[发明专利]半导体激光器装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器装置及其制造方法，特别涉及红色和红外域的半导体激光器装置及其制造方法。

背景技术

当今，对不仅具有播放功能还具有记录功能的对应16倍速记录的DVD等可进行高速写入的光盘系统用光源的需要越来越大。这种光源，至少需要可以以300mW以上的高输出工作的半导体激光器装置。

一般，在使半导体激光器装置进行高输出工作时，对取出激光侧的共振器端面(前端面)涂覆具有反射率为10％以下的低反射率的电介质膜，对与前端面相反侧的共振器端面(后端面)涂覆具有反射率为85％以上的高反射率的电介质膜。通过进行低反射率(AR；Anti Reflection)涂覆和高反射率(HR；High Reflection)涂覆，可以提高电流-光输出功率特性中的外部微分量子效率(斜效率)。由此，可以用较少的电流注入量实现较高的光输出功率。此外，还可以防止降低前端面的激光的功率密度，防止因激光本身的光输出导致激光端面被熔化破坏的毁灭性的光损害(COD)。

使前面的反射率降低、使后面的反射率提高，对提高COD等级和光取出效率十分有效。但是，如果使前端面的反射率过低，共振器内部中被反馈的激光就会减少，振荡阈值电流就会增大。此外，如果使前端面的反射率降低，在将半导体激光器装置应用在光盘的情况下，容易产生由来自光盘的反射回光带来的噪音(回光感生噪音)。因此，在高输出的激光器中，为了得到较高的光取出效率，同时减少回光感生噪音，前端面涂覆成反射率为5～10％左右。此外，一般后端面要尽可能形成高反射率，所以涂覆成反射率为95％～100％左右。

由于前端面和后端面的反射率大小有较大不同，所以在高输出半导体激光器装置中，传播在活性层中的共振器方向的光分布强度，为在前端面侧比后端面侧更高的前后非对称的光分布强度。在这种情况下，光分布强度较高的前端面侧相比后端面侧，能产生更强的受激发射。因此，相比后端面侧，需要往活性层注入更多的的电子-空穴对，特别是，在进行高输出工作时，在前端面侧中，活性层中的电子-空穴对容易变得不足。电子-空穴对不足，为发光效率饱和的一个原因，在获得输出为200mW～300mW以上的高输出激光的情况下，会导致温度特性恶化，造成重大障碍。

另一方面，对于通常的AlGaInP类的半导体激光器，为了获得良好的温度特性，以从(100)面起在[011]方向上在从7°至15°的范围内倾斜的面为主面的GaAs基板被广泛使用。在将共振器形成在这种基板上的情况下，如果仅仅使用化学的湿蚀刻来形成脊(ridge)状的条形部，结晶面与条形部侧壁所成的角中的锐角值，为θ1＝54.7°-θ°，θ2＝54.7°+θ°。另一方面，如果使用离子束蚀刻等物理方法形成条形部，那么就可以将条形部的截面形状，形成为在结晶的截面内相对于叠层方向的轴为轴对称的形状。但是，在这种情况下，脊侧壁上会留下物理损伤，脊侧壁与电流狭窄层之间的界面上会发生泄露，使电流狭窄效应变差。因此，在用物理方法形成条形部的情况下，优选在电流狭窄层生长之前，对脊的侧壁稍稍进行湿蚀刻。这样，条形部的形状仍然为轴非对称形状。

在轴非对称的条形部的情况下，在波导线路中传播的光分布，相对条形为非对称的形状。光密度较高部分的载流子，由于大多是因受激发射而产生载流子的发光再结合，所以载流子的空间烧孔(hole burning)形状也为非对称分布。这意味着，与活性层平行的水平方向的有效折射率分布，为左右非对称。由此，光分布容易往增益相对变高的方向上移动，在光输出-电流特性上容易发生产生弯曲的扭结(kink)。

为了抑制扭结的发生，可以窄化条形宽度，使电流在狭窄的条形区域中集中通过。由此，可以减小活性层的动作载流子的空间烧孔所产生的载流子分布的凹陷的大小，可以抑制光输出功率-电流特性中扭结的产生，直到达到更高的输出。但是，如果窄化条形宽度，就会导致因元件的串联电阻增大而使动作电压增大，以及因功耗增大而使温度特性恶化。

为了解决上述课题，已经提出了一种半导体激光器装置，它形成在从基板面方位为(001)起在[110]方向上倾斜的化合物半导体基板上，具有图13所示的条形部(例如参照专利文献2)。

如图13所示，条形部200具有：被设于共振器中央部且宽度固定的第1区域200a；和分别被设于第1区域的两侧、宽度渐渐变大的第2区域200b。另外，条形部200的侧壁上设有电流阻挡层(未图示)，电流阻挡层的折射率比条形部200的折射率小。