半导体激光装置的制作方法

专利名称：半导体激光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光装置，尤其涉及可以在光盘装置、电子装置或 信息处理装置等的光源中使用、在一个基板上具备多个发光点的半导体激 光装置。
背景技术：
目前，能够实现高密度记录的大容量数字多用途盘(DVD)及其再生 用的DVD装置已被商品化，作为今后需要进一步发展的商品而备受瞩目。 由于DVD是高密度记录，所以，作为其记录再生用的激光光源可以使用 发光波长为650mn的AlGalnP系半导体激光装置。并且，通过使发光波长 短波长化，而大幅提高了记录密度的、发光波长为405mxi的GaN系半导 体激光装置也备受瞩目。这些可见光频带的半导体激光装置的长寿命化及 高输出化受到限制的主要原因之一是因在半导体激光装置的活性层中蓄 积的应变(strain)引起的劣化。对于该应变引起的劣化而言，因构成半导 体激光装置的各半导体层的材料及组成的差异而产生内部应力，基于该内 部应力在活性层中发生结晶缺陷，导致偏光特性劣化且可靠性降低。为了 防止该情况，作为第一现有例，例如专利文献l中提出了在p型金属包层 的整个表面层叠两层绝缘膜，来缓和对该p型金属包层作用的热应力，从 而可抑制半导体激光装置的劣化的方法。
另外，作为第二现有例，例如专利文献2中提出了下述方案在一个 基板上集成了红色激光元件和红外激光元件的半导体激光装置中，为了降 低对发光点施加的应力，根据用途从芯片宽度的中心线起以该芯片宽度为 基准单位，将具有规定发光波长的生成光的发光点位置配置在15%以内的 范围，通过设置这样的制约从而可以维持红色激光元件部或红外激光元件 部的偏光特性。其中，发光点是指构成半导体激光器构造的活性层(发光 层)中的脊条(ridge stripe)的下侧部分、即发光光的实质出射区域。专利文献1特开2006 — 012899号公报专利文献2特开2006—313875号公报
但是，在以上述的缓和热应力为目的，在p型金属包层的整个表面设 置两层绝缘膜的第一现有例的情况下，虽然激光装置单体(设备单体)的 应力被缓和，但如果在作为散热器而发挥功能的子基座(sub mount)上安 装具有多个发光点、且集成于一个基板上的激光装置，则基于子基座与激 光装置的热膨胀系数的差异，该激光装置会弯曲，导致对各发光点施加的 应力按发光点而不同、且该应力的非对称性大，因此，难以兼顾可靠性及 偏光特性双方，存在着激光装置的成品率恶化。
另外，在根据用途将生成光的发光点位置相对芯片宽度从中心线开始 配置在15%以内的范围的第二现有例的情况下，由于利用了芯片宽度的中 心附近的应力小，所以可以只维持特定发光点的偏光特性，但如果像双波 长半导体激光装置那样具有发光点之间的间隔为110um的制约，则虽然 一方的发光点可以配置在15%以内，但另一方的发光点成为15%以上的 配置，因此，存在着不得不牺牲偏光特性的问题。

发明内容
本发明为了解决上述现有问题而提出，其目的在于，抑制活性层发生 结晶缺陷，并改善对发光点施加的应力的非对称性，从而可防止可靠性降 低且提高偏光特性。
为了实现上述目的，本发明在对半导体激光装置进行安装，例如将形 成有各脊条的激光构造侧安装到子基座、即所谓P侧朝下安装的情况下， 当安装面相对子基座弯曲为凸状时，仅在各脊条部的侧方的外侧部分形成 热膨胀系数大于电流阻碍层的应变缓和层，相反，当安装面相对子基座弯 曲为凹状时，仅在各脊条部的侧方的内侧部分设置热膨胀系数小于电流阻 碍层的应变缓和层。另外，在两个脊条部中的一方远离激光芯片的宽度方 向的中心线而形成的情况下，仅在从该中心线远离的脊条的两侧方设置应 变缓和层。
具体而言，本发明涉及的第一半导体激光装置具备在半导体基板上 相互隔着分离槽而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与第一脊条部平行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，第一半导 体激光器构造具有在半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性 层、第二金属包层及第一电流阻碍层，第二半导体激光器构造在半导体基 板上具有隔着分离槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包 层及第二电流阻碍层，在第二金属包层中的第一脊条部的与第二半导体激 光器构造相反侧的侧面上及侧方的区域上形成有第一应变缓和层，在第四 金属包层中的第二脊条部的与第一半导体激光器构造相反侧的侧面上及 侧方的区域上形成有第二应变缓和层，当设第二金属包层及第四金属包层 的热膨胀系数为Tc、第一电流阻碍层及第二电流阻碍层的热膨胀系数为 Tb、第一应变缓和层及第二应变缓和层的热膨胀系数为TS时，满足
Tb<Tc<Ts的关系。
本发明的第二半导体激光装置具备在半导体基板上相互隔着分离槽 而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与第一脊条部平 行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，第一半导体激光器构造具 有在半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性层、第二金属包层 及第一电流阻碍层，第二半导体激光器构造在半导体基板上具有隔着分离 槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包层及第二电流阻碍 层，在第二金属包层中的第一脊条部的与第二半导体激光器构造对置侧的 侧面上及侧方的区域上形成有第一应变缓和层，在第四金属包层中的第二 脊条部的与第一半导体激光器构造对置侧的侧面上及侧方的区域上形成 有第二应变缓和层，当设第二金属包层及第四金属包层的热膨胀系数为 Tc、第一电流阻碍层及第二电流阻碍层的热膨胀系数为Tb、第一应变缓 和层及第二应变缓和层的热膨胀系数为Ts时，满足Ts<Tc<Tb的关系。
本发明的第三半导体激光装置具备在半导体基板上相互隔着分离槽 而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与第一脊条部平 行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，第一半导体激光器构造具 有在半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性层、第二金属包层 及第一电流阻碍层，第二半导体激光器构造在半导体基板上具有隔着分离 槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包层及第二电流阻碍 层，在第二金属包层中的第一脊条部两侧面上及两侧方的区域上形成有应变缓和层，当设第二金属包层的热膨胀系数为Tc、第一电流阻碍层的热膨 胀系数为Tb、应变缓和层的热膨胀系数为Ts时，满足Tb<Tc<Ts的关系。
根据第一^^第三半导体激光装置，即使在第一及第二各脊条部(各发 光点)从芯片的宽度方向的中心线变位(偏移(offset))的所谓双波长(多 波长)半导体装置中，也能够改善对各脊条部施加的应力的左右非对称性。 因此，由于可抑制对各脊条部局部施加的应变所产生的结晶缺陷，所以， 能够高度兼顾第一半导体激光器构造与第二半导体激光器构造的可靠性 及偏光特性。这样，本发明通过在电流阻碍层上的应力大的部分选择性设 置应变缓和层，除了对激光装置单体施加的应力之外，还能够抑制将该激 光装置以p侧朝下方式安装到子基座上时被施加的应力。
通常，对各激光构造的发光点施加的应力随着远离芯片宽度的中心而 增大。因此，从两侧方对位于远离芯片的中心的位置的发光点施加的应力 是非对称的。例如，从芯片的中心向右侧大幅远离的发光点，该发光点的 脊条部的右侧被施加强的应力。因此，在形成脊条部的p型金属包层的整 个表面设置应变缓和层的第一现有例的情况下，虽然设备单体的应力被缓 和，但如果以p侧朝下方式将设备安装到子基座上，则由于热膨胀系数的 差异，所以，红色激光部与红外激光部的各发光点、例如从芯片的中心向 右侧大幅远离的红色激光部的发光点，其脊条部的右侧被施加强的应力， 从芯片的中心向左侧大幅远离的红外激光部的发光点，其脊条部的左侧被 施加强的应力。因此，对红色激光部与红外激光部的各发光点的脊条部施 加的应力为左右非对称。应力的非对称性会给构成激光构造的半导体结晶 带来切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，因此，在谐 振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光特性降低。而且，因 为结晶内部的应力，将无法抑制活性层的结晶缺陷的发生，难以兼顾红色 激光部与红外激光部的可靠性及偏光特性，导致激光装置的成品率恶化。 根据本发明，通过在应力大的部分选择性地设置应变缓和层，可抑制应力 的降低和应力的非对称性。
在第一 第三半导体激光装置中，优选分离槽中的该分离槽延伸的方 向的中心线形成为，与半导体基板中的和各脊条部延伸的方向垂直的宽度 方向的中心线一致。而且，在第一 第三半导体激光装置中，优选分离槽中的该分离槽延伸的方向的中心线，与半导体基板中的和各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线，相对该宽度方向的中心线平行错位形成。
并且，在第一或第二半导体激光装置中，优选第一脊条部及第二脊条部相对半导体基板中的与各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线对称形成。
另外，在第一 第三半导体激光装置中，优选第一脊条部与半导体基板中的和各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线的距离、和第二脊条部与宽度方向的中心线的距离不同。
此外，在第三半导体激光装置中，优选第一脊条部与半导体基板中的和各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线的距离、比第二脊条部与宽度方向的中心线的距离大。
在第一或第二半导体激光装置中，优选第一电流阻碍层、第二电流阻碍层、第一应变缓和层及第二应变缓和层由以氮化硅、氧化锆、氧化铝、氧化硅或氢化无定形硅为主要成分的材料构成。
而且，在第三半导体激光装置中，优选第一电流阻碍层及应变缓和层由以氮化硅、氧化锆、氧化铝、氧化硅或氢化无定形硅为主要成分的材料构成。
在第一或第二半导体激光装置中，优选当设第一电流阻碍层及第二电
流阻碍层的膜厚为dl、第一应变缓和层及第二应变缓和层的膜厚为d2时，100nm《dl《450nm且10nm《d2《300nm。
而且，在第三导体激光装置中，优选当设第一电流阻碍层的膜厚为dl、应变缓和层的膜厚为d2时，100nm《dl《450nm且10nm《d2《300nm。
本发明的半导体激光装置通过选择性地形成热膨胀系数与金属包层及电流阻碍层不同的应变缓和层，可抑制活性层的结晶缺陷的产生、且能够抑制对发光点施加的应力的非对称性，实现可靠性的提高和偏光特性的提高。而且，即使在将具有两个发光点的半导体激光芯片安装到成为散热器的子基座的情况下，由于也能够抑制因子基座与半导体激光芯片的热膨胀系数的差异而引起激光芯片相对子基座弯曲(翘曲)的情况，所以，可兼顾两个发光点的偏光特性。


图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图2是与现有例一同表示了本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的通电试验的通电时间和电流变化率的关系的图表。
图3 (a)是与现有例一同表示了本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置中的发光点在芯片上的位置与偏光比的关系的图表。(b)是与现有例一同表示了本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置中的发光点在芯片上的位置与偏光角的关系的图表。
图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的电流阻碍层的膜厚与芯片的翘曲量及可靠性的关系的图表。
图5 (a) (c)是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的制造方法的工序顺序的剖面图。
图6 (a) (c)是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的制造方法的工序顺序的剖面图。
图7 (a)及(b)是表示本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的制造方法的工序顺序的剖面图。
图8是表示本发明的第二实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图9是表示本发明的第三实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图10是表示本发明的第四实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图11是表示本发明的第五实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图12是表示本发明的第六实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图中1 —红色激光部(第一半导体激光器构造)，2 —红外激光部(第
二半导体激光器构造)，3 —分离槽，IO —基板，ll一缓冲层，12 — n型金属包层，13 —应变量子阱活性层(活性层)，13gl —第一保护(guide)层，13wl 13w3 —阱层，13bl 13b2 —势垒层，13g2 —第二导向层，14一p型金属包层，115A—电流阻碍层(current block layer) ， 215A—电流阻碍层，315A—电流阻碍层，415A—电流阻碍层，515A—电流阻碍层，15B —应变缓和层，115B —应变缓和层，215B —应变缓和层，315B —应变缓和层，415B—应变缓和层，515B—应变缓和层，16 —保护层，17—p型接触层，18 —边界层，19一第一抗蚀图案，21 —缓冲层，22—n型金属包层，23 —量子阱活性层(活性层)，23gl—第一导向层，23wl 23w3 —阱层，23bl 23b2 —势垒层，23g2 —第二导向层，24—p型金属包层，25 —保护层，26一p型接触层，27—第二抗蚀图案，30 —扩散源，31—掩模膜，32—Zn扩散区域。
具体实施例方式
(第一实施方式)参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
图1表示了本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面构成。如图1所示，例如在由n型GaAs构成的基板10的主面上，形成有被分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这里，分离槽3的中心线与芯片的宽度方向(图l的左右方向)的中心线一致。而且，在第一实施方式中，设芯片宽度为250um、红色激光部1的发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率(以芯片宽度为基准)为19%、红外激光部2的发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率为25%。另外，这里的相对芯片宽度从中心线起的变位率只是一个例子，也可以使用其他的变位率，还可以将变位率统一为22%或20%。
红色激光部1，通过按顺序外延生长由厚度为500nm的n型GaAs构成的缓冲层11、由厚度为2um的n型AlGalnP构成的n型金属包层12、作为应变量子阱活性层13的(由AlGalnP构成的第一导向层13gl + [由GalnP构成的阱层13wl 13w3+由AlGalnP构成的缓冲层13bl、 13b2]+由AlGalnP构成的第二导向层13g2)、由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、由厚度为50nm的p型GalnP构成的保护层16及由厚度为400nm的p型GaAs构成的p型接触层17而形成。
在p型金属包层14中，第一脊条部(第一脊部)与分离槽3平行形成。设第一脊部的上面到应变量子阱活性层(活性层)13的距离为1.4ym，第一脊部的下端部与活性层13的距离(=dp)为0.2um。
在p型金属包层14中的第一脊部的两侧面上及两侧方，形成有由厚度为200nm的SiNx构成的电流阻碍层15A。仅在电流阻碍层15A上的与分离槽3相反侧的区域中，形成有由厚度为50nm的Zr02构成的应变缓和层15B。 g卩，在第一实施方式的红色激光部1中，仅在第一脊部的外侧形成有应变缓和层15B。
在该构造中，从p型接触层17注入的电流，因基于电流阻碍层15A的第一脊部而变狭窄，并集中注入到位于第一脊部的下方的活性层13，能够通过几十mA的少量注入电流实现激光振荡所必要的载流子反转分布状态。此时产生的、由注入到活性层13中的载流子的再结合而发出的光，在与活性层13垂直的方向，基于n型金属包层12及p型金属包层14而发生垂直方向的光陷。而且，在与活性层13平行的方向，由于电流阻碍层15A的折射率比各金属包层12、 14低，所以，产生水平方向的光陷。并且，由于电流阻碍层15A相对激光振荡光是透明的，所以不会吸收光，可以实现低损失的导波路。另外，由于在导波路中传播的光分布能够大幅渗出到电流阻碍层15A,所以，可容易地得到适合高输出动作的10—3等级的实效折射率差(An)。并且，可以根据上述的dp的值以相同的l(T3等级精密控制其大小。因此，在精密控制光分布的同时，能够得到低动作电流的高输出半导体激光装置。
另一方面，红外激光部2，通过按顺序外延生长由厚度为500nm的n型GaAS构成的缓冲层21、由厚度为2 u m的n型AlGalnP构成的n型金属包层22、作为应变量子阱活性层23的(由AlGaAs构成的第一导向层23gl + [由GaAs构成的阱层23wl 23w3+由AlGaAs构成的缓冲层23b 1、23b2]+由AlGaAs构成的第二导向层23g2)、由p型AlGalnP构成的p型金属包层24、由厚度为50nm的p型GalnP构成的保护层25及由厚度为400nm的p型GaAs构成的p型接触层26而形成。
在p型金属包层24中，第二脊条部(第二脊部)与分离槽3平行形成。设第二脊部的上面到应变量子阱活性层(活性层)23的距离为1.4um，第二脊部的下端部与活性层23的距离(=dp)为0.24nm。
在p型金属包层24中的第二脊部的两侧面上及两侧方，形成有由厚度为200nm的SiNx构成的电流阻碍层15A。仅在电流阻碍层15A上的与分离槽3相反侧的区域中，形成有由厚度为50nm的Zr02构成的应变缓和层J5B。即，在第一实施方式的红外激光部2中，仅在第二脊部的外侧形成有应变缓和层15B。
在该构造中，从p型接触层26注入的电流，因基于电流阻碍层15A因第二脊部而变狭窄，并集中注入到位于第二脊部的下方的活性层23，能够通过几十mA的少量注入电流实现激光振荡所必要的载流子反转分布状态。此时产生的、由注入到活性层23中的载流子的再结合而发出的光，在与活性层23垂直的方向基于n型金属包层22及p型金属包层24而发生垂直方向的光陷。而且，在与活性层23平行的方向，由于电流阻碍层15A的折射率比各金属包层22、 24低，所以，产生水平方向的光陷。并且，由于电流阻碍层15A相对激光振荡光是透明的，所以不会吸收光，可以实现低损失的导波路。另外，由于在导波路中传播的光分布能够大幅渗出到电流阻碍层15A，所以，与红色激光部l同样，可容易地得到适合高输出动作的10—3等级的实效折射率差(An)。并且，可以根据上述的dp的值以相同的10—3等级精密控制其大小。因此，在精密控制光分布的同时，能够得到低动作电流的高输出半导体激光装置。其中，应变缓和层15B对折射率分布几乎没有影响。
这里，对红色激光部1的p型金属包层14及红外激光部2的p型金属包层24、及两个激光部1、 2公用的电流阻碍层15A和应变缓和层15b的各热膨胀系数的大小进行考察。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由SiNx构成的电流阻碍层15A的热膨胀系数为2.8 3.2，将其设为Tb，由Zr02构成的应变缓和层15B的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Ts时，可知满足Tb〈Tc〈Ts的关系。
在第一实施方式中，如果将半导体激光装置中的p型接触层17、 26以所谓的p侧朝下(p-side down)状态，安装到例如氮化铝(A1N)或碳化硅(SiC)等热传导性比较高的成为散热器的子基座上，则当在由SiNx
构成的电流阻碍层15A上的整个面形成了由Zr02构成的应变缓和层15B时，因子基座与由n型GaAs构成的基板10的热膨胀系数的差异，半导体激光装置会相对子基座弯曲。具体而言，半导体激光装置的安装面相对子基座弯曲为凸状。
在芯片的宽度方向的中心线上，形成有将红色激光部1和红外激光部2电气分离的分离槽3，红色激光部1与红外激光部2的各发光点中，在从分离槽3的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一侧(左侧)远离的红外激光部2中，第二脊部的外部也被施加强的应力。并且，在第一实施方式中，由于红色激光部1的发光点与红外激光部2的发光点相对芯片(分离槽3)的中心线左右非对称，所以，在各脊部施加的应力不同。因此，红色激光部1与红外激光部2的各发光点的脊部被施加的应力为左右非对称。
如上所述，由于应力的非对称性会给构成包含红色激光部1及红外激光部2的激光装置的半导体结晶带来切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光特性降低。而且，因为结晶内部的应力，将无法抑制活性层的结晶缺陷的发生，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2的可靠性及偏光特性两方，导致激光装置的成品率恶化。
对此，第一实施方式通过在红色激光部l及红外激光部2中，仅在应力相对大的各脊部的外侧部分，设置由热膨胀系数大的Zr02构成的应变缓和层15B，可以改善红色激光部1与红外激光部2的各脊部被施加的应力的左右非对称性。即，能够抑制对各脊部局部施加的应变而产生的结晶缺陷的发生，能够兼顾红色激光部1与红外激光部2的可靠性及偏光特性双方。
这里，为了明确针对电流阻碍层15A仅在应力大的脊部的外侧部分设置热膨胀系数不同的应变缓和层15B的效果，分别制作了在厚度为200nm的电流阻碍层15A上的整个面形成了厚度50nm的应变缓和层15B的现有激光装置；和仅在厚度为200nm的电流阻碍层15A上的红色激光部1及
14红外激光部2的应力大的各脊部的外侧部分，形成了厚度为50nrn的应变 缓和层15B的本实施方式涉及的激光装置，以p侧朝下状态将各激光装置 安装在由A1N或SiN等构成的子基座上，对每批次实施以激光装置的动作 电流上升少的情况为合格条件的通电试验。这里，对于通电试验的条件， 设动作温度为8(TC，光输出为100mW。
图2表示通电试验的电流变化率。由图2可知，在以往的激光装置的 情况下，产生在几百小时以内动作电流值上升的激光装置，其合格率约为 70%。而对于只在电流阻碍层15A上的应力大的各脊部的外侧部分设置了 应变缓和层15B的本发明的激光装置，即使经过几千小时以上，动作电流 值也不上升，其合格率为100%。
这是由于通过仅在应力大的各脊部的外侧部分形成由热膨胀系数大 的Zr02构成的应变缓和层15B，对于构成各脊部的半导体材料抵消了形变、 降低了结晶内部的应力，所以，能够改善从芯片的中心起被配置成左右非 对称的红色激光部1与红外激光部2的具有各发光点的脊部被施加的应力 的左右非对称，从而可得到结晶缺陷的产生被抑制的效果。
并且，为了调查本发明对偏光特性的效果，制作了在上述现有的半导 体激光装置与本发明的半导体激光装置中，使从芯片宽度的中心线到各发 光点的位置的比率从9%到35%分别发生6种变化的激光装置，来对各个 激光装置评价偏光比及偏光角。
图3 (a)表示每个激光装置的偏光比，图3 (b)表示每个激光装置 的偏光角。从图3 (a)及图3 (b)可知，在现有的激光装置的情况下， 如果从芯片宽度的中心线到发光点的位置的比率增大，则偏光特性急剧恶 化。因此，需要将从芯片宽度的中心线到发光点的位置的比率至少设定在 15%以内。与之相对，对于仅在电流阻碍层15A上的应力大的各脊部的外 侧部分设置了应变缓和层15B的本发明的激光装置，即使将从芯片宽度的 中心线到发光点的位置的比率设定为20%以内，偏光特性也是良好的、没 有变化。并且，如果从芯片宽度的中心线到发光点的位置的比率为30%以 内的范围，则相对于在电流阻碍层15A上的整个面设置了应变缓和层15B 的现有构造，偏光特性得到了改善。
至此可知，如果根据用途，在红色激光部1与红外激光部2的发光点中，牺牲另一方的发光点的偏光特性，而将一方的发光点相对芯片宽度的 中心线不配置在15%以内的位置，则也会对脊部左右非对称地施加应力。
根据第一实施方式，通过仅在应力大的部分形成由热膨胀系数大的Zr02 构成的应变缓和层15B，可针对构成各脊部的半导体材料抵消形变，降低 结晶内部的应力，因此，能够改善从芯片的中心线起被配置为左右非对称 的红色激光部1与红外激光部2的各脊部被施加的应力的左右非对称性。 由此，不仅可以提高各激光部1、 2的偏光特性，而且即使从芯片宽度的 中心线到发光点的位置的比率在20%以内，偏光比及偏光角也不会变化， 并且，从芯片宽度的中心线到发光点的位置的比率在30%以内的范围中， 都能对现有的构造改善偏光比。
接着，为了明确针对电流阻碍层15A仅在应力大的各脊部的外侧部分 设置热膨胀系数与该电流阻碍层15A不同的应变缓和层15B的效果，本 申请的发明者们分别研究了电流阻碍层15A的膜厚及应变缓和层15B的 膜厚的合适的范围，结果发现，若设电流阻碍层15A的膜厚为dl、应变 缓和层15B的膜厚为d2，则100nm《dl《450nm及10nm《d2《300nm的 范围为合适范围。
图4表示制作使电流阻碍层15A的膜厚及应变缓和层15B的各膜厚 发生了种种变化的激光装置，对其进行评价后，各激光装置的芯片翘曲量 与可靠性的评价结果的关系。其中，作为各激光装置的可靠性的评价条件， 设动作温度为80'C、光输出为100mW。另外，表示了同时制作在电流阻碍 层15A上不设置应变缓和层15B的比较例。各半导体激光装置以p侧朝下 状态安装在A1N等的子基座上。
如图4所示，在不设置应变缓和层15B而只具有电流阻碍层15A的 情况(图中的比较例[d2-0nm])下，不仅电流阻碍层15A的膜厚增加，而 且芯片的翘曲量增大。由此可知，由于向活性层13、 23的形变蓄积、会 发生结晶缺陷，所以，能够兼顾活性层13、 23中的光陷效果、激光特性 及可靠性的范围非常窄。
与之相对，在应变缓和层15B的膜厚d2为10nm《d2《300nm，且电 流阻碍层15A的膜厚dl为100nm《dl《450nm的情况下，可知芯片的翘 曲量降低、可靠性大幅提高。另外，在图4中表示了电流阻碍层15A使用氮化硅(SiNx)，应变缓和层15B使用氧化锆(Zr02)的情况，但本发明 不限定于该组合，例如只要满足上述的Tb^TWTs的关系，则电流阻碍层 15A使用氧化硅(Si02)、应变缓和层15B使用氮化锆(ZrN)的构成； 电流阻碍层15A使用氮化硅(SiNx)、应变缓和层15B使用氧化铝(A1203) 的构成；电流阻碍层15A使用氢化无定形硅(a —Si)、应变缓和层15B 使用氧化铝(AI203)的构成，也能够得到同样的效果。作为参考，将各 材料的热膨胀系数表示于[表l]。
表1
材料热膨胀系数(X10—6/K)
GaAs5.7
GaN5.6
AlGalnP4.7 — 6.0
SiNx2.8—3.2
Zr028.0—11.5
A12035.8_8.0
Si020.6 — 0.9
a -Si 0.6
如上所述，根据沿着芯片宽度的中心线设置将红色激光部1与红外激
光部2电气分离的分离槽3，仅在电流阻碍层15A中的红色激光部1与红 外激光部2的应力大的各脊部的外侧部分设置热膨胀系数不同的应变缓和 层的构造，可以对构成脊部的半导体材料消除形变、降低结晶内部的应力。 由此，由于从芯片的中心线起配置为左右非对称的红色激光部1与红外激 光部2的各脊部被施加的应力的左右非对称性得到改善，所以，可抑制在 红色激光部1与红外激光部2的各活性层13、 23中产生的结晶缺陷，因 此能够防止可靠性降低且提高偏光特性。
下面，参照附图对上述构成的双波长半导体激光装置的制造方法进行 说明。
图5 (a) 图5 (c)、图6 (a) 图6 (c)、图7 (a)及图7 (b) 表示了本发明的第一实施方式所涉及的半导体激光装置的工序顺序的剖
17面构成。
首先，如图5 (a)所示，例如通过有机金属气相生长(MOCVD)法， 在由n型GaAs构成的基板10的主面上依次形成由厚度为500nm的n型 GaAs构成的缓冲层11、由厚度为2um的n型AlGalnP构成的n型金属 包层12、作为应变量子阱活性层13的(由AlGalnP构成的第一导向层13gl + [由GalnP构成的阱层13wl 13w3+由AlGalnP构成的缓冲层13bl、 13b2] +由AlGalnP构成的第二导向层13g2)、由p型AlGalnP构成的p 型金属包层14、由厚度为50nm的p型GalnP构成的保护层16、由厚度为 400nm的p型GaAs构成的p型接触层17及由厚度为5nm的p型GalnP 构成的边界层18，从而形成第一外延层。
在第一实施方式中，活性层13采用了应变量子阱构造，但也可以使 用无应变的量子阱构造或凸块。与活性层13的导电型无关，可以是p型 也可以是n型，还可以是非掺杂型。
接着，如图5 (b)所示，从MOCVD反应炉中取出形成了第一外延 层的基板10。然后，通过蚀刻法形成覆盖红色激光部1的第一抗蚀图案 19，以所形成的第一抗蚀图案19为掩模，利用以硫酸(H2S04)或盐酸(HC1) 为主要成分的蚀刻液进行湿蚀刻，由此除去第一外延层中的除了红色激光 部1之外的部分。
接着，如图5 (c)所示，在除去了第一抗蚀图案19之后，再次通过 MOCVD法在基板10的整个面依次形成由厚度为500nm的n型GaAS构 成的缓冲层21、由厚度为2 " m的n型AlGalnP构成的n型金属包层22、 作为应变量子阱活性层23的(由AlGaAs构成的第一导向层23gl + [由 GaAs构成的阱层23wl 23w3+由AlGaAs构成的缓冲层23bl、 23b2]十 由AlGaAs构成的第二导向层23g2)、由p型AlGalnP构成的p型金属包 层24、由厚度为50nm的p型GalnP构成的保护层25及由厚度为400nm 的p型GaAs构成的p型接触层26，由此形成第二外延层。
接着，如图6 (a)所示，从MOCVD反应炉中取出形成了第一外延 层及第二外延层的基板10。然后，通过蚀刻法形成覆盖红外激光部2的第 二抗蚀图案27，以所形成的第二抗蚀图案27为掩模，利用以H2S04或HC1 为主要成分的蚀刻液进行湿蚀刻，由此除去第二外延层中的除了红外激光部2之外的部分。
接着，如图6 (b)所示，在除去了第二抗蚀图案27之后，通过温度 为370'C的大气压热CVD法，在p型接触层17、 26上分别堆积由厚度为 50nm的氧化锌(ZnO)构成的扩散源30和由厚度为100nm的氮化硅(SiNx) 构成的覆盖膜(未图示)，然后通过光刻法及干蚀刻法对所堆积的扩散源 30及覆盖膜进行构图，成为规定的窗户长度。然后，对扩散源30进行退 火，使Zn选择性地扩散到活性层13、 23中的成为谐振器的两端面的区域。 由此，活性层13、 23中的谐振器的两端面的区域，成为由被无秩序化后 的Zn扩散区域32构成的窗户区域。
接着，如图6 (c)所示，通过温度为37(TC的大气压热CVD法，在保 护层16、 25上堆积由厚度为0.3um的氧化硅构成的掩模膜31。然后，通 过光刻法及干蚀刻法，将掩模膜31构图成脊条形状。通过利用所得到的 脊条形状的掩模膜31，按顺序对p型接触层17、 26、保护层16、 25及p 型金属包层14、 24进行蚀刻，在具有两个外延层的异型(hetero)构造 基板中，分别在红色激光部l及红外激光部2上形成高台状的脊部。另外， 图6 (b)与图6 (c)的工序顺序没有特别限定。而且，这里将各脊部的 宽度尺寸设定为3"m左右，但只要为5um以下即可。
接着，如图7 (a)所示，在分别形成了高台状的脊部之后，利用以氢 氟酸(HF)为主要成分的蚀刻液除去掩模膜31。然后，例如通过CVD法 或溅射法，在包括各脊部的p型金属包层14、 24上的整个面，依次堆积 由厚度为200nm的SiNx构成的电流阻碍层15A、和由厚度为50nm的Zr02 构成的应变缓和层15B。
接着，如图7 (b)所示，通过光刻法，形成使应变缓和层15B中的 各脊部的上面及脊部之间的内侧部分开口的第三抗蚀图案(未图示)，通 过将所形成的第三抗蚀图案作为掩模，利用以HF为主要成分的蚀刻液对 应变缓和层15B进行湿蚀刻，使p型接触层17、 26从各脊部的上面露出， 使电流阻碍层15A从脊部之间的内侧部分露出。
这样，对于第一实施方式的半导体激光装置的制造方法而言，其特征 在于，仅在各脊部的外侧、即应力大的部分设置应变缓和层15B，具有能 够抑制激光装置单体中的应力、和还能抑制安装激光装置时的应力这两项效果。S卩，能够降低对分别具有第一发光点及第二发光点的各脊部施加的 应力、且可抑制该应力的左右非对称性。结果，由于能够抑制因对各脊部 局部施加的形变而产生的结晶缺陷，所以，可兼顾具有第一发光点的红色 激光部1及具有第二发光点的红外激光部2的可靠性及偏光特性。
另外，当在图6 (b)所示的工序中形成窗户区域32时，通过同一加 热过程(一个热处理工序)形成了红色激光部1及红外激光部2。因此，
由于能够削减工序数，所以可抑制制造成本。 (第二实施方式)
下面，参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。
图8表示了本发明的第二实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面构 成。如图8所示，例如在由n型GaAs构成的基板10的主面上，形成有被 分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这里， 分离槽3的中心线与芯片的宽度方向(图8的左右方向)的中心线一致。 而且，在第二实施方式中，设芯片宽度为250urn、红色激光部1及红外 激光部2的各发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率 都为20%。另外，这里的相对芯片宽度从中心线起的变位率只是一个例子， 也可以如第一实施方式那样，使用红色激光部1与红外激光部2不同的变 位率。
由于构成红色激光部1及红外激光部2的由化合物半导体构成的各外 延层与第一实施方式相同，所以，通过赋予相同的附图标记而省略说明。
第二实施方式中，在p型金属包层14、 24上的除了各脊部的上面之 外的区域中，例如形成有由厚度为200nm的氧化锆(Zr02)构成的电流阻 碍层115A，并且，仅在电流阻碍层115A上的与分离槽3面对的区域，形 成有由厚度为50nm的氧化硅(Si02)构成的应变缓和层115B。 g口，在第 二实施方式的红色激光部1及红外激光部2中，仅在脊部之间对置的内侧 的区域形成有应变缓和层115B。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由Zr02构成的电流阻碍层115A的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Tb，由Si02构成的应变缓和层115B的热膨胀系数为0.6 0.9，将其设为Ts时，可知满足Ts〈Tc〈Tb的关系。
如果将在热膨胀系数大的电流阻碍层115A上整个面形成有热膨胀系 数小的应变缓和层115B的半导体激光装置，以p侧朝下状态安装到例如 铜(Cu)那样的热膨胀系数比GaAs大的成为散热器的子基座上，则由于 子基座与基板10的热膨胀系数不同，所以，半导体激光装置相对子基座 的安装面弯曲成凹状。
因此，在从芯片的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部 1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一 侧(图的左侧)偏离设置的红外激光部2中，第二脊部的外侧也被施加强 的应力。从而，在红色激光部1及红外激光部2的各脊部中分别产生的应 力为左右非对称。
基于该应力的左右非对称，如上所述，由于会在构成激光装置的半导 体结晶中产生切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所
以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光比恶化。因 此，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2偏光特性。
但根据第二实施方式，通过仅在红色激光部1与红外激光部2的脊部 之间的内侧设置热膨胀系数小的应变缓和层115B,可以针对构成各脊部 的半导体材料消除形变。由此，可改善对从芯片的中心线起配置为左右对 称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性， 因此，能够提高各激光部l、 2的偏光特性。
如上所述，根据将红色激光部1与红外激光部2电气分离的分离槽3 被配置在芯片宽度方向的中心线上，在电流阻碍层115A上将热膨胀系数 比该电流阻碍层115A小的应变缓和层U5B设置在红色激光部1与红外 激光部2的脊部之间的内侧的构成，可对构成各脊部的半导体材料消除形 变。由此，能够改善对从芯片的中心线起配置成左右对称的红色激光部1 与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，可提高红色激光部 l与红外激光部2的偏光特性。
(第三实施方式) 下面，参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。图9表示了本发明的第三实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面构
成。如图9所示，例如在由n型GaAs构成的基板10的主面上，形成有被 分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这里， 分离槽3的中心线与芯片的宽度方向(图9的左右方向)的中心线一致。 而且，在第三实施方式中，设芯片宽度为250ym、红色激光部1的发光 点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率为10%，红外激光 部2的发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率为30
Zo 。
由于构成红色激光部1及红外激光部2的由化合物半导体构成的各外 延层与第一实施方式相同，所以，通过赋予相同的附图标记而省略说明。
第三实施方式中，在p型金属包层14、 24上的除了各脊部的上面之 外的区域中，例如形成有由厚度为200nm的氮化硅(SiNx)构成的电流阻 碍层215A。并且，仅在红外激光部2的电流阻碍层215A上，形成有由厚 度为50nm的氧化锆(Zr02)构成的应变缓和层215B。即，第三实施方式 中，仅在红外激光部2的第二脊部的两侧形成有应变缓和层215B。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由SiNx构成的电流阻碍层215A的热膨胀系数为2.8 3.2，将其设为Tb，由Zr02构成的应变缓和层215B的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Ts时，可知满足Tb〈Tc〈Ts的关系。
如果将热膨胀系数小的电流阻碍层215A上，在包括红色激光部1及 红外激光部2的整个面形成有热膨胀系数大的应变缓和层215B的半导体 激光装置，以p侧朝下状态安装到例如氮化铝(A1N)或碳化硅(SiC)等 那样的热传导性高的成为散热器的子基座J:，，则由于子基座与基板10的 热膨胀系数不同，所以，半导体激光装置相对子基座的安装面弯曲成凸状。
因此，在从芯片的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部 1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一 侧(图的左侧)偏离设置的红外激光部2中，第二脊部的外侧也被施加强 的应力。从而，在红色激光部1及红外激光部2的各脊部中分别产生的应 力为左右非对称。
基于该应力的左右非对称，如上所述，由于会在构成激光装置的半导体结晶中产生切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所 以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光比恶化。因 此，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2偏光特性。
但根据第三实施方式，通过仅在从芯片的中心线起相对芯片宽度的变 位率被大幅设定为30%的红外激光部2，设置热膨胀系数大的应变缓和层
215B，可以针对构成第二脊部的半导体材料消除形变。由此，可改善对从 芯片的中心线起配置为左右非对称的红色激光部1与红外激光部2的各脊 部施加的应力的左右非对称性，因此，能够提高各激光部1、 2的偏光特 性。尤其可以防止从芯片的中心线大幅远离的红外激光部2的偏光特性发 生劣化。
另外，第三实施方式中对在红外激光部2的脊部的两侧形成由厚度均 匀且为50nm的Zr02构成的应变缓和层215B的情况进行了说明，但由于 红外激光部2被施加比第二脊部的外侧(分离槽3的相反侧)强的应力， 所以，优选使应变缓和层215B的膜厚在第二脊部的内侧(与分离槽3面 对的一侧)和外侧变化。例如，如果使外侧的膜厚为60nm、厚于内侧， 则可进一步改善对芯片的应力的左右非对称性，具有提高偏光特性的效 果。
如上所述，根据将红色激光部1与红外激光部2电气分离的分离槽3 被配置在芯片宽度方向的中心线上，在电流阻碍层215A上将热膨胀系数 比该电流阻碍层215A大的应变缓和层215B只设置在红外激光部2的第 二脊部的两侧的构成，可对构成第二脊部的半导体材料消除形变。由此， 能够改善对从芯片的中心线起配置成左右非对称的红色激光部1与红外激 光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，可提高红色激光部1与红外 激光部2的偏光特性。
(第四实施方式) 下面，参照附图对本发明的第四实施方式进行说明。 图10表示了本发明的第四实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面 构成。如图10所示，例如在由n型GaAs构成的基板IO的主面上，形成 有被分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这
23里，分离槽3的中心线从芯片的宽度方向(图10的左右方向)的中心线 向红外激光部2侧变位了 10%左右。而且，在第四实施方式中，设芯片宽
度为250ym、红色激光部1及红外激光部2的各发光点从芯片的宽度方 向的中心线起相对芯片宽度的变位率都为20%。另外，这里的相对芯片宽 度从中心线起的变位率只是一个例子，也可以如第一实施方式那样，使用 红色激光部1与红外激光部2不同的变位率。
由于构成红色激光部1及红外激光部2的由化合物半导体构成的各外 延层与第一实施方式相同，所以，通过赋予相同的附图标记而省略说明。
第四实施方式中，在p型金属包层14、 24上的除了各脊部的上面之 外的区域中，例如形成有由厚度为200nm的氮化硅(SiNx)构成的电流阻 碍层315A。并且，仅在电流阻碍层315A上的相对分离槽3为外侧的区域 中，形成有由厚度为50nm的氧化锆(Zr02)构成的应变缓和层315B。艮P， 第四实施方式的红色激光部1及红外激光部2中，仅在各脊部的外侧形成 有应变缓和层315B。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由SiNx构成的电流阻碍层315A的热膨胀系数为2.8 3.2，将其设为Tb，由Zr02构成的应变缓和层315B的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Ts时，可知满足Tb〈Tc〈Ts的关系。
如果将热膨胀系数小的电流阻碍层315A上，在包括红色激光部1及 红外激光部2的整个面形成有热膨胀系数大的应变缓和层315B的半导体 激光装置，以p侧朝下状态安装到例如氮化铝(A1N)或碳化硅(SiC)等 那样的热传导性高的成为散热器的子基座上，则由于子基座与基板10的 热膨胀系数不同，所以，半导体激光装置相对子基座的安装面弯曲成凸状。
因此，在从芯片的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部 1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一 侧(图的左侧)徧离设置的红外激光部2中，第二脊部的外侧也被施加强 的应力。从而，在红色激光部1及红外激光部2的各脊部中分别产生的应 力为左右非对称。
基于该应力的左右非对称，如上所述，由于会在构成激光装置的半导 体结晶中产生切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光比恶化。因 此，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2的偏光特性。
但根据第四实施方式，通过仅在红色激光部1与红外激光部2的各脊
部的外侧，设置热膨胀系数大的应变缓和层315B，可以针对构成各脊部
的半导体材料消除形变。由此，可改善对从芯片的中心线起配置为左右对
称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性， 因此，能够提高各激光部l、 2的偏光特性。
如上所述，根据将红色激光部1与红外激光部2电气分离的分离槽3 相对芯片宽度方向的中心线被非对称配置，在电流阻碍层315A上将热膨 胀系数比该电流阻碍层315A大的应变缓和层315B设置在红色激光部1 与红外激光部2的各脊部的各自外侧的构成，可对构成各脊部的半导体材 料消除形变。由此，能够改善对从芯片的中心线起配置成左右对称的红色 激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，可提高红 色激光部1与红外激光部2的偏光特性。
(第五实施方式)
下面，参照附图对本发明的第五实施方式进行说明。
图11表示了本发明的第五实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面 构成。如图11所示，例如在由n型GaAs构成的基板IO的主面上，形成 有被分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这 里，分离槽3的中心线从芯片的宽度方向(图11的左右方向)的中心线 向红外激光部2侧变位了 10%左右。而且，在第五实施方式中，设芯片宽 度为250um、红色激光部1及红外激光部2的各发光点从芯片的宽度方 向的中心线起相对芯片宽度的变位率都为20%。另外，这里的相对芯片宽 度从中心线起的变位率只是一个例子，也可以如第一实施方式那样，使用 红色激光部1与红外激光部2不同的变位率。
由于构成红色激光部1及红外激光部2的由化合物半导体构成的各外 延层与第一实施方式相同，所以，通过赋予相同的附图标记而省略说明。
第五实施方式中，在p型金属包层14、 24上的除了各脊部的上面之 外的区域中，例如形成有由厚度为200nm的氧化锆(Zr02)构成的电流阻碍层415A，并且，仅在电流阻碍层415A上的与分离槽3面对的区域中， 形成有由厚度为50nm的氧化硅(Si02)构成的应变缓和层415B。 SP，第 五实施方式的红色激光部1及红外激光部2中，仅在脊部彼此对置的内侧 的区域形成有应变缓和层415B。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由Zr02构成的电流阻碍层415A的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Tb，由Si02构成的应变缓和层415B的热膨胀系数为0.6 0.9，将其设为Ts时，可知满足Ts〈Tc〈Tb的关系。
如果将在热膨胀系数大的电流阻碍层415A上整个面形成有热膨胀系 数小的应变缓和层415B的半导体激光装置，以p侧朝下状态安装到例如 铜(Cu)那样的比GaAs热膨胀系数大的成为散热器的子基座上，则由于 子基座与基板10的热膨胀系数不同，所以，半导体激光装置相对子基座 的安装面弯曲成凹状。
因此，在从芯片的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部 1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一 侧(图的左侧)偏离设置的红外激光部2中，第二脊部的外侧也被施加强 的应力。从而，在红色激光部1及红外激光部2的各脊部中分别产生的应 力为左右非对称。
基于该应力的左右非对称，如上所述，由于会在构成激光装置的半导 体结晶中产生切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所 以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光比恶化。因 此，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2偏光特性。
但根据第五实施方式，通过仅在红色激光部1与红外激光部2的脊部 彼此的内侧，设置热膨胀系数小的应变缓和层415B，可以针对构成各脊 部的半导体材料消除形变。由此，可改善对从芯片的中心线起配置为左右 对称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称 性，因此，能够提高各激光部l、 2的偏光特性。
如上所述，根据将红色激光部1与红外激光部2电气分离的分离槽3 相对芯片宽度方向的中心线被非对称配置，在电流阻碍层415A上将热膨 胀系数比该电流阻碍层415A小的应变缓和层415B设置在红色激光部1
26与红外激光部2的脊部彼此的内侧的构成，可对构成各脊部的半导体材料消除形变。由此，能够改善对从芯片的中心线起配置成左右对称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，可提高红色激光部1与红外激光部2的偏光特性。
(第六实施方式)下面，参照附图对本发明的第六实施方式进行说明。
图12表示了本发明的第六实施方式所涉及的半导体激光装置的剖面
构成。如图12所示，例如在由n型GaAs构成的基板10的主面上，形成有被分离槽3电气分离且集成为单片的红色激光部1和红外激光部2。这里，分离槽3的中心线从芯片的宽度方向(图12的左右方向)的中心线向红外激光部2侧变位了 10%左右。而且，在第六实施方式中，设芯片宽度为250 um、红色激光部1的发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率为10%，红外激光部2的发光点从芯片的宽度方向的中心线起相对芯片宽度的变位率为30%。
由于构成红色激光部1及红外激光部2的由化合物半导体构成的各外延层与第一实施方式相同，所以，通过赋予相同的附图标记而省略说明。
第六实施方式中，在p型金属包层14、 24上的除了各脊部的上面之外的区域中，例如形成有由厚度为200nm的氮化硅(SiNx)构成的电流阻碍层515A。并且，仅在红外激光部2中的电流阻碍层515A上，形成有由厚度为50nm的氧化锆(Zr02)构成的应变缓和层515B。即，第六实施方式中，仅在红外激光部2的第二脊部的两侧形成有应变缓和层515B。
当由p型AlGalnP构成的p型金属包层14、 24的热膨胀系数为4.7 6.0，将其设为Tc，由SiNj勾成的电流阻碍层515A的热膨胀系数为2.8 3.2，将其设为Tb，由Zr02构成的应变缓和层515B的热膨胀系数为8.0 11.5，将其设为Ts时，可知满足Tb〈Tc〈Ts的关系。
如果将热膨胀系数小的电流阻碍层515A上，在包含红色激光部1及红外激光部2的整个面形成有热膨胀系数大的应变缓和层515B的半导体激光装置，以p侧朝下状态安装到例如氮化铝(A1N)或碳化硅(SiC)等那样的热传导性高的成为散热器的子基座上，则由于子基座与基板10的热膨胀系数不同，所以，半导体激光装置相对子基座的安装面弯曲成凸状。因此，在从芯片的中心线向一侧(图的右侧)偏离设置的红色激光部1中，第一脊部的外侧被施加强的应力，同样，在从芯片的中心线向另一侧(图的左侧)偏离设置的红外激光部2中，第二脊部的外侧也被施加强
的应力。从而，在红色激光部1及红外激光部2的各脊部中分别产生的应
力为左右非对称。
基于该应力的左右非对称，如上所述，由于会在构成激光装置的半导体结晶中产生切断应力，导致结晶内部的折射率变化、成为复折射率，所以，在谐振器的长度方向行进的光的偏波面会旋转，导致偏光比恶化。因此，难以兼顾红色激光部1与红外激光部2偏光特性。
但根据第六实施方式，通过仅在从芯片的中心线起相对芯片宽度的变
位率被大幅设定为30%的红外激光部2，设置热膨胀系数大的应变缓和层515B，可以针对构成第二脊部的半导体材料消除形变。由此，可改善对从芯片的中心线起配置为左右非对称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，因此，能够提高各激光部1、 2的偏光特性。尤其可以防止从芯片的中心线大幅远离的红外激光部2的偏光特性发生降低。
另外，第六实施方式中对在红外激光部2的脊部的两侧形成由厚度均匀且为50nm的Zr02构成的应变缓和层515B的情况进行了说明，但由于红外激光部2被施加比第二脊部的外侧(分离槽3的相反侧)强的应力，所以，优选使应变缓和层515B的膜厚在第二脊部的内侧(与分离槽3面对的一侧)和外侧变化。例如，如果使外侧的膜厚为60nm、厚于内侧，则可进一步改善对芯片的应力的左右非对称性，具有提高偏光特性的效果。
如上所述，根据将红色激光部1与红外激光部2电气分离的分离槽3相对芯片宽度方向的中心线被非对称配置，在电流阻碍层515A上将热膨胀系数比该电流阻碍层515A大的应变缓和层515B仅设置在红外激光部2的第二脊部的两侧的构成，可对构成第二脊部的半导体材料消除形变。由此，能够改善对从芯片的中心线起配置成左右非对称的红色激光部1与红外激光部2的各脊部施加的应力的左右非对称性，可提高红色激光部1与红外激光部2的偏光特性。
以上对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明不限定于上述的实施方式，根据本发明的技术思想还能够进行各种变形。例如，各实施方式中所列举的数值、元件构造、基板、制造工艺及生长方法等只不过是一个例子，可以根据需要而使用与上述不同的数值、元件构造、基板、制造工艺及生长方法等。
具体而言，在半导体结晶层的生长法中采用了MOCVD法，但也可以
使用例如分子线外延法等其他外延生长法。
而且，在第一实施方式中，当将电流阻碍层15A的膜厚设为dl、应变缓和层15B的膜厚设为d2时，设100nm《dl《450nm且10nm《d2《300nm的范围特别有效，但在其他实施方式中也能同样地将电流阻碍层及应变缓和层的膜厚设定在上述范围中。
并且，第一实施方式及第四实施方式中，在各脊部的外侧形成应变缓
和层；第二实施方式及第五实施方式中，在脊部彼此的内侧形成应变缓和
层；第三实施方式及第六实施方式中，仅在一个脊部的两侧形成应变缓和
层，但如果是所产生的应力大的部分，则可以按照应变缓和层仅形成在例
如一个脊部的内侧或外侧、且在另一个脊部中设置在其两侧的方式进行组合。
工业上的可利用性
本发明的半导体激光装置由于可抑制活性层发生结晶缺陷、且能够降低对发光点(脊条部)施加的应力的非对称性，所以，能够防止可靠性降低且提高偏光特性，尤其在光盘装置、电子装置或信息处理装置的光源中使用的、在一个基板上具备多个发光点的半导体激光装置等中是有用的。
权利要求
1、一种半导体激光装置，具备在半导体基板上相互隔着分离槽而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与所述第一脊条部平行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，所述第一半导体激光器构造具有在所述半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性层、第二金属包层及第一电流阻碍层，所述第二半导体激光器构造在所述半导体基板上具有隔着所述分离槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包层及第二电流阻碍层，在所述第二金属包层中的所述第一脊条部的与所述第二半导体激光器构造相反侧的侧面上及侧方的区域上形成有第一应变缓和层，在所述第四金属包层中的所述第二脊条部的与所述第一半导体激光器构造相反侧的侧面上及侧方的区域上形成有第二应变缓和层，当设所述第二金属包层及第四金属包层的热膨胀系数为Tc、所述第一电流阻碍层及第二电流阻碍层的热膨胀系数为Tb、所述第一应变缓和层及第二应变缓和层的热膨胀系数为Ts时，满足Tb<Tc<Ts的关系。
2、 一种半导体激光装置，具备在半导体基板上相互隔着分离槽而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与所述第一脊条部平行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，所述第一半导体激光器构造具有在所述半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性层、第二金属包层及第一电流阻碍层，所述第二半导体激光器构造在所述半导体基板上具有隔着所述分离槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包层及第二电流阻碍层，在所述第二金属包层中的所述第一脊条部的与所述第二半导体激光器构造对置侧的侧面上及侧方的区域上形成有第一应变缓和层，在所述第四金属包层中的所述第二脊条部的与所述第一半导体激光器构造对置侧的侧面上及侧方的区域上形成有第二应变缓和层，当设所述第二金属包层及第四金属包层的热膨胀系数为Tc、所述第一电流阻碍层及第二电流阻碍层的热膨胀系数为Tb、所述第一应变缓和层及第二应变缓和层的热膨胀系数为Ts时，满足Ts<Tc<Tb的关系。
3、 根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，所述第一脊条部及第二脊条部相对所述半导体基板中的与所述各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线对称形成。
4、 根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，所述第一电流阻碍层、第二电流阻碍层、第一应变缓和层及第二应变缓和层由以氮化硅、氧化锆、氧化铝、氧化硅或氢化无定形硅为主要成分的材料构成。
5、 根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，当设所述第一电流阻碍层及第二电流阻碍层的膜厚为dl、所述第一应变缓和层及第二应变缓和层的膜厚为d2时，100nm《dl《450nm且10nm《d2《300nm。
6、 一种半导体激光装置，具备在半导体基板上相互隔着分离槽而形成，具有第一脊条部的第一半导体激光器构造和具有与所述第一脊条部平行设置的第二脊条部的第二半导体激光器构造，所述第一半导体激光器构造具有在所述半导体基板上依次形成的第一金属包层、第一活性层、第二金属包层及第一电流阻碍层，所述第二半导体激光器构造在所述半导体基板上具有隔着所述分离槽依次形成的第三金属包层、第二活性层、第四金属包层及第二电流阻碍层，在所述第二金属包层中的所述第一脊条部两侧面上及两侧方的区域上形成有应变缓和层，当设所述第二金属包层的热膨胀系数为Tc、所述第一电流阻碍层的热膨胀系数为Tb、所述应变缓和层的热膨胀系数为Ts时，满足Tb<Tc<Ts的关系。
7、 根据权利要求l、 2及6中任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于，所述分离槽中的该分离槽延伸的方向的中心线形成为，与所述半导体基板中的和所述各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线一致。
8、 根据权利要求l、 2及6中任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于，所述分离槽中的该分离槽延伸的方向的中心线，与所述半导体基板中的和所述各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线，相对该宽度方向的中心线平行错位形成。
9、 根据权利要求l、 2及6中任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于，所述第一脊条部与所述半导体基板中的和所述各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线的距离、和所述第二脊条部与所述宽度方向的中心线的距离不同。
10、 根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于，所述第一脊条部与所述半导体基板中的和所述各脊条部延伸的方向垂直的宽度方向的中心线的距离、比所述第二脊条部与所述宽度方向的中心线的距离大。
11、 根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于，所述第一电流阻碍层及应变缓和层由以氮化硅、氧化锆、氧化铝、氧化硅或氢化无定形硅为主要成分的材料构成。
12、 根据权利要求3所述的半导体激光装置，其特征在于，当设所述第一电流阻碍层的膜厚为dl、所述应变缓和层的膜厚为d2时，100nm《dl《450nm且10nm《d2《300nm。
全文摘要
提供一种抑制活性层发生结晶缺陷，并改善对发光点施加的应力的非对称性，从而可防止可靠性降低且提高偏光特性的半导体激光装置。在由n型GaAs构成的基板(10)上集成有红色激光部(1)和红外激光部(2)。在红色激光部(1)的由p型AlGaInP构成的p型金属包层(14)、和红外激光部(2)的由p型AlGaInP构成的p型金属包层(24)，分别设置有具有发光点的脊条部，在各脊条部的两侧方形成有由SiNx构成的电流阻碍层(15A)，在电流阻碍层(15A)上的各脊条部的外侧的区域中，选择性形成有由ZrO₂构成的应变缓和层(15B)。当设p型金属包层(14、24)的热膨胀系数为Tc、电流阻碍层(15A)的热膨胀系数为Tb、应变缓和层(15B)的热膨胀系数为Tc时，满足Tb＜Tc＜Ts的关系。
文档编号H01S5/40GK101483318SQ20091000161
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年1月10日
发明者中谷东吾, 木户口勋, 藤本康弘, 高山彻 申请人:松下电器产业株式会社