JP2007173402A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007173402A JP2007173402A JP2005366944A JP2005366944A JP2007173402A JP 2007173402 A JP2007173402 A JP 2007173402A JP 2005366944 A JP2005366944 A JP 2005366944A JP 2005366944 A JP2005366944 A JP 2005366944A JP 2007173402 A JP2007173402 A JP 2007173402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser device
- semiconductor laser
- pad electrode
- semiconductor
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高密度光ディスク装置、レーザディスプレイ装置又は照明装置等に適用可能な半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device applicable to a high-density optical disk device, a laser display device, an illumination device, or the like.
近年、半導体レーザ装置のうち、III-V族窒化物系化合物半導体(以下、単に窒化物半導体と称す。)を用いた半導体レーザ装置の研究及び開発が進み、高密度光ディスク装置用の短波長光源として一部が実用化されるに至っている。 In recent years, research and development of a semiconductor laser device using a III-V nitride compound semiconductor (hereinafter simply referred to as a nitride semiconductor) among semiconductor laser devices has progressed, and a short wavelength light source for a high-density optical disk device. As a part, it has come to practical use.
窒化物半導体レーザ装置は、通常、有機金属気相成長(MOCVD)法により、例えばn型窒化ガリウム(GaN)からなる基板の上に、n型クラッド層、活性層、p型クラッド層及びp型コンタクト層を含むダブルへテロ構造体を形成した後、形成されたp型層の一部をリッジ状のストライプ部として加工して導波路を形成し、ストライプ部の上面を除く領域を絶縁膜で覆った後にp側電極を形成する。さらに、基板の裏面にn側電極を形成し、続いて、ダブルへテロ構造体を所定の結晶面で劈開して共振器を形成することにより作製される。これら製造工程のなかで、とりわけp側電極の形成方法は、半導体レーザ装置の性能、信頼性及び歩留まり等に大きく影響を及ぼす要因として注目され、種々の改良が加えられている。例えば、下記の特許文献1に開示された従来の窒化物半導体レーザ装置におけるp側電極の構成について図面を参照しながら説明する。
A nitride semiconductor laser device is usually formed on a substrate made of, for example, n-type gallium nitride (GaN) by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, on an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a p-type. After forming the double heterostructure including the contact layer, a part of the formed p-type layer is processed as a ridge-shaped stripe portion to form a waveguide, and the region excluding the upper surface of the stripe portion is formed of an insulating film After covering, the p-side electrode is formed. Further, an n-side electrode is formed on the back surface of the substrate, and subsequently, a double heterostructure is cleaved at a predetermined crystal plane to form a resonator. Among these manufacturing processes, the p-side electrode forming method is particularly noted as a factor that greatly affects the performance, reliability, yield and the like of the semiconductor laser device, and various improvements have been added. For example, the configuration of the p-side electrode in the conventional nitride semiconductor laser device disclosed in
図12(a)は従来の窒化物半導体レーザ装置におけるp側電極を含む部分の断面構成を示し、図12(b)はp側電極の平面構成を示している。 FIG. 12A shows a cross-sectional configuration of a portion including a p-side electrode in a conventional nitride semiconductor laser device, and FIG. 12B shows a planar configuration of the p-side electrode.
図12に示すように、従来の窒化物半導体レーザ装置は、活性層を含み、上部がリッジ状のストライプ部を有する半導体積層体1と、該半導体積層体1におけるリッジ部の上部に形成されたp型半導体層(コンタクト層)2と、該p型半導体層2の上に形成されたp側オーミック電極4とを有している。
As shown in FIG. 12, a conventional nitride semiconductor laser device includes an active layer and an upper portion having a ridge-shaped stripe portion and an upper portion of the ridge portion in the
ストライプ部の側面を含む半導体積層体1は絶縁膜3により覆われており、p側オーミック電極4は、その上面及びストライプ部の側方を含めチタン(Ti)等からなる第1の薄膜層5及び該第1の薄膜層5の上に形成され幅が第1の薄膜層5よりも小さく且つ長さがストライプ部よりも短い金(Au)からなる第2の薄膜層6からなるパッド電極7により覆われている。
The semiconductor stacked
この構成により、パッド電極7は、p型半導体層2と良好なオーミック特性を得られると共に、第1の薄膜層5を設けることより、半導体積層体1を劈開する際の電極剥がれが発生しにくくなる。さらには、第2の薄膜層6を設けることにより、良好な放熱性を確保することができる。
With this configuration, the
なお、特許文献1においては、第1の薄膜層5と第2の薄膜層6とを併せてパッド電極7と称しているが、本願明細書においては、より厳密に、ワイヤボンディング又はヒートシンクとの半田付けに供される、特許文献1に係る第2の薄膜層6に相当する部材をパッド電極と称し、特許文献1に係る第1の薄膜層5に相当する部材は配線電極と称し、これらを区別する。
本願発明者は、前記従来の半導体レーザ装置に対して種々の検討を加えた結果、従来の半導体レーザ装置の構成では十分な信頼性を得られないという結果を得ている。 As a result of various studies on the conventional semiconductor laser device, the inventors of the present application have obtained a result that the configuration of the conventional semiconductor laser device cannot obtain sufficient reliability.
具体的には、光出力一定の条件下で従来の半導体レーザ装置を駆動した場合に、動作電流が時間と共に徐々に増加すると共に、ある時点で動作電流が急激に増大して不可逆的に劣化してしまう現象を確認している。劣化した半導体レーザ装置を観察した結果、ストライプ部における端面近傍、すなわち第2の薄膜層6が設けられていない領域において、ストライプ部の一部が溶解し破壊されていることを観察した。
Specifically, when a conventional semiconductor laser device is driven under a condition where the light output is constant, the operating current gradually increases with time, and at a certain point in time, the operating current rapidly increases and deteriorates irreversibly. I have confirmed the phenomenon. As a result of observing the deteriorated semiconductor laser device, it was observed that a part of the stripe portion was dissolved and destroyed in the vicinity of the end face in the stripe portion, that is, in the region where the second
解析の結果、時間と共に徐々に動作電流が増大する現象は、本願発明のパッド電極に相当する第2の薄膜層6を構成するAu等の元素が第1の薄膜層5又はp側オーミック電極4と相互拡散して半導体積層体1にまで侵入し、非発光再結合中心が形成されたためと推察される。また、ある時点で発生した端面付近の不可逆的な破壊は、放熱性が非常に良好な第2の薄膜層6で覆われる共振器の中央部分に対し、該第2の薄膜層6で覆われていない共振器端面の近傍の温度が相対的に異常に上昇し、これが端面近傍のバンドギャップエネルギーを低下させ、さらには光吸収を増大させるという正帰還的な現象が発生し、ついには結晶及び電極の溶融を引き起こすまでに温度上昇したためと推察される。
As a result of the analysis, the phenomenon in which the operating current gradually increases with time is that the element such as Au constituting the second
本発明は、前記の問題に鑑み、パッド電極からの金属元素の拡散を発生させることなく、且つ、共振器の中央部分に対する端面部分の相対的な温度上昇を低減して、信頼性が高い半導体レーザ装置を得られるようにすることを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a highly reliable semiconductor that does not cause diffusion of a metal element from a pad electrode and reduces a relative temperature increase of an end surface portion with respect to a central portion of a resonator. It is an object to obtain a laser device.
前記の目的を達成するため、本発明は、ストライプ状の電流注入領域を有する半導体レーザ装置を、オーミック電極と接続されるパッド電極を電流注入領域の上側から外れた領域に形成する構成とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor laser device having a stripe-shaped current injection region is configured such that a pad electrode connected to an ohmic electrode is formed in a region outside the current injection region.
具体的に、半導体レーザ装置は、活性層及び該活性層の上方にストライプ状に延びる電流注入領域を有する半導体積層体と、半導体積層体の上に電流注入領域を覆うように形成されたオーミック電極と、半導体積層体の上にオーミック電極と電気的に接続されて形成されたパッド電極とを備え、半導体積層体は、活性層を含み且つ電流注入領域の長手方向にほぼ垂直に形成され、互いに対向する一対の劈開面を持つ共振器を有し、パッド電極は、電流注入領域の上側部分を除く領域に形成されていることを特徴とする。 Specifically, the semiconductor laser device includes an active layer, a semiconductor stacked body having a current injection region extending in a stripe shape above the active layer, and an ohmic electrode formed on the semiconductor stacked body so as to cover the current injection region And a pad electrode formed on the semiconductor stacked body and electrically connected to the ohmic electrode. The semiconductor stacked body includes an active layer and is formed substantially perpendicular to the longitudinal direction of the current injection region. It has a resonator having a pair of opposing cleavage planes, and the pad electrode is formed in a region excluding the upper portion of the current injection region.
本発明の半導体レーザ装置によると、半導体積層体の上にオーミック電極と電気的に接続されて形成されたパッド電極は、電流注入領域の上側部分を除く領域に形成されているため、電流注入領域にパッド電極を構成する金属元素が拡散することがない。その上、動作時に高温となる電流注入領域をパッド電極が部分的にを覆うことがないため、電流注入領域(共振器)のパッド電極に覆われた部分と覆われていない部分とに生じる温度差が小さくなる。その結果、例えば共振器の端面のみが局所的に高温となって結晶性が破壊されるという事態を防止することができるので、半導体レーザ装置の信頼性が向上する。 According to the semiconductor laser device of the present invention, the pad electrode formed by being electrically connected to the ohmic electrode on the semiconductor stacked body is formed in the region excluding the upper portion of the current injection region. Thus, the metal element constituting the pad electrode does not diffuse. In addition, since the pad electrode does not partially cover the current injection region that becomes high temperature during operation, the temperature generated in the portion covered with the pad electrode and the portion not covered in the current injection region (resonator) The difference becomes smaller. As a result, for example, it is possible to prevent a situation in which only the end face of the resonator is locally heated to destroy the crystallinity, thereby improving the reliability of the semiconductor laser device.
本発明の半導体レーザ装置において、パッド電極は、電流注入領域と対向する側に形成され、端部が一対の劈開面の少なくとも一方にまで達する第1の領域と、第1の領域に対する電流注入領域の反対側に形成され、端部が各劈開面と間隔をおいた第2の領域とを有していることが好ましい。このように、端面部分の温度がその中央部分よりも高くなる共振器において、パッド電極における電流注入領域に近い第1の領域を劈開面の少なくとも一方にまで達するように形成するため、端面部部分の温度と中央部分の温度との温度差がさらに小さくなるので、信頼性がより向上する。 In the semiconductor laser device of the present invention, the pad electrode is formed on the side facing the current injection region, the first region having an end reaching at least one of the pair of cleavage planes, and the current injection region for the first region It is preferable that the edge part has the 2nd area | region which is formed in the other side and is spaced apart from each cleavage surface. Thus, in the resonator in which the temperature of the end face portion is higher than that of the central portion, the end face portion portion is formed so as to reach the first region near the current injection region in the pad electrode so as to reach at least one of the cleavage planes. Since the temperature difference between the temperature of and the temperature of the central portion is further reduced, the reliability is further improved.
本発明の半導体レーザ装置において、電流注入領域とパッド電極との間隔は、電流注入領域の中央部分よりも両端部で小さく設定されていることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, it is preferable that the distance between the current injection region and the pad electrode is set smaller at both ends than the central portion of the current injection region.
本発明の半導体レーザ装置において、パッド電極は、金若しくはアルミニウムを含む単層膜又は積層膜からなることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, the pad electrode is preferably made of a single layer film or a laminated film containing gold or aluminum.
本発明の半導体レーザ装置において、パッド電極は、半導体積層体上における電流注入領域の長手方向の両側に形成されていることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, the pad electrodes are preferably formed on both sides in the longitudinal direction of the current injection region on the semiconductor stacked body.
本発明の半導体レーザ装置において、オーミック電極は、電流注入領域の放熱性を高める膜により覆われていることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, the ohmic electrode is preferably covered with a film that enhances heat dissipation in the current injection region.
この場合に、膜は、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン又はグラファイトからなることが好ましい。 In this case, the film is preferably made of aluminum nitride, gallium nitride, silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride or graphite.
本発明の半導体レーザ装置において、半導体積層体は、p型半導体層及びn型半導体層を含み、オーミック電極は、半導体積層体におけるp型半導体層と接するように形成されていることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor stacked body preferably includes a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and the ohmic electrode is preferably formed so as to be in contact with the p-type semiconductor layer in the semiconductor stacked body.
本発明の半導体レーザ装置において、半導体積層体は、III-V族窒化物半導体からなることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor stacked body is preferably made of a group III-V nitride semiconductor.
本発明に係る半導体レーザ装置によると、パッド電極を構成する金属元素の半導体積層体への拡散が生じず、非発光性再結合中心が形成されることがない。さらに、共振器の端部と中央部との温度差が小さくなるため、共振器の中央部に対する端部の相対的な温度上昇が抑制されるので、共振器端面及びその近傍に結晶溶融が発生しにくくなり、その結果、半導体レーザ装置の信頼性を大幅に向上することができる。 According to the semiconductor laser device of the present invention, the metal element constituting the pad electrode does not diffuse into the semiconductor stacked body, and no non-radiative recombination center is formed. Furthermore, since the temperature difference between the end of the resonator and the center is reduced, the temperature rise at the end relative to the center of the resonator is suppressed, so crystal melting occurs at and near the resonator end face. As a result, the reliability of the semiconductor laser device can be greatly improved.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)及びは図1(b)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置であって、(a)は平面構成を示し、(b)は(a)のIb−Ib線における断面であって、共振器の長手方向に対して垂直な方向の断面構成を示している。 1A and FIG. 1B show a nitride semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a planar configuration, and FIG. 1B shows an Ib of FIG. A cross-sectional configuration taken along the line -Ib and perpendicular to the longitudinal direction of the resonator is shown.
ここでは、図1(a)及び(b)を用いて、第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の構成及びその製造方法を説明する。 Here, the configuration of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
まず、図1(b)に示すように、MOCVD法により、例えばn型GaNからなる基板101の上に、基板温度を1050℃として、厚さが3μmのn型GaN層102、厚さが1.2μmのn型Al0.05Ga0.95Nからなるn型クラッド層103及び厚さが0.08μmのn型GaNからなる第1光ガイド層104を順次成長する。なお、基板101は図示していないが、劈開するまではウエハ状態にある。
First, as shown in FIG. 1B, an n-
続いて、基板温度を800℃にまで降温した後、厚さが7.5nmのIn0.02Ga0.98Nからなるバリア層と厚さが3.0nmのIn0.10Ga0.90Nからなる井戸層とを3周期分繰り返して成長することにより多重量子井戸(MQW)活性層105を形成し、その後、該MQW活性層105の上に、厚さが50nmのIn0.02Ga0.98Nからなる第2光ガイド層106を成長する。
Subsequently, after the substrate temperature is lowered to 800 ° C., a barrier layer made of In 0.02 Ga 0.98 N having a thickness of 7.5 nm and a well layer made of In 0.10 Ga 0.90 N having a thickness of 3.0 nm are formed. A multiple quantum well (MQW)
次に、基板温度を1000℃に設定して、第2光ガイド層106の上に、厚さが50nmのGaNからなる第3光ガイド層107、厚さが10nmのp型Al0.20Ga0.80Nからなるp型第1クラッド層108、厚さが1.5nmのp型Al0.10Ga0.90Nからなる第1層と厚さが1.5nmのp型GaNからなる第2層とを160周期分繰り返して形成し、厚さが0.48μmの歪超格子構造を有するp型第2クラッド層109、及び厚さが0.05μmのp型GaNからなるp型コンタクト層110を順次成長する。このようなエピタキシャル成長により、ダブルへテロ構造を有する半導体積層体120が形成される。
Next, the substrate temperature is set to 1000 ° C., the third
続いて、半導体積層体120が形成された基板(ウエハ)101を反応炉から取り出し、塩素(Cl2 )ガスを用いたドライエッチングにより、コンタクト層110及びp型第2クラッド層109の上部に、幅が約1.5μmで高さが約0.5μmのリッジ状のストライプ部109aを形成する。ここで、ストライプ状に形成されたp型コンタクト層110が半導体積層体120における電流注入領域となる。
Subsequently, the substrate (wafer) 101 on which the semiconductor stacked
次に、図1(a)及び図1(b)に示すように、化学的気相堆積(CVD)法により、ストライプ部109aが形成された半導体積層体120の上に全面にわたって、厚さが0.1μmの酸化シリコン(SiO2 )からなる絶縁膜130を成膜する。続いて、リソグラフィ法及びフルオロカーボンガスを主成分とするドライエッチング法により、成膜された絶縁膜130におけるp型コンタクト層110の上側部分を選択的に除去して、p型コンタクト層110を露出する。
Next, as shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the thickness is increased over the entire surface of the semiconductor stacked
続いて、真空蒸着法により、露出したp型コンタクト層110を含むストライプ部109aの上面及び側面を覆うように、厚さが40nmのパラジウム(Pd)と、厚さが40nmの白金(Pt)とを順次成膜して、ストライプ部109aの上面の電流注入領域にp側オーミック電極141を形成する。
Subsequently, palladium (Pd) having a thickness of 40 nm and platinum (Pt) having a thickness of 40 nm so as to cover the upper surface and the side surface of the
次に、絶縁膜130の上のp側オーミック電極141を含む全面に配線電極142を形成する。その後、形成した配線電極142の上のストライプ部109aの一方の側方領域にパッド電極143を形成する。ここで、配線電極142は、真空蒸着法により、p側オーミック電極142側から、例えば厚さが50nmのチタン(Ti)と厚さが100nmの白金(Pt)とにより構成している。また、パッド電極143は、真空蒸着法又はめっき法により、配線電極142側から、例えば厚さが50nmのチタン(Ti)と厚さが1.0μmの金(Au)とにより構成している。配線電極142及びパッド電極143のそれぞれの1層目のTiは下地金属である白金との密着性を向上させるために設けている。
Next, the
図1(a)に示すように、パッド電極143の平面形状はほぼ長方形であるが、互いに対向する共振器端面のうちの出射端面が識別可能なように、長方形の1つの角部にかぎ型の切り欠き部を設けている。パッド電極143におけるストライプ部109aが延びる方向(長手方向)の寸法は、共振器長の600μmよりも短い580μmとし、ストライプ部109aに対して垂直な方向の幅は200μmとしている。ここで、パッド電極143の長さ寸法を共振器の長さ寸法よりも短くし、劈開面(共振器端面)160よりも内側に形成しているのは、パッド電極143を複数のレーザチップに跨って形成した場合に、この後の劈開工程において、パッド電極143が剥がれたり、逆に分離できなかったりする事態を回避するためである。また、ストライプ部109aとパッド電極143の間隔dは5μmとしている。
As shown in FIG. 1 (a), the planar shape of the
続いて、基板101におけるn型GaN層102の反対側の面すなわち裏面を研磨して、該基板101の厚さを約100μmにまで薄膜化する。その後、真空蒸着法等により、薄膜化された基板101の離面上にn側オーミック電極150を形成する。ここで、n側オーミック電極150は、基板101側から、厚さが10nmのチタン(Ti)、厚さが100nmの白金(Pt)及び厚さが1.0μmの金(Au)を順次積層して形成されている。
Subsequently, the opposite surface, that is, the back surface of the n-
次に、n側オーミック電極150が形成された基板101及びパッド電極143が形成された半導体積層体120をストライプ部109aの長手方向とほぼ直交する方向に劈開して、幅が600μmのバー状に切り出して共振器端面160を形成する。なお、バー状に劈開された基板101には、各ストライプ部109aが互いに平行に位置する複数の半導体レーザ装置(レーザチップ)が含まれる。続いて、例えばスパッタ法により、各共振器端面160上に誘電体からなるコーティング膜(図示せず)を形成する。ここでは、前端面及び後端面の発振波長に対する電力反射率をそれぞれ20%及び95%となるように形成している。
Next, the
次に、スクライブによって、バー状の基板101に含まれる半導体レーザ装置を個々のレーザチップに分離する。
Next, the semiconductor laser device included in the bar-shaped
その後、図示はしていないが、形成された窒化物半導体レーザ装置を、両面がメタライズされた窒化アルミニウム(AlN)からなるサブマウントの上に、基板101のn側オーミック電極150が接するように、いわゆるジャンクションアップと呼ばれる実装法によって、金錫(AuSn)からなる半田材により固着する。さらに、半導体レーザ装置が固着されたサブマウントを銅(Cu)からなるヒートシンクの上にAuSnからなる半田材により固着する。
Thereafter, although not shown, the formed nitride semiconductor laser device is placed on a submount made of aluminum nitride (AlN) having both surfaces metallized so that the n-
続いて、パッド電極143に、金(Au)からなるワイヤを接続し、接続されたワイヤと、n側オーミック電極150と電気的に接続されたサブマウント上の金属電極とにそれぞれ外部から電流を供給することにより、半導体積層体120におけるストライプ部109aに電流を注入することができる。
Subsequently, a wire made of gold (Au) is connected to the
以下、第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の動作特性を評価した結果を図2に示す比較例と共に説明する。図2に示すように、本比較例は、パッド電極243がストライプ部109aを含め、配線電極142のほぼ全面を覆う構成としている。具体的には、パッド電極243のストライプ部109aの長手方向の寸法は、第1の実施形態と同一の580μmであるが、ストライプ部109aに垂直な方向の幅は300μmとし、その一部がストライプ部109aを覆うように形成している。この比較例も、第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置と同様のサブマウント及びヒートシンクに実装して動作特性の比較を行なっている。
Hereinafter, the results of evaluating the operating characteristics of the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment will be described together with a comparative example shown in FIG. As shown in FIG. 2, in this comparative example, the
図3は第1の実施形態に係る半導体レーザ装置と比較例に係る半導体レーザ装置の室温における電流−光出力特性の代表例を示している。図3に示すように、電流−光出力特性は両者でほぼ同等であったが、測定数を増やしてより詳細に比較すると、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の方が高出力時の動作電流が若干多めになっていることが分かる。これは、比較例においては、ストライプ部109aの直上に放熱性に優れた比較的に膜厚が大きいAuからなるパッド電極243が形成されているのに対し、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置においては、ストライプ部109aの直上にはパッド電極143が設けられていないためである。
FIG. 3 shows representative examples of current-light output characteristics at room temperature of the semiconductor laser device according to the first embodiment and the semiconductor laser device according to the comparative example. As shown in FIG. 3, the current-light output characteristics were almost the same in both cases. However, when the number of measurements was increased and compared in more detail, the semiconductor laser device according to the first embodiment has a higher output power. It can be seen that the operating current is slightly higher. This is because, in the comparative example, the
図4に各半導体レーザ装置について、光出力を150mWの一定値とする条件下でエージング試験を行なった結果を示す。図4から分かるように、比較例に係る半導体レーザ装置は、初期の動作電流が第1の実施形態に係る半導体レーザ装置と比べて平均して小さいものの、500時間程度の比較的に短時間で電流の増加が起こり、1000時間前後でついには急激に動作電流が増大して故障に至っている。一方、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置は、電流の増加の割合が極めて小さく、2000時間が経過しても安定した動作を示す。 FIG. 4 shows the results of an aging test for each semiconductor laser device under the condition that the light output is a constant value of 150 mW. As can be seen from FIG. 4, the semiconductor laser device according to the comparative example has an initial operating current smaller than that of the semiconductor laser device according to the first embodiment on average, but in a relatively short time of about 500 hours. An increase in current occurs, and the operating current suddenly increases after about 1000 hours, resulting in a failure. On the other hand, the semiconductor laser device according to the first embodiment has a very small rate of increase in current, and exhibits stable operation even after 2000 hours.
一般に、半導体レーザ装置の寿命は動作電流が大きい程短くなることが知られているが、図3及び図4に示す評価結果はこれに当てはまらない。本願発明者は、この原因を探るために、数値シミュレーションによってストライプ方向の温度分布を計算した。ここでは、数値シミュレーションの前提として、リッジ状の電流注入領域であるストライプ部109aに均一に発生した熱が、レーザチップ及びサブマウントを通して、ヒートシンクに放熱される単純なモデルを仮定している。
In general, it is known that the lifetime of a semiconductor laser device becomes shorter as the operating current increases, but the evaluation results shown in FIGS. 3 and 4 do not apply to this. In order to investigate this cause, the present inventor calculated the temperature distribution in the stripe direction by numerical simulation. Here, as a premise for the numerical simulation, a simple model is assumed in which heat uniformly generated in the
図5はレーザ駆動時のストライプ部109aに沿ったMQW活性層105における温度分布のシミュレーション結果を表わしている。図5から分かるように、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置は、横軸に示す距離が0μm及び600μmの端面の近傍でわずかに温度上昇が見られるものの、共振器(ストライプ部109a)の全域にわたって比較的に均一な温度分布を示している。
FIG. 5 shows a simulation result of the temperature distribution in the MQW
これに対し、図5に示すように、比較例に係る半導体レーザ装置は、パッド電極243による良好な放熱特性を反映して全体的に温度は低いものの、パッド電極243に覆われていない共振器端面160近傍の温度がパッド電極243に覆われたストライプ部109aの中央部分に対して大きく上昇している。このように、比較例に係る半導体レーザ装置は、局所的に温度が上昇する共振器端面160の近傍において、ストライプ部109aの中央部分と比べて活性層105のバンドギャップエネルギーが相対的に小さくなるため、発振波長の光エネルギーがより多く吸収されてしまう。これにより、発熱がさらに多く生じるという正帰還的なプロセスを経ることとなって、共振器端面160の近傍では、実際には数値シミュレーション以上に温度が上昇して、局所的な劣化を引き起こしていると推測される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the semiconductor laser device according to the comparative example reflects a good heat dissipation characteristic by the
この局所的な劣化とは、前述したように、動作時の発熱によって、パッド電極243における共振器端面160に比較的に近い領域が、p側オーミック電極141を介して半導体積層体120に拡散し非発光再結合中心を形成するメカニズムと、温度上昇によって共振器端面160の近傍で半導体積層体120自体が溶融するに至るメカニズムとの双方が並存すると考えられる。
As described above, this local degradation is caused by heat generated during operation, and a region relatively close to the
このように、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置は、レーザチップとしての平均的な温度は比較例より高いものの、局所的な温度上昇が小さいため、半導体積層体120に劣化が生じにくい。窒化物半導体は、AlGaAs又はAlGaInPといった従来の砒化ガリウム系又は燐化ガリウム系のIII-V族化合物半導体と比べて化学的に極めて安定で
あるため、レーザチップ全体の平均的な温度の上昇は結晶性の劣化にそれ程影響は及ぼさないが、局所的な温度分布は結晶性の劣化に極めて大きな影響を及ぼすと考えられる。
Thus, although the semiconductor laser device according to the first embodiment has an average temperature as a laser chip higher than that of the comparative example, since the local temperature rise is small, the semiconductor stacked
以上説明したように、第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置によると、放熱性が比較的に優れたパッド電極143を電流注入領域を構成するストライプ部109aから離して形成するため、チップ全体の温度は上昇するものの、共振器端面160及びその近傍部分の温度が局所的に上昇することを防止することができる。これにより、パッド電極143を構成する金属元素の半導体積層体120への拡散が生じないため、非発光性再結合中心が形成されることがない。さらに、共振器端面160と共振器の中央部分との温度差が小さくなるため、共振器の中央部分に対する端面部部分の相対的な温度上昇が抑制される。その結果、共振器端面160及びその近傍に結晶溶融が発生しにくくなるので、半導体レーザ装置の信頼性を大幅に向上することができる。
As described above, according to the nitride semiconductor laser device according to the first embodiment, the
なお、第1の実施形態においては、パッド電極143のストライプ方向の寸法を共振器端面160からそれぞれ10μmずつ内側となるように設定したが、これに限られない。但し、劈開工程における劈開位置のばらつきを考慮すると、共振器端面160から5μm以上のマージンを取ることが望ましい。
In the first embodiment, the dimension of the
また、ストライプ部109aとパッド電極143との間隔dを5μmとしているが、これに限られない。但し、パッド電極143がストライプ部109aに近くなり過ぎると、ストライプ部109aの中央部分と端面部分との温度差が生じ易くなるため、間隔dは少なくとも0.5μm程度とすることが望ましい。
Further, although the distance d between the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6は本発明の第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の平面構成を示している。図6において、図1(a)に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、III-V族窒化物からなる半導体積層体の構成も第1の実施形態と同等である。 FIG. 6 shows a planar configuration of a nitride semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The configuration of the semiconductor stacked body made of III-V nitride is also the same as that of the first embodiment.
図6に示すように、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置は、パッド電極143を、ストライプ部109aと対向する領域では両端部が1対の共振器端面(劈開面)160にまで達するように設けられた第1の領域143aと、該第1の領域143aに対するストライプ部109aの反対側で且つ端部が共振器長よりも短いすなわち共振器端面160よりも内側に設けられた第2の領域143bとにより構成している。
As shown in FIG. 6, in the semiconductor laser device according to the second embodiment, the
ここで、ストライプ部109aと第1の領域143aとの間隔dは5μmとし、第1の領域143aの幅aは20μmとしている。第2の領域143bにおける共振器の長手方向の寸法は、第1の実施形態と同様に580μmとし、幅は180μmとしている。
Here, the distance d between the
また、パッド電極143は第1の実施形態と同様に、厚さが50nmのチタン(Ti)とその上に形成された厚さが1.0μmの金(Au)とにより構成している。
Similarly to the first embodiment, the
図7に、図6に示した第2の実施形態に係る半導体レーザ装置のMQW活性層105におけるストライプ部109aに沿った温度分布の数値シミュレーション結果を示す。比較のために、図1に示した第1の実施形態に係る半導体レーザ装置及び図2に示した比較例に係る半導体レーザ装置のシミュレーション結果をも表わしている。
FIG. 7 shows a numerical simulation result of the temperature distribution along the
図7から分かるように、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置は、共振器端面160における温度上昇がさらに抑制され、レーザチップの全体にわたって均一な温度分布を実現できている。これは、ストライプ部109に近い第1の領域143aが共振器端面160にまで延びていることから、ストライプ部109aにおける最も発熱し易い共振器端面160の近傍部分が効果的に冷却されているためである。
As can be seen from FIG. 7, in the semiconductor laser device according to the second embodiment, the temperature rise at the
本願発明者は、実際に第2の実施形態に係る半導体レーザ装置を光出力が150mWで且つ温度が70℃の条件下で連続的に通電したところ、2000時間以上経過しても動作電流の増大はほとんど観測されず、第1の実施形態と比べてもさらに良好な信頼性を得ることができることを確認している。 The inventor of the present application actually increased the operating current even after 2000 hours or more when the semiconductor laser device according to the second embodiment was continuously energized under the conditions of an optical output of 150 mW and a temperature of 70 ° C. Is not observed, and it has been confirmed that even better reliability can be obtained compared to the first embodiment.
なお、ここでは、第1の領域143aが劈開面である共振器端面160と接する部分の幅aを20μmとしたが、これに限られない。但し、幅aは約1μm以上且つ100μm未満が望ましい。なぜなら、幅aが約1μm未満になると放熱効果が十分に得られなくなるため、共振器端面160の近傍での温度上昇が大きくなる。一方、幅aが100μm以上とすると、半導体積層体120を劈開する際に、パッド電極143の第1の領域143aに対する劈開が困難となるため望ましくない。具体的には、半導体積層体120を劈開する際に、パッド電極143が剥がれたり、逆に、パッド電極143が劈開されず、ちぎれたような不規則な形状で分離されたりして、歩留まりが低下する原因となる。
Here, the width a of the portion where the
このように、第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置によると、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成に加え、パッド電極143におけるリッジ状のストライプ部109aと対向する第1の領域143aにのみ、ストライプ部109aの長手方向の両端部を共振器端面160にまで延ばしているため、共振器端面160と共振器の中央部分との温度差がさらに小さくなる。従って、半導体レーザ装置の信頼性がさらに向上する。
As described above, according to the nitride semiconductor laser device according to the second embodiment, in addition to the configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment, the first opposing the ridge-shaped
なお、第2の実施形態においては、パッド電極143の第2の領域143bにおけるストライプ部109aの長手方向の寸法を共振器端面からそれぞれ10μmずつ内側になるように設定したが、これに限られない。但し、劈開工程における劈開位置のばらつきを考慮すると、共振器端面160から5μm以上のマージンを取ることが望ましい。
In the second embodiment, the longitudinal dimension of the
また、第2の実施形態においては、ストライプ部109aとパッド電極143との間隔dを5μmとしたが、これに限られない。但し、パッド電極143がストライプ部109aに近くなり過ぎると、ストライプ部109aの中央部分と端面部分との温度差が生じ易くなるため、約0.5μm以上離すことが望ましい。
In the second embodiment, the distance d between the
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図8は本発明の第3の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置の平面構成を示している。図8において、図1(a)に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、III-V族窒化物からなる半導体積層体の構成も第1の実施形態と同等である。 FIG. 8 shows a planar configuration of a nitride semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The configuration of the semiconductor stacked body made of III-V nitride is also the same as that of the first embodiment.
図8に示すように、第3の実施形態に係る半導体レーザ装置は、第2の実施形態と同様に、パッド電極143を、ストライプ部109aと対向する領域では両端部が1対の共振器端面(劈開面)160にまで達するように設けられた第1の領域143aと、該第1の領域143aに対するストライプ部109aの反対側で且つ端部が共振器端面160よりも内側に設けられた第2の領域143bとにより構成している。
As shown in FIG. 8, in the semiconductor laser device according to the third embodiment, as in the second embodiment, the
ここで、ストライプ部109aと第1の領域143aとの間隔dは5μmとし、第1の領域143aの幅aは20μmとしている。第2の領域143bにおける共振器の長手方向の寸法は、第1の実施形態と同様に580μmとし、幅は180μmとしている。
Here, the distance d between the
さらに、第2の実施形態においては、ストライプ部109aと第1の領域143aとの間隔は、共振器端面160の近傍ではd0 =5μmとし、共振器端面160の近傍を除く部分ではd1 =10μmとしている。
Further, in the second embodiment, the distance between the
図9に、図8に示した第3の実施形態に係る半導体レーザ装置のMQW活性層105におけるストライプ部109aに沿った温度分布の数値シミュレーション結果を示す。比較のために、図1に示した第1の実施形態に係る半導体レーザ装置、図2に示した比較例に係る半導体レーザ装置及び図6に示した第2の実施形態に係る半導体レーザ装置のシミュレーション結果をも表わしている。
FIG. 9 shows a numerical simulation result of the temperature distribution along the
図9から分かるように、第3の実施形態に係る半導体レーザ装置は、レーザチップ全体の平均的な温度は若干高くなるものの、共振器端面160の近傍の温度と共振器の中央部分の温度との差が一層小さくなり、均一な温度分布が実現されている。これは、ストライプ部109aとパッド電極143との間隔を共振器端面160とその近傍部分でd0 とし、他の部分でd1 (d0 <d1 )と大きくすることにより、発熱量が大きい共振器端面160の近傍部分の放熱が優先的に改善されるからである。
As can be seen from FIG. 9, in the semiconductor laser device according to the third embodiment, although the average temperature of the entire laser chip is slightly higher, the temperature in the vicinity of the
このように、第3の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置によると、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成に加え、パッド電極143におけるリッジ状のストライプ部109aと対向する第1の領域143aの両端部を除く部分のストライプ部109aとの間隔d1 を両端部の間隔d0 よりも大きくしている。これにより、共振器端面160と共振器の中央部分との温度差がより一層小さくなるため、半導体レーザ装置の信頼性がより一層向上する。
As described above, according to the nitride semiconductor laser device according to the third embodiment, in addition to the configuration of the semiconductor laser device according to the second embodiment, the first opposing the ridge-shaped
なお、第3の実施形態においては、ストライプ部109aとパッド電極143との距離d0 を5μmとし、d1 を10μmとしたがこれに限られない。各間隔d0 及びd1 は、ストライプ部109aの中央部分と端面部分との温度差が小さくなるように適宜設定することができる。
In the third embodiment, the distance d 0 between the
また、第3の実施形態においても、パッド電極143の第1の領域143aが劈開面と接する部分の幅aを20μmとしたが、これに限られない。但し、第2の実施形態に示した理由で、約1μm以上且つ100μm未満が望ましい。
Also in the third embodiment, the width a of the portion where the
また、パッド電極143の第2の領域143bにおけるストライプ部109aの長手方向の寸法を共振器端面からそれぞれ10μmずつ内側になるように設定したが、これに限られない。但し、劈開工程における劈開位置のばらつきを考慮すると、共振器端面160から5μm以上のマージンを取ることが望ましい。
In addition, although the longitudinal dimension of the
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図10(a)及びは図10(b)は本発明の第4の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置であって、(a)は平面構成を示し、(b)は(a)のXb−Xb線における断面であって、共振器の長手方向に対して垂直な方向の断面構成を示している。図10(a)及び(b)において、図1(a)及び(b)に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 10A and FIG. 10B are nitride semiconductor laser devices according to the fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 10A shows a planar configuration, and FIG. 10B shows the Xb of FIG. A cross-sectional configuration in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the resonator, taken along the line -Xb. 10 (a) and 10 (b), the same components as those shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図10(a)及び(b)に示すように、第4の実施形態においては、第2の実施形態に示したパッド電極143をストライプ部109aの両側方の領域に設けている。
As shown in FIGS. 10A and 10B, in the fourth embodiment, the
具体的には、第4の実施形態に係るパッド電極143は、ストライプ部109aの両側面と対向する領域では両端部が1対の共振器端面(劈開面)160にまで達するように設けられた第1の領域143aと、該第1の領域143aに対するストライプ部109aの反対側で且つ端部が共振器長よりも短い、すなわち共振器端面160よりも内側に設けられた第2の領域143bとにより構成している。
Specifically, the
ここで、ストライプ部109aと各第1の領域143aとの間隔dは5μmとし、第1の領域143aの幅aは20μmとしている。各第2の領域143bにおける共振器の長手方向の寸法は、第1の実施形態と同様にそれぞれ580μmとし、幅は180μmとしている。
Here, the distance d between the
また、パッド電極143は第1の実施形態と同様に、厚さが50nmのチタン(Ti)とその上に形成された厚さが1.0μmの金(Au)とにより構成している。
Similarly to the first embodiment, the
このように、第4の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置によると、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を持つパッド電極143をストライプ部109aの両側に形成しているため、電流注入領域を構成するストライプ部109aからの発熱がより効果的に放散される。このため、ストライプ部109a全体の平均温度を低下させることができるので、半導体レーザ装置の信頼性をさらに向上させることができる。
Thus, according to the nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment, the
なお、第4の実施形態においては、第2の実施形態と同様に、パッド電極143における第1の領域143aが劈開面と接する部分の幅aは本実施形態では20μmとしたが、これに限られず、約1μm以上且つ100μm未満が望ましい。
In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the width a of the portion of the
また、第4の実施形態においては、パッド電極143の第2の領域143bにおけるストライプ部109aの長手方向の寸法を、共振器端面160からそれぞれ10μmずつ内側となるように設定したが、これに限られない。但し、劈開工程における劈開位置のばらつきを考慮すると、共振器端面160から5μm以上のマージンを取ることが望ましい。
In the fourth embodiment, the longitudinal dimension of the
また、ストライプ部109aとパッド電極143の第1の領域143aとの間隔dを5μmとしたが、これに限られない。但し、パッド電極143がストライプ部109aに近くなり過ぎると、ストライプ部109aの中央部分と端面部分との温度差が生じ易くなるため、約0.5μm以上離すことが望ましい。
In addition, although the interval d between the
(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図11(a)及びは図11(b)は本発明の第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置であって、(a)は平面構成を示し、(b)は(a)のXIb−XIb線における断面であって、共振器の長手方向に対して垂直な方向の断面構成を示している。図11(a)及び(b)において、図10(a)及び(b)に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 11A and 11B show a nitride semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention, in which FIG. 11A shows a planar configuration, and FIG. 11B shows a XIb of FIG. A cross-sectional configuration taken along the line -XIb and perpendicular to the longitudinal direction of the resonator is shown. In FIGS. 11A and 11B, the same components as those shown in FIGS. 10A and 10B are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第5の実施形態に係る半導体レーザ装置は、第4の実施形態と同様の構成であるストライプ部109aの両側に形成されたパッド電極143と、該パッド電極143の間から露出するストライプ部109a上の配線電極142を覆うように形成され、例えば窒化アルミニウム(AlN)からなる放熱膜170とを有している。
The semiconductor laser device according to the fifth embodiment includes a
このように、第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ装置によると、第4の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成に加え、パッド電極143から露出する領域の上に、比較的に熱伝導率が高い放熱膜170を設けているため、ストライプ部109aから発生した熱がより効果的に放散できる。このため、ストライプ部109a全体の温度を大幅に低下させることができるので、半導体レーザ装置の信頼性をより一層向上させることができる。
Thus, according to the nitride semiconductor laser device according to the fifth embodiment, in addition to the configuration of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, heat conduction is relatively performed on the region exposed from the
なお、放熱膜170を構成する材料には、劈開が容易な材料、すなわち金属よりも延性が小さい材料が望ましい。また、良好な放熱性を確保するため、熱伝導率が高い材料であることが望ましい。このような材料には、窒化アルミニウム(AlN)の他に、窒化ガリウム(GaN)、酸化シリコン(SiO2 )、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化シリコン(SiN)、アモルファスシリコン(α−Si)若しくはグラファイト(C)又はこれらのうち2種類以上を含む積層膜を用いることができる。
Note that the material constituting the
なお、これらを構成材料とする放熱膜170は、例えば、リソグラフィ法により、パッド電極143の上にストライプ部109aを含む領域を開口するレジストパターンを形成した後、スパッタ法、真空蒸着法又はCVD法等により放熱膜170の形成材料を成膜し、続いて、レジストパターンを除去することにより形成することができる。
The
なお、第5の実施形態においては、パッド電極143を第4の実施形態に示したようなストライプ部109aの両側に設ける構成としたが、これに限られず、第1〜第3の実施形態のように、パッド電極143がストライプ部109aの片側にのみ配置される構成においても同様の効果を得ることができる。
In the fifth embodiment, the
また、第5の実施形態においては、第4の実施形態と同様に、パッド電極143における第1の領域143aが劈開面と接する部分の幅aは本実施形態では20μmとしたが、これに限られず、約1μm以上且つ100μm未満が望ましい。
In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the width a of the portion of the
また、第5の実施形態においては、パッド電極143の第2の領域143bにおけるストライプ部109aの長手方向の寸法を、共振器端面160からそれぞれ10μmずつ内側となるように設定したが、これに限られない。但し、劈開工程における劈開位置のばらつきを考慮すると、共振器端面160から5μm以上のマージンを取ることが望ましい。
In the fifth embodiment, the longitudinal dimension of the
また、ストライプ部109aとパッド電極143の第1の領域143aとの間隔dを5μmとしたが、これに限られない。但し、パッド電極143がストライプ部109aに近くなり過ぎると、ストライプ部109aの中央部分と端面部分との温度差が生じ易くなるため、約0.5μm以上離すことが望ましい。
In addition, although the interval d between the
さらに、第1〜第5の各実施形態においては、パッド電極143として金(A)uを用いたが、これに限られない。第1の実施形態のように、ジャンクションアップで実装する場合は、ワイヤとのボンディング性に優れた材料であればよく、例えばアルミニウム(Al)を用いることができる。また、Au又はAlを含む合金膜又は積層膜であってもよい。
Furthermore, in each of the first to fifth embodiments, gold (A) u is used as the
また、各実施形態においては、p側オーミック電極141にはパラジウム(Pd)と白金(Pt)との積層膜を用いたが、これに限られず、p型窒化ガリウムと良好なオーミック特性を得られる金属を用いることができる。
In each embodiment, a laminated film of palladium (Pd) and platinum (Pt) is used for the p-
また、各実施形態においては、p側オーミック電極141をリッジ状のストライプ部109aの上面及び側面とその近傍にのみ形成し、配線電極142を介してパッド電極143と電気的に接続する構成を採っているが、必ずしもこのような3つの部材を用いる構成を採る必要はない。例えば、配線電極142を省略する代わりに、p側オーミック電極141を配線電極142と同一の形状に形成して、p側オーミック電極141の上にパッド電極143を直接に形成してもよい。
In each embodiment, the p-
また、各実施形態においては、パッド電極143の厚さを1μm程度としたがこれに限られない。但し、パッド電極143の厚さは、0.3μm以上且つ30μm未満が望ましい。なぜなら、パッド電極143の厚さが0.3μm未満になると、ワイヤボンディング(ジャンクションアップ実装の場合)又はヒートシンクへの半田付け(ジャンクションダウン実装の場合)が困難となり、また、放熱性も劣化するからである。逆に、パッド電極143の厚さが30μm以上になると、成膜工程である蒸着時又はめっき時に生じる膜中の応力が大きくなって、成膜されたパッド電極143が剥がれる等の不具合が生じやすくなるからである。
Moreover, in each embodiment, although the thickness of the
また、各実施形態においては、半導体積層体120の上部にリッジ状の電流注入領域(ストライプ部109a)を有する半導体レーザ装置について説明したが、必ずしもこの構成に限られない。例えば、リッジ状のストライプ部109aを埋め込み型の電流狭窄層に挟まれた内部ストライプ部を有する構成のストライプ型レーザ装置であっても同様の効果を得ることができる。
In each of the embodiments, the semiconductor laser device having the ridge-shaped current injection region (
また、各実施形態においては、パッド電極143をp側オーミック電極141と電気的に接続する構成を採ったが、半導体積層体120の活性層105に対して基板101側にp型半導体層を形成し、且つ基板101と反対側にn型半導体層、ストライプ部及びn側オーミック電極を形成して、該n側オーミック電極と電気的に接続される構成でもよい。
In each embodiment, the
また、半導体積層体120は、III-V族窒化物半導体に限られず、砒化ガリウム(GaAs)又は燐化ガリウム(GaP)系のIII-V族化合物半導体にも適用可能である。
Further, the semiconductor stacked
本発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ装置の信頼性を大幅に向上することができ、高密度光ディスク装置、レーザディスプレイ装置又は照明装置等に利用可能である。 The semiconductor laser device according to the present invention can greatly improve the reliability of the semiconductor laser device, and can be used for a high-density optical disk device, a laser display device, an illumination device, or the like.
101 基板
102 n型GaN層
103 n型クラッド層
104 第1光ガイド層
105 多重量子井戸(MQW)活性層
106 第2光ガイド層
107 第3光ガイド層
108 p型第1クラッド層
109 p型第2クラッド層
109a ストライプ部
110 p型コンタクト層
120 半導体積層体
130 絶縁膜
141 p側オーミック電極
142 配線電極
143 パッド電極
143a 第1の領域
143b 第2の領域
150 n側オーミック電極
160 劈開面(共振器端面)
170 放熱膜
101 Substrate 102 n-type GaN layer 103 n-
170 Heat dissipation film
Claims (9)
前記半導体積層体の上に前記電流注入領域を覆うように形成されたオーミック電極と、
前記半導体積層体の上に前記オーミック電極と電気的に接続されて形成されたパッド電極とを備え、
前記半導体積層体は、前記活性層を含み且つ前記電流注入領域の長手方向にほぼ垂直に形成され、互いに対向する一対の劈開面を持つ共振器を有し、
前記パッド電極は、前記電流注入領域の上側部分を除く領域に形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laminate having an active layer and a current injection region extending in a stripe shape above the active layer;
An ohmic electrode formed on the semiconductor stack to cover the current injection region;
A pad electrode formed on the semiconductor laminate and electrically connected to the ohmic electrode;
The semiconductor laminate includes a resonator including a pair of cleavage planes that include the active layer and is formed substantially perpendicular to the longitudinal direction of the current injection region and face each other.
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the pad electrode is formed in a region excluding an upper portion of the current injection region.
前記オーミック電極は、前記半導体積層体における前記p型半導体層と接するように形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor stacked body includes a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer,
8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the ohmic electrode is formed in contact with the p-type semiconductor layer in the semiconductor stacked body. 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005366944A JP2007173402A (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005366944A JP2007173402A (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007173402A true JP2007173402A (en) | 2007-07-05 |
Family
ID=38299577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005366944A Pending JP2007173402A (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007173402A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010050362A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Sony Corp | Multibeam semiconductor laser |
JP2013062315A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Group iii nitride semiconductor laser, laser device and group iii nitride semiconductor laser manufacturing method |
JP2013513956A (en) * | 2009-12-15 | 2013-04-22 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Semiconductor laser |
CN110574176A (en) * | 2017-05-05 | 2019-12-13 | 国际商业机器公司 | electro-optic device with III-V gain material and integrated heat spreader |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60217685A (en) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Hitachi Ltd | Light-emitting element |
JPS63289888A (en) * | 1987-05-21 | 1988-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
JPH0637386A (en) * | 1992-07-14 | 1994-02-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor laser |
JP2005268563A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor laser element |
-
2005
- 2005-12-20 JP JP2005366944A patent/JP2007173402A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60217685A (en) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Hitachi Ltd | Light-emitting element |
JPS63289888A (en) * | 1987-05-21 | 1988-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
JPH0637386A (en) * | 1992-07-14 | 1994-02-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor laser |
JP2005268563A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor laser element |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010050362A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Sony Corp | Multibeam semiconductor laser |
JP4697488B2 (en) * | 2008-08-22 | 2011-06-08 | ソニー株式会社 | Multi-beam semiconductor laser |
CN101656399B (en) * | 2008-08-22 | 2011-12-21 | 索尼株式会社 | Multibeam laser diode |
US8121168B2 (en) | 2008-08-22 | 2012-02-21 | Sony Corporation | Multibeam laser diode |
JP2013513956A (en) * | 2009-12-15 | 2013-04-22 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Semiconductor laser |
US8879596B2 (en) | 2009-12-15 | 2014-11-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser |
JP2013062315A (en) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Group iii nitride semiconductor laser, laser device and group iii nitride semiconductor laser manufacturing method |
CN110574176A (en) * | 2017-05-05 | 2019-12-13 | 国际商业机器公司 | electro-optic device with III-V gain material and integrated heat spreader |
JP2020519011A (en) * | 2017-05-05 | 2020-06-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | Electro-optical device having III-V gain material and integrated heat sink and method of making same |
JP7076470B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-05-27 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Electron-optics with group III-V gain materials and integrated heat sinks and methods for their manufacture. |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4352337B2 (en) | Semiconductor laser and semiconductor laser device | |
US8861561B2 (en) | Semiconductor laser chip, semiconductor laser device, and semiconductor laser chip manufacturing method | |
US7929587B2 (en) | Semiconductor laser diode element and method of manufacturing the same | |
US6743702B2 (en) | Nitride-based semiconductor laser device and method of forming the same | |
US8442085B2 (en) | Semiconductor optical device | |
US8275013B2 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP3685306B2 (en) | Two-wavelength semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP4966283B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP4617907B2 (en) | Optically integrated semiconductor light emitting device | |
US20200091681A1 (en) | Semiconductor Laser Diode | |
JP3659621B2 (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor laser device | |
US20120099614A1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP2007027572A (en) | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
JP4697488B2 (en) | Multi-beam semiconductor laser | |
JP4583058B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP2009123939A (en) | Nitride-based semiconductor element and manufacturing method therefor | |
JP2004335530A (en) | Ridge waveguide semiconductor laser | |
US20110013659A1 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP3812356B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
JP2007173402A (en) | Semiconductor laser device | |
JP2001102675A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
JPH11340573A (en) | Gallium nitride based semiconductor laser element | |
JP4216011B2 (en) | Nitride semiconductor laser device chip and laser device including the same | |
JP2007158008A (en) | Semiconductor light emitting device | |
US20240162686A1 (en) | Semiconductor laser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080630 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110712 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111108 |