,5P besteht, das mit Zn für eine Leitfähigkeit der p-Art dotiert ist, die Glättungsschicht 9e, die aus Ga_0,51In_0,49P besteht und eine Dicke von ca. 0,05 Mikrometer hat, und die Kontaktschicht 9f der p-Art, die aus GaAs der p-Art besteht und eine Dicke von ca. 0,2 Mikrometer hat.
Als Nächstes werden, wie in 7B gezeigt, mehrere Masken 201, die der Gestaltung der verschiedenen Stegwellenleiter 10 (5) angepasst sind, auf der Kontaktschicht 9f der p-Art des Zwischenkörpers 200 mit denselben Abständen wie die in 6C und 6D gezeigten Stegwellenleiter 6 ausgebildet, woraufhin ein Entfernen von freiliegenden, nicht durch die Masken 201 bedeckten Abschnitte durch reaktives Ionenätzen (RIE) folgt.
Anschließend erfolgt, wie in 7C gezeigt, eine Ätzbehandlung bis zu der Ätztiefe, die der übrigen Kaschierungsschichtdicke der p-Art von 0,2 Mikrometer entspricht, wodurch mehrere streifenförmige Stegwellenleiter 9 in denselben Abständen entstehen wie die der mehreren (später noch auszubildenden) Laseroszillatorabschnitte 9, woraufhin die Masken 201 entfernt werden.
Als Nächstes wird, wie in 7D gezeigt, die Isolierschicht 11 aus SiO₂ durch Aufsputtern o.dgl. auf die ganze Oberseite des Laseroszillatorabschnitts 9 mit Ausnahme der Kontaktschicht 9f der p-Art ausgebildet, die auf den Stegwellenleitern 10 verbleibt. Dann wird die ohmsche Elektrodenschicht (p-seitige Elektrodenschicht) 12 mit einer Dicke von ca. 200 nm durch Dampfabscheidung auf der Kontaktschicht 9f der p-Art und der Isolierschicht 11 ausgebildet, indem entweder Ti, Pt, Cr, Au oder Au-Zn oder eine Legierung verwendet wird, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Anschließend wird die Metalladhäsionsschicht 4b, die aus Sn besteht und eine Dicke von ca. 1 Mikrometer hat, auf der ohmschen Elektrodenschicht 12 ausgebildet.
Auf diese Weise hat der in 6D gezeigte Zwischenkörper 100, nachdem der Zwischenkörper 100, 200 hergestellt wurde, denselben wie in 2A gezeigten Aufbau, während der in 7D gezeigte Zwischenkörper 200 denselben wie in 2B gezeigten Aufbau hat.
Und zwar hat der in 2A durch schraffierte unterbrochene Linien gezeigte Laseroszillatorabschnitt 5 einen Aufbau, der auf GaN beruhende Laserdünnfilme 5a – 5i und die in 6D gezeigten Stegwellenleiter 6 enthält, während der in 2B durch schraffierte unterbrochene Linien gezeigte Laseroszillatorabschnitt 9 einen Aufbau hat, der auf AlGaInP beruhende Laserdünnfilme 9a – 9f und die in 7D gezeigten Stegwellenleiter 10 enthält.
Als Nächstes werden die Stegwellenleiter 6, 10 der in 6D und 7D gezeigten Zwischenkörper 100, 200 in eine einander zugewandte Stellung gebracht, um die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b in Kontakt miteinander kommen zu lassen, wodurch der Zwischenkörper 100 auf dieselbe Weise wie in 2C gezeigt mit dem Zwischenkörper 200 verbunden wird. Darüber hinaus werden die Zwischenkörper 100, 200 so zusammengefügt, dass die Kristallachse <1-100> der auf GaN beruhenden Laserdünnfilme 5a – 5i mit der Kristallachse <110> der auf AlGaInP beruhenden Laserdünnfilme 9a – 9f ausgerichtet ist. Darüber hinaus werden in dem Fall, dass der weiter unten noch erwähnte Spaltungsvorgang o. dgl. zur Ausbildung mehrerer Halbleiterlaservorrichtungen 1 durchgeführt wird, die Zwischenkörper 100, 200 vorab miteinander verbunden, und zwar so, dass der laserlichtemittierende Punkt des Laseroszillatorabschnitts 5, der in dem Prozess ausgebildet wird, bei dem der nachstehend noch erwähnte Spaltungsvorgang zur Ausbildung mehrerer Halbleiterlaservorrichtungen 1 durchgeführt wird, nahe an den laserlichtemittierenden Punkt des Laseroszillatorabschnitts 9 herankommen kann, der durch den nachstehend noch erwähnten Spaltungsprozess o. dgl. hergestellt wird.
Anschließend werden auf dieselbe Weise wie in 2D gezeigt die Zwischenkörper 100, 200 unter einer vorbestimmten Druckkraft zusammengepresst und insgesamt auf eine Temperatur von 300°C erhitzt, woraufhin eine Abfuhr der zugeführten Wärme erfolgt. Auf diese Weise verschmelzen die Metalladhäsionsschicht 4a aus Au und die Metalladhäsionsschicht 4b aus Sn miteinander, wodurch sich die Metalladhäsionsschicht 4 bildet, die aus einer Legierung aus Au-Sn besteht. Darüber hinaus wird die Wärmeabfuhrbehandlung durchgeführt, um die Metalladhäsionsschicht 4 zu verfestigen, wodurch der Zwischenkörper 300 hergestellt wird, in dem die Zwischenkörper 100, 200 durch Adhäsion aneinander befestigt wurden, um einen eine Einheit bildenden Körper zu bilden.
Als Nächstes wird auf dieselbe wie in 2E gezeigte Weise ein Ätzmittel verwendet, bei dem das Verhältnis Schwefelsäure : Wasserstoffperoxid : Wasser 4 : 1 : 1 beträgt, um das Halbleitersubstrat 13 zu dem endgültig ausgebildeten Zwischenkörper nass zu ätzen. Ein derartiger Ätzprozess wird nämlich so lange fortgesetzt, bis die Ätzstoppschicht STP freiliegt, dabei wird das Halbleitersubstrat 13 entfernt.
Danach erfolgt auf dieselbe wie in 2F gezeigte Weise eine Nassätzbehandlung, um die Schichten ausgehend von der Ätzstoppschicht STP bis zur Isolierschicht 11 zu entfernen, aber Bereiche W zur Ausbildung der Laseroszillatorabschnitte 9 auszulassen. In der Folge werden, wie in 2G gezeigt, mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 ausgebildet, wovon jeder einen konvexen Querschnitt besitzt, wodurch die ohmsche Elektrodenschicht 12 in den Ausnehmungsabschnitte oder vertieften Abschnitten R freigelegt wird, die auf der Seite zwischen diesen Laseroszillatorabschnitten 9 entstanden.
Indem nämlich die zuvor erwähnte Ätzbehandlung durchgeführt wird, bei der die Ausnehmungsabschnitte oder vertieften Abschnitte R zwischen den Laseroszillatorabschnitten 9 entstehen, kann die spezifische Oberfläche jedes zweiten lichtemittierenden Elements 3, das an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet, kleiner ausgelegt werden als diejenige jedes ersten lichtemittierenden Elements 2, das auf ähnliche Weise an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet, womit ein Flächenunterschied zwischen den beiden Arten von Laseroszillatorabschnitten hergestellt wird, wodurch die Metalladhäsionsschicht 4, von der Seite des Laseroszillatorabschnitts 9 her gesehen, teilweise freigelegt werden kann.
Als Nächstes wird die Atzstoppschicht STP entfernt und eine vorbestimmte Reinigungsbehandlung durchgeführt. Dann wird auf dieselbe wie in 3A gezeigte Weise die ohmsche Elektrode P1, die entweder aus Ti, Al oder Au oder einer Legierung besteht, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält, auf dem Halbleitersubstrat SUB1 ausgebildet, während die ohmsche Elektrode P2, die entweder aus Ni, Au oder Au-Ge oder einer Legierung besteht, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält, auf jedem Laseroszillatorabschnitt 9 ausgebildet wird. Darüber hinaus wird die ohmsche Elektrode P3 auf jedem freiliegenden Abschnitt 12R der ohmschen Elektrodenschicht 12 ausgebildet.
Anschließend wird der Zwischenkörper 300 auf dieselbe wie in 3B gezeigte Weise mit einem vorbestimmten Zwischenraum in einer Richtung senkrecht zu den Stegwellenleitern 6 und 10 entlang der Fläche (1-100) gespalten, die eine Spaltungsebene jedes Laseroszillatorabschnitts 5 ist, der aus einem auf GaN beruhenden Laserdünnfilm besteht. Danach wird eine Seite jeder Spaltungsebene mit einer hochreflektierenden Beschichtung überzogen, wodurch Laseroszillatorvorrichtungen gebildet werden.
Dann erfolgt auf dieselbe wie in 3C gezeigte Weise ein Zerschneidevorgang entlang der freiliegenden Abschnitte 12R der ohmschen Elektrodenschicht 12, wodurch mehrere, in 5 gezeigte Halbleiterlaservorrichtungen 5 gebildet werden.
Da nach der wie in 5 gezeigten Halbleiterlaservorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 mittels der eine geringe Dicke besitzenden Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden, kann ein Abstand zwischen dem lichtemittierenden Punkt des Laseroszillatorabschnitts 5 und demjenigen des Laseroszillatorabschnitts 9, d.h. ein Abstand zwischen lichtemittierenden Punkten, relativ klein ausgelegt werden. Speziell kann die Dicke der Metalladhäsionsschicht 4 ca. 1 Mikrometer oder weniger betragen, während ein Abstand zwischen lichtemittierenden Punkten auch ca. 1 Mikrometer betragen kann.
Da darüber hinaus in diesem Beispiel die Metalladhäsionsschicht 4 als sogenannte Sammelelektrode dienen kann, um einen Treiberstrom an die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 anzulegen, ist es möglich, die Anzahl von Elektroden zur Zufuhr von Treiberstrom zu senken.
Außerdem wird nach dem Herstellungsverfahren in diesem Beispiel, nachdem die Zwischenkörper 100, 200, die in der Lage sind, mehrere erste und zweite lichtemittierende Elemente 2, 3 zu bilden, mittels der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt wurden, ein Spaltungs- und Zerschneidevorgang 0. dgl. durchgeführt, um den endgültig ausgebildeten Zwischenkörper in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu unterteilen. Auf diese Weise ist es möglich, ein optimale Steuerung eines Abstands zwischen den lichtemittierenden Punkten der lichtemittierenden Elemente 2 und 3 während nur eines Schritts durchzuführen, bei dem die Zwischenkörper 100 und 200 aneinander befestigt werden, wodurch eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit bewirkt wird.
Da darüber hinaus die Stegwellenleiter 6, 10 der Laseroszillatorabschnitte 5, 9 in unmittelbarer Nähe der Metalladhäsionsschicht 4 angeordnet sind, und die freiliegenden Abschnitte der Metalladhäsionsschicht 4 sich nach außen erstrecken können, kann sich die in den Laseroszillatorabschnitten 5 und 9 erzeugte Wärme mit hohem Wirkungsgrad zerstreuen.
Da im Übrigen im Herstellungsprozess dieses Beispiels das GaAs-Halbleitersubstrat 13, das giftiges As (Arsen) enthält, durch eine Ätzbehandlung entfernt wird, wird es möglich, Halbleiterlaservorrichtungen 1 bereitzustellen, die über eine hohe Sicherheit verfügen.
Wenn eine in diesem Beispiel hergestellte Halbleiterlaservorrichtung 1 als Lichtquelle für ein optisches Abtastsystem verwendet wird, das in der Lage ist, eine Datenaufzeichnung oder Datenwiedergabe auf einem Speichermedium wie einer CD oder DVD zu bewerkstelligen, wird es, da ein Abstand zwischen lichtemittierenden Punkten gering ist, möglich, dass sowohl die ersten als auch die zweiten lichtemittierenden Elemente 2, 3 mit der optischen Achse des optischen Abtastsystems hochgenau ausgerichtet sind, was es möglich macht, das Auftreten von Aberration o. dgl. wirksam zu verhindern.
In dem in diesem ersten Beispiel erörterten Herstellungsprozess, wie er in den 7A bis 7D gezeigt ist, ist es möglich, da die Ätzstopschicht STP vorab auf einer ganzen Fläche zwischen dem Laseroszillatorabschnitt 9 und dem Halbleitersubstrat 13 des Zwischenkörpers 200 ausgebildet wird, und da das Halbleitersubstrat 13 durch eine Ätzbehandlung entfernt wird, bevor ein Teilätzbehandlung an den Schichten ausgehend von der Ätzstoppschicht STP bis zur Isolierschicht 11 vorgenommen wird, mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 auszubilden und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freizulegen.
Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf den vorstehend beschriebenen Herstellungsprozess beschränkt werden. Es ist nämlich auch möglich, dieselbe Halbleiterlaservorrichtung 1 durch einen Herstellungsprozess herzustellen, bei dem es sich um denselben wie in den 4A bis 4C handelt. Und zwar lassen sich die Ätzstoppschichten STP vorab zwischen dem Halbleitersubstrat 13 und dem Laseroszillatorabschnitt 9 des Zwischenkörpers 200 ausbilden, wobei sie aber nur die Bereiche zur Ausbildung mehrerer Laseroszillatorabschnitte 9 bedecken. Dann können die freiliegenden Abschnitte des Laseroszillatorabschnitts 9 und der Isolierschicht 11, die nicht durch die Ätzstoppschicht STP bedeckt sind, wie auch das Halbleitersubstrat 13 während nur eines Schritts geätzt werden, wodurch mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 ausgebildet werden und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freigelegt wird.
(Zweites Beispiel)
Als Nächstes wird ein zweites Beispiel nach der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 8 beschrieben. Hier ist 8 ein Querschnitt, der den Aufbau der in diesem Beispiel hergestellten Halbleiterlaservorrichtung zeigt. Jedoch sind Elemente, die gleich oder entsprechend denjenigen sind, die in 1B gezeigt sind, durch dieselben Bezugszahlen dargestellt.
Wie in 8 gezeigt ist, hat die Halbleiterlaservorrichtung einen Aufbau, der dadurch gebildet wird, dass die in 1B gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 auf einem Trägersubstrat (einer Unterlage) 1000 aus einem speziellen Keramikmaterial fixiert wird, das über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine elektrische Isolierung verfügt.
Elektrodenschichten P11 und P31, die aus einem Metall wie Cu bestehen und vorbestimmte Leiterbilder besitzen, werden durch Dampfabscheidung auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1000 ausgebildet. Der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3 wird auf der Elektrodenschicht P11 durch eine extrem dünne Metalladhäsionsschicht AP befestigt, während eine ohmsche Elektrodenschicht 12 an der Elektrodenschicht 31 durch eine Metalladhäsionsschicht SPC befestigt wird, die als leitfähiger Abstandshalter dient. Dann wird noch eine ohmsche Elektrode P2 auf einer freiliegenden Fläche des Halbleitersubstrats SUB1 ausgebildet. Außerdem werden Zuführungsdrähte L11, L2 und L31 zur Zufuhr von Treiberstrom an die Elektrodenschicht P11 und die ohmsche Elektrode P2 wie auch die Elektrodenschicht P31 angeschlossen.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L11 und L31 zugeführt wird, fließt er durch die Elektrodenschichten P11, P31 und die Metalladhäsionsschichten SPC, AP sowie die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4. Dabei fließt ein elektrischer Strom, der durch den Stegwellenleiter 10 abgeschwächt wird, in die aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 9, wodurch Licht erzeugt und somit vom zweiten lichtemittierenden Element 3 ein rotes Laserlicht abgegeben wird (das beispielsweise eine Wellenlänge von 600 nm – 700 nm hat).
Wenn hier ein Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L31 und L2 zugeführt wird, fließt er durch die ohmsche Elektrode P2, die Elektrodenschicht 31, die Metalladhäsionsschicht SPC sowie die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4. Dabei fließt ein elektrischer Strom, der durch den Stegwellenleiter 6 abgeschwächt wird, in die aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 15, wodurch Licht erzeugt wird und somit das erste lichtemittierende Element 2 ein blaues Laserlicht mit einer relativ kurzen Wellenlänge (z.B. 400 nm) und in einem ultravioletten Bereich abgeben kann.
Da bei der in diesem Beispiel hergestellten Halbleiterlaservorrichtung das erste und zweite lichtemittierende Element 2 und 3 am Trägersubstrat 1000 fixiert sind, kann sich Wärme, die durch die Lichtabgabe der Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 erzeugt wird, mit einem guten Wirkungsgrad zerstreuen.
Da insbesondere der Laseroszillatorabschnitt 5 separat vom Trägersubstrat 1000 angeordnet ist, muss sich die im Laseroszillatorabschnitt 5 erzeugte Wärme mit einem guten Wirkungsgrad zerstreuen. Da andererseits ein erster Wärmeableitungspfad und ein zweiter Wärmeableitungspfad, die im Folgenden noch beschrieben werden, entstanden sind, ist es immer noch möglich, dass sich die im Laseroszillatorabschnitt 5 erzeugte Wärme mit einem guten Wirkungsgrad nach außen zerstreut. Und zwar wird der erste Wärmeableitungspfad gebildet, um eine Wärmeableitung zum Trägersubstrat 1000 hin durch die ohmschen Elektrodenschichten 8 und 12, die Metalladhäsionsschicht 4, wie auch die Metalladhäsionsschicht SPC zu bewerkstelligen, die als leitfähiger Abstandshalter dient, während der zweite Wärmeableitungspfad gebildet wird, um eine Wärmeableitung zum Trägersubstrat 1000 hin durch die ohmschen Elektrodenschichten 8 und 12, und die Metalladhäsionsschicht 4 sowie den Laseroszillatorabschnitt 5 zu bewerkstelligen.
Das heißt, da ein Laseroszillatorabschnitt 14 insgesamt mit der Metalladhäsionsschicht 4 in Kontakt ist, die eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, und da ein freiliegender Abschnitt der ohmschen Elektrodenschicht 12 mit der Elektrodenschicht P31 auf dem Trägersubstrat 1000 durch die Metalladhäsionsschicht SPC verbunden ist, ist es möglich, dass sich die im Laseroszillatorabschnitt 5 erzeugte Wärme über den obigen ersten Wärmeableitungspfad mit einem guten Wirkungsgrad nach außen zerstreut. Da darüber hinaus der Laseroszillatorabschnitt 9, der zwischen der Metalladhäsionsschicht 4 und dem Trägersubstrat 1000 besteht, extrem dünn ist, und da kein Substrat, das im Stande der Technik verwendet wird, im Laseroszillatorabschnitt 9 vorgesehen ist, ist es möglich, dass sich die im Laseroszillatorabschnitt 5 erzeugte Wärme zum Trägersubstrat 1000 durch die Metalladhäsionsschicht 4 und den Laseroszillatorabschnitt 9 (d.h. durch den obigen zweiten Wärmeableitungspfad) zerstreut.
Somit sollte die in diesem Beispiel hergestellte Halbleiterlaservorrichtung nicht nur als die in 5 gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 am Trägersubstrat 1000 angebracht aufgefasst werden, sondern sollte als die Auslegung besitzend erachtet werden, die in der Lage ist, einen exzellenten Wärmeableitungseffekt zu erzielen.
Obwohl darüber hinaus das zweite lichtemittierende Element 3 mehrere verschiedene Dicken haben kann, da es mehrere Mikrometer dünn sein kann, können die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Elektrodenschicht P31 sowohl elektrisch als auch mechanisch aneinander befestigt werden, indem die Metalladhäsionsschicht SPC zwischen der ohmschen Elektrodenschicht 12 und der Elektrodenschicht P31 zuerst geschmolzen und dann verfestigt wird, wodurch es möglich wird, einen dazugehörigen Herstellungsprozess zu vereinfachen.
Da darüber hinaus in einem dazugehörigen Herstellungsprozess der Ätzabtrag des giftigen As (Arsen) enthaltenden GaAs-Halbleitersubstrats 13 durchgeführt wird, ist es möglich, eine Halbleiterlaservorrichtung 1 bereitzustellen, die eine hochzuverlässige Sicherheit besitzt.
Da darüber hinaus wie im vorstehend beschriebenen ersten Beispiel der Laseroszillatorabschnitt 5 des ersten lichtemittierenden Elements 2 und der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3 mittels der Metalladhäsionsschicht 4 mit geringer Dicke aneinander befestigt werden, ist es möglich, einen Abstand zwischen den lichtemittierenden Punkten der Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 zu verringern. Auf diese Weise ist es möglich, eine verbesserte Halbleiterlaservorrichtung bereitzustellen, die sich zur Verwendung in einem optischen Abtastsystem eignet, das in der Lage ist, eine Informationsaufzeichnung oder Informationswiedergabe auf einer CD oder einer DVD oder einem anderen Speichermedium zu bewerkstelligen.
[Zweite Ausführungsform]
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben.
Im Einzelnen ist 9A eine Ansicht, welche die Querschnittsauslegung einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist. 9B ist eine Ansicht, welche die Querschnittsauslegung, einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach einer Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist. Die 10A bis 10G sind Ansichten, die einen Herstellungsprozess der in 9A gezeigten Halbleiterlaservorrichtung zeigen. Jedoch sind in 9 und 10 Elemente, die gleich oder ähnlich den in 1, 2 und 8 sind, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Die in 9A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 hat eine hybride Struktur mit einem ersten lichtemittierenden Element 2A, das in der Lage ist, ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 700 – 800 nm abzugeben, und einem zweiten lichtemittierenden Element 3A, das in der Lage ist, ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 600 – 700 nm abzugeben, wobei das erste und zweite lichtemittierende Element mittels der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt sind, die eine elektrische Leitfähigkeit besitzt.
Speziell wird das erste lichtemittierende Element 2A auf dem Halbleitersubstrat SUB2 ausgebildet, das aus einem III-V-Verbundhalbleiter (z.B. GaAs) besteht, und enthält den Laseroszillatorabschnitt 14 mit einem streifenförmigen Stegwellenleiter 15, eine Isolierschicht 16, welche die Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 14 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 15 bedeckt, und eine ohmsche Elektrodenschicht 17, die elektrisch an den streifenförmigen Stegwellenleiter 15 angeschlossen und auf die Isolierschicht 16 geschichtet ist. Darüber hinaus sind die ohmsche Elektrodenschicht 17 und die Metalladhäsionsschicht 4 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden, während die ohmsche Elektrode P1 am unteren Ende des Halbleitersubstrats SUB2 ausgebildet ist.
Da hier die Halbleiterdünnfilme, die aus dem III-V-Verbundhalbleiter bestehen, der As als Element der Gruppe V enthält, auf dem Halbleitersubstrat SUB2 ausgebildet sind, das aus dem vorstehend erwähnten GaAs o. dgl. besteht, kann der Laseroszillatorabschnitt 14 einen Anordnung haben, die i) eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit einer aktiven Schicht mit gedehnter Quantentopfstruktur und zwei Kaschierungsschichten, die mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht zusammen geschichtet sind, und ii) den vorstehend erwähnten, auf der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildeten Stegwellenleiter 15 umfassen.
Das zweite lichtemittierende Element 3A hat dieselbe Auslegung wie das in 1A und 1B gezeigte lichtemittierende Element 3, und haftet durch die ohmsche Elektrodenschicht 12 an der Metalladhäsionsschicht 4 an. Und zwar hat das lichtemittierende Element 3A einen Mehrschichtaufbau aus Halbleiterdünnfilmen, die aus einem III-V-Verbundhalbleiter bestehen, der P oder As als Element der Gruppe V enthält, und besitzt einen Laseroszillatorabschnitt 9 mit einem streifenförmigen Stegwellenleiter 10, eine Isolierschicht 11, welche die gesamte Fläche auf einer (der Metalladhäsionsschicht 4 zugewandten) Seite des Laseroszillatorabschnitts 9 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 10 bedeckt, und eine ohmsche Elektrodenschicht 12, die elektrisch an den streifenförmigen Stegwellenleiter 10 angeschlossen und auf die Isolierschicht 11 geschichtet ist.
Hier hat der Laseroszillatorabschnitt 9 einen Halbleitermehrschichtfilmaufbau mit einer Doppelheterostruktur (DH-Struktur), die eine aktive Schicht mit einer gedehnten Quantentopfstruktur, die aus einen III-V-Verbundhalbleiter besteht, der P als Element der Gruppe V enthält, und zwei Kaschierungsschichten besitzt, die mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht zusammen geschichtet sind, und besitzt auch den zuvor erwähnten Stegwellenleiter 10, der in der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet ist.
In der Praxis werden die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden, während die ohmsche Elektrode P2 auf der Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 9 ausgebildet wird.
Hier wurden auf dem lichtemittierenden Element 3A, dessen spezifische Oberfläche kleiner ist als diejenige des lichtemittierenden Elements 2A, die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freigelegt. Die ohmsche Elektrode P3 ist auf dem teilweise freiliegenden Abschnitt der ohmschen Elektrodenschicht 12 ausgebildet.
Genauer ausgedrückt hat der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3A, das an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet, eine kleinere spezifische Oberfläche als der Laseroszillatorabschnitt 14 des ersten lichtemittierenden Elements 2A, das an der Metalladhäsionsschicht 4 anhaftet. Aufgrund eines solchen Unterschieds zwischen den spezifischen Oberflächen der beiden Laseroszillatorabschnitte können die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise vom Laseroszillatorabschnitt 9 freigelegt werden. Tatsächlich wurde ein solcher freiliegender Abschnitt zu einem Versorgungsabschnitt für elektrischen Strom, um einen Treiberstrom zuzuführen.
Auf diese Weise fließt, wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P1 und P3 zugeführt wird, der durch den Stegwellenleiter 15 abgeschwächte Strom in die zuvor erwähnte aktive Schicht im Laseroszillatorabschnitt 14, wodurch Licht erzeugt wird, dessen Wellen durch die Streifenform des Stegwellenleiter 15 geleitet werden. Dieses Licht wird dann an den Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) reflektiert, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 15 ausgebildet sind, wodurch bewirkt wird, dass das Licht sich wiederholt hin- und herbewegt und somit eine Trägerrekombination nach der anderen herbeiführt und eine induzierte Emission bewirkt. Im Ergebnis werden Laserlichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 780 nm von den Spaltungsflächen emittiert.
Wenn hier hingegen ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P2 und P3 zugeführt wird, fließt der durch den Stegwellenleiter 10 abgeschwächte Strom in die zuvor erwähnte aktive Schicht im Laseroszillatorabschnitt 9, wodurch ein Licht erzeugt wird, dessen Wellen durch die Streifenform des Stegwellenleiters 10 geleitet werden. Dieses Licht wird dann durch die Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) reflektiert, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 10 ausgebildet sind, wodurch bewirkt wird, dass das Licht sich wiederholt hin- und herbewegt und somit eine Trägerrekombination nach der anderen herbeiführt und eine induzierte Emission bewirkt. Im Ergebnis werden Laserlichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 650 nm von den Spaltungsflächen emittiert.
Zusätzlich ist eine Fläche der Spaltungsebene mit einer hochreflektierenden Beschichtung überzogen.
Als Nächstes wird ein Herstellungsprozess der Halbleiterlaservorrichtung 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit Bezug auf 10 beschrieben.
Wie in 10 gezeigt ist, bei der es sich um eine Querschnittsansicht handelt, umfasst das, was zuerst hergestellt wird, einen Zwischenkörper 400 zur Ausbildung mehrerer erster lichtemittierender Elemente 2A, und einen Zwischenkörper 200 zur Ausbildung mehrerer zweiter lichtemittierender Elemente 3A.
Und zwar wird ein MOCVD-Verfahren verwendet, um auf das beispielsweise aus GaAs bestehende Halbleitersubstrat SUB2 schichtweise Halbleiterdünnfilme (mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Dicken) abzuscheiden, die aus III-V-Verbundhalbleitern bestehen, die As als Element der Gruppe V enthalten, wodurch der Laseroszillatorabschnitt 14 ausgebildet wird, der den Stegwellenleiter 15 und eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit einer aktiven Schicht mit einer gedehnten Quantentopfstruktur und zwei Kaschierungsschichten umfasst, die mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht zusammengeschichtet sind. Darüber hinaus werden eine Isolierschicht 16, eine ohmsche Elektrodenschicht 17 und eine Metalladhäsionsschicht 4a aufeinanderfolgend auf den Laseroszillatorabschnitt 14 geschichtet, wodurch der Zwischenkörper 400 hergestellt wird.
Während, genauer ausgedrückt, der zuvor erwähnte Laseroszillatorabschnitt 14 auf dem Halbleitersubstrat SUB2 aus GaAs (001) ausgebildet wird, wird der Stegwellenleiter 15 in der Richtung <110> ausgebildet. Dann erfolgt ein Dampfabscheidungsprozess, um die ohmsche Elektrodenschicht 17 auszubilden, die aus Ti, Pt, Cr, Au oder Au-Zn oder aus einer Legierung besteht, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Der Dampfabscheidungsprozess stellt auch eine Metalladhäsionsschicht 4a her, die aus Au o. dgl. besteht.
Andererseits lässt sich der in 10B gezeigte Zwischenkörper 200 auch auf dieselbe Weise wie in der in 2B gezeigten, vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform herstellen. Speziell kann der Zwischenkörper 200 mit der Atzstoppschicht STP im selben Prozess hergestellt werden, der in dem in den 6A – 6D gezeigten Beispiel verwendet wird.
Als Nächstes werden, wie in 10C gezeigt, die Zwischenkörper 200, 400 miteinander verbunden, indem die vorab hergestellten Metalladhäsionsschichten 4b und 4a miteinander verbunden werden.
Hier werden in einem eigentlichen Prozess die Stegwellenleiter 10, 15 der Zwischenkörper 200, 400 zuerst so angeordnet, dass sie mit einem kurzen Abstand einander zugewandt sind. Wenn dann der unten noch erwähnte Spaltungsprozess 0. dgl. durchgeführt wird, um den Zwischenkörper in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu unterteilen, wird zuvor eine Positionierungseinstellung vorgenommen, und zwar so, dass ein Zwischenraum zwischen lichtemittierenden Punkten der Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 jeder Halbleiterlaservorrichtung 1 reduziert werden kann.
Im Spezielleren wird zuerst die Spaltungsebene (110) des Laseroszillatorabschnitts 16, der aus einem III-V-Verbundhalbleiter besteht, der As als Element der Gruppe V des Zwischenkörpers 400 enthält, mit der Spaltungsebene (110) des Laseroszillatorabschnitts 9 ausgerichtet, der aus einem III-V-Verbundhalbleiter besteht, der P oder As als Element der Gruppe V des Zwischenkörpers 200 enthält. Dann werden die Zwischenkörper 200, 400 mit den einander mit einem kurzen Abstand zugewandten Stegwellenleitern 10, 15 verbunden.
Dann werden die Zwischenkörper 200, 400 (auf eine Temperatur von ca. 300°C) erwärmt und dabei gleichzeitig unter einer vorbestimmten Druckkraft zusammengepresst, wobei die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b miteinander verschmolzen werden. Anschließend wird die zugeführte Wärme abgeführt. Auf diese Weise werden die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b, wie in 10D gezeigt, miteinander vereint, um die Metalladhäsionsschicht 4 zu bilden. Deshalb kann ein als eine Einheit ausgebildeter Zwischenkörper 500 hergestellt werden, indem die Zwischenkörper 200 und 400 mittels der dazwischen eingesetzten Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden.
Als Nächstes wird in dem in 10E gezeigten Prozess das Halbleitersubstrat 13 durch eine Ätzbehandlung entfernt.
Insbesondere wird das Halbleitersubstrat SUB2, um zu verhindern, dass es geätzt wird, mit einem Abdeckmittel oder Resist, Wachs o. dgl. abgedeckt, während ein Ätzmittel verwendet wird, bei dem das Verhältnis Schwefelsäure : Wasserstoffperoxid : Wasser 4 : 1 : 1 beträgt, um das aus GaAs bestehende Halbleitersubstrat 13 nass zu ätzen (wobei der Ätzvorgang ausgehend von dessen Rückseite her beginnt), wodurch das Halbleitersubstrat 13 entfernt wird.
Als Nächstes erfolgt in dem in 10F gezeigten Prozess eine Nassätzbehandlung, um einen Teil des Zwischenkörpers zu entfernen, der sich von der Ätzstoppschicht STP zur Isolierschicht 11 erstreckt, wodurch mehrere Bereiche W zurückbleiben, die in der Lage sind, mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 zu bilden. Auf diese Weise entstehen, wie in 10G gezeigt, mehrere Laseroszillatorabschnitte, die jeweils einen konvexen Querschnitt haben, während mehrere ohmsche Elektrodenschichten 12 zu den Ausnehmungsabschnitten oder vertieften Abschnitten R hin freiliegen, die zwischen den Laseroszillatorabschnitten 9 entstanden sind.
Anschließend wird die Ätzstoppschicht STP entfernt, so dass die mehreren Laseroszillatorabschnitte 9 freiliegen. Dann werden auf dieselbe wie in den 3A bis 3C gezeigte Weise die ohmschen Elektrodenschichten P1, P2 und P3 während eines gleichzeitigen Spaltungs- und Zerschneidevorgangs ausgebildet, wodurch mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 hergestellt werden, die einen in 9A gezeigten Aufbau haben.
Genauer ausgedrückt wird die ohmsche Elektrode P2 am freiliegenden Ende jedes Laseroszillatorabschnitts 9 ausgebildet, das durch Entfernen des Halbleitersubstrats 13 und der Ätzstoppschicht STP zu Tage getreten ist, während die ohmsche Elektrode P1 am unteren Ende des Halbleitersubstrats SUB2 ausgebildet wird, und zwar jeweils durch Dampfabscheidung von entweder Ni, Au oder Au-Ge oder einer Legierung, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält. Darüber hinaus wird ein Spaltungsvorgang entlang der Spaltungsebene (110) des aus GaAs bestehenden Halbleitersubstrats SUB2 durchgeführt, während die Spaltungsflächen mit einem vorbestimmten dielektrischen Dünnfilm oder dergleichen beschichtet werden, wodurch mehrere Laseroszillatorabschnitte hergestellt werden.
Somit kann mit der Verwendung der nach der vorliegenden Ausführungsform (wie in 9A gezeigt) ausgebildeten Halbleitervorrichtung 1, da sich die Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 aneinander befestigen lassen, indem die Metalladhäsionsschicht 4, die eine extrem geringe Dicke hat, dazwischen eingesetzt wird, ein Zwischenraum zwischen lichtemittierenden Punkten stark reduziert werden. Insbesondere kann die Dicke der Metalladhäsionsschicht 4 auf ca. 1 Mikrometer oder weniger eingestellt werden, wodurch es möglich wird, sicherzustellen, dass ein Abstand zwischen den lichtemittierenden Punkten ca. 1 Mikrometer betragen kann.
Da außerdem die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmschen Elektrodenschichten 8, 12 als sogenannte Sammelelektroden dienen können, um einen Treiberstrom an die Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 anzulegen, ist es möglich, die Anzahl von Elektroden zur Zufuhr von Treiberstrom zu senken.
Darüber hinaus kann nach der vorliegenden Ausführungsform der vereinte Zwischenkörper 500 dadurch hergestellt werden, dass die Zwischenkörper 200, 400 unter Verwendung der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden. Anschließend wird der Zwischenkörper 500 zerschnitten und dann in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 gespalten. Auf diese Weise ist es während des Herstellungsprozesses, wenn die Zwischenkörper 200, 400 mittels der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden, möglich, in nur einem Schritt eine optimale Steuerung des Abstands der lichtemittierenden Punkte jeder der Halbleiterlaservorrichtungen 1 durchzuführen, die durch Unterteilen des vereinten Zwischenkörpers entstanden sind, sowie auch eine Ausrichtung zwischen den lichtemittierenden Punkten mit hoher Präzision zu bewerkstelligen. Da es darüber hinaus möglich ist, in nur einem Schritt eine optimale Steuerung des Abstands der lichtemittierenden Punkte jeder der Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu bewerkstelligen, lässt sich eine verbesserte Produktivität und eine einheitliche Produktqualität sicherstellen.
Da darüber hinaus die Stegwellenleiter 10 und 15 der Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 in unmittelbarer Nähe der Metalladhäsionsschicht 4 vorgesehen sind, und da die Metalladhäsionsschicht 4 teilweise freiliegt, kann sich die Wärme, die durch die Laseroszillatorabschnitte 5 und 9 während der Laserlichtemission erzeugt wird, mit einem erhöhten Wirkungsgrad nach außen zerstreuen.
Wenn darüber hinaus die Halbleiterlaservorrichtung 1, die nach der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, in ein optisches Abtastsystem eingebaut ist, um eine Informationsaufzeichnung oder eine Informationswiedergabe auf CD oder DVD oder einem anderen Speichermedium durchzuführen, können, da der Abstand der lichtemittierenden Punkte gering ist, die lichtemittierenden Punkte des ersten und zweiten lichtemittierenden Elements 2A und 3A mit der optischen Achse des optischen Systems des optischen Abtastsystems mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausgerichtet werden, wodurch das Auftreten einer Aberration o. dgl. größtenteils verhindert werden kann.
Im Übrigen wird in dem Herstellungsprozess nach der wie mit Bezug auf 10D beschriebenen zweiten Ausführungsform die Ätzstoppschicht STP in einem ganzen Bereich zwischen dem Halbleitersubstrat 13 und dem Laseroszillatorabschnitt 9 ausgebildet, wodurch der Zwischenkörper 200 entsteht. Jedoch ist es als Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Ätzstoppschicht STP zwischen dem Halbleitersubstrat 13 und dem Laseroszillatorabschnitt 9 nur in Bereichen auszubilden, welche die mehreren Laseroszillatorabschnitte 9 bilden können, wodurch der Zwischenkörper 200 auf ähnliche Weise hergestellt wird. Anschließend werden unter Verwendung desselben wie in den 4A bis 4C gezeigten Prozesses mehrere Laseroszillatorabschnitte 9 ausgebildet, die jeweils einen konvexen Querschnitt haben, während die ohmsche Elektrodenschicht 12 teilweise freiliegt.
Als Nächstes wird die in 9B gezeigte Halbleiterlaservorrichtung im Folgenden beschrieben. Im Einzelnen wird die Halbleiterlaservorrichtung dadurch ausgebildet, dass die in 9A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 auf einem Trägersubstrat (einer Unterlage) befestigt wird, das (die) aus Keramik mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer elektrischen Isolierung besteht.
Speziell werden die Elektrodenschichten P11 und P31, die aus einem Metall wie Cu bestehen, auf der Oberfläche des Trägersubstrats 2000 ausgebildet.
Genauer ausgedrückt wird der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3A elektrisch und mechanisch an der Elektrodenschicht P11 befestigt, während die freiliegenden Abschnitte der ohmschen Elektrodenschicht 12 elektrisch und mechanisch durch die als leitfähiger Abstandshalter dienende Metalladhäsionsschicht SPC an der Elektrodenschicht P31 befestigt werden. Darüber hinaus wird die ohmsche Elektrode P2 am freiliegenden Ende des Halbleitersubstrats SUB2 ausgebildet. Außerdem werden die Zuführungsdrähte L11, L2 und L31 zur Zufuhr von Treiberstrom an die Elektrodenschicht P11, die ohmsche Elektrode P2 und die Elektrodenschicht P31 angeschlossen.
Wenn hier der Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L2 und L31 zugeführt wird, wird ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 780 nm aus dem Laseroszillatorabschnitt 14 des ersten lichtemittierenden Elements 2A abgegeben. Wird hingegen der Treiberstrom hier durch die Zuführungsdrähte L11 und L31 zugeführt, wird ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 650 nm aus dem Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements 3A abgegeben.
Da beim Einsatz der in 9B gezeigten Halbleiterlaservorrichtung das erste und zweite lichtemittierende Element 2A und 3A auf dem Trägersubstrat 2000 befestigt sind, ist es möglich, die Wärme wirksam nach außen abzuleiten, die während der Lichtemission der Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 erzeugt wird.
Da der Laseroszillatorabschnitt 14 speziell separat vom Trägersubstrat 2000 angeordnet ist, muss sich die im Oszillatorabschnitt 14 entstandene Wärme hochwirksam nach außen zerstreuen. Andererseits ist es auch möglich, die im Oszillatorabschnitt 14 entstandene Wärme hochwirksam durch einen ersten Wärmeableitungspfad und einen zweiten Wärmeableitungspfad nach außen abzuleiten. Hier ist der erste Wärmeableitungspfad in der Lage, Wärme zum Trägersubstrat 2000 hin durch die ohmschen Elektrodenschichten 12 und 17, die Metalladhäsionsschicht 4 und die als leitfähiger Abstandshalter dienende Metalladhäsionsschicht SPC abzuleiten, während der zweite Wärmeableitungspfad in der Lage ist, Wärme zum Trägersubstrat 2000 hin durch die ohmschen Elektrodenschichten 12 und 17, die Metalladhäsionsschicht 4 und den Laseroszillatorabschnitt 5 abzuleiten.
Das heißt, da der Laseroszillatorabschnitt 14 beinahe insgesamt mit der Metalladhäsionsschicht 4 in Kontakt ist, die eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, und da die freiliegenden Abschnitte der ohmschen Elektrodenschicht 12 mit der Elektrodenschicht P31 auf dem Trägersubstrat 2000 verbunden sind, ist es möglich, dass sich die im Laseroszillatorabschnitt 14 erzeugte Wärme über den obigen ersten Wärmeableitungspfad mit einem guten Wirkungsgrad zum Trägersubstrat 2000 hin nach außen zerstreuen kann. Da darüber hinaus der Laseroszillatorabschnitt 9, der zwischen der Metalladhäsionsschicht 4 und dem Trägersubstrat 2000 besteht, extrem dünn ist, und da kein Substrat, das im vorstehenden Stand der Technik erörtert wurde, im Laseroszillatorabschnitt 9 vorgesehen ist, ist es möglich, dass sich die im Laseroszillatorabschnitt 14 erzeugte Wärme zum Trägersubstrat 2000 durch die Metalladhäsionsschicht 4 und den Laseroszillatorabschnitt 9 (d.h. durch den obigen zweiten Wärmeableitungspfad) zerstreut.
Somit handelt es sich bei der Halbleiterlaservorrichtung dieser Ausführungsform nicht nur um eine Struktur, die lediglich durch Anbringen der in 9A gezeigten Halbleiterlaservorrichtung 1 am Trägersubstrat 2000 ausgebildet wird, sondern auch um eine Struktur, die in der Lage ist, eine hervorragende Wärmeableitungswirkung zu bewerkstelligen.
Obwohl darüber hinaus das zweite lichtemittierende Element 3A in gewissem Maße eine Dicke besitzt, ist es, da seine Dicke mehrere Mikrometer dünn ist, möglich, die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Elektrodenschicht P31 sowohl elektrisch als auch mechanisch aneinander zu befestigen, indem einfach nur die Metalladhäsionsschicht SPC zwischen der ohmschen Elektrodenschicht 12 und der Elektrodenschicht P31 geschmolzen und dann verfestigt wird, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.
[Dritte Ausführungsform]
Als Nächstes wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben.
Im Einzelnen ist 11A eine Querschnittsansicht, die eine Schnittauslegung einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. 11B ist eine Querschnittsansicht, die eine Schnittauslegung einer abgewandelten Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die 12A – 12G sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zur Herstellung der in 11A und 1113 dargestellten Halbleiterlaservorrichtungen zeigen. Jedoch sind in 11 und 12 Elemente, die gleich denjenigen von 9 und 10 sind, oder diesen entsprechen, durch dieselben Bezugszeichen dargestellt.
Die in 11A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 hat eine hybride Struktur, die dadurch gebildet ist, dass ein erstes lichtemittierendes Element 2B, das in der Lage ist, ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 600 – 700 nm abzugeben, und ein zweites lichtemittierendes Element 3B, das in der Lage ist, ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 700 – 800 nm abzugeben, mittels der eine vorbestimmte Leitfähigkeit besitzenden Metalladhäsionsschicht 4 eine Einheit bildend aneinander befestigt werden.
Das erste lichtemittierende Element 2B wird dadurch aufgebaut, dass auf einem Halbleitersubstrat 13, das aus einem III-V-Verbundhalbleiter (z. B. GaAs) besteht, ein Laseroszillatorabschnitt 9 mit einem streifenförmigen Stegwellenleiter 10, eine Isolierschicht 11, die eine ganze Fläche (auf der Seite des Stegwellenleiters) des Laseroszillatorabschnitts 9 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 10 isoliert, und eine ohmsche Elektrodenschicht 12 ausgebildet wird, die auf die Isolierschicht 11 geschichtet ist und in elektrischem Kontakt mit dem Stegwellenleiter 10 steht.
Hier hat der Laseroszillatorabschnitt 9 einen MehrschichtHalbleiteraufbau, der eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit einer aktiven Schicht aus einer gedehnten Quantentopfstruktur, die aus dem III-V-Verbundhalbleiter besteht, und zwei Kaschierungsschichten umfasst, die zusammen mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht geschichtet sind, und besitzt auch den zuvor erwähnten Stegwellenleiter 10, der in Kontakt mit der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet ist.
Darüber hinaus sind die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Metalladhäsionsschicht 4 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden, während eine ohmsche Elektrode P1 am unteren Ende des Halbleitersubstrats 13 ausgebildet ist.
Das zweite lichtemittierende Element 3B umfasst einen Laseroszillatorabschnitt 14 mit einem streifenförmigen Stegwellenleiter 15, eine Isolierschicht 16, welche die gesamte Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 14 mit Ausnahme des Stegwellenleiters 15 isoliert, und eine ohmsche Elektrodenschicht 17, die auf die Isolierschicht 16 geschichtet ist und in elektrischem Kontakt mit dem Stegwellenleiter 15 steht. Darüber hinaus sind die ohmsche Elektrodenschicht 17 und die Metalladhäsionsschicht 4 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden, während eine ohmsche Elektrode P2 am oberen Ende des Halbleitersubstrats 13 ausgebildet ist.
Hier wird der Laseroszillatorabschnitt 14 dadurch ausgebildet, dass Halbleiterdünnfilme ausgebildet werden, die aus einem III-V-Verbundhalbleiter bestehen, der As als Element der Gruppe V enthält und einen MehrschichtHalbleiterdünnfilmaufbau mit einer Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit einer gedehnten Quantentopfstruktur und zwei Kaschierungsschichten umfasst, die mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht zusammen geschichtet sind, und besitzt auch den zuvor erwähnten Stegwellenleiter 15, der in Kontakt mit der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet ist.
Die Halbleiterlaservorrichtung 1, die nach der in 11A gezeigten dritten Ausführungsform ausgebildet ist, hat denselben Aufbau wie die Halbleiterlaservorrichtung 1, die nach der in 9A gezeigten, zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform ausgebildet ist. Jedoch kann das in 11A gezeigte zweite lichtemittierende Element 3B als einen Aufbau aufweisend erachtet werden, bei dem das Halbleitersubstrat SUB2 vom ersten, in 9A gezeigten ersten lichtemittierenden Element 2A entfernt wurde, während das in 11A gezeigte erste lichtemittierende Element 2B als einen Aufbau aufweisend erachtet werden kann, bei dem das Halbleitersubstrat 13 auf dem in 9A gezeigten zweiten lichtemittierenden Element 3A vorgesehen ist.
Zusätzlich liegen die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmsche Elektrodenschicht 17 auf dem lichtemittierenden Element 3B teilweise frei, dessen spezifische Oberfläche kleiner ist als die des zweiten lichtemittierenden Elements 2b, während die ohmsche Elektrode P3 auf den teilweise freiliegenden Abschnitten ausgebildet ist.
Und zwar ist die spezifische Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 14 des zweiten lichtemittierenden Elements 3B, das an der Metalladhäsionsschicht 4 befestigt ist, kleiner als diejenige des Laseroszillatorabschnitts 9 des ersten lichtemittierenden Elements 2B, das auf ähnliche Weise an der Metalladhäsionsschicht 4 befestigt ist. Augrund eines derartigen Unterschieds zwischen den beiden spezifischen Oberflächen, sind die Metalladhäsionsschicht 4 und die ohmsche Elektrodenschicht 15 vom Laseroszillatorabschnitt 14 her gesehen als freiliegend zu sehen.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P1 und P3 zugeführt wird, fließt ein durch den Stegwellenleiter 10 abgeschwächter Strom in die zuvor erwähnte aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 9, wodurch Licht erzeugt wird. Darüber hinaus wird das so erzeugte Licht, dessen Wellen durch die Streifenform des Stegwellenleiters 10 geleitet werden, durch die Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) reflektiert, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 10 ausgebildet sind, während gleichzeitig kontinuierlich eine Trägerrekombination nach der anderen herbeigeführt und eine induzierte Emission bewirkt wird, wodurch die Spaltungsflächen ein Laserlicht mit einer Wellenlänge Von ca. 650 nm abgeben können.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P2 und P3 zugeführt wird, fließt ein durch den Stegwellenleiter 15 abgeschwächter Strom in die zuvor erwähnte aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 14, wodurch Licht erzeugt wird. Darüber hinaus wird das so erzeugte Licht, dessen Wellen durch die Streifenform des Stegwellenleiters 15 geleitet werden, durch die Spaltungsflächen (Spiegelfacetten) reflektiert, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 15 ausgebildet sind, während gleichzeitig kontinuierlich eine Trägerrekombination nach der anderen herbeigeführt und eine induzierte Emission bewirkt wird, wodurch die Spaltungsflächen ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von ca. 780 nm abgeben können.
Zusätzlich ist eine Seite jeder Spaltungsebene mit einer hochreflektierenden Beschichtung überzogen.
Als Nächstes wird ein Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung 1 mit dem zuvor erwähnten Aufbau im Folgenden mit Bezug auf 12 beschrieben.
Zuerst werden vorab ein Zwischenkörper 400 zur Ausbildung mehrerer zweiter lichtemittierender Elemente 3B (wie in 12A gezeigt, die eine Querschnittsansicht ist) und ein Zwischenkörper 200 zur Ausbildung mehrerer erster lichtemittierender Elemente 2B (wie in 12B gezeigt, die eine Querschnittsansicht ist) hergestellt.
Und zwar wird, wie in 12A gezeigt, ein MOCVD-Verfahren o. dgl. eingesetzt, um eine Ätzstoppschicht STP, die aus InGaP o. dgl. besteht, auf dem aus GaAs bestehenden Halbleitersubstrat SUB2 auszubilden. Dann werden Halbleiterdünnfilme, die aus einem auf AlGaAs beruhenden Halbleiter bestehen, schichtweise aufgetragen, um einen Laseroszillatorabschnitt 14 zu bilden, der eine Doppelheterostruktur (DH-Struktur) mit einer aktiven Schicht mit einer gedehnten Quantentopfstruktur und zwei Kaschierungsschichten umfasst, die mit der dazwischen eingesetzten aktiven Schicht zusammen geschichtet sind, und auch die Stegwellenleiter 15 umfasst. Darüber hinaus werden aufeinanderfolgend eine Isolierschicht 16, eine ohmsche Elektrodenschicht 17 und eine Metalladhäsionsschicht 4a auf dem Laseroszillatorabschnitt 14 ausgebildet, wodurch der Zwischenkörper 400 entsteht.
Genauer ausgedrückt werden die zuvor erwähnte Ätzstoppschicht STP und der zuvor erwähnte Laseroszillatorabschnitt 14 auf dem Halbleitersubstrat SUB2 aus GaAs (001) ausgebildet, während Stegwellenleiter 15 in der Richtung <110> ausgebildet werden. Dann erfolgt eine Dampfabscheidung, um die ohmsche Elektrodenschicht 17 zu bilden, die entweder aus Ti, Pt, Cr, Au oder Au-Zn oder einer Legierung besteht, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält, um auch die Metalladhäsionsschicht 4a auszubilden, die aus Au besteht.
Hingegen wird der in 12b gezeigte Zwischenkörper 200 durch denselben Herstellungsprozess wie bei der in 10B gezeigten zweiten Ausführungsform hergestellt. Jedoch kann der Zwischenkörper 200 in der vorliegenden Ausführungsform hergestellt werden, ohne dass eine Ätzstoppschicht zwischen dem (beispielsweise) aus GaAs bestehenden Halbleitersubstrat 13 und dem Laseroszillatorabschnitt 9 vorgesehen wird.
Als Nächstes werden, wie in 12C gezeigt, die Zwischenkörper 200, 400 miteinander verbunden, indem die (vorab hergestellten) Metalladhäsionsschichten 4b, 4a der Zwischenkörper 200, 400 miteinander verbunden werden.
Hier werden die Stegwellenleiter 10, 15 der Zwischenkörper 200, 400 so miteinander ausgerichtet, dass sie einander in einem kurzen Abstand zugewandt sind.
Genauer ausgedrückt wird die Spaltungsebene (110) des aus dem III-V-Verbundhalbleiter, der As als Element der Gruppe V enthält, bestehenden Laseroszillatorabschnitts 14 des Zwischenkörpers 400 mit der Spaltungsebene (110) des aus dem III-V-Verbundhalbleiter, der P oder As als Element der Gruppe V enthält, bestehenden Laseroszillatorabschnitts 9 des Zwischenkörpers 200 ausgerichtet, wodurch die Zwischenkörper 200, 400 auf eine solche Weise miteinander verbunden werden, dass die Stegwellenleiter 10, 15 einander mit einem kurzen Abstand zugewandt sind.
Dann werden die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b miteinander verschmolzen, woraufhin eine Abfuhr der zugefügten Wärme erfolgt. Auf diese Weise werden die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b, wie in 12D gezeigt, zu einer eine Einheit bildenden Metalladhäsionsschicht 4 vereint, und die Zwischenkörper 200, 400 werden mit der dazwischen eingesetzten Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt, wodurch ein als eine Einheit ausgebildeter Zwischenkörper 500 erzielt wird.
Als Nächstes wird in einem in 12E gezeigten Prozess eine Ätzbehandlung durchgeführt, um das Halbleitersubstrat SUB2 zu entfernen.
Im Spezielleren wird, um zu verhindern, dass das aus GaAs bestehende Halbleitersubstrat 13 geätzt wird, das Halbleitersubstrat 13 mit einem Abdeckmittel oder Resist, Wachs o. dgl. abgedeckt, während ein Ätzmittel verwendet wird, bei dem das Verhältnis Schwefelsäure : Wasserstoffperoxid : Wasser 4 : 1 : 1 beträgt, um das aus GaAs bestehende Halbleitersubstrat SUB2 ausgehend von seiner Rückseite nass zu ätzen, wobei nur das Halbleitersubstrat SUB2 entfernt wird.
Als Nächstes erfolgt in einem in 12F gezeigten Prozess eine Nassätzbehandlung, um einen Teil der Ätzstoppschicht STP und der Isolierschicht 16 zu entfernen, wodurch nur einige Bereiche zur Ausbildung mehrerer Laseroszillatorabschnitte 14 zurückbleiben. Auf diese Weise entstehen, wie in 12B gezeigt, mehrere Laseroszillatorabschnitte 14, die jeweils einen konvexen Querschnitt haben, während die ohmsche Elektrodenschicht 17 in den Ausnehmungsabschnitten oder vertieften Abschnitten R freiliegt, die zwischen diesen Laseroszillatorabschnitten 14 entstanden sind.
Als Nächstes werden verschiedene Teile der Ätzstoppschicht STP entfernt, um die mehreren Laseroszillatorabschnitte 14 freizulegen. Anschließend werden auf dieselbe wie in den 3A bis 3C gezeigte Weise die ohmschen Elektroden P1, P2 und P3 ausgebildet, während ein Spaltungs- und Zerschneidevorgang erfolgt, wodurch mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 mit dem in 11A gezeigten Aufbau hergestellt werden.
Genauer ausgedrückt werden die ohmschen Elektroden P1 und P2 am unteren Ende des Halbleitersubstrats 13 und an den freiliegenden Enden der Laseroszillatorabschnitte 14, die durch Entfernen des Halbleitersubstrats SUB2 und der Ätzstopschicht STP entstanden sind, unter Verwendung einer Dampfabscheidung ausgebildet, bei der entweder Ni, Au oder Au-Ge oder eine Legierung verwendet wird, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält.
Da also nach jeder Halbleiterlaservorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 aneinander befestigt werden können, indem die extrem dünne Metalladhäsionsschicht 4 dazwischen eingesetzt wird, kann ein Zwischenraum zwischen lichtemittierenden Punkten stark verkleinert werden.
Darüber hinaus wird nach der Herstellung eines vereinten Zwischenkörpers 500, der dadurch ausgebildet wird, dass die Zwischenkörper 200, 400 unter Verwendung der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden, der Zwischenkörper 500 mittels Spaltung und Zerscheiden o. dgl. in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 unterteilt. Aus diesem Grunde ist es, wenn die Zwischenkörper 200, 400 mittels der Metalladhäsionsschicht 4 während des Halbleiterherstellungsprozesses aneinander befestigt werden, möglich, in nur einem Schritt eine optimale Steuerung des Abstands der lichtemittierenden Punkte in jedem der mehreren Halbleiterlaservorrichtungen 1 durchzuführen, die später durch Unterteilen des vereinten Zwischenkörpers ausgebildet werden sollen, und eine Ausrichtung zwischen lichtemittierenden Punkten mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Da es außerdem möglich ist, in nur einem Schritt eine optimale Steuerung des Abstands der lichtemittierenden Punkte in jeder Halbleiterlaservorrichtung 1 durchzuführen, lässt sich eine Massenproduktivität verbessern und eine gleichmäßige Produktqualität sicherstellen.
Darüber hinaus wurde es möglich, eine verbesserte Halbleiterlaservorrichtung bereitzustellen, die geeignet ist, in ein optisches Abtastsystem übertragen zu werden, das eine Informationsaufzeichnung oder Informationswiedergabe auf CD, DVD oder einem anderen Speichermedium bewerkstelligt.
Bei dem Herstellungsprozess nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wie mit Bezug auf 12A beschrieben, die Ätzstoppschicht STP in einem ganzen Bereich zwischen dem Halbleitersubstrat SUB2 und dem Laseroszillatorabschnitt 14 ausgebildet, wodurch der Zwischenkörper 400 entsteht. Als Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform ist es allerdings auch möglich, die Ätzstoppschicht STP nur in einigen Bereichen zwischen dem Halbleitersubstrat SUB2 und dem Laseroszillatorabschnitt 14 auszubilden, um lediglich mehrere Laseroszillatorabschnitte 14 zu bilden, wodurch der Zwischenkörper 400 auf ähnliche Weise hergestellt wird. Dann werden unter Verwendung desselben wie in den 4A bis 4C gezeigten Prozesses mehrere Laseroszillatorabschnitte 14 ausgebildet, die jeweils einen konvexen Querschnitt haben, während die ohmsche Elektrodenschicht 17 teilweise freigelegt wird.
Als Nächstes wird im Folgenden die in 11B gezeigte Halbleiterlaservorrichtung beschrieben. Diese Halbleiterlaservorrichtung wird nämlich dadurch ausgebildet, dass die in 11A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 auf einem keramischen Trägersubstrat (einer keramischen Unterlage) 3000 ausgebildet wird, das (die) über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine elektrische Isolierung verfügt.
Speziell wird die in 11A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 auf dieselbe Weise wie die in 9B gezeigte zweite Ausführungsform am Trägersubstrat 3000 angebracht.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L11 und L31 zugeführt wird, gibt der Laseroszillatorabschnitt 14 des zweiten lichtemittierenden Elements 3B ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 780 nm ab. Wird hier hingegen ein Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L2 und L31 zugeführt, gibt der Laseroszillatorabschnitt 9 des ersten lichtemittierenden Elements 2B ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von 650 nm ab.
Auf diese Weise zerstreut sich, wenn die Halbleiterlaservorrichtung 1 am Trägersubstrat 3000 befestigt ist, die im Laseroszillatorabschnitt 9 erzeugte Wärme durch die Metalladhäsionsschicht 4 und die als leitfähiger Abstandshalter dienende Metalladhäsionsschicht SPC zum Trägersubstrat 3000 hin. Dabei zerstreut sich diese Wärme durch die Metalladhäsionsschicht 4 und das zweite lichtemittierende Element 3B zum Trägersubstrat 3000 hin, wodurch im Hinblick auf das erste lichtemittierende Element 2b ein ausgezeichneter Wärmeableitungseffekt sichergestellt wird.
Da außerdem das zweite lichtemittierende Element nur eine Dicke von ca. mehreren Mikrometern hat, ist es möglich, die ohmsche Elektrodenschicht 12 und die Elektrodenschicht P31 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander zu verbinden, indem nur die Metalladhäsionsschicht SPC zwischen der ohmschen Elektrodenschicht 12 und der Elektrodenschicht P31 geschmolzen und verfestigt wird. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, einen Prozess zum Ausbilden von Stufen im Trägersubstrat 3000 je nach der Dicke des zweiten lichtemittierenden Elements 3B durchzuführen.
[Vierte Ausführungsform]
Als Nächstes wird die Halbleiterlaservorrichtung, die nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, mit Bezug auf 13 und 14 beschrieben. Im Einzelnen ist 13A eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach der vierten Ausführungsform ausgebildet ist. 13B ist eine Querschnittsansicht, die eine Schnittauslegung einer abgewandelten Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die nach der vierten Ausführungsform ausgebildet ist. 14 umfasst mehrere Ansichten, die einen Prozess zur Herstellung der in 13A gezeigten Halbleiterlaservorrichtung zeigen. Jedoch sind in 11 und 12 Elemente, die gleich denjenigen von 1, 2, 9 und 11 sind oder diesen entsprechen, durch dieselben Bezugszahlen dargestellt.
Die in 13A gezeigte Halbleiterlaservorrichtung 1 ist eine Dreiwellenlängen-Laservorrichtung, die in der Lage ist, drei Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen abzugeben, und einen hybriden Aufbau hat, der ein erstes lichtemittierendes Element X, das in der Lage ist, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 350 – 450 nm (im Spezielleren 405 nm) abzugeben, ein zweites lichtemittierendes Element Y, das in der Lage ist, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 600 – 700 nm (im Spezielleren 650 nm) abzugeben, und ein drittes lichtemittierendes Element Z umfasst, das in der Lage ist, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 700 – 800 nm (im Spezielleren 780 nm) abzugeben, die alle eine Einheit bildend mittels der über eine vorbestimmte Leitfähigkeit verfügenden Metalladhäsionsschicht 4 miteinander verbunden sind.
Bei dem ersten lichtemittierenden Element X handelt es sich um einen auf GaN beruhenden Laser mit demselben Aufbau wie das lichtemittierende Element 2, das auf dem in 1B gezeigten Halbleitersubstrat SUB1 ausgebildet ist und zum Beispiel aus einem III-V-NitridVerbundhalbleiter besteht. Bei dem zweiten lichtemittierenden Element Y handelt es sich um einen auf AlGaInP beruhenden Laser, der denselben Aufbau hat wie das in 1B gezeigte lichtemittierende Element 3. Bei dem dritten lichtemittierenden Element Z handelt es sich um einen auf AlGaAs beruhenden Laser, der denselben Aufbau hat wie das in 11A gezeigte lichtemittierende Element 3B.
Die ohmschen Elektroden P1, P21 und P22 sind jeweils am unteren Ende des Halbleitersubstrats SUB1, am oberen Ende des Laseroszillatorabschnitts 9, der das lichtemittierende Element Y bildet, und am oberen Ende des Laseroszillatorabschnitts 14 ausgebildet, der das lichtemittierende Element Z bildet.
Darüber hinaus ist die ohmsche Elektrode P3 auf einem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht 4 ausgebildet, die zu Außenseite des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements Y und Z hin freiliegt.
Hier haben im Vergleich zur spezifischen Oberfläche des Laseroszillatorabschnitts 5 des ersten lichtemittierenden Elements X, das an der Metalladhäsionsschicht 4 befestigt ist, die Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements Y und Z, die an der Metalladhäsionsschicht 4 befestigt sind, kleinere spezifische Oberflächen. Aufgrund dieses Unterschieds zwischen diesen spezifischen Oberflächen liegt die Metalladhäsionsschicht 4 teilweise frei.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P1 und P3 zugeführt wird, fließt dieser Strom durch die Metalladhäsionsschicht 4, während ein durch den Stegwellenleiter 6 abgeschwächter elektrischer Strom in die aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts fließt, wodurch Licht erzeugt wird und somit ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 405 nm mittels des Laserresonators abgegeben wird, der von Spaltungsflächen gebildet wird, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 6 ausgebildet sind.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P21 und P3 zugeführt wird, fließt dieser Strom durch die Metalladhäsionsschicht 4, während ein durch den Stegwellenleiter 10 abgeschwächter elektrischer Strom in die aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 9 fließt, wodurch Licht erzeugt wird und somit ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 650 nm mittels des Laserresonators abgegeben wird, der von Spaltungsflächen gebildet wird, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 10 ausgebildet sind.
Wenn hier ein Treiberstrom durch die ohmschen Elektroden P22 und P3 zugeführt wird, fließt dieser Strom durch die Metalladhäsionsschicht 4, während ein durch den Stegwellenleiter 15 abgeschwächter elektrischer Strom in die aktive Schicht des Laseroszillatorabschnitts 14 fließt, wodurch Licht erzeugt wird und somit ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm mittels des Laserresonators abgegeben wird, der von Spaltungsflächen gebildet wird, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Stegwellenleiters 15 ausgebildet sind.
Als Nächstes wird ein Prozess zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit Bezug auf 14 beschrieben.
Zuerst wird vorab, wie in 14A gezeigt, bei der es sich um eine Querschnittsansicht handelt, ein Zwischenkörper 100 zur Ausbildung mehrerer lichtemittierender Elemente X hergestellt. Zwischenzeitlich wird, wie in 14B gezeigt, bei der es sich auch um eine Querschnittsansicht handelt, ein Zwischenkörper 600 zur Ausbildung mehrerer erster und zweiter lichtemittierender Elemente Y und Z entsprechend vorab hergestellt.
Und zwar wird der in 14A gezeigte Zwischenkörper 100 durch denselben wie in 2A gezeigten Herstellungsprozess hergestellt.
Was hingegen den in 14B gezeigten Zwischenkörper 600 betrifft, so werden mehrere Paare von Laseroszillatorabschnitten 9, 14 auf dem zum Beispiel aus GaAs bestehenden Halbleitersubstrat 13 ausgebildet, wobei aneinander angrenzende Laseroszillatorabschnitte 9, 14 als ein Paar dienen.
Und zwar wird ein MOCVD-Verfahren o. dgl. durchgeführt, um auf dem Halbleitersubstrat 13 eine Ätzstoppschicht STP zu bilden, die aus InGaP o. dgl. besteht. Anschließend wird ein Lithografie- oder Fotoätzverfahren eingesetzt, um auf der Ätzstoppschicht STP den Laseroszillatorabschnitt 9 mit einer Mehrschichtstruktur, die aus auf AlGaInP beruhenden Laserdünnfilmen besteht, und den Laseroszillatorabschnitt 14 mit einer Mehrschichtstruktur auszubilden, die aus auf AlGaAs beruhenden Laserdünnfilmen besteht.
Jedoch wird jedes Paar der Laseroszillatorabschnitte 9, 14 im Hinblick auf den einen Stegwellenleiter 6 des Zwischenkörpers 100 so ausgebildet, dass ein Paar der Laseroszillatorabschnitte sich in einem spezifischen Verhältnis mit dem Stegwellenleiter befindet.
Dann werden die Isolierschichten 11 und 16, die ohmschen Elektrodenschichten 12 und 17 und die Metallsadhäsionsschichten 4a und 4b jeweils auf den Laseroszillatorabschnitten 9 und 14 ausgebildet, wodurch der Zwischenkörper 600 hergestellt wird.
Als Nächstes werden die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b der Zwischenkörper 100, 600, wie in 14C gezeigt, miteinander verbunden, wodurch die Zwischenkörper 100, 600 miteinander verbunden werden.
Hier wird der Stegwellenleiter 6 mit jedem Paar der Stegwellenleiter 10, 15 so ausgerichtet, dass sie parallel zueinander werden. Wenn zwischenzeitlich die weiter unten noch erwähnte Spaltung o. dgl. durchgeführt wird, um die verbundenen Zwischenkörper in mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu unterteilen, wird vorab eine Positionierungseinstellung durchgeführt, so dass die lichtemittierenden Punkte der Laseroszillatorabschnitte 5, 9 und 14 jeder Halbleiterlaservorrichtung 1 nahe zueinander kommen können.
Genauer ausgedrückt werden die Spaltungsebene (1-110) des Laseroszillatorabschnitts 5 mit dem auf GaN beruhenden Laserdünnfilm, die Spaltungsebene (110) des Laseroszillatorabschnitts 9 mit dem auf AlGaInP beruhenden Laserdünnfilm, und die Spaltungsebene (110) des Laseroszillatorabschnitts 16 mit dem auf AlGaAs beruhenden Laserdünnfilm miteinander ausgerichtet, während auch die Stegwellenleiter 6, 10, 15 dazu gebracht werden, sich einander anzunähern, wodurch die Zwischenkörper 100, 600 miteinander verbunden werden.
Dann werden die Zwischenkörper 100, 600 insgesamt (genauer ausgedrückt, bei einer Temperatur von ca. 300°C) erwärmt, wenn sie durch eine vorbestimmte Druckkraft aufeinandergepresst werden, während die aus Sn bestehende Metalladhäsionsschicht 4a und die aus Au bestehende Metalladhäsionsschicht 4b miteinander verschmolzen werden, woraufhin die zugeführte Wärme abgeführt wird. Auf diese Weise werden die Metalladhäsionsschichten 4a und 4b zu einer als Einheit ausgebildeten Metalladhäsionsschicht 5, wodurch die Zwischenkörper 100, 600 mit der dazwischen eingesetzten Metalladhäsionsschicht 4 miteinander verbunden werden.
Darüber hinaus wird ein Ätzmittel verwendet wird, bei dem das Verhältnis Schwefelsäure : Wasserstoffperoxid : Wasser 4 : 1 : 1 beträgt, um das aus GaAs bestehende Halbleitersubstrat 13 ausgehend von seiner Rückseite nass zu ätzen, wobei das Halbleitersubstrat 13 entfernt wird.
Als Nächstes wird in einem in 14D gezeigten Prozess die Ätzstoppschicht STP entfernt, um die Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 und auch die Metalladhäsionsschicht 4 in den Ausnehmungsabschnitten oder vertieften Abschnitten R freizulegen, die zwischen den Laseroszillatorabschnitten 9 und 14 entstanden sind.
Als Nächstes wird, wie in 13A gezeigt, entweder Ti, Al oder Au oder eine Legierung, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält, am unteren Ende des Halbleitersubstrats SUB1 dampfabgeschieden. Dann wird entweder Ni, Au oder Au-Ge oder eine Legierung, die zwei oder mehr dieser Elemente enthält, auf den freiliegenden Abschnitten der Laseroszillatorabschnitte 9 und 14 dampfabgeschieden. Anschließend wird Au auf die freiliegenden Abschnitte der Metalladhäsionsschicht 4 aufgedampft. Auf diese Weise können die ohmschen Elektroden P1, P21, P22 und P3 an den in 13A gezeigten Stellen ausgebildet werden.
Als Nächstes erfolgt unter Verwendung desselben wie in den 3A bis 3C gezeigten Prozesses ein Spaltungs- und Zerschneidevorgang, um mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 herzustellen, die jeweils einen in 13A gezeigten Aufbau haben.
Genauer ausgedrückt erfolgt eine Spaltung entlang der Spaltungsebene (1-100) des aus GaN bestehenden Halbleitersubstrats SUB1, während jede Spaltungsfläche mit einem vorbestimmten dielektrischen Dünnfilm überzogen wird, wodurch Laserresonatoren gebildet werden. Anschließend erfolgt, wie in 14D gezeigt, ein Zerschneidevorgang auf beiden Seiten eines Bereichs WD, der einen Laseroszillatorabschnitt 5, ein Paar der Laseroszillatorabschnitte 9, 14 und die ohmsche Elektrode P3 enthält (die alle dem Laseroszillatorabschnitt 5 entsprechen), wodurch mehrere, in 13A gezeigte, Halbleiterlaservorrichtungen 1 hergestellt werden.
Da somit bei der Halbleiterlaservorrichtung 1, die nach der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, die Laseroszillatorabschnitte 5, 9 und 14 mittels einer dazwischen eingesetzten, extrem dünnen Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden können, wird es möglich, den Abstand zwischen lichtemittierenden Punkten stark zu senken.
Außerdem wird, nachdem die Zwischenkörper 100, 600 mittels der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt wurden, ein Spaltungs- und Zerschneidevorgang o. dgl. durchgeführt, um mehrere Halbleiterlaservorrichtungen 1 zu bilden. Aus diesem Grund ist es, wenn die Zwischenkörper 100, 600 während des Halbleiterherstellungsprozesses mittels der Metalladhäsionsschicht 4 aneinander befestigt werden, möglich, in nur einem Schritt eine optimale Steuerung des Abstands lichtemittierender Punkte in jeder der (später noch durch die Teilungsbehandlung auszubildenden) Halbleiterlaservorrichtungen 1 durchzuführen und eine Ausrichtung zwischen den lichtemittierenden Punkten mit hoher Präzision vorzunehmen. Da es darüber hinaus möglich ist, eine optimale Steuerung des Zwischenraums zwischen lichtemittierenden Punkten in nur einem Schritt durchzuführen, ist es möglich, die Massenproduktivität zu verbessern und eine gleichmäßige Produktqualität sicherzustellen.
Darüber hinaus wurde es möglich, eine verbesserte Halbleiterlaservorrichtung bereitzustellen, die geeignet ist, in einem optischen Abtastsystem verwendet zu werden, das eine Informationsaufzeichnung oder Informationswiedergabe auf CD, DVD oder einem anderen Speichermedium bewerkstelligt.
Als Nächstes wird im Folgenden die in 13B gezeigte Halbleiterlaservorrichtung beschrieben. Diese Halbleiterlaservorrichtung wird nämlich dadurch ausgebildet, dass die in 13B gezeigte Halbleiterlaservorrichtung auf einem keramischen Trägersubstrat (einer keramischen Unterlage) 4000 ausgebildet wird, das (die) über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine elektrische Isolierung verfügt.
Die mit Leiterbildern versehenen, aus Metall wie etwa Cu bestehenden Elektrodenschichten P11, P31 und P4 werden durch Dampfabscheidung auf der Oberfläche des Trägersubstrats 4000 ausgebildet.
Der Laseroszillatorabschnitt 9 des zweiten lichtemittierenden Elements Y wird elektrisch und mechanisch an die Elektrodenschicht P11 angeschlossen, der Laseroszillatorabschnitt 14 des dritten lichtemittierenden Elements Z wird elektrisch und mechanisch an die Elektrodenschicht P4 angeschlossen, und die freiliegenden Abschnitte der Metalladhäsionsschicht 4 werden elektrisch und mechanisch über die als leitfähiger Abstandshalter dienende Metalladhäsionsschicht SPC an die Elektrodenschicht 31 angeschlossen. Darüber hinaus werden die Zuführungsdrähte L11 und L31 zur Zufuhr eines Treiberstroms an die Elektrodenschichten P11 und P31 angeschlossen. Obwohl in den beigefügten Zeichnungen nicht dargestellt, werden die Zuführungsdrähte zur Zufuhr eines Treiberstroms auch noch an die Elektrodenschicht P4 angeschlossen.
Wenn hier ein Treiberstrom durch den Zuführungsdraht L31 und die ohmsche Elektrode P1 zugeführt wird, gibt der Laseroszillatorabschnitt 5 des ersten lichtemittierenden Elements X ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von (beispielsweise) 405 nm ab. Wenn hier ein Treiberstrom durch die Zuführungsdrähte L11 und L31 zugeführt wird, gibt der Laseroszillatorabschnitt 14 des dritten lichtemittierenden Elements Z ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von (beispielsweise) 780 nm ab.
Da das erste bis dritte lichtemittierende Element X, Y, und Z am Trägersubstrat 4000 befestigt ist, kann sich bei der Verwendung dieser Halbleiterlaservorrichtung die Wärme, die während der Lichtemission der Laseroszillatorabschnitte 5, 9 und 14 erzeugt wird, mit einem erhöhten Wirkungsgrad nach außen zerstreuen.
Obwohl darüber hinaus das zweite und dritte lichtemittierende Element Y und Z in gewissem Maße über ein Dicke verfügen, beträgt diese tatsächlich nur mehrere Mikrometer. Deshalb können die Metalladhäsionsschicht 4 und die Elektrodenschicht P31 sowohl elektrisch als auch mechanisch einfach nur durch Schmelzen und Verfestigen der Metalladhäsionsschicht SPC zwischen der Metalladhäsionsschicht 4 und der Elektrodenschicht P31 miteinander verbunden werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.
Wie in der vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsform sowie dem ersten und zweiten Beispiel beschrieben wurde, besteht die Metalladhäsionsschicht 4a aus Au und die Metalladhäsionsschicht 4b besteht aus Sn. Es ist jedoch auch möglich, dass die Metalladhäsionsschicht 4a aus Sn und die Metalladhäsionsschicht 4b aus Au hergestellt wird.
Außerdem ist es wünschenswert, einen Sn-Diffusionssperrfilm wie einen Pt-, TiN- und Ir-Film zwischen der aus Au bestehenden Metalladhäsionsschicht und der ohmschen Elektrode des auf GaN beruhenden Lasers oder zwischen der aus Sb bestehenden Metalladhäsionsschicht und der ohmschen Elektrode des auf AlGaInP beruhenden oder des auf AlGaAs beruhenden Lasers auszubilden.
Hingegen muss es sich bei den vorstehend erwähnten Metalladhäsionsschichten 4a und 4b nicht unbedingt um die Kombination aus Au und Sn handeln, vielmehr kann es sich auch um eine Kombination aus Au und In, eine Kombination aus Pd und In und eine Kombination aus Au und Ge handeln. Wenn die Metalladhäsionsschicht 4 aus einer intermetallischen Verbindung durch Verschmelzen dieser Metalle hergestellt wird, wird eine Stromeinleitung nicht behindert, wenn ein Treiberstrom in jeden Laseroszillatorabschnitt eingeleitet wird, wodurch es ermöglicht wird, dass eine Wärme, die während einer Laserlichtemission erzeugt wird, mit einem verbesserten Wirkungsgrad abgeleitet wird.
In all den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden die als Metalladhäsionsschichten 4a und 4b dienenden, über eine elektrische Leitfähigkeit verfügenden Metalladhäsionsschichten 4a und 4b verschmolzen, um die Metalladhäsionsschicht 4 zu bilden, die als vereinte Adhäsionsschicht dient, wodurch es einfach wird, die jeweiligen Laseroszillatorabschnitte mittels der Metalladhäsionsschicht 4 sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander zu verbinden. Jedoch ist es nicht absolut notwendig, eine solche Art von Verschmelzung zu verwenden. Es ist nämlich auch möglich, eine solche Adhäsion dadurch zu erzielen, dass eine Festphasendiffusion unterhalb der Schmelztemperatur der Adhäsionsschicht genutzt wird.
Falls dem so ist, können beide Adhäsionsschichten aus Au hergestellt werden, die aufeinandergepresst und ohne Au zu schmelzen erwärmt werden, wodurch die gewünschte Adhäsion mittels Festphasendiffusion bewirkt wird.
Darüber hinaus müssen die zuvor erwähnten Elektrodenschichten und ohmschen Elektroden absolut nicht unbedingt aus den zuvor aufgelisteten Materialien hergestellt werden, sondern können auch aus irgendwelchen anderen Materialen hergestellt werden, vorausgesetzt, sie stellen einen ohmschen Kontakt oder eine leitende Verbindung mit jeder Halbleiterfläche her.
Solange darüber hinaus die ohmschen Elektroden P1, P2, P3, P11, P31, P21 und P22 aus Materialen bestehen, die eine gute leitende Verbindung bereitstellen können, können diese ohmschen Elektroden auch aus irgendwelchen anderen Materialien bestehen, ohne durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele eingeschränkt werden zu müssen.

Im Übrigen kann es sich bei dem ersten lichtemittierenden Abschnitt 2, der in 1, 5, 11 und 13 gezeigt ist, sowie dem Material, welches das auf der X-Seite vorgesehene Halbleitersubstrat SUB1 bildet, auch entweder um einen Nitridhalbleiter der Gruppe IIH, der zumindest Stickstoff (N) enthält, oder um Siliciumcarbid (SiC) handeln. BEZUGSZEICHENLISTE

1	Halbleiterlaservorrichtung
2, 2A, 2B	Erstes lichtemittierendes Element
3, 3A, 3B	Zweites lichtemittierendes Element
4, 4a, 4b	Metalladhäsionsschicht
5	Laseroszillatorabschnitt
5a	Pufferschicht
5b	Bodenschicht
5c	Kaschierungsschicht der n-Art
5d	Führungsschicht der n-Art
5e	Aktive Schicht
5f	Elektrodensperrschicht
5g	Führungsschicht der p-Art
5h	Kaschierungsschicht der p-Art
5i	Kontaktschicht der p-Art
6	Stegwellenleiter
7	Isolierschicht
8	Ohmsche Elektrodenschicht
9	Laseroszillatorabschnitt
9a	Pufferschicht
9b	Kaschierungsschicht der n-Art
9c	Aktive Schicht
9d	Kaschierungsschicht der p-Art
9e	Glättungsschicht
9f	Kontaktschicht der p-Art
10	Stegwellenleiter
11	Isolierschicht
12	Ohmsche Elektrodenschicht
12R	Freiliegende Abschnitte
13	Halbleitersubstrat
14	Laseroszillatorabschnitt
15	Laseroszillatorabschnitt, Stegwellenleiter
16	Isolierschicht
17	Ohmsche Elektrodenschicht
31	Elektrodenschicht
100	Erster Zwischenkörper
101	Masken
200	Zweiter Zwischenkörper
201	Masken
300	Als eine Einheit ausgebildeter Zwischenkörper
400	Zwischenkörper
500	Zwischenkörper
600	Zwischenkörper
1000, 2000, 3000, 4000	Trägersubstrat
AP	Metalladhäsionsschicht
L11, L2, L31	Zuführungsdrähte
P1, P2, P3,P21, 222	Ohmsche Elektrode
P11, P31	Elektrodenschichten
R	Konkave Abschnitte, Ausnehmungs- oder vertiefte Abschnitte
SPC	Metalladhäsionsschicht
STP	Ätzstoppschicht
SUB1, SUB2	Halbleitersubstrat
W	Bereiche zur Ausbildung der Laseroszillatorschnitte 9
WD	Bereich, der die Laseroszillatorabschnitte 5, 9/14 und die ohmsche Elektrode P3 enthält
X	Erstes lichtemittierendes Element
Y	Zweites lichtemittierendes Element
Z	Drittes lichtemittierendes Element

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung, die in der Lage ist, mehrere Laserstrahlen mit drei verschiedenen Wellenlängen abzugeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme auf einem ersten Halbleitersubstrat (SUB1), um einen ersten Laseroszillatorabschnitt (5) auszubilden, dann Ausbilden einer ersten Metalladhäsionsschicht (4a) mit einer elektrischen Leitfähigkeit auf dem ersten Laseroszillatorabschnitt (5) mit einem Mehrlagenaufbau, der durch die mehreren Halbleiterfilme gebildet ist, wodurch ein erster Zwischenkörper (100) gebildet wird; Ausbilden einer Ätzstoppschicht (STP) auf einem zweiten Halbleitersubstrat (13), dann Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme auf der Ätzstoppschicht (STP), um einen zweiten Laseroszillatorabschnitt (9) auszubilden, dann Ausbilden mehrerer Halbleiterfilme mittels eines Lithografieverfahrens oder eines Fotoätzverfahrens, um einen dritten Oszillatorabschnitt (14) auszubilden, dabei Ausbilden eines zweiten und dritten Oszillatorabschnitts an voneinander getrennten Stellen, gefolgt vom Ausbilden einer zweiten Metalladhäsionsschicht (4B) mit einer elektrischen Leitfähigkeit im zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitt (9, 14), wodurch ein zweiter Zwischenkörper (600) gebildet wird; Verbinden der ersten Metalladhäsionsschicht (4a) mit der zweiten Metalladhäsionsschicht (4b), um einen dritten Zwischenkörper zu bilden, in dem der erste, zweite und dritte Laseroszillatorabschnitt (5, 9, 14) sowohl elektrisch als auch mechanisch durch die Metalladhäsionsschicht (4) verbunden wurden; Ausführen einer Ätzbehandlung am dritten Zwischenkörper, um den zweiten Halbleitersubstratabschnitt (13) vom dritten Zwischenkörper zu entfernen, und um Abschnitte des zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitts (9, 14) zu entfernen, mit Ausnahme der Abschnitte, in denen Wellenleiter (10, 15) ausgebildet sind, wodurch mehrere zweite und dritte Laseroszillatorabschnitte (9, 14) gebildet werden; Entfernen verbleibender Abschnitte der Atzstoppschicht (STP), wodurch die Laseroszillatorabschnitte (9, 14) und die Metalladhäsionsschicht (4) in den Ausnehmungsabschnitten (R) freigelegt werden, die zwischen den Laseroszillatorabschnitten (9, 14) entstanden sind; jeweils Ausbilden von ohmschen Elektroden (P1, P21 und P22) am unteren Ende des ersten Halbleitersubstrats (SUB1), Ausbilden eines ersten lichtemittierenden Elements (X) am oberen Ende des zweiten Laseroszillatorabschnitts (9), Ausbilden eines zweiten lichtemittierenden Elements (Y), und Ausbilden eines dritten lichtemittierenden Elements (Z) am oberen Ende des dritten Laseroszillatorabschnitts (14); Ausbilden der ohmschen Elektrode (P3) auf einem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht (4), die zur Außenseite des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements (Y und Z) freiliegt, gefolgt vom Spalten des dritten Zwischenkörpers und Zerteilen des dritten Zwischenkörpers entlang von Ausnehmungsabschnitten, die jeweils an den Seiten der zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitte (9, 14) entstanden sind, wodurch mehrere Halbleiterlaservorrichtungen (1) gebildet werden, wovon jeder einen ersten Laseroszillatorabschnitt (5), einen zweiten Laseroszillatorabschnitt (9) und einen dritten Laseroszillatorabschnitt (14) umfasst, die mit den dazwischenliegenden Adhäsionsschichten fest miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Trägersubstrat (4000) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer elektrischen Isolierung auf der Seite des zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitts vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Diffusionssperrschicht wie etwa eine Pt-, TiN- oder Ir-Schicht zwischen der Metalladhäsionsschicht und dem ersten Laseroszillatorabschnitt (5) oder zwischen der Metalladhäsionsschicht und dem zweiten Laseroszillatorabschnitt (9) oder dem dritten Laseroszillatorabschnitt (14) gebildet wird.
Halbleiterlaservorrichtung (1) zum Abgeben mehrerer Laserstrahlen mit drei verschiedenen Wellenlängen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen ersten auf einem Halbleitersubstrat (SUB1) ausgebildeten Laseroszillatorabschnitt (5) mit einer vorbestimmten spezifischen Oberfläche, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Stickstoff (N) in seiner aktiven Schicht enthält, und um Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm abzugeben, wobei das Halbleitersubstrat (SUB1) durch einen Nitridhalbleiter der Gruppe III gebildet ist, der mindestens Stickstoff (N) enthält oder aus Siliciumcarbid (SiC) besteht, einen zweiten Laseroszillatorabschnitt (9) mit einer kleineren spezifischen Oberfläche als der erste Laseroszillatorabschnitt (5), wobei der zweite Laseroszillatorabschnitt (9) ein Halbleiterlaser ist, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Phosphor (P) in seiner aktiven Schicht enthält, und um ein Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm abzugeben, wobei die Vorrichtung darüber hinaus einen dritten Laseroszillatorabschnitt (14) enthält, der einen Halbleiter umfasst, der mindestens Arsen (As) in seiner aktiven Schicht enthält, und um ein Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm abzugeben, wobei der zweite Laseroszillatorabschnitt (9) und der dritte Laseroszillatorabschnitt (14) als aneinander angrenzende Laseroszillatorabschnitte ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass: die eine Fläche des ersten Laseroszillatorabschnitts, die sich weiter weg vom Halbleitersubstrat (SUB1) befindet, die eine Fläche des zweiten Laseroszillatorabschnitts, die sich näher an seinem lichtemittierenden Abschnitt befindet, und die eine Fläche des dritten Laseroszillatorabschnitts, die sich näher an seinem lichtemittierenden Abschnitt befindet, sowohl elektrisch als auch mechanisch mittels einer Metalladhäsionsschicht (4) mit einer elektrischen Leitfähigkeit verbunden sind; die ohmschen Elektroden (P1, P21 und P22) jeweils am unteren Ende des ersten Halbleitersubstrats (SUB1), am oberen Ende des zweiten Laseroszillatorabschnitts (9), wodurch ein zweites lichtemittierendes Element (Y) gebildet wird, und am oberen Ende des dritten Laseroszillatorabschnitts (14) ausgebildet sind, wodurch ein drittes lichtemittierendes Element (Z) gebildet wird; und die ohmsche Elektrode (23) in einem freiliegenden Abschnitt der Metalladhäsionsschicht (4) ausgebildet ist, die zur Außenseite des zweiten und dritten lichtemittierenden Elements (Y, Z) freiliegt.
Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 4, wobei der dritte Laseroszillatorabschnitt (14) eine kleinere spezifische Oberfläche hat als ein freiliegender Abschnitt des ersten Laseroszillatorabschnitts (5), wobei dieser freiliegende Abschnitt aufgrund des Unterschieds der spezifischen Oberfläche zwischen dem ersten und zweiten Laseroszillatorabschnitt (5, 9) entstanden ist, wobei der dritte Laseroszillatorabschnitt (14) mittels der Metalladhäsionsschicht (4) mit dem freiliegenden Abschnitt verbunden ist.
Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei ein Trägersubstrat (4000) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer elektrischen Isolierung auf der Seite des zweiten und dritten Laseroszillatorabschnitts vorgesehen ist.