脊形波导型半导体激光器制造技术

一种脊形波导型半导体激光器，具有夹着活性层的ｎ侧半导体层及ｐ侧半导体层、形成在所述ｐ侧半导体层的波导形成用脊形部、至少部分露出脊形部顶面地覆盖所述脊形部的绝缘保护膜、在从所述绝缘保护膜露出的脊形部欧姆接触的ｐ侧欧姆电极、与该ｐ侧欧姆电极上电接触地形成的ｐ侧垫片电极，其特征在于：　　　　在所述ｐ侧欧姆电极和所述ｐ侧垫片电极之间形成中间层，该中间层至少覆盖从所述绝缘保护膜露出的所述脊形部。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脊形波导型半导体激光器，具体涉及在脊形波导型半导体激光器的组装后可提高可靠性的脊形结构。
技术介绍
近年来，半导体激光器广泛用作DVD等光盘、医疗器械、加工机器、光纤通信等的光源。特别是由氮化物半导体(InxAlyGal1-x-yN、0≤x、0≤y、x+y≤1)构成的半导体激光器，作为可从相对短波长的紫外区域发红色光的半导体元件，引人注目。在这些半导体激光器中，作为用于横向模式控制的条形结构，多采用能够同时实现增益波导和折射率波导的脊形波导型。此外，特别是氮化物半导体激光器，由于多形成在导热率小的蓝宝石基板等，为提高激光器元件的散热性，优选采用将接近活性层的p电极侧放在下面的倒装焊接法(down junction)进行组装。此外，即使在采用不是蓝宝石基板等的异种基板的氮化物半导体基板时，为了抑制高输出时产生的热造成的元件劣化，通过或采用导热率比基板大得多的辅助固定架，或将p层侧放在下面，可有效地进行倒装组装。图5是表示倒装焊接脊形波导型激光器的以往例的概略剖面图(例如，参照特开2000-58965号公报)。在图5中，采用焊锡等导电性粘合剂23将氮化物半导体激光器10倒装组装在组装基板20上。氮化物半导体激光器10是通过在基板11的上面依次叠层n型氮化物半导体层12、活性层13及p型氮化物半导体层14，在p型氮化物半导体层上形成条形状的脊形部14a的脊形波导型半导体激光器。氮化物半导体激光器10的n型电极16及p型电极15和19通过焊锡等导电性粘合剂23接合在组装用基板20的电极21及22上。但是，在上述以往的脊形波导型半导体激光器中，在组装基板20上组装激光器10后，存在或是初期的激光器特性发生异常，或是元件寿命缩短等问题。
技术实现思路
为此，本专利技术就脊形波导型半导体激光器，提供一种新型的脊形结构，能够防止组装时产生的激光器特性异常或寿命特性的劣化。本专利技术人等经过深入研究，结果发现，组装脊形波导型半导体激光器后产生的激光器特性异常或寿命劣化的原因在于产生在脊形部的异常，特别是在于组装时使用的导电性粘合剂向p侧欧姆电极的扩散、或脊形部的绝缘保护膜或p型电极的剥离，由此完成本专利技术。下面，采用图6说明上述情况。图6是局部放大氮化物半导体激光器的脊形部的剖面图。此外，图6表示与图5上下逆转的图面。如图6所示，在氮化物半导体激光器10的p型氮化物半导体层14上，设有波导形成用的脊形14a，露出脊形14a的顶面地形成第1绝缘保护膜17。第1绝缘保护膜17采用光折射率与脊形14a有较大不同的材料，基于该光折射率的差异发挥脊形14a的光封闭功能。此外，整体覆盖脊形14a地形成p侧欧姆电极15，在与在脊形14a的顶面露出的p型氮化物半导体14之间形成欧姆接合。此外，与脊形部14a分离地并在第1绝缘保护膜17的上面形成第2绝缘保护膜18。在该脊形部14a，p侧欧姆电极15与组装基板的接合按如下进行。首先，在p侧欧姆电极15的上面，形成由与导电性粘合剂23有良好接合性的金属构成的p侧垫片电极19，利用导电性粘合剂23将p侧垫片电极19接合在组装基板的电极上。一边在组装基板上安装激光器元件，一边将元件加热到导电性粘合剂的熔点以上，如此进行该接合。本专利技术人等对产生工作不良的激光器元件进行了多种研究，结果发现，导电性粘合剂23中的Sn等金属成分到达覆盖脊形部14a的p侧欧姆电极15，阻碍p侧欧姆电极15和p型氮化物半导体层14的欧姆接触。关于导电性粘合剂23，通常采用焊锡等低熔点金属，但由于接合时的加热，该低熔点金属(Sn等)沿p侧垫片电极19内扩散，推断能到达p侧欧姆电极15。Sn等低熔点金属一旦到达p侧欧姆电极15，则阻碍p侧欧姆电极15和p型氮化物半导体间的欧姆接触，增大接触电阻。此外，除上述问题外，本专利技术人还发现，在p型氮化物半导体层的脊形部14a的侧面，在p型氮化物半导体层14和第1绝缘保护膜17之间或绝缘保护膜17和p侧欧姆电极15之间产生剥离，结果引起激光器的特性劣化及寿命劣化。在利用倒装焊接在基板上接合激光器芯片时，对在激光器芯片的结构上最突出的脊形部14a施加大的力。而且，脊形部14a的侧面，特别是脊形14a的侧面和顶面结成的角部25或侧面和底面结成的角部26，作为制膜工序的一般的倾向，容易减薄第1绝缘保护膜17的膜厚度。此外，绝缘保护膜一般与氮化物半导体或金属的密合性不好。因此，因在组装基板上接合激光器芯片时的热或加压，第1绝缘保护膜17和p型氮化物半导体层14之间或第1绝缘保护膜17和p侧欧姆电极15之间产生剥离。由于一旦在第1绝缘保护膜17产生剥离，脊形部14a周围的光折射率就发生异常，所以严重阻碍脊形部14a的光封闭功能。此外，这样的事情不局限于利用倒装焊接进行脊形波导型激光器元件的组装。如果是在激光器元件的脊形部附近，在p侧垫片电极上，利用由低熔点金属构成的导电性粘合剂进行接合的组装方法，都产生同样的问题。另外，即使在组装以外的工序，在具有暴露于高温下的工序时，也降低电极(特别是p侧电极)和绝缘膜或半导体层的接合性，是使元件特性劣化的原因。因此，本专利技术脊形波导型半导体激光器，具有夹着活性层的n侧半导体层及p侧半导体层、形成在p侧半导体层的波导形成用脊形部、至少部分露出所述脊形部顶面地覆盖的绝缘保护膜、在从所述绝缘保护膜露出的脊形部欧姆接触的p侧欧姆电极、与该p侧欧姆电极上电接触地形成的p侧垫片电极，其特征在于在上述p侧欧姆电极和上述p侧垫片电极之间，形成可防止上述低熔点金属扩散的中间层，该中间层至少覆盖从上述绝缘保护膜露出的上述脊形部。在p侧欧姆电极和p侧垫片电极之间，通过形成中间层，能够抑制低熔点金属向脊形部扩散，能够防止阻碍p侧垫片电极和p侧半导体层的欧姆接触。此外，为了防止脊形部侧面的绝缘保护膜的剥离，优选进一步覆盖脊形部的侧面地形成中间层。中间层扩展到脊形部的侧面，通过填埋容易产生绝缘保护膜剥离的脊形侧面和顶面结成的角部及脊形侧面、底面结成的角部，可缓和施加给绝缘保护膜的热及压力的集中。此外，中间层通过采用与电极密合性弱的材料(例如氧化物等)，填埋角部，不仅有缓和倒装组装时的应力集中的效果，无论组装方式如何，还能得到电极结构具有自由度的效果，由此能够提高相对于热膨胀等造成的热结构变化的机械耐性。作为得到如此效果的原因，认为是，与p侧欧姆电极或p侧垫片电极的界面经过包括脊形上部的(大范围)，与金属—金属结合时相比，通过加入密合性弱的材料，能够缓和该强固金属间的结合力。其结果是，与欧姆接触相关的区域(p侧接触层～p侧垫片电极)整体的内部结构提高了相对于热的或物理的外部应力的自由度，能够分散(扩散)施加给欧姆接触部的负荷。此外，在这样的密合性弱的中间层为绝缘性时，即使剥离中间层和p侧欧姆电极或p侧垫片电极，只要能确保欧姆接触部的密合性，对元件驱动也无问题。对于中间层的形成区域，通过在脊的左右设置为大致相同宽度和长度，由于可以使向脊的电流供给容易变得均匀，因此是理想的。尤其在脊的宽度大时或设置多个脊时等，无论是作为缓冲层发挥作用的情况下还是作为扩散防止层发挥作用的情况下，对于左右方向可以使热的负荷或机械负荷大致均等地分散，因此可以抑制光密度的偏在等，可以容易获得COD发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：松村拓明，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：