半导体激光器元件及其制造方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210252802.2	申请日：	2012.07.20
公开号：	CN102904156A	公开日：	2013.01.30
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01S 5/024申请公布日:20130130\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01S 5/024申请日:20120720\|\|\|公开
IPC分类号：	H01S5/024	主分类号：	H01S5/024
申请人：	索尼公司
发明人：	本乡一泰; 福元康司
地址：	日本东京都
优先权：	2011.07.27 JP 2011-164168
专利代理机构：	北京市柳沈律师事务所 11105	代理人：	吴艳
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内容摘要

在此公开一种半导体激光器元件，其包括：位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。

权利要求书

权利要求书一种半导体激光器元件，包括：位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料更脆。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料具有更高电阻。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料是从AlN、SiC、金刚石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内形状被分割成较小的部分。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内厚度有变化。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极具有从所述谐振器边缘向内定位的边缘，并且每一个所述膜的至少部分设置在所述半导体层叠结构的顶侧的、位于所述谐振器边缘与所述p侧电极的边缘之间的区域中。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极从所述一对谐振器边缘中的一个延伸到另一个，并且所述膜设置在所述p侧电极的顶侧。如权利要求8所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极在所述谐振器边缘附近更薄。如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述半导体层叠结构由氮化镓基化合物半导体制成。一种半导体激光器元件制造方法，包括：在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；在所述激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘待形成位置的区域中，形成由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜；和在所述膜的形成之后，通过裂解所述半导体层叠结构的两对立横向侧从而形成所述一对谐振器边缘。

说明书

说明书半导体激光器元件及其制造方法
技术领域
本公开具体涉及适合用作边缘发射半导体激光器的半导体激光器元件及其制造方法。
背景技术
半导体激光器输出变得越高，则在谐振器的边缘所产生的热的量越大，从而可能因对边缘的破坏而导致使用寿命较短。对边缘的破坏发生在以下机制中。
即，当电流被注入时，非辐射重组合电流经由边缘上存在的表面准位（surface level）而流动。载流子密度在边缘附近比在该激光器内部高，因此导致大的光吸收（photoabsorption）。此光吸收产生热，从而减小在主发射边缘附近的能带隙（bandgap energy）并且引致甚至更大的光吸收。这种正反馈过程在具有高光功率密度的主发射边缘引起温度的过度增加。
作为一种适用于抑制以上正反馈所造成的边缘的发热的结构，例如，日本专利特许公开No.Hei10‑75008（下文称为专利文献1）描述了在边缘的整个表面上形成p侧电极以确保从边缘的适当散热。然而，专利文献1所描述的相关技术中的该结构引起p侧电极在裂解（cleavage）期间受牵拉，从而导致边缘上p侧电极的悬垂或p侧电极的剥离。
在另一方面，作为一种适用于防止p侧电极的悬垂和剥离的结构，日本专利特许公开No.2002‑084036尝试通过从边缘向后移动p侧电极来解决该问题。
然而，由于以上在散热方面的恶化的效能，从边缘向后移动p侧电极使得难以实现超出给定等级的高输出。
发明内容
期望是，提供一种能够加速从谐振器边缘的散热的半导体激光器元件及其制造方法。
根据本公开的一种半导体激光器元件包括以下构成部件（A）至（C）：
（A）位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于p型半导体层的顶部上的p侧电极；
（B）设置在半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；
（C）设置在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中的、并由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。
这里，术语“周围气体”是指当半导体激光器元件在使用时的环境气体，更具体地，指空气或氮气（如果气体被密封在包装等内）。此外，术语“非金属材料”是指任何绝缘体和半导体。绝缘体也包括例如树脂。
在根据本公开的半导体激光器元件中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜形成在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中。因而，从谐振器边缘产生的热经由这些膜而得以散失。
根据本公开的半导体激光器元件的制造方法包括以下（A）至（C）：
（A）在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于p型半导体层的顶部上的p侧电极；
（B）在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘待形成所在位置的区域中，形成由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜；
（C）在膜的形成之后，通过裂解半导体层叠结构的两对立横向侧从而形成一对谐振器边缘。
在根据本公开的半导体激光器元件或其制造方法中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜设置在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中，因此可加速从谐振器边缘的散热。
附图说明
图1是示出根据本公开实施例的半导体激光器元件的构造的透视图；
图2A是示出图1所示半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图2B是沿图2A中的线IIB‑IIB的截面图；
图3A、3B、3C和图3D是按步骤顺序示出图1所示半导体激光器元件的制造方法的截面图；
图4是示出在相关技术中半导体激光器元件存在的问题的简图；
图5是示出在相关技术中半导体激光器元件存在的另一问题的简图；
图6A是示出根据变型例1的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图6B是沿图6A中的线VIB‑VIB的截面图；
图7A是示出图1所示半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的示意构造的俯视图，并且图7B是沿图7A中的线VIIB‑VIIB的截面图；
图8A是示出根据变型例2的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图8B是沿图8A中的线VIIIB‑VIIIB的截面图；
图9A是示出根据变型例3的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图9B是沿图9A中的线IXB‑IXB的截面图；
图10A是示出根据变型例4的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图10B是沿图10A中的线XB‑XB的截面图；
图11A是示出根据变型例5的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图11B是沿图11A中的线XIB‑XIB的截面图；
图12A是示出根据变型例6的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图12B是沿图12A中的线XIIB‑XIIB的截面图；
图13A是示出根据变型例7的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图13B是沿图13A中的线XIIIB‑XIIIB的截面图；
图14A是示出根据变型例8的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图14B是沿图14A中的线XIVB‑XIVB的截面图；
图15A是示出根据变型例9的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图15B是沿图15A中的线XVB‑XVB的截面图；和
图16A是示出根据变型例10的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图16B是沿图16A中的线XVIB‑XVIB的截面图。
具体实施方式
以下将参考附图给出本公开优选实施例的详细描述。应注意，该描述将按以下顺序给出。
1.实施例（非金属膜设置在p侧电极的顶侧上的两个谐振器边缘附近的示例）
2.变型例1（非金属膜从谐振器边缘中的一个延伸到另一个的示例）
3.变型例2（非金属膜设置在谐振器边缘中的一个附近的示例）
4.变型例3（非金属膜具有无锐角的面内（in‑plane）形状的示例）
5.变型例4（非金属膜具有沿面内方向被分割的形状的示例）
6.变型例5（非金属膜的厚度沿面内方向有变化的示例）
7.变型例6（非金属膜借由粘接剂而贴附的示例）
8.变型例7（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于与谐振器边缘相同位置的示例）
9.变型例8（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于从谐振器边缘向后的位置的示例）
10.变型例9（p侧接触层的边缘位于与谐振器边缘相同的位置、p侧衬垫层的边缘位于从谐振器边缘向后的位置、并且p侧衬垫层的边缘与非金属膜的边缘相隔开的示例）
11.变型例10（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于从谐振器边缘向后的位置、并且p侧衬垫层的边缘与非金属膜的边缘相隔开的示例）
图1示出根据本公开实施例的半导体激光器元件1的总体构造。图2A以平面视图示出半导体激光器元件1如从p侧电极侧所见的构造。图2B示出沿图2A中的线IIB‑IIB的截面图。半导体激光器元件1是例如具有大约500nm或更小的、例如400nm左右的振荡波长的蓝/蓝紫半导体激光器元件，该元件用于例如在个人计算机或家庭游戏机中将记录写到蓝光盘（Blu‑ray Disc，BD）或从蓝光盘再现。该半导体激光器元件1在例如GaN所制成的衬底11的一侧（顶侧）具有激光器结构部2。激光器结构部2包括半导体层叠结构10和设置在该半导体层叠结构10的顶部上的p侧电极20。n侧电极30设置在衬底11的另一侧（底侧）。
半导体层叠结构10包括顺次堆叠在衬底11上的n型半导体层12、活性层13和p型半导体层14。呈带的形式的突起部15设置在p型半导体层14中用于电流限制。与突起部15相关联的活性层13的区域用作光发射区域。在突起部15的每一侧，设置一个绝缘层16。在半导体层叠结构10中沿突起部15的长度（下文称为谐振器方向）的一对对立的横向侧用作谐振器边缘10F和10R。
p侧电极20设置在p型半导体层14的顶部上。p侧电极20从p型半导体层14侧顺次具有例如p侧接触电极21和p侧衬垫电极22。p侧接触电极21电连接到p型半导体层14的突起部15的顶侧。p侧衬垫电极22用于配线接合（wire bonding）连接并且设置在比p侧接触电极21更大的面积上。
p侧接触电极21例如从谐振器边缘10F即其中一个谐振器边缘延伸到谐振器边缘10R即另一谐振器边缘。即，p侧接触电极21的各边缘21A位于与谐振器边缘10F或10R相同的位置。在另一方面，p侧衬垫电极22的各边缘22A为从谐振器边缘10F或10R向内设置。如上述，通过将p侧衬垫电极22的各边缘22A向内移动和减小p侧电极20在谐振器边缘10F和10R附近的厚度，可抑制在裂解期间谐振器边缘10F或10R上的p侧电极20的悬垂或p侧电极20的剥离。
设置非金属膜40，使得非金属膜40各自位于激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置之一的区域中。非金属膜40由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成。这使得半导体激光器元件1能够加速从谐振器边缘10F和10R的散热。
各非金属膜40在p侧电极20的顶部上从谐振器边缘10F和10R的位置之一沿谐振器方向延伸。p侧电极20包括p侧接触电极21和p侧衬垫电极22。非金属膜40设置在半导体层叠结构10和p侧电极20上方，从而用作半导体激光器元件1的最上层。各非金属膜40的从谐振器边缘10F或10R沿谐振器方向的面内长度L40不受具体限制。然而，考虑到后面将描述的制造步骤中的裂解平面的可能偏差，面内长度L40应当优选是例如1μm或更大。
制成非金属膜40的非金属材料应当优选比p侧电极20的材料更脆（brittle）。这可抑制在裂解期间在谐振器边缘10F和10R上非金属膜40的悬垂或非金属膜40的剥离。
此外，制成非金属膜40的非金属材料应当优选比p侧电极20的材料有更高的电阻。这使得在利用有p侧电极20调整电流流动路径的同时，可以独立于电流流动路径利用非金属膜40提供散热路径，由此提供更高程度的设计自由度。
更具体地，制成非金属膜40的非金属材料应当优选是例如从氮化铝（AlN）、碳化硅（SiC）、金刚石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。其原因是，这些材料提供以上所提到的性质，即脆性、高的热传导率和高的电阻。虽然不受具体限制，但是非金属膜40的厚度应当优选为几十纳米或更大。
应注意，为一对谐振器边缘10F和10R的每一个设置一个反射镜膜，从而设置了一对反射镜膜50F和50R（图1未示出，见图2A和图2B）。反射镜膜50F和50R的反射率调节成使得反射镜膜50F具有较低的反射率，并且反射镜膜50R具有较高的反射率。这使得活性层13所产生的光能够在这对反射镜膜50F和50R之间来回行进，由此将光增幅并且将它作为激光束而从从反射镜膜50F发射出。反射镜膜50F和50R遮盖非金属膜40、n侧电极30、p侧电极20、绝缘层16和半导体层叠结构10的边缘。然而，反射镜膜50F和50R可倚靠于非金属膜40的顶侧的一部分上（图2A未示出，见图2B；对于图6A至图16B亦是如此）。
以下将给出对以上提出的各层的材料和厚度的描述。衬底11由例如添加有作为n型杂质的硅（Si）的n型GaN制成。
n型半导体层12从衬底11侧顺次具有例如n型覆层和n侧引导层。该n型覆层例如沿堆叠方向的厚度（下文简单称为厚度）为2.5μm至2.6μm，并且由添加有作为n型杂质的硅（Si）的n型AlGaN混晶（mixed crystal）制成。n侧引导层例如厚度为0.21μm，并且由添加有作为n型杂质的硅（Si）的n型GaN制成。
活性层13例如厚度为0.056μm，并且具有由井（well）层和阻挡（barrier）层构成的多重量子井结构。井层和阻挡层的每一个由具有不同成分的InxGa1‑xN（其中x≥0）混晶形成。
p型半导体层14从衬底11侧顺次具有例如p侧引导层、电子阻挡层、p型覆层和p侧接触层。p侧引导层例如厚度为0.19μm，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型GaN制成。电子阻挡层例如厚度为0.02μm，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型AlGaN混晶制成。p型覆层例如厚度为0.38μm，并且具有由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型GaN层和AlGaN混晶层而构成的超晶格（superlattice）结构。p侧接触层例如厚度为0.10μm，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型GaN制成。
绝缘层16设计来控制水平模式，并且由具有高折射率的介电材料例如ZrO2、Nb2O5、TiO2、Ta2O5、SiN、AlN、HfO2、Al2O3或ZnO制成。
p侧电极20的p侧衬垫电极22和p侧接触电极21两者都由金属制成并且电连接到p型半导体层14。p侧接触电极21具有从p型半导体层14侧一个接一个堆叠的例如钯（Pd）、铂（Pt）和金（Au）。p侧衬垫电极22由例如金（Au）制成。
n侧电极30具有一个接一个堆叠的例如钛（Ti）、铂（Pt）和金（Au），并且经由衬底11电连接到n型半导体层12。
一对反射镜膜50F和50R根据反射率具有不同的膜组成。主发射边缘（前边缘）10F的反射镜膜50F包括例如氧化铝（Al2O3）单层。后边缘的反射镜膜50R包括例如多层膜比如氧化铝（Al2O3）和氧化钛（TiO2）。
半导体激光器元件1可例如按如下方式制造。
首先，获得由例如GaN制成的衬底11。各自由以上提到的材料制成的n型半导体层12、活性层13和p型半导体层14，例如通过金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）方法而生长在衬底11的表面上，由此形成半导体层叠结构10。
接着，在p型半导体层14的顶部上形成蚀刻掩模，然后例如通过干蚀刻，由此沿p型半导体层14的厚度移除p型半导体层14的一部分并且形成带状突起部15。接下来，在突起部15的每个横向侧形成一个由以上提到的材料制成的绝缘层16。
接着，如图3A所示，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22堆叠在绝缘层16的顶部和在p型半导体层14的上方，由此形成p侧电极20。此时，p侧接触电极21形成为例如连续超出谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C并且共同用于沿谐振器方向彼此相邻的多个半导体激光器元件1。在另一方面，为每个半导体激光器元件1、从谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C向内地形成p侧衬垫电极22。这使得能够形成由半导体层叠结构10和p侧电极20构成的激光器结构部2。
在p侧电极20的形成之后，如图3B所示，在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C的区域中，例如通过气相沉积或溅镀（sputtering），从而形成由以上提到的材料制成的非金属膜40。
此外，如图3B所示，衬底11例如通过研磨（lapping）或抛光其后侧从而在厚度上减小到大约100μm，然后在衬底11的底侧（后侧）形成n侧电极30。
在以上步骤之后，如图3C所示，半导体激光器元件1被裂解，由此形成一对谐振器边缘10F和10R并且将半导体激光器元件1彼此分离。如果如上述在非金属膜40的形成之后半导体激光器元件1被裂解，则可以稳定的方式在紧靠谐振器边缘10F和10R上方形成具有恒定厚度和体积的非金属膜40。特别地，如果半导体激光器元件1由氮化镓基化合物半导体制成，则裂解平面位置可能因极差的裂解而偏离。在此情况下，各非金属膜40的面内长度L40设置成充分大于期望偏差。这使得即使在裂解平面位置偏离的情况下在紧靠谐振器边缘10F和10R上方能够以稳定的方式形成非金属膜40。
在裂解之后，可适当对一对谐振器边缘10F和10R进行涂覆，由此形成如图3D所示的反射镜膜50F和50R。反射镜膜50F和50R的一部分可包绕（go around）在非金属膜40的顶侧上。应注意，反射镜膜50F和50R的包绕（going‑around）对散热有以下限制，并且难以期望由其获得显著的效果。这些限制是：（1）边缘涂层厚度根据光学条件而确定，因此厚度受限制；（2）仅光学透明材料可被采用；和（3）由于包绕，厚度不是稳定的。因此，如本实施例中，独立于反射镜膜50F和50R形成非金属膜40是有效的。这实现了图1所示半导体激光器元件1的制造。
在此半导体激光器元件1中，当在n侧电极30与p侧电极20之间施加给定电压时，电流被注入到活性层13，从而能够因电子和空穴的重组合而发射光。此光被一对反射镜膜50F和50R反射并且在其之间来回行进，从而产生激光振荡并且作为激光束被发射到外部。这里，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的非金属膜40设置在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置的区域中。从谐振器边缘10F和10R产生的热经由p侧电极20（在本实施例中p侧接触电极21）而散失到非金属膜40。这保持谐振器边缘10F和10R的温度上升为最小，由此将使用寿命的缩减最小化。
对比之下，在相关技术中p侧电极形成为跨越裂解平面以抑制边缘的发热。结果，该p侧电极在裂解期间被牵拉，由此引起如图4所示的p侧电极120的剥离120A和导致差的热辐射，或造成如图5所示的在边缘110F上p侧电极120的悬垂120B并导致干涉激光束LB的行进。此外，如果将p侧电极从裂解平面向后移动以防止p侧电极的悬垂或剥离，则从谐振器边缘产生的热未被散失，因此难以保持边缘的温度上升为最小。应注意，在图4和图5中，与图1至图3B中部件相对应的部件由三位数的附图标记指示。
如上述，在本实施例中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的非金属膜40设置在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置的区域中，由此加速从谐振器边缘10F和10R的散热，从而将使用寿命的缩减最小化并且提供甚至更高的输出。制成非金属膜40的非金属材料的热传导率越高，则有利的效果越显著。
此外，制成非金属膜40的非金属材料比p侧电极20的材料更脆。这可抑制非金属膜40的悬垂和剥离。
另外，p侧接触电极21的各边缘21A设置在与谐振器边缘10F或10R相同的位置，并且p侧衬垫电极22的各边缘22A设置成从谐振器边缘10F或10R向内，由此减小在谐振器边缘10F和10R附近p侧电极20的厚度。结果，可经由非金属膜40加速散热，同时抑制p侧电极20的悬垂和剥离，由此更有效地将使用寿命的缩减最小化。
另外，制成非金属膜40的非金属材料比p侧电极20的材料有更高的电阻。这使得在利用p侧电极20调整电流流动路径的同时，能够独立于电流流动路径利用非金属膜40提供散热路径，由此提供更高程度的设计自由度。
以下将给出关于非金属膜40的变型例的描述。
（变型例1）
图6A和图6B以俯视图和截面图示出根据变型例1的半导体激光器元件1A的构造。在以上实施例中，如图7A和图7B示意地示出，已描述了非金属膜40设置成仅在适应于产生大量热的谐振器边缘10F和10R附近的情况。与此不同，在本变型例中，如图6A和图6B所示，除配线接合的开口41外，非金属膜40散布在沿谐振器方向从谐振器边缘10F即其中一个谐振器边缘跨到谐振器边缘10R即谐振器边缘的另一个的整个区域上。这确保经由大面积的非金属膜40的极高效的散热。除此方面外，半导体激光器元件1A在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物（counterpart）相同的方式而制造。
（变型例2）
图8A和图8B以俯视图和截面图示出根据变型例2的半导体激光器元件1B的构造。在本变型例中，非金属膜40设置在谐振器边缘的一个即谐振器边缘10F或10R附近。在半导体激光中，反射镜膜50F和50R可形成使得谐振器边缘10F和10R具有不同的反射率以增大从边缘之一发出热的效能。此时，非金属膜40设置在适合于产生更大量热的谐振器边缘10F或10R附近，由此加速从谐振器边缘10F或10R的散热并且保持其温度上升为最小。除此方面外，半导体激光器元件1B在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例3）
图9A和图9B以俯视图和截面图示出根据变型例3的半导体激光器元件1C的构造。在半导体激光器元件1C中，非金属膜40具有无锐角的面内形状。如图9A和图9B所示，非金属膜40的形状不限于椭圆或圆。而是，非金属膜40的形状可以是带有圆角的三角形或矩形。如果非金属膜40由具有大的应力的材料制成，则非金属膜40自身或下层材料可能破裂。特别地，应力趋于集中在锐角区域，从而使得这些区域可能破裂（crack）。如果非金属膜40具有无锐角的平面形状，则可在非金属膜40内释放应力，由此抑制在非金属材料具有大的应力的情况下的破裂。这提供更好的材料可选择性。除此方面外，半导体激光器元件1C在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例4）
图10A和图10B以俯视图和截面图示出根据变型例4的半导体激光器元件1D的构造。在本变型例中，非金属膜40沿面内方向被格子形式的切口（slit）42分割。膜中的应力在被分割部（切口42）处得以释放，由此以与变型例3中相同的方式抑制破裂并且提供更好的材料可选择性。除此方面外，半导体激光器元件1D在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例5）
图11A和图11B以俯视图和截面图示出根据变型例5的半导体激光器元件1E的构造。在本变型例中，非金属膜40的厚度沿面内方向变化。如果采用了具有大的应力的膜，则体积越大，就越可能发生破裂。如图11A和图11B所示，如果非金属膜40仅在适合产生大量热的谐振器边缘10F和10R附近具有厚膜部43，则可抑制破裂而在同时确保在散热方面的改进的效能。除此方面外，半导体激光器元件1E在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例6）
图12A和图12B以俯视图和截面图示出根据变型例6的半导体激光器元件1F的构造。半导体激光器元件1F具有呈粘结条（sticker）形式的非金属膜40，该非金属膜40包括膜主体44和设置在膜主体44的一侧的用于附接的粘接剂45。如上述，非金属膜40可以利用除气相沉积或溅镀以外的方式形成。在另一方面，非金属膜40无需是固体，并且可以是液体或凝胶形式。例如，可通过涂覆呈液体或凝胶形式的树脂并且使它干燥以便能够去除溶剂，从而形成非金属膜40。除此方面外，半导体激光器元件1F在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
接下来将给出关于p侧电极20的变型例7至10的描述。
（变型例7）
图13A和图13B以俯视图和截面图示出根据变型例7的半导体激光器元件1G的构造。在以上实施例中，如图2A和图2B所示，描述了p侧接触电极21的各边缘21A设置在与谐振器边缘10F或10R相同的位置、并且p侧衬垫电极22的各边缘22A设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F或10R的情况。与此不同，在本变型例中，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22都从谐振器边缘10F即谐振器边缘的一个延伸到谐振器边缘10R即谐振器边缘的另一个。p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置在与谐振器边缘10F和10R相同的位置。这里，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22用于散失来自谐振器边缘10F和10R的热。此外，覆盖的非金属膜40有助于改善散热方面的效能，由此提供更高的输出。除此方面外，半导体激光器元件1G在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例8）
图14A和图14B以俯视图和截面图示出根据变型例8的半导体激光器元件1H的构造。在本变型例中，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F或10R。各非金属膜40的一部分设置在半导体层叠结构10的顶侧的、在p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A与谐振器边缘10F或10R之间的区域中。各非金属膜40的剩余部分设置在由p侧接触电极21和p侧衬垫电极22构成的p侧电极20的顶侧。本变型例可通过使用非金属膜40不经由p侧电极20而直接加速从谐振器边缘10F和10R的散热，并且积极地抑制p侧电极20的悬垂和剥离。除此方面外，半导体激光器元件1H在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
应注意，在变型例8中，p侧接触电极21的边缘21A和p侧衬垫电极22的边缘22A不必彼此对齐，并且可沿谐振器方向彼此偏移。
（变型例9）
图15A和图15B以俯视图和截面图示出根据变型例9的半导体激光器元件1I的构造。在本变型例中，p侧接触电极21的边缘21A位于与谐振器边缘10F和10R相同的位置。然而，p侧衬垫电极22的边缘22A设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F和10R。p侧衬垫电极22的各边缘22A与非金属膜40的边缘40A之一以其间的间隙G隔开。这抑制了非金属膜40和p侧衬垫电极22的可能的劣化，如果该两者之间的接触可能导致劣化的话。除此方面外，半导体激光器元件1I在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
（变型例10）
图16A和图16B以俯视图和截面图示出根据变型例10的半导体激光器元件1J的构造。在本变型例中，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F或10R。p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A与非金属膜40的边缘40A之一以其间的间隙G隔开。这抑制了p侧接触电极21、p侧衬垫电极22和非金属膜40的可能的劣化，如果它们之间的接触可能导致劣化的话。除此方面外，半导体激光器元件1J在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。
应注意，上述的关于非金属膜40的变型例1至6和关于p侧电极20的变型例7至10可任意组合以在同时提供多种有利的效果。
虽然以优选实施例的方式加以描述，但是本公开不限于此，而是可以各种方式变型。例如，用于以上实施例中所描述的各层的形成的材料、厚度、形成方法和条件不受限制。各层可由其它材料制成、具有其它厚度、和由其它方法以及在其它条件下形成。在以上实施例中，例如，描述了n型半导体层12，活性层13和p型半导体层14通过MOCVD方法而形成的情况。然而，这些层可通过其它有机金属气相成长方法例如MOVPE方法而形成。或者，例如可采用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）方法。
另外，通过采用半导体激光器元件1的具体构造作为示例而进行了描述。然而，不必提供全部层。或者，可另外提供其它层。
此外，如实施例中，本公开不限于包括含有来自III族元素的至少镓（Ga）和来自V族元素的至少氮（N）的基于氮化物的III‑V族化合物半导体的蓝/蓝紫半导体激光器。而是，本公开可应用于具有更高输出的、具有其它振荡频率或由其它材料制成的其它激光器。
应注意，在本技术中，也可采用以下构造。
（1）一种半导体激光器元件，包括：
位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；
设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和
设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并且由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。
（2）如特征（1）所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料更脆。
（3）如特征（1）或（2）所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料具有更高电阻。
（4）如特征（1）至（3）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料是从AlN、SiC、金刚石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。
（5）如特征（1）至（4）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内形状被分割成较小的部分。
（6）如特征（1）至（5）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内厚度有变化。
（7）如特征（1）至（6）的任一项所述的半导体激光器元件，
其中，所述p侧电极具有从所述谐振器边缘向内定位的边缘，并且
每一个所述膜的至少部分设置在半导体层叠结构的顶侧的、位于所述谐振器边缘与所述p侧电极的边缘之间的区域中。
（8）如特征（1）至（6）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极从所述一对谐振器边缘中的一个延伸到另一个，并且
所述膜设置在所述p侧电极的顶侧。
（9）如特征（8）所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极在所述谐振器边缘附近更薄。
（10）如特征（1）至（9）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述半导体层叠结构由氮化镓基化合物半导体制成。
（11）一种半导体激光器元件的制造方法，包括：
在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；
在所述激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘待形成位置的区域中，形成由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜；和
在所述膜的形成之后，通过裂解所述半导体层叠结构的两对立横向侧从而形成所述一对谐振器边缘。
本公开包括与2011年7月27日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011‑164168所公开内容相关的主题，所述日本专利申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应理解，在随附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计要求和其它因素，可进行各种变型、组合、子组合和更改。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102904156 A (43)申请公布日 2013.01.30 C N 1 0 2 9 0 4 1 5 6 A *CN102904156A* (21)申请号 201210252802.2 (22)申请日 2012.07.20 2011-164168 2011.07.27 JP H01S 5/024(2006.01) (71)申请人索尼公司地址日本东京都 (72)发明人本乡一泰福元康司 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人吴艳 (54) 发明名称半导体激光器元件及其制造方法 (57) 摘要在此公开一种半导体激光器元件，其包括：位于衬底。

2、上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页说明书10页附图16页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 10 页附图 16 页 1/1页 2 1.一种半导体激光器元件，包括：位于衬底上的激。

3、光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。 2.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料更脆。 3.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料具有更高电阻。 4.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料是从AlN、SiC、金刚。

4、石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。 5.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内形状被分割成较小的部分。 6.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内厚度有变化。 7.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极具有从所述谐振器边缘向内定位的边缘，并且每一个所述膜的至少部分设置在所述半导体层叠结构的顶侧的、位于所述谐振器边缘与所述p侧电极的边缘之间的区域中。 8.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极从所述一对谐振器边缘中的一个延伸到另一个，并且所述膜设置在所述p侧电极的顶侧。 9.如权利要求8所述的半导体激光器。

5、元件，其中，所述p侧电极在所述谐振器边缘附近更薄。 10.如权利要求1所述的半导体激光器元件，其中，所述半导体层叠结构由氮化镓基化合物半导体制成。 11.一种半导体激光器元件制造方法，包括：在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极；在所述激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘待形成位置的区域中，形成由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜；和在所述膜的形成之后，通过裂解所述半导体层叠结构的两对立横向侧从而形成所述一对谐振器边缘。权利要求书CN 1029。

6、04156 A 1/10页 3 半导体激光器元件及其制造方法技术领域 0001 本公开具体涉及适合用作边缘发射半导体激光器的半导体激光器元件及其制造方法。背景技术 0002 半导体激光器输出变得越高，则在谐振器的边缘所产生的热的量越大，从而可能因对边缘的破坏而导致使用寿命较短。对边缘的破坏发生在以下机制中。 0003 即，当电流被注入时，非辐射重组合电流经由边缘上存在的表面准位（surface level）而流动。载流子密度在边缘附近比在该激光器内部高，因此导致大的光吸收（photoabsorption）。此光吸收产生热，从而减小在主发射边缘附近的能带隙（bandgap energy。

7、）并且引致甚至更大的光吸收。这种正反馈过程在具有高光功率密度的主发射边缘引起温度的过度增加。 0004 作为一种适用于抑制以上正反馈所造成的边缘的发热的结构，例如，日本专利特许公开No.Hei10-75008（下文称为专利文献1）描述了在边缘的整个表面上形成p侧电极以确保从边缘的适当散热。然而，专利文献1所描述的相关技术中的该结构引起p侧电极在裂解（cleavage）期间受牵拉，从而导致边缘上p侧电极的悬垂或p侧电极的剥离。 0005 在另一方面，作为一种适用于防止p侧电极的悬垂和剥离的结构，日本专利特许公开No.2002-084036尝试通过从边缘向后移动p侧电极来解决该问题。 0。

8、006 然而，由于以上在散热方面的恶化的效能，从边缘向后移动p侧电极使得难以实现超出给定等级的高输出。发明内容 0007 期望是，提供一种能够加速从谐振器边缘的散热的半导体激光器元件及其制造方法。 0008 根据本公开的一种半导体激光器元件包括以下构成部件（A）至（C）： 0009 （A）位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于p型半导体层的顶部上的p侧电极； 0010 （B）设置在半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘； 0011 （C）设置在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中的、并。

9、由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。 0012 这里，术语“周围气体”是指当半导体激光器元件在使用时的环境气体，更具体地，指空气或氮气（如果气体被密封在包装等内）。此外，术语“非金属材料”是指任何绝缘体和半导体。绝缘体也包括例如树脂。 0013 在根据本公开的半导体激光器元件中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜形成在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中。因而，从谐说明书CN 102904156 A 2/10页 4 振器边缘产生的热经由这些膜而得以散失。 0014 根据本公开的半导体激光器元件的制造方法包括以下（A）至（C）： 0015 。

10、（A）在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于p型半导体层的顶部上的p侧电极； 0016 （B）在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘待形成所在位置的区域中，形成由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜； 0017 （C）在膜的形成之后，通过裂解半导体层叠结构的两对立横向侧从而形成一对谐振器边缘。 0018 在根据本公开的半导体激光器元件或其制造方法中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜设置在激光器结构部的顶侧的、包括谐振器边缘的位置的区域中，因此可加速从谐振器边缘的散热。附图说明。

11、 0019 图1是示出根据本公开实施例的半导体激光器元件的构造的透视图； 0020 图2A是示出图1所示半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图2B是沿图2A中的线IIB-IIB的截面图； 0021 图3A、3B、3C和图3D是按步骤顺序示出图1所示半导体激光器元件的制造方法的截面图； 0022 图4是示出在相关技术中半导体激光器元件存在的问题的简图； 0023 图5是示出在相关技术中半导体激光器元件存在的另一问题的简图； 0024 图6A是示出根据变型例1的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图6B是沿图6A中的线VIB-VIB的截面图； 0025 图。

12、7A是示出图1所示半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的示意构造的俯视图，并且图7B是沿图7A中的线VIIB-VIIB的截面图； 0026 图8A是示出根据变型例2的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图8B是沿图8A中的线VIIIB-VIIIB的截面图； 0027 图9A是示出根据变型例3的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图9B是沿图9A中的线IXB-IXB的截面图； 0028 图10A是示出根据变型例4的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图10B是沿图10A中的线XB-XB的截面图； 0029 图11A是示出根据变型例5的半。

13、导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图11B是沿图11A中的线XIB-XIB的截面图； 0030 图12A是示出根据变型例6的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图12B是沿图12A中的线XIIB-XIIB的截面图； 0031 图13A是示出根据变型例7的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图13B是沿图13A中的线XIIIB-XIIIB的截面图； 0032 图14A是示出根据变型例8的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图14B是沿图14A中的线XIVB-XIVB的截面图；说明书CN 102904156 A 。

14、3/10页 5 0033 图15A是示出根据变型例9的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图15B是沿图15A中的线XVB-XVB的截面图；和 0034 图16A是示出根据变型例10的半导体激光器元件如从p侧电极侧所见的构造的俯视图，并且图16B是沿图16A中的线XVIB-XVIB的截面图。具体实施方式 0035 以下将参考附图给出本公开优选实施例的详细描述。应注意，该描述将按以下顺序给出。 0036 1.实施例（非金属膜设置在p侧电极的顶侧上的两个谐振器边缘附近的示例） 0037 2.变型例1（非金属膜从谐振器边缘中的一个延伸到另一个的示例） 0038 3.变型例2。

15、（非金属膜设置在谐振器边缘中的一个附近的示例） 0039 4.变型例3（非金属膜具有无锐角的面内（in-plane）形状的示例） 0040 5.变型例4（非金属膜具有沿面内方向被分割的形状的示例） 0041 6.变型例5（非金属膜的厚度沿面内方向有变化的示例） 0042 7.变型例6（非金属膜借由粘接剂而贴附的示例） 0043 8.变型例7（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于与谐振器边缘相同位置的示例） 0044 9.变型例8（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于从谐振器边缘向后的位置的示例） 0045 10.变型例9（p侧接触层的边缘位于与谐振器边缘相同的位置、p侧衬垫层的边缘位于从。

16、谐振器边缘向后的位置、并且p侧衬垫层的边缘与非金属膜的边缘相隔开的示例） 0046 11.变型例10（p侧衬垫层和p侧接触层两者的边缘位于从谐振器边缘向后的位置、并且p侧衬垫层的边缘与非金属膜的边缘相隔开的示例） 0047 图1示出根据本公开实施例的半导体激光器元件1的总体构造。图2A以平面视图示出半导体激光器元件1如从p侧电极侧所见的构造。图2B示出沿图2A中的线IIB-IIB 的截面图。半导体激光器元件1是例如具有大约500nm或更小的、例如400nm左右的振荡波长的蓝/蓝紫半导体激光器元件，该元件用于例如在个人计算机或家庭游戏机中将记录写到蓝光盘（Blu-ray Disc，BD）。

17、或从蓝光盘再现。该半导体激光器元件1在例如GaN所制成的衬底11的一侧（顶侧）具有激光器结构部2。激光器结构部2包括半导体层叠结构10 和设置在该半导体层叠结构10的顶部上的p侧电极20。n侧电极30设置在衬底11的另一侧（底侧）。 0048 半导体层叠结构10包括顺次堆叠在衬底11上的n型半导体层12、活性层13和p 型半导体层14。呈带的形式的突起部15设置在p型半导体层14中用于电流限制。与突起部15相关联的活性层13的区域用作光发射区域。在突起部15的每一侧，设置一个绝缘层 16。在半导体层叠结构10中沿突起部15的长度（下文称为谐振器方向）的一对对立的横向侧用作谐振器边缘10。

18、F和10R。 0049 p侧电极20设置在p型半导体层14的顶部上。p侧电极20从p型半导体层14 侧顺次具有例如p侧接触电极21和p侧衬垫电极22。p侧接触电极21电连接到p型半导体层14的突起部15的顶侧。p侧衬垫电极22用于配线接合（wire bonding）连接并且设说明书CN 102904156 A 4/10页 6 置在比p侧接触电极21更大的面积上。 0050 p侧接触电极21例如从谐振器边缘10F即其中一个谐振器边缘延伸到谐振器边缘 10R即另一谐振器边缘。即，p侧接触电极21的各边缘21A位于与谐振器边缘10F或10R 相同的位置。在另一方面，p侧衬垫电极22的各边缘2。

19、2A为从谐振器边缘10F或10R向内设置。如上述，通过将p侧衬垫电极22的各边缘22A向内移动和减小p侧电极20在谐振器边缘10F和10R附近的厚度，可抑制在裂解期间谐振器边缘10F或10R上的p侧电极20 的悬垂或p侧电极20的剥离。 0051 设置非金属膜40，使得非金属膜40各自位于激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置之一的区域中。非金属膜40由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成。这使得半导体激光器元件1能够加速从谐振器边缘10F和10R的散热。 0052 各非金属膜40在p侧电极20的顶部上从谐振器边缘10F和10R的位置之一沿谐振器方向延伸。p。

20、侧电极20包括p侧接触电极21和p侧衬垫电极22。非金属膜40设置在半导体层叠结构10和p侧电极20上方，从而用作半导体激光器元件1的最上层。各非金属膜40的从谐振器边缘10F或10R沿谐振器方向的面内长度L40不受具体限制。然而，考虑到后面将描述的制造步骤中的裂解平面的可能偏差，面内长度L40应当优选是例如1m 或更大。 0053 制成非金属膜40的非金属材料应当优选比p侧电极20的材料更脆（brittle）。这可抑制在裂解期间在谐振器边缘10F和10R上非金属膜40的悬垂或非金属膜40的剥离。 0054 此外，制成非金属膜40的非金属材料应当优选比p侧电极20的材料有更高的电阻。。

21、这使得在利用有p侧电极20调整电流流动路径的同时，可以独立于电流流动路径利用非金属膜40提供散热路径，由此提供更高程度的设计自由度。 0055 更具体地，制成非金属膜40的非金属材料应当优选是例如从氮化铝（AlN）、碳化硅（SiC）、金刚石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。其原因是，这些材料提供以上所提到的性质，即脆性、高的热传导率和高的电阻。虽然不受具体限制，但是非金属膜40的厚度应当优选为几十纳米或更大。 0056 应注意，为一对谐振器边缘10F和10R的每一个设置一个反射镜膜，从而设置了一对反射镜膜50F和50R（图1未示出，见图2A和图2B）。反射镜膜50F和50R的反射率调。

22、节成使得反射镜膜50F具有较低的反射率，并且反射镜膜50R具有较高的反射率。这使得活性层13所产生的光能够在这对反射镜膜50F和50R之间来回行进，由此将光增幅并且将它作为激光束而从从反射镜膜50F发射出。反射镜膜50F和50R遮盖非金属膜40、n侧电极30、p侧电极20、绝缘层16和半导体层叠结构10的边缘。然而，反射镜膜50F和50R可倚靠于非金属膜40的顶侧的一部分上（图2A未示出，见图2B；对于图6A至图16B亦是如此）。 0057 以下将给出对以上提出的各层的材料和厚度的描述。衬底11由例如添加有作为 n型杂质的硅（Si）的n型GaN制成。 0058 n型半导体层12从衬。

23、底11侧顺次具有例如n型覆层和n侧引导层。该n型覆层例如沿堆叠方向的厚度（下文简单称为厚度）为2.5m至2.6m，并且由添加有作为n型杂质的硅（Si）的n型AlGaN混晶（mixed crystal）制成。n侧引导层例如厚度为0.21m，并且由添加有作为n型杂质的硅（Si）的n型GaN制成。说明书CN 102904156 A 5/10页 7 0059 活性层13例如厚度为0.056m，并且具有由井（well）层和阻挡（barrier）层构成的多重量子井结构。井层和阻挡层的每一个由具有不同成分的InxGa1-xN（其中x0）混晶形成。 0060 p型半导体层14从衬底11侧顺次具。

24、有例如p侧引导层、电子阻挡层、p型覆层和 p侧接触层。p侧引导层例如厚度为0.19m，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型 GaN制成。电子阻挡层例如厚度为0.02m，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型 AlGaN混晶制成。p型覆层例如厚度为0.38m，并且具有由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型GaN层和AlGaN混晶层而构成的超晶格（superlattice）结构。p侧接触层例如厚度为0.10m，并且由添加有作为p型杂质的镁（Mg）的p型GaN制成。 0061 绝缘层16设计来控制水平模式，并且由具有高折射率的介电材料例如ZrO 2 、 Nb 2 O 5 、TiO 2 。

25、、Ta 2 O 5 、SiN、AlN、HfO 2 、Al 2 O 3 或ZnO制成。 0062 p侧电极20的p侧衬垫电极22和p侧接触电极21两者都由金属制成并且电连接到p型半导体层14。p侧接触电极21具有从p型半导体层14侧一个接一个堆叠的例如钯（Pd）、铂（Pt）和金（Au）。p侧衬垫电极22由例如金（Au）制成。 0063 n侧电极30具有一个接一个堆叠的例如钛（Ti）、铂（Pt）和金（Au），并且经由衬底 11电连接到n型半导体层12。 0064 一对反射镜膜50F和50R根据反射率具有不同的膜组成。主发射边缘（前边缘）10F 的反射镜膜50F包括例如氧化铝（Al2O3）单层。。

26、后边缘的反射镜膜50R包括例如多层膜比如氧化铝（Al2O3）和氧化钛（TiO2）。 0065 半导体激光器元件1可例如按如下方式制造。 0066 首先，获得由例如GaN制成的衬底11。各自由以上提到的材料制成的n型半导体层12、活性层13和p型半导体层14，例如通过金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）方法而生长在衬底11的表面上，由此形成半导体层叠结构10。 0067 接着，在p型半导体层14的顶部上形成蚀刻掩模，然后例如通过干蚀刻，由此沿p 型半导体层14的厚度移除p型半导体层14的一部分并且形成带状突起部1。

27、5。接下来，在突起部15的每个横向侧形成一个由以上提到的材料制成的绝缘层16。 0068 接着，如图3A所示，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22堆叠在绝缘层16的顶部和在p型半导体层14的上方，由此形成p侧电极20。此时，p侧接触电极21形成为例如连续超出谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C并且共同用于沿谐振器方向彼此相邻的多个半导体激光器元件1。在另一方面，为每个半导体激光器元件1、从谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C向内地形成p侧衬垫电极22。这使得能够形成由半导体层叠结构10和p侧电极20构成的激光器结构部2。 0069 在p侧电极20的。

28、形成之后，如图3B所示，在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的待形成位置（裂解位置）10C的区域中，例如通过气相沉积或溅镀（sputtering），从而形成由以上提到的材料制成的非金属膜40。 0070 此外，如图3B所示，衬底11例如通过研磨（lapping）或抛光其后侧从而在厚度上减小到大约100m，然后在衬底11的底侧（后侧）形成n侧电极30。 0071 在以上步骤之后，如图3C所示，半导体激光器元件1被裂解，由此形成一对谐振器说明书CN 102904156 A 6/10页 8 边缘10F和10R并且将半导体激光器元件1彼此分离。如果如上述在非金属膜40的形。

29、成之后半导体激光器元件1被裂解，则可以稳定的方式在紧靠谐振器边缘10F和10R上方形成具有恒定厚度和体积的非金属膜40。特别地，如果半导体激光器元件1由氮化镓基化合物半导体制成，则裂解平面位置可能因极差的裂解而偏离。在此情况下，各非金属膜40的面内长度L40设置成充分大于期望偏差。这使得即使在裂解平面位置偏离的情况下在紧靠谐振器边缘10F和10R上方能够以稳定的方式形成非金属膜40。 0072 在裂解之后，可适当对一对谐振器边缘10F和10R进行涂覆，由此形成如图3D所示的反射镜膜50F和50R。反射镜膜50F和50R的一部分可包绕（go around）在非金属膜 40的顶侧上。应。

30、注意，反射镜膜50F和50R的包绕（going-around）对散热有以下限制，并且难以期望由其获得显著的效果。这些限制是：（1）边缘涂层厚度根据光学条件而确定，因此厚度受限制；（2）仅光学透明材料可被采用；和（3）由于包绕，厚度不是稳定的。因此，如本实施例中，独立于反射镜膜50F和50R形成非金属膜40是有效的。这实现了图1所示半导体激光器元件1的制造。 0073 在此半导体激光器元件1中，当在n侧电极30与p侧电极20之间施加给定电压时，电流被注入到活性层13，从而能够因电子和空穴的重组合而发射光。此光被一对反射镜膜50F和50R反射并且在其之间来回行进，从而产生激光振荡并且作。

31、为激光束被发射到外部。这里，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的非金属膜40设置在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置的区域中。从谐振器边缘10F和 10R产生的热经由p侧电极20（在本实施例中p侧接触电极21）而散失到非金属膜40。这保持谐振器边缘10F和10R的温度上升为最小，由此将使用寿命的缩减最小化。 0074 对比之下，在相关技术中p侧电极形成为跨越裂解平面以抑制边缘的发热。结果，该p侧电极在裂解期间被牵拉，由此引起如图4所示的p侧电极120的剥离120A和导致差的热辐射，或造成如图5所示的在边缘110F上p侧电极120的悬垂120B并导致干。

32、涉激光束LB的行进。此外，如果将p侧电极从裂解平面向后移动以防止p侧电极的悬垂或剥离，则从谐振器边缘产生的热未被散失，因此难以保持边缘的温度上升为最小。应注意，在图4 和图5中，与图1至图3B中部件相对应的部件由三位数的附图标记指示。 0075 如上述，在本实施例中，由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的非金属膜40设置在激光器结构部2的顶侧的、包括谐振器边缘10F和10R的位置的区域中，由此加速从谐振器边缘10F和10R的散热，从而将使用寿命的缩减最小化并且提供甚至更高的输出。制成非金属膜40的非金属材料的热传导率越高，则有利的效果越显著。 0076 此外，制成非金属膜40。

33、的非金属材料比p侧电极20的材料更脆。这可抑制非金属膜40的悬垂和剥离。 0077 另外，p侧接触电极21的各边缘21A设置在与谐振器边缘10F或10R相同的位置，并且p侧衬垫电极22的各边缘22A设置成从谐振器边缘10F或10R向内，由此减小在谐振器边缘10F和10R附近p侧电极20的厚度。结果，可经由非金属膜40加速散热，同时抑制 p侧电极20的悬垂和剥离，由此更有效地将使用寿命的缩减最小化。 0078 另外，制成非金属膜40的非金属材料比p侧电极20的材料有更高的电阻。这使得在利用p侧电极20调整电流流动路径的同时，能够独立于电流流动路径利用非金属膜40 提供散热路径，由此提供更。

34、高程度的设计自由度。说明书CN 102904156 A 7/10页 9 0079 以下将给出关于非金属膜40的变型例的描述。 0080 （变型例1） 0081 图6A和图6B以俯视图和截面图示出根据变型例1的半导体激光器元件1A的构造。在以上实施例中，如图7A和图7B示意地示出，已描述了非金属膜40设置成仅在适应于产生大量热的谐振器边缘10F和10R附近的情况。与此不同，在本变型例中，如图6A和图6B所示，除配线接合的开口41外，非金属膜40散布在沿谐振器方向从谐振器边缘10F 即其中一个谐振器边缘跨到谐振器边缘10R即谐振器边缘的另一个的整个区域上。这确保经由大面积的非金属膜4。

35、0的极高效的散热。除此方面外，半导体激光器元件1A在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物（counterpart）相同的方式而制造。 0082 （变型例2） 0083 图8A和图8B以俯视图和截面图示出根据变型例2的半导体激光器元件1B的构造。在本变型例中，非金属膜40设置在谐振器边缘的一个即谐振器边缘10F或10R附近。在半导体激光中，反射镜膜50F和50R可形成使得谐振器边缘10F和10R具有不同的反射率以增大从边缘之一发出热的效能。此时，非金属膜40设置在适合于产生更大量热的谐振器边缘10F或10R附近，由此加速从谐振器边缘10F或10R的散热。

36、并且保持其温度上升为最小。除此方面外，半导体激光器元件1B在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0084 （变型例3） 0085 图9A和图9B以俯视图和截面图示出根据变型例3的半导体激光器元件1C的构造。在半导体激光器元件1C中，非金属膜40具有无锐角的面内形状。如图9A和图9B所示，非金属膜40的形状不限于椭圆或圆。而是，非金属膜40的形状可以是带有圆角的三角形或矩形。如果非金属膜40由具有大的应力的材料制成，则非金属膜40自身或下层材料可能破裂。特别地，应力趋于集中在锐角区域，从而使得这些区域可能破裂（crack）。如果非。

37、金属膜40具有无锐角的平面形状，则可在非金属膜40内释放应力，由此抑制在非金属材料具有大的应力的情况下的破裂。这提供更好的材料可选择性。除此方面外，半导体激光器元件1C在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0086 （变型例4） 0087 图10A和图10B以俯视图和截面图示出根据变型例4的半导体激光器元件1D的构造。在本变型例中，非金属膜40沿面内方向被格子形式的切口（slit）42分割。膜中的应力在被分割部（切口42）处得以释放，由此以与变型例3中相同的方式抑制破裂并且提供更好的材料可选择性。除此方面外，半导体激光器元件1D在。

38、构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0088 （变型例5） 0089 图11A和图11B以俯视图和截面图示出根据变型例5的半导体激光器元件1E的构造。在本变型例中，非金属膜40的厚度沿面内方向变化。如果采用了具有大的应力的膜，则体积越大，就越可能发生破裂。如图11A和图11B所示，如果非金属膜40仅在适合产生大量热的谐振器边缘10F和10R附近具有厚膜部43，则可抑制破裂而在同时确保在散热方说明书CN 102904156 A 8/10页 10 面的改进的效能。除此方面外，半导体激光器元件1E在构造、操作和效果上与以上实施例相同。

39、，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0090 （变型例6） 0091 图12A和图12B以俯视图和截面图示出根据变型例6的半导体激光器元件1F的构造。半导体激光器元件1F具有呈粘结条（sticker）形式的非金属膜40，该非金属膜40 包括膜主体44和设置在膜主体44的一侧的用于附接的粘接剂45。如上述，非金属膜40可以利用除气相沉积或溅镀以外的方式形成。在另一方面，非金属膜40无需是固体，并且可以是液体或凝胶形式。例如，可通过涂覆呈液体或凝胶形式的树脂并且使它干燥以便能够去除溶剂，从而形成非金属膜40。除此方面外，半导体激光器元件1F在构造、操作和效果上与以上实施。

40、例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0092 接下来将给出关于p侧电极20的变型例7至10的描述。 0093 （变型例7） 0094 图13A和图13B以俯视图和截面图示出根据变型例7的半导体激光器元件1G的构造。在以上实施例中，如图2A和图2B所示，描述了p侧接触电极21的各边缘21A设置在与谐振器边缘10F或10R相同的位置、并且p侧衬垫电极22的各边缘22A设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F或10R的情况。与此不同，在本变型例中，p侧接触电极21和p 侧衬垫电极22都从谐振器边缘10F即谐振器边缘的一个延伸到谐振器边缘10R即谐振器边缘的另一个。p侧接。

41、触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置在与谐振器边缘10F和10R相同的位置。这里，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22用于散失来自谐振器边缘10F和10R的热。此外，覆盖的非金属膜40有助于改善散热方面的效能，由此提供更高的输出。除此方面外，半导体激光器元件1G在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0095 （变型例8） 0096 图14A和图14B以俯视图和截面图示出根据变型例8的半导体激光器元件1H的构造。在本变型例中，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置成（向内后退）离开谐振器边缘10。

42、F或10R。各非金属膜40的一部分设置在半导体层叠结构10 的顶侧的、在p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A与谐振器边缘10F或 10R之间的区域中。各非金属膜40的剩余部分设置在由p侧接触电极21和p侧衬垫电极 22构成的p侧电极20的顶侧。本变型例可通过使用非金属膜40不经由p侧电极20而直接加速从谐振器边缘10F和10R的散热，并且积极地抑制p侧电极20的悬垂和剥离。除此方面外，半导体激光器元件1H在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0097 应注意，在变型例8中，p侧接触电极21的边缘21A和p侧衬垫电极22。

43、的边缘22A 不必彼此对齐，并且可沿谐振器方向彼此偏移。 0098 （变型例9） 0099 图15A和图15B以俯视图和截面图示出根据变型例9的半导体激光器元件1I的构造。在本变型例中，p侧接触电极21的边缘21A位于与谐振器边缘10F和10R相同的位置。然而，p侧衬垫电极22的边缘22A设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F和10R。p 侧衬垫电极22的各边缘22A与非金属膜40的边缘40A之一以其间的间隙G隔开。这抑制说明书CN 102904156 A 10 9/10页 11 了非金属膜40和p侧衬垫电极22的可能的劣化，如果该两者之间的接触可能导致劣化的话。除此方面外，半导体。

44、激光器元件1I在构造、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0100 （变型例10） 0101 图16A和图16B以俯视图和截面图示出根据变型例10的半导体激光器元件1J的构造。在本变型例中，p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和22A都设置成（向内后退）离开谐振器边缘10F或10R。p侧接触电极21和p侧衬垫电极22的边缘21A和 22A与非金属膜40的边缘40A之一以其间的间隙G隔开。这抑制了p侧接触电极21、p侧衬垫电极22和非金属膜40的可能的劣化，如果它们之间的接触可能导致劣化的话。除此方面外，半导体激光器元件1J在构造。

45、、操作和效果上与以上实施例相同，并且可以与根据以上实施例的对应物相同的方式而制造。 0102 应注意，上述的关于非金属膜40的变型例1至6和关于p侧电极20的变型例7 至10可任意组合以在同时提供多种有利的效果。 0103 虽然以优选实施例的方式加以描述，但是本公开不限于此，而是可以各种方式变型。例如，用于以上实施例中所描述的各层的形成的材料、厚度、形成方法和条件不受限制。各层可由其它材料制成、具有其它厚度、和由其它方法以及在其它条件下形成。在以上实施例中，例如，描述了n型半导体层12，活性层13和p型半导体层14通过MOCVD方法而形成的情况。然而，这些层可通过其它有机金属气相成长。

46、方法例如MOVPE方法而形成。或者，例如可采用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）方法。 0104 另外，通过采用半导体激光器元件1的具体构造作为示例而进行了描述。然而，不必提供全部层。或者，可另外提供其它层。 0105 此外，如实施例中，本公开不限于包括含有来自III族元素的至少镓（Ga）和来自V 族元素的至少氮（N）的基于氮化物的III-V族化合物半导体的蓝/蓝紫半导体激光器。而是，本公开可应用于具有更高输出的、具有其它振荡频率或由其它材料制成的其它激光器。 0106 应注意，在本技术中，也可采用以下构造。 0107 （1）一种半导体激光器元件，包括：。

47、0108 位于衬底上的激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠结构、和位于所述p型半导体层的顶部上的p侧电极； 0109 设置在所述半导体层叠结构的两对立横向侧的一对谐振器边缘；和 0110 设置在所述激光器结构部的顶侧的、包括所述谐振器边缘的位置的区域中的、并且由具有比周围气体更高热传导率的非金属材料制成的膜。 0111 （2）如特征（1）所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p侧电极的材料更脆。 0112 （3）如特征（1）或（2）所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料比所述p 侧电极的材料具有更高电阻。 01。

48、13 （4）如特征（1）至（3）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述非金属材料是从AlN、SiC、金刚石和类金刚石碳的组中选择的至少一种。 0114 （5）如特征（1）至（4）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的说明书CN 102904156 A 11 10/10页 12 面内形状被分割成较小的部分。 0115 （6）如特征（1）至（5）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，每一个所述膜的面内厚度有变化。 0116 （7）如特征（1）至（6）的任一项所述的半导体激光器元件， 0117 其中，所述p侧电极具有从所述谐振器边缘向内定位的边缘，并且 0118 每一个所。

49、述膜的至少部分设置在半导体层叠结构的顶侧的、位于所述谐振器边缘与所述p侧电极的边缘之间的区域中。 0119 （8）如特征（1）至（6）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极从所述一对谐振器边缘中的一个延伸到另一个，并且 0120 所述膜设置在所述p侧电极的顶侧。 0121 （9）如特征（8）所述的半导体激光器元件，其中，所述p侧电极在所述谐振器边缘附近更薄。 0122 （10）如特征（1）至（9）的任一项所述的半导体激光器元件，其中，所述半导体层叠结构由氮化镓基化合物半导体制成。 0123 （11）一种半导体激光器元件的制造方法，包括： 0124 在衬底上形成激光器结构部，该激光器结构部构造成包括：顺次具有n型半导体层、活性层和p型半导体层的半导体层叠。

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