半导体激光器制造技术

提供一种半导体激光器，可抑制高输出长时间驱动时共振器端面的端面保护膜的膜剥离，并且ＣＯＤ耐性强，输出高且寿命长。上述半导体激光器，从活性层（５）的端面射出激光，具有保护膜（２０），其设置在射出激光的端面上，并且由单层或多层的电介质膜构成。保护膜（２０）中的氢浓度分布大致均匀。活性层（５）由包含Ｇａ作为构成元素的Ⅲ族氮化物半导体构成。保护膜（２０）由至少与活性层（５）的端面直接接触的第一保护膜（２１）和与第一保护膜（２１）接触的第二保护膜（２２）构成。第一保护膜（２１）的氢浓度与第二保护膜（２２）的氢浓度之比为０．５以上且２以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种半导体激光器，尤其涉及到活性层使用ni族氮 化物半导体的半导体激光器。
技术介绍
以氮化镓为代表的m族氮化物半导体可获得高效的青紫色发光，因此作为发光二极管(light emitting diode ; LED)、激光二极管(laser diode ; LD)等半导体激光器的材料而受到瞩目。其中，LD作为大容量 光盘装置的光源而受到追捧，近些年来，作为写入用光源，高输出LD 的开发投入了较大精力。图13表示现有例中的典型的氮化镓系光半导体元件的构造。该光 半导体元件如下制造在GaN基板101上依次层叠n型披覆层102、 光导层103、活性层104、光导层105、 p型披覆层106后，通过干式 蚀刻将p型披覆层106加工为脊状。P型披覆层106除了脊部106a的 顶部外，被绝缘膜107覆盖，至少在脊部106a上设置p型电极108。 在GaN基板101的背面设置n型电极109。狭窄电流在p型电极108 中形成，通过调整脊部106a的脊宽及脊高，进行横向模式的控制。在 脊部106a的长轴方向(图13的纸张的垂直方向)两侧的端面，从劈 开形成的共振器反射镜(未图示)射出激光。在共振器反射镜的表面 形成由电介质构成的端面保护膜(未图示)。端面保护膜的要素包括无激光的吸收、获得所需的反射率、与 半导体的密着性良好等，从制造角度出发，可进行控制性、生产性良 好的成膜是非常重要的。从这一角度出发，端面保护膜一般使用通过 溅射、CVD、蒸镀等方法成膜的A1203、 Si02、 Ti02、 Zr02、 Ta205、Nb205等氧化物，MgF2、 CaFz等氟化物，A1N、 Si3N4等氮化物。作为端面保护膜，在激光射出侧端面形成低反射(Anti-reflecting; AR)膜、在相反侧的端面形成高反射(High-reflecting; HR)膜的半 导体激光可提高激光的射出效率，并提高到达端面光学损伤 (Catastrophic Optical Damage; COD)的临界光输出(以下称为COD 等级)。因此，可进行较短时间内的高输出动作，但长时间的高输出 动作会损伤端面保护膜，半导体激光器的可靠性降低。因此，在半导 体激光器中，为了抑制端面保护膜的损伤，提高寿命，例如在专利文 献1中，提出了降低涂膜(端面保护膜)的内部应力的方案。并且，对于氮化物半导体激光器，长时间高输出驱动产生端面保 护膜和半导体之间的界面反应，界面反应降低可靠性。因此，为了抑 制端面保护膜和半导体的界面反应，例如在专利文献2中，提出了使 与半导体层连接的AR涂膜(端面保护膜)的膜密度为形成AR涂膜的 材料的理想密度的3/4以上。并且，在专利文献3中，在形成端面涂膜(端表面保护膜)前， 通过使共振器端面暴露在惰性气体的等离子气氛中，或在真空或惰性 气氛中以30'C以上70(TC以下的温度加热，使共振器端面清洁化、平 坦化。并且，在专利文献3中，在端面涂膜(端面保护膜)和共振器 端面之间使由A1等金属、该金属的氮氧化物等构成的密着层较薄，可 增加端面涂膜对共振器端面的密着性，提高可靠性。并且，在专利文献4中，在共振器端面的至少一方具有添加了氢 的第一电介质膜，在上述第一电介质膜和上述共振器端面之间具有第 二电介质膜，其防止氢的扩散，厚度是不对端面反射率造成影响程度 的厚度，在上述共振器端面和上述第二电介质膜之间，具有透过氢的 第三电介质膜，从而在端面涂膜(端面保护膜)中具有氢添加膜，此 时即使半导体激光器暴露于高温状态下，也可防止端面涂膜剥离、端面涂膜变质。专利文献l:日本特开 专利文献2:日本特开 专利文献3:日本特开 专利文献4:日本特开2002-223026号公报 2007-165711号公报 2002-335053号公报 2005-333157号公报根据专利技术人的实验，使在输出100mW下动作时寿命为1000小时 以上的氮化物半导体激光元件提高输出而在150mW下动作时，产生以 下问题在通电动作中观察到动作电流的变动，最后振荡突然停止。对其原因进行调查后发现这一问题是由于共振器端面中激光射 出侧的端面的端面破坏引起的，该端面破坏如下产生。在高输出驱动 时的半导体激光器端面，因由表面态、保护膜形成时导入的点缺陷、 界面改性层等吸收激光，激光射出部分的温度上升。因该温度上升， 激光射出端面上形成的端面保护膜膨胀，因此由于与半导体的热膨胀 系数差，施加到端面保护膜的压縮应力增大，造成局部性膜剥离。这 种情况下，因端面反射率改变，引起动作电流的变动。并且，半导体 端面变为暴露于气氛中的状态，端面附近的结晶劣化。该劣化的结晶 区域吸收激光，所以在端面附近具有更高的热。该热量进一步促进了 端面劣化，因这种恶性循环最终变为COD。而在专利文献1、 2、 3提案的半导体激光器中，无法完全抑制这 种端面保护膜的局躯剥离。并且，在专利文献4提案的半导体激光器中，当端面保护膜中的 第三电介质膜的氢浓度分布不均时，无法抑制膜膨胀。并且，防止氢 扩散的第二电介质膜需要具有较高的致密性，所以应力变得相当大。 因此，无法完全抑制端面涂膜的局部性膜剥离。
技术实现思路
本专利技术的主要课题在于提供一种COD耐性强、高输出且长寿命的氮化物半导体激光元件，能够抑制高输出长时间驱动时共振器端面的 端面保护膜的膜剥离。本专利技术的一个方面，提供一种半导体激光器，从活性层的端面射 出激光，其特征在于，具有保护膜，该保护膜设置在射出上述激光的 上述端面上，并且由单层或多层的电介质膜构成，上述保护膜中的氢 浓度分布大致均匀。根据本专利技术，激光射出侧上形成的保护膜中的氢浓度分布均匀， 因此使激光器以高输出长时间动作时，能够抑制因激光射出部的局部 发热引起保护膜中的氢扩散，从而能够抑制保护膜中的应力变化。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的构成的(A)剖视图及(B) X-X'之间的局部剖视图。图2是示意性地表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的制 造方法的第1步骤剖视图。图3是示意性地表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的制 造方法的第2步骤剖视图。图4是示意性地表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的制 造方法的第3步骤剖视图。图5是表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的第一保护膜 和第二保护膜的厚度dl、 d2和AR反射率的关系的图。图6是表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的AR膜中的 氢浓度分布的SIMS分析结果的一例的图。图7是表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的AR膜中使 用的电介质膜的膜应力和成膜条件的关系的图。图8是表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的AR膜中的氢浓度比和元件寿命的关系的图。图9是表示本专利技术的实施例1涉及的半导体激光器的第二保护膜 (八1203膜)厚度和元件寿命的关系的图。图IO是表示本专利技术的实施例l涉及的半导体激光器的第一保护膜(TiOj莫)厚度和元件寿命的关系的图。图ii是表示本专利技术的实施例r涉及的半导体激光器的第二保护膜(八1203膜)的内部应力和元件寿命的关系的图。图12是表示本专利技术的实施例l涉及的半导体激光器的AR膜的总 应力和元件寿命的关系的图。图13是示意性地表示具有脊型波导构造的现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器，从活性层的端面射出激光，其特征在于，　具有保护膜，该保护膜设置在射出上述激光的上述端面上，并且由单层或多层的电介质膜构成，　上述保护膜中的氢浓度分布大致均匀。

【技术特征摘要】
JP 2008-8-6 2008-2031331.一种半导体激光器，从活性层的端面射出激光，其特征在于，具有保护膜，该保护膜设置在射出上述激光的上述端面上，并且由单层或多层的电介质膜构成，上述保护膜中的氢浓度分布大致均匀。2. 根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于， 上述活性层由含有Ga作为构成元素的m族氮化物半导体构成。3. 根据权利要求1或2所述的半导体激光器，其特征在于， 上述保护膜由至少与上述活性层的上述端面直接接触的第一保护膜和与上述第一保护膜接触的第二保护膜构成，上述第一保护膜的氢浓度与上述第二保护膜的氢浓度之比为0.5 以上且2以下。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，上述保护膜中至少与上述活性层的上述端面直接接触的电介质膜 包含Ti、 Zr、 Nb、 Ca、 Mg中的任意一种。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的半导体激光器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田和久，笹冈千秋，多田健太郎，五十岚俊昭，宫坂文人，小松启郎，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]