[发明专利]半导体激光元件、半导体激光元件的制造方法

说明书

特征在于，具备：半导体基板；谐振器部，其形成于半导体基板之上，具有有源层、后端面、和呈倒台面斜面的前端面；防反射涂膜，其形成于该前端面；反射膜，其形成于该后端面；衍射光栅，其形成于该有源层之上或之下；上部电极，其形成于该谐振器部之上；以及下部电极，其形成于该半导体基板之下，该谐振器部的谐振器方向的长度比该半导体基板的该谐振器方向的长度短，从该前端面射出激光。

技术领域

本发明涉及半导体激光元件和半导体激光元件的制造方法。

背景技术

从波导端面射出光的半导体激光元件被称为端面发光半导体激光器。端面发光半导体激光器具有通过上下的包覆层夹着有源层的波导构造。包覆层中的一者被掺杂为n型，另一者被掺杂为p型。从p型包覆层向有源层注入空穴，从n型包覆层向有源层注入电子，空穴和电子在有源层内复合而发光。光在该波导内传输期间获得增益而被放大。

作为端面发光半导体激光器之一的分布反馈型半导体激光器(DFB-LD)通过由半导体激光元件的端面和出射介质即空气的界面构成的反射镜、以及衍射光栅形成谐振器。在波导内传输的光的一部分在半导体端面向外部射出而成为镜损失。剩余的光由端面反射而再次在波导内传输。在反复进行上述动作期间，仅具有驻波的特定波长在谐振器内发生谐振。在波导传输时的内部损失以及端面反射时的镜损失之和与传输中获得的增益相等时产生激光振荡，从端面射出相干光。

为了对DFB-LD进行高速调制，需要高张弛振荡频率fr。如果将г设为光约束系数、v_g设为群速度、q设为基本电荷量、L设为有源层长度、W设为有源层宽度、d设为有源层厚度、设为微分增益、η_i设为内部量子效率、I设为电流值、I_th设为阈值电流，则以下的公式1成立。根据公式1可知，为了提高fr必须缩短有源层的长度L即激光元件的谐振器长度。

[式1]

如果像这样缩短激光元件的谐振器长度则fr变高，但是如果缩短谐振器长度则会产生芯片处理以及解理等变困难这样的问题。因此，提出了例如专利文献1、2和非专利文献1、2所公开的各种技术。具体而言，作为在维持芯片尺寸的状态下缩短谐振器长度的方法，提出了透明波导的集成、基于干蚀刻的出射端面形成技术、通过仅向有源层的一部分进行电流注入而缩短了有效的谐振器长度的激光元件等。另外，作为现有技术例也提出了将由(111)面构成的晶体面用作反射镜，使光向芯片表面或基板方向射出的水平谐振器型面发光激光元件。

专利文献1：日本特开2011-119311号公报

专利文献2：日本特开2009-130030号公报

非专利文献1：N.Nakamura et.al.,Optical Fiber CommunicationConference2015

非专利文献2：S.Matsuo et.al.,J.Lightwave Technol.33,No.6,2015

发明内容

为了实现能够高速动作的谐振器长度短的半导体激光元件，提出了如上所述的若干方法。这些提案大致分为缩小芯片尺寸的形式和在外部进行透明波导的集成等形式。前者存在如前所述的组装工序等中的处理的问题和解理变难的问题。关于后者，如果进行例如透明波导的集成则晶体生长次数增加，因此，存在成本增加的问题。

本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供处理和解理容易、而且能够缩短谐振器部的长度的半导体激光元件和半导体激光元件的制造方法。