專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光裝置，特別是，涉及用于光學(xué)拾取裝置及其它裝置的半導(dǎo)
體激光裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，光學(xué)拾取裝置上已經(jīng)改善了記錄速度。例如，已經(jīng)商業(yè)化了實(shí)現(xiàn)16X記錄 速度的CD-R、DVD-R/RW和其它裝置。為了增加記錄速度，半導(dǎo)體激光裝置需要實(shí)現(xiàn)高功率。
為了使半導(dǎo)體激光裝置實(shí)現(xiàn)高功率，要求高COD (Catastrophic OpticalDamage-災(zāi)難性光學(xué)損傷)水平，即由COD決定的高光學(xué)功率限制；電流_光功率 特性上的直線性，即高扭折水平(high kink level);以及在高溫操作下的低操作電流等。
為了改善COD水平，例如，如日本特開公報(bào)No. 2001-015864所示，采用所謂的"端 面(facet)窗口的激光器"，其具有不帶光學(xué)吸收性的發(fā)射端面。在"端面窗口的激光器" 中，熱擴(kuò)散鋅(Zn)等，由此無(wú)序化量子阱結(jié)構(gòu)中的有源層，并且增加帶隙，從而阻止發(fā)射端 面上的光學(xué)吸收，并且抑制了因光學(xué)吸收導(dǎo)致的溫度上升引起的端面破損。此外，端面窗口 部分構(gòu)造為沒有電流流過(guò)。 為了增加扭折水平，通常減小用作波導(dǎo)的條的寬度。如果條寬大，則側(cè)向上的光學(xué) 限制變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致扭折。通常，條寬調(diào)整為約lym至5ym的范圍。另一方面，為了降 低電功耗，需要最大化條寬以降低操作電壓。如上所述，必須調(diào)整條寬，使得可以抑制扭折 的發(fā)生，并且可以降低電功耗。 此外，傳統(tǒng)上也已經(jīng)采用使得條寬在諧振器中逐漸變化的錐形結(jié)構(gòu)。例如，該錐 形結(jié)構(gòu)示于日本特開公報(bào)No. 2000-312053、日本特開公報(bào)No. 2002-280668和國(guó)際公開W0 2005/062433等。 諧振器中條寬上逐漸變化的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以降低操作電壓而且抑制扭折的發(fā)生。 操作可以降低的原因是條的面積增加，即電流通道面積的增加引起串聯(lián)電阻的降低。
電流通道面積的增加引起激光振蕩所需電流的增加，并且不可避免地引起振蕩閾 值的增加。然而，通過(guò)適當(dāng)選擇錐形的形狀和條的面積，降低操作電壓的優(yōu)點(diǎn)可以勝過(guò)振蕩 閾值的增加，并且總體上可以降低電功耗。 此外，在上述錐形結(jié)構(gòu)中，條的面積的增加引起電流密度的降低。因此，錐形結(jié)構(gòu) 更適合于高溫操作。 而且，大的條寬引起由電極金屬等帶來(lái)的應(yīng)力影響的降低，以及遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的不規(guī) 則的降低，從而遠(yuǎn)場(chǎng)圖案進(jìn)一步接近高斯分布。因此，當(dāng)采用錐形結(jié)構(gòu)時(shí)，具有較大條寬之 側(cè)設(shè)為用作發(fā)射側(cè)。 另外，通過(guò)增加發(fā)射端面的條寬，降低了端面上的光密度，并且抑制了溫升，從而 在低功率輸出和高功率輸出之間的溫差變小。結(jié)果，減小了折射系數(shù)分布的變化，產(chǎn)生減少 低功率輸出時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的半值寬度和高功率輸出時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的半值寬度之間變化的效果。
參考圖15，描述傳統(tǒng)高功率半導(dǎo)體激光裝置的示例。
圖15示出了 AlGalnP基端面窗口結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體激光裝置具有連續(xù)形成在n 型GaAs基板51上的疊層結(jié)構(gòu)。該疊層結(jié)構(gòu)至少包括n型AlGalnP覆層52、包括非摻雜 AlGalnP光學(xué)引導(dǎo)層、非摻雜GalnP阱層和非摻雜AlGalnP阻擋層的多量子阱有源層53、 p 型AlGalnP覆層54、p型GalnP不連續(xù)緩和層55以及p型GaAs蓋層56。作為p型AlGalnP 覆層54、 p型GalnP不連續(xù)緩和層55和p型GaAs蓋層56的部分上，形成具有規(guī)定寬度的 條狀脊。此外，在諧振器的端面附近，形成了窗口部分，在該窗口部分中擴(kuò)散鋅(Zn)以由此 無(wú)序化量子阱層。此外，設(shè)置在端面附近的窗口部分之外的部分(在下文，該部分有時(shí)稱為 "內(nèi)部部分"或者"內(nèi)部區(qū)域")覆蓋有絕緣膜57，除了脊部分之外，并且歐姆接觸的電極(未 示出)僅形成在內(nèi)部部分中脊上的P型GaAs蓋層56。在內(nèi)部部分中，電流僅流過(guò)脊部分， 而電流不注入窗口部分。 關(guān)于此時(shí)條的形狀，有條寬在諧振器中為常數(shù)的情況(圖16)、條寬在部分諧振器 上逐漸變化的情況(圖17)、條寬在整個(gè)諧振器上逐漸變化的情況(圖18)以及其它情況。
在如圖16所示條寬在諧振器中為常數(shù)的情況下，需要調(diào)整條寬，以抑制扭折的發(fā) 生。與圖17和18所示的錐形結(jié)構(gòu)的操作電壓相比時(shí)，此時(shí)的操作電壓不可避免地較高(見 圖19中的曲線圖)。 為了實(shí)現(xiàn)高溫和高功率操作，要求低電功耗，并且因此錐形結(jié)構(gòu)更加適合。 然而，在圖17和18所示的傳統(tǒng)錐形結(jié)構(gòu)的情況下，在制造工藝上會(huì)發(fā)生各種不利情況。 如圖20所示，為了在制造工藝中連續(xù)地連接多個(gè)條，例如，形成條形圖案再分成
棒，然后，在發(fā)射表面和非發(fā)射表面上分別形成具有不同反射率的多層介電膜。 此時(shí)，具有較大條寬之側(cè)設(shè)為發(fā)射表面?zhèn)?。然而，如圖20所示，多個(gè)發(fā)射表面?zhèn)任?br> 在相同的方向取向，并且因此形成多層介電膜的步驟變得繁重。 在如圖21所示采用錯(cuò)取向基板的情況下，制造了具有兩類形狀的端面，從而在安 裝中，由于調(diào)整發(fā)光點(diǎn)的位置等使步驟變得繁重。 為了克服這些缺點(diǎn)，如圖22所示，可以采用使條寬朝著非發(fā)射側(cè)逐漸增加的結(jié) 構(gòu)。 在此情況下，當(dāng)優(yōu)化條的形狀以減少電功耗時(shí)，必須減小發(fā)射側(cè)上的條寬，以換得 非發(fā)射側(cè)上條的面積的增加，以由此控制條的總面積。 如果減少發(fā)射側(cè)上的條寬，則降低了減少遠(yuǎn)場(chǎng)圖案不規(guī)則的效果和降低半值寬度 對(duì)于功率的依賴的效果。換言之，該情況進(jìn)一步接近不變條寬的情況，導(dǎo)致錐形結(jié)構(gòu)效果的 喪失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能夠執(zhí)行高溫和高功率操作而抑制制造步驟復(fù)雜化的半導(dǎo) 體激光裝置。 根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置是包括諧振器的半導(dǎo)體激光裝置，該諧振器具有發(fā) 射側(cè)端部、非發(fā)射側(cè)端部和上表面。該諧振器包括半導(dǎo)體基板、形成在半導(dǎo)體基板上或上方 的n型覆層和p型覆層以及夾在n型覆層和p型覆層之間的有源層。在諧振器軸向上延伸 的凸起部分形成在諧振器的上表面。該凸起部分包括設(shè)置在發(fā)射側(cè)端部上的第一端部、設(shè)置在非發(fā)射側(cè)端部上并且與第一端部的寬度具有相同寬度的第二端部、使凸起部分的寬度以錐狀方式從第一端部朝著第二端部減少的錐形部分、以及設(shè)置在第二端部的第一端部側(cè)并且使得凸起部分的寬度以臺(tái)階狀方式改變的臺(tái)階部分。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，非電流注入?yún)^(qū)域設(shè)置在諧振器中發(fā)射側(cè)端部和非發(fā)射側(cè)端部的每一個(gè)上。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，凸起部分中的臺(tái)階部分形成在非發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的非電流注入?yún)^(qū)域中。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，在發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的非電流注入?yún)^(qū)域中，凸起部分中的第一端部的一部分具有不變的寬度，并且凸起部分中的臺(tái)階部分形成在非發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的非電流注入?yún)^(qū)域中。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，在發(fā)射側(cè)端部和非發(fā)射側(cè)端部的每一個(gè)上設(shè)置的非電流注入?yún)^(qū)域的至少一部分中，允許形成有源層的一部分的帶隙大于設(shè)置在非電流注入?yún)^(qū)域之間的諧振器部分的帶隙。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，凸起部分的寬度最小值等于或大于0. 5 ii m和等于或小于3. 0 ii m。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，凸起部分的寬度最大值為凸起部分的寬度最小值的1. 2倍或更大和3. 0倍或更小。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，非電流注入?yún)^(qū)域至少設(shè)置在諧振器中的
非發(fā)射側(cè)端部上，并且錐形部分的長(zhǎng)度為諧振器長(zhǎng)度的0. 2倍或更大，并且等于或小于從
諧振器的長(zhǎng)度減去非發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的非電流注入?yún)^(qū)域的長(zhǎng)度所獲得的長(zhǎng)度。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，有源層包括GalnP和AlGalnP之一。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，有源層包括GaAs和AlGaAs之一。 在一個(gè)方面，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，有源層包括GaN和InGaN之一。 在一個(gè)方面中，上述半導(dǎo)體激光裝置在兩個(gè)或更多個(gè)不同波長(zhǎng)上振蕩。 根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體激光裝置的高溫和高功率操作，而且抑制半導(dǎo)體激
光裝置制造步驟上的復(fù)雜性。 結(jié)合附圖，通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述的和其它目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加顯見。


圖1的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明第一至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中的諧振器中的條的形狀。 圖2的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置在端面(非電流注入部分)附近的截面。 圖3的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的內(nèi)部部分的截面。 圖4-11的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的示例與傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置之間的性能比較。 圖12A和12B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置
5的截面。圖12A示出了內(nèi)部部分的截面，而圖12B示出了半導(dǎo)體激光裝置在端面(非電流 注入部分)附近的截面。 圖^A和13B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置 的截面。圖13A示出了內(nèi)部部分的截面，而圖13B示出了半導(dǎo)體激光裝置在端面(非電流 注入部分)附近的截面。 圖14A和14B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置 的截面。圖14A示出了內(nèi)部部分的截面，而圖14B示出了半導(dǎo)體激光裝置在端面(非電流 注入部分)附近的截面。 圖15的透視圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置的示例。 圖16的示意圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置中條的形狀的示例。 圖17的示意圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置中條的形狀的另一個(gè)示例。 圖18的示意圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置中條的形狀的再一個(gè)示例。 圖19的示意圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置的操作電壓。 圖20的示意圖用于描述傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置中分成棒的狀態(tài)。 圖21的示意圖用于描述傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝中芯片的形狀和發(fā)光點(diǎn)位置。 圖22的示意圖示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置中條的形狀的又一個(gè)示例。
具體實(shí)施例方式
下面，將描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意的是，相同的或者對(duì)應(yīng)的部分提供以相同的參 考符號(hào)，并且可以對(duì)其不再重復(fù)描述。 還注意的是，如果下面描述的實(shí)施例中涉及數(shù)量等，則本發(fā)明的范圍不必限于該 數(shù)量等，除非另有規(guī)定。此外，下面實(shí)施例中的每個(gè)組分不必都是本發(fā)明的要點(diǎn)，除非另有 規(guī)定。此外，如果下面提供多個(gè)實(shí)施例，則其從開始就旨在適當(dāng)?shù)亟M合該些實(shí)施例的構(gòu)造， 除非另有規(guī)定。 圖1的示意圖示出了根據(jù)下述第一至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器中 的條的形狀。參考圖1，根據(jù)下述第一至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中的條的形狀包括發(fā) 射側(cè)端部1、錐形部分2、小寬度部分3、臺(tái)階部分4和非發(fā)射側(cè)端部5。 發(fā)射側(cè)端部1和非發(fā)射側(cè)端部5形成為具有大致相同的寬度。錐形部分2形成為 具有從發(fā)射側(cè)朝著非發(fā)射側(cè)減少的寬度。小寬度部分3設(shè)置在錐形部分2的非發(fā)射側(cè)上。 小寬度部分3具有不變的寬度。臺(tái)階部分4設(shè)置在小寬度部分3和非發(fā)射側(cè)端部5之間， 并且用于以臺(tái)階方式(臺(tái)階狀方式)改變條寬。稍后將描述采用這樣條的形狀的優(yōu)點(diǎn)。
注意的是，識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域的窗口區(qū)域18設(shè)置在諧振器相對(duì)端部的每一 個(gè)上。在窗口區(qū)域之間，設(shè)置內(nèi)部區(qū)域19。臺(tái)階部分4形成在非發(fā)射側(cè)上設(shè)置的窗口區(qū)域 18中。此外，發(fā)射側(cè)端部1在非發(fā)射側(cè)上設(shè)置的窗口區(qū)域18中具有寬度不變的部分。
(第一實(shí)施例) 圖2的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中窗口區(qū)域18的 截面。圖3的截面圖示出了該半導(dǎo)體激光裝置中內(nèi)部區(qū)域19的截面。
如圖2和3所示，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置具有連續(xù)形成在n型GaAs基板 11上方的疊層的結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)至少包括n型AlGalnP覆層12 ;多量子阱有源層13，包括非摻雜AlGalnP光學(xué)引導(dǎo)層、非摻雜GalnP阱層和非摻雜AlGalnP阻擋層；p型AlGalnP 覆層14 ;p型GalnP不連續(xù)緩和層15 ;以及p型GaAs蓋層16。在諧振器的端面附近設(shè)置 的窗口區(qū)域18中(圖2)擴(kuò)散鋅(Zn)，以由此無(wú)序化多量子阱有源層13。例如，窗口區(qū)域 18的長(zhǎng)度約為30 ii m。 p型AlGalnP覆層14的一部分、p型GalnP不連續(xù)緩和層15和p型 GaAs蓋層16形成條狀脊14A。 在圖3所示的內(nèi)部區(qū)域19中，脊上表面部分之外的位置覆蓋有由氧化硅和氮化硅 等制成的絕緣膜17，并且歐姆接觸的電極(未示出)形成其上，以由此允許電流僅通過(guò)脊 14A流動(dòng)。 另一方面，在圖2所示的窗口區(qū)域18中，絕緣膜17甚至形成在脊14A上，從而沒 有電流注入其內(nèi)。 在窗口區(qū)域18的至少一部分中，多量子阱有源層13允許具有一部分形成為帶隙 大于內(nèi)部區(qū)域19的帶隙。由此，消除了在諧振器的端面上的光學(xué)吸收，從而防止該端面受 光學(xué)吸收引起的溫升的損壞。 如圖1所示，該條的形狀具有錐形部分2，其允許條寬在諧振器的一部分上逐漸改變。 在本實(shí)施例中，該諧振器的長(zhǎng)度為1500 ii m，最小的條寬為1. 5 y m，發(fā)射表面?zhèn)鹊?最大條寬為3. 0 ii m，并且錐形部分2的長(zhǎng)度為1000 ii m。 此外，發(fā)射側(cè)端部1設(shè)置在窗口區(qū)域18的端部上，識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域，其條寬 為3. 0 ii m。在非發(fā)射表面?zhèn)壬?，條寬以臺(tái)階方式在窗口區(qū)域18中從1. 5 ii m變化到3. 0 y m， 這識(shí)別為 一 夂電流注入?yún)^(qū)域。 窗口區(qū)域18是設(shè)置在端面附近的非電流注入?yún)^(qū)域，從而即使條寬如上所述以臺(tái) 階方式劇變，性能也不會(huì)受其影響。 在諧振器中的條寬制作為不變的情況下，通過(guò)調(diào)整條寬約為1. 5ym，可以抑制扭 折的產(chǎn)生。然而，與具有不變條寬1.5ym的傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器相比，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo) 體激光裝置產(chǎn)生下述效果。 換言之，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置(如圖4-11所示的"傳統(tǒng)之一 (不變條寬)"的性 能和根據(jù)本實(shí)施例(如圖4-ll所示的"本發(fā)明")具有錐形條結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光裝置的性 能之間進(jìn)行了比較，在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，(a)減小了電阻(圖4)， (b)減 小了高功率振蕩時(shí)的操作電壓(圖5)。此外，(c)盡管增加了振蕩閾值(圖6)，但是(d)高 功率振蕩時(shí)的操作電流幾乎保持不變(圖7)。結(jié)果，(e)降低了電功耗(操作電流和操作 電壓的乘積)(圖8)。 如上所述，盡管振蕩閾值增加了 ，但是高功率振蕩時(shí)的操作電流幾乎保持不變，其 原因被認(rèn)為在于，(f)降低了閾值電流密度(圖9)，從而改善了溫度特性，并且抑制了操作 電流上的增加。 此外，(g)減小了水平方向上的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案(FFP)的不規(guī)則(圖IO)，并且(h)還減
小了由光學(xué)功率引起的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的半值寬度在水平方向上的改變(圖11)。 這里，遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的不規(guī)則通過(guò)高斯曲線的偏差率(ratio of deviation)限定，并
且由光學(xué)功率引起的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的半值寬度在水平方向上的變化通過(guò)寫入期間的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案
的半值寬度與讀出期間的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的半值寬度之差限定。
此外，在本實(shí)施例中，發(fā)射表面?zhèn)群头前l(fā)射表面?zhèn)染哂邢嗤臈l寬，并且因此就制 造步驟而言，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置類似于具有不變條寬的傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝 置，并且因此可以易于制造。 這里，等于或小于0. 5 m的最小條寬造成制造上的困難，因此是不實(shí)際的。相反， 超過(guò)3 m的相關(guān)寬度使得橫向模式不穩(wěn)定，導(dǎo)致扭折更易于發(fā)生。還優(yōu)選，等于或者小于 2 P m的相關(guān)寬度可以進(jìn)一步抑制扭折。 在本實(shí)施例中，最大的條寬(W2)是最小條寬(Wl)的兩倍。如果最大條寬為最小 條寬的1. 2倍或更小，則降低了通過(guò)形成錐形形狀條而改善特性的效果。相反，如果最大條 寬大于最小條寬的3倍，則減小了遠(yuǎn)場(chǎng)圖案的不規(guī)則，并且遠(yuǎn)場(chǎng)圖案變得更加穩(wěn)定。然而， 條的面積變得太大，從而操作電流上的增加比操作電壓上的降低更加顯著，導(dǎo)致電功耗停 止降低。還優(yōu)選，通過(guò)設(shè)定W2接近于W1的約2倍，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)圖案上的穩(wěn)定和電功耗上 的降低二者。 在本實(shí)施例中，錐形部分2具有1000iim的長(zhǎng)度，其為諧振器長(zhǎng)度的0.67倍。如 果錐形部分2的長(zhǎng)度小于諧振器長(zhǎng)度的0. 2倍，則抑制了由于面積的增加而降低電功耗的 效果。優(yōu)選通過(guò)設(shè)定錐形部分2的長(zhǎng)度為諧振器長(zhǎng)度的0. 4倍或更大，可以獲得很好的效 果。在非發(fā)射表面?zhèn)壬?，條寬在窗口區(qū)域18中以臺(tái)階方式改變，這識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域。 錐形部分2可以延伸到條寬以臺(tái)階方式改變的部分。優(yōu)選地，錐形部分2的長(zhǎng)度為諧振器 長(zhǎng)度的0.8倍或更小。 此外，通過(guò)在發(fā)射表面?zhèn)群头前l(fā)射表面?zhèn)让恳粋€(gè)上設(shè)置不變條寬的部分，可以保 證在棒從晶片分開時(shí)在分開位置上成功分開的可能性，從而提高產(chǎn)率。
上述特征概括如下。具體地講，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置包括諧振器100。 諧振器100包括作為"半導(dǎo)體基板"的n型GaAs基板11 ;作為"n型覆層"的n型AlGalnP 覆層12和作為"p型覆層"的p型AlGalnP覆層14，形成在n型GaAs基板11上或者上方； 以及作為"有源層"的多量子阱有源層13，夾設(shè)在n型AlGalnP覆層12和p型AlGalnP覆 層14之間。作為"凸起部分"的脊14A在諧振器的軸向上延伸，形成在諧振器的上表面。脊 14A包括作為"第一端部"的發(fā)射側(cè)端部1 ;作為"第二端部"的非發(fā)射側(cè)端部5，寬度與發(fā) 射側(cè)端部1的寬度相同；錐形部分2，允許脊14A以錐狀方式從發(fā)射側(cè)端部1朝著非發(fā)射側(cè) 端部5減少；以及作為"臺(tái)階部分"的臺(tái)階部分4，設(shè)置在非發(fā)射側(cè)端部5的發(fā)射側(cè)端部1 側(cè)，并且允許脊14A以臺(tái)階狀方式改變。 在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，非發(fā)射側(cè)上的條寬在非電流注入?yún)^(qū)域中以 臺(tái)階方式改變，以使非發(fā)射側(cè)上的條寬與錐形條結(jié)構(gòu)中的發(fā)射側(cè)上的條寬匹配。這樣，可以 減少電功耗，并且改進(jìn)遠(yuǎn)場(chǎng)圖案特性，而且抑制制造步驟上的復(fù)雜性。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)記錄 型光學(xué)拾取所需的高功率的半導(dǎo)體激光裝置。
(第二實(shí)施例) 圖12A和12B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截
面。圖12A示出了內(nèi)部區(qū)域19的截面，而圖12B示出了窗口區(qū)域18的截面。 該半導(dǎo)體激光裝置是根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的修改，其特征在于，多
量子阱有源層包括GaAs和AlGaAs，并且半導(dǎo)體激光裝置是CD-R的高功率紅外線激光裝置，
具有780nm能帶的振蕩波長(zhǎng)。
參考圖12A和12B，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置具有在n型GaAs基板21上方 連續(xù)形成疊層的結(jié)構(gòu)。該疊層結(jié)構(gòu)至少由n型AlGalnP覆層22 ;包括非摻雜的AlGaAs光學(xué) 引導(dǎo)層、非摻雜GaAs阱層和非摻雜AlGaAs阻擋層的多量子阱有源層23 ;p型AlGalnP覆層 24 ;p型GalnP不連續(xù)緩和層25 ;以及p型GaAs蓋層26制成。在諧振器的端面附近，形成 有長(zhǎng)度約為30ym的窗口區(qū)域18，其中擴(kuò)散鋅(Zn)以由此無(wú)序化多量子阱有源層23。條 狀脊24A形成在p型AlGalnP覆層24的一部分、p型GalnP不連續(xù)緩和層25和p型GaAs 蓋層26。 在內(nèi)部區(qū)域19中，脊的上表面部分之外的位置覆蓋有由氧化硅和氮化硅等制成 的絕緣膜27。歐姆接觸的電極(未示出)形成其上，以允許電流僅流過(guò)脊24A(圖12A)。
在窗口區(qū)域18中，絕緣膜甚至形成在脊上，從而其中不注入電流(圖12B)。
注意的是，條的形狀具有錐形部分2，其允許條寬在諧振器的部分上逐漸改變，如 圖l所示。 此外，諧振器長(zhǎng)度為1000iim，最小條寬(Wl)為2iim，最大條寬(W2)為4iim，錐形 區(qū)域的長(zhǎng)度為600ym，沒有電流注入的窗口區(qū)域18的長(zhǎng)度在發(fā)射側(cè)上為30ym，并且在非 發(fā)射表面?zhèn)壬蠟?0 ii m。 發(fā)射側(cè)端部1設(shè)置在窗口區(qū)域18的端部，識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域，具有條寬 4.0iim。在非發(fā)射表面?zhèn)壬希瑮l寬在窗口區(qū)域18中以臺(tái)階方式從4.0iim到2.0iim改變，
其識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域。 在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，也可以獲得與根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激
光裝置相類似的效果。(第三實(shí)施例) 圖13A和13B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截 面。圖13A示出了內(nèi)部區(qū)域19的截面，而圖13B示出了窗口區(qū)域18的截面。
該半導(dǎo)體激光裝置是根據(jù)第一和第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的修改，其特征在 于，多量子阱有源層的結(jié)構(gòu)包括GaN和InGaN，并且半導(dǎo)體激光裝置為BD的高功率紅外線激 光裝置，具有405nm能帶的振蕩波長(zhǎng)。 參考圖13A和13B，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置具有在n型GaN基板31上方 連續(xù)形成疊層的結(jié)構(gòu)。該疊層結(jié)構(gòu)至少由n型AlGaN覆層32 ;包括GaN光學(xué)引導(dǎo)層、InGaN 阱層以及由GaN和InGaN制成的阻擋層的多量子阱有源層33 ;p型AlGaN覆層34 ;以及p 型GaN接觸層36制成。在諧振器的端面附近，形成長(zhǎng)度約為30ym的窗口區(qū)域18。條狀脊 34A形成在p型AlGaN覆層34的一部分和p型GaN接觸層36。 在內(nèi)部區(qū)域19中，脊的上表面部分之外的位置覆蓋有由氧化硅和氮化硅等制成 的絕緣膜37。歐姆接觸的電極(未示出)形成其上，以允許電流僅流過(guò)脊34A(圖13A)。
在窗口區(qū)域18中，絕緣膜甚至形成在脊上，從而沒有電流注入其中(圖13B)。
應(yīng)當(dāng)注意的是，條的形狀具有錐形部分2，其允許條寬在諧振器的一部分中逐漸改 變，如圖l所示。 諧振器長(zhǎng)度為800 ii m，最小條寬(Wl)為2 y m，最大條寬(W2)為4 y m，錐形區(qū)域的 長(zhǎng)度為500 ii m，沒有注入電流的窗口區(qū)域18的長(zhǎng)度在發(fā)射側(cè)上為30 y m且在非發(fā)射表面?zhèn)?上為30iim。
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此外，發(fā)射側(cè)端部1設(shè)置在窗口區(qū)域18的端部，其識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域，具有條 寬2. 0 m。在非發(fā)射表面?zhèn)壬?，條寬在識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域的窗口區(qū)域18中以臺(tái)階方式 從4. 0iim到2. Oiim改變。 在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，也可以獲得與根據(jù)第一和第二實(shí)施例的半
導(dǎo)體激光裝置相類似的效果。(第四實(shí)施例) 圖14A和14B的示意圖每一個(gè)都示出了根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截 面。圖14A示出了內(nèi)部區(qū)域19的截面，而圖14B示出了窗口區(qū)域18的截面。
該半導(dǎo)體激光裝置是根據(jù)第一至第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的修改，并且為單 片半導(dǎo)體激光裝置，其中兩個(gè)半導(dǎo)體激光裝置安裝在單一的芯片上。其一個(gè)特征是，該半導(dǎo) 體激光裝置包括兩個(gè)半導(dǎo)體激光裝置，即第一半導(dǎo)體激光裝置和第二半導(dǎo)體激光裝置，第 一半導(dǎo)體激光裝置具有包括GaAs和AlGaAs的多量子阱有源層，且在780nm能帶上振蕩，而 第二半導(dǎo)體激光裝置具有包括GalnP的多量子阱有源層，且在660nm能帶上振蕩。換言之， 根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置振蕩在兩個(gè)或多個(gè)不同的波長(zhǎng)上。 參考圖14A和14B，在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，該第一半導(dǎo)體激光裝置 具有在n型GaAs基板41上方連續(xù)形成的疊層結(jié)構(gòu)。該疊層結(jié)構(gòu)至少由n型AlGalnP覆層 421 ;包括非摻雜AlGalnP光學(xué)引導(dǎo)層、非摻雜GalnP阱層和非摻雜AlGalnP阻擋層的多量 子阱有源層431 ;p型AlGalnP覆層441 ;p型GalnP不連續(xù)緩和層451 ;以及p型GaAs蓋層 461制成。在諧振器的端面附近，形成長(zhǎng)度約為30ym的窗口區(qū)域18。條狀脊441A形成在 p型AlGalnP覆層441的一部分、p型GalnP不連續(xù)緩和層451和p型GaAs蓋層461。
在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，第二半導(dǎo)體激光裝置具有在n型GaAs基 板41上方連續(xù)形成的疊層結(jié)構(gòu)。該疊層結(jié)構(gòu)至少由n型AlGalnP覆層422 ;包括非摻雜的 AlGaAs光學(xué)引導(dǎo)層、非摻雜的GaAs阱層和非摻雜的AlGaAs阻擋層的多量子阱有源層432 ; p型AlGalnP覆層442 ;p型GalnP不連續(xù)緩和層452 ;以及p型GaAs蓋層462制成。在諧 振器的端面附近，形成長(zhǎng)度約為30 ii m的窗口區(qū)域18。條狀脊442A形成在p型AlGalnP覆 層442的一部分、p型GalnP不連續(xù)緩和層452和p型GaAs蓋層462。
在第一和第二半導(dǎo)體激光裝置的內(nèi)部區(qū)域19中，脊的上表面部分之外的位置分 別覆蓋有由氧化硅和氮化硅等制成的絕緣膜471、472。歐姆接觸的電極(未示出)形成其 上，以允許電流僅流過(guò)脊441A、442A(圖14A)。 在第一和第二半導(dǎo)體激光裝置的每一個(gè)的窗口區(qū)域18中，絕緣膜甚至形成在脊 上，從而沒有電流注入其中(圖14B)。 注意的是，在第一和第二半導(dǎo)體激光裝置的每一個(gè)中，條的形狀包括錐形部分2，
其允許條寬在諧振器的一部分上逐漸改變，如圖1所示。 根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器長(zhǎng)度為1500 ii m。 在第一半導(dǎo)體激光裝置中，最小條寬(Wl)為2ym，最大條寬(W2)為4ym，錐形區(qū) 域的長(zhǎng)度為1000 ii m，并且沒有電流注入的窗口區(qū)域18的長(zhǎng)度在發(fā)射側(cè)上為30 ii m且在非 發(fā)射表面?zhèn)壬蠟?0 ii m。此外，發(fā)射側(cè)端部1設(shè)置在窗口區(qū)域18的端部，其識(shí)別為非電流注 入?yún)^(qū)域，具有條寬4.0ym。在非發(fā)射表面?zhèn)壬?，在識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域的窗口區(qū)域18中 條寬以臺(tái)階方式從4. 0 ii m到2. 0 ii m改變。
另外，在第二半導(dǎo)體激光裝置中，最小條寬(Wl)為1.5ym，最大條寬(W2)為3 m，錐形區(qū)域的長(zhǎng)度為1000 m，沒有注入電流的窗口區(qū)域18的長(zhǎng)度在發(fā)射側(cè)上為30 y m且在非發(fā)射表面?zhèn)壬蠟?0 ym。此外，發(fā)射側(cè)端部1設(shè)置在窗口區(qū)域18的端部，其識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域，具有條寬3. 0 m。在非發(fā)射表面?zhèn)壬?，在識(shí)別為非電流注入?yún)^(qū)域的窗口區(qū)域18中條寬以臺(tái)階方式從3. 0iim到1.5iim改變。 雖然本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的描述和圖解，但是可以清楚理解的是，這只僅是說(shuō)明和示例，而不應(yīng)為限定，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的條款解釋。 該非臨時(shí)申請(qǐng)基于2008年9月29日提交日本專利局的日本專利申請(qǐng)No. 2008-250462，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓|用的方式在此并入。
1權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體激光裝置，包括具有發(fā)射側(cè)端部、非發(fā)射側(cè)端部和上表面的諧振器，所述諧振器包括半導(dǎo)體基板；n型覆層和p型覆層，形成在所述半導(dǎo)體基板上或上方；有源層，夾設(shè)在所述n型覆層和所述p型覆層之間；以及凸起部分，在所述諧振器軸向上延伸，形成在所述諧振器的所述上表面上，并且所述凸起部分包括第一端部，設(shè)置在所述發(fā)射側(cè)端部；第二端部，設(shè)置在所述非發(fā)射側(cè)端部，并且具有與所述第一端部的寬度相同的寬度；錐形部分，使得所述凸起部分以錐狀方式從所述第一端部向所述第二端部減少，以及臺(tái)階部分，設(shè)置在所述第二端部對(duì)所述第一端部的一側(cè)，并且使得所述凸起部分的寬度以臺(tái)階狀方式改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述諧振器中的所述發(fā)射側(cè)端部和所 述非發(fā)射側(cè)端部的每一個(gè)上設(shè)置非電流注入?yún)^(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述凸起部分中的所述臺(tái)階部分形成 在所述非發(fā)射側(cè)端部設(shè)置的所述非電流注入?yún)^(qū)域中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中在所述發(fā)射側(cè)端部和所述非發(fā)射側(cè)端 部的每一個(gè)上設(shè)置的所述非電流注入?yún)^(qū)域的至少一部分中，所述有源層允許具有一部分形 成為帶隙大于設(shè)置在該非電流注入?yún)^(qū)域之間的諧振器部分的帶隙。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中在所述發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的所述非電流注入?yún)^(qū)域中，所述凸起部分中的所述第一端部 具有寬度不變的部分，并且，所述凸起部分中的所述臺(tái)階部分形成在所述非發(fā)射側(cè)端部上設(shè)置的所述非電流注入 區(qū)域中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述凸起部分的寬度最小值在0. 5 m 以上3.0iim以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述凸起部分的寬度最大值為所述凸 起部分的寬度最小值的1. 2倍以上3. 0倍以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中， 非電流注入?yún)^(qū)域至少設(shè)置在所述諧振器中的所述非發(fā)射側(cè)端部，并且 所述錐形部分的長(zhǎng)度為所述諧振器長(zhǎng)度的0. 2倍以上，并且等于或小于從所述諧振器的長(zhǎng)度中減去設(shè)置在所述非發(fā)射側(cè)端部的所述非電流注入?yún)^(qū)域的長(zhǎng)度所獲得的長(zhǎng)度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述有源層包括GalnP和AlGalnP之
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述有源層包括GaAs和AlGaAs之
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述有源層包括GaN和InGaN之一。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，振蕩在兩個(gè)或者更多的不同波長(zhǎng)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光裝置。該半導(dǎo)體激光裝置中的諧振器(100)包括半導(dǎo)體基板(11)、形成半導(dǎo)體基板(11)上或上方的n型覆層(12)和p型覆層(14)、以及夾在n型覆層(12)和p型覆層(14)間的有源層(13)。在諧振器(100)的上表面形成的、在諧振器(100)軸向上延伸的脊(14A)。脊(14A)包括發(fā)射側(cè)端部(1)、非發(fā)射側(cè)端部(5)、使得脊(14A)的寬度以錐狀方式從發(fā)射側(cè)端部(1)朝著非發(fā)射側(cè)端部(5)減少的錐形部分(2)、以及設(shè)置在非發(fā)射側(cè)端部(5)的發(fā)射側(cè)端部(1)側(cè)的臺(tái)階部分(4)，并且使脊的寬度以臺(tái)階狀方式改變。
文檔編號(hào)H01S5/16GK101714746SQ20091017890
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者菅原章義 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社