半导体激光器件制造技术

提供了一种半导体激光器件（１），包括在气密密封的封装（２）之中的半导体激光器元件（３），所述半导体激光器元件具有由基于ＡｌＧａＡｓ的晶体、基于ＡｌＧａＩｎＰ的晶体、基于ＡｌＧａＮ的晶体、或基于ＩｎＧａＮ的晶体组成的有源区。封装（２）中的环境气体是含氧的气体。半导体激光器元件（３）在激光发射表面具有介电氧化膜。环境气体是氧和氮的混合物，并且氧的含量被设定在２０％或更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体激光器件。
技术介绍
通常广泛使用的半导体激光器二极管是短波长半导体激光器二极管和长波长半导体激光器二极管。在短波长半导体激光器二极管中，形成光发射区的有源层由基于AlGaAs(三元系统)的晶体等制成。在长波长半导体激光器二极管中，有源层由基于InGaAsP(四元系统)的晶体制成。由三元或四元系统材料制成的这种半导体激光器二极管典型地被生长在GaAs衬底上。通过改变每一组成元素的晶体组成比值，对于基于AlGaAs的材料，可以产生波长0.7至0.9微米的光，对于基于InGaAsP的材料，可以产生波长1.1至1.7微米的光。这种半导体激光器二极管具有制作在其小平面上(facet)的保护膜(反射膜)，光经由该膜发射，并且被设置在填充有环境气体的封装内部。这防止了小平面被氧化，从而防止退化。与用于长波长或短波长半导体激光器二极管无关，环境气体典型的是惰性气体如氮。日本专利申请公布的H4-6114提出将含氧的气体作为环境气体。按照该公布，将含氧的气体用作环境气体有助于减轻由基于InGaAsP(四元系统)的晶体制成的长波长半导体激光器二极管的退化。通常，短波长半导体激光器二极管被用作从诸如CD或DVD的记录介质上读取数据的光源，并且在低至大约5mW的输出功率下工作，氮用作环境气体。图4表示基于AlGaInP的短波长半导体激光器二极管的MTTF(到失效的平均时间)随输出功率变化的曲线。纵轴表示MTTF(单位小时)，横轴表示输出功率(单位mW)。环境温度为70℃。如图4所示，在低于大约15mW的低输出功率，由MTTF表示的平均寿命时间是几千小时，保证了良好的使用。然而，在用于记录数据至CD-R、DVD-R等所需的30mW或更高的高输出功率下，在高温下工作中，位于光发射部分附近的部分保护膜和小平面退化。不利的是，这大大地缩短了由MTTF表示的平均寿命时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是为在用于记录数据至CD-R、DVD-R等的高输出功率下工作的半导体激光器元件提供在高温工作时不太可能退化的结构。为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供一种半导体激光器件，其中半导体激光器元件被设置在气密密封的封装内部，半导体激光器元件具有由以下材料之一制成的有源区基于AlGaAs的晶体、基于AlGaInP的晶体、基于AlGaN的晶体和基于InGaN的晶体。此外，封装内部的环境气体包含氧。该半导体激光器元件可以具有形成在其激光发射表面上的介电氧化膜。优选地，环境气体是氧和氮的混合物，氧含量为20％或更高。该半导体激光器元件发射波长例如为0.9微米或更小的光。按照本专利技术的另一方面，提供一种半导体激光器件，其中半导体激光器元件被设置在气密密封的封装内部，该半导体激光器元件工作在30mW或更高的额定输出功率下。此外，封装内部的环境气体包含氧。按照本专利技术的仍然另一个方面，提供一种半导体激光器件，其中半导体激光器元件被设置在气密密封的封装内部，该半导体激光器元件具有由以下材料之一制成的有源区基于AlGaAs的晶体、基于AlGaInP的晶体、基于AlGaN的晶体和基于InGaN的晶体，该半导体激光器元件工作在30mW或更高的额定输出功率下。此外，封装内部的环境气体包含氧。附图说明图1是表示实现本专利技术的半导体激光器件的截面图。图2A和2B是表示实现本专利技术的半导体激光器件的工作电流如何随时间变化的特性图。图3是表示实现本专利技术的半导体激光器件的MTTF如何随氧浓度变化的特性图。图4是表示传统的四元系统半导体激光器件的MTTF如何随其额定输出变化的特性图。具体实施例方式在下文中将描述本专利技术的实施方式。图1是表示实现本专利技术的半导体激光器件的截面图。半导体激光器件1具有设置在气密密封的封装2内部的半导体激光器元件3。通过将盖5固定到管座4从而留下气密的内部空间，使封装2成为气密性的。管座4由金属制成，并提供有用于电源的一对引线管脚6和7以及用于信号提取的引线管脚8。在管座4的顶部表面上，固定由金属制成的散热块9。在散热块9的侧表面上，安装半导体激光器元件3，在二者之间放置子安装架10。半导体激光器元件3可以直接安装在散热块9上。在管座4的顶部表面上，也可以设置光检测元件11，用于监测半导体激光器元件3的信号。在将半导体激光器件1仅用于记录数据至CD-R、DVD-R等时，可以省略光检测元件11。半导体激光器元件3的一个电极被电连接到电源引线管脚中的一个6上。半导体激光器元件3的另一个电极被电连接到电源引线管脚的另一个7上。光检测元件11的一个电极被电连接到信号提取引线管脚8上。信号检测元件11的另一个电极被电连接到管座4上。电源引线管脚中的一个6和信号提取引线管脚8与管座4之间电绝缘。另一个引线管脚7被电连接到管座4上。在盖5的顶部表面上，形成窗口12，从半导体激光器元件3发出的光经由该窗口被提取。窗口12覆盖有玻璃板13。半导体激光器元件3被构建成其有源区由四元系统基于AlGaInP的晶体制成的半导体元件。半导体激光器元件3可以具有单异质和双异质结构的不同结构中的一种结构。在半导体激光器元件3发出光所通过的小平面上，制作保护膜，用于防止小平面的退化，也可用作反射膜。保护膜被制作成诸如氧化铝(Al2O3)的氧化介质或任何其它合适的材料的涂层。封装2的内部填充有含氧气体作为环境气体。图2A和2B表示半导体激光器元件3的工作电流(Iop)如何随逝去时间变化。纵轴表示工作电流(单位mA)，横轴表示逝去时间(单位小时)。图2A表示其中环境气体是100％氮的情形。图2B表示其中环境气体是80％氮和20％氧的情形。图2A和2B都表示在如下相同条件下观察到的特性环境温度70℃，在输出功率50mW下连续激光工作。在图2A示出的情形中，其中环境气体是100％氮，几个测试样品都在150小时内不工作(MTTF100小时或更小)。相反，在图2B示出的情形中，其中环境气体是80％氮和20％氧，几个测试样品都持续正常工作1,000小时或更高。图3表示由MTTF表示的半导体激光器元件3的特性如何随用作密封在封装2内部的环境气体的氧和氮混合物中的氧混合比而变化。纵轴表示MTTF(单位小时)，横轴表示氧的混合比(％)。从图3可以看出，混合氧有助于大大地改善MTTF。此处，半导体激光器元件3被保持在与图2相同的条件下，具体地，环境温度70℃，在输出功率50mW下连续激光工作。在氧浓度从0％至20％增加时，MTTF提高，随后与氧浓度的进一步增加无关，MTTF在大约3,000小时基本上保持不变。因而，优选地，用于在高温下和高输出功率下工作的半导体激光器元件的环境气体包含5％或更高的氧。这导致1,000小时或更高的MTTF。更优选地，环境气体包含10％或更高的氧。这导致2,000小时或更高的MTTF。尤其优选地，环境气体包含20％或更高的氧。这导致3,000小时或更高的MTTF。上述的实施方式涉及的是其中半导体激光器元件3是具有由基于AlGaInP的晶体制成的有源区的半导体元件。同样，对于其有源区由基于AlGaAs的晶体、基于AlGaN的晶体、或基于InGaN的晶体(基于氮化镓的晶体)并且发射短波长光(波长0.9微米或更小)的其它半导体元件，已确定获得类似于图2B和3的特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器件，包括设置在气密密封的封装内部的半导体激光器元件，所述半导体激光器元件具有由以下材料之一制成的有源区：基于ＡｌＧａＡｓ的晶体、基于ＡｌＧａＩｎＰ的晶体、基于ＡｌＧａＮ的晶体和基于ＩｎＧａＮ的晶体，其中在封装内部的环 境气体包含氧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边将司，本多正治，岩村康弘，清水源，井上哲郎，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，鸟取三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]