TW490900B - Semiconductor laser device and its manufacturing method - Google Patents

Description

及、發明說明（1) 發明之領域 ^ 本發明係有關於半導體雷射裝置及其製造方法，特別 心使用於光資訊處理之半導體雷射裝置及其製造方法。 發明之背景 目前為止，可用來當作光資訊處理用的半導體雷射裝 ’已採用含GaAs電流阻擋層之利得導波型構造。然而近 來已開發出含A IGa As層當作電流阻擋層之折射率導波型構 ^ ’以降低動作電流之半導體雷射裝置。 由於折射率導波型構造之電流阻擋層之光吸收損失較 少’所以可降低臨界電流同時提昇發光效率，再者可降低 動作電流。 第 11 圖為習知SAS(self - aligned structure)型之半 導體雷射裝置的剖面圖。 第11圖之中，符號1 01為η型GaAs基板（以下η型以 η—」表示，而ρ型以「ρ-」表示之）。1〇2為n —GaAs緩衝 層 ’103 為 η-A10.5Ga0.5As 下覆蓋層，1〇4 為 AlGaAs 活性 層，1〇5為上覆蓋層，1〇6為 P-A10· 2GaO· 8As 蝕刻停止層，1〇7 為n-A10· 6Ga0.4As 電電 =阻擋層，107a為電流阻擋層1〇7之當作電流通道之條狀 囪口 ’108 為 p - A10.2Ga0.8As 保護層，1〇9 為 p-A10.5Ga0.5As 第 2 上覆蓋層，110 為 p_GaAs 接觸層，ln 為η側電極，11 2為p側電極。11 3為習知之半導體雷射妒 置。 、

刊 〇9〇〇 五、發明說明（2) 其次，說明此半導體雷射裝置1 1 3的製造方法。 首先，利用M0CVD法等之結晶成長法之第1次磊晶成長 方式，在n-GaAs基板101上，依序形成當作緩衝層1〇2之 n-GaAs層、當作η型下覆蓋層1〇3的η-A10.55Ga0.45As層、 當作活性層104的AlGaAs層、當作第1上覆蓋層105的 P〜A10.5Ga0.5As層、當作蝕刻停止層1〇6的 卜A10.2Ga0.8As層、當作電流阻擋層1〇7的 η〜Al(K6Ga0.4As層、以及當作保護層1〇8的 卜A10.2Ga0.8As層。此時之摻質之η型摻質可使用矽、p型 摻質可使用鋅。 其次，利用照片製版與溼蝕刻的方式，以在保護層 1 0 8與電流阻擋層1 〇 7形成當作電流通路之帶狀開口丨〇 7 a， 其次，利用MOCVD法等之結晶成長法之第2次磊晶成長方 式，經由開口 107a在蝕刻停止層106之p-A 10· 2GaO· 8As層 上方埋入成長當作第2上覆蓋層之p-A10· 5Ga0.5As層109， 並且形成當作接觸層110之p型GaAs層。 再者’在當作接觸層110的p型GaAs層表面上形成p側 電極，而在n-GaAs基板101的内面的表面形成η側電極 111。 接下來，說明半導體雷射裝置113的動作。 在η側電極1 11與ρ側電極11 2之間施加順方向電壓，此 時藉由電流阻擋層107與第2上覆蓋層109之間因ρη接合而 產生的空乏層，可阻止電流的流動而關閉電流，使得電流 經由開口 1 〇 7 a流向活性層1 〇 4。

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一旦既定的臨界值以上的電流流向活性層丨Ο 4， 性層104之中電子與電洞再次結纟，藉此以產生雷活 此時，比起活性層1 04，η型下覆蓋層丨03、第i上 層1〇5與第2上覆蓋層109具有較大的頻帶間隙，所以覆盍 :性層104，n型下覆蓋層1〇3、第1±覆蓋層1〇5與 起舜 盍層1 0 9的折射率較小，再者，雷射光被閉鎖於n型下= 層103、第1上覆蓋層105與第2上覆蓋層1〇9之間。 ι盍 再者，電流阻擋層1 07的頻帶間隙比起第1上覆蓋屉 1 0 5與第2上覆蓋層1 〇 9大，而電流阻擋層丨〇 7的折射率二 第1上覆蓋層105與第2上覆蓋層1〇9小，由於電流阻擒層 1 0 7的關係使得雷射光向水平橫向的擴散受到限制。 ” 如上所述，雷射光的發光點的上、下，左右具有折射 率差地構成，所以雷射光在發光點附近被有效地閉鎖，並 且在開口 1 07a下部的活性層1 〇4，產生780nm帶的雷射振、 動。 又 發明之欲解決的問題 習知之半導體雷射裝置11 3係如上所述地構成，第j上 覆蓋層105、蝕刻停止層1〇6、與第2上覆蓋層1〇9等的p型 捧質是使用鋅，且由於第1次磊晶成長之MOCVD法的成長溫 度為70 0〜750 °C，所以形成當作活性層1〇4之AlGaAs層之 後’依序形成當作第1上覆蓋層105的p-A 10· 5GaO· 5 As層、 當作兹刻停止層106的p-A10.2Ga0.8As層、當作電流阻擋 層107的n-A10.6Ga0.4As層、以及當作保護層1〇8的p-A10.

2118-3758-PF.ptd 第7頁 490900 五、發明說明（4) 2Ga0.8As層時，鋅由第1上覆蓋層1〇5向活性層1〇4擴散。 再者’ ^於進行第2次磊晶成長亦在同樣的溫度進行，所 以鋅由第1上覆蓋層1 0 5向活性層1 〇 4擴散。 此…果導致第1上覆蓋層1 〇 5之載子濃度無法得到設汁 值並且第1上覆蓋層的鋅的濃度降低而增加内部損 失，並且動作時的發熱現象增加。因此，可引起載子（電 子、電洞）的熱激起，再者雙異質構造而容易超越製入頻 π的卩早壁，結果使得有助於振動的載子變少，而降低效 率。總之可能導致電流-光輸出特性的溫度特性變差。 、再者，由於鋅由第1上覆蓋層1〇5往活性層1〇4擴散， 並且下覆蓋層10 3内的pn接合位置偏㉝，可能對於光束特 性有不良的影響。 再者，實現折射型導波型構造時，亦可實現此習知例 記；機型之外的埋乂脊型，然而近來的發現，比起埋 t’特別是⑴型容易發生第1上覆蓋層105之辞往活 性層1 0 4擴散。 划Λ 了从抑制上述辞的擴散’也有降低第1上覆蓋層105之 之鋅之載子漠度的方法、然而此使得由活性層 104之載子的溢流變大，並且 μ M 產生臨界值電流密度變高 的問；4，無法根本地解決問題。 與上述習知技術具有同樣構 6-1 968 0 1號公報記載之習知SAS刑^丄例/例如将開十 此構造揭示的發明為，活料庶，干守^田耵衣直 臨 ^ ^ , _ … ，古 r生層 1 04 為A10· 15GaO· 85As 層，活性層1 04上形成了相當於钕， 々田於第1上覆蓋層105的

2118-3758-PF.ptd 第8頁 490900 五、發明說明（5) p-A10.5Ga0.5As第1光導層、相當於姓刻停止層的 P - A10.2Ga0.8As第2光導層’並且形成有當作電流阻擒声 107的n-A10.6Ga0.4As、相當於第2上覆蓋層109的 曰 p-A10.5Ga0.5As 覆蓋層。 上述構造之中，第1光導層以及第2光導層的載子濃度 沒有揭示，而揭示了p-A10.5Ga0.5As覆蓋層的鋅之載子濃 度為7 X 1 017cm—3 (以下、以7E1 7cm-3、表示1 〇的累乘），再 成長界面之ρ型層載子濃度為lE18cnr3以下為必要的。 再者，對於這樣的問題，特開平1 1 -54828號公報記載 了 ’为別將η側以及ρ側的覆盍層分為推雜濃度不同的不同 兩層，並且使鄰接於活性層的η側以及ρ侧覆蓋層成為低濃 度，同時電流阻擋層亦分為摻雜濃度不同的兩層。 亦即，為了解決因Ρ覆蓋層之載子濃度 5 Ε1 7 c m 3〜3 Ε1 8 c m 3之兩濃度，使用換雜不純物往活性層中 擴散，並且降低活性層之結晶品質，可靠度變差之問題， 自我對準型與脊型之半導體雷射裝置之中，將包圍著未推 質之P-A10. 14Ga0· 8 6As 活性層之n-Α1〇· 5GaO· 5As 層以及 ρ - A10.5Ga0.5As層分為不同推雜濃度的兩層，並且利用以 Si為摻質，而濃度為8E16ciir3的n-A10.5Ga0.5As第2覆蓋 層構成鄰接於活性層的η側覆蓋層，並且在鄰接於此低遭 度的η側覆蓋層的基板側，構成同樣以用以s丨為摻質，而 濃度為lE18cm_3的高濃度n-A10.5Ga0.5As第1覆蓋層。再 者，利用以Zn為摻質，而濃度為6cm-3的 p-A10.5Ga0.5As第1覆蓋層構成鄰接於活性層的0側覆蓋

490900 五、發明說明（6) " ' " 層’並且在鄰接於此低濃度的p側覆蓋層的基板側，構成 同樣以用以Zn為摻質，而濃度為5E17cm-3的高濃度p —A1() 5GaO· 5As第2覆蓋層。 ’ 其上’為了防止P覆蓋層與電流阻擋層靠活性層一側 的pn接合面的相互擴散，電流阻擋層也由載子濃度不同的 兩層構成，並且P側覆蓋層的一邊亦設有鄰接於電流阻擔 層之載子濃度低的層。 亦即，p A 1 0 · 5 G a 0 · 5 A s第2覆蓋層之p電極側設有低濃 度Zn摻雜之ρ —αι〇· 5Ga〇· 5As第3覆蓋層（載子濃度 一 8E16cm )，並且使鄰接於第3覆蓋層的電流阻播層為低濃

度Si摻雜之n—阻擋層（載子濃度，並 且鄰接於此第1阻擋層設有高濃度Si摻雜n__阻擋 層（載子濃度3E1 8cm-3)。這樣的層構成為複雜的組成。 本發明係為了消除上述問題點而構成，因此，本發明 第1目的在於提供半導體雷射裝置，其構造簡單、臨界電 ，低、並且電流—光輸出特性之溫度特性變差的情況較 少，第2目的在於，提供利用簡單的步驟以製造臨界電流 Ϊ道f且電流—光輸出特性之溫度特性變差的情況較少之 半導體雷射裝置的方法。

独据再者，除了上述先前技術以外，特開昭62 — 736 87號公 報揭不了使用AlGa As系材料之SAS型的半導體雷射裝置。 ，且，特開平7-25475〇號公報之中揭示了，在添加載 :=n-InP的Si之n_InP基板以當作下覆蓋層的上方，依 序心成GaInAsP的量子井戶構造、添加栽子濃度iEi6cm_3

490900 五、發明說明（7) ---- 的Si之GalnAsP光導層、添加載子濃度^18^_3的以之 η-ΙηΡ覆蓋層以形成脊形構造，並且在此脊狀的兩側之口型 之第1埋入層分為兩層，然後藉由在離活性層較遠的層添 加載子濃度3E17cnr3的Ζη，並且添加載子濃度E18cm-3的 Zn，以降低臨界值，同時試圖提昇溫度特性的構造。 再者’特開平9 - 1 9 9 8 0 3號公報之中，揭示了相對於〇. 9 8 /z m波長的光’為了抑制高次模式的發生，並且使定性 的基本模式之雷射光振動，使用不純物濃度為 (1〜3)E18cm-3的n型GaAs基板，並且經由n—覆蓋層，形成 未摻雜InGaAs的量子井戶活性層、不純物濃度2E18cm_3的 P - A10.5Ga0.5As 第 1 覆蓋層、p —Ai〇.7Ga0.3As蝕刻停止 層’然後在上方形成脊狀的p-A1〇5Ga〇.5As第2覆蓋層， 並且形成已具有在兩側推入1 E1 9 c nr3以上S i的 η-A10· 2GaO. 8As構成之電流阻擋層的損失導引（1〇ss guide) 0· 98 // m波長之半導體雷射。再者，揭示以同樣材 料構成的SAS型半導體雷射。 再者’特開平6 - 1 8 8 5 0 8號公報之中，在電流阻擋層之 中使用了GaAs的損失導引SAS型半導體雷射裝置，其中在 電流阻擔層與p-覆蓋層之間使用了未摻雜之GaAs之擴散防 止層或是摻入Se之η-A10.05Ga0.95As擴散防止層的發明。 解決問題的手段 本發明的導體雷射裝置之中，包括一第1導電型的 GaAs半導體基板，其摻質的不純物濃度為〇. 1 χ 1 〇i8cm—3以

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上1·5χ 1(pcnr3以下；一第i導電型的第i覆蓋声，嗖置於 上述半導體基板上，並且由m — ν族化合 ^ 一活性層，設置於上述第i覆蓋声，计n千等骽稱肌 诫筮1庐装爲ϊ ΛΑ Τ Τ Τ θ 並且由頻帶間隙較上 述第1覆盍層小的III-V族化合物半導體構一電 型的第1個第2覆蓋層，設置於上述活性層上，並且由頻帶 間隙較上述活性層大的丨丨！ — v族化合物

導電型，阻擔層，…上述第心二^ 且由頻V間隙較上述活性層大的丨丨丨—v族化合物半導體構 成、、，時具有接近上述第1個第2覆蓋層的第1層與設置於 上述第1層上方而不純物濃度高於上述第丨層的第2層，並 且第1、第2層具有當作電流路徑的帶狀開口； 一第2導電 f的第2個第2覆蓋層，經由上述電流阻擋層之上述開口而 叹置於上述第1個第2覆蓋層上，並且由頻帶間隙較上述活 性層大的I I I -V族化合物半導體構成，因此，可抑制基板 與電極的接觸電極變低，並且構造簡單而可防止第2導電 型摻質由第1個第2覆蓋層往活性層擴散，可有效地關閉往 活性層的載子。 再者’由於電流阻擋層的第丨層之不純物濃度為實質 上未摻質或是3 X 1 〇丨7 cnr3以下，所以可有效地防止第2導 電型換質由第1個第2覆蓋層往活性層擴散。 ^再者’由於電流阻擋層的不純物為活性化率較s丨高的 IV族元素構成，所以可減少電流阻擋層之不純物的量，而 更進一步地抑止電流阻擋層之格子間原子的產生，而可抑 制第2導電型摻質的擴散。

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再者，半導體雷射裝置係包括：一第丨 、’導體基板，其摻質的不純物漢度為〇 以】s 5:1018-3以下；-第1導電型的第i覆蓋J = i芦：/曰的電流阻擔層，設置於上述第1個第2覆 U 活性化率較以高的1V族元素當作不純物； ::2導電型的第2個第2覆蓋層。因此，可抑制基板鱼電 J:接觸電極變低，並且構造簡單而可防止第2導電型摻 個第2覆蓋層往活性層擴散’可有效地關閉生 層的載子。 再者，由於第1個第2覆蓋層與第2個第2覆蓋層之間 包=頻帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上述第2個第2 覆蓋層小的III-V族化合物半導體構成之第2導電型之半導 體層，所以可確實地形成帶狀開口，並且構 的第2個第2覆蓋層。 t

並且’由於第1覆蓋層係由A 1 xGai — xas( 〇 < x <丨）構 成，活性層係A 1 G a A s類材料構成；第1個第2覆蓋層係由 AluGal-uAs(0<u<l)構成；電流阻擋層係由 AlzGal-zAs(0 <z <1)構成；並且第2個第2覆蓋層係由 AlvGal - vAs(0<v<l)構成，因此，可抑制基板^電極的 接觸電極變低，並且可防止第2導電型摻質往活性層擴 散，可有效地關閉往活性層的載子。 θ K 再者，由於第1個第2覆蓋層之第2導電型摻質的不純 物濃度大於1 X 1 〇18cm 3以上3 X 1 o18cm-3以下，所以可抑制

從活性層往载子的溢流，並且可保特閥值電流較低。 .再者’由於GaAs半導體基板係利用VB(Vert icai

Bridgeman)法或是vGF(Vertical Gradient Freeze)法製 作而成’所以可有效地減少第2導電型摻質往活性層擴 散0 π再者3 ’由於GaAs半導體基板所含之非活性Si濃度為1 X 1 0 c m以下’所以可有效地減少第2導電型掺質往活性 層擴散。 '

,並且’、第1導電型為11型、第2導電型為p型，並且基板 雷 心質為石夕’ p型摻質為辞。所以可有效地抑制基板與 =的接觸電阻降低，i且減少辞由第i個第2覆蓋層往活 性層擴散，而有效地關閉往活性層的載子。 並且，由於活性層為多重量子井戶構造，所以可減少 1：型的摻質往多重量子井戶構造擴散而導致之無秩 、’且容易地實現設計多重量子井戶構造。 # ΠΓ ^ ί，由於本發明之半導體雷射裝置的製造方法，包 質的π紐Γ、·準備一第1導電型WGaAs半導體基4反，其掺 在m句濃度為0· 1 X 1〇18cm-3以上L 5 X 1018cnr3以下； ί第丨^導體基板上’形成由ΠΙ—V族化合物半導體構成

帶間隙較上汁筮!瑨宴爲，隹上述弟1覆盍層上形成由頻 活性芦·认L第、覆層小的111〜v族化合物半導體構成之 的II Γ-ν’/上述活性層上形成由頻帶間隙較上述活性層大 声·上、fV匕合物半導體構成之第2導電型的第1個第2覆蓋 迷第1個第2覆蓋層上形成由頻帶間隙較上述活性層

490900 五、發明說明（11) 大的III-V族:匕合物半導體構成，同時具有接近 第2覆蓋層的第i層與設置於上述第i層上方 個 高於上述第i層的第2層，並且η、第2 ,度 徑的帶狀開口之第！導電型的電流阻擔層；經由上述電二路 阻擋層之開口 ’而在上述第1個第2覆蓋層上形成由頻帶： 隙較上述活性層大的丨丨丨-V族化合物半導體構成^ 極變低，並且可防止第2導電型摻質由们個第2覆蓋7電 活性層擴散，可有效地關閉往活性層的載子。 q 4 再者，電流阻擋層的形成步驟中，電流阻擋層之 層之不純物》辰度為實質上未摻質或是3 X 1 c m_3以下，、 且可以簡單地製造能夠防止第2導電型摻質由第丨個U 蓋層往活性層擴散的半導體雷射裝置。 復 再者，由於第1個第2覆蓋層與第2個第2覆蓋層之 成頻帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上述第2個第^ y 覆蓋層小的III-V族化合物半導體構成之第2導電型半 層的步驟，同時在形成電阻阻擋層的開口時，藉由上一 2導電型半導體層以停止蝕刻，所以可確實地形成帶狀開$ 口，並且形成結晶性良好的第2個第2覆蓋層。 汗 再者，由於第1覆蓋層係由AlxGal-xAs(0 <χ <;1)構 成；活性層係A 1 Ga As類材料構成；第1個第2覆蓋層係由 AluGal-uAs(0<u<l)構成；電流阻擔層係由 AlzGal-zAs(0 <z <1)構成；並且第2個第2覆蓋層係由 AlvGal-vAs(0 <v < 1)構成，所以可抑制基板與電極之接

2118-3758-PF.ptd 490900 五、發明說明（12) 一 -- 觸電阻變低’並且可利用簡單的步驟製造能夠防止第2導 電型摻質往活性層擴散之紅外半導體雷射裝置。 發明之實施形態 實施形態1 第1圖為本發明實施形態之一的半導體雷射裝置之剖 面圖。 在此"兒明使用雷射波長780nm之SAS型的折射率導波型 構造之 > 訊處理用的半導體雷射裝置。 此實施形態1之中，使n SGaAs基板的載子濃度為 0· If 18cnr3以上，；[· 5E18cm-3以下，同時利用n型摻質之載 子濃度不同的2層以構成電流阻擋層，並且將載子濃度低 的層配叹於第1上覆蓋層的那一側。藉此，由於基板以及 電流阻擋層的η型摻質，而減少由第i覆蓋層往活性 的擴散。 第1圖之中，1為以（1〇〇)面為主面之η型GaAa基板，η 型摻質為矽，載子濃度為8E17cm-3。再者，此GaAs基板i 係以VB(vertical Bridgeman)法製成。 2為叹置於基板1上方層厚度為〇·ι “^的^(jaAs之緩衝 層，摻質為矽，載子濃度為3E17cm-3，3為設置於緩衝層2 上方層尽度為2·〇#ιη之n_A10.48Ga0.52As之下覆蓋層，掺 質為Si。然而下覆蓋層3之摻質為以等其他η型摻質^可^ 以。載子濃度為3E17cm_3。 、 4為設置於下覆蓋層3上方層厚度為〇· 〇6 之未摻雜

490900 五、發明說明（13) A10· 15GaO· 8 5As之活性層，5為設置於活性層4上方声厚户 為0·2//πι之P_A10.48Ga0.52As之第1上覆蓋層，捧質、X ^ -載子濃度為1· 5E18cnr3。使第1上覆蓋層5的摻質^

Zn 為1 x "cm-3以上、3 X 18cm」以下，可由活性層抑制載子 溢流，而保持閥值電流密度變低。 ' 6為設置於第1上覆蓋層5上方層厚度為〇·〇ι p -A10.2Ga0.8As之蝕刻停止層，摻質為以，載子濃度為 2E1 8cm~3。 7為設置於此蝕刻停止層上方層厚度為〇6//m之 n-AlO· 55GaO· 45As之電流阻擋層，並且由第1電流阻幹 7a與第2電流阻擋層7b形成。 田曰 第1電流阻擋層7 a鄰接而配設於蝕刻停止層6，摻所

Si，載子濃度為1.0E17cnr3，層厚度為貝… 第2電流阻擋層7b鄰接而配設於第！電流阻擋層以， 質為Si，載子濃度為2· 5E17cnr3，層厚度為〇·4//π1。多 8鄰接而設於第2電流阻擋層7b上方，層厚度為〇 〇 m的p-A10.2Ga0.8As的保護層，摻質為以，載子濃产 “ 3Ε17Μ-3。此保護層8與電流阻擋層7形成有當作電=通 之條狀窗口7c。經由窗口化在蝕刻停止層6與保護層^上 設有層厚度為2 載子濃度為1· 5E18CHT3的Zn掺質之 P—-AlU8Ga(K52AS的第2上覆蓋層9。1〇為設置於第2上 盍曰上方層厚度為1〇//m的p —。^的 Zn，載子濃度為2El9Cnr3。 〇負為 11為11側電極，1 2為P側電極，1 3為本發明之半導體雷 2118-3758-PF.ptd 第17頁 490900

射裝置。 其次，說明本發明半導體雷射裝置丨3的製造方法。 第2圖以及第3圖顯示本發明雷射裝置丨3之製造步驟的 各步驟之半導體雷射裝置。 參照第2圖（a)，首先，利用M〇CVD法等之幹曰 之第1次磊晶成長方式，在n —GaAs基板i之（1〇〇)面上，、依 序形成當作緩衝層2之n-GaAs層72、當作n型下覆蓋層3 n_A10.55Ga0.45As層73、當作活性層4的非摻雜之曰 A10.15Ga0.85As層74、當作第1覆蓋層5的 p-A10.48Ga0.52As 層 75、當作蝕刻停止層 6的1) —A1〇.2Ga〇. 8As層76、當作電流阻擋層了的^ △1〇55(^〇45^層77、以 及當作保護層8的p-Al(K2Ga0.8As層78。以上為第1次的成 長步驟。 本實施形態雖使用MOCVD法，然而，使用MBD法等其他 方法也可以。摻質之η型摻質，可使用石夕，p型摻質可使用 辞。 、 當作電流阻撞層7的A 1 0 · 5 5 G a 0 · 4 5 A s層7 7可改變載子 濃度以形成2層。 亦即，當作第1電流阻擋層7a的第ln-A10.55Ga0.45As 層77a堆層於載子濃度為i〇E17cm-3，層厚度為〇.2//ra之 p - A10.2Ga0.8As層76上，當作第2電流阻擋層7b的第 2n-A10.55Ga0.45As 層 77b 堆層於載子濃度為 2. 5E17cm_3， 層厚度為0·4 //m之第1電流阻擔層上。 雖然當作第1電流阻擋層7a的第In-A10.55Ga0.45As層

2118-3758-PF.ptd 第18頁 490900 五、發明說明（15) 77a為載子濃度為1〇E17cm-3，然而3()E17cm-3也可以，最 好為1· 5E17cnr3以下。再者，實質上為未摻雜也可以。 此步驟的結果顯示於第2圖（a)。 其次’在當作保護層8的p-A10.2Ga0.8As層78形成光 阻層’並且藉由微影技術形成具有條狀開口之光阻圖案 8 0 〇 此步驟的結果顯示於第2圖（b)。 以此光阻圖案80當作罩幕，貫通p-A 10. 2GaO· 8As層78 與n〜A10.55Ga0.45As 層 77，直到 p-A10.2Ga0.8As 層 76 為 止’利用選擇蝕刻液蝕刻，藉此以形成當作電流通道的窗 口 7c。 此蝕刻方法係選擇酒石酸或硫酸等A 1 As不太具有選擇 性的蝕刻液，以進行至n-A 10. 55 GaO. 4 5 As層77途中，然後 使用能夠選擇性地蝕刻A 1 As混晶比高的層之氫氟酸系蝕刻 液’接著選擇性钱刻殘留的η - A 1 0 . 5 5 G a 0. 4 5 A s層7 7。總 之，氫氟酸系蝕刻液不蝕刻p-A 1 〇. 2GaO. 8As層76，在此部 分钱刻會停止。 此步驟的結果顯示於第3圖（a)。 蝕刻氫氟酸系蝕刻液以選擇性地進行蝕刻時，亦可以 去除光阻圖案80，並且以具有條狀開口之p-A10.2Ga0.8As 層7 8當作罩幕而進行钱刻。 接著，去除光阻圖案8 0之後，進行第2次磊晶成長， 並且經由窗口7c 在p-Al(K2Ga0.8As 層 76、n-A10.55Ga0.45As 層 77、與 p-Al(K2Ga0.8As 層 78 上方埋入成

2118-3758-PF.ptd 第19頁 490900 五、發明說明（16) 長當作第2上覆蓋層9的p-A10.48Ga0.52As層79，换著’在 此P-A1 0· 48Ga0.52As層79上方形成當作接觸層10之P — GaAs 層8 2 〇 此步驟的結果顯示於第3圖（b)。 其次，在p-GaAs層82表面上形成p側電極12，旅且在 基板1的内側形成η側電極1 1，以完成第1圖所示半導體雷 射裝置1 3。 其次，說明半導體雷射裝置1 3的動作。 在η側電極1 1與ρ側電極1 2之間施加順方向電壓，由於 電流阻擔層7為η型半導體層，而保護層8與第2上覆蓋層9 為Ρ型層’ρη接合所產生的空乏層具有電流阻播的效果， 所以藉由電流阻擋層7可阻止電流的流動，而閉鎖電流， 並且電流經由窗口 7 c有效地往活性層4流動。一旦活性層4 流入既定臨界值以上的電流時，活性層4之中的電子與& 洞則會再結合，藉此而產生雷射光。 此時，比起活性層4，η型下覆蓋層3、第丨上覆蓋芦 5/以及第2上覆蓋層9具有較大的頻帶間隙，所以η型； 盍層3二第1上覆蓋層5、以及第2上覆蓋層9的折射率比活 :層4還小楚並且雷射光被鎖入η型下覆蓋層3、第覆 層5、以及第2上覆蓋層9之間。 上覆盍 第2上再霜者嘗展1 Ϊ阻擋層7的頻帶間隙比起第1上覆蓋層5斑 第2上覆盍層g大，而電流阻擋層7的 ㈢5，、 層5與第2上覆蓋層9小，纟於雷：射率比起第1上覆蓋 央向水孚户a &被& ，由於電々擔層7的關係使得雷射 九向水平4頁向的擴散受到限制。 于备对

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;如上所述，雷射光的發光點的上、下，左右具有折射 率差地構成’所以雷射光在發光點附近被有效地閉鎖。 、此半導體雷射裝置13之中，第1上覆蓋層5的以載子濃 度為1· 5E18cnr3，然而GaAs基板1之Si載子濃度為 8E 17cm 3，再者，與第！上覆蓋層5接觸而設置之第工電流 阻擋層之S 1載子濃度為1 · 〇e 1 7cnr3，所以可抑制ζη往活性 層4擴散。 為了調整Ζη往活性層4擴散，可進行第i次結晶成長後 的Zn之SIMS分析（2次離子質量分析），以確認以幾乎不往 活性層4擴散。 此可利用以下說明。 根據Journal of Crystal growth vol· 145 (1994) p808-812 說明 Si-GaAs/Zn-AlGaAs 之中 Zn 的擴散。 此鋅（Z η )的擴散模式，是根據n型a A s / Z n掺雜之 AlGaAs/Se摻雜AlGaAs的積層構造加以說明。藉此，^摻 雜GaAs中格子間的Ga隨著Si的載子濃度的增加而增加，>並 且由於Ga為此系統之基本元素，所以格子間Ga具有大的擴 散速度’而容易向Zn摻雜之AlGaAs之中擴散。 藉由向Zn摻雜之AlGaAs之中擴散的格子間Ga，Zn摻雜 之AlGaAs之中的Ga部位的Zn成為被趕出而成為格子間Zn， 以下說明此格子間Zn擴散於附近的層。 再者’與習知構造同樣之雷射裝置之中，Si摻雜GaAs 基板101的載子濃度一旦增加，可促進上覆蓋層1〇5之以的 擴散’並且可看出溫度特性變差。特別是，Gaas基板1 〇 1

2118-3758-PF.ptd 第21頁 490900 五、發明說明（18) 二利：VB法或是VGF法製作時’纟結晶中殘留多數的非活 =原子，Sl原子活性化時，生成格子間“原子，而 出Zn更向的活性層擴散。 =上所述，半導體雷射裝置13之中，GaAs基板1的^ 载子浪度降低至8E1 7cm—3，所以可抑制基板1之中格子間 的生成所以往第1上覆蓋層5擴散的格子間G a變少，因 此，可抑制第1上覆蓋層5的以之擴散，並且可防止 ^層5的Zn之載子濃度降低’同時往活性層4擴散的z“ 交厂而了防止第1上覆蓋層5的以的載子濃度的增加。 你吐特別疋利用GaAS基板1係利用VB法無法仿效的VGF法製 、丄由於結晶中殘留多數的非活性Si原子，GaAs基板1 的載子濃度降低為8E17cm_3，因而基板1中的格子間 娘成^抑制效果大，並且可抑制Zn從第1上覆蓋層5往活 I王增4擴散。 & + Ϊ者、’此半導體雷射裝置1 3之中，將電流阻擋層7分 的Si ^ 4 ί且藉由接近第1上覆蓋層5的第1電流阻擔層7a 度較低，使接近？側電極12之第2電流阻擋層7b 電泣姑* /辰度較尚，一邊進行當作電流阻擋層7之動作的 杰了乍，一邊抑制第1電流阻擋層7a内格子間Ga的形 声5往而Λ於:匕格子間Ga的產生，，亦可抑制Zn從第1上覆蓋 層b彺，舌性層4擴散。 兩側：2二ί此實施形態之中，在活性層4的11側以及13側 子在於活性層4之η側以及ρ側的η型半導體層内之 曰a的形成’由於此格子間(ja的產生，可抑制&從第

1上覆蓋層5往活性爲/被 介於中間的下覆蓋二：因此，“不需要形成使活性層4 的複雜層構造，再‘，降/」上覆盍層5的載子濃度不同 由在電流阻擋層的第〗雷、右干基板的載子濃度的話，藉 層的簡單構造，可電肌阻擋層的部分成為低载子濃度 ^ σ防止第1上覆蓋層5的Zn載子濃；丨、# 内部以及防止電流—光輸出特性之：度子特， 束特,:ί差可防止因活性層4之。載子濃度變大伴隨的光 為Λ^、此半導體雷射裝置13的基板為“載子濃度 m ，斤以也可以設定較低的接觸電阻。 SP1 7在f實施形態之中，雖然使基板1的載子濃度為 j jCm ，然而也可以在0.1E18CW以上l.5E18cm-3以下的 乾圍，最好為〇.5El8cm—3以上1〇E18cm_3以下尤其是 〇· 7E18cm—3 以上 1· 0E18cm-3 以下更好。 ’、 、 再者’各層的A 1混晶比不限於此實施形態所示的值， 並且活性層4的頻帶間隙比起下覆蓋層3、第i上覆蓋層5、 電阻擋層7以及第2上覆蓋層9還小，再者，最好包括比 起第2上覆i層9頻帶間隙較小並且比起活性層&頻帶間隙 較大的蝕刻停止層6的構造。 再者，雖然在實施形態1係以AlGaAs系的材料構成， 然而使用A1G a I η P系等的其他11 I - V族化合物半導體材料也 有同樣的效果。 修正例

2118-3758-PF.ptd 第23頁 490900 五、發明說明（20) 接著，利用與半導體雷射梦署 ^ η ^ ® ^ ^ ^ ^ 耵裝置1 3相同基本構造，然而 8之修正例。 +導體雷射裝置13去除保護層 第4圖為修正例之半導體雷射裝置的剖面圖。 邱、第:η圖Λ中，與第1圖相同的符號表示相同或是相當的 邛为。20為此構造的半導體雷射裝置。以下實施形態之 中’與第1圖相同的符號表示相同或是相當的部分。 與只^形態1之第2(a)圖相同，f先，利用M〇CVD法等 之結晶成長法之第1次磊晶成長方式，在nGaAs基板丨之 (100)面+上，依序形成當作緩衝層2之^以^層”、當作n 型下覆蓋層3n-A10.55Ga0.45As層73、當作活性層4的非摻 雜之A1 0.15Ga0.85As層74、當作第1覆蓋層5的 P - A10.48Ga0.52As 層 75、當作蝕刻停止層 6的1) —A1〇2Ga〇. 8As層76、當作電流阻擋層了的^八1〇55(^〇45^層77、以 及當作保護層8的p-Al 0· 2GaO· 8As層78。此時當作摻質in 型摻質可使用矽，p型摻質可使用辞。當作電流阻擋層7的 η - A10.55Ga0.45As層77與第2圖相同，被形成調整载子濃 度的2層，而形成當作第1電流阻擋層7a的第 ln-A10.55Ga0.45As層77a，以及當作第2電流阻擋層7b的 第2n —A10· 55GaO·45As 層 77b。 其次，在p-A10.2Ga(K8As層78上形成光阻層，並且利 用微影技術形成具有條狀開口的光阻圖案8 0。 此步驟的結果顯示於第5(a)圖。 其次，以光阻圖案8 0當作罩幕，蝕刻電流阻擋層7 8直

490900 五、發明說明（21) 到第丨11410.55〇8〇.45八3層773為止。此時蝕刻液係使用酒 石酸等能夠選擇性蝕刻GaAs者。 此步驟的結果顯示於第5 (b)圖。 其次’去除光阻圖案8 0之後，使用能夠選擇性餘刻 A 1 A s混晶比南的材料之氫i酸類的钱刻液，然後將p — a 1 〇 · 2Ga0.8As層78當作罩幕，餘刻η-A10.55Ga0.45As層77直到 Ρ-Α10· 2GaO. 8As 層76 為止。 比起 n-AlO. 55GaO· 45As 層 77，p-AlO· 2GaO. 8As 層 76 的 混晶比較低，因此，在钮刻起始，被當作餘刻停止層。所 以’可完成去除n-A10.55Ga0.45As層77而形成電阻小的窗 π 7c。 當作钱刻罩幕的p-ΑΙΟ· 2Ga0.8As層78當然不會被氫氟 酸類蝕刻液蝕刻，而在窗口 7 c上留下突出的屋詹狀。 此步驟的結果顯示於第6 (a)圖。 其次’使用可姓刻混晶比小的材料之NH3類或酒石酸 類蝕刻液，以蝕刻p - A 1 0 · 2 G a 0 · 8 A s層7 8。去除 P - A1 0 · 2 G a 0 · 8 A s層7 8之後，利用第2次結晶成長步驟，經 由窗口7c在p-A10.2Ga0.8As 層76 與η-A10.55Ga0.45As層77 上埋入成長當作第2上覆蓋層9的ρ-A10.48Ga0.52As層79， 接著’在此p_A10.48Ga0.52As層79上形成當作接觸層1〇的 Ρ-GaAs 層82 〇 此步驟的結果顯示於第6 (b)圖。 其次’在p-GaAs層82表面形成ρ側電極12並且在基板1 的内側形成η側電極11，以完成第4圖所示的半導體雷射裝

2118-3758-PF.ptd 第25頁 490900 五、發明說明

置20。 此構造也具有與半導體雷射裝置13相同的效果 實施形態2 此實施形態2之中，以雙量子井（以下稱㈧趵構造的活 性層，取代實施形態1之未摻雜的活性層4。 第7圖為實施形態2之半導體雷射裝置的DQW構造之活 性層3 0之剖面圖。 第7圖之中，32為層厚度為ι5ηιη之未摻雜 八10.35 6&0.65八3的光導層，34為層厚度為811111的未摻雜

A10· 10Ga0.90As的井層’ 36為層厚度為8nm的未推雜… A10.35Ga0.65As 的緩衝層。 第8圖為活性層30的DQW構造之能量頻帶（energy band)剖面示意圖。 其他構造與第1實施形態相同。 因此，P-A10· 48GaO· 52As之第1上覆蓋層5之摻質為 Zn，載子濃度為1.5E18ciir3，n型GaAs的基板1之n型摻質 為Si，載子濃度為8E17cm3。再者，GaAs的基板1係使用 VB(vertical bridgeman)法製成。

士 再者，電流阻擋層7係利用第1電流阻擋層7 a與第2電 流擋層7b構成。而第1電流阻擋層7a被鄰接地設置於蝕 刻如止層6上，摻質為Si，載子濃度為丨· 〇E17cm_3，層厚 度為0 · 2 // m。第2電流阻擋層7b被鄰接地設置於第2電流阻 擋層几上，摻質為si，載子濃度為2 5E17cm_3，層厚度為

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々 此實施形態之半導體雷射裝置亦與實施形態1相同， 第1上覆蓋層5的Zn的擴散量小，並且可維持第1上覆蓋層5 之Zn的載子濃度。因此，可防止因載子濃度降低之内部損 失增加，導致之電流—光輸出特性變差。 、 並且，由於活性層2 0的Zn載子濃度不會增大，所以可 防止光束特性變差。 再者，由於可避免因往活性層20之Zn載子擴散所造成 的DQW無秩序化，所以可實現設計原有之DqW構造，而可更 有效率地關閉載子。 接著，半導體雷射裝置的基板之Si的載子濃度在基板 1之載子濃度為8 E1 7 c m-3，因此可設定較低的接觸電阻。 此實施形態之半導體雷射裝置之中，當共振器的長度 為8 0 0 # m時，於動作溫度為6 0 °C之閥值電流為4 5mA，比實 施形態1還低。 再者，此實施形態之中，雖然以DQW構造為例子，然 而’其他量子井戶構造亦即，單量子井（SQW)、三量子井 (TQW)、多量子井構造（MQW)、GRIN構造、隔離限制異質構 造（SCH)等，亦可達到相同的效果。 實施形態3 此實施形態3之中，使η型GaAs基板的載子濃度為 0.1E18cnr3以上1.5E18cm—3以下，同時，不像實施形態1， 使電流阻擋層以載子濃度不同的2層構成，而是以一層活

2118-3758-PF.ptd 第27頁 490900 五、發明說明（24) 較Si高的VI族的元素構成。藉此，根 ;;阻擔層_型摻質，減少從第丨上覆蓋層往活性層的 第9圖係本實施形態之半導體雷射裝置的剖面 層。第9圖之巾’40為半導體雷射裝4，42為電流阻擔 電流阻擋層42的摻質係使用活性化率較Si高的元 石西（Se)、碲（Te)、硫（s)，載子濃度為5Encm_3，層厚度 其他構造與實施形態丨相同，nSGaAs基板1的11型換 =成载子濃度為8E17cm—3。再者基板丨係利用π ' 層厚度為0· 1 的n-GaAs之緩衝層2的摻質 子濃度為3E1 7cnr3。設置於緩衝層2的2· 〇 # ^之”、、 n-A10.48Ga0.52As之下覆蓋層3之摻質為。，載 3E17Cm-3。下覆蓋層3的換質也可以是以等其他^型摻f為 再者，p型摻質為Zn。 、 此半導體雷射裝置40與實施形態！相同，以 由於變低了，可抑制基板广中的 變少，而可抑·上覆蓋層5二；=^^ 】上覆蓋層5之Zn之載子濃度降低，同時 Y方止第

Zn變少，而可防止活性層4之2„的載子濃度的辦曰加4擴政的 另-方面，電流阻擋層42係以一層構成，曰藉由使用活

2118-3758-PF.ptd 第28頁 490900 五、發明說明（25) 性化率高於S i的元素當作摻質， 皙$原孚赵缈，丨、私 k 了使仔存在於格子間的摻 貝之原于歎餐；少，所以可永生丨7 分 〜 1 Λ』仰制Zn彺活性層擴耑。 因此，此實施形態之中，可得刭盥、 吋旲，芙柘的恭洛a 了付到與貫施形態1同樣的 效果基板的載子滚度部分地減少，同時 的摻質係以所謂活性化率較Si高的元二=層 止第1上覆盍層5的Zn載子濃度變小的内部損以 電流-光輸出特性之溫度特性變差。 、 再者，可防止活性層4的Zn之載子濃度增加伴隨 束特性變差。 曰刀仟I現之光 實施形態4 此實施形態4之中，使n sGaAs基板 以上unw以下，同時，不像實ς开H吏 電机阻擋層以載子濃度不同的2層構成，而是以一戶 化高的VI族的元素構成。藉此，根據基板^及 =:n散型推質’更進-步地減少從第1上覆蓋層往“ 第1 0圖係本實施形態之半導體雷射裝置的剖面圖。 =厂圖之中，45為半導體雷射裝置，47為設置於蝕刻 T日上層厚度為0.6#m的n-A10.55Ga0.45As之電流阻 ，層，且係以第i電流阻擋層47a、與第2電流 摻質係使用活性化率較以高的元素之石西（Se) =7b (Te)、硫（S)。 』』便用碲 第1電流阻擋層47a鄰接地設置於蝕刻停止層6，並且 第29頁 2118-3758-PF.ptd 490900 五、發明說明（26) 載子濃度為l.〇E17cnr3，層厚度為q 2# 、第2電流阻擋層47b鄰接地設置於第！電流阻擋層47a， 並且載子濃度為2.5E17cnr3，層厚度為0·4 。 其他構造與實施形態1相同。 此半導體雷射裝置45之GaAs基板i的^載子濃度為 8E 17cm 3，由於變低了，可抑制基板i中的格子間以的產 生，因此往第1上覆蓋層5之格子間以的擴散變少，而可抑 制第1上覆蓋層5之Zn的擴散，並且可防止第丨上覆蓋層5之 Zn之載子濃度降低，同時往活性層4擴散的u變少，而可 防止活性層4之Zn的載子濃度的增加。 初的ί 1著币電机阻擋層4 7分為兩層，使接近第1上覆蓋層5 伯的第1電流阻擋層47a的Se的載子濃度變低，i且使接近 極22側的第2電流阻擋層47b之〜的載子濃度變高， 二朴邊進行電流阻擋層4 7之作用的電流狹窄，另一方 47的^使用活性化率㈣高^素，以當作電流阻措層 ，可減少存在於格子間之摻質之原子數，所以抑 擋層47a内的格子間Ga之產生，並且由於此格子 二】的擴散之產生導致從第丨上覆蓋層5往活性層4之以的 因第!因上V Λ工實施形態1的效果之外，可更有效地防止 加，並且^盖層5之^的載子濃度降低導致的内部損失增 並且防止電流-光輸出特性之溫度特性變差。 隨的ϊ ΐ姓可有ΐ地防止活性層4的211的載子濃度增加伴 丨现π尤束特性變差。 Τ

第30頁 490900 五、發明說明（27) 再者，實施形態1〜4之中說明的半導體雷射裳置雖、 為SAS型，然而在活性層上連續形成的以摻雜質與然 層或是η型電流阻擋層之其他半導體雷射 ' ^ 乡質 樣的效果。 & 建到同 發明的效果 本發明之半導體雷射裝置以及半導體雷射裝置 方法，包括以上說明的構造或是步驟，所以具有$ 2造 的效果。本發明的半導體雷射裝置之勺 所述 二型的GaAs半導體基板，其摻質的不純物J為-第1導 層，設置於上述半導體基板下上，並第且1由蓋 導以活性層；一第2導電型的= 第1、導電型的電流阻擋層，設置於上述第 1:: s 上，並且具有接近上述第丨個第2 设皿曰 上述第i層上方而不純物濃度高/上盍層層與設置於 及-第2導電型的第2個第2覆蓋 述第1層的第2層；以 電極的接觸電極變低，並且構a 因此，可抑制基板與 摻質由第1個第2覆蓋層往活性層：：而可防止第2導電型 性層的載子。因此，可得到價麻3 f，可有效地關閉往活 佳的半導體雷射裝置。 、，臨界電流低且溫度特性 再者，由於電流阻擋層的筮 上未摻質或是3 X l〇ncnr3以下 9之不純物濃度為實質 電型推質由第i個第2覆蓋層往活H可有/地防止第2導 座層擴散。因此，可得到 2118-3758-PF.ptd 第31胃 五、發明說明（28) 價廉，臨界電流低且溫度特性佳的半導體雷射裝置。 IV族於電流阻擔層的不純物為活性化料交Si高的 更以可減少電流阻擔層之不純物的量，而 制1二 阻擋層之格子間原子的產生，而可抑 摻質的擴散。因此，可得到價廉，臨界電流 低且k度特性佳的半導體雷射裝置。

半導ΐί板半射裝置係包括：一第1導電型的GaAS 質的不純物濃度為G.1X…㈣―3以上1. 半？體I:上下.；—第1導電型的第1覆蓋㉟，設置於上述 層；一ii導電型W生/;、一第2導電型的第1個第2覆蓋 、 的電/;IL阻擋層，設置於上述第1個第2覆 - 道且以/性化率較。高的1 V族元素當作不純物； 電里的第2個第2覆蓋層。因此，可抑制某板盥

=觸電極變低，並且構造簡單而可 2;型J 個第2覆蓋層往活性層擴散，▼有效地關閉往活性 m。因此，可得到價廉’臨界電流低且溫度特性佳 的+導體雷射裝置。 了丨住 再者’由於第i個第2覆蓋層與第2個第2覆蓋 =帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上述第2個二 f層小的族化合物半導體構成之第2導電型之 體層，所以可確實地形成帶狀 ： =固第2覆蓋層。因此’可構成内部損；好 先輸出特性之溫度特性更高的半導體雷射裝置。 並且，由於第！覆蓋層係由AlxGd_xAs(〇<x<i)構

490900 五、發明說明（29) 成；活性層係A 1 G a A s類材料構成；第1個第2覆蓋層係由 AluGal-uAs(0<u<l)構成；電流阻擋層係由 AlzGal-zAs(0<z<l)構成；並且第2個第2覆蓋層係由 AlvGal-VAS(0<V<l)構成’因此，可抑制基板^電極 接觸電極變低’並且可防止第2導電型摻質往活性層擴 散，可有效地關閉往活性層的載子，因此電流_光& = 性的溫度特性良好，光束特性良好，可得到接觸電阻低 的紅外線半導體雷射裝置。 & m 再者，由於第1個第2覆蓋層之第2導電型摻質的不 物濃度大於lx l〇i8cm_3以上3x 1〇18cm-3以下，所以可抑制 從活性層往載子的溢流，並且可保特閥值電流較低， 光輸出特性之溫度特性更為良好，可構成 亦良好的半導體雷射裝置。 从再者，由於GaAs半導體基板係利用VB法或是VGF法製 :而$ :戶:以可有效地減少第2導電型摻質往活性層擴 月欠，並且電流-光輸出特性之溫度特性更加良好，構 光束特性亦良好的半導體雷射裝置。 冓成 X 1 0181ΐ以二於H T導體基板所含之非活性S i濃度為1 戶_散，t f β \可有效地減少第2導電型摻質往活性 =Li輸出特性之溫度特性更加良好，可 構成先束特性亦良好的半導體雷射裝置。 並且’第1導電型為η切、笛9道+ 的η型摻質為石夕，ρ型推質 導電51為13型’並且基板 電極的接觸電阻降低：並可有效地抑制基板與 且減少辞由第1個第2覆蓋層往活

2118-3758-PF.ptd 第33頁 4yu^uo 五、發明說明（30) 性層擴散，而有效地關閉往活性層的載子，因此，可 GaAs基板之n型摻質為矽、p型摻質為鋅的簡單構造而^ 廉，並且電流-光輸出特性之溫度特性更加良好、並且、 束特性亦良好的半導體雷射裝置。 70 並且，由於活性層為多重量子井戶構造，戶斤以可減少 第2導電型的摻質往多重量子井戶構造擴散而導致之益秩 序化，並且容易地實現設計多重量子井戶構造。因此， =到效率良好並且價廉並且產品良率高的半導體雷射裂 再者，由於本發明之半導體雷射裝置的製造方法， ^下列步驟：準備-第i導電型的GaAs半導體基板，並換 質的不純物濃度為〇. 1 x 1〇i8cm—3以上丨.5 χ 1〇18cm—3以下 ^ 導體基板上，形成由11 I-V族化合物半導體構成 帶門隙ΛΎ1覆蓋層；在上述第1覆蓋層上形成由頻 = = =、較上述第！覆蓋層小的丨丨丨^族化合物半導體構成之 二層；於上述活性層上形成由頻帶間隙較上述活性層大 品· UV奴化合物半導體構成之第2導電型的第1個第2覆蓋 I从τ τ T述第1個第2覆蓋層上形成由頻帶間隙較上述活性層 第2遷Μ ^ ^化合物半導體構成，同時具有接近上述第1個 θ的第2層，並且第i、第2層具有當作電流路 ^擋層之二°之第1導電型的電流阻撞層；經由上述電流 隙Si述：：以二第J個第2覆蓋層上形成由頻帶間 增大的II ΐ-v族化合物半導體構成之第2導電 2118-3758-PF.ptd 第34頁 490900 五、發明說明（31) 型的第2個第2覆蓋層，因此， 極變低，並且可防止第2導電土，與電極的接觸電 活性層擴散，…地關閉層由二 簡單的步驟製造半導體雷射装置，而 因此，可以 溫度特性佳的價廉半導體雷射裝置。k仪臨界電流低且 h = ?流阻擔層的形❹驟中，電流阻擋層之第i 層之不純物濃度為實質上未摻質或是3x 1017cm_3以曰之第^ 且可以間早地製造能夠防止第2導電型推質由第i個下舜 盍層往活性層擴散的半導體雷射裝置。因此 復 界電流低且溫度特性佳的價廉半導體雷射裝置。而如供臨 再者，由於第1個第2覆蓋層與第2個第2覆蓋居 成頻帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上述第2曰a > 覆蓋層小的III-V族化合物半導體構成之第2導電型 _ 層的步驟，同時在形成電阻阻擋層的開口時，藉由上導體 2導電型半導體層以停止蝕刻，所以可確實地形成帶$第 口，並且形成結晶性良好的第2個第2覆蓋層。因而可/ 地提供内部損失少、電流-光輸出特性之溫度特性貝廉 半導體雷射裝置。 再者’由於第1覆蓋層係由AlxGal-xAs(0<x<^)構 成；活性層係AlGaAs類材料構成；第1個第2覆蓋層係由 AluGal-uAs(0 <u <1)構成；電流阻擋層係由 AlzGal-zAs(0 <z <1)構成；並且第2個第2覆蓋層係由 A1 vGal -vAs( 0 < v < 1)構成，所以可抑制基板與電極之接 觸電阻變低，並且可利用簡單的步驟製造能夠防止第2導

490900 五、發明說明（32) 電型摻質往活性層擴散之紅外半導體雷射裝置。因而，可 價廉地提供電流-光輸出特性之溫度特性良好、光束特性 亦佳、電阻亦較低的紅外半導體雷射裝置。 圖式簡單說明 第1圖係本發明之半導體雷射裝置的剖面圖。 第2圖係顯示本發明半導體雷射裝置的製造步驟之半 導體雷射裝置之剖面圖。 第3圖係顯示本發明半導體雷射裝置的製造步驟之半 導體雷射裝置之剖面圖。 第4圖係本發明之半導體雷射裝置的剖面圖。 第5圖係顯示本發明半導體雷射裝置的製造步驟之半 導體雷射裝置之剖面圖。 第6圖係顯示本發明半導體雷射裝置的製造步驟之半 導體雷射裝置之剖面圖。 第7圖係本發明之半導體雷射裝置的DQW構造之活性層 剖面圖。 第8圖係顯示本發明之半導體雷射裝置的DQW構造之活 性層之頻帶間隙（b a n d g a p)剖面圖。 第9圖係本發明之半導體雷射裝置的剖面圖。 第1 0圖係本發明之半導體雷射裝置的剖面圖。 第11圖係習知半導體雷射裝置之剖面圖。 符號之說明

2118-3758-PF.ptd 第36頁 490900 五、發明說明（33) 1〜半導體基板； 3〜下覆蓋層； 4〜活性層； 3 0〜D Q W構造之活性層； 5〜第1上覆蓋層； 7a，47a〜第1電流阻擋層； 7b，47b〜第2電流阻擋層；7c〜開口； 7, 42, 47〜電流阻擋層； 9〜第2上覆蓋層； 6〜#刻停止層。

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Claims (1)

1. 六 、申請專利範圍 1 · 一種半導體雷射裝置，包括·· —第1導電型的GaAs半導體基板， 度為〇.lx w3以上h5x 1〇18cm_3反以下、“的不純物浪 '第1導電型的第1覆蓋層，設置於上述半導體 ，並且由III-V族化合物半導體構成； 土 較上if 層」二置於上述第1覆蓋層，並且由頻帶間隙 車述第1復盍層小的1 1 Ι-V族化合物半導體構成； 了第2導電型的第i個第2覆蓋層，設置於上述活性層 並且由頻帶間隙較上述活性層大的I I I -V族化合物半 導體構成； —一第1導電型的電流阻擋層，設置於上述第1個第2覆 蓋層上’並且由頻帶間隙較上述活性層大的丨〗丨_v族化合 物半導體構成，同時具有接近上述第丨個第2覆蓋層的第i 層與設置於上述第1層上方而不純物濃度高於上述第1層的 第2層，並且第i、第2層具有當作電流路徑的帶狀開口； 以及 一第2導電型的第2個第2覆蓋層，經由上述電流阻擔 層之上述開口而設置於上述第1個第2覆蓋層上，並且由頻 帶間隙較上述活性層大的丨丨丨-V族化合物半導體構成。 2·如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其 中電流阻擔層的第1層之不純物濃度為實質上未摻質或是3 X 1 O17cm-3 以下。 3·如申請專利範圍第1或2項所述之半導體雷射裝置， 其中電流阻擋層的不純物為活性化率較S i高的I V族元素。 2118-3758-PF.ptd 第38頁

   4· 一種半導體雷射裝置，包括： 、一第1導電型的GaAs半導體基板，其 度為〇· 1 X l〇i8cm-3 以上l 5 X i〇18cnr3 以下 摻質的不純物濃 上，電型的第1覆蓋層，設置於上述半導體基板 並且由I I I - V族化合物半導體構成； 較上：二性層」設置於上述第1覆蓋層，並且由頻帶間隙 迷第1覆蓋層小的111 -V族化合物半導體構成； ，了第2導電型的第i個第2覆蓋層，設置於上述活性層 上並且由頻帶間隙較上述活性層大的π I - V族化合物丰 導體構成； ^ 一第1導電型的電流阻擋層，設置於上述第1個第2覆 蓋層上’並且由頻帶間隙較上述活性層大的i丨丨-V族化合 物半導體構成’同時具有當作電流路徑的帶狀開口，並且 捧質為活性化率較S i高的丨v族元素；以及 苐2導電型的苐2個第2覆蓋層，經由上述電流阻播 層之上述開口而設置於上述第1個第2覆蓋層上，並且由頻 帶間隙較上述活性層大的Π I -V族化合物半導體構成。 5 ·如申請專利範圍第丨、2或4項所述之半導體雷射裝 置’其中第1個第2覆蓋層與第2個第2覆蓋層之間更包括頻 帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上述第2個第2覆蓋層 小的III-V族化合物半導體構成之第2導電型之半導體層。 6 ·如申請專利範圍第1、2或4項所述之半導體雷射裝 置’其中第1覆蓋層係由AlxGal-xAs(〇<x<l)構成；活性 層係A 1 GaAs類材料構成；第1個第2覆蓋層係由

   2118-3758-PF.ptd 第39頁 490900 六、申請專利範圍 AluGal-uAs(0<u<l)構成；電流阻擋層係由 A 1 zGal-zAs ( 0 < z < 1 )構成；並且第2個第2覆蓋層係由 AlvGal-vAs(0 <v <1)構成。 7 ·如申請專利範圍第1、2或4項所述之半導體雷射裝 置，其中第1個第2覆蓋層之第2導電型摻質的不純物濃度 大於1 X 1 018cnr3 以上3 X 1 〇18cnr3 以下。 8 ·如申請專利範圍第1、2或4項所述之半導體雷射裝 置’其中GaAs半導體基板係利用VB(Vertical Bridgeman) 法或是VGF( Vert i cal Gradient Freeze)法製作而成。 9·如申請專利範圍第8項所述之半導體雷射裝置，其 中GaAs半導體基板所含之非活性Si濃度為1 X 1018cnr3以 下。 1 0 ·如申請專利範圍第1、2或4項所述之半導體雷射裂 置，其中第1導電型為η型、第2導電型為P型，並且基拓& η型摻質為矽，Ρ型摻質為辞。 、 要11 ·如申請專利範圍第1、2或4項所述之半導體雷射努 置，，、中活性層為多重量子井戶構造。 、 12· —種半導體雷射裝置的製造方法，包括下列步 f備—第1導電型的GaAs半導體基板 /辰又為〇· Y x 1 〇18cnr3 以上1 · 5 X 1 018cnr3 以下； 構成ΐ ^述導半導體基板上’形成由11 η族化合物半導體 在Α、導電型的第1覆蓋層； 述第1覆蓋層上形成由頻帶間隙較上述第1覆蓋4

   2118-3758-PF.ptd 第40頁 六、申請專利範圍 小的I I I〜V放儿a u , 族化合物半導體構成之活性層； 卜、十、、丫 J J A K活性層上形成由頻帶間隙較上述活性層大的 &化合物半導體構成之第2導電型的第1個第2覆蓋 層， 大的I上述第1個第2覆蓋層上形成由頻帶間隙較上述活性層 繁9、劳H — v族化合物半導體構成，同時具有接近上述第1個 古、復盖層的第1層與設置於上述第1層上方而不純物濃度 ^ ； 述第1層的第2層，並且第1、第2層具有當作電流路 仏的=狀開口之第1導電型的電流阻擋層；以及 經由上述電流阻擋層之開口 ，而在上述第1個第2覆蓋 層上形成由頻帶間隙較上述活性層大的I I I -V族化合物半 導體構成之第2導電型的第2個第2覆蓋層。 u & 1 3 ·如申請專利範圍第丨2項所述之半導體雷射裝置之 製造方法’其中電流阻擋層的第1層之不純物濃度為實質 上未摻質或是3 X 1 〇17Cm-3以下。 、 1 4 ·如申明專利範圍第1 2或1 3項所述之半導體雷射裝 置^製造方法，其中更包括在第1個第2覆蓋層與第2個第2 覆蓋層之間形成頻帶間隙較上述活性層大，頻帶間隙較上 述第2個第2覆蓋層小的丨丨丨-v族化合物半導體構成之第2導 ，型半導體層的步驟，同時在形成電阻阻擋層的開口時， 藉由上述第2導電型半導體層以停止蝕刻。 15·如申請專利範圍第12或13項所述之半導體雷射裝 置之製造方法，其中第1覆蓋層係由AlxGal—xAs(0 <χ 構成；活性層係A IGaAs類材料構成；第！個第2覆蓋層係由

   2118-3758-PF.ptd 第41頁 490900 六、申請專利範圍 AluGal-uAs(0<u<l)構成；電流阻擋層係由 AlzGal-zAs(0<z<l)構成；並且第2個第2覆蓋層係由 AlvGal-vAs(0 <v <1)構成0

   2118-3758-PF.ptd 第42頁