專利名稱：半導(dǎo)體激光器設(shè)備及其制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備及其制造方法；在該設(shè)備中一個半導(dǎo)體襯底上制作有多個半導(dǎo)體激光器。
近些年來，光盤已得到普及，其記錄格式已有許多變更。當(dāng)用光學(xué)方法讀取不同標準的光盤時，需要不同標準的半導(dǎo)體激光器。例如，為了讀取CD(只讀光盤)和DVD(數(shù)字化通用光盤)這兩種型光盤，需要發(fā)射波長大約為780nm的紅外線激光器和發(fā)射波長大約為650nm的紅色激光器。
在以上的情況中，要求半導(dǎo)體激光器設(shè)備能夠在一個組件中發(fā)射兩種波長的激光光線，用于對拾波器進行縮小化并降低拾波器的成本。
而且，要求半導(dǎo)體激光器設(shè)備能夠在一個組件中發(fā)射兩種波長的兩種激光光線，或者，要求半導(dǎo)體激光器設(shè)備能夠為激光打印機和記錄-再現(xiàn)型光盤(除光盤以外)的即使在相同波長上為低輸出和高輸出發(fā)射兩種型激光光線。另外，也可以考慮波長相同的兩束相同的輸出的激光器。
為了滿足這些要求，已開發(fā)了在一個半導(dǎo)體襯底上提供兩個半導(dǎo)體激光器的技術(shù)。但是，當(dāng)在單個半導(dǎo)體襯底上制作兩種不同特征的半導(dǎo)體激光器時，經(jīng)常無法通過一次晶體成長來制作該設(shè)備。相應(yīng)地，本申請者已提議在單部分導(dǎo)體襯底上多次執(zhí)行晶體成長的方法，盡管還不知道該方法(即，該方法不是原先的技術(shù))。也就是說，該方法具有一些過程首先在半導(dǎo)體襯底上生長一個激光器結(jié)構(gòu)；局部地對第一次用結(jié)晶方法(crystallinically)生長的激光器結(jié)構(gòu)進行蝕刻，用于暴露半導(dǎo)體襯底；其后，用結(jié)晶方法生長第二次被疊加于其上的另一個激光器結(jié)構(gòu)，并除去隨后在前面所生長的激光器結(jié)構(gòu)上形成的激光器結(jié)構(gòu)的那個部分。
圖3A、3B和3C~3G表現(xiàn)了一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備的剖面，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器這兩種半導(dǎo)體激光器被生長在GaAs襯底上。首先，如圖3A所示，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9被生長在n型GaAs襯底1上，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9由n型GaAs緩沖層2、n型AlGaAs第一包覆層3、AlGaAs第一導(dǎo)向體層4、多量子井活性層5、AlGaAs第二導(dǎo)向體層6、p型AlGaAs第二包覆層7和p型GaAs接觸層(涂有鋅)8構(gòu)成。然后，如圖3A右手側(cè)的部分中所示，通過蝕刻來除去基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9的部分區(qū)域，直到暴露n型GaAs襯底1為止。
隨后，如圖3B中所示，基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18被生長在整個表面上，基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18由n型GaAs緩沖層11、n型AlGaInP第一包覆層12、AlGaInP第一導(dǎo)向體層13、多個量子井活性層14、AlGaInP第二導(dǎo)向體層15、p型AlGaInP第二包覆層16和p型GaAs接觸層17構(gòu)成。
接下來，如圖3C所示，通過蝕刻來除去被疊加在前面所形成的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9上的隨后形成的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18的區(qū)域。此外，除去位于n型GaAs襯底1上的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9與基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18之間的邊界部分，直到暴露n型GaAs襯底1為止，從而制成一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18被并置在n型GaAs襯底1上。
隨后，如圖3D所示，通過蝕刻來分別全部和部分地除去基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9的p型GaAs接觸層8和p型AlGaAs第二包覆層7，以便只留下規(guī)定寬度的中心部分，從而在該中心部分中形成條紋狀的隆起部分10。同時，通過蝕刻來分別全部和部分地除去基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18的p型GaAs接觸層17和p型AlGaInP第二包覆層16，從而在中心部分中形成條紋狀的隆起部分20。
隨后，如圖3E所示，n型GaAs電流收縮層21被生長在整個基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18之上。隨后，如圖3F所示，通過蝕刻來除去位于隆起部分10和20的上部的n型GaAs電流收縮層21的一個不必要的部分以及元素隔離部分22，以便電流只在隆起部分10和20中流動。
隨后，如圖3G所示，在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9的整個表面上形成p型AuZn/Au電極23。同時，在基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18的整個表面上形成p型AuZn/Au電極24。此外，在n型GaAs襯底1的整個后表面上形成n型AuGe/Ni電極25。
這樣，如圖3G所示，形成了一種半導(dǎo)體激光器器件，在該半導(dǎo)體激光器器件中，在一個n型GaAs襯底1上提供基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18這兩種半導(dǎo)體激光器。
但是，用于在單個半導(dǎo)體襯底上多次執(zhí)行晶體生長的前述半導(dǎo)體激光器設(shè)備制造方法有以下各種問題。也就是說，如圖3E所示，在整個基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器18上生長n型GaAs電流收縮層21，所以，還在隆起部分10和20上制作n型GaAs電流收縮層21。因此，要求除去被制作在隆起部分10和20上的n型GaAs電流收縮層21，以便電流在隆起部分20和21中流動。通過用保護層保護除所暴露的隆起部分10和20的上部以及元素隔離部分22以外的各個部分，并通過只蝕刻所暴露的隆起部分10和20的上部以及元素隔離部分22，來執(zhí)行上述情況中的除去任務(wù)。
但是，如圖4A、4B和4C所示，被形成在隆起部分10和20(由位于圖中的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器9側(cè)邊上的隆起部分10表示)上的不必要的n型GaAs電流收縮層21按梯形的形狀生長，這個形狀將概略地將隆起部分10和20的上表面的寬度作為底部，并且，該梯形的高度隨著n型GaAs電流收縮層21的厚度的增加而增加，并具有接近于三角形的形狀。
所以，當(dāng)如圖5A和5B所示通過蝕刻來除去形狀接近于三角形的這個不必要的n型GaAs電流收縮層21(由隆起部分10代表)時，由于蝕刻的進展約略均勻，因此，要求實現(xiàn)更深入的蝕刻，以便完全暴露隆起部分10和20的上表面。所以，在沿隆起部分10的上表面的邊緣部分伸展并如圖5A所示那樣薄的n型GaAs電流收縮層21的那個部分中，蝕刻如圖5B所示那樣向下達到p型第二包覆層7，并且，隆起部分10的p型第二包覆層7被不利地暴露。雖然未示出，但是，隆起部分20的p型第二包覆層16的情況也會如此。
然后，暴露用于發(fā)射激光的活性層的鄰域，并且，激光的界限變得不穩(wěn)定。而且，激光特征也會退化。將要注意，參考數(shù)字26表示圖5A和5B中的保護層。
所以，當(dāng)對不必要的n型GaAs電流收縮層21進行蝕刻時，要求既不暴露p型第二包覆層7也不暴露p型第二包覆層16，所以，蝕刻要求先進的可控制性。另外，當(dāng)多個半導(dǎo)體激光器被整體地制作在單部分導(dǎo)體襯底上時，要求同時控制多個隆起部分的蝕刻，并且，這使蝕刻不必要的n型GaAs電流收縮層21更加困難。
針對前述問題的一個對策是可以考慮一種方法，該方法用于減小將要被生長的n型GaAs電流收縮層21的薄膜厚度，以便如圖6A所示將隆起部分10和20上的n型GaAs電流收縮層21的梯形高度壓低(只示出隆起部分10，隆起部分20的情況也會如此)。但是，隨著n型GaAs電流收縮層21的薄膜厚度的減小，電流會從隆起部分10和20中泄漏出去，從而不利地放松了電流界限效應(yīng)。在以上的情況中，泄漏電流增加，從而使可靠性退化，進一步導(dǎo)致無法獲得激光器振蕩。
而且，如圖6B所示，情況可能會是由于在制作隆起部分10的過程中的蝕刻期間，p型GaAs接觸層8與p型第二包覆層7的組成成分之間有差別，因此，在p型GaAs接觸層8上生成屋檐狀的突起(見圖3D)。如果在此情形中用MBE(分子束外延)方法來薄薄地形成n型GaAs電流收縮層21，那么，如圖6B所示，不在p型GaAs接觸層8的凸出邊緣的后表面?zhèn)冗吷仙Ln型GaAs電流收縮層21。在以上的情況中，存在一個問題構(gòu)成隆起部分10的p型GaAs接觸層8和p型第二包覆層7的側(cè)表面不被n型GaAs電流收縮層21覆蓋，并且，類似于圖5B中的情況，p型第二包覆層7被不利地暴露。雖然未示出，但是，在半導(dǎo)體激光器18的隆起部分20、p型第二包覆層16和p型GaAs接觸層17方面，存在類似的問題。
發(fā)明概述相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種具有多個半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，可以穩(wěn)定、容易地制作這多個半導(dǎo)體激光器，而不會放松電流界限效應(yīng)或暴露第二包覆層。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，多個半導(dǎo)體激光器被并置在半導(dǎo)體襯底上，這些半導(dǎo)體激光器每個包括活性層；被布置在該活性層的兩側(cè)上的第一包覆層和第二包覆層；以及，位于第二包覆層上的接觸層，其中，第二包覆層和接觸層的一部分構(gòu)成隆起部分，以及，半導(dǎo)體激光器設(shè)備包括光界限層，在除每個第二包覆層的隆起部分的上表面以外的區(qū)域中提供該光界限層，該光界限層的折射率不同于第二包覆層的折射率；以及，
在光界限層上所提供的電介質(zhì)薄膜。
根據(jù)上述構(gòu)造，光界限層(在除隆起部分的上表面以外的區(qū)域中被提供，其折射率不同于第二包覆層的折射率)起到了作為將光限制在第二包覆層中的橫向模式控制層的作用。而且，被層壓在光界限層上的電介質(zhì)薄膜用作使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。所以，在光界限層(不被要求用作電流收縮層)可以在用作橫向模式控制層的范圍以內(nèi)制作得較薄。
所以，被形成在隆起部分上的光界限層變得約略平坦，除去隆起部分上的不必要的光界限層的過程中的蝕刻因而變得容易。結(jié)果，不需要執(zhí)行深入蝕刻，這防止了隆起部分的側(cè)面的第二包覆層的暴露，并穩(wěn)定地實現(xiàn)了將光限制在第二包覆層中。
而且，在一個實施例中，電介質(zhì)薄膜用作電流收縮層，該電流收縮層使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動。
根據(jù)這個實施例，電介質(zhì)薄膜用作使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。所以，在光界限層在可以用作橫向模式控制層的范圍以內(nèi)，可以使該層作得較?。徊⑶?，可以在隆起部分上將光界限層制作得約略平坦。
在一個實施例中，電介質(zhì)薄膜是絕緣薄膜。
根據(jù)這個實施例，電介質(zhì)薄膜是絕緣薄膜。所以，電介質(zhì)薄膜用作使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。
在一個實施例中，電介質(zhì)薄膜的薄膜厚度不超過0.5μm。
根據(jù)這個實施例，因此，通過在除去隆起部分上的不必要的光界限層的過程中進行蝕刻，來容易地除去電介質(zhì)薄膜(其薄膜厚度不超過0.5μm)。另外，允許電介質(zhì)薄膜具有充分的熱散逸。
在一個實施例中，光界限層的傳導(dǎo)類型與第二包覆層的傳導(dǎo)類型相反。
根據(jù)這個實施例，光界限層的傳導(dǎo)類型與第二包覆層的傳導(dǎo)類型相反。所以，進一步改善關(guān)于隆起部分的電流限制效應(yīng)，并可以獲得進一步被穩(wěn)定的光發(fā)射。
在一個實施例中，光界限層是高電阻層，它具有不小于1×102·cm的電阻值。
根據(jù)這個實施例，光界限層由高電阻層構(gòu)成。所以，進一步改善關(guān)于隆起部分的電流限制效應(yīng)，并可以獲得進一步被穩(wěn)定的光發(fā)射。
在一個實施例中，光界限層用作損失導(dǎo)向體，該損失導(dǎo)向體從活性層吸收光并將光限制在第二包覆層中。
根據(jù)這個實施例，光界限層用作吸收光的損失導(dǎo)向體。所以，在活性層中發(fā)生有效的折射率差。所以，通過控制除隆起部分以外的第二包覆層的那個部分的層厚度，該設(shè)備可以用作所謂的自激振蕩激光器。
在一個實施例中，光界限層的薄膜厚度不超過2μm。
根據(jù)這個實施例，光界限層的薄膜厚度不超過2μm。所以，形成在隆起部分上的光界限層變得約略平坦，并且，通過蝕刻，可以容易地除去隆起部分上的不必要的光界限層。
另外，在制作前述發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的過程中，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備制造方法采用CVD(化學(xué)氣相沉積)方法將電介質(zhì)層生長在隆起部分的側(cè)面上以及隆起部分的橫斜突起(凸出的邊緣)的后表面上。
根據(jù)上述構(gòu)造，在制作上述發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的過程中，也可以可靠、容易地將電介質(zhì)薄膜生長在隆起部分的側(cè)面上和隆起部分的凸出邊緣的后表面上。所以，第二包覆層得到可靠的保護，在發(fā)射激光的活性層的鄰域中沒有留出第二包覆層的被暴露的部分，并且，可以穩(wěn)定地實現(xiàn)第二包覆層中的激光界限。這樣，可以防止激光器特征退化。
附圖簡述通過下文提供的詳細描述和附圖，將會更完全地理解本發(fā)明。這些附圖只是以說明性的方式被提供，因此對本發(fā)明沒有限制的作用。在這些附圖中
圖1A、1B和1C~1J是制造過程中的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的截面視圖；圖2A、2B、2C和2D是一種半導(dǎo)激光器設(shè)備的截面視圖，該半導(dǎo)體激光器設(shè)備不同于制造過程中的圖1A、1B和1C~1J中的半導(dǎo)體激光器設(shè)備；圖3A、3B和3C~3G是一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備的截面視圖，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，在制造過程中，兩個半導(dǎo)體激光器被制作在襯底上；圖4A、4B和4C是表示其中生長圖3E中的電流收縮層的各種情形的視圖；圖5A和5B是表示其中對如圖4A、4B和4C所示被生長的電流收縮層進行蝕刻的情形的視圖；以及，圖6A和6B是在圖3F中薄薄地形成電流收縮層的情況的問題的說明性視圖。
較佳發(fā)明的詳細描述以下將根據(jù)附圖中所示的各個實施例來詳細地描述本發(fā)明。
(第一實施例)圖1A、1B和1C~1J是制造過程中的本第一實施例的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的截面視圖。將參照圖1A、1B和1C~1J來描述本半導(dǎo)體激光器設(shè)備的制造方法。
首先，如圖1A所示，n型GaAs緩沖層32、n型AlGaAs第一包覆層33、AlGaAs第一導(dǎo)向體層34、多量子井活性層35、AlGaAs第二導(dǎo)向體層36、p型AlGaAs第二包覆層37和p型GaAs接觸層(涂有鋅)38通過MOCVD(金屬有機化學(xué)氣相沉積)被接連生長在n型GaAs襯底31上，從而作為半導(dǎo)體激光器的一個例子形成了基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39。這樣，實現(xiàn)了第一次晶體生長。
接下來，如圖1B所示，通過蝕刻來除去基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39的部分區(qū)域。接下來，如圖C所示，n型GaAs緩沖層41、n型AlGaInP第一包覆層42、AlGaInP第一導(dǎo)向體層43、多量子井活性層44、AlGaInP第二導(dǎo)向體層45、p型AlGaInP第二包覆層46和p型GaAs接觸層47通過MOCVD被接連生長在整個表面上，從而作為半導(dǎo)體激光器的一個例子形成了基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48。這樣，實現(xiàn)了第二次晶體生長。
雖然各個層被描繪成按直角彎曲以便在邊界處垂直地延伸，該邊界處于圖1C中被生長在n型GaAs襯底31上的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48與被生長在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39上的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48之間，但是，各個層實際上的形成過程應(yīng)畫成平緩的曲線。
接下來，如圖1D所示，被疊加在前面所制作的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39上的隨后制作的基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48的區(qū)域以及位于n型GaAs襯底31上的基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39與基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48之間的邊界區(qū)域49被除去，直到暴露n型GaAs襯底31為止，以便制成一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48被并置在n型GaAs襯底31上。
隨后，如圖1E所示，通過蝕刻來分別全部和部分地除去基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39的p型GaAs接觸層38和p型AlGaAs第二包覆層37，以便留出規(guī)定寬度的中心部分，從而在中心部分中制成條紋狀的隆起部分50。同時，通過蝕刻來全部和部分地除去基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48的p型GaAs接觸層47和p型AlGaInP第二包覆層46，留出規(guī)定寬度的中心部分，從而在中心部分中制成條紋狀的隆起部分51。
接下來，如圖1F所示，光界限層通過MOCVD或MBE方法被制作在包括邊界區(qū)域49的整個表面上，該光界限層由一種半導(dǎo)體構(gòu)成，該半導(dǎo)體的折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率。在本實施例中，n型GaAs層52被制成光界限層，該光界限層的折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率。在以上的情況中，n型GaAs層52生長成厚度不超過2μm(最好是大約0.5μm)的層，以便隨后可通過蝕刻來被容易地除去。雖然光界限層由本第一實施例中的n型GaAs層52構(gòu)成，但是，該層也可以由具有不小于1×102·cm的高電阻值的GaAs層構(gòu)成。
隨后，如圖1G所示，通過PCVD(等離子體激活化學(xué)氣相沉積)方法，在n型GaAs層52的整個表面上制作SiN薄膜53(作為電介質(zhì)薄膜的一個例子)。在以上的情況中，SiN薄膜53的薄膜厚度不超過大約0.5μm，因為熱散逸隨著該薄膜厚度的增加而減少。雖然電介質(zhì)薄膜由本第一實施例中的SiN薄膜構(gòu)成，但是，即使該層由用SiO、AlO或類似物制成的絕緣薄膜構(gòu)成，也可以獲得類似的效果。
接下來，如圖1H所示，不包括隆起部分50和51以及位于基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39與基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48之間的邊界區(qū)域49的各個區(qū)域受到保護層54的保護。然后，如圖1I所示，通過蝕刻來除去被制作在隆起部分50和51以及邊界區(qū)域49上的不必要的SiN薄膜53和不必要的n型GaAs層52。
在以上的情況中，如上文所述，薄薄地形成n型GaAs層52和SiN薄膜53，使它們的厚度分別是大約0.5μm和不超過0.5μm。所以，通過蝕刻，可以容易地除去在隆起部分50和51上約略平坦的n型GaAs層52和SiN薄膜53。
光界限層(n型GaAs層52)用作將光限制在第二包覆層37和46中的橫向模式控制層，該光界限層由半導(dǎo)體構(gòu)成，該半導(dǎo)體的折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率。而且，電介質(zhì)薄膜(SiN薄膜53)用作使除隆起部分50和51以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。所以，在保證光界限功能的范圍以內(nèi)，可以薄薄地形成n型GaAs層52，n型GaAs層52的折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率；并且，可以容易地實現(xiàn)蝕刻，用于除去隆起部分50和51上的不必要的n型GaAs層52。
接下來，如圖1J所示，分別在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39的隆起部分50和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48的隆起部分51上制作p型AuZn/Au電極55和56。此外，在n型GaAs襯底31的整個后表面上制作n型AuGe/Ni電極57。
這樣，如圖1J所示，制作了一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，在該半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48這兩種半導(dǎo)體激光器被集成在一個n型GaAs襯底31上。
由于n型GaAs層52用作吸收光的損失導(dǎo)向體，因此，也可以通過控制除隆起部分50和51以外的p型第二包覆層37和46的層厚度，來提供所謂的自激振蕩激光器。
如上所述，在本第一實施例中，在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器39和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器48上形成隆起部分50和51；其后，將n型GaAs層52制作成具有不超過2μm(最好是大約0.5μm)的薄膜厚度，n型GaAs層52是光界限層，其折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率。所以，n型GaAs層52在隆起部分50和51上約略平坦，并能夠通過蝕刻被容易地除去。所以，不要求前述深入蝕刻，并可以防止暴露隆起部分50和51的p型第二包覆層37和46以及p型GaAs接觸層38和47。
結(jié)果，可以穩(wěn)定地實現(xiàn)將光限制在第二包覆層37和46中，并可以防止激光器特征退化。
但是，如果薄薄地形成n型GaAs層52，那么，可減少作為電流收縮層的功能。相應(yīng)地，通過將SiN薄膜53在n型GaAs層52上形成為電介質(zhì)薄膜，可以加強電流收縮功能。
利用以上的布置，可以穩(wěn)定、容易地形成具有兩個半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，這兩個半導(dǎo)體激光器有效地執(zhí)行電流限制，并且，其中既不暴露第二包覆層37也不暴露第二包覆層46。
在以上的情況中，光界限層是n型GaAs層52，其傳導(dǎo)類型與p型第二包覆層37和46的傳導(dǎo)類型相反；該光界限層的折射率不同于p型第二包覆層37和46的折射率。所以，進一步改善了將電流限制在隆起部分50和51中的效果，并可以獲得進一步被穩(wěn)定的光發(fā)射。
也可以用具有不小于1×102·cm的高電阻值的GaAs層來構(gòu)成光界限層。在以上的情況中，進一步改善了將電流限制在隆起部分50和51中的效果，并可以獲得進一步被穩(wěn)定的光發(fā)射。
(第二實施例)本第二實施例涉及在構(gòu)成半導(dǎo)體激光器的隆起部分的p型GaAs接觸層上制作凸出邊緣的情況。圖2A、2B、2C和2D表現(xiàn)了制造過程中的本第二實施例的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的剖面。將參照圖2A、2B、2C和2D來描述本半導(dǎo)體激光器設(shè)備的制造方法。
首先，類似于第一實施例的圖1A~1E，通過在單個n型GaAs襯底61上兩次執(zhí)行晶體生長，來形成基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67；并且，在半導(dǎo)體激光器64和67上制作隆起部分68和69。在以上的情況中，如果半導(dǎo)體激光器64、67的p型第二包覆層62、65與p型GaAs接觸層63、66之間存在蝕刻比率差異，則將凸出的邊緣制成隆起部分68和69的p型GaAs接觸層63和66上的橫斜突起。這樣，提供了圖2A中的情形。
根據(jù)p型第二包覆層62、65與p型GaAs接觸層63、66之間的蝕刻比率差異，來生成隆起部分68和69的凸出邊緣；所以，不可避免地會或多或少生成凸出的邊緣。尤其當(dāng)較長時間實行濕蝕時，形成的凸出邊緣更加顯著。
接下來，如圖2B所示，用MBE方法在包括邊界區(qū)域70(位于基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64與基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67之間)的整個表面上形成光界限層，該光界限層的折射率不同于p型第二包覆層62和65的折射率。在本第二實施例中，將n型GaAs層71制成其折射率不同于p型第二包覆層62和65的折射率的光界限層。在以上的情況中被生長的n型GaAs層71的層厚度不超過大約0.5μm，以便隨后可以通過蝕刻來容易地除去該層。MBE方法具有高方向性，無法用n型GaAs層71完全覆蓋位于凸出的邊緣和p型GaAs接觸層63、66所遮蔽的側(cè)面上的p型第二包覆層62和65。所以，實際上暴露發(fā)光部分的鄰域，并且，激光器特征退化。
相應(yīng)地，如圖2C所示，通過PCVD(等離子體化學(xué)氣相沉積)，將SiN薄膜72制成包括邊界區(qū)域70的整個表面上的電介質(zhì)薄膜的一個例子。以上情況中的SiN薄膜72的薄膜厚度不超過大約0.5μm，因為熱散逸隨著該厚度的增加而減少。利用這種布置，位于隆起部分68和69的側(cè)面上的p型第二包覆層62和65的暴露的表面被完全覆蓋。特別是，各種CVD方法(例如，PCVD方法)將在氣相狀態(tài)中形成薄膜，所以，也可以在凸出邊緣的后表面上可靠地制成薄膜。
接下來，不包括隆起部分68和69以及位于基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64與基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67之間的邊界區(qū)域70的區(qū)域得到保護層(未示出)的保護。然后，如圖2D所示，通過蝕刻來除去被制作在隆起部分68和69以及邊界區(qū)域70上的不必要的SiN薄膜72和n型GaAs層71。
在以上的情況中，如上所述，將n型GaAs層71和SiN薄膜72稀疏地制成具有不超過0.5μm的厚度。由于這個原因，可以通過蝕刻來容易地除去在隆起部分68和69上約略平坦的n型GaAs層71和SiN薄膜72。另外，用SiN薄膜72完全覆蓋位于隆起部分68和69的側(cè)面上的p型第二包覆層62和65的表面。
隨后，類似于第一實施例的圖1J，在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64的隆起部分68上并在基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67的隆起部分69上制作p型電極(未示出)。此外，在n型GaAs襯底61的整個后表面上制作n型電極(未示出)。
這樣，制作了一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其中，基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67這兩種半導(dǎo)體激光器被集成在一個n型GaAs襯底61上。
如上所述，在本第二實施例中，分別在基于AlGaAs的半導(dǎo)體激光器64和基于AlGaInP的半導(dǎo)體激光器67上形成隆起部分68和69；其后，將n型GaAs層71形成具有不超過大約0.5μm的薄膜厚度，n型GaAs層71是由一種半導(dǎo)體構(gòu)成的光界限層，該半導(dǎo)體的折射率不同于第二包覆層62和65的折射率。所以，可以通過蝕刻來容易地除去在隆起部分68和69上約略平坦的n型GaAs層71。
但是，如果薄薄地形成n型GaAs層71，那么，可減少電流收縮層的功能。另外，如果在隆起部分68和69的p型GaAs接觸層63和66中形成凸出的邊緣，那么，沒有用n型GaAs層71完全覆蓋凸出的邊緣所遮蔽的隆起部分68和69的側(cè)表面的p型第二包覆層62和65。相應(yīng)地，通過用PCVD在n型GaAs層71上形成作為電介質(zhì)薄膜的SiN薄膜72，來完全覆蓋隆起部分68和69的被暴露的側(cè)面，并加強電流收縮功能。
利用這種布置，可以穩(wěn)定、容易地制作一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，該半導(dǎo)體激光器設(shè)備具有兩個半導(dǎo)體激光器，這兩個半導(dǎo)體激光器能夠穩(wěn)定地將光限制到第二包覆層62和65中，能夠防止激光器特征的退化并有效地執(zhí)行電流限制。
已根據(jù)在一個同樣的半導(dǎo)體襯底上制作兩個半導(dǎo)體激光器的例子，描述了前述的每個實施例。但是，無須說本發(fā)明可以被應(yīng)用于在一個同樣的半導(dǎo)體襯底上制作三個或更多半導(dǎo)體激光器的情況。
而且，本發(fā)明不局限于前述兩個實施例中的任何一個實施例，并且也可以采用生長方法、晶體合成和傳導(dǎo)型各種組合。
從上文中顯而易見，在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，其折射率不同于第二包覆層的折射率的光界限層和電介質(zhì)薄膜被接連層壓在一些區(qū)域中，這些區(qū)域處于被并置在半導(dǎo)體襯底上的多個半導(dǎo)體激光器的第二包覆層的上側(cè)邊上，并且不包括隆起部分的上表面。所以，光界限層用作用于將光限制在包覆層中的橫向模式控制層。另外，電介質(zhì)薄膜用作使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。
相應(yīng)地，不需要將光界限層用作電流收縮層；并且，在光界限層可以用作橫向模式控制層的范圍以內(nèi)，可以使光界限層作得薄些。所以，被制作在隆起部分上的光界限層變得約略平坦，并且，可以通過蝕刻來容易地除去隆起部分上的不必要的光界限層。結(jié)果，可以防止因深入蝕刻而造成的隆起部分的側(cè)面上的第二包覆層暴露，并可以穩(wěn)定地實現(xiàn)將光限制在第二包覆層中。
而且，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備制造方法通過制造前述發(fā)明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的過程中的CVD，還將電介質(zhì)薄膜生長在隆起部分的側(cè)面和隆起部分的橫斜突起(凸出的邊緣)的后表面上。所以，即使沒有用光界限層完全覆蓋隆起部分的側(cè)面和隆起部分的凸出邊緣的后表面，也可以可靠地保護第二包覆層。
相應(yīng)地，在所制作的半導(dǎo)體激光器設(shè)備中，第二包覆層的部分沒有向發(fā)射激光的活性層的鄰域暴露，并且，可以穩(wěn)定地實現(xiàn)將激光限制在第二包覆層中。結(jié)果，可以獲得穩(wěn)定的激光器特征。
本發(fā)明如此被加以描述；將會顯而易見，相同的內(nèi)容可以有許多變化方式。這類變化不會被視作脫離本發(fā)明的精神和范圍；精通該技術(shù)領(lǐng)域的人將會明白的所有這類修改意在被包括在以下的權(quán)利要求書的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其中，多個半導(dǎo)體激光器被并置在半導(dǎo)體襯底上，其特征在于這些半導(dǎo)體激光器每個都包括活性層；被布置在該活性層的兩側(cè)上的第一包覆層和第二包覆層；以及，位于第二包覆層上的接觸層，其中，第二包覆層和接觸層的一部分構(gòu)成隆起部分，以及，該半導(dǎo)體激光器設(shè)備包括光界限層，在除每個第二包覆層每層的隆起部分的上表面以外的區(qū)域中提供該光界限層，該光界限層的折射率不同于第二包覆層的折射率；以及，在該光界限層上所提供的電介質(zhì)薄膜。
2.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，電介質(zhì)薄膜用作使除隆起部分以外的各個部分中沒有電流流動的電流收縮層。
3.如權(quán)利要求2中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，電介質(zhì)薄膜是絕緣薄膜。
4.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，電介質(zhì)薄膜的薄膜厚度不超過0.5μm。
5.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，光界限層的傳導(dǎo)類型與第二包覆層的傳導(dǎo)類型相反。
6.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，光界限層是具有不小于1×102·cm的電阻值的高電阻層。
7.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，光界限層用作從活性層吸收光并將光限制在第二包覆層中的損失導(dǎo)向體。
8.如權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于其中，光界限層的薄膜厚度不超過2μm。
9.一種用于制造權(quán)利要求1中所聲明的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的方法，其特征在于包括以下步驟利用化學(xué)氣相沉積方法，將電介質(zhì)層生長在隆起部分的側(cè)面上和隆起部分的橫斜突起的后表面上。
全文摘要
在兩個半導(dǎo)體激光器的隆起部分的整個表面上形成光界限層，使其具有不超過2μm(大約0.5μm)的小的薄膜厚度；該光界限層由一種半導(dǎo)體構(gòu)成，該半導(dǎo)體的折射率不同于p型第二包覆層的折射率。這樣，隆起部分上的光界限層變得約略平坦，以便可以通過蝕刻來被容易地除去。結(jié)果，防止了因深入蝕刻而造成的隆起部分的p型第二包覆層的暴露，從而允許穩(wěn)定地實現(xiàn)將光限制到p型包覆層中。電介質(zhì)薄膜被形成在光界限層上，并加強了因光界限層的厚度減小而損失的電流收縮功能。
文檔編號H01S5/22GK1501557SQ20031011636
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者上田禎亮, 介, 宮嵜啟介, 和田一彥, 彥, 毅, 辰巳正毅, 司, 森本泰司 申請人:夏普株式會社