TW490898B - Semiconductor laser device - Google Patents

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Hiroaki Matsumura
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Description

490898 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明之背景 本發明與一種具有條形脊之半導體雷射裝置有關，特別 是與一種使用氮化鎵、氮化鋁或氮化銦或此等化合物混合 晶體之III-V群氮化物半導體（InbAldGa^dN，0 S b，0 S d，b + d<l)之半導體雷射裝置有關。 相關技術之説明 近來氮化物半導體雷射裝置在應用於諸如能記錄與重製 高密度大量資訊之數位光碟之光碟系統中之需求日益增 加。因此在氮化物半導體雷射裝置方面正進行積極研究。 因其能振盪並放出從紫外線至紅色廣潤光譜範圍之可見 光，預期氮化物半導體雷射裝置在用於雷射列印機及光學 網路與光碟系統之光源上會有廣泛應用。 在雷射裝置之結構方面已有各種研究且已爲對橫向振盪 模式能有較佳控制之結構提出許多建議。其中以脊形波導 結構看來最有前途且已用於全世界首次出貨之氮化物半導 體雷射裝置中。 半導體雷射裝置之脊形波導結構因結構簡單可使其較易 驅動雷射振盪，不過在大量生產時裝置之特性方面可能發 生一些變化。這是因爲脊形波導結構中凸形長條尺寸之變 化會使特性改變而凸形長條尺寸之準確度是取決於蝕刻之 準確度且凸形長條尺寸之準確‘度無法高於蝕刻之準確度。 若就以可能遭受活性層中會有重大蝕刻損傷或將活性層表 面曝露於蝕刻環境時會造成損傷之半導體材料製成之半導 體雷射裝置而言，當有完美折射率導引之半導體雷射裝置 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 4-90^ A7 B7 五、發明説明（2 ) 是藉著深過活性層之蝕刻而形成脊狀物來製成時，由於活 性層内及其表面之蝕刻損傷會使雷射特性降等。因此這種 半導體雷射裝置必須爲有效折射率型之波|導結構，其中長 條之形成深度不會到達活性層。但就有效折射率型之波導 結構而言，由於上述長條構態變化而有之裝置特性變化會 變爲重大因而造成量產時裝置特性之相當大變化。 爲能將氮化物半導體雷射裝置應用於前文所述之領域 中，必須提供一種可大量生產且品質穩定之裝置。 但目前已知之雷射裝置在脊形波導之形成上遇到瓶頸， 這是因爲脊形波導之形成是首先生長構成裝置之氮化物半 導體再蝕刻其上層來除去氮化物半導體之一部分而形成構 成波導之脊，如前文所述蝕刻之準確度對所製成雷射裝置 之特性有很大影響。亦即因爲橫向模式是由構成脊形波導 脊之構態（尤其是高度與寬度）來控制且雷射束之遠磁場圖 案也因而決定，在形成脊形波導時蝕刻深度之控制誤差爲 直接造成裝置特性變化之主要因素。 諸如反應離子蝕刻之乾蝕刻技術已知可用於對氮化物半 導體之蝕刻，但用此種蝕刻技術很難將蝕刻深度控制到完 全解決裝置特性變化之準確度。 近些年來裝置之設計趨勢是在裝置内形成被控制到其厚 度只有幾個原子之多個層，諸如超晶格結構。這也會助成 蝕刻準確度所造成之裝置特性變化。特別是當形成構成裝 置結構之各層時要有極高準確度，#此很難使用其準確度 低於膜形成準確度若干層次之蚀刻技術來達到形成脊與其 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 490898 A7 B7 五、發明説明（3 他結構之複雜設計裝置結構，因而造成改良裝置特性之阻 礙。 . 例如在形成一個折射率導引型結構且無須蚀屬活性層而 在活性層上提供脊形波導並具有高輸出功率之氮化物半導 體雷射裝置時，蝕刻深度之準確度必須控制在將位於脊正 下万邯分t活性層與其他部分活性層間之折射率有效差保 持在百分之一。爲達到此一準確度.，若在活性層正上方之 層爲P-型敷層時，脊之形成必須藉蝕刻而蝕刻深度之準 確度應控制在0.01 以内直到僅剩下極小部份之p_型敷 層爲止。另一方面，脊形波導之寬度可有較低之準確度但 必須以0.1 v m之準確度加以蝕刻。 . 當使用反應離子蝕刻法來蝕刻氮化物半導體時，被蝕刻 之層及其表面容易受損而引起裝置特性與可靠性之惡化: 可用戲蚀刻，去及乾蚀刻法進行蚀_，不㉟尚未開發出適用 於氮化物半導體之濕蝕刻溶液。 、如上所述高性能之氮化物半導體雷射裝置是否可大量生 屋且有較少特性變化全視在蝕刻過程形形 度而定且以高準確度來形成脊料導極爲重要 丰確 =上述之情形，本件發明人已發明出一種雷射裝置 或…面發光裝置及其製造方法，即使爲條狀構能之半 儘管該半導體'雷射裝置有極佳振㈣波導 伟土^咨仍可有對橫向模式之穩定控制並能射出有極 逆石场圖案之雷射束且即使在大量生產時裝 少變化。 竹注也甚 -6 - A4規格(210X297公釐） 裝 η
本發明之簡要説明 本發明之目的可由下面所述結構之本發明半導體雷射裝 置來達成。 本發明之第一種半導體雷射裝置含有一個依次由一第一 傳導類型之半導體層、一活性層及一與第一傳導類型不同 又第二傳導類型之半導體層所組成之疊片並有一波導區朝 奢人I度方向垂直之方向引導光束而不使光朝著活性層寬 度方向及其附近擴散，其中該波導區有第一與第二波導 區’第一波導區爲一區域在其中藉著活性層與限制活性層 寬度位於活性層兩邊之區域間之折射差將光限制在受限制 、、舌〖生層中’第一波導區則是一個區域藉著在活性層中提 (、折射率之有效差而將光限制於.其中。 在上述構造之本發明第一種半導體雷射裝置中，因波導 區有第一波導區藉著在活性層與活性層兩邊匡域間實際提 供:折射率之差而將光限制在活性層中，橫向模式之振盪 在第一波導區中更能被加以抑制且對束有可靠之控制也因 而發出有極佳遠磁場圖案之雷射束。 在本發明第一種半導體雷射裝置中並有第二波導區，其 才f成是在活性層中形成一個具有有效高折射率之區域，因 爲波導之形成可不必曝露其功能爲在第二波導區内直接對 卜波導之活性層，裝置之使用壽命可加長且其可靠性可予 改吾。因此本發明第一種半導體雷射裝置之特點是將第一 波導區與第二波導區合在一起。 在本發明第一種半導體雷射裝置中，第一波導區中之活 本紙張尺度適用中g國家標準(CNs) Μ規格(灿X撕公爱) 性層可藉形成-個包括該活性層在内之第一脊來構成且因 而限制活性層之寬度並可藉著在第二傳導類型層中形成第 一脊而構成具有有效高折射率之區域。 在本發明第一種半導體雷射裝置中第一脊之形成也可藉 蝕刻第一脊之兩邊直至第一傳導類型層露出爲止而第二脊 I形成可藉蝕刻第二脊之兩邊並使得第二傳導類型層仍保 留在活性層上。 在本發明第一種半導體雷射裝置中，位於第二脊兩邊活 性層上第二傳導類型層之厚度最好爲〇1 Am或更小，如 此可更能控制橫向模式。 #再者，在本發明第一種半導體雷射裝置中第二脊最好較 第一脊長，如此可有更好之可靠·性。 而^在本發明第一種半導體雷射裝置中第一波導區最好 有一雷射諧振器諧振端面，如此可獲最佳遠磁場圖案之 射束。 ^在本發明第一種半導體雷射裝置中也最好使用一個諧振 端面做爲發光平面，如此可獲更佳遠磁場圖案之雷射束。 在本發明第一種半導體雷射裝置中第一波導區之長度最 好爲1 或更長。 本發月弟一種半導體雷射裝置中第一傳導類型半導體 ^活陘層與第二傳導類型半'導體層均可由氮化物半導體 製成。 ’a 、在上逑半導體雷射裝置中之活性層,可用含有銦之氮化物 半導體層構成，如此雷射可在較短波長可見光區域及紫外
紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)八4規格(⑽X 297公爱) 490898 A7 B7 五、發明説明（6 線區域内振盪。 在本發明第一種半導體雷射裝置中最好在第一脊之兩邊 與第二脊之兩邊均形成絕緣膜，該絕緣膜之材料可選用含 有至少一種鉈、釩、锆、鈮、铪與妲之氧化物及氮化矽、 氮化硼、矽碳與氮化鋁等化合物。 . 本發明之第二種半導體雷射裝置含有依次以一第一傳導 類型層、一活性層及一與第一傳導類型不同之第二傳導類 型層所組成之疊片並有一條形波導區，該條形波導區至少 有一個其中有根據絕對折射指數條形波導之第一波導區仏 及一個其中有根據有效折射指數條形波導之第二波導區 C2,均安排在諧振器之方向。在此結構中，因本發明之^ 射裝置包括具有極佳|置可靠性.之第二波導區c2及具有極 佳橫向振盪管制能力及極佳束特性之第一波導區Cl，該雷 射裝置將此等特性合而爲一即可按照應用提供各種雷射裝 置且不必改變裝置設計。在有效折射指數型波導中，一個 條形脊形成於在活性層上之第二傳導類型層中，使得活性 層保持在生長狀中而當操作裝置時波導不會惡化，因而 有極佳之裝置可靠性。也因爲是以深於活性層之餘刻 導中提供折射指數導引型之第—波導區而造成波導兩 邊之折射指數差，可易於控制橫向模式。如此提供雷射 置=波導可易於變更波導之⑨向模式。在本説明書中，具 區之波導將稱爲總折射指數型波導或絕對折射 扣數土波導以避免與有效折射指數型波導相混淆。 在本發明第二種半導體雷射裝置中，第—波導 -9-
490898
五、發明説明（ 對折射指數之達到县获 ^ 、 疋猎考棱供之條形脊而將第一傳導類型 每/舌I*生層及第一傳導類型層均包括在内，而第二波導區 有效折射指數之達到則是藉著在第二傳導類型層提供 :條形含。以此種結構，因第_波導區。與第二波導 巧成於疋可用簡單設計製造出有各種 特性之雷射裝置。 本發明第三種半導靜兩虹壯啦 _ 、 等田射裝置含有依次以第一傳導類型 層、活性層及與第一值壤海；说丨 * 、田、 傳導類型不同之第二傳導類型層組成 i ®片並有一條形構能乏、、由道 傅心 < 波導區，其中該條形波導區至少 有朝奢讀振器方向安排士楚 J女排<罘一波導區其中有一部分第二傳 導^員型層被移除並在裳-純彳皆 在弟一傳導類型層中提供一條形脊及第 波導區C 1其中有一却八$ _ & . β刀罘二傳導類型層、活性層及第一 傳導類型層被移除並在第一傳 ^ 得導類型層中提供一條形脊〇 以此種結構，因條料導區是由其中有—部活性層被移除 =區域（第-波導區C1)及其中之活性層並未被移除之區域 (弟二波導區C2)所構成，在移昤 4 牡秒除時對活性層造成之損傷可 限制在一部分波導中，因& &I 、 、 改吾了裝置之可靠性。就易於 受損且在移除部分活性層時引起告 ’丨起袈置可靠性與特性惡化之 半導體材料而言，可藉設钟裳一 ,,、 ° 一波導區c 1所佔比例來獲得 具有所需可靠性與裝置特性之雷:私 、、 <田射裝置，這是因爲僅提供 -部分第-波導區Cl。改變第，一波導區Ci與第二波導區c2 心長度（構成波導（比例）與位置亦可製造有各種特性之雷 射裝置’尤其是易^獲得具有所需束特性之雷著。 在第二與第三種半導體雷射裝置中，可藉除去一；分叠 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297--—____ 4观98 A7 _____ B7 五、發明説明（8 ) 片結構及形成一個含有條形脊之脊波導亦可構成第一波導 區C!與第二波導區。以此種結構可製成含肴各種特性條 形脊之條形波導結構雷射裝置。 在第二與第三種半導體雷射裝置中，最好使第二波導區 C2之長條幸父第一波導區Ci爲長。以此種結構可用因形成第 一波導區Q而遭受較大惡化之半導體材料，例如當一部分 活性層被移除或曝露時受損之半導體材料，製成有極佳可 靠性之雷射裝置。 · 在第二與第三種半導體雷射裝置中最好該裝置至少有一 個諳振端面形成於第一波導區C1之末端。以此種結構在一 個着振端面上提供有極佳橫向模式可靠性之第一波導區C1 可較在其他位置提供第一波導區C1能更有效控制光之導 引’因而可獲具有各種特性之雷射裝置。 在第二與第三種半導體雷射裝置中在第一波導區C1末端 上形成之譜振端面最好爲射光平面。以此種結構藉著提供 在雷射束發射平面上有極佳橫向模式控制性之第—波導區 C1 ’可直接控制束之特性並獲得有所需遠磁場圖案及雷射 束寬高比之雷射裝置。 在第二與第三種半導體雷射裝置中在其末端有諧振端面 之第一波導區Q長條之長度最好爲1 或更長。以此種 結構可達到對遠磁場圖 '案及雷/射束寬高比更可靠之控制並 獲得在特性上較少變化之雷射裝置。 第二與第三種半導體雷射裝置亦可在第一傳導類型層、 活性層及第二傳導類型層中使用氮化物半導體來構成。此 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 五 發明説明（ 種=構可使用很難在其中以離子植入形成再生層埋入結構 』化物半導來製成有各種特性之雷射裝置。因爲當一 邓分活性層是以在氮化物半導體中以银刻方法除去時，裝 f之使用壽命會大爲縮短，很難使得含有總折射指數型波 導且有部分活性層被除去之雷射裝置商業化。但因波導之 7分變爲第-波導可製造對橫向模式有極佳控制 性又，雷射裝置且仍保持裝置壽命不會縮短。 在第二與第三種半導體雷射裝置中亦可用含姻氮化物半 雷射來構成活性層。以此種結構可製成在從紫外線 至可見光波長範圍振盪之雷射裝置。 在弟二與第三種半導體雷射裝置中第-波導區C1可包括 η-型氮化物半導體而第二波導區。可包括ρ·型氮 導體。 在第二與第三種半導體雷射裝置中第二波導區C2最好有 —包括P-型氮化物半導體之p_型敷層而第二波導區之條 形脊是在將ρ·型敷層厚度料在小於Q i辣之情形下形 成二以此種結構可製成有低臨界電流與極佳橫向模式控性 ^雷射裝置。此處所説之？_型敷層厚度是指在並未形成 脊（區域内P -型敷層之露出表面與卜型敷層下方鄰接層 介面間之距離而所謂「在活性層上方」是指在活性層與曰 於其上鄰接層間介面上方之位置。亦即活性層與卜型 層在形成時是互相接觸時，丨述之露出表面是形成ς 型敷層内其深度保持在大於〇而小於01 之處。若如下 文中第一實例中所述有一導引層形成於活性層與p _型饮 -12- 本紙張尺度適用中@@家標準(CNS) Μ規格(21()><297公爱） 裝 訂 %
位 敷 P A7 B7
五、發明説明（扣 層間時，上述之露出表面是 八而、L、. 疋形成於活性層與位於其上鄭接 層間a面（上万而在p_型敷層中厚度保持在μ _ 之下万或在活性層與ρ·型敷層間之一個層中。 第二與第三種半導體雷射裝置之結财可爲氮化物半導 體曝露在第—波導區Cl條形脊之側面及第二波導區C2_ 脊之側面而在條形脊側面提供—絕緣膜，該膜之材料可選 用含有至少一種銳、訊、私、4 ,. 、 凡I鈮、給與鈕之氧化物及氮化 梦、氣化硼、梦碳與氮化銘等化合物。以此種結構 化物半導體雷射裝置之條形脊内提供理想之折射指數^ 可製成橫向模式有極佳可控性條形波導區之雷射裝置。 在第二與第三種半導體雷射裝置中條形脊之寬度=好爲 i 至3 範圍内。以此種結構可在第—波導區c盥第 二波導區^2之波導層切成橫•向模式有極佳可控性之1條形 波導區，因而可有在電流光學輸出特性中無扭折之雷射裝
置。 S 一種以下述結構達成爲本發明目的所製造本發明半導體 雷射裝置之方法。 缸 該製造本發明半導體雷射裝置之方法包括製成疊片之過 程，於其中以氮化物半導體依次將第一傳導類型層、活性 層與第一傳導類型層加以堆®而形成一疊片，並包括米成 疊片後再形成第一條形保護膜/之過程、第一蝕刻過程，/於 其中對並未形成第一保護膜之疊片部分加以蝕刻而在第二 傳導類型層中形成條形脊、第二蝕刻過程，於其中在第一 蚀刻過程中未被曝政之部分表面上透過第一保護膜米成第 -13- 本紙張尺度適用中國^家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 490898 A7
三保護膜並在未形成第三保護膜之#片部分對#片加_ 刻而在第-傳導類型層中形成條形脊，另—過程是在修井 脊側面上及因㈣而曝露之氮化物半導體表面上形成—個 與第-保護膜不同材料且有絕緣特性之第二保護膜以及在 形成第二保護膜後將第—保護膜除去之過程。 附圖簡介 圖1 A爲頭TF按照本發明一個實例雷射裝置構造之透視 圖。 · 圖1B爲該實例雷射裝置第二波導區之斷面圖。 圖1C爲該實例雷射裝置第一波導區之斷面圖。 圖2A爲先前技術雷射裝置在未形成脊前之斷面圖。 圖2 B爲先前技術雷射裝置在形成脊後之斷面圖。 圖2C爲圖2B中標示”a”部分之放大圖。 圖2 D爲圖2 B中標示，，b "部分之放大圖。 圖3 A爲顯示本發明一個實例雷射裝置中各層構造之透 視圖而圖3 B爲圖3 A之側面圖。 圖4 A爲本發明另一種變化雷射裝置之側面圖。 圖4 B爲本發明又一種變化雷射裝置之側面圖。 圖5A至5D所示爲形成本發明雷射裝置脊之過程透視 圖。 : 圖5E爲圖5 C中將要形成第二波導區部分之斷面圖。 圖5F爲圖5D中將要形成第二波導區部分之斷面圖。 圖6A至圖6C所示爲以與圖5A至5D中所示不同之方法 形成本發明雷射裝置脊之過程透視圖。 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(21〇'x 297公釐) A7 五、發明説明（12 ) 圖7A至7D户斤士丄 、 7 馬在本發明雷射裝置中形成電極過翟之 透視圖。 圖8局本發明第-實例雷射裝置第二波導區之斷面圖。 圖9局本發明第一實例雷射裝置第一波導區之斷面圖。 圖1 〇所π爲在有效折射指數型雷射裝置中爲蝕刻深度 函數之接收比曲線圖。 圖11所π爲在有效折射指數型雷射裝置中爲蝕刻深度 函數之驅動電流曲線圖。 圖1 2所7F爲在有效折射指數型雷射裝置中爲蝕刻深度 函數之使用壽命曲線圖。 圖1 3 Α為本發明第六實例雷射裝置之透射圖。 圖1 3 B爲本發明第六實例雷射裝置之斷面圖。 圖1 4 A爲本發明第七實例雷射裝置之透射圖。 圖1 4 B爲本發明第七實例雷射裝置第二波導區之斷面 圖〇 圖1 4 C爲本發明第七實例雷射裝置第一波導區之斷面 圖。 圖1 5 A爲本發明第八實例雷射裝置之透射圖。 圖1 5 B爲本發明第八實例雷射裝置之斷面圖。 圖16Α至16D所示爲使用形成在晶圓上之裝置來製造本 發明雷射裝置方法之透視圖。’ 圖1 7 Α與1 7 Β所示爲按照本發明製造雷射裝置方法切割 位置之斷面圖。 圖1 8所示爲按照本發明製造雷射裝置方法形成反射器 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 490898 A7 B7 五、發明説明（13 之過程圖。 較佳實例之詳細說明 下文中將參照附圖 裝置。 以較佳實例説明本發明之半導體雷射 按照本發明一個實 與條形二r導區Ci 弟波導^^爲一今#形士士 ^邊處形成有—個脊（第一脊2〇1)之波 導&而包括一活性屉q光 - ,,+ 曰3並在活性層3與位於其兩邊之區域 (此處爲大氣）間造成一挢 处折射扎數差，如圖1 C所示，因而 將光限制在活性層^出 * .,, 、 ㈢3内。在本說明書中藉著在活性層與其 兩邊區域間'^供一音取如· ϋ把机、， ， 5際折射扣數差而將光限制於該處之波 導區知稱爲總折射指數型波導。. ，第一波導區C2爲—波導區在該處有一脊（第二脊2〇2)形 成於在活性層上之半導體層内而使得位於第二脊202下方 活性層3之有效折射指數高於在其兩邊活性層之有效折射 指數，如圖1 Β所示，因而將光限制在有較高有效折射指 數t活性層3中。在本説明書中藉著在活性層與其兩邊區 域間提供一有效折射指數差而將光限制在該處之波導區將 稱爲有效折射指數型波導。 本發明半導體雷射之特徵爲在波導中提供之總折射指數 型波導與有效折射指數型波導、 特別疋第一波導區C 2之構造是形成一個由依次堆疊之第 一傳導類型層、活性層及與第一傳幸類型不同之第二傳導 類型層組成之疊片並在第二傳導類型層2上形成第二個條 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 五、發明説明（14 ) ^ 2〇2且其較並不達到活性層而第-波導區Cl之構造 則是形成第一個條形脊2〇1且包括第二傳導類型層2之— 部分、活性層3與第一傳導類型層丨在内。 按照本發明，如上所述使波導中有第一波導區A與第二 波導區C2可獲得有各種特性之半導體雷射裝置。在本發明 半導體雷射裝置中有第一波導區Ci與第二波導區匸2之波導 可形成爲各種形式，如圖3與4所示。圖3A.爲該雷射裝置 一部分之透視圖，其結構爲藉著除去一部分疊片而形成= 形脊。圖3Β爲圖3Α箭頭方向之斷面圖。圖4八與43所示 爲與圖3所示不同之波導結構。 按照本發明，如圖3與4所示，可用各種結構將第一波 導區Q與第二波導區C2以各種安排方式置於朝著諧振器之 方向（條形脊之縱向）。本發明之半導體雷射實際上亦可有 除第一波導區q與第二波導區C2外之波導區。例如與第— 波導區q和第二波導區C2不同之波導區2〇3可置於第一波 導區Ci與第二波導區C2之間，如圖4 A所示。圖3顯示之名士 構爲提供第一波導區C!而包括諧振器各諧振端面之一且提 供第二波導區C2而包括其他諧振端面。圖4 A所示半導體 雷射裝置之結構爲構成第一波導區(^之第一脊201與構成 第二波導區C2之第二個條形脊202是經由朝著垂直方向 (與諧振器垂直）所形成之波導區2 0 3而連接。因此第一波 導區Ci與第二波導區C2可如圖3所示繼續朝著諧振器方向 形成或如圖4 A所示與夾在其間之另丁區域共同形成。 按照本發明第一脊2 0 1與第二脊2 0 2之寬戽並無必要相 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490898 A7 ___ ___B7 五、發明説明~「 '~ ^-- 同。例如每個脊之側面都是如圖i與3中所示之傾斜狀 時，構成第一波導區（^之第一脊2〇1之底部寬度與構成第 二波導區a之第二脊2 02之底部寬度不可避免地會互相不 同。第一脊之側面和第二脊之側面最好能在同—平面中。 圖1與圖3所示之條形脊雖爲正常之凸型構態且其側面傾 斜而使得其寬度從底部向頂部減小，但脊亦可爲倒反凸型 構態而其寬度則是從底部向頂部增大，凸型之兩面可爲同 樣方式傾斜亦可爲相對方式傾斜。 第一脊201與第二脊2〇2之頂部表面寬度可以不同。而 且第:脊201與第二脊2〇2之寬度後水平看來可以不同因 而在第一脊201與第二脊2〇2之相接處斷續改變。 [諳振器之結構] 在本實例之半導體雷射裝置中是藉著除去一部分疊片並 形成脊來構成條形波導。如圖i與3中所示諧振器之結構 與條形脊相同，其形成是對由第一傳導類型層i、活性層 3與第二傳導類型層2所組成之疊片以蝕刻或其他方式除 去將要成爲脊之部分之兩邊，這適用於所謂之脊波導雷射 裝置。按照本發明因爲至少第一波導區C!與第二波導區q 是藉條形脊而提供，束之特性可以改善，尤其是遠磁場圖 案可被控制爲欲有之形狀，從橢圓形而成爲眞正圓形，因 而可提供有不同特性之各種雷'射裝置。如上所述條形脊並 不限於如圖1與3所示之正常凸型構態而可爲倒反凸型構 態或有垂直側面之長條形。亦即脊之形狀可按照所需雷射 特性加以改變。 __________ - 18 _ 本紙張尺度家鮮(CNS)规格㈣》挪公爱) 外 U898 A7 ___________ 五、發明説明（16 ) 在本發明半導體雷射裝置中，當構成第一波導區Cl與第 二波導區C2時形成條形脊2 〇 i與2 〇 2後可藉在脊之兩侧再 生成晶體而埋住脊。 如前文所述，因本發明採用具有條形脊之脊波導結構， 不但可降低生產成本而且可使第一波導區Ci與第二波導區 C2在波導中有各種組合而製成有各種特性之雷射裝置。例 如因爲能控制束之特性而不必使用束改正透鏡或類似裝置 即了有滿意之遠磁場圖案。 在本發明之雷射裝置中置於第一波導區Ci與第二波導區 C2中之第一與第二條形脊2〇1，2〇2之構態如圖13與^ 中所示。 本發明亦適用於除雷射振盪裝置外之裝置，例如發光二 椏to I端面發光裝置等。如圖〗所示結構之裝置只要在振 盪臨界以下驅動裝置即可將該裝置用做一發光二極體以及 使波導傾斜於端面垂直之方向而非使波導與端面垂直即可 獲得無需雷射振盪而從端面發出光之裝置。 [疊片之結構] 下又中將説明本實例中由第一傳導類型層、活性層及第 一傳導類型層所組成之疊片。 在圖1所示本實例之半導體裝置中分別在第一傳導類型 層1與第二傳導類型層2中提供敷層5，7並且將活性層3夹 在敷層5，7中即可將光限制在厚度之方向。於是在疊片 内提供一光學波導區，在該處藉著责將光限制於寬度方向 (與厚度方向及諧振方向垂直）並藉著敷層5，7將光限制 _ -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐)
万向。在本發明半導體雷射裝置中可使用先前技術 、之各種半導體材料，諸如GaAlAs，InGaAsP及
GaAlInN 〇 值道本發明半導體雷射裝置中，條形波導區是按照在第-\頒型層與第二傳導類型層間及其附近之活性層中之脊 而形成’長條〈縱向與光之傳播方向實質相同。亦即當條 5導區王要是由光被限制在其中之活性層所構成時，一 P二在其附近擴散之光被加以導引因而可在活性層與敷層 間形成-導引層而使得包括有導引層之區域被用做光學波 [第二波導區C2] 本發明I第二波導區C2爲半導.體雷射裝置中波導内之一 7有政折射指數型區域。特別是條形脊2 〇 i是形成在位於 宜片活性層3上之第二傳導類型層2内而條形波導區之形 成疋藉著在活性層之平面方向（寬度方向）内提供有效折射 指數差。 在先前技術有效折射指數型雷射裝置内之波導僅含有第 —波導區C2而條形脊202是如圖2所示在形成半導體層後 再用一蔽罩20蚀刻而形成。因條形脊202之形成是蝕刻至 不到達活性層之深度而在活性層（波導層）内提供有效折射 指數差，裝置之特性全視長傺之寬度S w、脊之高度（長條 之深度）Sh!及蚀刻所露出表面與如圖2 B所示活性層頂部 平面間之距離Sh2而定，所以會有變化。此等因素在生產 時會招致裝置特性之嚴重變化。亦即如圖2 c與圖2 D所示 -20- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 490898 A7 ___ B7 五、發明説明（18 )— -- 與蝕刻準確度有關之脊高度（長條之深度）之誤差Hdi長 條寬度之誤差Wd直接會造成裝置特性之變化。這是因爲 在活性層（波導層0中形成之波導區是使用對活性層（波‘ 層）中條形脊202對應於脊2〇2之有效折射指數^而提 供，所以脊之構態對有效折射指數差有重大影響。脊高度 之誤差H d也是蝕刻所露出之表面與活性層頂部平面間二 離之疾差。當活性層頂邵平面與蝕刻所露出表面間之距離 Sh過大時，有效折射指數差會變小而造成對裝置特性之 重大^者，諸如對光之限制不足。如上所述因有效折射指 數全視活性層頂部平面與蝕刻所露出表面間之距離而 定’該距離之變化會造成有效折射指數之變化。 圖1 〇，1 1與1 2:顯示先前技術有效折射指數型雷射裝置 通過之產品蝕刻深度檢查、驅動電流與使用壽命之比率。 從圖中可知雷射裝置之特性對蚀刻深度極爲敏感。 在本發明雷射裝置中因蚀刻深度不到達活性層而形成之 第二波導區C2爲波導之一部分，活性層不會因蝕刻第二波 導區C2而造成損害，所以裝置之可靠性因而改善。若爲當 活性層曝露出來時對裝置特性有重大關係之材料，提供第 二波導區(:2可使裝置之可靠性不會惡化。
[第一波導區CJ 按照本發明除如前所述之第'二波導區c2外並形成第一波 導區Cl做爲條形波導區可易於製成有，各種特性之雷射裝 置。這是由於藉著形成條形脊201而有之包括疊片結構中 * » 一部分活性層與第一傳導類型層1之第一波導區Cl對橫向 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 490898 A7 ______ B7 五、發明説明（19 ) 模式之極佳可控性之效果。 在第一波導區Ci中，因光是藉著在活性層與其兩側以第 一脊限制活性層寬度之區域間之實際折射指數差被加以侷 限’可以更有效地對光加以限制。 因此可有效抑制振盪之不必要橫向模式並更有效地控制 橫向模式。 按知、本發明如前文所述在一部分波導區域内提供對橫向 模式有極佳可控性之第一波導區C1可抑制第一波導區Ci中 (不必要振盪橫向模式而改善整個裝置對橫向模式之可控 性並易於獲得有各種束特性之雷射裝置。 本發明雷射裝置可在一端形成第一波導區C1而包括雷射 諧振器之諧振端面，所以易於達·到欲有構態之雷射束。換 言之’最好能形成雷射諧振端面4使之符合如圖3 B，4 A 與4B中所示第一波導區Cl之端面。這是因爲當諧振端面 附近之區域變成第一波導區(^時，光之橫向模式在諧振端 面上反射之前與後可加以控制而使得橫向模式功能之控制 在波導中較之在其他區域更有效。 按照本發明使用第一波導區Cl做爲雷射諧振端面及使用 雷射諧振端面做爲發光平面可獲具有極佳束特性，諸如遠 磁場圖案，及極佳雷射束寬高比之雷射裝置。也因爲以此 種結構將第一波導區Cl置於雷>射束發射平面上易於控制第 一波導區<^中之橫向模式而使得易於控制束之特性。若第 一波導區q如圖3與4所示是由第一今形脊2〇1構成時，以 高準確度調整第一脊201之長條寬度可易於控制橫向模>式 -22-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) B7 B7 20 五、發明説明（ 並獲得欲有之束特性。 置於發光平面上第一波導區Q之長度至少要爲雷射所發 出光之一個波長，不過考慮到控制橫向振盪模式之功能， 能有若干倍波長之長度更好，這樣可達到欲有之束特性。 特別是第一波導區q之長度最好爲1 或更長，這樣 對橫向振盪模式能有滿意控制。當考慮到製造過程時，第 一波導區<^之長度最好爲5 或更長，因爲此一長度可 有較佳準確度來形成條形脊2 〇 1。 活性層之寬度（垂直於諧振器方向之長度）可爲1〇 " m， 5〇 或更長，最好是loo 或更長。以這樣—種有一 對正負電極透過一基體而相對之結構，活性層之寬度變爲 與晶片寬度相等。在一基體之同一邊提供—對正負電極之 結構，有一露出之表面形成其上第一傳導類型層之；極， 其長度爲晶片寬度減去被移除而形成露出表面部分之寬 度。 [波導之構成] 本發明之雷射裝置特徵爲至少有第—波導區^與第二波 導區C2之波導區而使得不必修改整個裝置設計而僅改變波 導區之安排即可輕易修改該電射裝置之特性。特別是2上 所述將第—波導區Clt於諸振端面上即可輕易控制=特 性及獲得欲有之特性。也可設·定第—波導區C1所佔波導之 比例而使其中所露出活性層之側面較第二波導區c2中者Λ 小即可獲較高可靠性之雷射裝置。這是因爲在波導中提二 較大第二波導區c2可使活性層未受钱刻損害之比例増高 本紙杀尺度適用中 -23- 490898 A7 ________B7 ______ 五、發明說 因此裝置之使用壽命可延長且裝置使用壽命之變化可減 低。 當本發明雷射裝置至少有第一波導區Ci與第二波導區C2 做爲波導時，亦可有除第一波導區〇1與第二波導區c2外之 波導區構態。例如可用如圖4 A所示在第一波導區與第 一波導區C2間形成一傾斜之平面表面2 〇 3。如此可有一與 第一波導區Q與第二波導區C2不同之波導。再者，可在波 導中各提供一個第一波導區Ci與第二波導區C2或如圖4B 所示提供多個。亦可如圖3與圖4B所示在第一波導區（^與 第一波導區C2間不置任何東西或有與圖4 a所示相反之傾 斜而使第一波導區Cl與第二波導區c2有一部分相互重疊。 本發明雷射裝置之結構亦可爲除第一波導區^與第二波 導區C2外再形成一第三波導區C3而使得活性層之側面（波 導層側面）2 0 4朝著諧振器方向傾斜。圖丨3 a爲該裝置結 構之透視圖而圖1 3 B爲上方敷層7與活性層3相接處附近 邵分之斷面圖。在此一結構中第三波導區c3與第二波導區 C2共用上方敷層7上之條形脊202，活性層（波導層）之端 面（側面）20 4則爲傾斜構態。在上述結構之雷射裝置中被 側面2 0 4導引之光藉著調整諧振器方向a A與活性層方向 B B間之角度α即可被完全反射，如圖1 3 b所示，而能將 光導入第一波導區q。尤其時當角度π爲70。或更小時， 端面204上諧振器ΑΑ方向光之入射角可設定在2〇。或較大 而可有整個反射且不會有損失。因此角度α可依照應用設 定在0至70°之範圍内。例如當角度以爲20。或較小時，端 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 490898
面204上諧振器AA方向光之入射角可設定爲7〇。或較大， 在此情形下可獲無損失之整個反射。在第二波導區q中， 當在活性層（波導層）中使用有效折射指數差形成條形波導 區時’有在波導區外之光被導引而此一邵分之光被反射在 第二波導區c2之端面上。 在此情形下當光之損失增大時，輸出功率會減小而引起 電流光學輸出斜面效率之惡化。當第二波導區02較第一波 導區（^爲寬時’在第二波導區C2與第一波導區間提供第 一波導£C3會減少光之抽失而能滿意地導引與第一波導區 C1相接處之光，如圖1 3所示。 在本發明雷射裝置中構成第一波導區(^與第二波導區c2 之條形脊201，202可有不同寬度。改變長條之寬度可使 束有不同之寬南比。因此第一與第二脊可製成適於在本發 明雷射裝置中應用之寬度。寬度小時對寬度要有準確控 制，這樣也可達到使遠磁場圖案接近眞圓之特性或者按照 寬度變更束之展開。尤其是如圖15所示當第二波導區c2 中2 0 5部分之寬度逐漸減小時，可使與第一波導區Cl相接 處之長條寬度等於長條寬度Sw2，因此可按照第一波導區 (^之寬度抽出各種模式之雷射束。在圖15中所示第二波 導區C2寬度逐漸減小之部分即爲弟三波導區C3。 在圖15中爲構成第二波導區C2而提供第一脊202，其寬 度Swi大於構成第一波導區C!之第一脊長條寬度Sw2，從而 形成一個改變有效折射指數時特性變化較少之波導。在第 三波導區C3中有一其長條寬度在波導波中傾斜之區域2 0 5 -25-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490898 A7 ________B7 五、發明説明（23 ) 而將不同寬度之波導區順利連接起來，因而將接點處之損 失減至最小。構成第三波導區A之脊可如圖中所示放在活 性層上方或在以對第一波導區Ci類似之蝕刻而到達第一傳 導類型層之一個深度處或位於二者之間。 本發明構成第一與第二波導區之條形脊可形成爲各種構 態，例如長條寬度朝著長條方向（長條之縱向）改變之尖形 構怨。特別是如第一實例所述或圖1 5所示在將第一波導 區匕置於發光^之波導結構中時，有較大寬度之第二波導 區C2之構悲可爲長條寬度朝著較窄之第一波導區Cl漸減而 減少波導至兩部分相接處之光。此種尖形長條可形成爲每 一波導區長條之一邵分或長條之全部長度均爲尖形構態或 爲其寬度朝著兩端減小之多個尖形長條之構態。 [氮化物半導體長條] 下面將對由第一傳導類型與第二傳導類型半導體及氮化 物半導體活性層構成之本發明半導體雷射裝置加以説明。 用於本發明雷射裝置之氮化物半導體可爲氮化鎵、氮化 鋁或氮化銦或此等化合物混合晶體之m_v群氮化物半導 體（InbAIdGai-b-dN，osb，〇Sd，b + hi)。亦可使用以 硼做爲III群TG素或以砷或磷取代v群之一部分氮所製成 足混合晶體。氮化物半導體可加上適當傳導類型之雜質而 成爲欲有之傳導類型。用於氮化物半導體中之型雜質 可使用IV或VI群元素，諸如石夕、錯、錫、硫、氧、欽與 錘而矽、鍺或錫比較好，尤以矽爲，养好。p _型雜質諸如 皱、鋅、錳、鉻、鎂、鈣等也可使用，以使用鎂爲佳。下 _______' 26 - t紙張尺度適財_冢鮮(CNS) A4規格dox 297公羞) 490898 A7 B7 五、發明説明（24 ) 面將説明以一個氮化物半導體雷射做爲本發明雷射裝置之 舉例。此處所稱之氮化物半導體雷射裝置是指在構成疊片 之第一傳導類型層、活性層及第二傳導類型層中，最好是 在全部各層中，使用氮化物半導體之雷射裝置。例如氮化 物半導體所製之敷層是形成於第一傳導類型層與第二傳導 類型層中而活性層則是形成於兩個敷層間而形成波導。尤 其是第一傳導類型層包括一n_型氮化物半導體層，第二 傳導類型層包括一 p -型氮化物半導體而活性層包括含有 銦之氮化物半導體雷射。 (活性層） 按照本發明，當本發明之半導體雷射裝置是以氮化物半 導體構成時，在活性層中提供含有銦之氮化物半導體層能 夠發出紫外線與可見區域内從藍光至紅光波長範圍之雷射 束。當雷射裝置在活性層曝露於大氣時可能使含有銦之氮 化物半導體雷射遭受嚴重損害，按照本發明此種對裝置之 損害可減至最小，因爲該裝置包括有由未到達活性層深度 之第一脊202構成之第二波導區C2。這是因爲銦之低溶點 使得含銦之氮化物半導體易於分解與蒸發而在蝕刻時易受 損害且在露出活性層後之處理中很難保持晶性而造成裝置 使用壽命之縮短。 圖1 2顯示形成條形脊時舨刻深度與裝置壽命間之關 係。從圖中可看出，當蝕刻到達含有銦之氮化物半導體活 性層時，裝置壽命會大爲減低且曝霉活性層會導致雷射裝 置可靠性之嚴重惡化。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 4yu〇y〇 A7
五、發明説明（％ 疋王要藉第—波導區Ci來控制雷射束之特性。 ::發明氮化物半導體雷射裝置中，當第_波導區。之 做諧振端面時(發光平面），可獲得具有極佳橫向 '、控性、遠磁場圖案、寬高比及裝置可靠性之雷射裝 =這是因爲如前文所述藉著㈣至深於活性層而在譜振 光邊上提供第_波導區Ci，從而能獲得各種形狀 加以;;：：之雷射束且能將發自雷射裝置之光在發出前即 活性層可有量子池結構且可爲單一量子池或多個量子 裝晋^用量子池結構可製成有極佳發光效率之高功率雷射 =興端面發㈣置。用於構成第：波導區C2之第二個條 /脊202足形成是以蝕刻深度不達到活性層之方式進行。 f本説明書内所稱第二個條形脊2〇2是位於活性層上方係 才曰以不達到活性層之蝕刻深度而形成。亦 區从第二個條形脊2 02是位於活性層與在其：：：：： 觸之層間介面之上方。 触氮化物半導體之活性層最好爲上述含銦之氮化物半導 體手尤其是最好使用以八㈣^^⑶““^㈠^ Ι ’ χ + ysi)表示之氮化物半導體。在此情形下，此處所 述之氮化物半導體最好用做量子池結構活性層中之池層。 在從接近糸外線至可見綠光波長區内（38〇 nm至55〇 nm)最 好使用InyGai_yN(0<y0)。在較長之波長區内（紅）也可用 I%Gai-yN ( 0〈Υ 0 )，此時改變混合麵之y比例可發出欲有 波長I雷射束。在波長小於38〇 nmi區域内，因相當於氮 __-29- 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) ·Α4規格(210X297公爱) A7 A7 B7 發明説明 化鎵禁帶宽夕4 <波長馬365 nm，可隙能量要接近等於 氮化鎵者始可，&m 4大於 所以要使用 AlxItiyGabx-yN ( Ο < χ ^ 1，〇 < ^ 1，X + y S 1 ) 〇 Υ 右活性層形成爲量子池結構時，池層之厚度在i〇 3〇:人範圍内，最好爲20入至2〇〇 A，如此可減少”與： 界電流密度。把晶體考慮進去時，當厚度爲2〇 Λ或更/大時 可獲得品質較爲均勻而且無太多厚度變化之層，將厚度限 制在2曰〇〇 Α内，晶體可以生長且瑕疵最少。活性層中ς層 I數f並無限制，可爲一個或更多。當有四個或更多以厚 度較大之層所構成之活性層時，活性層之總厚度將太大且 Vf會增大。因此最好將池層之厚度限制在1〇〇入内而來限 制活性層I厚度。若爲高輸出功.率之光激勵器或發光二極 把時，將池層之數目設定在個範圍内可獲得欲有之 高發光效率裝置。 池層亦可摻雜或不掺雜口_型或n_型雜質（受體或施體）。 當使用含銦氮化物半導體做爲池層時，增加n-型雜質之 淚度會降低晶性，所以最好對n _型雜質之濃度加以限制 而可有良好晶性之池層。尤其是爲求有最佳晶性，池層最 好不要摻雜超過5X1016/Cm3濃度之n_型雜質來生成。將n_ 型雜質濃度保持在5x 1010/cm3内係指非常低之n _型雜質濃 度而池層可視爲實質上並無n乂型雜質。當池層掺有n•型 雜質時，將η-型雜質濃度控制在ixl〇iVcm3至5xl010/cm3 範圍内可抑制晶性之降格並增大載予濃度。 對障層之成分並無限制且可使用與池層所用類似之氮化 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
^半導體層。特別是可用諸如具有較池層之㈣例爲低之 氮化銦鎵等含銦氮化物半導體或諸如氮化鎵、氮化鋁鎵等 含銘氮化物半導體。障層之帶隙能量必須高於池層者。特 足成分爲 ^ 叫』（〇 S 々 < H ，G aN，AlrGai.rN (〇 = r ^ 1)，而最好爲 In#GauN 卢），
AlGaN ’如此可形成良好晶性之障層。這是因爲直接在諸 如氮化域之含减化物半導體上生成含銦.之氮化物半導 體所製池層會導致低晶性而最後造成池層之阻抗功能。在 障層中使用仰心N(hr叫時，藉著在池層上提供含 鋁障層並在池層下方提供由In/?Gai (〇 $ p ^“ > f )，GaN組成之多個障層可避免上述問題。因此在多個 量子池結構中夾在活性層間之障層並不限於單一之層（池 每/障層/池層）且兩個或更多不同成分與/和雜質濃度之障 層可疊在一起，諸如池層/障層（1)/障層（2)/池層。字母& 代表池層中銦之比例，最好使障層中銦卢之比例低於池層 中者，即α > /?。 μ障層可摻雜也可不摻雜心型雜質，但最好是摻雜心型雜 質。在掺雜時，障層中心型雜質之濃度最好爲5xi〇16/cm3 或較高而低於1 X 102〇/cm3。若爲不需要高輸出功率之發光 —極體時，卜型雜質濃度最好在5X1016/Cm3至2xl0i8/cm3 範圍内。就較高輸出功率發光'二極體與光激勵器而言，摻 雜最好在5X1017/Cm3至lxl〇2〇/cm3範圍内，更好是^ 10 /cm至5 X l〇19/cm3範圍内。有如此高摻雜濃度時，池 層之生長最好不要摻雜或實質上並無^型雜質在内。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)
發明説明（29 A7 B7 型雜質濃度與正堂恭水_ ^ Λ 漆φ 吊發先一極體、高功率發光二極體及高功 ^ ’激勵杂（輸出功率範圍爲5至100 mW)不同之理由是高 ^出力率裝g要求較高載子濃度俾能以較大電流驅動較高 :出功率。如上所述之摻雜範圍能使載子有良好晶性之高 、相奴t下右爲諸如較低功率之光激勵器、發光二極體等 氮化物半導體裝置時，活性層之-部分障層可摻雜η -文雜質或者整個障層可以實質上不含η-型雜質。當摻雜 型雜質時，可對活性層之全部障層或部分障層加以摻 _。當一邵分障層摻雜η-型雜質時，最好對置於活性層 中η-型層邊上之障層加以摻雜。特別是當障層0=ι， ^，3··，）爲從n_型層邊起之第n層時，可將電子有效注入 活性層並製成有極佳發光效率與量子效率之裝置。這也適 用於池層及障層。當障層與活性層均被摻雜時，對從n-型層邊起第η層之障·η(η…2，3···)及第瓜層之池層
Wm (m=i，2，3.··)進行摻雜，亦即先對接近卜型層之 層進行摻雜，即可達到上述效果。 對障層 <厚度並無限制，其厚度最好不要超過A， 特別是類似於活性層之1 〇至3 〇〇 A。 在本發明氮化物半導體雷射裝置中之疊片結構最好包括 二型氮化物半導體之第一傳導類型層及p_型氮化物半導 體之第二傳導類型層。特別是在此等類型層中分別提供 心型敷層與P-型敷層而形成波導。.此時可在敷層與活性 層間形成一導引層與/或電子限制層。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) A7 B7 五、發明説明（ (P-型敷層） ^本發明氮化物半導體雷射裝置中最好 物半導體乱化 m _ p孓氮化物半導體）之p -型敷層做爲第二 不同值道*頒』層。如此則藉在與其中有卜型敷層之層 „ 力員』之層中提供含有η -型氮化物半導體之n•敷 形成於疊片中…-型敷層中所用之氮化物 月且僅而要其大小足以能限制光之折射指數差，最好使 用含？之氮化物半導體層。此層可爲單一層或多層：膜。 尤其是具有氮化鋁鎵與氮化鎵疊在一起之超晶格結構可達 到幸又佳晶性，所以最好是這種結構。此層可摻雜或不捧雜 卜型雜質。對振盪在430至55〇 nm範圍較長波長之雷射裝 k而。，A層最好以摻有P_型雜質之氮化鎵製成。對膜 I厚度並典限制，厚度可在100人至2 範圍内，最好爲 500 A至1 a m，如此可使該膜有滿意之限光層功能。 按照本發明可在活性層與P _型敷層間提供下文中所述之 電子限制層與/或光學導引層。當提供光學導引層時最好 提供在η -型敷層與活性層間，亦即活性層被夹在光學導 引層中間之結構。如此造成SCH結構，使敷層中鋁成分 之比例高於導引層中者而有一折射指數差即可將光限制於 该結構中。若敷層與導引層爲多層結構時，銘成分之比例 以鋁之平均比例來決定。 ’ (Ρ-型電子限制層） Ρ -型電子限制層置於活性層與Ρ -型敷層間或者最好是置 於活性層與ρ -型光學導引層間而發揮限制活性層中載子 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐) A7
之功成因而減少臨兩、、 、 成。尤其H |电流而易於振盪，該層爲氮化鋁鎵製
羊mI疋在罘二傳導類型層中提供p -型敷層與p -型電 子限制層可读釗西士、、 F 别# 7 更有效之電子限制。使用氮化鋁鎵做爲 P -型電子限制 ,^ g時’摻入P -型雜質即能可靠地達到上述 功能，即使不故Μ、 2使不摻雉吓可達到限制載子之功能。膜之最小厚 度爲ι〇Α，悬杯& 对馬20 Α。使膜之厚度在500 Α以内並將公 ,fxGa^xN中x之値設定爲〇或較大，最好是〇 2或較大， P L葙〜、地達到上述功能。n —型載子限制層亦可提供在 土 '邊上而將電洞限制在活性層内。電洞之限制不需 要做f電子限制時之偏置（從活性層之帶隙差）即可完成。 特j疋可用與P _型電子限制層類似之組合。爲能達到良 好t晶性，此層可用不含鋁之氮化物半導體形成且可使用 只活性層 < 障層類似之組合。在此情形下最好將限制最接 近η _^障層載子之n-型載子層置於活性層内或與活性層 接觸之η -型層内。於是藉著提供與活性層接觸之型與 η-型載子限制層可有效將載子注入活性層或池層中。在 另一形式中，可用活性層中與ρ -型或卜型層接觸之層做 爲載子限制層。 [Ρ-型導引層] 按照本發明藉著提供一個將活性層夹在敷層内一個位置 而形成光學波導之層即可用氮'化物半導體形成良好波導。 在此情形下波導厚度（活性層及在兩邊之導引層）設定在 6000 Α以内用以抑制振盪臨界電流4突然增大。最好使厚 度在45 00 A内俾可連續振盪並在基本模式中限定之臨界電 -34- 本紙乐尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） A7 ---------B7 五、發明説明（S2 ) 流上有較長使用壽命。兩個導引層厚度以實質上同在工⑻ A至1 爲佳，最佳在500人至2〇〇〇人範圍内俾能形成良 好I光學波導。導引層是以氮化物半導體製成且具有足以 形成與在其外部將要提供之敷層相較之波導之帶隙能量並 且可爲單膜或多層膜。使光學導引層有等於或大於活性層 所有 < 帶隙能量即可形成良好波導。若爲量子池結構時， 帶隙能量要大於池層者且最好大於卩章層者。再者，提供大 約10 nm或大於光學導引層中活性層所發光之波長之帶隙 能量可以製成良好之光學波導。 产就P-型導引層而言，最好使用在37〇至47〇11111振盪波長 範圍内之未摻雜氮化鎵及使用在較長波長範圍内（450 、上）之氮化銦鎵/氮化鎵多層結構。如此能增大由活性層 人光子導引層所構成波導之折射指數因而增大敷層之折射 指數差。在370 nm以内之較短波長範圍中，最好使用含鋁 氮化物半導體因其吸收邊緣在365 rnn。尤其是最好AlxGai_ χΝ(〇<Χ<1)形成氮化鋁鎵/氮化鎵所製之多層膜，亦即彼 等父互堆疊之多層膜或每層均有超晶格結構之超晶格多層 膜η —型導引層之構造與Ρ -型導引層類似。考慮活性層 之此帶隙而使用氮化鎵、氮化銦鎵並形成含有氮化銦鎵與 氮化嫁交互堆疊之多層膜且使朝著活性層之銦成分減少即 可製成滿意之波導。 ’ [η -型敷層] 在本發明氮化物半導體雷射裝置中用於η-型敷層内之氮 化物半導體僅需與Ρ -型敷層類似之足以限制光之折射指 _______-35- 本紙張尺度適町_冢料(CNS) Μ規格(寧挪公爱) 490898 A7 B7 五、發明説明（33 ) 數差且最好使用含IS之氮化物半導體。此層可爲單一層或 多層膜，特別是有相互堆疊之氮化鋁鎵與氮化鎵超晶格結 構。η -型敷層之功能可用做載子限制層與光限制層。若 使用多層結構時，最好生成含鋁，特別如上所述氮化鋁 鎵，之氮化物半導體層。再者，此層可掺雜或不掺雜η-型雜質而也可對一個構成層加以捧雜。對一個振堡在4 3 0 至550 rnn範圍内較長波長之雷射裝置而言，敷層最好以摻 有η -型雜質之氮化鎵製成。對膜之厚度並無限制，與p -型敷層類似，厚度在100 Α至2 範圍内，最好是500 A 至1 A m，如此可使得膜成爲理想之限光層。 在氮化物半導體雷射裝置内將條形脊放在含鋁之氮化物 半導體内並在露出之氮化物半導體表面與脊之側面上提供 一絕緣膜可有良好之絕緣。在絕緣膜上提供電極亦可製成 不漏電之雷射裝置。這個因爲目前幾乎沒有材料在含鋁氮 化物半導體層内能達到良好電阻接觸而在半導體表面上形 成絕緣膜與電極可有不漏電之良好絕緣。相較之下在不含 鋁之氮化物半導體層上提供電極時，在電極與氮化物半導 體間則很容易有電阻接觸。當電極透過絕緣膜形成於不含 鋁之氮化物半導體層上時，絕緣膜中之小孔則視絕緣膜與 電極品質而定會造成漏電。爲解決此一問題需要有其厚度 足以提供所要求絕緣程度之絕\緣膜或設計電極之形狀與位 置使之不與半導體表面重疊但這卻對雷射裝置構造之設計 會加上相當大之限制。脊之位置甚爲重要，因爲在形成脊 時脊兩邊所露出氮化物半導體表面之面積遠大於脊之側面 -36- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 490898 A7
而在此表面保證有滿意之絕緣。於是雷射裝$之設計 大自由且可用各種構態之電極並可有較大自由來決定電^ t位置，故對脊之形成極爲有利。含鋁氮化物半導體層最 好用上述之氮化|g鎵或氮化銘鎵/氮化鎵之超晶 Z 構。 曰、、，° 做爲第一波導區Cl與第二波導區C2之條 ⑷與第二脊202是移除各脊之兩邊而形成，：二： 1C所π。脊202.提供於上敷層7上而上敷層7在除脊以外 區域中所露出之表面可決定蝕刻之深度。 [電極] 本發明 < 雷射裝置並不限於在條形脊與第二脊上提供電 極之構態。如圖}與圖7所示，電極可提供於幾乎用做^ 一波導區Cl與第二波導區G之第一個條形脊2〇丨與第二個 條形含2021全部表面上。電極亦可僅提供在第二波導區 C2上，如此能優先將載子注入第二波導區G。相反地，電 極吓可僅提供於第一波導區Ci上而波導則分開在諧振器方 向工作〇 [絕緣膜] 在本發明雷射裝置中若一部分疊片被移除且提供一個條 形脊來形成諳振器時，最好將絕緣膜形成於長條之側面及 w兩邊之平面上（脊所在處之表面上）。例如圖1所示之條 形脊被提供後，絕緣膜之提供方式則是從脊之側面延伸至 脊兩邊之表面。 若本發明雷射裝置内使用氮化物半導體時，最好如圖 ______ -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐） A7 B7 五、發明説明（35 ) 8 9所示&供第二保護膜1 6 2做爲絕緣膜。 就第二保護膜而言，除二氧化矽材料外最好使用選自含 有H鍺、說、給及备群中至少一種元素之氧化物或 ，化矽、氮化硼、碳化矽與氮化鋁至少一種化合物，特別 是最好使用結或铪或氮化硼或碳化矽。這些材料中雖然有 二可办於氫氟酸，但用這些材料做爲雷射裝置之絕緣層可 有較二氧化矽埋入層更高之可靠性。若爲以物理汽相或化 學汽相澱積而成之氧化物薄膜時，因使元素與氧有化學量 反應而形成氧化物通常較難，其做爲氧化物薄膜絕緣之可 靠性也較低。相較之下本發明所選元素以物理汽相或化學 汽相澱積之氧化物及氮化硼、碳化矽或氮化鋁等均較氧化 矽有更咼之絕緣可靠性。再者，·當選用其折射指數小於氮 化物半導體之氧化物者時（例如除碳化矽以外者），可有利 地形成雷射裝置之埋入層。此外，當第一保護膜161是以 氧化矽形成時，因氧化矽可用氫氟酸除去，如圖7B所示 僅在脊之頂邵表面形成第一保護膜161並繼續在第一保護 膜161及脊之側面與其兩邊表面上形成第二保護層162 (蝕刻阻止層）而選擇性地移除第一保護層161即可如圖 7C所示在除脊頂部表面外之表面上形成同一厚度之第二 保護膜1 6 2。 第二保護膜之厚度在500 A至1 Am範圍内，最好在1〇〇〇 A至5000 A範圍内。當厚度小於500人時，形成電極時無 法有足夠之絕緣。當厚度大於1 " m•時，無法有保護膜之 統性及良好之絶緣膜。當厚度在上述較佳範圍内時，可 -38-
五、發明説明（3Q 在形成與脊有折射指數差之統-薄膜。 絕可藉氣化物半導體埋入層而形成。若爲半 刑相斟乂土氮化物半導體，亦即與波導區中脊之傳導類 ;二：頒型，例如在第-實例中第二波導區c2中者，可 ·: 化物半導體所製之埋入層做爲第二保護膜。做 裝 瓢 特別舉例馬藉著諸如氮化銘鎵之含减化物半 ，而提供與脊之折射指數差或達到阻流層之功能即可將 2限制在橫向，藉著含銦之氮化物半導tt雷射而提供光吸 =數差即可有雷射裝置之良好光學特性。當使用除半絕 、.表層外之卜型層做爲埋入㈣，第二波導區可爲一個與第 二傳導類型不同之第一傳導類型埋入層。另一方面，在構 成第-波導區之第-脊中，因條形構態之第一與第二傳導 類型層形成於活性層之兩邊，在第—傳導類型層中或第— 傳，類型層與活性層兩邊區域中形成與第-傳導類型不同 之第一傳導類型埋入層而在第二傳導類型層中或第二傳導 類型層與活性層兩邊區域中形成與第二傳導類型不同之第 一傳導類型埋入層。如上所述，在第一與第二波導區内可 7成不同才冓造之埋入I。埋入層是形成於長條側面之一部 分上或者最好在整個表面上，亦即與第二保護膜類似。此 外’當埋入層形成於脊之侧面及脊兩邊氮化物半導體之表 面時，可以獲得較佳之限光效應及節流效應。此種結構在 形成埋入層並在埋入層形成一氮化物半導體層與/或構成 波導區之長條與脊均已置入裝置内幾亦可使用。 本發明氮化物半導體雷射裝置諧振器之長度可在400至 ___ -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 490898 A7
五、發明説明（37 9〇0 μ m範圍内，在此情形下 少驅動電流。 才二制兩^鏡之折射即可減 [製造方法· j 所述，本發明之氮化物半導體雷射裝置可有良好之 再者，以下述過程芻诰a # ..... 如上 ，π組街坷策置可有良 特性。再者，以下述過程製造形成第—波導區 導區c2之脊可製成高準確度及高產量之本發明雷射^之 條形波導區。該製造万法亦可製出高度可#之雷射裝置。 下面對該製造方法加以詳細説明。· 具有在不同基體同一邊所 ，爲能露出如圖7所示在其 層，在蝕刻至該深度後再 如圖8與9所示，當製造一個 形成一對正與負電極之裝置時 上將要形成負電極之η -型接觸 蝕刻形成條形波導區。 (形成條形脊之方法1 ) 圖5所示爲在其上形成氮化物半導體裝置結構之一部分 晶圓之透視圖用於説明按照本發明形成電極之過程。圖6 爲一類似之圖説明本發明另一實例。圖7所示爲形成第二 保護膜後之過程，圖7Β所示爲圖7八中第二波導區C2之斷 面圖而圖7C所示爲圖7D中第二波導區C2之斷面圖。按昭 本發明之製造方法，如圖5A所示在堆疊構 各半導體層後在頂層上第二傳•類型層内之接觸層8上形 成一個條形構態之第一保護膜1 6 1。 第—保護膜161可爲任何材料，只要有與氮化物半導體 不同之蝕刻率即可，且無論是否爲气緣。例如可用氧化矽 (包括二氧化矽）或光阻等，最好用較第二保護膜更能溶於 _ -40- A4規格(2ισχ297公爱)---- 490898 五、發明説明（38 酸之俾能分別出隨後將要形成之第二保護膜之可溶 性。酸最好用氯氣酸而氧化石夕好用爲與氯氣酸相容之材 料。第:保護膜之長條寬度（w)要控制在丨"111至3 //〇1範 圍内。第一保護膜16 i之長條寬度大致相當於構成波導區 脊之長條寬度。 圖5A所示爲形成於疊片表面上之第一保護膜i6i。亦即 在疊片整個表面形成第二保護膜後以石版影印法在第一保 護膜表面形成一個欲有形狀之蔽罩而在接觸層8之表面上 形成如圖5 A所示條形構態之第一保護膜161。 亦可用抹去法形成圖5 A所示條形構態之第一保護膜 1/1。亦即在形成一個有條形構態缝隙之光阻後將第一保 濩膜形成於光阻之整個表面上再以溶解除去光阻而僅留 與接觸層8相接觸之第一保護膜161。用前述之蝕刻而个 用抹去法形成條形構態之第一保護膜即可獲得具有大致爲 垂直端面之良好形狀長條。 如圖5 B所示第一保護膜！ 6 i用做蔽罩來蝕刻接觸層8 未形成第一保護膜1 6 1之部分而按照直接位於第一保護 161下面保護膜之形狀形成條形脊。蝕刻時雷射裝置^ 構與特性會視停止蝕刻之位置而有所改變。 諸如以反應等子蝕刻之乾蝕刻來蝕刻氮化物半導體層 蝕刻氧化矽之第一保護膜則蕞好使用諸如eh之氟化一 物。在第二過程中蝕刻氮化物半導體時則使用通常用於J 他III-V群化合半導體之^2，CC〗4及，sicl4，最好用& 石夕選擇性較高者。 乳 裝 下 不 上 膜 結 合 化 亀 -41 - 本紙張尺度適用t @ ®家標準(CNS) Μ規格(謂Μ9?公爱） _____57 _____57490898 A7 五、發明説明（39 ) 如=5C所示再形成第三保護膜163蓋住條形脊之一部 分。第三保護膜i 63可用對乾蝕刻有阻力之已知阻膜，諸 如光，化樹脂。此時被第三保護膜163蓋住之條形脊變成 構成第二波導區C：2之第二脊2〇2而構成第—波導區Cl之第 一脊201則是形成於未被第三保護膜蓋住之區域内。1上述 t第三保護膜163與第一保護膜161是用來蝕刻疊片上未 形成敗罩之處，蝕刻之深度則爲達到敷層而.形成不同深度 之條形脊（第一脊）。 · 、μ 又 圖7Α所示爲與第一保護膜161不同絕緣材料之第二保護 膜1 6 2形成於條形脊側面與因蝕刻而露出層（圖7中之敷層 5，7)之表面上。第一保護膜161是以與第二保護膜η〕 不同之材料製成所以第一保護膜161與第二保護膜Η]被 選擇性地加以蝕刻。結果當僅有第一保護膜ΐ6ι被以氫氟 酸移除時，第二保護膜162可在敷層5，7表面上（已二蝕 刻露出之氮化物半導體表面）與脊之側面上繼續形成，如 圖7Β所示脊之頂部表面被打開。如上所述之繼續形成第 二保護膜162可保持高絕緣特性。此外，當第二保護膜 162繼續在第一保護膜161上形成時，膜在敷層$，7上可 有統一厚度所以不會發生因膜之不均勻厚度而有之電流濃 集。因蝕刻在敷層5，7中停止，:第二保護膜162是形成^ = Α層5，7表面（露出之頂部表面）下方。但事實上當姓刿 停止於敷層5，7之下方時，第二保護膜則形成於蝕刻停 止處之層上。 在下一步處理中如圖7B所示第一保護膜丨6 j被以抹去法 490898 A7 B7 五、發明説明（4〇 ) 移除，然後在第二保護膜162與接觸層8上形成電極而與 接觸層8有電接觸。按照本發明因有條形開口之第二保蠖 膜先在脊上形成，無必要僅在較窄長條寬度之接觸層上形 成電極而可形成大面積電極能從透過開口露出之接觸芦二 直到第二絕緣膜、。如此可選用能結合電阻接觸功能之^極 材料來形成將用於電阻接觸之電極與用於搭接之電極結人 於一起之電極。 在氮化物半導體雷射裝置巾形成條形波導區時要使用乾 蚀刻因爲濕蚀刻處理困難。因爲在第_保護膜與氮化物半 2體間,選擇性在乾㈣過程中甚爲重要匕氧切用於 弟-保㈣中但在孩層之頂部表面姓刻停止處形成之第二 :護膜中也使用：氧切時則無法達到充份絕緣 ㈣弟-保護膜之材料相同而很難僅移除該保護膜。因此 弟二保護膜要用二氧化石夕以外之材料以保證本發明第一保 擇性。'時因爲在形成第二保護膜後氮化物半導 =:虫刻’在^保護膜與氮化物半導體m刻率之 差並不會造成問題。 (形成條形脊之方法2) =6所示爲在其上形成氮化物半導體裝$結構之晶圓 ^刀（透視圖用以解釋按照本發明形成半導體雷射之過 ί二Π:之處理實質上與方法1中之處理類似，雖 _ 法中當谐斋端面形成之同時，η-型接觸層也被 曝露出來而以蝕列來忐咨不打、 接觸層也被 方法i中…]形成負電極。Μ形成各部分之次序與 、5在方法2中，首先將^型接觸層曝露出 490898 A7 ___—_ B7 ____ 五、發明説明（41 ) 來（圖1 6 A )。此時諧振器之端面也同時形成。接著則如同 方法1來形成條形脊、第_與第二波導區及電極（圖 1 6 B )。如上所述之先以蝕刻形成諧振器之端面亦適用於 以分裂法無法獲得良好諧振器端面之情形。 在本發明雷射裝置中，如上所述可有效形成構成第一波 導區q與第二波導區（：2之條形脊2〇2而且電極亦可形成於 登片脊之表面上。 (蝕刻方法） · 按照本發明之製造方法，當使用諸如反應離子蝕刻之乾 蝕刻做爲蝕刻氮化物半導體層之方法時，最好使用諸如通 常用於第一步處理之CF4氟氣化合物來蝕刻氧化矽製成之 第一保濩膜。在第二步處理中姓.刻氮化物半導體時使用通 常用於其他ΙΠ_ν群化合物半導體之諸如Ο〗，^^^與§丨〇4 等氯氣化合物可使氧化矽有較高選擇性所以很適用。 (晶片之形成） 、圖17所示爲如前所述從晶圓上之疊片製作晶片時切割 位置之斷面圖。圖17A僅顯示基體，圖17b則顯示分割基 體與η-型層之情形。每個在其中形 < —對電極之區域被 視爲一個單元並如圖所示從左至右編號爲τ，π，11；[與 IV。圖l7A中之Ia,IIa與IVa之安排是第—波導區朝向 右方而Ilia則是反方向。圖173中之Ib，1凡與1111?之安排 j第y料區朝向右彳而IVb則是反方向。在分剖前此種 單元之安排可視需要加以選擇。 當沿著A-A線分割時，諧振器端面可因蝕刻而留下。在 -44- f紙張尺度適财_家料(CNS) A4規格(21Qχ 297公爱) 490898 A7 _______ B7 五、發明説明（42 ) 單凡I與II中，諧振器反光邊上之端面爲沿A_ A線分割後 /口著B - B線分割時之分裂刻面。在單元〗〗中諧振器發光邊 上之面亦爲沿著D - d線分割時之分裂刻面。當沿c - C線 分割時，Ilia與IVa中諧振器反光邊上之端面同時形成分 衣刻面。同樣地當沿著E -E線分割時，IIIb與I vb中諧振 器發光邊上之端面同時形成分裂刻面。因此裝置之端面與 諧振器端面視切割位置而定可形成蝕刻表面或分裂表面。 &爲能達到如圖17A所示使基體僅存在於1&與11&間以之 諧振器端面與nb之諧振器端面間之安排，如圖16B所示 已經以蝕刻形成諧振器端面之工作要再向下蝕刻主基體。 向下蚀刻至基體之理由是防止半導體層在分割時斷裂。若 免去圖16A所示之步驟而在單一蝕刻過程中曝露出基體 時，接近在較早蝕刻中已露出之活性層之表面會因長時間 蝕刻而變得粗糙，因而很難獲得良好之諧振器端面。當蝕 刻分爲兩個步驟時，首先如圖16A所示蝕刻至卜型層然 後再蝕刻至基體，可形成良好諧振器端面且分割也較易。 Η 1 6 D所示爲圖1 6 C所示之工作已在箭頭所指位置切開。 使用上述之兩步驟蝕刻可形成圖中之突出部〇。當蝕刻至 基體時需要朝向發射光之方向減少突出部D之長度。這是 因為太寬之D (突出長度）會阻檔從發光面所發之光而 有艮好之遠磁場圖案。D較小，時，至少在發光邊上端面處 較小時，即不會有問題。 (反射器膜） 圖1 8所示爲在諧振器端面上形成一反射器膜之圖。處 ___________ _____- 45 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CN5) A4規抬公爱y 490898 A7 B7 五、發明説明（43 ) 置已分成棒形之半導體而使如圖18所示在反光邊上之端 面或發光邊上之端面與反射器膜相對，反射器膜是以濺射 或類似方式形成。以濺射形成反射器膜且將半導體分爲棒 形並使切割面與反射器膜相對時，即使膜爲多層結構也可 形成厚度一致不太會惡化之高品質反射器膜。當此種反射 器膜用於要求高輸出功率尤其是多層結構之裝置中時更爲 有效，如此可以製成能耐高輸出功率之反射器膜。該反射 器膜甚至可從電極上方濺射而延伸至側邊之諧振器端面。 但是如此時則會消除形成棒形及使端面向上之優點，亦無 法有統一之膜，尤其是若爲多層膜時，因爲膜是從旁邊形 成至端面上所以膜之品質會較差。此種反射器膜可形成於 反光端面與發光端面上或僅在一個端面上且可用不同之材 料。 按照本發明對諸如活性層與敷層之其他裝置結構並無限 制且可使用各種之層結構。例如下文中實例内所述之裝置 結構即可用爲特定之裝置結構。對電極也無限制，各種結 構之電極均可使用。用於雷射裝置各層之氮化物半導體成 分並無限制，可以使用InbAUGancN (0 S b，0 S d， b + d<l)公式代表之氮化物半導體。 按照本發明有已知之生成氮化物半導體方法諸如 MO VPE 、金屬結構化學汽相叙積（MOCVD )、鹵素汽相系 晶術（HVPE )及分子束磊晶術（MBE )。 下面將説明本發明之實例。 、 下面之實例是關於氮化物半導體雷射裝置，但本發明之 -46- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 490898 A7 • ™ - — ·' B7 五、發明説明（44 ) 雷射裝置並不限於此一結構且本發明之技術也適用於各種 半導體。 實例1 下面將説明雷射裝置之第一實例，特別是具有圖8所示 結構第二波導區C2與圖9所示第一波導區Ci之雷射裝置。 在罘一實例中之基體爲藍寶石所製，亦即與氮化物半導 把不同之材料。亦可使用諸如氮化鎵之氮化物半導體做爲 基體。一種絕緣基體諸如具有C平面、R平面或A平面等 王要平面之藍寶石與尖晶石（MgA12〇4)、碳化矽（包括 6 Η，4 Η與3 C )、硫化鋅、氧化鋅、砷化鎵、矽或可與氮 化物半導體晶格匹配之氧化物均可用做不同材料之基體， 要可在基m上生成氮化物半導體即可。最好以藍寶石與 尖晶石做爲不同材料之基體。不同材料之基體可有從常用 <低指數傾斜平面（偏角），在此情形下使用逐步偏角構態 之基體可生成有良好晶性之氮化鎵基本層。 使用不同材料基體時，在基體上生成氮化物半導體基本 層後即以磨光或其他方式除去不同材料之基體而在形成裝 置結構前僅留下該基本層，然後可用基本層做爲單—之氮 化物半導姐基體或者在形成裝置結構後亦可將不同材料之 基體除去。 ： 若如圖8所示使用不同材料基體時，在其上形成缓衝層 與基本層後形成裝置結構可以有良好氮化物所製之裝置^ 構。圖8所示爲第二波導區a内裝置·結構之斷面圖， 所示爲第一波導區q中裝置結構之斷面圖。 __ -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490898 A7 B7 五、發明説明（45 ) (緩衝層1 0 2 ) 在第一實例中首先將具有直徑兩吋在C平面内主要平面 之藍寶石所製不同材料基體101禺入一 MOVPE容器中， 溫度定在500°C，以三甲鎵（TMG)與氨（NH3)形成厚度爲 200 A之氮化鎵緩衝層。 (基本層1 03 ) 生成缓衝層1 02後將溫度定在1050°C而以三甲鎵與氨生 成厚度爲4 vm未摻雜之氮化鎵氮化物半導體層103。此 層用做裝置結構之基本層（用於生成膜之基體）。基本層亦 可用外延橫向蔓延生長方式（ELOG)以氮化物半導體形 成，如此可生成有良好晶性之氮化物半導體。ELOG係指 伴隨有橫向生長之生長方法，也就是在一個不同材料基體 上生長一氮化物半導體層後，其表面被一保護膜掩蓋而在 其上很難生長有條形構態與固定間隔之氮化物半導體，氮 化物半導體則是從透過保護膜缝隙所露出之氮化物半導體 表面新生長出來而蓋住整個基體。亦即當交互形成一個被 蔽罩掩蓋之區域與一個露出氮化物半導體之未被蔽罩掩蓋 之區域且氮化物半導體透過未被掩蓋區域所露出之氮化物 半導體表面再生長時，該層先朝著厚度方向生長但隨著生 長之進行最終也朝橫向生長而蓋住被蔽罩所蓋區域於是蓋 住整個基體。 ’ ^ ELOG生長過程也包括形成一開口而使基體表面曝露於 首先已在不同材料基體上所生成之g化物半導體層且氮化 物半導體從位於開口側面處之氮化物半導體向邊生長而形 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 490898
成一個膜。 按照本發明可使用此一有各種變化之ELOG生長法。當 使用ELOG生長法生成氮化物半導體時，橫向生長形成之 氮化物半導體有良好晶性所以可獲得有整個良好晶性之氮 化物半導體層。 然後將構成裝置結構之後續各層堆疊在氮化物半導體所 製之基本層上。 (η -型接觸層1 〇 4 ) 首先以二甲鎵、胺及矽烷做爲雜質氣體在氮化物半導體 基體（基本層）1〇3之上用1〇5(rc之溫度形成4 5 厚摻有 lxi〇18/cm3濃度矽之氮化鎵所製n-接觸層3。 (防裂層1 0 5 ) 然後以三甲鎵、三甲銦及胺用8〇〇r之溫度形成〇 i5 厚InQ.()6Gac)，，94N所製之防裂層1〇5。防裂層可以免去。 (η -型敷層1 〇 6 ) 在以三甲鋁、三甲鎵與胺做爲原料氣體並以1〇5〇χ：之溫 度生成厚度爲25 A未掺雜之氮化銘鎵生長層a後，三甲铭 之供應停止而以碎烷氣做爲雜質氣體而形成厚 有濃度秒之氮化鎵層B。此一操作重複16〇;; 俾堆疊A層與B層而形成總厚度爲8〇〇〇 A多層式（超晶格結 構）η-型敷層106。此時當未'摻雜之氮化鋁鎵中鋁之比例 在0.05至0.3情形下提供足以使敷層工作之折射指數差。 〇-型導光層107) -» 然後以類似溫度並使用三甲鎵與胺做爲原料氣體而形成 49- 490898 A7 __ B7 五、發明説明（47 ) 厚度爲0.1 "m未掺雜之氮化鎵卜型導光層工〇7。此層可掺 雜η ·型雜質。 (活性層1 0 8 ) 然後將溫度定在800°C並以三甲銦、三甲鎵與胺做爲原 料氣體及碎燒氣做爲雜質氣體而形成摻有5 X 10i8/cm3濃度 石夕之Ino.osGao，，95!^之障壁層，其厚度爲1〇〇 A。於是停止供 應矽烷氣並形成厚度爲50 A之未摻雜之InuGauN池層。 此一作業重複三次俾形成多重量子池結構之活性層1 〇 8， 其總厚度爲55〇A而最後一層爲障壁層。 (p -型電子限制層1 0 9 ) 然後以類似溫度用三甲鋁、三甲鎵與胺做爲原料氣體及 CRMg做爲雜質氣體形成厚度爲1〇〇 a摻有濃度爲1 X 1019/cm3鍰之氮化铭鎵p -型電子限制層丨〇9。可不提供此 層雖然有此一電子限制層時其功能有助於減小臨界。 (p-型導光層1 1 0) 然後將溫度定在1050°C以三甲鎵與胺做爲原料氣體而形 成厚度爲750 A未摻雜之氮化鎵所製型導光層11〇。 當生成p -導光層1 1 〇做爲未摻雜層時，從p _型電子限制 層109擴散之鎂將鎂之濃度增至5χ 1〇i6/cm3而轉變爲型 層。另一方面亦可在生成時故意對此層掺入鎂。 (p -型敷層1 1 1 ) · 然後以1050 C之溫度形成厚度爲25 a之未摻雜之 Alo.bGaowN層，於是停止供應三曱.鋁並以Cp2Mg形成厚 度爲25 A之摻雜鎂之氮化鎵層。此一作業加以重複而形成 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) A7
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公酱) 490898 A7 __ B7 五、發明説明（49 ) 形成二氧化矽保護膜，.並且心型電極將要形成於其上之 η-型接觸層104之表面被用四鋁化矽氣體並以反應離子蝕 刻法加以蝕刻而曝露出來，如圖8所示。爲達到對氮化物 半導體深度蝕刻之目的，二氧化矽最適於用做保護膜。在 η-型接觸層104露出之同時，將要成爲諧振端面之活性層 端面也被露出而使蝕刻端面成爲諧振端面。 曰 下面將詳細説明做爲條形波導區之第一波導區q與第二 波導區C2之形成方法。首先以程式化數據處理器在最上面 p-型接觸層（上接觸層）8之整個表面形成厚度爲〇5"瓜 之氧化矽（主要爲二氧化矽）第一保護膜。第一保護膜 是以圖案法形成（見圖5 A)。第一保護膜161之圖案製作 是以影印石版術及反應離子蝕刻.器具並以四氟化矽氣體進 行。然後以第一保護膜161做爲蔽罩來除去一部分严型接 觸層H2與P-型敷層1U使得在蔽罩兩邊留下很薄之严型 敷層1 1 1而在活性層3上形成條形脊（見圖5 B )。結果形成 構成第二波導區C2之第二脊2 〇2。該第二脊之形成是蝕刻 一部分P-型接觸層112與卜型敷層ιη，對敷層i n之蝕 刻深度爲0.01 Am。 形成條形第二脊後在除第二脊之一部分外（構成第一波 導區之部分）形成一光阻膜做爲第三保護膜163 (見圖 5C)。第一保護膜161仍保留在將要形成第二與第一波導 區處脊之頂部表面。 換用反應離子蝕刻器具後第三保_膜163與第一保護膜 1 6 1用做蔽罩以四氟化矽氣體來蝕刻將要形成第一波導區 -52- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱) 490898 A7 _____ B7 五、發明説明（5〇 ) $刀中弟一保護膜161之兩邊，姓刻之深度要露出η -型敷 層106而形成構成第一波導區Ci之條形構態第一脊。條形 第一脊之形成是將第一脊兩邊之型敷層1〇6加以蝕刻至 其厚度變爲0.2 απι。 然後將其上形成有第一波導區q與第二波導區c2之晶圓 轉至物理汽相澱積器具，厚度爲〇·5 "瓜之氧化錘（主要爲 二氧化錘）第二保護膜i 6 2繼續在第一保護膜i 6 1表面、 第一與第二脊側面、因蚀刻而露出之P -型敷層111及卜型 敷層106上（見圖7A)。 形成第二保護膜1 6 2後晶圓被加以600°C之熱處理。當 第二保護膜是以二氧化矽以外之材料形成時，熱處理之溫 度勿低於300°C，最好爲400°C或更高但要低於形成第二保 護膜後氮化物半導體分解之溫度（ 1200°C)，這樣可使第二 保護膜較不會溶解於用於溶解第一保護膜之材料（氫說 酸）。 然後將晶圓浸入氫氟酸内除去第一保護膜1 6 1 (抹去過 程）。於是在p -型接觸層112上之第一保護膜161被除去 而露出p -型接觸膜112。第二保護膜162是以上述之處理 形成於第一波導區Q與第二波導區C2上所形成條形第一脊 201與第二脊2〇2之側面上及延續至該處脊兩邊之表面上 (位於第二脊兩邊p -型敷層if 1之表面及位於第一脊兩邊 η -型敷層之表面）如圖7C所示。 在Ρ -型接觸層112上之第一保護膜161被除去後，在露 出之ρ -型接觸層表面上形成鎳/金所製ρ -型電極120而與 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)
裝 訂
490898 A7 ____ B7 五、發明説明（51 ) 之作電阻接觸。p -型電極120如圖8所示形成於第二保雙 膜162上方，其長條寬度爲100 。在第_實例中卜型 電極1 2 0僅形成於第一波導區Cl與第二波導區C2中朝著2 條之方向，p -型電極120之長度並不到達第二波導區〇之 兩端。形成第二保護膜162後，在與已露出卜型接觸層 104上之長條平行方向形成鈥/鋁所製之^型電極21。 然後將用於將要形成p -型與η -型電極引出電極處之區域 加上蔽罩並形成二氧化矽與二氧化鈦所製之多層介質膜 164。除去蔽罩後在多層介質膜164中形成用於露出卜型 與η -型電極之小孔。透過這些小孔在ρ _型與η _型電極上 形成鎳-鈦·金（ 1000 A-1000 A-8000 Α)所製之引出電接 1 2 2，1 2 3。在第一實例中第二波導區〇2中形成之活性層 108寬度爲200 (與諧振器方向垂直方向之寬度）。導 引層也形成類似寬度。 形成p -型與η -型電極後藉著進一步蚀刻至露出基體而在 第一波導區Q與第二波導區(：2之末端形成諧振端面。 在第一實例中之雷射裝置中諧振器之總長度爲650 A m 而第一波導區Q之總長度爲5 a m，包括諧振器之一個端 面在内。於是第二波導區C2之總長度爲645 " m，包括另 一端面在内。在以蚀刻形成之端面上形成二氧化；?夕與二氧 化鈦所製之多層介質膜。然後將晶圓之藍寶石基體打磨成 厚度爲70 jum並從基體邊將之分成棒狀，再將棒狀晶圓進 一步分成各個裝置而獲得雷射裝置。 在第一實例中是在被蝕刻之表面上形成多層介質膜而形 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490898 A7
面（11-00) Μ而分 成諧振端面，晶圓可沿著氮化鎵分裂表 成棒狀俾使用該表面爲諧振端面。 以上述万式製作之第—實例雷射裝置已證實在波長4〇5 ⑽有30讀輸出功率之連續振盛，纟室溫中之臨界則爲 UkAW。同時也獲得有良好遠磁場圖案之束及i $之寬 長比，這顯示用於光碟系統光源之理想束特性。這種極佳 特性之達成是透過本發明之特點僅藉著調整發光邊上第一 波導區 <：丨脊之寬度而不去管其功能主要爲_增益區之第二 波導區C2長條之寬度即可發射出欲有光學特性之雷射束。 罘一實例之雷射裝置也無5至3〇mW光學輸出範圍内之橫 向移位，所以有適用於光碟系統讀寫光源之有利特性。同 時孩雷射裝置以可與傳統式折射.指數導引雷射裝置相較之 30 mW驅動時即有良好性能。 在第一實例中如圖7C所示n-型電極可提供在蓋住第一 波導區C i之長度上。此一結構可製成有極佳束特性與較長 使用壽命之雷射裝置。 [實例2 ] 本實例中雷射裝置之製造除第一波導區（^之長度爲i 一❿ 外’其餘均與第一實例中者類似。爲形成此一小長度之第 一波導區Ci，使第一條形脊較_振器之最終長度更長（例 如數十至大約1〇〇 "m)，然後/在第一波導區Ci欲有長度之 處蚀刻或分割基體。結果使得以穩定形狀形成第二脊2 〇 i 較在第一實例中者難，雖然以此一長^度仍可對橫向振蓋模 式有良好控制。第一波導區較短之長度也較第一實例可稍 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 490898 A7 B7 五、發明説明（53 ) 微改善裝置之壽命。 [實例3 ] 第三實例中之雷射裝置除在其兩端各形成長度爲5 //m 之第一波導區外（參考圖4B)，其餘構造與第一實例中者 類似。亦即第三實例之雷射裝置將第二波導區C2置於中間 而第一波導區Ci則位於其兩邊，第一波導區q包括諧振器 端面。第三實例中雷射裝置之構造有與第一實例中者類似 之遠磁場圖案與寬南比。 [實例4 ] 本實例中雷射裝置除構成第二波導區〇：2之第二脊2 0 2之 形成是藉蝕刻而在第二脊兩側留下500 A厚之p ·型導引層 外’其餘構造與第一實例中者類似。如此所獲之雷射裝置 較第一實例中者有較低之臨界亦可有與第一實例中類似之 束特性。 [實例5 ] 第五實例雷射裝置之構造除在第一波導區q與第二波導 區C2間提供一傾斜表面外，其餘與第一實例中者類似（見 圖 4 A) 〇 尤其是在第五實例中，在第一波導區q與第二波導區C2 間义界内在位於第一脊兩側n _型敷層1 〇 6表面與位於第二 脊兩側P -型敷層1 1 1表面間蝕'刻形成截面與η -型敷層1〇6 表面成90。之角度。 雖然以上述方式製造之雷射裝置在.裝置特性上較之第一 實例中者會有些變化，但可獲本發明良好遠磁場圖案之效 -56- 本紙α1Λ(2ι〇χ297公釐) 490898 A7 B7 五、發明説明（54 果並達到可靠性之改善。 [實例6 ]
% 第/、貝例田射裝置之構造除如圖i 3所示在第一波導區A 與弟一波導區C2間提供一第三波導區外，其餘與第一實 例中者類似。尤其是在第六實例雷射裝置中當第二脊2 〇 2 蝕刻I深度到達第二傳導類型層型敷層n 〇後，當向 下蝕刻至第一傳導類型層型敷層丨〇6)而形成第一脊之 同時也形成從諧振器AA方向有一 2〇。角度“側面2〇4之第 二波導區C3。因此製成除有第一波導區Ci與第二波導區q 外更有第三波導區C3之第六實例雷射裝置。在上述構造之 第π實例雷射裝置中擴散在第二波導區G活性層平面内且 已被導引之光反射在第三波導區C3之端面2〇4上且被導向 第一波導區Ci，所以該光會被順利地導引。亦即在諧振器 方向被導引之光以（90。- “）之入射角落在側面2 〇 4上時， 該光可在側2 0 4上有總反射並可被導入條形波導區且無損 失。在第二波導區C2與第三波導區C3中藉著在第二傳導類 型層（P -型敷層111)上之第二脊202而在活性層平面内提 供有效折射指數差且形成條形波導區。在第三波導區c3中 從第二脊正下方區域出來而被導引之光可理想地導入第一 波導區C" 在第六實例中，如上所述0側面2 0 4傾斜於第一波導區 Q中第一脊2 0 1之側面，光可被順利加以導引。側面2 〇 4 與第二波導區C2間之交界處亦可如圖1 3所示並無彎曲而 直接連接至第二波導區C2。 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210，x 297公釐) 490898 A7 _— B7 五、發明説明（55 ) 在第六實例雷射裝置中，如上所述因導入活性層平面内 條形波導區中或在第二波導區C2中來自該處之光能有效導 入第一波導區Ci，裝置特性可予改善。在第六實例之雷射 裝置中特別可減小電流濃度之臨界而改善斜面效率。 [實例7 ] 第七實例中雷射裝置之構造除以兩步驟構成第一波導區 (^及以兩步驟形成側面外，其餘與第一實例.中者類似。 尤其在第七實例中以不到達活性層之蚀刻深度形成條形 脊後在將要形成第一波導區處一個較脊之長條寬度更寬之 脊向下蝕刻至η -型敷層i 〇 6而形成兩階式之脊。 圖1 4 A所示爲第七實例雷射裝置結構透視圖，圖1 4 c爲 第一波導區q之斷面圖而圖1 4B則爲第二波導區C2之斷面 圖。在圖1 4 A所示之第七實例雷射裝置中，第一波導區Ci 是形成爲含有寬度爲Swl上脊與寬度爲Sw2下脊之兩階式 脊。在第一波導區q内，因活性層位於下脊内且活性層3 之寬度是依下脊之寬度Sw2而定，實質上波導可視爲是由 下脊形成。第七實例之結構較之第一實例中形成第一脊時 更易於控制下脊之寬度Sw2 ,因此可準確形成第一波導區 活性層之寬度。這是因爲當以圖5所tf方法形成構成第1一 波導區(^之第一脊2〇1時是用單一蔽罩分兩步驟之蚀刻進 行，一個步驟是在與先前已形'成之第二脊共用部分與其下 方部分間之交界内形成而第二次蝕刻深度則到達第一傳導 類型層而使得無法準確控制下方部分；之寬度。 按照第七實例在與第二脊之共同蝕刻過程中蝕刻上脊 1 58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公羡) 五、發明説明（56 ) 後，下脊之形成是用與形成上脊時不同之蔽 因此下脊可有準確寬度而位於下脊内之活性層3也有準確 之寬度。 因此按照本實例可製成與第—實例中有同樣特性之雷射 裝置且在製造時變化較少。換言之，第七實例之雷射裝置 有利於製造。 [實例8 ] 第八貝例雷射裝置I結構有在第一波導區與第二波導區 間之第三波導區而第三波導區之構成與第六實例中者不 同0 特別疋在第八實例雷射裝置結構中之第三波導區C3是由 在P-型敷層111與P-型接觸層112上之第三脊構成，如圖 1 5 A所示，第三脊朝著第一波導區減小其寬度。 因此按照第八實例，形成第三波導區能夠將寬度不同之 第一波導區與第二波導區加以連接而不必分別改變波導寬 度。 圖1 5 A爲第八實例雷射裝置結構之透視圖而圖i 5 b爲活 性層之斷面圖。在圖15B中第二脊底部之寬度爲Swl而第 一脊活性層部分之寬度爲Sw2。 圖1 5 B中之想像線（一橫兩點之線）是第二脊與第三脊在 活性層橫斷平面上之投影。0第二波導區與第三波導區之 波導是藉著在對應於第二脊與第三脊之活性層内提供有效 折射指數差而構成，該想像線（一橫和點之線）實質上可視 爲表示第二波導區與第三波導區之波導。 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210'x 297公釐） 490898 A7 ______ B7_. 五、發明説明（57 ) 上述製造之第八實例雷射裝置結構有與第一實例類似之 極佳特性。 [實例9 ] 第九實例爲以與第一實例不同之方法製造類似於第一實 例結構雷射裝置之舉例。 在第九實例中第二脊是在已形成第一脊後才形成。 特別是在形成堆疊之各層後，如圖5 A所示在疊片表面 上形成條形第一保護膜i 6 1。然後如圖6 A所示在除第一 保護膜161之一部分外（將要形成第一波導區處）形成第三 保護膜163並將第一保護膜ι61之兩邊蝕刻至露出下方敷 層5 (η-型敷層1〇6)之深度而如圖6B所示形成第一脊 2 〇 1 °然後在暫時除去第三保護膜i 6 3後，如圖6 C所示形 成第二保護膜163蓋住第一脊201，在此情形下除第一保 護膜161兩邊部分外將要形成第二波導區之部分至少由第 一保護膜及第三保護膜163中之一個所掩蓋。造成此一狀 態後再將未被第一保護膜1 6 1與第三保護膜丨6 3蓋住之區 域蝕刻至未到達活性層之深度。 此時將構成第一波導區Cl與第二波導區c2之脊之寬度與 高度定在與第一實例類似之値。然後將第一波導區q上之 第二保護膜163除去而僅留下成爲條形蔽罩之第一保護膜 1 6 1，接著進行類似於第一實'例之後續處理而在長條之側 面上及從該處繼續之氮化物半導體層表面上形成第二保護 膜（埋入層）。於是即獲得與第一實例類似之雷射裝置。按 照上述第九實例之方法，雖然處理過程次數較第一實例之 ___· 60 - 本紙張尺度適用巾g國家料(CNS)八4規格(21()：<297公釐）-- ----- 490898 A7 B7 五、發明説明（58 ) 方法有所增加，但可製出與第一實例類似之雷射裝置。 [實例1 0 ] 第十實例爲使用氮化物半導體基體製造雷射裝置之舉 例，其基本置之構成有圖8所示結構之第二波導區C2及圖 9所示結構之第一波導區Q。 (基體101) 在第十實例中使用以下述方式製造之厚度爲80 之氮 化鎵氮化物半導體基體。 準備一個425 //m厚直徑爲2吋及主要平面在C平面上而 取向扁平表面在A平面之藍寶石基體做爲在氮化物半導體 上生長之不同材料基體。晶圓後放入一金屬有機化學汽相 澱積（MOCVD)反應容器中。然後將溫度定在510°C並使用 氫做爲載子氣體及胺與三甲鎵做爲原料氣體在藍寶石基體 上形成一 200 A厚之低溫生長氮化鎵緩衝層，接著將溫度 定至1050°C使用三甲鎵與胺做爲原料氣體生成一 2.5厂111厚 未摻雜之氮化鎵基本層。在從與藍寶石基體取向扁平表面 (A平面）垂直方向θ = 0.3°之方向形成若干個每個6 寬 相互平行之長條形二氧化矽蔽罩而使蔽罩間之間隔（蔽罩 小孔）爲14 "m。然後將基體放回MOCVD器具而生成15 // m厚未摻雜之氮化鎵。在此一過程中，選擇性地透過蔽罩 小孔生成之氮化鎵主要生在故罩小孔内之縱向（厚度方向） 及蔽罩上之橫向而形成蓋住蔽罩與蔽罩小孔之基本層。以 上述方式生成之基本層中可減少橫向,生成氮化物半導體層 内穿通錯位之發生。特別是穿通錯位發生之情形爲在蔽罩 -61 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 五 發明説明 (59 小孔上與蔽罩中心週圍從蔽罩兩邊橫向到達正在生長中氮 化物半導體前部相接處之錯位密度增至大約〗〇1()/咖2時除 '、中。#刀外蔽罩上之錯位密度減至約1 〇8/cm2 〇 然後將晶圓放入卣素汽相磊晶（HVPE)器具内而在基本 f上生成約100 Am厚未摻雜之氮化鎵（生長至約"瓜 厚之層即稱爲厚膜層）。然後將+同材料之基體、低溫生 長^缓衝層、基本層及一部分厚膜層除去僅留下厚膜層
(單化）而獲得8〇" m厚之氮化鎵基體層。雖然以HvpE =成之厚膜層亦可用氮化鎵以外之氮化物半導體製成，但 最好使用氮化鎵或氮化錯，這樣容易生成按照本發明有良 好晶性〈厚氮化物半導體層。不同材料之基體可在下文中 所説之形成裝置結構後或形成波導或電極後除去。當不同 材料之基體在將晶圓分割成棒形或晶片前除去時，氮化物 半導體之分裂平面（近似六邊形系統之{ιι_〇〇} Μ平面， {1〇1〇} A平面，{0001}c平面）在切割或分裂成晶片時可 以加以使用。 (基本層1 02) 在氮化物半導體基體上形成—大約15㈣厚之基 1〇2而使得亦可橫向生長。形成時可使用在製作氮化物‘ 導體基體時所用類似於基本層之條形二氧切 (緩衝層103) · ^ 在基本層！ 02上形成未择雜之氮化銘録（銘 所製缓衝層1〇3。雖然若使用橫向生長之 ]馬0.〇1 製或使用橫向生長所形成之基本層爲氮化鎵：：時所 -62- 本紙杀尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公爱 1 490898 五、發明説明（6〇 ) 去緩衝層1 0 3，但最杯、:a e… 逐疋形成緩衝層103因爲使用熱膨 腺係數較氮化鎵低之氮化物半導體，亦即Ala^aNh 叫或此類材料所製之缓衝層⑷可減少有小坑之發生。 亦即當一種氮化物半導髀如 令恤3问基本層102之情形生成在伴 隨有橫向生長之另-種類型氮化物半導體上時就可能 小坑，緩衝層103有防止出現小坑之效果。 緩衝層1〇3所含銘之比例也最好爲〇<a<〇 3，如此可形 成有艮好晶性之緩衝層。形成緩衝層1〇3後可形成一並成 分類似於緩衝層之n-型接觸層，如此亦可給予n_型接觸 層1 04 ·、犮衝效果。亦即當至少有一個缓衝層形成在橫向生 成層（氮化鎵基體)與構成裝置結構之氮化物半導體層 或在裝置結構内活性層與橫向生成層（氮化鎵基體）之間 時，衝層103會滅少小坑並改善裝置之特性，緩衝層最 好在裝置結構内基體邊下方敷層與橫向生成層（氮化^基 體）足間。當缓衝層也執行η _型接觸層之功能時，其中含 鋁之比例最好在0.；1以内而可有與電極之良好電阻接觸: 形成於基本層102上之緩衝層可類似於上述形成於不同材 料基體上之緩衝層以300至9〇〇τ範圍内之低溫生成，溫度 在800至1200°C範圍内之單一晶體生長可改善減少小坑之 效果。再者，緩衝層1〇3可摻雜n-型或卜型雜質，亦可不 摻雜，不過最好是不摻雜而生'長俾能有良好之晶性。若提 供兩個或更多緩衝層時，可變更心型或卜型雜質濃度與/ 或铭之比例來形成此等層。 63- 490898 A7 —_______B7 _____ 五、發明説明（61 ) (η -型接觸層1 〇 4 ) 在緩衝層1.03上形成4々历厚掺雜有3X1018/cm3濃度矽之 Α1〇·οιGa〇，，99N户斤製之n -型接觸層1 〇 4。 (防裂層1 0 5 ) 在η-型接觸層1〇4上形成〇15 "瓜厚心別以^以所製之 防裂層1 0 5。 (η -型敷層1〇6) 在防裂層1 05上形成總厚度爲i 2超晶格結構之η-型 敷層1 0 6。 η-型敷層106是以交互堆疊25以瓜厚未摻雜之 In0.G5Ga()，，95N與摻_有1 X l〇19/cm3濃度矽之氮化鎵層之方式 形成。 (η-型導光層1 〇7) 在η-型敷層106上形成〇·15 厚未掺雜之氮化鎵卜蜇 導光層1 07。 (活性層1 〇 8 ) 在η -型導光層1〇7上形成總厚度爲55〇 a之多重量子池 結構活性層1 0 8。 活性層1〇8是以MO A厚摻有5 xl〇iVcm3濃度矽之 InowGa。，，^所製之障壁層⑻與5〇 A厚未摻雜之 In0.i3Ga〇，，87N 所製池層（W)而以（b)_(w)-(B)-(W)-(B)之次序 形成。 (P -型電子限制層1 0 9 ) 在活性層108上形成100 A厚摻有lxl〇2〇/cm3濃度鎂之p- -64- 490898 A7 B7 五、發明説明（62 ) 型AlQ.3Ga〇,，7N所製p -型電子限制層1 0 9。 (P-型導光層.1 1 0)
在P -型電子限制層109上形成0.15 厚摻有IX l〇18/cm3濃度鎂之p-型氮化鎵所製p-型導光層11〇。 (P -型敷層1 1 1 ) 在導光層1 1 0上形成一個總厚度〇·45 a m之超晶格結構 p -型敷層111。 P-型敷層1 1 1之形成是堆疊25 A厚未摻雜之AlG.^Ga^^N 與摻有1X102Q/Cm3濃度鎂之氮化鎵層。 (p -接觸層1 1 2 ) 在p-型敷層111上形成摻有2xl02〇/cm3濃度鎂15〇 A厚之 η -氮化鎵所製p -型接觸層112。· 形成從η -型接觸層1〇4至ρ -型接觸層112之裝置結構 後’ η -型接觸層1 〇 4被曝露出來並加以蚀刻而形成該3 1 及第一波導區C：2且在第一脊與第二脊側面及伸至其處之氮 化物半導體層表面上形成第二保護膜162 (埋入層），其 情形與第一實例類似。此時將第二脊兩邊之ρ -型導光層 1 1 0姓刻至使膜變爲〇 j " m厚之深度而形成構成第二波導 區C2之第二脊。 下面將説明形成第十實例雷射裝置諧振端面之方法。 在第十實例中藉著放置一對、射裝置並使之在與—對稱 平面之對稱安排中相對即可有效形成諧振端面。 一波導區C丨（一對相耦合雷射装 特別是在10 " m長之第 置之第一波導區）（圖17B中IIIb與IVb部分）之兩邊各形成
490898 A7 B7 五、發明説明（63 ) 每個爲645 yum長之第二波導區c2。 第二波導區C2兩邊上之外端面在蝕刻使n_型接觸層露出 時也同時形成。 然後與第一實例相似在η -型接觸層1 〇 4與p -型接觸層 112之表面形成η-型電極121與p -型電極12〇。 接著在已露出I整個表面，包括第二波導區之端面及構 成波導區各脊之側面在内，形成介質多層膜所製之絕緣膜 (反射器膜）1 6 4。 如此形成之絕緣膜164在第二波導區〇2之端面有反射器 膜之功能而在其他部分則有絕緣膜功能（尤其是防止ρπ 電極間短路之功能）。在第十實例中卜型電極12〇形成於 P-型接觸層之一部分上，其寬度較卜型接觸層112長條之 f度小而不似圖8與9中所示者。p-型電極12〇僅形成在 第二波導區朝著長條方向之頂部而與第二波導區之末端 有一小段距離。 =然將η-型與p-型電極上之一部分絕緣膜164除去使電 極露出而形成在電極表面上有電連接之增耗墊電極122， 123° 匕接著在1〇 " m之第一波導區Ci中心週圍（圖HE 線所 指者）沿著Μ表面將氮化物半導體分裂成棒形，再沿著與 裝置間分裂Μ平面垂直之Α平面朝著與諧振器平行之方向 將此等棒分裂而獲得晶片。 上迷所獲之雷射晶片有大约5 " m。長之第一導 ⑷叫之第二波導區C2,第一波導區q之端面用做發 -66- :297公釐） 張尺度適用巾國國家縣(CNS) A4規格(21〇: 490898 A7 B7 五、發明説明（64 ) 光邊，與第一實例中者類似。 上述所獲之雷射裝置有2.5 kA/cm2之臨界電流密度及室 溫4.5V之臨界電壓連同用於所射出雷射束之405 nm振盪波 長與1.5之寬高比。在30 mW連續振盪時，該雷射裝置可 在高輸出功率上操作1000小時或更長。該雷射裝置能在5 mW至80 mW輸出範圍連續振盪並有適用於此一輸出範圍 中光碟系統光源之束特性。 [實例1 1 ] 第Ί--實例中雷射裝置之構造是用80 厚之摻碎η -氮 化鎵做爲基體1 0 1而不是用第十實例中之未掺雜80 # m厚 之氮化鎵。摻矽η -型氮化鎵之製成是在不同材料基體上 形成一個低溫生長緩衝層並形成一個伴隨有橫向生長之基 本層且以鹵素汽相磊晶術形成一個100 V m厚之摻矽η -型 氮化鎵厚膜，然後除去不同材料基體。 在第十一實例中以摻矽AlowGa^^N所製之缓衝層1 0 3 是形成於η-型氮化鎵基體1 0 1上而其上與第一實例類似已 經形成堆疊之從η -型接觸層1 0 4到ρ -型接觸層1 1 2之各 層。 然後以蝕刻形成一分隔槽而露出ρ -型接觸層1 1 2之表面 以便界定將要形成之裝置波導區位置。在第十一實例中與 第一實例不同的是不需要空間用於在露出之η -型接觸層 表面上形成η -型電極以便於基體兩邊製成相對電極之結 構而不必在同一邊形成一對正與負 < 電極。所以鄰接之裝 置較之第九實例更能靠近。 -67- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐） 490898 A7 ________ B7 五、發明説明（65 ) 在第十一實例中，以蝕刻露出n -型接觸層來界定不同區 域’但亦可不用蚀刻而以下述方式達成結構之相對安排。 形成分隔槽時可使η_型接觸層與基體間之層露出或者形 成分隔槽而露出基體。再者，若藉露出基體來形成分隔槽 時’可將基體蝕刻至中途而露出基體。 並不需要爲每一裝置界定一個區域時，如第九實例所述 可形成一個區域共同構成兩個裝置或三個裝置（例如圖 17Α與17Β所示之in與ιν部分即是共同形成者）。 同樣在與導光方向垂直之方向可連續形成若干區域而不 必在裝置間形成分隔槽。 以蝕刻深於活性層方式形成分隔槽並沿槽（如圖1 7 a與 17B所示之A_A部分）分割可避免活性層因分割而裂開成 片。 '在第十只例中母一裝置之區域均分開而成個別裝置。 然後與第十實例類似形成構成波導區之條形脊並在對應於 每一裝置 < 每一區形成第一波導區Ci與第二波導區q。第 一波導區之長條長度爲1〇 。 接耆與第十實例類似僅在第二波導區C2内p _型接觸層表 面上形成其寬度小於p_型接觸層寬度之條形严型電極。 條形p-型電極之長度不要到達構成第二波導區〇2之第二脊 之端面而要與之稍微隔開。’ 然後在基體背面（相對於其上形成裝置結構之基體表面） 形成η-型電極。接著與第十實例類似在形成裝置結構 處基體邊之整個表面上形成_介質多層膜之絕緣膜（反射 -68- 490898 A7 B7 五、發明説明（66 ) 膜）164且在有一部分p -型電極露出情形下形成一增耗墊 電極與相對之p -型電極電連接。 最後在位於第一波導區Q中心處之D - D切割位置垂直於 諧振器之方向沿著裝置間A - A切割位置之基體Μ平面分裂 而分成棒形並沿垂直於分裂平面之Α平面在裝置間進行分 裂而獲得晶片形式之雷射裝置。 上述獲得之雷射裝置有在第一波導區^末端處之分裂表 面及在第二波導區C2末端其上有反射膜之蝕刻端面做爲諧 振端面並能夠有雷射振盪。上述之雷射裝置有與第十實例 中類似之極佳雷射特性。 [實例1 2 ] 第十二實例雷射裝置之製成是在蝕刻至η -型接觸層之同 時形成諧振器端面並在第十一實例中蝕刻至基體後沿著圖 1 7 Α所示I與II中之A Α切割表面將諧振端面間之基體分 開。此時從諧振器端面突出部分之尺寸定爲3 a m。上述 所獲之雷射裝置有與第十一實例類似之裝置特性與光學特 性之極佳雷射特性。 [比較實例1 ] 第一比較實例所製之雷射裝置有形成在其全部長度上之 第二波導區C2但並不形成第一波導區Ci。 在第一比較實例中構成裝置#之各層類似於第一實例之相 互堆疊。然後如圖5 B所示以第一保護膜1 6 1做爲蔽罩而 形成第二個條形脊從裝置之一個端面伸至另一端面。 然後在形成於第一脊整個長度上及其被蝕刻露出之兩邊 -69- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 490898 A7 B7 五、發明説明（67 ) 表面上之第一脊側面形成二氧化锆之保護膜。然後將晶圓 浸入氫氟酸中而以抹去法除去第一保護膜161。於是與第 一實例類似形成諧振端面與電極而獲得僅有構成第二波導 區C2第二脊之第一比較實例雷射裝置。 在如上所述製造之第一比較實例雷射裝置中很難有效抑 制不必要之橫向模式而降低橫向模式之穩定性且會經常發 生在電流-光學輸出特性中之扭折。 尤其是在較大光學輸出功率之高輸出範圍内，例如光碟 系統中書寫資料所需之30 mW輸出功率，可能會發生橫向 模式之移位。也因爲裝置特性對第一個條形脊尺寸準確度 之敏感性，裝置間會有很大變化而難以改善生產量，如圖 1 0所示。雷射束光點之寬高比大部分在2.5至3.0範圍内， 這意味著相當低之生產量，除非寬高比之可接收標準能在 2.0或更低。 下面將説明爲鑑定本發明雷射裝置構造效果（雷射裝置 使用壽命、驅動電流及橫向模式之可控性）所作調查之結 在調查中使用類似於第一實例之裝置構造（半導體堆疊 結構）來製造不同脊高度之雷射裝置並改變蝕刻深度且對 該雷射裝置之使用壽命、驅動電流及橫向模式可控性加以 鑑定。 圖1 2所示爲不同蝕刻深度雷射裝置之使用壽命（測試時 之光學輸出功率爲30 mW)。 t 如圖1 2所示當蝕刻深度接近p -型敷層與p -型導光層之 -70- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 490898 A7 ----- B7 __ 五、發明説明（68 ) 邊界時，裝置之壽命最長但當蝕刻深度減小時壽命也變 短。當蝕刻接近p -型敷層與{導光層之邊界時，雷射 裝置突然下降，這顯示當條形波導區是蚀刻至到達活性層 之W度而形成時對裝置壽命發生重大不良影響。所示在考 慮裝置壽命時，以蝕刻深度不到達P -型電子限制層爲較 好。亦可瞭解當脊是在p -型敷層與p -型導光層間交界處 上方與下方钱刻至0·1 "111範圍内之深度而形成時可有很 長之使用壽命。當考慮在厚度方向對光之限制時，餘刻之 深度最好勿到達Ρ -型導引層。在這一方面，蝕刻深度最 好是到達Ρ-型敷層與Ρ-型導光層介面上方O.i em。 圖1 〇所示爲不同蝕刻深度可接受比率之曲線圖。從圖 10可看出蝕刻深度深於ρ -型敷層與ρ -型導光層介面上方 0· 1 // m之點時可有高接受比率。圖1 〇所示之可接受比率 是顯示有振盪能力之裝置以5mW振盪於基本單一橫向模 式内之比例而此時波導區之長條寬度爲L8 。 對留在脊兩邊之p -型敷層蝕刻至〇·1 A m或更大深度時 會突然發生扭折而導致可接受比率之大幅下降。 圖11所示爲做爲蝕刻深度函數之驅動電壓（光學輸出爲 3 0 m W) ’凋查時波導區寬度定在ι·8 。從圖11可清楚 看出當蝕刻深於活性層邊p-型導光層之中點時（厚度方向 之中點），不管蝕刻之深度爲何驅動電流均保持爲恒定之 50 mA。當蝕刻深度從p -型導光層中點減小時，p _型敷層 與P-型導光層交界處上方之電流逐漸增至〇1 而當 型敷層與p-型導光層交界處上方之蝕刻深度淺於〇.1 Am -71 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21CTX297公釐) ^0898 A7 ----------B7 五、發明説明（69 Γ ' —— 時（使脊I兩邊保持0J 厚度或較厚之p_型敷層之蝕刻 /衣度），電流會突然增大。當蝕刻至剩下〇 25 "瓜厚度或 較厚之p-型敷層時即無法達到3〇mW之光學輸出。 [比較實例2 ] 第二比較實例中所製造之雷射裝置有形成於其整個長度 上1第一波導區而無第一實例中之第二波導區。 在第二比較實例中構成裝置結構之各層與第一實例類似 也是堆疊起來。接著如圖5A所示構成第一波導區q之條 形脊之形成是先形成條形之第一保護膜161再對第一保護 膜兩邊之區域蝕刻至到達下敷層5之深度。然後在脊之頂 部表面與側面及其被蝕刻露出之兩邊表面上形成二氧化锆 之保護膜。接著將晶圓浸入氫氟酸中而以抹去法除去第— 保護膜1 6 1。然後與第一實例相似形成諧振端面與電極而 ίλ得僅有第一波導區Ci及圖9所示斷面結構之雷射裝置。 在第二比較實例中條形脊之形成與第一比較實例之第一波 導區Cl類似是將留在脊兩邊之P -型敷層蚀刻至使其厚度爲 〇·2 "m之深度。 如此所獲之雷射裝置較第一實例中者使用壽命較短因爲 長條之形成是蝕刻至深於活性層而無法製造出實際有用之 雷射裝置因其僅有圖i 2所示之短:使用壽命。 本發明之雷射裝置有-第一波'導區Cl與第二波導區C2用做 在諧振器方向之波導，所以能提供極佳之裝置可靠性與橫 向模式控制性。本發明加以簡單之設計修改亦可提供有各 種裝置特性之雷射裝置。 -72- ---- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490898 A7 ~—____B7 五、發明説明（70 ) ~ 在一些相衝突之項目諸如同時在橫向模式中有裝置可靠 性與穩足振盪之實際位準實很難達到極佳裝置特性之情形 下，本發明I雷射裝置具有極佳之生產率、可靠性及裝置 特性。再者，在一部分諧振端面發光邊上提供第一波導區 。能獲得有各種光點形狀與各種寬高比之雷射束。因此本 發明能達到各種束特性並且有擴展雷射裝置應用範圍之重 大效果。 在先前技術之氮化物半導體雷射裝置中僅有條形雷射裝 置可達到理想之生產量與生產率，因爲晶體之再生及諸如 質子等離子之植入甚困難。當活性層有含銦之氮化物半導 體時，會有相當大之損害且裝置使用壽命會大爲減少，所 以僅能選用有效折射指數型之雷射裝置。相較之下本發明 <雷射裝置有第一波導區Cl與第二波導區c2，所以能達成 對橫向模式之控制及有極佳之束特性並保證裝置之可靠 性。裝置t結構也允許即使是大量生產之高產量並能應用 及大爲增加氮化物雷射裝置。再者，當用做高錄製密度光 碟系統之光源時，此一極佳之雷射裝置能以3〇 mW之輸出 功率與1.0至1·5範圍内之寬南比且在用於讀出資料（5 ) 及寫入貝料（30 mW )輸出功率範圍内並無橫向模式移位之 情形下操作超過1〇〇〇小時。 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

  1. Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 種半導體雷射裝纖|有-疊片結構由依次堆疊之-第 ill 一傳導類型丰攥触_Uu丨| 、卜 卞爷組一活性層及一與第一傳導類型不 同，第=傳導類型_;體層所組成，該疊片結構有一波 導區朝著與寬度方向垂直之方向導引光，該波導區是藉 光在活〖生層内及其附近朝著寬度方向擴散而形成， 。其中I波導區有第一波導區與第二波導區，第一波導 區爲藉著活性層與在活性層兩邊限制活性層寬度之區域 間一個折射指數差將光限制在有-限活性層内之區域而第 一波導區則爲藉著在活性層内提供有效折射指數差將光 限制於其中之區域。 2.如申、請專利範圍第1項之半導體雷射裝置； 其中該第一波導區有其寬度被形成第一脊加以限制而 將活性層包括在内之活性層， 其中4第一波導區是由包括一個具有因在第二傳導類 型層中形成第二脊所造成有效較高折射指數之區域所構 3·如申請專利範固第2項之半導體雷射裝置； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中該第一脊是蝕刻第一脊兩邊直至露出第一傳導類 型層而形成而第二脊是蝕刻第二脊兩邊使得一部分第— 傳導類型層仍留活性層上而形成。 4.如申請專利範圍第3項之半辱體雷射裝置； 其中位於第二脊兩邊活性層上第二傳導類型層之厚产 爲0.1 " m或較小。 5·如申請專利範圍第2項之半導體雷射裝置； -74- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2}〇 x 297公釐）
    A、申請專利範圍 其中該第二脊較該第一脊爲長。 6，如申請專利範圍第2項之半導體雷射裝置； 其中該第一波導區包括一個雷射諧振器之諧振端面。 7·如申請專利範圍第6項之半導體雷射裝置； 其中該一個諧振端面爲發光面。 8·如申請專利範圍第2項之半導體雷射裝置； 其中該第一波導區之長度爲1"❿或較長。 9·如申請專利範圍第1至8項中任何一項之半導體雷射裝 置； 其中該第一傳導類型半導體層、該活性層與該第二傳 導類型半導體層分別由氮化物半導體形成。 10·如申請專利範圍第9項之半導.體雷射裝置； 其中該活性層是由含銦之氮化物半導體層所構成。 U·如申請專利範圍第9項之半導體雷射裝置； 更含有在該第一脊兩邊及該第二脊兩邊之絕緣膜， 絕緣膜是由選自鈦、釩、结、鈮、铪與鋰氧化物群及 化矽、氮化硼、碳與氮化鋁化合物之材料所製成 只· 一種半導體雷射有； 該 氮 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 宜片結構由依1羅蕩疊之一第一傳導類型層 層及一與第一傳導:_不同Z第二傳導類型所組成， ®片結構有一條形波導區” 其中該條形波導區至少有一第一波導區(^其中爲根 絶對折射指數之條形波導及一第二波導區C2其中爲根 有效折射指數之條形波導，均安排在諧振器方向。 活性 該 據 據 -75 本纸張尺度適用中國 7 9 2 X ο, 21 /V 格 規 4 Λ 0 j · \ 490898 、申請專利範圍 α如申請專利範圍第12項之半導體雷射裝置； 〜其中这罘一波導區Ci之絕對折射指數是藉著所提供使 得將第-料類型層、活性層及第：料類型層包括在 内（條形脊而達成而該第二波導區&之有效折射指數是 精提供於第二傳導讎層中之條形脊而達成 I4· 一種半導體雷射裝 第一傳導類型層 第二傳導類型層 有一疊片結構包括依序堆疊之一 性層及一與第一傳導類型不同之 片結構有—條形構態之波導區， $中該條形波導區至少有—第二波導區在該處有一部 刀第—傳導類担層净皮除去而在第二傳導類型I中提供一 個仏形月，且有—第—波導區C1在該處有-部分第二傳 導類型層、活性層及第二傳導類型層被除去而在第一傳 導類型層中提供-個條形脊，均安排在譜振器方向。 15.如申請專利範圍第12至14項中任何—項之半導體雷射 裝置； 田其中㈣-波導區與第二波導區之構成是除去一部分 疊片結構並形成一個含有一個條形脊之脊形波導。 16·如申請專利範圍第1 5項之半導體雷射裝置\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 其中第一波導區之長度較第一波導區爲長。 17·如申請專利範圍第15項之半導體雷射裝置； 斤其中1¾半導體雷射裝置之至少—個諧振端面是形成於 弟一波導區之末端。 18·如申請專利範圍第1 7項之半導體雷射裝置； 其中形成於第一波導區(^末端上之諧振端面爲一發光 -76 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 490898 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 面。 19.如申請專利範圍第17項之半導體雷射裝置； 其中在其末端有諧振端面之第—波導區長度爲〗 或更長。 2〇.如申請專利範圍第12項之半導體雷射裝置； ，其中藏第一傳導類型半導體層、該活性層與該第二傳 導類型半導體層是分別以氮化物半導體形成。 21·如申請專利範圍第2 〇項之半導體·雷射裝置； 其中琢活性層是以含銦之氮化物半導體雷射構成。 22·如申請專利範圍第2 〇項之半導體雷射裝置； 其中該第一傳導類型半導體層包括^型氮化物半導體 而該第二傳導類型半導體層包括p-型氮化物半導體。且 23·如申請專利範圍第22項之半導體雷射裝置； 其中孩第二波導區有一包括卜型氮化物半導體之严型 敷層而第二波導區之條形脊是在將严型敷層之厚度保持 在0· 1 " m以下之情形下而形成。 24·如申請專利範圍第2 〇項之半導體雷射裝置； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印f 其中第一波導區條形脊之側面與第二波導區條形脊之 側面被曝露出來，且在條形脊側面提供_絕緣膜，該絕 緣膜是以選自鈥、訊、鍺、鏡、給與赵氧化物群中之至 少-個π素及選自氮化石夕、氮化棚、碳化石夕與氮化紹中 至少一種化合物之材料製成。 25·如申請專利範圍第2 〇項之半導體雷射裝置； 其中該條形脊之寬度在i 至3厂111範圍内。 77- 8 9 8 90 4 8888 ABCD 六 申請專利範圍 26. 一種製造半導體雷射之方 II 製作疊片過程於其中將1^| ‘傳導類型層依次堆疊r _ 括： 傳導類型層、活性層與第 k化物半導體形成疊片結 在形成疊片結構後形成第一個條形構態保護膜之過 程， 第一钱刻過程於其中將疊片結構未形成第一保護膜處 之部分加以蝕刻而在第二傳導類·型層中形成條形脊， 第二姓刻過程於其中將已在第一蚀刻過程中露出之一 部分表面上透過第一保護膜而形成第三保護膜並將疊片 未形成弟二保護膜L處之部分加以蚀刻而在第一傳導類型 層中形成條形脊， 在條形脊側面及被蝕刻而露出之氮化物半導體表面上 形成與第一保護膜不同材料所製具有絕緣特性之第二保 護膜之過程，及 在形成第二保護膜後除去第一保護膜之過程。 (請先閱讀背面之注意事項再填 · 1 頁一 訂· --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -78- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2)0 X 297公釐）
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3797151B2 (ja) * 2001-07-05 2006-07-12 ソニー株式会社 レーザダイオード、光学ピックアップ装置、光ディスク装置および光通信装置
JP3878868B2 (ja) * 2002-03-01 2007-02-07 シャープ株式会社 ＧａＮ系レーザ素子
JP2004006498A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP4216011B2 (ja) * 2002-07-17 2009-01-28 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子チップとそれを含むレーザ装置
US7076130B2 (en) * 2002-09-11 2006-07-11 Adc Telecommunications, Inc. Semiconductor optical device having asymmetric ridge waveguide and method of making same
US6927412B2 (en) * 2002-11-21 2005-08-09 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light emitter
CA2504099A1 (en) 2002-12-20 2004-07-15 Cree, Inc. Methods of forming semiconductor devices including mesa structures and multiple passivation layers and related devices
KR100964399B1 (ko) * 2003-03-08 2010-06-17 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 이를 채용한 반도체 레이저다이오드 조립체
JP2004287093A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Fujitsu Ltd 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法
US6870969B2 (en) * 2003-04-23 2005-03-22 Intel Corporation Method and apparatus for phase shifting and optical beam in an optical device with reduced contact loss
US7301979B2 (en) * 2003-05-22 2007-11-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser
US6954558B2 (en) * 2003-06-24 2005-10-11 Intel Corporation Method and apparatus for phase shifting an optical beam in an optical device
JP4472278B2 (ja) * 2003-06-26 2010-06-02 三菱電機株式会社 半導体レーザ素子
US20050116243A1 (en) * 2003-12-01 2005-06-02 Atsunori Mochida Semiconductor laser device and its manufacturing method
JP4751024B2 (ja) * 2004-01-16 2011-08-17 シャープ株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP2005209952A (ja) * 2004-01-23 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置
JP2005268581A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2005347665A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Fujitsu Ltd 光半導体装置及びその製造方法
JP4613304B2 (ja) * 2004-09-07 2011-01-19 独立行政法人産業技術総合研究所 量子ナノ構造半導体レーザ
JP3857294B2 (ja) * 2004-11-11 2006-12-13 三菱電機株式会社 半導体レーザ
KR101100425B1 (ko) * 2005-05-07 2011-12-30 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
US7280712B2 (en) * 2005-08-04 2007-10-09 Intel Corporation Method and apparatus for phase shifiting an optical beam in an optical device
US7352788B2 (en) * 2005-08-15 2008-04-01 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte, Ltd. Nitride semiconductor vertical cavity surface emitting laser
KR100809209B1 (ko) * 2006-04-25 2008-02-29 삼성전기주식회사 비극성 ｍ면 질화물 반도체 제조방법
US20070280309A1 (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Ansheng Liu Optical waveguide with single sided coplanar contact optical phase modulator
JP4948134B2 (ja) * 2006-11-22 2012-06-06 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子
US7773650B2 (en) * 2006-12-28 2010-08-10 Nichia Corporation Nitride semiconductor laser element
US7646798B2 (en) * 2006-12-28 2010-01-12 Nichia Corporation Nitride semiconductor laser element
US7668218B2 (en) * 2007-02-20 2010-02-23 Nichia Corporation Nitride semiconductor laser element
DE102007051315B4 (de) 2007-09-24 2018-04-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
US8242006B2 (en) * 2007-12-21 2012-08-14 General Electric Company Smooth electrode and method of fabricating same
JP2009200478A (ja) * 2008-01-21 2009-09-03 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子およびその製造方法
US8144743B2 (en) 2008-03-05 2012-03-27 Rohm Co., Ltd. Nitride based semiconductor device and fabrication method for the same
DE102008016613B4 (de) * 2008-04-01 2010-04-15 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements mit mindestens einer dielektrischen Schicht und ein elektrisches Bauelement mit mindestens einer dielektrischen Schicht
US8847249B2 (en) 2008-06-16 2014-09-30 Soraa, Inc. Solid-state optical device having enhanced indium content in active regions
US8259769B1 (en) 2008-07-14 2012-09-04 Soraa, Inc. Integrated total internal reflectors for high-gain laser diodes with high quality cleaved facets on nonpolar/semipolar GaN substrates
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
KR101479623B1 (ko) * 2008-07-22 2015-01-08 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자
EP2329056B1 (en) * 2008-08-28 2012-12-19 Soitec Uv absorption based monitor and control of chloride gas stream
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
US8634442B1 (en) 2009-04-13 2014-01-21 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates for laser applications
WO2010120819A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-21 Kaai, Inc. Optical device structure using gan substrates for laser applications
US8254425B1 (en) 2009-04-17 2012-08-28 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8837545B2 (en) 2009-04-13 2014-09-16 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8294179B1 (en) 2009-04-17 2012-10-23 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8242522B1 (en) 2009-05-12 2012-08-14 Soraa, Inc. Optical device structure using non-polar GaN substrates and growth structures for laser applications in 481 nm
US8416825B1 (en) 2009-04-17 2013-04-09 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structure for laser applications
US8653460B2 (en) * 2009-05-28 2014-02-18 Technion Research & Development Foundation Limited Method and system for detecting light
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
US10108079B2 (en) 2009-05-29 2018-10-23 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US9800017B1 (en) 2009-05-29 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Laser device and method for a vehicle
US8427590B2 (en) 2009-05-29 2013-04-23 Soraa, Inc. Laser based display method and system
US9829780B2 (en) 2009-05-29 2017-11-28 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US8509275B1 (en) 2009-05-29 2013-08-13 Soraa, Inc. Gallium nitride based laser dazzling device and method
US8247887B1 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Soraa, Inc. Method and surface morphology of non-polar gallium nitride containing substrates
US8384300B2 (en) * 2009-09-01 2013-02-26 Topanga Technologies, Inc. Integrated RF electrodeless plasma lamp device and methods
US8750342B1 (en) 2011-09-09 2014-06-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser diodes with scribe structures
US8355418B2 (en) 2009-09-17 2013-01-15 Soraa, Inc. Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
KR20110042560A (ko) * 2009-10-19 2011-04-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자 제조방법 및 발광소자 패키지
TWI411128B (zh) * 2009-10-20 2013-10-01 Univ Nat Cheng Kung 發光二極體晶片之製造方法
KR100999779B1 (ko) 2010-02-01 2010-12-08 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 발광소자 패키지
US8367450B2 (en) * 2010-02-21 2013-02-05 Technion Research & Development Foundation Ltd. Light emitting system and method of fabricating and using the same
US8492702B2 (en) * 2010-02-21 2013-07-23 Technion Research & Development Foundation Limited Method and system for detecting light having a light absorbing layer with bandgap modifying atoms
US9927611B2 (en) 2010-03-29 2018-03-27 Soraa Laser Diode, Inc. Wearable laser based display method and system
US8451876B1 (en) 2010-05-17 2013-05-28 Soraa, Inc. Method and system for providing bidirectional light sources with broad spectrum
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US8816319B1 (en) 2010-11-05 2014-08-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of strain engineering and related optical device using a gallium and nitrogen containing active region
US9048170B2 (en) 2010-11-09 2015-06-02 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment
US9318875B1 (en) 2011-01-24 2016-04-19 Soraa Laser Diode, Inc. Color converting element for laser diode
US9025635B2 (en) 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US9595813B2 (en) 2011-01-24 2017-03-14 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a substrate member
US9093820B1 (en) 2011-01-25 2015-07-28 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for laser devices using optical blocking regions
JP5742344B2 (ja) * 2011-03-20 2015-07-01 富士通株式会社 受光素子、光受信器及び光受信モジュール
US8913897B2 (en) * 2011-04-29 2014-12-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Laser diode, method for manufacturing laser diode and passive optical network system
DE102011100175B4 (de) * 2011-05-02 2021-12-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Stegwellenleiterstruktur und einer Modenfilterstruktur
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
US8971370B1 (en) 2011-10-13 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices using a semipolar plane
US8603847B2 (en) * 2012-01-16 2013-12-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Integration of current blocking layer and n-GaN contact doping by implantation
JP5880063B2 (ja) * 2012-01-18 2016-03-08 住友電気工業株式会社 光集積素子の製造方法
JP5880065B2 (ja) 2012-01-18 2016-03-08 住友電気工業株式会社 光集積素子の製造方法
JP2013149724A (ja) * 2012-01-18 2013-08-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 光集積素子の製造方法
US9020003B1 (en) 2012-03-14 2015-04-28 Soraa Laser Diode, Inc. Group III-nitride laser diode grown on a semi-polar orientation of gallium and nitrogen containing substrates
US9343871B1 (en) 2012-04-05 2016-05-17 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US10559939B1 (en) 2012-04-05 2020-02-11 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9800016B1 (en) 2012-04-05 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9099843B1 (en) 2012-07-19 2015-08-04 Soraa Laser Diode, Inc. High operating temperature laser diodes
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
US9978904B2 (en) 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
DE102012111512B4 (de) * 2012-11-28 2021-11-04 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterstreifenlaser
US9166372B1 (en) 2013-06-28 2015-10-20 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium nitride containing laser device configured on a patterned substrate
US9362715B2 (en) 2014-02-10 2016-06-07 Soraa Laser Diode, Inc Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material
US9520695B2 (en) 2013-10-18 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region
US9368939B2 (en) 2013-10-18 2016-06-14 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material
US9379525B2 (en) 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency
US9209596B1 (en) 2014-02-07 2015-12-08 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturing a laser diode device from a plurality of gallium and nitrogen containing substrates
US9520697B2 (en) 2014-02-10 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable multi-emitter laser diode
US9871350B2 (en) 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source
DE102014105191B4 (de) * 2014-04-11 2019-09-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiter-Streifenlaser und Halbleiterbauteil
US9564736B1 (en) 2014-06-26 2017-02-07 Soraa Laser Diode, Inc. Epitaxial growth of p-type cladding regions using nitrogen gas for a gallium and nitrogen containing laser diode
CN104184045B (zh) * 2014-08-22 2017-04-05 华中科技大学 一种定波长单纵模工作的脊波导分布反馈半导体激光器
US9246311B1 (en) 2014-11-06 2016-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of manufacture for an ultraviolet laser diode
JP2016092364A (ja) 2014-11-11 2016-05-23 スタンレー電気株式会社 発光装置及び灯具
US9653642B1 (en) 2014-12-23 2017-05-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB display based on thin film gallium and nitrogen containing light emitting diodes
US9666677B1 (en) 2014-12-23 2017-05-30 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable thin film gallium and nitrogen containing devices
JP6409614B2 (ja) 2015-02-23 2018-10-24 日亜化学工業株式会社 半導体素子の製造方法及び半導体素子
KR102347387B1 (ko) * 2015-03-31 2022-01-06 서울바이오시스 주식회사 자외선 발광 소자
US11437775B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. Integrated light source using a laser diode
US10938182B2 (en) 2015-08-19 2021-03-02 Soraa Laser Diode, Inc. Specialized integrated light source using a laser diode
US11437774B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. High-luminous flux laser-based white light source
US10879673B2 (en) 2015-08-19 2020-12-29 Soraa Laser Diode, Inc. Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package
DE102015116712A1 (de) 2015-10-01 2017-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US9847454B2 (en) * 2015-10-02 2017-12-19 Epistar Corporation Light-emitting device
US9787963B2 (en) 2015-10-08 2017-10-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser lighting having selective resolution
US11495942B2 (en) * 2016-10-28 2022-11-08 Nlight, Inc. Method, system and apparatus for higher order mode suppression
CN110402524B (zh) * 2017-03-16 2021-04-16 新唐科技日本株式会社 半导体激光装置、半导体激光模块以及焊接用激光源系统
US10771155B2 (en) 2017-09-28 2020-09-08 Soraa Laser Diode, Inc. Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source
US10222474B1 (en) 2017-12-13 2019-03-05 Soraa Laser Diode, Inc. Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source
US10551728B1 (en) 2018-04-10 2020-02-04 Soraa Laser Diode, Inc. Structured phosphors for dynamic lighting
KR102651547B1 (ko) * 2018-09-07 2024-03-28 삼성전자주식회사 발광 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US10903623B2 (en) 2019-05-14 2021-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for manufacturable large area gallium and nitrogen containing substrate
US11228158B2 (en) 2019-05-14 2022-01-18 Kyocera Sld Laser, Inc. Manufacturable laser diodes on a large area gallium and nitrogen containing substrate
WO2020255281A1 (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 三菱電機株式会社 半導体光素子
CN114498299B (zh) * 2022-01-21 2023-01-31 度亘激光技术（苏州）有限公司 一种半导体器件及其制备方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US165635A (en) * 1875-07-13 Improvement in watch-key combination tools
JPS52153686A (en) * 1976-06-16 1977-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light emitting device
JPS603177A (ja) * 1983-06-21 1985-01-09 Toshiba Corp 半導体レ−ザ装置
JPS60192379A (ja) 1984-03-12 1985-09-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
JPH02199889A (ja) * 1989-01-30 1990-08-08 Toshiba Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
US5578839A (en) * 1992-11-20 1996-11-26 Nichia Chemical Industries, Ltd. Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device
JP2814906B2 (ja) 1993-01-07 1998-10-27 日本電気株式会社 光半導体素子およびその製造方法
EP0606093B1 (en) * 1993-01-07 1997-12-17 Nec Corporation Semiconductor optical integrated circuits and method for fabricating the same
JP2601173B2 (ja) * 1993-12-20 1997-04-16 日本電気株式会社 半導体光導波路およびその製造方法
FR2730821B1 (fr) * 1995-02-22 1997-04-30 Alcatel Optronics Guide optique segmente pouvant notamment etre inclus dans un dispositif semiconducteur
US5946336A (en) 1996-01-11 1999-08-31 Canon Kabushiki Kaisha Optical semiconductor apparatus, fabrication method thereof, modulation method therefor, light source apparatus and optical communication system or method using the same
EP2264794B1 (en) * 1997-01-09 2014-11-19 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
US6014396A (en) * 1997-09-05 2000-01-11 Sdl, Inc. Flared semiconductor optoelectronic device
JP3604278B2 (ja) 1998-02-17 2004-12-22 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザー素子
JP3630977B2 (ja) * 1998-03-19 2005-03-23 キヤノン株式会社 位相調整領域を有するレーザ及びその使用法
JP4166885B2 (ja) * 1998-05-18 2008-10-15 富士通株式会社 光半導体装置およびその製造方法
JP2000031599A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Sony Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体レーザ
TW451535B (en) * 1998-09-04 2001-08-21 Sony Corp Semiconductor device and package, and fabrication method thereof
JP3031415B1 (ja) * 1998-10-06 2000-04-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP2000353859A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Sharp Corp 光導波路及び半導体レーザ素子
US6657237B2 (en) * 2000-12-18 2003-12-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. GaN based group III-V nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same
TW557618B (en) * 2001-05-31 2003-10-11 Nichia Corp Semiconductor laser device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001095446A1 (fr) 2001-12-13
US20090129418A1 (en) 2009-05-21
KR20060036488A (ko) 2006-04-28
EP1306944B1 (en) 2007-07-04
DE60129227D1 (de) 2007-08-16
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KR100763829B1 (ko) 2007-10-05
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US20030128729A1 (en) 2003-07-10
AU2001252558A1 (en) 2001-12-17
CN1251372C (zh) 2006-04-12
US7709281B2 (en) 2010-05-04
DE60129227T2 (de) 2008-03-13
KR100763827B1 (ko) 2007-10-05
CA2411445C (en) 2011-08-16
US7470555B2 (en) 2008-12-30
CA2411445A1 (en) 2002-12-04
CN1434996A (zh) 2003-08-06
US6925101B2 (en) 2005-08-02
MY135464A (en) 2008-04-30
ATE366469T1 (de) 2007-07-15
KR20030007907A (ko) 2003-01-23
US20050170542A1 (en) 2005-08-04

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