发明名称 半导体雷射元件
摘要 一种半导体雷射器,其在基板(101)的主面上备有第一导电型半导体层(200)、活性层(205)、第二导电型半导体层(210)、第二导电型半导体层(210)中使条状区域内电流狭窄而形成的波导通路区域(10)及设于对于波导通路区域(10)大致垂直的端面上的共振面(20)。在接近共振面(20)的区域中,离开波导通路区域(10),在第二导电型半导体层(210)上形成多个凹部(110)。
申请公布号 TWI258906 申请公布日期 2006.07.21
申请号 TW094106679 申请日期 2005.03.04
申请人 日亚化学工业股份有限公司 发明人 松村拓明;小谷靖长
分类号 H01S5/30 主分类号 H01S5/30
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种半导体雷射元件,其在基板主面上备有第一 导电型半导体层、活性层、与第一导电型不同导 电型的第二导电型半导体层、在前述第二导电型 半导体层中使条状区域内电流变狭窄而形成的波 导通路区域及设于对该波导通路区域大致垂直的 端面上的共振面而形成,其特征在于:在接近前述 共振面的区域中,离开前述波导通路区域,在前述 第二导电型半导体层上形成多个凹部。 2.如请求项1之半导体雷射元件,其中前述凹部在共 振面的出射端面侧。 3.如请求项2之半导体雷射元件,其中前述凹部的一 部分与出射端面连接和/或交叉。 4.如请求项1~3中任何一项之半导体雷射元件,其中 俯视前述半导体雷射元件,前述各凹部具有相对于 前述共振面倾斜的构成边。 5.如请求项1之半导体雷射元件,其中前述凹部的至 少一部分的平面形状系选自由圆形、三角形、六 角形或者平行四边形、直线状、曲线状组成的群 中的一种以上。 6.如请求项4之半导体雷射元件,其中前述凹部的至 少一部分具有相对于前述共振面倾斜的第一构成 边和沿着与前述第一构成边不同的方向倾斜的第 二构成边。 7.如请求项6之半导体雷射元件,其中前述凹部的至 少一部分系第一构成边与第二构成边连续。 8.如请求项7之半导体雷射元件,其中前述第一构成 边与前述第二构成边交互排列。 9.如请求项1~3中任何一项之半导体雷射元件,其中 前述凹部沿着前述波导通路的长度方向排列多数, 从共振面侧朝波导通路的长度方向观察前述凹部 时,奇数列的凹部与偶数列的凹部互相连接或部分 重叠。 10.如请求项1~3中任何一项之半导体雷射元件,其中 前述凹部的底面为第一导电型的半导体层内。 11.如请求项10之半导体雷射元件,其中前述第一导 电型的半导体层具有形成在前述活性层下侧的光 导层和形成在前述光导层下侧的包层,前述凹部的 底面在前述包层内。 12.如请求项10之半导体雷射元件,其中前述第一导 电型的半导体层具有形成在前述活性层下侧的光 导层、形成在前述光导层下侧的包层及形成在前 述包层下侧的接触层,前述凹部的底面在前述接触 层内。 13.如请求项1~3中任何一项之半导体雷射元件,其中 除去前述第二导电型的半导体层、前述活性层和 前述第一导电型的半导体层的一部分,前述第一导 电型的半导体层的表面露出, 前述凹部的底面在与前述第一导电型的半导体层 露出的表面同一面上。 14.如请求项13之半导体雷射元件,其中在前述第二 导电型的半导体层表面上形成有第二导电型用的 电极,在前述第一导电型半导体层露出的表面上形 成有第一导电型用的电极。 15.如请求项13之半专体雷射元件,其中在前述第二 导电型的半导体层表面上形成有第二导电型用的 电极,在前述基板的第二主面上形成有第一导电型 用的电极。 16.如请求项1~3中任何一项之半导体雷射元件,其中 前述凹部具有光吸收层。 17.如请求项16之半导体雷射元件,其中前述光吸收 层是比前述活性层带隙窄的半导体。 18.如请求项16之半导体雷射元件,其中前述光吸收 层系选自由Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、 Ru、Mg、Si、Al、Sc、Y、Mo、Ta、Co、Pd、Ag、Au、Pt、 In、此等之氧化物、SiN、SiC、BN及AlN组成的群中的 至少一种。 19.一种半导体雷射元件,其在基板主面上备有第一 导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同 导电型的第二导电型的半导体层、前述第二导电 型半导体层上的条状隆脊部及相对于该隆脊部大 致垂直的端面上的共振面而形成,其特征在于:离 开前述隆脊部的侧面,在前述第二导电型半导体层 具有离子注入区域,在前述第二导电型半导体层表 面上具有凹部。 20.如请求项19之半导体雷射元件,其中前述离子注 入区域和凹部在共振面的出射端面侧。 21.如请求项20之半导体雷射元件,其中从前述共振 面的出射端面侧向反射端面侧依次具有离子注入 区域、凹部。 22.如请求项19~21中任何一项之半导体雷射元件,其 中从前述共振面的出射端面侧向反射端面侧依次 具有第一离子注入区域、四部、第二离子注入区 域。 23.如请求项19之半导体雷射元件,其中前述离子是 采用选自由铝、硼、镁、锌、铍、碳、钙、质子 构成的群中的至少一种作为原料。 24.一种半导体雷射元件,其在基板主面上备有第一 导电型的半导体层、活性层、与第一导电型不同 导电型的第二导电型的半导体层、前述第二导电 型半导体层上的条状隆脊部及相对于该隆脊部大 致垂直的端面上的共振面而形成,其特征在于:在 前述共振面的出射端面侧,离开隆脊部的侧面,在 前述第二导电型半导体层具有光吸收区域和光散 射区域。 25.如请求项3之半导体雷射元件,其中在前述第二 导电型半导体层形成有用来形成前述波导通路区 域的隆脊部; 离开前隆脊部,而且在前述共振面附近区域中,在 前述第二导电型半导体层具有离子注入区域。 26.如请求项1~3、19~21中任何一项之半导体雷射元 件,其中前述第一导电型是n型,前述第二导电型是p 型。 27.如请求项1~3、19~21中任何一项之半导体雷射元 件,其中前述第一导电型半导体层、前述活性层和 前述第二导电型半导体层系由氮化物半导体构成 。 图式简单说明: 图1是关于实施方式1的半导体雷射元件的模式立 体模式图。 图2是关于实施方式1的半导体雷射元件的模式剖 面模式图。 图3A是表示凹部的平面形状实例的模式平面图。 图3B是表示凹部的平面形状实例的模式平面图。 图3C是表示凹部的平面形状实例的模式平面图。 图3D是表示凹部的平面形状实例的模式平面图。 图4A是表示圆形的凹部排列实例的模式平面图。 图4B是表示圆形的凹部排列实例的模式平面图。 图4C是表示圆形的凹部排列实例的模式平面图。 图4D是表示圆形的凹部排列实例的模式平面图。 图5A是表示直线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图5B是表示直线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图5C是表示直线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图6A是表示曲线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图6B是表示曲线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图6C是表示曲线状的凹部排列实例的模式平面图 。 图7A是表示凹部的剖面形状之一实例的模式剖面 图。 图7B是表示凹部的剖面形状之一实例的模式剖面 图。 图7C是表示凹部的剖面形状之一实例的模式剖面 图。 图8A是关于实施方式2的半导体雷射元件的模式立 体模式图。 图8B是关于实施方式2的半导体雷射元件凹部附近 的部分放大立体图。 图9A是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部平面形状实例的模式平面图。 图9B是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部平面形状实例的模式平面图。 图9C是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部平面形状实例的模式平面图。 图9D是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部平面形状实例的模式平面图。 图10A是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部与劈开辅助沟的平面形状实例的模式平面图。 图10B是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部与劈开辅助沟的平面形状实例的模式平面图。 图10C是表示关于实施方式2的半导体雷射元件中凹 部与劈开辅助沟的平面形状实例的模式平面图。 图11是表示关于实施方式3的半导体雷射元件的模 式立体图。 图12是表示关于实施方式4的半导体雷射元件的模 式剖面图。 图13是表示关于实施方式6的半专体雷射元件的模 式立体图。 图14是表示关于实施方式6的半导体雷射元件的变 形例的模式立体图。 图15是表示实施例1的X方向的FFP的曲线图。 图16是表示实施例2的X方向的FFP的曲线图。 图17是表示对照例1的X方向的FFP的曲线图。 图18是表示实施例4的半导体雷射元件寿命试验的 测定结果。 图19是表示实施例9的X方向的FFP的曲线图。
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