RU2238607C2 - Лазерное устройство с нитридным полупроводником и способ формирования электродов к нему - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к лазерному устройству с нитридным полупроводником. Предлагаемое устройство содержит подложку, нитридный полупроводниковый слой с электронной проводимостью, активный слой и нитридный полупроводниковый слой с дырочной проводимостью. Все эти слои сформированы в указанной последовательности на подложке. На нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью сформирована гребневая часть, включающая в себя самый верхний слой указанного нитридного полупроводникового слоя, имеющего дырочную проводимость. Наверху этой гребневой части, где находится контактный слой, обладающий дырочной проводимостью, сформирован соответствующий омический электрод, имеющий дырочную проводимость. Предусмотрено наличие первой изоляционной пленки, имеющей отверстие над верхом гребневой части и закрывающей собой боковину указанной гребневой части, а также ближайшую к этой боковине область, прилегающую к гребневой части. Омический электрод, имеющий дырочную проводимость, соприкасается с указанным контактным слоем, обладающим дырочной проводимостью, через это отверстие. Поверх первой изоляционной пленки сформирована вторая изоляционная пленка. В результате повышается надежность. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к лазерному устройству, выполненному на основе нитридного полупроводника (Al_bIn_cGa_1-b-cN, O≤b, 0≤c, b+с<1), а также к способу формирования электродов к нему.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время большое внимание уделяется лазерным устройствам с нитридным полупроводником, которые способны вызывать колебания в синей области длин волн (известны, например, из JP-9-246651, JP-10-321962, US-5804839). Кроме того, в настоящее время наблюдается также потребность в создании такого лазерного устройства с нитридным полупроводником, которое имело бы высокую выходную мощность. С целью удовлетворения этой потребности были проведены исследования лазера, имеющего гребнеобразную структуру, образованную путем частичного травления контактного слоя с дырочной проводимостью, и части покрывающего слоя с дырочной проводимостью, с тем, чтобы добиться при этом получения одномодового режима поперечных колебаний с обеспечением хорошей диаграммы направленности в дальней зоне /ДНДЗ/. Однако такой гребень имеет очень малую ширину, находящуюся в пределах от 1 мкм до 2 мкм, а сформировать омический электрод, имеющий такую же ширину, что и этот гребень, весьма затруднительно. Для того чтобы преодолеть эту трудность, был сформирован омический электрод с дырочной проводимостью, который вступает в контакт с нитридным полупроводником только лишь на верхней поверхности указанного гребня благодаря тому, что весь нитридныи полупроводник, в целом, за исключением его торца, закрывается изоляционной пленкой, оставляющей открытой только поверхность, формирующую электрод с электронной проводимостью, с последующим формированием из нее электрода, ширина которого, по существу, соответствует ширине гребня. После этого на омическом электроде с дырочной проводимостью формируют электрод с двухслойной структурой, имеющий контактную площадку, посредством формирования тонкого слоя золота поверх тонкого слоя никеля или золота.

В отношении известного в данной области техники лазерного устройства с нитридным полупроводником из-за того, что изоляционная пленка закрывает собой весь нитридный полупроводник целиком, за исключением торцевой его поверхности, причем нужно было обеспечить такую толщину этой пленки, которая была бы не меньше соответствующего определенного значения, определяемого таким образом, чтобы обеспечить необходимую защиту указанного устройства, существовала проблема, которая заключалась в том, что на верхней поверхности гребня невозможно было выполнить с достаточно высокой точностью необходимое отверстие, и поэтому весьма затруднительно было осуществить прецизионный контроль ширины зоны контакта между омическим электродом с дырочной проводимостью и соответствующим контактным слоем с дырочной проводимостью. Таким образом, по этой причине было довольно трудно осуществить производство таких лазерных устройств с обеспечением при этом минимальных отклонений по характеристикам отдельных устройств.

Кроме того, существовала также и проблема, которая заключалась в том, что под воздействием тепла, выделяемого лазерным устройством при питании его электроэнергией, атомы золота из покрытия, имеющегося на электроде с контактной площадкой, постепенно диффундируют в нижележащий слой, в результате чего происходит ухудшение характеристик лазерного устройства. Особенно заметное ухудшение характеристик лазерного устройства наблюдается в том случав, когда производится монтаж лазерного устройства в перевернутом положении, потому что при этом происходит убыстрение процесса диффузии атомов золота вследствие нагревания до температуры примерно в 350°С, осуществляемого с целью выполнения монтажа в перевернутом положении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В основу настоящего изобретения положена задача создать такое лазерное устройство с нитридным полупроводником, которое бы имело повышенную надежность без ухудшения при этом характеристик самого устройства и в отношении которого можно было бы без особого труда осуществить прецизионный контроль ширины зоны контакта между омическим электродом с дырочной проводимостью и соответствующим контактным слоем с дырочной проводимостью.

Поставленная задача решается за счет того, что в лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предусматривается наличие нитридного полупроводникового слоя с электронной проводимостью, активного слоя и нитридного полупроводникового слоя с дырочной проводимостью, которые последовательно сформированы на соответствующей подложке, а также гребня, который включает в себя, по меньшей мере, контактный слой с дырочной проводимостью в виде верхнего слоя, образуемого в нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью, и омический электрод с дырочной проводимостью, который соприкасается с обеспечением при этом омического контакта с соответствующим контактным слоем, имеющим дырочную проводимость и образуемым на гребне, который сформирован, по существу, параллельно по отношению к направлению резонанса, при этом обеспечивается формирование первой изоляционной пленки, в которой выполнено отверстие в соответствующем положении относительно гребня, причем формирование этой пленки производят таким образом, чтобы она закрывала собой, по меньшей мере, боковую поверхность ближней к ней области, находящейся снаружи боковой поверхности гребня, а также формирование омического электрода с дырочной проводимостью, которое осуществляется таким образом, чтобы обеспечить соприкосновение его с соответствующим контактным слоем, имеющим дырочную проводимость, через указанное отверстие в пленке, и, кроме того, осуществляется еще формирование второй изоляционной пленки поверх указанной первой изоляционной пленки. Рассмотренная в приведенном выше описании конструкция обеспечивает возможность прецизионного контроля ширины зоны контакта между омическим электродом с дырочной проводимостью и соответствующим контактным слоем с дырочной проводимостью за счет формирования с достаточно высокой точностью первой изоляционной пленки и обеспечения надежной защиты лазерного устройства при помощи второй изоляционной пленки, сформированной поверх указанной первой изоляционной пленки, благодаря чему обеспечивается получение такого лазерного устройства с нитридным полупроводником, которое имеет стабильные характеристики и повышенную надежность. В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, вторая изоляционная пленка может быть сформирована как продолжение резонирующей торцевой поверхности таким образом, чтобы при этом на резонирующей торцевой поверхности образовалась соответствующая отражательная плоскость лазера. Резонанс имеет направление вдоль направления гребня, а резонирующая торцевая поверхность расположена под прямым углом к направлению резонанса. Данная конструкция позволяет осуществлять формирование второй изоляционной пленки и отражательной плоскости лазера в ходе одного и того же технологического процесса.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предпочтительно для формирования первой изоляционной пленки и второй изоляционной пленки использовать окисное соединение.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предпочтительно для формирования первой изоляционной пленки использовать двуокись циркония.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предпочтительно для формирования второй изоляционной пленки использовать двуокись титана или двуокись кремния. Применение этих материалов позволяет осуществлять формирование второй изоляционной пленки как продолжения резонирующей торцевой поверхности таким образом, чтобы при этом на резонирующей торцевой поверхности образовалась соответствующая отражательная плоскость лазера, благодаря чему вторая изоляционная пленка и отражательная плоскость лазера могут быть сформированы в ходе одного и того же технологического процесса.

В том случае, когда вторая изоляционная пленка формируется как продолжение резонирующей торцевой поверхности таким образом, чтобы при этом на резонирующей торцевой поверхности образовалась соответствующая отражательная плоскость лазера, более предпочтительно было бы, чтобы вторая изоляционная пленка была сформирована в виде многослойной пленки, получаемой путем формирования слоя двуокиси титана и слоя двуокиси кремния, накладываемых один на другой.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предпочтительно было бы изготавливать омический электрод с дырочной проводимостью из сплава путем последовательного формирования слоя, по меньшей мере, из одного металла, выбираемого из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, а также слоя золота, накладываемых один на другой, с последующим отжигом указанных слоев.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, может быть использован такой технологический процесс, при котором формирование второй изоляционной пленки осуществляется таким образом, чтобы в ней обеспечивалось наличие соответствующего отверстия, расположенного над омическим электродом с дырочной проводимостью, а формирование электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, осуществляется таким образом, чтобы обеспечить соприкосновение его через данное отверстие с указанным омическим электродом, имеющим дырочную проводимость.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, предпочтительно осуществить формирование электрода с дырочной проводимостью, имеющего контактную площадку, таким образом, чтобы этот электрод включал в себя связующий слой, который соприкасается с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, запирающий слой и слой золота, которые образуются в указанной здесь последовательности, причем связующий слой выполняется из материала, обладающего лучшими сцепными свойствами в соединении его со второй изоляционной пленкой и с имеющим дырочную проводимость омическим электродом, чем проявляемые слоем золота, а запирающий слой выполнен из материала, который в меньшей степени подвержен диффузии, чем слой золота.

При такой конструкции становится возможным обеспечить более прочное соединение между омическим электродом с дырочной проводимостью и электродом с контактной площадкой, имеющим дырочную проводимость, а также предотвратить диффузию золота, находящегося в верхнем слое электрода с контактной площадкой, в другие его слои под воздействием тепла, выделяемого лазерным устройством при подводе к нему электрического тока.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, целесообразно было бы для формирования связующего слоя электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, использовать, по меньшей мере, один из материалов, выбираемых среди группы материалов, состоящей из никеля, меди, рутения, двуокиси рутения, титана, вольфрама, циркония, родия и одноокиси родия, чтобы тем самым в еще большей степени повысить прочность соединения между омическим электродом с дырочной проводимостью и электродом с контактной площадкой, имеющим дырочную проводимость.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, целесообразно было бы для формирования запирающего слоя электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, использовать, по меньшей мере, один из материалов, выбранных из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена, его нитрида и одноокиси родия, чтобы тем самым с достаточной эффективностью предотвратить диффузию золота в другие слои.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, в том случае, когда нитридный полупроводниковый слой с электронной проводимостью включает в свой состав контактный слой с электронной проводимостью, который остается частично открытым, а электрод с контактной площадкой, имеющий электронную проводимость, сформирован на открытом участке контактного слоя с электронной проводимостью, соединяясь с ним через омический электрод с электронной проводимостью, предпочтительно было бы изготовить электрод с контактной площадкой, имеющий электронную проводимость, из того же самого материала, из которого изготавливается электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость.

При такой конструкции обеспечивается возможность формирования электрода с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, в ходе осуществления одного и того же технологического процесса.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, может быть использована такая конструкция, при которой омический электрод с дырочной проводимостью изготовлен из сплава путем последовательного формирования слоя, по меньшей мере, из одного металла, выбранного из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, а также слоя золота, наложенных один на другой, с последующим отжигом указанных слоев, при этом формирование второй изоляционной пленки осуществляется таким образом, чтобы в ней предусматривалось наличие соответствующего отверстия, занимающего определенное положение над омическим электродом с дырочной проводимостью, а формирование электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, осуществляется таким образом, чтобы обеспечить соприкосновение его с указанным омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, через это отверстие.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, может также выполняться в виде связующего слоя, формируемого из родия или одноокисного родия и соприкасающегося с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, и слоя золота, сформированного на связующем слое.

В результате применения такой конструкции повышается теплостойкость как омического электрода с дырочной проводимостью, так и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость.

В этом случае электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, может также выполняться в виде связующего слоя, который формируется из родия или из одноокиси родия и находится в соприкосновении с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, а также запирающего слоя, формируемого на связующем слое из материала, включающего в свой состав, по меньшей мере, один из материалов, выбранных из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена и его нитрида, и слоя золота, сформированного на запирающем слое.

Для того чтобы в еще большей степени повысить теплостойкость как омического электрода с дырочной проводимостью, так и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, предпочтительно было бы обеспечить такое строение, при котором предусматривается наличие соответствующего слоя, выполненного из одноокисного родия и включенного в состав омического электрода с дырочной проводимостью в виде верхнего его слоя, а также связующего слоя, выполненного тоже из одноокиси родия.

Лазерное устройство с нитридным полупроводником, в соответствии с настоящим изобретением, содержит нитридный полупроводниковый слой с дырочной проводимостью, омический электрод с дырочной проводимостью, сформированный на указанном нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью, а также электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость и сформированный на указанном омическом электроде с дырочной проводимостью, при этом омический электрод с дырочной проводимостью изготовлен из сплава путем последовательного формирования слоя, по меньшей мере, из одного металла, выбранного среди группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, а также слоя золота, накладываемых один на другой, с последующим отжигом указанных слоев, тогда как электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, выполнен состоящим из связующего слоя, формируемого из родия или из одноокисного родия и соприкасающегося с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, а также запирающего слоя, сформированного на связующем слое, по меньшей мере, из одного из материалов, выбранного из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена или его нитрида, и слоя золота, сформированного на запирающем слое.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, имеющем строение, рассмотренное в приведенном выше описании, может быть установлен хороший омический контакт между нитридным полупроводниковым слоем с дырочной проводимостью и соответствующим нитридным полупроводниковым слоем с дырочной, проводимостью, а теплостойкость как омического электрода с дырочной проводимостью, так и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, может быть повышена, благодаря чему обеспечивается получение такого лазерного устройства с нитридным полупроводником, которое имеет длительный срок службы.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, согласно настоящему изобретению, для того, чтобы в еще большей степени повысить теплостойкость как омического электрода с дырочной проводимостью, так и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, предпочтительно было бы обеспечить такое строение, при котором предусматривается наличие соответствующего слоя, выполненного из одноокиси родия и включенного в состав омического электрода с дырочной проводимостью в качестве верхнего его слоя, а также связующего слоя, выполненного тоже из одноокиси родия.

Способ, предназначенный для формирования электродов лазерного устройства с нитридным полупроводником, представляет собой технологический процесс формирования электродов на нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью и предусматривает выполнение операция формирования омического электрода с дырочной проводимостью путем формирования первого слоя, изготавливаемого, по меньшей мере, из одного металла, выбираемого из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, а также слоя золота и слоя одноокисного родия последовательно одного за другим на нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью, а также операции отжига полученного при этом омического электрода с дырочной проводимостью, операции формирования слоя одноокиси родия на полученном омическом электроде с дырочной проводимостью после того, как он будет подвергнут отжигу, и операции формирования электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, на этом омическом электроде с дырочной проводимостью, включая и формирование соответствующего слоя золота.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, изготовленном способом, согласно настоящему изобретению, рассмотренным в приведенном здесь выше описании, может быть установлен надежный омический контакт между нитридным полупроводниковым слоем с дырочной проводимостью и соответствующим ему другим нитридным полупроводниковым слоем с дырочной проводимостью, а теплостойкость как омического электрода с дырочной проводимостью, так и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, может быть повышена, благодаря чему обеспечивается получение такого лазерного устройства с нитридным полупроводником, которое имеет длительный срок службы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дальнейшее описание ведется со ссылками на фигуры чертежей, на которых:

фиг.1 изображает схематически в разрезе внутреннее строение лазерного устройства с нитридным полупроводником, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - схематически вид в разрезе, частично показывающий внутреннее строение лазерного устройства с нитридным полупроводником, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - в перспективе вид лазерного устройства с нитридным проводником, показанного на фиг.1.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже следует подробное описание одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, где соответствующее лазерное устройство с нитридным полупроводником рассматривается со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.

Фиг.1 представляет собой схематический вид в разрезе, показывающий внутреннее строение лазерного устройства с полупроводниковым диодом, применяемым в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения, где изображено поперечное сечение, проведенное перпендикулярно по отношению к направлению лазерных колебаний.

Полупроводниковый диод, применяемый в лазерном устройстве, выполненном в соответствия с рассматриваемым здесь ниже вариантом осуществления настоящего изобретения, составляется из некоторого множества полупроводниковых слоев, в состав которых входят буферный слой /не показан/, контактный слой 2 с электронной проводимостью, покрывающий слой 3 с электронной проводимостью, световодный слой 4 с электронной проводимостью, активный слой 5, покрывающий слой 6 с дырочной проводимостью, световодный слой 7 с дырочной проводимостью, покрывающий слой 8 с дырочной проводимостью и контактный слой 9 с дырочной проводимостью, и которые сформированы последовательно один за другим, как показано на фиг.1, при этом образуется омический электрод 20 с дырочной проводимостью, формируемый таким образом, чтобы находиться в соприкосновении с контактным слоем 9, имеющим дырочную проводимость, вступая с ним в контакт через отверстие 30а, предусмотренное в первой изоляционной пленке 30, поверх контактного слоя 9 с дырочной проводимостью, имеющего гребнеобразную форму на достаточно большом протяжении в направлении резонанса, а также образуется омический электрод 21 с электронной проводимостью, сформированный таким образом, чтобы находиться в соприкосновении с контактным слоем 2, имеющим электронную проводимость, вступая с ним в контакт через отверстие 30b, предусмотренное в первой изоляционной пленке 30, поверх контактного слоя 2 с электронной проводимостью, который был обнажен при травлении.

Полупроводниковый диод, применяемый в лазерном устройстве, выполненном в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения, предусматривает дополнительное применение в нем также и второй изоляционной пленки 31, в которой имеются отверстия. 31а, 31b, выполненные таким образом, чтобы располагаться непосредственно над омическим электродом 20 с дырочной проводимостью и, соответственно, над омическим электродом 21 и электронной проводимостью, в то время как при этом предусматривается также наличие электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, и электрода 23 с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, которые формируются таким образом, чтобы обеспечивалась непрерывность цепи тока, соединяющей их соответственно с омическим электродом 20, имеющим дырочную проводимость, и с омическим электродом 21, имеющим электронную проводимость, через соответствующие отверстия 31а, 31b.

В полупроводниковом диоде, который применяется в лазерном устройстве, выполняемом в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения, формирование первой изоляционной пленки 30 осуществляется, главным образом, с целью обеспечения надежного контакта в том месте, где омический электрод 20 с дырочной проводимостью соприкасается с верхней поверхностью контактного сдоя 9 с дырочной проводимостью /для того, чтобы обеспечить необходимую точность конфигурации той части поверхности, которая образует омический контакт/, причем к этой пленке предъявляется требование, заключающееся в том, чтобы она обладала достаточно высокой теплостойкостью, потому что по завершении формирования омического электрода 20 с дырочной проводимостью, требуется еще провести операцию отжига.

В связи с тем, что формирование первой изоляционной пленки 30 производится по обе стороны от гребня, абсолютный показатель преломления для первой изоляционной пленки 30 должен быть ниже, чем абсолютный показатель преломления для нитридного полупроводника с дырочной проводимостью, из которого образована внутренняя структура гребня /предпочтительно, чтобы значение этого показателя было как можно ближе к величине диэлектрической проницаемости вакуума/.

Кроме того, в связи с тем, что формирование первой изоляционной пленки 30 производится в непосредственной близости от гребня, и при этом необходимо также обеспечить высокую точность при выполнении в ней отверстия 30а, толщина первой изоляционной пленки 30 должна быть достаточно малой. Например, в связи с тем, что ширина и высота этого гребня обычно составляют приблизительно 1,5 мкм и, соответственно, толщину первой изоляционной пленки 30 следует установить таким образом, чтобы она составляла не более 0,5 мкм.

В полупроводниковом диоде, который применяется в лазерном устройстве, выполняемом в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения, формирование второй изоляционной пленки 31 производится, главным образом, с целью обеспечения надежной защиты устройства, и по этой причине данная пленка выполняется из такого материала, который обладает достаточно эффективными защитными свойствам.

В рассматриваемом варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается наличие соответствующих отверстий 31а, 31b, выполненных во второй изоляционной пленке 31 таким образом, что они находятся в определенном положении непосредственно над омическим электродом 20 с дырочной проводимостью и, соответственно, над омическим электродом 21 с электронной проводимостью, при этом предусматривается также наличие соответствующего электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, и соответствующего электрода с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, которые формируются таким образом, чтобы обеспечивалась непрерывность цепи тока, соединяющей их соответственно с омическим электродом 20, имеющим дырочную проводимость, и с омическим электродом 21, имеющим. электронную проводимость, через соответствующие отверстия 31а, 31b.

В связи с тем, что для отверстия 31а, используемого для обеспечения непрерывности цепи тока между омическим электродом 20 с дырочной проводимостью и соответствующим ему электродом с контактной площадкой, имеющим дырочную проводимость, а также для отверстия 31b, используемого с целью обеспечения непрерывности цепи тока между омическим электродом 21 с электронной проводимостью и соответствующим ему электродом с контактной площадкой, имеющим электронную проводимость, не требуется обеспечивать такую же высокую точность выполнения в отношении их размеров, какую необходимо обеспечивать при выполнении отверстия 30а в первой изоляционной пленке 30, формирование второй изоляционной пленки 31 можно будет осуществлять так, чтобы она имела сравнительно большую толщину.

В связи с тем, что вторую изоляционную пленку 31 не подвергают отжигу по завершении ее формирования, в отличие от того, как это делается в случав формирования первой изоляционной пленки, ко второй изоляционной пленке 31 не предъявляется требование, заключающееся в том, чтобы она обладала высокой теплостойкостью, в отличие от первой изоляционной пленки 30.

Следовательно, вторая изоляционная пленка 31 может быть выполнена из материала, который способен весьма эффективно выполнять соответствующую защитную функцию и подбирается исходя из соответствия его тем условиям, которые характерны для полупроводникового диода, применяемого в лазерном устройстве.

В полупроводниковом диоде, который применяется в лазерном устройстве, выполняемом в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения, электрод 22 с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, содержит три слоя: связующий слой 22а, который соприкасается с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, запирающий слой 22b и слой золота 22с.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения, связующий слой 22а электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, выполнен из такого материала, который имеет высокие сцепные свойства в соединении связующего слоя со второй изоляционной пленкой 31, которая сформирована на гребне, а также с омическим электродом 20, имеющим дырочную проводимость, и для которого весьма незначительна вероятность диффузии, причем предпочтение среди материалов такого рода следует отдать таким материалам, как никель, медь, рутений, двуокисный рутений, титан, вольфрам, цирконий, родий и одноокисный родий. В том случае, когда вторая изоляционная пленка изготавливается из оксида, то тогда наиболее предпочтительным материалом является, в частности, никель, который имеет при этом высокие сцепные свойства по отношению ко второй изоляционной пленке, выполненной из оксида. Для того чтобы повысить теплостойкость электрода 22 с контактной площадкой, имеющей дырочную проводимость, предпочтительно было бы изготовить связующий слой 22а из родия или же из одноокисного родия.

Предпочтительно было бы, чтобы толщина связующего слоя 22а находилась в пределах диапазона от 100 ангстрем до 5000 ангстрем, а наиболее предпочтительно - в пределах диапазона от 500 ангстрем до 2000 ангстрем.

В том случае, когда связующий слой 22а выполнен из родия или же из одноокисного родия, то тогда этот слой родия или слой одноокиси родия функционирует также и как запирающий слой, который предотвращает диффузию слоя золота 22с. Следовательно, в том случае, когда связующий слой 22а выполнен из родия или же из одноокиси родия, наличие отдельного запирающего слоя 22а может тогда не предусматриваться, и при этом внутренняя структура электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, будет состоять только из двух слоев: слоя родия или же слоя одноокисного родия и слоя золота 22с.

В том случав, когда внутренняя структура электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, состоит из двух слоев - из слоя родия или же слоя одноокисного родия и слоя золота 22с, может быть, тем не менее, получена такая теплостойкость электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, которая будет эквивалентна теплостойкости или даже будет превышать теплостойкость электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, который имеет внутреннее строение с другим сочетанием составляющих его слоев, рассмотренное в приведенном выше описании данного варианта осуществления настоящего изобретения.

В том случае, когда внутренняя структура электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, состоит из двух слоев, сочетающихся между собой так, как указано выше, предпочтительно было бы, чтобы толщина слоя родия или же слоя одноокисного родия находилась в пределах диапазона от 100 ангстрем до 10 000 ангстрем, а толщина слоя золота 22с - в пределах диапазона от 1000 ангстрем до 30 000 ангстрем.

В соответствии с настоящим изобретением запирающий слой 22b электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, выполняется из такого металла, имеющего высокую температуру плавления, при применений которого не происходит диффузия атомов золота, образующихся в верхнем слое, в направлении вниз в связующий слой или в более нижние слои, или же из нитрида такого металла, например, из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена или нитрида титана, а наиболее предпочтительно - из титана. Предпочтительно было бы, чтобы толщина этого слоя находилась в пределах диапазона от 100 ангстрем до 5000 ангстрем, а наиболее предпочтительно - в пределах диапазона от 500 ангстрем до 2000 ангстрем.

В том случае, когда связующий слой 22а выполняется из родия или же из одноокисного родия, как указано здесь выше, наличие отдельного запирающего слоя 22а может тогда не предусматриваться.

Слой золота 22с, расположенный сверху над электродом 22 с контактной площадкой, имеющим дырочную проводимость, представляет собой наилучший материал для подсоединения соответствующих проводов к рассматриваемому лазерному устройству с нитридным полупроводником. При этом предпочтительно было бы, чтобы толщина слоя золота находилась в пределах диапазона от 1000 ангстрем до 20 000 ангстрем, а более предпочтительно - в пределах диапазона от 5000 ангстрем до 10 000 ангстрем.

В соответствии с настоящим изобретением омический электрод 20 с дырочной проводимостью выполнен, по меньшей мере, из одного из металлов, выбранного из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, и имеет также слой золота. Никель, кобальт, железо, титан и медь - все они являются такими металлами в системе элементов, которые могут превращаться в ионы, имеющие валентность 2. По завершении последовательного формирования слоев, одним из которых является слой, выполненный, по меньшей мере, из одного из металлов, выбранных из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, а другим - слой из золота, и которые наложены один поверх другого, эти слои подвергаются отжигу с получением при этом соответствующего сплава, в результате чего обеспечивается надежный омический контакт с нитридным полупроводниковым слоем, имеющим дырочную проводимость. Операция отжига проводится при температуре, при которой нитридный полупроводник не подвергается каким-либо неблагоприятным воздействиям, приводящим к нежелательным последствиям, к примеру таким, как диссоциация индия, сопровождающаяся выделением его из нитрида нндиягаллия, которая может развиться перед окончательным формированием омического электрода, причем предпочтительно было бы, чтобы температура отжига находилась в пределах диапазона от 400°С до 700°С, а более предпочтительно - в пределах диапазона от 500°С да 650°С. Наилучшая омическая характеристика может быть обеспечена для омического электрода 20 с дырочной проводимостью при выборе никеля из указанной выше группы металлов с тем, чтобы один слой этого электрода был выполнен из никеля, а другой - из золота. В связи с тем, что сплав, который образуется при отжиге слоев из никеля и из золота, наложенных один поверх другого, включает в свой состав никель, наилучший вариант внутреннего строения может быть получен в том случае, когда связующий слой 22а электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость и сформированного так, чтобы обеспечивалось частичное соприкосновение его с указанным омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, выполняется также из никеля, что приводит к обеспечению повышенной прочности соединения за счет использования связи между атомами никеля. Суммарная толщина слоев, один из которых выполнен из одного из металлов, выбранного из указанной выше группы металлов, в частности из никеля, а другой - из золота, предпочтительно должна находиться в пределах диапазона от 150 ангстрем до 5000 ангстрем, а наиболее предпочтительно - должна составить 1500 ангстрем.

В том случае, когда осуществляют формирование слоя из одноокисного родия, который используется в качестве соответствующего связующего слоя 22а, предпочтительно было бы сформировать электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, уже посте того как будет сформирован указанный слой одноокисного родия, наложенный поверх слоя золота на омический электрод 20 с дырочной проводимостью, с последующим отжигом этих слоев.

Теплостойкость электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, может быть повышена в еще большей степени при выполнении омического электрода 20 с дырочной проводимостью таким образом, чтобы он имел никелезолотородиевую структуру, с одновременным формированием электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, так, чтобы в состав его структуры входил слой одноокиси родия, используемый в качестве связующего слоя 22а.

Характеристики электродов в отношении их теплостойкости при различных сочетаниях материалов, составляющих их внутреннюю структуру, для омического электрода 20 с дырочной проводимостью и для электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, которые рассмотрены в приведенном выше описании, представлены в виде сопоставительных данных в табл.1.

Теплостойкость электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, определялась с точки зрения температуры, при которой происходит изменение его омической характеристики.

Изменение омической характеристики наблюдалось при формировании омического электрода с дырочной проводимостью и соответствующего ему электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, на предварительно заданном расстоянии друг от друга на полупроводниковом слое, выполненном из такого соединения, как нитрид галлия, и имеющем дырочную проводимость, с проведением замеров омического сопротивления между двумя электродами.

Для слоев электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, и омического электрода с дырочной проводимостью, которые выполнены были из никеля, золота и одноокисного родия, при проведении испытаний указанных электродов, результаты которых сведены в табл.1, установлена была следующая толщина.

Для омического электрода с дырочной проводимостью при проведении испытаний с №1 по №10 толщина слоя никеля была установлена равной 100 ангстрем, а толщина слоя золота была установлена равной 1300 ангстрем.

Для омического электрода с дырочной проводимостью при проведении испытаний с №11 по №16 толщина слоя никеля была установлена равной 100 ангстрем, толщина слоя золота была установлена равной 660 ангстрем, а толщина слоя одноокисного родия была установлена равной 1500 ангстрем.

Для связующего слоя и для запирающего слоя электродов с контактной площадкой, имеющих дырочную проводимость и представленных в табл.1, толщина слоя была установлена равной 1500 ангстрем, а толщина слоя золота была установлена равной 6000 ангстрем.

Данные, полученные при проведении испытаний №№1 и 2, приводятся в табл.1 для сравнения.

Наличие сплава золота с оловом или его отсутствие указаны в таблице в зависимости от того, напаян ли был сплав олова с золотом /"Имеется"/ или же не напаян /"Нет"/ на электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, потому что теплостойкость зачастую ухудшается после напаивания сплава золота с оловом.

Как уже указано было в приведенном выше описании, при формировании электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, из одноокисного родия с золотом или же из одноокисного родия с платиной и золотом появляется реальная возможность предотвратить сплавление его с соответствующим омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, а также предотвратить диффузию сплава золота с оловом, который обычно применяется для соединения электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, с другими электродами, внутрь указанного омического электрода с дырочной проводимостью.

Следовательно, при формировании электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость из одноокисного родия с золотом или же из одноокисного родия с платиной и золотом появляется реальная возможность предотвратить сокращение срока службы, ожидаемого как от омического электрода с дырочной проводимостью, так и от электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, и обеспечить, тем самым, создание нитридного полупроводникового диода для применения в лазерном устройстве, которое имеет более продолжительный срок службы.

Для того чтобы исследовать зависимость между теплостойкостью и сроком службы для омического электрода с дырочной проводимостью и электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, были изготовлены лазерный диод /ЛД1/, имеющий омический электрод с дырочной проводимостью и электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, данные по которым представлены в табл.1 в графе под №7, а также лазерный диод /ЛД2/, имеющий омический электрод с дырочной проводимостью и электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, данные по которым представлены в табл.1 в графе под №3, после чего были проведены испытания этих диодов с целью определения срока их службы в условиях эксплуатации с непрерывным возбуждением колебаний, имеющих выходную мощность 5 мВт, и при температуре 50°С. При проведении соответствующего испытания после подсоединения к ним проводов лазерный диод ЛД1 показал, в среднем, для трех опытных образцов срок службы продолжительностью в 5934 часа, а лазерный диод ЛД2 показал, в среднем, для группы из трех опытных образцов срок службы продолжительностью всего лишь в 1805 часов.

При проведении соответствующего испытания после присоединения методом перевернутого кристалла, лазерный диод ЛД1 показал, в среднем, для трех опытных образцов срок службы продолжительностью 3346 часов.

Электрод 23 с контактной площадкой, имеющий электронную проводимость, содержит три слоя: связующий слой 23а, запирающий слой 23b и слой золота 23с.

В этом варианте осуществления настоящего изобретения, связующий слой 23а электрода 23 с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, выполняется из такого материала, который проявляет высокие, сцепные свойства в соединении связующего слоя со второй изоляционной пленкой 31, которая сформирована на соответствующей части контактного слоя с электронной проводимостью, а также по отношению к омическому электроду 21 с электронной проводимостью, и для которого существует лишь весьма незначительная вероятность диффузии. В том случае, когда вторая изоляционная пленка изготовлена из оксида, то наиболее предпочтительным материалом для связующего слоя будет являться никель, который проявляет при этом повышенные сцепные свойства по отношению ко второй изоляционной пленке 31, выполненной из оксида. Предпочтительно было бы, чтобы толщина связующего слоя находилась в пределах диапазона от 100 ангстрем да 5000 ангстрем, а наиболее предпочтительно - в пределах от 500 ангстрем до 2000 ангстрем.

В данном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, запирающий слой 23b электрода 23 с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, выполняется из такого металла, имеющего высокую температуру плавления, при применении которого не происходит диффузии атомов золота, образующихся, в верхнем слое, вниз: внутрь связующего слоя или же внутрь более нижних слоев, либо из нитрида этого же металла, например, этот слой может выполняться из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена или нитрида титана, и в наиболее предпочтительном случае - из титана. Предпочтительно было бы, чтобы толщина запирающего слоя 23b находилась в пределах диапазона от 100 ангстрем до 5000 ангстрем, а наиболее предпочтительно - в пределах диапазона от 500 ангстрем до 2000 ангстрем.

Слой золота 23с, расположенный сверху электрода 23 с контактной площадкой, имеющей электронную проводимость, представляет собой слой, выполненный, из такого материала, который лучше всего подходит для подсоединения соответствующих проводов к рассматриваемому лазерному устройству с нитридным полупроводником. При этом предпочтительно было бы, чтобы толщина слоя золота находилась в пределах диапазона от 1000 ангстрем до 20 000 ангстрем, а в наиболее предпочтительном случае - в пределах диапазона от 5000 ангстрем до 10 000 ангстрем.

Внутреннее строение электрода 23 с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость, может быть таким же, как и у электрода 22 с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, или же отличаться от внутреннего строения этого электрода. Тем не менее, предпочтительно было бы, чтобы электрод 23 с контактной площадкой, имеющий электронную проводимость, был изготовлен точно с: таким же внутренним строением, как и электрод 22 с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, потому что при этом можно было бы упростить технологический процесс производства рассматриваемого лазерного устройства.

В соответствии с настоящим изобретением, омический электрод 21 с электронной проводимостью может быть образован посредством формирования соответствующих слоев из титана и золота, которые накладывают один поверх другого, причем указанные, материалы обладают способностью обеспечивать надежный омический контакт с нитридным полуироводниковым слоем, имеющим электронную проводимость и характеризуются повышенными сцепными свойствамя. Для того чтобы в еще большей степени улучшить омическую характеристику электрода, предпочтительно было бы подвергуть эти слои отжигу с получением при этом из них соответствующего сплава. Операция отжига проводится ири температуре, при которой нитридный полупроводник не подвергается каким-либо неблагоприятным воздействиям, приводящим к нежелательным последствиям, к примеру, к таким, как диссоциация индия, сопровождающаяся выделением его из нитрида индия-галлия, которая может произойти перед окончательным формированием омического электрода, аналогично тому, как это может иметь место в случае формирования омического электрода с дырочной проводимостью, причем предпочтительно было бы, чтобы температура отжига находилась в пределах диапазона от 400°С до 700°С, а более предпочтительно - в пределах диапазона от 500°С до 650°С. Суммарная толщина слоя титана/алюминия предпочтительно должна находиться для омического электрода с электронной проводимостью в пределах диапазона от 150 ангстрем до 10 000 ангстрем, а в наиболее предпочтительном случае - должна составить 5000 ангстрем. В число других материалов, которые обладают способностью обеспечивать надежный омический контакт и характеризуются повышенными сцепными свойствами, входят сплавы, получаемые при отжиге слоев вольфрама/алюминия, титана/золота, ванадия/алюминия, ванадия/золота и иных подобных металлов, а также простых элементов, к примеру, таких, каковыми являются алюминий, титан и вольфрам.

В соответствии с настоящим изобретением операцию отжига как омического электрода с дырочной проводимостью, так и омического электрода с электронной проводимостью целесообразно было бы осуществлять в атмосфере кислорода, потому что обеспечив подачу кислорода, можно будет получить хорошую омическую характеристику.

Первая изоляционная пленка, которая закрывает собой нитридный полупроводник, к примеру, такой, каковым является нитридный. полупроводниковый слой с дырочной проводимостью, в том месте на нем, где образован гребень, выполнена из оксида, в качестве которого предпочтительно можно было бы использовать двуокись циркония или же какой-нибудь иной подобный оксид.

В данном варианте осуществления настоящего изобретения, первую изоляционную пленку 30, которая закрывает собой нитридный полупроводник, к примеру, такой, каковым является нитридный полупроводниковый слой с дырочной проводимостью, в том месте на нем, где образован гребень, предпочтительно было бы выполнить из такого оксида, который способен выдержать воздействие на него температуры отжига. Вторую изоляционную пленку 31 также было бы предпочтительно выполнить из оксида, к примеру, такого, как двуокись кремния или двуокись титана. В том случае, когда вторая изоляционная пленка 31 выполнена из оксида, может быть обеспечена прочная связь в соединении между связующими слоями электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, и электрода с контактной площадкой, имеющего электронную проводимость. Вторая изоляционная пленка может также быть выполнена из того же самого материала во время проведения того же самого технологического процесса, что и отражательная пленка, формируемая на резонирующей торцевой поверхности лазера, причем в этом случае предпочтительно было бы, чтобы такая пленка была сформирована в виде многослойной пленки из двуокиси кремния и двуокиси тятана. В частности, могут быть сформированы попарно в два слоя пленка двуокиси кремния толщиной 700 ангстрем и пленка двуокиси титана толщиной 400 ангстрем /двуокись кремния/двуокись титана/, накладываемые одна поверх другой, при этом та часть полученной таким образом пленки, которая находится на торцевой поверхности, функционирует как отражательная пленка, а вся остальная ее часть функционирует как защитная пленка.

В соответствии с настоящим изобретением уложенные попарно в два слоя указанные пленки /двуокись кремния/двуокись титана/ могут быть уложены друг на друга более чем в два слоя, и при этом само собой разумеется, что вторая изоляционная пленка 31, которая одновременно может функционировать и как отражательная пленка лазера, не ограничивается в выборе материалов для ее изготовления только лишь указанной парой /двуокись кремния/двуокись титана/.

Далее, в приведенном ниже описании, будут рассмотрены также и другие варианты внутреннего строения, выполненные в соответствии с настоящим изобретением. Однако нет нужды при этом лишний раз напоминать, что варианты внутреннего строения отнюдь не исчерпываются рассматриваемыми здесь ниже вариантами.

Подложка может быть выполнена из какого-нибудь другого материала, к примеру, такого, как сапфир, либо может применяться подложка, выполненная из нитрида галлия, которая изготавливается с применением известного технологического процесса. При этом предпочтительно было бы, чтобы на подложке сформирован был буферный слой, выполненный из нитрида галлия, который позволил бы обеспечить получение хорошей кристалличности нитридного полупроводника, который позже предстоит сформировать на этой подложке. Особенно эффективное действие оказывает такой буферный слой в том случае, когда формирование нитридного полупроводника осуществляют на подложке, выполненной из другого материала. В данном контексте такое определение, как подложка, выполненная из другого материала, относится к подложке, которую изготавливают из любого другого материала, кроме того материала, из которого будет выполнен на ней нитридный полупроводник.

Ннтридный полупроводник, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может быть сформирован таким образом, чтобы иметь практически любую структуру составляющих его слоев. Выращивание нитридного полупроводника может быть осуществлено при помощи процесса выращивания кристаллов из парообразной фазы, к примеру, такого, как эпитаксия из парообразной фазы металлоорганического соединения /ЭПФМС/, либо эпитаксия из парообразной фазы гидрида /ЭПФГ/.

При формировании электрода с электронной проводимостью предусматривается выполнение контактного слоя, имеющего электронную проводимость, который предназначается для того, чтобы улучшить омическую характеристику посредством введения в полупроводник соответствующей примеси, к примеру, такой, как кремний, имеющей дырочную проводимость. После того как будет сформирован слой с дырочной проводимостью, осуществляется травление такого слоя, имеющего дырочную проводимость, с тем, чтобы при этом обнажить определенную часть контактного слоя, имеющего электронную проводимость, и на обнаженной части контактного слоя с электронной проводимостью производится формирование электрода, имеющего электронную проводимость.

Поверх контактного слоя с электронной проводимостью формируется противотрещинный слой, который предназначается для того, чтобы уменьшить вероятность возникновения в подложке трещин благодаря применению нелегированной внутренней структуры. Противотрещинный слой может также быть выполнен из нитрида индия-галлия, либо из иного подобного материала с таким расчетом, чтобы абсолютный показатель преломления этого слоя отличался от абсолютного показателя преломления соответствующего покрывающего слоя, благодаря чему предотвращаются отражение света, испускаемого активным слоем, от подложки, выполненной из другого материала, и возврат этого света обратно внутрь нитридного полупроводникового слоя. Наличие этого слоя может и не предусматриваться.

Покрывающий слой с электронной проводимостью может быть сформирован либо в виде простого слоя, легированного посредством введения в него соответствующей примеси, обладающей электронной проводимостью, к примеру, такой, как кремний, либо в виде соответствующей сверхструктуры, состоящий из нелегированного слоя, а также из слоя, легированного посредством введения в него соответствующей примеси, обладающей электронной проводимостью, которые сформированы один поверх другого, функционируя при этом в качестве слоя, который снабжает электронами активный слой, а также в качестве слоя, который удерживает и свет внутри активного слоя.

Световодный слой с электронной проводимостью представляет собой оптический волновод вместе с активным слоем, компенсируя, тем самым, уменьшенную толщину активного слоя многоквантовой структуры в виде кармана или какой-нибудь аналогичной структуры. Следовательно, указанный световодный слой с электронной проводимостью выполнен таким образом, чтобы внутренняя его структура обеспечивала значительную разность по величине абсолютного показателя преломления по сравнению с покрывающим слоем, имеющим электронную проводимость, и меньшую разность по величине абсолютного показателя преломления по сравнению с активным слоем, которые сформированы поверх световодного слоя. Этот слой может быть легирован посредством введения в него соответствующей примеси, обладающей электронной проводимостью, либо оставаться нелегированным, а также он может быть сформирован в виде соответствующей сложной структуры, состоящей из нелегированного слоя вместе со слоем, легированным посредством введения в него соответствующей примеси, обладающей электронной проводимостью, которые сформированы один поверх другого.

Активный слой формируют как простую квантовую структуру в виде кармана, выполненного из нитрида индия-галлия, либо как многоквантовую структуру в виде кармана, которая включает в свой состав, по меньшей мере, слой кармана, выполненный из нитрида индия-галлия, и запирающий слой. В том случае, когда активный слой сформирован как многоквантовая структура в виде кармана, либо какой-нибудь один из составляющих эту структуру слоев, либо оба они - и слой кармана, и запирающий слой - могут быть легированы посредством введения в любой из них или же в оба сразу соответствующей примеси. При этом предпочтительно было бы, чтобы запирающий слой был легирован посредством введения в него соответствующей примеси, понижающей величину порогового тока. Слой в виде кармана формируют таким образом, чтобы толщина его находилась в пределах от 30 до 60 ангстрем, а запирающий слой формируют таким образом, чтобы толщина его находилась в пределах от 90 до 150 ангстрем.

Активный слой, имеющий многоквантовую структуру, выполненную в виде кармана, может начинаться запирающим слоем и завершаться слоем кармана, либо начинаться запирающим слоем и завершаться также запирающим слоем, либо начинаться слоем кармана, а завершаться запирающим слоем, либо начинаться слоем кармана и завершаться также слоем кармана. Предпочтительно было бы выполнить активный слой таким образом, чтобы в нем насчитывалось от двух до пяти пар слоев, каждая из которых составляется из слоя кармана и запирающего слоя, которые накладывают друг на друга при их формировании, начиная с запирающего слоя, а более предпочтительно, чтобы активный слой состоял из трех пар входящих в его состав слоев, в каждую из которых входит слой кармана и запирающий слой, причем все эти слои при их формировании накладывают последовательно друг на друга, в результате чего обеспечивают понижение величины порогового тока, а также увеличение продолжительности срока службы.

Покрывающий слой с дырочной проводимостью, выполняемый поверх активного слоя, способен обеспечивать пополнение положительными дырками, для которых прослеживается тенденция к тому, чтобы иметься в меньшем количестве, чем количества электронов, поступающих с той стороны активного слоя, с которой он обладает электронной проводимостью, для чего в покрывающий слой вводится в сравнительно большом количестве соответствующая легирующая примесь с дырочной проводимостью, к примеру, такая, каковой является магний. В результате превышения концентрации легирующей примеси с дырочной проводимостью в этом слое по сравнению с наблюдаемой в световодном слое с дырочной проводимостью и в покрывающем слое с дырочной проводимостью происходит диффузия указанной легирующей примеси с дырочной проводимостью внутрь слоя, сформированного поверх покрывающего слоя с дырочной проводимостью, что в данном случав весьма предпочтительно. Кроме того, этот слой оказывает также соответствующее воздействие, выражающееся в подавлении процесса диссоциации индия, который мог бы иметь место в активном слое. В том случав, когда осуществление данным слоем именно этой функции ставится в качестве основной задачи, указанный слой может быть оставлен нелегированным. Наличие покрывающего слоя с дырочной проводимостью также может вообще не предусматриваться.

Светопроводящий слой с дырочной проводимостью, который включает в свой состав легирующую примесь с дырочной проводимостью, к примеру, такую, как магний, может быть либо преднамеренно легирован заранее посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, обладающей дырочной проводимостью, либо сформирован без введения в него легирующей примеси, потому что в этом случае соответствующая легирующая примесь с дырочной проводимостью диффундирует в указанный слой из покрывающего слоя, имеющего дырочную проводимость, когда этот покрывающий слой легирован посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, обладающей дырочной проводимостью. Светопроводящий слой с дырочной проводимостью, наличие которого предусматривается с целью формирования соответствующего светопроводящего слоя, аналогичного рассмотренному выше светопроводящему слою с электронной проводимостью, выполняют так, что внутренняя его структура обеспечивает значительную разность по величине абсолютного показателя преломления по сравнению с покрывающим слоем, имеющим дырочную проводимость, и меньшую разность по величине абсолютного показателя преломления по сравнению с активным слоем, которые сформированы непосредственно под светопроводящим слоем.

Покрывающий слой с дырочной проводимостью служит для активного слоя в качестве слоя, обеспечивающего пополнение его положительными дырками, и может быть сформирован либо в виде простого слоя, легированного посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, обладающей дырочной проводимостью, к примеру, такой, каковой является магний, либо в виде соответствующей сложной структуры, состоящей из нелегированного слоя вместе со слоем, легированным посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, обладающей дырочной проводимостью, которые формируют один поверх другого.

С целью формирования на нем соответствующего электрода с дырочной проводимостью предусматривается выполнение контактного слоя, обладающего дырочной проводимостью, который способен обеспечить надежный омический контакт в зоне соприкосновения его с указанным электродом, имеющим дырочную проводимость, в том случае, когда зтот слой легирован посредством введения в него в сравнительно больших количествах соответствующей легирующей примеси, обладающей дырочной проводимостью, например, такой, как магний.

В полупроводниковом диоде, который предназначается для применения его в лазерном устройстве, выполняемом в соответствии с рассматриваемым конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, формирование первой изоляционной пленки 30 осуществляется с целью образования при этом той части контактного слоя 9 с дырочной проводимостью, которая обеспечивает омический контакт с соответствующим омическим электродом 20, имеющим дырочную проводимость, с соблюдением при этом высокой точности, а формирование второй изоляционной пленки 31 производят с целью обеспечения надежной защиты устройства. В связи с тем, что рассматриваемое техническое решение позволяет подобрать наилучший материал и наиболее эффективную конфигурацию /по толщине и др. параметрам/ для выполнения первой изоляционной пленкой 30 и второй изоляционной пленкой 31 своих функций, обеспечивается возможность получения устойчивых колебаний лазера, предотвращения коротких замыканий по причине недостаточно эффективной изоляции и уменьшения тока утечки, в результате чего может быть получен такой полупроводниковый диод, предназначенный для применения его в лазерном устройстве, который обладает высокой надежностью работы.

В полупроводниковом диоде, который предназначается для применения его в лазерном устройстве, выполняемом в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения, каждый из электродов - как электрод 22 с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, так и электрод 23 с контактной площадкой, имеющий электронную проводимость, выполнен так, что его внутренняя структура состоит из следующих трех слоев: связующего слоя, который выполнен из металла, имеющего высокую температуру плавления, либо из нитрида такого металла и проявляет высокие сцепные свойства при соединении связующего слоя с омическим электродом, обладающим дырочной проводимостью, или же с омическим электродом, обладающим электронной проводимостью, и при соединении его со второй изоляционной пленкой 31, запирающего слоя, который предотвращает диффузию золота из сформированного поверх: него слоя, а также слоя золота.

При таком внутреннем строении обеспечивается возможность повышения эффективности использования сцепных свойств при соединении как с соответствующим омическим электродом, так и со второй изоляционной пленкой 31, предотвращения диффузии золота, которая может происходить под воздействием тепла, выделяющегося при прохождении подводимого тока, предотвращения ухудшения рабочих характеристик в процессе эксплуатации, а также повышения надежности работы.

Возможны различные вариации и изменения при осуществлении настоящего изобретения.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, выполненным в соответствия с вариантом осуществления настоящего изобретения, рассмотренным в приведенном выше описании, омический электрод 20, обладающий дырочной проводимостью, сформирован на верхней поверхности гребня. Однако настоящее изобретение отнюдь не ограничивается только лишь таким внутренним строением, и омический электрод 20, обладающий дырочной проводимостью, может быть также сформирован так, чтобы целиком закрывать собой весь этот гребень и при этом еще заходить на покрывающий слой 8, имеющий дырочную проводимость, по обе стороны от гребня, как это показано на фиг.2.

Операции и воздействия, аналогичные указанным применительно к вариантам осуществления настоящего изобретения, рассмотренным в приведенном выше описании, могут быть обеспечены также и при наличии данного внутреннего строения.

ПРИМЕРЫ

Ниже приведено описание отдельных примеров осуществления настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение ни в коей мере не ограничивается рассматриваемыми отдельными примерами.

Пример 1

Буферный слой

Подложка из нитрида галлия, полученная известным способом на сапфире и выполненная так, что главная ее плоскость лежала в плоскости С, а ее диаметр составляет 2 дюйма /50,8 мм/, помещена была внутрь реакционного сосуда, предназначенного для проведения эпитаксии из парообразной фазы металлоорганического соединения /ЭПФМС/, и сначала на ней сформирован был первый буферный слой, состоящий из нитрида галлия и имеющий толщину 200 ангстрем, с использованием в этих целях триметилгаллия /TMG/ и аммиака /NHs/. По завершении выращивания первого буферного слоя было проведено выращивание второго буферного слоя, имеющего толщину 0,5 мкм, которое проводилось одновременно с повышением температуры, причем второй буферный слой также состоял из нитрида галлия.

/Контактный слой с электронной проводимостью/

Контактный слой с электронной проводимостью, выполняемый из нитрида галлия, легируемого посредством введения в него кремния в таком количестве, чтобы концентрация его составляла 1×10¹⁸/см³, был сформирован с использованием в этих целях аммиака и триметилгаллия таким образом, чтобы этот слой имел толщину 4 мкм, а в качестве газа, обеспечивающего введение легирующей примеси, использовался газ, содержащий кремневодородные соединения.

/Противотрещинный слой/

Затем было осуществлено формирование противотрещинного слоя, выполняемого из нитрида индия-галлия и имеющего толщину 0,15 мкм, причем формирование его проводилось при температуре 800°С с использованием в этих целях триметилгаллия, триметилиндия /TMI/ и аммиака.

/Прерывающий слой с электронной проводимостью/

По завершении выращивания соответствующего слоя, представляющего собой нелегированный слой нитрида алюминия-галлия, имеющий толщину 25 ангстрем и формируемый при температуре 1050°С с использованием в этих целях триметилалюминия /ТМА/, триметилгаллия. и аммиака, подвод триметилалюминия был прекращен, и была начата подача газа, содержащего кремнийводородные соединения, чтобы осуществить тем самым легирование слоя, выполняемого из нитрида галлия, посредством введения в этот слой соответствующей легирующей примеси, в данном случае - кремния, в таком количестве, чтобы концентрация его составляла 1×10¹⁹/см³, причем толщина формируемого при этом легированного слоя также составляет 25 ангстрем. Из этих слоев сформирована была соответствующая сверхструктура, полученная посредством наложения их друг на друга, в результате чего был образован покрывающий слой с электронной проводимостью, обладающий сверхструктурой и имеющий суммарную толщину, составляющую 1,2 мкм.

/Светопроводящий слой с электронной проводимостью/

Затем при такой же температуре было осуществлено формирование светопроводящего слоя с электронной проводимостью, который был выполнен из нелегированного нитрида галлия и имел толщину 750 ангстрем, причем формирование этого слоя проводилось с использованием в этих целях триметилгаллия и аммиака в качестве газа, содержащего исходный материал.

/Активный слой/

Затем в реакционном сосуде была установлена температура 800°С и осуществлено формирование запирающего слоя, который был выполнен из нитрида индия-галлия, легированного посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, в данной случае - кремния, в таком количестве, чтобы концентрация его составляла 5×10¹⁸/см³, причем толщина формируемого при этом легированного слоя составляет 100 ангстрем, а формирование этого слоя проводилось с использованием в этих целях триметилгаллия и триметилиндия, а также аммиака в качестве газа, содержащего исходный материал, и газа, содержащего кремневодородные соединения, в качестве газа, обеспечивающего введение легирующей примеси. Затем при температуре, которая все еще продолжала оставаться на сравнительно низком уровне и составляла 820°С, подача газа, содержащего кремневодородные соединения, была прекращена, после чего сформирован был слой кармана, который был выполнен из нелегированного индия-галлия и имел толщину 50 ангстрем. Далее полученные запирающий слой и соответствующий слой кармана были дополнительно сложены вдвое, в заключение чего проведена была еще завершающая операция формирования, в результате чего был получен дополнительный запирающий слой и образовался окончательно сформированный активный слой, обладающий многоквантовой структурой, выполненной в виде кармана /МСК/ и имеющий толщину 550 ангстрем.

/Покрывающий слой с дырочной проводимостью/

Затем осуществлено было формирование покрывающего слоя с дырочной проводимостью, выполняемого из нитрида галлия, имеющего дырочную проводимость и легированного посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, в данном случае - магния, в таком количестве, чтобы концентрация его составляла 1×10²⁰/см³, причем толщина формируемого при этом легированного слоя составляет 100 ангстрем, а подача триметилиндия была в соответствующий момент прекращена, и начата подача кассиопий-магния /Cp₂Mg/.

/Световодный слой с дырочной проводимостью/

Затем по прекращении подачи кассиопий-магния было осуществлено формирование светопроводящего слоя с дырочной проводимостью, который был выполнен из нелегированного нитрида галлия и имел толщину 0,1 мкм, причем формирование этого слоя проводилось при температуре 1050°С. В процессе выращивания этого световодного слоя с дырочной проводимостью, который сначала формировался как нелегированный слой, одновременно происходила диффузия магния из уже сформированного покрывающего слоя с дырочной проводимостью в выращиваемый слой, вследствие чего наблюдалось повышение в нем концентрации магния, которая в итоге достигла 5×10¹⁶/см³, а выращиваемый слой превратился в результате в уже соответствующим образом легированный слой, обладающий дырочной проводимостью.

/Покрывающий слой с дырочной проводимостью/

Далее, по прекращении подачи кассиопий-магния и с возобновлением подачи триметилалюминия, осуществлено было формирование слоя, который был выполнен из нелегированного нитрида алюминия-галлия и имел толщину 25 ангстрем, причем формирование этого слоя проводилось при температуре 1050°С. Затем подача триметилалюминия была прекращена, и в соответствующий момент начата подача кассиопий-магния, при этом осуществлено было формирование, легированного слоя нитрида галлия, легирование которого проводилось посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, в данном случае - магния, в таком количестве, чтобы концентрация его составила 1×10¹⁹/см³, причем толщина формируемого при этом легированного слоя составляет 25 ангстрем, в результате чего образовался покрывающий слой с дырочной проводимостью, внутреннее строение которого представляет собой соответствующую сложную структуру, суммарная толщина которой составляет 0,6 мкм.

/Контактный слой с дырочной проводимостью/

Был сформирован контактный слой с дырочной проводимостью, выполненный из обладающего дырочной проводимостью нитрида галлия, легируемого посредством введения в него соответствующей легирующей примеси, в данном случае - магния, в таком количестве, чтобы концентрация его составляла 1×10²⁰/см³, причем толщина этого легированного слоя, накладываемого поверх покрывающего слоя, имеющего дырочную проводимость, составляет 150 ангстрем.

/Формирование гребня/

По завершении формирования указанных слоев нитридного полупроводника, которое было осуществлено в соответствии с приведенным выше описанием, полученную при этом полупроводниковую пластинку вынули из реакционного сосуда, и определенную часть нитридного полупроводникового слоя, имеющего дырочную проводимость, закрыли, сформировав на этой части данного слоя соответствующую оксидную маску из двуокиси кремния, при этом нитридный полупроводниковый слой, имеющий электронную проводимость, остался открытым, после чего провели соответствующую обработку поверхности контактного слоя с электронной проводимостью в соответствии с технологическим процессом реактивного ионного травления /РИТ/.

Затем такая же защитная пленка из двуокиси кремния была сформирована в виде системы полос шириной 1,5 мкм на нитридном полупроводниковом слое, имеющем дырочную проводимость, через маску предварительно заданной формы на нитридном полупроводниковом слое с электронной проводимостью, который остался открытым. По завершении формирования защитной пленки было осуществлено формирование соответствующего волновода /гребня/ в виде системы полос шириной 1,5 мкм посредством травления, выполняемого на глубину, почти соответствующую глубине расположения поверхности раздела между покрывающим слоем, имеющим дырочную проводимость, и световодным слоем, обладающим дырочной проводимостью, причем эта обработка производилась в соответствии с технологическим процессом реактивного ионного травления, как это показано на фиг.1.

/Первая изоляционная пленка/

По завершении формирования гребня было осуществлено формирование первой изоляционной пленки, выполняемой из двуокиси циркония на поверхности нитридного полупроводникового слоя, обладающего дырочной проводимостью, в то время как оксидная маска из двуокиси кремния продолжала оставаться на своем месте. Формирование первой изоляционной пленки можно осуществлять также и по всей поверхности нитридного полупроводникового слоя в целом посредством маскирования омического электрода, обладающего электронной проводимостью. По завершении формирования первой изоляционной пленки полученное в результате устройство погрузили в стабилизированную буфером фтористоводородную кислоту для того, чтобы растворить и, тем самым, удалить двуокись кремния с контактного слоя, обладающего дырочной проводимостью, при этом вместе с двуокисью кремния удаляется также и двуокись циркония, образовавшаяся на контактном слое, обладающем дырочной проводимостью /или же, кроме того, также и на контактном слое, обладающем электронной проводимостью/, причем эта обработка производилась в соответствии с технологическим процессом отслаивания.

/Омический электрод/

После этого осуществлено была формирование омического электрода, обладающего дырочной проводимостью, который был выполнен из никеля и золота так, чтобы иметь конфигурацию в виде полос, соприкасаясь при этом с поверхностью гребня, выполненного на контактном слое, обладающем дырочной проводимостью, а также с первой изоляционной пленкой.

Кроме того, осуществлено было формирование также и омического электрода, обладающего электронной проводимостью, который был выполнен из титана и алюминия так, чтобы иметь конфигурацию в виде полос, соприкасаясь при этом с поверхностью соответствующего контактного слоя, обладающего электронной проводимостью /а также соприкасаясь и с первой изоляционной пленкой/.

По завершении формирования этих слоев оба омических электрода - как обладающий дырочной проводимостью, так и обладающий электронной проводимостью - были превращены в соответствующие сплавы посредством их отжига в атмосфере, состоящей из кислорода и азота, присутствующих в концентрациях, находящихся между собой в соотношении 80:20, причем температура отжига составляла 600°С, в результате чего была обеспечена достаточно хорошая омическая характеристика.

/Вторая изоляционная пленка/

Затем было осуществлено формирование второй изоляционной пленки, выполняемой из двуокиси кремния по всей поверхности в целом, после чего на омический электрод, обладающий дырочной проводимостью, а также на омический электрод, обладающий электронной проводимостью, за исключением некоторой их части, был нанесен резист, и отдельная часть омического электрода, обладающего дырочной проводимостью, а также омический электрод, обладающий электронной проводимостью, были затем обнажены посредством сухого их травления.

/Электрод с контактной площадкой/

По завершении формирования второй изоляционной пленки было осуществлено формирование связующего слоя, выполняемого из никеля и имеющего толщину 1000 ангстрем, который является составной частью электрода с контактной площадкой и образуется в ходе проведения отдельного технологического процесса так, чтобы закрывать собой вторую изоляционную пленку, выполненную на нитридном полупроводниковом слое, обладающем дырочной проводимостью, и омический электрод с дырочной проводимостью с дырочной его стороны, закрывая при этом также соответствующую часть второй изоляционной пленки и омический электрод, имеющий электронную проводимость, с электронной его стороны.

На этом связующем слое затем был сформирован соответствующий запирающий слой, выполняемый из титана и имеющий толщину 1000 ангстрем, после чего сверху был сформирован слой золота толщиной 8000 ангстрем.

По завершении формирования, согласно приведенному выше описанию, электрода с контактной площадкой, обладающего дырочной проводимостью, а также электрода с контактной площадкой, обладающего электронной проводимостью, было осуществлено травление полученного при этом нитридного полупроводника с образованием в результате такой операции соответствующего сетчатого рисунка, причем эта операция проводилась в соответствии с технологическим процессом реактивного ионного травления до тех пор, пока не обнажилась сапфировая подложка с тем, чтобы можно было затем разделить полученный нитридный полупроводник на отдельные кристаллы. В это время было осуществлено также травление выходной плоскости лазера, занимающей положение непосредственно перед выходной торцевой поверхностью лазера, в результате чего была получена хорошая диаграмма направленности лазерного луча в дальней зоне /ДНДЗ/. По завершении операции травления сапфир был скрайбирован по линиям сетчатого рисунка в тех местах, где произошло обнажение сапфира во время травления, в результате чего образовались лазерные кристаллы. Разделение лазерных кристаллов может осуществляться также посредством расщепления нитрида галлия по плоскости М нитридного полупроводника /это та плоскость, которая соответствует боковой поверхности в том случае, когда нитридный полупроводник представляет собой шестигранную призму/.

Испытания лазерного кристалла, имеющего припаянные к его электродам провода, в режиме возбуждения колебаний при комнатной температуре показали, что при непрерывных колебаниях с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при комнатной температуре продолжительность срока службы составила 1000 часов и более.

Пример 2

Лазерное устройство с нитридным полупроводником было изготовлено в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за исключением того, что вторая изоляционная пленка была сформирована из двуокиси титана.

В ходе проведения испытаний этого лазерного кристалла, которые были осуществлены точно так же, как и в примере 1, было установлено, что при непрерывных колебаниях с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при пороговом уровне 2,0 кА/см² и при комнатной температуре продолжительность срока службы лазерного кристалла составила 1000 часов или более.

Пример 3

Лазерное устройство с нитридным полупроводником было изготовлено в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за исключением того, что и электрод с контактной площадкой, обладающий электронной проводимостью, и электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью, были сформированы из платины.

В ходе проведения испытаний этого лазерного кристалла было установлено, что при непрерывных колебаниях с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при пороговом уровне 2,2 кА/см² и при комнатной температуре продолжительность срока службы лазерного кристалла составила 1000 часов или более, т.е., получены практически аналогичные результаты, как и при проведении испытаний по примеру 1.

Пример 4

Лазерное устройство с ннтридным полупроводником было изготовлено в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за исключением того, что связующие слои и в электроде с контактной площадкой, обладающем электронной проводимостью, и в электроде с контактной площадкой, обладающем дырочной проводимостью, были сформированы из титана, а запирающий слой в них был сформирован из платины.

В ходе проведения испытаний этого лазерного кристалла было установлено, что при непрерывных колебаниях с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при пороговом уровне 2,2 кА/см² и при комнатной температуре продолжительность срока службы лазерного кристалла составила 1000 часов или более, т.е., получены почти такие же результаты, как и при проведении испытаний, по примеру 1.

Пример 5

Лазерное устройство с нитридным полупроводником было изготовлено в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за исключением того, что электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью, был сформирован таким образом, чтобы иметь внутреннее строение по типу никель-титан-золото, а электрод с контактной площадкой, обладающий, электронной проводимостью, сформирован был так, что имеет внутреннее строение по типу титан-платина-золото, причем связующий слой выполнен был из титана, а запирающий слой выполнен был из платины.

Несмотря на то, что технологический процесс изготовления был для этого лазерного устройства с нитридным полупроводником несколько более сложным, чем примененный в примере 1, тем не менее, в ходе проведения его испытаний было установлено, что при непрерывных колебаниях с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при пороговом уровне 2,1 кА/см² и при комнатной температуре продолжительность срока службы этого устройства составила 1000 часов или более.

Пример 6

Омический электрод был сформирован в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за следующим исключением.

/Омический электрод/

Формирование омического электрода, обладающего дырочной проводимостью, было осуществлено таким образом, чтобы он имел конфигурацию в виде полос, был выполнен из никеля и золота и соприкасался с поверхностью гребня, выполненного на контактном слое, обладающем дырочной проводимостью, а также с первой изоляционной пленкой.

Кроме того, было осуществлено формирование также и омического электрода, обладающего электронной проводимостью, который был выполнен из титана и алюминия таким образом, чтобы он имел конфигурацию в виде полос и соприкасался с поверхностью соответствующего контактного слоя, обладающего электронной проводимостью /а также соприкасался при этом и с первой изоляционной пленкой/.

По завершении формирования этих электродов они была подвергнуты отжигу при температуре 600°С в атмосфере, состоящей на 100% из кислорода.

Это лазерное устройство с нитридным полупроводником, изготовленное в точном соответствии с тем, что указано в примере 1, за исключением того, что операция отжига проводилась в атмосфере, состоявшей на 100% из кислорода, показало в ходе проведения его испытаний возможность возбуждения им непрерывных колебаний с длиной волны 405 нм и выходной мощностью 30 мВт при пороговом уровне 2,2 кА/см² и при комнатной температуре с получением при этом продолжительности срока его службы, составляющей 1000 часов или более.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как указано в приведенном выше подробном описании, лазерное устройство с нитридным полупроводником, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, имеет принципиально новую структуру, которая предусматривает наличие двух изоляционных пленок, что обеспечивает возможность достаточно просто осуществлять прецизионный контроль ширины зоны контакта между омическим электродом, обладающим дырочной проводимостью, и соответствующим контактным слоем, имеющим дырочную проводимость, и, следовательно, имеется реальная возможность создать такое лазерное устройство с нитридным полупроводником, которое обладало бы стабильными характеристиками.

В лазерном устройстве с нитридным полупроводником, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, может быть обеспечен надежный омический контакт с нитридным полупроводником, и достаточно просто может быть осуществлен вывод припаиваемых к нему проводов наружу, при этом возможным становится предотвратить диффузию золота внутрь других слоев, которая обычно возникает под воздействием тепла, выделяющегося при прохождении подводимого к этому устройству тока, и, следовательно, возникает реальная возможность создания высоконадежного лазерного устройства с нитридным полупроводником, рабочие характеристики которого ухудшались бы в значительно меньшей степени в процессе его эксплуатации.

Claims (19)

1. Лазерное устройство с нитридным полупроводником, содержащее подложку, нитридный полупроводниковый слой с электронной проводимостью, расположенный на подложке, активный слой, расположенный на нитридном полупроводниковом слое с электронной проводимостью, нитридный полупроводниковый слой с дырочной проводимостью, расположенный на активном слое, имеющий контактный слой с дырочной проводимостью в качестве верхнего слоя и гребень, который включает в себя, по меньшей мере, указанный контактный слой с дырочной проводимостью, причем гребень сформирован вдоль первого направления, омический электрод с дырочной проводимостью, введенный в соприкосновение с обеспечением при этом омического контакта с контактным слоем, имеющим дырочную проводимость и входящим в состав гребня, сформированного, по существу, параллельно по отношению к направлению резонанса, в котором предусмотрена первая изоляционная пленка, имеющая отверстие, раскрывающееся к верхней поверхности гребня, сформированная так, что она закрывает собой, по меньшей мере, боковую поверхность гребня и ближайшую к нему область снаружи боковой поверхности, причем омический электрод с дырочной проводимостью сформирован так, что обеспечивается его соприкосновение через указанное отверстие с контактным слоем, имеющим дырочную проводимость, и поверх первой изоляционной пленки сформирована вторая изоляционная пленка.

2. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.1, отличающееся тем, что вторая изоляционная пленка сформирована как продолжение расположенной под прямым углом к первому направлению резонирующей торцевой поверхности так, что на упомянутой резонирующей торцевой поверхности образована соответствующая отражательная плоскость лазера.

3. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая изоляционная пленка и вторая изоляционная пленка выполнены из оксидного соединения.

4. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что первая изоляционная пленка выполнена из двуокиси циркония.

5. Лазерное устройство с нитридным полупроводником но любому из пп.1-4, отличающееся тем, что вторая изоляционная пленка выполнена из двуокиси титана или двуокиси кремния.

6. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что вторая изоляционная пленка сформирована в виде многослойной пленки, полученной посредством формирования слоя двуокиси титана и слоя двуокиси кремния и их наложения один на другой.

7. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что омический электрод с дырочной проводимостью выполнен из сплава, образованного посредством послойного нанесения следующих слоев: слоя, по меньшей мере, одного из металлов, выбираемого из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, и слоя золота, с последующим отжигом указанных слоев.

8. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что вторая изоляционная пленка сформирована так, что в ней выполнено соответствующее отверстие над упомянутым омическим электродом с дырочной проводимостью, а также имеется электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью и сформированный так, что через данное отверстие обеспечивается его соприкосновение с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость.

9. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.8, отличающееся тем, что электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью, включает в себя связующий слой, контактирующий с омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, запирающий слой, расположенный на связующем слое, и слой золота, расположенный на запирающем слое.

10. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.9, отличающееся тем, что связующий слой электрода с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из группы материалов, состоящей из никеля, меди, рутения, двуокисного рутения, титана, вольфрама, циркония, родия и одноокисного родия.

11. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.9 или 10, отличающееся тем, что запирающий слой электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена, его нитрида и одноокисного родия.

12. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по любому из пп.9-11, отличающийся тем, что нитридный полупроводниковый слой с электронной проводимостью включает в свой состав контактный слой с электронной проводимостью, частично открытый, причем на открытом участке указанного контактного слоя с электронной проводимостью сформирован омический электрод, имеющий электронную проводимость, на котором сформирован электрод с контактной площадкой, обладающий электронной проводимостью, из того же материала, из которого выполнен упомянутый электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость.

13. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что омический электрод с дырочной проводимостью выполнен из сплава, который образован посредством послойного нанесения, по меньшей мере, одного слоя из металла, выбранного из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, и слоя золота, с последующим отжигом указанных слоев, а вторая изоляционная пленка сформирована так, что в ней выполнено отверстие, расположенное над упомянутым омическим электродом с дырочной проводимостью, а также имеется электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью и сформированный так, что через упомянутое отверстие обеспечивается контакт его с упомянутым омическим электродом, имеющим дырочную проводимость.

14. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.13, отличающееся тем, что электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, выполнен с внутренней структурой, включающей связующий слой из родия или одноокисного родия и контактирующий с упомянутым омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, и слоя золота, сформированного на упомянутом связующем слое.

15. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.13, отличающееся тем, что электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, выполнен так, что внутренняя структура его состоит из связующего слоя, выполненного из родия или одноокисного родия и соприкасающегося с упомянутым омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, а также запирающего слоя, включающего в свой состав, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена и его нитрида, и слоя золота, сформированного на упомянутом запирающем слое.

16. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.14 или 15, отличающееся тем, что верхний слой омического электрода с дырочной проводимостью и связующий слой выполнены из одноокисного родия.

17. Лазерное устройство с нитридным полупроводником, содержащее нитридный полупроводниковый слой с дырочной проводимостью, омический электрод с дырочной проводимостью, расположенный на нитридном полупроводниковом слое, имеющем дырочную проводимость, и электрод с контактной площадкой, обладающий дырочной проводимостью, на омическом электроде, имеющем дырочную проводимость, при этом омический электрод с дырочной проводимостью выполнен из сплава посредством послойного нанесения, по меньшей мере, одного слоя из металла, выбранного из группы металлов, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, и слоя золота, с последующим отжигом, а электрод с контактной площадкой, имеющий дырочную проводимость, выполнен так, что его внутренняя структура составлена из связующего слоя, выполненного из родия или из одноокисного родия и соприкасающегося с упомянутым омическим электродом, имеющим дырочную проводимость, и запирающего слоя, выполненного на связующем слое, по меньшей мере, из одного из материалов, выбранного из группы материалов, состоящей из титана, платины, вольфрама, тантала, молибдена или его нитрида, и слоя золота, сформированного на упомянутом запирающем слое.

18. Лазерное устройство с нитридным полупроводником по п.17, отличающееся тем, что в состав верхнего слоя омического электрода с дырочной проводимостью входит слой, выполненный из одноокисного родия, причем связующий слой также выполнен из одноокисного родия.

19. Способ формирования электродов лазерного устройства с нитридным полупроводником, предусматривающий выполнение следующих операций: формирование омического электрода с дырочной проводимостью посредством послойного нанесения первого слоя, включающего, по меньшей мере, один из металлов, выбранных из группы, состоящей из никеля, кобальта, железа, титана и меди, слоя золота и слоя одноокисного родия, расположенные последовательно один за другим на нитридном полупроводниковом слое с дырочной проводимостью, отжиг омического электрода с дырочной проводимостью, формирование слоя одноокисного родия на омическом электроде с дырочной проводимостью после его отжига, и формирование электрода с контактной площадкой, имеющего дырочную проводимость, на омическом электроде, обладающем дырочной проводимостью, включая формирование слоя одноокисного родия и формирование слоя золота на слое одноокисного родия.

Images