[发明专利]半导体激光装置及其制造方法

说明书

本发明涉及具有高输出功率的半导体激光装置及其制造方法。

近年来，确立了晶体生长法，特别是有机金属汽相生长法(MOCVD法)，已可得到多种多样可控性良好的混晶化合物晶体。随着晶体生长法的发展，在半导体激光装置方面也取得了迅速的进步，特别是使用AlGaInP系列晶体的可见光半导激光装置在680nm和670nm的波段已在进行实用化方面的工作，现在最大的课题是如何使其使用波长更短和使输出功率更高。其中，在提高输出功率方面，使输出激光的窗口中的端面破坏光输出功率电平(COD电平)降到2MW/cm²以下是一个难关，已提出和报告了许多克服该难关的手段。

例如，在1991年电子通信学会春季全国大会GC-3上，或在Japanese Journal of Applied Physics Vol.29 No.9，Sep.1990，ppL.1666-L1668等上，已报告了通过在输出激光的窗口端面附近进行锌(Zn)扩散、只使该经过锌扩散的窗口层具备高能量来形成一种窗口结构的方法。

图6和图7是具备经过锌扩散的窗口层的窗口结构的半导体激光装置的斜视图(a)和剖面图(b)，图8(a)-(d)是说明其制造方法的斜视图。以下按照图6、图7和图8说明其构成和制造方法。

图6示出AlGaAs系的半导体激光装置，1是由n型GaAs构成的衬底，2是由n型GaAs构成的缓冲层，3是由n型AlGaAs构成的下包层，4是由i型GaAs构成的有源层，5是由p型AlGaAs构成的上包层，6是由n型GaAs构成的阻塞层，7是由p型GaAs构成的接触层，8是p电极，9是n电极，13是输出激光的正面(包含窗口面的面)，14是背面，15是扩散了锌的窗口层。

此外图7示出AlGaInP系的半导体激光装置，与图6相同的符号表示相同部分或相当部分，省略其说明。在图7中，10是由n型AlGaInP构成的下包层，11是由i型GaInP构成的有源层，12是由p型AlGaInP构成的上包层。    

在制造图6和图7所示的半导体激光装置方面，使用了如图8(a)所示的具有晶面(1，0，0)的圆片状衬底(n型GaAs)1。首先，如图8(b)所示，用MOCVD法在衬底1上依次层叠由n型GaAs构成的缓冲层2、由n型AlGaAs构成的下包层3、由i型GaAs构成的有源层4以及由p型AlGaAs构成的上包层5，之后，通过腐蚀部分地除去上包层5以形成沟槽，用由n型GaAs构成的阻塞层6填埋上述沟槽部分，再次使用MOCVD法层叠由p型AlGaAs构成的接触层7，从而形成多个激光元件16。

其次，如图8(c)所示，对窗口结构形成部分进行Zn扩散以形成Zn扩散层17，之后，如图8(d)所示，沿解离线18进行解离，分成多个激光元件16。再在各个激光元件16上形成n电极和p电极，由此制造成图6所示的半导体激光装置。

图7所示的半导体激光装置的制造过程如下：与图8(a)和(b)相同地使用MOCVD法层叠由n型GaAs构成的缓冲层2后，依次地层叠由n型AlGaInP构成的下包层、由i型GaInP构成的有源层和由p型AlGaInP构成的上包层，之后经过图8(c)和(d)的制造工序。

如上所述，在以往的半导体激光装置中存在以下问题：通过Zn的扩散来形成窗口层15，所以由于因浓度梯度或厚度的离散等原因。使窗口层15的可控性很差，而且在Zn扩散层17内进行解离，所以对解离面形状的可控性很差，不能得到良好的窗口结构。

此外，也考虑过如下方法：在形成图8(b)中示出的激光元件16之后进行解离，分离各个激光元件16，之后形成Zn扩散层但在该法中存在以下问题：Zn扩散工序变得极为困难，同时因为浓度梯度或厚度的离散等原因，窗口层15的可控性仍很差，不能得到良好的窗口结构。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供能在圆片状态下简便地得到可控性良好的窗口结构的半导体激光装置及其制造方法。

本发明的第一个方面是一种半导体激光装置，它具备在{2，1，1}GaAs衬底上晶体生长的晶体生长层、在该晶体生长层的{1，1，1}晶面上形成的窗口面、层叠在该窗口面上窗口层，以及在上述晶体生长层的上面和在上述GaAs衬底的下面设置的电极。

本发明的第二个方面是一种半导体激光装置，它具备在{2，1，1}GaAs衬底上晶体生长的多个晶体生长层、在该晶体生长层的各个{1，1，1}晶面上形成的窗口面、层叠在该穿口面上的窗口层以及形成在上述晶体生长层的各个上表面和上述GaAs衬底的下表面的电极。