專利名稱：半導(dǎo)體激光器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光盤(pán)裝置的光拾取器用光源、其它電子裝置、信息 處理裝置等中作為必要光源使用的紅色和紅外區(qū)域的半導(dǎo)體激光器。
double hetero junction
背景技術(shù)：
以往，可以進(jìn)行高密度記錄的大容量多功能數(shù)碼光盤(pán)(DVD)以及 DVD再生裝置己在市場(chǎng)上出售，作為未來(lái)需求越來(lái)越大的商品備受關(guān)注。 由于DVD是高密度記錄的，所以記錄和再生用激光光源就使用了發(fā)光波 長(zhǎng)為650nm的AlGalnP類半導(dǎo)體激光器。這樣，現(xiàn)有的DVD裝置的光學(xué) 拾取器，就無(wú)法記錄 再生使用發(fā)光波長(zhǎng)為780nm的AlGaAs類半導(dǎo)體激 光器記錄 再生的可寫(xiě)光盤(pán)(CDR)。
因此，采用了一種搭載雙波長(zhǎng)激光器的光學(xué)拾取器，分別將發(fā)光波長(zhǎng) 為650nrn頻帶的AlGalnP類半導(dǎo)體激光器(紅色激光器)和發(fā)光波長(zhǎng)為 780nm頻帶的AlGaAs類半導(dǎo)體激光器(紅外激光器)組裝到不同的封裝 件(package)來(lái)作為激光器芯片。這樣，就實(shí)現(xiàn)了 DVD和CDR均可記 錄 再生的裝置。
但是，由于上述光學(xué)拾取器搭載了兩個(gè)封裝件AlGaInP類半導(dǎo)體激 光器和AlGaAs類半導(dǎo)體激光器，所以尺寸就會(huì)變大。因此，采用這種光 學(xué)拾取器的DVD裝置的尺寸也就會(huì)變大。
相對(duì)于此，已知一種集成型半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括多種半導(dǎo)體發(fā)光元 件，由同一基板上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層形成發(fā)光元件構(gòu)造，且發(fā)光波長(zhǎng)彼此不 同。特開(kāi)平11-186651號(hào)公報(bào)(下稱文獻(xiàn)1)的半導(dǎo)體裝置就是這樣的例 子。
圖9表示文獻(xiàn)1所述的一例集成型半導(dǎo)體發(fā)光裝置。如圖9所示，現(xiàn) 有的集成型半導(dǎo)體激光器裝置100，在同一 n型GaAs基板101上，以彼此分離的狀態(tài)，集成了發(fā)光波長(zhǎng)為700nm頻帶(例如780nm)的AlGaAs 類半導(dǎo)體激光器LD1和發(fā)光波長(zhǎng)為600nm頻帶(例如650nm)的AlGalnP 類半導(dǎo)體激光器LD2。
這里，n型GaAs基板101，例如是具有(100)面方位，或者以偏離 (100)面例如5 15°的面為主面。
此外，AlGaAs類半導(dǎo)體激光器LD1中，在n型GaAs基板101上按 照以下順序，依次疊層了n型GaAs緩沖層111、 n型AlGaAs包覆層112、 具有單一量子阱(SQW)構(gòu)造或多重量子阱(MQW)構(gòu)造的活性層113、 p型AlGaAs包覆層114和p型GaAs覆蓋(cap)層115。
p型AJGaAs包覆層114的上部以及p型GaAs覆蓋層115，構(gòu)成了向 一個(gè)方向延伸的條形。在這樣的條形部的兩側(cè)部分，設(shè)有n型GaAs限流 層(電流狹窄層)116，這樣就形成了限流結(jié)構(gòu)(電流狹窄結(jié)構(gòu))。在條 狀的p型GaAs覆蓋層115以及n型GaAs限流層116上，設(shè)有p側(cè)電極 117，與p型GaAs覆蓋層115形成接觸電阻。p側(cè)電極117，例如使用了 Ti/Pt/Au電極。
此外，在AlGalnP類半導(dǎo)體激光器LD2中，在n型GaAs基板101上 按照以下順序，依次疊層了 n型GaAs緩沖層121、 n型AlGalnP包覆層 122、具有SQW構(gòu)造或MQW構(gòu)造的活性層123、p型AlGalnP包覆層124、 p型GalnP中間層125和p型GaAs覆蓋層126。
p型AlGalnP包覆層124的上部、p型GalnP中間層125以及p型GaAs 覆蓋層126構(gòu)成了向一個(gè)方向延伸的條形。在這樣的條形部的兩側(cè)部分， 設(shè)有n型GaAs限流層127，這樣就形成了限流結(jié)構(gòu)。在條狀的p型GaAs 覆蓋層126以及n型GaAs限流層127上設(shè)有p側(cè)電極128，與p型GaAs 覆蓋層126形成接觸電阻。p側(cè)電極128例如使用了 Ti/Pt/Au電極。
另外，在n型GaAs基板101背面設(shè)有n側(cè)電極129，與n型GaAs 基板101形成接觸電阻。n側(cè)電極129例如使用了 AuGe/Ni電極或In電極。
此外，AlGaAs類半導(dǎo)體激光器LD1的p側(cè)電極117和AIGalnP類半 導(dǎo)體激光器LD2的p側(cè)電極128，分別被用AuSn等，焊接在外殼基座 (package base) 130上彼此以電分離狀態(tài)設(shè)置的散熱器HI和散熱器H2 上。根據(jù)如上構(gòu)成的現(xiàn)有的集成型半導(dǎo)體激光器裝置ioo，通過(guò)在p側(cè)電
極117與n側(cè)電極129之間電流流動(dòng)，就可以驅(qū)動(dòng)AlGaAs類半導(dǎo)體激光 器LD1。此外，通過(guò)在p側(cè)電極128與n側(cè)電極129之間電流流動(dòng)，就可 以驅(qū)動(dòng)AlGalnP類半導(dǎo)體激光器LD2。這時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)AlGaAs類半導(dǎo)體 激光器LD1，就可以取出波長(zhǎng)為700nm頻帶(例如780nm)的激光，同 時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)AlGalnP類半導(dǎo)體激光器LD2就可以取出波長(zhǎng)為600nm頻 帶(例如650nm)的激光。可以通過(guò)切換外部開(kāi)關(guān)等，選擇驅(qū)動(dòng)AlGaAs 類半導(dǎo)體激光器LD1還是驅(qū)動(dòng)AlGalnP類半導(dǎo)體激光器LD2。
如上所述，根據(jù)現(xiàn)有的集成型半導(dǎo)體激光器裝置100，通過(guò)在同一基 板上，存在發(fā)光波長(zhǎng)為700nm頻帶的AlGaAs類半導(dǎo)體激光器LD1和 發(fā)光波長(zhǎng)為600nm頻帶的AlGalnP類半導(dǎo)體激光器LD2，從而，可以相 互獨(dú)立地取出DVD用激光和CD用激光。這樣，將集成型半導(dǎo)體激光器 裝置IOO作為激光光源搭載在DVD裝置的光學(xué)拾取器上，就可以再生和 記錄DVD和CD中的任意一個(gè)。
對(duì)于這些AlGaAs類半導(dǎo)體激光器LD1和AlGalnP類半導(dǎo)體激光器 LD2，由于激光器構(gòu)造由生長(zhǎng)在同一 n型GaAs基板101上的半導(dǎo)體層形 成，所以上述集成型半導(dǎo)體激光器裝置用一個(gè)封裝件就可以解決。由此， 就可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)拾取器的小型化，DVD裝置的小型化也就可以實(shí)現(xiàn)。
在以上那種以往的集成型半導(dǎo)體激光器裝置100的情況下，設(shè)置有分 離溝140，使得作為紅色半導(dǎo)體激光器的AlGalnP類的半導(dǎo)體激光器LD2 的芯片寬度與作為紅外半導(dǎo)體激光器的AlGaAs類的半導(dǎo)體激光器LD2的 芯片寬度相同。通過(guò)由蝕刻等形成的分離溝140，在同一基板上由結(jié)晶生 長(zhǎng)形成的紅色半導(dǎo)體激光器部分和紅外半導(dǎo)體激光器部分被電分離。
然而， 一般來(lái)說(shuō)半導(dǎo)體激光器具有以下特性隨著溫度上升，光輸出 降低。因此，在半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要使半導(dǎo)體激光器自身產(chǎn)生的熱 量充分發(fā)散，為了達(dá)到這一目的，熱傳導(dǎo)率高的散熱器被下方連接 (Junction-Down)安裝。這時(shí)，很明顯，與散熱器接觸的半導(dǎo)體激光器的 面積越大，散熱越好。
但是，在雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器裝置的情況下，假設(shè)兩個(gè)半導(dǎo)體激光器 只是互相接觸地排列，那么兩個(gè)半導(dǎo)體激光器就會(huì)形成電連接。因此，為了避免這種情況，需要在兩個(gè)半導(dǎo)體激光器之間設(shè)置分離溝。但是，如果 制作與并置兩個(gè)半導(dǎo)體激光器的尺寸相同的雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器裝置，那 么散熱面積會(huì)減少與無(wú)助于散熱的分離溝大小相應(yīng)的量，散熱效率將會(huì)下降。
此外，如果為了改善散熱而加大各半導(dǎo)體激光器的面積，又會(huì)失去可 以小型化的這一雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器裝置的特性。
特別是對(duì)于紅色激光器，設(shè)置分離溝，減小散熱面積，散熱效率會(huì)因 此顯著降低。其理由是，紅色半導(dǎo)體激光器與紅外半導(dǎo)體激光器相比，活
性層與p型包覆層的界面上，傳導(dǎo)帶的帶能階躍(AEc)較小。也就是說(shuō)， 由于AEc較小，所以會(huì)出現(xiàn)一種注入活性層的載流子被熱激勵(lì)、向p型包 覆層漏出的現(xiàn)象一即載流子溢出，它所帶來(lái)影響是很大的。其結(jié)果，紅色 半導(dǎo)體激光器相比紅外半導(dǎo)體激光器，在高溫工作的情況下，更容易因熱 飽和而發(fā)生最高光輸出飽和。
為了以16倍速以上的高倍速進(jìn)行DVD記錄，需要在85"C的高溫下， 進(jìn)行350mW以上的高輸出，如果因熱飽和而發(fā)生光輸出飽和，會(huì)成為很 大障礙。
因此，特開(kāi)2002-190649號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)2)所公開(kāi)的發(fā)明中， 對(duì)分離溝的形成位置進(jìn)行了研究，對(duì)被集成的多個(gè)半導(dǎo)體激光器與其它裝 置之間的電連接部分，使其接觸面積在每個(gè)半導(dǎo)體激光器中都不相同。
圖IO表示這種雙波長(zhǎng)激光器裝置的例子。圖IO的半導(dǎo)體激光器裝置 301，在由相同的n型GaAs組成的基板302上，具備振蕩波長(zhǎng)是650nm 頻帶的由AlGalnP類材料組成的紅色半導(dǎo)體激光器(第1半導(dǎo)體激光器) 303;和振蕩波長(zhǎng)為780 nm頻帶的由GaAs類材料組成的紅外半導(dǎo)體激光 器(第2半導(dǎo)體激光器)304。這里，在紅色半導(dǎo)體激光器303與紅外半 導(dǎo)體激光器304之間設(shè)有分離溝305。
另外，紅色半導(dǎo)體激光器303具有以下構(gòu)造在由n型的GaAs組成 的基板302上依次疊層由n型的AlGalnP組成的包覆層306;由AlGalnP 和GalnP組成的多重量子阱構(gòu)造的活性層307;和由p型的AlGalnP組成 的包覆層308。再有，在由p型的AlGalnP組成的包覆層308中，以形成 條狀的電流路徑的方式，還設(shè)有由n型的AlInP組成的電流阻擋層309，
6構(gòu)成限制電流注入活性層307的結(jié)構(gòu)(使電流窄化)。
此外，在包覆層308上還疊層有p型電極315， p型電極315與散熱 器(散熱材料)連接。這里，與散熱器的接觸面積是S1 G共振器長(zhǎng)度L1 X寬度W1)。
另一方面，紅外半導(dǎo)體激光器304具有以下構(gòu)造在基板302上，依 次疊層由n型AlGaAs組成的包覆層310;由AlGaAs和GaAs組成的多重 量子阱構(gòu)造的活性層311;和由p型AlGaAs組成的包覆層312。另外，在 由p型的AlGaAs組成的包覆層312中，以形成條狀的電流路徑的方式， 還設(shè)有由n型的AlGaAs組成的電流阻擋層313，構(gòu)成限制電流注入活性 層311的構(gòu)造(使電流窄化)。
此外，在包覆層312上還疊層有p型電極316， p型電極316與散熱 器連接。這里，與散熱器的接觸面積是S2 b共振器長(zhǎng)度L2X寬度W2)。 另外，L1=L2。
在以上說(shuō)明的半導(dǎo)體激光器裝置301中，p型包覆層的熱傳導(dǎo)率小于 紅外半導(dǎo)體激光器304， AEc也較小的紅色半導(dǎo)體激光器303的芯片寬度 Wl被加大，大于紅外半導(dǎo)體激光器304的芯片寬度W2。由于各共振器 長(zhǎng)度Ll和L2是相等的，所以與散熱器相接觸而有益于散熱的面積就為 S1〉S2，紅色半導(dǎo)體激光器303和紅外半導(dǎo)體激光器304都可以實(shí)現(xiàn)良好 的溫度特性。
對(duì)于半導(dǎo)體激光器元件而言，希望削減制造成本是理所當(dāng)然的。為此， 減小每一個(gè)元件的尺寸(面積)是很有效的。這是因?yàn)樵叽缭叫?，?一片晶圓制造出來(lái)的元件數(shù)量越大。
這里，半導(dǎo)體激光器元件的尺寸，是由元件的共振器長(zhǎng)度和寬度(垂 直于該共振器長(zhǎng)度方向且平行于基板的方向上的尺寸)決定的。
其中的共振器長(zhǎng)度是決定注入活性層的載流子密度、共振器損耗等的 重要參數(shù)，直接影響振蕩閾值電流、外部微分量子效率、工作電流值等。 一般，共振器長(zhǎng)度越長(zhǎng)、活性層的可動(dòng)載流子密度越小，所以在高溫下工 作時(shí)，能夠減少載流子的溢出，實(shí)現(xiàn)更高溫下的激光器振蕩。這樣，共振 器的長(zhǎng)度就會(huì)極大影響所希望的高溫高輸出動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，需要先于元件寬 度來(lái)決定。另一方面，元件的寬度雖與解決工作中元件發(fā)熱的散熱面積有關(guān)，但 與上述的共振器長(zhǎng)度相比，對(duì)高溫特性的影響是很小的。工作中元件的發(fā) 熱區(qū)域是電子注入?yún)^(qū)及其附近區(qū)域，發(fā)熱區(qū)域產(chǎn)生的熱量在電流注入條左 右?guī)资畃m的區(qū)域中擴(kuò)散。如果半導(dǎo)體激光器元件的寬度比該熱擴(kuò)散區(qū)域 大，那么從散熱性的觀點(diǎn)看，元件面積就足夠大了。因此，元件寬度與共 振器長(zhǎng)度相比，對(duì)高溫特性的影響較小。
因此，為了削減雙波長(zhǎng)激光器的制造成本，在相同的共振器長(zhǎng)度下， 在紅色激光器和紅外激光器都能保證高溫特性的范圍內(nèi)，盡量減小元件寬 度是極為有效的。
但是，在用Junction-Down將雙波長(zhǎng)激光器裝置安裝在散熱材料的情 況下，如果過(guò)于縮小元件的寬度，那么很明顯，光輸出就會(huì)降低，信號(hào)量 就會(huì)減小，SN比就會(huì)降低。在實(shí)際應(yīng)用中，這種情況已成為重大障礙， 所以其解決方法就成為一個(gè)課題。
另外，文獻(xiàn)2所示的發(fā)明僅僅公開(kāi)了以下內(nèi)容僅使溫度特性上有利 的紅外激光器寬度小于紅色激光器寬度。完全沒(méi)有公開(kāi)減小激光器寬度就 會(huì)使光輸出降低的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情形，以下對(duì)一種半導(dǎo)體激光器裝置進(jìn)行說(shuō)明紅色激光器 和紅外激光器被集成在同一基板，能以各自的波長(zhǎng)發(fā)光，在削減制造成本 的同時(shí)，紅色激光器、紅外激光器都具有良好的高溫特性且輸出功率較高。
本案的發(fā)明者們對(duì)縮小激光器元件的寬度就會(huì)使光輸出降低的原因
進(jìn)行了探討。結(jié)果表明若激光器元件寬度過(guò)窄，偏振比(TE (Transverse Electric)模式強(qiáng)度與TM (Transverse Magnetic)模式強(qiáng)度之比)就會(huì)降低。 一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)成光拾取器的光學(xué)系統(tǒng)的元件，使用的是偏振光束分光器。 所以，若偏振比降低，光輸出就會(huì)降低，信號(hào)量就會(huì)減少，進(jìn)而，SN比 就會(huì)降低。
另外，本案的發(fā)明者們還發(fā)現(xiàn)若令激光器元件寬度過(guò)窄，紅色激光 器和紅外激光器各自的用于注入電流的條部就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致偏振比降 低。在以Junction-Down方式將激光器裝置安裝在散熱材料的情況下，由于激光器元件材料與散熱材料之間存在熱膨脹系數(shù)差的緣故，在從安裝時(shí) 熔化焊料所需的高溫狀態(tài)降至室溫時(shí)，該應(yīng)力就會(huì)發(fā)生。
基于這種新見(jiàn)解，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置就是一種紅色半導(dǎo)體激 光器元件和紅外半導(dǎo)體激光器元件被集成在同一基板上的半導(dǎo)體激光器
裝置。紅色半導(dǎo)體激光器元件具備雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由InGaP類或AlGalnP類 材料組成的紅色側(cè)活性層被紅色側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層和具有用來(lái)注入電流 的脊的紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層夾持；紅外半導(dǎo)體激光器元件具備雙異質(zhì) 結(jié)構(gòu)，由GaAs類或AlGaAs類材料組成的紅外側(cè)活性層被紅外側(cè)第1導(dǎo) 電型包覆層和具有用來(lái)注入電流的脊的紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層夾持。當(dāng) 設(shè)形成在紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層上的第1電極在垂直于共振器長(zhǎng)度方向 的方向上寬度為Wl，設(shè)形成在紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層上的第2電極在 垂直于共振器長(zhǎng)度方向的方向上寬度為W2時(shí)，滿足W1〉W2以及80iim >W2>60|im的關(guān)系。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置中，具備由InGaP類或AIGalnP類材料 組成的紅色側(cè)活性層的紅色半導(dǎo)體激光器元件的寬度(方向是垂直于第1 電極的共振器長(zhǎng)度方向且平行于基板的尺寸Wl)大于具備由GaAs類或 AlGaAs類材料組成的紅外側(cè)活性層的紅外半導(dǎo)體激光器元件的寬度(方 向是垂直于第2電極的共振器長(zhǎng)度方向且平行于基板的尺寸W2)。
因此，在用Junction-Down將該半導(dǎo)體激光器裝置安裝在散熱器上時(shí)， 對(duì)于在高溫工作時(shí)因熱飽和而更容易發(fā)生最高光輸出飽和(與紅外半導(dǎo)體 激光器元件相比)的紅色半導(dǎo)體激光器元件，增加與散熱器的接觸面積(與 紅外半導(dǎo)體激光器元件相比)，就可以提高散熱效率。此外，使第2電極 寬度W2小于第1電極寬度W1，就會(huì)抑制半導(dǎo)體激光器裝置整體變大。
另外，設(shè)定第2電極寬度W2的范圍(8(^m^W2》60pm)，確保了 所希望的激光器元件的偏振比。
另外，紅色側(cè)第l導(dǎo)電型包覆層、紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層、紅外側(cè) 第1導(dǎo)電型包覆層和紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層都可以由AlGalnP類材料組 成。
此外，紅色側(cè)第l導(dǎo)電型包覆層、紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層和紅外側(cè) 第2導(dǎo)電型包覆層都可以由AlGalnP類材料組成，紅外側(cè)第1導(dǎo)電型包覆
9層可以由AlGaAs類材料組成。
各個(gè)包覆層都可以使用這種材料。
此外，優(yōu)選還滿足90pm》WD7(^m的關(guān)系。
為了在不使散熱性和偏振特性降低的情況下，縮小紅色半導(dǎo)體激光器 元件的元件面積，最好將第1電極的寬度Wl設(shè)為這樣的值。
此外，優(yōu)選通過(guò)在由A1N、 Si或SiC組成的襯底上連接第1電極和 第2電極來(lái)進(jìn)行安裝。
也就是說(shuō)，優(yōu)選以接近紅色側(cè)活性層和紅外側(cè)活性層一側(cè)的面焊接
在襯底上的形式，用所謂的Junction-Down來(lái)安裝半導(dǎo)體激光器裝置。這 里，散熱器的襯底可以使用A1N、 Si或SiC來(lái)形成。
通過(guò)以上這種構(gòu)成，就可以使紅色半導(dǎo)體激光器元件和紅外半導(dǎo)體激 光器元件都維持較高的偏振比和良好的高溫工作特性，同時(shí)，可以縮小半 導(dǎo)體激光器裝置的元件寬度。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置，設(shè)定紅色半導(dǎo)體激光器 元件和紅外半導(dǎo)體激光器元件的各個(gè)寬度，就可以使它們保持良好的溫度 特性和較高的偏振比，同時(shí)，縮小元件的面積，從而實(shí)現(xiàn)小型、高輸出的 半導(dǎo)體激光器裝置。


圖1 (a)是示意地表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置的 截面圖，圖1 (b)和(c)是表示其紅色激光器和紅外激光器中活性層的 構(gòu)造圖。
圖2是表示用Junction-Down方式安裝本發(fā)明的第1和第2實(shí)施方式 的半導(dǎo)體激光器裝置的狀態(tài)圖。
圖3 (a)和(b)依次表示第1實(shí)施方式的紅色激光器和紅外激光器 的工作電流值的電極寬度依賴性測(cè)定結(jié)果。
圖4表示第1實(shí)施方式中，活性層上發(fā)生的應(yīng)力分布對(duì)電極寬度的依 賴性的計(jì)算結(jié)果。
圖5表示使用不同襯底時(shí)活性層產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)電極寬度的依賴性的計(jì) 算結(jié)果。圖6表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的紅外激光器的偏振比對(duì)電極寬度的 相關(guān)性的測(cè)定結(jié)果。
圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的截面構(gòu)造示意圖。
圖8 (a)和(b)是本發(fā)明的第1和第2實(shí)施方式的紅色激光器和紅 外激光器在85°C、 50ns、脈沖占空比為33%條件下的電流-光輸出特性的
測(cè)定結(jié)果。
圖9是一例現(xiàn)有的雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器裝置的示意圖。 圖IO是另一例現(xiàn)有的雙波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器裝置的示意圖。
1—紅色激光器，2 —紅外激光器，10 —GaAs基板，10—n型GaAs基 板，11—n型緩沖層，12—n型包覆層，13 —活性層，13bl 132—間隔層 (bamarlayer)， 13g—第1引導(dǎo)層，13g—第2引導(dǎo)層，13wl 13w3 —?jiǎng)?阱層，14一p型包覆層，14a—脊部，14b—溝部，15 —保護(hù)層，16—p型 接觸層，17—電流阻擋膜，21—n型緩沖層，22—n型包覆層，23 —活性 層，23bl —間隔層，23g—第1引導(dǎo)層，23g—第2引導(dǎo)層，23wl、 23w2 一勢(shì)阱層，24—p型包覆層，24a—脊部，24b—溝部，25_保護(hù)層，26 — p 型接觸層，27—電流阻擋膜，31、 32、 33 —電極，34、 35 —焊接層，36、 37—電極，38 —襯底，40 — n型包覆層，50 —半導(dǎo)體激光器裝置，51 —半 導(dǎo)體激光器裝置，Wl、 W2—電極寬度。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施方式)
下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。 圖1 (a)是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置50的截面構(gòu)造示意圖。
半導(dǎo)體激光器裝置50，是能以多個(gè)波長(zhǎng)(這里是兩個(gè)波長(zhǎng))發(fā)光的半 導(dǎo)體激光器裝置，紅色激光器1和紅外激光器2作為以不同波長(zhǎng)發(fā)光的兩 個(gè)發(fā)光部，被集成在從(100)面往
方向傾斜10度的面為主面的n型 GaAs基板10上。另外，在n型GaAs基板10的背面(與紅色激光器1等相反一側(cè)的面)，形成有電極33。
首先，從紅色激光器1的構(gòu)造起進(jìn)行說(shuō)明。紅色激光器1具有以下構(gòu)
造在n型GaAs基板IO上，自下依次疊層由n型GaAs組成的n型緩沖 層ll (膜厚為0.5pm)、由n型(Alo.7Gao.3) o.51In,P組成的n型包覆層 12 (膜厚為2.0|am)、具有應(yīng)變量子阱構(gòu)造的活性層13、由p型(Alo.7Gao.3) o.51InQ.49P組成的p型包覆層14、由p型GaQ.51In。.49P組成的p型保護(hù)層15 (膜厚為50nm)、和由p型GaAs組成的p型接觸層16 (膜厚為0.4)um)。
這里，p型包覆層14上形成有兩個(gè)溝部14b，它們之間的部分是脊部 14a。 p型保護(hù)層15和p型接觸層16，形成在p型包覆層14中溝部14b 以外的部分(包含脊部14a上)上。此外，以覆蓋p型接觸層16上和溝 部14b內(nèi)的方式，形成有由SiN組成的電流阻擋膜17。該電流阻擋膜17 覆蓋脊部14a的側(cè)面，且為了注入電流而在上面開(kāi)口。
另外，在電流阻擋膜17和脊部14a上的電流阻擋膜17的開(kāi)口部上， 還形成有電極31。這樣，驅(qū)動(dòng)紅色激光器1的電流，就可以流過(guò)電極31 和n型GaAs基板10背面的電極33。
另外，對(duì)于p型包覆層14，脊部14a的上端至活性層13的距離是 1.4pm，脊部14a下端至活性層13的距離dpl是0.2pm。此外，設(shè)電極31 的寬度(相對(duì)于紅色激光器1的共振器長(zhǎng)度方向垂直、且與n型GaAs基 板IO的上面平行的方向上的寬度)是W1。
此外，活性層13是應(yīng)變量子阱活性層，具有圖l (b)所示的構(gòu)造。 也就是說(shuō)，具有以下疊層構(gòu)造由GalnP組成的3層勢(shì)阱層13wl、 13w2、 13w3;分別夾在其間的由(AlGa) InP組成的2層間隔層13bl、 13b2 (膜 厚分別為5nm);和在上下夾住以上總共為5層的這些層、且都由(AlGa) InP組成的第1引導(dǎo)層13gl和第2引導(dǎo)層13g2 (膜厚為50nm)。
在上述構(gòu)造中，由于電流阻擋膜17只使得脊部14a的部分狹窄，所 以從p型接觸層16注入的電流就會(huì)集中在位于脊部14a下方部分的活性 層13上，而注入電流。其結(jié)果，激光器振蕩所需要的載流子的翻轉(zhuǎn)分布 狀態(tài)，就可通過(guò)幾十mA左右的小的注入電流而實(shí)現(xiàn)。
這樣，對(duì)于因注入活性層13的載流子的再結(jié)合而發(fā)出的光，在n型 包覆層12和p型包覆層14的作用下，會(huì)在垂直于活性層13的方向上被
12光截留。與此同時(shí)，由于電流阻擋膜17的折射率比n型包覆層12和p型 包覆層14低，所以電流阻擋膜17進(jìn)行平行于活性層13的方向上的光截留。
此外，電流阻擋膜17，由于相對(duì)于激光器振蕩光是透明的，所以可以 實(shí)現(xiàn)無(wú)光吸收、低損耗的導(dǎo)波路。另外，通過(guò)控制dpl的大小，可以將長(zhǎng) 條(stripe)內(nèi)外的有效折射率差A(yù)n精密控制在10—3數(shù)量級(jí)上。
由此，紅色激光器1就成為可精密控制光分布、低工作電流、高輸出 的半導(dǎo)體激光器。
接著，對(duì)于紅外激光器2，除了活性層構(gòu)造以外，其余的構(gòu)成與紅色 激光器l相同；除了發(fā)光波長(zhǎng)以外，其余的動(dòng)作也相同。下面，進(jìn)行詳細(xì) 說(shuō)明。
紅外激光器2具有以下構(gòu)造在與紅色激光器1相同的n型GaAs基 板10上，自下依次疊層由n型GaAs組成的n型緩沖層2K膜厚為0.5pm)、 由n型(Alo.7Gao.3) 0.51Ina49P組成的n型包覆層22 (膜厚為2.0pm)、具 有量子阱構(gòu)造的活性層23、由p型(Ala7Gao.3) Q.51Ina49P組成的p型包覆 層24、由p型Gao.51Ino.49P組成的保護(hù)層25 (膜厚為50nm)、和由p型 GaAs組成的p型接觸層26 (膜厚為0.4jam)。
這里，p型包覆層24中，也形成有兩個(gè)溝部24b，它們之間的部分是 脊部24a。 p型保護(hù)層25和p型接觸層26，形成在p型接觸層26中溝部 24b以外的部分上。此外，以覆蓋p型接觸層26上和溝部24b內(nèi)的方式， 形成有由SiN組成的電流阻擋膜27。該電流阻擋膜27，覆蓋脊部24a的 側(cè)面，且為了注入電流而在上面開(kāi)口。
另外，在電流阻擋膜27和脊部24a上的電流阻擋膜27的開(kāi)口部上， 形成有電極32。這樣，驅(qū)動(dòng)紅色激光器2的電流就可以流過(guò)電極32和n 型GaAs基板10背面的電極33。
另外，對(duì)于p型包覆層24，設(shè)脊部24a上端至活性層23的距離是 1.4|am，脊部24a下端至活性層23的距離dp2是0.24nm。此外，電極32 的寬度(與紅色激光器2的共振器長(zhǎng)度方向垂直、且與n型GaAs基板10 的上面平行的方向上的寬度)是W2。
此外，活性層23是量子阱活性層，具有圖1 (c)所示的構(gòu)造。也就是說(shuō)，具有以下疊層構(gòu)造由GaAs組成的2層勢(shì)阱層23wl、 23w2;夾 在其間的由AlGaAs組成的1層間隔層23bl;和上下夾住以上總共為3層 的這些層、且都由AlGaAs組成的第1引導(dǎo)層23gl和第2引導(dǎo)層23g2。
在上述構(gòu)造中，與紅色激光器1的情況相同，由于電流阻擋膜27只 使得脊部24a的部分狹窄，所以從p型接觸層26注入的電流就會(huì)集中在 位于脊部24a下方部分的活性層23上，而注入電流，激光器振蕩所需要 的載流子的翻轉(zhuǎn)分布狀態(tài)可通過(guò)幾十mA左右的小的注入電流而實(shí)現(xiàn)。
此外，因注入活性層23的載流子的再結(jié)合而在此時(shí)發(fā)生的光截留， 也與紅色激光器1同樣進(jìn)行。也就是說(shuō)，借助n型包覆層22和p型包覆 層24，在垂直于活性層23的方向上進(jìn)行光截留。與此同時(shí)，由于電流阻 擋膜27的折射率比n型包覆層22和p型包覆層24低，所以電流阻擋膜 27會(huì)在平行于活性層23的方向上進(jìn)行光截留。
此外，電流阻擋膜27相對(duì)于激光器振蕩光仍舊是透明的，所以可以 實(shí)現(xiàn)無(wú)光吸收、低損耗的導(dǎo)波路。另外，與紅色激光器1同樣，通過(guò)控制 dp2的大小，可以將長(zhǎng)條內(nèi)外的有效折射率差A(yù)n精密控制在10—3數(shù)量級(jí)上。
由此，紅外激光器2就成為可精密控制光分布、低工作電流、高輸出 的半導(dǎo)體激光器。
此外，為了在進(jìn)行例如8(TC的高溫動(dòng)作時(shí)提高散熱性，如果是350mW 以上的高輸出激光器，就要將共振器長(zhǎng)度設(shè)為1500pm以上，由此降低工 作電流密度。具體而言，在本實(shí)施方式的情況下，在紅色激光器l和紅外 激光器2中，共振器長(zhǎng)度都設(shè)為1500]am。
此外，不論是紅色激光器1還是紅外激光器2，都用電介質(zhì)膜進(jìn)行涂 敷(coating)，使共振面的前端面相對(duì)于紅色激光和紅外激光的反射率為 7%，使后端面相對(duì)于紅色激光和紅外激光的反射率為94%。
接下來(lái)，圖2示出了用Junction-Down將圖1 (a) (c)所示的半導(dǎo) 體激光器裝置50安裝在成為散熱器的襯底(submoimt) 38上的狀態(tài)。這 里，所謂Junction-Down,是指將比電極33更接近活性層13和23的電極 31和32，面向散熱器一側(cè)安裝的結(jié)構(gòu)。由此，電極31和32通過(guò)焊接層 34和35被安裝在分別形成在襯底38上的電極36和37上。若像這樣以 Junction-Down方式進(jìn)行安裝，成為散熱器的襯底38與活性層13和23之間的間隔就可以縮小到幾微米的距離，使活性層13和23的熱量高效發(fā)散
到襯底38上。
活性層13和23的熱量，發(fā)生在脊部14a和24a附近的光分布區(qū)域， 通過(guò)電極31和32，向襯底38散熱，所以紅色激光器1和紅外激光器2 的散熱性會(huì)受到電極31和32寬度Wl和W2的影響。電極寬度較窄時(shí)， 散熱性就會(huì)下降，導(dǎo)致元件的熱電阻增大，在高溫動(dòng)作時(shí)工作電流值增大。
但是，如果為了提高散熱性而增加電極寬度，元件面積就會(huì)增大，結(jié) 果半導(dǎo)體激光器裝置50的制造成本就會(huì)增大。
下面，就與此有關(guān)的圖1 (a)所示的電極31和32的寬度W1和W2 進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于紅色激光器1，由于設(shè)有溝部14b，所以寬度Wl 中相當(dāng)于溝部14b的部分，不與電極37 (焊接層35)相接。但由于溝部 14b的寬度與電極31的寬度W1相比小得多，所以可以忽略不計(jì)。對(duì)于紅 外激光器2，也可以忽略溝部24b的寬度，只考慮電極32的寬度W2。
在本實(shí)施方式中，紅色激光器1的n型包覆層12和p型包覆層14， 使用的是AlGalnP類的包覆層，活性層13使用的是由GalnP和AlGalnP 組成的量子阱活性層。此外，紅外激光器2的n型包覆層22和p型包覆 層24使用的是AlGalnP包覆層，活性層23使用的是由AlGaAs和GaAs 組成的量子阱活性層。
這里，注入活性層的載流子發(fā)生載流子溢出這一被熱激勵(lì)后漏出到包 覆層的現(xiàn)象，是由電子這一有效質(zhì)量小于空穴的載流子對(duì)p型包覆層的溢 出主導(dǎo)的。為了抑制這種電子溢出，增大活性層與p型包覆層之間的禁制 帶寬的能量差所產(chǎn)生的傳帶異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘的能量(AEc)是很有效的。
在本實(shí)施方式中，由于紅色激光器1和紅外激光器2都是使用材料系 列相同的AlGalnP包覆層，所以，具備由AlGaAs類材料組成的活性層23 的紅外激光器2的AEc，比具備由AlGalnP類材料組成的活性層13的紅 色激光器1的AEc大幾百meV。
這樣，紅外激光器2與紅色激光器1相比，在高溫動(dòng)作時(shí)也更能抑制 載流子溢出的發(fā)生，不易使光輸出降低。如上所述，由于散熱性依賴于電 極寬度，所以為了在半導(dǎo)體激光器裝置50整個(gè)寬度固定的情況下，使紅 色激光器1和紅外激光器2的高溫特性都是良好狀態(tài)，可以將紅色激光器
151的電極寬度W1設(shè)置得大于紅外激光器2的電極寬度W2。
首先，對(duì)紅色激光器1的電極寬度W1進(jìn)行說(shuō)明。如圖1 (a)所示， 電極31的寬度W1，需要比紅色激光器l的寬度更窄，其程度至少為元件 制作過(guò)程中所需要的邊緣(margin)。例如與掩膜精度、蝕刻精度等對(duì)應(yīng) 的邊緣。但是，由于若過(guò)窄則散熱面積就會(huì)減少，元件的熱電阻就會(huì)增大。 所以，在圖l (a)所示的半導(dǎo)體激光器裝置50中，設(shè)紅色激光器l端至 電極31端的距離AW的大小為5pm以上、且為15pm以下。在本實(shí)施方 式中，作為一例，設(shè)AW是10j^m。另夕卜，為了在兩端分別保留邊緣AW， 紅色激光器l的寬度要比電極31的寬度W1大2倍的AW。
對(duì)于紅色激光器1的構(gòu)造，圖3(a)表示共振器長(zhǎng)度為固定的150(Him、 AW為10pm、并在Wl變化情況下溫度為85°C、脈沖為50ns、占空率為 33%、以300mW工作時(shí)的工作電流值。如圖3 (a)所示，可知本實(shí)施方 式的紅色激光器1在電極寬度Wl小于70pm時(shí)，工作電流值增大。對(duì)此， 可以認(rèn)為，當(dāng)減小電極寬度W1時(shí)，散熱性就會(huì)降低，熱電阻就會(huì)增大， 結(jié)果會(huì)造成高溫特性惡化，工作電流值增大。
由此可知，為了使紅色激光器1不因熱電阻增大而導(dǎo)致高溫特性惡化， 電極寬度Wl需要在70pm以上。但是，如果電極寬度W1過(guò)大，半導(dǎo)體 激光器裝置50的整體面積就會(huì)變大，半導(dǎo)體激光器裝置50的制造成本就 會(huì)增大。因此，對(duì)于紅色激光器l，為了盡可能在減小元件面積的同時(shí)， 使散熱性保持良好，例如最好將電極寬度Wl制作成在70pm以上、90)im 以下的范圍內(nèi)。在本實(shí)施方式所示的例子中，設(shè)Wl是80jam。
其次，對(duì)紅外激光器2的電極寬度W2進(jìn)行說(shuō)明。如圖l (a)所示， 與紅色激光器l同樣，電極32的寬度W2需要比紅外激光器2的寬度窄， 其程度至少為元件制作過(guò)程中所需要的邊緣。但是，同樣，由于若過(guò)窄則 散熱面積就會(huì)減少，元件的熱電阻就會(huì)增大。所以，在圖1 (a)所示的半 導(dǎo)體激光器裝置50中，設(shè)紅外激光器2的寬度與電極32的寬度W2之間 的差A(yù)W的大小為5|am以上、15lam以下。在本實(shí)施方式中，作為一例， 設(shè)AW是10)am。
對(duì)于這種紅外激光器2的構(gòu)造，圖3 (b)表示共振器長(zhǎng)度為固定的 1500pm、 AW為l(Vm、在W2變化情況下溫度為85°C、脈沖為100ns、
16占空率為50%、以350mW工作時(shí)的工作電流值。如圖3 (b)所示，可知 本實(shí)施方式的紅外激光器2，即使電極寬度W2從130jam窄到30pm，工 作電流值也不增大?？梢哉J(rèn)為，這是由于雖然減小電極寬度W2，散熱性 就會(huì)降低，元件的工作溫度就會(huì)上升，但由于p型包覆層上使用的是 AlGalnP包覆層，所以AEc較大，載流子的溢出受到抑制。因此，可以認(rèn) 為，即使電極寬度W2減小到30)am，也不會(huì)因散熱性的降低而帶來(lái)高溫 工作電流值的增大(高溫特性惡化)。
但是，焊接安裝時(shí)的高溫狀態(tài)與安裝后的室溫狀態(tài)存在溫度差，由于 襯底38和GaAs基板10的熱膨脹系數(shù)不同，半導(dǎo)體激光器裝置50會(huì)因上 述溫度差而在安裝后產(chǎn)生應(yīng)力。這樣， 一旦應(yīng)力產(chǎn)生，半導(dǎo)體材料的折射 率就會(huì)變化，折射率發(fā)生異向性，其結(jié)果，導(dǎo)致偏振比降低。
圖4表示電極寬度設(shè)定在30pm到130pm的范圍，使用AuSn焊料圖 形化后得到的A1N襯底、在35(TC下進(jìn)行安裝時(shí)活性層發(fā)生的應(yīng)力的分布 的計(jì)算結(jié)果。這里，橫軸中將電極的寬度方向的中心設(shè)為0，寬度方向的 一邊為正、另一邊為負(fù)時(shí)的位置。
由圖4可知，當(dāng)電極寬度為30、 50、 70、 90、 110和130)am中任何 一個(gè)時(shí)，電極兩端附近的區(qū)域應(yīng)力最大。其理由如下。
如圖2所示，在用Junction-Down方式安裝半導(dǎo)體激光器裝置50的情 況下，電極部(31或32)會(huì)被焊料固定在襯底(34或35)上。這時(shí)，在 脊(14a或24a)附近區(qū)域的活性層(13或23)上，由于襯底(34或35) 材料與激光器元件材料之間的熱膨脹系數(shù)存在差異，所以與悍料熔點(diǎn)與室 溫的溫度差相當(dāng)?shù)膽?yīng)力就會(huì)產(chǎn)生。
由于電極端附近，是電極被焊料固定的區(qū)域、與沒(méi)被固定的區(qū)域的邊 界區(qū)域，所以激光器元件容易變形，活性層上產(chǎn)生的應(yīng)力最大。當(dāng)應(yīng)力發(fā) 生時(shí)，構(gòu)成激光器元件的包覆層的折射率就會(huì)產(chǎn)生異向性，使偏振比降低。 如圖4所示，可以認(rèn)為，當(dāng)電極寬度減小時(shí)，電極端附近應(yīng)力最大的區(qū)域 就會(huì)與脊相接近，所以，偏振性降低。
接下來(lái)，圖5表示紅外激光器2中，電極寬度(W2)與偏振比之間 的關(guān)系。具體而言，就是表示在襯底材料為Si、SiC或A1N;焊料使用AuSn; 在35(TC下安裝、然后恢復(fù)室溫狀態(tài)的情況下，對(duì)脊中央部附近活性層的
17應(yīng)力大小進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果?？芍?，當(dāng)SiC襯底上電極寬度為55^im左右， Si襯底或A1N襯底上電極寬度窄于60|am時(shí)，脊附近的活性層所產(chǎn)生的應(yīng) 力就會(huì)增大。這里，GaAs、 Si、 A1N和SiC的熱膨脹系數(shù)，依次為6X 10—6/K、 2.6X10—6/K、 3X10—6/K、 4.7X1(T6/K。 SiC的情況與其它襯底材料相比， 發(fā)生應(yīng)力增大的電極寬度較窄的原因被認(rèn)為是，SiC的熱膨脹系數(shù)最接近 GaAs，電極端附近發(fā)生的應(yīng)力與其它襯底材料的情況相比相對(duì)較小。
接下來(lái)，圖6表示襯底材料為A1N、焊料使用AuSn、在35(TC下進(jìn)行 安裝、室溫、CW (Continuous Wave)且3mW時(shí)的紅外激光器的偏振比 對(duì)電極寬度的相關(guān)性(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)。由圖6可知，當(dāng)使電極的寬度小于60pm 左右時(shí)，偏振比就會(huì)降低。
根據(jù)以上內(nèi)容，要使本實(shí)施方式的紅外激光器2，在盡可能減小元件 寬度的同時(shí)還兼具良好的溫度特性和較高的偏振特性，可以在襯底材料使 用Si、 SiC或AlN的情況下，考慮元件制作過(guò)程的余地(margin)，將電 極寬度W2設(shè)為70土 10jim。具體例是設(shè)為70|im。
此外，可以認(rèn)為上述的應(yīng)力與電極寬度的關(guān)系不僅對(duì)紅外激光器2， 對(duì)紅色激光器1也成立。這是由于，紅色激光器1除了由超薄膜層構(gòu)成的 活性層之外，其余都由與紅外激光器2相同的材料構(gòu)成。也就是說(shuō)，應(yīng)力 容易受到膜厚較厚的層的影響，在本實(shí)施方式的例子中，膜厚約為100pm 的相對(duì)較厚的GaAs基板10的影響，要比幾pm厚的AlGalnP的包覆層和 厚約10nm的由超薄膜層構(gòu)成的活性層的影響大得多。因此，對(duì)于紅色激 光器1和紅外激光器2，由于除活性層13和23以外，其它構(gòu)造相同，所 以可以認(rèn)為應(yīng)力是相同的。
由此可知紅色激光器1在襯底材料使用Si、 SiC或A1N的情況下， 為了避免偏振比的降低，可以將電極31的寬度Wl至少'設(shè)為約60jLim以上。 但是，紅色激光器1與紅外激光器2相比，AEc較小，溫度特性較差。因 此，為了不降低散熱性和偏振比，而盡可能減小元件面積，可以像圖3(a) 所示的那樣，將電極寬度Wl設(shè)在70pm以上、90|am以下的范圍。本實(shí) 施方式的例子是設(shè)Wl為80pm。
此外，本實(shí)施方式采取的是一種通過(guò)設(shè)置溝部14b、 24b來(lái)形成脊部 14a、 24a的構(gòu)造。但也可以取而代之，就像作為現(xiàn)有技術(shù)的圖9所示的半導(dǎo)體激光器裝置那樣，采取脊部以外的部分是包覆層薄，而電流阻擋層厚 的構(gòu)造。對(duì)于這種構(gòu)造的半導(dǎo)體激光器裝置，通過(guò)設(shè)定電極31、 32的寬 度也可以發(fā)揮相同效果。
(第2實(shí)施方式)
下面，參照附圖，對(duì)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖 7所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置51，除下述各點(diǎn)，其余構(gòu)造與圖 1 (a) (c)所示的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置50相同。
也就是說(shuō)，這里的半導(dǎo)體激光器裝置也像圖1 (a)所示的那樣，是紅 色激光器1和紅外激光器2被集成在n型GaAs基板10上的半導(dǎo)體激光器 裝置。另外，紅色激光器l的構(gòu)造與第l實(shí)施方式的情況相同。
對(duì)于紅外激光器2，在第1實(shí)施方式的情況下，n型包覆層22是由 (Al。.7Gaa3) 。.5,In。.49P組成的。而在圖7所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光 器裝置中，n型包覆層40使用的是由n型AlQ.75Gaa25AS組成的包覆層。
此外，在紅外激光器2的p型包覆層24中，在第1實(shí)施方式的情況 下，脊部24a下端至活性層23的距離dp2是0.24)am，而在本實(shí)施方式的 情況下，dp2是0.26pm。
除以上各點(diǎn)，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器裝置與第1實(shí)施方式的半導(dǎo) 體激光器裝置50相同，所以，省略詳細(xì)說(shuō)明。
另外，關(guān)于活性層13和23，具有與在第1實(shí)施方式中圖1 (b)和(c) 所示相同的量子阱構(gòu)造。此外，本實(shí)施方式中，電極31的寬度Wl是8(Him， 電極32的寬度W2是70pm。
決定紅外激光器2溫度特性的是，從活性層23往p型包覆層24的電 子溢出，這種電子溢出由AEc的大小決定。另外，AEc的大小由活性層 23和p型包覆層24決定。因此，在n型包覆層40使用AlGaAs類的包覆 層、而不是AlGalnP類的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)良好的溫度特性，不會(huì)影響 電子溢出。
所以，與第1實(shí)施方式的情況相同，即便使紅外激光器2的電極32 的寬度W2減小2(^ni左右，也可以實(shí)現(xiàn)良好的溫度特性。此外，為了避 免偏振特性的降低，可以設(shè)電極寬度W2為60pm以上。因此，要想在保 持良好的溫度特性和較高的偏振比的同時(shí)，盡可能減小紅外激光器2的面積，只要將電極32的寬度W2設(shè)為70士l(^m即可。
此外，紅色激光器1也可以與第1實(shí)施方式相同，將電極31的寬度 Wl設(shè)為80士l(Him，這樣就可以在保持良好的溫度特性和較高的偏振比的 同時(shí)，盡可能減小紅色激光器l的面積。
圖8 (a)和(b)分別示出了以85。C、 50ns、脈沖占空比為33%的條 件工作時(shí)紅色激光器1和紅外激光器2的電流-光輸出特性。由圖可知，紅 色激光器1在光輸出為400mW之前不發(fā)生扭結(jié)(kink)。紅外激光器2 的電流-光輸出特性具有極好的線性，扭結(jié)水平為500mW以上。第1實(shí)施 方式和第2實(shí)施方式，均可以得到相同特性。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置，具有被集成在同一基板上的紅色激光器 和紅外激光器，分別可以在保持良好溫度特性和較高偏振比的同時(shí)，縮小 面積。因此，作為小型、高輸出、且能以多波長(zhǎng)發(fā)光的半導(dǎo)體激光器裝置 非常有用，尤其作為光盤(pán)裝置的光拾取器用光源，其它的電子裝置、信息 處理裝置等需要的光源十分有用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器裝置，紅色半導(dǎo)體激光器元件和紅外半導(dǎo)體激光器元件被集成在同一基板上構(gòu)成，其特征在于，所述紅色半導(dǎo)體激光器元件具備如下雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由InGaP類或AlGaInP類材料組成的紅色側(cè)活性層位于紅色側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層和具有用來(lái)注入電流的脊的紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層之間，所述紅外半導(dǎo)體激光器元件具備如下雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由GaAs類或AlGaAs類材料組成的紅外側(cè)活性層位于紅外側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層和具有用來(lái)注入電流的脊的紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層之間，當(dāng)設(shè)形成在所述紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層上的第1電極在垂直于共振器長(zhǎng)度方向的方向上寬度為W1，設(shè)形成在所述紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層上的第2電極在垂直于共振器長(zhǎng)度方向的方向上寬度為W2時(shí)，滿足W1＞W(wǎng)2以及80μm≥W2≥60μm的關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于， 所述紅色側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層、所述紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層、所述紅外側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層和所述紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層，都是由AlGalnP 類材料組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于， 所述紅色側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層、所述紅色側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層和所述紅外側(cè)第2導(dǎo)電型包覆層，都是由AlGalnP類材料組成， 所述紅外側(cè)第1導(dǎo)電型包覆層由AlGaAs類材料組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于， 還滿足90|Lim> Wl >70pm的關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于， 通過(guò)在由A1N、 Si或SiC組成的襯底上連接所述第1電極和所述第2電極，來(lái)進(jìn)行安裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可進(jìn)行紅色和紅外發(fā)光的半導(dǎo)體激光器裝置，能夠避免輸出和特性的惡化，縮小元件幅度。半導(dǎo)體激光器裝置(50)在基板(10)上具有紅色激光器元件(1)和紅外激光器元件(2)。紅色激光器元件(1)具備雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，InGaP類或AlGaInP類的活性層(13)被第(1)導(dǎo)電型包覆層(12)和有脊(14a)的第2導(dǎo)電型包覆層(14)夾持；紅外激光器元件(2)具備雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，GaAs類或AlGaAs類的活性層(23)被第1導(dǎo)電型包覆層(22)和有脊(24a)的第2導(dǎo)電型包覆層(24)夾持。當(dāng)?shù)?電極(31)在垂直于共振器長(zhǎng)度方向的方向上寬度為W1，第2電極(32)在垂直于共振器長(zhǎng)度方向的方向上寬度為W2時(shí)，滿足W1＞W(wǎng)2以及80μm≥W2≥60μm的關(guān)系。
文檔編號(hào)H01S5/02GK101582564SQ20091013906
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者佐藤仁, 佐藤智也, 木戶口勛, 永井洋希, 高山徹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社