CN1273448A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体激光装置包括:第一导电型的半导体基片;基片上的第一导电型涂层;第一导电型涂层上的有源层,有源层具有超点阵结构,在激光腔端面附近有一无序化区;有源层上的第二导电型的第一涂层;第一涂层上的第二导电型的蚀刻停止层;蚀刻停止层上的第二导电型的第二涂层,第二涂层形成一凸脊结构,沿激光腔纵向伸展,具有预定宽度。蚀刻停止层中在激光腔端面附近的杂质浓度比激光腔内部的大,等于或小于约2×1018cm-3

Description

半导体装置及其制造方法
本发明涉及一种半导体激光装置及其制造方法,特别涉及具有能提高输出的窗式结构的半导体激光装置及其制造方法。
近年来,为了提高记录速度,不断要求提高用作信息处理装置(例如光盘装置)的光源的半导体激光装置的输出功率。满足这一要求的一种方法是在激光腔端面上使用窗式结构,以减轻端面处的灾难性光学损坏(“catastrophic optical damage”,下文称为“COD”)。
COD是半导体激光器在光输出达到或超过一定限值时发生的一种瞬时恶化现象。半导体激光器的端面周围变成激光器中的光吸收区时发生COD。具体地说,当由于激光腔端面的半导体表面上吸收氧气或表面氧化而形成悬挂键、从而半导体表面能级加深、从而端面周围的禁带宽度大大变窄时就会发生COD现象。由于由半导体表面能级造成的非辐射再组合造成温度上升,因此COD现象使得激光腔端面周围的禁带宽度进一步减小,光吸收进一步增加。因此,COD现象是一种正反馈。因此端面会因熔化而损坏,从而光输出减小,该激光装置发生无法修复的损坏。
为了防止激光腔端面处的COD破坏,某些半导体激光装置使用窗式结构提高一有源层在该激光腔端面附近部分的带隙能量。例如,在激光腔端面周围扩散一种杂质使得该有源层中的超点阵结构无序化就可形成窗式结构。
下面说明现有窗式结构半导体激光装置的一种制造方法。图6A-6D示出一现有窗式结构半导体激光装置的一种制造方法的各步骤。
首先,如图6A所示,使用MOVPE(金属有机气相取向附生)法在一n-GaAs基片601上形成如下半导体多层结构,其中,各层以如下次序相继生长成晶体:一n-AlGaInP涂层602、一AlGaInP/GaInP超点阵有源层603、一p-AlGaInP第一涂层604、一p-GaInP蚀刻停止层605、一p-AlGaInP第二涂层606、一p-GaInP能带分级层607和一p-GaAs顶层608。
接着,如图6B所示,用等离子体CVD(化学气相沉积)工艺在上述半导体多层结构上形成一SiN薄膜609。而且,SiN薄膜609用干蚀刻成型,从而形成两平行开口,两平行开口的平面呈宽度为几十μm的两个条。用湿蚀刻除去GaAs顶层608的这两个开口所在部分。然后用溅射生成一ZnO薄膜610和一SiO2薄膜611覆盖该半导体多层结构(包括两开口)。此外,进行退火,使得ZnO薄膜610中的Zn扩散到p-GaInP层607的露出在SiN薄膜609和GaAs顶层608的开口中的部分。通过Zn的这一固相扩散,形成呈条状平面的杂质扩散区612,AlGaInP/GaInP超点阵有源层603的位于杂质扩散区612中的部分转变成混合晶体。有源层603的转变成混合晶体的区域形成窗式结构。窗式结构的带隙能量比未生成混合晶体的区域高。
如图6C所示,除去SiO2薄膜611、ZnO薄膜610、SiN薄膜609和GaAs薄膜608。然后使用公知工艺在露出的p-GaInP能带分级层607上形成一条状SiO2薄膜613,该条状薄膜沿一与杂质扩散区612的纵向垂直的平面伸展。把条状SiO2薄膜613用作一掩模,使用乙酸型蚀刻剂把p-GaInP能带分级层607蚀刻成凸脊形。然后改用硫酸型蚀刻剂蚀刻掉p-AlGaInP第二涂层606,直到p-GaInP蚀刻停止层605。从而如图6C所示,生成一由p-GaInP能带分级层607和p-AlGaInP第二涂层606构成的凸脊结构。由于硫酸型蚀刻剂对p-AlGaInP第二涂层606的蚀刻率比对p-GaInP蚀刻停止层605大,因此蚀刻过程可成功地停止在蚀刻停止层605上。
然后,使用MOVPE方法用一种选择生长工艺生成一n-型电流阻挡层614覆盖凸脊结构的侧面。在除去用作条状掩模的SiO2薄膜613后,n-型电流阻挡层614和p-GaInP能带分级层607上生成一p-GaAs接触层615。使用公知工艺形成p-侧和n-侧欧姆电极(未示出)。
将所得半导体多层结构在杂质扩散区612中沿一与凸脊结构纵向垂直的平面切开,从而形成激光腔端面。从而生成图6D所示具有窗式结构的半导体激光装置。
现有窗式结构半导体激光装置用上述制造方法生成。但是,按照上述制造方法,在Zn扩散步骤中不仅有源层603、而且p-GaInP蚀刻停止层605与周围各AlGaInP层一起转变成混合晶体。即,按照上述现有制造方法,Zn从Zn源即ZnO薄膜610直接扩散到扩散系数较大的各AlGaInP层中。因此很难控制杂质的剂量。因此,比方说如图1所示,AlGaInP晶体中杂质的扩散浓度高,迅速生成混合晶体。特别是,薄蚀刻停止层605最终会因蚀刻而遭到破坏。在这种情况下,由于硫酸型蚀刻剂的蚀刻选择比大大下降,因此蚀刻停止层605无法停止蚀刻,造成p-AlGaInP第一涂层604和有源层603被蚀刻掉。因此无法正确控制凸脊形状。
而且,按照上述现有制造方法,电流阻挡层614会由于过度蚀刻而更靠近有源层603。因此无法有效控制从有源层603发出的光的展开角。特别是在损耗引导型半导体激光装置中,传播损失增加,因此该装置的激光特性大大恶化,造成比方说输出功率下降或工作电流增加。
此外,按照上述现有制造方法,如图1所示,有源层603的杂质浓度变得很高。因此,由载流子散布造成的传播损失增加,从而该装置的激光特性大大恶化,造成比方说输出功率下降或工作电流增加。
作为避免过度蚀刻的一种方法,比方说日本专利申请No.9-139550公开了一种方法,在该方法中,首先在除去p-GaInP层607而露出AlGaInP层606时只在Zn扩散的区域保留p-GaInP层607部分,然后用硫酸型蚀刻剂进行蚀刻。按照该方法,当蚀刻达到蚀刻停止层605的Zn扩散区之外区域时,AlGaInP层606在Zn扩散区中由于p-GaInP能带分级层607的蚀刻率低而被保留,此时蚀刻终止。
但是,显然很难精确控制AlGaInP层606的蚀刻量。蚀刻后留下的AlGaInP层606每次蚀刻都不同。
因此,蚀刻成的凸脊的高度会变动,因此很难控制凸脊形状。
本发明半导体激光装置包括:一第一导电型的半导体基片;该半导体基片上的一第一导电型的涂层;该第一导电型的涂层上的一有源层,该有源层具有超点阵结构,它在至少一个激光腔端面附近有一无序区;该有源层上的一第二导电型的第一涂层;该第一涂层上的一第二导电型的蚀刻停止层;以及该蚀刻停止层上的一第二导电型的第二涂层,该第二涂层形成一凸脊结构,该凸脊结构沿激光腔长度方向伸展,具有一预定宽度,其中,蚀刻停止层中在至少一个激光腔端面附近的杂质浓度比在激光腔内部的杂质浓度大,等于或小于约2×1018cm-3
在本发明一实施例中,该半导体基片包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaAs;该第一导电型的涂层包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaP;该有源层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaP;该第一涂层、蚀刻停止层和第二涂层各包括一复合半导体材料,其主要成分为第二导电型的GaP。
在本发明另一实施例中,该半导体基片包括第一导电型的GaAs;该第一导电型的涂层包括第一导电型的AlGaInP;该有源层包括AlGaInP和GaInP;该第一涂层包括第二导电型的AlGaInP;该蚀刻停止层包括第二导电型的GaInP;该第二涂层包括第二导电型的AlGaInP。
在本发明另一实施例中,第二涂层中在至少一个激光腔端面附近沿从基片顶面到底面的基片法线方向的杂质浓度梯度比在激光腔内部沿基片法线方向的杂质浓度梯度大,等于或小于约2×1018cm-3μm-1
在本发明另一实施例中,有源层中在至少一个激光腔端面附近的杂质浓度比在激光腔内部的杂质浓度大,等于或小于约2×1018cm-3
在本发明另一实施例中,该杂质为Zn。
按照本发明另一方面,提供半导体激光装置的一种制造方法,包括下列步骤:在一第一导电型的半导体基片上形成一半导体多层结构,该半导体多层结构包括:一第一导电型的涂层;一具有超点阵结构的有源层;一第二导电型的第一涂层;一第二导电型的蚀刻停止层;一第二导电型的第二涂层;一第二导电型的能带分级层;以及一杂质供应控制层;在该半导体多层结构中的至少一个预定区中扩散一种杂质而使该有源层无序;以及用湿蚀刻把该第二涂层成型为一凸脊结构,其中,该蚀刻停止层中在该预定区中的杂质扩散浓度比在该预定区外的杂质扩散浓度大,等于或小于约2×1018cm-3
在本发明一实施例中,该半导体基片包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaAs;该第一导电型的涂层包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaP;该有源层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaP;该第一涂层、蚀刻停止层、第二涂层和能带分级层各包括一复合半导体材料,其主要成分为第二导电型的GaP;该杂质供应控制层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaAs。
在本发明另一实施例中,该半导体基片包括第一导电型的GaAs;该第一导电型的涂层包括第一导电型的AlGaInP;该有源层包括一由AlGaInP和GaInP构成的超点阵结构;该第一涂层和第二涂层各包括第二导电型的AlGaInP;该蚀刻停止层包括第二导电型的GaInP;该能带分级层包括第二导电型的GaInP;以及该杂质供应控制层包括GaAs。
在本发明另一实施例中,该杂质供应控制层的厚度等于或大于100埃。
在本发明另一实施例中,在第二涂层中扩散的杂质在该预定区中沿从基片顶面到底面的基片法线方向的浓度梯度比在该预定区外沿基片法线方向的浓度梯度大,等于或小于约2×1018cm-3μm-1
在本发明另一实施例中,在该有源层中扩散的杂质在该预定区中的扩散浓度比在该预定区外的扩散浓度大,等于或小于约2×1018cm-3
在本发明另一实施例中,该杂质为Zn。
因此,本文所述本发明可(1)提供一种输出提高的窗式结构半导体激光装置;(2)提供该半导体激光装置的一种制造方法。
本领域普通技术人员可从结合附图的下述详述中清楚看出本发明的上述和其他优点。
图1示出本发明窗式结构半导体激光装置和现有窗式结构半导体激光装置的各层中的Zn浓度。
图2A-2D为示出本发明窗式结构半导体激光装置的制造方法的各步骤的立体图。
图3为测量各样本获得的Zn扩散分布图,示出固相扩散过程中Zn在GaAs中的扩散。
图4示出Zn在GaInP蚀刻停止层中的扩散浓度与本发明制造方法一步骤中过度蚀刻深度之间的关系。
图5示出多个半导体激光器样本的可靠性测试结果,在这些样本中,Zn在GaInP蚀刻停止层中的扩散浓度不同。
图6A-6D示出一现有窗式结构半导体激光装置的制造方法的各步骤。
下面说明本发明半导体激光装置的制造方法。图2A-2D示出本发明窗式结构半导体激光装置制造方法的各步骤。
首先,如图2A所示,用MOVPE法在一n-GaAs基片201上生成如下半导体多层结构,其中,各层以如下次序相继生长成晶体:一n-AlGaInP涂层202、一AlGaInP/GaInP超点阵有源层203、一p-AlGaInP第一涂层204、一p-GaInP蚀刻停止层205、一p-AlGaInP第二涂层206、一p-GaInP能带分级层207和一p-GaAs杂质供应控制层208。也可使用任何其他晶体生长法,例如MBE(分子束取向附生)法。
接着,如图2B所示,用溅射法在上述半导体多层结构上生成一ZnO薄膜209。在该ZnO薄膜209上涂上一抗有机薄膜(未示出)后,用光刻工艺生成宽度为几十μm的条。用湿蚀刻除去ZnO薄膜209和p-GaAs杂质供应控制层208的位于这些条之外的部分。但是p-GaAs杂质供应控制层208的这些部分并不向下一直除去到底下的p-GaInP能带分级层207。然后,使用等离子体CVD工艺在该半导体多层结构上形成一SiN薄膜210覆盖这些条。而且进行退火,从而扩散ZnO薄膜209中的Zn。具体地说,Zn从p-GaAs杂质供应控制层208的顶面向基片201方向固相扩散,从而到达n-AlGaInP涂层202。通过Zn的这一固相扩散,形成互相平行的条状杂质扩散区211。该杂质扩散区211位于最终所得半导体激光装置的激光腔端面附近,从而用作半导体激光装置的窗式结构。
在上述Zn固相扩散过程中生成的条状杂质扩散区211中,不仅有源层203的晶体、而且蚀刻停止层205的晶体被无序化。窗式结构通过有源层203的无序化而生成。但是,该无序作用还造成蚀刻停止层205的作用减弱。换句话说,在生成窗式结构时,理想的情况是,有源层203无序化的同时蚀刻停止层205的作用保持不变。为此,重要的是,在进行Zn的固相扩散时(或更一般地,在扩散任何杂质时),应使Zn在该半导体多层结构的各层、特别是n-AlGaInP涂层202、AlGaInP/GaInP超点阵有源层203、p-AlGaInP第一涂层204、p-GaInP蚀刻停止层205和p-AlGaInP第二涂层206中的扩散浓度保持在低值上。
下面说明根据本发明的控制Zn(更一般地,所扩散的任何杂质)在该半导体多层结构中的条状杂质扩散区211中的扩散浓度的一种方法。
图3示出通过测量各样本获得的Zn的扩散分布。具体地说,在一ZnO薄膜上形成一SiN顶层,然后沉积到一GaAs层上,从而获得一样本,然后在氮气中加热该样本,造成Zn的固相扩散。从该图可看出,Zn在GaAs层中的扩散行为如下:低扩散浓度阵面(Zn浓度:约2×1018cm-3)具有较高扩散速度,而高扩散浓度阵面(Zn浓度:约3×1018cm-3)具有较低扩散速度。而且,一般来说,含有P作为V组元素的复合半导体材料、例如AlGaInP和GaInP的Zn扩散速度比含有As作为V组元素的复合半导体材料、例如AlGaAs和GaAs高得多。
利用Zn的上述扩散行为,本发明使用下述程序把该半导体多层结构的位于p-GaInP能带分级层207与基片201之间各AlGaInP层、即n-AlGaInP涂层202、AlGaInP/GaInP超点阵有源层203、p-AlGaInP第一涂层204、p-GaInP蚀刻停止层205和p-AlGaInP第二涂层206中在条状杂质扩散区211中的Zn浓度控制在低值上。
首先,以上述方式在p-GaAs杂质供应控制层208上形成ZnO薄膜209,使得该p-GaAs杂质供应控制层208位于ZnO薄膜209与p-GaInP能带分级层207之间。此外,规定扩散条件,使得GaAs中只有低浓度Zn扩散阵面到达p-GaAs杂质供应控制层208与p-GaInP能带分级层207之间的交界面。因此可把该半导体多层结构的位于p-GaInP能带分级层207与基片201之间各层的条状杂质扩散区211中的Zn浓度控制在低值(即等于或小于约2×1018cm-3)上。
图1示出本发明半导体激光装置和现有窗式结构半导体激光装置各层中的Zn浓度。从图1可见,p-GaInP蚀刻停止层205中的Zn浓度等于或小于约2×1018cm-3。在这种情况下,防止蚀刻停止层205进入不希望的高度混合晶体状态。
从图1所示本发明所得结果可见,不仅在p-GaInP蚀刻停止层205中、而且在AlGaLnP/GaInP超点阵有源层203、p-AlGaInP第一涂层204和p-AlGaInP第二涂层206中杂质(该例中为Zn)的扩散浓度都等于或小于约2×1018cm-3。杂质(Zn)扩散浓度在有源层203与基片201之间的各层(例如与n-AlGaInP涂层202对应的部分)中甚至更低。
应该看到,上述值2×1018cm-3比杂质扩散区211外部区域即半导体激光装置的激光腔的内部的杂质浓度高(也示出在图1中)。
p-GaAs杂质供应控制层208的厚度最好等于或大于约100埃。如果p-GaAs杂质供应控制层208的厚度小于约100埃,在p-GaAs杂质供应控制层208中就很难控制高浓度Zn扩散阵面停止前进。
如图2C所示,使用合适蚀刻剂、例如氢氟酸除去SiN薄膜210和ZnO薄膜209。此外,用硫酸与过氧化氢的混合液蚀刻掉p-GaAs杂质供应控制层208。然后用公知工艺在露出的p-GaInP能带分级层207上形成沿一与杂质扩散区211纵向垂直的平面伸展的条状SiO2薄膜212。把条状SiO2薄膜212用作掩模,使用乙酸型蚀刻剂把p-GaInP能带分级层207蚀刻成凸脊形。然后用硫酸型蚀刻剂蚀刻p-AlGaInP第二涂层206,直到到达p-GaInP蚀刻停止层205。从而,如图2C所示,形成由p-GaInP能带分级层207和p-AlGaInP第二涂层206构成的一凸脊结构。
由于在条状杂质扩散区211以外的区域(相当于最终所得半导体激光器的激光腔的内部)中硫酸型蚀刻剂的蚀刻选择率对p-AlGaInP第二涂层206比对p-GaInP蚀刻停止层205高,因此该蚀刻过程可成功地停止在蚀刻停止层205上。另一方面,在条状杂质扩散区211(与最终所得半导体激光器的窗式结构对应)中,由于GaInP与AlGaInP已成为混合晶体,因此Al在GaInP中扩散。因此,蚀刻停止层205位于条状杂质扩散区211中的部分的蚀刻率比位于条状杂质扩散区211之外部分高。
但是,互相扩散的程度决定于通过扩散所植入的Zn的数量。使用本发明上述方法把蚀刻停止层205中在条状杂质扩散区211中的Zn浓度减小到等于或小于约2×1018cm-3,就可把p-AlGaInP第二涂层206保持在高蚀刻选择率上。
因此,按照本发明,在杂质扩散区211中以及杂质扩散区211以外部分(与最终所得半导体激光器的激光腔的内部对应),用来形成凸脊结构的蚀刻成功地被蚀刻停止层205停止。从而所得凸脊的形状和高度得到良好控制。
图4示出Zn在GaInP蚀刻停止层205中的扩散浓度与GaInP蚀刻停止层205无法停止蚀刻、从而蚀刻向基片201进行时所生成的过度蚀刻深度之间的关系。
如图4所示,过度蚀刻深度随着GaInP蚀刻停止层205中的Zn浓度的增加而增加。换句话说,随着GaInP蚀刻停止层205中的Zn浓度的增加,第二涂层206与蚀刻停止层205之间的蚀刻选择率由于第二涂层206和蚀刻停止层205中生成混合晶体而下降,因此蚀刻停止层205无法正确停止蚀刻。相反,按照本发明,由于确保蚀刻停止层205的杂质扩散区211中的Zn浓度等于或小于约2×1018cm-3,因此可防止杂质扩散区211中发生过度蚀刻。
回到图2C,用光刻和蚀刻工艺除去SiO2薄膜212中与杂质扩散区211对应的部分,从而留下开口。
然后,如图2D所示,用使用MOVPE法的选择生长工艺生成一n-型电流阻挡层213覆盖该凸脊结构。除去用作掩模的SiO2薄膜212后,在n-型电流阻挡层213上生成一p-GaAs接触层214。使用公知工艺形成p-侧和n-侧欧姆电极(未示出)。
沿一与凸脊结构纵向垂直的平面在杂质扩散区211切开所得半导体多层结构,从而形成激光腔端面。从而生成图2D所示窗式结构半导体激光装置。
为了研究本发明的效果,对GaInP蚀刻停止层205中Zn扩散浓度不同的多个半导体激光装置样本进行可靠性测试。图5示出所得结果。在如下条件下进行可靠性测试:工作温度为60℃;输出功率为35mW;振荡波长为659nm。
从图5可见,在GaInP蚀刻停止层205中Zn浓度为3×1018cm-3的半导体激光器样本中由于上述理由出现过度蚀刻,电流阻挡层213中的传播损失增加。因此,在高功率工作条件下激光腔端面附近的光吸收造成半导体激光装置迅速恶化(即工作电流增加)。因此,这一半导体激光器无法获得足够的可靠性。另一方面,在GaInP蚀刻停止层205中Zn浓度控制在等于或小于约2×1018cm-3的本发明半导体激光器样本中,端面附近充分形成凸脊。因此,本发明半导体激光器显示出优良的可靠性,工作电流长期保持稳定,从而按照本发明可获得实用的高功率激光器。
按照本发明,所得半导体激光器的激光输出端面由于Zn扩散而无序化。因此,有源层203在激光输出端面附近的该无序化区域中的带隙比在有源层203的非无序化区域的带隙大。因此有源层203的无序化区域形成窗式结构。由于在窗式结构中扩散的Zn的浓度控制在低值上,因此防止蚀刻停止层205遭到破坏,从而过度蚀刻降到最低程度。因此本发明半导体激光装置的凸脊的生成受到良好控制。
由于本发明半导体激光装置的凸脊的生成受到良好控制,因此可防止由电流阻挡层213造成的传播损失。从而,由于激光器端面附近没有传播损失,因此可获得高功率半导体激光器。
按照本发明,植入半导体多层结构的各层在条状杂质扩散区211中的部分中的Zn的浓度控制在低值上(即等于或小于约2×1018cm-3)。特别是,由有源层203中载流子散布造成的传播损失可降到最低。
尽管在上述例子中所示杂质供应控制层208由GaAs构成,但按照本发明,杂质供应控制层208也可由扩散速度比AlGaInP组材料低的其他材料构成。此时所得结果与使用上述GaAs杂质供应控制层所得结果相同。
该半导体多层结构各层的制作材料可使用其主要成分为GaP的复合半导体材料。
尽管在上述例子中所扩散杂质为Zn,但本发明可使用其他杂质,例如Si。此时,所得结果与使用Zn杂质所得结果相同。
如图1所示,本发明所得结果表明,在AlGaInP/GaInP超点阵有源层203、p-AlGaInP第一涂层204、p-GaInP蚀刻停止层205和p-AlGaInP第二涂层206的垂直方向上有一等于或小于约每μm2×1018cm-3的杂质(例如Zn)扩散浓度梯度(为简明起见,该扩散浓度梯度表为“等于或小于约2×1018cm-3μm-1”)。确切说,杂质的扩散浓度梯度的方向从基片210的顶面到底面与基片201的表面垂直(本文中称为“基片的法线方向”)。
按照本发明,结合有源层203的无序化过程有效使用GaAs杂质供应控制层208。因此可把植入半导体多层结构各层预定区(即杂质扩散区)中的杂质(例如Zn)的浓度控制在低值上。因此,可用蚀刻停止层成功停止用来形成半导体激光装置的一凸脊的湿蚀刻过程,从而可精确控制该凸脊的形状和高度。
由于本发明半导体激光装置的凸脊的生成受到良好控制,因此可控制该激光装置所发出的光的展开角。由于防止过度蚀刻在有源层203紧旁生成电流阻挡层213,因此防止传播损失。
按照本发明,结合有源层203的无序化过程使用GaAs杂质供应控制层208把在半导体多层结构各层晶体中植入和扩散的杂质(例如Zn)的浓度控制在低值上(即等于或小于约2×1018cm-3)。由于防止过度蚀刻在有源层203紧旁生成电流阻挡层213,因此由特别在有源层203中的载流子散布造成的传播损失降到最低。
本领域普通技术人员显然可在本发明的范围和精神内作出种种修正。因此,后附权利要求的范围不受上述说明的限制,而是这些权利要求可作更宽泛的解释。

Claims (13)

1、一种半导体激光装置,包括:
一第一导电型的半导体基片;
该半导体基片上的一第一导电型的涂层;
该第一导电型的涂层上的一有源层,该有源层具有超点阵结构,它在至少一个激光腔端面附近有一无序区;
该有源层上的一第二导电型的第一涂层;
该第一涂层上的一第二导电型的蚀刻停止层;以及
该蚀刻停止层上的一第二导电型的第二涂层,该第二涂层形成一凸脊结构,该凸脊结构沿激光腔长度方向伸展,并具有一预定宽度,
其中,蚀刻停止层中在至少一个激光腔端面附近的杂质浓度比在激光腔内部的杂质浓度大,并且等于或小于约2×1018cm-3
2、按权利要求1所述的半导体激光装置,
其中,该半导体基片包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaAs;
该第一导电型的涂层包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaP;以及
该有源层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaP,以及
该第一涂层、蚀刻停止层和第二涂层各包括一复合半导体材料,其主要成分为第二导电型的GaP。
3、按权利要求1所述的半导体激光装置,
其中,该半导体基片包括第一导电型的GaAs;
该第一导电型的涂层包括第一导电型的AlGaInP;
该有源层包括AlGaInP和GaInP;
该第一涂层包括第二导电型的AlGaInP;
该蚀刻停止层包括第二导电型的GaInP;以及
该第二涂层包括第二导电型的AlGaInP。
4、按权利要求1所述的半导体激光装置,其中,第二涂层中在至少一个激光腔端面附近沿从基片顶面到底面的基片法线方向的杂质浓度梯度比在激光腔内部沿基片法线方向的杂质浓度梯度大,并且等于或小于约2×1018cm-3μm-1
5、按权利要求1所述的半导体激光装置,其中,有源层中在至少一个激光腔端面附近的杂质浓度比在激光腔内部的杂质浓度大,并且等于或小于约2×1018cm-3
6、按权利要求2所述的半导体激光装置,其中,该杂质为Zn。
7、一种半导体激光装置的制造方法,包括下列步骤:
在一第一导电型的半导体基片上形成一半导体多层结构,该半导体多层结构包括:一第一导电型的涂层;一具有超点阵结构的有源层;一第二导电型的第一涂层;一第二导电型的蚀刻停止层;一第二导电型的第二涂层;一第二导电型的能带分级层;以及一杂质供应控制层;
至少在该半导体多层结构中的一个预定区中扩散一种杂质而使该有源层无序化;以及
用湿蚀刻把该第二涂层成型为一凸脊结构,
其中,该蚀刻停止层中在该预定区中的杂质扩散浓度比在该预定区外的杂质扩散浓度大,并且等于或小于约2×1018cm-3
8、按权利要求7所述的方法,
其中,该半导体基片包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaAs;
该第一导电型的涂层包括一复合半导体材料,其主要成分为第一导电型的GaP;
该有源层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaP;
该第一涂层、蚀刻停止层、第二涂层和能带分级层各包括一复合半导体材料,其主要成分为第二导电型的GaP;
该杂质供应控制层包括一复合半导体材料,其主要成分为GaAs。
9、按权利要求7所述的方法,
其中,该半导体基片包括第一导电型的GaAs;
该第一导电型的涂层包括第一导电型的AlGaInP;
该有源层包括一含有AlGaInP和GaInP的超点阵结构;
该第一涂层和第二涂层各包括第二导电型的AlGaInP;
该蚀刻停止层包括第二导电型的GaInP;
该能带分级层包括第二导电型的GaInP;以及
该杂质供应控制层包括GaAs。
10、按权利要求7所述的方法,其中,该杂质供应控制层的厚度等于或大于100埃。
11、按权利要求7所述的方法,其中,在第二涂层中扩散的杂质在该预定区中沿从基片顶面到底面的基片法线方向的浓度梯度比在该预定区外沿基片法线方向的浓度梯度大,并且等于或小于约2×1018cm-3μm-1
12、按权利要求7所述的方法,其中,该有源层中在该预定区中的杂质扩散浓度比在该预定区外的杂质扩散浓度大,并且等于或小于约2×1018cm-3
13、按权利要求8所述的方法,其中,该杂质为Zn。
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