CN1203598C - 氮化物半导体激光器 - Google Patents

氮化物半导体激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN1203598C
CN1203598C CNB028024494A CN02802449A CN1203598C CN 1203598 C CN1203598 C CN 1203598C CN B028024494 A CNB028024494 A CN B028024494A CN 02802449 A CN02802449 A CN 02802449A CN 1203598 C CN1203598 C CN 1203598C
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type
conductor laser
nitride semi
pressure
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028024494A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1465123A (zh
Inventor
冨谷茂隆
日野智公
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN1465123A publication Critical patent/CN1465123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1203598C publication Critical patent/CN1203598C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/173—The laser chip comprising special buffer layers, e.g. dislocation prevention or reduction
    • 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
    • H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
    • H01S2304/12—Pendeo epitaxial lateral overgrowth [ELOG], e.g. for growing GaN based blue laser diodes
    • 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
    • H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1082—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
    • 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
    • H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3072—Diffusion blocking layer, i.e. a special layer blocking diffusion of dopants
    • 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
    • H01S5/3201—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation
    • 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
    • H01S5/321—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures having intermediate bandgap layers
    • 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
    • H01S5/3213—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 asymmetric clading layers
    • 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
    • H01S5/3409—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 special GRINSCH structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/962—Quantum dots and lines

Abstract

一种氮化物半导体激光器，具有平坦劈开端面，并且可以抑制操作期间所产生的激光器端面的破坏，从而延长使用寿命，并且包括在活性层与覆盖层之间提供的压力集中抑制层。

Description

氮化物半导体激光器
技术领域
本发明涉及一种氮化物半导体激光器，其特征在于在活性层(active layer)和覆盖层(cap layer)之间具有压力集中抑制层。
背景技术
基于GaN的III-V族化合物半导体(以下称作基于GaN的半导体)是一种其禁止带隙范围为1.9eV到6.2eV的直接跃迁半导体，它允许实现发光范围可以为可见光区到紫外区的半导体发光器件，如半导体激光二极管(LaserDiode，LD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等。因此，近年来，该领域得到迅速的发展。在它们当中，尤其需要实际使用获得发光波长约为400nm的光的蓝紫半导体LD，以改善光记录领域的光盘记录密度等。另外，发光波长约为460nm的蓝半导体LD预期应用于激光显示。而且，发光波长为380nm或更小的紫外半导体LD预期应用于荧光体激励光源。
这些基于GaN的半导体发光器件典型地装备有在衬底上生长的基于GaN的半导体。传统地，不存在任何适合衬底具有优良的与GaN的晶格匹配特性来用作在其上生长该基于GaN的半导体的衬底。因此，主要使用蓝宝石衬底。然而，与GaN的晶格失配以及与其的热膨胀系数差异是非常大的。采用这种方式，当与衬底的晶格匹配差并且与其的热膨胀系数差异大时，对在衬底上生长的基于GaN的半导体层的结晶的影响是严重的。因此，将如数量级为108到1010/cm2的大数量位错(dislocation)植入基于GaN的半导体层，从而缓和那种变形。在它们当中，尤其是在薄膜(film)的厚度方向上传播的穿过位错(threading dislocation)对于在薄膜表面附近形成的器件活性层是有害的，并且它用作电流漏泄部分和非发光中心。从而，穿过位错公知是一种破坏器件电气和光学特性的位错。
因此，为了制造基于GaN的半导体器件，必须尽可能地减小穿过位错。近年来，有一种方法已被用来减小穿过位错，它就是以ELO(Epitaxial LateralOvergrowth，外延横向附生)方法为代表的外延横向生长。本发明人采用ELO方法，并且试图减小GaN外延膜的位错密度。结果，在最佳条件下可以将Wing部分(由横向生长产生的部分)内的位错密度减至约106/cm2的数量级或更小。这样，在由本发明人制造的基于GaN的半导体激光器中，可以明显地延长器件寿命，如在50℃和30mW下约为200小时。
然而，即使在上述基于GaN的半导体激光器的情况下，也难以声称可以足够达到实际使用程度。器件寿命的提高还存在进一步改善的空间。
本发明的主题是提供一种氮化物半导体激光器，其中，劈开端表面是平坦的，并且可以抑制操作期间所引起的激光器端表面破坏，从而延长寿命。
发明内容
当通过使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)等来分析退化之后的氮化物半导体激光器端表面时，本发明人发现其使用导致激光器端表面的活性层附近的破坏，并且得出这是氮化物半导体激光器退化的一个重要原因。
在进行热烈讨论以根据这一知识解决上述退化原因之后，本发明人获得这样一个思路：在活性层与覆盖层之间植入压力集中抑制层允许因使用导致的激光器端表面上的活性层附近的破坏得以抑制，这可以提高氮化物半导体激光器的寿命。
更具体地说，通过使压力集中抑制层的晶格常数和组成在该层内从活性层侧到覆盖层侧缓变，从而使活性层的晶格常数和组成平缓变到覆盖层的晶格常数和组成，可以抑制活性层与覆盖层的边界的压力集中。因此所获得的意外思路是可以得到其劈开端面平坦的半导体激光器，从而可以避免操作期间所引起的端面退化破坏，并且可以提高氮化物半导体激光器的寿命。
下面将详细描述获得上述思路的过程。本发明人详细研究了退化之后激光器端表面的破坏情况。图2示出平行于前端面条纹的区域的简图。端面破坏16是在前端面15上造成的，从而在活性层7的附近有晶体被挖空。这种晶体挖空现象在活性层7与覆盖层8的边界最严重。
另外，通过使用TEM等详细研究半导体激光器破坏之前的端面状态。图3示出平行于前端面条纹的区域的简图。在前端面15上发现在活性层7与覆盖层8的边界引入大约若干nm或更小的阶差17这一可能情况。
造成上述阶差17是为了缓和因活性层7与覆盖层8的晶体之间的晶格失配而产生的压力集中。因而，活性层7与覆盖层8的边界的阶差17和大量压力集中导致端面破坏16的可能性尤其集中发生于活性层7与覆盖层8的边界。
更具体地说，活性层7由多量子阱(Multiple Quantum Well，MQW)结构组成，其中，阱层的组成为Ga0.92In0.08N，并且阻挡层的组成为Ga0.98In0.02N，并且覆盖层由混合晶体Al0.15Ga0.85N组成。GaN与独立式混合晶体Ga0.92In0.08N、Ga0.98In0.02N和Al0.15Ga0.85N之间的a-轴晶格失配分别为+0.889％、+0.222％和-0.358％。也就是，在活性层7到覆盖层8的边界，与GaN的晶格失配从正急剧变为负，这将导致最密集的压力集中。
根据上述讨论结果，本发明人获得下面知识。也就是，通过抑制在活性层7的附近因覆盖层与活性层之间的晶格失配而产生的大量压力集中，可以制造其中在活性层7与覆盖层8的边界大致不存在阶差17的半导体激光器，即其中劈开端面平坦的半导体激光器。另外，通过抑制上述激光器端面上的活性层附近的大量压力集中，并且使劈开端面平坦，可以避免操作期间所引起的端面退化破坏。
而且，本发明人热烈讨论了一种特定方法来抑制活性层附近的大量压力集中。因而，所获得的一个思路是通过在活性层与覆盖层之间插入由AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，且1＞x+y＞0)混合晶体层构成的压力集中抑制层，并且使它在活性层侧的组成为活性层的阻挡层的组成，即Ga0.98In0.02N，另一方面，使它在覆盖层侧的组成为覆盖层的组成，即Al0.15Ga0.85N，然后使压力集中抑制层的组成缓变从而平缓地从活性层侧变到覆盖层侧，可以抑制活性层附近的大量压力集中。
下面将参照图4A到图4C所示的活性层附近的带结构简图对此进行详细描述。图4A示出传统氮化物半导体激光器的活性层附近的带结构的简图。在传统氮化物半导体激光器中，活性层7与覆盖层8之间的带隙如上所述是大的，并且在活性层7与覆盖层8的边界造成压力集中。相反，图4B和4C示出本发明的氮化物半导体激光器的活性层附近的带结构的简图。从图4B和4C可以看出，在本发明的氮化物半导体激光器中，提供如上所述形成的压力集中抑制层47允许从活性层7到覆盖层8的平缓连接，从而允许抑制活性层附近的大量压力集中。
本发明人进一步反复讨论，并且完成本发明。
也就是，本发明涉及：
(1)一种氮化物半导体激光器，其特征在于，在活性层和覆盖层之间具有压力集中抑制层；
(2)如上述项(1)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，压力集中抑制层具有缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化的功能；
(3)如上述项(1)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与活性层相同，并且在覆盖层侧的组成与覆盖层相同，并且压力集中抑制层的组成从活性层侧渐变到覆盖层侧；以及
(4)如上述项(3)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与具有多量子阱结构的活性层的阻挡层相同。
另外，本发明涉及：
(5)如上述项(2)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，它在活性层背离于压力集中抑制层的一侧具有n型包覆层，并且在覆盖层背离于压力集中抑制层的一侧具有p型包覆层，并且活性层的带隙小于上述n型和p型包覆层的带隙，并且覆盖层的带隙大于p型包覆层的带隙；
(6)如上述项(5)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成，并且p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成；
(7)如上述项(5)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，还在活性层与n型包覆层之间形成n型光导层，并且还在p型包覆层与覆盖层之间形成p型光导层；
(8)如上述项(7)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成；
(9)如上述项(7)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，还在n型包覆层背离于n型光导层的一侧形成n型接触层，并且还在p型包覆层背离于p型光导层的一侧形成p型接触层；以及
(10)如上述项(9)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
另外，本发明涉及：
(11)如上述项(1)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，活性层具有多量子阱结构，其阻挡层由Ga1-y1Iny1N(1＞y1＞0)组成，覆盖层由Alx1Ga1-x1N(1＞x1＞0)组成，并且压力集中抑制层由AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0)组成；
(12)如上述项(11)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，从活性层侧到覆盖层侧，使构成压力集中抑制层的AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0)中的Al与In的原子组成比(x，y)从(0，y1)(y1表示构成阻挡层的Ga1-y1Iny1N中的In的原子组成比，并且满足(1＞y1＞0))缓变至(x1，0)(x1表示构成覆盖层的Alx1Ga1-x1N中的Al的原子组成比，并且满足(1＞x1＞0))；
(13)如上述项(11)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，活性层夹在p型包覆层与n型接触层之间，并且覆盖层夹在p型包覆层与活性层之间；以及
(14)如上述项(13)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成，并且p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成。
另外，本发明涉及：
(15)如上述项(13)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，还在活性层与n型包覆层之间形成n型光导层，并且还在p型包覆层与覆盖层之间形成p型光导层；
(16)如上述项(15)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成；
(17)如上述项(15)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，还在n型包覆层背离于n型光导层的一侧形成n型接触层，并且还在p型包覆层背离于p型光导层的一侧形成p型接触层；以及
(18)如上述项(17)所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
另外，本发明涉及：
(19)一种氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，包括如下步骤：在活性层上生长压力集中抑制层；以及在压力集中抑制层上生长覆盖层；
(20)如上述项(19)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，压力集中抑制层具有缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化的功能；
(21)如上述项(19)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与活性层相同，并且在覆盖层侧的组成与覆盖层相同，并且使压力集中抑制层的组成从活性层侧缓变到覆盖层侧；以及
(22)如上述项(21)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与具有多量子阱结构的活性层的阻挡层相同。
另外，本发明涉及：
(23)如上述项(19)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它还包括如下步骤：在n型包覆层上生长活性层；以及在覆盖层上生长p型包覆层，并且活性层的带隙小于上述n型和p型包覆层的带隙，并且覆盖层的带隙大于p型包覆层的带隙；
(24)如上述项(23)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成，并且p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成；
(25)如上述项(19)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：在n型包覆层上生长n型光导层；在n型光导层上生长活性层；在覆盖层上生长p型光导层；以及在p型光导层上生长p型包覆层；
(26)如上述项(25)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成；
(27)如上述项(25)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它还包括如下步骤：在n型接触层上生长n型包覆层；以及在p型包覆层上生长p型接触层；以及
(28)如上述项(27)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
另外，本发明涉及：
(29)如上述项(19)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，活性层具有多量子阱结构，其阻挡层由Ga1-y1Iny1N(1＞y1＞0)组成，覆盖层由Alx1Ga1-x1N(1＞x1＞0)组成，并且压力集中抑制层由AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0)组成；
(30)如上述项(29)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，从活性层侧到覆盖层侧，使构成压力集中抑制层的AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0)中的Al与In的原子组成比(x，y)从(0，y1)(y1表示构成阻挡层的Ga1-y1Iny1N中的In的原子组成比，并且满足(1＞y1＞0))缓变至(x1，0)(x1表示构成覆盖层的Alx1Ga1-x1N中的Al的原子组成比，并且满足(1＞x1＞0))；
(3 1)如上述项(29)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它还包括如下步骤：在n型包覆层上生长活性层；以及在覆盖层上生长p型包覆层；以及
(32)如上述项(31)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成，并且p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成。
另外，本发明涉及：
(33)如上述项(31)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：在n型包覆层上生长n型光导层；在n型光导层上生长活性层；在覆盖层上生长p型光导层；以及在p型光导层上生长p型包覆层；
(34)如上述项(33)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成；
(35)如上述项(33)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：在n型接触层上生长n型包覆层；以及在p型包覆层上生长p型接触层；以及
(36)如上述项(35)所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
附图简述
图1是传统氮化物半导体激光器的截面简图。
图2是示出传统氮化物半导体激光器在退化之后的端面破坏状态的简图。
图3是传统氮化物半导体激光器在劈开时候的端面状态的简图。附带地，该图示出平行于激光器端面条纹方向的截面。
图4A是传统氮化物半导体激光器的活性层附近的带结构的简图。图4B和4C是本发明氮化物半导体激光器的活性层附近的带结构的简图。
图5是本发明氮化物半导体激光器的垂直于共振器长度方向的截面的简图。
图6示出本发明氮化物半导体激光器中压力集中抑制层组成的缓变范围和缓变方法。
最佳实施方式
在本发明中，氮化物半导体激光器意味着装备有氮化物半导体的半导体激光器。在此，基本上假定氮化物半导体包括具有如下组成的所有半导体，其中，化学公式InxAlyGazN(x，y，z≤1，x+y+z＝1)中的组成比x，y和z在各自范围内变化。例如，甚至InGaN(x＝0.4，y＝0，z＝0.6)也包括在“氮化物半导体”中。而且，它包括一部分属于III族元素的In、Al和Ga用B(硼)代替的材料和一部分属于V族元素的N用P代替(磷)的材料。此时，III族元素包括上述三种元素(In，Al和Ga)中的任一种，并且V族元素总是包括N(氮)。附带地，上述基于GaN的半导体是一个包括在氮化物半导体中的概念。
本发明的氮化物半导体激光器的特征在于在活性层和覆盖层之间具有压力集中抑制层。包括压力集中抑制层允许抑制因活性层与覆盖层之间的晶格失配而产生的压力集中。实际上，在压力集中抑制层中，缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化允许抑制因活性层与覆盖层之间的晶格失配而产生的压力集中。
作为本发明氮化物半导体激光器的优选实施例，列出一种氮化物半导体激光器，其中，它在活性层与覆盖层之间具有压力集中抑制层，并且压力集中抑制层在活性层侧的组成与活性层的组成相同，并且它在覆盖层侧的组成与覆盖层的组成相同，并且使压力集中抑制层的组成从活性层侧缓变到覆盖层侧，即平缓改变。如上所述，通过将压力集中抑制层的组成从活性层侧平缓变到覆盖层侧，可以缓和从活性层到覆盖层的带隙变化，从而抑制因活性层与覆盖层之间的晶格失配而产生的压力集中。
在此，活性层可以具有任何一种公知结构。然而，在上述实施例中，如果活性层具有多量子阱结构，则压力集中抑制层的活性层侧的组成最好与活性层的阻挡层的组成相同。
本发明的氮化物半导体激光器，如果具有上述特性特征，可以具有在本技术领域中使用的公知结构。
例如，本发明的氮化物半导体激光器的一个实施例包括装备有p型包覆层和n型包覆层的半导体激光器，其活性层的带隙小于n型和p型包覆层的带隙，覆盖层的带隙大于p型包覆层的带隙，并且压力集中抑制层具有缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化的功能。在此，p型包覆层最好由包含p型杂质例如Mg等的氮化物半导体组成。另外，n型包覆层最好由包含n型杂质例如Si等的氮化物半导体组成。
本发明氮化物半导体激光器的另一实施例包括例如这样一种氮化物半导体，其中，在上述实施例中，还在p型包覆层与覆盖层之间形成p型光导层，并且还在活性层与n型包覆层之间形成n型光导层。
此时，最好是p型光导层的带隙小于p型包覆层的带隙，并且n型光导层的带隙小于n型包覆层的带隙，并且n型和p型光导层的上述带隙大于活性层的带隙。另外，p型光导层最好由包含p型杂质例如Mg等的氮化物半导体组成，并且n型光导层最好由包含n型杂质例如Si等的氮化物半导体组成。
在上述实施例的氮化物半导体激光器中，还可以在p型包覆层背离于p型光导层的一侧形成p型接触层，并且还可以在n型包覆层背离于n型光导层的一侧形成n型接触层。在此，p型接触层最好由包含p型杂质例如Mg等的氮化物半导体组成。另外，n型接触层最好由包含n型杂质例如Si等的氮化物半导体组成。
本发明氮化物半导体激光器的一个优选实施例包括这样一种氮化物半导体激光器，其中，它具有：多量子阱结构的活性层，其阻挡层由Ga1-y1Iny1N(1＞y1＞0)组成；覆盖层，由Alx1Ga1-x1N(1＞x1＞0)组成；以及压力集中抑制层，在活性层与覆盖层之间，由AlxGa1-x-yInyN(1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0)组成。
在上述实施例的氮化物半导体激光器中，从活性层侧到覆盖层侧，构成压力集中抑制层的AlxGa1-x-yInyN中的Al与In的原子组成比(x，y)最好从(0，y1)缓变至(x1，0)，即平缓改变。附带地，y1表示构成阻挡层的Ga1-y1Iny1N中的In的原子组成比，并且x1表示构成覆盖层的Alx1Ga1-x1N中的Al的原子组成比。
参照图6对此给出具体描述。最好，(x，y)在压力集中抑制层与活性层的边界为(0，y1)，并且在压力集中抑制层与覆盖层的边界为(x1，0)，并且它还在压力集中抑制层内通过图6的涂黑区域从(0，y1)变至(x1，0)。此时，压力集中抑制层的组成最好在该层内平缓改变。具体地说，一个较好例子包括(x，y)从(0，y1)到(x1，0)的轨迹斜度最好总为负的情况，并且一个更好例子包括(x，y)的轨迹如图6的(1)至(3)所示的情况。
在本发明优选实施例的上述氮化物半导体激光器中，如果它具有上述特性特征，它可以具有在本技术领域中使用的公知结构。
上述优选实施例的氮化物半导体激光器的一个更具体实施例包括例如这样一种半导体激光器，其中，由上述活性层、压力集中抑制层和覆盖层组成的层叠结构夹在n型包覆层与p型包覆层之间。也就是，可以包括这样一种半导体激光器，其中，在n型包覆层上形成活性层，在活性层上形成压力集中抑制层，在压力集中抑制层上形成覆盖层，并且在覆盖层上形成p型包覆层。在此，p型包覆层和n型包覆层的组成不存在特别的限制。然而，n型包覆层最好由加有Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成，并且p型包覆层最好由加有Mg作为p型杂质的p型AlGaN复合晶体组成。
在上述实际实施例中，还可以在p型包覆层与覆盖层之间形成p型光导层，并且还可以在活性层与n型包覆层之间形成n型光导层。而且，还可以在p型包覆层背离于p型光导层的一侧形成p型接触层，并且还可以在n型包覆层背离于n型光导层的一侧形成n型接触层。
在此，上述各层的组成不存在特别的限制。然而，n型光导层最好由加有Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型光导层最好由加有Mg作为p型杂质的p型GaN组成。另外，n型接触层最好由加有Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且p型接触层最好由加有Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
本发明的氮化物半导体激光器制造方法可以基于公知方法。具体地说，本发明的氮化物半导体激光器可以通过在产生横向生长的条件下顺序组合用于生长构成氮化物半导体激光器的氮化物半导体层的过程来制造。
本发明的构成氮化物半导体激光器的氮化物半导体层生长方法不存在特别的限制。例如，它可以使用公知方法，如金属有机化学汽相淀积(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)方法、卤化物汽相外延或者分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，MBE)方法等。
下面将参照附图对本发明的氮化物半导体激光器的特定实施例进行详细描述。
图5是根据本发明实际实施例的氮化物半导体激光器的结构截面图。虽然衬底1包括蓝宝石衬底、SiC、Si、GaAs、尖晶石或ZnO等，但是最好使用其中在中央使用c平面的蓝宝石衬底。厚度约为1到5μm(最好约为1到3μm)的第一GaN层3通过由层叠方向厚度(以下仅称作厚度)约为30nm的氮化物半导体(例如，GaN、AlN、或InGaN等)组成的缓冲层2层叠在衬底1上。最好采用未掺杂GaN层作为缓冲层2。另外，第一GaN层3可以是未掺杂GaN层或其上掺有杂质的GaN层，例如其上掺有n型杂质如Si等的n型GaN层。然而，最好采用未掺杂GaN层。
例如以条纹的形状除去衬底1、缓冲层2和第一GaN层的一部分，并且采用ELO方法在其上层叠第二GaN层4，如图5所示。第二GaN层4由加有Si作为n型杂质的n型GaN组成，并且它的角色为n型包覆层。
作为氮化物半导体层的n型包覆层5、n型光导层6、活性层7、压力集中抑制层47、覆盖层8、p型光导层9、p型包覆层10以及p型接触层11顺序层叠在该第二GaN层4上。
n型包覆层5的厚度约为1μm，并且它由加有Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成。n型光导层6的厚度约为0.1μm，并且它由加有Si作为n型杂质的n型GaN组成。活性层7由具有多量子阱(MQW)的GaInN混合晶体组成，其中，阱的厚度约为3nm，并且阻挡层的厚度约为4nm。压力集中抑制层47由其中的组成逐渐缓变的AlGaInN混合晶体组成。提供覆盖层8是为了保护活性层7以防止它在活性层7上形成包含p型光导层的上面结构时遭到破坏。它由厚度约为20nm的AlGaN混合晶体组成。
p型光导层9的厚度约为0.1μm，并且它由加有Mg作为p型杂质的p型GaN组成。p型包覆层10的厚度约为0.5μm，并且它由加有Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成。另外，p型包覆层10可以由包括AlGaN层和GaN层的超晶格结构组成。p型接触层11的厚度约为0.1μm，并且它由加有Mg作为p型杂质的p型GaN组成。p型包覆层10和p型接触层11的上面部分可以处理为其截面形状加以斜削和镶条的上面台面结构，从而实现电流限制。
与由绝缘材料如二氧化硅(SiO2)等制成的绝缘层12一起，通过在绝缘层12上形成的开口在p型接触层11上形成p侧电极13。p侧电极13构造为从p型接触层11的一侧顺序层叠钯(Pd)、铂(Pt)和金(Au)。附带地，以细带状(在垂直于图5的图面的方向上扩展的带状)形成该p侧电极13，从而实现电流限制。另外，在第二GaN层4上形成其中顺序层叠有钛(Ti)、铝(Al)和金(Au)的n侧电极14。
在该氮化物半导体激光器中，它们虽未示出，分别在垂直于p侧电极13的长度方向(即共振器长度方向)的两侧形成反射影像层。
下面将描述上述氮化物半导体激光器的制造方法。上述制造方法是本发明氮化物半导体激光器的制造方法的一个特定实施例。
该制造方法根据需要执行公知的预处理，如通过热清洁处理等清洗衬底1表面的操作。采用MOCVD方法在衬底1上生长缓冲层2。缓冲层2的生长温度最好低于如后所述的第一GaN层3的生长温度，具体地说，约为520℃的温度。
然后，采用MOCVD方法在缓冲层2上生长第一GaN层3。第一GaN层3的生长温度例如约为900℃到1100℃，最好约为1000℃。另外，第一GaN层3的薄膜厚度不存在特别的限制。然而，最好将它设为可以形成图5所示的凸凹结构。由于凸凹结构的循环最好约为3到25μm，因此最好以约1到5μm的薄膜厚度形成第一GaN层3。
然后，从MOCVD装置中拆去衬底。在第一GaN层3上形成用于形成保护性薄膜掩模的掩模形成薄膜，并且对它加上图案，从而形成预定图案的保护性薄膜掩模(未示出)。
为了形成具有预定图案的薄膜掩模，首先，例如使用如CVD方法、淀积方法、喷镀方法等的技术在第一GaN层3上形成掩模形成薄膜，然后在掩模形成薄膜上形成抗蚀膜。接着，对预定图案进行曝光并显影，从而形成印制有图案的抗蚀图案。通过使用所形成的抗蚀图案蚀刻掩模形成薄膜，可以形成具有预定图案的保护性薄膜掩模。
当在上述过程中形成预定图案的保护性薄膜掩模时，如果图案的形状为使所形成凸凹结构的凹入部分所对应的第一GaN层的一部分得以暴露，则对图案没有特别的限制。例如，包括条纹、Z字形、点、网格等形状。例如，在条纹形图案的情况下，条纹宽度最好约为0.5到20μm，并且条纹间距最好约为1到25μm。另外，保护性薄膜的厚度不存在特别的限制。然而，考虑到制造的方便性，最好约为1μm或更小。
另外，如果掩模形成薄膜的材料具有这样的属性：不允许或者使得难以在保护性薄膜上生长氮化物半导体层，则对它没有特别的限制。例如，可以使用SiOx、SiNx、TiN、TiO、W等。
接着，选择性地蚀刻和除去从保护性薄膜掩模暴露的衬底上层部分和第一GaN层。然后，除去保护性薄膜掩模。然后，在衬底表面上形成具有其中暴露衬底的凹入部分和由第一GaN层3和衬底1的上面部分组成的凸出部分的凸凹结构。
在此步骤，当蚀刻并除去其中没有形成保护性薄膜掩模的区域，即从保护性薄膜掩模暴露的区域中的衬底1上层部分和第一GaN层3时，衬底的蚀刻量最好约为2μm或更小，最好约为0.2μm。
可以斜削通过蚀刻形成的凹入部分的截面形状。然而，最好为垂直平面。
蚀刻方法包括如湿蚀刻方法、干蚀刻方法等的方法，然而最好采用干蚀刻方法。具体地说，干蚀刻方法例如包括反应性离子干蚀刻(Reactive Ion dryEtching，RIE)方法、反应性离子束干蚀刻(Reactive Ion dry Etching，RIBE)方法。
再次，将衬底注入MOCVD装置，并且在产生横向生长的条件下，顺序层叠n型第二GaN层4、由n型AlGaN组成的n型包覆层5、由n型GaN组成的n型光导层6、活性层7、压力集中抑制层47、覆盖层8、由p型GaN组成的p型光导层9、由p型AlGaN组成的p型包覆层10以及由p型GaN组成的p型接触层11。
在此，形成具有多量子阱结构的活性层7，其中，GaInN层用作发光层。然后，形成压力集中抑制层47，其中，它由AlGaIn组成，并且其组成缓变。并且，以相对低的温度在其上形成p型AlGaN覆盖层8。由GaInN多量子阱结构构成的活性层中的In组成最好调至例如在阱层约为0.08，并且例如在阻挡层约为0.02。另外，最好将由AlGaN组成的覆盖层中的Al组成比调至例如约0.15。当以这种方式设置活性层和覆盖层时，压力集中抑制层47的生长方式为，压力集中抑制层47的AlxGa1-x-yInyN中Al和In的原子组成比(x，y)在活性层侧的值为(0，0.02)，与活性层的阻挡层的组成相同，并且在覆盖层侧的值为(0.15，0)，与覆盖层的组成相同。
作为这些氮化物半导体层的生长材料，最好例如使用三甲基化镓((CH3)3Ga:TMGa)作为III族元素Ga的原料，三甲基化铝((CH3)3Al:TMAl)作为III族元素Al的原料，三甲基化铟((CH3)3In:TMIn)作为III族元素In的原料，以及铵(NH3)作为V族元素N的原料。
另外，最好例如使用氢(H2)和氮(N2)的混合气体作为载气。
作为掺杂物，最好使用例如甲硅烷作为n型掺杂物，并且例如bis＝甲基-环状-戊二烯-镁((CH3C5H4)2Mg；MeCp2Mg)或bis＝环状-戊二烯-镁((C5H5)2Mg；Cp2Mg)。
下一步，从MOCVD装置再次移去在其上生长氮化物半导体层的衬底。例如采用CVD方法在由p型GaN组成的p型接触层11上形成由SiO2制成的绝缘层12。下一步，在绝缘层12上覆盖抗蚀膜(未示出)，并且通过光电平版印刷形成与p侧电极13的形成位置对应的掩模图案。然后，使用它进行蚀刻，选择性除去绝缘层12，并且形成与p侧电极13的形成位置对应的开口。
接着，例如，将钯(Pd)、铂(Pt)和金(Au)顺序淀积在整个表面上(即选择性除去绝缘层12之后所露出的由p型GaN制成的p型接触层11以及抗蚀膜(未示出))。然后，将抗蚀膜(未示出)与淀积在该抗蚀膜上的钯、铂和金一起除去(移走)，从而形成p侧电极13。
在形成p侧电极13之后，对应于n侧电极14的形成位置，顺序且选择性地除去绝缘层12、p型接触层11、p型包覆层10、p型光导层9、覆盖层8、压力集中抑制层47、活性层7、n型光导层6和n型包覆层5。然后，在第二GaN层4上选择性淀积钛、铝和金，并且形成n侧电极14。
在形成n侧电极14之后，在垂直于p侧电极13的长度方向(共振器长度方向)上以预定宽度劈开衬底1，并且在劈开表面上形成反射镜像层。因此，如图5所示形成本发明的氮化物半导体激光器。
附带地，上述制造方法是通过将生长方法限定于MOCVD方法来描述的。然而，它也可以通过使用其他汽相生长方法，如卤化物汽相外延或分子束外延(MBE)方法等。
在本发明的半导体激光器中，引入由缓变组成AlGaInN混合晶体组成的压力集中抑制层允许抑制活性层与覆盖层的边界(以下称作活性层/覆盖层边界)的压力集中。因此，在制造半导体激光器时所需的劈开过程中，可以在劈开端面抑制活性层/覆盖层边界阶差的出现。另外，在压力集中于活性层/覆盖层边界的情况下，与因操作在端面附近造成的热压力相结合，端面破坏进一步发展，从而缩短半导体激光器的寿命。然而，在本发明的半导体激光器中，活性层/覆盖层边界的压力集中得以抑制，从而允许抑制端面破坏的发展。因此，可以延长半导体激光器的寿命。

Claims (22)

1.一种氮化物半导体激光器，其特征在于，在活性层和覆盖层之间具有压力集中抑制层，
其中压力集中抑制层在活性层侧的组成与活性层相同，并且在覆盖层侧的组成与覆盖层相同，并且
压力集中抑制层的组成从活性层侧缓变到覆盖层侧。
2.如权利要求1所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，压力集中抑制层具有缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化的功能。
3.如权利要求1所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与具有多量子阱结构的活性层的阻挡层相同。
4.如权利要求1所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
活性层具有多量子阱结构；
其阻挡层由Ga1-y1Iny1N组成；
覆盖层由Alx1Ga1-x1N组成；并且
压力集中抑制层由AlxGa1-x-yInyN组成，
其中1＞y1＞0，1＞x1＞0，1＞x＞0，1＞y＞0，和1＞x+y＞0。
5.如权利要求4所述的氮化物半导体激光器，其特征在于，从活性层侧到覆盖层侧，构成压力集中抑制层的AlxGa1-x-yInyN中的Al与In的原子组成比x，y从0，y1缓变至x1，0，
其中1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0，和
x1表示构成覆盖层的Alx1Ga1-x1N中的Al的原子组成比，并且满足1＞x1＞0，和
y1表示构成阻挡层的Ga1-y1Iny1N中的In的原子组成比，并且满足1＞y1＞0。
6.如权利要求2所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
在活性层背离于压力集中抑制层的一侧包括n型包覆层；以及
在覆盖层背离于压力集中抑制层的一侧包括p型包覆层，并且其特征在于：
活性层的带隙小于所述n型和p型包覆层的带隙；并且
覆盖层的带隙大于p型包覆层的带隙。
7.如权利要求6所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成；并且
p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成。
8.如权利要求6所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
还在活性层与n型包覆层之间形成n型光导层；并且
还在p型包覆层与覆盖层之间形成p型光导层。
9.如权利要求8所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成；并且
p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
10.如权利要求8所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
还在n型包覆层背离于n型光导层的一侧形成n型接触层；并且
还在p型包覆层背离于p型光导层的一侧形成p型接触层。
11.如权利要求10所述的氮化物半导体激光器，其特征在于：
n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成；并且
p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
12.一种氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于包括如下步骤：
在活性层上生长压力集中抑制层；以及
在压力集中抑制层上生长覆盖层，
其中压力集中抑制层在活性层侧的组成与活性层相同，并且在覆盖层侧的组成与覆盖层相同，并且
压力集中抑制层的组成从活性层侧缓变到覆盖层侧。
13.如权利要求12所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，压力集中抑制层具有缓和活性层与覆盖层之间的带隙变化的功能。
14.如权利要求12所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，压力集中抑制层在活性层侧的组成与具有多量子阱结构的活性层的阻挡层相同。
15.如权利要求12所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于：
活性层具有多量子阱结构；
其阻挡层由Ga1-y1Iny1N组成；
覆盖层由Alx1Ga1-x1N组成；并且
压力集中抑制层由AlxGa1-x-yInyN组成，
其中1＞y1＞0，1＞x1＞0，1＞x＞0，1＞y＞0，和1＞x+y＞0。
16.如权利要求15所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于，从活性层侧到覆盖层侧，构成压力集中抑制层的AlxGa1-x-yInyN中的Al与In的原子组成比x，y从0，y1缓变至x 1，0，
其中1＞x＞0，1＞y＞0，1＞x+y＞0，和
x1表示构成覆盖层的Alx1Ga1-x1N中的Al的原子组成比，并且满足1＞x1＞0，和
y1表示构成阻挡层的Ga1-y1Iny1N中的In的原子组成比，并且满足1＞y1＞0。
17.如权利要求12所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于还包括如下步骤：
在n型包覆层上生长活性层；以及
在覆盖层上生长p型包覆层，并且其特征在于：
活性层的带隙小于所述n型和p型包覆层的带隙；并且
覆盖层的带隙大于p型包覆层的带隙。
18.如权利要求17所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于：
n型包覆层由包含Si作为n型杂质的n型AlGaN混合晶体组成；并且
p型包覆层由包含Mg作为p型杂质的p型AlGaN混合晶体组成。
19.如权利要求12所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于包括如下步骤：
在n型包覆层上生长n型光导层；
在n型光导层上生长活性层；
在覆盖层上生长p型光导层；以及
在p型光导层上生长p型包覆层。
20.如权利要求19所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于：
n型光导层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成；并且
p型光导层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
21.如权利要求19所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于还包括如下步骤：
在n型接触层上生长n型包覆层；以及
在p型包覆层上生长p型接触层。
22.如权利要求21所述的氮化物半导体激光器制造方法，其特征在于：
n型接触层由包含Si作为n型杂质的n型GaN组成；并且
p型接触层由包含Mg作为p型杂质的p型GaN组成。
CNB028024494A 2001-06-05 2002-06-04 氮化物半导体激光器 Expired - Fee Related CN1203598C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001169440A JP3876649B2 (ja) 2001-06-05 2001-06-05 窒化物半導体レーザ及びその製造方法
JP169440/2001 2001-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1465123A CN1465123A (zh) 2003-12-31
CN1203598C true CN1203598C (zh) 2005-05-25

Family

ID=19011510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028024494A Expired - Fee Related CN1203598C (zh) 2001-06-05 2002-06-04 氮化物半导体激光器

Country Status (6)

Country Link
US (3) US6891268B2 (zh)
EP (1) EP1394912B1 (zh)
JP (1) JP3876649B2 (zh)
CN (1) CN1203598C (zh)
DE (1) DE60234590D1 (zh)
WO (1) WO2002099942A1 (zh)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6958497B2 (en) 2001-05-30 2005-10-25 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures
US7692182B2 (en) * 2001-05-30 2010-04-06 Cree, Inc. Group III nitride based quantum well light emitting device structures with an indium containing capping structure
US8545629B2 (en) 2001-12-24 2013-10-01 Crystal Is, Inc. Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride
KR20050054482A (ko) * 2002-06-26 2005-06-10 암모노 에스피. 제트오. 오. 질화물 반도체 레이저 디바이스 및 그의 성능을향상시키기 위한 방법
CN1729582A (zh) * 2002-12-20 2006-02-01 克里公司 包含半导体平台结构和导电结的电子器件和所述器件的制作方法
TW587346B (en) * 2003-03-28 2004-05-11 United Epitaxy Co Ltd Optoelectronic device made by semiconductor compound
KR101034055B1 (ko) 2003-07-18 2011-05-12 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
GB2407700A (en) * 2003-10-28 2005-05-04 Sharp Kk MBE growth of nitride semiconductor lasers
US8605769B2 (en) 2004-12-08 2013-12-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
US20070025106A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Korry Electronics Co. Night vision compatible area light fixture
WO2007040295A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-12 Seoul Opto Device Co., Ltd. (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same
KR101111720B1 (ko) * 2005-10-12 2012-02-15 삼성엘이디 주식회사 활성층 상에 유전체층이 형성된 측면 발광형 반도체 레이저다이오드
TW200735418A (en) * 2005-11-22 2007-09-16 Rohm Co Ltd Nitride semiconductor device
EP1954857B1 (en) 2005-12-02 2018-09-26 Crystal Is, Inc. Doped aluminum nitride crystals and methods of making them
US9034103B2 (en) 2006-03-30 2015-05-19 Crystal Is, Inc. Aluminum nitride bulk crystals having high transparency to ultraviolet light and methods of forming them
US7804869B2 (en) * 2006-05-22 2010-09-28 Agere Systems Inc. Gallium nitride based semiconductor device with electron blocking layer
US20080137701A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 Joseph Michael Freund Gallium Nitride Based Semiconductor Device with Reduced Stress Electron Blocking Layer
TW200828624A (en) * 2006-12-27 2008-07-01 Epistar Corp Light-emitting diode and method for manufacturing the same
US8323406B2 (en) 2007-01-17 2012-12-04 Crystal Is, Inc. Defect reduction in seeded aluminum nitride crystal growth
US9028612B2 (en) 2010-06-30 2015-05-12 Crystal Is, Inc. Growth of large aluminum nitride single crystals with thermal-gradient control
US9771666B2 (en) 2007-01-17 2017-09-26 Crystal Is, Inc. Defect reduction in seeded aluminum nitride crystal growth
US8080833B2 (en) * 2007-01-26 2011-12-20 Crystal Is, Inc. Thick pseudomorphic nitride epitaxial layers
JP4927606B2 (ja) * 2007-03-08 2012-05-09 古河電気工業株式会社 半導体発光素子
KR101265641B1 (ko) * 2007-05-15 2013-05-22 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
JP5083817B2 (ja) * 2007-11-22 2012-11-28 シャープ株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法
DE102009015569B9 (de) * 2009-03-30 2023-06-29 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer Halbleiterchip
US8604461B2 (en) * 2009-12-16 2013-12-10 Cree, Inc. Semiconductor device structures with modulated doping and related methods
US8536615B1 (en) 2009-12-16 2013-09-17 Cree, Inc. Semiconductor device structures with modulated and delta doping and related methods
US8575592B2 (en) * 2010-02-03 2013-11-05 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses
KR20130111577A (ko) * 2010-11-02 2013-10-10 코닌클리케 필립스 엔.브이. Ⅲ족 질화물 발광 소자
JP4971508B1 (ja) 2011-01-21 2012-07-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
US8962359B2 (en) 2011-07-19 2015-02-24 Crystal Is, Inc. Photon extraction from nitride ultraviolet light-emitting devices
JP2012156518A (ja) * 2012-03-08 2012-08-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
US20150280057A1 (en) 2013-03-15 2015-10-01 James R. Grandusky Methods of forming planar contacts to pseudomorphic electronic and optoelectronic devices

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2900946B2 (ja) 1990-03-15 1999-06-02 富士通株式会社 半導体装置
US5670798A (en) * 1995-03-29 1997-09-23 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
US5625202A (en) * 1995-06-08 1997-04-29 University Of Central Florida Modified wurtzite structure oxide compounds as substrates for III-V nitride compound semiconductor epitaxial thin film growth
JP3635757B2 (ja) * 1995-12-28 2005-04-06 昭和電工株式会社 ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード
JP3304782B2 (ja) 1996-09-08 2002-07-22 豊田合成株式会社 半導体発光素子
US5834331A (en) * 1996-10-17 1998-11-10 Northwestern University Method for making III-Nitride laser and detection device
US6258619B1 (en) * 1996-12-06 2001-07-10 Rohm Ltd Fabrication of semiconductor light emitting device
KR100688240B1 (ko) 1997-01-09 2007-03-02 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 질화물반도체소자
JP3679914B2 (ja) * 1997-02-12 2005-08-03 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法
JP3433038B2 (ja) 1997-02-24 2003-08-04 株式会社東芝 半導体発光装置
JPH10242579A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Sharp Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置
GB2327145A (en) * 1997-07-10 1999-01-13 Sharp Kk Graded layers in an optoelectronic semiconductor device
JPH1168158A (ja) * 1997-08-20 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体装置
US6160833A (en) * 1998-05-06 2000-12-12 Xerox Corporation Blue vertical cavity surface emitting laser
WO1999066565A1 (en) * 1998-06-18 1999-12-23 University Of Florida Method and apparatus for producing group-iii nitrides
US6233265B1 (en) * 1998-07-31 2001-05-15 Xerox Corporation AlGaInN LED and laser diode structures for pure blue or green emission
JP2000077783A (ja) 1998-08-27 2000-03-14 Nec Corp インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法
JP4530234B2 (ja) * 1998-10-09 2010-08-25 シャープ株式会社 半導体発光素子
JP3796065B2 (ja) 1999-05-24 2006-07-12 三洋電機株式会社 発光素子及びその製造方法
JP2001007379A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Sharp Corp 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子
JP3778765B2 (ja) * 2000-03-24 2006-05-24 三洋電機株式会社 窒化物系半導体素子およびその製造方法
WO2002054783A1 (en) * 2000-12-28 2002-07-11 Thomson Licensing S.A. On screen display as diagnostic aid
JP2003063897A (ja) * 2001-08-28 2003-03-05 Sony Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体発光素子の製造方法ならびに半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20050167836A1 (en) 2005-08-04
JP3876649B2 (ja) 2007-02-07
WO2002099942A1 (fr) 2002-12-12
EP1394912B1 (en) 2009-12-02
JP2002368343A (ja) 2002-12-20
EP1394912A4 (en) 2007-02-21
DE60234590D1 (de) 2010-01-14
US6891268B2 (en) 2005-05-10
US7135772B2 (en) 2006-11-14
CN1465123A (zh) 2003-12-31
US20050167835A1 (en) 2005-08-04
EP1394912A1 (en) 2004-03-03
US20040012011A1 (en) 2004-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1203598C (zh) 氮化物半导体激光器
CN1252883C (zh) 氮化镓系列化合物半导体元件
JP3594826B2 (ja) 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
CN1237578C (zh) 氮化物半导体器件及其制造方法
EP1895601B1 (en) Nitride semiconductor light emitting device with surface texture
CN1254893C (zh) 半导体激光器元件及其制造方法
JP4999866B2 (ja) 窒化ガリウム系半導体ヘテロ構造体の成長方法
US20100133506A1 (en) Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing nitride semiconductor
KR101471670B1 (ko) 반도체 레이저를 제작하는 방법
JP2007227938A (ja) 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法
KR20070058612A (ko) 텍스쳐화된 발광 다이오드
CN1961432A (zh) 氮化物半导体元件及其制造方法
CN1487606A (zh) 氮化物系半导体发光元件
CN100337338C (zh) 半导体装置及半导体基板
CN1290056A (zh) 半导体元件及其制造方法
CN1296970C (zh) 氮化物半导体，半导体器件及其制造方法
US20100259184A1 (en) Light-emitting device
JP2007214380A (ja) 窒化化合物半導体基板及び半導体デバイス
JP2006210692A (ja) ３族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2010272593A (ja) 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
JP2005142415A (ja) ＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の選択成長方法、半導体発光素子の製造方法および画像表示装置の製造方法
JPH09266326A (ja) ３族窒化物化合物半導体発光素子
US20180083163A1 (en) Light-emitting device and method of manufacturing the same
JP4548117B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法、集積型半導体発光装置の製造方法、画像表示装置の製造方法および照明装置の製造方法
JPH1117277A (ja) 窒化物系半導体レーザ装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050525

Termination date: 20150604

EXPY Termination of patent right or utility model