CN111316515A - 半导体光元件、半导体光元件形成用构造体以及使用其的半导体光元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体光元件具备第一导电型半导体基板、以及设置于第一导电型半导体基板上的层叠体。在层叠体中,从第一导电型半导体基板侧起依次层叠有第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层、以及第二导电型接触层。第二导电型半导体层具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型半导体层、以及将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,碳掺杂第二导电型半导体层配置于比ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近活性层的位置。

Description

半导体光元件、半导体光元件形成用构造体以及使用其的半 导体光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体光元件、半导体光元件形成用构造体以及使用其的半导体光元件的制造方法。
背景技术
作为半导体光元件,已知有例如下述专利文献1中记载的激光二极管。在下述专利文献1中,提出了在n型化合物半导体包层与p型化合物半导体包层之间具有活性层的激光二极管中,通过使用碳作为p型化合物半导体包层的p型掺杂剂,从而防止碳由于热向邻接的层扩散,减小阈值电流密度而实现长寿命化。
专利文献1:日本特开平11-4044号公报
但是,上述专利文献1中记载的激光二极管具有以下所示的课题。
即,在上述专利文献1中记载的激光二极管中,存在p型化合物半导体包层(以下,有时称为“p型包层”)的结晶性降低的情况。因此,上述专利文献1中记载的激光二极管在发光特性这一点上具有改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供能够使发光特性提高的半导体光元件、半导体光元件形成用构造体以及使用其的半导体光元件的制造方法。
认为上述专利文献1中记载的激光二极管在发光特性这一点上具有改善的余地的理由如下。首先,在通过有机金属气相沉积法(MOCVD法)制造GaAs系半导体激光的情况下,在用于碳掺杂的碳原料中使用CBr4(溴化碳)、CCl4(溴化氯)等卤代甲烷原料。这些卤代甲烷对GaAs系晶体具有蚀刻作用。因此,已知在晶体生长中引入缺陷,具有良好的结晶性的半导体层的生长变得困难(参照P.D.Casa et al.Journal of Crystal Growth,Vol.434,116)。所层叠的半导体层的碳掺杂剂浓度越高,卤代甲烷原料的使用量越多,因此认为蚀刻作用对p型包层的结晶性降低的影响变得显著。例如,认为在活性层上层叠超过2μm那样的p型包层的情况等,难以使高结晶性的半导体层生长。其结果,认为该p型包层对发光效率降低、长期可靠性的降低等发光特性产生大的负面影响。为此,本发明人为了解决上述课题反复进行了专心研究,结果注意到p型包层的结晶性降低与激光二极管的表面产生粗糙之间存在相关关系。并且,本发明人注意到,在将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的p型包层的厚度小的情况下,激光二极管的表面很难产生粗糙,若p型包层的厚度变大,则激光二极管的表面容易产生粗糙。再者,本发明人发现了例如通过将p型包层构成为具有掺杂有碳的碳掺杂p型半导体层和掺杂有ⅡA族元素的IIA族元素掺杂p型半导体层,来保持所需的p型包层的厚度的同时抑制碳掺杂p型半导体层的厚度,将碳掺杂p型半导体层配置于比ⅡA族元素掺杂p型半导体层靠近活性层的位置,从而能够解决上述课题。
即,本发明是半导体光元件,具备:第一导电型半导体基板、以及设置于上述第一导电型半导体基板上的层叠体,在上述层叠体中,从上述第一导电型半导体基板侧起依次层叠有第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层、以及第二导电型接触层,其中,上述第二导电型半导体层具有:碳掺杂第二导电型半导体层,将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中;以及ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中,上述碳掺杂第二导电型半导体层配置于比上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近上述活性层的位置。
在该半导体光元件中,第二导电型半导体层具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型半导体层、和将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的IIA族元素掺杂第二导电型半导体层,碳掺杂第二导电型半导体层配置于比ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近活性层的位置。因此,根据本发明的半导体光元件,与第二导电型半导体层仅由碳掺杂第二导电型半导体层构成的情况相比,能够保持所需的第二导电型半导体层的厚度的同时减小碳掺杂第二导电型半导体层的厚度,能够使第二导电型半导体层的结晶性提高。因此,本发明的半导体光元件能够使发光特性提高。
在上述半导体光元件中,优选上述第二导电型接触层由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层构成。
该情况下,在碳掺杂第二导电型接触层中掺杂剂为碳,碳具有比ⅡA族元素小的扩散系数。因此,即使在碳掺杂第二导电型接触层中升高掺杂剂浓度也能够充分抑制掺杂剂扩散到活性层。因此,碳与ⅡA族元素相比能够进行高浓度的掺杂,能够使碳掺杂第二导电型接触层的电阻降低。
在上述半导体光元件中,优选上述第二导电型接触层中的上述掺杂剂的浓度比上述碳掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的浓度高。
该情况下,碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂浓度比第二导电型接触层中的掺杂剂的浓度低,掺杂剂成为碳。因此,与第二导电型接触层中的掺杂剂浓度为碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂浓度以下的情况相比,能够在对发光特性的影响更大的碳掺杂第二导电型半导体层中比对发光特性的影响更小的第二导电型接触层更提高结晶性。另外,还能够使第二导电型接触层中的电阻进一步降低。因此,能够使半导体光元件中的发光特性进一步提高。
在上述半导体光元件中,优选上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在上述第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例大于50%且小于100%。
该半导体光元件与ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例为50%以下的情况相比,能够使第二导电型半导体层的结晶性进一步提高。因此,本发明的半导体光元件能够使发光特性进一步提高。
在上述半导体光元件中,优选上述IIA族元素掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的最大浓度比上述碳掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的最大浓度大。
该半导体光元件与ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的最大浓度为碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的最大浓度以下的情况相比,能够使第二导电型半导体层的结晶性进一步提高并且减少第二导电型半导体层的电阻。因此,本发明的半导体光元件能够使发光特性进一步提高。
在上述半导体光元件中,优选上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层包括上述掺杂剂的浓度随着离开上述活性层而增加的梯度层。
该情况下,能够减少ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的电阻值,并且抑制使用半导体光元件时掺杂剂向活性层的扩散,使发光特性进一步提高。
另外,本发明是半导体光元件形成用构造体,具备:第一导电型半导体晶片;以及设置于上述第一导电型半导体晶片上的层叠体,在上述层叠体中,从上述第一导电型半导体晶片侧起依次层叠有第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层、以及第二导电型接触层,其中,上述第二导电型半导体层具有:将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型半导体层、和将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的IIA族元素掺杂第二导电型半导体层,上述碳掺杂第二导电型半导体层配置于比上述IIA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近上述活性层的位置。
在该半导体光元件形成用构造体中,第二导电型半导体层具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型半导体层、和将IIA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,碳掺杂第二导电型半导体层配置于比ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近活性层的位置。因此,根据本发明的半导体光元件形成用构造体,与第二导电型半导体层仅由碳掺杂第二导电型半导体层构成的情况相比,能够保持所需的第二导电型半导体层的厚度并且减小碳掺杂第二导电型半导体层的厚度,能够使第二导电型半导体层的结晶性提高。因此,根据本发明的半导体光元件形成用构造体,能够形成可以使发光特性提高的半导体光元件。
在上述半导体光元件形成用构造体中,优选上述第二导电型接触层由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层构成。
该情况下,碳具有比IIA族元素小的扩散系数。因此,即使在碳掺杂第二导电型接触层中升高掺杂剂浓度,也能够充分抑制掺杂剂扩散到活性层。因此,碳与ⅡA族元素相比能够进行高浓度的掺杂,能够使碳掺杂第二导电型接触层的电阻降低。
在上述半导体光元件形成用构造体中,优选上述第二导电型接触层中的上述掺杂剂的浓度比上述碳掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的浓度高。
该情况下,碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的浓度比第二导电型接触层中的掺杂剂的浓度低,掺杂剂成为碳。因此,与第二导电型接触层中的掺杂剂的浓度为碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的浓度以下的情况相比,能够在对发光特性的影响更大的碳掺杂第二导电型半导体层中比对发光特性的影响更小的第二导电型接触层更提高结晶性。另外,能够使第二导电型接触层中的电阻进一步降低。因此,能够形成可以使发光特性进一步提高的半导体光元件。
在上述半导体光元件形成用构造体中,优选上述IIA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在上述第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例大于50%且小于100%。
该半导体光元件形成用构造体与ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例为50%以下的情况相比,能够使第二导电型半导体层的结晶性进一步提高。因此,根据该半导体光元件形成用构造体,能够制造可以使发光特性进一步提高的半导体光元件。
在上述半导体光元件形成用构造体中,优选上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的最大浓度比上述碳掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的最大浓度大。
根据该半导体光元件形成用构造体,与ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的最大浓度为碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的最大浓度以下的情况相比,能够使第二导电型半导体层的结晶性进一步提高并且减少第二导电型半导体层的电阻。因此,本发明的半导体光元件形成用构造体能够制造可以使发光特性进一步提高的半导体光元件。
在上述半导体光元件形成用构造体中,优选上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层包括上述掺杂剂的浓度随着离开上述活性层而增加的梯度层。
该情况下,能够减少ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的电阻值,并且抑制使用时掺杂剂向活性层的扩散,制造能够使发光特性进一步提高的半导体光元件。
另外,本发明是半导体光元件的制造方法,制造上述的半导体光元件,其中,包括:构造体准备工序,准备上述的半导体光元件形成用构造体;以及半导体光元件形成工序,从上述半导体光元件形成用构造体形成上述半导体光元件,上述构造体准备工序包括:第二导电型半导体层形成工序,在上述活性层上形成上述第二导电型半导体层;以及第二导电型接触层形成工序,在上述第二导电型半导体层上形成上述第二导电型接触层,上述第二导电型半导体层形成工序包括:碳掺杂第二导电型半导体层形成工序,在上述活性层上形成上述碳掺杂第二导电型半导体层;以及ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层形成工序,通过在上述碳掺杂第二导电型半导体层上形成上述IIA族元素掺杂第二导电型半导体层,从而形成上述第二导电型半导体层。
根据该制造方法,在所得到的半导体光元件中,第二导电型半导体层具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型半导体层、和将IIA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的IIA族元素掺杂第二导电型半导体层,碳掺杂第二导电型半导体层配置于比ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近活性层的位置。因此,在所得到的半导体光元件中,与第二导电型半导体层仅由碳掺杂第二导电型半导体层构成的情况相比,能够保持所需的第二导电型半导体层的厚度并且减小碳掺杂第二导电型半导体层的厚度,能够使第二导电型半导体层的结晶性提高。因此,能够制造可以使发光特性提高的半导体光元件。
另外,碳由于扩散系数比ⅡA族元素小,因此即使在形成了碳掺杂第二导电型半导体层之后,形成ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,也能够充分抑制ⅡA族元素由于形成ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层时的热而通过碳掺杂第二导电型半导体层扩散到活性层。另外,在上述制造方法中,由于第二导电型半导体层包括碳掺杂第二导电型半导体层和ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,因此与第二导电型半导体层仅由碳掺杂第二导电型半导体层构成的情况相比,能够抑制碳掺杂第二导电型半导体层的厚度。因此,在形成碳掺杂第二导电型半导体层时使用卤化碳的情况下,能够减少卤化碳的使用量。因此,能够充分抑制因该卤化碳引起的蚀刻作用而在所形成的碳掺杂第二导电型半导体层中产生表面粗糙、缺陷的引入。即,能够将碳掺杂第二导电型半导体层以维持高的结晶性的状态形成在活性层上。因此,根据上述制造方法,能够获得可以更充分抑制发光特性的降低的半导体光元件。
在上述半导体光元件的制造方法中,优选上述第二导电型接触层形成工序包括在上述第二导电型半导体层上形成将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层,来作为上述第二导电型接触层的工序。
该情况下,在碳掺杂第二导电型接触层中掺杂剂为碳,碳具有比ⅡA族元素小的扩散系数。因此,即使在碳掺杂第二导电型接触层中升高掺杂剂浓度,也能够充分抑制掺杂剂扩散到活性层。因此,碳与ⅡA族元素相比能够进行高浓度的掺杂,能够使碳掺杂第二导电型接触层的电阻降低。
在上述半导体光元件的制造方法中,优选在上述第二导电型接触层形成工序中,以使上述第二导电型接触层中的上述掺杂剂的浓度变得比上述碳掺杂第二导电型半导体层中的上述掺杂剂的浓度高的方式形成上述第二导电型接触层。
该情况下,碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂的浓度比第二导电型接触层中的掺杂剂的浓度低,掺杂剂成为碳。因此,与第二导电型接触层中的掺杂剂浓度为碳掺杂第二导电型半导体层中的掺杂剂浓度以下的情况相比,能够在对发光特性的影响更大的碳掺杂第二导电型半导体层中比对发光特性的影响更小的第二导电型接触层更提高结晶性。另外,还能够使第二导电型接触层中的电阻进一步降低。因此,能够形成可以使发光特性进一步提高的半导体光元件。
在上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层形成工序中,优选以包括上述掺杂剂的浓度随着离开上述活性层而增加的梯度层的方式形成上述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层。
该情况下,能够减少ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的电阻值,并且抑制ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的形成时、以及使用时的掺杂剂向活性层的扩散,制造可以使发光特性进一步提高的半导体光元件。
此外,在本发明中,“第一导电型”是n型或者p型,“第二导电型”是与第一导电型不同的导电型。例如第一导电型是n型的情况下,第二导电型是p型。
根据本发明,提供能够使发光特性提高的半导体光元件、半导体光元件形成用构造体以及使用其的半导体光元件的制造方法。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的半导体光元件的一个实施方式的剖视图。
图2是示意性地表示本发明的半导体光元件形成用构造体的一个实施方式的局部剖视图。
图3是示意性地表示实施例1的半导体光元件的层叠构造的剖视图。
图4是表示实施例1的半导体光元件的p型接触层表面的光学显微镜照片。
图5是表示比较例1的半导体光元件的p型接触层表面的光学显微镜照片。
图6是示意性地表示实施例8的半导体光元件的层叠构造的剖视图。
具体实施方式
[半导体光元件]
以下,一边参照图1一边对本发明的半导体光元件的实施方式进行详细的说明。图1是示意性地表示本发明的半导体光元件的一个实施方式的剖视图。
如图1所示,半导体光元件100具备作为第一导电型半导体基板的n型的半导体基板10和设置于n型的半导体基板10上的层叠体20。在层叠体20中,从n型的半导体基板10侧起依次层叠有作为第一导电型半导体层的n型的半导体层30、活性层40、作为第二导电型半导体层的p型的半导体层50、以及作为第二导电型接触层的p型的接触层60。此外,作为半导体光元件100,列举有例如半导体激光元件以及发光二极管等。另外,在半导体光元件100中,也可以在n型的半导体基板10和层叠体20分别设置有电极(未图示)。
p型的半导体层50具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型半导体层即碳掺杂p型包层51、和将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂p型半导体层即ⅡA族元素掺杂p型包层52。在本实施方式中,碳掺杂p型包层51配置于比ⅡA族元素掺杂p型包层52靠近活性层40的位置。即,碳掺杂p型包层51配置于活性层40与ⅡA族元素掺杂p型包层52之间,ⅡA族元素掺杂p型包层52配置于碳掺杂p型包层51与p型接触层60之间。
在该半导体光元件100中,p型的半导体层50具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型包层51和将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂p型包层52,碳掺杂p型包层51配置于比ⅡA族元素掺杂p型包层52靠近活性层40的位置。因此,根据半导体光元件100,与p型的半导体层50仅由碳掺杂p型包层51构成的情况相比,能够保持所需的p型半导体层50的厚度并且减小碳掺杂p型包层51的厚度,能够使p型的半导体层50的结晶性提高。因此,半导体光元件100能够使发光特性提高。另外,根据半导体光元件100,由于能够使p型半导体层50的结晶性提高,因此也能够使半导体光元件100的长期可靠性提高。
以下,对n型的半导体基板10和层叠体20进行详细地说明。
<n型的半导体基板>
n型的半导体基板10包括化合物半导体和掺杂剂。
作为化合物半导体,列举有例如GaAs和InP等III-V族化合物半导体等。
作为掺杂剂,列举有例如Si、Ge、Sn、S、Se以及Te等元素。这些能够单独或者将2种以上组合而使用。
n型的半导体基板10的厚度没有特别限制,通常是250~450μm。
<层叠体>
层叠体20具备n型的半导体层30、活性层40、p型的半导体层50、以及p型的接触层60。层叠体20包括化合物半导体。作为化合物半导体,列举有例如GaAs、AlGaAs、InGaAs、InGaAlAs、InP、GaInP、AlInP、AlGaInP、以及InGaAsP等。
(n型的半导体层)
n型的半导体层30例如从活性层40侧起依次具有n型的导波层和n型的包层。这里,导波层是与活性层40一起传播光的层,包层是用于封闭使得光在活性层40和导波层中传播的层。
n型的半导体层30的厚度没有特别限制,但优选为2~4μm。
n型的半导体层30包括化合物半导体和掺杂剂。化合物半导体可以与n型的半导体基板10中所包含的化合物半导体相同也可以不同。作为掺杂剂,能够使用与n型的半导体基板10中的掺杂剂同样的元素。
n型的导波层和n型的包层能够由掺杂剂浓度恒定的层、掺杂剂浓度沿离开n型半导体层30的方向发生变化的梯度层、或者它们的层叠体构成。
(活性层)
活性层40是具有比n型的半导体层30和p型的半导体层50的带隙小的带隙、并通过电压的施加而射出光的层。
活性层40例如由在两个阻隔层之间含有量子阱层的层叠体构成。
量子阱层包括化合物半导体。根据从半导体光元件100射出的光的波长适当地选择化合物半导体。作为化合物半导体,例如列举有InGaAs、GaAs、InGaAlAs、AlGaInP、以及InGaAsP等。
位于量子阱层的两侧的两个阻隔层是包括具有比量子阱层的带隙大的带隙的化合物半导体的层。阻隔层还可以包括掺杂剂。
阻隔层能够由掺杂剂浓度为恒定的层、掺杂剂浓度随着离开量子阱层而发生变化的梯度层、或者它们的层叠体构成。或者,阻隔层能够由化合物半导体中的元素的组成为恒定的层、化合物半导体中的元素的组成沿离开量子阱层的方向发生变化的梯度层、或者它们的层叠体构成。
活性层40的厚度没有特别限制,通常是30~70nm。另外活性层40也可以设为将量子阱层和阻隔层交替地层叠多层而成的多层量子阱构造。
(p型的半导体层)
p型的半导体层50是与n型的半导体层30一起将在活性层40产生的光封闭在活性层40中的层,具有p型的包层。p型半导体层50还可以在p型包层与活性层40之间具有p型导波层。p型的半导体层50从活性层40侧起依次具有碳掺杂p型包层51和ⅡA族元素掺杂p型包层52来作为p型包层。
碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的浓度没有特别限制,但优选掺杂剂的浓度为1×1017~5×1018cm-3。该情况下,与掺杂剂的浓度偏离上述范围的情况相比,能够更充分地抑制半导体光元件100中的光损失,并且能够更高地维持碳掺杂p型包层51的结晶性。碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的浓度更优选为1×1017~1×1018cm-3
碳掺杂p型包层51能够由掺杂剂的浓度为恒定的层、掺杂剂的浓度随着离开活性层40而增加的梯度层、或者它们的层叠体构成。优选碳掺杂p型包层51包括掺杂剂的浓度随着离开活性层40而增加的梯度层。该情况下,能够在活性层40附近抑制光损失的增大,并且降低碳掺杂p型包层51的电阻值。
作为ⅡA族元素掺杂p型包层52中的ⅡA族元素,例如列举有锌、镁、以及铍等。
ⅡA族元素掺杂p型包层52中的掺杂剂的浓度没有特别限制,但优选掺杂剂的浓度为1×1017~1.5×1019cm-3。该情况下,与掺杂剂的浓度偏离上述范围的情况相比,能够兼顾ⅡA族元素掺杂p型包层52的电阻值的减少、和掺杂剂向活性层40的扩散的抑制。ⅡA族元素掺杂p型包层52中的掺杂剂的浓度更优选为3×1017~1.1×1019cm-3
ⅡA族元素掺杂p型包层52能够由掺杂剂的浓度为恒定的层、掺杂剂的浓度随着离开活性层40而增加的梯度层或者它们的层叠体构成。优选ⅡA族元素掺杂p型包层52包括掺杂剂的浓度随着离开活性层40而增加的梯度层。该情况下,能够减少ⅡA族元素掺杂p型包层52的电阻值,并且抑制使用半导体光元件100时的掺杂剂向活性层40的扩散,使发光特性进一步提高。
优选ⅡA族元素掺杂p型包层52具有掺杂剂的浓度为5×1018~1.5×1019cm-3的层。该情况下,与掺杂剂的浓度偏离上述范围的情况相比,不会产生半导体光元件100的电阻的增加、阈值电流的增加,能够获得更良好的发光特性。
IIA族元素掺杂p型包层52中的掺杂剂的最大浓度可以比碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的最大浓度大,也可以为碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的最大浓度以下,但优选比碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的最大浓度大。
该情况下,与ⅡA族元素掺杂p型包层52中的掺杂剂的最大浓度为碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的最大浓度以下的情况相比,能够使p型的半导体层50的结晶性进一步提高,并且减少p型接触层60和与其接触的电极(未图示)之间的电阻。因此,半导体光元件100能够使发光特性进一步提高。
这里,ⅡA族元素掺杂p型包层52中的掺杂剂的最大浓度与碳掺杂p型包层51中的掺杂剂的最大浓度之比只要大于1即可,但优选为10以上。该情况下,半导体光元件100能够使发光特性和长期可靠性更进一步提高。
但是,优选上述比为15以下。
在ⅡA族元素掺杂p型包层52中,优选设置有具有用于注入电流的开口并且阻挡电流的电流阻挡层。该情况下,能够抑制电流的扩散,作为其结果能够使发光模式稳定化。
在电流阻挡层中,优选在沿活性层40的厚度方向观察活性层40和电流阻挡层的情况下,开口形成于比电流阻挡层的外周缘更靠内侧的位置。
该情况下,能够在活性层40的内侧部分流过电流,在半导体光元件100中,能够稳定的发光。这里,开口的数量可以是一个也可以是多个。另外,优选开口形成为条纹状。
电流阻挡层包括化合物半导体和掺杂剂。作为化合物半导体和掺杂剂,能够使用与n型半导体基板10同样的化合物半导体和掺杂剂。
ⅡA族元素掺杂p型包层52还可以具有与电流阻挡层接触并且相对于电流阻挡层设置于活性层40侧的第一层。在该第一层中,优选掺杂剂(ⅡA族元素)的浓度为5×1017cm-3以下。该情况下,与掺杂剂(ⅡA族元素)的浓度偏离上述范围的情况相比,在半导体光元件100中,能够更充分抑制产生由电流扩散引起的异常振荡。
ⅡA族元素掺杂p型包层52还可以具有相对于电流阻挡层设置于与活性层40相反的一侧的第二层。优选第二层具有1μm以上的厚度。该情况下,在将半导体光元件100安装于板状的子安装件的一个表面上时,若将p型接触层60朝向子安装件的一个表面侧,并且将半导体光元件100的光射出端面安装为比与子安装件的一个表面正交的端面缩进,则能够充分确保从子安装件的一个表面到活性层40的厚度,能够充分抑制从半导体光元件100的光射出端面射出的光被子安装件遮挡的情况。另外,在通过焊锡将半导体光元件100安装于子安装件的一个表面时,若IIA族元素掺杂p型包层52具有第二层,则子安装件的一个表面到活性层40的间隔变大。因此,能够充分防止焊锡将p型半导体层50与n型半导体层30连接而使其短路的情况。
只要第二层的厚度为1μm以上即可,但优选为1.2μm以上。其中,优选第二层的厚度为2.5μm以下,更优选为2μm以下。该情况下,与第二层的厚度偏离上述各范围的情况相比,能够使第二层的结晶性更充分地提高。
另外,ⅡA族元素掺杂p型包层52还可以具有设置于第二层与电流阻挡层之间、并与电流阻挡层接触的层。在该层中,为了防止电流在该层与电流阻挡层之间流动,优选掺杂剂(ⅡA族元素)的浓度比电流阻挡层的掺杂剂浓度低,更优选为电流阻挡层的掺杂剂浓度的一半以下。
ⅡA族元素掺杂p型包层52的厚度在p型的半导体层50的厚度中所占据的比例可以大于50%且小于100%,也可以为50%以下,但优选为大于50%且小于100%。
该情况下,与ⅡA族元素掺杂p型包层52的厚度在p型的半导体层50的厚度中所占据的比例为50%以下的情况相比,能够使p型的半导体层50的结晶性进一步提高。因此,半导体光元件100能够使发光特性进一步提高。
但是,在ⅡA族元素掺杂p型包层52的厚度在p型的半导体层50的厚度中所占据的比例大于50%的情况下,优选该比例为75%以下。
这里,优选碳掺杂p型包层51的厚度为2μm以下。该情况下,与碳掺杂p型包层51的厚度超过2μm的情况相比,能够使碳掺杂p型包层51的结晶性进一步提高。更优选碳掺杂p型包层51的厚度为1.2μm以下。但是,优选碳掺杂p型包层51的厚度为1μm以上。该情况下,与碳掺杂p型包层51的厚度小于1μm的情况相比,能够更充分地抑制层叠于碳掺杂p型包层51上的IIA族元素掺杂p型包层52所包含的ⅡA族元素的掺杂剂扩散到活性层40。
p型的半导体层50的厚度没有特别限制,但优选为4μm以下。该情况下,与p型的半导体层50的厚度超过4μm的情况相比,能够使p型的半导体层50的结晶性进一步提高。但是,优选p型的半导体层50的厚度为3μm以上。
(p型的接触层)
p型的接触层60是与电极(未图示)接触的层。
p型接触层60包括化合物半导体和掺杂剂。作为化合物半导体,能够使用与ⅡA族元素掺杂p型包层52同样的化合物半导体。优选使用碳作为掺杂剂。即,优选p型的接触层60由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型接触层构成。该情况下,由于在p型的接触层60中掺杂剂为碳,因此能够使p型的接触层60的电阻降低。另外,碳由于与IIA族元素相比扩散系数小,因此即使升高掺杂剂浓度也能够充分抑制掺杂剂扩散到活性层40。
掺杂剂浓度没有特别限制,但从充分减少与电极的接触电阻的观点来看,优选为1×1019cm-3以上。
p型接触层60中的掺杂剂浓度可以比碳掺杂p型包层51中的掺杂剂浓度高,也可以为碳掺杂p型包层51中的掺杂剂浓度以下,但优选比碳掺杂p型包层51中的掺杂剂浓度高。
该情况下,碳掺杂p型包层51中的掺杂剂浓度比p型接触层60中的掺杂剂浓度低。因此,与p型接触层60中的掺杂剂浓度为碳掺杂p型包层51中的掺杂剂浓度以下的情况相比,在对发光特性的影响更大的碳掺杂p型包层51中比对发光特性的影响更小的p型接触层60更能够使结晶性提高。另外,也能够使p型接触层60中的电阻进一步降低。因此,能够使半导体光元件100中的发光特性进一步提高。
(n型的缓冲层)
层叠体20在n型的半导体基板10与n型的半导体层30之间还可以具备n型的缓冲层(未图示)。
n型的缓冲层是为了提高n型的半导体层30的结晶性而设置的,包括化合物半导体和掺杂剂。
作为化合物半导体,能够使用与n型的半导体基板10所包含的化合物半导体同样的化合物半导体。作为掺杂剂,也能够使用与n型的半导体基板10所包含的掺杂剂同样的掺杂剂。
优选n型的缓冲层中的掺杂剂浓度比n型的半导体基板10中的掺杂剂浓度小,并且比n型的半导体层30中的与n型的缓冲层接触的层中的掺杂剂浓度小。该情况下,更能够提高n型的半导体层30的结晶性。
n型的缓冲层的厚度只要比n型的半导体基板10的厚度小则没有特别限制,但通常为300~1000nm。
<半导体光元件的用途>
如上所述,半导体光元件100能够使发光特性提高,因此作为光纤激光器、医疗用激光器(例如牙科用激光器)等中所使用的光源是有用的。
[半导体光元件形成用构造体]
接下来,一边参照图2一边对用于形成上述半导体光元件100的半导体光元件形成用构造体进行详细的说明。图2是示意性地表示本发明的半导体光元件形成用构造体的一个实施方式的局部剖视图。此外,在图2中,对与图1相同或者同等的构成要素标注相同附图标记,省略重复的说明。
如图2所示,半导体光元件形成用构造体200具备作为第一导电型半导体晶片的n型半导体晶片210、和设置于n型半导体晶片210上的层叠体220。
n型半导体晶片210由与n型半导体基板10同样的材料构成。
在层叠体220中,从n型半导体晶片210侧起依次层叠有n型半导体层30、活性层40、p型半导体层50、以及p型接触层60。
在该半导体光元件形成用构造体200中,p型半导体层30具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型包层51、和将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂p型包层52。因此,根据半导体光元件形成用构造体200,与p型半导体层30仅由碳掺杂p型包层构成的情况相比,能够保持所需的p型半导体层30的厚度并且减小碳掺杂p型包层51的厚度,能够使p型半导体层30的结晶性提高。因此,根据半导体光元件形成用构造体200,能够形成可以使发光特性提高的半导体光元件100。
为了从半导体光元件形成用构造体200得到半导体光元件100,例如将半导体光元件形成用构造体200粘贴于粘接性片等,并对该半导体光元件形成用构造体200进行切割以及劈开即可。
[半导体光元件的制造方法]
接下来,一边参照图2一边对上述半导体光元件100的制造方法进行说明。图2是示意性地表示本发明的半导体光元件形成用构造体的一个实施方式的局部剖视图。
首先,如图2所示,准备半导体光元件形成用构造体200(构造体准备工序)。
为此,首先准备n型的半导体晶片210。准备由与n型的半导体基板10相同的材料构成的晶片来作为n型的半导体晶片210。
接下来,在n型的半导体晶片210的一个表面上形成了n型的半导体层30和活性层40之后,形成p型的半导体层50(第二导电型半导体层形成工序)。
此时,p型的半导体层50通过在活性层40上形成了碳掺杂p型包层51之后(碳掺杂第二导电型半导体层形成工序),在碳掺杂p型包层51上形成ⅡA族元素掺杂p型包层52而形成(ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层形成工序)。
接下来,在p型的半导体层50上形成p型的接触层60(碳掺杂第二导电型接触层形成工序)。
这样得到层叠体220。
此时,n型的半导体层30、活性层40、p型的半导体层50以及p型的接触层60例如能够通过有机金属气相沉积(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法形成。此时,作为原料,根据构成各层的材料,适当地使用从三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)、砷化氢(AsH3)、溴化碳(CBr4)或者氯化碳(CCl4)等的卤代甲烷、二乙基锌(DEZ)、甲硅烷(SiH4)等中选择的所需的原料即可。
这样能够得到半导体光元件形成用构造体200。
接下来,根据需要,在半导体光元件形成用构造体200的n型半导体晶片210和层叠体220的p型接触层60分别形成电极之后,将半导体光元件形成用构造体200粘贴于粘接性片等。然后,对半导体光元件形成用构造体200进行切割以及劈开,分离成多个半导体光元件100从而得到半导体光元件100(半导体光元件形成工序)。
如以上那样能够得到半导体光元件100。
若如上述那样制造半导体光元件100,则在所得到的半导体光元件100中,p型的半导体层50具有将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型包层51、和设置于p型的接触层60与碳掺杂p型包层51之间、并将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的ⅡA族元素掺杂p型包层52。因此,根据半导体光元件形成用构造体200,与p型的半导体层50仅由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂p型包层51构成的情况相比,能够保持所需的p型半导体层50的厚度并且减小碳掺杂p型包层51的厚度,能够使p型的半导体层50的结晶性提高。因此,根据上述制造方法,能够得到可以使发光特性提高的半导体光元件100。另外,根据上述制造方法,在所得到的半导体光元件100中,能够使p型半导体层50的结晶性提高,因此也能够使半导体光元件100的长期可靠性提高。
另外,在上述制造方法中,由于p型半导体层50包括碳掺杂p型包层51和ⅡA族元素掺杂p型半导体层52,因此与p型半导体层50仅由碳掺杂p型包层51构成的情况相比,能够抑制碳掺杂p型半导体层51的厚度。因此,在形成碳掺杂p型包层51时使用溴化碳(CBr4)或者氯化碳(CCl4)等的卤代甲烷的情况下,能够使卤代甲烷的使用量减少。因此,能够充分抑制由于该卤代甲烷引起的蚀刻作用而在所形成的碳掺杂p型包层51中产生表面粗糙、缺陷的引入。即,能够将碳掺杂p型包层51以维持高的结晶性的状态形成于活性层40上。因此,根据上述制造方法,能够得到可以更充分抑制发光特性的降低的半导体光元件100。
此外,在碳掺杂p型包层51上形成ⅡA族元素掺杂p型包层52的情况下,优选以包括掺杂剂的浓度随着离开活性层40而增加的梯度层的方式形成ⅡA族元素掺杂p型包层52。
该情况下,能够制造可以减少ⅡA族元素掺杂p型包层52的电阻值,并且抑制ⅡA族元素掺杂p型包层52形成时(退火时)以及使用时的掺杂剂向活性层40的扩散,并且使发光特性进一步提高的半导体光元件100。
本发明并不限定于上述实施方式。例如在上述实施方式中,半导体光元件100具有n型的半导体层30,n型半导体层30具有n型导波层,但也可以不具有n型导波层。
另外,在上述实施方式中,电流阻挡层设置于ⅡA族元素掺杂p型包层52中,但电流阻挡层也可以设置于碳掺杂p型包层51中。
并且,在上述实施方式中,在ⅡA族元素掺杂p型包层52中设置有电流阻挡层,由电流阻挡层能够形成电流条构造,但也可以设置具有电流注入区域和电流非注入区域的脊构造来代替电流条构造。该情况下,电流注入区域以外的部分成为电流非注入区域。这里,电流非注入区域的深度没有特别限定,可以是任意的深度。例如,在实施例8所涉及的图6中,从碳掺杂p型接触层到锌掺杂p型包层为止通过蚀刻被除去,但由该蚀刻形成的除去部的深度可以是从碳掺杂p型接触层到锌掺杂p型包层的中途为止的深度,也可以是从碳掺杂p型接触层到碳掺杂p型包层的深度。
实施例
以下,列举实施例对本发明的内容进行更具体的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
(实施例1)
首先,准备厚度350μm且直径50mm的n型的半导体晶片。此时,使用将Si作为掺杂剂以成为1.0×1018cm-3的浓度的方式掺杂于GaAs中而成的材料作为n型的半导体晶片。
接下来,在n型的半导体晶片的一个表面上依次形成n型缓冲层、n型的半导体层、活性层、p型的半导体层以及p型的接触层从而得到层叠体。
此时,n型缓冲层设为将Si作为掺杂剂以3×1017cm-3的浓度掺杂于GaAs中而成的层,以500nm的厚度形成。n型的半导体层设为将Si作为掺杂剂掺杂于AlGaAs中而成的层,n型的半导体层从n型半导体晶片侧起依次由n型包层和n型导波层构成。n型包层是随着离开n型半导体晶片使掺杂剂浓度从1.0×1018cm-3减少到1.0×1017cm-3的层,以3500nm的总厚度形成了由掺杂剂浓度为恒定的层、以及掺杂剂浓度从邻接的层开始连续地变化的层构成的多个层。n型导波层是随着离开n型半导体晶片使Si掺杂剂浓度从5.0×1016cm-3增加到5.0×1017cm-3的层,以550nm的总厚度形成了由掺杂剂浓度为恒定的层、以及掺杂剂浓度从邻接的层开始连续地变化的层构成的多个层。
活性层从n型半导体晶片侧起依次由第一阻隔层、量子阱层、第二阻隔层构成。此时形成了将Si掺杂于AlGaAs中而成的层作为第一阻隔层。量子阱层以能够得到915nm的激光振荡波长那样的In组成和厚度形成了由InGaAs层构成的层。形成了由AlGaAs构成的层作为第二阻隔层。
p型半导体层由碳掺杂p型包层和锌掺杂p型包层构成,锌掺杂p型包层包括锌掺杂p型第一包层和锌掺杂p型第二包层。碳掺杂p型包层是将AlGaAs的Al组成设为50摩尔%、随着离开活性层使碳掺杂剂浓度从1.0×1017cm-3增加到1.0×1018cm-3的层,以1050nm的总厚度形成了掺杂剂浓度为恒定的层、以及掺杂剂浓度从邻接的层开始连续地变化的多个层。锌掺杂p型第一包层以400nm的厚度形成了将锌以3.0×1017cm-3的浓度掺杂于GaAs中而成的层。另外,在锌掺杂p型包层中,以覆盖锌掺杂p型第一包层的整个表面的方式,通过有机金属气相沉积法(MOCVD法)形成了由将Si作为掺杂剂掺杂的GaAs构成的厚度450nm的n型电流阻挡层的前体层之后,使用硫酸和过氧化氢水的混合酸,通过将用于注入电流的宽度150μm的开口蚀刻成条纹状而形成n型电流阻挡层。此时,n型电流阻挡层中的Si浓度成为2×1018cm-3。在n型电流阻挡层的前体层将开口形成为条纹状后,形成了锌掺杂p型第二包层。锌掺杂p型第二包层由GaAs构成,以1750nm的总厚度形成以锌掺杂剂浓度随着离开活性层从1.0×1018cm-3增加到1.1×1019cm-3的方式而层叠的多个层。在构成这些多个层的各层中锌掺杂剂浓度为恒定。另外,这些多层形成为包括锌掺杂剂浓度为1.1×1019cm-3、厚度为350nm的层来作为掺杂剂浓度最大且最离开活性层的层。
p型接触层设为将碳作为掺杂剂掺杂于GaAs中的碳掺杂p型接触层,以300nm的厚度形成以使碳掺杂剂浓度成为3.0×1019cm-3。而且,直到形成了p型接触层后,进行退火处理。
另外,n型缓冲层、n型半导体层、活性层、p型半导体层以及p型接触层通过MOCVD法形成。此时,作为原料,根据构成各层的材料,适当地使用了从三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)、砷化氢、溴化碳(CBr4)或者氯化碳(CCl4)等的卤代甲烷、二乙基锌(DEZ)、甲硅烷(SIH4)等中选择的所需的原料。这样得到半导体光元件形成用构造体。
最后,将如上述那样得到的半导体光元件形成用构造体粘贴于粘接性片之后,对半导体光元件形成用构造体进行切割以及劈开,将宽度500μm、共振器长4mm的半导体光元件以形成为条纹状的开口位于中央的方式进行分离。
如以上那样得到半导体光元件。此外,对于实施例1的半导体光元件的层叠构造在图3中表示。
(比较例1)
除了形成碳掺杂p型包层来代替锌掺杂p型包层以外,与实施例1同样地制成了半导体光元件。具体而言,除了通过将掺杂剂从锌变更为碳形成碳掺杂p型包层来代替锌掺杂p型包层以外,与实施例1同样地制成了半导体光元件。
对于如上述那样得到的实施例1和比较例1的半导体光元件,用光学显微镜通过诺马斯基干涉滤光片以50倍的倍率观察p型接触层侧的表面作为干涉像。分别在图4和图5中示出了实施例1和比较例1的光学显微镜照片。
如图4所示,在实施例1的半导体光元件中,在p型接触层的表面没有观察到槽等的凹凸。由此认为在p型半导体层的表面也不存在凹凸。另一方面,如图5所示,在比较例1的半导体光元件中,由于在p型接触层的表面存在多个槽等的凹凸,因此产生白浊。
因此,在比较例1的半导体光元件中,在p型半导体层的表面观察到粗糙。与此相对,在实施例1的半导体光元件中,在p型半导体层的表面没有观察到粗糙。即没有表面粗糙。因此,可以认为实施例1的半导体光元件使p型半导体层的结晶性提高。
(实施例2~7)
除了在锌掺杂p型第二包层中,将锌掺杂剂浓度最大、最离开活性层的层中的锌掺杂剂浓度分别如表1所示设为2.0×1018cm-3、5.0×1018cm-3、8.0×1018cm-3、1.5×1019cm-3、2.0×1019cm-3或者3.0×1019cm-3以外,与实施例1同样地制成半导体光元件。
在这些实施例2~7的半导体光元件中,也与实施例1的半导体光元件同样地,观察了p型接触层侧的表面。在表1中示出结果。其结果,实施例2~7的半导体光元件在表面粗糙这一点均示出与实施例1相同的结果。另外,对于实施例2~7的半导体光元件,为了向半导体光元件注入电流,在n型半导体层和p型半导体层的最表面形成了由金属蒸镀膜形成的电极。接下来,在用于对伴随半导体光元件的激光振荡而产生的热进行散热的子安装件上,分别形成用于与n型半导体层和p型半导体层接合的n侧电接合部和p侧电接合部。其后,使用焊锡和金属线将半导体光元件安装在子安装件上。此时,n型半导体层与n侧电接合部接合,p型半导体层与p侧电接合部接合。而且,从电源经由电接合部将电流注入到安装于子安装件上的半导体光元件,测定电阻值和阈值电流。在表1中示出结果。但是,在表1中,对于实施例2~7的半导体光元件的电阻值和阈值电流值,用将实施例1的半导体光元件的电阻值和阈值电流值设为100的相对值表示。而且,如表1所示,将相对于实施例1的电阻值或者阈值电流值,电阻值小于+10%或者阈值电流值小于+6%的半导体光元件记为“A”,电阻值为+10%以上或者阈值电流值为+6%以上的半导体光元件记为“B”。此外,实施例1的电阻值和阈值电流值由于成为实施例2~7的电阻值和阈值电流值的基准,因此记为“-”。
如表1所示,实施例3~5的半导体光元件相比于实施例2、6、7的半导体光元件,成为电阻值或者阈值电流值更改善的结果。由该结果可知,在锌掺杂p型第二包层中,具有掺杂剂浓度最大、最离开活性层的层中的锌掺杂剂浓度为5.0×1018cm-3~1.5×1019cm-3的层是优选的。
[表1]
[表1]
Figure BDA0002471416870000211
(实施例8)
除了在实施例1中,将通过由Si掺杂GaAs构成的n型电流阻挡层而形成的电流注入条,如以下那样形成为具有由绝缘膜形成的电流非注入区域的脊构造以外,制成了与实施例1的半导体光元件相同的构造的半导体光元件(参照图6)。具体而言,除了n型电流阻挡层,通过MOCVD法生长了与实施例1相同的层叠构造后,用由酒石酸和过氧化氢水构成的混合酸除去从p型接触层到锌掺杂p型第一包层,而形成与电流注入区域对应的宽度150μm的凸部分(台面)。另外,作为凸部分的两侧的由蚀刻形成的除去部分的宽度均为40μm。其后,在电流注入区域以外的部分生长由SiNx构成的绝缘膜,形成电流非注入区域。如以上那样制成具有电流非注入区域的脊构造的半导体光元件。对于该半导体光元件,与实施例1同样进行p型接触层侧的表面观察。其结果,能够得到与实施例1相同的结果。
因此,可知本发明不仅在由电流阻挡层形成的电流条构造中有效,在具有电流非注入区域的脊构造的半导体光元件中也是有效的。
(实施例9)
除了用GaAs代替InGaAs形成活性层内的量子阱层以外,与实施例1同样地制成半导体光元件。对于该半导体光元件,与实施例1同样地进行p型接触层侧的表面观察。其结果,能够得到与实施例1相同的结果。
因此,可知本发明不仅对量子阱的材料为InGaAs的半导体光元件有效,即便是GaAs也是有效的。
根据以上可以认为,本发明的半导体光元件能够使发光特性提高。
附图标记说明
10…n型的半导体基板(第一导电型半导体基板);20…层叠体;30…n型的半导体层(第一导电型半导体层);40…活性层;50…p型的半导体层(第二导电型半导体层);51…碳掺杂p型包层(碳掺杂第二导电型半导体层);52…ⅡA族元素掺杂p型包层(ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层);60…p型的接触层(第二导电型接触层);100…半导体光元件;200…半导体光元件形成用构造体;210…n型的半导体晶片(第一导电型半导体晶片);220…层叠体。

Claims (16)

1.一种半导体光元件,
具备:第一导电型半导体基板;以及
设置于所述第一导电型半导体基板上的层叠体,
在所述层叠体中,从所述第一导电型半导体基板侧起依次层叠有第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层、以及第二导电型接触层,
其中,
所述第二导电型半导体层具有:
碳掺杂第二导电型半导体层,将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体;以及
ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体,
所述碳掺杂第二导电型半导体层配置于比所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近所述活性层的位置。
2.根据权利要求1所述的半导体光元件,其中,
所述第二导电型接触层由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层构成。
3.根据权利要求2所述的半导体光元件,其中,
所述第二导电型接触层中的所述掺杂剂的浓度比所述碳掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的浓度高。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的半导体光元件,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在所述第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例大于50%且小于100%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的半导体光元件,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的最大浓度比所述碳掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的最大浓度大。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的半导体光元件,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层包括所述掺杂剂的浓度随着离开所述活性层而增加的梯度层。
7.一种半导体光元件形成用构造体,
具备:
第一导电型半导体晶片;以及
设置于所述第一导电型半导体晶片上的层叠体,
在所述层叠体中,从所述第一导电型半导体晶片侧起依次层叠有第一导电型半导体层、活性层、第二导电型半导体层、以及第二导电型接触层,
其中,
所述第二导电型半导体层具有:
碳掺杂第二导电型半导体层,将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体;以及
ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,将ⅡA族元素作为掺杂剂掺杂于化合物半导体,
所述碳掺杂第二导电型半导体层配置于比所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层靠近所述活性层的位置。
8.根据权利要求7所述的半导体光元件形成用构造体,其中,
所述第二导电型接触层由将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层构成。
9.根据权利要求8所述的半导体光元件形成用构造体,其中,
所述第二导电型接触层中的所述掺杂剂的浓度比所述碳掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的浓度高。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的半导体光元件形成用构造体,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层的厚度在所述第二导电型半导体层的厚度中所占据的比例大于50%且小于100%。
11.根据权利要求7~10中任一项所述的半导体光元件形成用构造体,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的最大浓度比所述碳掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的最大浓度大。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的半导体光元件形成用构造体,其中,
所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层包括所述掺杂剂的浓度随着离开所述活性层而增加的梯度层。
13.一种半导体光元件的制造方法,制造权利要求1所述的半导体光元件,其中,
所述半导体光元件的制造方法包括:
构造体准备工序,准备权利要求7所述的半导体光元件形成用构造体;以及
半导体光元件形成工序,从所述半导体光元件形成用构造体形成所述半导体光元件,
所述构造体准备工序包括:
第二导电型半导体层形成工序,在所述活性层上形成所述第二导电型半导体层;以及
第二导电型接触层形成工序,在所述第二导电型半导体层上形成所述第二导电型接触层,
所述第二导电型半导体层形成工序包括:
碳掺杂第二导电型半导体层形成工序,在所述活性层上形成所述碳掺杂第二导电型半导体层;以及
ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层形成工序,通过在所述碳掺杂第二导电型半导体层上形成所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层,从而形成所述第二导电型半导体层。
14.根据权利要求13所述的半导体光元件的制造方法,其中,
所述第二导电型接触层形成工序包括:在所述第二导电型半导体层上形成将碳作为掺杂剂掺杂于化合物半导体中的碳掺杂第二导电型接触层来作为所述第二导电型接触层的工序。
15.根据权利要求14所述的半导体光元件的制造方法,其中,
在所述第二导电型接触层形成工序中,以使所述第二导电型接触层中的所述掺杂剂的浓度变得比所述碳掺杂第二导电型半导体层中的所述掺杂剂的浓度高的方式形成所述第二导电型接触层。
16.根据权利要求13~15中任一项所述的半导体光元件的制造方法,其中,
在所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层形成工序中,以包括所述掺杂剂的浓度随着离开所述活性层而增加的梯度层的方式形成所述ⅡA族元素掺杂第二导电型半导体层。
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