半导体发光器件及其制造方法

专利名称：半导体发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种能够发射一束以上光的半导体发光器件及其制造方法。
背景技术：
近年来，在激光二极管(LD)领域内，正积极开发在同一基板(或基 底)上具有不同发光波长的多个发光部的多波长激光器件。该多波长激光器 件被用作例如光盘装置的光源。
这种光盘装置中，700nm带的激光光线被用于CD (Compact Disk,压缩 盘)的再现，和用于可记录光盘例如CD-R (可记录CD )、 CD-RW (可重写 CD)和MD (迷你盘)的记录和再现。另外，600nm带的激光光线被用于 DVD ( Digital Versatile Disk,数字通用盘)的记录和再现。通过在光盘装置 上安装多波长激光器件，能够实现多类现有光盘的记录和再现。此外，已实 现使用以GaN、 AlGaN混晶和GalnN混晶为代表的氮化物基III - V族化合 物半导体的短波长激光器件(400nm带)，且致力于将这种短波长激光器件 作为更高密度光盘的光源的实用化。通过开发包括短波长激光器件的多波长 激光器件，应用可被更加拓宽。
作为具有上述GaN发光部的三波长激光器件，在过去，提出了以下器 件(日本专利第3486900号)。该器件中，在GaN (氮化镓)制成的基板上 生长GaN基半导体，形成了 400nm带(例如405nm)波长的第一发光器件。 在GaAs (砷化镓)制成的同一基板上，相互平行地设置通过生长AlGalnP 基半导体的具有600nm带(例如，650nm )发光部的器件和通过生长AlGaAs 基半导体的具有700nm带(例如，780nm )发光部的器件，形成了第二发光 器件。第一发光器件和第二发光器件依次层叠在支持基底(热沉)上。

发明内容
当在上述三波长激光器件中层叠第一发光器件和第二发光器件时，为了 将各发光部的发光点准确定位在给定的位置，重要的是要准确检测出各发光
部的发光点的位置。通常，通过在X-Y-Z三维正交坐标系中由X轴方向、Y 轴方向和Z轴方向合成的总共3个方向中的坐标检测来进行位置检测。各发 光部的发光点的位置^L相似地4企测出。
具体地，使用在第一发光器件和第二发光器件的各自表面上形成的位置 检测标记，检测与谐振器方向正交的方向(X轴)的位置。检测精度在约士liam 以内。层叠方向(Y轴方向)的位置由晶体生长厚度、电极和类似物的厚度 确定，于是不必使用位置检测标记检测Y轴方向的位置。工艺中确定的Y 轴方向的位置精度在约士llim以内。按照检测X轴方向位置的相同方式，使 用在第一发光器件和第二发光器件的各自表面上形成的位置检测标记，检测 谐振器方向(Z轴方向)的位置。检测精度取决于解理位置精度。例如，GaAs 基板的解理位置精度约为士2fim,和GaN基板的解理位置精度约为士5(im。即， 谐振器方向的检测精度相比其它方向的检测精度差很多。它表明不容易将各 发光部的发光点准确定位在给定的位置。
因此，可以想到谐振器方向的位置检测不使用位置检测标记，而是通过 识别自身解理面的图像。然而，这种情况下，当发光器件由对于从可见光至 红外光的光线透明的材料例如GaN基半导体制成时，图像识别的对比度低， 于是不能确保充分的精度。
上述问题不仅出现在第一发光器件和第二发光器件层叠在上述三波长 激光器件中时，而且出现在检测各种半导体发光器件的解理位置时。
鉴于此，本发明中，期望提供一种能够精确检测解理位置的半导体发光
器件及其制造方法，和通过层叠上述半导体发光器件在另 一半导体发光器件
上而形成的半导体发光器件及其制造方法。
按照本发明的一实施例，提供一种第一半导体发光器件，包括具有有源 层的半导体层和具有布置在解理面中的端部的第一标记。
按照本发明的 一 实施例，提供一种通过层叠第 一发光器件和第二发光器 件形成的第二半导体发光器件。第一发光器件和第二发光器件中的至少一个 具有包括有源层的半导体层和具有布置在解理面中的端部的标记。
在按照本发明实施例的第一和第二半导体发光器件中，标记的端部布置 在解理面中。为了将标记端部布置在解理面中，应通过解理形成在半导体上 或半导体中的构件的位置来形成标记并因此割断构件。即，前述标记通过解
理形成。标记的形状和尺寸随解理位置变化。 按照本发明的一实施例，提供一种通过以下步骤制造的第三半导体发光
器件，该步骤包括在基板上形成包括有源层的半导体层；在半导体层上形 成标记；以及在标记的位置解理基板和半导体层，并因此割断标记。 层可以设置在半导体层与标记之间。
在按照本发明实施例的第三半导体发光器件中，设置了通过解理割断的 标记。标记的形状和尺寸随基板和半导体层被解理时的解理位置变化。
按照本发明的一实施例，提供一种半导体发光器件的第一制造方法，包 括以下步骤在基板上形成包括有源层的半导体层；在半导体层上形成标记； 以及在标记的位置解理基板和半导体层，并因此割断标记。
在按照本发明实施例的半导体发光器件的第一制造方法中，通过在标记 的位置解理基板和半导体层来割断标记。割断后标记的形状和尺寸随基板和 半导体被解理时的解理位置变化。
按照本发明的一实施例，提供一种通过层叠第一发光器件和第二发光器 件而形成的半导体发光器件的第二制造方法，该方法包括以下步骤在第一 基板上依次形成包括第一有源层的第一半导体层和标记后，通过在标记的位 置解理第一基板和第一半导体层形成第一解理面，和通过解理割断标记来形 成割断标记；在第二基板上形成包括第二有源层的第二半导体层后，通过在 给定位置解理第二基板和第二半导体层来形成第二解理面；得到第二解理面 的位置，和基于割断标记的形状和尺寸，得到第一解理面的位置；以及基于 分别得到的第一解理面和第二解理面的位置信息，层叠第一发光器件和第二 发光器件。
在按照本发明实施例的半导体发光器件的第二制造方法中，当在标记的 位置解理第一基板和第一半导体层时，通过解理割断标记，于是形成割断标 记。割断标记的形状和尺寸随第一基板和第一半导体层被解理时的解理位置 变化。于是，可基于割断标记的形状和尺寸得到第一发光器件的第一解理面 的位置。同时，可通过各种方法得到第二发光器件的第二解理面的位置。基 于得到的两个解理面的位置信息，层叠第一发光器件和第二发光器件。
按照本发明实施例的第 一半导体发光器件，设置了具有布置在解理面中 的端部的标记。于是，标记的形状和尺寸随解理位置变化。因此，通过得到 标记的形状和尺寸，可准确得到解理位置。
按照本发明实施例的第二半导体发光器件，在层叠的第 一发光器件和第
二发光器件的至少一个中，设置了具有布置在解理面中的端部的标记。因此， 利用标记的形状和尺寸随解理位置变化的事实，当基于标记的形状和尺寸得 到解理位置时，以及在基于得到的位置信息等层叠第一发光器件和第二发光 器件时，可减小具有基于标记的形状和尺寸得到的解理位置的发光器件的至 少解理位置误差。因此，仅仅通过这么多，第一发光器件和第二发光器件就 可彼此精确对准。因此，可提供精确对准的半导体发光器件。'
按照本发明实施例的半导体发光器件的第一制造方法，通过在标记的位 置解理基板和半导体层割断标记。于是，割断后标记的形状和尺寸随基板和 半导体层被解理时的解理位置变化。因此，通过得到标记的形状和尺寸，可 精确对准解理位置。
按照本发明实施例的半导体发光器件的第二制造方法，当第 一基板和第 一半导体层在标记的位置^^皮割断时通过解理而割断标记来形成割断标记。于 是，利用标记的形状和尺寸随解理位置变化的事实，当基于标记的形状和尺 寸得到解理位置时，和当基于得到的位置信息等层叠第一发光器件和第二发 光器件时，可减少具有基于标记的形状和尺寸得到的解理位置的发光器件的 至少解理位置误差。因此，仅通过这么多，第一发光器件和第二发光器件可 彼此精确对准。因此，可提供精确对准的半导体发光器件。
从下面的说明，发明的其它及进一步的目的、特征和优势将更全面地呈现。


图1是按照本发明第一实施例的半导体发光装置的俯视结构图； 图2是图1的半导体发光装置沿箭头A-A的剖面结构图； 图3是图1的半导体发光装置沿箭头B-B的剖面结构图； 图4是图1的半导体发光装置沿箭头C-C的剖面结构图； 图5是图2的半导体发光装置沿箭头D-D的剖面结构图； 图6是用于说明第二基板中缺陷区的剖面结构图； 图7是用于说明在图6的第二基板被切掉前的大GaN基板例子的平面 结构图； .
图8是用于说明图7的大GaN基板的另一例子的平面结构图9是用于说明离子注入中加速电压与TLM值之间关系的关系图IO是用于说明图1的位置标记的剖面图；以及
图11是安装了该半导体发光装置的信息记录/再现装置的结构示意图。
具体实施例方式
将参考附图详细说明发明的实施例。
图1示出了按照本发明实施例的激光二极管装置的俯视图结构。图2示 出沿图1的箭头A-A的剖面结构。图3示出沿图1的箭头B-B的剖面结构。 图4示出沿图1的箭头C-C的剖面结构。图5示出沿图2的箭头D-D的剖 面结构。如图2所示，激光二极管装置中，激光二极管1接合到作为支持部 件的底座10,和作为放热部件的热沉11接合到底座10的背面。图1至图5 示意性示出了激光二极管装置，但尺寸和形状不同于实际使用的情况。
如图2所示，激光二极管l中，芯片状第二发光器件30和芯片状第一 发光器件20依次层叠在底座10上。第一发光器件20由能够沿叠层面内方 向发射CD用700nm带(例如780nm )光的第一器件20A和能够沿叠层面 内方向发射DVD用600nm带(例如650nm )光的第二器件20B组成。同时， 第二发光器件30是能够沿第一发光器件20的发光方向的相同方向发射 4()0nm波长附近(例如405nm)光的器件。因此，激光二极管1具有作为三 波长激光器件的功能。
此外，激光二极管l中，第一发光器件20倒置(基板侧朝上)，和然后 层叠在第二发光器件30上，使得第一器件20A的发光点23A-1 (后述)尽 可能靠近第二发光器件30的发光点33-1 (后述)。由此，从第一发光器件 20发射的光和从第二发光器件30发射的光能够通过同一光路，以使用公共 透镜系统(未示出)。层叠第一发光器件20和第二发光器件30的方法不限 于此。例如，第一发光器件20可层叠在第二发光器件30上，使得第一发光 器件20的发光点23B-1 (后述)与第二发光器件30的发光点33 - 1彼此接 近。另外，第一发光器件20可层叠在第二发光器件30上，使得第一发光器 件20的发光点23A-1和发光点23B-1之间的中点接近第二发光器件30的发 光点33 - 1。
底座10由具有相当高热导率的材料例如A1N制成。从而，激光二极管 1中产生的热被充分扩散，激光二极管1不暴露在高温下，因此可改善可靠 性。作为底座10的材料，可选择Si或类似材料。然而，就热导率而言，A1N
更具优势。在底座10的激光二极管1侧的表面上，形成n侧公共电极12。 n 侧公共电极12由例如金属薄膜制成，例如Au(金)。如图l所示，n侧公共 电极12分别连接到第一发光器件20的n侧电极27 (后述)和第二发光器件 30的n侧电极37 (后述)。
热沉11由例如具有电和热传导特性的材料制成，例如Cu (铜)。表面 被覆Au或类似材料制成的薄膜(未示出)。如图1所示，导线50的一端接 合到热沉11的表面。导线50的另一端接合到n侧公共电极12的表面。热 沉11和n侧公共电极12通过导线50彼此电连接。从而，经由底座10扩散 的激光二极管1的热被释放到外部，以维持激光二极管l在合适的温度。另 外，从外部电源(未示出)供给的电流可经由热沉11有效传导至激光二极
在激光二极管1与底座IO之间，设置了将激光二极管1接合到底座10 的焊接层13。在底座IO与热沉11之间，设置了将底座IO接合到热沉11的 焊接层14 (参见图2 )。焊接层13由例如焊接温度250摄氏度的Au-Sn (金 锡)坪料制成。焊接层14由例如焊接温度约从150摄氏度至170摄氏度的 低熔点焊料制成，含有作为主要成分的In (铟)或类似材料。
第一发光器件20
第一发光器件20中，如图2所示，能够发射700nm带(例如780nm) 光的第一器件20A和能够发射600nm带(例如650nm )光的第二器件20B 彼此平行地形成在公共第一基板21上。第一器件20A由GaP基III - V族化 合物半导体制成。第二器件20B由GaAs基III- V族化合物半导体制成。这 里的GaP基III - V族化合物半导体指含有短周期周期表中3B族元素的至少 Ga (镓)和短周期周期表中5B族元素的至少P (磷)的半导体。GaAs基III -V族化合物半导体指含有短周期周期表中3B族元素中至少Ga(镓)和短 周期周期表中5B族元素中至少As (砷)的半导体。GaP基III- V族化合物 半导体和GaAs基III - V族化合物半导体均是对于从可见光至红外光的光线 不透明的材料。
第一器件20A中，半导体层22A生长在第一基板21上。半导体层22A 是一激光器件部，在该激光器件部中n型盖层、有源层23A、 p型盖层和p 侧接触层依次从第一基板21侧沿叠层方向层叠。这些层除有源层23A外没
有具体显示在图中。
第一基板21由例如通过切掉部分大GaP基板得到的n型GaP制成。n 型盖层由例如n型AlGalnP制成。有源层23A具有阱层和垒层组成的多量子 阱结构，阱层和垒层分别由例如组成彼此不相同的AlxlGax2Ini.xl.x2P( 0<xl<l, 0<x2<l ，和0<l-xl-x2<l )形成。p型盖层由例如p型AlGalnP制成。p侧接 触层由例如p型GaP制成。p型盖层的部分和p侧接触层具有沿单轴方向(垂 直于图2纸面的方向)延伸的带状脊24A。从而，可以进行电流限制。脊24A 的延伸方向对应于第一器件20A的谐振器方向。有源层23A中，对应于脊 24A的区域是发光点23A - 1 。
第二器件20B中，半导体层22B按照第一器件20A的相同方式生长在 第一基板21上。半导体层22B是一激光器件部，在该激光器件部中n型盖 层、有源层23B、 p型盖层和p侧接触层依次从第一基板21侧沿叠层方向层 叠。这些层除有源层23B外没有具体显示在图中。
n型盖层由例如n型AlGaAs制成。有源层23B具有阱层和垒层组成的 多量子阱结构，阱层和垒层分别由例如组成彼此不相同的Alx3GaNx3As (0<x3<l )形成。p型盖层由例如p型AlGaAs制成。p侧接触层由例如p 型GaAs制成。p型盖层的部分和p侧接触层具有沿平行于第 一器件20A的 谐振器方向的方向延伸的带状脊24B。从而，可以进行电流限制。脊24B的 延伸方向对应于第二器件20B的谐振器方向。出自于有源层23B，对应于脊 24B的区域是发光点23B _ 1。
绝缘层25形成在除脊24A和24B的顶面(p侧接触层的表面)外的半 导体层22A和22B的表面(此后称为表面22C )上。表面22C与绝缘层25 之间，例如可布置用于改善表面22C与绝缘层25之间接触性的层或类似层。 绝缘层25具有高热导率和高绝缘性。绝缘层25中，例如，包括含有主材料 例如A1N (氮化铝)、BN (氮化硼)、SiC (碳化硅)、GaN和AlGalnN (铝 ^U因氮)且不含氧的绝缘材料的层和包括绝缘材料例如A1N0X、 BNOx、 Si02、 GaNO、和AlGaInNOx的层依次从表面22C侧层叠。
由于绝缘层25设置在表面22C上，电流仅从未设置绝缘层25的区域、 即从脊24A和24B的顶面流入有源层23A和23B中。因此，绝缘层25也具 有电流限制功能。
p侧电极26A设置在乂人脊24A的顶面至绝缘层25的部分表面连续的表 面上。p侧电极26A电连接到脊24A的p侧接触层。如后所述，p侧电极26A与对向电极42相对布置，第二发光器件30的焊接层41介于其间，并且与 对向电极42电连接，焊接层41介于其间。p侧电极26B设置在从脊24B的 顶面至绝缘层25的部分表面连续的表面上。p侧电极26B电连接到脊24B 的p侧接触层。如后所述，p侧电极26B与对向电极44相对布置，第二发 光器件30的焊接层43介于其间，并且与对向电极44电连接，焊接层43介 于其间。同时，在第一基板21的背面上，设置n侧电极27。 n侧电极27电 连接到第一基板21。如图l所示，导线51的一端接合到n侧电极27的表面。 导线51的另 一端接合到n侧公共电极12。 n侧电极27和n侧公共电极12 经由导线51彼此电连接。
p侧电极26A和26B具有多层结构，其中，例如Ti(钛)、Pt (钼)和 Au(金)依次层叠。n侧电极具有一种结构，在该结构中例如，Au和Ge(锗) 的合金、Ni (镍)和Au从第一基板21侧依次层叠。
在垂直于脊24A和24B的延伸方向(谐振器方向)的一对解理面Sl和 S2上，形成一对反射镜膜(未示出)。在主发射侧的解理面Sl (第一解理面， 参考图1)上形成的反射镜膜由例如A1203 (氧化铝)制成，且调整为具有 低反射率。同时，在主发射侧的另一侧的解理面S2上形成的反射镜膜由例 如氧化铝层和Ti02 (氧化钛)层交替层叠在其中的叠层制成，且调整为具有 高反射率。因此，有源层23A的发光区(发光点23A-1 )和有源层23B的发 光区(发光点23B-1)中分别产生的光在一对反射镜膜之间传播、放大，且 从低反射率侧的反射镜膜以光束射出。可通过例如光检测器或类似物(未示 出)检测从高反射率侧的反射镜膜泄漏的光，被测光转化成光电流，并因此 测量从低反射率侧发射的光的光功率。
第二发光器件30
第二发光器件30是能够发射400nm左右(例如405nm)光的激光二极
管，且由氮化物基in-v族化合物半导体制成。氮化物基ni-V族化合物半
导体在这里指包含短周期周期表中至少一个3B族元素和短周期周期表中5B 元素中至少N (氮)的半导体，且是对于从可见光至红外光透明的材料。
如图1和图2所示，第二发光器件30中，半导体层32 (第三发光部) 生长在第二基板31上。第二发光器件30具有比第一发光器件20的谐振器 长度L1长的谐振器长度L2。半导体层32是一激光器件部，在该激光器件 部中例如n型盖层、有源层33、 p型盖层和p侧接触层从第二基板31侧沿
叠层方向依次层叠。这些层除有源层33外没有具体显示在图中。
如图6的放大图所示，第二基板31由具有与平均位错密度低的低缺陷 区31A相邻的多个高缺陷区31B的n型GaN (氮化《家)制成，高缺陷区的 平均位错密度高于低缺陷区31A的平均位错密度。此实施例中，第二基板 31中，低缺陷区31A位于横向(与谐振器方向正交的方向)的中心区域， 和高缺陷区31B位于低缺陷区31A两侧的区域(包括侧面的区域)。
例如，如图7和图8所示，通过切掉其中高缺陷区31B规则(周期)、 例如以横向约几百微米的周期布置在低缺陷区31A中的大GaN基板131的 一部分来得到第二基板31。当高缺陷区31B如图6所示在GaN基板131的 表面上呈现沿谐振器方向延伸的连续条的情况下，高缺陷区31B的形状是沿 谐振器方向和纵向贯穿GaN基板131的平面。同时，当高缺陷区31B如图 7所示在GaN基板131的表面上呈现沿谐振器方向延伸的不连续条的情况 下，高缺陷区31B以谐振器方向上的带状分布在GaN基板131上，则是纵 向贯穿GaN基板131的带状。GaN基板131的低缺陷区31A的平均位错密 度是例如5xl05cm-3。高缺陷区31B的平均位错密度是例如2xl08cm-3。
如日本未审专利申请公报第2003-124572中描述的，通过在保持小面组 成的斜面的状态下的晶体生长来形成前述GaN基板131。利用这种晶体生长 方法，位错密度高的区可集中在给定区域。此外，如上所述，位错密度A的 区和位错密度低的区可以规则且周期地形成。结果，如后所述，激光结构可 仅形成在位错密度低的区中，于是可形成发光特性优异的器件。
同时，如图6的放大图所示，半导体层32分别具有在对应第二基板31 的高缺陷区31B的部分中的高缺陷区32B和在对应j氐缺陷区31A的部分中 的低缺陷区32A。具体地，半导体层32中，低缺陷区32A位于横向的中心 区域，和高缺陷区32B位于低缺陷区32A两侧的区域(包括侧面的区域)。 如后所述，通过利用例如MOCVD (金属有机化学气相沉积)方法的外延生 长，在第二基板31上形成半导体层32。于是，第二基板31的晶体位错传播 到半导体层32。
高缺陷区32B具有在半导体层32表面上及其附近的高电阻区32B- 1。 通过例如以80kev或以上的离子能量将B、 N、 Fe或类似离子注入到半导体 层32表面上，形成了高电阻区32B-l。如图9所示，当加在端子之间的加速 电压是80kev或以上时，TML (传输线法)值成为恒定，IOV。它表明这种情况下，高缺陷区32B的表面或其附近可充分绝缘。因此，高电阻区32B-1 防止在后述制造步骤中通过划片将条30A加工成芯片时绝缘层35的一部分 意外被撕掉并且得到的高电阻区32B-1的露出部分与p侧电极36(后述)短 路而产生漏电流和降低发光强度的事件。图6中，高缺陷区32B设置在半导 体层32的表面中平行于谐振器方向的两侧面及其附近。然而，高缺陷区32B 优选设置在半导体层32的表面中至少连接垫39、 46和48侧的表面上(侧 面S5的附近)。
另外，可通过切割其中多个高缺陷区31B (第二区)无规则形成在低缺 陷区31A中的大GaN基板来形成第二基板31 。 GaN是具有约2W/(cm.K)的 高热导率的导热性优异的材料。当n型GaN用作第二基板31时，利用这种 性能，第二基板31也可用作散播激光二极管1中产生的热的热沉。
n型盖层由例如n型AlGaN制成。有源层33具有阱层和垒层组成的多 量子阱结构，阱层和垒层例如分别由组成彼此不相同的Gax4Ini_x4N(0<x4<l ) 形成。p型盖层由例如p型AlGaN制成。p侧4妄触层由例如p型GaN制成。
如图2和图6所示，p型盖层的一部分和p侧接触层具有沿平行于第一 发光器件20谐振器方向的方向延伸的带状脊34。由此进行电流限制。脊34 的延伸方向对应于第二发光器件30的谐振器方向。脊34形成在半导体层32 的低缺陷区32A中。有源层33中，电流注入区(发光点33 _ 1 )形成在对 应于脊34的区域中。
如图2所示，绝缘层35形成在从脊34的侧面至p型盖层的表面的连续 表面(此后称为表面32A)上。在表面32A与绝缘层35之间，例如可布置 用于改善表面32A与绝缘层35之间接触特性的层或类似层。绝缘层35具有 高热导率和高绝缘性，如同前面的绝缘层25。绝缘层35中，例如，包括具 有例如为A1N、 BN、 SiC、 GaN和AlGalnN的主材料且不含氧的绝缘材料的 层和包括例如AlNOx、 BNOx、 Si02、 GaNOx和AlGaInNOx的绝缘材料的层 乂人表面32A侧依次层叠。
由于绝缘层35设置在表面32A上，电流仅从未设置绝缘层35的区域、 即从脊34的顶面流入有源层33中。因此，绝缘层35也具有电流限制功能。
在第二基板31的背面上，设置n侧电极37。 n侧电极37电连接至第二 基板31。如上所述，n侧电极37连接到外部电源，n侧公共电极12、热沉 11等介于其间。n侧电极37具有一种结构，例如Au与Ge的合金、Ni和Ali从第一基板21侧依次层叠在其中。
p侧电极36设置在连续从脊34顶面(p侧接触层的表面)至绝缘层35 表面的表面上。p侧电极36电连接到p侧接触层。如图2所示，除了p侧电
和具有在连接垫39的区域中的开口的绝缘层40分别设置在绝缘层35上。 如图5所示，连接垫39设置在主发射侧的解理面S3 (第二解理面)附近和 作为在与谐振器方向正交的方向上彼此相对布置的一对侧面中 一个的侧面 S5附近的部分中。导线52的一端接合到连接垫39的表面。导线52的另一 端连4妄到外部电源。
p侧电极36、连接部38和连接垫39分别具有多层结构，其中依次层叠 例如Ti、 Pt和Au。绝缘层40由例如与前面绝缘层35材料类似的材料制成。
如图3和图5所示，在绝缘层40上，分别设置了用焊接层41焊接的带 状对向电极42、用焊接层43焊接的带状对向电极44、物理且电连接到对向 电极42的连接垫46 (利用介于其间的连接部45 )、和物理且电连接到对向 电极44的连接垫48 (利用介于其间的连接部47 )。
如图3和图5所示，对向电极42在芯片的中心区域中沿谐振器方向延 伸形成，且布置在解理面S3侧附近。对向电极42与第一器件20A的p侧电 极26A相对布置，且利用介于其间的焊接层41电连接到p侧电极26A。对 向电极44邻近对向电极42形成在芯片的p侧电极36的相反侧的外缘区域 中。对向电极44沿谐振器方向延伸形成，且布置在解理面S3侧附近。对向 电极44与第二器件20B的p侧电极26B相对布置且利用介于其间的焊接层 43电连接到p侧电极26B。图1示出了第一发光器件20的主发射侧的端面 和第二发光器件的主发射侧的解理面S3布置在同一平面上的情况。然而， 此实施例不限于此。例如，第一发光器件20的主发射侧的端面和第二发光 器件的主发射侧的解理面S3可布置在彼此不同的平面上。
如图5所示，连接垫46设置在一区域中，该区域是主发射侧的解理面 S3与主发射侧的相反侧的解理面S4之间的中间区域，且靠近侧面S5。连接 垫48设置在主发射侧的相反侧的解理面S4附近且邻近侧面S5的区域中。 连接垫46和48与连接垫39 —起在第二发光器件30的脊34的延伸方向(谐 振器方向)上布置成一列。即，连接垫39、 46和48全部形成在第二发光器 件30的表面上，在平行于带状对向电极42和44的带状区蜂中并排布置，
且设置在作为沿与谐振器方向正交的方向相对布置的一对侧面中一个的侧
面S5与对向电极42之间，邻近对向电极42。
如图5所示，连接部45形成在对向电极42与连接垫46之间。于是， 连接部45设置在其是解理面S3与解理面S4之间中间区域的区域中，且邻 近侧面S5 ，连接垫46介于其间。连接部47形成在对向电极44与连接垫48 之间。于是，连接部47设置在邻近解理面S4的区域中，且位于解理面S4 与对向电极42和44之间。
导线53的一端接合到连接垫46的表面。导线53的另一端连接到外部 电源。导线54的一端接合到连接垫48的表面。导线54的另一端连接到外 部电源。
焊接层41和43用于焊接对向电极42和44到p侧电极26A和26B,使 对向电极42和44电导通至p侧电极26A和26B。例如，焊接层41和43由 焊接温度250摄氏度的Au-Sn (金锡)焊料制成。对向电极42和44、连接 部45和47以及连接垫46和48由例如金属薄膜如Au (金)制成。
在垂直于脊34的延伸方向(谐振器方向)的解理面S3和S4上，形成 一对反射镜膜55和56 (参考图4 )。形成在主反射侧的解理面S3上的反射 镜膜55由例如八1203制成，且调整为具有低反射率。同时，形成在主反射侧 的相反侧的解理面S4上的反射镜膜56由例如其中氧化铝层和Ti02层交替 层叠的叠层制成，且调整为具有高反射率。因此，有源层33的发光区(发 光点33-1)中产生的光在一对反射镜膜55和56之间传播、放大，且从低 反射率侧的反射镜膜55射出成为光束。通过例如光^^测器或类似物(未示 出)，可检测从高反射率侧的反射镜膜56泄漏的光，被测光转换成光电流， 并由此测量从低反射率侧反射的光的光功率。
如图1和图5所示，标记49A和49B (割断标记)设置在绝缘层35的 表面上。标记49A和49B是用于主检测第二发光器件30的解理面S3和S4 在谐振器方向上位置的标志。在制造步骤中层叠第一发光器件20和第二发 光器件30时使用该标记49A和49B。标记49A和49B也可用作才全测第二发 光器件30在与谐振器方向正交的方向上位置的标志。
标记49A和49B的至少各一端部布置在解理面S3或解理面S4的平面 内。图1和图5中，标记49A设置在解理面S3侧，和标记49B设置在解理 面S4侧。另外，标记49A和49B可延伸到被结合的配对解理面。当如上所述一体形成标记49A和49B时，结合的标记49A和49B可用作p侧电极36。 如图10所示，制造步骤中，在第二基板31切掉前的大半导体基板(例 如GaN基板131 )上的绝缘层35的表面上形成标记49D的位置(具体地， 解理半导体基板的解理区Po)，通过在该标记49的位置解理半导体基板来 割断标记49D，形成标记49A和49B。即，通过解理形成标记49A和49B。 于是，标记49A和49B的形状和尺寸按照解理位置变化。因此，通过使用 图像识别装置或类似装置获得标记49A和49B的形状和尺寸，可准确得到 谐振器方向上解理面S3和S4的位置(解理位置)，和进一步，得到谐振器 方向上解理面S3中发光点的位置。图10是其中标记49D、对向电极42等 于制造步骤中形成在绝缘层35上的半导体基板的平面结构图。图IO中虚线 代表划片区P,。
标记49D由不接触例如对向电极42的导电构件的孤立岛状金属膜制成。 于是，如同标记49D，将标记49D割断得到的标记49A和49B由不接触例 如对向电极42的导电构件的孤立岛状金属膜制成。因此，标记49A和49B 不具有例如注入电流到脊34中的电功能。标记49A、 49B和49D由与对向 电极42等的材料类似的材料制成。于是，标记49D可与对向电极42等一同 在制造步骤中形成。
如上所述，标记49A的形状和尺寸在标记49D通过解理,皮割断时确定。 因此，标记49A的形状和尺寸是随解理中解理位置变化的函数。
如图1和图5所示，例如，绝缘层35表面中，标记49C设置在连接垫 39与连接垫46之间，且在连接垫46与连接垫48之间。标记49C是用于检 测第二发光器件30在与谐振器方向正交的方向上位置的标志。制造步骤中 当层叠第一发光器件20和第二发光器件30时使用标记49C。标记49C可布 置成平行方向上夹住第一连接垫39、 46和48的列。这种情况下，第一连接 垫39、 46和48的位置可远离解理面S3和S4，并由此可防止解理面S3和 S4附近的高缺陷区32B中产生泄漏故障。
如图1和图5所示，接照标记49A的相同方式，标记49C可由不4妻触 导电构件例如对向电极42的孤立岛状金属膜制成。另外，标记49C可接触 例如对向电极42的导电构件。标记49C由与对向电极42等的材料类似的材 料制成。标记49C可在制造步骤中与对向电极42等一起形成。
具有以上结构的半导体发光装置可例如如下制造。
首先，形成作为激光二极管1的构成要素之一的第一发光器件20。半导
体层22A通过例如MOCVD法形成。此时，作为GaP基III - V族化合物半 导体的原料，例如，使用TMA(三曱基铝)、TMG(三甲基镓)、TMIn(三 甲基铟)或PI3 (磷化氢)。
具体地，n侧接触层、n型盖层、有源层23A、 p型盖层和p侧接触层依 次层叠在大GaP基板上以形成半导体层22A。接着，半导体层22A中，通 过例如干法蚀刻，对p侧接触层和p型盖层构图，从而得到窄的带状凸部， 以形成以给定间隔相互平行的多个脊24A。
然后，通过类似于前述方法的方法形成半导体层22B。作为GaAs基m -V族化合物半导体的原料，例如，使用TMA、 TMG、 TMIn和AsH3 (砷 化氢)。
具体地，在GaP基板的表面中没有形成脊24A的部分上，n侧接触层、 n型盖层、有源层23B、p型盖层和p侧接触层依次层叠以形成半导体层22B。 接着，半导体层22B中，通过例如干法蚀刻，对p侧接触层和p型盖层构图， 从而得到窄的带状凸部，以形成脊24A间的脊24B。
接着，通过沉积或溅射，包含主材料例如A1N、 BN、 SiC、 GaN和AlGalnN 且不含氧的绝缘材料(例如A1N)形成在脊24A和24B的顶面上和表面A 上。此后，通过例如暴露表面在水蒸气或类似物中，得到的表面被氧化。因 此，例如AlNOx的氧化物形成在表面上，和形成绝缘层25。
接下来，绝缘层25中，通过蚀刻除去对应于脊24A和24B的顶面(接 触层的表面)的区域。此后，p侧电极26A形成在/人脊24A的p侧接触层的 表面至绝缘层25的部分表面的连续表面上。p侧电极26B形成在从脊24B 的p侧接触层的表面至绝缘层25的部分表面的连续表面上。
随后，解理GaP基板，以形成脊24A和24B彼此平行地交替布置在其 上的条20A。此后，在解理面Sl和S2上形成一对反射镜膜55和56。然后， 对于每对脊24A和24B将条20A芯片切割，以得到芯片。从而形成第一发 光器件20。
然后，形成第二发光器件30。半导体层32通过例如MOCVD法形成。 作为氮基m - V族化合物半导体的原料，例如，使用TMA(三曱基铝)、TMG (三曱基镓)、TMIn (三曱基铟)或铵(NH3)。
具体地，n侧接触层、n型盖层、有源层33、 p型盖层和p侧接触层依
次层叠在GaN基板131上(参考图7和图8)以形成半导体层32。接着，半导 体层32中，通过例如干法蚀刻，对p侧接触层和p型盖层构图，从而得到 窄的带状凸部，以形成用于各低缺陷区的每一脊34，且各脊34相互平行形成。
接着，以80kev或以上的离子能量将B、 N、 Fe等离子注入包括在GaN 基板131中的高缺陷区32B的表面上。因此，在高缺陷区32B的表面上及 其附近形成高电阻区32B-l。此后，利用与形成绝缘层25的方法类似的方法， 在脊34的顶面和表面B上形成绝缘层35。
接下来，绝缘层35中，通过蚀刻除去对应于脊34的顶面(接触层的表 面)的区域。此后，p侧电才及36、连接部38和连4妾垫39同时形成在从脊34 的p侧接触层的表面至绝缘层35的部分表面的连续表面上。
接着，形成具有在连接垫39的区域中的开口的绝缘层40。此后，在绝 缘层40上同时形成对向电极42和44、连接部45和47、连接垫46和48、 以及标记49C和49D。
随后，解理GaN基板131，以形成多个脊34彼此平行布置在其上的条 30A。从而通过解理将标记49D割断，和于是形成标记49A和49B。此后， 在通过解理形成的解理面S3和S4上形成一对反射镜膜55和56。
接下来，在各脊34之间将条30A芯片切割，以得到芯片。从而形成第 二发光器件30。
然后，半导体层22A和22B侧朝下(半导体层22A和22B侧面对第二 发光器件30侧)将第一发光器件20接合到第二发光器件30的半导体层33 侧的表面上，使第一发光器件20的端面(解理面)中的主发射侧的面与第 二发光器件30的解理面S3位于同一平面内，和使得第一发光器件20中光 从其发射的两个斑(对应于发光点23A-1和23B-1 )和第二发光器件30中 光从其发射的斑(对应于发光点33-l的区域)具有给定的物理关系。具体 地，利用图像识别装置等识别第一发光器件20的给定位置和第二发光器件 30的标记49A、 49B和49C，以检测其位置。基于检测的位置信息(X-Y-Z 三维正交坐标)，层叠第一发光器件20和第二发光器件30。结果，形成了此 实施例的激光二极管1。
随后，激光二极管1的第二发光器件30接合到底座10，利用了介于其 间的焊接层13。此后，通过焊接层14将底座的背面固定到热沉11 (参见图2)。最后，通过键合导线50至54,制造出此实施例的半导体发光装置。
此实施例的半导体发光装置中，当给定电压加在电连接到p侧电极36 的连接垫39与电连接到n侧电极37的热沉11之间时，电流注入有源层33 中，和由于电子空穴复合产生发光。于是，从第二发光器件30的发光点33 - 1沿叠层面内方向发射波长约400nm (例如405nm )的激光光线。当给定 电压加在电连接到p侧电极26A的连接垫46与电连接到n侧电极27的热沉 ll之间时，电流注入有源层23A中，和由于电子空穴复合产生发光。于是， 从第一器件20A的发光点23A - 1发射600nm带(例如650nm )的激光光线。 当给定电压加在电连接到p侧电极26B的连接垫48与电连接到n侧电极27 的热沉ll之间时，电流注入有源层23B中，和由于电子空穴复合产生发光。 于是，从第二器件20B的发光点23B - 1发射700nm带(例如780nm )的激 光光线。如上所述，此实施例的半导体发光装置中，第二发光器件30、第一 器件20A和第二器件20B可独立发射波长彼此不同的激光光线。
此时，激光二极管1中，由于高电流密度产生焦耳热。第二发光器件30 中产生的热散逸到热沉11侧。同时，第一发光器件20中产生的热经由脊24A 和24B以及绝缘层25和35散逸到第二发光器件30。
此实施例中，具有由高放热性的氮基III- V族化合物半导体形成的半导 体层32的第二发光器件30被设置为接触第一发光器件20。因此，第一发光 器件20的热可经由第二发光器件30和热沉11充分散播。如刚说明的，激 光二极管1中，可有效散播第一发光器件20和第二发光器件30中产生的热。 因此，降低了热阻，和能提高放热特性。结果，可改善激光二极管1的特性 和可靠性。
此实施例中，分别且电连接到给各脊24A、 24B和34分离地供给电流 的p侧电极26A、 26B和36的连4妄垫39、 46和48全部形成在第二发光器 件30的表面(热沉11的相对侧的表面)上；平行于带状对向电极42和44 布置；且设置在作为沿与谐振器方向正交的方向彼此相对布置的一对侧面中 一个的侧面S5与对向电极42之间，邻近对向电极42 (参考图1、图2和图 5)。于是，即使在为了确保激光二极管1自身的放热性而将第二发光器件30 形成为略大的时候，第二发光器件30表面的未利用空间可由连接垫39、 46 和48填充。因此，可最小化依赖连接垫39、 46和48的布局产生的未利用 空间。如上所述，通过设计连接垫39、 46和48的布局，在能够确保放热性
的同时可使激光二极管1小型化。
此实施例中，如图1和图5所示，在切掉第二基板31前通过解理大半
导体基板使标记49D被割断而形成的标记49A设置为非常靠近第二发光器 件30中绝缘层35表面中的解理面S3和S4。如上所述，标记49A的形状和 尺寸是随解理中解理位置变化的函数。因此，通过得到标记49A的形状和尺 寸，可准确获得解理面S3和S4在谐振器方向上的位置(解理位置)，尤其 是解理面S2中光从其发射的光斑在谐振器方向上的位置。于是，可减少第 二发光器件30的解理位置误差和第二发光器件30的光斑位置误差。仅仅通 过这么多，第一发光器件20主发射侧的解理面可精确对准第二发光器件30 的解理面S3，和第一发光器件20的光斑可精确对准第二发光器件30的光 斑。
应用例
按照第一实施例的半导体发光装置LD可应用于各种器件，例如用于再 现记录在记录介质(光盘)中的信息的信息再现装置，用于记录信息到记录 介质上的信息记录装置，具有前面两种功能的信息记录/再现装置，和通信装 置。下面给出其例子的说明。
图11示出了按照此应用例的信息记录/再现装置100的示意性结构的例 子。信息记录/再现装置100包括光学装置110和信息处理部120。
信息处理部120从光学装置IIO获得记录在记录介质101中的信息，并 传送输入的信息到光学装置110。同时，光学装置IIO用作光学拾取装置， 通过例如I)VD等用于高密度记录和再现。光学装置110包括作为光源的半 导体发光装置U)和设置在安装有例如DVD的记录介质的区域与半导体发 光装置LD之间的光学系统。在记录介质101的表面上，例如，可形成数微 米尺寸的许多坑(凸起)。光学系统布置在从半导体发光装置LD至记录介 质101的光路中。例如，光学系统具有光^l册(GRT) 111、偏振分束器(PBS) 112、准直透镜(CL) 113、四分之一波长板(X/4板)和物镜(OL) 115。 此外，光学系统具有通过偏振分束器(PBS) 112分离的光路上的柱状透镜 (CyL) 116和例如光电二极管的光接收器件(PD) 117。
光学装置110中，来自光源(半导体发光装置LD)的光通过GRTlll、 PBS12、 CL113、 A/4板114和OL115,聚焦在记录介质101上，且^皮记录 介质101表面上的坑反射。被反射的光通过OL115、V4板114、CL113、PBS112
和CyL116以进入PD117。于是，读取坑信号、跟踪信号和聚焦信号。
如上所述，此实施例的光学装置110中，半导体发光装置LD用作光源。
因此，温度特性和可靠性高，和实现在宽的温度范围内稳定使用。进一步，
可拓宽光学系统的设计自由度。
尽管此前参考实施例说明了发明，但本发明不限于前述实施例，和可以
进行各种〗务改。
例如，前述实施例中，参考作为第一发光器件20的砷化镓(GaAs)基
v族化合物激光二极管或磷化铟基m- V族化合物激光二极管和作为
第二发光器件30的氮基m-V族化合物激光二极管进行了说明；并说明了 其组成和结构的例子。然而，本发明可类似应用于具有其它组成或其它结构 的激光二4及管。
而且，尽管在前述实施例中，标记49A设置第二发光器件30上。类似 标记可设置在第一发光器件20上，和该标记可用于检测第一发光器件20的 主发射侧的解理位置和第一发光器件20的光斑位置。于是，可减少第一发 光器件20的解理位置误差和第一发光器件20的光斑位置误差。〗又仅通过这 么多，第一发光器件20主发射侧的解理面可精确对准第二发光器件30的解 理面S3，和第一发光器件20的光斑可精确对准第二发光器件30的光斑。
本领域技术人员应当理解，依赖于设计要求和其它因素，可出现各种修 改、组合、子组合和变化，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。
本发明包含的主题内容关于在2006年11月10日向日本专利局提交的 曰本专利申请JP 2006-305926，其全文并入这里作参考。
权利要求
1.一种半导体发光器件，包括包括有源层的半导体层；和具有布置在解理面中的端部的第一标记。
2. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一标记形成在所述 半导体层上。 '
3. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中供给电流给所述有源层的 电极设置在所述半导体层上，以及所述第 一标记设置为不同于所述电极的分离体。
4. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中供给电流给所述有源层的电 极设置在所述半导体层上，以及所述第一标记设置为与所述电极成一体。
5. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一标记通过层叠多个 绝缘膜来构成。
6. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中所述半导体层由包含至少镓作为ni族元素和至少氮作为v族元素的m - v族化合物半导体制成。
7. 按照权利要求i的半导体发光器件，其中所述半导体层由对于从可见 光至红外光的光线透明的材料制成。
8. 按照权利要求1的半导体发光器件，其中所述半导体层由对于从可见光至红外光的光线不透明的材料制成。
9. 按照权利要求1的半导体发光器件，包括第一发光器件和层叠在所述 第一发光器件上的第二发光器件，其中所述第一发光器件包括在第一基板上相互平行形成的带状第一发光器件部和带状第二发光器 件部；和分别供给电流给所述第一发光器件部和所述第二发光器件部的带状第 一电极和带状第二电极，所述第二发光器件包括在与所述第一基板相对布置的第二基板的相对面侧上形成的包括所述 半导体层的带状第三发光器件部； 供给电流给所述第三发光器件部的带状第三电极；分别与所述第一电极和所述第二电极相对布置的带状第一对向电极和 带状第二对向电极，分别且电连接到所述第一电极和所述第二电极，且相互平行连接；分别且电连接到第一对向电极和第二对向电极的第一连接垫和第二连接垫；电连接到所述第三电极的第三连接垫；以及 所述第一标记。
10. 按照权利要求9的半导体发光器件，其中所述第一连接垫、所述 第二连接垫和所述第三连接垫并列布置在与所述第一对向电极平行的带状 区域中，和第二标记设置在所述第一连接垫与所述第二连接垫之间，且设置在所述 第二连接塾与所述第三连接垫之间。
11. 按照权利要求9的半导体发光器件，其中所述第一连接垫、所述第 二连接垫和所述第三连接垫并列布置在与所述第 一对向电极平行的带状区 域中，和设置一对第二标记，所述一对第二标记布置成沿平行方向夹住所述第一 连接垫、所述第二连接垫和所述第三连接垫。
12. —种通过层叠第一发光器件和第二发光器件形成的半导体发光器件，其中所述第一发光器件和所述第二发光器件中的至少一个具有包括有源 层的半导体层和具有布置在解理面中的端部的标记。
13. —种通过以下步骤制造的半导体发光器件， 在基板上形成包括有源层的半导体层； 在所述半导体层上形成标记；以及在所述标记的位置解理所述基板和所述半导体层，并因此割断所述标记。
14. 一种半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤 在基板上形成包括有源层的半导体层； 在所述半导体层上形成标记；以及在所述标记的位置解理所述基板和所述半导体层，并因此割断所述标记。
15. —种通过层叠第一发光器件和第二发光器件形成的半导体发光器件的制造方法，该方法包括以下步骤在第一基板上依次形成包括第一有源层的第一半导体层和标记后，通过 在所述标记的位置解理所述第一基板和所述第一半导体层形成第一解理面， 和通过解理割断所述标记来形成割断标记；在第二基板上形成包括第二有源层的第二半导体层后，通过在给定位置 解理所述第二基板和所述第二半导体层来形成第二解理面；得到所述第二解理面的位置，和基于所述割断标记的形状和尺寸得到所 述第一解理面的位置；以及基于分别得到的所述第一解理面和所述第二解理面的位置信息，层叠所 述第一发光器件和所述第二发光器件。
全文摘要
提供一种能够精确检测解理位置的半导体发光器件。第二发光器件层叠在第一发光器件上。在与第一基板面对的第二基板的侧上形成的绝缘层上，第二发光器件具有分别与第一发光器件的各p侧电极相对布置且电连接到第一发光器件的p侧电极的带状对向电极、分别电连接到各对向电极的连接垫、电连接到p侧电极的连接垫、和布置有位于解理面S3或解理面S4的平面内的一个端部的标记。
文档编号H01S5/40GK101179179SQ200710186339
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月12日 优先权日2006年11月10日
发明者今野哲也, 古嶋裕司, 藤本强 申请人:索尼株式会社