TW200307384A - Semiconductor laser device - Google Patents

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Description

200307384 五、發明說明（1) ' 發明所屬之技術領域·· 本發明係有關於具有層厚為複數段階之覆蓋層之半導 體雷射裝置，且特別有關於脊波導型半導體雷射裝置。 先前技術： 半導體雷射裝置已開發出有各式各樣的構造。特別是 開發出具有用以將平行於活性層之橫向光封閉之構造之通 道導波型式。其中，於覆蓋層（cladding layer)設置突 出周圍之脊部（ridge portion)(凸部（pr〇jecti〇n portion))，而有使得電流僅注入該脊部之脊波導型之 半導體雷射裝置。 以第7至第9圖說明此脊波導型之半導體 導體雷射裝置6。，如第7及8圖所示，包+ 56a ;於該第一電極56a上依序沉積，11型(^^基板5i ;n AlGalnP第一覆蓋層52 ;具有多重量子井（㈣丨以卩“ duantum wells ;MQW)構造之活性層53 ;具有凸部58之口 型AlGalnP第二覆蓋層54 ;p型GaAs接觸層57 ;及藉由該接 觸層57電性連接至第二覆蓋層54之凸部58之頂部之第二* 極56b。此外，絕緣體層55係由覆蓋pMA1GaInp覆蓋層 之凸部Μ之頂部以外層厚為1 〇 〇nm之氮化矽s i N層所構成。 第一及第二電極56a、56b係由金Au等之金屬所構成。甚 者，於半導體雷射裝置60之端面附近，經由鋅（Zn)擴散 而得到不規則之多重量子井MQW構造之活性層53。雷射光 62藉由此端面區域59而輸出至外部。 發明内容：
200307384 五、發明說明（2) 發明所欲解決的課題 ，圖係顯示平行習知脊波導型半導體 1 ίΓ見野像（far field ——; FFPx)之光輸出相關性之曲線圖。如第9圖所*，遠視野 :士1:值:“著光輸出增大而增大。5mW與5〇mW輸出 日二（以4〇mw之达視野像與6〇mW之遠視野像之 出）之遠視野像FFPx之差（以下簡稱為△ 大於2 。於如此光輸出變化之情形下，告 半值寬之差AFFPx增大時，實用U 像之先強度之 ^ ^ w φ ^ ^ ^ ^ 、上έ有0卜R裝置等之應 用衷置中之先學设计稷雜之問題發生。
因此，本發明之目的係提# X 使於光輸出產生變化之情形5::種+導體雷射裝置，即 半值寬之差AFFPx亦不會劇烈J :匕野像FFPX中之光強度之 用以解決課題的手段： 本發明之半導體雷射裝 述第一電極上依序沉積有： 之第一覆蓋層；活性層；層 第二覆蓋層；絕緣體層，覆 為厚段階以外之部分；及第 覆蓋層之上述相對層厚為厚 層之層厚之倒數與熱傳導率 此外，本發明之半導體 裝置，其中上述絕緣體層之 於8 X 107W/(m2 · K)。 置’包括：第一電極，且於上 第一導電型基板；第一導電型 厚為複數段階之第二導電型之 盖上述第二覆蓋層之相對層厚 二電極，電性相連於上述第二 段階之部分；其中上述絕緣體 之積小於4 X l〇8W/(m2 · κ)。 雷射裝置係為上述半導體雷射 層厚之倒數與熱傳導率之積小
200307384 五、發明說明（3) "甚ί由ΪΤ明之半導體雷射裝置係為上述半導體+射 之材料所構成。 …專冷率為5W/(m . Κ)以下 更甚者，本發明之半導㈣φ 4+ ^ m 甘士 U、+、π 篮田射叙置係為上述半導髀Φ 射瓜置，其中上述絕緣體層係由岸 4千ν體田 所構成。 θ厚較1 0 0nm厚之氮化矽 此外，本發明之半導髀帝 駐罢 ^ . t ^田射裳置係為上述半導舻+ & 裝置，其中上述絕緣體層系由 Θ 4千V體雷射 成。 予甶/儿積不旻數之絕緣體層所構 甚者，本發明之半導齅+ 裝置，其中上述絕緣體層，=裝5係為上述半導體雷射 對層厚為厚段階部分以外^ .第一層，由覆蓋上述相 .Κ)之由氮化石乂，斤層構厚，數與熱异傳導率之積為 一層之層厚之倒數與熱傳導 弟y層，覆蓋上述第 在於：UxB)/ (A + B) 積為B W/(m2 .K);其特徵 實施方式： ）之值小於4x l〇8W/(m2 ·κ)。 以下，使用附加圖式 雷射裝置。此外，式中1^《明之實施例之中半導體 號。 只貝上相同之構件使用相同之符 第一實施例 =第1及2圖說明本發明之第 置。弟1圖係顯示此半導體雷細壯恶，Λ』Τ千令體田射裝 Ξ示；ίγ著第1圖中“’線：雷射之Γ面圖係 圖，並為後逑凸部8附近之 +坐* 1 穴圖。此半導體雷射裝置 200J07384 五、發明說明（4) 10，如第1及2圖所示 6a上依序沉積，第二丄匕括··第一電極6a，·於該第一電極 蓋層2;活性層3;層2型f,1 ;第-導電型之第-覆 之層厚為厚段階部又:禝數段階，且具有以中央部相對 覆蓋層4 ;覆蓋第^為頂部之凸部8之第二導電型之第二 分之絕緣體層5 ;刀二盍層4之相對層厚為厚段階以外之部 厚段階之部分之第二j1相連於第二覆蓋層4之相對層厚為 GaAs基板i。第一導雷電f6a/第一導電型基板1係為η型 蓋層。活性層3係具有j之f 一覆盍層2係為n SA1GaInP覆 wells ;MQW)構造。a夕一重里子井（multlple Quantum 層。第二覆蓋層41有、二覆蓋層4係為1)型^以11^覆蓋 層厚為厚段階;二具^^ 薄之部分。此外，於之凸部8 ’及具有相對之層厚為 連之P型GaAs接觸層7凸=之頂^’設置與第二電極6b相 層4之相對層厚為厂Γ段Λ者外Λ緣體層5係覆蓋第二覆蓋 電議藉由接觸層因此’第二 限定電流輸入至凸部覆盍層4電性相連。由於使用此 ^ ^ , 之頂邛之狹長構造，而實現了封閉 h向先。此外，此絕緣體層5，層厚d之倒數盘孰傳導率之 積小於4x l〇8W/(m2 · m结 曰子Qm歡/、熱得V羊之 等之金屬所構成。 及第二電極6a、6b係由金Au _此外，於此半導體雷射裝置10之端面，如第1圖所 I »又置有端面區域9。此端面窗區域9係藉由於半導體 之活性層3不規則化而擴獲二。而使得多重董辣
200307384 五、發明說明（5) 此半導體雷射裝置，絕緣體層5之層厚d之倒數盥埶傳 導率之積小於4x WW/U2 ·κ)。具體來說，絕緣體層^ 層厚d之倒數與熱傳導率之積為5χ 1〇5ff/(m2 κ)。如此， 即使於光輸出發生變化之情形下遠視野像叮以中之光強产 之半值寬之差△ FFPx亦可以得到控制。 又 ，接著’言兒明此半導體雷射裝置於光輸出發生變化之情 :I 3制△ FFPX之作用。首先’本發明人，探討於光輸出 情形下遠視野像FFPx產生變化之原因。於此半 媒、I射農置中，具有於第二覆蓋層4上設置有凸部8之脊部 而進行基本橫向模態共振。此凸部之寬自中央部起 1.3；zm。遠視野像FFPx實質上由自凸部8之中央部起 射x率Λ向以5_範圍之折射率分佈而定。此情形下，折 之形狀影響了遠視野像FFPx。甚者，狹長狀之凸 ΓΑΛ，亦即，凸部8之兩侧之折射率差（△"有助 塑2生之橫向雷射光，而對遠視野像FFPx產生重大影 二2此，狹長狀之凸部8之兩側對應於凸部8之兩側之上 ，稱為上部覆蓋層4、活性層3、下部覆蓋層2之深 滿足高次模態之關閉條件範圍下，若^變大 π ”變大。通常若溫度増高則半導體之折射率 、J :二因此，凸部8之内外，若狹長狀之凸部8之兩側之 /皿度^梯度增大’折射率變大，而遠視野像亦變大。 在此，以探討使用層厚10〇11111之氮化矽siN層作為絕緣 =NV導體雷射裝置為參考例。用於此絕緣體層之氮化 夕sa層之熱傳導率約大於40 w/(m ·κ)。因此，半導體雷
2UUJU7384 五、發明說明（6) 射裝置動作時，於楚一 層有效地傳送至外；覆蓋層之凸部產生之熱藉由絕緣體 習知半導體雷射F °晋無例如，第二電極）。第3圖係顯示 算出平行於活性；=作時’垂直於雷射輸出方向，所計 中，X軸之原點係θ為第溫度分佈之曲線圖。於此第3® 輸出(hnW時，表示碎圖之活性層3之中央部。此外’光 、々卜主 r 限電流Ith (threshold current Λ π二I >n I光輸出變化時，凸部内外，亦即，狹長狀之 ." 二二大溫度差，亦即，產生大溫度梯度。於此參 之 田射裝置中，光輸出OmW時之凸部（脊部）
#邛與自该中央部X軸方向5 # m之位置之溫度差（以下 間稱為ΔΤ )為I 0尸。另一方面，光輸出為60nW時ΔΤ為 • ◦，存在有1 · 0 C之差。此外，凸部8之内外（於χ軸方 向、力1. 5 5 // m )，亦即，狹長狀之凸部8兩側之溫度梯 度，於光輸出OmW時為〇· 5 Am，6〇mf時大幅變化為l 5 C /// m。因此，當光輸出與溫度同時增大，需考慮溫度梯 度變大及凸部8之兩側之折射率差（以下簡稱為Δη )變 大。為了縮小近視野像（near field pattern，·評ρ)， 而考慮增大遠視野像（far field pattern 〇η χ direction ； FFPx ) o
第4圖係顯示此第一實施例之半導體雷射裝置動作 時，垂直於雷射光輸出方向，所計算出平行於活性層3方 向之溫度分佈之曲線圖。如第4圖所示，於此半導體雷射 裝置10中，光輸出〇mW時之溫度差ATgon，60raW時之 溫度差ΔΤ為1.3°C ’其差值小於〇 7°c。因此，半導體雷
200307384 五、發明說明（7) 射裝置動作時，凸部8所產生之熱滯留於活性層3内。此結 果，如第4圖所示，狹長狀之凸部8之兩侧（第4圖中之 1 · 5〜5 // m之區域）之溫度梯度變小。此外，溫度梯度於光 輸出OmW (施加臨限電流）時為0· 3 °C/ //m，60mW時為〇 4
°C / // m。因此，即使於光輸出變化之情形下，亦可以控制 狹長狀之凸部8之兩側之溫度梯度之變化。故而，即使光 輸出變化，有助於封閉雷射光1 2之橫向光之凸部内外，亦 即’狹長狀之凸部8之兩側之折射率差（△ η )絲毫不會發 生變化，近視野像NFP亦絲毫不會發生變化。因此，可 得到即使於光輸出變化之情形下遠視野像FFPx之變化較小 之半導體雷射裝置。此外，如計算，約可以減低遠視野像 之光強度之半值寬之光輸出差ΔΡΕΡχ為上述參考例之半導 體雷射裝置之遠視野像之光強度之半值寬之光輸出差△ FFPx 的1/3 ° 接著，說明此半導體雷射裝置之製造方法。此半導體 雷射裝置係以下列之步驟所製造。 一 (a )準備η型GaAs基板1。 (b) 於上述η型GaAs基板1上，形成n型AiGalnP覆蓋層2。
(c) 於上述η型AlGalnP覆蓋層2上，形成具有多重量子井 構造MQW之活性層3。 (d) 於上，具有多重量子井構造之活性層3上，形成p型
AlGalnP覆蓋層4及p型GaAs接觸層γ。 (e )以蝕刻除去一部份上述p sA1GaInp覆蓋層4及口型 GaAs接觸層7，而形成狹長狀之凸部8。
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(f )於上述凸部8之侧面，形成層厚倒數與熱傳導率之積 小於4 X 1 08 W / ( m2 · K)之絕緣體層5。 (g )除去上述凸部8之頂部之絕緣體層5。 (h)形成與上述凸部8之頂部之卩型以^接觸層7連接之第 二電極6 b。 (i )於上述η型GaAs基板1之一面上形成第一電極6a。 第二實施例 說明本發明之第二實施例之半導體雷射裝置。此半導 體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相較，不同點 在於絕緣體層5為層厚i〇〇nm之氧化矽（以下簡稱為Si〇x ) 層。由於SiOx層熱傳導率為lw/(m ·κ)，當絕緣體層5之層 厚之倒數與熱傳導率之積為1 χ 1 07 W / ( m2 · Κ )時，可以得到 ，小於習知例中之值4x 1〇8W/(m2 ·Κ)之值。此結果，既使 得凸部8之兩側之溫度梯度變小，亦抑制了光輸出變化之 情形下溫度梯度之變化。因此，即使光輸出變大，於凸部 8之内外有助於封閉形成半導體雷射光之橫向光之折射率 差（△ η )絲毫沒有變化，近視野像NFp亦絲毫沒有變化。 故而’即使於光輸出變化之情形下遠視野之變化減 小，可以得到與參考例相比約為丨/ 3之△ FFPx之半導體雷 射裝置。 第三實施例 說明本發明之第三實施例之半導體雷射裝置。此半導 體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相較，不同點 在於絕緣體層5為層厚1〇〇ηιη之聚亞烯胺（p〇lyimide )
2065-5451-PF(Nl).ptd 第13頁 200307384 五、發明說明（9) 層。由於聚亞烯胺層熱傳導率g2w/(m ·Κ)，當絕緣體層5 之層厚之倒數與熱傳導率之積為2 X丨〇7W/(m2 · Κ)時，可以 得到極小於習知例之值4 X 1 〇8 w / (m2 · κ )之值。此結果，既 使得狹長狀之凸部8之兩側之溫度梯度變小，亦抑制了光 輸出變化之情形下溫度梯度之變化。因此，即使光輸出變 大’由於封閉了於凸部8之内外所形成之半導體雷射裝置 之橫向光而聚集之折射率差（Δη )絲毫沒有變化，近視 野像NFP亦絲毫沒有變化。故而，可以得到即使於光輸出 變化之情形下遠視野像訐!^之變化亦減小之半導體雷射裝 置。 第四實施例 說明本發明之第四實施例之半導體雷射裝置。此半導 體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相較，不同點 在於絕緣體層5為層厚100nm之苯環丁烯BCB樹脂。由於bcb 樹脂之熱傳導率為2W/(m · K)，當絕緣體層5之層厚之倒數 與熱傳導率之積為2x 1(rw/(m2 ·κ)時，可以得到比習知例 之值4x lO/W ·Κ)小之值。此結果，既使得狹長狀之凸 部8之兩側之溫度梯度變小，亦抑制了光輸出變化之情形 下溫度梯度之變化。因Λ，即使光輸出變大，由於封閉了 於凸部8之内外所形成之半導體雷射裝置之橫向光而聚隼 有受化。0此，可以得到即使於光輸出變化 野像FFPx之變化亦減小之半導體雷 卜i視 第五實施例 ^
2065-5451-PF(Nl).ptd 第14頁 200307384 五、發明說明（ίο) 說明本發明之第五實施例之半導體雷射裝置。此半導 體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相較，不同點 在於絕緣體層5為層厚lOOnm之磷玻璃層。由於鱗玻璃之熱 傳導率為lW/(m · K)，此絕緣體層5之層厚之倒數與熱傳導 率之積成為1 X 1 〇7 W / (m2 · K) ’可以得到極小於習知例之值 4 X 1 08 W / (m2 · K)之值。此結果，既使得凸部8之兩側之溫 度梯度變小，亦抑制了光輸出變化之情形下溫度梯度之變 化。因此，即使光輸出變大，由於封閉了於凸部8之内外 所形成之半導體雷射裝置之橫向光而聚集之折射率差（Δ η )絲毫沒有變化，近視野像NFP亦絲毫沒有變化。故而， 可以得到即使於光輸出變化之情形下遠視野像FFPX之變化 亦減小之半導體雷射裝置。 第六實施例 說明本發明之第六實施例之半導體雷射裝置。此半導 體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相較，不同點 在於絕緣體層5為層厚5 0 0 nm之氮化石夕S i N層。此氮化;5夕層 SiN之熱傳導率為4 0W/(m ·Κ)。但是，由於設定層厚為胃 500nm，此絕緣體層5之層厚之倒數與熱傳導率之積成為8 X 107W/(m2 · K)，可以得到極小於習知例之值4 X 1 08W/(m2 · K)之值。此結果，既使得凸部8之兩側之溫度梯 度變小，亦抑制了光輸出變化之情形下溫度梯度之變化。 因此，即使光輸出變大，由於封閉了於凸部8之内外所形 成之半導體雷射裝置之橫向光而聚集之折射率差（Δη) 絲毫沒有變化，近視野像NFP亦絲毫沒有變化。因此，可
2065-5451-PF(Nl).ptd 第15頁 200307384 五、發明說明（11) 以得到即使於光輸出變化之情形下请$ 〜丨月v r延視野像之光強度 值寬之變化量AFFPx亦減小之半導體雷射裝 牛 第七實施例 田、、 以第5圖說明本發明之半導體雷私 肢田射裝置。此丰導體雪 射裝置與第一實施例之半導體雷射梦 示，不同點在於絕緣體層5係由複數 - τ m抓士 士人城1 町衣置相較，如第5圖所 之絕緣體層5a、5b所 構成。具體來說，此複數之絕緣體層’係由以敎㈣法 蓋層4之凸部8之侧面層料 氮化石夕SlN層5b所構成。此氮化石夕s_5a、5b^^導之 為40W/(m .K)。但是，由於設定層厚為5〇〇nm，此絕緣體 層5之層厚之倒數與熱傳導率之積成為8χ 1(rw/(m2 κ), 可以得到極小於習知例之值4 x 108W/(ln2 · κ)之值。此結 果’既使得凸部8之兩側之溫度梯度變小，亦抑制了光Ό輪 出變化之情形下溫度梯度之變化。因此，即使光輸出變 大，由於封閉了半導體雷射光12之橫向光而聚集之凸部8 之内外，亦即，狹長狀之凸部8之兩側之折射率差（△ η ) 絲毫沒有變化，近視野像NFP亦絲毫沒有變化。因此，可 以得到即使於光輸出變化之情形下遠視野像叮匕之變化較 小之半導體雷射裝置。此外，如計算，可以減低於光輸出 變化之情形下遠視野像之光強度之半值寬之差ΔΙΓΙΓρχ達到 約為上述參考例之半導體雷射裝置之光強度之半值寬之差 △ FFPx 的 1/3。 接著，說明此半導體雷射裝置之製造方法。此半導體
200307384 五、發明說明（12) 雷射裝置1 0係以下列之步驟所製造。 (a )準備n型GaAs基板1。 (b) 於上述11型(^^基板！上，形成覆蓋層2。 (c) 於上述n型A1GaInP覆蓋層2上，形成具有多重量子 構造MQW之活性層3。
AlGalnP覆蓋層4及p型GaAs接觸層7。
(d)於上述具有多重量子井構造之活性層3上，形成p型 2= ·ΐ t二矽層5a上以電聚CVD法形成層厚為 之氮化碎SiN層5b。 (h)除去上述凸部8之頂部之氮化矽層5a、5b。 (〇形成藉由上述凸部8之頂部之接 層4連接之第二電極6b。 曰叩”弟一覆盍 (j )於上述η型GaAs基板！之一面上形成第一 於此半導體雷射裝置之製造牛 π μ電和&。 二層沉積而成。首先以覆蓋丨’絕緣體層5係由 之熱，法形成第一層之覆氮盍化 虱化矽層5 a。接著，霜芸从^ * 但成膜溫度為30(TC之電漿CVD法形成第一 父差 μ。藉由一般之熱(：仰法，層/开ς成層之鼠化石夕層 於熱應力而使得膜頻頻剝離。: 且由 製造步驟，先以觸法形成層厚為層;:此 200307384 五、發明說明（13) 而得到良好之覆蓋性。接荃 _ ^ ^ 40—之膜。因此，抑制接者’叮^電漿CVD法形成層厚為 時得到步驟中益膜^ 了^加於1巴緣體層5之熱應力，同 TT熟暝剝洛之半導體雷射 第八實施例 說明本發明之第八本 體雷射裝置與第七實施：：本：體雷射裝置。此半導 在於絕緣體層之第二層5b係辨廠:射裝置相車交，不同點 m之氮切SlN層。亦，=錄法所形成層厚為 好但成膜溫度為7 0 〇 t古之緣體層5係由覆蓋性良 ,«屯费-^ 呵之熱CVD法所形成之氮化矽SiN禺 5a ’及由覆i性較差但成膜溫度 N層 之氮化矽SlN層5b所構成。因此 賤鍍去所形成 ΓΛ Λ’得到步驟中無膜剝落之半導體雷射ΐΐ 2由…CVD法，-般層厚難超過ΐ5〇η 、 力而使得膜頻頻剝離而形成困難。 由於熱應 弟九實施例 ' 說明本發明之第九實施例之 ;雷射裝置與第七實施例之半導體= 導 在於絕緣體層之第二層5“系層厚為1〇〇mn之Si〇層。：：點 SiO之熱傳導率為！ w/(m ·κ)，第二戶㉛之 由於此 熱傳導率之積Β為l〇7W/(m2 . κ)。曰 曰 倒數與 厚之倒數與熱傳導率之積“4χ1晴m2 ·κ)。-因層:a之層 及第二層5b所形成之絕緣體層5之層厚之倒數2 熱傳導率之積，以上述a、b表示為（AxB)/(a+b甸數與
Ax B ) / (A + B )之值為9. 8χ 1〇6w/(m2 . κ)，可以此
200307384 五、發明說明（14) 於習知例中之值4 X i〇8w/(m2 · K)。此結果，可以降低狹長 狀之凸部8之兩側之溫度梯度，即使光輸出變化亦抑制了 溫度梯度之變化。因此，即使光輸出變大，由於封閉了於 凸部8之内外所形成之半導體雷射光丨2之橫向光而聚集之 折射率差（△ η )絲毫沒有變化，近視野像NFp亦絲毫没有 變化。故而，可以得到即使於光輸出變化之情形下遠梘野 像FFPx之光輸出變化較小之半導體雷射裝置。 第十實施例 說明本發明之第十實施例之半導體雷射裝置。此半 體雷射裝置與第七實施例之半導體雷射裝置相較，不同黑 在於絕緣體層之第二層係藉由電漿C V D法所形成之層厚為、 lOOnm之氮氧化矽層（Si0N層，氮含量2〇% )。由二此…、
SiON層之熱傳導率隨著氮含量而變化，與氮含量為2〇%
SiO層同為1 W/(m ·Κ)。第二層5b之層厚之倒數盥埶傳< 率之積B*107W/(m2 ·Κ)，第一層5a之層厚之倒數盘孰傳^ 率之積A為4 X 108W/(m2 · K)。第一層5a及第- 〜 V 乐一層5 b所形点 之絕緣體層5之層厚之倒數與熱傳導率之積， 乂 一 、 从上迷^A、β 表示為（A χ Β ) / ( Α + Β )。此（A χ Β ) / ( Α + Β ) 、 8 χ 106W/(m2 . Κ)，可以實現小於習知例中之值4 χ之值為9· 1 08 W / (m2 · Κ)。此結果，可以降低狹長狀之凡如 〇 口丨8之兩j目丨丨 溫度梯度’同時即使光輸出變化亦抑制了、、w择 之 ’皿沒梯度之键 化。因此，即使光輸出變大，由於封閉了於凸部8 、文 所形成之半導體雷射光1 2之橫向光而聚集之把^之内外 市 < 折射率罢r
η )絲毫沒有變化，近視野像NFP亦絲毫沒右鐵儿左〈A 为义化。故而，
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之變化 可以得到即使於光輸出變化之情形下遠視野像FFp 較小之半導體雷射裝置。 此外，此絕緣體層5係由覆蓋性良好但成膜㈤ t高之熱㈣法所形成之氮切Si_a，及由覆·^生為= 又ίϊί度為3〇0。0之電漿CVD法所形成之氮氧化^‘層 斤構成。因此，可以降低施加於絕緣體層5之埶應曰 同時得到步驟中無膜剝落之半導體雷射裝置。……^ ， 第十一實施例 、說明本發明之第十一實施例之半導體雷射裝置。 導體雷射裝置與第十實施例之半導體雷射裝置相較， 點在於絕緣體層之第二層係藉由濺鍍法所形成之層厚為。 lOOnm之氮氧化矽Si〇N層（氮含量2〇% ) 。亦即，絕浐 體層5係^由覆蓋性良好但成膜溫度為7〇〇高之熱cvd ^戶^ 形成之氮化矽Si N層5a，及由覆蓋性較差但成膜溫度可 室溫之濺鍍法所形成之氮氧化矽Si NO層5b所構成。因此， 可以降低施加於絕緣體層5之熱應力，同時得到步驟 膜剝落之半導體雷射裝置。 “、、 弟十—實施例 以第6圖說明本發明之第十二實施例之半導體雷射裂 置。此=導體雷射裝置與第一實施例之半導體雷射裝置相 較’如第6圖所示，不同點在於僅於覆蓋層4之凸部8之頂 部设置第二電極6b。此外，第二電極6b與接合部1 6間設置 有架橋部14。由於僅於凸部8之頂部設置第二電極6b，抑 制了自凸部8朝向介於絕緣體層5之外部之熱傳導，即使先
200307384 五、發明說明（16) ::21匕之情形亦能抑制溫度梯度之變化。因1^，即使光 ‘光lU ::於凸部8之内外所形成之半導體雷 袪向先而承集之折射率差（△ η )絲毫沒有變 :光2野像NFP亦絲毫沒有變化。故而，可以得“使 雷心置k化之情形下遠視野像FFPX之變化較小之半導體 ，夕卜，於此半導體雷射裝置中，言史置有與上面之外部 部顯；=妾：之接合部16。此接合部16以與架橋 3同；：ίΐ”部8。此架橋部14較佳係與第二電極 例如，^ 4外，此架橋部1 4，並不限於第6圖所示， 橋構造。、可以為自第二電極6b跨過接合部1 6之空間連接架 發明效果： 戶厚ίίΪΐ之半導體雷射裝置，覆蓋第二覆蓋層之相對 i率二^ Γ 以外之部分之絕緣體層之層厚之倒數與熱傳 動作日士，、二：x l〇8w/(m2 · κ)。因此，於半導體雷射裝置 段Pi : τι二=留滯產生於作為第二覆蓋層之相對層厚為厚 產二凸部之熱於活性層Μ。如此，即使於光輸出 卜，亦η長狀之凸部之 大，由於刼二又之纟交化传到抑制。因此，即使光輸出變 之橫向光而二i於凸部8之内外所形成之半導體雷射裝置 野俨NFp亦4y、、々之折射率差（△ η )絲毫沒有變化，近視 冬’、、、、糸耄沒有變化。故而，即使於光輸出變化之情
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FFPx之變化減小，可以得到與參考例相比約 為1/3之AFFPx之半導體雷射裝置。 可仍 、-、勺 此外，如本發明之半導體雷射裝置，絕； 之倒數與熱傳導率之積小於8χ 1〇7 曰;： =出產生變化之情形下，凸部之内外，“ 凸4之兩側中之溫度梯度之變化得到抑制。因此，可 =即：於光輸出產生變化之情形下遠 減小之半導體雷射裝置。 文化
f者’如本發明之半導體雷射裝置，絕緣體層為熱训 V率為5W/(m .K)以下之材料所構成。如此，層厚之倒1 與熱傳導率之積小於4x 1G8W/(m2 ·κ)。因此，可以得 使於光輸出產生變化之情形下遠視野像FFPx之變化減小 半導體雷射裝置。 再者，如本發明之半導體雷射裝置，絕緣體層係由層 厚大於lOOnin之氮化矽層所構成。如此，即使使用具有較 大熱傳導率之氮化矽層之情形下，層厚之倒數與熱傳導率 之積仍可以小於4x 108W/(m2 ·Κ)。因此，可以得到即使於 光輸出產生變化之情形下遠視野像Fppx之變化減小之半導 體雷射裝置。 、再者，如本發明之半導體雷射裝置，絕緣體層係由沉 積複數之絕緣體層所構成。藉由以複數之絕緣體層構成絕 緣體層，抑制了施加於絕緣體層之熱應力，同時得到步驟 中無膜剝落之半導體雷射裝置。 此外，如本發明之半導體雷射裝置，絕緣體層包括：
200307384 五、發明說明（18) !:U覆蓋相對層厚為厚段階部分以外之層厚之倒數 ;f v率之料A w/(m2 ·κ)之氮切層所構成；及覆蓋 弟一層之層厚之倒數與熱傳導率之積為B w/(m2 ·κ)之第二 ^ 因此二（ΑΧΒ)/ (Α + Β)之值小於4χ ㈣/(m2 ·Κ)。 藉由上述第一層而得到之良好的舜 吐尚“㈠τ 的覆i性，即使於光輸出產 之情形下’凸部之内外’亦即，狹長狀之凸部8之 之Γ匕得到抑制。^此，可以得到即使 導化之…遠視野像FFPX之變化減小之半 厚半Γ雷射裝置，於第二覆蓋層之相對層 y 熱⑽法形成由氣化石夕層所構成 之弟一絕緣體層，於該第一筚終辦陆 / W傅风 層。如此，π m A & _ 、、、邑4體層之上形成第二絕緣體 曰如此可以猎由成膜溫度較高之埶CVD法带点F芸w 良好之第一絕緣體層。此外„成覆盍性 緣體層，抑制了施加於絕緣體二:ί之、、、巴緣體層構成絕 中無膜剝落之半導體雷射裂置:…、應力，同時得到步驟 之成=如本發明之半導體雷射裳置，以小於執CVD法 之成膜溫度之電漿CVD法形成 、…、bvu去 了施加於絕緣體層之熱應力-:邑：體,。因此，抑制 落之半導體雷射裝置。 门日寸可以仔到步驟中無膜韌 再者，如本發明之半導髅+ 之成膜溫度之錢法形成第二置，以小於熱CVD法 加於絕緣體層之熱應力，同;;^體層。因此’抑制了施 半導體雷射裝置。 了 M得到步驟中無膜剝落之
2065-5451-PF(Nl).ptd 第23頁 200307384 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之第一實施例中具有半導體雷射 裝置之部分剖面之立體圖； 第2圖係顯示第1圖中沿著A-A’線之脊部中央之剖面 圖， 第3圖係顯示平行參考例之半導體雷射裝置中之活性 層方向（X軸方向）之溫度梯度之曲線圖；
第4圖係顯示平行本發明之第一實施例之半導體雷射 裝置中之活性層方向（X軸方向）之溫度梯度之曲線圖； 第5圖係顯示本發明之第七實施例中半導體雷射裝置 之脊部中央構造之剖面圖； 第6圖係顯示本發明之第十二實施例中之半導體雷射 裝置之脊部中央構造之立體剖面圖； 第7圖係顯示習知半導體雷射裝置之立體圖； 第8圖係顯示沿著第7圖之B-B’線之脊部中央之剖面 圖；及 第9圖係顯示習知半導體雷射裝置中之遠視野像之光 輸出相關性之曲線圖。 符號說明：
1〜η型GaAs基板； 2〜η型AlGalnP覆蓋層； 3〜多重量子井MQW構造活性層； 4〜p型AlGalnP覆蓋層； 5〜絕緣體層； 5a〜絕緣體層； 5b〜絕緣體層； 6a〜電極； 6b〜電極； 7〜p型GaAs接觸層； 8〜凸部；
2065-5451-PF(Nl).ptd 第24頁 200307384 圖式簡單說明 9〜端面窗領域； 1 2〜雷射光； 1 6〜接合部； 52〜η型AlGalnP覆蓋層； 54〜p型AlGalnP覆蓋層； 5 6 a〜電極； 57〜p型AlGalnP接觸層； 5 9〜端面窗領域； 62〜雷射光。 1 0〜半導體雷射裝置； 1 4〜架橋部； 51〜η型GaAs基板； 53〜MQW構造活性層； 5 5〜絕緣體層； 56b〜電極； 5 8〜凸部； 6 0〜半導體雷射裝置；
2065-5451-PF(Nl).ptd 第25頁

Claims (1)

  1. 200307384 六、申請專利範圍 1· 一種半導體雷 第一電極，且於 第一導電型基板 第一導電型之第 活性層； 第二導電型之第 絕緣體層，覆蓋 以外之部分；及 弟一電極，電性 厚為厚段階之部分； 其中上述絕緣體 4 X 108W/(m2 · K)。 2 ·如申請專利範 中上述絕緣體層之層 l〇7W/(m2 · K)。 曰 3·如申請專利範 中上述絕緣體層係由 成。 4 ·如申請專利範 中上述絕緣體層係由 5 ·如申請專利範 中上述絕緣體層係由 6 ·如申請專利範 中上述絕緣體層包括 射裝置，包括： 上述第一電極上依序沉積有： 一覆蓋層； 二覆蓋層，層厚具有複數段階； 上述第二覆蓋層之相對層厚為厚段階 相連於上述第二覆蓋層之上述相 對層 層之層厚之倒數與熱傳導率之積小於 圍第1項所述之半導體雷射裝置，其 厚之倒數與熱傳導率之積小於8 χ八 圍第1項所述之半導體雷射裳置，1 熱傳導率小於5W/(m · Κ) 之材料所構 圍第1項所述之半導體雷射裝置 層厚較lOOnm厚之氮化石夕 所構成 圍第1項所述之半導體雷射裝 儿積複數之絕緣體層所構成 圍第5項所述之半導體雷射|置， 装 其 其
    2065-5451-PF(Nl).ptd 第26頁 200307384 六、申請專利範圍 第一層，由覆蓋上述相對層厚為厚段階部分以外之層 厚之倒數與熱傳導率之積為A W/(m2 · K)之氮化矽層所構 成；及 第二層，覆蓋上述第一層之層厚之倒數與熱傳導率之 積為B W/(m2 · K); 其中（A X B ) / ( A + B )之值小於4 X 108W/(m2 · K)。
    2065-5451-PF(Nl).ptd 第27頁
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