專利名稱：多波長激光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多波長激光二極管，更具體涉及可以改進(jìn)反射層結(jié)構(gòu)以便在整個可見光范圍內(nèi)實現(xiàn)高反射率的多波長激光二極管。
背景技術(shù)：
激光二極管被用作用于各種存儲的光學(xué)拾取，以便響應(yīng)于電流的施加產(chǎn)生光。
激光二極管在振蕩層的一端上需要高反射率鏡面或反射面，以便獲得高功率激光束，其中制造這種反射面需要涂敷高反射性薄膜。為了產(chǎn)生這種高反射薄膜，迄今為止已進(jìn)行了各種研究。
圖1是常規(guī)激光二極管的透視圖；圖2是沿圖1的線II-II的剖面圖，以及圖3是沿圖1的線III-III的另一剖面圖。
參考圖1至3，激光二極管10包括用于產(chǎn)生光的振蕩結(jié)構(gòu)12、在振蕩結(jié)構(gòu)12的頂側(cè)和下側(cè)上分別涂敷的p-金屬層26和n-金屬層28、在振蕩結(jié)構(gòu)12的一端上形成的高反射率的反射層30以及在與反射層30相對的振蕩結(jié)構(gòu)12的另一端上形成的抗反射層40。
振蕩結(jié)構(gòu)12包括在半導(dǎo)體襯底14上依次形成的下覆層16、有源層18、上覆層20和上帽蓋層24。上覆層20具有在其中心上部中形成的脊部20a，以便在脊部22a的兩側(cè)形成非有源區(qū)22，如電流阻擋層。
當(dāng)正向電壓施加到具有上述振蕩結(jié)構(gòu)12的激光二極管10的p-和n-金屬層26和28時，電子和空穴沿垂直路徑被引入有源層18中，在有源層18中電子和空穴結(jié)合，以發(fā)射激光束，即，發(fā)射對應(yīng)于有源層18的能量帶隙的光子。
反射層30形成在接近脊部22a的一端的振蕩結(jié)構(gòu)12的一個表面上以及抗反射層40形成在與反射層30相對的振蕩結(jié)構(gòu)的另一表面上，以便在反射層和抗反射層30和40之間形成的空腔諧振器可以產(chǎn)生激光振蕩。
反射層30由介質(zhì)材料制成，且包括交替淀積的至少7對Al2O3和Si3N4層，以增加反射率。
但是，用于形成多層介質(zhì)材料的反射層30的工序花費很長時期，同時產(chǎn)生差的可靠性。盡管多層介質(zhì)層相對于單個波長可以實現(xiàn)優(yōu)秀的反射率，但是存在一個關(guān)鍵的缺點，其中它相對于多波長帶不能實現(xiàn)均勻的反射率。
亦即，每個介質(zhì)層的厚度由λ/4n決定，其中λ是待反射的激光束的波長，該激光束從包括有源層18和上下覆層16和20的振蕩層發(fā)射，以及n是相應(yīng)的介質(zhì)材料的反射率。
圖4和5示出了常規(guī)介質(zhì)反射層相對于波長的反射率例子，其中圖4圖示了介質(zhì)反射層相對于波長的反射率曲線，相應(yīng)的激光束具有715nm的波長，以及圖5圖示了介質(zhì)反射層相對于波長的反射率曲線，相應(yīng)的激光束具有780nm的波長。
圖4中所示的曲線在715nm處具有約92％的最高反射率。但是，可以看到在650nm以下的波長范圍反射率顯著地下降。圖5中所示的曲線也具有約92％的最高反射率。但是，它也可以看到在700nm以下的波長范圍反射率顯著地下降。
由此，基于介質(zhì)材料的這種反射層僅在特定的波長范圍中具有高反射率，但是在寬的波長范圍內(nèi)并不能保持高反射率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)解決了現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，且因此本發(fā)明的目的是提供一種具有至少一個金屬反射層的多波長激光二極管，以便簡化其制造工藝以及提高生產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有至少一個金屬反射層的多波長激光二極管，以便在多波長范圍中均勻地實現(xiàn)高反射率。
為了獲得該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種多波長激光二極管，包括包括半導(dǎo)體襯底以及在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層和脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；在包括脊部的一端的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成的第一金屬層，第一金屬層由在至少預(yù)定波長的第一波長范圍中具有高反射率的金屬制成；以及在第一金屬層上形成的第二金屬層，第二金屬層由在預(yù)定波長的第二波長范圍中具有高反射率的金屬制成。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在第一金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面之間插入的介質(zhì)層。
優(yōu)選，第一金屬層由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的一種材料制成。
優(yōu)選，第二金屬層由鋁制成。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在第一和第二金屬層之間插入高反射率中間金屬層。
在此情況下，中間金屬層優(yōu)選通過濺射或電子束淀積而形成。
優(yōu)選，第一金屬層由Au或Cu制成，中間金屬層由Ag制成，以及第二金屬層由Al制成。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在第二金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
優(yōu)選，通過濺射或電子束淀積形成第一和第二金屬層。
為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供另一種多波長激光二極管，包括包括半導(dǎo)體襯底以及在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層和脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；以及在包括脊部的縱向端的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成的高反射率金屬層，且高反射率金屬層由至少兩種高反射率金屬的混合物制成，由此在高反射率金屬層的第一區(qū)域中富有在至少預(yù)定波長的高波長范圍中具有高反射率的第一金屬，以由此在其中形成高-波長反射區(qū)，以及在高反射率金屬層的第二區(qū)域中富有在預(yù)定波長下的低波長范圍中具有高反射率的第二金屬，以由此在其中形成低波長反射區(qū)。
優(yōu)選，第一金屬層是選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種，以及第二金屬是鋁。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在高反射率金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面之間插入的介質(zhì)層。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在高反射率金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
優(yōu)選，高反射率金屬層通過第一和第二金屬的共濺射或同步電子束淀積而形成。
為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種多波長激光二極管，包括包括半導(dǎo)體襯底以及在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層和脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；以及在包括脊部的縱向端的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成的第一金屬層，且第一金屬層由至少兩種高反射率金屬的混合物制成，由此在高反射率金屬層的第一區(qū)中富有在至少第一波長的高波長范圍中具有高反射率第一金屬，以由此在其中形成高波長反射區(qū)，以及在高反射率金屬層的第二區(qū)中富有第一波長和第一波長下的第二波長之間的波長范圍中具有高反射率的第二金屬，由此在其中形成中間波長反射區(qū)；以及在第一金屬層上形成的第二金屬層，第二金屬層由在第二波長下的低波長范圍中具有高反射率的金屬制成。
優(yōu)選，第一金屬層是選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種材料，以及第二金屬是Ag，以及第三金屬由Al制成。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在第一金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面之間插入的介質(zhì)層。
本發(fā)明的多波長激光二極管還可以包括在第二金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
優(yōu)選，通過共濺射或第一和第二金屬的同步電子束淀積形成第一金屬層。
先前描述的本發(fā)明的多波長激光二極管的任意一個還可以包括在與其第一表面相對的振蕩結(jié)構(gòu)的第二表面上形成的抗反射層。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他目的、特點以及其他優(yōu)點，其中圖1是常規(guī)激光二極管的透視圖；圖2是沿圖1的線II-II的剖面圖，圖3是沿圖1的線III-III的另一剖面圖；圖4和5是說明常規(guī)介質(zhì)反射層相對于波長的反射率曲線的曲線圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的多波長激光二極管的剖面圖；圖7是說明各種金屬與波長相關(guān)的反射率曲線的曲線圖；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例Au-Al層相對于波長的反射率曲線的曲線圖；圖9是圖6所示的多波長激光二極管的選擇性方案的剖面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的多波長激光二極管的剖面圖；圖11是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例Au-Ag-Al層相對于波長的反射率曲線的曲線圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的多波長激光二極管的剖面圖；圖13是圖12所示的多波長激光二極管的選擇性方案的剖面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的多波長激光二極管的剖面圖；以及圖15是圖14所示的多波長激光二極管的選擇性方案的剖面圖；具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的多波長激光二極管的剖面圖，為了簡化僅僅示出了對應(yīng)于圖3中的A部分的整個激光二極管的一部分。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的多波長激光二極管100具有一個振蕩結(jié)構(gòu)102，該振蕩結(jié)構(gòu)102包括在半導(dǎo)體襯底104上依次形成的n-摻雜或下覆層106、有源層108、具有脊部(未示出，參看圖2中的脊部20a)的p-摻雜或上覆層110，在脊部的兩側(cè)形成的非有源區(qū)(未示出，參看圖2中的非有源區(qū)22)以及帽蓋層114。
在振蕩結(jié)構(gòu)102的頂側(cè)和下側(cè)上分別形成p-和n-金屬層116和118，在包括脊(未示出)的縱向端的振蕩結(jié)構(gòu)102的一個表面上形成反射層120，以及在與反射層120相對的振蕩結(jié)構(gòu)的另一側(cè)面上形成抗反射層(未示出)。
反射層120包括介質(zhì)層122、第一金屬層124和第二金屬層126。通過淀積介質(zhì)材料如Al2O3、Si3N4和SiO2形成薄膜介質(zhì)層122。介質(zhì)層122使p-和n-金屬層116和118與反射金屬層124和126電絕緣。當(dāng)然，如果通過工藝的適當(dāng)改進(jìn)可以在p-和n-金屬層116和118以及反射金屬層124和126之間實現(xiàn)電絕緣，那么可以省略介質(zhì)層122。
第一金屬層124設(shè)計成在高波長范圍(例如，至少400nm)中獲得優(yōu)選至少95％的高反射率，且由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種金屬制成。第二金屬層126優(yōu)選由鋁制成，以在相對低的波長范圍(例如，在400nm以下)中實現(xiàn)高反射率。
現(xiàn)在進(jìn)一步參考圖7和8與圖6一起描述本發(fā)明，其中圖7是說明各種金屬相對于波長的反射率曲線的曲線圖，以及圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例Au-Al層相對于波長的反射率曲線的曲線圖。
參考圖7，Ag、Au和Cu與Al相比在高波長范圍中每個表現(xiàn)出較高的反射率，但是與Al相比在低波長范圍中表現(xiàn)出較低的反射率。此外，盡管Ag、Au和Cu的每一種在特定波長以下表現(xiàn)出反射率突然下降，但是Al在低波長范圍中通常保持約至少90％的高反射率。
因此，如圖6所示，當(dāng)通過在振蕩結(jié)構(gòu)102的表面選擇地涂敷介質(zhì)層122和在介質(zhì)層122上依次涂敷Ag、Au或Cu的第一金屬層124和Al的第二金屬層126形成反射層120時，反射層120在如圖8所示的整個波長范圍中可以實現(xiàn)約至少90％的高反射率。在圖8中，第一金屬層124由例如具有優(yōu)秀的粘附性的Au制成。Au可以用Ag、Cu、Pd或Pt代替。如圖8所示，由于Au主要反射高波長范圍中的光和Al主要反射低波長范圍中的光，因此反射率曲線表現(xiàn)出比較高的反射率。
在此情況下，通過濺射或電子束淀積而淀積第一和第二金屬層124和146。
濺射使濺射氣體流動到真空室中，以使之沖撞目標(biāo)，由此從靶材料形成等離子體，以便等離子體以薄膜的形式涂敷在襯底上。通常，濺射氣體利用惰性氣體如Ar。
簡單地描述濺射工藝，當(dāng)電壓施加到用作陰極的靶和用作陽極的襯底時，通過與從陽極發(fā)射的電子碰撞濺射氣體激發(fā)為Ar+離子。然后，Ar+離子被朝著用作陽極的靶吸引并碰撞靶。由于激發(fā)的Ar+離子每個具有預(yù)定的能量hu，因此在碰撞過程中能量被傳遞到靶。當(dāng)能量超過靶元素的鍵合力和電子的功函數(shù)時，從靶發(fā)射等離子體。等離子體上升直到電子自由程的范圍，以及當(dāng)襯底在自由行程內(nèi)與靶隔開，在襯底上形成薄膜。
使用直流電壓的濺射類型稱為DC濺射，以及通常用于導(dǎo)體的淀積。在非導(dǎo)體如絕緣體的情況下，通過使用AC電壓的AC濺射形成薄膜。AC濺射由于它使用一般具有13.56MHz頻率的AC電壓，因此也稱為射頻(RF)濺射。
電子束淀積使用電子束以在高真空氣氛(即，5×10-5至1×10-7torr)中加熱固定器。用這種方式，固定器上的金屬被熔融和蒸發(fā)，以便金屬蒸氣凝縮在相對冷的晶片的表面上。電子束淀積主要用于半導(dǎo)體晶片上薄膜的制造。
圖9是圖6所示的多波長激光二極管的選擇性方案的剖面圖。如圖9所示，多波長激光二極管200具有與圖6所示的多波長激光二極管100基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了介質(zhì)反射層228具有在第二金屬層226上進(jìn)一步淀積的一對Al2O3和Si3N4層之外。
在電介質(zhì)反射層228中，Al2O3和Si3N4層每個具有由說明書中的如上所述的λ/4n決定的厚度，且因此在特定波長A下可以具有至少95％的高反射率。因此，電介質(zhì)反射層228可以增強Al第二金屬層226的反射率。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的多波長激光二極管。
參考圖10，根據(jù)發(fā)明的第二實施例的多波長激光二極管300具有振蕩結(jié)構(gòu)302，振蕩結(jié)構(gòu)302包括在半導(dǎo)體襯底304上依次形成的具有脊部(未示出，參見圖2中的脊部20a)的n-摻雜或下覆層306、有源層308、p-摻雜或上覆層310、非有源區(qū)(未示出，參見圖2中的非有源區(qū))如在脊部的兩側(cè)形成的電流阻擋層以及帽蓋層314。
在振蕩結(jié)構(gòu)302的頂側(cè)和下側(cè)上分別形成p-和n-金屬層316和318，在包括脊部的一個縱向端部(未示出)的振蕩結(jié)構(gòu)302的表面上形成反射層320，以及在與反射層320相對的振蕩結(jié)構(gòu)的另一側(cè)上形成抗反射層(未示出)。
反射層320包括介質(zhì)層322、第一金屬層324、第二金屬層326以及第三金屬層328。通過介質(zhì)材料如Al2O3、Si3N4和SiO2的淀積形成薄膜介質(zhì)層322。介質(zhì)層322使p-和n-金屬層316和318與反射金屬層324，326和328電絕緣。當(dāng)然，如果通過工藝的適當(dāng)改進(jìn)可以在p-和n-金屬層316和318以及反射金屬層324，326和328之間實現(xiàn)電絕緣，那么可以省略介質(zhì)層322。
第一金屬層324設(shè)計成在高波長范圍例如至少600nm實現(xiàn)優(yōu)選至少95％的高反射率，且由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種金屬制成。鑒于粘附力，第一金屬層324優(yōu)選由Au制成。第二金屬層326被設(shè)計成在400至600nm的中波長范圍中保持高反射率，且優(yōu)選由Ag制成。第三金屬層328優(yōu)選由Al制成，以在相對低的波長范圍例如低于400nm中實現(xiàn)高反射率。
下面進(jìn)一步參考圖11與上面的圖10一起描述根據(jù)發(fā)明的第二實施例的多波長激光二極管300。
圖11是圖示根據(jù)發(fā)明的第二實施例Au-Ag-Al層相對于波長的反射率曲線的曲線圖。由于反射層320具有介質(zhì)層322、Au的第一金屬層、Ag的第二金屬層326以及Al的第三金屬層326，因此主要由Au反射高波長的光，主要由Ag反射中波長的光，由Al反射低波長的光，以便反射金屬層326在如圖11所示的全部波長范圍中可以實現(xiàn)高反射率。
第一至第三金屬層224，226和228通過濺射或電子束淀積而淀積。
在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的多波長激光二極管300中，可以在第二金屬層226上進(jìn)一步淀積至少一對Al2O3和Si3N4層，由此在其上形成電介質(zhì)反射層。在電介質(zhì)反射層228中，Al2O3和Si3N4層每個具有由說明書中的如上所述的λ/4n決定的厚度，且因此在特定波長λ下可以具有至少95％的高反射率。因此，電介質(zhì)反射層228可以增強Al的第三金屬層328的反射率。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的多波長激光二極管。
參考圖12，根據(jù)發(fā)明的第三實施例的多波長激光二極管400具有振蕩結(jié)構(gòu)402，振蕩結(jié)構(gòu)402包括具有在半導(dǎo)體襯底404上依次形成的具有脊部(未示出，參見圖2中的脊20a)的n-摻雜或下覆層406、有源層308、p-摻雜或上覆層312、非有源區(qū)(未示出，參見圖2中的非有源區(qū)22)如在脊部的兩側(cè)形成的電流阻擋層以及帽蓋層414。
在振蕩結(jié)構(gòu)402的頂側(cè)和下側(cè)上分別形成P-和n-金屬層416和418，在結(jié)構(gòu)脊的縱向端部(未示出)的振蕩結(jié)構(gòu)402的表面上形成反射層420，以及在與反射層420相對的振蕩結(jié)構(gòu)的另一側(cè)上形成抗反射層(未示出)。
反射層420包括介質(zhì)層422和高反射率金屬層424。通過介質(zhì)材料如Al2O3、Si3N4和SiO2的淀積形成薄膜介質(zhì)層422。介質(zhì)層422使p-和n-金屬層416和418與高反射率金屬層424電絕緣。當(dāng)然，如果通過工藝的適當(dāng)改進(jìn)可以在p-和n-金屬層416和418以及高反射率金屬層424之間實現(xiàn)電絕緣，那么可以省略介質(zhì)層422。
高反射率金屬層424設(shè)計成在多波長激光二極管400的全部波長范圍中實現(xiàn)高反射率，且由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的第一金屬組的至少一種金屬的混合物制成，每一種在400nm以上的高波長范圍中表現(xiàn)出高反射率，以及Al在400nm下的相對低的波長范圍中表現(xiàn)出高反射率。
通過共濺射或同步電子束淀積在介質(zhì)層422上同時淀積第一金屬組和Al之一形成高反射率金屬層424。當(dāng)例如Au和Al被共濺射時，Au由于其優(yōu)異的粘附力主要地淀積在介質(zhì)層422上，由此初期形成富Au區(qū)，以及然后在富Au區(qū)上淀積Al，形成富Al區(qū)。在此，技術(shù)術(shù)語“富區(qū)域”未必是指特定金屬是主要的金屬層424的區(qū)域，而是意指與金屬層424的其他區(qū)域相比分布相對大數(shù)量的特定金屬的金屬層424的區(qū)域。
當(dāng)如上形成高反射率金屬層424時，富Au區(qū)在相對較高的波長范圍中表現(xiàn)出高反射率，而富Al在區(qū)相對較低的波長范圍表現(xiàn)出高反射率，以便高反射率金屬層424在全部波長范圍中都表現(xiàn)出高反射率。當(dāng)用曲線表示時，金屬層424的反射率可以產(chǎn)生與上面的圖8基本上相同的反射率曲線。
圖13是圖12中所示的多波長激光二極管的替換方案的剖面圖。如圖13所示，多波長激光二極管500具有與圖12所示的多波長激光二極管400基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了在第二金屬層524上進(jìn)一步淀積具有至少一對Al2O3和Si3N4層的電介質(zhì)反射層之外。
在電介質(zhì)反射層526中，Al2O3和Si3N4層每個具有由說明書中的如上所述的λ/4n決定的厚度，且因此在特定波長λ下可以具有至少95％的高反射率。因此，電介質(zhì)反射層228可以增強Al的第二金屬層526的反射率。
圖14是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的多波長激光二極管。
參考圖14，根據(jù)發(fā)明的第四實施例的多波長激光二極管600具有振蕩結(jié)構(gòu)602，包括具有在半導(dǎo)體襯底604上依次形成的脊部(未示出，圖2中的脊部20a)的n-摻雜或下覆層606、有源層308、p-摻雜或上覆層614、非有源區(qū)(未示出，參見圖2中的非有源區(qū))如形成在脊部兩側(cè)的電流阻擋層以及帽蓋層614。
在振蕩結(jié)構(gòu)602的頂側(cè)和下側(cè)上分別形成p-和n-金屬層616和618，在包括脊部的縱向端部(未示出)的振蕩結(jié)構(gòu)602的表面上形成反射層620，以及在與反射層620相對的振蕩結(jié)構(gòu)的另一側(cè)上形成抗反射層(未示出)。
反射層620包括介質(zhì)層622和第一和第二高反射率金屬層624和626。通過介質(zhì)材料如Al2O3、Si3N4和SiO2的淀積形成薄膜介質(zhì)層622。介質(zhì)層622使p-和n-金屬層616和618與第一和第二高反射率金屬層624和626電絕緣。當(dāng)然，如果通過工藝的適當(dāng)改進(jìn)可以在p-和n-金屬層616和618以及高反射率第一和第二金屬層624和626之間實現(xiàn)電絕緣，那么可以省略介質(zhì)層622。
第一高反射率金屬層624設(shè)計成在多波長激光二極管600的全部波長范圍中實現(xiàn)高反射率，且由選自由Ag，Au，Cu，Pd和Pt構(gòu)成的第一金屬組的至少兩種的混合物制成，每個在400nm以上的高波長范圍中表現(xiàn)出高反射率。優(yōu)選，高反射率金屬層624可以由Ag和Au的混合物制成，以便在至少40n的波長范圍中實現(xiàn)高反射率。
通過共濺射或同步電子束淀積在介質(zhì)層622上同時淀積Ag和Au的一種形成高反射率金屬層624。當(dāng)例如Au和Al被共濺射時，Au由于其優(yōu)異的粘附力主要地淀積在介質(zhì)層622上，由此初期形成富Au區(qū)，以及然后在富Au區(qū)上淀積Al，形成富Al區(qū)。在此，技術(shù)術(shù)語“富區(qū)域”未必是指特定金屬是主要的金屬層624的區(qū)域，但是指與金屬層624的其他區(qū)域相比分布相對大數(shù)量的特定金屬的金屬層624的區(qū)域。
當(dāng)如上形成高反射率金屬層624時，富Au區(qū)在相對較高的波長范圍中表現(xiàn)出高反射率，而富Al在相對較中間的波長范圍中表現(xiàn)出高反射率，以便高反射率金屬層624通過中間至高波長范圍表現(xiàn)出高反射率。
另一方面，在第一金屬層624上形成的第二金屬層626由在低于400nm的相對低波長范圍中表現(xiàn)出高反射率的Al制成。由此，第二金屬層626優(yōu)秀地反射穿透第一金屬層624的低波長范圍中的部分光，以便發(fā)明的反射層620在全部波長范圍中具有高反射率。
當(dāng)用曲線圖表示時，金屬層624的反射率可以產(chǎn)生與上面的圖11基本上相同的反射率曲線。
圖15是圖14中所示的多波長激光二極管的替換方案的剖面圖。參考圖15，多波長激光二極管700具有與圖14所示的多波長激光二極管600基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了在第二金屬層726上進(jìn)一步淀積具有至少一對Al2O3和Si3N4層的電介質(zhì)反射層之外。
在電介質(zhì)反射層728中，Al2O3和Si3N4層每個具有由說明書中的如上所述的λ/4n決定的厚度，且因此在特定波長λ下可以具有至少95％的高反射率。因此，電介質(zhì)反射層728可以增強Al的第二金屬層726的反射率。
根據(jù)以上描述的本發(fā)明，多波長激光二極管的金屬反射層可以在多波長中均勻地實現(xiàn)高反射率，以便在保證高輸出功率的同時降低閾值電壓。
而且，與常規(guī)電介質(zhì)反射層相比可以更簡單地制造本發(fā)明的金屬反射層，以便提高多波長激光二極管的生產(chǎn)量。
盡管已結(jié)合優(yōu)選實施例示出和描述了本發(fā)明，但是在不脫離由附加的權(quán)利要求所限定的發(fā)明精神和范圍的條件下可以進(jìn)行改進(jìn)和變化對所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種多波長激光二極管包括包括半導(dǎo)體襯底和在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層以及脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；在包括脊部的一端的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成的第一金屬層，第一金屬層由在至少預(yù)定波長下的第一波長范圍中具有高反射率的金屬制成；以及在第一金屬層上形成的第二金屬層，第二金屬由在預(yù)定波長下的第二波長范圍中具有高反射率的金屬制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，還包括在第一金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面之間插入的介質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，其中第一金屬層由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種金屬制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，其中第二金屬層由Al制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，還包括在第一和第二金屬層之間插入的高反射率中間金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的多波長激光二極管，其中通過濺射或電子束淀積形成中間金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的多波長激光二極管，其中第一金屬層由Au或Cu制成，中間金屬層由Ag制成，以及第二金屬層由Al制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，還包括在第二金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的多波長激光二極管，其中通過濺射或電子束淀積形成第一和第二金屬層。
10.一種多波長激光二極管包括包括半導(dǎo)體襯底和在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層以及脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；以及在包括脊部的一個縱向端部的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成且由至少兩種高反射率金屬的混合物制成的高反射率金屬層，由此在高反射率金屬層的預(yù)定區(qū)中富有在至少預(yù)定波長的高波長范圍中具有高反射率第一金屬，由此以在其中形成高波長反射區(qū)，以及在高反射率金屬層的第二區(qū)中富有在預(yù)定波長下的低波長范圍中具有高反射率的第二金屬，由此在其中形成低波長反射區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的多波長激光二極管，其中第一金屬層由選自由Ag、Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種金屬制成，以及第二金屬是Al。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的多波長激光二極管，還包括在高反射率金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的高反射率表面之間插入的介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的多波長激光二極管，還包括在高反射率金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的多波長激光二極管，其中通過第一和第二金屬的共濺射或同步電子束淀積形成高反射率金屬層。
15.一種多波長激光二極管包括包括半導(dǎo)體襯底和在半導(dǎo)體襯底上依次形成的下覆層、有源層以及脊部的振蕩結(jié)構(gòu)；以及在包括脊部的一個縱向端部的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成且由至少兩種高反射率金屬的混合物制成的第一金屬層，由此在高反射率金屬層的第一區(qū)中富有在至少第一波長的高波長范圍中具有高反射率的第一金屬，以由此在其中形成高波長反射區(qū)，以及在高反射率金屬層的第二區(qū)中富有在第一波長下的第一波長和第二波長之間的波長范圍中具有高反射率的第二金屬，以由此在其中形成中間波長反射區(qū)；以及在第一金屬層上形成的第二金屬層，第二金屬由在第二波長下的低波長范圍中具有高反射率的金屬制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的多波長激光二極管，其中第一金屬層由選自由Au、Cu、Pd和Pt構(gòu)成的組的至少一種金屬制成，以及第二金屬是Ag，以及第三金屬由Al制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的多波長激光二極管，還包括在第一金屬層和振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面之間插入的介質(zhì)層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的多波長激光二極管，還包括在第二金屬層上形成的至少一對高和低反射率介質(zhì)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的多波長激光二極管，其中通過第一和第二金屬的共濺射或同步電子束淀積形成第一金屬層。
20.根據(jù)在前的權(quán)利要求1，10和15的任意一項的多波長激光二極管，還包括在與其第一表面相對的振蕩結(jié)構(gòu)的第二表面上形成的抗反射層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多波長激光二極管，其中振蕩結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底以及在半導(dǎo)體襯底上依次形成的半導(dǎo)體襯底和下覆層、有源層以及脊部；在包括脊部的一端的振蕩結(jié)構(gòu)的第一表面上形成的第一金屬層，以及第一金屬層由在至少預(yù)定波長的第一波長范圍中具有高反射率的金屬制成。在第一金屬層上形成的第二金屬層，第二金屬層由在預(yù)定波長下的第二波長范圍中具有高反射率的金屬制成。多波長激光二極管可以改進(jìn)反射層結(jié)構(gòu)，以在全部可見光范圍中實現(xiàn)高反射率。
文檔編號H01S5/10GK1750335SQ200410061548
公開日2006年3月22日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者張?zhí)┦? 崔熙石, 曹相德, 全東珉 申請人:三星電機株式會社