专利名称：半导体发光器件、光学拾取单元及信息记录/再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光器件、光学拾取单元以及记录/再现装置，该 半导体发光器件包括多个发光器件。
背景技术：
近几年，在激光二极管(LD)领域，已经积极地对在相同衬底(或基 板)上具有不同发光波长的多个发光器件部分的多波长激光器件进行开发。 例如，多波长激光器件用作用于光盘单元的光源。
在光盘单元中，700nm波段的激光用于CD (压缩盘)的再现，以及用 于如CD-R (可记录CD )、 CD-RW (可写入CD )和MD (迷你盘)的可记 录光盘的记录和再现。另外，600nm波段的激光用于DVD (数字通用盘) 的记录和再现。通过在光盘单元上安置多波长激光器件，就变得可以对多种 类型的现有光盘进行记录和再现。而且，已经实现了使用以GaN, AlGaN混 合晶体和GalnN混合晶体为代表的氮化物III-V族化合物半导体的短波激光 器件(400nm波段)，且它们致力于例如作为更高密度光盘的光源的短波激 光器件的实际应用。通过发展包括短波激光器件的多波长激光器件，可使应 用更广泛。
在过去，作为具有如上所述的GaN发光器件部分的三波长激光器件， 已经提出了下述器件(日本专利No.3486900)。在这种器件中，通过在GaN (氮化镓)制成的衬底上生长GaN半导体形成400nm波段(例如405nm ) 的第一发光器件。第二发光器件通过在相同的GaAs (砷化镓)组制成的衬 底上彼此平行地生长AlGalnP半导体提供具有600nm波段(例如650nm ) 的发光器件部分的器件和生长AlGaAs半导体提供700nm波段(例如780nm ) 的发光器件部分的器件而形成。第一发光器件和第二发光器件以该顺序依次 层叠在支持基板(热沉)上。
发明内容
为独立地驱动上述三波长激光器件中各个发光器件部分，有必要提供用 于分别向各个发光器件部分注入电流的电极和用于键合每个发光器件部分 的导线的连接衬垫。但是，如果各个连接衬垫布置时没有考虑前面的结果， 那么三波长激光器件在尺寸上将会增加。
由于以上原因，在本发明中，希望提供通过设计连接衬垫的布置而小型
根据该发明的实施例，提供通过层叠第一发光器件和第二发光器件形成 的第 一半导体发光器件。第 一发光器件包括在第 一衬底上彼此平行形成的条
状的第一发光器件部分和条状的第二发光器件部分；和分别向第一发光器件
部分和第二发光器件部分提供电流的条状的第一电极和条状的第二电极。第 二发光器件具有条状的第三发光器件部分，第三发光器件部分形成在与第一 衬底相对布置的第二衬底的相对面一侧上，且在与第一发光器件部分和第二
状的第三电极向第三发光器件部分提供电流；条状的第一相对电极和条状的 第二相对电极分别与第 一 电极和第二电极相对布置，且分别与第 一 电极和第 二电极电连接；第 一连接村垫和第二连接衬垫分别与第 一相对电极和第二相 对电极电连接且导线键合到其上；第三连接衬垫电连接到第三电极且导线键 合到其上。第一连接衬垫，第二连接衬垫和第三连接衬垫与第一相对电极和 第二相对电极平行布置。
根据该发明的实施例，提供第一光学拾取单元，其包括光源和提供在其 中安装记录媒质的区域和光源之间的光学系统。光源包括第一半导体发光器 件。根据该发明的实施例，提供第一信息记录/再现装置，包括第一光学拾取 单元和信息处理部分，该信息处理部分将输入的信息发送给第一光学拾取单 元且从第一光学拾取单元接收记录在记录媒质上的信息。
根据该发明的实施例，提供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。第一发光器件包括形成在第一衬底上的条状的第一 发光器件部分；和提供电流给第一发光器件部分的条状的第一电极。第二发 光器件包括条状的第二发光器件部分和条状的第三发光器件部分，在与第一 衬底相对布置的第二衬底的相对面的一侧上互相平行地形成；条状的第二电 极和条状的第三电极，分别向第二发光器件部分和第三发光器件部分提供电 流；且条状的第一相对电极与第一电极相对布置且与第一电极电连接；第一200710306136.5
说明书第3/26页
连接衬垫与第 一相对电极电连接；且第二连接衬垫和第三连接衬垫分别与第 二电极和第三电极电连接。第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫在 与第 一相对电极平行的条状区上并排布置。
根据本发明的实施例，提供第二光学拾取单元，包括光源和提供在其中 安装记录媒质的区域和光源之间的光学系统。光源包括第二半导体发光器 件。根据本发明的实施例，提供第二信息记录/再现装置，包括第二光学拾取
单元；及信息处理单元，该信息处理单元将输入信息发送给第二光学拾取单
元且从第二光学拾取单元接收记录媒质中的记录信息。
分别在根据本发明的实施例的第一和第二半导体光发射器件、第一和第 二光学拾取单元及第一和第二信息记录/再现装置中，连接衬垫(第一连接衬 垫、第二连接衬垫及第三连接衬垫)分别与电极(第一电极(第一相对电极)、 第二电极(第二相对电极)及第三电极)电连接，并且都形成在第二发光器 件的表面上，这些电极分别向各自的发光器件部分(第一发光器件部分、第 二发光器件部分及第三发光器件部分)提供电流。
根据本发明实施例的第一和第二半导体发光器件、第一和第二光学拾取 单元及第一和第二信息记录/再现装置，连接衬垫(第一连接衬垫、第二连接 衬垫和第三连接衬垫)都形成在第二发光器件的表面上。因此，基于第一连 接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫的布局产生的未使用的空间将减小到 最小。如上所述，通过设计其布局，能缩小半导体发光器件的尺寸。
从下列描述将更完整地体现本发明的其他的对象、特征和优点。
图1是根据本发明第一实施例的半导体发光单元俯视结构图； 图2是图1的半导体发光单元沿着箭头A-A截取的截面结构图； 图3是图1的半导体发光单元沿着箭头B-B截取的截面结构图； 图4是图1的半导体发光单元沿着箭头C-C截取的截面结构图； 图5是图2的半导体发光单元沿着箭头D-D截取的截面结构图； 图6是用于解释第二衬底中的缺陷区域的截面结构图； 图7是用于解释在切割图6中的第二衬底前的GaN大衬底的实例的平 面结构图8是用于解释图7中另一个GaN大衬底的实例的平面结构图9是用于解释离子注入时加速电压与TLM值之间关系的关系图； 图IO是用于解释图1中第二发光器件的端面覆盖的截面； 图11是第二实施例中的半导体发光单元相应的沿着箭头D-D截取的截 面结构图12是图11的半导体发光单元的第一改进的截面结构图13是图11的半导体发光单元的第二改进的截面结构图14是图11的半导体发光单元的第三改进的截面结构图15是图11的半导体发光单元的第四改进的截面结构图16是图1中半导体发光单元的改进的截面结构图17是图11中半导体发光单元的改进的截面结构图18是根据该发明第三实施例的半导体发光单元的俯视结构图19是图18的半导体发光单元沿着箭头A-A截取的截面结构图20是图19的半导体发光单元沿着箭头A-A截取的截面结构图；以及
图21是安置于半导体发光单元的信息记录/再现装置的示意结构图。
具体实施例方式
将参照附图详细地给出本发明的实施例的描述。 第一实施例
图1显示根据该发明的第一实施例的激光二极管单元的俯视结构图。图 2显示图1沿着箭头A-A截取的截面结构图。图3示出图1沿着箭头B-B截 取的截面结构图。图4示出图1沿着箭头C-C截取的截面结构图。图5是图 2沿着箭头D-D截取的截面结构图。如图2所示，在激光二极管单元中，激 光二极管1结合到作为支撑构件的子底座10,且热沉11作为热释放构件结 合到子底座10的背面。图1到图5示意性地示出激光二极管单元，且尺寸 和形状不同于实际使用的那些。
如图2所示，在激光二极管1中，芯片状的第二发光器件30和第一发 光器件20以该顺序依次层叠在子底座10上。第一发光器件20包括能在层 叠平面方向上发射用于DVD的600nm波段(例如650nm )的光的第一器件 20A和能在层叠平面方向上发射用于CD的700nm波段(例如780nm )的光 的第二器件20B。同时，第二发光器件30能在与第一发光器件20相同的发 光方向上发射大约400nm波段(例如405nm)的光。因此，激光二极管1
具有三波长激光器件的功能。
并且，在激光二极管l中，第一发光器件20被倒置(衬底侧朝上)，然
后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 (稍候 描述)尽可能地靠近第二发光器件30的发光点33-l (稍候描述)。从而，从 第 一发光器件20发出的光和从第二发光器件30发出的光能穿过相同的光路 以使用公共的透镜系统(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可以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 (稍候描述)和第二发光器件30的发光 点33-l彼此接近。另外，第一发光器件20可以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之间的中点与第二发 光器件30的发光点33-1接近。
子底座10由例如A1N的高热导率的材料制成。因此，激光二极管1产 生的热量被充分扩散，激光二极管1不会暴露在高温中，且由此可改善可靠 性。作为子底座10的材料，可选择Si等。可是就热导率而言，A1N更为有 利。在子底座10的激光二极管1 一侧的表面上，形成了 n侧公共电极12。 例如，n侧公共电极12例如由比如Au (金)的金属薄膜制成。如图1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 (稍候描述)和 第二发光器件30的n侧电极37 (稍候描述)。
例如，热沉11由比如Cu (铜)的具有导电性和热导性的材料制成。表 面覆盖有由Au等制成的薄膜(未示出)。如图1所示，导线50的一端4囊合 到热沉11的表面。导线50的另一端键合到n侧公共电极12的表面。热沉 11和n侧/^共电才及12通过导线50相互电连接。A^而通过子底座10扩散的 激光二极管1的热量被释放到外部来将激光二极管1维持在一个适当的温 度。另外，从外部电源(未示出)供应的电流可以通过热沉11有效地传输 给激光二极管1。
在激光二极管1和子底座IO之间，提供了用于将激光二极管1结合到 子底座IO上的焊接层13。在子底座IO和热沉11之间，提供了用于将子底 座IO结合到热沉11上的焊接层14(参考图2)。例如，焊接层13由具有250 摄氏度的焊接温度的Au-Sn(金锡)焊料制成。例如，焊接层14由具有150 到170摄氏度范围的焊接温度的包括In (铟)等作为主要成分的低熔焊料制 成。 第一发光器件20
如图2所示，在第一发光器件20中，能发射600nm波段(例如650nm ) 的光的第一器件20A和能发射700nm波段(例如780nm )的光的第二器件 20B彼此平行地形成在公共的第一衬底21上。第一器件20A由GaP的III-V 族化合物半导体制成。第二器件20B由GaAs的III-V族化合物半导体制成。 在这里，GaP的III-V族化合物半导体是指包含至少短周期元素周期表中的 3B族元素Ga (4家)和至少短周期元素周期表中5B族元素P (磷)的半导 体。GaAs的III-V族半导体是指包含至少短周期元素周期表中3B族元素Ga 和至少短周期元素周期表中5B族元素As (砷)的半导体。GaP的III-V族 化合物半导体与GaAs的III-V族化合物半导体对可见光到红外线而言都是 不透明的材料。
在第一器件20A中，半导体层22A (第一发光器件部分)生长在第一村 底21上。半导体层22A是这样的激光器件部分，其中n型覆盖层、有源层 23A、 p型覆盖层和p侧接触层在层叠方向上从第一衬底21侧顺序地层叠。 除了有源层23A之外这些层并没有特别地显示在图中。
例如，第 一衬底21由从GaP大衬底切下的部分n型GaP制成。例如， n型覆盖层由n型AlGalnP制成。例如，有源层23A具有多量子阱结构，该 多量子阱结构由分别通过成分彼此不同的Alx,Gax2ln^^2P((KxKl， 0<x2<
且(Kl-xl-x2〈1 )形成的阱层和势垒层构成。例如，p型覆盖层由p型AlGalnP 制成。例如，p侧接触层由p型GaP制成。部分p型覆盖层和p侧接触层具 有沿单轴方向(垂直于图2的纸面的方向)延伸的条状脊24A。由此，可实 现电流限制。脊24A的延伸方向相应于第一器件20A的振荡器方向。在有 源层23A中，相应于脊24A的区域是发光点23A-1。
在第二器件20B中，以与第一器件20A相同的方式，在第一衬底21上 生长半导体层22B (第二发光器件部分)。半导体层22B是激光器件部分， 其中n型覆盖层、有源层23B、 p型覆盖层和p侧接触层在层叠方向从第一 衬底21侧顺序地层叠。除了有源层23B之外，这些层在附图中没有特别地 示出。
例如，n型覆盖层由n型AlGaAs制成。例如，有源层23B具有多量子 阱结构，该多量子阱结构由分别通过成分彼此不同的Alx3Gai.x3As (0<x3<l ) 形成的阱层和势垒层构成。例如p型覆盖层由p型AlGaAs制成。例如p侧
接触层由p型GaAs制成。部分p型覆盖层和p侧接触层具有在与第一器件 20A的振荡器方向平行的方向上延伸的条状脊24B。由此，可实现电流限制。 脊24B的延伸方向相应于第二器件20B的振荡器方向。在有源层23B中， 相应于脊24B的区域是发光点23B-1 。
除了在脊24A和24B的顶面(p侧接触层的表面)上之外，在半导体 层22A和22B的表面(下文用表面22C表示)上提供了绝缘层25。例如， 在表面22C和绝缘层25之间可设置用于加强表面22C和绝缘层25等之间 的接触特性的层。绝缘层25具有高热导性和高绝缘性。例如，在绝缘层25 中，包括包含例如A1N (氮化铝)、BN (氮化硼)、SiC (碳化硅)、GaN和 AlGalnN (氮化铝镓铟)但不包含氧的主要材料的绝缘材料的层以及包括例 如A1N0X、 BNOx、 Si02、 GaNOx和AlGaInNOx的绝缘材料的层从表面22C 一侧顺序层叠。
由于在表面22C上提供绝缘层25，电流仅从没有提供绝缘层25的区域 流过，也就是/人脊24A和24B的顶面流入到有源层23A和23B中。因此， 绝缘层25还具有电流限制功能。
p侧电极26A (第一电极)-提供在从脊24A的顶面到绝缘层25的部分 表面连续的表面上。p侧电极26A与脊24A的p侧接触层电连接。如稍后描 述的，p侧电极26A通过位于中间的第二发光器件30的焊接层41相对于相 对电极42布置，且通过位于中间的焊接层41与相对电极42电连接。p侧电 极26B (第二电极)提供在从脊24B的顶面到绝缘层25的部分表面连续的 表面上。p侧电极26B与脊24B的p侧接触层电连接。如稍后将描述的，p 侧电极26B通过位于中间的第二发光器件30的焊接层43相对于相对电极 44布置，且通过位于中间的焊接层43与相对电极44电连接。同时，在第一 衬底21的背面上，提供n侧电极27。 n侧电极27与第一衬底21电连接。 如图1所示，导线51的一端键合到n侧电极27的表面。导线51的另一端 键合到n侧公共电极12的表面。n侧电极27和n侧公共电极12通过导线 51彼此电连接。
p侧电极26A和26B具有多层结构，其中顺序地层叠例如Ti (钬)、Pt (柏)和Au (金)。例如n侧电极27具有其中从第 一村底21侧顺序地层叠 Au和Ge (锗)的合金、Ni (镍)和Au的结构。
在垂直于脊24A和24B的延伸方向(振荡器方向)的一对解理面Sl和S2上，形成成对的反射薄膜(未示出)。例如，形成在主要发光侧上的解理 面Sl上的反射薄膜由Al203 (氧化铝)制成，且被调节以具有低反射率。同 时，例如，形成在主要发光侧的另一侧上的解理面S2上的反射薄膜由氧化
铝层和Ti02 (氧化钛)层交替层叠的叠层制成，且被调节以具有高反射率。 由此，分别在有源层23A的发光区域(发光点23A-1 )和有源层23B的发光 区域(发光点23B-1)中产生的光在该成对的反射薄膜之间传播、放大且作 为从低反射一侧上的反射薄膜的光束发射。例如，从高反射一侧上的反射薄 膜泄漏的光可通过光探测器等(未示出)探测，被探测的光转变为光电流， 且由此测量从低反射率一侧发射的光的光功率。 第二发光器件30
第二发光器件30是能发射大约400nm波段(例如405nm )光的激光二
极管，且由氮化物ni-v族化合物半导体制成。这里的氮化物m-v族化合物
半导体是指包括至少在短周期元素周期表中3B族元素之一和至少在短周期 元素周期表中5B族元素N (氮)的半导体。
如图1和图2所示，在第二发光器件30中，半导体层32(第三发光器 件部分)生长在第二衬底31上。第二发光器件30具有长于第一发光器件20 的振荡器长度L1的振荡器长度L2。例如，半导体层32包括形成在第二衬 底31—侧的n型覆盖层、有源层33、 p型覆盖层和p侧接触层。除了有源 层33之外，这些层不特别地在图中示出。
如图6的剖面图所示，第二衬底31由n型GaN (氮化镓)制成，其中 多个高缺陷区域31B (第二区域)具有高于具有低平均位错密度(第一平均 位错密度)的低缺陷区域31A (第一区域)的平均位错密度(第二平均位错 密度)，且邻近于低缺陷区域31A。在该实施例中，在第二衬底31中，低缺 陷区域31A存在于横向方向上的中心区域中(垂直于振荡器方向的方向)， 且高缺陷区域31B存在于低缺陷区域31A的两侧上的区域(包括侧面的区 域)中。
例如，如图7或图8所示，第二衬底31通过切割部分GaN大衬底131 获得，例如在GaN大衬底131中，高缺陷区域31B在4黄向方向上以约几百 lim的周期规律地(周期性地)布置在低缺陷区域31A中。当如图7所示高 缺陷区域31B处于在GaN衬底131的表面上的振荡器方向上延伸的连续条 状的状态时，高缺陷区域31B为在振荡器方向和垂直方向中穿透GaN衬底
131的平面形状。同时，当如图8所示高缺陷区域31B处于在GaN衬底131 的表面上在振荡器方向延伸的非连续条状的状态时，高缺陷区域31B以在振 荡器方向上的条状的状态分布在GaN衬底131上，且为在垂直方向穿透GaN 衬底131的条状形状。例如，在GaN衬底131的低缺陷区域31A中的平均 位错密度是5x l05cm-3。例如，在高缺陷区域31B中的平均位错密度是2x
ioW3。
如曰本未审专利申请公开号No.2003-124572所述，前述的GaN衬底131 是通过保持由小平面(facet)构成的斜面的状态下的晶体生长所形成的。通 过使用这样的晶体生长方法，具有高位错密度的区域集中在给定区域中。另 外，如上所述，具有高位错密度的区域和具有低位错密度的区域可以规律且 周期地形成。结果，如稍后所述，激光器结构可仅在具有低位错缺陷的区域 中形成，且这样可形成具有优良的发光特性的器件。
同时，如图6的放大图所示，半导体层32在相应于第二衬底31的高缺 陷区域31B的部分中具有高缺陷区域32B,以及在相应于低缺陷区域31A 的部分中具有低缺陷区域32A。特别地，在半导体层32中，低缺陷区域32A 存在于横向方向的中心区域中，且高缺陷区域32B存在于低缺陷区域32A 的两侧上的区域(包括侧面的区域)中。如稍后将描述的，例如通过使用 MOCVD (金属有机化学汽相沉积)方法在第二衬底31上外延生长形成半导 体层32。由此，第二衬底31的晶格位错传播到半导体层32。
高缺陷区域32B在半导体层32的表面上和其附近具有高电阻区域 32B-l。例如以等于或大于80keV离子能，通过向半导体层32的表面中离子 注入B、 N、 Fe等形成高电阻区域32B-l。如图9所示，当施加到终端之间 的加速电压等于或大于80keV时，TML (传输线方法)的值变为常数，IOV。 在这种情况下显示出高缺陷区域32B的表面或其附近可被充分绝缘。由此， 高电阻区域32B-1防止了如下的事件当通过在下面描述的制造步骤中的划 片将条30A加工成芯片时，部分绝缘层35意外地破损，且高电阻区域32B-1 所产生的暴露部分和p侧电极36 (稍后描述)短路产生漏电流和降低发光强 度。图6中，高缺陷区域32B提供在半导体层32的表面中平行于振荡器方 向的两侧面上及其附近。然而，高缺陷区域32B优选地至少提供在半导体层 32的表面中的连接衬垫39、 46和48 —侧(在侧面S3的附近)上的表面上。
另外，通过切割具有多个高缺陷区域31B (第二区域)规律地形成在低 缺陷区域31A中的GaN大衬底形成第二衬底31 。 GaN是具有约2W( cm.K ) 的高热导率的材料。当n型GaN用作第二衬底31时，通过使用这些特性， 第二衬底31还可起到扩散激光二极管1中产生的热的热沉的作用。
例如，n型覆盖层由n型AlGaAs制成。有源层33具有多量子阱结构， 例如该多量子阱结构由分别通过成分4皮此不同的Ga^IiVx4N ( 0<x4<l )形成 的阱层和势垒层构成。例如，p型覆盖层由p型AlGaN制成。例如，p侧接 触层由p型GaN制成。
如图2和图6所示，部分p型覆盖层和p侧接触层具有在与第一发光器 件20的振荡器方向平行的方向上延伸的条状脊34。由此，实现了电流限制。 脊34的延伸方向相应于第二发光器件30的振荡器方向。脊34形成在半导 体层32的低缺陷区域32A中。在有源层33中，电流注入区域(发光点33-1 ) 形成在相应于脊34的区域中。
如图2所示，绝缘层35形成在从脊34的侧面到p型覆盖层的表面连续 的表面(下文称为表面32A )上。例如在表面32A和绝缘层35之间，可布 置用于改善表面32A和绝缘层35等之间的接触特性的层。绝缘层35和前述 绝缘层25—样具有高热导率和高绝缘特性。例如在绝缘层35中，包括例如 A1N、 BN、 SiC、 GaN和AlGalnN且不包括氧的主要材料的绝缘材料的层和 包括例如AlNOx、 BNOx、 Si02、 GaNOx和AlGaInNOx的绝缘材料从表面32A 一侧顺序地层叠。
由于绝缘层35提供在表面32A上，电流仅从不具有绝缘层35的区域流 动，也就是从脊34的顶面流入到有源层33中。因此，绝缘层35还具有限 制电流的作用。
在第二衬底31的背面上，提供n侧电极37。 n侧电极37电连接到第二 衬底31 。如上所述，n侧电极37通过位于中间的n侧公共电极12、热沉11 等连接到外电源。例如n侧电极37具有其中Au和Ge的合金、Ni以及Au 从第一衬底21侧连续层叠的结构。
p侧电极36 (第三电极)提供在从脊34 (p侧接触层的表面)的顶面到 绝缘层35的表面连续的表面上。p侧电极36与p侧接触层电连接。如图2 所示，除了 p侧电极36以外，连接部分38、通过位于中间的连接部分38 连接到p侧电极36的连接衬垫39 (第三连接衬垫)、以及在连接衬垫39的 区域中具有孔的绝缘层40分别提供在绝缘层35上。如图5所示，连接衬垫
39提供在主要发光侧上的解理面S3的附近和在作为与振荡器方向垂直的方 向上彼此相对布置的一对侧面中的一个的侧面S5的附近的部分中。导线52 的一端连接到连接衬垫39的表面。导线52的另一端连接到外电源。
例如，p侧电极36、连接部分38和连接衬垫39分别具有其中Ti、 Pt 和Au顺序地层叠的多层结构。例如绝缘层40由类似于前述绝缘层35的材 料制成。
如图3和图5所示，在绝缘层40的表面上分别提供条状相对电极42 (第一相对电极)，用焊接层41焊接；条状相对电极44 (第二相对电极)， 用焊接层43焊接；连接衬垫46(第一连接衬垫)，通过位于中间的连接部分 45物理且电学地连接到相对电极42;以及连接衬垫48 (第二连接衬垫)，通 过位于中间的连接部分47物理地和电学地连接相对电极44。
如图3和图5所示，相对电极42形成来在芯片的中心区域中沿振荡器 方向延伸，且布置在解理面S3—侧的附近。相对电极42相对第一器件20A 的p侧电极26A布置，且通过位于中间的焊接层41电连接到p侧电极26A。 在芯片的p侧电极36的相对侧上的外边缘区域中，邻近相对电极42形成相 对电极44。相对电极44在振荡器方向延伸形成，且布置在解理面S3 —侧 附近。相对电极44相对第二器件20B的p侧电极26B布置，且通过位于中 间的焊接层43电连接到p侧电极26B。图1示出第一发光器件20的主要发 光侧上的端面和第二发光器件主要发光侧上的解理面S3布置在相同平面 上。然而，该实施例不限于此。例如，第一发光器件20的主要发光侧上的 端面和第二发光器件主要发光侧上的解理面S3可布置在彼此不同的平面 上。
如图5所示，连接衬垫46提供在作为主要发光侧上的解理面S3和主要 发光侧的相对一侧上的解理面S4之间的中间区域的区域中，以及提供在侧 面S5附近。连接衬垫48提供在主要发光侧的相对一侧上的解理面S4附近 和侧面S5附近的区域中。连接衬垫46和48以及连接衬垫39在第二发光器 件30的脊34的延伸方向(振荡器方向)上布置成一条线。也就是说，连接 衬垫39、 46和48都形成在第二发光器件30的表面上，在与条状相对电极 42和44平行的条状区域中并排布置，且提供在作为与振荡器方向垂直的方 向上相对布置的 一对侧面中的 一个的侧面S5和相对电才及42之间，邻近相对 电极42。
如图5所示，连接部分45形成在相对电极42和连接衬垫46之间。这 样，连接部分45提供在作为解理面S3和解理面S4之间的中间区域的区域 中，和通过位于中间的连接衬垫46提供在侧面S5的附近。连接部分47形 成在相对电极44和连接衬垫48之间。这样，连接部分47提供在解理面S4 的附近以及在解理面S4和相对电极42和44之间的区域中。
导线53的一端结合到连接衬垫46的表面。导线53的另一端结合到外 电源。导线54的一端结合到连接衬垫48的表面。导线54的另 一端结合到 外电源(参考图1和图5)。
焊接层41和43的目的是将相对电极42和44焊接到p侧电极26A和 26B,以便相对电极42和44与p侧电极26A和26B电导通。例如，焊接层 41和43由具有250摄氏度的焊接温度的Au-Sn (金锡)焊料制成。例如相 对电极42和44、连接部分45和47以及连接衬垫46和48由例如Au (金) 的金属薄膜制成。
在与脊34的延伸方向(振荡器方向)垂直的解理面S3和S4上，形成 一对反射薄膜55和56 (覆盖膜，参考图4)。例如，形成在主要发光侧上的 解理面S3上的反射薄膜55由Ab03制成，且被调节以具有低反射率。同时， 例如，形成在主要发光侧的相对一侧上的解理面S4上形成的反射薄膜56由 氧化铝层和Ti02层交替层叠的叠层制成，且被调节以具有高电阻率。由此， 在有源层33 (发光点33-1 )的发光区域中分别产生的光在一对反射薄膜55 和56之间传播，放大且作为来自低反射一侧上的反射薄膜55的光束发射。 例如，从高反射率一侧上的反射薄膜56泄漏的光可由光探测器等探测(未 示出)，探测的光转变成光电流，且由此测量从低反射率一侧发出的光的光 功率。
凸起部分49分别提供在连接衬塾39的表面中全部或部分最邻近解理面 S3的区域上和在连接衬垫48的表面中全部或部分最邻近解理面S4的区域 上(参考图1、图4和图5)。
如图4所示，优选地形成每个凸起部分49， -使得从第二衬底31的底面 的高度H彼此相等。凸起部分49的高度优选地几乎等于焊接层41和43的 高度。例如，凸起部分49由具有250摄氏度的焊接温度的Au-Sn (金锡) 焊料制成。如稍后描述的，例如当在制造步骤中条30A和虛拟条30B处在 如图10所示的交替层叠的状态下通过蒸发或溅射将反射薄膜55和56的材
料附着到条30A的解理面S3和S4时，凸起部分49起到下述作用。由于形 成在相对电极42和44的表面的焊接层41和43从条30A的表面突出，所以 在条30A的表面和虛拟条30B的表面之间产生空隙。凸起部分49填充部分 该空隙，且防止由于蒸发或賊射而扩散的材料附着到连接衬垫39和48的主 要部分上。也就是，凸起部分49起到对连接衬垫39和48的主要部分的墙 的作用，且具有阻挡由于蒸发或溅射而扩散的材料附着到连接衬垫的主要部 分的功能。因此，如图13所示，优选地解理面S3—侧上的凸起部分49的 顶面和解理面S4—侧上的凸起部分49的顶面与焊接层41和43的顶面共面， 或优选地基于第二衬底31的底面，调节两个凸起部分49的高度以便解理面 S3 —侧上的凸起部分49的顶面和解理面S4 —侧上的凸起部分49的顶面高 于焊4妄层41和43的顶面。
凸起部分49的位置不限于前述部分。例如，凸起部分49可提供在连接 衬垫39和解理面S3之间或在连接衬垫48和解理面S4之间。
如图1和图5所示，例如标记70提供在连接衬垫39和连接衬垫46之 间以及在连接衬垫46和绝缘层35的表面的连接衬垫48之间。标记70是探 测与振荡器方向垂直的方向上的第二发光器件30的位置的标记。标记70用 于在制造步骤中在第二发光器件30上层叠第一发光器件20。标记70可布置 来在平行方向上来夹置连接衬垫39、 46和48。在这种情况下，连接衬垫39、 46和48可位于与解理面S3和S4分开的地方，且由此可防止泄漏故障在解 理面S3和S4的附近的高缺陷区域32B中产生。
如图1和图5所示，标记70可由不与例如相对电极42的导电部分接触 的独立的岛状金属薄膜制成。另外，标记70可提供来与例如相对电极42的 导电部分接触。标记70由类似相对电极42等的材料制成。在制造步骤中， 可与相对电极42等一起同批形成标记70。
例如，具有前述结构的半导体发光单元可按如下步骤制造。
首先，形成作为激光二极管1的其中一个组成部分的第一发光器件20。 例如，通过MOCVD的方法形成半导体层22A。使用例如TMA(三曱基铝)、 TMG (三曱基镓)、TMIn (三曱基铟)或PH3 (磷化氬)的作为GaP的III-V 族化合物半导体的原料。
特别地，在大衬底GaP衬底上顺序地层叠n侧接触层、n型覆盖层、有 源层23A、 p型覆盖层和p型接触层以形成半导体层22A。之后，在半导体层22A中，例如通过干法刻蚀方法对p侧接触层和p型覆盖层构图，以便获
然后，通过类似于前述方法的方法形成半导体层22B。使用例如TMA、 TMG、 TMIn和AsH3 (三氢化砷)的作为GaAs的III-V族化合物半导体的 原料。
特别地，在GaP 4十底的表面中未形成脊24A的部分上，顺序层叠n侧 接触层、n型覆盖层、有源层23B、 p型覆盖层和p侧接触层以形成半导体 层22B。然后，在半导体层22B中，例如通过干法刻蚀方法对p侧接触层和 p型覆盖层构图，以便获得窄条状凸起部分以在脊24A之间形成脊24B。
然后，通过蒸发或溅射在脊24A和24B的顶面上和表面A上形成包括 例如A1N、 BN、 SiC、 GaN和AlGalnN的主要材料并且不包括氧的绝缘材料 (例如A1N)。之后，例如通过在潮湿水蒸气中暴露该表面等来氧化所得到 的表面。由此，在表面上形成例如AlNOx的氧化物，并且形成绝缘层25。
然后，在绝缘层25中，通过刻蚀去除相应于脊24A和24B的顶面(接 触层的表面)的区域。之后，在从脊24A的p侧接触层的表面到绝缘层25 的部分表面连续的表面上形成p侧电极26A。在从脊24B的p侧接触层的表 面到绝缘层25的部分表面连续的表面上形成p侧电极26B。
然后，解理GaP衬底以形成在其上彼此平行地交替布置脊24A和24B 的条20A。之后，在解理面Sl和S2上形成成对的反射体膜55和56。之后， 对于每对脊24A和24B将20A划片以获得芯片。由此，形成第一发光器件 20。
然后，形成第二发光器件30。通过例如MOCVD方法形成半导体层32。 使用例如TMA(三曱基铝)、TMG(三曱基镓)、TMIn(三曱基铟)或铵(NH3) 的作为氮化物III-V族半导体的原料。
特别地，在GaN衬底131上顺序层叠n侧接触层、n型覆盖层、有源层 33、 p型覆盖层和p侧接触层(参考图7和图8)以形成半导体层32。然后， 在半导体层32中，例如通过干法刻蚀对p侧接触层和p型覆盖层构图，以 便获得窄条状的凸起部分以对每个低缺陷区域32A形成各自的脊34,并且 彼此平行地形成该各自的脊34。
然后，以80keV或更多的离子能对包括在GaN衬底131中的高缺陷区 域32B的表面进行B、 N、 Fe等的离子注入。由此，在高缺陷区域32B的表
面上和其附近形成高电阻区域32B-1。之后，用类似于形成绝缘层25的方法 的方法在脊34的顶面和表面B上形成绝缘层35。
然后，在绝缘层35中，通过刻蚀去除相应于脊34的顶面的区域(接触 层的表面)。之后，在从脊34的p侧接触层的表面到绝缘层35的部分表面 的连续表面上依次形成p侧电极36、连接部分38和连接衬垫39。
然后，形成具有在连接衬垫39的区域中的孔的绝缘层40。之后，在绝 》彖层40上依次形成相对电才及42和44、连4妻部分45和47、连4妾一十垫46和 48以及标记70。
之后，在相对电极42和44的表面上形成焊接层41和43。在连接衬垫 39的表面中最邻近的解理面S3的全部或部分区域上以及在连接衬垫48的 表面中最邻近解理面S4的全部或部分区域上形成凸起部分49。当焊接层41 和43的材料与凸起部分49的材料相同时，优选地同时形成焊接层4〗和43 以及凸起部分49。
然后，解理GaN衬底131以形成在其上彼此平行地布置多个脊34的条 30A。之后，通过解理衬底在解理面S3和S4上形成成对的反射薄膜55和 56。
特别地，如图10所示(穿过连4妾衬垫39， 46和48切开的剖面图)，条 30A和扁平的虛拟条30B交替层叠，在条30A中在GaN衬底131上彼此平 行布置的多个脊34。在这种状态下，例如，通过蒸发或溅射将八1203附着到 条30A的解理面S3。同时，在这种状态下，例如，通过蒸发或溅射按顺序 地向解理面S4附着氧化铝和Ti02。由此，在解理面S3和S4上形成成对的 反射薄膜55和56。由于蒸发或溅射而扩散的材料通过空隙G溅射到条30A 的表面上，但是几乎不溅射到凸起部分49的后侧上。因此，不必要的薄膜 不会粘附到提供在凸起部分49的后侧上的连接衬垫39和48的主要部分。
然后，在每个脊34之间划片30A以获得芯片。由此形成第二发光器件30。
然后，第一发光器件20在半导体层22A和22B侧朝下(具有半导体层 22A和22B —侧朝向第二发光器件30 —侧)时结合到第二发光器件30的半 导体层33—侧上的表面，以便振荡器方向和发光方向彼此相同。因此，形 成本实施例的激光二极管1。
然后，激光二极管1的第二发光器件30通过位于中间的焊接层13结合
到子底座10上。之后，通过焊接层14子底座的背面固定在热沉11上(参
考图2)。最后，通过键合导线50到54,制造本实施例的半导体发光单元。 在本实施例的半导体发光单元中，当在与p侧电极36电连接的连接衬 垫39和与n侧电极37电连接的热沉11之间施加给定电压时，电流注入到 有源层33中，且由于电子空穴复合产生光发射。然后，在叠层平面方向中 从第二发光器件30的发光点33-1发出大约400nm (例如405nm )波长的激 光。当在与p侧电极26A电连接的连接衬垫46和与n侧电极27电连接的热 沉11之间施加给定电压时，电流注入到有源层23A中，且由于电子空穴复 合产生光发射。然后，从第一器件20A的发光点23A-1发射600nm波段(例 如650nm )的激光。当在与p侧电极26B电连接的连接衬垫48和与n侧电 极27电连接的热沉11之间施加给定电压时，电流注入到有源层23B中，且 由于电子空穴复合产生光发射。然后，从第二器件20B的发光点23B-1发射 700nm波段(例如780nm)的激光。如上所述，在本实施例的半导体发光单 元中，第二发光器件30、第一器件20A和第二器件20B可独立地发射波长 彼此不同的激光。
然后，在激光二极管l中，由于高电流密度产生焦耳热。在第二发光器 件30中产生的热量向热沉11 一侧消散。同时，在第一发光器件20中产生 的热量通过脊24A-1和24B-1以及绝缘层25和35向第二发光器件30消散。
在该实施例中，具有由高热释放特性的III-V族氮化物半导体形成的半 导体层32的第二发光器件30提供来与第一发光器件20接触。因此，通过 第二发光器件30和热沉11,第一发光器件20的热量可充分地扩散。如刚才 所述，在激光二极管1中，在第一发光器件20和第二发光器件30中产生的 热量可得到有效的扩散。因此，热阻降低，且可改善热释放特性。因此，可 改善激光二极管1的特性和可靠性。
在该实施例中，连接衬垫39、 46和48分别电连接到分别向各个脊24A、 24B和34提供电流的p侧电极26A、 26B和36上，并且连接衬垫39、 46 和48都形成在第二发光器件30的表面(热沉11的相对侧上的表面)上； 与条状相对电极42和44平行布置；并且提供在作为垂直于振荡器方向的方 向上4皮此相对布置的一对侧面中的一个的侧面S5和相对电才及42之间，且邻 近相对电极42 (参考图1、图2和图5)。由此，为了确保激光二极管l本身 热释放特性，即使当稍大地形成第二发光器件30时，第二发光器件30的表
面的未使用空间也可用连接衬垫39， 46和48填充。由此，可减小取决于连 接衬垫39, 46和48的布局所产生的未使用空间。如上所述，通过设计连接 衬垫39、 46和48的布局，可在小型化激光二极管1的同时确保热释放特性。
在该实施例中，凸起部分49形成在连接衬垫39表面中全部或部分最邻 近解理面S3的区域上和在连接衬垫48的表面中全部或部分最邻近解理面 S4的区域上(参照图l和图5)。由此，当在前述的制造步骤中，如图13所 示，在条30A和虚拟条30B交替层叠的状态下，通过例如蒸发或溅射将反 射薄膜55和56的材料附着到条30A的解理面S3和S4上时，在条30A的 表面和虚拟条30B的表面之间的部分空隙G (在连接衬垫39、 48和解理面 S3、 S4之间的空隙)可用凸起部分49填充，因为形成在相对电极42和44 的表面上的焊接层41和43从条30A的表面上突出出来。由此，在连接衬垫 39和48的主要部分上可防止不必要的薄膜的形成。结果，可确保用于将导 线52和54键合到连接衬垫39和48的空间。这样，在下面的制造步骤中， 不可能存因为由于蒸发或溅射而扩散的材料附着到连接衬垫39和48的主要 部分而使得在导线52和54不能键合到连接衬垫39和48的可能性。因而， 与不提供凸起部分49的情况相比，产率有所改善。
第二实施例
图11示出根据发明第二实施例的激光二极管单元的截面部分。截面沿 着相应于前述的第一实施例中的图2的线D-D截取。
该激光二极管单元的结构不同于前述的第一实施例中的结构之处在于， 该激光二极管单元包括分别在连接部分45上的凸起部分60和在连接部分47 上的凸起部分61。这样，下文的描述主要给出与前述第一实施例的不同之处 并且适当地省略类似于第一实施例的结构、操作和效果的描述。
凸起部分60 (61 )是由具有等于或低于那些连接部分45 (47)的润湿 特性的较差润湿特性的材料制成的突出结构(例如，当连接部分45 (47)由 Au制成时，凸起部分60(61)由Au、 Pt、 Ni、 Si、 Ti或Al制成)。"润湿 特性"是关于固体和液体之间的界面张力。"较差润湿特性"是指如下状态 当液体滴到固体上时，下滴的液体和固体表面的接触角小，且固体表面好像 排斥液体。相反，"良好润湿特性"是指如下状态下滴的液体和固体表面 的接触角大，且固体表面好像被液体浸润。
由此，在制造步骤中，当熔合形成在相对电极42 (44)上的焊接层41
(43 )以将相对电极42 ( 44 )连接到p侧电极26A ( 26B )时，凸起部分60 (61)可防止焊接层41 (43)流到连接部分45 (47)上以覆盖连接衬垫46 和48的整个主要部分或其一部分。
凸起部分60 (61)优选地形成在凸起部分本身不阻挡从第一发光器件 20发出的光的光路的地方。另外，凸起部分60 (61 )优选地形成在直到流 到连接部分45 ( 47 )上的焊接层41 ( 43 )到达凸起部分60 ( 61 )时凸起部 分60 (61)才阻挡从第一发光器件20发出的光的光路径的位置。
结果，可确保用于将导线53和54键合到连接衬垫46和48的空间。这 样，在随后的步骤中，不存在由于流动的焊接层41 (43)导线53和54不能 键合到连接衬垫46和48的可能性。因而，与不提供凸起60 (61 )的情况相 比，产率有所改善。
第二实施例的改进
下文将给出前述第二实施例的多种改进的描述。下文的描述将主要给出 与前述第二实施例不同之处，且适当的省略相似于第二实施例的结构、操作 和效果的描述。
第一改进
图12示出根据前述第二实施例的第一改进的激光二极管单元的截面结 构。截面沿相应于前述第一实施例中的图2的线D-D截取。该激光二极管单 元的结构不同于前述第二实施例之处在于，该激光二极管单元包括在焊接层 41和焊接层43之间的凸起部分62。
凸起部分62形成在相对电极42在相对电极44 一侧上的末端和相对电 极44在相对电极42 —侧的末端的至少 一个中。在图12中，示出了凸起部 分62形成在相对电才及42在相对电极44 一侧的末端和相对电才及44在相对电 极42 —侧的末端二者中的情形。以相似于前述第二实施例的凸起部分60的 的方式，凸起部分62是由具有等于或低于相对电极42和44的润湿特性的 较差润湿特性的材料制成的突出结构。
由此，在制造步骤中，当熔合焊接层41 (43)以将相对电极42 (44) 连接到p侧电极26A ( 26B )上时，凸起部分62可防止焊接层41 ( 43 )在 相对电极42和相对电极44之间流动而导致在焊接层41和焊接层43之间的 短路。结果，在随后的步骤中，不存在由于流动焊接层41 (43)导致的在焊 接层41和焊接层43之间短路的可能性。从而，与不提供凸起部分62的情
况相比，产率有所改善。 第二改进
图13示出根据前述第二实施例的第二改进的激光二极管单元的截面结
构。截面沿相对于前述第一实施例中的图2的线D-D截取。该激光二极管单
元的结构不同于第二实施例的结构之处在于，该激光二极管单元包括在相对
电极42和44的解理面S3 —侧的末端和解理面S4 —侧的末端上的凸起部分 63。
以相似于前述第二实施例的凸起部分60的方式，凸起部分63是由具有 等于或低于相对电极42和44的润湿特性的较差润湿特性的材料的突出结构。
由此，在制造步骤中，当熔合焊接层41 (43)以将相对电极42 (44) 连接到p侧电极26A ( 26B )时，凸起部分63可防止焊接层41 ( 43 )流到 解理面S3和S4而导致构成半导体层33的各个层之间的短路。结果，在随 后的步骤中，不存在由于焊接层41 (43 )流到解理面S3和S4导致在构成 半导体33的各个层之间的短路的可能性。因而，与不提供凸起部分63的情 况相比，产率有所改善。
第三改进
图14是示出根据前述第二实施例的第三改进的激光二极管单元的截面 结构。截面沿相应于前述第一实施例中图2的线D-D截取。该激光二极管结 构单元不同于第二实施例的结构之处在于，该激光二极管单元包括在连接衬 垫39和相对电极42之间的凸起部分64。
以相似于前述第二实施例的凸起部分60的方式，凸起部分64是由具有 等于或低于连接衬垫39的润湿特性的较差润湿特性的材料制成的突出结构。
由此，在制造步骤中，当熔合焊接层41 (43)以将相对电极42 (44) 连接到p侧电极26A ( 26B )时，凸起部分64可防止焊接层41流到连接衬 垫39并覆盖连接村垫39的主要部分。结果，在下面的步骤中，不存在焊接 层41流到连接衬垫39并覆盖连接衬垫39的主要部分的可能性。因而，与 不提供凸起部分64的情况相比，产率有所改善。
第四改进
图15示出根据前述第二实施例的第四改进的激光二极管单元的截面结 构。截面沿相应于前述第 一实施例中的图2的线D-D截取。该激光二极管单
元的结构不同于第二实施例的结构之处在于，该激光二极管单元包括在相对
电极42 (44)上在平面方向上环绕焊接层41 (43)的凸起部分65。
以相似于前述第二实施例的凸起部分60的方式，凸起部分65是由等于 或低于相对电极42( 44 )的润湿特性的较差润湿特性的材料制成的突出结构。 由此，在制造步骤中，当熔合焊接层41 (43)以将相对电极42 (44) 连接到p侧电极26A ( 26B )时，凸起部分65可防止焊接层41 ( 43 )从相 对电极42 ( 44 )流动并覆盖连接衬垫39、 46和48的整个主要部分或其一部 分。另外，凸起部分65可防止焊接层41和焊接层43之间的短路或构成半 导体层33的各个层之间的短路。结果，在随后的步骤中，不存在焊接层41 (43 )流到解理面S3和S4导致前述各个缺点的可能性。因而，与不提供凸 起部分65的情况相比，产率有所改善。 第三实施例
图18示出根据发明第三实施例的激光二极管单元的俯视结构图，图19 示出沿图18的激光二极管单元的箭头A-A截取的截面结构，并且图20示出 沿图19的激光二极管单元的箭头A-A截取的截面结构。如图18所示，在激 光二极管单元中，激光二极管2结合到作为支撑构件的子底座10上，且热 沉11作为热释放构件结合到子底座10的背面。图18和图20示意性地示出 激光二极管单元，并且尺寸和形状不同于实际使用的那些。
第三实施例中的激光二极管2在结构上不同于第 一 实施例和第二实施例 中的激光二极管1之处在于，在激光二极管2中，如图19所示，芯片形状 的第一发光器件20和第二发光器件30顺序地层叠到子底座10上，而在第 一实施例和第二实施例中，在激光二极管1中，芯片形状的第二发光器件30 和第一发光器件20顺序地层叠到子底座IO上。这样，下文的描述将主要给 出与前述第一实施例和第二实施例的不同之处，且适当的省略与第一实施例 和第二实施例的共同点。
另外，在激光二极管2中，颠倒第二发光器件30 (衬底一侧朝上)然后 层叠于第一发光器件20上，使得第一器件20的发光点23A-1尽可能地邻近 第二发光器件30的发光点33-1。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可层叠到第二发光器件30上使得 第一发光器件20的发光点23B-1和第二发光器件30的发光点33-1彼此接 近。否则，第一发光器件20可层叠到第二发光器件30上使得在第一发光器
件20的发光点23A-1和发光点23B-1之间的中点接近于第二发光器件30的 发光点33-1。
在激光二极管2和子底座10之间，提供用于将激光二极管2结合到子 底座的焊接层13 (参考图19)。 第一发光器件20
如图19所示，通过焊接层41将形成在第一器件20A的脊24A上的p 侧电极26A(第一电极)结合到绝缘层40,且通过焊接层43将形成在第二 器件20B的脊24B上的p侧电极26B (第二电极)结合到绝缘层40。
第二发光器件30
如图19所示，在连接衬垫39的表面上，形成了突块80，该突块80通 过提供在相对于突块80的连接衬垫39的端面上的焊接层81结合到相对电 极82(稍后描述)。突块80还电连接到相对电极82、连接部分83(稍后描 述)和连接衬垫84 (稍后描述)。
例如突块80由例如Au的金属块制成。例如相对电极82、连接部分83 和连接衬垫84由例如Au的金属薄膜制成。焊接层81目的在于焊接突块80 和相对电极82以便突块80电连接到相对电极82。例如焊接层81由具有250 摄氏度的焊接温度的Au-Sn (金锡)焊料制成。
在第三实施例中，如图18到图20所示，在第一发光器件20的绝缘层 25上，具有用焊接层41焊接的条状p侧电极26A,通过位于中间的连接部 分45物理地和电学地连接到p侧电极26A的衬垫46,用焊接层43焊接的 条状p侧电极26B,通过位于中间的连接部分47物理地和电学地连接到p 侧电极26B的连接衬垫48，用焊接层81焊接的相对电极82，以及通过位于 中间的连接部分83物理地和电学地连接到相对电极82的连接衬垫84。
如图20所示，p侧电极26A形成来在芯片中心区域中的振荡器方向上 延伸且在解理面Sl —侧的附近布置。p侧电极26A通过位于中间的焊接层 41电连接到第 一 器件20A。 p侧电极26B邻近p侧电极26A形成。p侧电极 26B形成来在振荡器方向上延伸且在解理面Sl —侧附近布置。p侧电极26B 通过位于中间的焊接层43电连接到第二器件20B。
如图18和图20所示，连接衬垫46提供在作为主要发光侧上的解理面
面S5的附近。连接衬垫48提供在主要发光侧的相对侧上的解理面S2附近，
和在侧面S5的附近。在第一发光器件20的脊24A的延伸方向(振荡器方向) 上，将连接衬垫46和48与连接衬垫84 —起成行布置。也就是说，连接衬 垫46、 48和84都形成在第一发光器件20的表面上，在与条状p侧电极26A 平行的条状区域中并排布置，且提供在作为在垂直于振荡器方向的方向上相 对布置的一对侧面的中 一个的侧面S5和p侧电极26A中间，邻近p侧电极 26A。
凸起部分49分别提供在连接衬垫84的表面中所有或部分最邻近解理面 Sl的区域上和在连接衬垫48的表面中所有或部分最邻近解理面S2的区域 上(参照图18和图20)。
优选地形成每个凸起部分49使得从第一衬底21的底面的高度彼此相 等。凸起部分49的高度优选地几乎等于焊接层41和43的高度。当在制造 步骤中将被分成芯片的条状第一衬底21和虚拟条交替层叠的状态下，通过 例如蒸发或溅射将反射薄膜的材料附着到将被分成芯片的条状第一衬底21 的解理面Sl和S2上时，凸起部分49具有如下的作用。形成在p侧的电极 26A和26B的表面上的焊接层41和43填充在将被分成芯片的条状第一衬底 21和虛拟条之间的部分空隙中，且防止由于蒸发或溅射而扩散的材料附着到 连接衬垫48和84的主要部分。也就是说，凸起部分49起到对连接衬垫48 和84主要部分的墙的作用，且起到防止由于蒸发或溅射而扩散的材料附着 到连接衬垫48和84的主要部分的功能。因此，优选地解理面Sl —侧上的 凸起部分49的顶面和解理面S2 —侧上的凸起部分49的顶面与焊接层41和 43的顶面共面，或优选地在第一衬底21的底面的基础上，调节两个凸起部 分49的高度以便解理面Sl —侧上的凸起部分49的顶面和解理面S2 —侧上 的凸起部分49的顶面高于焊接层41和43的顶面。
凸起部分49的部分不限于前述的部分。例如，凸起部分49可提供在连 4妄衬垫84和解理面Sl之间，或在连接衬垫48和解理面S2之间。
如图18和图20所示，例如标记70 4是供在连4妄衬垫84和连4妻衬垫46 之间，并在连接衬垫46和绝缘层25的表面的连接衬垫48之间。标记70是 用于探测在垂直于振荡器方向的方向上的第一发光器件20的位置的标记。 在制造步骤中，标记70用于在第二发光器件30上层叠第一发光器件20。标 记70可布置来在平行方向上夹置连接衬垫46、 48和84。
如图18和图20所示，标记70可由不与例如p侧电极26A的导电部分接触的独立岛状金属薄膜制成。否则，可以提供标记70与例如p侧电极26A 的导电部分接触。标记70由类似于p侧电极26A等的材料制成。在制造步 骤中，标记70可与p侧电极26A等一起同批形成。
在该实施例的半导体发光单元中，当在与p侧电极36电连接的连接衬 垫84和与n侧电极37电连接的热沉11之间施加给定的电压时，向有源层 33A中注入电流，且由于电子空穴复合产生光发射。然后，在叠层平面方向 中从第二发光器件30的光发射点33-1发出大约400nm (例如405nm )波长 的激光。当在与p侧电极26A电连接的连接衬垫46和与n侧电极27电连接 的热沉11之间施加主会定电压时，向有源层23A中注入电流，且由于电子空 穴复合产生光发射。然后，从第一器件20A的发光点23A-1发射600nm波 段(例如650nm )的激光。当在与p侧电极26B电连接的连接衬垫48和与 n侧电极27电连接的热沉11之间施加给定电压时，向有源层23B中注入电 流，且由于电子空穴复合产生光发射。然后，从第二器件20B的发光点23B-1 发射700nm波段(例如780nm )的激光。如上所述，在该实施例的半导体 发光单元中，第二发光器件30、第一器件20A和第二器件20B可独立地发 射波长彼此不同的激光。
然后，在激光二极管2中，由于高电流密度产生焦耳热。在该实施例中， 具有从高热释放特性的ni-V族氮化物半导体形成的半导体层32的第二发光 器件30提供来与一个第一发光器件20接触，且热沉11提供来通过位于中 间的子底座10与另一个第一发光器件20接触。因此，第一发光器件20的 热量可通过第二发光器件30和热沉11充分地扩散。如上所述，在激光二极 管2中，在第一发光器件20和第二发光器件30中产生的热量可被有效地扩 散。因此，热阻降低，且可改善热释放特性。因而，可改善激光二极管2的 特性和可靠性。
在该实施例中，连接衬垫46、 48和84分别电连接到分别向各个脊24A、 24B和34提供电流的p侧电极26A、 26B和36上，并且连接衬垫46、 48 和84都形成在第一发光器件20的表面上(热沉11的相对侧上的表面)；与 条状p侧电极26A平行布置；且提供在作为在垂直于振荡器方向的方向上彼 此相对布置的一对侧面中的一个的侧面S5和p侧的电极26A之间，邻近p 侧电极26A (参照图19和图20)。由此，即使当第一发光器件20稍大地形 成时，第一发光器件20的表面的未使用空间可用连接衬垫46、 48和84填
充。因此，可减小根据连接衬垫46、 48和84的布局产生的未使用空间。如 上所述，通过设计连接衬垫46、 48和84的布局，可在小型化激光二极管2 的同时确保热释;^文特性。
在该实施例中，在连接衬垫84的表面中全部或部分最邻近解理面Sl的 区域上和在连接衬垫48的表面中全部或部分最邻近解理面S2的区域上形成 凸起部分49(参考图18和图20)。由此，例如当在前述的制造步骤中将被 分成芯片的条状第一衬底21和虛拟条的状态交替层叠的状态下，通过蒸发 或溅射将反射薄膜的材料附着到将被分成芯片的条状第一衬底21的解理面 S1和S2上时，凸起部分49填充在将被分成芯片的条状第 一衬底21和虛拟 条之间的部分空隙(连接衬垫84、 48和解理面S1、 S2之间的空隙)中，使 得形成在p侧电极26A和26B表面上的焊接层41和43可防止在连接衬垫 84和48的主要部分上形成的不必要的薄膜。结果，可确保用于将导线52 和54键合到连接衬垫84和48的空间。这样，在随后的操作步骤中，不存 在导线52和54由于蒸发或溅射而扩散的材料附着到连接衬垫84和48的主 要部分而不能键合到连接衬垫84和48的可能性。因而，与凸起部分49的 情况相比，产率有所改善。
类似于第二实施例和其改进，可提供凸起部分61到65代替凸起部分49。
应用实例
根据上述第 一到第三实施例和其改进的半导体发光单元LD可应用到例 如用于再现记录在记录媒质中的信息的信息再现单元(光盘)、用于向记录 媒质上记录信息的信息记录单元、具有前述两项功能的信息记录/再现单元和 通讯器件的多种器件中。下文将给出其实例的描述。
图21示出根据应用实例的信息记录/再现单元100的概略结构的一个实 例。信息记录/再现单元100包括光学单元110和信息处理部分120。
信息处理部分120从光学单元IIO获取记录在记录媒质101中的信息， 并向光学单元no传送输入信息。同时，光学单元100用作用于例如DVD 等的高密度记录和再现的光拾取单元。光学单元100包括作为光源的半导体 发光单元LD和提供在安放由例如DVD的记录媒质101的区域和半导体发 光单元LD之间的光学系统。例如，在记录媒质101的表面上，形成众多的 几lim大小的凹坑(凸起)。光学系统布置在从半导体发光单元LD到记录媒 质101的光路中。例如，光学系统具有光栅(GRT)lll、偏振光束分器(PBS)
112、准直透镜(CL) 113、四分之一波片(A74片)114和物镜(OL ) 115。 另外，光学系统具有例如在由偏振光束分器(PBS) 112分开的光路上的柱 面透镜(CyL) 116和比如光电二极管(PD)的光接收器件117。
PBS112、 CL113、 X/4片114和OL115,在记录々某质101上聚焦，且由记录 媒质101的表面上的凹坑反射。反射的光穿过OL115、 X/4片114、 CL113、 PBS 112和CyL 116以进入PD 117。然后，读出凹坑信号、寻规信号和聚焦 信号。
如上所述，在该实施例的光学单元100中，半导体发光单元LD用作光 源。因此，温度特性和可靠性很高，并且可在宽泛的温度范围中能够稳定使 用。另外，可扩展光学系统的设计自由度。
虽然上文参照实施例及其改进给出本发明的描述，但是本发明不限于前 述实施例，且可进行多种改进。
例如，在前述实施例中，参照砷化镓(GaAs )的III-V族化合物激光二 极管或磷化铟(InP)的III-V族化合物激光二极管作为第一发光器件20且 III-V族氮化物激光二极管作为第二发光器件30给出了描述；且给出了用于 其的组成成分和结构的实例。然而，发明可类似地应用到具有其他组成成分 或其他结构的激光二极管。
另外，尽管在第一和第二实施例中，凸起部分49形成在第二发光器件 30—侧上，但是凸起部分49可形成在第一发光器件20 —侧上。在这种情况 下，凸起49优选地形成在第一连接衬垫39、 46和48之外最邻近反射薄膜 55和56的区域和反射薄膜55和56之间的表面上。另外，凸起部分49的高 度优选地几乎等于第二发光器件30的焊接层41和43的高度。当凸起部分 49如上所述形成在第一发光器件20—侧上时，可实现下面的应用。也就是， 当第二发光器件30的解理面Sl和S2覆盖有反射薄膜55和56时，在第一 发光器件20的凸起部分49 一侧朝向第一连接衬垫39、 46和48 —侧的表面 的情形，第一发光器件20层叠在第二发光器件30的第一连接衬垫39、 46 和48—侧的表面上，并且由此使用第一发光器件20代替虛拟条30B。尽管 在第三实施例中，凸起部分49形成在第一发光器件20—侧上，但是凸起部 分49可形成在第二发光器件30 —侧上。
另外，在第二实施例和其改进中，焊接层41 (43)分别提供在相对电极 42 ( 44 )上。但是，当相对电极42和44中一个相对于焊接层41 ( 43 )足够 大时，并且即使在没有提供前述凸起部分61和65时也不存在焊接层41( 43 ) 从给定方向从相对电极42 (44)流动的可能性的情形，没有必要在其中焊接 层41 (43)不可能流动的前述方向上提供前述凸起部分61到65。
另外，在第二实施例和其改进中，为了防止焊接层41 (43)从相对电极 42 (44)流动，提供凸起部分61到65。但是，如图16所示，可提供延伸部 分42A (44A)代替凸起部分61到65。否则，如图17所示，可一同提供延 伸部分42A ( 44A )与凸起部分61到65。提供延伸部分42A ( 44A )作为部 分的相对电极42 ( 44 )，且提供在第二发光器件30的表面中不朝向从第 一发 光器件20发出的光的光路L1和L2的区域中于平面方向中延伸。由此，当 熔合焊接层41 ( 43 )以将相对电极42 ( 44 )连接到p侧电极26A ( 26B )时， 焊接层41 ( 43 )可被后撤到延伸部分42A( 44A )。因此可防止焊接层41 ( 43 ) 从相对电极42 (44)流动而导致的前述多种缺点。
本领域技术人员应当理解，可根据设计的需要和其他因素进行多种改 进、组合、子组合和改变，只要它们在权利要求或其等同特征的范围中即可。
本发明包括在2006年11月10日向日本专利局提交的日本专利申请 JP2006-305925所涉及的主题，将其整个内容引用结合于此。
权利要求
1、一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包括条状的第一发光器件部分和条状的第二发光器件部分，彼此平行地形成在第一衬底上；以及条状的第一电极和条状的第二电极，分别向所述第一发光器件部分和所述第二发光器件部分提供电流；所述第二发光器件包括条状的第三发光器件部分，形成相对所述第一衬底设置的第二衬底的相对面一侧上；条状的第三电极，向所述第三发光器件部分提供电流；条状的第一相对电极和条状的第二相对电极，分别相对所述第一电极和第二电极布置，并且分别电连接到所述第一电极和第二电极；第一连接衬垫和第二连接衬垫，分别电连接到所述第一相对电极和第二相对电极；以及第三连接衬垫，电连接到所述第三电极；以及所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫，分别布置在所述第二发光器件的第一相对电极一侧和第二相对电极一侧上。
2、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一连接衬垫、第二 连接衬垫和第三连接衬垫并排布置在与所述第一相对电极和第二相对电极 平行的条状区域中。
3、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件在包括 所述第三电极的表面上具有绝缘膜，并且所述第一相对电极、第二相对电极、第一连接衬垫和第二连接衬垫形成 在所述绝缘膜上。
4、 根据权利要求3的半导体发光器件，其中所述绝缘膜在相对所述第 三连接衬垫的部分中具有孔。
5、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一发光器件部分、 第二发光器件部分和第三发光器件部分发出波段彼此不同的光。
6、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一发光器件部分和 第二发光器件部分形成在所述第一衬底的相对面一侧上，且相对所述第三发 光器件部分布置。
7、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第一发光器件部分、 第二发光器件部分和第三发光器件部分分别是其中在层叠方向顺序地层叠下覆盖层、有源层和上覆盖层的激光器件部分。
8、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；连接部分，将所述第一相对电极电连接到所述第一连接衬垫；以及 凸起部分，形成在所述连接部分的表面上。
9、 根据权利要求8的半导体发光器件，其中所述凸起部分形成在所述 凸起部分不阻挡从所述第 一发光器件发出的光的光路的位置中。
10、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 第一焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；第二焊接层，形成在所述第二相对电极上，且在所述第二电极与所述第 二相对电极电导通的状态下熔合；以及凸起部分，形成在所述第 一焊接层和所述第二焊接层之间。
11、 根据权利要求IO的半导体发光器件，其中所述凸起部分形成在所 述第一相对电极的第二相对电极一侧上的末端和所述第二相对电极的第一 相对电极一侧上的末端的至少 一个中。
12、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；以及凸起部分，形成在主要发光侧上的端面和所述焊接层之间的部分以及在 所述主要发光侧的相对一侧上的端面和所述焊接层之间的部分的至少一个 中。
13、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；以及凸起部分，形成在所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫中 至少一个和所述焊接层之间。
14、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；以及凸起部分，环绕所述焊接层的周边形成。
15、 根据权利要求3的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 焊接层，形成在所述第一相对电极上，且在所述第一电极与所述第一相对电极电导通的状态下熔合；以及第一连接部分，将所述第一相对电极电连接到所述第一连接衬垫， 其中所述第一相对电极具有延伸部分，所述延伸部分在所述第二发光器延伸。
16、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二发光器件包括 覆盖膜，形成在主要发光侧上的端面和所述主要发光侧的相对一侧上的端面中至少一个上；以及凸起部分，形成在邻近所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬 垫之外的覆盖膜的区域的全部或部分表面上，或者形成在所述第一发光器件 中的所述区域和所述覆盖膜之间的表面上。
17、 根据权利要求16的半导体发光器件，其中所述焊接层的高度几乎 等于所述凸起部分的高度。
18、 根据权利要求16的半导体发光器件，其中所述焊接层由与所述凸 起部分的材料相同的材料制成。
19、 根据权利要求1的半导体发光器件，其中所述第二衬底是氮化物半 导体衬底，具有由具有第 一平均位错密度的晶体制成的第一 区域和由具有高 于所述第一平均位错密度的第二平均位错密度的晶体制成的第二区域，以及所述第二区域在所述第三发光器件部分中的第 一连接衬垫、第二连接衬 垫和第三连接衬垫一侧上的侧表面上具有高电阻区域。
20、 根据权利要求19的半导体发光器件，其中所述高电阻区域通过为 所述第三发光器件部分中的第 一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫一 侧上的表面执行离子注入而形成。
21、 一种由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包括条状的第一发光器件部分，形成于第一衬底上； 以及条状的第一电极，给所述第一发光器件部分提供电流；第二发光器件包括条状的第二发光器件部分和条状的第三发光器件部分，彼此平行地形成在相对所述第一村底布置的第二衬底的相对面一侧上； 条状的第二电极和条状的第三电极，分别向所述第二发光器件部分和第三发 光器件部分提供电流；条状的第一相对电极，相对所述第一电极设置且电连接到所述第一电极；第一连接衬垫，与所述第一相对电极电连接；以及第二 连接衬垫和第三连接衬垫，分别与所述第二电极和第三电极电连接；以及所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫分别布置在所述第一 相对电才及一侧上。
22、 根据权利要求21的半导体发光器件，其中所述第一连接衬垫、第 二连接衬垫和第三连接衬垫与所述第一相对电极平行地并排布置在条状区 域中。
23、 根据权利要求21的半导体发光器件，包括在所述第一连接衬垫和所述第二连接衬垫之间以及在所述第二连接衬 垫和所述第三连接衬垫之间的标记。
24、 根据权利要求21的半导体发光器件，包括成对的标记，在平行方向夹置所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三 连接衬垫。
25、 一种光学拾取单元，包括光源和提供在其中安装记录媒质的区域和 所述光源之间的光学系统，其中所述光源包括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；所述第一发光器件包括条状的第一发光器件部分和条状的第二发光器 件部分，彼此平行地形成在第一衬底上；以及条状的第一电极和条状的第二 电极，分别向所述第一发光器件部分和第二发光器件部分提供电流；以及所述第二发光器件包括条状的第三发光器件部分，形成在相对所述第 一衬底布置的第二衬底的相对面一侧上；条状的第三电极，向所述第三发光 器件部分提供电流；条状的第一相对电极和条状的第二相对电极，分别相对所述第一电极和第二电极布置并分别与所述第一电极和第二电极电连接；第 一连接衬垫和第二连接衬垫，分别电连接到所述第 一相对电极和第二相对电 极；以及第三连接衬垫，与所述第三电极电连接；以及所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫分别布置在所述第一 相对电极一侧和所述第二相对电极一侧上。
26、 一种光学拾取单元，包括光源和提供在其中安装记录媒质的区域和 所述光源之间的光学系统，其中所述光源包括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；所述第一发光器件包括条状的第一发光器件部分，形成在所述第一衬 底上；以及条状的第一电极，向所述第一发光器件部分提供电流；所述第二发光器件包括条状的第二发光器件部分和条状的第三发光器 件部分，彼此平行地形成在相对所述第一衬底布置的第二衬底的相对面一侧 上；条状的第二电极和条状的第三电极，分别向所述第二发光器件部分和第 三发光器件部分提供电流；条状的第一相对电极，相对所述第一电极布置并 与所述第一电极电连接；第一连接衬垫，与所述第一相对电极电连接；以及 第二连接衬垫和第三连接衬垫，分别与所述第二电极和第三电极电连接；以 及所述第一连接村垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫分别布置在所述第一 相对电4及一侧上。
27、 一种信息记录/再现装置，包括光学拾取单元和信息处理部分，所述 信息处理部分将输入的信息传送到所述光学拾取单元且从所述光学拾取单 元接收记录在记录媒质中的信息，其中所述光学拾取单元包括光源以及提供在其中安装所述记录媒质的区域 和所述光源之间的光学系统；所述光源包括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；所述第一发光器件包括条状的第一发光器件部分和条状的第二发光器 件部分，彼此平行地形成在第一衬底上；以及条状的第一电极和条状的第二 电极，分别向所述第一发光器件部分和第二发光器件部分提供电流；所述第二发光器件包括条状的第三发光器件部分，形成在相对所述第 一衬底布置的第二衬底的相对面一侧上；条状的第三电极，向所述第三发光 器件部分提供电流；条状的第一相对电极和条状的第二相对电极，分别相对 所述第一电极和第二电极布置并分别与所述第一电极和第二电极电连接；第 一连接衬垫和第二连接衬垫，分别与所述第一相对电极和第二相对电极电连 接；以及第三连接衬垫，与所述第三电极电连接；以及 所述第一连接衬垫、第二连接衬垫和第三连接衬垫分别布置在所述第一 相对电极一侧和所述第二相对电极一侧上。
28、 一种信息记录/再现装置，包括光学拾取单元和信息处理部分，所述收记录在记录媒质中的信息，其中所述光学拾取单元包括光源以及提供在其中安装所述记录媒质的区域 和所述光源之间的光学系统；所述光源包括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；所述第一发光器件包括条状的第一发光器件部分，形成在第一衬底上； 以及条状的第一电极，向所述第一发光器件部分提供电流；所述第二发光器件包括条状的第二发光器件部分和条状的第三发光器 件部分，彼此平行地形成在相对所述第一衬底布置的第二衬底的相对面一侧 上；条状的第二电极和条状的第三电极，分别向所述第二发光器件部分和第 三发光器件部分提供电流；条状的第一相对电极，相对所述第一电极布置且 与所述第一电极电连接；第一连接衬垫，与所述第一相对电极电连接；以及 第二连接衬垫和第三连接衬垫，分别与所述第二电极和第三电极电连接；以 及所述第一连接衬垫、第二连接电和第三连接衬垫分别布置在所述第一相 s于电才及一侧上。
全文摘要
本发明提供了一种半导体发光器件、具有该半导体发光器件的光学拾取单元及信息记录/再现装置。在半导体发光器件中，提供通过设计连接衬垫的布置而小型化的半导体发光器件。第二发光器件层叠在第一发光器件上。第二发光器件具有形成在第二衬底上朝向第一衬底一侧上的条状半导体层，条状p侧电极向半导体层提供电流，条状相对电极分别在相对各自的第一发光器件的p侧电极布置且与第一发光器件的p侧电极电连接，连接衬垫分别与各自的相对电极电连接，且连接衬垫与p侧电极电连接。连接衬垫平行相对电极布置。
文档编号H01S5/40GK101188346SQ20071030613
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月12日 优先权日2006年11月10日
发明者古嶋裕司, 工藤久, 藤本强, 阿部博明, 青嶋健太郎 申请人:索尼株式会社