專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法，特別是涉及一種具有端面窗結(jié)構(gòu) 的氮化物半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為以藍(lán)光盤(Blu-ray)為代表的高密度光盤裝置的光源以及激光顯示裝置的 光源，使用了以氮化鎵(GaN)為代表的氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光裝置是重要的元件。 在藍(lán)光盤裝置中使用波長為405nm左右的藍(lán)紫光，而在激光顯示裝置中使用波長大致為 450nm左右的藍(lán)色光。在光盤裝置的領(lǐng)域中，為了提高記錄速度以及多層記錄的可靠性，要 求數(shù)百mW級別(class)的光輸出。而且，在激光顯示裝置的領(lǐng)域中，為了提高畫面亮度，要 求數(shù)W級別的光輸出。為了從半導(dǎo)體激光裝置獲取高輸出的激光，共振器的端面形成是很重要的。共振 器的端面一般通過結(jié)晶的解理而形成。因此，在端面形成有高密度的懸空鍵(未鍵合位(未 結(jié)合手))。懸空鍵作為非發(fā)光再結(jié)合中心而發(fā)揮作用。在端面部，由于非發(fā)光再結(jié)合中心 的作用而失去注入活性層的載體，所以在端面部的局部發(fā)熱比共振器內(nèi)部大。由于在發(fā)熱 的作用下溫度上升，所以在端面部禁帶帶寬縮小，在共振器中往返的激光振蕩光在端面部 被吸收。因?yàn)楸晃盏募す庹袷幑馐苟嗣娌康臏囟壬仙瑥亩麕掃M(jìn)一步縮小。發(fā)熱 所導(dǎo)致的禁帶帶寬的縮小和光吸收的增大被多次重復(fù)，從而在端面部隨著局部的溫度升高 而發(fā)生結(jié)晶融解。該現(xiàn)象被稱作光學(xué)災(zāi)變(Catastrophic Optical Damage :C0D)。為了抑制COD，在端面部上活性層的禁帶帶寬被形成得比共振器內(nèi)部還大的結(jié)構(gòu) 已為公眾所知，該結(jié)構(gòu)被稱作端面窗結(jié)構(gòu)。通過形成端面窗結(jié)構(gòu)，能夠有效抑制在端面部 的光吸收，從而抑制局部的溫度上升。在砷化鎵(GaAs)系的激光裝置中，為了實(shí)現(xiàn)端面窗 結(jié)構(gòu)，使用通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注入而使活性層無秩序化的技術(shù)手段(例如，參照專利 文獻(xiàn)1)。例如，在使用雜質(zhì)擴(kuò)散法的情況下，在相當(dāng)于端面部的部分形成擴(kuò)散常數(shù)大的鋅 (Zn)等金屬雜質(zhì)層，并通過加熱使金屬雜質(zhì)擴(kuò)散至活性層。由此，活性層的周邊被無秩序 化，從而能夠形成禁帶帶寬大的端面窗結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭63-196088號公告。但是，通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注入來形成端面窗結(jié)構(gòu)的方法，難以適用于氮化鎵 系的半導(dǎo)體激光裝置。對氮化鎵等氮化物半導(dǎo)體而言，因?yàn)榻Y(jié)晶中的鎵(Ga)與氮(N)的結(jié) 合很強(qiáng)，所以即使進(jìn)行雜質(zhì)的擴(kuò)散或者離子注入等，也難以在活性層周邊產(chǎn)生無秩序化。因 此，端面窗結(jié)構(gòu)還未被實(shí)用化于使用了氮化物半導(dǎo)體的激光裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，能夠不通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注入等而形成端 面窗結(jié)構(gòu)，并且即使在使用了氮化物半導(dǎo)體的情況下也能實(shí)現(xiàn)具有端面窗結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激 光裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所示例的半導(dǎo)體激光裝置具備通過使用了掩模的選擇生成而 形成的半導(dǎo)體層層疊體，且在活性層的包括前方端面的區(qū)域形成有比有助于發(fā)光的部分禁 帶帶寬大的部分。具體而言，所示例的半導(dǎo)體激光裝置具備半導(dǎo)體層層疊體，該半導(dǎo)體層層疊體選 擇性地生成在基板的除規(guī)定區(qū)域外的區(qū)域上；半導(dǎo)體層層疊體包括第一導(dǎo)電型包層、活性 層以及第二導(dǎo)電型包層，并具有帶狀的光波導(dǎo)路，該光波導(dǎo)路沿著與射出光的前方端面相 交的方向延伸；活性層具有形成在規(guī)定區(qū)域的周向邊緣部的異常生成部和形成在異常生成 部的周圍的禁帶帶寬增大部，該禁帶帶寬增大部的禁帶帶寬比除異常生成部以外的活性層 的其他部分的禁帶帶寬大；光波導(dǎo)路與異常生成部相間隔并在前方端面包括禁帶帶寬增大 部。所示例的半導(dǎo)體激光裝置具備通過使用了掩模的選擇生成而在基板上形成的半 導(dǎo)體層層疊體。因此，在不進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散等的情況下，就能夠在活性層的包括前方端面的區(qū) 域形成禁帶帶寬比其他部分大的禁帶帶寬增大部。因而，即使在通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注 入進(jìn)行無秩序化存在困難的情況下，也能形成端面窗結(jié)構(gòu)，從而能夠抑制COD。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，可以在基板的規(guī)定區(qū)域上形成有阻礙半導(dǎo)體層層疊 體生成的掩模。在這種情況下，掩?？梢赃x擇使用電介體或者高熔點(diǎn)金屬。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，半導(dǎo)體層層疊體可以具有形成在規(guī)定區(qū)域的上方的 開口部。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，規(guī)定區(qū)域可以以如下方式構(gòu)成，S卩，從前方端面?zhèn)鹊?端部到前方端面的距離為50 μ m以下，從光波導(dǎo)路側(cè)的端部到光波導(dǎo)路的中心線的距離為 20μπι以上且60μπι以下，沿光波導(dǎo)路方向的縱深為5μπι以上且200 μ m以下。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，異常生成部可以形成在光波導(dǎo)路的兩側(cè)方。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，禁帶帶寬增大部可以形成在光波導(dǎo)路的包括前方端 面的區(qū)域以及光波導(dǎo)路的包括后方端面的區(qū)域。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，活性層可以是包括銦的氮化物半導(dǎo)體層。在示例的半導(dǎo)體激光裝置中，半導(dǎo)體層層疊體可以由以{0001}面為主面的氮化 物半導(dǎo)體構(gòu)成，光波導(dǎo)路可以沿<1-100>方向形成。示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法包括在基板的規(guī)定區(qū)域上形成掩模的工序 (a)；在形成有掩模的基板之上生成包括活性層的半導(dǎo)體層層疊體的工序(b)；與形成有掩 模的區(qū)域相間隔地形成帶狀的光波導(dǎo)路的工序(c)；通過解理而形成與光波導(dǎo)路相交的方 向上的端面的工序(d)；在工序(b)中，在活性層的掩模的周圍邊緣部形成因異常生成而產(chǎn) 生的異常生成部，在異常生成部的周圍形成禁帶帶寬比除異常生成部以外的活性層的其他 部分大的禁帶帶寬增大部；在工序(c)中，以與異常生成部相間隔并位于禁帶帶寬增大部 之上的方式形成光波導(dǎo)路；在工序(d)中，實(shí)施解理，以使禁帶帶寬增大部從端面中的射出 光的前方端面露出。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在基板的規(guī)定區(qū)域上形成掩模之后，生 成包括活性層的半導(dǎo)體層層疊體。因此，在活性層的掩模近旁生成的部分，成為表面波度未 見異常但禁帶帶寬比其他區(qū)域大的禁帶帶寬增大部。通過在禁帶帶寬增大部之上形成光波 導(dǎo)路且以禁帶帶寬增大部在前方端面露出的方式進(jìn)行解理，能夠抑制前方端面的激光振蕩光的吸收。從而，即使在通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注入等來形成端面窗結(jié)構(gòu)存在困難的情況 下，也能夠抑制COD。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在工序(b)中，可以在基板和活性層之 間形成第一導(dǎo)電型包層，在活性層之上形成第二導(dǎo)電型包層；在工序(C)中，可以通過選擇 性蝕刻第二導(dǎo)電型包層來形成帶狀的脊部。另外，在工序(b)中，可以在基板和活性層之 間形成第一導(dǎo)電型包層，在活性層之上從下側(cè)依次形成下部第二導(dǎo)電型包層以及電流阻礙 層；在工序(c)中，可以在通過對電流阻礙層選擇性地蝕刻而形成帶狀的開口部之后，以填 埋開口部的方式形成上部第二導(dǎo)電型包層。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在工序(b)之后，還可以包括去除掩模 的工序(e)。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在工序(b)中，半導(dǎo)體層層疊體可以以 在掩模之上形成開口部的方式生成。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，掩模可由電介體或者高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，可以在工序(a)中形成掩模，使得從前 方端面?zhèn)鹊亩瞬康角胺蕉嗣娴木嚯x為50 μ m以下，從光波導(dǎo)路側(cè)的端部到光波導(dǎo)路的中心 線的距離為20 μ m以上且60 μ m以下，沿光波導(dǎo)路方向的縱深為5 μ m以上且200 μ m以下。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，活性層可以為包括銦的氮化物半導(dǎo)體 層。在示例的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在工序(b)中，可以由以{0001}面為主 面的氮化物半導(dǎo)體形成半導(dǎo)體層層疊體，在工序(c)中，可以沿<1-100>方向形成光波導(dǎo)路。根據(jù)本申請公開的半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法，能夠不通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子 注入等而形成端面窗結(jié)構(gòu)，并且即使在使用了氮化物半導(dǎo)體的情況下也能實(shí)現(xiàn)具有端面窗 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光裝置。


圖l(a c)示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置，(a)是俯視圖，(b)是 (a)的沿Ib-Ib線的截面圖，(c)是前方端面的截面圖。圖2是示出形成在掩模周邊區(qū)域的活性層的構(gòu)造的掃描型電子顯微鏡照片。
圖3是示出形成在掩模周邊區(qū)域的活性層的禁帶帶寬的測定結(jié)果的曲線圖。
圖4是按照工序順序示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法的俯視圖。
附圖標(biāo)記說明
11基板
12η型半導(dǎo)體層
12Aη型包層
12Bη型光導(dǎo)層
14活性層
14a異常生成部
14b禁帶帶寬增大部
16P型半導(dǎo)體層
16AP型光導(dǎo)層
16BP型包層
16C接觸層
18電介體層
20半導(dǎo)體層層疊體
20A前方端面
20B后方端面
20a脊部
22掩模
22a開口部
24P側(cè)電極
26η側(cè)電極
28衰減電極(pad el
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖l(a C)是一實(shí)施方式的 半導(dǎo)體激光裝置，(a)示出俯視時(shí)的結(jié)構(gòu)，(b)示出(a)的Ib-Ib線的截面結(jié)構(gòu)，(c)示出前 方端面20A的截面結(jié)構(gòu)。在圖1中，對作為六方晶的氮化物半導(dǎo)體的具有代表性的結(jié)晶面 方位進(jìn)行表示，c示出與{0001}面等效的面或其法線矢量，a示出與{11-20}面等效的面 或其法線矢量，m示出與{1-100}面等效的面或其法線矢量。在本申請說明書中，附加給面 方位的密勒指數(shù)的負(fù)號“_”方便地表示出負(fù)號后面的指數(shù)的逆。并且，前方端面是共振器 的兩個(gè)端面中光輸出大的端面，后方端面是前方端面相反側(cè)的比前方端面的光輸出小的端如圖1所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置是具有帶狀脊部20a的氮化物半導(dǎo)體 激光裝置。在基板11的規(guī)定區(qū)域上選擇性地形成有由厚度為400nm的SiO2構(gòu)成的掩模22， 所述基板11由以10001}為主面的η型的氮化鎵(n-GaN)構(gòu)成。在基板11的除形成有掩 模22的區(qū)域之外的區(qū)域，形成有半導(dǎo)體層層疊體20。半導(dǎo)體層層疊體具有從基板11側(cè)依 次生成的η型半導(dǎo)體層12、活性層14、ρ型半導(dǎo)體層16。η型半導(dǎo)體12包括從下側(cè)依次生成的η型包層12Α以及η型光導(dǎo)層12Β，所述 η型包層12Α由厚度為2μπι的Ii-Alatl3Gaa97N構(gòu)成，η型光導(dǎo)層12Β由厚度為0. 1 μ π!的 Ii-Alacici3Gaa 997N構(gòu)成。多重量子阱活性層14由阻擋層和阱層相互層疊而成，其中，阻擋層由 厚度為8nm的Inatl2Gaa98N構(gòu)成，阱層由厚度為3nm的Intl. 12Ga0.88N構(gòu)成。ρ型半導(dǎo)體層16包 括由厚度為0. 1 μ m的p-GaN構(gòu)成的ρ型光導(dǎo)層16Α、由厚度為0. 5 μ m的P-Alatl3Gaa97N構(gòu) 成的P型包層16B以及由厚度為60nm的ρ-GaN構(gòu)成的接觸層16C。ρ型包層16B除一部分之外均被蝕刻，從而形成沿m軸方向延伸的帶狀脊部20a。 接觸層16C形成在脊部20a之上。在接觸層16C之上形成有ρ側(cè)電極24，在基板11的半導(dǎo) 體層層疊體20的相反側(cè)形成有η側(cè)電極26。除脊部20a的上方外，在基板11上的整個(gè)面形成有電介體層18，以橫跨ρ側(cè)電極24的上方和電介體層18的上方的方式形成有衰減電 極28。該衰減電極28與共振器端面以及共振器側(cè)面間隔開形成。在基板11的形成掩模22的部分的上方不生成單結(jié)晶的半導(dǎo)體層。因此，半導(dǎo)體 層層疊體20具有在掩模22的上側(cè)形成的開口部22a。在掩模22的周圍，發(fā)生比其他部分 生成快的異常生成。由此，半導(dǎo)體層層疊體20的在掩模22的周圍所生成的部分與其他部 分的表面波度不同，呈隆起的狀態(tài)。圖2示出掃描型電子顯微鏡(SEM)對掩模22的周邊區(qū)域的觀察結(jié)果。但是，對于 半導(dǎo)體層層疊體20的觀察，是在生成達(dá)到活性層14的階段、而ρ型半導(dǎo)體層16還未形成 的狀態(tài)下進(jìn)行的。如圖2所示，在基板的形成有掩模22的區(qū)域上方，不生成單結(jié)晶的半導(dǎo) 體層，而是形成有掩模22露出的開口部(嚴(yán)格來說，掩模22上所形成的多結(jié)晶的半導(dǎo)體層 較薄，所以形成掩模22的表面的多結(jié)晶半導(dǎo)體層露出的開口部)?；钚詫?4的在掩模22 的周向邊緣部生成的部分，也就是成為開口部側(cè)面的部分，成為與活性層14的其他部分表 面波度不同的異常生成部14a。在圖2的示例中，異常生成部14a從SiO2掩模的端部沿a 軸方向以30 μ m左右的寬度形成。圖3示出根據(jù)陰極射線發(fā)光(CL)的發(fā)光峰值波長、沿圖2的III-III線評價(jià)活性 層14的禁帶帶寬(Eg)的結(jié)果。對于活性層14的Eg的值而言，在掩模22的周向邊緣生成 的部分的Eg值比活性層14的其他部分大。Eg值大的部分包括表面波度與其他部分不同 的異常生成部14a以及不能識別表面波度差異的禁帶帶寬增大部14b。異常生成部14a與 禁帶帶寬增大部14b相比靠掩模22側(cè)形成?；钚詫?4的在掩模22的周向邊緣部生成的 部分的Eg值變大的理由被認(rèn)為是在掩模的周向邊緣部進(jìn)行生成時(shí)的銦(In)的含量低。因 此，在發(fā)光波長為大約405nm的藍(lán)紫色激光裝置中，認(rèn)為Eg的增大最大可到330meV左右。 另外，在發(fā)光波長約為540nm的綠色激光裝置中，認(rèn)為最大可到IlOOmeV左右。為了獲得充分抑制COD的效果，將端面窗部的禁帶帶寬設(shè)置得比有助于發(fā)光的部 分的禁帶帶寬至少大50meV左右即可，優(yōu)選大IOOmeV以上。在掩模22的周向邊緣形成的異 常生成部14a以及禁帶帶寬增大部14b充分滿足能夠獲得抑制COD的效果的條件。但是， 如果在表面波度不同的異常生成部14a形成對光進(jìn)行波導(dǎo)的光波導(dǎo)路，則可能導(dǎo)致散射增 大，因此不優(yōu)選。另外，通過在光波導(dǎo)路的前方端面形成不能識別表面波度變化的禁帶帶寬 增大部14b，則能夠形成端面窗結(jié)構(gòu)。光波導(dǎo)路是指激光分布的整個(gè)區(qū)域。具體而言，對于 脊型的半導(dǎo)體激光裝置而言，不僅包括脊部，還包括脊部側(cè)方的激光分布的區(qū)域。另外，對 于埋入型半導(dǎo)體激光裝置而言，不僅包括電流阻礙層的開口部，還包括其周圍的激光所分 布的區(qū)域。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置中，光波導(dǎo)路以與異常生成部14a相間隔且在前 方端面20A包括禁帶帶寬增大部14b的方式形成。具體而言，以脊部20a與活性層14的異 常生成部14a相間隔且禁帶帶寬增大部14b形成在脊部20a的下側(cè)的包括前方端面20A的 區(qū)域的方式，來調(diào)整脊部20a和掩模22的各自的形成位置。由此，禁帶帶寬增大部14b形 成在光波導(dǎo)路的包括前方端面20A的區(qū)域，成為抑制激光振蕩光的吸收的端面窗部，其中， 光波導(dǎo)路形成于脊部20a的下方及其附近。在本實(shí)施方式中，在共振器長600 μ m的情況下，設(shè)掩模22的平面尺寸為 20 μ mX 20 μ m、從掩模22的脊部20a側(cè)的端面到脊部20a的沿著脊部20a的方向的中心線為止的距離為40μπι。另外，掩模22以端面從前方端面20Α露出的方式形成。由此，活性 層14中的至少脊部20a的下側(cè)的區(qū)域成為禁帶帶寬增大部14b，該禁帶帶寬增大部14b的 從前方端面20A開始到50 μ m左右為止的范圍內(nèi)的Eg值比除異常生成部14a以外的部分 即有助于發(fā)光的部分的Eg值大。另外，如圖3所示，因?yàn)榻麕捲龃蟛?4b中的脊部20a 的下側(cè)區(qū)域的Eg值比活性層14的有助于發(fā)光的部分大150meV左右，所以能夠充分抑制振 蕩光的吸收，從而抑制COD。異常生成部14a的寬度根據(jù)溫度和氣體流量等半導(dǎo)體層的生成條件以及半導(dǎo)體 層的結(jié)晶朝向等而有所變動。掩模22的位置以及大小等需要根據(jù)制造條件來決定。但是， 為了不使在脊部20a的下側(cè)及其近旁擴(kuò)展的光波導(dǎo)路形成在異常生成部14a上，而從掩模 22的脊部20a側(cè)的端部到脊部20a的脊凸方向的中心線為止的間隔s即光波導(dǎo)路的中心線 和掩模22之間的間隔優(yōu)選設(shè)為至少20 μ m以上，更優(yōu)選設(shè)為30 μ m以上。另外，如果離開掩 模22的距離過大，則活性層14的脊部20a的下側(cè)的部分將不能成為禁帶帶寬增大部14b， 因此，將從掩模22的脊部20a側(cè)的端部到脊部20a的中心線為止的間隔s優(yōu)選設(shè)為60 μ m 以下，更優(yōu)選設(shè)為50 μ m以下。為了在包括前方端面20A的區(qū)域形成禁帶帶寬增大部14b，可以從前方端面20A來 形成掩模22。但也可以與前方端面20A相間隔地形成掩模22?？紤]到禁帶帶寬增大部14b 的擴(kuò)展，如果掩模22的前方端面?zhèn)鹊亩瞬颗c前方端面20A的間隔小于50 μ m左右，則禁帶 帶寬增大部14b完全可以到達(dá)前方端面20A。由掩模22的沿著脊部20a的方向的縱深d來決定端面窗部的縱深。為此，掩模22 的縱深d優(yōu)選設(shè)為5 μ m以上。但是，如果掩模22的縱深d變大，則共振器的有效長度會變 短。因此，在共振器長度為600 μ m左右的情況下，掩模22的縱深d優(yōu)選設(shè)為200 μ m以下。 但是，由于共振器的長度一般被設(shè)定為200 μ m左右 2000 μ m左右之間的各種長度，所以 根據(jù)所需的共振器的有效長度來調(diào)整掩模22的縱深d即可。對于掩模22的沿著前方端面 20A的方向上的寬度并沒有特殊限制，設(shè)為ΙΟμπι左右即可。如果考慮形成的難易度，則可 以將其設(shè)為IOOym以下。但是也可以設(shè)得更長，即使到達(dá)共振器側(cè)面也沒有問題。在圖1中，在前方端面20Α的相反側(cè)的端面即后方端面20Β側(cè)也形成有掩模22。 但是，在后方端面20Β側(cè)沒有必要一定形成端面窗結(jié)構(gòu)。因此，可以只在前方端面20Α側(cè)形 成掩模22。另外，也可以在脊部20a的兩側(cè)方分別形成掩模22。而且，在生成半導(dǎo)體層層 疊體20之后掩模22即已無用。所以，在形成半導(dǎo)體層層疊體20之后即可去除掩模22。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置以下述方式形成即可。首先，如圖4(a)所示，在基 板11的規(guī)定區(qū)域的上方形成掩模22之后，依次生成η型包層12Α、η型光導(dǎo)層12Β、活性層 14、ρ型光導(dǎo)層16Α、ρ型包層16Β以及接觸層16C，從而形成半導(dǎo)體層層疊體20。在以二氧 化硅形成掩模22的情況下，使用熱化學(xué)氣相沉積(熱CVD)法等即可。另外，半導(dǎo)體層層 疊體20通過有機(jī)金屬氣相生成(MOCVD)法或者分子束外延(MBE)法等形成即可。在使用 MOCVD法的情況下，作為鎵原料而使用三甲基鎵(TMG)、作為銦原料而使用三甲基銦(TMI)、 作為鋁原料而使用三甲基鋁(TMA)、作為N原料而使用氨(NH3)即可。而且，對于作為η型 雜質(zhì)的硅原料使用硅烷(SiH4)氣體、對于作為ρ型雜質(zhì)的鎂原料使用二茂鎂(CP2Mg)即可。在包括活性層14的半導(dǎo)體層層疊體20中的掩模22的周向邊緣部生成的部分，由 于異常生成而成為比其他部分突出的異常生成部14a。另外，異常生成部14a的周圍的部分成為表面平坦且Eg值比除異常生成部14a以外的其他部分的Eg值大的禁帶帶寬增大部 14b。接下來，通過熱CVD法在接觸層16C上形成由膜厚為0. 2 μ m的二氧化硅構(gòu)成的掩 模膜。通過光刻法或者蝕刻法，將掩模膜圖案化為平行于m軸方向的寬度為1.5ym的帶 狀。然后，通過使用氯氣作為蝕刻氣體的電感耦合等離子(ICP)干蝕刻(dry etching)裝 置，對接觸層16C和ρ型包層16B的一部分進(jìn)行蝕刻。由此，形成如圖4(b)所示的帶狀的 脊部20a。脊部20a與活性層14的異常生成部14a相互間隔開并且位于禁帶帶寬增大部 14b的上方。接下來，通過熱CVD法沉積由厚度為400nm的二氧化硅構(gòu)成的用于光限制 (optical confinement)的電介體層18。通過光刻法和濕式蝕刻法在電介體層18的包括脊 部20a的頂部的區(qū)域形成開口部之后，使用分離(liftoff)法以與脊帶頂部相接的方式形 成由厚度為40nm的鈀(Pd)和厚度為35nm的白金Pt構(gòu)成的P側(cè)電極24。然后，使用分離 法來形成由厚度為50nm的鈦(Ti)、厚度為35nm的白金(Pt)以及厚度為500nm的金(Au) 構(gòu)成的衰減電極28。隨后，對基板11的背面?zhèn)冗M(jìn)行磨削/研磨，在其厚度成為100 μ m左右之后，形成 由厚度為5nm的鈦、厚度為IOOnm的白金以及厚度為Ιμπι的金構(gòu)成的η側(cè)電極26。然后， 沿著一次解理線進(jìn)行一次解理，從而形成長方形的激光棒(laser bar)。以反射率控制和端 面保護(hù)為目的對一次解理面(共振器端面)進(jìn)行端面涂層之后，沿著二次解理線進(jìn)行二次 解理。如圖4(b)所示，如果進(jìn)行一次解理的解理線被設(shè)置成橫切掩模22，則形成的半導(dǎo)體 激光裝置在其前方端面20A以及后方端面20B的兩方都形成有禁帶帶寬增大部14b。掩模22可使用氮化硅(SiN)膜來替代SiO2膜。另外，也可以使用鈦(Ti)或者鉬 (Mo)等高熔點(diǎn)金屬膜。一次解理線不橫切掩模22的方式能夠提高解理精度。因此，如果使 禁帶帶寬增大部14b從前方端面露出，則也可以在沒有形成掩模22的位置進(jìn)行一次解理。 在這種情況下，可以夾著一次解理線在兩側(cè)形成掩模22。形成半導(dǎo)體層層疊體20的基板可以是藍(lán)寶石基板或者碳化硅(SiC)基板等以替 代氮化鎵(GaN)基板。另外，雖然示出在m軸方向形成脊部20a的例子，但是也可以在其他 的結(jié)晶方位形成脊部20a。在本實(shí)施方式中，對脊帶型的半導(dǎo)體激光裝置進(jìn)行了說明。但是，埋入型的半導(dǎo)體 激光裝置也可以得到同樣的效果。在埋入型半導(dǎo)體激光裝置的情況下，例如以與活性層14 的異常生成部14a相間隔并在前方端面20A中位于禁帶帶寬增大部14b的上側(cè)的方式形成 電流阻礙層的開口部。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光裝置由禁帶帶寬增大部形成端面窗結(jié)構(gòu)，所述禁帶帶寬 增大部是通過使用了掩模的選擇生成而形成的。與通過雜質(zhì)的擴(kuò)散以及離子注入等形成的 端面窗部不同，對于禁帶帶寬增大部而言，鋅(Zn)等用于無秩序化的金屬雜質(zhì)不擴(kuò)散。因 而，活性層的禁帶帶寬增大部和活性層的有助于發(fā)光的部分均基本不含雜質(zhì)，即使在含有 雜質(zhì)的情況下，其含量也是大致固定的。本申請公開的半導(dǎo)體激光元件及其制造方法能夠不通過雜質(zhì)擴(kuò)散或者離子注入 等而形成端面窗結(jié)構(gòu)，即使是在使用了氮化物半導(dǎo)體的情況下，也能實(shí)現(xiàn)具有端面窗結(jié)構(gòu) 的半導(dǎo)體激光裝置，特別是在用作使用了氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法方面尤其有用，其中所述氮化物半導(dǎo)體能夠作為光盤的光源以及激光顯示器的光源等。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，具備半導(dǎo)體層層疊體，該半導(dǎo)體層層疊體選擇性地生成在基板的除規(guī)定區(qū)域外的區(qū)域上；所述半導(dǎo)體層層疊體包括第一導(dǎo)電型包層、活性層以及第二導(dǎo)電型包層，并具有帶狀的光波導(dǎo)路，該光波導(dǎo)路沿著與射出光的前方端面相交的方向延伸；所述活性層具有形成在所述規(guī)定區(qū)域的周向邊緣部的異常生成部和形成在所述異常生成部的周圍的禁帶帶寬增大部，該禁帶帶寬增大部的禁帶帶寬比除所述異常生成部以外的所述活性層的其他部分的禁帶帶寬大；所述光波導(dǎo)路與所述異常生成部相間隔并在所述前方端面包括所述禁帶帶寬增大部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，在所述基板的所述規(guī)定區(qū)域上形成有阻礙所述半導(dǎo)體層層疊體生成的掩模。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中， 所述掩模由電介體或者高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，所述半導(dǎo)體層層疊體具有形成在所述規(guī)定區(qū)域的上方的開口部。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，從所述前方端面?zhèn)鹊乃鲆?guī)定區(qū)域的端部到所述前方端面的距離為50 μ m以下， 從所述光波導(dǎo)路側(cè)的所述規(guī)定區(qū)域的端部到所述光波導(dǎo)路的中心線的距離為20 μ m 以上且60 μ m以下，沿所述光波導(dǎo)路方向的縱深為5 μ m以上且200 μ m以下。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中， 所述異常生成部形成在所述光波導(dǎo)路的兩側(cè)方。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，所述禁帶帶寬增大部形成在所述光波導(dǎo)路的包括所述前方端面的區(qū)域以及所述光波 導(dǎo)路的包括后方端面的區(qū)域，所述后方端面位于所述前方端面的相反側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中， 所述活性層為包括銦的氮化物半導(dǎo)體層。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，所述半導(dǎo)體層層疊體由以{0001}面為主面的氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成， 所述光波導(dǎo)路沿<1-100>方向形成。
10.一種半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于，包括 在基板的規(guī)定區(qū)域上形成掩模的工序(a)；在形成有所述掩模的基板之上生成包括活性層的半導(dǎo)體層層疊體的工序(b)； 與形成有所述掩模的區(qū)域相間隔地形成帶狀的光波導(dǎo)路的工序(c)； 通過解理而形成與所述光波導(dǎo)路相交的方向上的端面的工序(d)； 在所述工序(b)中，在所述活性層的所述掩模的周圍邊緣部形成因異常生成而產(chǎn)生的 異常生成部，在所述異常生成部的周圍形成禁帶帶寬比除所述異常生成部以外的所述活性 層的其他部分大的禁帶帶寬增大部；在所述工序(c)中，以與所述異常生成部相間隔并包括所述禁帶帶寬增大部的方式形成所述光波導(dǎo)路；在所述工序(d)中，實(shí)施解理，以使所述禁帶帶寬增大部從所述端面中的射出光的前 方端面露出。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(b)中，在所述基板和所述活性層之間形成第一導(dǎo)電型包層，在所述活性 層之上形成第二導(dǎo)電型包層；在所述工序(C)中，通過對所述第二導(dǎo)電型包層選擇性地蝕刻而形成帶狀的脊部。
12.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(b)中，在所述基板和所述活性層之間形成第一導(dǎo)電型包層，在所述活性 層之上從下側(cè)依次形成下部第二導(dǎo)電型包層以及電流阻礙層；在所述工序(c)中，在通過對所述電流阻礙層選擇性地蝕刻而形成帶狀的開口部之 后，以填埋所述開口部的方式形成第二導(dǎo)電型包層。
13.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(b)之后，還包括去除所述掩模的工序(e)。
14.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(b)中，所述半導(dǎo)體層層疊體以在所述掩模之上形成開口部的方式生成。
15.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，所述掩模由電介體或者高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(a)中，從掩模所述前方端面?zhèn)鹊乃鲅谀５亩瞬康剿銮胺蕉嗣娴木?離為50 μ m以下，從所述光波導(dǎo)路側(cè)的所述掩模的端部到所述光波導(dǎo)路的中心線的距離為 20μπι以上且60μπι以下，沿所述光波導(dǎo)路方向的縱深為5μπι以上且200 μ m以下。
17.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，所述活性層為包括銦的氮化物半導(dǎo)體層。
18.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其中，在所述工序(b)中，由以{0001}面為主面的氮化物半導(dǎo)體形成所述半導(dǎo)體層層疊體，在所述工序(c)中，沿<1-100>方向形成所述光波導(dǎo)路。
全文摘要
本申請?zhí)峁┮环N半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法。半導(dǎo)體激光裝置具備半導(dǎo)體層層疊體(20)，該半導(dǎo)體層層疊體(20)選擇性地生成在基板的除規(guī)定區(qū)域外的區(qū)域上。半導(dǎo)體層層疊體(20)包括活性層(14)，并且具有帶狀的光波導(dǎo)路，該光波導(dǎo)路沿著與射出光的前方端面(20A)相交的方向延伸?；钚詫?14)具有形成在規(guī)定區(qū)域的周向邊緣部的異常生成部(14a)和形成在異常生成部(14a)的周圍的禁帶帶寬增大部(14b)，該禁帶帶寬增大部(14b)的禁帶帶寬比除異常生成部(14a)以外的活性層(14)的其他部分的禁帶帶寬大。光波導(dǎo)路與異常生成部(14a)相間隔并在前方端面(20A)包括禁帶帶寬增大部(14b)。
文檔編號H01S5/16GK101939881SQ20098010444
公開日2011年1月5日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者川口真生, 左文字克哉, 春日井秀紀(jì) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社