半导体激光装置以及光学设备装置的制作方法

1.本发明涉及半导体激光装置以及光学设备装置。


背景技术：

2.近年来，使用了半导体激光装置(以下，简称为“半导体ld”或者“ld”)的投影仪等显示器装置的市场正在扩大。
3.另外，近年来，在各种领域中，增强现实(ar：augmented reality)、虚拟现实(vr：virtual reality)、复合现实(mr：mixed reality)、代替现实(sr：substitutional reality)这样的现实化技术被实用化，使用了这些技术的头戴式显示器(hmd：head mount display)、平视显示器(head-up display)、ar玻璃等显示器装置被商品化。
4.例如，在头戴式显示器(hmd)中，已知有如下技术：在光源中使用rgb(红色
·
绿色
·
蓝色)三色激光，利用作为图像显示用的空间调制元件的mems(micro electro mechanical systems)制作图像，并通过波导(waveguide)投影到视网膜等。据说这种使用了mems的系统在广色域、高分辨率、宽视角等方面有优点。另一方面，为了实现广色域、高分辨率、宽视角等图像的高性能化，在rgb的各色中使用了多光束ld(多个半导体激光装置)，但各色的波长相同。若所有光束的波长一致(即，波长相同)，则会产生由激光的干涉性引起的画质降低。
5.专利文献1在生成ar或者vr图像等时，通过以15ns(nanoseconds)以下的较短的脉冲宽度照射rgb三色激光，实现了光谱宽度的宽频带化。例如，光谱宽度以半峰全宽计为1.0～5.0nm。而且，实现波导内的明暗的干涉条纹的带(日文：
フリンジ
)(牛顿环)的抑制，并实现画质的改善。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：us2019-0372306a1号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.为了提高画质(分辨率
·
帧速率)，要求以窄间距独立驱动多发射极(多个发光部)的单片结构的横向单模ld。然而，由于横向单模激光器的波长光谱窄且干涉性高，因此画质变差成为课题。
11.另外，作为显示器装置的高性能化，要求抑制激光的干涉，进一步提高广色域、高分辨率、宽视角等的可见度(日文：視感度)和画质。为了进一步提高可见度和画质，例如从抑制由上述激光的干涉性引起的画质降低的观点出发，优选能够在使用了rgb三色激光的光源的各色中射出振荡波长不同的多个激光的半导体激光装置。
12.然而，在专利文献1中，将rgb的三色的各个激光多光束化，但各色的激光的波长相同。如上述那样，若所有光束的波长相同，则例如在通过了波导的情况下，在波导内产生激
光的干涉，明暗的干涉条纹的带(牛顿环)映入图像，结果画质降低。这样，作为画质的改善还存在改善的余地。
13.另外，在专利文献1中，记述了如下内容：通过对ld的驱动电流施加15ns以下的脉冲宽度的高频叠加，进行波长调制而使光谱宽度宽频带化。但是，根据本发明人们的研究，15ns以下的脉冲宽度是非常短的脉冲宽度，因此需要专用的驱动电路。另外，为了对ld施加高频叠加，需要取得ld的阻抗匹配，因此专用驱动电路成为与ld的元件特性对应的定制设计，成本非常高。此外，在仅通过高频叠加实现光谱宽度的扩大的情况下，为了扩大到在形成了半峰全宽的图像中不产生带的程度(比1.5nm扩大)，需要以比15ns短的脉冲宽度进行驱动，但能够同时实现高电流下的驱动与短脉冲下的驱动的驱动电路的技术难度高，在实现性方面成为较大的障碍。
14.本发明的课题在于，提供一种有助于提高可见度和画质的半导体激光装置。其他课题以及新的特征通过本说明书以及附图的记载而变得明确。
15.用来解决课题的手段
16.本发明的一个实施方式的半导体激光装置，其特征在于，具有：基板；第一导电型的第一包覆层和第二导电型的第二包覆层，层叠于所述基板的主面；以及发光层，以被所述第一包覆层与所述第二包覆层夹持的方式形成，且在与所述基板主面平行的第一面上形成，所述发光层具有放射红色区域的波长的激光的多个发光区域，在从所述多个发光区域放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上。
17.发明效果
18.在本发明的一个实施方式的半导体激光装置中，能够提供有助于提高可见度和画质的半导体激光装置。
附图说明
19.图1a是表示一个实施方式的半导体激光装置的构成的一例的主要部分立体图。
20.图1b是表示一个实施方式的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
21.图2a是表示其他实施方式1的半导体激光装置的构成的一例的主要部分立体图。
22.图2b是表示其他实施方式1的半导体激光装置中的发光层el01～el04的构成的一例的主要部分剖面图。
23.图2c是表示其他实施方式1的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
24.图3a是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
25.图3b是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
26.图4是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
27.图5是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
28.图6是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主
要部分剖面图。
29.图7a是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
30.图7b是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
31.图7c是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
32.图8a是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法的变形例1所含的工序的一例的主要部分剖面图。
33.图8b是表示其他实施方式1的半导体激光装置的制造方法的变形例2所含的工序的一例的主要部分剖面图。
34.图9a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的构成的一例的主要部分立体图。
35.图9b是表示其他实施方式2的半导体激光装置中的发光层el11～el13的构成的一例的主要部分剖面图。
36.图10a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
37.图10b是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
38.图10c是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
39.图10d是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
40.图11a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
41.图11b是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
42.图12a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
43.图12b是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
44.图13a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
45.图13b是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
46.图14a是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
47.图14b是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
48.图14c是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的
主要部分剖面图。
49.图14d是表示其他实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
50.图15是表示通过选择生长法形成的量子阱层qw中的in组成比与振荡波长的关系的图。
51.图16是表示通过选择生长法形成的量子阱层qw中的in组成比与振荡波长的关系的图。
52.图17是表示量子阱层qw的in组成比所对应的ga
1-y
inyp的应变量的图。
53.图18是使用了其他实施方式3的半导体激光装置的系统概略图。
54.图19是表示其他实施方式3的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
55.附图标记说明
56.bl
ꢀꢀ
阻挡层
57.bal 缓冲层
58.em
ꢀꢀ
发光部
59.el
ꢀꢀ
发光层
60.er
ꢀꢀ
发光区域
61.ew
ꢀꢀ
发光层的宽度
62.eh
ꢀꢀ
发光层的厚度
63.ld
ꢀꢀ
半导体激光装置
64.qw
ꢀꢀ
量子阱层
65.mk
ꢀꢀ
掩模
66.ngl
ꢀꢀ
下部n侧引导层
67.pgl
ꢀꢀ
上部p侧引导层
68.ldm
ꢀꢀ
ld模块
69.ldr
ꢀꢀ
红色ld
70.ldb
ꢀꢀ
蓝色ld
71.ldg
ꢀꢀ
绿色ld
72.hfc
ꢀꢀ
高频叠加电路
73.hfcr 红色ld用的高频叠加电路
74.hfcb 蓝色ld用的高频叠加电路
75.hfcg 绿色ld用的高频叠加电路
76.drc
ꢀꢀ
ld驱动电路
77.drcr 红色ld用的驱动电路
78.drcb 蓝色ld用的驱动电路
79.drcg 绿色ld用的驱动电路
80.cl
ꢀꢀ
准直透镜
81.ig
ꢀꢀ
入射侧光栅
82.og
ꢀꢀ
出射侧光栅
83.wg
ꢀꢀ
波导
84.pr
ꢀꢀ
投影部
[0085]1ꢀꢀ
gaas基板
[0086]2ꢀꢀ
n型包覆层
[0087]3ꢀꢀ
p型包覆层
[0088]4ꢀꢀ
脊
[0089]5ꢀꢀ
覆盖层
[0090]6ꢀꢀ
蚀刻停止层
[0091]
7p
ꢀꢀ
p侧电极
[0092]
7n
ꢀꢀ
n侧电极
[0093]
11
ꢀꢀ
倾斜面
具体实施方式
[0094]
以下，参照附图对实施方式的半导体激光装置进行详细说明。另外，在说明书以及附图中，对相同的构成要件或者对应的构成要件标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，在附图中，为了方便说明，有时省略或简化构成。另外，各实施方式与各变形例的至少一部分也可以相互任意地组合。另外，在附图标记中，在因形成部位不同等原因而需要分别进行说明时，例如对发光部em11、em12、em13等分别标注不同的附图标记而进行说明，但在作为原本部件所具有的功能进行说明时，例如有时表现为发光部em。
[0095]
[本发明的一个实施方式的半导体激光装置的构成]
[0096]
图1a是表示一个实施方式的半导体激光装置的构成的一例的主要部分立体图。图1b是表示一个实施方式的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
[0097]
另外，关于图1a所示的x轴、y轴、z轴，x意味着水平方向/宽度方向/横向，y意味着深度方向/纵向，z意味着垂直方向/厚度方向/高度方向。与该方向相关的定义在其他图中也相同。
[0098]
如图1a所示，一个实施方式的半导体激光装置ld001在gaas基板1之上形成有n型包覆层2、发光层el以及p型包覆层3。另外，放射激光的四个发光部em001、em002、em003、em004在图1a中在x方向上以规定的间隔形成。
[0099]
从发光部em放射红色区域的激光(波长λ＝600nm～700nm)。优选的是，从发光部em001、em002、em003、em004分别放射在红色区域的波长的范围内不同的波长λ001～λ004的激光。另外，从发光部em放射的激光的波长λ无需全部不同，只要至少一个波长与其他波长不同即可。这里所示的波长λ表示从发光部em放射的激光的光谱中的峰值波长的值(p)，在以下所示的其他实施方式1～3中也相同。
[0100]
另外，在图1b中示出从各发光部em放射的激光的光谱的一例。从各发光部em放射的激光的光谱的峰值，p001为波长λ＝640nm，p002为波长λ＝641.5nm，p003为波长λ＝643nm，p004为波长λ＝644.5nm。
[0101]
在图1b中，一个激光的波长λ001的峰值p001(640nm)与其他激光的波长λ002的峰值p002(641.5nm)之差(δλ012)为1.5nm。另外，一个激光的波长λ001的峰值p001(640nm)与其他激光的波长λ003的峰值p003(643nm)之差(δλ012+δλ023)为3.0nm。若从各发光部em放射的激光中的至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差
具有1.5nm以上的差，则能够在使用了该半导体激光装置的图像装置等中提供不产生干涉条纹等的优质的图像。
[0102]
作为又一例，从发光部em放射的四个激光的波长λ无需全部不同，也可以是λ001与λ002为640nm，λ003与λ004为641.5nm。这样，只要至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差具有1.5nm以上的差即可。
[0103]
另外，在图1a中，对具有脊结构的半导体激光装置进行了说明，但除此之外，也可以应用于不具有脊结构的半导体激光装置，例如具有电流狭窄层的埋入结构型的半导体激光装置等。
[0104]
[其他实施方式1]
[0105]
在图2a中示出了其他实施方式1的半导体激光装置ld01。在半导体激光装置ld01中，形成有放射红色区域的激光(波长λ＝600nm～700nm)的四个发光部em01、em02、em03、em04。从抑制激光彼此的干涉的观点出发，从发光部em放射的激光中的至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差优选为1.5nm以上，优选为能够识别为单色的范围，例如可目视确认为红色的范围。从该观点出发，峰值波长之差优选为30nm以下的范围。
[0106]
另外，各个发光部em01、em02、em03、em04的发光层el的宽度(ew01、ew02、ew03、ew04)不同。另外，各个发光部em01、em02、em03、em04中的发光层el01、el02、el03、el04中的结晶层的厚度eh不同。另外，从各个发光部em01、em02、em03、em04放射不同波长λ的激光。
[0107]
(半导体激光装置的构成)
[0108]
图2a是表示其他实施方式1的半导体激光装置ld01的构成的一例的主要部分立体图。图2b是表示实施方式1的半导体激光装置中的发光层el01～el04的构成的一例的主要部分剖面图。图2c是表示实施方式1的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
[0109]
如图2a所示，半导体激光装置ld01在gaas基板1之上形成有n型包覆层2(厚度2μm)、发光层el01、el02、el03、el04以及p型包覆层3(包括直到脊部的顶部为止在内的厚度2μm)。发光层el01、el02、el03、el04由(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0≤x＜1、0＜y＜1)的结晶层构成。另外，发光层el01、el02、el03、el04形成在n型包覆层2的同一面上。即，发光层el01、el02、el03、el04的下表面位置在垂直方向或者厚度方向(相当于图1a的z方向)上相同。
[0110]
另外，在半导体激光装置ld01上形成有四个发光部em01、em02、em03、el04，各个发光部em中的发光层el01、el02、el03、el04的宽度ew(相当于图1a中所示的x方向(水平方向)的大小)不同。本实施方式中的宽度ew从该图右侧起成为ew04＜ew03＜ew02＜ew01的关系。作为一例，宽度ew04的长度为15μm，宽度ew03的长度为25μm，宽度ew02的长度为35μm，宽度ew01的长度为45μm。另外，发光层el01、el02、el03、el04的结晶层的厚度eh(相当于图1a中所示的z方向(垂直方向)的大小)不同。具体而言，发光层el的厚度eh从该图左侧起成为eh01＜eh02＜eh03＜eh04的关系。作为一例，发光层el01的厚度eh01为100nm，发光层el02的厚度eh02为110nm，发光层el03的厚度eh03为120nm，发光层el04的厚度eh04为130nm。
[0111]
在各个发光部em01、em02、em03、el04上，形成有蚀刻去除p型包覆层3的一部分而形成的脊部。该脊部兼具作为电流狭窄结构(电流注入结构)的作用和作为用于横向(图1a的x方向)的光限制的结构的作用。在脊4的上表面形成有p侧电极7p，在gaas基板1的背面形成有n侧电极7n。
[0112]
通过对n侧电极与p侧电极施加电流，从形成于四个发光部em01、em02、em03、em04的发光区域er01、er02、er03、er04放射红色区域的激光(波长：600nm～700nm)。从发光区域er放射的波长λ在各个发光部em中不同。具体而言，波长λ从图2a的左侧起成为λ01＜λ02＜λ03＜λ04的关系。作为一例，放射λ01：640nm、λ02：641.5nm、λ03：643nm、λ04：644.5nm的波长的激光。这样，在本实施方式1中，多个激光光谱中的峰值的间隔(δλ12、δλ23、δλ34)分别以1.5nm设定，但能够在1.5nm以上且30nm以下的范围内适当选择。另外，发光层el的厚度eh越厚，波长λ的值也越大。
[0113]
多个发光区域er的中心位置(或者脊4的中心位置)各自的间距间隔从5μm以上且100μm以下的范围中选择。另外，为了使红色区域的激光(600～700nm)以横向单模振荡，需要使脊宽度(相当于图1a的x方向)为2μm左右，以满足高阶模式的截止条件。因此，若考虑多光束的多个脊的线和空间，则优选将多个发光区域er的中心位置(或者脊4的中心位置)各自的间距间隔的最小值设为5μm左右。另一方面，在使激光透过准直透镜而入射到mems反射镜，并扫描光束进行图像化的系统的情况下，若光束间距宽，则透过准直透镜后的光束的并行性变差。因此，若光束间距变宽，则在进行了图像化时，像素的间距不再一定，画质降低。从该观点出发，间距间隔优选为100μm以下。
[0114]
另外，实施方式1的半导体激光装置ld01能够应用于各种端面共振型激光装置。作为一例，能够应用于法布里珀罗型(febry-perot)的激光二极管。另外，从法布里珀罗型ld的发光区域放射的激光的光束的光谱线宽为0.01nm以上且1nm以下。另外，在单模ld的情况下为0.05～0.1nm左右，在多模ld的情况下为1nm左右。
[0115]
作为其他例，能够应用于分布反馈型(distributed feedback)或者分布反射型(distributed bragg reflector)的激光二极管。另外，从这些ld的发光区域放射的激光的光束的光谱线宽为0.0001nm以上且0.01nm以下。
[0116]
图2b是表示实施方式1的半导体激光装置中的发光层el01～el04的构成的一例的主要部分剖面图。
[0117]
如图2b所示，发光层el由下部n侧引导层ngl(几十nm)、量子阱层qw(几nm～几十nm)、阻挡层bl(几nm～几十nm)、量子阱层qw(几nm～几十nm)以及上部p侧引导层pgl(几十nm)构成，以总计100nm左右的厚度形成。图2a所示的发光区域er01、er02、er03、er04相当于量子阱层qw的期望区域。在图2b中，量子阱层qw表示为多重量子阱层(mqw)，但也可以是单一量子阱层(sqw)。
[0118]
另外，在本实施方式中表现为发光层el的情况下，除了意味着在发光层el中包含上述下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl以及上部p侧引导层pgl的全部之外，有时意味着包含量子阱层qw与阻挡层bl、或者意味着也包含p型包覆层3、n型包覆层2中的至少任一方的一部分。
[0119]
接下来，对在红色区域的激光(波长λ＝600nm～700nm)中，从一个ld芯片放射峰值波长不同的多个激光的情况进行说明。
[0120]
图2c是表示实施方式1的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
[0121]
如上述那样，在本实施方式1中，作为一例，从发光部em放射λ01：640nm、λ02：641.5nm、λ03：643nm、λ04：644.5nm的峰值波长的激光。另外，多个激光的光谱中的峰值各自的间隔(δλ12、δλ23、δλ34)以1.5nm设定。
[0122]
基于本发明人们的研究，发现若扩大激光的波长的光谱的半峰全宽(1.5nm以上)，则可实现画质的提高。然而，由algainp材料系构成的红色的ld与由ingan系材料构成的蓝色ld、绿色ld相比，基板面内的材料的组成、膜厚的波动少，因此基板面内的峰值波长的偏差小至约1nm左右。因此，在一个芯片上形成多个发光部的情况下，由于一个芯片内的发光部的位置接近，因此峰值波长的偏差通常为1nm以下(例如，波长的光谱的半峰全宽为0.01～1nm左右)。这样，由于红色区域的激光的光谱的半峰全宽非常小(0.01～1nm左右)，因此不容易将半峰全宽扩大到1.5nm以上。
[0123]
另外，如上述那样，通过对ld的驱动电流施加15ns以下的脉冲宽度的高频叠加，能够进行波长调制而使光谱宽度宽频带化。然而，15ns以下的脉冲宽度是非常短的脉冲宽度，因此需要专用的驱动电路。另外，为了对ld施加高频叠加，需要取得ld的阻抗匹配，因此专用驱动电路成为与ld的元件特性对应的定制设计，成本非常高。此外，在仅通过高频叠加实现光谱宽度的扩大的情况下，为了使半峰全宽比1.5nm扩大，需要以比15ns短的脉冲宽度进行驱动，但能够同时实现高电流下的驱动与短脉冲下的驱动的驱动电路的技术难度高，在实现性方面成为较大的障碍。
[0124]
因此，本发明人们着眼于，通过照射错开峰值的多个波长的激光，能够获得与扩大波长的半峰全宽同等的效果，并能够实现实质上扩大半峰全宽。
[0125]
这样，本实施方式的半导体激光装置采用放射即使半峰全宽较小峰值波长也不同的多个激光的构成，因此即使不使用用于施加高频叠加的专用的驱动电路，也能够使光谱宽度宽频带化。即，本实施方式的半导体激光装置的构成能够获得与扩大半峰全宽同等的效果。由此，能够简化系统整体的构成。另外，在增强现实/虚拟现实(ar/vr)用的头戴式显示器(hmd)中，由于佩戴在人的头部，因此小型化、轻量化是非常重要的要素，系统整体的构成的简化是很大的优点。此外，改变峰值波长而使光谱宽度宽频带化，可得到进一步减少带的效果，能够实现画质改善。
[0126]
另外，在本实施方式1中，多个激光的光谱中的峰值的间隔(δλ12、δλ23、δλ34)分别以1.5nm设定，但能够在1.5nm以上且30nm以下的范围内适当选择。
[0127]
如上述那样，作为本发明人们的研究结果，发现若将峰值的间隔设定为至少1.5nm，则可获得带减少的效果，能够提高画质。即，峰值之差的下限值优选为1.5nm。
[0128]
另外，若使各个激光的波长不同并确保激光间的波长差为3nm以上，则能够进一步抑制激光的干涉。由此，能够较大地抑制波导内的带产生，能够在可由人眼目视确认的水平上消除带对图像的影响。另外，在波长比红色区域长的红外ld中，可见度低，无法由人眼目视确认，因此不会产生原本由波长引起的带导致的画质降低的问题。
[0129]
另外，峰值的间隔的最大值优选为30nm。其原因在于红色光的视觉确认性。即，原因在于，若波长差大于30nm，则可见度变差。即使在观察相同的光输出的光的情况下，人眼的可见度也以555nm为峰值随着波长远离而降低，外观的明亮度不仅依赖于光输出，还依赖于波长。
[0130]
另外，在波长为600nm～700nm的红色ld的情况下，波长越长波长化，可见度越降低，因此在相同的光输出的情况下看起来更暗。例如，在比较640nm波长和比其长30nm的670nm波长的情况下，670nm波长下的可见度降低至640nm下的可见度的1/5左右。
[0131]
另一方面，在红色ld的情况下，波长越短，越无法确保作为活性层的带隙与包覆层
的带隙之差的带隙的异质势垒的高度，因此不再能够得到光输出。特别是越是高温，其差越显著，为了高输出化，长波长是有利的。若长波长化，则可见度降低，但由于能够发出高的光输出，因此能够补偿可见度的降低。一般来说，在表示激光器的温度特性的特性温度下进行观察的情况下，670nm波长相对于640nm波长，特性温度优异5倍左右。因此，从确保高温下的光输出的观点出发，670nm波长相对于640nm波长优异5倍以上，此外，能够发出5倍的光输出。
[0132]
这样，若波长差为30nm以下，则能够通过光输出的增加来补偿由长波长化引起的可见度的降低，因此即使是670nm波长也能够获得与640nm波长同等的视觉确认性。因此，若波长差为30nm以下，则在同一图像内的各像素中能够得到相同对比度的图像，能够抑制画质的降低。
[0133]
另外，通过组合多个波长的激光，短波长侧的激光能够确保可见度，长波长侧的激光能够确保高温动作。因此，通过组合短波长与长波长能够同时实现作为红色ld特有的课题即明亮度与高温动作。
[0134]
(半导体激光装置的制造方法)
[0135]
接下来，对其他实施方式1的半导体激光装置ld01的制造方法的一例进行说明。图3～图7是表示半导体激光装置ld01的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。
[0136]
实施方式1的半导体激光装置ld01的制造方法主要包括：(1)在gaas基板1之上形成n型包覆层2的工序；(2)形成掩模mk的工序；(3)通过选择生长法形成发光层el01、el02、el03、el04的工序；(4)形成p型包覆层3及覆盖层5的工序(包括掩模mk的去除工序)；以及(5)形成脊及电极并进行单片化的工序。
[0137]
(1)在gaas基板1之上形成n型包覆层2的工序
[0138]
首先，如图3a所示，利用mocvd法在gaas基板1之上外延生长厚度约2μm的n型包覆层2。n型包覆层2的组成为(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0＜x≤1、0＜y＜1)，这里，x＝1、y＝0.5。在本实施方式中，考虑gaas基板1的晶格匹配，将in组成y调整为0.5。另外，al与ga的组成比(x：1-x)优选x更大，也可以是(x：1-x)＝1：0。
[0139]
(2)形成掩模mk的工序
[0140]
接下来，如图3b所示，在形成n型包覆层2之后，利用cvd法在n型包覆层2的表面形成作为掩模mk发挥功能的氧化硅(sio2)膜mk0。该sio2膜mk0是阻碍晶体生长的膜，例如也可以使用氮化硅(si3n4)膜。
[0141]
在形成sio2膜后，如图4所示，使用光刻法在sio2膜上形成多个带状的开口部(在本实施方式中为四个开口部)。四个开口部的宽度(相当于图1a中所示的x方向(水平方向)的大小)各不相同，形成为图4的左侧的宽度ew01最广，最右侧的宽度ew04最窄。即，以宽度成为ew04＜ew03＜ew02＜ew01的关系的方式(参照图2a)，形成掩模mk01～mk05。
[0142]
(3)通过选择生长法形成发光层el01、el02、el03、el04的工序
[0143]
接下来，如图5所示，在掩模mk的开口部的区域形成发光层el01、el02、el03、el04。如图2b所示那样，该发光层el由下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl以及上部p侧引导层pgl构成。这些层的形成通过被称作选择生长的方法来实施。选择生长法利用在掩模mk的上表面没有形成结晶这一点，仅在掩模mk的开口部的区域形成所希望的膜。
[0144]
由选择生长法生长的晶体为(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0≤x＜1、0＜y＜1)，所使用的原料
气体是三甲基铝(tma)、三甲基镓(tmg)或三甲基铟(tmi)等。
[0145]
通过选择生长法，在掩模mk的开口部的区域，如图2b所示，以下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl、量子阱层qw以及上部p侧引导层pgl的顺序成膜。作为一例，下部n侧引导层ngl以及上部p侧引导层pgl由(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp构成，组成比为x＝0.7、y＝0.5，膜厚均为50nm～60nm。量子阱层qw由gainp构成，膜厚为5nm～6nm。阻挡层bl由(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp构成，组成比为x＝0.7、y＝0.5，膜厚均为5nm～6nm。在掩模mk的开口部最宽的区域(ew01)形成发光层el01，在掩模mk的开口部最较窄的区域(ew04)形成发光层el04。另外，在通过选择生长法形成发光层el时，在发光层el形成倾斜面11。即，发光层el具有在所述脊的长度方向(相当于图1a以及图9a的y方向)上延伸的侧面，该侧面随着发光层el的厚度增加而向内侧倾斜。
[0146]
在形成该发光层el的工序中，通过选择生长法形成(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp，表示元素的组成比例的x与y的值如以下那样设定。
[0147]
引导层gl有时也被称作sch(separated confinement heterostructure：分离限制异质结构)层、限制层，优选的是比包覆层2(3)的折射率高且比量子阱层qw的折射率低。因此，以与包覆层2(3)相比al组成比x变小的方式调整原料的供给比。例如，以al组成比x为包覆层2(3)最高、且按引导层gl或者阻挡层bl、量子阱层qw的顺序降低的方式调整原料气体的供给量。
[0148]
在本实施方式中，引导层gl以及阻挡层bl的组成为x＝0.7、y＝0.5。另外，在量子阱层qw的生长中不进行原料气体的tma的供给，量子阱层qw为不含有al(即，x＝0)的gainp。量子阱层qw的厚度在5nm～6nm的范围内形成。
[0149]
由选择生长法形成的发光层el作为光波导中的芯层发挥功能。发光层el的厚度也依赖于波长、各层的折射率，在红色激光器中从约50nm～约500nm的范围中选择，在本实施方式中合计为约100nm的厚度。
[0150]
另外，通过选择生长法形成的发光层el的厚度eh在各个发光层el中不同。即，根据掩模mk的开口部的大小，选择生长的发光层el的厚度产生差异，发光层el的宽度ew越窄，发光层el的厚度eh越厚。具体而言，从图5的左侧起，厚度成为eheh01＜eh02＜eh03＜eh04的关系。
[0151]
如上述那样，当通过选择生长法在掩模mk的不同的开口区域堆积发光层el时，发光层el的膜厚不同。该机理尚不清楚，但可以设想为以下的(i)～(iv)。
[0152]
(i)在选择生长法中，在掩模mk的表面不产生膜生长，因此供给到掩模mk的表面的原料气体在掩模mk的表面上移动(migrate)而移动到掩模mk的开口部的区域。(ii)掩模mk的表面积越大，移动的原料气体的量越多。(iii)在与表面积大的掩模mk邻接的掩模mk的开口部的区域中，更多量的原料气体移动到开口部，开口部的原料气体的浓度变高。另外，若掩模mk的开口部较小，则原料气体的浓度变得更高。(iv)作为结果，向在掩模mk的开口部最窄的区域形成的发光层、在图5中为el04供给更多的原料。
[0153]
(4)形成p型包覆层3以及覆盖层5的工序(包括掩模mk的去除工序)
[0154]
接下来，如图6所示，去除掩模mk。然后，如图7a所示，利用mocvd法外延生长厚度约2μm的p型包覆层3，接着形成0.5μm的覆盖层5。另外，在形成p型包覆层3的中途包括形成蚀刻停止层6的工序。蚀刻停止层6作为在接下来的工序(5)中蚀刻p型包覆层3而形成脊4时的
蚀刻停止层发挥功能。作为各层的一例，p型包覆层3由alinp构成，其膜厚为2μm。另外，蚀刻停止层6由gainp构成，其膜厚为2nm。
[0155]
(5)形成脊及电极并进行单片化的工序
[0156]
接下来，如图7b所示，将p型包覆层3蚀刻加工成规定形状，对发光层el01、el02、el03、el04分别形成脊4。另外，在图7b中，夸张记载了从包覆层2的上表面到脊4的上端(p侧电极7p侧端部)的厚度，但通过蚀刻形成的脊4的高度(厚度方向的距离)例如为1μm左右。然后，形成未图示的sio2等钝化氧化膜，使用光刻法与蚀刻技术在脊上部设置氧化膜的开口部，并在其上形成p侧电极7p。图7c是表示形成至电极的半导体激光ld01的概略剖面图，该形状相当于图2a中作为立体图示出的半导体激光ld01。之后，劈开gaas基板，在劈开面形成端面涂层等，从而形成图2a所示那样的射出多个不同波长的激光的半导体激光装置ld01。
[0157]
这样，在本实施方式1中，通过选择生长法堆积的层是在工序(3)中形成的相对较薄的发光层el。另一方面，在工序(1)以及工序(4)中形成的较厚的n型包覆层2、p型包覆层3不使用选择生长法而形成。
[0158]
这里，最厚的发光层el04是最薄的发光层el01的厚度的约1.2～1.3倍。这意味着20～30nm左右的厚度差异，即使与也包含gaas基板1在内的总厚度(几μm(几千nm))相比也是微小的厚度。例如，在从n型包覆层2的下表面到覆盖层5的上表面的厚度th为4～5μm(4000～5000nm)的情况下，最厚的发光层el04与最薄的发光层el01的厚度差异(20～30nm)也不到厚度th的1％。这样，通过仅用选择生长法形成发光层el，能够抑制各个发光部em的高度的差异。
[0159]
这样，能够根据形成在同一面上的发光层el01、el02、el03、el04的厚度，使激光的光谱中的峰值波长的值不同。另外，在半导体激光装置的制造过程中，由于通过选择生长法形成的仅是发光层el(n型包覆层、p型包覆层并未通过选择生长法形成)，因此芯片整体的高度中所占的阶差减少。这样，通过分三次(n型包覆层、发光层el、p型包覆层)实施晶体生长，在n型/p型包覆层(约4μm)中不产生膜厚差，仅在相对较薄地形成的发光层(约100nm)的膜厚产生差。因此，可抑制从发光部em放射的各个光束位置的高度之差。进而，能够使结向下(j-down)安装时的焊料的润湿性均匀，另外，能够防止芯片倾斜，不会产生不良情况。
[0160]
(效果)
[0161]
能够从四个发光部em01、em02、em03、em04放射光谱中的峰值波长在规定的范围内不同的激光。由此，可抑制由激光的干涉引起的画质降低，能够进一步提高广色域、高分辨率、宽视角等的可见度和画质。即，在实施方式1中，能够提供有助于提高可见度和画质的半导体激光装置。
[0162]
(变形例1)
[0163]
对实施方式1的半导体激光装置ld01的制造方法的变形例1进行说明。图8a是表示实施方式1的半导体激光装置的制造方法的变形例1所含的工序的一例的主要部分剖面图。
[0164]
在实施方式1的变形例1中，如图8a所示，在工序(1)之后以及工序(3)之后，形成缓冲层bal(或者也称作再生长界面层)。即，缓冲层bal(厚度3nm)形成于n型包覆层2的表面和发光层el的表面。
[0165]
如上述那样，红色区域的激光装置由含有al的(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp的结晶层构成，al非常容易氧化。因此，缓冲层bal形成为用于抑制工序间的晶体生长界面的氧化的防氧化
层。若发生al的氧化，则载流子的非发光复合的比例增加，产生发光效率的下降等性能降低，因此并不优选。另外，缓冲层bal选自不包含al、或者al混晶比少的材料，例如选择gainp或者gaas。另外，在选择gaas作为缓冲层bal的情况下，也可以在形成缓冲层bal之后接着进行的工序之前进行蚀刻去除。这是因为gaas吸收光，因此只要抑制工序间的al氧化，则在完成品中也可以不存在。
[0166]
(变形例2)
[0167]
对实施方式1的半导体激光装置ld01的制造方法的变形例2进行说明。图8b是表示实施方式1的半导体激光装置的制造方法的变形例2所含的工序的一例的主要部分剖面图。
[0168]
在实施方式1的变形例2中，如图8b所示，在实施方式1的工序(1)与工序(4)的中途形成缓冲层bal。即，在n型包覆层2的形成中途形成缓冲层bal，在其上形成掩模mk之后，连续地选择生长剩余的n型包覆层2、发光层el、p型包覆层3的一部分、缓冲层bal。然后，在掩模mk的去除工序之后，连续地晶体生长剩余的p型包覆层3、覆盖层5。另外，在p型包覆层3中也可以包含蚀刻停止层6。经过这些工序，缓冲层bal在n型包覆层2的内部和p型包覆层3的内部，与发光层el的界面隔开规定的距离而形成。这样，通过距发光层el的界面具有规定的距离地设置缓冲层bal，能够减少光的吸收，并且能够调整折射率的分布。
[0169]
另外，上述变形例1、2也能够应用于以下所示的其他实施方式2中。
[0170]
[其他实施方式2]
[0171]
在其他实施方式2的半导体激光装置ld1中，形成有放射红色区域的激光(波长λ＝600nm～700nm)的三个发光部em11、em12、em13。在从发光部em放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上且30nm以下的范围。
[0172]
另外，各个发光部em11、em12、em13的宽度(ew11、ew12、ew13)的大小不同。另外，从各个发光部em11、em12、em13放射不同波长的激光。另外，除了各个发光部em11、em12、em13中的发光层el11、el12、el13的结晶层的厚度eh不同之外，各个发光层el11、el12、el13的结晶层的组成比也不同。
[0173]
实施方式2的半导体激光装置ld1除了使各个发光部em11、em12、em13的结晶层的组成比不同之外，是与实施方式1的半导体激光装置ld01相同的构成。因此，只要没有特别提及，以下主要说明与实施方式1不同的点，省略相同说明的重复。另外，在实施方式2中，实施方式1的左右的构成相反，实施方式1所示的构成中的发光部的数量以及蚀刻停止膜6，为了便于说明而省略。
[0174]
详细内容之后叙述，在红色区域的激光中，在半导体激光装置的结晶层中添加有al(铝)和in(铟)。在实施方式2的半导体激光装置中，通过改变构成结晶层的组成内的特别是in(铟)的组成比，也能够从一个芯片放射不同波长的多个激光。
[0175]
(半导体激光装置的构成)
[0176]
图9a是表示其他实施方式2的半导体激光装置ld1的构成的一例的主要部分立体图。图9b是表示实施方式2的半导体激光装置中的发光层el11～el13的构成的一例的主要部分剖面图。
[0177]
如图9a所示，半导体激光装置ld1在gaas基板1之上形成有n型包覆层2、发光层el11、el12、el13以及p型包覆层3。另外，在半导体激光装置ld1中形成三个发光部em11、
em12、em13，各个发光部em中的发光层el11、el12、el13的宽度(相当于图1a中所示的x方向(水平方向)的大小)不同。即，宽度成为ew13＜ew12＜ew11的关系。另外，发光层el的厚度eh也与实施方式1同样地各不相同，但在实施方式2中只要没有特别提及，就省略与厚度相关的说明。另外，厚度eh成为eh11＜eh12＜eh13的关系。进而，在发光层el的上端的边缘部与实施方式1同样地形成倾斜面11，但在实施方式2中省略说明。
[0178]
另外，在各个发光部em11、em12、em13中形成有脊4，该脊4作为蚀刻去除p型包覆层3的一部分而形成的电流狭窄结构(电流注入结构)以及用于横向(图1a的x方向)的光限制的结构。另外，在gaas基板1的背面与脊4的上表面形成有n侧电极7n和p侧电极7p。
[0179]
通过对n侧电极7n和p侧电极7p施加电流，从形成于三个发光部em11、em12、em13的发光区域er11、er12、er13放射红色区域的激光(波长：600nm～700nm)。放射的波长λ成为发光部em13＞发光部em12＞发光部em11的关系。作为一例，从发光区域er11放射654nm的波长的激光，从er12放射658nm的波长的激光，从er13放射662nm的波长的激光。
[0180]
另外，在上述例子中，各个波长以每4nm的差异设定，但这些波长的差异能够在1.5nm～30nm之间适当选择。例如，在将波长之差设为1.5nm的情况下，从发光区域er11放射620nm的波长的激光，从er12放射621.5nm的波长的激光，从er13放射623nm的波长的激光。另外，在将波长之差设为30nm的情况下，从发光区域er11放射630nm的波长的激光，从er12放射660nm的波长的激光，从er13放射690nm的波长的激光。
[0181]
另外，发光层el11、el12、el13的结晶层由(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0≤x＜1、0＜y＜1)的结晶层构成，各个发光层el中的结晶层的in组成比(y)不同。作为一例，发光层el11的in组成比(y)为0.51、发光层el12的in组成比(y)为0.55、发光层el13的in组成比(y)为0.59。该in组成比(y)的详细内容之后叙述，优选从0.35～0.65的范围中选择。另外，如后述那样，发光层el由多个层构成，al组成(x)为量子阱层qw最小。另外，若al组成(x)大于约0.5，则成为间接迁移型，因此量子阱层qw的al组成(x)为0.5以下。
[0182]
通过图9b对发光层el11、el12、el13的构成的一例进行说明。如图9b所示，发光层el由下部n侧引导层ngl(几十nm)、量子阱层qw(几nm～几十nm)、阻挡层bl(几nm～几十nm)以及上部p侧引导层pgl(几十nm)构成，以总计100nm左右的厚度形成。图9a所示的发光区域er11、er12、er13相当于量子阱层qw的期望区域。在图9b中，量子阱层qw表示为单一量子阱层(sqw)，但也可以是多重量子阱层(mqw)。
[0183]
另外，在本实施方式中表现为发光层el的情况下，除了意味着在发光层el中包含上述下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl以及上部p侧引导层pgl的全部之外，有时意味着包含量子阱层qw与阻挡层bl、或者意味着也包含p型包覆层3的一部分。
[0184]
(半导体激光装置的制造方法)
[0185]
接下来，对其他实施方式2的半导体激光装置ld1的制造方法的一例进行说明。图10～图14是表示半导体激光装置ld1的制造方法所含的工序的一例的示意图。图10a～图14a是表示实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分剖面图。图10b～图14b是表示实施方式2的半导体激光装置的制造方法所含的工序的一例的主要部分立体图。
[0186]
实施方式2的半导体激光装置ld1的制造方法主要包括：(1)在gaas基板1之上形成n型包覆层2的工序；(2)形成掩模mk的工序；(3)通过选择生长法形成发光层el11、el12、
el13的工序；(4)形成p型包覆层3及覆盖层5的工序(包括掩模mk的去除工序)；以及(5)形成脊及电极并进行单片化的工序。
[0187]
(1)在gaas基板1之上形成n型包覆层2的工序
[0188]
首先，如图10a以及图10b所示，利用mocvd法在gaas基板1之上外延生长厚度约2μm的n型包覆层2。n型包覆层2的组成为w(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0＜x≤1、0＜y＜1)，这里，x＝1、y＝0.5。在本实施方式中，考虑gaas基板1的晶格匹配，将in组成y调整为0.5。另外，al与ga的组成比(x：1-x)优选x更大，也可以是(x：1-x)＝1：0。
[0189]
(2)形成掩模mk的工序
[0190]
接下来，如图10c以及图10d所示，在形成n型包覆层2之后，利用cvd法在n型包覆层2的表面形成作为掩模mk发挥功能的氧化硅(sio2)膜mk0。该sio2膜mk0是阻碍晶体生长的膜，例如也可以使用氮化硅(si3n4)膜。
[0191]
在形成sio2膜后，如图11a以及图11b所示，使用光刻法在sio2膜上形成多个带状的开口部(在本实施方式中为三个开口部)。三个开口部的宽度(相当于图1a中所示的x方向(水平方向)的大小)各不相同，以从图11a以及图11b的左侧起依次变宽的方式形成。即，以宽度成为ew13＜ew12＜ew11的关系的方式形成。另外，形成三个开口部的掩模mk各自的宽度(相当于图1a中所示的x方向(水平方向)的大小)以从图11a以及图11b的左侧起依次变窄的方式形成。作为一例，各个掩模宽度为mk4：50μm、mk3：35μm、mk2：30μm、mk1：15μm。
[0192]
(3)通过选择生长法形成发光层el11、el12、el13的工序
[0193]
接下来，如图12a以及图12b所示，在掩模mk的开口部的区域，形成由下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl以及上部p侧引导层pgl构成的发光层el11、el12、el13。这些层的形成通过被称作选择生长的方法来实施。选择生长法利用在掩模mk的上表面没有形成结晶这一点，仅在掩模mk的开口部的区域形成所希望的膜。
[0194]
通过选择生长法生长的结晶为(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp(0≤x＜1、0＜y＜1)，所使用的原料气体为三甲基铝(tma)、三甲基镓(tmg)或三甲基铟(tmi)等。
[0195]
通过选择生长法，在掩模mk的开口部的区域，依次形成下部n侧引导层ngl、量子阱层qw、阻挡层bl以及上部p侧引导层pgl。在掩模mk的开口部最宽的区域(ew11)形成发光层el11，在掩模mk的开口部最窄的区域(ew13)形成发光层el13。另外，在中间的开口部的区域(ew12)形成发光层el12。
[0196]
在形成该发光层el的工序中，通过选择生长法形成(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp，但表示元素的组成比例的x与y的值如以下那样设定。
[0197]
引导层gl有时也被称作sch(separated confinement heterostructure)层、限制层，优选的是比包覆层2(3)的折射率高且比量子阱层qw的折射率低。因此，以与包覆层2(3)相比al组成比x变小的方式调整原料的供给比。例如，以al组成比x为包覆层2(3)最高、且按引导层gl或者阻挡层bl、量子阱层qw的顺序降低的方式调整原料气体的供给量。
[0198]
在本实施方式中，引导层gl以及阻挡层bl的组成由(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp构成，将组成比设为x＝0.7、y＝0.5，膜厚例如为50nm～60nm。另外，在量子阱层qw的生长中不进行原料气体的tma的供给，量子阱层qw不含有al(即，x＝0)，层的组成为gainp。量子阱层qw的厚度在5nm～6nm的范围内形成。
[0199]
通过选择生长法形成的发光层el作为光波导发挥芯层的功能。发光层el的厚度也
依赖于波长、各层的折射率，在红色激光器中从约50nm～约500nm的范围中选择，在本实施方式中合计为约100nm的厚度。
[0200]
在形成该发光层el的工序中，使选择生长的生长速率高于通常的速率来实施。例如，若通常的生长速率为1～2μm/h的情况，则在本实施方式中，增加原料气体的供给量而将生长速率提高至1.2～1.8左右。通过这样提高生长速率，能够控制发光层el11、el12、el13中的in组成。具体而言，in组成在形成于掩模mk的开口部最窄的区域(ew13)的发光层el13中最高，接着，按发光层el12、发光层el11的顺序in组成降低。这样，使用掩模mk的开口宽度窄的带中的in组成变高的条件。
[0201]
关于能够在发光层el11、el12、el13中分别控制in组成的机理尚不明确，但可以设想为以下的(i)～(iv)。
[0202]
(i)在选择生长法中，在掩模mk的表面不产生膜生长，因此供给到掩模mk的表面的原料气体在掩模mk的表面上移动(migrate)而移动到掩模mk的开口部的区域。(ii)掩模mk的表面积越大，移动的原料气体的量越多。(iii)在与表面积较大的掩模mk邻接的掩模mk的开口部的区域，更多量的原料气体移动到开口部，开口部的原料气体的浓度变高。另外，若掩模mk的开口部较小，则原料气体的浓度也变得更高。(iv)作为结果，在形成于掩模mk的开口部最窄的区域的发光层el13获取更多的in。这样，利用促进掩模mk的表面上的原料气体的横向扩散、特别是容易受到横向扩散的影响的原料(例如含有in的tmi)的组成变高这一现象，来调整各开口部的组成比。
[0203]
另外，发光层el的厚度成为发光层el11＜发光层el12＜发光层el13的关系。
[0204]
(4)形成p型包覆层3以及覆盖层5的工序(包括掩模mk的去除工序)
[0205]
接下来，如图13a以及图13b所示，去除掩模mk。然后，如图14a以及图14b所示，通过mocvd法外延生长厚度约2μm的p型包覆层3，接着形成0.5μm的覆盖层。
[0206]
(5)形成脊及电极并进行单片化的工序
[0207]
接下来，如图14c以及图14d所示，将p型包覆层3蚀刻加工成规定形状，对发光层el11、el12、el13分别形成脊4。另外，在图14c中，夸张记载了从包覆层2的上表面到脊4的上端(图9a所示的p侧电极7p侧端部)的厚度，但通过蚀刻形成的脊4的高度(厚度方向的距离)例如为1μm左右。然后，形成未图示的sio2等钝化氧化膜，使用光刻法与蚀刻技术在脊上部设置氧化膜的开口部，并在其上形成p侧电极7p。之后，劈开gaas基板，在劈开面形成端面涂层等，从而形成图9a所示那样的半导体激光装置ld1。
[0208]
(振荡波长与组成比(in组成比)的关系)
[0209]
接下来，使用图15～图17，对振荡波长与组成比(in组成比)的关系进行说明。图15与图16是表示通过选择生长法形成的量子阱层qw中的in组成比与振荡波长的关系的图。图17是表示量子阱层qw的in组成比所对应的ga
1-y
inyp的应变量的图。
[0210]
另外，图15与图16为了表示振荡波长与组成比(in组成比)的原理性的关系，是为了使量子阱层qw的膜厚不影响振荡波长，通过将量子阱层qw的膜厚形成得较厚(例如20nm以上的厚度)而获得的数据(实施方式2的量子阱层qw为5nm～6nm)。因此，图15与图16与实施方式2的半导体激光装置ld1中的结构(尺寸等)并不完全一致。
[0211]
在图15中，示出了针对不同宽度(相当于图11a以及图11b中的掩模mk的开口宽度ew)的发光部em11、em12、em13，将工序(3)中的选择生长的条件设为增大横向扩散的情况
(图中的
◆
的曲线)以及减小横向扩散的情况(图中的
■
的曲线)的结果。在图16中，示出了图15的具体的数值结果。如图15所示，在减小了横向扩散的情况下(图中的
■
的曲线)，几乎看不到发光部em11、em12、em13中的振荡波长的变化。另一方面，在增大了横向扩散的情况下(图中的
◆
的曲线)，可理解为在发光部em11、em12、em13的每一个中振荡波长发生变化。如图16具体所示，发光部em11中的量子阱层qw(ga
1-y
inyp)的in组成比y为0.51，振荡波长为654nm。发光部em12中的量子阱层qw(ga
1-y
inyp)的in组成比y为0.55，振荡波长为658nm。另外，发光部em13中的量子阱层qw(ga
1-y
inyp)的in组成比y为0.59，振荡波长为662nm。这样，通过使量子阱层qw(ga
1-y
inyp)的in组成比y变化，能够控制振荡波长。另外，上述in组成比表示脊4的下方位置的活性层el中的值。
[0212]
图17是表示量子阱层qw的in组成比所对应的ga
1-y
inyp的应变量的图。如图17所示，通过使in组成比从0.5(应变量0％)变化，应变量也变化。如图15以及图16所示，能够通过in组成比来调整振荡波长，但若应变量变大，则活性层的品质变差，发光效率降低。因而，虽然也依赖于ga
1-y
inyp的膜厚，但膜厚10nm左右的量子阱层qw的应变量优选为-2.0％～+2.5％的范围，该情况下的in组成比为0.35～0.65。即，发光层el中的量子阱层qw的in组成比优选的是从0.35～0.65的范围中选择。另外，量子阱层qw的in组成比为0.35的情况下的振荡波长为620nm，in组成比为0.65的情况下的振荡波长为690nm。这样，通过变更in组成比，能够将振荡波长控制在至少620nm至690nm的范围内。
[0213]
接下来，对本发明人们在实施方式2中除了使发光层的膜厚变化之外，还改变发光层el的结晶的组成比，从而改变(控制)振荡波长的经过进行说明。
[0214]
本发明人们认识到，作为使波长变化的方法，有使发光层的膜厚变化的方法以及使发光层的组成变化的方法。另外，根据本发明人们的研究，发现波长越短，波长相对于发光层的膜厚的变化量越小。例如，得出了如下结论：在红色区域的波长带的情况下，量子阱层qw为5nm附近的厚度，在膜厚的调整中，波长的变化量(调整范围)存在极限，仅通过膜厚的调整的有可能无法确保足够的波长差。
[0215]
因此，本发明人们着眼于，除了使发光层的膜厚变化之外，还通过利用发光层的组成差，使能量带隙变化，进行波长的控制。
[0216]
这里，对于红色波长带的(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp活性层，需要至少由al与in构成的(al
x
ga
1-x
)
1-y
inyp混晶的包覆层。当为了使能量带隙变化而增加al的组成比(导入量)时，有时产生如以下的(1)(2)所示的工艺上的技术困难。(1)al容易氧化，因此选择生长工序中的界面处理变得困难。(2)al容易在选择生长时的掩模上形成多源(poly)堆积物，难以控制生长的结晶的组成。因此，本发明人们发现，为了改变能量带隙，特别是通过调整结晶中的in组成比，对波长变化量的可控性和工艺上的优势这两方都是有效的。即，通过改变构成结晶层的组成中的in组成比，能够更容易地从一个芯片放射不同波长的多个激光。
[0217]
(效果)
[0218]
实施方式2的半导体激光装置ld1也起到与实施方式1的半导体激光装置ld01相同的效果。另外，在实施方式2的半导体激光装置ld1中，通过根据发光层el11、el12、el13的宽度形成各个组成比不同的发光层el，能够改变从三个发光部em11、em12、em13放射的波长。由此，能够抑制由激光的干涉引起的画质降低，能够进一步提高广色域、高分辨率、宽视角等的可见度和画质。
[0219]
[其他实施方式3]
[0220]
接下来，对将其他实施方式3的半导体激光装置应用于作为光学设备装置的头戴式显示器(hmd：head mount display)、平视显示器(head-up display)、ar玻璃等显示器装置的方式进行说明。实施方式3的半导体激光装置除了对施加于半导体激光装置的电流进一步叠加高频之外，是与其他实施方式1、2的半导体激光装置相同的构成。因此，只要没有特别提及，以下主要说明与实施方式1、2不同的点，省略相同说明的重复。
[0221]
图18是使用了其他实施方式3的半导体激光装置的光学设备装置的系统概略图。图19是表示实施方式3的半导体激光装置中的激光的光谱分布的概略图。
[0222]
图18所示的光学设备装置具备放射rgb(红色
·
绿色
·
蓝色)三色激光的、由红色
·
绿色
·
蓝色的ld(ldr、ldg、ldb)构成的ld模块(ldm)。在ld模块(ldm)连接有ld驱动电路(drc)。ld驱动电路(drc)具备对红色ld(ldr)、绿色ld(ldg)以及蓝色ld(ldb)施加电流来控制驱动的红色
·
绿色
·
蓝色用的ld驱动电路(drcr、crcg、decb)。在ld驱动电路(drc)连接有高频叠加电路(hfc)。高频叠加电路(hfc)具备对红色
·
绿色
·
蓝色用的ld驱动电路(drcr、crcg、decb)叠加高频的、红色
·
绿色
·
蓝色用的高频叠加电路(hecr、hfcg、hfcb)。另外，从ld模块(ldm)放射的红色
·
绿色
·
蓝色的激光通过准直透镜cl输入作为图像显示用的空间调制元件的mems。从mems输出的rgb(红色
·
绿色
·
蓝色)三色激光(rgb-l)从入射侧光栅ig入射到波导wg。之后，通过波导wg内而从出射侧光栅og射出的激光投影到视网膜等投影部pr。
[0223]
图19示出了rgb(红色
·
绿色
·
蓝色)三色激光中的红色ld(ldr)中的激光的光谱分布。如图19所示，在红色ld(ldr)中，由于通过红色用的高频叠加电路(hecr)对驱动电流叠加高频，因此从红色ld(ldr)放射的激光的波长的光谱的半峰全宽fwhm扩大到1.0nm。从红色ld(ldr)放射的激光各自的波长例如为λ31：640nm、λ32：643nm、λ33：646nm、λ34：649nm。即，各个波长λ31～λ34的峰值(p31～p34)的间隔(δλ312、δλ323、δλ334)被设定为3nm。
[0224]
这样，在施加了高频叠加的情况下，能够扩大激光的光谱的半峰全宽fwhm。因此，与未施加高频叠加的情况下的光谱的半峰全宽fwhm较窄的情况相比，能够使整体的光谱的分布更加均等化。通过使光谱分布均等化，能够使得不易产生由同一图像内的波长差引起的色调的差异(色温的差异)，能够实现画质的提高。
[0225]
另外，在不改变激光的波长而仅通过高频叠加来实现光谱宽度的扩大的情况下，为了比1.5nm扩大，需要在比15ns短的脉冲下进行驱动。而且，能够在进行高电流下的驱动的同时实现短脉冲驱动的驱动电路的技术难度高，难以实现。因此，在该情况下，光谱分布停留在1.5nm左右。然而，如本实施方式3那样，除了高频叠加之外，还改变多个激光的波长而进行宽频带化，从而可实现带减少的效果，能够实现更明确的画质改善。
[0226]
以上，基于实施方式对由本发明人完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于所述实施方式，在不脱离其主旨的范围能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，对红色区域的半导体激光装置进行了说明，但若为红色以外的可见光区域，则也能够应用于其他颜色区域的半导体激光装置中。另外，在上述实施方式中，作为改变峰值波长的方法，控制了发光层的宽度、厚度、或者组成比，但也可以使用衍射光栅来改变激光的峰值波长。另外，在上述实施方式中，对gaas(基板)/algainp(结晶层)的半导体激光装置进行了说明，但也能够应用于gaas/gainasp的半导体激光装置中。
[0227]
另外，在上述实施方式中，对从一个半导体激光装置射出波长不同的三个或者四个激光的情况进行了说明，但射出的激光也可以是五个以上。
[0228]
另外，即使在记载了特定数值例的情况下，除了理论上明确限定于该数值的情况之外，既可以是超过该特定数值的数值，也可以是小于该特定数值的数值。另外，关于成分，是“含有a作为主要成分的b”等的意思，并非排除含有其他成分的方式。
[0229]
另外，在上述实施方式中，包含以下的方式。
[0230]
(附记1)
[0231]
一种半导体激光装置，具有：基板；第一导电型的第一包覆层和第二导电型的第二包覆层，层叠于所述基板的主面；以及发光层，以被所述第一包覆层与所述第二包覆层夹持的方式形成，且在与所述基板主面平行的第一面上形成，所述发光层具有放射激光的多个发光部，在从所述多个发光区域放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上。
[0232]
(附记2)
[0233]
在附记1所述的半导体激光装置中，所述发光层放射600nm以上且700nm以下的范围的波长的红色区域的激光。
[0234]
(附记3)
[0235]
在附记1所述的半导体激光装置中，所述发光部为三个以上。
[0236]
(附记4)
[0237]
在附记1所述的半导体激光装置中，
[0238]
在从所述多个发光部放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为3nm以上且30nm以下的范围。
[0239]
(附记5)
[0240]
在附记1所述的半导体激光装置中，
[0241]
在从所述多个发光部放射的激光中，放射最长波长的激光的光谱中的峰值波长与放射最短波长的激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上且30nm以下的范围。
[0242]
(附记6)
[0243]
在附记1所述的半导体激光装置中，
[0244]
所述多个发光部与邻接的发光部之间的距离在5μm以上且100μm以下的范围内形成。
[0245]
(附记7)
[0246]
在附记1所述的半导体激光装置中，
[0247]
所述半导体激光装置为法布里珀罗型(febry-perot)的激光二极管，从所述多个发光部放射的各个激光的光束的光谱线宽为0.01nm以上且1nm以下。
[0248]
(附记8)
[0249]
在附记1所述的半导体激光装置中，
[0250]
所述半导体激光装置为分布反馈型(distributed feedback)或者分布反射型(distributed bragg reflector)的激光二极管，从所述多个发光部放射的各个激光的光束的光谱线宽为0.0001nm以上且0.01nm以下。
[0251]
(附记9)
[0252]
一种半导体激光装置，该半导体激光装置具有多个发光部，该多个发光部形成在基板的主面上，放射600nm以上且700nm以下的范围的波长的激光，
[0253]
在从所述多个发光部放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上，通过对所述发光部施加叠加了高频的电流，扩大所述激光的光谱宽度，
[0254]
从所述发光部放射的所述激光通过波导照射到投影部。
[0255]
(附记10)
[0256]
一种光学设备装置，具有：
[0257]
半导体激光装置；
[0258]
驱动电路，向所述半导体激光装置施加电流而使所述半导体激光装置驱动；
[0259]
高频叠加电路，与所述驱动电路连接；
[0260]
波导，引导从所述半导体激光装置放射的激光；
[0261]
以及投影部，投影由所述波导引导的激光，
[0262]
所述半导体激光装置
[0263]
具有多个发光部，该多个发光部形成在基板的主面上，放射600nm以上且700nm以下的范围的波长的激光，
[0264]
在从所述多个发光部放射的激光中，至少一个激光的光谱中的峰值波长与其他激光的光谱中的峰值波长之差为1.5nm以上，
[0265]
通过所述高频叠加电路使高频叠加在所述电流上，从而扩大所述激光的光谱宽度。