CN1151592C - 半导体激光器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

半导体激光器，其包括：第1覆盖层；有源层，形成在第1覆盖层顶部上；第2覆盖层，形成在有源层的顶部上，具有和第1覆盖层不同的导电类型；腐蚀停止层，形成在第2覆盖层的顶部上，具有和第2覆盖层相同的导电类型；利用腐蚀工艺在腐蚀停止层的顶部形成的限光结构。腐蚀停止层具有和限光结构接触的表面部分。该表面部分由ALxGa1-x)yIn1-yP化合物，其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1，构成。

Description

半导体激光器及其制造方法
技术领域
本发明涉及在光盘装置中用作光源的半导体激光器和所述半导体激光器的制造方法。
背景技术
近年来已经开发了关于数字射频录象盘(DVDs)和例如介质的其它光盘装置。通常能够获得半导体激光器的的所述装置主要利用发射短波激光的AlGaInP-型半导体激光器作为它们的光源。
图7表示实际指标控制型激光器的横截面图。图7是处于垂直位置时在以下对于结构的说明中的“上”和“下”表明。所示的实际指标控制型激光器具有n-型GaAs衬底1，在其上按照规定次序依次形成n-型GaAs缓冲层2，由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的n-型覆盖层3，有源层4，由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的第1P-型覆盖层5，由(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中0≤x≤0.1)，AlzGa1-zAs(其中0.4≤z≤1)等构成的腐蚀停止层6。然后由Al0.35Ga0.15In0.5P形成第2P-型覆盖层7作为腐蚀停止层6上表面中心的脊部。然后在第2P型覆盖层7的顶部形成由P-型Ga0.15In0.5P构成的欧姆接触层8。在第2P-型覆盖层7和欧姆接触层8的两侧上形成由n-型Al0.35Ga0.15In0.5P形成的电流阻挡层9，在欧姆接触层8和电流阻挡层9的顶部形成由P-型GaAs构成的顶盖层10。在顶盖层10的上面形成P-型电极11，在n-型GaAs衬底1的背面形成n-型电极12。第2P-型覆盖层7和电流阻挡层9形成限光结构，限制光在该结构和n-型覆盖层3中。注意这里引用的材料仅仅是举例，所以可能利用其它材料的组合物。
利用金属有机汽相外延(MOVPE)法依次形成所述的AlGaInP-型半导体激光器中的每一层。如下所述，形成限光结构。首先在腐蚀停止层上提供用于制造第2P-型覆盖层7的材料，然后在相应第2P-型覆盖层7的材料部分上形成腐蚀掩模，把包括硫酸的腐蚀液加到该材料的没掩模的部分上。这导致腐蚀顶层6的没掩盖部分被腐蚀，留下形成第2P-型覆盖层7材料层的脊部。然后，除掉腐蚀掩模，通过晶体生长利用MOVEP形成由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的电流阻挡层9。但是在形成电流阻挡层之前，需要从由n-型GaAs衬底1到欧姆接触层8形成的多层结构表面除掉(主要由腐蚀处理后残留的腐蚀溶液构成的)杂质。通过热清洁处理除掉这些杂质，在此处把多层结构加热到接近接着形成电流阻挡层9晶体生长温度的高温(通常，为700℃以上)，为了防止磷从欧姆接触层8的表面蒸发，在加热时提供诸如磷化氢(PH3)的气体。
用于光盘装置的AlGaInP半导体激光器需要提高激光器的特性，保持和光盘装置一致，也就是说，以统一标准横向模式振动和具有低的阈值电流。结果，第1P-型覆盖层5和第2P-型覆盖层7的厚度及形状需要分别确定，同时电流阻挡层9的结晶化需要改善。
发明内容
本发明的第1目的是提供改善诸如较低阈值电流激光特性的半导体激光器。
本发明的第2目的是提供改善诸如低阈值电流激光特性的半导体激光器的制造方法。
为了达到所述的目的，本发明人首先审查常规半导体激光器的下述方案。
首先，发明人研究不均匀处(突起和凹处)为什么出现在腐蚀停止层的表面。当由(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中0≤x≤0.1)，AlzGa1-zAs(其中0.4≤z≤1)等形成腐蚀停止层时，在700℃以上温度进行晶体生长能够获得高结晶度的第2P-型覆盖层和电流停止层。热清洁处理也必须在700℃以上的高温进行。由于这些高温，使(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中0≤x≤0.1)，AlzGa1-zAs(其中0.4≤z≤1)等在腐蚀停止层表面升华。换句话说，当利用MOVPE形成第2P-型覆盖层时进行加热，引起升华，导致在这些层的表面形成不均匀处。当利用MOVPE形成腐蚀停止层时进行加热和对热处理部件进行加热时也在腐蚀停止层的表面引起升华，这也导致不均匀性。在形成电流停止层的部分结构在制造时至少经受两次高温，所以它的表面不均匀性比第2P-型覆盖层的表面更严重。结果，不能用高结晶度形成第2P-型覆盖层和电流停止层，则不可能制造所要求特性的半导体激光器。通过实验，发明人发现，腐蚀停止层表面不均匀处的尺寸决定于形成腐蚀停止层材料(AlxGa1-x)0.5In1-yP中铝对镓的比例。
第2现象是在腐蚀停止层表面形成异质层。当由(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中0≤x≤0.1)，AlzGa1-zAs(其中0.4≤z≤1)形成腐蚀停止层时，在700℃以上高温存在诸如磷化氢(PH3)气体中进行热处理时，由于在腐蚀停止层(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中0≤x≤0.1)，AlzGa1-zAs(其中0.4≤z≤1)表面具有磷或其它气体，则形成异质层。并且，必须在700℃以上的温度进行晶体生长，以便获得具有高结晶度的第2P-型覆盖层和电流停止层。但是，当利用所述高温时，和利用较低温度时相比，腐蚀停止层表面将吸收保留在反应器内部(在最初抽空反应器后发生反应，尤其是不可能除掉全部杂质的情况)诸如硅的较多杂质。这些吸收的杂质是引起形成晶体缺陷区(异质层)的一个原因。形成电流停止层的部分结构至少经受两次高温，在这过程中该部分和杂质及磷化氢接触，腐蚀停止层的表面比第2p-型覆盖层形成异质层更显著。换句话说，当在其上具有异质结的腐蚀停止层顶部形成第2P-型覆盖层和电流阻挡层时，不能实现高结晶度，并且不能制造具有所希望的半导体激光器。通过实验，本发明人发现，在腐蚀停止层表面上形成异质结的程度决定于形成腐蚀停止层材料(AlxGa1-x)0.5In1-yP中铝对镓的比例。
利用半导体激光器能够达到本发明的所述的第1目的，根据本发明的一种半导体激光器，其包括：第1覆盖层；有源层，形成在第1覆盖层顶部上；第2覆盖层，形成在有源层的顶部上，具有和第1覆盖层不同的导电类型；腐蚀停止层，形成在第2覆盖层的顶部上，具有和第2覆盖层相同的导电类型；利用腐蚀工艺在腐蚀停止层的顶部形成的限光结构；其中腐蚀停止层具有和限光结构接触的表面部分，该表面部分由(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物构成，其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1；其中限光结构包括：在腐蚀停止层表面特殊区以脊状形成第3覆盖层，具有和腐蚀停止层相同的导电类型；具有和第3覆盖层不同导电类型的电流阻挡层，形成在除了特殊区域以外的腐蚀停止层表面区域上的第3覆盖层两侧。
在这种结构的半导体激光器中，腐蚀停止层具有由(AlxGa1-x)0.5In1-yP半导体(其中0.2≤x＜0.7和0＜0≤1)构成的表面部分，它和各种气体进行相关反应，受到相对少的升华。结果，当把腐蚀停止层作为热清洁处理工艺和形成包括邻近腐蚀停止层的限光结构各层工艺中的部件暴露在高温时，能够抑制腐蚀停止层表面的升华。该层表面在进行这些工艺时不能和周围气体反应。因为这个原因，能够达到非常平的腐蚀停止层，在该表面没有形成异质层。这可能在腐蚀停止层的顶部形成包括限光结构的各层，不减少结晶度，并且制造具有优良激光特性(阈值电流，斜率)的半导体激光器。
此处，限光结构可以包括：形成第3覆盖层作为腐蚀停止层表面特殊区域上的脊部，具有和腐蚀停止层相同的导电类型；具有和第3覆盖层不同导电类型的电流阻挡层，形成在除了特殊区以外的腐蚀停止层表面区上第3覆盖层两侧。
这里，腐蚀停止层可能具有比有源层带隙窄的禁带。
除了所述的作用外，利用腐蚀停止层将吸收由有源层发射的光，所以不需要提供吸收这种光的分离层。结果，利用较小整体结构能够实现自激振荡激光器(脉冲激光器)。
利用半导体激光器制造方法能够达到本发明的第2目的，其包括：形成(i)第1覆盖层，(ii)位于第1覆盖层顶部上的有源层，(iii)位于有源层顶部的第2覆盖层的各层，第2覆盖层具有和第1覆盖层不同的导电类型；在第1覆盖层顶部形成腐蚀停止层的第2工艺，腐蚀停止层具有和第2覆盖层相同的导电类型；利用液相腐蚀在腐蚀停止层表面特殊区域上形成脊状第3覆盖层的第3工艺，第3覆盖层具有和腐蚀停止层相同的导电类型；在完成第3工艺后在特殊气氛中进行热处理的第4工艺；在除了特殊区以外的腐蚀停止层表面区第3覆盖层两侧上形成电流阻挡层的第5工艺，电流阻挡层具有和第3覆盖层不同的导电类型，其中第2工艺利用(AlxGa1-x)0.5In1-yP半导体，其中0.2≤x＜0.7和0＜0≤1，形成腐蚀停止层的表面部分。
在所述的制造方法中，腐蚀停止层具有由(AlxGa1-x)0.5In1-yP半导体(其中0.2≤x＜0.7和0＜0≤1)形成的表面部分，该半导体受到相对小的升华，和各种气体基本上不反应。这表示在形成第3覆盖层期间，热处理期间和形成电流阻挡层期间暴露于高温的腐蚀停止层部分难于升华。该表面和这些工艺利用的气体也很少反应。结果，能够实现非常平的腐蚀停止层，在其表面没有形成异质层。这可能在腐蚀停止层的顶部形成包括限光结构的各层，不减少结晶度，并且制造具有优良激光特性(阈值电流，斜率)的半导体激光器。
利用半导体激光器制造方法也能够达到本发明的第2目的，其包括：形成(i)第1覆盖层，(ii)位于第1覆盖层顶部上的有源层，(iii)位于有源层顶部的第2覆盖层的各层，第2覆盖层具有和第1覆盖层不同的导电类型；在第1覆盖层顶部形成腐蚀停止层的第2工艺，腐蚀停止层具有和第2覆盖层相同的导电类型；利用液相腐蚀至少在腐蚀停止层表面一个特殊区域上形成电流阻挡层电流阻挡层的第3工艺，电流阻挡层具有和腐蚀停止层不同的导电类型；在完成第3工艺后在特殊气氛中进行热处理的第4工艺；在除了特殊区以外的腐蚀停止层表面区上形成第3覆盖层的第5工艺，以便和电流阻挡层接触，第3覆盖层和电流阻挡层有不同的导电类型，其中第2工艺利用(AlxGa1-x)0.5In1-yP半导体，其中0.2≤x≤0.7和0≤y≤1，形成腐蚀停止层的表面部分。
在所述的制造方法中，腐蚀停止层具有由(AlxGa1-x)0.5In1-yP半导体(其中0.2≤x＜0.7和0＜0≤1)形成的表面部分，该半导体受到相对小的升华，和各种气体基本上不反应。这表示在形成形成电流阻挡层期间，热处理期间和第3覆盖层期间，暴露于高温的腐蚀停止层部分难于升华。该表面和这些工艺利用的气体也很少反应。结果，能够实现非常平的腐蚀停止层，在其表面没有形成异质层。这可能在腐蚀停止层的顶部形成包括限光结构的各层，不减少结晶度，并且制造具有优良激光特性(阈值电流，斜率)的半导体激光器。
这里，第3工艺可以利用包括酒石酸腐蚀液进行液相腐蚀。
所述的制造方法利用包括酒石酸的腐蚀液。这种溶液对于第3覆盖层和电流阻挡层具有优良的腐蚀选择性。结果，正好在垂直腐蚀停止层表面处可能适当的停止腐蚀。接着可能形成具有适当形状和厚度的电流阻挡层。结果，使半导体激光器更精确地发射光，因此提高激光器的特性。
通过参考附图对本发明特殊实施例的叙述，本发明的这些和其它目的，优点和特征将显而易见。个附图如下所述：
附图说明
图1表示本发明第1实施例半导体激光器LS1的横截面图；
图2A-2E表示制造半导体激光器LS的各工艺；
图3是表示腐蚀停止层组分和利用热清洁处理在腐蚀停止层表面中产生不均匀处范围之间的关系曲线图；
图4是表示腐蚀停止层组分和利用热清洁处理在第2P-型覆盖层表面中产生晶体缺陷密度(发生率)之间关系的曲线图；
图5是表示腐蚀停止层组分和在第2P-型覆盖层腐蚀选择性之间关系的曲线图；
图6表示半导体激光器的光电流的输出特性。
图7是表示常规半导体激光器结构的横截面图。
具体实施方式
参考相关附图详细叙述本发明的实施例。
图1表示本发明第1实施例的半导体激光器LS的横截面图。和图7所示相同的部分用相同的标号表示。
如图1所示，半导体激光器LS具有位于n-型AsGa缓冲层2上的n-型AsGa衬底1，由由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的n-型覆盖层3，有源层4，由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的第1P-型覆盖层5，和依次连续形成由(AlxGa1-x)0.5In1-yP(其中0.2≤＜0.7，0＜y≤1)构成的腐蚀停止层13。然后在腐蚀停止层13的上表面上形成由Al0.35Ga0.15In0.5P构成的第2P-型覆盖层7作为脊部。然后在第2P-型覆盖层7的顶部形成由P-型Ga0.15In0.5P构成的欧姆接触层8。在第2P-型覆盖层7和欧姆接触层8的两侧上形成由n-型Al0.35Ga0.15In0.5P形成的电流阻挡层9，在欧姆接触层8的顶部形成起耗散作用的顶层10，和电流阻挡层。在顶层10上形成P-型电极11，在n-型AsGa衬底1的背面上形成n-型电极12。
n-型AsGa衬底具有(100)取向的晶体表面，该表面朝向(011)方向取向偏差10°。
提供缓冲层2，因为在n-型AsGa衬底1的顶部正好形成n-型覆盖层3将导致n-型覆盖层3反映在n-型AsGa衬底1中的缺陷。利用缓冲层2吸收这些缺陷。
有源层4是具有多层多量子阱结构的薄层，在此处由额定厚度(例如50埃)的Ga0.5In0.5P形成阱层，改变预定的数目(例如5)，由额定厚度(例如100埃)的Al0.35Ga0.15In0.5P形成阱层。
第1P-型覆盖层5是平整表面的薄层。
在第1P-型覆盖层上形成的腐蚀停止层13是热稳定的P-型薄层。如上所述，腐蚀停止层13由(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)构成的。该腐蚀停止层13的组分是本发明的关键，以后在说明书中详细叙述。
然后在腐蚀停止层13的上表面中心形成脊状的第2P-型覆盖层7。
然后在第2P-型覆盖层7的两侧在腐蚀停止层13的顶表面形成电流阻挡层9，以便覆盖脊状第2P-型覆盖层7的侧表面7A。因为形成电流阻挡层9，所以和整个第2P-型覆盖层7接触，但是腐蚀停止层13的中心部分除外，腐蚀停止层13切断从顶盖层10向下的电流，因此限制电流到第2P-型覆盖层7。
P-型电极11由下列3金属层构成，以便接近顶盖层9：诸如50nm额定厚度的钛层，诸如50nm额定厚度的铂层，诸如100nm额定厚度的金层。
P-型电极11由下列3层金属层构成，以便接近顶盖层9：诸如50nm额定厚度的钛层，诸如500nm额定厚度的铂层，诸如100nm额定厚度的金层。
n-型电极12由下列金属层构成，以便接近n-型GaAs衬底1：诸如50nm额定厚度的镍层，诸如500nm额定厚度的金层。
在上述结构的半导体激光器中由P-型电极11提供空穴，由n-型电极12提供电子。PN结产生在有源层4中，所以产生发光振荡。
利用n-型覆盖层3构成的结构限定有源层中的发光，通过激励把它放大成激光。沿有源层4把激光引导到外面。通过形成上述各层来限制光，和利用对光低折射率的材料形成有源层4是常规技术，所以此处不再叙述。
由对激光折射率比第2P-型覆盖层7较低的材料形成的电流阻挡层9，所以由有源层4发射的大多数激光传播到第2P-型覆盖层7，并且被限制在n-型覆盖层3和第2P-型覆盖层7之间的各层中。这种限制作用提高了半导体激光器的阈值电流特性，使激光发射可能具有更低的工作电流。在第2P-型覆盖层7两侧提供电流阻挡层9还有使在顶盖层10和腐蚀停止层13之间电流通路变窄的作用，因此把电流集中到半导体激光器LS的中心部分。因为把PN结集中到有源层4的中心部分4，所以利用较低工作电流发射激光。
但是因为电流通路窄，导致于光主要发射在有源层4的中心部分，所以需要这样构成激光器，使发射的激光大致水平地传播，以便统一激光的横向模式。除了这样作用在垂直方向利用有源层4限制发射激光外，还形成第1P-型覆盖层5覆盖有源层4的整个上表面，以便通过水平方向传播光来统一激光的横向模式。
下面详细叙述制造半导体激光器LS的方法。图2A-图2E简单表示制造半导体激光器LS的方法。
在图2A-图2E所示工序中，根据MOVPE在n-型GaAs衬底1的顶部，依次形成从n-型缓冲层2到第2P-型覆盖层7(在该处材料层用于形成第2P-型覆盖层7)各层，欧姆接触层8(在该处材料层用于形成欧姆接触层8)。图2A表示在腐蚀之前形成第2P-型覆盖层7和欧姆接触层8的材料层，以便在腐蚀停止层13上形成脊部。该结构的晶体生长温度是大约760℃。注意根据MOVEP利用已经掺杂的以便形成具有特殊载流子浓度层的(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)，形成腐蚀停止层13。
把腐蚀掩模(没有表示)放没有成形的欧姆接触层8上，利用额定的腐蚀溶液腐蚀欧姆接触层8第2P-型覆盖层7的没有掩模的部分，直到腐蚀停止层13，以便在第2P-型覆盖层7上形成脊部(如图2B所示)。按照这种方法，以它们的最后形状形成第2P-型覆盖层7和欧姆接触层。
接着把如图2B所示的多层结构进行(如图2C所示)热清洁处理，从多层结构表面除去诸如残留腐蚀液的杂质。
按照MOVPE通过晶体生长形成电流阻挡层，如图2D所示。这在大约760℃的生长温度进行。利用MOVPE形成顶盖层10，也在大约760℃的生长温度进行。最后，如图2E所示，形成P-型电极11和n-型电极12。
按照所述的方法，由难于升华的(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)制造腐蚀台阶层13。在形成第2P-型覆盖层7和热清洁处理过程中，在形成腐蚀停止层13后形成电流阻挡层9，因此抑制从腐蚀停止层表面的升华，能够使该表面保持平整。
通过下列实验证实所述的效果。
图3表示用所述的制造方法形成腐蚀停止层13化合物中x值和热清洁处理后在腐蚀停止层13表面中存在的凸凹(下文中统称为不均匀处)高度之间关系。水平轴表示(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物中的x值，而垂直轴表示不均匀度。利用y为0.5的值在760℃进行清洁处理进行实验。根据台阶测量方法测量不均匀处并且采用平均值计算方法来提供图3中采用的数值。
如图3所示，x值越大，表示铝对镓的比例越大，腐蚀停止层13表面的不均匀处的尺寸越小。对于x值是0.2以上的值表示不均匀处的尺寸几乎是0。
如图3所示的结果表示对于(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物在0.2≤x的条件下，保证在热处理期间将充分地抑制腐蚀停止层平面的损坏。
相信当铝的比率高于镓的比率时由这样的化合物构成的层表面中具有较小的不均匀处，因为铝具有相对高的原子化温度。因此随着铝对镓比例的增加，对于该化合物材料的升华越来越困难。
另一方面，设置x＜0.7，因为当x≥0.7时，腐蚀停止层13对于腐蚀不起阻挡作用。另一个原因是当铝的总量增加时，事实证明半导体的功能全面增加。
注意在y(即0＜y≤1)值范围内确定了图3所示的特性。
在所述的制造方法中，由AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)形成腐蚀停止层13，它和各种气体的反应是低的。这防止腐蚀停止层13的表面在形成腐蚀停止层13后的各工艺中，例如形成第2P-型覆盖层工艺，热处理工艺，或形成电流阻挡层9工艺，和诸如磷化氢的气体反应。结果，能够防止在腐蚀停止层13的表面形成不均匀层。
通过下述实验证实这种效果。
图4表示用所述的制造方法形成腐蚀停止层13化合物中x值和由于热处理在第2P-型覆盖层7表面中晶体密度之间的关系。在形成所有层直到第2P-型覆盖层7的制造方法过程中进行这些测量。在图4中，水平轴表示AlxGa1-x)yIn1-yP化合物的x值。而垂直轴表示晶体缺陷的密度值。利用AlxGa1-x)yIn1-yP化合物的y＝0.5数值和在存在磷化氢气氛中在760℃进行热处理的条件下进行这种实验。通过在透射电子显微镜下观察晶体和计算每单位面积晶体位错数目来获得晶体缺陷的密度。当在透射电子显微镜下观察晶体时，晶体缺陷在图象中显示成黑线。
由图4可见，当x值在0和0.5之间增加时，则晶体缺陷密度增加。观察到在x＝0.5时缺陷数最小，在0.2≤x＜0.5处晶体缺陷密度减少速率比0≤x＜0.2处的晶体缺陷密度减少速率更小。一旦x值超过0.5，则晶体缺陷密度增加，x≥0.7的区域比0.5＜x＜0.7的区域晶体缺陷密度增加速率显著增大。
如上所述，晶体缺陷密度根据x值变化，也就是说，根据铝对镓比例变化。人们认为当该值大时，由表面吸收杂质量较大，形成一种缺陷区域(异质层)。如上所述，人们也认为，铝对镓的较高比例导致腐蚀停止层13表面和热清洁处理时利用的磷化氢气体之间的较强反应。也就是说铝对镓比例增加，则在高温和气体反应增加。
当从晶体缺陷减少和结晶稳定性来看时，所述的实验结果表示把AlxGa1-x)yIn1-yP化合物的x数值设定在0.2≤x＜0.7时能够有效的减少腐蚀停止层13表面和高温气体之间的反应。
注意图4所示的特性是在y值范围为(即0＜y＜1)的情况下确定的。
当由AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)形成腐蚀停止层13和利用液相腐蚀形成第2P-型覆盖层7时，利用硫酸作为腐蚀液。但是在这种情况下，难于使形成第2P-型覆盖层7的材料层选择腐蚀正好停止在腐蚀停止层13的表面。选择腐蚀形成第2P-型覆盖层7的材料层的性能决定于腐蚀停止层13中的铝对镓的比率，当铝对镓的比率增加时，有减少这种性能的趋势。
当由AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)形成腐蚀停止层13时，用于选择腐蚀形成第2P--型覆盖层7的材料层时，最好要具有优良腐蚀特性。作为特殊的例子，可能利用酒石酸作为腐蚀溶液，或利用本身或在盐酸和/或其它酸的混合物中。作为另一个例子，腐蚀溶液能够由1∶1酒石酸和盐酸(按照体积)混合物构成。
当利用具有优良选择腐蚀特性的腐蚀溶液腐蚀形成第2P-型覆盖层7的材料层时，能够使腐蚀正好停止在腐蚀停止层13上。这可能精确地设置电流阻挡层9和第2P-型覆盖层7的厚度。
图5表示腐蚀停止层13的组分和第2P-型覆盖层7的腐蚀选择性之间的关系。水平轴表示AlxGa1-x)yIn1-yP化合物中的x值，而垂直轴表示腐蚀选择性。注意对于AlxGa1-x)yIn1-yP化合物利用y＝0.5的数值。
下面计算腐蚀选择性。利用酒石酸腐蚀由Al0.35Ga0.15In0.5P化合物形成的层，用腐蚀时间除以腐蚀的进度(深度)得到数值E1。然后用E2(用腐蚀时间除以利用酒石酸腐蚀由(AlxGa1-x)0.5In0.5P(其中x＝0，0.4，或0.7)形成层的进度(深度)获得的)值除以该值而获得腐蚀速率(E1/E2)。
当腐蚀速率(El/E2)增加时，能够说腐蚀的选择性增加。
图5表示腐蚀的选择性随着x值，也就是说铝对镓的比率，减少。但是，当利用硫酸时更加断言该速率使选择性降低，所以利用酒石酸作为腐蚀液，虽然降低腐蚀选择性，但是在能够限制x值时伴随增加。
综上所述，由AlxGa1-x)yIn1-yP化合物(其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1)形成腐蚀停止层，受到相对小的升华，并且和各种气体有相对低的反应。这表示在制造过程中能够使腐蚀停止层表面保持平整和避免该表面组分变化。结果，能够使制造的第2P-型覆盖层7和电流阻挡层9高度结晶化。
由于腐蚀第2P-型覆盖层7和腐蚀停止层时利用具有优良腐蚀选择性的腐蚀溶液，所以能够形成适当厚度的第2P-型覆盖层7和电流阻挡层9。结果，能够更精确地实现激光器的单一横向模式。
下面评价本发明的半导体激光器LS的特性。对于具有下面的表1给出厚度和掺杂量级各层的激光器进行评价。注意载流子浓度是制完激光器的数值。
                     表1
    名称   中心浓度(cm-3)     厚度
顶盖层     5*1018     4μμ m
电流阻挡层9     2*1012     0.8μμ m
欧姆接触层8     1*1018     500埃
第2P-型覆盖层7     1*1018     1.3μm
腐蚀停止层13     3*1017     100埃
第1P-型覆盖层5     3*1017     0.25μm
有源层4     1*1015以下     450埃
n-型覆盖层3     1*1018     1.5μm
n-型缓冲层2     1*1018     0.3μm
图6以曲线A表示本发明半导体激光器的电流和输出光之间的特性曲线，以B表示常规的650nm半导体激光器同样的特性曲线。
所述的说明表示在第2P-型覆盖层7后面形成电流阻挡层9，这等于可能在形成第2P-型覆盖层7之前按照规定的型状形成电流阻挡层9。
在本发明的半导体激光器LS中，能够设置UFS 13的带隙比有源层的带隙窄，这具有所述的效果和能够使腐蚀停止层13吸收有源层4中产生的光。因为不必提供吸收在有源层4中产生的光，这意思是不用扩大结构而能够实现自激励振荡器(脉冲激光器)。注意在“Applied Physics Letter 68”(1996)3543中详细叙述根据带隙设置以脉冲形式激光振荡的原理。
所述的说明表示在n-型GaAs衬底上接着形成n-型缓冲层2，虽然可能利用相反导电类型以致于在P-型GaAs衬底上依次形成P-型缓冲层，P-型覆盖层，但是在这种情况下，电流阻挡层的导电类型是P-型。
虽然参考附图结合实施例充分地叙述了本发明，但是应该注意到对于本领域的技术人员各种变化和修改是显而易见的。因此，如果所述的变化和修改不脱离本发明的保护范围，应该认为它们包括在本发明之内。

Claims (6)

1.一种半导体激光器，其包括：
第1覆盖层；
有源层，形成在第1覆盖层顶部上；
第2覆盖层，形成在有源层的顶部上，具有和第1覆盖层不同的导电类型；
腐蚀停止层，形成在第2覆盖层的顶部上，具有和第2覆盖层相同的导电类型；
利用腐蚀工艺在腐蚀停止层的顶部形成的限光结构；
其中腐蚀停止层具有和限光结构接触的表面部分，该表面部分由(AlxGa1-x)yIn1-yP化合物构成，其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1；
其中限光结构包括：
在腐蚀停止层表面特殊区以脊状形成第3覆盖层，具有和腐蚀停止层相同的导电类型；
具有和第3覆盖层不同导电类型的电流阻挡层，形成在除了特殊区域以外的腐蚀停止层表面区域上的第3覆盖层两侧。
2.按照权利要求1的半导体激光器，其中腐蚀停止层具有比有源层带隙窄的带隙。
3.半导体激光器的制造方法，其包括：
第1工艺，其形成
(i)第1覆盖层，
(ii)位于第1覆盖层上的有源层，
(iii)位于有源层上的第2覆盖层，
第2覆盖层具有和第1覆盖层不同的导电类型；
第2工艺，在第2覆盖层的顶层上形成腐蚀停止层，腐蚀停止层具有和第2覆盖层相同的导电类型；
第3工艺，利用液相腐蚀工艺在腐蚀停止层表面的特殊区域上形成脊状第3覆盖层，第3覆盖层具有和腐蚀停止层相同的导电类型；
第4工艺，在完成第3工艺后在特殊气氛中进行热清洁处理；
第5工艺，在除了特殊区域以外腐蚀停止层表面区域的第3覆盖层两侧上形成电流阻挡层，电流阻挡层具有和第3覆盖层不同的导电类型，
其中第2工艺利用(AlxGa1-x)yIn1-yP半导体，其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1，形成腐蚀停止层的表面部分。
4.按照权利要求3的半导体激光器的制造方法，其中第3工艺利用包括酒石酸的腐蚀溶液进行液相腐蚀。
5.半导体激光器的制造方法，其包括：
第1工艺，其形成
    (i)第1覆盖层，
    (ii)位于第1覆盖层上的有源层，
    (iii)位于有源层上的第2覆盖层，
第2覆盖层具有和第1覆盖层不同的导电类型；
第2工艺，在第2覆盖层的顶层上形成腐蚀停止层，腐蚀停止层具有和第2覆盖层相同的导电类型；
第3工艺，利用液相腐蚀工艺在腐蚀停止层表面的至少一个特殊区域上形成电流阻挡层，电流阻挡层具有和腐蚀停止层不相同的导电类型；
第4工艺，在完成第3工艺后在特殊气氛中进行热清洁处理；
第5工艺，在除了特殊区域以外腐蚀停止层表面区域上形成第3覆盖层，以便和电流阻挡层接触，第3覆盖层具有和电流阻挡层不同的导电类型，
其中第2工艺利用(AlxGa1-x)yIn1-yP半导体，其中0.2≤x＜0.7，0＜y≤1，形成腐蚀停止层的表面部分。
6.按照权利要求5的半导体激光器的制造方法，其中第3工艺利用包括酒石酸的腐蚀溶液进行液相腐蚀。
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