專利名稱：半導體激光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備有多段層厚的包覆層的半導體激光器件，特別是涉及脊形波導型半導體激光器件。
現有技術已經開發出具有各種結構的半導體激光器件。特別是已經開發出構成具有用于封閉與有源層的層平行的橫向光的折射率結構的溝道波導的類型。其中，有在包覆層設置比周圍突出的脊形部位(凸部)，僅在該脊形部位注入電流的脊形波導型半導體激光器件。
利用圖7到圖9來說明這種脊形波導型半導體激光器件。如圖7和圖8所示，半導體激光器件60的結構包括，第一電極56a、在該第一電極56a上順序層疊的n型GaAs襯底51、n型AlGaInP第一包覆層52、具有多重量子阱(MQW)結構的有源層53、具有凸部58的p型AlGaInP第二包覆層54、p型GaAs接觸層57，通過該接觸層57與第二包覆層54的凸部58的頂部電氣連接的第二電極56b。而且，絕緣體層55由層厚100nm的氮化硅SiN層構成，覆蓋p型AlGaInP包覆層54的凸部58的頂部以外的部分。第一和第二電極56a、56b由金Au等金屬構成。并且，在半導體激光器件60的端面附近，設置通過鋅(Zn)的擴散使多重量子阱MQW結構的有源層53無序化所得的端面窗區59。通過這個端面窗區59向外部輸出激光62。
圖9展示了在已有的脊形波導型半導體激光器件的pn結的平行方向的遠視場圖像(x軸向的遠視場圖像FFPx)的光輸出依賴性。如圖9所示，遠視場圖像FFPx的半值寬度隨著光輸出的增大而變大。5mW輸出時與50mW輸出時(作為40mW的遠視場圖像與60mW的遠視場圖像的平均值計算)的遠視場圖像FFPx之差(以下簡記為ΔFFPx)較大，約為2°。在這種光輸出變化的情況下，遠視場圖像的光強度的半值寬度差ΔFFPx如果較大，則在實用上存在DVD-R裝置等應用裝置的光學設計變得復雜的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種半導體激光器件，即使在光輸出變化的情況下，遠視場圖像FFPx的光強度半值寬度之差ΔFFPx也無大變化。
根據本發明的半導體激光器件，具有第一電極，在所述第一電極上順序層疊的第一導電類型的襯底、第一導電類型的第一包覆層、有源層、具有多段層厚的第二導電類型的第二包覆層、覆蓋所述第二包覆層的層厚相對較厚的段部分以外部分的絕緣體層，與所述第二包覆層的所述層厚相對較厚的段部分電氣連接的第二電極，其特征在于，所述絕緣體層的層厚的倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。
而且，根據本發明的半導體激光器件，是所述的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層的層厚的倒數與導熱率之積不大于8×107W/(m2·K)。
再有，根據本發明的半導體激光器件，是所述的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由導熱率在5W/(m·K)以下的材料構成。
并且，根據本發明的半導體激光器件，是所述的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由層厚比100nm更厚的氮化硅構成。
而且，根據本發明的半導體激光器件，是所述的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由層疊的多個絕緣體層構成。
進一步，根據本發明的半導體激光器件，是所述的半導體激光器件，所述絕緣體層具有覆蓋所述層厚相對較厚的段部分以外部分，并且層厚的倒數與導熱率之積為AW/(m2·K)的氮化硅層構成的第一層；覆蓋所述第一層，并且層厚的倒數與導熱率之積為BW/(m2·K)的氮化硅層構成的第二層；其特征在于，(A×B)/(A+B)的值小于4×108W/(m2·K)。
根據本發明的半導體激光器件，覆蓋第二包覆層的層厚相對較厚的段部分以外部分的絕緣體層的層厚倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。因此，半導體激光器件工作時，在以第二包覆層的層厚相對較厚的段部分為頂部的凸部產生的熱量滯留在有源層內。結果，即使在光輸出變化時，也可以抑制凸部的內外、即帶狀凸部兩側的溫度梯度的變化。因此，即使光輸出增大，對激光提供橫向光封閉的帶狀凸部兩側的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小，可以獲得例如與參考例的情形相比約為1/3的ΔFFPx的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件，絕緣體層的層厚倒數與導熱率之積小于8×107W/(m2·K)。結果，即使在光輸出變化時，也可以進一步抑制凸部的內外、即帶狀凸部兩側的溫度梯度的變化。這樣，可以獲得即使在光輸出變化時其遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件，絕緣體層由導熱率在5W/(m·K)以下的材料構成。由此，可使層厚倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。這樣，可以獲得即使在光輸出變化時其遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件，絕緣體層由層厚比100nm更厚的氮化硅層構成。由此，即使在采用具有大的導熱率的氮化硅層的情形，也可使層厚倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。這樣，可以獲得即使在光輸出變化時其遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件，絕緣體層由層疊的多個絕緣體層構成。通過由多個絕緣體層構成絕緣體層，可以獲得能抑制施加于絕緣體層的熱應力，同時在加工中不發生膜剝離的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件，絕緣體層具有覆蓋層厚相對較厚的段部分以外部分、并且層厚倒數與導熱率之積為AW/(m2·K)的氮化硅層構成的第一層，和覆蓋第一層、并且層厚倒數與導熱率之積為BW/(m2·K)的氮化硅層構成的第二層。而且，(A×B)/(A+B)的值小于4×108W/(m2·K)。利用所述第一層可以獲得良好的覆蓋性，即使在光輸出變化時，也可以抑制凸部的內外、即帶狀凸部8兩側的溫度梯度的變化。這樣，可以獲得即使在光輸出變化時其遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件的制造方法，在第二包覆層的層厚相對較厚的段部分以外部分，通過熱CVD法形成由氮化硅層構成的第一絕緣體層，在該第一絕緣體層上形成第二絕緣體層。由此，可以通過成膜溫度高的熱CVD法形成覆蓋性良好的第一絕緣體層。而且，通過由多個絕緣體層構成絕緣體層，可以獲得能抑制施加于絕緣體層的熱應力，同時在加工中不發生膜剝離的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件的制造方法，通過成膜溫度比熱CVD法低的等離子體CVD法形成第二絕緣體層。這樣，可以獲得能抑制施加于絕緣體層的熱應力，同時在加工中不發生膜剝離的半導體激光器件。
根據本發明的半導體激光器件的制造方法，通過成膜溫度比熱CVD法低的濺射法形成第二絕緣體層。這樣，可以獲得能抑制施動于絕緣體層的熱應力，同時處理中不發生膜剝離的半導體激光器件。
附圖的簡要說明
圖1是根據本發明的實施例1的半導體激光器件的帶有部分剖面的透視圖。
圖2是沿圖1的線A-A’的脊形部中央的剖面圖。
圖3是展示與參考例的半導體激光器件的有源層的層平行的方向(x軸方向)的溫度梯度的曲線圖。
圖4是表示與本發明實施例1的半導體激光器件的有源層的層平行的方向(x軸方向)的溫度梯度的曲線圖。
圖5是根據本發明的實施例7的半導體激光器件的脊形部中央的剖面圖。
圖6是根據本發明的實施例12的半導體激光器件的脊形部中央結構的透視剖面圖。
圖7是已有的半導體激光器件的透視圖。
圖8是沿圖7的線B-B’的脊形部中央的剖面圖。
圖9是展示已有的半導體激光器件的遠視場圖像的光輸出依賴性的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖對本發明實施例的半導體激光器件進行說明。其中，對圖面中實質相同的部件采用同一標號。
實施例1利用圖1和圖2對根據本發明實施例1的半導體激光器件進行說明。圖1是該半導體激光器件10的透視圖，圖2是沿圖1的線A-A’的垂直于激光輸出方向的剖面圖，是后述的凸部8附近的放大圖。如圖1和圖2所示，該半導體激光器件10具有第一電極6a，在該第一電極6a上順序層疊的第一導電類型襯底1，第一導電類型的第一包覆層2，有源層3，具有多段層厚、并且在中央部位有以層厚相對厚的段部分作為頂部的凸部8的第二導電類型的第二包覆層4，覆蓋第二包覆層4的層厚相對厚的段部分以外部分的絕緣體層5，通過第二包覆層4的層厚相對厚的段部分電氣連接的第二電極6b。第一導電類型的襯底1是n型GaAs襯底1。第一導電類型的第一包覆層2是n型AlGaInP包覆層。有源層3具有多重量子阱(multiple quantum wellsMQW)結構。第二包覆層4是p型AlGaInP包覆層。第二包覆層4有多段層厚，例如有以層厚相對厚的部分作為頂部的凸部8、和層厚相對薄的部分。而且，在凸部8的頂部設置與第二電極6b連接的p型GaAs接觸層7。并且，覆蓋第二包覆層4的層厚相對厚的段部分以外的部分形成絕緣體層5。由此，第二電極6b通過接觸層7與第二包覆層4電氣連接。這樣，利用使電流注入限定在凸部8的頂部的條帶結構，實現寬度方向的光封閉。而且，該絕緣體層5的層厚d的倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。第一和第二電極6a、6b由金Au等金屬構成。
如圖1所示，在該半導體激光器件10的端面設置端面窗區9。通過在半導體激光器件的端面附近擴散鋅Zn，使多重量子阱MQW結構的有源層3無序化，從而獲得端面窗區9。
該半導體激光器件的絕緣體層5的層厚d的倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。具體地講，絕緣體層5的層厚d的倒數與導熱率之積取5×105W/(m2·K)。由此，即使在光輸出變化的情形，也可以抑制遠視場圖像FFPx的光強度半值寬度之差ΔFFPx。
以下，說明即使在該半導體激光器件的光輸出變化的情形，也可以抑制ΔFFPx的作用。首先，本發明人對光輸出變化的情形下遠視場圖像FFPx變化的原因進行了研究。該半導體激光器件中，具有在第二包覆層4上設置凸部8的脊形結構，基本上產生橫向模式的振蕩。該凸部的寬度是距中心部位大約±1.3μm。遠視場圖像FFPx實質上決定于在x軸方向距凸部8的中央部5μm左右范圍的折射率分布。這種情況下，折射率分布的形狀本身對遠視場圖像FFPx有影響。并且，帶狀的凸部8的內外、即凸部8的兩側的折射率差(Δn)有助于產生的激光12的寬度方向的封閉，對遠視場圖像FFPx有大的影響。這里，帶狀凸部8的兩側是指對應于凸部8的兩側豎直部分、遍及上部包覆層4、有源層3、下部包覆層2的深度方向的區域。在滿足高階模式截止條件的范圍內，Δn越大遠視場圖像FFPx就越大。一般來講，溫度越高半導體的折射率就越大。因此，凸部8的內外、即帶狀凸部8的兩側各自的溫度差、即溫度梯度如果增大，則認為折射率差就大，遠視場圖像FFPx也大。
這里，作為參考例，研究了采用層厚100nm的氮化硅SiN層作為絕緣體層的半導體激光器件。該絕緣體層所用的氮化硅SiN層的導熱率較大，約為40W/(m·K)。因此，認為在半導體激光器件工作時，第二包覆層的凸部所產生的熱量通過絕緣體層有效地向外部(例如第二電極)傳導。圖3中展示的是已有的半導體激光器件工作時、在垂直于激光輸出方向的、并且與有源層3的層平行的方向的溫度分布的計算結果曲線。該圖3中，x軸的原點在圖1中位于有源層3的中央部位。而且，光輸出0mW意味著施加振蕩閾值電流Ith的情形。光輸出如果變化，則在凸部內外、即帶狀凸部兩側分別產生大的溫度差、即大的溫度梯度。該參考例的半導體激光器件中，光輸出為0mW時，凸部(脊形部)中央部位與在x軸方向距該中央部位5μm位置的溫度差(以下簡稱為ΔT)是1.0℃。另一方面，光輸出為60mW時的ΔT是2.0℃，存在1.0℃的溫差。而且，凸部8內外(x軸方向約1.5～5μm)、即帶狀凸部8兩側的溫度梯度，在光輸出為0mW時為0.5℃/μm，在60mW時大幅度地改變到1.5℃/μm。因此，如果光輸出增大，溫度升高，同時溫度梯度增大，則認為凸部8的兩側的折射率差(以下簡稱為Δn)增大。因此，由于近視場圖像(NFP)變小，所以遠視場圖像(FFPx)變大。
圖4中展示的是根據實施例1的半導體激光器件工作時、在垂直于激光輸出方向的、并且與有源層3的層平行的方向的溫度分布的計算結果曲線。如圖4所示，在該半導體激光器件10中，光輸出為0mW時的溫度差ΔT是0.6℃，60mW時的溫度差ΔT是1.3℃，溫度差小，為0.7℃。因此，認為半導體激光器件工作時在凸部8產生的熱量滯留在有源層3內。結果，如圖4所示，帶狀凸部8兩側(圖4中1.5～5μm的區域)的溫度梯度變小。而且，光輸出為0mW時(施加振蕩閾值電流)溫度梯度是0.3℃/μm，60mW時是0.4℃/μm。這樣，即使在光輸出變化的情形，也可以抑制帶狀凸部8兩側的溫度梯度的變化。因此，即使光輸出變化，提供激光12的橫向光封閉的凸部8的內外、即帶狀凸部8兩側的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使在光輸出變化時其遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。通過計算，可使遠視場圖像的光強度半值寬度的光輸出差ΔFFPx，降低到上述參考例的半導體激光器件的遠視場圖像的光強度半值寬度的光輸出差ΔFFPx的大約1/3。
以下，說明該半導體激光器件的制造方法。通過以下各工序制造該半導體激光器件。
(a)制備n型GaAs襯底1。
(b)在所述n型GaAs襯底1上形成n型AlGaInP包覆層2。
(c)在所述n型AlGaInP包覆層2上形成具有多重量子阱結構MQW的有源層3。
(d)在所述多重量子阱結構MQW的有源層3上形成p型AlGaInP包覆層4和p型GaAs接觸層7。
(e)通過腐蝕部分去除所述p型AlGaInP包覆層4和p型GaAs接觸層7，形成帶狀凸部8。
(f)在所述凸部8的側面形成其層厚倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)的絕緣體層5。
(g)去除所述凸部8頂部的絕緣體層5。
(h)形成與所述凸部8頂部的p型GaAs接觸層7連接的第二電極6b。
(i)在所述n型GaAs襯底1的另一面形成第一電極6a。
通過以上工序制成半導體激光器件。
實施例2說明根據本發明實施例2的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是層厚100nm的氧化硅(以下簡稱為SiOx)。由于SiOx層的導熱率是1W/(m·K)左右，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是1×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小，可以獲得例如與參考例的情形相比約為1/3的ΔFFPx的半導體激光器件。
實施例3說明根據本發明實施例3的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是層厚100nm的聚酰亞胺樹脂。由于聚酰亞胺樹脂的導熱率是2W/(m·K)左右，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是2×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，帶狀凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
實施例4說明根據本發明實施例4的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是層厚100nm的苯并環丁烯樹脂(BCB樹脂)。由于苯并環丁烯樹脂的導熱率是2W/(m·K)左右，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是2×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，帶狀凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
實施例5說明根據本發明實施例5的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是采用旋涂法形成的層厚100nm的磷玻璃層。由于磷玻璃的導熱率是1W/(m·K)左右，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是1×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，帶狀凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
實施例6說明根據本發明實施例6的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是層厚500nm的氮化硅SiN層。氮化硅SiN層的導熱率是40W/(m·K)左右。但是，由于層厚設定為500nm，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是8×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像的光強度半值寬度變化量ΔFFPx也較小的半導體激光器件。
實施例7采用圖5對根據本發明的半導體激光器件進行說明。如圖5所示，該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層5是由多個絕緣體層5a、5b構成。具體地講，該多個絕緣體層由層厚100nm的氮化硅SiN層5a和層厚400nm的氮化硅SiN層5b構成，氮化硅SiN層5a通過熱化學氣相淀積(CVD)形成，覆蓋p型AlGaInP包覆層4的凸部8的側面，氮化硅SiN層5b通過等離子體CVD形成。氮化硅SiN層5a、5b的導熱率是40W/(m·K)左右。但是，由于層厚設定為厚500nm，所以絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積是8×107W/(m2·K)，可以實現比已有例的值4×108W/(m2·K)更加充分小的值。結果，凸部8兩側的溫度梯度變小，同時即使光輸出變化時也可以抑制溫度梯度變化。因此，即使光輸出增大，對半導體激光12提供橫向光封閉的凸部8的內外、即帶狀凸部8兩側的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。通過計算，即使在光輸出變化時，也可使遠視場圖像的光強度半值寬度的差ΔFFPx降低到上述參考例的半導體激光器件的遠視場圖像光強度半值寬度差ΔFFPx的大約1/3。
以下，說明該半導體激光器件的制造方法。通過以下各工序制造該半導體激光器件10。
(a)制備n型GaAs襯底1。
(b)在所述n型GaAs襯底1上形成n型AlGaInP第一包覆層2。
(c)在所述n型AlGaInP第一包覆層2上形成具有多重量子阱結構的有源層3。
(d)在所述多重量子阱結構的有源層3上形成p型AlGaInP第二包覆層4和p型GaAs接觸層7。
(e)通過腐蝕部分去除所述p型AlGaInP第二包覆層4和p型GaAs接觸層7，形成帶狀凸部8。
(f)在所述凸部8的側面，通過熱CVD法形成層厚100nm的氮化硅SiN層5a。
(g)在所述氮化硅層5a上通過等離子體CVD法成層厚400nm的氮化硅SiN層5b。
(h)去除所述凸部8頂部的氮化硅層5a、5b。
(i)形成通過所述凸部8頂部的接觸層7與第二包覆層4連接的第二電極6b。
(j)在所述n型GaAs襯底1的另一面形成第一電極6a。
該半導體激光器件的制造工序中，層疊兩層構成絕緣體層5。首先，通過覆蓋性良好但成膜溫度為700℃左右高的熱CVD法，形成第一層的氮化硅層5a。然后，通過覆蓋性差的成膜溫度為300℃左右低的等離子體CVD法，形成第二層的氮化硅層5b。一般來講，采用熱CVD法，如果層厚超過150nm左右，則因熱應力而經常出現膜剝離，所以超過上述層厚的厚膜成膜困難。在該制造工序中，采用熱CVD法先形成100nm左右的氮化硅層5a，獲得良好的覆蓋性。之后，采用等離子體CVD法可以形成層厚400nm的厚膜。這樣，可以獲得能抑制施加于絕緣體層5的熱應力，同時在加工中不發生膜剝離的半導體激光器件。
實施例8說明根據本發明實施例8的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例7的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層中的第二層5b是采用濺射法形成的400nm的氮化硅SiN層。亦即，絕緣體層5由氮化硅SiN層5a和氮化硅SiN層5b構成，氮化硅SiN層5a是采用覆蓋性良好但成膜溫度為700℃左右高的熱CVD法形成的，而氮化硅SiN層5b是采用覆蓋性差的成膜溫度可以為室溫的等離子體CVD法形成的。這樣，可以減少施加在絕緣體層5的熱應力，能夠獲得在加工中不產生膜剝離的半導體激光器件。而且，采用熱CVD法，一般來講，層厚超過150nm的厚膜，由于熱應力而經常產生膜剝離，所以難以形成。
實施例9說明根據本發明實施例9的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例7的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層中的第二層是層厚100nm的SiO層。由于SiO的導熱率在1W/(m·K)左右，所以第二層5b的層厚倒數與導熱率之積B是107W/(m2·K)。另一方面，第一層5a的層厚倒數與導熱率之積A是4×108W/(m2·K)。這樣，由第一層5a和第二層5b形成的絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積，采用上述A、B表示為(A×B)/(A+B)。(A×B)/(A+B)的值為9.8×106W/(m2·K)，能夠實現比已有例的值4×108W/(m2·K)充分小的值。結果，可以減小帶狀凸部8兩側的溫度梯度，即使在光輸出變化的情形也能抑制溫度梯度的變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光12提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的光輸出變化也較小的半導體激光器件。
實施例10說明根據本發明實施例10的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例7的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層中的第二層是采用等離子體CVD形成的層厚100nm的氮氧化硅層(SiON層氮含量20％)。SiON層的導熱率因氮含量而變化，但是直到氮含量在20％左右都與SiO層基本相同，為1W/(m·K)左右。第二層5b的層厚倒數與導熱率之積B是107W/(m2·K)，第一層5a的層厚倒數與導熱率之積A是4×108W/(m2·K)。由第一層5a和第二層5b形成的絕緣體層5的層厚倒數與導熱率之積，采用上述A、B表示為(A×B)/(A+B)。(A×B)/(A+B)的值為9.8×106W/(m2·K)，能夠實現比已有例的值4×108W/(m2·K)充分小的值。結果，可以減小帶狀凸部8兩側的溫度梯度，同時即使在光輸出變化的情形也能抑制溫度梯度的變化。因此，即使光輸出增大，對在凸部8內外形成的半導體激光12提供橫向光封閉的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
而且，絕緣體層5由氮化硅SiN層5a和SiON層5b構成，氮化硅SiN層5a是采用覆蓋性良好但成膜溫度為700℃左右高的熱CVD法形成的，而氮氧化硅SiON層5b是采用覆蓋性差的可以在300℃左右成膜的等離子體CVD法形成的。這樣，可以獲得能減少施加在絕緣體層5的熱應力，同時在加工中不產生膜剝離的半導體激光器件。
實施例11說明根據本發明實施例11的半導體激光器件。該半導體激光器件與實施例10的半導體激光器件相比，不同點在于絕緣體層中的第二層是采用濺射法形成的層厚100nm的氮氧化硅層5b(SiON層氮含量20％)。亦即，絕緣體層5由氮化硅SiN層5a和氮氧化硅SiON層5b構成，氮化硅SiN層5a是采用覆蓋性良好但成膜溫度為700℃左右高的熱CVD法形成的，而氮氧化硅SiON層5b是采用覆蓋性差的可以在室溫成膜的濺射法形成的。因此，可以減少施加在絕緣體層5的熱應力，能夠獲得處理中不產生膜剝離的半導體激光器件。
實施例12采用圖6對根據本發明實施例12的半導體激光器件進行說明。如圖6所示，該半導體激光器件與實施例1的半導體激光器件相比，不同點在于僅在包覆層4的凸部8的頂部設置第二電極6b。而且，不同點還有在第二電極6b與焊盤16之間設置橋接部14。這樣，由于僅在凸部8的頂部設置第二電極6b，所以抑制了從凸部8通過絕緣體層5向外的熱傳導，即使光輸出變化時也能抑制溫度梯度的變化。因此，即使光輸出增大，帶狀凸部8兩側的折射率差(Δn)基本也不變化，近視場圖像NFP基本也不變化。這樣，可以獲得即使光輸出變化時遠視場圖像FFPx的變化也較小的半導體激光器件。
采用圖6對該半導體激光器件中僅在凸部8頂部設置第二電極6b的作用進行了說明。半導體激光器件10工作時，凸部8產生的熱量從接觸層7或絕緣體層5通過第二電極6b向外傳導。另一方面，由于第二電極6b僅設置在有限的部分，所以從凸部8向外的熱擴散較為平緩。結果，帶狀凸部8兩側的溫度梯度較小。而且，即使光輸出變化時溫度梯度也無大的變化。
而且，該半導體激光器件中，在上面設置與外部電極(未圖示)連接用的焊盤16。該焊盤16通過橋接部14與第二電極6b連接。由此，與外部電極連接時過大的熱量不會到達凸部8。該橋接部14也可以與第二電極6b同時形成。而且該橋接部14并不限于圖6所示例子，例如也可以是從第二電極6b空間連接到焊盤16的橋接結構。
權利要求
1.一種半導體激光器件，具有第一電極、在所述第一電極上順序層疊的第一導電類型的襯底、第一導電類型的第一包覆層、有源層、具有多段層厚的第二導電類型的第二包覆層、覆蓋所述第二包覆層的層厚相對較厚的段部分以外部分的絕緣體層，與所述第二包覆層的所述層厚相對較厚的段部分電氣連接的第二電極，其特征在于，所述絕緣體層的層厚的倒數與導熱率之積小于4×108W/(m2·K)。
2.根據權利要求1的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層的層厚的倒數與導熱率之積不大于8×107W/(m2·K)。
3.根據權利要求1的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由導熱率在5W/(m·K)以下的材料構成。
4.根據權利要求1的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由層厚比100nm更厚的氮化硅構成。
5.根據權利要求1的半導體激光器件，其特征在于，所述絕緣體層由層疊的多個絕緣體層構成。
6.根據權利要求5的半導體激光器件，所述絕緣體層具有覆蓋所述層厚相對較厚的段部分以外部分，并且層厚的倒數與導熱率之積為AW/(m2·K)的氮化硅層構成的第一層；覆蓋所述第一層，并且層厚的倒數與導熱率之積為BW/(m2·K)的氮化硅層構成的第二層；其特征在于，(A×B)/(A+B)的值小于4×108W/(m2·K)。
全文摘要
提供一種半導體激光器件，即使在光輸出變化時遠視場圖像FFPx的光強度半值寬度之差ΔFFPx也無大變化。半導體激光器件10具有第一電極6a、在所述第一電極上順序層疊的第一導電類型的襯底1、第一導電類型的第一包覆層2、有源層3、具有多段層厚的第二導電類型的第二包覆層4、覆蓋所述第二包覆層的層厚相對較厚的段部分以外部分的絕緣體層5，與所述第二包覆層的所述層厚相對較厚的段部分電氣連接的第二電極6b，所述絕緣體層的層厚倒數與導熱率之積小于4×10
文檔編號H01S5/22GK1463059SQ0312005
公開日2003年12月24日 申請日期2003年2月6日 優先權日2002年5月30日
發明者八木哲哉, 吉田保明 申請人:三菱電機株式會社