CN102097746A - 半导体激光装置及其制造方法 - Google Patents

半导体激光装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102097746A
CN102097746A CN2010105813503A CN201010581350A CN102097746A CN 102097746 A CN102097746 A CN 102097746A CN 2010105813503 A CN2010105813503 A CN 2010105813503A CN 201010581350 A CN201010581350 A CN 201010581350A CN 102097746 A CN102097746 A CN 102097746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
laser unit
layer
semicondcutor laser
resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010105813503A
Other languages
English (en)
Inventor
工藤昭吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN102097746A publication Critical patent/CN102097746A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04252—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2214—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够实现高输出、长寿命及低动作电压的半导体激光装置及其制造方法。在基板(1)上依次层叠有第一半导体层(2)、活性层(4)、第二半导体层(6)及接触层(7)。在第二半导体层(6)及接触层(7)上，设置有在谐振器两端面间延伸的脊部(6a)。按照与脊部(6a)相接的方式形成有电流狭窄层(8a)。电流狭窄层在脊部的上表面上具有开口部。在该开口部内，形成有与接触层相接的第一电极(9)。在第一电极上形成有第二电极(10)。在谐振器端面附近的脊部的上表面上，设置有与接触层(7)相接的电流非注入部(8b)。电流狭窄层与电流非注入部由同一电介质膜(8)构成。第二电极被设置成与电流非注入部的上表面区域分开。

Description

半导体激光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体激光装置及其制造方法，尤其涉及一种具有利用了金属和功函数与该金属不同的化合物半导体之间的接合界面的电极构造的半导体激光装置及其制造方法。
背景技术
在利用作为化合物半导体窄带隙系材料的代表的砷化镓(GaAs)的高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)的源/漏电极中，将金属与高掺杂GaAs半导体层共晶合金化，得到了电阻性。与之相对，栅电极具有利用金属与半导体的肖特基连接界面的构造。近年来，在利用作为被致力研究实用化的宽带隙系材料的氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)的功率器件中，源/漏电极及栅电极都具有利用肖特基连接界面的电极构造。
下面，以利用氮化镓(GaN)的半导体发光元件为例进行说明。作为高密度光盘系统中的光拾取器的关键器件而迅速普及的激光二极管(LD)的电极构造、替代以往的照明而作为节能固体元件照明光源被不断扩大实用的发光二极管(LED)的电极构造，与利用GaAs的HEMT的栅电极同样，具有将金属与GaN半导体层肖特基连接来获得接触的构造。
GaN半导体激光二极管(LD)是通过p-n双异质构造在量子阱活性层中封锁注入载流子的法布里珀罗型激光，从在设置于上部包层的脊(ridge)波导构造上形成的肖特基电极，经过接触层向活性层注入载流子。脊波导构造限制注入的电流，由此，由于限制了活性层中的激光振荡用的谐振区域宽度，所以横模稳定，动作电流降低。针对高输出动作，在脊波导端面附近形成电流非注入区域，有效地防止了谐振器端面的光学损伤(Catastrophic Optical Damage：COD)，实现了长寿命化。
这样，在GaN半导体激光二极管(LD)中，要求确立有效地防止谐振器端面的光学损伤(COD)的技术。而且，为了实现低耗电及长寿命化，要求确立通过将在脊谐振器的半导体表面上形成的作为肖特基电极的金属电极，低电阻且稳定地与半导体表面连接，由此能够向活性层高效地注入载流子，可降低动作电流的电极技术。
图22(a)是专利文献1中公开的第1现有例所涉及的半导体激光装置的谐振器中央部的宽度方向(与脊延伸的方向垂直的方向)的剖面图，图22(b)是第1现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的宽度方向的剖面图，图22(c)是第1现有例涉及的半导体激光装置中的长度方向(脊延伸的方向)的剖面图。
如图22(a)～(c)所示，在n型GaN基板101上形成有具有脊条纹105的GaN系半导体层102。在除了谐振器端面附近的脊条纹105上，形成有由Pd膜103及Pt膜104构成的p侧电极。按照覆盖除了脊条纹105之外的GaN系半导体层102的上表面、谐振器端面附近的脊条纹105的上表面、脊条纹105的两侧面、以及p侧电极的两侧面的方式，形成了绝缘膜106。在绝缘膜106上，按照与p侧电极的上表面相接的方式形成了隔离(isolation)电极107。在除了谐振器端面附近的隔离电极107上形成了焊盘电极108。在n型GaN基板101的下面上形成了n侧电极109。
即，专利文献1所公开的技术是抑制因谐振器端面的电流非注入区域、谐振器端面附近的光学性损伤引起的COD，来实现半导体激光二极管的高输出化及长寿命化的现有技术。而且，根据专利文献1公开的技术，由于在P+型GaN接触层(脊条纹105的顶部)上的谐振器端面侧，形成有规定电流非注入区域的电介质膜(绝缘膜106)，所以电阻P电极(由Pd膜103及Pt膜104构成的p侧电极)具有与该电介质膜相接、且比谐振器端面位于内侧的端面。另外，按照覆盖该电介质膜和电阻P侧电极的方式形成有主P电极(隔离电极107)。
图23(a)是专利文献2所公开的第2现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的长度方向的剖面图，图23(b)是第2现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的仰视图。
如图23(a)及(b)所示，在基板201上依次形成有第1氮化物半导体层202、活性层203、第2氮化物半导体层204及脊205。在除了谐振器端面208附近的脊205上形成有P电极206，并且在除了谐振器端面208附近的基板201的下面上形成有n电极207。分别设置有保护谐振器端面208的保护膜209a、覆盖谐振器端面208附近的基板201的下面及脊205的上表面的保护膜209b、以及覆盖P电极206及n电极207各自的端部的保护膜209c。
即，在专利文献2所公开的使用了氮化物半导体材料的半导体激光元件中，为了避免元件制成工序上的问题，在谐振器面附近P电极206的端面后退。由此，能够防止与谐振器端面形成时因劈开引起的冲击相伴的电极剥落，并且可以提高保护膜在谐振器端面侧的密接性。
专利文献1：特开2008-034587号公报
专利文献2：特开2008-227002号公报
其中，在形成了由Pd、Pt或Ni等高功函数金属构成的P电极(肖特基电极)的脊谐振器头顶部的P+型GaN层的表面，存在由Ga、N及O构成的厚度约小于1nm的自然氧化层。P电极与P+型GaN层的连接界面的接触特性，被从P电极所连接的区域的半导体结晶表面到电流非注入区域的半导体结晶表面为止连续的自然氧化层所决定的费米能级左右。因此，除了脊谐振器头顶部的电流注入区域的P+型GaN层之外，还需要考虑到形成与该P+型GaN层连续的表面的电流非注入区域的P+型GaN层，来进行电极构造的设计。
但是，在专利文献1所记载的构成中，主P电极与电阻P电极都覆盖电流非注入区域的电介质膜。因此，基于与电阻P电极所连接的区域的P+型GaN接触层的结晶表面连续的电流非注入区域的P+型GaN接触层/电介质膜界面决定的费米能级的变化，对电阻P电极/P+型GaN接触层界面的费米能级造成的影响，产生接触特性变差这一问题。
另一方面，在专利文献2所记载的构成中，虽然不发生上述的问题，但由于作为端面涂覆膜而使用的电介质膜材料在端面涂覆时也被电流非注入区域被覆，所以伴随着电介质膜材料的应力特性的变化、该材料的折射率等光学特性的变化、或该材料的化学计量变化，有可能在激光出射端面发生导电特性的变化等。因此，由于将端面涂覆膜材料还作为电流非注入区域的电介质膜使用的构造，损害了对电流非注入区域的电介质膜原本要求的功能，所以存在问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够实现高输出、长寿命及低动作电压的半导体激光装置。
本申请的发明者发现为了实现前述目的，需要下述的技术方案。即，需要通过排除与电阻P电极所连接的区域的P+型GaN接触层的结晶表面连续的电流非注入区域的P+型GaN接触层的结晶表面(即电流非注入区域的电介质膜与P+型GaN接触层的连接界面)处的费米能级的变化，对电阻P电极与P+型GaN接触层的界面的费米能级造成的影响，来降低电阻P电极与P+型GaN接触层之间的接触电阻。为此，需要抑制在位于半导体激光装置的谐振器端面附近、且与电流注入区域的P+型GaN接触层表面连续的P+型GaN接触层表面(即电流非注入区域所使用的电介质膜与P+型GaN接触层相接的区域中的该P+型GaN接触层表面)存在的自然氧化层的状态变化。由此，能够避免该自然氧化层的状态变化对电阻P电极与P+型GaN接触层的界面的费米能级造成影响的事态。
本发明鉴于以上的见解而提出，本发明涉及的半导体激光装置具备：基板；在所述基板上顺次层叠的第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层及第二导电型接触层；设置于所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层、且在谐振器两端面间延伸的脊部；与所述脊部相接、且在所述脊部的上表面上具有开口部的电流狭窄层；在所述开口部内被设置成与所述第二导电型接触层相接的第一电极；和设置在所述第一电极上的第二电极；在所述谐振器端面附近的所述脊部的所述上表面上，按照与所述第二导电型接触层相接的方式设置有电流非注入部，所述电流狭窄层与所述电流非注入部由同一电介质膜构成，所述第二电极被设置成与所述电流非注入部的上表面区域分开。
根据本发明涉及的半导体激光装置，在谐振器端面附近的成为电流非注入部的电介质膜上，没有设置与第一电极导通的(即成为同电位的)第二电极。因此，第一电极与第二导电型接触层的连接界面的特性，不会被在与第一电极下侧的第二导电型接触层的结晶表面连续的电流非注入部下侧的第二导电型接触层的结晶表面上产生的自然氧化层所确定的费米能级影响。因此，由于能够抑制第一电极与第二导电型接触层之间的接触电阻的变化，所以可以提供能够实现高输出、长寿命及低动作电压的半导体激光装置。
在本发明涉及的半导体激光装置中，所述第一电极可以与所述电流非注入部的侧壁面相接。
在本发明涉及的半导体激光装置中，所述第二电极可以按照在除了设置有所述电流非注入部的所述谐振器端面附近区域以外的其他区域与所述电介质膜相接的方式，在所述脊部的侧方延伸。
在本发明涉及的半导体激光装置中，可以在与所述第一电极相接的部分的所述第二导电型接触层的表面形成自然氧化层。该情况下，所述自然氧化层可以含有构成所述第二导电型接触层的各元素以及氧，所述自然氧化层的厚度大于0nm且小于1nm。
在本发明涉及的半导体激光装置中，含有所述第一导电型半导体层、所述活性层、所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层的半导体层叠体，可以由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)所表示的III-V族氮化物化合物半导体构成。由此，可以将半导体激光装置的振荡波长设为从蓝紫色到绿色的范围。
在本发明涉及的半导体激光装置中，所述第一电极中与所述二导电型接触层的所述上表面接触的部分可以由从Pd、Pt及Ni中选择的一个或两个以上的金属构成。由此，可以形成针对例如由III-V族宽带隙氮化物化合物半导体构成的P+型GaN接触层能够以低接触电阻连接的P电极，来作为第一电极。
在本发明涉及的半导体激光装置中，所述电介质膜可以由硅氧化膜构成。由此，不仅可以使激光的电压稳定化、提高COD等级，而且能够提高IL(电流-光输出)特性的直线性，从而能够抑制与阈值电流的增大相伴的动作电流的增大，实现高输出动作。因此，能够提供例如在光盘中使用的情况下，可以稳定地进行光输出的监视控制的半导体激光装置。
在本发明涉及的半导体激光装置中，所述第一电极的终端部与所述谐振器端面之间的距离可以是1μm以上且10μm以下。由此，不仅可以使激光的电压稳定化、提高COD等级，而且能够提高IL(电流-光输出)特性的直线性，从而能够抑制与阈值电流的增大相伴的动作电流的增大，实现高输出动作。因此，能够提供例如在光盘中使用的情况下，可以稳定地进行光输出的监视控制的半导体激光装置。
另外，本发明涉及的半导体激光装置的制造方法具备：在基板上形成依次层叠了第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层及第二导电型接触层的半导体层叠体的工序(a)；通过对所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层进行蚀刻，形成在谐振器两端面间延伸的脊部的工序(b)；在所述半导体层叠体上形成电介质膜的工序(c)；在所述电介质膜上涂覆了第一抗蚀剂之后，使所述第一抗蚀剂失活的工序(d)；通过对所述第一抗蚀剂进行深蚀刻，使位于所述脊部上的部分的所述电介质膜露出的工序(e)；通过在所述第一抗蚀剂上涂覆第二抗蚀剂，并对该第二抗蚀剂进行曝光及显影，在所述脊部上的电极形成区域形成开口部的工序(f)；将所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂作为掩模，蚀刻除去位于所述电极形成区域的部分的所述电介质膜，在该电极形成区域使所述脊部的所述上表面露出的工序(g)；在所述脊部的所述上表面的露出部分、所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂各自上形成第一电极膜的工序(h)；和通过将所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂剥离，除去所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂各自上形成的所述第一电极膜，在所述脊部的所述上表面上形成第一电极的工序(i)。
根据本发明涉及的半导体激光装置的制造方法，可以制造起到上述作用效果的本发明涉及的半导体激光装置、例如GaN半导体激光二极管(LD)。即，可以抑制在由半导体构成的脊部的上表面与第一电极的连接界面形成的自然氧化层的状态变化。因此，能够控制该连接界面的费米能级、使激光的电压稳定化，从而，由于可以提高COD等级，所以能够获得高输出且具有长时间寿命特性的半导体激光装置。
另外，在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，规定电流非注入区域的电流非注入部、和沿着脊部延伸的方向设置且在脊部上表面上具有开口部的电流狭窄层，由单一且一体的所述电介质膜形成。
在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，可以在所述工序(d)之前，通过使用了惰性气体的干蚀刻法，蚀刻所述电介质膜的一部分。该情况下，所述惰性气体可以是氩。
在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，在所述工序(g)中，可以在所述电介质膜的蚀刻中采用湿蚀刻法。该情况下，在所述工序(g)中，可以在所述电介质膜的蚀刻中使用含有氟酸的溶液。
在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，在所述工序(i)中，可以使用含有氮化合物的洗涤剂来剥离所述第一抗蚀及所述第二抗蚀。该情况下，所述含有氮化合物的洗涤剂可以是吡咯烷酮系洗涤剂。
在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，可以在所述工序(i)之后，还具备在所述第一电极上形成第二电极的工序(j)。该情况下，所述第二电极含有多个金属层，所述多个金属层中的至少一层可以通过镀覆法形成。而且，所述通过镀覆法形成的金属层的厚度可以为1μm以上。由此，即使在阶差部，也能形成与第一电极顺畅连接的第二电极。
在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，所述半导体层叠体可以由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)所表示的III-V族氮化物化合物半导体构成。由此，可以将半导体激光装置的振荡波长设为从蓝紫色到绿色的范围。
(发明效果)
根据本发明，由于例如在使用宽带隙系材料的GaN半导体激光二极管中，能够设置以低接触电阻与接触层连接的P电极，所以可提供使高输出、长寿命及低动作电压成为可能的半导体激光装置。另外，通过采用例如由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)表示的III-V族氮化物化合物半导体，可以实现振荡波长区域从蓝紫色到绿色的脊型激光器。
而且，根据本发明，规定电流非注入区域的电流非注入部与电流狭窄层由单一且一体的电介质膜形成。因此，伴随着晶片工艺、劈开/涂覆膜形成工序的物理化学影响，不会波及脊波导构造的成为上表面的半导体层表面的自然氧化层，能够保护装置。
并且，由于可以使由半导体构成的脊部上表面与第一电极的连接界面的费米能级稳定化，所以不仅能够提高低电压特性及COD等级，而且可以抑制与阈值电流的增加相伴的动作电流的增大。即，可实现使低电流振荡及高输出化成为可能的脊型激光器。
附图说明
图1是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的构成的俯视图。
图2(a)是图1的A-A’线(电流非注入区域)处的剖面图，图2(b)是图1的B-B’线(电流注入区域)处的剖面图，图2(c)是图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的剖面图。
图3(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图3(a)表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图3(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图3(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图4(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图4(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图4(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图4(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图5(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图5(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图5(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图5(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图6(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图6(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图6(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图6(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图7(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图7(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图7(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图7(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图8(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图8(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图8(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图8(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图9(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图9(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图9(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图9(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图10(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图10(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图10(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图10(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图11(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图11(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图11(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图11(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图12(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图12(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图12(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图12(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图13(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图13(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图13(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图13(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图14(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图14(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图14(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图14(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图15(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置的一道制造工序的剖面图，图15(a)是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图15(b)是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的一道制造工序的剖面图，图15(c)是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的一道制造工序的剖面图。
图16(a)～(c)是对一个实施方式涉及的半导体激光装置的p+型接触层的表面进行了ESCA(electron spectroscopy for chemical analysis)分析后的图，详细而言，图16(a)是表示N1s电子的化学位移(chemical shift)的图，图16(b)是表示Ga3d电子的化学位移的图，图16(c)是表示O1s电子的化学位移的图。
图17(a)是一个实施方式涉及的半导体激光装置在与脊延伸的方向垂直的方向的P电极和p+型接触层的界面附近的截面TEM(透过型电子显微镜)图像，图17(b)是一个实施方式涉及的半导体激光装置在脊延伸的方向的电流非注入部附近的截面SEM(扫描型电子显微镜)图像。
图18(a)是表示将本实施方式的半导体激光装置的电流-电压特性与现有例进行比较的图，图18(b)是表示本实施方式的半导体激光装置的简要结构的图，图18(c)是对具有焊盘电极跃到成为电流非注入部的电介质膜上的构造的现有例的半导体激光装置的简要结构进行表示的图。
图19(a)是表示将本实施方式的半导体激光装置的SBH特性相对理想因子n描绘的结果、与现有例进行比较的图，图19(b)是表示本实施方式的半导体激光装置的简要结构的图，图19(c)是对具有焊盘电极跃到成为电流非注入部的电介质膜上的构造的现有例的半导体激光装置的简要结构进行表示的图。
图20是对本实施方式的半导体激光装置的接触特性提高效果的机理进行表示的能带图。
图21(a)是表示将本实施方式的半导体激光装置的电流-光输出特性与现有例进行比较的图，图21(b)是表示本实施方式的半导体激光装置的简要结构的图，图21(c)是表示具有焊盘电极跃到成为电流非注入部的电介质膜上的构造的现有例的半导体激光装置的简要结构的图。
图22(a)是专利文献1中公开的第1现有例涉及的半导体激光装置的谐振器中央部的宽度方向(与脊延伸的方向垂直的方向)的剖面图，图22(b)是第1现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的宽度方向的剖面图，图22(c)是第1现有例涉及的半导体激光装置中的长度方向(脊延伸的方向)的剖面图。
图23(a)是专利文献2中公开的第2现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的长度方向的剖面图，图23(b)是第2现有例涉及的半导体激光装置的谐振器端面附近的仰视图。
图中：1-n型GaN基板；2-n型包层；3-n型光导向层；4-多重量子阱活性层；5-p型光导向层；6-p型包层；6a-脊部；6b-翼(wing)部；7-p+型接触层；8-电介质膜；8a-电流狭窄层；8b-电流非注入部；8c-电流非注入部的侧壁面；9-P电极；9A-薄膜；10-焊盘电极；11-N电极；12-吸收层；13-涂覆膜；14-掩模图案；15-抗蚀图案；16-第1抗蚀膜；17-第2抗蚀膜。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明涉及的半导体激光装置(例如GaN半导体激光二极管等半导体发光元件)及其制造方法，详细说明实施的方式。
需要说明的是，本发明涉及的半导体激光装置能够以下述的构成为基本构成，应用到各种方式中。
即，在本发明涉及的半导体激光装置中，由于成为电流狭窄层的脊侧壁的光封锁电介质膜、电流非注入区域的电介质膜及P电极，利用自校正法形成，各电介质膜、P电极具有左右对称性，所以可避免光轴中心错移的事态。而且，电流非注入区域的电介质膜和成为电流狭窄层的电介质膜由单一且一体的电介质膜形成。P电极(肖特基电极)形成在脊部上的所希望的部位上。这里，该所希望的部位与电流非注入区域邻接。由此，能够避免在晶片工艺、劈开或涂覆膜形成工序中，接触层表面受到物理化学影响的事态。
另外，虽然在脊部上的接触层表面存在半导体的自然氧化层，但在本发明涉及的半导体激光装置的制造方法中，按照被电介质膜覆盖的电流非注入区域的接触层表面的自然氧化层的状态变化，不使P电极形成区域的接触层表面的电子状态变化的方式，来实施各工序。具体而言，将在包括P电极的上表面的区域设置、且作为焊盘电极发挥功能的第二电极，与电流非注入区域的电介质膜的上表面区域分离设置。由此，能够防止电流非注入区域的电介质膜例如与P+型GaN接触层的连接界面处的费米能级的变化，对P电极例如与P+型GaN接触层的连接界面处的费米能级造成影响，因此，可防止P电极与接触层之间的接触特性变差。
(实施方式)
图1是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置，具体是表示GaN半导体激光二极管的构成的俯视图，图2(a)是图1的A-A’线(电流非注入区域)处的剖面图，图2(b)是图1的B-B’线(电流注入区域)处的剖面图，图2(c)是图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的剖面图。
如图1及图2(a)～(c)所示，在n型GaN基板1上，形成有例如厚度约为2.5μm的由n型AlxGa1-xN(x＝0.03)构成的n型包层2。在n型包层2上，形成有例如厚度约为0.1μm的由n型GaN构成的n型光导向层3。在n型光导向层3上形成有多重量子阱活性层4，该多重量子阱活性层4由例如厚度约为8nm的利用InzGa1-zN(z＝0.08)形成的阻挡层、和例如厚度约为3nm的利用InsGa1-sN(s＝0.03)形成的阱层构成。在多重量子阱活性层4上，形成有例如厚度约为0.1μm的由p型GaN构成的p型光导向层5。在p型光导向层5上，形成有例如由p型AltGa1-tN(t＝0.03)构成的p型包层6。p型包层6具有：在谐振器两端面(激光两端面)间延伸的例如厚度约为0.5μm的条纹状脊部6a、和具有与脊部6a相同程度的阶差构造的翼部6b。
需要说明的是，虽然翼部6b具有以机械方式保护脊部6a的构造，但也可以不设置翼部6b。
在脊部6a及翼部6b各自的上表面上，形成有例如厚度约为60nm的由p+型GaN构成的p+型接触层7。这里，在p+型接触层7的表面，存在含有Ga、N及O的厚度小于1nm的自然氧化层。需要说明的是，在以下的说明中，包括p+型接触层7在内，称为脊部6a。
而且，在电流注入区域(参照图2(b))中，形成有对从翼部6b上的p+型接触层7到脊部6a的跟前为止的区域进行覆盖的吸收层12。另外，虽然吸收层12有助于杂散光吸收，但也可以不设置吸收层12。
按照覆盖电流注入区域的脊部6a的两侧面、电流非注入区域的脊部6a的两侧面及上表面、翼部6b的侧面及上表面、以及脊部6a与翼部6b之间的区域的方式，形成有电介质膜8。电介质膜8具有用于向脊部6a的上表面注入电流的开口部。而且，电介质膜8具有：在脊部6a的两侧面上形成的电流狭窄层8a、和在电流非注入区域的脊部6a的上表面上形成的电流非注入部8b。即，电流狭窄层8a与电流非注入部8b一体形成。
在电介质膜8的所述开口部露出的p+型接触层7的表面上，形成例如由Pd、Pt、Ni等高功函数金属的薄膜构成、且与p+型接触层7连接的P电极9。这里，P电极9被覆从电流狭窄层8a露出的p+型接触层7的上表面，在脊部6a的侧面上不存在。而且，除了脊部6a的侧面附近的电流狭窄层8a的上表面之外，在电介质膜8上不存在P电极9。不过，P电极9也可以与电流非注入部8b的侧壁面8c相接。
在P电极9上形成有焊盘电极10。焊盘电极10与电流非注入部8b分开设置。另外，在谐振器端面附近的、p+型接触层7与电介质膜8(电流非注入部8b)相接的区域以外的其他区域，可以在脊部6a的侧方焊盘电极10延伸成与电介质膜8相接。作为焊盘电极10，采用能够抑制金属相互扩散的所希望的层叠构造，例如具有Ti/Pt/Au等层叠构造的薄膜。另外，在将焊盘电极10厚膜化的情况下，例如在将焊盘电极10的层叠构造的一部分作为镀膜、使焊盘电极10厚膜化的情况下，只要使该层叠构造的下层部分与电流非注入部8b分开，且将与该下层部分在晶片面内连接的薄膜(省略图示)作为供电膜，利用电镀法形成该层叠构造的上层部分，来实现厚膜化即可。由此，由于不需要在晶片整个面形成供电膜的情况所必须的供电膜除去工序，所以可简化制造方法。
n型GaN基板1的背面(n型包层2等的形成面的相反面)被研磨成n型GaN基板1具有所希望的厚度，在该背面上形成有与n型GaN基板1连接的N电极11。在基于晶片的劈开工序而形成的激光端面(后侧/前侧两端面)，形成有由具有所希望的构成的薄膜构成的涂覆膜13。
本实施方式的特征在于，在谐振器端面附近的脊部6a的上表面设置有p+型接触层7与电介质膜8(电流非注入部8b)相接的电流非注入区域、以及焊盘电极10与该电流非注入区域中的电流非注入部8b的上表面区域分开设置。
根据本实施方式，在谐振器端面附近的成为电流非注入部8b的电介质膜8上，没有设置与P电极9导通的(即成为同电位的)焊盘电极10。因此，P电极9与p+型接触层7的连接界面的特性，不会被由与P电极9下侧的p+型接触层7的结晶表面连续的电流非注入部8b下侧的p+型接触层7的结晶表面上所产生的自然氧化层决定的费米能级影响。因此，可以降低P电极9与p+型接触层7之间的接触电阻，所以能够提供可实现高输出、长寿命及低动作电压的半导体激光装置。
而且，根据本实施方式，n型包层2、多重量子阱活性层4、p型包层6及p+型接触层7等分别由InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)所表示的III-V族氮化物化合物半导体构成。因此，可以将半导体激光装置的振荡波长设为从蓝紫色到绿色的范围。
并且，在本实施方式中，优选P电极9中至少与p+型接触层7接触的部分由从Pd、Pt及Ni选择的一个或两个以上的金属构成。这样，能够形成能以低接触电阻与例如由III-V族宽带隙氮化物化合物半导体构成的P+型GaN接触层连接的P电极。
另外，在本实施方式中，优选电介质膜8由硅氧化膜构成。由此，可以使激光的电压稳定化、提高COD等级，并且提高IL(电流-光输出)特性的直线性，从而能够抑制与阈值电流的增大相伴的动作电流的增大，可以实现高输出动作。因此，能够提供例如在光盘中使用的情况下，可以稳定地进行光输出的监视控制的半导体激光装置。
而且，在本实施方式中，优选P电极9的终端部与谐振器端面(激光端面)之间的距离为1μm以上、10μm以下。由此，能够使激光的电压稳定化、提高COD等级，并且提高IL特性的直线性，从而可抑制与阈值电流的增大相伴的动作电流的增大，能够实现高输出动作。因此，例如在光盘中使用的情况下，能够提供可以稳定地进行光输出的监视控制的半导体激光装置。
图3(a)～(c)、图4(a)～(c)、图5(a)～(c)、图6(a)～(c)、图7(a)～(c)、图8(a)～(c)、图9(a)～(c)、图10(a)～(c)、图11(a)～(c)、图12(a)～(c)、图13(a)～(c)、图14(a)～(c)及图15(a)～(c)是表示一个实施方式涉及的半导体激光装置、具体是表示GaN半导体激光二极管的各制造工序的剖面图。其中，图3(a)、图4(a)、图5(a)、图6(a)、图7(a)、图8(a)、图9(a)、图10(a)、图11(a)、图12(a)、图13(a)、图14(a)及图15(a)分别是表示图1的A-A’线(电流非注入区域)处的各制造工序的剖面图，图3(b)、图4(b)、图5(b)、图6(b)、图7(b)、图8(b)、图9(b)、图10(b)、图11(b)、图12(b)、图13(b)、图14(b)及图15(b)分别是表示图1的B-B’线(电流注入区域)处的各制造工序的剖面图，图3(c)、图4(c)、图5(c)、图6(c)、图7(c)、图8(c)、图9(c)、图10(c)、图11(c)、图12(c)、图13(c)、图14(c)及图15(c)分别是表示图1的C-C’线(脊延伸的方向)处的各制造工序的剖面图。
首先，如图3(a)～(c)所示，在n型GaN基板1上形成半导体层叠体。具体而言，在n型GaN基板1上利用例如有机金属气相生长(MOCVD)法，从下向上依次形成n型包层2、n型光导向层3、多重量子阱活性层4、p型光导向层5、p型包层6及p+型接触层7。这里，作为有机金属气相生长用的原料，Ga可以使用三甲基镓，Al可以使用三甲基铝，In可以使用三甲基铟，N可以使用氨。而且，作为p型掺杂剂的Mg，可以使用环戊二烯镁，同时作为n型掺杂剂，可以使用Si。并且，作为有机金属气相生长中的载流子气体，可以使用氮及氢。
另外，本发明不限定于上述的半导体层、制造方法，即使半导体层的生长方法、半导体层的构成发生变化，也当然能够同样地应用。
接着，如图4(a)～(c)所示，在p+型接触层7上利用抗蚀图案15，通过干蚀刻法或湿蚀刻法形成所希望的膜厚的由SiO2构成的掩模图案14。
接下来，如图5(a)～(c)所示，将掩模图案14作为掩模，通过例如使用了氯气(Cl2)的干蚀刻法，将规定区域的p型包层6的一部分及p+型接触层7基于蚀刻除去。然后，如图6(a)～(c)所示，通过例如使用了缓冲氢氟酸(BHF)的湿蚀刻法，除去掩模图案14。由此，形成脊部6a、和与脊部6a具有相同程度的阶差构造的翼部6b。这里，虽然翼部6b具有以机械方式保护脊部6a的构造，但也可以不设置翼部6b。其中，蚀刻前的p型包层6的厚度例如约为0.5μm左右。
在进行了上述的利用了缓冲氢氟酸(BHF)的洗涤之后，如图7(a)～(c)所示，例如通过化学气相生长(CVD)法，按照覆盖包括脊部6a及翼部6b的基板整个面的方式，形成例如由SiO2构成的电介质膜8。这里，用于形成电介质膜8的CVD法，只要是在p+型接触层7的表面存在的自然氧化层中不使构成元素、膜厚发生物理化学变化的方法即可，并不限定于热CVD法或等离子CVD法等方法。另外，电介质膜8的膜厚只要是大致50nm～大致1000nm左右即可，在考虑电介质膜8的光封锁效果、及电介质膜8的应力对半导体层造成的影响的情况下，只要大致为50nm～大致300nm左右即可。
需要说明的是，在本实施方式中，通过在对电介质膜8进行分割成膜的同时采用隔离物剥离(spacer liftoff)法，按照覆盖从翼部6b上的p+型接触层7到脊部6a跟前的区域的方式，形成有助于激光杂散光吸收的吸收层12。
接着，如图8(a)～(c)所示，例如，使用Ar气等惰性气体，并通过作为干蚀刻法之一的反应性离子蚀刻(RIE)法，进行电介质膜8的形状整形。由此，将在脊部6a及翼部6b各自的侧面上堆积的电介质膜8的阶差被覆，从垂直的形状改变成具有大致85°～大致70°左右所希望的倾斜角度的正台面形状。由于通过如此与脊部6a、翼部6b的形状无关地将电介质膜8整形成正台面形状，在阶差部位也能顺畅地形成焊盘电极10，所以可以防止与以断差部位为起点的电场集中相伴的元件破坏。
接着，如图9(a)～(c)所示，当在电介质膜8上的整个面按照在脊部6a附近达到希望的平坦性的方式，以所希望的膜厚涂敷了第1抗蚀膜16之后，通过150℃以上的加热处理、例如以大约170℃进行大约20分钟加热的处理，来进行第1抗蚀膜16的失活处理。另外，使抗蚀剂失活的方法没有特别限定，例如可以使用UV固化等失活法。
接着，如图10(a)～(c)所示，为了使脊部6a上的电介质膜8的头顶部露出，对第1抗蚀膜16进行例如基于氧等离子处理的深蚀刻(etchback)。
接着，如图11(a)～(c)所示，在包含深蚀刻后的第1抗蚀膜16的基板整个面上涂覆了P电极形成用的第2抗蚀膜17之后，通过平版印刷术，在第2抗蚀膜17中的成为P电极形成区域的所希望的区域图案形成开口部。这里，如图11(a)～(c)所示，通过将残存的第2抗蚀膜17用作掩模图案，能够容易地形成电流非注入区域。
接着，如图12(a)～(c)所示，将残存的第1抗蚀膜16及第2抗蚀膜17作为掩模，通过例如使用了缓冲氢氟酸(BHF)的湿蚀刻法，在脊部6a上蚀刻除去电介质膜8的所希望的部分。由此，如图12(a)～(c)所示，在p+型接触层7上形成了用于形成P电极9的开口部，并在该开口部内的脊部6a的两侧方，形成左右具有同等高度和形状的电流狭窄层8a。而且，以覆盖脊部6a的所希望的区域的第2抗蚀膜17作为掩模图案，与该掩模图案具有同样形状的电流非注入部8b和电流狭窄层8a一体形成。
图16(a)～(c)是对p+型接触层7的表面进行了ESCA(electronspectroscopy for chemical analysis)分析后的图，详细而言，图16(a)表示N1s电子的化学位移，图16(b)表示Ga3d电子的化学位移，图16(c)表示O1s电子的化学位移。
如图16(a)～(c)所示，在被缓冲氢氟酸(BHF)洗涤后的p+型接触层7的表面，以大致比0nm大且小于1nm的厚度存在包含Ga、N及O的自然氧化层。如此以自己控制的方式成长的自然氧化层在p+型接触层7的能带隙内形成表面能级。
接着，如图13(a)～(c)所示，当在基板整个面蒸镀了成为P电极9的薄膜9A之后，如图14(a)～(c)所示，通过第1抗蚀膜16及第2抗蚀膜17的剥离，将第1抗蚀膜16及第2抗蚀膜17各自上形成的不要的薄膜9A除去。由此，可得到形成在p+型接触层7上的P电极9。这里，上述的剥离也可以利用不腐蚀P电极9的含有氮化合物的洗涤剂、例如吡咯烷酮系洗涤剂进行。作为P电极9，例如只要以所希望的膜厚形成能够与III-V族宽带隙氮化物化合物半导体所构成的P+型GaN接触层以低接触电阻连接的高功函数金属即可。具体而言，作为P电极9，例如可以使用由从Pd、Pt或Ni中选择的一个或两个以上的金属构成的薄膜。
通过以上的工序，位于脊部6a的两侧方的由SiO2(电介质膜8)构成的电流狭窄层8a和P电极9分别左右对称地形成。而且，位于谐振器端面附近的脊部6a上的由SiO2(电介质膜8)构成的电流非注入部8b和P电极9以自校正方式形成。由此，能够使激光的电压稳定化、提高COD等级，并且提高IL(电流-光输出)特性的直线性，从而可以抑制与阈值电流的增大相伴的动作电流的增大、实现高输出动作。
接着，如图15(a)～(c)所示，在P电极9上形成焊盘电极10。作为焊盘电极10，可以使用具有能够抑制金属相互扩散的层叠构造、例如Ti/Pt/Au等层叠构造的薄膜。在通过蒸镀剥离形成焊盘电极10的情况下，可以使用不腐蚀焊盘电极10的含有氮化合物的洗涤剂、例如吡咯烷酮系洗涤剂。这里，作为本实施方式的特征，如图15(c)所示，通过将焊盘电极10设置成与电流非注入部8b的上表面区域分开，来避免在电流非注入部8b上，焊盘电极10成为与P电极9为导通电位的金属薄膜的事态。由此，由于能够阻止电流非注入部8b与p+型接触层7的界面的费米能级的变化，通过在p+型接触层7的表面上从电流非注入区域到电流注入区域连续的自然氧化层，对P电极9与p+型接触层7的界面的费米能级造成影响的事态，所以可以提高接触特性。
图17(a)表示了与脊延伸的方向垂直的方向上的P电极9和p+型接触层7的界面附近的截面TEM(透过型电子显微镜)图像，图17(b)表示了脊延伸的方向上的电流非注入部8b附近的截面SEM(扫描型电子显微镜)图像。
如图17(a)所示，P电极9与p+型接触层7的界面形成了肖特基连接的金属/半导体界面，但没有共晶合金化。而且，如图17(b)所示，P电极9与p+型接触层7的界面在电流非注入部8b的附近具有未共晶合金化的界面相。这里，虽然P电极9与成为电流非注入部8b的电介质膜的上表面分开，但也可以形成为相对于电流非注入部8b的侧壁没有间隙。而且，焊盘电极10也可以与成为电流非注入部8b的电介质膜分开地形成在P电极9的上表面上。
另外，在将焊盘电极10厚膜化的情况、例如将焊盘电极10的层叠构造的一部分作为镀膜来形成焊盘电极10的情况下，只要使该层叠构造的下层部分相对电流非注入部8b分开、且将与该下层部分在晶片面内连接的薄膜作为供电膜(省略图示)，基于电镀法形成该层叠构造的上层部分来进行厚膜化(例如厚度为1μm以上)即可。由此，由于不需要在晶片整个面形成供电膜时所必须的供电膜除去工序，所以可简化制造方法。
接着，在将n型GaN基板1的背面(n型包层2等的形成面的相反面)研磨成n型GaN基板1具有所希望的厚度之后，在该背面上形成与n型GaN基板1连接的N电极11。然后，在进行了晶片的劈开工序之后，在由此形成的激光端面(后侧/前侧两端面)分别形成由具有所希望的构成的薄膜构成的涂覆膜13。由此，可得到图1及图2(a)～(c)所示的实施方式涉及的半导体激光装置、具体可得到GaN半导体激光二极管的构造。
图18(a)表示了将具有焊盘电极从成为电流非注入部的电介质膜上表面分开的构造(参照图18(b))的本实施方式的半导体激光装置的电流-电压特性，与具有焊盘电极跃上成为电流非注入部的电介质膜上的构造(参照图18(c))的现有例的比较。
如图18(a)所示，本实施方式在4.0V时可得到约46mA，而现有例在4.0V时只能得到约2.2mA。这样，与现有例相比，根据本实施方式的电流-电压特性，能针对同一电压得到更多的电流，实现了低接触电阻化。
图19(a)表示了将具有焊盘电极从成为电流非注入部的电介质膜上表面分开的构造(参照图19(b))的本实施方式的半导体激光装置的SBH(schottky barrier height)特性相对于理想因子n描绘的结果，与具有焊盘电极跃上成为电流非注入部的电介质膜上的构造(参照图19(c))的现有例的比较。
如图19(a)所示，在本实施方式中，φb约为0.44eV、n值约集中分布在30附近，而在现有例中，φb约为0.42eV～0.51eV的范围，n值在约21～60的范围保持一定的倾向并连续分布。
图20表示了对因电流非注入区域的构造之差引起在φb及n值的分布中出现差异的机理进行表示的能带图。
如图20所示，通过对从电流注入区域到电流非注入区域连续的半导体表面的自然氧化物进行量化而展现的表面能级(Tamm Levels)，规定了金属/半导体界面的费米能级，包括到与金属/半导体界面连续的电流非注入区域的半导体表面为止，金属/半导体界面的(φb、n值)唯一确定。因此，如本实施方式这样，在由GaN半导体构成的P+型GaN接触层的表面采用不对自然氧化层的状态赋予变化的工艺，以及按照不对与电流非注入区域的半导体表面连续的金属(电极)/半导体界面的费米能级造成影响的方式，对配置电极、电介质膜的构造进行设计，这些对接触特性的稳定化是重要的。
图21(a)表示了具有焊盘电极从成为电流非注入部的电介质膜上表面分开的构造(参照图21(b))的本实施方式的半导体激光装置(具体为GaN半导体激光二极管)的寿命试验前的电流-光输出特性、与具有焊盘电极跃到成为电流非注入部的电介质膜上的构造(参照图21(c))的现有例的比较。
如图21(a)所示，在脉冲宽度为500nsec、脉冲占空比为10％的条件下，现有例的GaN半导体激光二极管在超过约1300mA的附近从P电极的端部附近起发生了COD破坏，但本实施方式中的GaN半导体激光二极管可以获得到2000mA为止不发生破坏的电流-光输出特性。这样，通过本实施方式实现了高输出特性。即，通过如本实施方式这样，抑制在包括p+型GaN接触层与谐振器端面附近的由电介质膜构成的电流非注入部的界面的p+型GaN接触层的连续表面上存在的自然氧化物的状态变化，使肖特基连接界面的费米能级稳定化的构造设计，对GaN半导体激光二极管的高输出动作是重要的。
(产业上的可利用性)
本发明通过具备使低动作电压成为可能的P电极，实现了能够低电流振荡及高输出化的脊型激光器等半导体激光装置。而且，本发明在COD等级、IL(电流-光输出)特性直线性及高输出动作等出色、例如高密度光盘系统的光拾取器用的激光光源等中的应用是特别有用的。

Claims (20)

1.一种半导体激光装置，具备：
基板；
依次层叠在所述基板上的第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层及第二导电型接触层；
设置于所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层、且在谐振器两端面间延伸的脊部；
与所述脊部相接、且在所述脊部的上表面上具有开口部的电流狭窄层；
在所述开口部内被设置成与所述第二导电型接触层相接的第一电极；和
设置在所述第一电极上的第二电极；
在所述谐振器端面附近的所述脊部的所述上表面上，按照与所述第二导电型接触层相接的方式设置有电流非注入部，
所述电流狭窄层与所述电流非注入部由同一电介质膜构成，
所述第二电极被设置成与所述电流非注入部的上表面区域分开。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述第一电极与所述电流非注入部的侧壁面相接。
3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述第二电极按照在除了设置有所述电流非注入部的所述谐振器端面附近区域以外的其他区域与所述电介质膜相接的方式，在所述脊部的侧方延伸。
4.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
在与所述第一电极相接的部分的所述第二导电型接触层的表面，形成有自然氧化层。
5.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述自然氧化层含有构成所述第二导电型接触层的各元素以及氧，
所述自然氧化层的厚度大于0nm且小于1nm。
6.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
包括所述第一导电型半导体层、所述活性层、所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层的半导体层叠体，由InxAlyGa1-x-yN所表示的III-V族氮化物化合物半导体构成，其中，0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1。
7.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述第一电极中的与所述第二导电型接触层的所述上表面接触的部分，由从Pd、Pt及Ni中选择的一个或两个以上的金属构成。
8.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述电介质膜由硅氧化膜构成。
9.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述第一电极的终端部与所述谐振器端面之间的距离为1μm以上且10μm以下。
10.一种半导体激光装置的制造方法，包括：
在基板上形成依次层叠了第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层及第二导电型接触层的半导体层叠体的工序(a)；
通过对所述第二导电型半导体层及所述第二导电型接触层进行蚀刻，形成在谐振器两端面间延伸的脊部的工序(b)；
在所述半导体层叠体上形成电介质膜的工序(c)；
在所述电介质膜上涂覆了第一抗蚀剂之后，使所述第一抗蚀剂失活的工序(d)；
通过对所述第一抗蚀剂进行深蚀刻，使位于所述脊部上的部分的所述电介质膜露出的工序(e)；
通过在所述第一抗蚀剂上涂覆第二抗蚀剂，并对该第二抗蚀剂进行曝光及显影，从而在所述脊部上的电极形成区域形成开口部的工序(f)；
将所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂作为掩模，蚀刻除去位于所述电极形成区域的部分的所述电介质膜，在该电极形成区域中使所述脊部的所述上表面露出的工序(g)；
在所述脊部的所述上表面的露出部分、所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂各自上形成第一电极膜的工序(h)；和
通过将所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂剥离，除去在所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂各自上形成的所述第一电极膜，在所述脊部的所述上表面上形成第一电极的工序(i)。
11.根据权利要求10所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
在所述工序(d)之前，通过使用了惰性气体的干蚀刻法，蚀刻所述电介质膜的一部分。
12.根据权利要求11所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
所述惰性气体是氩。
13.根据权利要求10所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
在所述工序(g)中，所述电介质膜的蚀刻采用湿蚀刻法。
14.根据权利要求13所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
在所述工序(g)中，所述电介质膜的蚀刻采用含有氟酸的溶液。
15.根据权利要求10所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
在所述工序(i)中，利用含有氮化合物的洗涤剂将所述第一抗蚀剂及所述第二抗蚀剂剥离。
16.根据权利要求15所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
所述含有氮化合物的洗涤剂是吡咯烷酮系洗涤剂。
17.根据权利要求10所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
在所述工序(i)之后，还具备在所述第一电极上形成第二电极的工序(j)。
18.根据权利要求17所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
所述第二电极含有多个金属层，所述多个金属层中的至少一层通过镀覆法形成。
19.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
所述通过镀覆法形成的金属层的厚度为1μm以上。
20.根据权利要求10所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于，
所述半导体层叠体由InxAlyGa1-x-yN所表示的III-V族氮化物化合物半导体构成，其中，0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1。
CN2010105813503A 2009-12-11 2010-12-06 半导体激光装置及其制造方法 Pending CN102097746A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-282006 2009-12-11
JP2009282006A JP2011124442A (ja) 2009-12-11 2009-12-11 半導体レーザ装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102097746A true CN102097746A (zh) 2011-06-15

Family

ID=44130670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105813503A Pending CN102097746A (zh) 2009-12-11 2010-12-06 半导体激光装置及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110142089A1 (zh)
JP (1) JP2011124442A (zh)
CN (1) CN102097746A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108141008A (zh) * 2015-10-06 2018-06-08 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和半导体激光器装置
CN108141007A (zh) * 2015-10-06 2018-06-08 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和用于制造半导体激光器的方法
CN109462141A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 浜松光子学株式会社 量子级联激光光源的制造方法
CN110178275A (zh) * 2017-01-19 2019-08-27 三菱电机株式会社 半导体激光元件、半导体激光元件的制造方法
CN111682400A (zh) * 2020-06-22 2020-09-18 苏州长光华芯光电技术有限公司 接触层的制作方法、半导体激光器及其制作方法
CN111934186A (zh) * 2020-08-06 2020-11-13 西安立芯光电科技有限公司 一种判断半导体激光器芯片光学灾变类型的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012033689A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 半導体装置の製造方法
KR101857160B1 (ko) * 2011-12-16 2018-05-15 한국전자통신연구원 반도체 레이저 및 그의 제조방법
JP6388838B2 (ja) * 2015-03-09 2018-09-12 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 光機能素子
JP7424038B2 (ja) * 2019-12-23 2024-01-30 セイコーエプソン株式会社 発光装置、および、プロジェクター
CN116746012A (zh) * 2021-01-29 2023-09-12 新唐科技日本株式会社 半导体激光器元件
JP7435917B1 (ja) 2023-02-14 2024-02-21 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10741996B2 (en) 2015-10-06 2020-08-11 Osram Oled Gmbh Semiconductor laser and semiconductor laser arrangement
CN108141007A (zh) * 2015-10-06 2018-06-08 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和用于制造半导体激光器的方法
US10886704B2 (en) 2015-10-06 2021-01-05 Osram Oled Gmbh Semiconductor laser and method for producing a semiconductor laser
CN108141008A (zh) * 2015-10-06 2018-06-08 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和半导体激光器装置
CN108141008B (zh) * 2015-10-06 2020-01-07 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和半导体激光器装置
CN108141007B (zh) * 2015-10-06 2020-01-17 欧司朗光电半导体有限公司 半导体激光器和用于制造半导体激光器的方法
US10554019B2 (en) 2015-10-06 2020-02-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser and method for producing a semiconductor laser
CN110178275A (zh) * 2017-01-19 2019-08-27 三菱电机株式会社 半导体激光元件、半导体激光元件的制造方法
CN110178275B (zh) * 2017-01-19 2021-01-22 三菱电机株式会社 半导体激光元件、半导体激光元件的制造方法
CN109462141A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 浜松光子学株式会社 量子级联激光光源的制造方法
CN111682400A (zh) * 2020-06-22 2020-09-18 苏州长光华芯光电技术有限公司 接触层的制作方法、半导体激光器及其制作方法
CN111934186A (zh) * 2020-08-06 2020-11-13 西安立芯光电科技有限公司 一种判断半导体激光器芯片光学灾变类型的方法
CN111934186B (zh) * 2020-08-06 2021-06-15 西安立芯光电科技有限公司 一种判断半导体激光器芯片光学灾变类型的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110142089A1 (en) 2011-06-16
JP2011124442A (ja) 2011-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102097746A (zh) 半导体激光装置及其制造方法
US7160747B2 (en) Methods of forming semiconductor devices having self aligned semiconductor mesas and contact layers
US11626707B2 (en) Semiconductor laser diode
EP1755203B1 (en) Nitride semiconductor vertical cavity surface emitting laser
US20230299562A1 (en) Semiconductor laser diode
US8101960B2 (en) Nitride light emitting device and manufacturing method thereof
US8411718B2 (en) Semiconductor light-emitting device
TWI426674B (zh) 光電組件及光電組件之製造方法
US7518162B2 (en) Semiconductor light emitting device
KR20120067752A (ko) 나노구조의 발광소자
US20060280215A1 (en) Ridge-waveguide semiconductor laser diode
US11658257B2 (en) Light source assembly, optical sensor assembly, and method of manufacturing a cell of the same
US20120138986A1 (en) Method for fabrication of (al,in,ga) nitride based vertical light emitting diodes with enhanced current spreading of n-type electrode
CN101527427B (zh) 半导体光元件的制造方法
JP4877294B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
US20200251884A1 (en) Semiconductor laser element and method of manufacturing the same
US20080283852A1 (en) Light-emitting device and a method for producing the same
JP3716622B2 (ja) 半導体レーザ
CN110277732A (zh) 具有高介电常数限制孔的vcsel器件及其制备方法
US20150263229A1 (en) Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same
CN213584599U (zh) 一种半导体激光器
CN112510486A (zh) 一种半导体激光器及其制备方法
KR20090116558A (ko) 질화물계 발광소자 및 그 제조방법
JP2008124498A (ja) 窒化物半導体発光素子とその窒化物半導体発光素子を備える窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。
US20040188702A1 (en) Semiconductor laser diode

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110615