[发明专利]半导体激光装置及其制造方法、光传输模块和光盘设备

说明书

技术领域

本发明涉及在高功率输出时能稳定工作的半导体激光装置及其制造方法，并涉及使用该半导体激光装置的光传输模块和光盘设备。

背景技术

在广泛用于光盘设备、光通信设备等的光源的半导体激光装置中，由于对更高工作速度的光盘设备、光通信设备等的需求日益增加，对更高功率输出的半导体激光装置的需求也日益增加。在获得半导体激光装置的更高功率输出时，在作为激光发射面的谐振腔端面的COD(灾变光学损伤)退化成为主要关心的问题，并对高功率工作的长期可靠性存在显著影响。该COD退化被认为是由于下述机制所致。更具体而言，因为在谐振器端面由于杂质等而存在大量表面态，所以载流子通过这些表面态被吸收而引起非辐射复合电流流过，因此局部地导致温度上升。该温度上升减小了谐振器端面附近的带隙，并且另外增大了对激光的吸收且因此增大了端面温度。这种正反馈的重复导致谐振腔端面的熔化并停止振荡。

作为解决该问题的方法之一，日本专利公开No.10-209562揭示了如下的半导体装置及其制作方法。图24所示的半导体激光装置按照下述方式制造。首先，n-GaAs缓冲层502、n-AlGaAs下覆层503、AlGaAs下引导层504、通过交替层叠InGaAs阱层(两层)和GaAs垒层(三层)而形成的量子阱层505、AlGaAs上引导层506、p-AlGaAs上覆层507、p-GaAs盖层508通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法连续地层叠在n-GaAs衬底501上。

接着，通过一般的光刻步骤和蚀刻步骤制作由SiO₂形成的条形掩模(未示出)。使用该条形掩模，p-GaAs盖层508和p-AlGaAs上覆层507被部分蚀刻以形成脊形条部。

接着，以该条为掩模通过选择性生长技术，在具有n-AlGaAs电流阻挡层509和n-GaAs电流阻挡层510的该条部的侧部上连续执行掩埋晶体生长。接着，在除去该条掩模之后，结晶生长p-GaAs盖层511。最后，p侧电极(未示出)沉积在p-GaAs盖层511的上表面上，n侧电极(未示出)沉积在n-GaAs衬底501的背面(与其上层叠了各个前述半导体层的表面相对的表面)上。

得到的层叠结构整体解理成宽度为谐振腔长度的棒形，且低反射膜和高反射膜(未示出)分别生长在两个暴露的解理面上。该棒随后划分成芯片，由此完成半导体激光装置的制作。

在该半导体激光装置制造方法中，解理成如上所述的棒形是在超高真空中执行。这是因为，与在空气中解理相比，在由解理暴露的谐振腔端面的例如氧化物膜的杂质层的产生可以有效地得到抑制。这种情况下，由谐振腔端面处的杂质层的界面状态引起的光吸收可以减小，使得在端面的COD退化可以得到抑制。因此认为可以得到能够在高功率输出时稳定工作的半导体激光器。

此外，日本专利公开No.10-084162揭示了一种制造半导体激光装置的方法，其包括除去谐振腔端面的杂质的步骤。在日本专利公开No.10-084162中，首先，如图25、26所示，经过晶体生长和电极形成的半导体晶片530被解理，得到具有谐振腔端面531的激光器棒532。接着，如图27所示，上述激光器棒532置于具有等离子体发生设备533的真空容器534内，由解理暴露的谐振腔端面531受到Ar等离子体535辐射。随后，在真空容器534中，反射膜形成于谐振腔端面上。结果，附着在谐振腔端面531上的湿气被除去，因此可以减少由于湿气引起的端面处的缺陷。因此认为可以得到COD水平提高的能够高功率工作的半导体激光装置。

然而，在如日本专利公开No.10-209562所揭示的半导体激光装置制造方法中，由于解理成棒形需要在超高真空中执行，因此制造设备必然复杂，而且产率降低。另一方面，在如日本专利公开No.10-084162所揭示的半导体激光装置制造方法中，由解理得到的谐振腔端面上的湿气可以被除去。然而，半导体晶体在谐振腔端面受等离子体辐射而损伤，由此形成损伤导致的界面状态。因此，通过减少谐振腔的端面处的缺陷而改善COD水平不一定能实现，且稳定的高功率工作不一定能实现。

发明内容

本发明进行来旨在解决上述问题。本发明的目标是提供一种在高输出功率时能够稳定工作的半导体激光装置以及以简单的工序获得该半导体激光装置的半导体激光装置制造方法，并提供使用该半导体激光装置的光传输模块和光盘设备。