激光器二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及激光器二极管及其制造方法。该激光器二极管具有在沿着光波导的区域中设置的多个结构，所述多个结构中的每个结构具有散射、吸收或反射杂散光的功能，其中，在通过在所述光波导的纵向方向上将沿着所述光波导的区域等分成三个或更多的部分所获得的每个分割区域中，形成所述结构中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
已知使用III族氮化物半导体材料的激光器二极管不太可能给出良好的远场图 案高斯剖面。更具体而言，通常如图13所示，远场图案的剖面有时候包含整体形状的波纹 或变形。为了参考，图12对比地示出没有波纹的良好的远场图案高斯剖面。 在如图13所示的远场图案剖面中出现不规则性的一个可能原因在于作为用作 构成基板的材料的氮化镓(GaN)或蓝宝石对半导体激光振荡波长(用于蓝光盘(Blu-Ray Disk)应用的405nm)的光是透明的。 通常，激光器二极管的光波导没有示出完全100%的光限制，而是允许光从光波导 逐渐泄漏。换句话说，杂散光产生。同样通常的是光波导不是空间均匀的，而是包含几何形 状、材料的成分、结晶度等的波动。此外，空间波动是泄漏光的原因。 如此产生的杂散光随机地传播通过元件，而不管光波导的模式如何。通常，如果 基板是基于除了 III族氮化物半导体之外的材料系统，则杂散光可以由基板材料吸收。在 该情况下，杂散光可以主要由基板材料吸收，并且因此在不严重影响元件的操作的情况下， 可以立即使杂散光减弱。另一方面，对于利用III族氮化物半导体的情形，用于构成基板的 GaN和蓝宝石对振荡波长的光是透明的。因此，不太可能通过基板的吸收来减弱杂散光。尤 其对于利用GaN基板的情形，GaN基板的折射率常常大于以波导模式为特征的有效折射率， 使得很可能促进杂散光的产生及其在GaN基板中的传播。杂散光的一部分从激光器二极管 的输出端以小强度发射出。因此，杂散光与本征激光干涉，并且因而干扰如图13所示的远 场图案。 已经提出了改善远场图案中的干扰的多种方法。日本特开专利公布 No. 2005-311308公开了一种在激光器二极管的输出端附近、在光波导的两侧上设置沟槽的 系统。该公布进一步提及一种还在反射端附近、在光波导的两侧上设置沟槽的方法。在该 公布中描述的沟槽的效果是为了向激光器二极管的外部反射或散射可能从发射点周围发 射出的杂散光。杂散光很可能与激光器元件的本征输出光干涉的组分是在几乎与激光器元 件的本征输出光相同的方向上从发射点周围发射出的光。因此，可以认为是该技术通过有 效地反射或散射主要由远场图案中干扰所引起的杂散光的组分来改善了远场图案。 与本专利技术相关的现有技术的其他文献包括日本特开专利公布No. 2002-324947和 No.2006-165407。 日本特开专利公布2002-324947公开了一种在输出端附近具有凹部的激光器二 极管，其中该凹部被定位成与隆起部接触或接近隆起部。此外，在该情况下，通过凹部改善 了远场图案剖面。 此外，在日本特开专利公布No. 2006-165407中，说明了可以通过在光输出侧上的 共振表面上类似地设置多个凹部来抑制远场图案中的波纹。然而，在日本特开专利公布No. 2005-311308、No. 2002-324947和No. 2006-165407中的每个日本专利公布中公开的技术分别具有如下说明的要解决的问题。 在日本特开专利公布No. 2005-311308中公开的结构倾向于使制造中的工艺裕度更严格。尤其地，对于每个沟槽与光波导之间的距离以及每个沟槽与元件的端面(劈开部位)之间的距离而言，难以保证足够的工艺裕度。 首先将解释每个沟槽与光波导之间的距离。如果沟槽与光波导彼此靠得太近，则 在通过干法蚀刻形成沟槽的过程中会损坏光波导，并且因此使元件特性劣化。通过沟槽不 仅会部分地散射杂散光，而且会散射激光器二极管本身的光输出。如果通过散射对波导模 式的一部分进行干扰，则可以预料到远场图案的劣化，产生出乎意料的效果。另一方面，如 果将沟槽和光波导放置得太远，则杂散光的散射效果会较弱。因此，在不仅考虑到每个沟槽 与光波导之间的最佳距离，而且考虑到加工精度及再现性的同时，需要设计一种激光器元 件。特别地，在各个工艺中的掩模对准需要高水平的精度。 接下来，将讨论在每个沟槽与元件的端面之间的距离。太小的距离会使得难以劈 开晶片。在制造激光器二极管的过程中，除了诸如制造具有表面发射结构的激光器二极管 的特殊情形以外，可能必需地将晶片劈开成条。然而，与其他化合物半导体材料相比，难以 笔直地劈开III族氮化物半导体，并且因此难以产生平坦的劈开表面。如果诸如沟槽的结 构紧邻劈开部位，则劈开表面可以向沟槽倾斜。如果从倾斜的劈开表面输出激光，则激光是 扭曲的，产生使远场图案劣化的另一原因。另外，可以使通过沟槽散射杂散光的效果劣化。 考虑到解决这些问题，日本特开专利公布No. 2005-311308还提及一种具有设置 成与共振器的表面重叠的沟槽的系统，以由此还使沟槽有助于劈开( 一种提供有助于劈开 的沟槽的系统)。然而，将沟槽设置成与共振的表面重叠仅使得光在沟槽的侧面上散射一 次，仅给出有限的散射效果。因此，除了有助于劈开的沟槽之外，会需要附加地提供远离共 振表面的、用于散射的沟槽。在该情况下，会产生以向除了有助于劈开的沟槽以外的用于散 射的沟槽倾斜的方式进行的劈开。 如由上可知的，从设计自由度和制造工艺精度的观点来看，在日本特开专利公布 No. 2005-311308中描述的技术会在这两方面上倾向于受到严格限制。 日本特开专利公布No. 2005-311308还描述了在光波导纵向方向的整个范围上出 现杂散光。根据该公布，通过激光器二极管的共振器的端部来拦截杂散光。然而，本专利技术的 专利技术人通过我们的研发发现极好的晶体生长层的平坦性影响远场图案的变形和波纹。本发 明人利用诸如原子力显微镜的、能够以纳米量级来评估表面不规则性的仪器，将产生良好 远场图案的元件与产生差的远场图案的元件进行比较，并且发现产生良好远场图案的元件 倾向于具有小的表面不规则性。晶片的表面剖面基本上可归因于晶体生长层的不规则性。 由于在晶体生长层中制作半导体激光器的光波导结构，所以光波导的剖面不可避免地包含 不规则性。通过我们的发现，假定光波导的不规则性可以产生像杂散光的局部发射源一样 的某物，并且可以控制远场图案的劣化。 认为用于改善远场图案的最基本解决方案是改善晶体生长层的平坦性。然而，只 要使用氮化物基半导体材料，就难以在晶体生长过程中在晶片的整个范围上制造纳米级别的平坦层。 在日本特开专利公布No. 2002-324947和No. 2006-165407中描述的技术中存在相 同的问题。 简而言之，难以同时保证制造中的大工艺裕度和改善的远场图案剖面。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种在沿着光波导的区域中在光波导的两侧中的至少一侧上具 有多个结构的激光器二极管，其中每个结构具有散射、吸收或反射杂散光的功能，该结构中 的至少一个形成在通过在光波导的纵向方向上将沿着光波导的所述区域等分成三个或更 多的部分所获得的每个分割区域中。 如上所述，认为出现杂散光的部位是相当局部的，使得可以更正确地理解为局部的杂散光源沿着光波导分布。作为对从杂散光源发射出的光进行散射、吸收或反射的技术，本专利技术人认为有效的方法可以是诸如将具有这些功能的结构同样设置在激光器二极管的中心周围。极端地讲，对于结构足以接受的是其仅位于杂散光源周围。然而，主要的杂散光源在制造过程中非故意地形成，使得不能预先地预测结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器二极管，其在沿着光波导的区域中具有在所述光波导的两侧中的至少一侧上设置的多个结构，每个结构具有散射、吸收或反射杂散光的功能，其中，在通过在所述光波导的纵向方向上将所述沿着所述光波导的区域等分成三个或更多的部分所获得的每个分割区域中，形成所述结构中的至少一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚俊昭，
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[日本]