專利名稱：半導(dǎo)體激光單元及制造光反射膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在光度頭裝置或類似裝置中的半導(dǎo)體激光單元，以及一種制造光反射膜的方法。
背景技術(shù)：
例如，光度頭裝置由用于向目標(biāo)光盤發(fā)射激光束的半導(dǎo)體激光單元、用于接收光盤反射回來(lái)的激光束的光接收元件，和用于根據(jù)接收到的激光束處理在光接收元件處產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路和類似電路組成。半導(dǎo)體激光單元通過(guò)用鏡面部分反射激光束，向裝置外部輸出激光束。
近來(lái)，為了減小裝置尺寸并簡(jiǎn)化每個(gè)光學(xué)元件的對(duì)準(zhǔn)控制，一種將半導(dǎo)體激光單元、光接收元件和信號(hào)處理電路裝載于單個(gè)半導(dǎo)體襯底上的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)，如日本出版的專利文獻(xiàn)1(日本未審專利公開64-27288pp.2-3，F(xiàn)IG.1)所公開的。
在上述將半導(dǎo)體激光單元和光接收元件形成在同一襯底上時(shí)，形成半導(dǎo)體激光元件時(shí)需要很高的定位精度。也就是說(shuō)，除非半導(dǎo)體激光單元和作為激光束照射目標(biāo)的光盤的相對(duì)位置高度對(duì)準(zhǔn)，否則裝置的功能就會(huì)出問題。
為了保證半導(dǎo)體激光單元的安裝精度，如日本出版的專利文獻(xiàn)2(日本未審專利公開9-326535p.6，F(xiàn)IG.1)所公開的，一種預(yù)先在襯底上開槽的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)，這樣，用作激光束發(fā)射源的半導(dǎo)體激光單元的凸起電極(bump electrode)，就可以卡入槽中。
在日本出版的專利文獻(xiàn)1和2所公開的技術(shù)中，半導(dǎo)體激光束假定為波長(zhǎng)為600nm～1200nm的紅光——紅外線，并且其中使用Au膜作為光反射膜。這樣，在按這種方式形成的光反射膜中，藍(lán)光的反射率會(huì)低，因此光的利用率就會(huì)下降。進(jìn)一步的，當(dāng)使用發(fā)射藍(lán)光的半導(dǎo)體激光時(shí)，因其材料特性，與使用紅光——紅外線的情況相比，Au膜處的反射率會(huì)降低。因此，所發(fā)射的激光束的強(qiáng)度變?nèi)?。作為一種保證藍(lán)光足夠特性的方法，光反射膜可以做成Al層和介質(zhì)層的多層膜。然而，在這種情況下，與使用一層Au膜相比，紅光——紅外線的反射系數(shù)更低，因此降低了光的利用率。同樣，當(dāng)同時(shí)發(fā)射藍(lán)光——紅外線的激光束時(shí)，總有一種光的反射系數(shù)會(huì)降低。目前還沒有出現(xiàn)符合藍(lán)光——紅外線的波長(zhǎng)范圍的反射膜結(jié)構(gòu)和制造方法。
已經(jīng)發(fā)明出本發(fā)明來(lái)解決這些問題，因此本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體激光單元，其反射系數(shù)對(duì)在藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的激光發(fā)光都是極好的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光單元包括激光發(fā)射部分，其包括具有不同激光束波長(zhǎng)的多個(gè)半導(dǎo)體激光元件；和鏡面部分，其具有用于反射從該激光發(fā)射部分發(fā)射的激光束的光反射膜，其中該鏡面部分被設(shè)計(jì)成多個(gè)區(qū)域，從多個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的每個(gè)所發(fā)出的每束激光進(jìn)入這些區(qū)域，并且在每個(gè)區(qū)域中，都提供有對(duì)選擇性進(jìn)入該區(qū)域的激光束具有高反射系數(shù)的反射膜。
據(jù)此，在寬波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)高效發(fā)射激光束成為可能。
對(duì)于激光發(fā)射部分和鏡面部分，形成在同一襯底上是令人滿意的。這樣可以減小尺寸，并且獲得相對(duì)于其它光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的高定位精度。
較合意的，半導(dǎo)體激光元件包括用于發(fā)射具有藍(lán)光波段的第一激光束的第一半導(dǎo)體激光元件；和用于發(fā)射紅光——紅外線波段的第二激光束的第二半導(dǎo)體激光元件；并且在第一激光束進(jìn)入的光反射膜的區(qū)域中，設(shè)有對(duì)藍(lán)光波段的光具有高反射系數(shù)的第一反射膜；并在第二激光束進(jìn)入的光反射膜的區(qū)域中，設(shè)有對(duì)紅光——紅外線波段的光具有高反射系數(shù)的第二反射膜。在這種情況下，更合意的，被第一反射膜反射的藍(lán)光波段為350nm～600nm，而被第二反射膜反射的紅光——紅外線波段為600nm～1200nm。通過(guò)這樣做，就可以發(fā)射藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)范圍的激光光束。
較合意的，在第一反射膜中的Al層面向第二反射膜，屏障金屬層位于Al層和第二反射膜之間。在這種情況下，更合意的，屏障金屬層由從Ti、TiW、TiN中選擇的至少一種作為主要材料組成。
據(jù)此，由于屏障金屬層存在，所以可以抑制Al和Au/Pt間的化學(xué)反應(yīng)，從而使第一反射膜和第二反射膜很好地隔離在穩(wěn)定狀態(tài)下。因此可以保持高的表面精度，以提高反射效率，以致藍(lán)光——紅外線的激光束都可以被有效反射。
在一實(shí)施例中，多個(gè)半導(dǎo)體激光元件沿著平行于襯底表面的方向并行排列。這與多個(gè)半導(dǎo)體激光元件橫向排列的激光發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)相一致。
此外，在一實(shí)施例中，多個(gè)半導(dǎo)體激光元件沿著與襯底表面垂直的方向并行排列。這與多個(gè)半導(dǎo)體激光元件縱向排列的激光發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)相一致。
進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明制造光反射膜的方法，包括如下步驟在形成于半導(dǎo)體襯底上的斜面上形成由Au或Pt制成的金屬層的步驟；在該金屬層上形成屏障金屬層的步驟；在該屏障金屬層上形成第一反射膜的步驟，該第一反射膜由Al層和介質(zhì)層所組成的多層膜構(gòu)成，并且介質(zhì)層為上層；在介質(zhì)層上形成作為第二反射膜區(qū)域的開口的步驟；以及用介質(zhì)層作為硬掩模，除去Al層和屏障金屬層以露出其下的金屬層作為第二反射膜的步驟，該第二反射膜具有與第一反射膜不同的反射波長(zhǎng)。
通過(guò)使用介質(zhì)層作為硬掩模，可以避免使用抗蝕劑作為掩模時(shí)，由于蝕刻Al所造成的抗蝕劑脫落而形成Al圖案困難的問題。這樣就可以高精度的形成第一反射膜和第二反射膜，其中第一反射膜由介質(zhì)層和對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Al層所組成的多層膜構(gòu)成；第二反射膜由對(duì)紅光——紅外線波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Au或Pt金屬膜制成。因此，有可能提供對(duì)藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)范圍的激光束反射效率都很好的光反射膜。
在介質(zhì)層中形成開口的步驟中，較合意的，使用抗蝕劑蝕刻形成開口。此外，較合意的，屏障金屬層由從Ti、TiW和TiN中選擇的至少一種作為主要材料組成。
根據(jù)上述制造光反射膜的方法，有可能高精度地制造出對(duì)藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)范圍的激光束反射效率都很好的光反射膜。
使用根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光單元，有可能高效發(fā)射出在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激光束，同時(shí)減小半導(dǎo)體激光單元的尺寸，并提高相對(duì)于其它光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)定位精度。
進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明的制造光反射膜的方法可以提供光反射膜，該光反射膜包括用于藍(lán)光波長(zhǎng)的第一反射膜和用于紅光——紅外線波長(zhǎng)的第二反射膜，該光反射膜對(duì)藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)范圍的激光束反射效率都很好。
本發(fā)明的技術(shù)不僅對(duì)用在光度頭裝置中的半導(dǎo)體激光單元有效，而且對(duì)其它通常由激光發(fā)射部分和鏡面部分混合構(gòu)成的半導(dǎo)體激光單元也有效。


根據(jù)以下優(yōu)選實(shí)施例和所附權(quán)利要求書的描述，本發(fā)明的其它發(fā)明目的將變得清楚。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，本發(fā)明還有許多未提到的其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的載有半導(dǎo)體激光單元的光度頭裝置的透視圖；圖2A為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(1)的截面圖；圖2B為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(2)的截面圖；圖3A為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(3)的截面圖；圖3B為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(4)的截面圖；圖4A為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(5)的截面圖；圖4B為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造光反射膜的方法的步驟(6)的截面圖；圖5A為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光發(fā)射部分和鏡面部分方位的平面圖；圖5B為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光發(fā)射部分和鏡面部分方位的透視圖；圖6A為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的激光發(fā)射部分和鏡面部分方位的平面圖；圖6B為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的激光發(fā)射部分和鏡面部分方位的透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光單元的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的載有半導(dǎo)體激光單元的光度頭裝置的透視圖。裝載于光度頭裝置H上的該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光單元L，包括激光發(fā)射部分1，其用于向光盤(未示出)發(fā)射激光束；和鏡面部分2，其具有用于反射來(lái)自激光發(fā)射部分1的激光束的光反射膜。光度頭裝置H進(jìn)一步包括光接收元件3，其用于接收在光盤處反射回來(lái)的激光束；和多個(gè)結(jié)合片4，其設(shè)置在光度頭裝置H的主要外圍表面區(qū)域上，用于與外電路相連。雖然圖上未示出，但是光度頭裝置H還包括屏蔽部分及其內(nèi)置的信號(hào)處理電路。激光發(fā)射部分1、鏡面部分2、光接收元件3、結(jié)合片4都形成在同一半導(dǎo)體襯底(Si襯底)5上。在圖1中，箭頭X表示入射光，箭頭Y表示出射光。
光度頭裝置H整體形狀大致為長(zhǎng)方體，并且多個(gè)凹陷部分形成在一個(gè)主要表面上。在這些凹陷部分中，激光發(fā)射部分1安裝于提供在中央?yún)^(qū)域中的最大凹陷部分的底面處。鏡面部分2提供在安裝有激光發(fā)射部分1的凹陷部分中。半導(dǎo)體激光單元L由激光發(fā)射部分1和鏡面部分2組成。鏡面部分2沿凹陷部分的深度方向提供在靠近底部的側(cè)壁面上。鏡面部分2相對(duì)于凹陷部分的平坦底面(平行于裝置的表面)具有45度的傾角。傾角向凹陷部分的開口側(cè)(向激光發(fā)射部分1的激光發(fā)射方向)傾斜。
鏡面部分2包括第一反射膜M1和第二反射膜M2。第一反射膜M1和第二反射膜M2平行放置于凹陷部分的左右兩側(cè)。具體的，兩個(gè)半導(dǎo)體激光元件，即藍(lán)光半導(dǎo)體激光元件1a和紅光半導(dǎo)體激光元件1b，平行地分開放置于左右兩側(cè)。因此，鏡面部分2的反射區(qū)域沿著與襯底5表面(凹陷部分底面)平行的方向，即水平方向分成左右兩半。第一反射膜M1和第二反射膜M2，分別置于這兩個(gè)分開的區(qū)域上。
第一反射膜M1由Al層和介質(zhì)層所構(gòu)成的多層膜制成，其中Al層對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高的反射系數(shù)。第一反射膜被設(shè)置成與藍(lán)光型半導(dǎo)體激光元件1a相對(duì)。第二反射膜M2由對(duì)紅光——紅外線波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Au或Pt金屬膜制成。第二反射膜被設(shè)置成與紅光型半導(dǎo)體激光元件1b相對(duì)。
沿平行于襯底5的表面的方向從激光發(fā)射部分1發(fā)出的激光束，被帶有45度傾角的鏡面部分2反射，以向上(向凹陷部分的開口)射出。具體說(shuō)，從藍(lán)光型半導(dǎo)體激光元件1a發(fā)出的激光束被第一反射膜M1反射，而從紅光型半導(dǎo)體激光元件1b發(fā)出的激光束被第二反射膜M2反射。這些激光束可以同時(shí)射出。
此外，在光度頭裝置H兩側(cè)的外圍區(qū)域中，光接收元件3放置于之間稍有距離的共六個(gè)位置處。光接收元件3設(shè)置在以激光發(fā)射部分1為中心的左右兩側(cè)各三個(gè)位置處。光接收元件3接收光盤反射回來(lái)的激光束。提供在內(nèi)部的信號(hào)處理電路根據(jù)所接收到的激光束的光通量差或類似參數(shù)，產(chǎn)生各種信號(hào)，例如失焦信號(hào)(focus error signal)、循軌錯(cuò)誤信號(hào)(tracking errorsignal)等。
光度頭裝置H的表面(除結(jié)合片4以外)，均覆蓋有構(gòu)成第二反射膜M2的Au層，其下為Ti層，以使裝置內(nèi)部不受激光束的影響，同時(shí)也可以保護(hù)裝置不受腐蝕。
由于光度頭裝置H包括安裝于同一襯底5上的激光發(fā)射部分1、鏡面部分2和光接收元件3，所以裝置的尺寸可以減小。據(jù)此，激光發(fā)射部分1和光接收元件3之間的長(zhǎng)度可以制作得更短，以便可能設(shè)計(jì)出高效的激光束光路。此外，也有可能簡(jiǎn)化提供在半導(dǎo)體激光單元L和光盤之間的每個(gè)光學(xué)元件的對(duì)準(zhǔn)控制。
該實(shí)施例的最具特性的部分是鏡面部分2，因此下面將詳細(xì)描述其結(jié)構(gòu)。
形成有Al層和介質(zhì)層的多層膜的第一反射膜M1的反射系數(shù)對(duì)藍(lán)光為90％，對(duì)紅光——紅外線也為90％。此外，由Au膜構(gòu)成的第二反射膜M2的反射系數(shù)對(duì)藍(lán)光為40％，對(duì)紅光——紅外線為95～98％。在包括有第一反射膜M1和第二反射膜M2的本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光單元中L，有可能反射處于藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)區(qū)域中的激光發(fā)射光(能獲得高的反射系數(shù))。
接下來(lái)，參考如圖2A～圖4B所示步驟的截面圖，描述制造前面所述半導(dǎo)體激光單元中的光反射膜的方法。
首先，如圖2A所示，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底5。半導(dǎo)體襯底5包括這樣一種結(jié)構(gòu)，即n-型外延層11、SiO2膜12、SiN膜13和BPSG膜14依次層疊在硅p-型層10上。BPSG為一種通過(guò)將硼(B)和磷(P)加入硅氧化物膜而得到的玻璃。半導(dǎo)體襯底5經(jīng)BHF(氫氟酸緩沖液)蝕刻暴露SiO2膜12。進(jìn)一步，在SiO2膜12的一部分上形成開口，以形成凹陷部分5a。凹陷部分5a形成為帶有平坦底面(與裝置表面平行)的矩形。進(jìn)一步，以SiO2膜12做掩模，對(duì)半導(dǎo)體襯底5施加硅的各向異性蝕刻，以便在凹陷部分5a側(cè)壁面的一部分中形成斜面5b。斜面5b相對(duì)于凹陷部分的底面具有45°的傾角θ。在后續(xù)處理中，鏡面部分2形成在斜面5b上。
帶有9.7°偏離角(off-angle)的(100)面方位襯底用于p-型層10。在這種情況下，(111)平面作為側(cè)壁(斜面5b)被處理，其相對(duì)于襯底的表面具有45°的傾角。此外，硅的各向異性蝕刻中采用20wt％的KOH溶液，并且對(duì)p-型層10的蝕刻深度限定為大約40μm。
然后，如圖2B所示，SiN膜15通過(guò)汽相沉積形成在襯底5的整個(gè)表面上，包括凹陷部分5a的內(nèi)壁表面。隨后，如圖3A所示，Ti層16和Au層17按順序通過(guò)濺射法層積在SiN膜15上。Au層17構(gòu)成第二反射膜M2。
Ti層16和Au層17以幾乎覆蓋光度頭裝置H整個(gè)表面的狀態(tài)形成，以作為屏蔽部分。Ti層16厚度為0.2μm，而Au層17厚度為0.4μm。
然后，如圖3B所示，Ti層18作為屏障金屬層B形成在作為第二反射膜M2的Au層17上。此外，由Al層19和介質(zhì)層20組成的多層膜通過(guò)濺射法形成在Ti層18上。Al層19構(gòu)成第一反射膜M1。至于介質(zhì)層20，最好使用折射率n約為1.3～1.5的材料。這樣的材料可以為SiOx(x≤2)、MgF2等?？紤]到可加工性和穩(wěn)定性，優(yōu)選使用SiOx。
隨后，如圖4A所示，通過(guò)利用抗蝕劑21做掩模的照相平版印刷法，對(duì)介質(zhì)層20進(jìn)行圖案化，并且通過(guò)利用圖案化了的介質(zhì)層20做硬掩模的濕法蝕刻，對(duì)Al層和Ti層18進(jìn)行圖案化。
作為上述處理的結(jié)果，Au層17(第二反射膜M2)和由Al層19和介質(zhì)層20組成的多層膜(第一反射膜M1)同時(shí)形成于鏡面部分2上。屏障金屬層B(Ti層18)介于Au層17和Al層19之間。因此，由于Au和Al之間的反應(yīng)所造成的對(duì)Al圖案化的抑制作用可以得到避免。屏障金屬層B不局限于Ti。其它材料，如TiW或TiN，都可以使用，只要它能阻止Au和Al發(fā)生反應(yīng)即可。
使用介質(zhì)層20作為蝕刻Al層19的掩模具有如下優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)方法中，采用抗蝕劑作為掩模。但是這樣的抗蝕劑會(huì)發(fā)生脫落，因此蝕刻Al層就變得困難。在本實(shí)施例中，可以通過(guò)使用介質(zhì)層20作為掩模蝕刻Al層19來(lái)解決上述抗蝕劑脫落的問題。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，由Al層(用于藍(lán)光波長(zhǎng)的光反射膜)和介質(zhì)層的多層膜構(gòu)成的第一反射膜M1，和由Au膜(用于紅光或紅外線波長(zhǎng)的光反射膜)構(gòu)成的第二反射膜M2被形成，以采用照相平版印刷技術(shù)進(jìn)行圖案化，因此可以在同一斜面上高精度地形成任意形狀的第一反射膜M1和第二反射膜M2。
由此，半導(dǎo)體激光單元具有如下特性-對(duì)藍(lán)光——紅外線的寬波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的激光器所發(fā)射的光具有很好的反射系數(shù)；-尺寸小，并且定位精度高；-能射出高激光強(qiáng)度的激光束。
此外，覆蓋光度頭裝置H幾乎整個(gè)表面的Ti層16和Au層17可以在同一步驟中形成，以便就制造成本而言，其具有優(yōu)勢(shì)。
第二反射膜M2不局限于Au層17，也可用Pt層或類似材料形成。而且，除了濺射法之外的方法，例如真空蒸發(fā)也可以用于形成Ti層16和Au層17。
圖5A為用于示出激光發(fā)射部分1和鏡面部分2的狀態(tài)的平面圖，圖5B為鏡面部分2的透視圖。圖中，R表示紅光，Q表示藍(lán)光。
當(dāng)用上述方式在斜面5b上形成鏡面部分2時(shí)，斜面5b在水平方向上被分為兩部分，如圖5B所示。由介質(zhì)層和對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Al層的多層膜組成的第一反射膜M1，暴露在一個(gè)區(qū)域中；由對(duì)紅光——紅外線波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Au膜組成的第二反射膜M2則暴露在另一個(gè)區(qū)域中。當(dāng)調(diào)節(jié)區(qū)域的劃分時(shí)，要設(shè)計(jì)抗蝕劑21的圖案。第一反射膜M1表面和第二反射膜M2表面之間的臺(tái)階要足夠小。對(duì)于激光發(fā)射部分1，藍(lán)光半導(dǎo)體激光器1a和紅光半導(dǎo)體激光器1b置于左右兩側(cè)。
(第二實(shí)施例)參照?qǐng)D6描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光單元。圖6A為用于示出激光發(fā)射部分1和鏡面部分2的方位的側(cè)視圖，而圖6B為其透視圖。圖中，R表示紅光，Q表示藍(lán)光。
鏡面部分2的斜面5b沿傾斜方向(豎直方向)分為兩部分。然后，由介質(zhì)層和對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Al層的多層膜組成的第一反射膜M1，暴露在上部區(qū)域中，由對(duì)紅光——紅外線波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Au膜組成的第二反射膜M2則暴露在下部區(qū)域中。第一反射膜M1表面和第二反射膜M2表面之間的臺(tái)階要足夠小。
對(duì)于激光發(fā)射部分1，藍(lán)光半導(dǎo)體激光器1a和紅光半導(dǎo)體激光器1b上下設(shè)置。藍(lán)光半導(dǎo)體激光器1a設(shè)置于上側(cè)，紅光半導(dǎo)體激光器1b設(shè)置于下側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，可以在鏡面部分2中，在同一斜面5b上高精度地形成第一反射膜M1和第二反射膜M2，其中第一反射膜M1由介質(zhì)層和對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Al層的多層膜組成，第二反射膜M2由對(duì)紅光——紅外線波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的Au膜組成。按照這種方式構(gòu)成的鏡面部分2對(duì)藍(lán)光——紅外線寬波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的激光發(fā)射光具有很好的反射系數(shù)，并且能射出高強(qiáng)度的激光束。
此外，由于第一反射膜M1和第二反射膜M2整體地形成于鏡面部分2中同一斜面上，并且激光發(fā)射部分1和鏡面部分2也形成在同一襯底5上，所以半導(dǎo)體激光單元L的尺寸可以減小，并且與其它光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)定位精度可以提高。
(其它)以上描述了在光度頭裝置上安裝半導(dǎo)體激光單元的情況。但是本發(fā)明不局限于此，還可以有其它形式，只要由激光發(fā)射部分和鏡面部分混合即可。
進(jìn)一步的，就對(duì)藍(lán)光波長(zhǎng)具有高反射系數(shù)的第一反射膜M1而言，Al層可以替換成Ag層，以用Ag層和介質(zhì)層的多層膜形成膜M1。然而，就形成步驟中的穩(wěn)定性而言，Al層較佳。
此外，Au層17和Ti層16不限于單層結(jié)構(gòu)，而是可以為雙層或多層結(jié)構(gòu)。
此外，也可以在激光發(fā)射部分1和正位于其下的Au層17之間，插入散熱層或焊料層(solder layer)。在這種情況下，最好在散熱層和焊料層之間插入雙層或多層的Au層17和Ti層16的層疊膜。
光接收元件3的數(shù)量和形態(tài)可以任意確定。
盡管上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該了解可以對(duì)其進(jìn)行各種修改，并且在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)所作的任何修改，都包含在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光單元，包括激光發(fā)射部分，其包括具有不同激光束波長(zhǎng)的多個(gè)半導(dǎo)體激光元件；和鏡面部分，其具有用于反射從所述激光發(fā)射部分發(fā)射出來(lái)的激光束的光反射膜；其中，所述鏡面部分被設(shè)計(jì)成多個(gè)區(qū)域，從所述多個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的每個(gè)半導(dǎo)體激光元件發(fā)出的每束激光進(jìn)入這些區(qū)域，并且在所述每個(gè)區(qū)域中，都提供有對(duì)選擇性進(jìn)入所述區(qū)域的所述激光束具有高反射系數(shù)的所述反射膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光單元，其中，所述激光發(fā)射部分和所述鏡面部分設(shè)置于同一襯底上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述半導(dǎo)體激光元件包括用于發(fā)射具有藍(lán)光波段的第一激光束的第一半導(dǎo)體激光元件；和用于發(fā)射具有紅光——紅外線波段的第二激光束的第二半導(dǎo)體激光元件；并且在所述第一激光束進(jìn)入的所述光反射膜的區(qū)域中，設(shè)有對(duì)藍(lán)光波段的光具有高反射系數(shù)的第一反射膜；并在所述第二激光束進(jìn)入的所述光反射膜的區(qū)域中，設(shè)有對(duì)紅光——紅外線波段的光具有高反射系數(shù)的第二反射膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述第一反射膜包括通過(guò)對(duì)一介質(zhì)層和對(duì)藍(lán)光波段的光具有高反射系數(shù)的Al層進(jìn)行層疊所形成的多層膜；并且所述第二反射膜包括對(duì)紅光——紅外線波段的光具有高反射系數(shù)的Au膜或Pt膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光單元，其中，被所述第一反射膜反射的所述藍(lán)光波段為350nm～600nm；并且被所述第二反射膜反射的所述紅光——紅外線波段為600nm～1200nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述介質(zhì)層由折射率的值n為1.3～1.5的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述介質(zhì)層由SiOx(x≤2)或MgF2制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述Al層在所述第一反射膜中面向所述第二反射膜，并且在所述Al層和所述第二反射膜之間提供有屏障金屬層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述屏障金屬層由從Ti、TiW和TiN中選擇的至少一種作為主要材料組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體激光單元沿著平行于所述襯底表面的方向并行排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光單元，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體激光單元沿著與所述襯底表面垂直的方向并行排列。
12.一種制造光反射膜的方法，包括如下步驟在形成于半導(dǎo)體襯底上的斜面上形成由Au或Pt制成的金屬層的步驟；在所述金屬層上形成屏障金屬層的步驟；在所述屏障金屬層上形成第一反射膜的步驟，該第一反射膜由Al層和介質(zhì)層所組成的多層膜構(gòu)成，其中所述介質(zhì)層作為上層；在所述介質(zhì)層上形成開口以作為第二反射膜區(qū)域的步驟；以及用所述介質(zhì)層作為硬掩模，除去所述Al層和所述屏障金屬層，以露出其下的所述金屬層作為第二反射膜的步驟，該第二反射膜具有與所述第一反射膜不同的反射波長(zhǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光反射膜的方法，其中，在所述介質(zhì)層中形成所述開口的所述步驟中，通過(guò)使用抗蝕劑蝕刻來(lái)形成所述開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光反射膜的方法，其中，所述屏障金屬層利用從Ti、TiW和TiN中選擇的至少一種作為主要材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光反射膜的方法，其中，使用帶有如下結(jié)構(gòu)的所述半導(dǎo)體襯底在硅層上依次層疊有外延層、SiO2膜、SiN膜、BPSG膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造光反射膜的方法，其中，所述斜面通過(guò)形成到達(dá)所述外延層的凹陷部分，并且通過(guò)各向異性蝕刻將所述凹陷部分的底部去除成一斜面形狀來(lái)形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光反射膜的方法，其中，所述介質(zhì)層形成為折射率的值n為1.3～1.5的介質(zhì)層。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光反射膜的方法，其中，所述介質(zhì)層形成為由SiOx(x≤2)或MgF2制成的介質(zhì)層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光單元，包括激光發(fā)射部分，其包括具有不同激光束波長(zhǎng)的多個(gè)半導(dǎo)體激光元件；鏡面部分，其具有用于反射從該激光發(fā)射部分發(fā)射出來(lái)的激光束的光反射膜。該鏡面部分被設(shè)計(jì)成多個(gè)區(qū)域，從多個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的每個(gè)半導(dǎo)體激光元件發(fā)出的每束激光進(jìn)入這些區(qū)域，同時(shí)在每個(gè)區(qū)域中，都提供有對(duì)選擇性進(jìn)入該區(qū)域的激光束具有高反射系數(shù)的反射膜。
文檔編號(hào)H01S5/026GK1933261SQ200610127408
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者小原直樹, 竹原浩成, 巖井譽(yù)貴, 安川久忠 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社