CN1311553A - 半导体发光器件的制造方法和半导体发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种能容易获得窗口结构而无需依赖先进工艺的半导体发光器件的制造方法。在本发明的方法中,使在衬底上形成的第一多层膜构成图案而形成凹槽图案,后者有加宽部分和在此加宽部分两旁的变窄部分。然后在此衬底上,通过相继生长n型第二下复层,第二活性层,p型第二上复层和p型盖层,从而外延生长第二多层膜来覆盖凹槽图案。然后使盖层形成图案,从而在凹槽图案内的第二多层膜上形成电流注入层,使得电流注入层沿着这凹槽图案的纵向延伸。
Description
本发明涉及半导体发光器件的制造方法和利用这种方法制成的半导体发光器件，更具体地说，涉及一种制造在衬底上有多层膜的半导体器件的方法和用这种方法制成的半导体发光器件，其中的多层膜包括活性层。
用于从光学记录介质例如CD(小型光盘)和DVD(数字通用光盘)读出(重放)信息和/或将信息写入(记录)其中的光学传感器包括半导体发光器件。
这样的半导体发光器件的作为范例的结构示于图7A和图7B，图7A和图7B分别是平面图和沿图7A中的ⅦB-ⅦB线取的剖面图。这些图所示的半导体器件在单个衬底101上有第一半导体激光元件L101和第二半导体激光元件L201，这两元件在发光波长上彼此不同。半导体激光元件L101、L201分别包括多层薄膜图案P101、P201和各自在其上形成的电流注入层105、205，而多层膜图案P101、P201各自包括：下覆盖层102、202；各自有量子阱结构的活性层103、203；和各自有不同于下覆盖层102、202的导电类型的上覆盖层104、204，它们按上面顺序堆叠。
在这种半导体发光器件的制造工艺中，首先在例如GaAs(砷化镓)制成的衬底101上，外延生长用于构成第一半导体激光元件L101的、由AlGaAs基(砷化铝镓基)材料制成的多层膜。然后使多层膜构成图案，以便按预先确定的彼此间的间隔距离形成多个第一多层膜图案P101。在此，单个第一多层膜图案P101有大约150μm的均匀线宽。在衬底101上外延生长用于构成多个第二半导体激光元件L201的、由AlGaInP基(铝-镓-铟-磷-基)材料制成的多层膜，然后，使多层膜构成图案，以便在每个相邻的第一多层膜图案P101之间形成多个有恒定宽度的第二多层膜图案P201。
随后，使各个多层膜图案P101、P201的顶外延层形成图案，以便在第一多层膜图案P101的顶上形成第一电流注入层105，并且与此相似，在第二多层膜图案P201的顶上形成第二电流注入层205，以便使电流注入层分别沿着两图案P101、P201的纵向方向延伸。这就在相应的多层膜图案P101、P201中各自的活性层103、203内形成电流阻塞(bottlenecking)层103a、203a(所谓带)。然后把衬底101分成对，即在其上形成的第一多层膜图案P101和第二多层膜图案P201成为一对，然后把多层膜图案P101、P201以及衬底101整个在垂直于它们的纵向方向的平面处劈开。这样，就获得在单一衬底101上有发光波长不同的半导体激光元件L101、L201的半导体发光器件。
在这样获得的半导体发光器件中，活性层103、203由于在多层膜图案P101、P201两端有劈开面而具有谐振结构，使得从活性层103、203发出的光能产生谐振，并通过这样的劈开面引出。
可是，有这样结构的半导体发光器件的不足之处在于：由于界面能级、导热不良和在劈开面附近的光密度大，在劈开面附近的活性层103、203的带隙比在中心部分的小。因此，在包括AlGaInP基材料的半导体激光元件中，在带203a的中心部分附近发出的光似乎在劈开面附近被吸收，这令人遗憾地增加了发热量，限制了最大振荡输出和引起劈开面破裂。
为了克服上述的问题，提出能扩大活性层在劈开面附近的带隙的所谓窗口结构。可把基于这种窗口结构的半导体发光器件粗略分为两类，一类的多层膜图案中劈开面旁边填充有大带隙材料，另一类的多层膜图案中在劈开面附近扩散杂质，以便破坏活性面的超晶格结构来扩大带隙。
可是，制造这种窗口结构要求复杂的工艺和高精度的加工技术，这样提高了半导体发光器件的生产成本和降低了产量。
例如，在制造发红色激光的半导体发光器件中，以Zn(锌)作为杂质在劈开面附近向活性层扩散。可是，锌往往会在活性层内造成非发射敏感元件(sensor)，这是特性恶化的原因，并且如果出现在发光区域，就危及器件的可靠性。因此，有必要在劈开面附近使在活性层内扩散的锌量大，以便扩大带隙，但必须使作为发光区域的中心区域处锌量接近零。这样，为了精确地控制锌的扩散面积和扩散深度，需要先进的加工工艺。
因此，本发明的一个目的是提供能容易获得窗口结构而无需依赖先进工艺的半导体发光器件的制造方法和用这种方法获得的半导体发光器件。
一种能达到上述目的的制造半导体发光器件的方法是制造这样的半导体发光器件的方法，这半导体发光器件在衬底上有半导体发光元件，并且这方法以下述的工艺为特征。首先，使在衬底上形成的材料层形成这样的凹槽图案，它有加宽部分和在加宽部分两侧的变窄部分，变窄部分配备有开口，后者在宽度上比加宽部分的窄些。随后，在衬底上形成多层膜以便覆盖所述凹槽图案，所述多层膜包括下复层，活性层和具有不同于下复层导电类型的上复层，它们按上述顺序堆叠。此后，在多层膜上对应于凹槽图案的区域内形成电流注入层，以便电流注入层沿着凹槽图案的纵向方向伸展。
在这种制造方法中，因为形成多层膜来覆盖有加宽部分的凹槽图案，所以，在凹槽图案范围内形成的构成所述多层膜的各个层的厚度，在凹槽图案的加宽部分内，比其两侧形成的变窄部分内的大。这归因于这样的事实，即供应给加宽部分的源材料的量较供应给变窄部分的大(由供应量决定的速率)，并且还因为供应给变窄部分的源材料，由于在凹槽图案的刻蚀出的侧壁上部生长非正常膜而被消耗掉。这样，通过使这多层膜形成图案，同时把其上加宽部分内形成的部分对准所述中心，而把其两侧上形成的部分对准所述边缘，就能获得一个这样的半导体发光器件，其活性层边缘处膜厚小于中心处的膜厚，因而所述半导体发光器件具有窗口结构，其中在两边缘部分的活性层带隙大于中心部分的带隙。
本发明的半导体发光器件就是用上述方法获得的器件，其中，在衬底上形成包括按以下次序堆叠的下复层，活性层和具有不同于该下复层导电类型的上复层的多层膜图案，并且在这多层膜图案上形成电流注入层带，以便此电流注入层带在多层膜图案两边缘上伸展。其上的活性层具有以下特征：这样形成所述活性层，使得其沿着电流注入层纵向方向的两端部分薄于中心部分。
当结合附图，根据下面对本发明的最近的最佳的作为范例的实施例的描述，就会更清楚本发明的上述的和其它的目的、特征和优点。
图1A到1D是解释第一实施例的示意的平面图和剖面图；
图2A和2B是继续图1A到1D的解释工艺过程的示意的平面图和剖面图；
图3A到3D是继续图2A和2B的解释工艺过程的示意的平面图和剖面图；
图4是显示在不同衬底上形成的Ⅳ族材料多层膜的膜厚度分布的曲线图；
图5A到5D是解释第二实施例的示意的平面图和剖面图；
图6A到6D是继续图5A到5D的解释工艺过程的示意的平面图和剖面图；
图7A和7B是解释传统的半导体发光器件的例子的示意的平面图和剖面图。
此后将参考附图，详细描述半导体发光器件及其制造方法的实施例。
(第一实施例)
图1A到1D，图2A和2B以及图3A到3D是解释本发明第一实施例的示意的平面图和剖面图。下面的段落描述以这样的半导体发光器件来实施本发明，即它在同一个衬底上安装着有不同发光波长的半导体激光元件(第一激光元件和第二激光元件)，在此将以其制造工艺开始解释。
如图1A到1D所示，有一例如用GaAs制成的n型衬底1。现在选择所谓偏角(off-angled)衬底作衬底1，其表面相对于GaAs晶面倾斜某一角度。更明确地说，偏角衬底的表面就结晶取向[011]或[011-](其中(-)表示负逻辑符号，用来表明倒置)的方向而言相对于GaAs晶体的面(001)最好有3°到15°的倾斜，更希望有10°的倾斜。
随后，在衬底1的表面上，形成n型AlGaAs制成的缓冲层(在图中未示出)，在其上形成第一多层膜16，后者包括按如下顺序堆叠的n型AlGaAs制成的第一下复层12、包括单层或多层AlGaAs制成的量子阱结构(780nm振荡波长)的第一活性层13、p型AlGaAs制成的第一上复层14、和p型GaAs制成的第一盖层15。现在可在第一下复层12与第一活性层13之间任选地形成引导层、其组成介乎这两层的组成之间，并且在第一活性层13与第一上复层14之间任选地形成引导层，其组成介乎这两层的组成之间。所有这些层都可以通过以MOVPE(金属有机气相外延生长)法作为其典型方法的外延生长法来形成。
随后，在第一多层膜16上形成抗蚀图案(在图中未示出)，以便有选择地覆盖留作半导体激光元件的部分，并利用这抗蚀图案作为掩模，把第一盖层15到第一下复层12以及缓冲层中作为第一激光元件以外的部分，用湿蚀刻法刻蚀掉，例如用硫酸基溶液的非选择性刻蚀和用氢氟酸溶液的AlGaAs选择性刻蚀。
通过这样的刻蚀，形成了有多条采用例如AlGaAs的Ⅲ族元素材料的带的第一多层膜图案16a，并且在各个相邻的第一多层膜图案16a之间伴随形成多条凹槽图案P。凹槽图案包括有相对大的宽度的加宽部分W1和有较窄宽度的变窄部分W2，其中沿着凹槽图案P的纵向方向，在每个加宽部分W1的两侧有变窄部分W2。加宽部分W1逐一地提供形成半导体发光器件的位置。这样，就形成了第一多层膜图案16a的侧壁，这侧壁有向宽度方向伸出的部分。在这样的凹槽图案P中，暴露出准备在其上形成第二激光元件的衬底1的表面。
然后，在衬底1上形成抗蚀图案(在图中未示出)，以便只暴露出对应于加宽部分的底的衬底1表面，用这抗蚀图案作为掩模来刻蚀衬底1的这个表面。这样就使得在加宽部分W1暴露的衬底1的表面的高度比变窄部分W2的低。这样来设定用这种刻蚀获得的刻蚀深度“d”，使得在下一阶段形成的多层膜中的活性层在加宽部分W1和变窄部分W2都有相同的表面高度。
随后，如图2A和2B所示，形成n型缓冲层(在图中未示出)，它包括GaAs层和在其上堆叠的InGaP(铟-镓-磷)层，以便覆盖第一多层膜图案16a和凹槽图案P。进而，在这样的缓冲层上形成由例AlGaInP这样的Ⅳ族元素材料制成的第二多层膜26，后者包括按顺序堆叠的通常由AlGaInP制成的n型第二下复层22、包括单层或多层AlGaAs制成的量子阱结构的第二活性层23(振荡波长为650nm)、p型AlGaInP制成的第二上复层24、和p型GaAs制成的第二盖层25。现在可在第二下复层22与第二活性层23之间任选地形成引导层，其组成介乎这两层的组成之间，并且在第二活性层23与第二上复层24之间任选地形成引导层，其组成介乎这两层的组成之间。所有这些层都可以通过以MOVPE(金属有机气相外延生长)法作为其典型方法的外延生长法来形成。
随后，在第二多层膜26上形成抗蚀图案(在图中未示出)，以便有选择地覆盖留作第二半导体激光元件的部分，如图3A到3D所示，即，覆盖各个相邻的第一多层膜图案16a之间的凹槽图案P，并利用这抗蚀图案作为掩模，把第二多层膜26中作为第二半导体激光元件以外的部分，用湿蚀刻法刻蚀掉，其中用硫酸基溶液刻蚀盖层，用磷酸/氢氟酸基混合溶液选择性地刻蚀Ⅳ族元素的层，并用氢氟酸基溶液刻蚀下复层。跟着，在把第一多层膜图案16a和第二多层膜图案26a做成受保护的电流注入区域时，对第一盖层15和第二盖层25进行刻蚀。这样，就形成从第一盖层15构成图案的第一电流注入层15a和从第二盖层25构成图案的第二电流注入层25a。使电流注入层15a、25a分别沿着多层膜图案16a、26a延伸，结果在第一活性层13内电流注入层15a正下方的部分内形成一条带13a，而与此相似，在第二活性层23内电流注入层25a正下方的部分内形成一条带23a。
此后，虽然在图中未示出，形成通常用Ti/Pt/Au(钛/铂/金)制成的p型电极以便连接到电流注入层15a、25a，而同时保持与多层膜图案16a、26a绝缘，并且形成通常用AuGe/Ni/Au(金-锗/镍/金)制成的n型电极以便连接到衬底1。
随后，例如在电流注入层15a、25a之间把衬底1分开，以便使彼此相邻的第一多层膜图案16a与第二多层膜图案26a形成一对。
然后，在与电流注入层15a、25a的纵向方向垂直的方向上，在形成第二多层膜图案26a的凹槽图案P的变窄部分W2的中心处，把衬底1、第二多层膜图案26a和第一多层膜图案16a劈开。这样，就制成半导体发光器件，每个划分成的半导体发光器件有在图3A和3B中用双点划线围出的区域“a”。
这样获得的半导体发光器件有包括第一活性层13的第一激光元件和包括第二活性层23的第二激光元件，而第一活性层13和第二活性层23的组成彼此不同。
如图2A和2B所描述的，在这样的制造方法中，形成第二多层膜26以便覆盖有加宽部分W1的凹槽图案P，其中凹槽图案P由第一多层膜图案16a构成。
图4表示在平衬底上形成的、Ⅳ族元素制成的第二多层膜(包括GaAs制成的第二盖层)中每一部分的膜厚度的测量值，和在平衬底上利用Ⅳ族元素在凹槽图案内形成的第二多层膜(包括GaAs制成的第二盖层)中每一部分的膜厚度的测量值。此外，令所有部分的薄膜的形成条件都相同。如图所示，薄膜的形成导致在平衬底上的膜的厚度大于在凹槽图案内的膜的厚度，这表明在以较宽开口暴露的平面上，Ⅳ族元素制成的多层膜生长较厚。这归因于这样的事实，即供应到以较宽开口暴露的部分的源材料的量较大(由供应量决定的速率)，并且还归因于供应给变窄部分的源材料，似乎由于在凹槽图案的刻蚀出的侧壁上部生长非正常膜而被消耗掉。
根据这种观察，为覆盖有加宽部分W1的凹槽图案P而形成的第二多层膜26，在这加宽部分W1内生长得比在凹槽图案P内的变窄部分W2内的厚，如沿ⅡB-ⅡB线所取的剖面图图2B所示。此外，在第一实施例中，劈开第二多层膜图案26a，使得其上的在加宽部分W1内形成的部分成为中心部分，并且使得其上的在变窄部分W2内形成的部分成为边缘部分，如在图3A和3B中用双点划线所表示的那样，图3A和3B是沿ⅢB-ⅢB线所取的剖面图。这使得含有这样劈开第二多层膜图案26a的第二激光元件具有这样的活性层23，它的两边缘部分都薄于中心部分，即，第二激光元件的活性层23有薄的边缘和大的带隙的窗口结构。
此外，在第一实施例中，凹槽图案P的加宽部分W1的底的高度比变窄部分的低了“d”的量，如图1A到1D所示。通过以第二下复层22来消除在加宽部分W1和变窄部分W2的高度差，使得在加宽部分W1和变窄部分W2中都以大致相同的高度来形成第二活性层23。这样，从第二活性层23中心部分的发光区域发射的光，能无损失地直线地被引导到端部的劈开面，从而能保证有效的谐振。
如上所述，通过只加入简单的工艺步骤，例如基于粗略对准来形成凹槽图案P，而无需加入高精度工艺，第一实施例就能保证容易地制造出这样的双波长半导体发光器件，使其上任一半导体激光元件(第二激光元件)具有窗口结构。通过使Ⅳ族元素(AlGaInP)的半导体激光元件有窗口结构，也能用Ⅳ族元素的半导体激光元件来获得稳定的发光，而长期以来，用这种半导体激光元件获得稳定的光发射一直是个难题。
虽然第一实施例涉及以双波长半导体发光器件来实施本发明，但本发明也可以应用到制造单波长半导体发光器件上。这种器件可以简单地通过把第一多层膜图案改变成简单的凸起图案来获得，而在第一实施例中，这第一多层膜图案用来构成Ⅲ族元素(AlGaAs)第一激光元件。下面将描述这种第二实施例的制造方法。
(第二实施例)
图5A到5D和图6A到6D是解释本发明第二实施例的示意的平面图和剖面图。下面的段落描述以这样的半导体发光器件来实施本发明，这半导体发光器件在同一衬底上有单个或多个有相同发光波长的半导体激光元件，在此将以其制造工艺来开始解释。
如图5A到5D所示，与在第一实施例所用的相似，有n型偏角GaAs衬底(今后简称为“衬底”)1。在这样的衬底1的表面上，以排列的方式形成例如3μm厚的多个凸起的AlGaAs图案Pa，其中，与第一实施例相似，在衬底1上伴随着也形成凹槽图案P。由于形成凸起图案Pa的结果而构成的一个凹槽图案P可以在加宽部分W1与相邻的凹槽图案P连接。在这情况下，在去掉双点划线所描出的区域后，单个的凸起图案Pa就呈现岛状。
然后如第一实施例那样，把暴露在加宽部分W1内的衬底1的表面刻蚀掉，以便获得比变窄部分W2内的更低的高度。这样设置用这种刻蚀获得的刻蚀深度“d”，使得在下一阶段形成的多层膜中的活性层在加宽部分W1和变窄部分W2中都有相同的表面高度。
随后，如图6A到6D所示，在衬底1上形成有相似于第一实施例中的第二多层膜的结构的多层膜46。即，形成n型缓冲层(在图中未示出)，它包括GaAs层和在其上堆叠的InGaP层，进而，在这样的缓冲层上形成Ⅳ族元素制成的多层膜46，后者包括相继堆叠的通常由AlGaInP制成的n型下复层42、包括单层或多层InGaP制成的量子阱结构的活性层43、p型AlGaInP制成的上复层44、和p型GaAs制成的盖层45。此外，下复层42与第二活性层43之间任选地形成引导层，其组成介乎这两层的组成之间，并且在活性层43与上复层44之间也形成引导层，其组成介乎这两层的组成之间。所有这些层都可以通过以MOVPE(金属有机气相外延生长)法作为典型方法的外延生长法来形成。
随后，如图6A到6D所示，在多层膜上形成抗蚀图案(在图中未示出)，以便有选择地覆盖留作半导体激光元件的部分，即，在相邻凸起图案Pa之间的凹槽图案P上，利用这抗蚀图案作为掩模，把多层膜46中作为第一半导体激光元件以外的部分，用湿蚀刻法刻蚀掉，其中用硫酸基溶液刻蚀盖层45，用磷酸/氢氟酸基混合溶液选择性地刻蚀Ⅳ族元素层，并用氢氟酸基溶液刻蚀下复层42。通过这种刻蚀，在凹槽图案P内形成了多层膜图案46a，从而与凸起图案Pa联系在一起。
随后，通过把盖层45形成图案，而在多层膜图案46a的上部形成电流注入层45a，结果在电流注入层45a正下方的第一活性层43内形成了带43a。
然后，如第一实施例所描述的那样，形成电极(在图中未示出)，并把衬底1划分开，使划分成的部分具有其上形成的多层膜图案46a的一个带或多个带。
然后在垂直于电流注入层45a的纵向的方向上，在凹槽图案P的变窄部分W2的中心处劈开多层膜图案46a。这样，就制成半导体发光器件，每个分割成的半导体发光器件具有在图中用双点划线围出的区域“a”。
在这样获得的半导体发光器件中，形成构成半导体激光元件的多层膜46以便覆盖凹槽图案P，而凹槽图案P的形成是与凸起图案Pa的形成相关联的，如图5A到5D所示。这样的半导体发光器件将有类似于第一实施例中的半导体发光器件的第二激光元件的窗口结构。
此外，凹槽图案P的加宽部分W1的底的高度比变窄部分的低了“d”的量。这使得活性层43以大致相同的高度形成，象在第一实施例中的情况那样，从而所发的光能无损失地直线地被引导到端部的劈开面，从而能保证有效的谐振。
如上所述，第二实施例也适合于通过只加入简单的工艺步骤，例如基于粗略对准来形成凹槽图案P，而无需加入高精度工艺，就能获得有窗口结构的半导体发光器件。
本发明也能应用于制造有阵列型高输出的半导体激光元件的半导体发光器件。虽然实施例1和2涉及其中半导体发光器件具有利用Ⅳ族元素例如AlGaInP制成的多层膜的窗口结构的情况，在用Ⅲ族元素例如AlGaAs制成的多层膜的半导体发光器件中；或者由包括GaN基(氮化镓基)材料或ZnSe基(锌-硒-基)材料构成的半导体发光器件中，也可形成这种窗口结构，它们都获得好的结果。可是要指出，当用这GaN基材料或这ZnSe基材料制造半导体发光器件时，需要为复层、活性层和其它层适当地选择源材料，并为刻蚀这些层选择溶液。
Claims (7)
1．一种制造半导体发光器件的方法，所述半导体发光器件在衬底上有半导体发光元件，所述方法包括下面的步骤：
使在所述衬底上形成的材料层构成图案，从而构成这样的凹槽图案，它有加宽部分和在所述加宽部分两侧的变窄部分，所述变窄部分的开口在宽度上比所述加宽部分的窄些；
在所述衬底上形成多层膜来覆盖所述凹槽图案，所述多层膜包括下复层，活性层和具有不同于所述下复层的导电类型的上复层，其中所述各层按上述顺序堆叠；
在所述多层膜上对应于所述凹槽图案的区域内形成电流注入层，以便所述电流注入层沿着所述凹槽图案的纵向伸展。
2．权利要求1的制造半导体发光器件的方法，其特征在于：
在以所述多层膜覆盖所述凹槽图案之前，去掉在所述凹槽图案的加宽部分内所暴露的所述衬底的表面，使其达到比所述变窄部分内的更深的深度。
3．权利要求1的制造半导体发光器件的方法，其特征在于：
构成所述凹槽图案的所述材料层包括多层膜，后者构成在所述衬底上形成的其它半导体发光元件。
4．一种在衬底上具有半导体发光元件的半导体发光器件，它包括：
多层膜图案，它包括下复层，活性层和具有不同于所述下复层的导电类型的上复层，其中所述各层按上述顺序堆叠；和
在所述多层膜图案上形成的电流注入层，所述电流注入层在所述多层膜图案的两边缘上伸展；其中
这样形成所述活性层，使得它的沿着所述电流注入层纵向的两端部部分薄于中心部分。
5．权利要求4的半导体发光器件，其特征在于：
在所述多层膜图案的宽度方向，所述多层膜图案两侧有凸出的图案，用于限制所述多层膜图案两边缘部分的宽度，所述宽度方向也就是大致垂直于所述电子注入层的纵向的方向。
6．权利要求5的半导体发光器件，其特征在于：
所述凸出的图案构成多层膜图案，所述多层膜图案构成在所述衬底上形成的其它半导体发光元件。
7．权利要求4的半导体发光器件，其特征在于：
使在所述多层膜图案下面的所述衬底的表面，在中心部分的高度，比沿所述电流注入层的纵向的两边缘部分的低。
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Cited By (2)
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