半导体激光装置及其制造方法

专利名称：半导体激光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具备了由ni-v族氮化物半导体构成的氮化物半导体激光元件
的半导体激光装置及其制造方法。
背景技术：
氮化物半导体激光元件作为一种用于进行以高密度光记录介质为对象的信息的读取或写入的短波长光源而倍受关注。并且，氮化物半导体激光元件由于能够在可视光区域中对射出光进行波长变换，故也被期望作为照明或者背灯等可视光的光源。而且，为了扩大氮化物半导体激光元件的用途，正在探究开发使其工作稳定或高输出化的技术。在对氮化物半导体激光元件进行高输出化的情况下，有效放掉氮化物半导体激光元件发出的热量的散热对策就很重要。因此，对氮化物半导体激光元件的安装，探究使用在散热面有利的下部接合(junction down)方式安装。 以往，作为氮化物半导体激光元件来说，存在一种从侧面露出氮化物半导体的氮化物半导体激光元件(例如，参照日本特开2007-180522号公报(专利文献1))。这种氮化物半导体激光元件，在氮化物半导体上形成有沿着谐振器长度方向延伸的条状的背脊部。另外，在上述氮化物半导体激光元件的背脊部侧的表面上以夹持背脊部的方式形成有一对裂缝防止沟。从该裂缝防止沟露出氮化物半导体。 若在子固定件(sub mount)中以下部接合方式安装这种氮化物半导体激光元件，则氮化物半导体激光元件与子固定件之间的焊锡会爬上并附着在氮化物半导体激光元件的侧面。此时，上述焊锡会进入到裂缝防止沟中。 其结果，在上述氮化物半导体激光元件中存在以下问题p型氮化物半导体和n型氮化物半导体经由焊锡产生短路的不良状况，成品率降低。 再者，与AlGaAs半导体激光的侧面相比，氮化物半导体激光元件的侧面由于呈向
外突出的弯曲面，故容易爬上焊锡。专利文献1日本特开2007-180522号公报

发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种半导体激光装置及其制造方法，能够解决在固定构件中因安装氮化物半导体激光元件的结构致使成品率下降的问题。 为了解决上述课题，本发明的半导体激光装置，其特征在于，该半导体激光装置具
备固定构件；和氮化物半导体激光元件，其利用导电性粘结剂安装到上述固定构件的表
面，且从侧面露出氮化物半导体，其中，上述导电性粘结剂位于上述固定构件与上述氮化物
半导体激光元件之间，且具有比上述氮化物半导体激光元件更窄的宽度。 根据上述结构的半导体激光装置，通过以上述导电性粘结剂的宽度比氮化物半导
体激光元件更窄的方式进行氮化物半导体激光元件的安装，从而能够做到导电性粘结剂不
会爬到氮化物半导体激光元件的侧面。
因此，能够防止由导电性粘结剂附着于上述氮化物半导体激光元件的侧面而引起的短路，进而能够解决成品率下降的问题。 另外，由于上述导电性粘结剂不会附着在氮化物半导体激光元件的侧面，故能够提高可靠性。 另外，在上述导电性粘结剂例如是焊锡的情况下，虽然焊锡的热传导率不好，但由
于焊锡与子固定件的接触区域很窄，故利用焊锡不会阻碍子固定构件的散热。 在一实施方式的半导体激光装置中，在上述氮化物半导体激光元件的上述固定构
件侧的表面形成裂缝防止沟，上述导电性粘结剂与上述氮化物半导体激光元件的上述固定
构件侧的表面上的上述裂缝防止沟以外的区域相对置。 根据上述实施方式的半导体激光装置，通过在上述导电性粘结剂与氮化物半导体
激光元件的固定构件侧的表面上的裂缝防止沟以外的区域对置的方式进行氮化物半导体
激光元件的安装，从而能够做到导电性粘结剂不会进入到裂缝防止沟内。 因此，即使从上述裂缝防止沟中露出氮化物半导体，也能够防止由裂缝防止沟内
进入导电性粘结剂而引起的短路。 在一实施方式的半导体激光装置中，利用电介质覆盖了上述氮化物半导体激光元件的侧面的一部分。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于上述电介质覆盖氮化物半导体激光元件的侧面的一部分，所以能够可靠地防止导电性粘结剂附着于氮化物半导体激光元件侧面的一部分。 在一实施方式的半导体激光装置中，利用电介质覆盖了上述裂缝防止沟。 根据上述实施方式的半导体激光装置，即使上述裂缝防止沟的侧面及底面是由氮
化物半导体构成的，由于电介质覆盖了裂缝防止沟，所以能够可靠地防止导电性粘结剂附
着于裂缝防止沟的侧面及底面。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述电介质包含氧化锆、A1N、 A10N、金刚石、DLC(类金刚石碳diamond-like carbon) 、 Si02中的至少一种。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于上述电介质包含氧化锆、A1N、A10N、金刚石、DLC、 Si02中的至少一种，所以能够减小光学损耗。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述氮化物半导体激光元件以光射出端面从上述固定构件上的区域溢出的方式配置在上述固定构件上。 根据上述实施方式的半导体激光装置，通过以上述氮化物半导体激光元件的光射
出端面从固定构件上的区域溢出的方式将氮化物半导体激光元件配置在固定构件上，从而
能够防止拒绝光射出面射出的射出光或由光射出端面爬上焊锡引起的短路。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述氮化物半导体激光元件的含有光射出端
面的面、与上述固定构件的含有上述光射出端面侧的端面的面之间的距离在100nm以上
100iim以下的范围内。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于上述氮化物半导体激光元件的含有光射出端面的面与上述固定构件的含有上述光射出端面侧的端面的面之间的距离在100nm以上100 y m以下的范围内，故能够提高C0D (光学损耗)等级，进一步能够提高成品率。
若上述距离小于100nm，则成品率急剧下降，制造效率变差。另外，若上述距离超过100 m，则COD等级显著下降，可靠性降低。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述固定构件是以A1N、金刚石、SiC或Cu为 主要材料的子固定件。 根据上述实施方式的半导体激光装置，上述固定构件由于是以A1N、金刚石、SiC 或Cu为主要材料的子固定件，故热传导率高、能够提高可靠性及热饱和度等级。
在一实施方式的半导体激光装置中，上述导电性粘结剂是Au-Sn焊锡、Sn-Ag-Cu 焊锡或Ag焊锡。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于上述导电性粘结剂是Au-Sn焊锡、 Sn-Ag-Cu焊锡或Ag焊锡，故热传导率高、能够提高可靠性及热饱和度等级。
在一实施方式的半导体激光装置中，所述固定构件是管座。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于所述固定构件是管座，且由于不使用
子固定件，故能够廉价地降低热电阻，能够降低由导电性粘结剂引起的热电阻的增大。
在一实施方式的半导体激光装置，上述氮化物半导体激光元件具有背脊部；和
平台部，其形成在上述背脊部的两侧，并具有与上述背脊部大致相等的高度。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于在上述背脊部的两侧形成了具有与背
脊部大致相等的高度的平台部，故在平台部能够保护背脊部以防止机械性的冲击。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述氮化物半导体激光元件具有经由上述导
电性粘结剂与上述固定构件电连接的电极，上述电极的厚度在1. 5 m以上1100 m以下的
范围内。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于述电极的厚度在1. 5 m以上1100 m 以下的范围内，所以能够抑制顺向电压为较小。 若上述电极的厚度为1.5践，则无法抑制顺向电压为较小。另外，若上述电极的厚 度超过llOOiim，则会发生电极的剥离。 在一实施方式的半导体激光装置中，上述电极是包含Au、Ag及Cu中的至少一种。
根据上述实施方式的半导体激光装置，由于上述电极是包括Au、Ag及Cu中的至少 一种，故热传导率高、能够提高可靠性及热饱和度等级。 在一实施方式的半导体激光装置中，该半导体激光装置包括多个上述氮化物半导 体激光元件。 根据上述实施方式的半导体激光装置，由于该半导体激光装置包括多个上述氮化
物半导体激光元件，所以能够提供一种以一成套的方式提供更强光输出的装置。 本发明的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，该半导体激光装置的制造方
法包括形成工序，在固定构件的表面形成导电性粘结剂；和搭载工序，在上述导电性粘结
剂上搭载氮化物半导体从侧面露出的氮化物半导体激光元件，并在上述固定构件的表面安
装上述氮化物半导体激光元件，上述形成工序中的上述导电性粘结剂的形成宽度是以上述
搭载工序后的上述导电性粘结剂的宽度比上述氮化物半导体激光元件的宽度窄的方式预
先规定好的。 根据上述结构的半导体激光装置的制造方法，由于上述形成工序中的上述导电性 粘结剂的形成宽度是以上述搭载工序后的上述导电性粘结剂的宽度比上述氮化物半导体 激光元件的宽度窄的方式预先规定好的，所以即使在导电性粘结剂上载置氮化物半导体激
6光元件，导电性粘结剂也不会爬到氮化物半导体激光元件的侧面。 因此，能够防止由导电性粘结剂附着于上述氮化物半导体激光元件的侧面而引起 的短路，从而能够解决成品率下降的问题。 另外，由于上述导电性粘结剂不会附着在氮化物半导体激光元件的侧面，故能够 提高可靠性。 另外，上述导电性粘结剂例如是焊锡的情况下，虽然焊锡的热传导性差，但是由于
该焊锡与子固定件的接触区域很窄，故焊锡不会阻碍子固定构件的散热。 —实施方式的半导体装置的制造方法其特征在于，所述氮化物半导体激光元件具
有经由上述导电性粘结剂与上述固定构件电连接的电极，上述形成工序中的上述导电性粘
结剂的宽度是上述电极的宽度的50%以上，且至少比上述氮化物半导体激光元件的宽度窄
上述导电性粘结剂的厚度。 根据上述实施方式的半导体激光装置的制造方法，通过使上述形成工序中的导电 性粘结剂的宽度是电极的宽度的50%以上，且至少比氮化物半导体激光元件的宽度窄导电 性粘结剂的厚度，故能够可靠地使搭载工序后的导电性粘结剂的宽度比氮化物半导体激光 元件的宽度窄。 若将上述形成工序中的导电性粘结剂的宽度设为小于电极宽度的50%，则无法将 氮化物半导体激光元件牢固地固定到固定构件上，氮化物半导体激光元件有时会从固定构 件上脱落。 若不使上述形成工序中的导电性粘结剂的宽度比氮化物半导体激光元件的宽度 窄导电性粘结剂的厚度，会引起导电性粘结剂爬上氮化物半导体激光元件的侧面。
发明效果
根据本发明的半导体激光装置，由于是以导电性粘结剂的宽度比氮化物半导体激 光元件窄的方式进行氮化物半导体激光元件的安装，故可以做到导电性粘结剂不会爬上氮 化物半导体激光元件的侧面。 因此，不会发生由导电性粘结剂附着于上述氮化物半导体激光元件的侧面而引发 的短路，所以能够防止制造成品率的降低。 另外，由于在上述氮化物半导体激光元件的侧面没有了导电性粘结剂的附着，故 能够提高可靠性。 根据本发明的半导体激光装置的制造方法，由于形成工序中的导电性粘结剂的形 成宽度是以搭载工序后的导电性粘结剂的宽度比氮化物半导体激光元件的宽度窄的方式 预先规定好的，故即使在导电性粘结剂上载置氮化物半导体激光元件，也可以做到导电性 粘结剂也不会爬到氮化物半导体激光的侧面。 因此，不会发生导电性粘结剂附着于上述氮化物半导体激光元件的侧面所引起的 短路，从而能够防止制造成品率的降低。 另外，由于在上述氮化物半导体激光元件的侧面没有了导电性粘结剂的附着，故 能够提高可靠性。


本发明根据以下的详细说明及添加的附图能够充分地理解。添加的附图只是为了说明，并不限定本发明。在附图中， 图1是本发明的第一实施方式的氮化物半导体激光元件的概况剖视图。
图2是上述第一实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图。 图3是包含上述第一实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图、概况俯视
图及概况侧面图的图。 图4是表示光射出端面的溢出量与氮化物半导体激光元件的COD等级之间的关系 的图表。 图5是表示光射出端面的溢出量与成品率之间的关系的图表。 图6是表示上述第一实施方式的氮化物半导体激光元件的顺向电压与p侧电极的
厚度之间的关系的图表。 图7是由以往的安装方法组装的氮化物半导体激光装置的概况正视图。 图8是本发明的对比例6的氮化物半导体激光装置的概况剖视图。 图9是本发明的第二实施方式的氮化物半导体激光元件的概况剖视图。 图10A是用于说明上述第二实施方式的氮化物半导体激光装置的一制造工序的
概况剖视图。 图10B是用于说明第二实施方式的氮化物半导体激光装置的一制造工序的概况 剖视图。 图11是本发明的第三实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图。
图12是本发明的第四实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图。
图13是本发明的第四实施方式的氮化物半导体激光元件的变形例的概况剖视 图。 图14是本发明的第五实施方式的氮化物半导体激光装置的主要部分的概况立体 图。 图中1、31、41、51、61-氮化物半导体激光元件，2-子固定件，3-管座，4、44、 54-焊锡，112A、112B、113A、113B、313A、313B、413A、413B-裂缝防止沟，117、317_电介质膜， 700-发光部
具体实施例方式
以下，在说明本发明的各种实施方式之前，先明确以下说明中的术语的含义。
首先，所述"裂缝防止沟"是指形成在氮化物半导体激光元件含有的基板或氮化物 半导体激光元件含有的氮化物半导体层上的沟，是用于缓和该氮化物半导体层承受的应力 的条状的凹部。 另外，所述"氮化物半导体激光元件"是指在加工基板上层叠了氮化物半导体生长
层后进行各种处理而形成电极层并且被分割为多个芯片(chip)的元件。 另外，所述"氮化物半导体激光装置"是指在氮化物半导体激光元件具有背脊部的
情况下在管座(stem)或子固定件等的固定构件上以下部接合方式固定了氮化物半导体激
光元件的装置。 另外，所述"固定构件"是指固定氮化物半导体激光元件的管座或被固定到管座上 的子固定件。因此，例如所述"在管座或子固定件等的固定构件上以下部接合方式固定氮化物半导体激光元件"的情况，是指在管座上以下部接合方式直接固定氮化物半导体激光元 件，或在被固定于管座上的子固定件上以下部接合方式安装氮化物半导体激光元件。
另外，所述"导电性粘结剂"是指以焊锡所代表的为了电连接或物理连接而在2点 以上的金属表面间进行金属结合的合金或Ag膏所代表的高温煅烧型金属粘结剂，或由混
合了聚合物和导电性物质后的物质构成的金属粘结剂。
(第一实施方式) 图1是表示本发明的第一实施方式的氮化物半导体激光元件1的概况剖视图。
上述氮化物半导体激光元件l具备n型(以下，将n导电型记载为"n-"，将p导电 型记载为"p-")GaN基板101。另外，上述氮化物半导体激光元件具备在n-GaN基板101上 依次形成的层厚为0. 5 ii m的n-GaN层102、层厚为2 y m的n_Al。.。5Ga。.95N下部覆复(clad) 层103、层厚为0. liim的n-GaN导向层104、层厚为20nm的GaN下部邻接层105、活性层 106、层厚为50nm的GaN上部邻接层107、层厚为20nm的p_Al。.2Ga。.8N载波势垒(carrier barrier)层108、层厚为0. 6 y m的p_Al。. ^a。.gN上部覆复层109、层厚为0. 1 y m的p-GaN接 触层IIO。并且，氮化物半导体从上述氮化物半导体激光元件l的侧面露出。而且，在上述 氮化物半导体激光元件1的上面(与基板101的相反侧的表面)形成有裂缝防止沟113A、 113B。 在上述基板101的表面形成有裂缝防止沟112A、112B。氮化物半导体从这个裂缝 防止沟112A、112B露出来。另外，在上述基板IOI的背面形成有n侧电极lll。该n侧电极 111的结构从基板101侧为Ti/Al/Mo/Pt/Au。 在上述接触层110上形成有p侧接触电极114。并且，在上述p侧接触电极114上 形成有P侧电极115。该p侧电极115自p侧接触电极114侧具有Mo/Au/Au的结构。
另外，在上述上部覆复层109及接触层110上形成有条状的背脊部116。该背脊部 116向光射出方向(〈1-100>方向)延伸而构成背脊条型导波路。另外，上述背脊部116其 下端宽度Wl约为7 ii m、上端宽度W2为7. 2 ii m、高度H为0. 1 y m。 另外，上述背脊部116的两侧面被膜厚为500nm的Si02电介质膜117覆盖。该电 介质膜117不覆盖背脊部116的上面，即接触层110的表面。另外，在上述电介质膜117中， 覆盖背脊部116的两侧面的部分是自背脊部116的两侧向与基板相反方向突出。该结构是 在上述背脊部116的上面及两侧面形成了 Si02电介质膜之后，通过仅除去在该电介质膜上 覆盖背脊部116的上面的部分而形成的。因此，对上述背脊部116的上面电介质膜117的 突出量等于电介质膜117的膜厚。由这种电介质膜117得到光隔离及限流的效果，并且实 现了散热性的提高。 另外，在上述上部覆复层109上以夹持背脊部116的方式形成有平台部118A、 118B。该平台部11SA、118B具有与背脊部116大致相同的高度。另外，用电介质膜117覆盖 上述平台部118A、118B的上面及侧面。并且，上述平台部118A、118B上的电介质膜117的 表面处于比背脊部116的上面更高的位置。换言之，从上述基板101的表面到平台部118A、 118B上的电介质膜117的表面的高度要比从基板101的表面到背脊部116的上面的高度 高。 在上述载波势垒层108、上部覆复层109及接触层IIO上分别以lX1019cm—3 lX102°cm—s的浓度掺杂了作为p掺杂杂质的Mg(镁)。上述上部覆复层109及接触层110的掺杂浓度的代表例是4X1019011—3。并且，在本实施方式中，也可以省略接触层110，而将上 部覆复层109兼用作接触层110。 上述活性层106是不掺杂InO. 15GaO. 85N的阱层(厚度4nm)和不掺杂的GaN 阻挡层(厚度8nm)按照阱层、阻挡层、阱层、阻挡层、阱层的顺序形成的多重量子阱结构 (阱数为3)。阱层及阻挡层能够由InxGai—XN(0《x < 1) 、AlxGai—XN(0《x < 1) 、 InGaAlN、 GaN^xAsx(0 < x < 1) 、 GaN卜XPX(0 < x < 1)、或这些物质的化合物等氮化物半导体形成，但 是，设阻挡层为与阱层相比带隙能量(band c即energy)大的组成。另外，为达到降低元件 的振荡阈值的目的，将活性层优选为阱数为2 4多重量子阱结构(MQW结构)，但也并不排 除SQW(单一量子阱)结构。此时，不存在夹持本发明中叙述的阱层的阻挡层。
上述结构的氮化物半导体激光元件1的各氮化物半导体层能够利用公知的氮化 物半导体的结晶生长方法，例如M0CVD(有机金属气相生长)法进行层叠。
此外，上述n侧电极lll利用EB(电子束)蒸镀法形成。另外，上述p侧接触电极 114利用EB蒸镀法形成厚度为50nm。并且，上述p侧电极115是利用溅射法依次形成厚度 为15nm的Mo、厚度为25nm的Au后，再利用溅射法依次形成厚度为15nm的Mo膜、厚度为 25nm的Au膜以后，通过无电解电镀法最终使该Au膜的厚度为3 y m而形成的。另外，上述 电介质膜117是通过等离子CVD法形成的。 通过对由上述方法得到的激光晶片(laser wafer)按800 y m间隔划线、劈开，来 进行条分割，通过ECR(Electron Cyclotron Resonance)溅射法在条的前面形成由A10N/ AIA构成的AR(Anti-Reflection)镀层膜，在条的后面形成由A10N及5对(Si02/Ti02)构 成的HR(High-Reflection)镀层膜。其AR镀层膜的反射率为10%， HR镀层膜的反射率为 95% 。若在形成了这种AR镀层膜及HR镀层膜后进行芯片分割，就能够得到氮化物半导体 激光元件l。
图2是具备了上述氮化物半导体激光元件1的氮化物半导体激光装置的概况正视 图。 上述氮化物半导体激光装置具备由A1N构成的子固定件2、和经由该子固定件2 搭载并且由直径9mm的Cu块管座构成的管座3。并且，上述子固定件2是固定构件的一例。
在上述子固定件2的表面以下部接合方式安装有氮化物半导体激光元件1。该安 装使用了 Au-Sn焊锡4。更详细地说，上述焊锡4位于氮化物半导体激光元件1与子固定件 2之间，且使氮化物半导体激光元件1与子固定件2粘结在一起。并且，上述焊锡4的宽度 W3是要比氮化物半导体激光元件1的横宽W4窄。另外，上述焊锡4是与裂缝防止沟113A 和裂缝防止沟113B之间的区域相对置的。S卩，上述焊锡4不与裂缝防止沟113A、113B对置。 换言之，在上述裂缝防止沟113A、113B的下方不存在焊锡4。其中，上述氮化物半导体激光 元件1的横宽W4是指与光射出方向垂直且与基板101的表面平行的方向的宽度。并且，上 述焊锡4是导电性粘结剂的一例。 图3是含有上述氮化物半导体激光装置的概况正视图、概况俯视图及概况侧视图 的图。 以上述氮化物半导体激光元件l的光射出端面5自子固定件2的区域溢出的方式 进行氮化物半导体激光元件1的安装。含上述光射出端面5的面与含子固定件2的光射出 端面5侧的端面的面之间的距离D设定在100nm以上100 y m以下的范围内。
若上述距离D小于100nm，则焊锡4爬上光射出面5的概率变高，成品率会下降。
若上述距离D超过100 m，则COD等级会急剧降低。在利用温度记录法测量了在 上述距离D超过100 m情况下的光射出端面5的温度时，其温度与距离D取3 m的情况 相比高至IO(TC以上。由此，若上述距离D超过100 m，则判断为无法散发光射出端面5的 发出的热量。 若使上述光射出端面5配置在子固定件2上的区域内，即若以光射出端面5从子 固定件2的光射出端面5侧的端面以凹入的方式配置，则由于氮化物半导体激光元件1的 射出光被挡到子固定件2上，故不推荐选用。 图4是表示上述光射出端面5的溢出量与氮化物半导体激光元件1的COD等级之 间的关系的图表。另外，图5是表示上述光射出端面5的溢出量与成品率之间的关系的图 表。并且，图4、图5的溢出量相当于距离D。 如图4、5可知，若光射出端面5的溢出量在lOOnm以上100 y m以下的范围内，则 能够提高COD等级，且也能提高成品率。 经由焊锡4与上述子固定件2电连接的p侧电极115的厚度设定在1. 5ym以上 llOOiim以下的范围内。 图6是表示上述氮化物半导体激光元件1的顺向电压与p侧电极115的厚度之间
的关系的图表。并且，在图6中，将p侧电极115的厚度记述为"电极厚"。 如图6可知，若p侧电极115的厚度在1.5iim以上1100 y m以下的范围内，则能
够抑制顺向电压使其较小。 以下，对上述氮化物半导体激光装置的安装进行叙述。 首先，在用于形成上述子固定件2的AIN构件的表面上通过溅射法形成作为导电 性粘结剂的一例的AuSn层后，通过光刻法对AuSn层进行图案印刻。此时，上述AuSn层的 宽度为P侧电极115的宽度的50%以上，并且至少比氮化物半导体激光元件1的横宽W4窄 AuSn层的厚度。其后，通过切割来分割上述A1N构件，从而生成子固定件2。
接着，通过在上述AuSn层上加热载置氮化物半导体激光元件l，从而实现对AuSn 层和由Au构成的p侧电极115的合金化，然后使其冷却并固化。由此，上述氮化物半导体 激光元件1经由焊料4被固定在子固定件2的表面。此时，上述焊锡4的宽度W3比氮化物 半导体激光元件1的横宽W4窄。 由此，上述AuSn层的宽度为p侧电极115的宽度的50%以上，并且，至少比氮化物 半导体激光元件l的宽度W4窄AuSn层的厚度。因此，即使在AuSn层上载置氮化物半导体 激光元件1，也能做到AuSn不爬上氮化物半导体激光元件1的侧面。 因此，能够防止在上述氮化物半导体激光元件1的侧面附着AuSn而引起的短路， 能够解决成品率下降的问题。 另外，由于能够做到上述AuSn不附着在氮化物半导体激光元件1的侧面，故能够 提高可靠性。 另夕卜，上述AuSn层的宽度为p侧电极115的宽度的50%以上，并且若至少比氮化 物半导体激光元件1的横宽W4窄AuSn层的厚度，则固化后的焊锡4的宽度W3就比裂缝防 止沟113A与裂缝防止沟113B之间的距离窄，故优选。 并且，由于上述氮化物半导体激光元件1是由HR镀层为电介质的A10N/ (Si02/Ti02)形成的，故不会引起短路。 另外，上述氮化物半导体激光装置的良好特性是在室温CW下(连续)振荡、阈值 为100mA、斜率(slop)效率为1.8W/A。此外，在温度为50°C 、脉冲宽度为1 y sec、 Duty为 50%的驱动条件下，直到3W也没有引起热饱和。在温度为5(TC、脉冲宽度为1 y sec、 Duty 为50%、与初始2. 6W相当的ACC(Automatic Current Control)的驱动条件下进行了可靠 性试验，推算出光输出为初始的50%即1. 3W，时间为2万小时。 如图7所示，若按照以往的方法进行上述氮化物半导体激光装置的安装，则固化 后的焊锡14的宽度W5变得比氮化物半导体激光元件1的宽度W4宽。由此，在上述氮化物 半导体激光元件1的侧面的下方及裂缝防止沟113A、113B的下方存在有焊锡14。按以往的 这种方法，则焊锡14会爬上裂缝防止沟113A、113B内，或者爬上氮化物半导体激光元件1 的侧面。于是，就会产生在上述裂缝防止沟113A、113B内或氮化物半导体激光元件1的侧 面的p-n短路这样的不良现象，其结果就是成品率会大幅度降低。 在上述第一实施方式中，使用的是由A1N构成的子固定件2，也可以使用金刚石、 SiC或Cu为主要材料的子固定件2。 在上述的第一实施方式中，使用的是Au-Sn焊锡4，但也可以使用Sn-Ag-Cu焊锡、 Ag焊锡、高温煅烧型Ag膏或导电性树脂等。在此，所谓Ag焊锡是指Ag膏等含有Ag的粘结 剂。 在上述第一实施方式中，使用的是含Au的p侧电极115，但也可以使用含Au、Ag及 Cu中至少一种的p侧电极。 在上述第一实施方式中，使用的是由Si(^构成的电介质膜117，但也可以使用由 A1N、A10N、金刚石及DLC中的至少一种构成的电介质膜。 例如，除了使用由A10N构成的电介质膜替代上述电介质膜117以外，其余均按上 述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置，在温度为 5(TC、脉冲宽度为ly sec、Duty为50X的驱动条件下，热饱和等级为2. 8W，与上述第一实施 方式相比具有毫不逊色的性能。 另外，除了使用由A1N或DLC构成的电介质膜替代上述电介质膜117以外，其余均 按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置也拥有 与上述第一实施方式相比也毫不逊色的性能。 另外，除了使用由氧化锆构成的电介质膜替代上述电介质膜117以外，其余均按 上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置的热饱和 度等级为2.4W。因此，可知上述氮化物半导体激光装置若限制其用途，则能够耐用。另外， 上述氮化物半导体激光装置的成品率及可靠性与上述第一实施方式相比毫无差别。
对此，除了使用由聚酰亚胺构成的电介质膜替代上述电介质膜117以外，其余均 按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置的热饱 和度等级低至0. 7W，在可靠性试验中，不断出现200h左右突然死机的状况，因此判定为不 耐用。 以下，对上述第一实施方式的对比例1 12进行叙述。并且，上述对比例1、3、5、
8、9、11、12只是上述第一实施方式的变形例、即本发明的一实施方式。
(I)对比例1
12
除了将粘结上述氮化物半导体激光装置1与子固定件2的Au-Sn焊锡4用Sn/Ag/ Cu焊锡替代以外，其余均按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化 物半导体激光装置的良好特性是在室温下CW振荡、阈值为100mA、斜率效率为1. 8W/A，在 温度为5(TC、脉冲宽度为1 y sec、 Duty为50%的驱动条件下、直到3W也没有引起热饱和， 成品率、可靠性也与第一实施方式毫无差别。
(n)对比例2 除了将粘结上述氮化物半导体激光元件1与子固定件2的Au-Sn焊锡4用Ag膏 替代以外，其余均按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导 体激光装置在温度为5(TC、脉冲宽度为1 y sec、Duty为50%的驱动条件下、到达1W就发生 热饱和，经不起实用。
(ni)对比例3 除了子固定件用由金刚石构成的子固定件替代上述子固定件2以外，其余均按上 述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置在温度为 5(TC、脉冲宽度为1 y sec、Duty为50%的驱动条件下、达到4W才会热饱和。虽然特性非常 好，但是成本会变高。 另外，子固定件除了用由SiC或Cu构成的子固定件替代上述子固定件2以外，其 余均按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置的 热饱和等级都是3W。虽然上述氮化物半导体激光装置与使用由金刚石构成的子固定件的情 况相比，热饱和等级降低了，但是可达到与使用由A1N构成的子固定件的情况几乎同等的 热饱和等级，是足够耐用的等级。另外，上述氮化物半导体激光装置的成品率、可靠性也与 上述第一实施方式毫无差别。
(IV)对比例4 除了将子固定件由Fe构成的子固定件替代上述子固定件2以外，其余均按上述第 一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置在温度为5(TC、 脉冲宽度为1 y sec、 Duty为50%的驱动条件下，达到0. 7W就会热饱和，故经不起实用。
(V)对比例5 除了不借助于子固定件2而将上述氮化物半导体激光元件1直接安装在Cu块管 座上以外，其余均按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导 体激光装置在温度为5(TC、脉冲宽度为1 y sec、 Duty为50%的驱动条件下，热饱和等级显 著，达到4W。另外，上述氮化物半导体激光装置的成品率及可靠性与上述第一实施方式毫无 差别。不过，由于上述Cu块管座是以能直接安装氮化物半导体激光元件l的方式设计的， 故成本高。 (VI)对比例6 图8所示的氮化物半导体激光元件21是除了没有了氮化物半导体激光元件1的 平台部118A、118B以外，其余均按氮化物半导体激光元件1同样制成的元件。在将该氮化物 半导体激光元件21与上述实施方式同样安装到子固定件2上的情况下，虽然没有发生p-n 短路，但电压很高，故经不起实用。
(VII)对比例7 除了将上述p侧电极115所包含的Au厚度制成为1.0ym以外，其余均按上述第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置虽然没有发生P-n 短路，但电压很高，故经不起实用。
(VIII)对比例8 除了将上述p侧电极115所包含的Au厚度制成为1. 5 m以外，其余均按上述第 一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置的特性与上述第 一实施方式相同。
(IX)对比例9 除了将上述p侧电极115所包含的Au厚度制成为1100iim以外，其余均按上述 第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。在该氮化物半导体激光装置中，会产生 该Au从氮化物半导体激光元件1剥离的故障，故经不起实用。而且，上述Au的厚度直至 1000 m都与第一实施方式具有相同的特性。
(X)对比例10 以削减成本为目的，除了用Al替换p侧电极115所包含的Au以外，其余均按上述 第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。该氮化物半导体激光装置在可靠性试验 中在1000h左右急剧恶化。
(XI)对比例11 以削减成本为目的，除了用Cu替换p侧电极115所包含的Au以外，其余均按上述 第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。虽然该氮化物半导体激光装置具有与上 述第一实施方式同样的特性，但是安装成品率低，与削减成本的目的相悖。
(XII)对比例12 以改善特性为目的，除了用Ag替换p侧电极115所包含的Au以外，其余均按上述 第一实施方式同样制成的氮化物半导体激光装置。虽然该氮化物半导体激光装置具有与上 述第一实施方式同样的特性，但是在可靠性试验中的时间减半达15000h左右。
(第二实施方式) 图9是本发明的第二实施方式的氮化物半导体激光元件31的概况剖视图。
上述氮化物半导体激光元件31具备电介质膜317，该电介质膜317覆盖了氮化物 半导体激光元件31的侧面的一部分和裂缝防止沟313A、313B。并且，上述电介质膜317是 电介质的一例。 上述氮化物半导体激光元件31的制成方法是首先，与第1实施方式同样，在 n-GaN基板上依次层积形成n-GaN层^-Al^Ga^N下部覆复层、n-GaN导向层、GaN下部邻 接层、活性层、GaN上部邻接层、p-Al。.^a。.8N载波势垒层、p_Al。. ^a。^N上部覆复层、p-GaN 接触层后，形成背脊部及平台部。 接着，在用图10A的椭圆E包围的芯片分割部分形成了深度为5 ii m沟后，在整个 面上层叠电介质膜317的材料层。 接着，蚀刻上述电介质膜317的材料层的一部分，使背脊部的上面露出后，若在背 脊部上形成P侧电极，就能够得到半导体晶片300。 最后，若沿着图10B的分割线L进行芯片分割，就能够得到多个氮化物半导体激光 元件31。 将由此生成的氮化物半导体激光元件31按上述第一实施方式同样方法安装在子固定件2上的情况下，能够可靠防止在裂缝防止沟313A、313B的底面及侧面的氮化物半导
体或氮化物半导体激光元件31的侧面的一部分的氮化物半导体上附着焊锡4。 另外，若焊锡4爬上上述氮化物半导体激光元件31的侧面的距离为5 i！ m以下，则
不发生会短路。 上述电介质膜37包含氧化锆、AlN、A10N、金刚石、DLC、Si02中至少一种。
(第三实施方式) 图11是本发明的第三实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图。另外，在 图11中表示的结构部与图2中所示的第一实施方式的结构部相同，并且采用与图2中结构 部相同的标记号，所以省略标记号说明。 上述氮化物半导体激光装置具备利用焊锡44而安装在子固定件2的表面上的氮 化物半导体激光元件41。并且，上述焊锡44是导电性粘结剂的一例，与上述第一实施方式 所用的焊锡4仅形状不同。 上述氮化物半导体激光元件41不是下部接合型而是内部狭窄结构型的元件。更 进一步地说，上述氮化物半导体激光元件41具有n-GaN基板401、限流层402、活性层403、 p-接触电极404、p侧电极405及n侧电极406。并且，在上述氮化物半导体激光元件41中， 自侧面露出了氮化物半导体。另外，在上述氮化物半导体激光元件41的上面(子固定件2 侧的表面)形成有裂缝防止沟413A、413B。 根据上述结构的氮化物半导体激光装置，由于氮化物半导体激光元件41采用与 上述第一实施方式同样安装方式，并具备氮化物半导体激光元件41，故能够降低元件电阻， 从而能够得到高输出且工作稳定的有利效果。
(第四实施方式) 图12是本发明的第四实施方式的氮化物半导体激光装置的概况正视图。另外，在 图12中表示的结构部与图2中所示的第一实施方式的结构部相同，并且采用与图2中结构 部相同的标记号，所以省略标记号说明。 上述氮化物半导体激光装置具备用Ag焊锡54在子固定件2的表面上安装的氮化 物半导体激光元件51 。由于该Ag焊锡54的热传导率高于400W/mK比Au好，故可形成厚度 为5iim，比焊锡4的厚度2iim更厚。由此，能够降低热电阻。并且，上述焊锡54是导电性 粘结剂的一例。 上述氮化物半导体激光元件51未形成裂缝防止沟，而具有与上述第二实施方式 的氮化物半导体激光元件31相同的结构层。另外，上述氮化物半导体激光元件51具有电 介质膜517，该电介质膜517覆盖了氮化物半导体激光元件31的侧面。并且，上述电介质膜 517是电介质的一例。 根据上述结构的氮化物半导体激光装置，由于具备未形成有裂缝防止沟的氮化物 半导体激光元件51 ，故能够降低顺向电压，另外由于不会形成裂缝防止沟，减少了制造工序 数，故能够得到成本下降的效果。 上述电介质膜517包含氧化锆、AlN、A10N、金刚石、DLC、Si02中至少一种。 在上述第四实施方式中，虽然使用了未形成裂缝防止沟的氮化物半导体激光元件
51 ，但是也可以使用图13所示出的氮化物半导体激光元件61 。 上述氮化物半导体激光元件61仅仅在背脊部的一侧具有裂缝防止沟612、613。用包含氧化锆、A1N、 A10N、金刚石、DLC、 Si02中至少一种的电介质膜617覆盖了裂缝防止沟 612。并且，上述电介质膜617是电介质的一例。
(第五实施方式) 本发明的第五实施方式的氮化物半导体激光装置具备图14所示的发光部700。该 发光部700包括了上述第一实施方式的多个氮化物半导体激光元件1。
通过将上述多个氮化物半导体激光元件1配置为阵列状，故为了射出同一光而能 够降低从一个背脊条射出的光强度，单位面积的注入电功率下降，且能进一步提高热饱和 等级，从而能够射出更高的光输出。 在谐振器长度为800iim、2mm的横宽中，以背脊间隔200iim形成了 10根宽度为 7 ii m的背脊时，直到6W也不会达到热饱和。 以上，虽然对本发明的实施方式进行了具体的说明，但是本发明并不局限于上述 的实施方式，基于本发明的技术思想可进行各种变形。例如，在实施方式中举出的数值、材 料、结构、工艺等归根结底只是一个例子，也并不限定于此。 具体地说，在上述的实施方式中，虽然使用ECR溅射法形成了 A10N，但是也可以使 用平行平板溅射法等；虽然通过EB蒸镀法形成了 n电极及p接触电极，但是这些也可以通 过喷溅法或电阻蒸镀法形成；虽然通过喷溅法形成了 P电极，但是也可以利用蒸镀法形成； 虽然用无电解电镀法形成了厚膜Au，但是也可以利用电解电镀法或溅射法、蒸镀法形成； 虽然P接触电极材料使用了 Pd，但是也可以使用Ni等金属；虽然p电极也使用了 Mo/Au，但 是也可以是只有Au或Pt/Ti/Au等多层结构；虽然半导体层是利用MOCVD法层叠的，但是也 可以使用MBE法。 在本发明中，裂缝防止沟并不是必须在各元件中形成数根，如果需要也可以只有l 根。 也可以适当组合上述第一 第五实施方式作为本发明的一实施方式，另外也可以 在上述第二 第五实施方式中按第一实施方式进行变形。 以上，虽然说明了本发明的实施方式，但也可以进行各种变更。这些变更不应该被 视作脱离本发明的精神和范围，对本领域的技术人员是显而易见的变更全部是包括在本发 明技术方案的范围中。
权利要求
一种半导体激光装置，其特征在于，具备固定构件；和氮化物半导体激光元件，其利用导电性粘结剂被安装在所述固定构件的表面上，且从侧面露出氮化物半导体，所述导电性粘结剂位于所述固定构件与所述氮化物半导体激光元件之间，且具有比所述氮化物半导体激光元件更窄的宽度。
2. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于， 在所述氮化物半导体激光元件的所述固定构件侧的表面形成裂缝防止沟， 所述导电性粘结剂与所述氮化物半导体激光元件的所述固定构件侧的表面上的所述裂缝防止沟以外的区域相对置。
3. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，利用电介质覆盖了所述氮化物半导体激光元件的侧面的一部分。
4. 根据权利要求2所述的半导体激光装置，其特征在于， 利用电介质覆盖了所述裂缝防止沟。
5. 根据权利要求3所述的半导体激光装置，其特征在于， 所述电介质包含氧化锆、AlN、A10N、金刚石、DLC、Si02中的至少一种。
6. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，所述氮化物半导体激光元件以光射出端面从所述固定构件上的区域溢出的方式被配 置在所述固定构件上。
7. 根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于，所述氮化物半导体激光元件的含有光射出端面的面、与所述固定构件的含有所述光射 出端面侧的端面的面之间的距离在100nm以上100iim以下的范围内。
8. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于， 所述固定构件是以A1N、金刚石、SiC或Cu为主要材料的子固定件。
9. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于， 所述导电性粘结剂是Au-Sn焊锡、Sn-Ag-Cu焊锡或Ag焊锡。
10. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于， 所述固定构件是管座。
11. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，具有 背脊部；和平台部，其形成在所述背脊部的两侧，并具有与所述背脊部大致相等的高度。
12. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，所述氮化物半导体激光元件具有经由所述导电性粘结剂与所述固定构件电连接的电极，所述电极的厚度在1. 5 ii m以上1100 ii m以下的范围内。
13. 根据权利要求12所述的半导体激光装置，其特征在于， 所述电极包含Au、 Ag及Cu中的至少一种。
14. 根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于， 包括多个所述氮化物半导体激光元件。
15. —种半导体激光装置的制造方法，其特征在于，包括 形成工序，在固定构件的表面形成导电性粘结剂；禾口搭载工序，在所述导电性粘结剂上搭载从侧面露出氮化物半导体的氮化物半导体激光 元件，并在所述固定构件的表面安装所述氮化物半导体激光元件，其中，所述形成工序中的所述导电性粘结剂的形成宽度是以所述搭载工序后的所述导 电性粘结剂的宽度比所述氮化物半导体激光元件的宽度更窄的方式预先规定好的宽度。
16. 根据权利要求15所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，所述氮化物半导体激光元件具有经由所述导电性粘结剂与所述固定构件电连接的电极，所述形成工序中的所述导电性粘结剂的宽度是所述电极的宽度的50%以上，且至少比 所述氮化物半导体激光元件的宽度窄所述导电性粘结剂的厚度。
全文摘要
本发明提供一种能够解决在固定构件上安装氮化物半导体激光元件的结构中的成品率下降问题的半导体激光装置及其制造方法。该氮化物半导体激光装置具备子固定件(2)；和利用焊锡(4)被安装在子固定件(2)的表面且氮化物半导体从侧面露出的氮化物半导体激光元件(1)。焊锡(4)位于子固定件(2)与氮化物半导体激光元件(1)之间，且具有比氮化物半导体激光元件(1)的横宽(W4)窄的宽度(W3)。
文档编号H01S5/00GK101728762SQ20091020406
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月12日 优先权日2008年10月14日
发明者高平宜幸 申请人:夏普株式会社