激光二极管及其制造方法

专利名称：激光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及能够独立驱动每个发射体的激光二极管及其制造方法。
背景技术：
在激光二极管中，为了独立驱动每个发射体，在彼此相邻的发射体之间设置使每 个发射体与相邻发射体电绝缘的隔离槽。隔离槽的宽度随激光器种类而变化。就其中光 束间距约为数十微米的窄间距类激光器来说，隔离槽的宽度仅仅约几微米。从而，在这种 情况下，很难形成使两侧被隔离槽围绕的发射体(脊部)上的带状电极和在窄隔离槽中与 脊部分离的位置形成的焊盘电极链接的布线层。于是，如未经审查的日本专利申请公报 No. 2000-269601中所述，通常，在隔离槽中嵌入绝缘材料，在绝缘材料上形成上述布线层。

发明内容
不过，在绝缘材料被嵌入隔离槽中的情况下，由于嵌入的绝缘材料的收縮和应变， 脊部被施加应力，从脊部辐射的激光束的偏振角易于被转动。此外，在形成深隔离槽的情况 下，嵌入绝缘材料的步骤变复杂，导致生产成本高。 从而，例如，作为一种备选方法，存在一种在隔离槽中不嵌入绝缘材料，而是使导 线与每个条带连接的方法。不过，在如上所述，光束间距较窄的情况下，一个线球与多个带 状电极接触，每个脊部不能被独立地驱动。此外，由于在导线接合过程中使用超声波接合， 因此存在导致由超声波产生的可靠性降低的可能性。因此，这种方法不能成为解决上述缺 点的有效手段。 鉴于这样的缺点，在本发明中，理想的是提供一种能够独立驱动每个脊部，并且抑 制由施加于脊部的应力引起的偏振角的旋转，而不降低可靠性的激光二极管，以及制造所 述激光二极管的方法。 按照本发明的一个实施例，提供第一激光二极管，所述第一激光二极管包括三个 或更多的条状脊部，所述条状脊部至少顺序包括下覆层(lower cladding layer)、活性层 (active layer)和上覆层。所述三个或更多的脊部被排列成相互平行，其间存在条状沟槽。 在每个脊部的顶面上，设置与上覆层电连接的上电极。布线层与上电极电连接。至少在沟 槽的上方，布线层被悬空布置。此外，在与脊部区和沟槽区不同的区域中设置焊盘电极。焊 盘电极通过布线层与上电极电连接。 按照本发明的一个实施例，提供第二激光二极管，所述第二激光二极管包括两个 条状脊部，所述条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层。所述两个脊部被排列成相 互平行，其间存在条状沟槽。在每个脊部的顶面上，设置与上覆层电连接的上电极。布线层 与上电极电连接。至少在沟槽的上方，布线层被悬空布置。此外，只在从两侧夹着脊部和沟 槽的两个区域之中的一个区域中设置焊盘电极。焊盘电极通过布线层与上电极电连接。
在按照本发明的实施例的第一和第二激光二极管中，在彼此相邻的脊部之间形成 沟槽。至少在沟槽上方，电连接上电极和焊盘电极的布线层被悬空布置。即，在激光二极管中，在布线层和沟槽壁之间的间隙中不提供诸如绝缘材料之类的填料。 按照本发明的一个实施例，提供制造激光二极管的第一方法，所述第一方法包括 下述步骤Al-A3 : Al.第一步骤，在半导体衬底上形成其间存在条状沟槽的相互平行的三个或更多 的条状脊部，从半导体衬底一侧开始，所述三个或更多的条状脊部至少顺序包括下覆层、活 性层和上覆层； A2.第二步骤，形成牺牲层，所述牺牲层至少填充沟槽的内部，并且不覆盖脊部的
整个顶面，随后按照需要在牺牲层上形成与上覆层电连接的布线层，并在与脊部区和沟槽 区不同的区域中形成通过布线层和上电极电连接的焊盘电极；禾口 A3.第三步骤，除去牺牲层。 按照本发明的一个实施例，提供制造激光二极管的第二方法，所述第二方法包括 下述步骤B1-B3 : Bl.第一步骤，在半导体衬底上形成其间存在条状沟槽的相互平行的两个条状脊 部，从半导体衬底一侧开始，所述两个条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；
B2.第二步骤，形成牺牲层，所述牺牲层至少填充沟槽的内部，并且不覆盖脊部的 整个顶面，所述第二步骤随后按照需要在牺牲层上形成与上覆层电连接的布线层，并且只 在从两侧夹着脊部和沟槽的两个区域之中的一个区域中形成通过布线层和上电极电连接 的焊盘电极；禾口 B3.第三步骤，除去牺牲层。 在按照本发明的实施例的制造激光二极管的第一和第二方法中，在彼此相邻的脊 部之间形成沟槽。通过除去牺牲层，至少在沟槽上方，悬空形成电连接上电极和焊盘电极的 布线层。即，在制造激光二极管的方法中，在布线层和沟槽的内壁之间的间隙中不保留牺牲层。 按照本发明的实施例的第一和第二激光二极管，在彼此相邻的脊部之间形成沟
槽。至少在沟槽上方，电连接上电极和焊盘电极的布线层被悬空布置。从而，不会在脊部中
产生在将诸如绝缘材料之类的填料提供在布线层和沟槽的内壁之间的间隙中的情况下产
生的应力。此外，在通过成膜形成所述布线层的情况下，在制造过程中，不存在每个布线层
相互接触，或者由超声波引起的可靠性降低的可能性。于是，能够独立地驱动每个脊部，并
且能够抑制由施加于脊部的应力引起的偏振角的旋转，而不降低可靠性。 按照本发明的实施例的制造激光二极管的第一和第二方法，在彼此相邻的脊部之
间形成沟槽。通过除去牺牲层，至少在沟槽上方，悬空形成电连接上覆层和焊盘电极的布线
层。从而，不会在脊部中产生在将诸如绝缘材料之类的填料提供在布线层和沟槽的内壁之间
的间隙中的情况下产生的应力。此外，在通过成膜形成所述布线层的情况下，在制造过程中，
不存在每个布线层相互接触，或者由超声波引起的可靠性降低的可能性。于是，能够独立地驱
动每个脊部，并且能够抑制由施加于脊部的应力引起的偏振角的旋转，而不降低可靠性。 根据下面的说明，本发明的其它和进一步的目的、特征及优点将更明显。


图1是按照本发明的第一实施例的激光二极管的透视 图2是图1的激光二极管的顶视图； 图3是图1或图2的激光二极管沿箭头A-A获得的横截面图 图4是说明制造图1的激光二极管的方法的例子的透视图； 图5是说明图4之后的步骤的透视图 图6是说明图5之后的步骤的透视图 图7是说明图6之后的步骤的透视图 图8是说明图7之后的步骤的透视图 图9A 和9B分别是说明图8之后的步骤的透视图和横截面图； 图10是按照本发明的第二实施例的激光二极管的透视图； 图11是图10的激光二极管的顶视图； 图12是图10或图11的激光二极管沿箭头A-A获得的横截面图 图13是图10的激光二极管的修改例子的顶视图； 图14A和14B是图10的激光二极管的另一修改例子的顶视图 图15A和15B是图10的激光二极管的又一修改例子的顶视图 图16A和16B是图10的激光二极管的再一修改例子的顶视图 图17是图1的激光二极管的修改例子的透视图； 图18是图1的激光二极管的另一修改例子的透视图 图19是图1的激光二极管的又一修改例子的透视图 图20是图1的激光二极管的再一修改例子的透视图；以及 图21是图1的激光二极管的再一修改例子的透视图。
具体实施例方式
下面参考附图，详细说明本发明的实施例。将按照下述顺序进行说明。
1.第一实施例 在脊部的两侧形成焊盘电极的情况的例子
布线层每次跳过一个沟槽的情况的例子
2.第二实施例 只在脊部的两侧中的单侧形成焊盘电极的情况的例子 布线层每次跳过一个沟槽的情况的例子 3.修改例子(布线层每次跳过两个沟槽的情况的例子) 4.修改例子(布线层由多个导线构成的情况的例子) 5.修改例子(布线层具备孔的情况的例子) 6.修改例子(用绝缘膜覆盖布线层的表面的情况的例子) 7.修改例子( 一并形成布线层和上电极的情况的例子) 第一实施例 图1是图解说明按照本发明的第一实施例的激光二极管1的示意结构的例子的透 视图。图2图解说明图1的激光二极管1的顶面结构的例子。图3图解说明图1或图2的 激光二极管1沿箭头A-A获得的横截面结构的例子。按照本实施例的激光二极管1是包括 多个条状发射体的多束激光二极管，和从每个发射体的端面辐射激光束的边缘发射型激光二极管。 例如，本实施例的激光二极管1包括在衬底10上的半导体层20，从衬底10开始， 半导体层20顺序包括下覆层21、活性层22、上覆层23和接触层24。尽管未示出，不过半导 体层20还可具备除前述各层之外的层(例如，缓冲层、引导层等)。在半导体层20中，相互 平行地排列三个或更多的条状脊部30。每个脊部30起相互独立地从前端面Sl辐射激光束 的发射体的作用。尽管图1和图2举例说明脊部30的数目为4的情况，不过，脊部30的数 目可以为3或5或者更大。 在设置在半导体层20的上部中的脊部30之中，至少对除位于排列方向的两端的 脊部30之外的脊部30来说，两个侧面被条状沟槽31围绕。图1和图2举例说明在脊部30 的排列方向的两个端部，设置高度与脊部30的高度相同的条状台座部分32，所有脊部30的 两个侧面被条状沟槽31围绕的情况。此外，尽管图1和图2举例说明沟槽31达到衬底10 的上部，并且半导体层20空间上由沟槽31隔开的情况，不过沟槽31可以不达到衬底10，半 导体层20空间上可以不完全被沟槽31隔开。不过，这种情况下，优选的是沟槽31具有在 彼此相邻的脊部30之间不产生电串扰的深度(例如，达到下覆层21)。
沟槽31的宽度W1(和沟槽31的延伸方向垂直的方向的宽度)窄于脊部30的宽 度W2(和脊部30的延伸方向(共振腔方向)垂直的方向的宽度)。具体地说，在脊部30的 宽度W2约为数十微米(例如30微米)的情况下，沟槽31的宽度W1约为数微米(例如，3 微米)。即，本实施例的激光二极管1是其中光束间距约为数十微米的窄间距类激光器。
在每个脊部30中，形成从脊部30的延伸方向夹着脊部30的一对前端面Sl和后 端面S2。共振腔由前端面S1和后端面S2构成。例如，所述一对前端面S1和后端面S2是 通过解理(cleavage)形成的。前端面Sl和后端面S2被布置成彼此相对，其间具有给定的 间隔。此外，在前端面Sl中形成低反射膜(未示出)，在后端面S2中形成高反射膜(未示 出)。 脊部30至少包括下覆层21的上部、活性层22、上覆层23和接触层24。图3举例 说明脊部30包括衬底10的上部、下覆层21、活性层22、上覆层23和接触层24的情况。
衬底10由例如p型GaAs构成。p型杂质的例子包括镁(Mg)、锌(Zn)等。下覆层 21由例如p型AlGaAs构成。活性层22例如由不掺杂的AlGaAs构成。在活性层22之中， 包括与后面提及的上电极33相对的区域的条状区域是发光区22A。发光区22A对应于被注 入来自上电极33的电流的电流注入区。上覆层23由例如n型AlGaAs构成。接触层24例 如由n型GaAs构成。n型杂质的例子包括例如硅(Si)和硒(Se)。 在每个脊部30的顶面(接触层24的顶面)，设置上电极33。例如，如图1和图2 中所示，上电极33呈沿脊部30的延伸方向延伸的条带的形状，并与接触层24和上覆层23 电连接。此外，在与脊部30和沟槽31不同的区域上，即，在台座部分32上，设置焊盘电极 34。在焊盘电极34和台座部分32之间，设置绝缘层36。使焊盘电极34与台座部分32 (具 体地说，下覆层21)绝缘。在很难使电流在焊盘电极34和下覆层21之间流动的情况下，例 如，在台座部分32之中，直接在焊盘电极34的下方的部分电阻很高的情况下，焊盘电极34 和台座部分32之间的绝缘层36能够被省略。此外，焊盘电极34与后面提及的布线层35 连接，并通过布线层35与上电极33电连接。例如，如图1和图2中所示，在从两侧夹着脊 部30和沟槽31的两个区域(台座部分32)中分别形成多个焊盘电极34。例如，如图1和
7图2中所示，沿着平行于脊部30的方向成一直线地排列多个焊盘电极34。可沿脊部30的延伸方向交替地(交错地)排列多个焊盘电极34。此外，例如，如图l和图2中所示，分别在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域(台座部分32)之中，布线层35的距离最短的区域(台座部分32)中形成焊盘电极34。例如，如图1和图2中所示，焊盘电极34的形状为四边形。焊盘电极34可以具有其它形状。例如，焊盘电极34的形状可以是圆形或椭圆形。此外，例如，焊盘电极34的形状可以是多边形，比如三角形。 根据需要，还在三个或更多的脊部30之中，除位于排列方向的中央的脊部30(第一脊部)外的脊部30 (第二脊部)，和脊部30 (第二脊部)上的上电极33的各自的表面上设置绝缘层36。例如，如图1和图2中所示，在与在三个或更多的脊部30之中位于排列方向的中央的脊部30 (下面称为中央脊部30)上的上电极33连接的布线层35，和所述三个或更多的脊部30之中除中央脊部30外的脊部30(下面称为除中央脊部30外的脊部30)的顶面/在除中央脊部30外的脊部30上的上电极33之间设置绝缘层36。从而，使与中央脊部30上的上电极33连接的布线层35与除中央脊部30外的脊部30的顶面和在除中央脊部30外的脊部30上的上电极33绝缘。 布线层35与脊部30上的上电极33，及焊盘34连接，使脊部30上的上电极33和焊盘电极34电连接。例如，如图1和图2中所示，布线层35的形状为沿与脊部30和沟槽31的延伸方向交叉(垂直)的方向延伸的条带。例如，布线层35是通过成膜形成的。布线层35每次跳过一个沟槽31，并且至少在沟槽31上方被悬空布置。例如，如图1和图3中所示，布线层35之中悬空布置的部分以圆弧形状在沟槽31的底面的相反一侧凸起，这是一种降低被弯曲的可能性的结构。图1和图2举例说明与绝缘层36的表面接触地形成布线层35中的不被悬空布置的部分的情况。 此外，在衬底10的背面，设置下电极37。例如，在衬底10的整个背面上形成下电极37，并且下电极37与衬底10电连接。和上电极33 —样，可对每个脊部30单独设置下电极37。 通过从衬底10 —侧开始顺序层叠例如金(Au)和锗(Ge)的合金、镍(Ni)和金(Au)，来构造上电极33、焊盘电极34和布线层35。上电极33、焊盘电极34和布线层35可以是由除前述材料之外的材料制成的叠层体。此外，上电极33、焊盘电极34和布线层35可由相同的材料制成，或者可由彼此不同的材料制成。绝缘层36由例如SiN、Si02、SiON、Al203或A1N构成。通过从脊部30的顶面一侧顺序层叠例如钛(Ti)、钼(Pt)和金(Au)，来构造下电极37。 下面，参考图4-图9A和9B，说明制造本实施例的激光二极管1的方法的例子。图4_图9A是制造过程中器件的透视图。图9B是图9A中图解说明的器件的横截面图。
首先，在衬底10上，相互平行地形成三个或更多的条状脊部30，条状沟槽31在所述条状脊部30之间(图4)。此时，形成脊部30和沟槽31，以致沟槽31的宽度Wl窄于脊部30的宽度W2。随后，在每个脊部30上形成上电极33之后，在指定区域中形成绝缘层36 (图4)。 之后，在整个表面上形成抗蚀剂层40(图5)之后，进行抗蚀剂层40的曝光和显影，以致至少沟槽31内充满抗蚀剂层，而上电极33不被抗蚀剂层覆盖。从而，抗蚀剂层40保留在沟槽31中。之后，用给定方法固化保留的抗蚀剂层40。从而，保留的抗蚀剂层40 (牺牲层)的顶面变成沿着横向方向(与沟槽31的延伸方向交叉的方向)朝着与沟槽31的底 面的相反一侧凸起的曲面(图6)。 之后，在整个表面上形成抗蚀剂层41 (图7)之后，进行抗蚀剂层41的曝光和显 影，从而在随后成为焊盘电极34和布线层35的区域中形成开口 41A(图8)。此时，前述抗 蚀剂层40的部分顶面曝露在开口 41A的底面上。之后，例如，通过使用例如蒸发或类似手 段在整个表面上形成金属层42 (图9A和9B)。如上所述，通过按照需要在保留的抗蚀剂层 40的表面上形成金属层42的一部分，在金属层42之中，形成于保留的抗蚀剂层40的表面 上的部分变成弧形。 随后，例如，通过使用剥离(liftoff)或类似手段，除去金属层42之中的多余部分 和抗蚀剂层41 ，从而形成焊盘电极34和布线层35。此外，用给定方法除去保留的抗蚀剂层 40。结果，布线层35变成弧形，并且至少在沟槽31上方是悬空形成的。从而，制得本实施 例的激光二极管l。 下面，说明本实施例的激光二极管1的动作和效果。 在本实施例的激光二极管1中，在于上电极33和下电极37之间施加指定电压的 情况下，电流被注入活性层22的电流注入区(发光区22A)中，从而，由于电子空穴复合而 产生发光。所述光被一对前端面Sl和后端面S2反射，产生指定波长的激光振荡，所述光作 为激光束从每个脊部30的前端面Sl射到外界。 本实施例中，在彼此相邻的脊部30之间形成沟槽31。此外，至少在沟槽31上方， 电连接上电极33和焊盘电极34的布线层35被悬空布置。即，在本实施例中，在布线层35 和沟槽31的内壁之间的间隙中不提供诸如绝缘材料之类的填料。从而，不存在在脊部30 中，产生在将诸如绝缘材料之类填料提供在布线层35和沟槽31的内壁之间的间隙中的情 况下产生的应力的可能性。于是，能够抑制由施加于脊部30的应力引起的偏振角的旋转。
本实施例的激光二极管1是其中光束间距约为数十微米的窄间距类激光器。从 而，极难通过导线接合形成布线层35。如果进行试验以便通过导线接合形成布线层35，那 么一个线球与多个上电极33接触，每个脊部30不能被单独驱动的可能性较高。此外，由于 超声波接合被用于导线接合，那么存在导致超声波引起的可靠性降低的可能性。因此，在本 实施例中，通过成膜形成布线层35 。从而，避免了使每个布线层35相互接触，不能独立驱动 每个脊部30的状态。此外，避免了由超声波引起的可靠性的降低。 此外，在本实施例中，如果布线层35至少在沟槽31上方呈弧形，那么不存在布线 层35被弯曲的可能性。结果，能够进一步提高可靠性。作为形成弧形布线层35的一种方 法，如上所述，最好使用两级曝光，其中首先被曝光和显影的抗蚀剂层40被保留在沟槽31 中，通过使用保留的抗蚀剂层作为基底形成布线层35。通过使用这种两级曝光，至少在沟槽 31上方，布线层35能够确实成弧形，并能够获得较高的可靠性。
第二实施例 图10是图解说明按照本发明的第二实施例的激光二极管2的示意结构的例子的 透视图。图11图解说明图10的激光二极管2的顶面结构的例子。图12图解说明图10或 图11的激光二极管2沿箭头A-A获得的横截面结构的例子。 按照本实施例的激光二极管2是包括多个条状发射体的多束激光二极管，是从每 个发射体的端面辐射激光束的边缘发射型激光二极管，和第一实施例一样。激光二极管2和第一实施例的激光二极管1的共同之处在于激光二极管2是用和第一实施例相似的方法 形成的。不过，激光二极管2和第一实施例的激光二极管1的不同之处在于仅仅在从两侧 夹着脊部30和沟槽31的两个区域之中的一个区域中形成所有焊盘电极34。从而，下面将 主要说明与第一实施例的不同点，和第一实施例的共同点的描述将被酌情省略。
在本实施例中，按照和第一实施例相同的方式在衬底10上设置半导体层20。在半 导体层20中，相互平行地排列两个或更多的条状脊部30。尽管图10-图12举例说明脊部 30的数目为2的情况，不过脊部30的数目可以为3。另一方面，脊部30的数目可以为4，如 图13中所示，或者可以为5或者更大，不过未示出。 可按照和第一实施例相同的方式，在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域中 分别提供台座部分32和衬底10之中直接在台座部分32下的部分(下面简称为"台座部分 32和直接在台座部分32下的部分")。另一方面，例如，如图10-12中所示，可在仅仅在所 述两个区域之中的一个区域中设置台座部分32和直接在台座部分32下的部分。在所述两 个区域中分别设置台座部分32和直接在台座部分32下的部分的情况下，其中每一个可以 具有相同的大小，或者一个较宽，另一个较窄。 在本实施例中，如上所述，仅仅在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域之中的 一个区域中形成所有焊盘电极34，所有焊盘电极34相对于脊部30和沟槽31被装配在一 侧。在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域中分别设置台座部分32和直接在台座部 分32下的部分的情况下，所有焊盘电极34仅仅形成于一个台座部分32上。此时，在两个 台座部分32的大小彼此不同的情况下，所有焊盘电极34最好只被设置在较宽的台座部分 32上。此外，在仅仅在所述两个区域之中的一个区域中设置台座部分32和直接在台座部 分32下的部分的情况下，所有焊盘电极34仅仅被设置在该台座部分32上。总之，相对于 脊部30和沟槽31仅仅在一侧形成所有的焊盘电极34。 例如，如图10和图11中所示，多个焊盘电极34沿平行于脊部30的方向被排成一 行。例如，如图10和图11中所示，焊盘电极34的形状为沿脊部30的延伸方向延伸的四边 形。焊盘电极34可具有其它形状。例如，如图14A和14B中所示，焊盘电极34的形状可以 是圆形或椭圆形。此外，例如如图15A和15B中所示，焊盘电极34的形状可以是三角形。此 外，例如，如图16A和16B中所示，焊盘电极34的形状为沿与脊部30的延伸方向交叉(例 如，垂直)的方向延伸的四边形。此外，例如，焊盘电极34的形状可以是多边形(不过未示 出)。此外，例如，如图14A、14B、15A和15B中所示，可沿脊部30的延伸方向交替地(交错 地)排列多个焊盘电极34。 下面，说明制造本实施例的激光二极管2的方法的例子。首先，在衬底10上，相互 平行地形成两个或更多的条状脊部30，条状沟槽31在所述条状脊部30之间。此时，形成脊 部30和沟槽31，以致沟槽31的宽度Wl窄于脊部30的宽度W2。随后，在每个脊部30上形 成上电极33之后，在指定区域中形成绝缘层36。 之后，在整个表面上形成抗蚀剂层40之后，进行抗蚀剂层40的曝光和显影，以致 至少沟槽31内充满抗蚀剂层，而上电极33不被抗蚀剂层覆盖。从而，抗蚀剂层40保留在沟 槽31中。之后，用给定方法固化保留的抗蚀剂层40。从而，保留的抗蚀剂层40(牺牲层) 的顶面变成沿着横向方向(与沟槽31的延伸方向交叉的方向)朝着沟槽31的底面的相反 一侧凸起的曲面。
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之后，在整个表面上形成抗蚀剂层41之后，进行抗蚀剂层41的曝光和显影，从而 仅仅在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域之中的一个区域中形成指定形状的开口， 并形成与所述开口相通的条状开口。从而在随后将形成焊盘电极34和布线层35的区域中 形成开口 41A。此时，在开口 41A的底面上曝露前述抗蚀剂层40的部分顶面。之后，例如， 通过使用例如蒸发或类似手段在整个表面上形成金属层42。如上所述，通过按照需要在保 留的抗蚀剂层40的表面上形成金属层42的一部分，在金属层42之中，形成于保留的抗蚀 剂层40的表面上的部分变成弧形。 随后，例如，通过使用剥离或类似手段，除去金属层42的多余部分和抗蚀剂层41， 从而仅仅在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域之中的一个区域中形成焊盘电极34， 并形成与焊盘电极34耦接的布线层35。此外，用给定方法除去保留的抗蚀剂层40。结果， 布线层35变成弧形，并且至少在沟槽31上方是悬空形成的。从而，制得本实施例的激光二 极管2。 在本实施例中，按照和第一实施例相同的方式在彼此相邻的脊部30之间形成沟 槽31。此外，至少在沟槽31上方，电连接上电极33和焊盘电极34的布线层35被悬空布 置。即，在本实施例中，在布线层35和沟槽31的内壁之间的间隙中不提供诸如绝缘材料之 类的填料。从而，不存在在脊部30中，产生在布线层35和沟槽31的内壁之间的间隙中提 供诸如绝缘材料之类填料的情况下产生的应力的可能性。于是，能够抑制由施加于脊部30 的应力引起的偏振角的旋转。 和第一实施例一样，本实施例的激光二极管2是其中光束间距约为数十微米的窄 间距类激光器。从而，由于极难通过导线接合形成布线层35，因此，通过成膜形成布线层 35。从而，避免了使每个布线层35相互接触，不能独立驱动每个脊部30的状态。此外，避 免了由超声波引起的可靠性的降低。 此外，在本实施例中，在布线层35至少在沟槽31上方呈弧形的情况下，不存在布 线层35被弯曲的可能性。结果，能够进一步提高可靠性。作为形成弧形布线层35的一种 方法，如上面在第一实施例中所述，最好使用两级曝光，其中首先被曝光和显影的抗蚀剂层 40被保留在沟槽31中，通过使用保留的抗蚀剂层作为基底形成布线层35。通过使用这种 两级曝光，至少在沟槽31上方，布线层35能够确实成弧形，能够获得较高的可靠性。
此夕卜，在本实施例中，所有焊盘电极34相对于脊部30和沟槽31被装配在一侧。从 而，例如，在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域中分别设置台座部分32和直接在台 座部分32下的部分，并且一个台座部分32的大小小于第一实施例中的台座部分32的大小 的情况下，如果仅仅在较宽的台座部分32上形成所有焊盘电极34，那么激光二极管2的芯 片尺寸能够小于第一实施例的激光二极管的芯片尺寸，同时保证焊盘电极34所必需的面 积。 此外，在本实施例中，例如，在仅仅在从两侧夹着脊部30和沟槽31的两个区域之 中的一个区域中设置台座部分32和直接在台座部分32下的部分，并且仅仅在这样的相关 台座部分32上设置所有焊盘电极34的情况下，激光二极管2的芯片尺寸能够被减小通过 省略一个台座部分32和直接在被省略的台座部分32下的部分而得到的部分，同时保证焊 盘电极34所必需的面积。此外，要是沿脊部30的延伸方向交替地(交错地)排列所有焊 盘电极34，或者要是所有焊盘电极34呈与脊部30的延伸方向交叉(例如，垂直)的形状，如图14A、14B到图16A、16B中所示，那么激光二极管2的共振腔长度L不必较长。从而，能 够使激光二极管2的芯片尺寸最小化，同时保证焊盘电极34所必需的面积。
修改例子 在上述各个实施例中，布线层35被构造成每次跳过一个沟槽31。不过，布线层35 可被构造成每次跳过多个沟槽31。例如，如图17中所示，布线层35可被构造成每次跳过两 个沟槽31。不过，这种情况下，至少布线层35的悬空布置的部分最好呈弧形。
此外，在上述各个实施例中，相应的布线层35由单一布线构成。不过，布线层35 可由其间具有指定间隙的相互平行的两个或更多的细布线35A构成。例如，如图18中所 示，相应的布线层35可由其间具有指定间隙的相互平行的两个细布线35A构成。此外，在 上述各个实施例中，在与沟槽31相对的区域中，各布线层35可具备开口 35B (通孔)。例 如，如图19中所示，在与沟槽31相对的每个区域中，相应的布线层35可以分别具备一个开 口 35B(通孔)。这种情况下，在制造过程中，能够容易地在短时间去除紧挨在相应布线层 35之下的抗蚀剂层40。即使在相应的布线层35由两个或者更多的细布线35A构成，或者 相应的布线层35具备开口 35B的情况下，与每个布线层35由单一布线构成的情况相比，相 应布线层35的电阻值的增加量也能够被最小化。 此外，在上述各个实施例中，举例说明了曝露相应布线层35的情况。不过，至少相 应布线层35之中悬空布置的部分的表面可用诸如SiN之类的绝缘膜38覆盖。例如，如图 20中所示，相应布线层35之中暴露在外部的部分的表面可用诸如SiN之类的绝缘膜38覆 盖。从而，能够防止离子迁移，能够保护相应布线层35免受外部环境影响。
此外，在上述各个实施例中，举例说明了在和形成布线层35和焊盘电极34的步骤 不同的步骤中形成上电极33的情况。不过，可在与形成布线层35和焊盘电极34的步骤相 同的步骤中与布线层35和焊盘电极34—起一并形成上电极33。不过，这种情况下，除中央 脊部30外的脊部30上的上电极33是在和与中央脊部30上的上电极33电连接的布线层 35相同的平面上形成的。从而，例如，如图21中所示，最好使除中央脊部30之外的脊部30 上的上电极33的后端面S2 —侧的端部朝着前端面Sl —侧稍稍縮进，与中央脊部30上的 上电极33电连接的布线层35被布置在通过上述縮进而获得的空间区域(S卩，脊部30的顶 面之中，在后端面S2附近的区域)中。从而，不仅能够避免其短路，而且能够使不被注入电 流的区域离光辐射侧最远，对激光特性的影响能够被抑制到最小。 尽管上面关于多个实施例及其修改例子说明了本发明，不过本发明并不局限于上 述各个实施例等，可以做出各种修改。 例如，在上述各个实施例等中，说明了其中在脊部30的两侧设置台座部分32的激 光二极管l。不过，台座部分32可被省略。这种情况下，可在衬底IO的顶面之中，通过省略 台座部分32而产生的曝露部分中形成焊盘电极34。 此外，在上述各个实施例等中，通过以AlGaAs化合物激光二极管作为例子进 行了说明。不过，本发明能够应用于其它化合物激光二极管，例如，红色激光二极管，比 如AlGalnP化合物激光二极管和GalnAsP化合物激光二极管；氮化镓激光二极管，比如 GnlnN化合物激光二极管和AlGalnN化合物激光二极管；和II-VI族激光二极管，比如 ZnCdMgSSeTe化合物激光二极管。此外，本发明能够应用于其中振荡波长不局限于可见范围 的激光二极管，比如AlGaAs激光二极管、InGaAs激光二极管、InP激光二极管和GalnAsNP激光二极管。 本申请包含与于2008年10月30日在日本专利局提交的日本在先专利申 请JP2008-279861 ，和于2009年5月29日在日本专利局提交的日本在先专利申请 JP2009-131264中公开的主题相关的主题。 本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可产生各种修改、组合、子 组合和变更，只要它们在附加权利要求或其等同物的范围之内。
权利要求
一种激光二极管，包括其间存在条状沟槽的相互平行的三个或更多的条状脊部，所述条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；位于各脊部的顶面上的上电极，所述上电极电连接到所述上覆层；至少在沟槽上方悬空的、电连接到所述上电极的布线层；和在与脊部区和沟槽区不同的区域中的、通过所述布线层电连接到所述上电极的焊盘电极。
2. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述布线层在沟槽上方为弧形。
3. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述布线层包括其间具有给定间隙的相互平行排列的两个或更多的细布线。
4. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述布线层具有一个或多个通孔。
5. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述布线层的位于沟槽上方的部分的表面被绝缘膜覆盖。
6. 按照权利要求l所述的激光二极管，包括位于除第一脊部以外的第二脊部和所述第二脊部上的上电极的各自表面上的绝缘膜，在所述三个或更多的脊部之中，所述第一脊部位于沿排列方向的中央，其中在所述布线层之中，至少电连接到所述第一脊部上的上电极的布线层与所述绝缘膜的表面相接触，或者被布置成在布线层与所述绝缘膜的表面之间存在给定间隙。
7. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中在从两侧夹着所述脊部和沟槽的两个区域中，在所述布线层的距离最短的区域中分别形成所述焊盘电极。
8. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中至少在从两侧夹着所述脊部和沟槽的两个区域之中的一个区域中形成所有所述焊盘电极。
9. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述焊盘电极沿与所述脊部平行的方向被排成一行。
10. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述焊盘电极沿所述脊部的延伸方向被交替排列。
11. 按照权利要求1所述的激光二极管，其中所述焊盘电极的形状为圆形、椭圆形或多边形。
12. —种制造激光二极管的方法，包括第一步骤，在半导体衬底上形成其间存在条状沟槽的相互平行的三个或更多的条状脊部，从所述半导体衬底一侧开始，所述三个或更多的条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；第二步骤，形成至少填充沟槽的内部并且不覆盖所述脊部的整个顶面的牺牲层，随后按照需要在所述牺牲层上形成电连接到所述上覆层的布线层，并在与所述脊部区和沟槽区不同的区域中形成通过所述布线层电连接到所述上电极的焊盘电极；禾口第三步骤，除去所述牺牲层。
13. 按照权利要求12所述的制造激光二极管的方法，其中在第一步骤中，在形成所述脊部和沟槽之后，在各个脊部的顶面上形成电连接到所述上覆层的上电极。
14. 按照权利要求12所述的制造激光二极管的方法，其中在第二步骤中，连同所述布线层和所述焊盘电极一起，一并地在各个脊部的顶面上形成电连接到所述上覆层的上电极。
15. 按照权利要求12所述的制造激光二极管的方法，其中在第二步骤中，通过成膜形成所述布线层。
16. —种激光二极管，包括其间存在条状沟槽的相互平行的两个条状脊部，所述条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；位于每个脊部的顶面上的上电极，所述上电极电连接到所述上覆层；至少在沟槽的上方悬空、电连接到所述上电极的布线层；禾口仅位于从两侧夹着所述脊部和沟槽的两个区域之中的一个区域中的焊盘电极，所述焊盘电极通过所述布线层电连接到所述上电极。
17. 按照权利要求16所述的激光二极管，其中所述焊盘电极的形状为圆形、椭圆形或多边形。
18. 按照权利要求16所述的激光二极管，其中所述焊盘电极沿与所述脊部平行的方向被排成一行。
19. 按照权利要求16所述的激光二极管，其中所述焊盘电极沿所述脊部的延伸方向被交替排列。
20. —种制造激光二极管的方法，包括第一步骤，在半导体衬底上形成其间存在条状沟槽的相互平行的两个条状脊部，从所述半导体衬底一侧开始，所述两个条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；第二步骤，形成至少填充沟槽的内部并且不覆盖所述脊部的整个顶面的牺牲层，随后按照需要在所述牺牲层上形成电连接到所述上覆层的布线层，并且只在从两侧夹着所述脊部和沟槽的两个区域之中的一个区域中形成通过所述布线层电连接到所述上电极的焊盘电极；和第三步骤，除去所述牺牲层。
全文摘要
提供一种能够独立驱动每个脊部，并且抑制由施加于脊部的应力引起的偏振角的旋转，而不降低可靠性的激光二极管，以及制造所述激光二极管的方法。激光二极管包括其间存在条状沟槽的相互平行的三个或更多的条状脊部，所述条状脊部至少顺序包括下覆层、活性层和上覆层；在每个脊部的顶面上，与上覆层电连接的上电极；至少在沟槽上方悬空的电连接上电极的布线层；和在与脊部区和沟槽区不同的区域中的通过布线层与上电极电连接的焊盘电极。
文档编号H01S5/02GK101728765SQ200910206349
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月30日
发明者中岛真, 横山隆浩, 狩野祥男 申请人:索尼株式会社