[发明专利]半导体激光器芯片及其制造方法、半导体激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器芯片、半导体激光装置以及半导体激光器芯片的制造方法。

背景技术

由于其能带结构和化学稳定性，为诸如Al、Ga或In的III族元素和V族元素N的化合物的氮化物半导体对于发光元件和功率元件等是有前途的半导体材料。因此，已经尝试了氮化物半导体的各种应用，这些应用之一是用作诸如光盘驱动器的光学信息记录装置的光源的氮化物半导体激光器元件。近年来，由于GaN基板的使用、晶体生长技术的进步、良好设计的元件结构、改善的晶片处理技术以及其他因素，氮化物半导体激光元件已经实现了可靠性和成本降低，并且已经产生了作为商用产品的市场。

由于氮化物半导体的短振荡波长，对于氮化物半导体作为荧光材料激发光源的期望也是非常高的。荧光材料激发光源的典型应用是使用氮化物半导体的白光LED。近年来，由氮化物半导体制造的高功率激光器在需要方向性和高功率的下一代定向灯(directional light)和电视机等中的使用也引起了人们的注意。在这些应用中，半导体激光器产生大量的热，如何散热是重要的。

改善散热性能的一种已知方法为将多条导线连接到氮化物半导体激光元件的p侧电极(正电极)。JP3618989B中描述了该方法的示例。

图40是JP3618989B中描述的常规氮化物半导体激光装置的透视图。如图40所示，JP3618989B中描述的氮化物半导体激光装置包括半导体激光器元件1000、电极端子1100以及多条导线1200。半导体激光器元件1000具有基板1010，在基板1010上为由激光器振荡所必需的氮化物半导体形成的层叠结构1020。在层叠结构1020中，条状(条纹状)振荡区域(光波导)1030被形成。p侧欧姆金属接触1040形成在层叠结构1020的顶表面上。多条导线1200以沿振荡区域1030的长度分布导线1200的方式连接到p侧欧姆金属接触1040的顶表面。在JP3618989B的如此构造的氮化物半导体激光装置中，振荡区域1030中产生的热经由连接到p侧欧姆金属接触1040的多条导线1200散发。

用于下一代灯和电视机等的半导体激光器或针对加工应用的工业激光器产生大量的热，这意味着它们的激光器会快速劣化。因此，通常的做法是使针对这些应用的激光器元件为“宽区域类型(broad area type)”，其中脊条(脊宽度)设定为宽的。

本申请的发明人对具有7微米的脊宽度且采用了JP3618989B的散热措施的宽区域氮化物半导体激光器元件进行了可靠性测试。结果发现：元件的寿命并没有单独因上述常规散热方法而显著地改善。

尽管光学信息记录装置的光源通常需要具有约几千小时到一万小时的寿命，然而，对于激发光源所要求的寿命则需要更长，为几万小时到十万小时。作为激发光源使用所必须的光功率非常高，为一瓦到几瓦，并且由作为激发光源使用的激光器元件产生的热量因此为由作为光学信息记录装置的光源使用的激光器元件产生的热量的几倍。考虑到这些情况，可靠性测试差的结果之原因推测起来可能是因为通过设定脊宽度为宽并因此降低光学密度来减慢发光层的劣化没有产生足够的效果，并且因为仅有有限的热量经由导线散发。

简而言之，JP3618989B中描述的常规散热方法在增强散热性能方面不是令人满意的且仍留下改善散热性能的空间。

因此，将多条导线连接到p侧电极的常规方法具有难以满意地改善散热性能的问题。不充分的散热性能通过使元件性能退化并降低可靠性而引起另一问题。当激光器元件用作激发光源并产生大量的热时这些问题尤其严重。

发明内容

已进行本发明来解决上述问题，因此，本发明的目标是提供能够在散热性能方面更加改善的半导体激光器芯片、安装有该半导体激光器芯片的半导体激光装置以及制造该半导体激光器芯片的方法。

本发明的另一个目标是提供具有优良特性的高可靠性半导体激光器芯片、包括该半导体激光器芯片的半导体激光装置以及制造该半导体激光器芯片的方法。

为了达到上述目标，根据本发明第一方面的半导体激光器芯片包括：包括一个主表面和与该一个主表面相反的另一主表面的基板；形成在基板的该一个主表面上的半导体层；形成在半导体层中的光波导；形成在基板的另一主表面上的第一金属层；以及形成在包括基板的区域中且沿光波导行进的第一切口部分。第一切口部分包括至少部分地覆盖有与第一金属层接触的第二金属层的切口表面。