[发明专利]二分型半导体激光元件及其制造方法、以及其驱动方法

说明书

本分案申请是申请号为201010138524.9、申请日为2010年3月19日的发明专利的分案申请，该发明专利申请的发明名称为“二分型半导体激光元件及其制造方法、以及其驱动方法”。

技术领域

本发明涉及二分型(Bisection)半导体激光元件及其制造方法、以及二分型半导体激光元件的驱动方法。

背景技术

由GaN系化合物半导体构成，并且发光波长为405nm带的高输出超短脉冲半导体激光元件作为体积型光盘系统的光源、或者医疗领域或生物成像领域等中所需要的光源而备受期待，其中所述体积型光盘系统被期待作为蓝光(Blu-ray)光盘系统的下一代光盘系统。作为在半导体激光元件中产生短脉冲光的方法，主要有增益开关和锁模两种方法，锁模还被分为主动锁模和被动锁模。当基于主动锁模产生光脉冲时，需要利用镜子(mirror)或透镜构成外部共振器并且对半导体激光元件施加高频(RF)调制。另一方面，在被动锁模中，通过利用半导体激光元件的自脉动动作(Self Pulsation，自发振荡动作)，能够由简单的直流驱动生成光脉冲。

为了使半导体激光元件进行自脉动，需要对半导体激光元件设置发光区域和可饱和吸收区域。在这里，能够根据发光区域和可饱和吸收区域的配置状态将半导体激光元件分类为：将发光区域和可饱和吸收区域配置在垂直方向上的SAL(Saturable Absorber Layer，可饱和吸收层)型或者WI(Weakly Index guide，弱折射率波导)型、以及将发光区域和可饱和吸收区域并列配置在共振器方向上的二分(Bi Section)型。二分型的半导体激光元件可以从例如日本专利文件特开2004-007002号、日本专利文件特开2004-188678号、以及日本专利文件特开2008-047692号公报获知。二分型的半导体激光元件与SAL型的半导体激光元件相比，能够生成可饱和吸收效果大并且宽度窄的光脉冲。

通常，二分型的GaN系半导体激光元件包括：

(a)层积结构体，所述层积结构体通过依次层积如下层来构成，即：具有第一导电型并且由GaN系化合物半导体构成的第一化合物半导体层、由GaN系半导体构成的构成发光区域和可饱和吸收区域的化合物半导体层、以及具有与第一导电型不同的第二导电型并且由GaN系化合物半导体构成的第二化合物半导体层；

(b)形成在第二化合物半导体层上的带状的第二电极；以及

(c)电连接在第一化合物半导体层上的第一电极。

并且，第二电极通过分离槽被分离成第一部分和第二部分，其中第一部分用于通过使直流电流经由发光区域流向第一电极来形成正偏状态，第二部分用于从第一电极经由可饱和吸收区域施加电场。

专利文件1：日本专利文件特开2004-007002号公报；

专利文件2：日本专利文件特开2004-188678号公报；

专利文件3：日本专利文件特开2008-047692号公报。

发明内容

在日本专利文件特开2004-007002号公报所公开的二分型半导体激光元件的制造方法中，在形成层积结构体之后，在第二化合物半导体层上形成第一金属膜。接下来，通过对第一金属膜进行干法蚀刻，将第二电极通过分离槽分离成第一部分和第二部分。之后，形成蚀刻用的掩膜，形成脊结构。在日本专利文件特开2004-007002号公报所公开的二分型半导体激光元件的制造方法中，并不是将被图案化了的第二电极作为蚀刻用掩膜使用并通过自对准(Self-aligned)方式来形成脊结构。因此，第二电极和脊结构之间容易产生对准偏差。另外，第二化合物半导体层和第一金属膜之间容易残留氧化膜层或杂质，由此容易产生化合物半导体层和金属膜的接触电阻上升以及激光元件的动作电压上升的问题。

在日本专利文件特开2004-188678号公报所公开的二分型半导体激光元件的制造方法中，在形成层积结构体之后，形成蚀刻用的掩膜，形成脊结构。然后，在脊结构的侧部形成绝缘层，在从绝缘层的上表面直到第二化合物半导体层上，通过分层剥离(lift off)法形成通过分离槽被分离成第一部分和第二部分的第二电极。因此，在日本专利文件特开2004-188678号公报所公开的二分型半导体激光元件的制造方法中，第二化合物半导体层和第一金属膜之间也容易残留氧化膜层或杂质，由此容易产生化合物半导体层和金属膜的接触电阻上升以及激光元件的动作电压上升的问题。