半导体激光器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体激光器及其制造方法。该半导体激光器包括：半导体层，包括有源层和脊部，所述脊部面对有源层的电流注入区域；以及嵌入膜，覆盖脊部侧面和半导体层的顶面；其中，嵌入膜从脊部和半导体层侧开始依次包括由硅氧化膜构成的第一层、由具有比有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成的第二层、以及由无机绝缘材料制成的第三层。

【技术实现步骤摘要】
半导体激光器及其制造方法
本公开涉及半导体激光器，其包括设置在脊部周围的嵌入膜，及其制造方法。
技术介绍
近年来，例如，如日本未审查专利申请公开号H9-221249中所公开的，在损失导波形半导体激光器中，比有源层具有更高折射率的材料被配置为紧接有源层，并且光的外耦合降低了有效折射率以形成横向波导区。此外，例如，日本未审查专利申请公开号2005-187034中提出了一种技术，其中绝缘膜和包含硅的吸收膜被设置在非脊部以抑制高阶模式。
技术实现思路
然而，在日本未经审查专利申请公开号H9-221249中，由于采用比有源层具有更高折射率的材料，增加了光吸收，降低了斜率效率（L-I特性的梯度），并且增加了操作电流。此外，在日本未经审查专利申请公开号2005-187034中，因为吸收膜的膜性能差，所以造成特性的劣化。因此，需要提供一种半导体激光器，它允许抑制驱动电流的增加和特性的劣化，以及制造该半导体激光器的方法。根据本公开实施方式的半导体激光器，包括：半导体层，包括有源层和脊部，脊部面对有源层的电流注入区域；以及嵌入膜（embeddedfilm），覆盖脊部侧面和半导体层的顶面；其中，嵌入膜从接近脊部和半导体层位置开始依次包括由硅氧化膜构成的第一层，由具有比有源层低的折射率并具有高于化学计量比（stoichiometricratio）的硅含量的硅化合物制成的第二层，以及由无机绝缘材料制成的第三层。在本公开实施方式的半导体激光器中，嵌入膜从脊部侧和半导体层侧依次包括第一层、第二层和第三层。由硅氧化膜构成的第一层导致了脊部内侧和外侧之间折射率的差，从而形成波导。因为第二层是由具有比有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成，所以抑制了来自有源层的光泄漏，并且此外，即使光从有源层泄漏，泄漏的光也会被第二层吸收。因此，抑制了驱动电流的增加。此外，第二层是由具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成的，因此，膜的质量差。然而，因为第二层被无机绝缘材料制成的第三层覆盖，所以抑制了特性的劣化。根据本公开实施方式的制造半导体激光器的方法，包括：形成包括有源层的半导体层；在半导体层中形成面对有源层的电流注入区域的脊部；在脊部的侧面和半导体层的顶面上形成嵌入膜，其中，作为嵌入膜，从接近所述脊部和所述半导体层的位置依次形成：由硅氧化膜构成的第一层，具有比有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成的第二层，以及无机绝缘材料制成的第三层。根据本公开实施方式的半导体激光器和制造半导体激光器的方法，作为嵌入膜，从靠近所述脊部和所述半导体层的位置依次形成由硅氧化膜构成的第一层、具有比有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成的第二层、以及无机绝缘材料制成的第三层。因此，能够抑制驱动电流的增加和特性的劣化。要理解的是，上述的总体描述和下面的详细描述都是示例性的，用于对所要求保护的技术提供进一步的说明。附图说明包括有附图以提供对本公开的进一步理解，并且被并入且构成此说明书的一部分。附图示出了实施方式并且与说明书一起用来说明本技术的原理。图1是示出了根据本公开的一个实施方式的半导体激光器的配置的截面图。图2是用于说明调整斜率效率的方法的示图。图3是示出了图1所示第一层的厚度和斜率效率之间的关系的实验结果的线图。图4是示出了图1所示第二层的折射率和斜率效率之间的关系的实验结果的线图。图5是示出了图1所示第二层的折射率和阈值Ith之间的关系的实验结果的线图。图6是示出了在图5中第二层的折射率n为2.75的情况下光场泄漏到第二层的实验结果的线图。图7是示出了在图5中第二层的折射率n为2.49的情况下光场泄漏到第二层的实验结果的线图。图8是示出了图1所示第二层的消光系数和斜率效率之间的关系的实验结果的线图。图9是示出了图1所示第二层的厚度和斜率效率之间的关系的实验结果的线图。图10A和图10B是按照加工顺序示出制造图1所示的半导体激光器的方法的截面图。图11是示出了图10B之后的步骤的截面图。具体实施方式参照附图，下面将详细描述本公开的实施方式。图1示出了根据本公开的一个实施方式的半导体激光器的大体配置。例如，此半导体激光器1是蓝/蓝紫色半导体激光器，其被用作用于个人计算机和家用游戏机中BD的记录和/或播放的激光器，并且其具有约500nm或更小的振荡波长，例如，约400nm。半导体激光器1在由GaN制成的基板11的一侧（顶面）上包括例如半导体层10、嵌入膜20和p-侧电极30。在基板11的另一侧（地面）上设置n-侧电极40。半导体层10具有这样的配置，其中n-型半导体层12、有源层13和p-型半导体层14以此顺序层叠在基板11上。用于电流限制的带状脊部15被配置到p-型半导体层14，面对有源层13的电流注入区域（发光区域）。基板11由例如掺杂有硅（Si）作为n-型杂质的n-型GaN制成。n-型半导体层12例如包括从基板11侧依次设置的n-型覆层（claddinglayer）和n-侧引导层（guidelayer）。n-型覆层沿层叠方向的厚度为2.5μm至2.6μm（以下简称为厚度），并且例如由掺杂硅（Si）作为n-型杂质的n-型AlGaN混晶制成。n-侧引导层的厚度为0.21μm，并且例如由掺杂有硅（Si）作为n-型杂质的n-型GaN制成。例如，有源层13的厚度为0.056μm，并具有多量子阱结构，包括阱层和阻挡层，阱层和阻挡层是由InxGa1-xN（其中，x≥0）的混晶制成的，并且它们的成份彼此不同。例如，p-型半导体层14从基板11侧依次包括p-侧引导层、电子阻挡层、p-型覆层和p-侧接触层。例如，p-侧引导层的厚度为0.19μm，并且是由掺杂有镁（Mg）作为p-型杂质的p-型GaN制成。例如，电子阻挡层的厚度为0.02μm，是由掺杂有镁（Mg）作为p-型杂质的p-型AlGaN混晶制成的。例如，p-型覆层的厚度为0.38μm，具有AlGaN混晶层和掺杂有镁（Mg）作为p-型杂质的p-型GaN层的超晶格结构。例如，p-侧接触层的厚度为0.10μm，并且是由掺杂有镁（Mg）作为p-型杂质的p-型GaN制成。嵌入膜20具有这样的配置，其中以靠近脊部15和半导体层10位置层叠第一层21、第二层22和第三层23。第一层21由硅氧化膜构成。第二层22是由具有比有源层13低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成。第三层23由无机绝缘材料制成。有了这样的配置，半导体激光器1允许抑制驱动电流的增加和特性的劣化。第一层21通过造成脊部15内侧和外侧之间的折射率差形成波导，并如后面将要描述的那样，具有调节斜率效率的功能。第一层21如上所述由硅氧化膜构成，其折射率为例如1.4至1.6，并且消光系数k为零（k=0）。顺便说一下，半导体层10的折射率为大约2.5。现在，将描述斜率效率的调整，这是第一层21的功能之一。应基于以下两个特性考虑调整斜率效率的方法：第一层21的厚度和第二层22的光吸收率（消光系数）。具体而言，当第一层21的厚度增大时，半导体激光器1对第二层22的光变得较不敏感，因此，有必要增大第二层22的消光系数。另一方面，在半导体激光器1的第一层21的厚度减小时，半导体激光器1对第二层22的光变得敏感，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器，包括：半导体层，包括有源层和脊部，所述脊部面对所述有源层的电流注入区域；以及嵌入膜，覆盖所述脊部的侧面和所述半导体层的顶面，其中，所述嵌入膜从接近所述脊部和所述半导体层的位置依次包括：第一层，由硅氧化膜构成，第二层，由具有比所述有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成，以及第三层，由无机绝缘材料制成。

【技术特征摘要】
2012.01.25 JP 2012-0126551.一种半导体激光器，包括：半导体层，包括有源层和脊部，所述脊部面对所述有源层的电流注入区域；以及嵌入膜，覆盖所述脊部的侧面和所述半导体层的顶面，其中，所述嵌入膜从接近所述脊部和所述半导体层的位置依次包括：第一层，由硅氧化膜构成，第二层，由具有比所述有源层低的折射率并具有高于化学计量比的硅含量的硅化合物制成，以及第三层，由无机绝缘材料制成。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第二层的消光系数高于0，并且等于或低于0.5。3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第二层由硅氮化膜构成。4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其中，所述第二层包含Si-Si键，并且包含在所述第二层中的Si-Si键的百分比是约12％或更低。5.根据权利要求4所述的半导体激光器，其中，所述第二层的厚度为约20nm或更大。6.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一层的折射率为约1.4至1.6。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：松谷弘康，佐藤圭，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：