TW544985B - Semiconductor laser element - Google Patents

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TW544985B TW091113046A TW91113046A TW544985B TW 544985 B TW544985 B TW 544985B TW 091113046 A TW091113046 A TW 091113046A TW 91113046 A TW91113046 A TW 91113046A TW 544985 B TW544985 B TW 544985B
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Mitsuhiro Matsumoto
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Sharp Kk
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Description

544985 A7 ___B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明與一種半導體雷射元件有關。 習知半導體雷射元件如圖丨〇所示（參閱曰本專利公開公告 第HEI 9-199790號）。此半導體雷射元件係屬有效折射率波 導型半導體雷射元件。在η型GaAs基板501上具有η型GaAs 缓衝層502、η型AlGaAs第一覆層503、量子井主動層5 04、p 型AlGaAs第二覆層505、p型GaAs蝕阻層506、p型AlGaAs第 二覆層507及p型GaAs覆層508。所形成之p型AlGa As第三覆 層5 07及p型GaAs覆層508具類脊外型，俾構成隆起部513。n 型AlGaAs電光限制層509、η型GaAs電流限制層510及p型 GaAs平坦層5 11係在此隆起部5 13橫向方向兩側及钱阻層506 上呈薄片狀。在覆層508、電光限制層509及電流限制層510 及平坦層511端表面上形成p型GaAs接觸層512。p型電極514 配置於p型接觸層上，η型電極515則配置於^型GaAs基板下 表面上。此半導體雷射元件固接於封裝上，並供做光碟裝 置之光源。 上述半導體雷射元件之製造如次。亦即，如圖丨丨A所示， 利用首次金屬有機化學氣體沉積法（爾後稱之為M〇cvD法） 相繼在η型GaAs基板501上磊晶長成I^GaAs緩衝層5〇2、n 型第一覆層503、未摻雜多量子井（mqw)主動層504、ρ型第 二覆層505、p型GaAs蝕阻層506、p型第三覆層5〇7&p型 GaAs覆層508。所形成之p型A1GaAs第三覆層 覆層508。 接著在覆層508上形成指向[〇11]方向之帶狀阻罩。飯刻部 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 544985 A7 _____B7 五、發明説明（2 ) 分覆層）08及部分第三覆層5 〇7至蝕阻層5〇6形成隆起部513 ，其寬2.5微米並延伸於[011]方向（圖113)。 移除在覆層508上之阻罩後，利用第二次m〇CVD法（圖 11C)在隆起部5 13及姓阻層506上相繼製造呈薄片狀之η型
AlGaAs電光限制層509、η型GaAs電流限制層510及ρ型GaAs 平坦層5 1 1。 利用银刻（圖11D)移除配置於平坦層5 11橫向方向兩側上 以及屬於電光限制層509、電流限制層510與GaAs平坦層511 和位於隆起部513上方部份之阻罩。 移除在平坦層5 11上之阻罩。利用第三次M〇cvD法在覆 層508上、電光限制層5〇9與電流限制層51〇之端表面及平坦 層5 11上形成ρ型GaAs接觸層5 12(圖11E)。 將P型電極514配置於接觸層512表面並將η型電極515配置 於基板501下表面後即施行分裂，使得垂直於圖ηΕ紙面方 向成為預設之共振器長度方向，如此即完成一半導體雷射 元件。 如將順向偏壓施予上述半導體雷射元件，則在隆起部5 13 内部有電流流動，載子射入與此隆起部5 13對應之量子井主 動層504橫向方向中的中央部中造成雷射振盪。此時在隆起 部5 13外側之電光限制層5〇9與蝕阻層5〇6間介面施加逆向偏 壓’因而在隆起部5 13外幾無電流。 依上述半導體雷射元件，藉由在ρ型GaAs第二覆層505上 形成A1成分比低於第二覆層5〇5之p$GaAs蝕阻層5〇6，所製 成之蝕阻層506幾不氧化。藉由在此蝕阻層5〇6上長成高品 -6 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇Χ297公釐)---- 裝 訂
線 544985 A7
貝：晶之A1GaAs，形成電光限制層509。具此配置，可限制 兒光限制層’中的光吸收及漏電流，使得半導體雷射元 古之田射振盪特性符合需要。如上述，半導體雷射元件可 门^脈衝辰盘，俾可充做具高寫人速度之光碟裝置光源。 •、门輸出貝現脈衝振盪時，上述半導體雷射元件具 ，輸出之上升時間及下降時間較長且脈衝波型不顯著的問 題士此脈衝波型之不顯著有損於寫入光碟之信號品質，導 致讀取寫於光碟中之信號之讀取錯誤。其可歸咎於以下因 素。 亦即半導體雷射元件之脈衝振盪期間輸出之之上升及下 牛速度不如圖1〇，其係由隆起部513之内電阻及隆起部 之外。卩私谷界定之脈衝響應速度。如電阻值及電容值乘積 下降則可增加上述響應速度。藉由增加第三覆層5〇7之載 T密度可降低隆起部513之内電阻。此外，當施加偏壓時， 藉由擴張電光限制層509與蝕阻層506間介面中產生之空乏 層見度’可降低隆起部513外部電容。 圖12A與12B係隆起部513外之電光限制層5〇9、蝕阻層5〇6 及第一覆層）0：)之能帶圖。圖12a顯示未施加偏壓時之能帶 圖，而圖1 2B則顯示施加偏壓時之能帶圖。蝕阻層5〇6之能 T小於第二覆層505之能帶。故當偏壓為零時（如圖12八所示） ，載子（電洞）積聚於蝕阻層506中。換言之，如施加偏壓，則 自蝕阻層506與電光限制層509間介面形成空乏層。但由於 積聚於p型蝕阻層506中的電洞並未萃出，故空乏層幾未擴 張至P型第二覆層505，如圖i2B所示，且空乏層寬度縮減。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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線 五、發明説明（ k成隆起部513外部雷 ㈣^ q 包合士日加而使響應速度減慢。因此在脈 衝振盛期間輸出之上升 ^ 一 ^ 升及下降費恰頗多，且其脈衝波型不 斧頁著。致採用此型丰墓邱 一 號品質降低。 …射元件之光碟裝置之寫入信 發明概要 按上述，本發明夕s 目的在耠供一種半導體雷射元件，其 具隆起部外之小電容及汽 呵響應速度，並可實現具適當脈衝 波型之脈衝振盡。 為達成上it目的，本發明提供—種半導體雷射元件，其 中在半導體基板上具有i + . ’、 、啕主乂一弟一傳導型第一覆層、一主 動層、一第二傳導型筮- ^ … 弟一後層、一能帶隙小於第二覆層之 弟一傳夺型蝕阻層、—脊形第二傳導型第三覆層，以及配 置於第三覆層橫向方向兩側且折射率小於第二覆層折射率 之=傳㈣電光限制層，半導體雷射元件包括： -第二傳導型或本質間隔層，其配置於蝕阻層及電光限 制層間，與银阻層相接。 又上迟木構田轭加偏壓於半導體雷射元件時，在第二 傳導型或本質間隔庐盥贷 _ , 咖 同層與弟一傳導型電光限制層間介面產生 乏S且此二乏層擴展於間隔層中。故該空乏層係在 :習知半導體雷射元件(空乏層形成區為蝕阻層之載子窄化) 區或中形A 4此配置，可降低間隔層與電光限制層 間電容’ i可增加半導體雷射元件脈衝振盪期間之響應速 度故可縮短半导體雷射元件輸出之上升及下降時間，並 使脈衝波型符合所需。結果可提供寫人速度增加，並且適 * 8 · 於做為高速光碟之光源用之半導體雷射元件。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層折射率等 於或小於第二覆層折射率。 依上述具體實施例，因間隔層折射率等於或小於第二覆 層折射率，故可將來自主動層之雷射光侷限於預設區。提 七、適當之光限制功能。因此改善半導體雷射元件之照明效 0 在一具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層之載子密 度低於第二覆層之載子密度。 依上述具體實施例，其中間隔層之載子密度低於第二覆 層之載子密度，因而當施加偏壓日寺，可有效形成空乏層。 故可降低此間隔層與電光限制層間電容，並且致使所供應 之半導體雷射元件在脈衝振盪期間具快速響應速度。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層載子密度 不高於 1 X 1 〇18 cm-3。 依上述具體實施例，其中間隔層載子密度不高於^ X⑺i'm·3 ，故當施加偏壓時，可於此間隔層中適當形成空乏層。具 此配置，T㉟低間隔層與電光限制層間電容，1可^加脈 衝振盪期間之響應速度。如載子密度高於i X l〇u cm·3，則 母^加偏壓時’空乏層形成區縮減，^隔層與電光限制層 間電容增加，脈衝振盪期間之響應速度降低。 曰 在一具體實施例之半導體雷射元件中，電総制層具載 子密度低於其它部分，與間隔層相接之介面部。 按上述具體實施例’其中電綠制層具載子密度低於其 -9 - A7 B7 、發明說明（ 她層相接之介面部，故當施加偏壓時，亦可 限制層之介面部中形成空乏層。因而可有效降低間 =，'、電光限制層間接面電纟，並使半導體雷射元件之脈 衝響應速度增加。 /、貝轭例之半導體雷射元件中，電光限制層與間 π ¥相接之介面部載子密度不高於i〇1、m·3。 k /、to貝轭例，其中電光限制層與間隔層相接之介 :部載子密度不高於i x 1QUem.3，M施加偏壓時，可於 :面部中適當形成空乏層。纟此配置，可降低間隔層與電 、飞，層間電纟，並可增加脈衝振盈期間之響應速度。如 載子密度高於1 X 1Ql8咖.3，則當施加偏壓時，可縮減空之 層形成區’並增加電光限制層與間隔層間電容，降低脈衝 振盪期間之響應速度。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層厚度不小 於0·〇5微米且不高於〇5微米。 一按上述具體實施例’其中間隔層厚度不小於0.05微米且不 高於〇·5微米’ &當施加偏壓時，可於適當區域中形成空乏 層，亚可有效降低間隔層與電光限制層間電容，增加脈衝 振盪期間之響應速度。如間隔層厚度小於0.05微米，則蝕 阻層載子之影響力相對增加，當施加偏壓時，空乏層形成 :縮減。⑹間隔層厚度大於0.5微米，貝1j第二覆層及間隔總 厚度增加。因此導致在此第二覆層及間隔層中之電流擴張 ，至主動層之電流射入區擴張，缺點在於照明效率降低。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層厚度不小 本紙張尺度適财g S家標準(CNS) A4規格(⑽X 297公爱) 544985 A7
於0.1微米且不高於〇.3微米。 按上述具體實施例，苴φ ^0./ώ,, ’、日1隔層厚度不小於o.i微米且不 问於0.〇喊米，故當施加偏壓時， 、〜曰 J於孕乂週田£域中形成空 乏層’亚付以可靠降低間隔層與電光限制層間雷容，声加 脈衝振盪期間之響應速度。例 曰 ^lxl〇lS .3 _ U ·如間隔層载子密度不高 、 cm，則工乏層形成區厚度大於〇·1微米。因此， :由設定間隔層之厚度大㈣.！微米，即可於間隔層令形成 空乏層。此外，藉由設定厚度 未’仔以可靠避免 在弟一设層及間隔層中之電流擴張，並可避免至主動層之 電流射入區擴張’使得半導體雷射元件之照明效率符：所 需。 〇 在一具體實施例之半導體雷射元件中，電光限制層盘間 隔層相接之介面部厚度不小於GQ5微米且不高於Μ微米。 按上述具體實施例，其中電光限制層與間隔層相接之介 面部厚度不小於0.05微^不高於〇.5微米，故當施加偏壓 時產生之…’除於間隔層中外，亦可於電光限制層之 介面部中有效形成。得以可靠降低間隔層與電光限制層間 接面電容，並增加脈衝振盪期間之響應速度。如電光^制 層與間隔層相接之介面部厚度小於微米，Μ當施加偏 壓時產生之空乏區，幾乎不會在電光限制層中形成，因而 減少接面電容之降低量。如電光限制層之介面部厚度高於 0.5微米，則當雜質自間隔層擴散至電光限制層側時，2質 會擴散至上述載子密度相對較低之介面部，缺點在於電光 限制層之電流限制功能降低。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)
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544985 五 、發明説明（ A7 B7 :-具體實施例之半導體雷射元件中，摻雜於間隔層之 雜貝主要含碳。 按上述具體實施例’其中摻雜於間隔層之雜質主要含碳 :碳幾乎不會熱擴散，故即使在間隔層及其它層之結晶長 成期間溫度上升“炭亦幾乎不會自間隔層擴散至並它層。 因此，間隔層可獲得所期 4夂戟子岔度。此外，其它與間隔 層相接層僅接收到幾無影燮 ”曰您擴政雜質，故得以穩定取得 具快速響應而實現脈衝”之半導體雷射元件。 在一具體實施例之半導體帝急+ —也士 田射兀件中，摻雜於與間隔層 相接之钱阻層中雜質主要含碳。 按上述具體實施例，苴中捩 、T谷濰於與間隔層相接之蝕阻層 中雜質主要含碳。碳幾乎不會執^ ^ 曰…'擴政故即使在結晶長成 期間溫度上升’碳亦幾乎不合伊 卜曰彍政至間隔層中。因此，間 隔層可獲得所期之載子宓库 w r ^于4度，亚得以穩定取得具快速響應 而實現脈衝振盪之半導體雷射元件。 在一具體賞施例之半導體帝糾士土 卞命田射兀件中，至少在間隔層側 之第二覆層中摻雜之雜質主要含碳。 按上述具體實施例，苴中至+ /、甲至乂在間隔層側之第二覆層中 摻雜之雜質主要含碳。碳幾乎不會熱擴散，故即使在結晶 長成期間溫度上升’碳亦幾乎不會擴散至間隔層中。因此 ，間隔層可獲得所期之裁子宓疮、，〜 ^千4度，亚得以穩定取得具快速 響應而實現脈衝振盖之半導體雷射元件。 在一具體實施例之半導护+以-从丄 千夺肢雷射兀件中，第二覆層與主動 層相接部分主要推雜之雜質非碳。 用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 裝 訂 -12- A7
B7 由於碳幾不活化，故不易固定載子密度。因此，按上述 具體實施例’可藉由在屬於第二覆層並與主動層相：部二 加摻雜之載子密度（主要係非碳雜質），避免载子於高溫下自 主動層流失，獲得高可靠性。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，第二覆層與主動 層相接部分之載子密度高於其與間隔層相接部分之載子穷 度。 按上述具體實施例，藉由增加屬於第二覆層並與主動層 相接部分之載子密度，即可避免載子於高溫下自主動層流 ^獲得高可靠性。同日寺，屬於第二覆層並與間隔層㈣ 部分之載子密度較低，故第二覆層之摻雜物幾不擴散至間 隔層。因此間隔層可獲得所期之載子密度，並得以穩定取 得具快速響應而實現脈衝振盪之半導體雷射元件。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，摻雜於電光限制 層之雜質主要含石夕。 按上述具體實施例，摻雜於電光限制層之雜質主要含矽 。係幾乎不會熱擴散，故即使在電光限制層及其它層之結 晶長成期間溫度上升，主要含矽之雜質亦幾乎不會自電光 限制層擴散至其它層。因此，電光限制層可獲得所期之載 子密度。此外，其它與電光限制層相接層僅接收到幾無影 響之擴散雜質，故得以穩定取得具快速響應而實現脈衝振 盪之半導體雷射元件。 在一具體實施例之半導體雷射元件中，蝕阻層不含A1〇 按上述具體實施例，其中蝕阻層不含A1，間隔層長成為 • 13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544985 五、發明説明 蝕阻層上之晶體，而電弁阳 兒九限制層長成為間隔層上之晶體， 故存在一些結晶缺陷。按上沭， ΘΒ ^在間隔層與電光限制層間 亦存在一些結晶缺陷0因t卜 各 u此 *施加偏壓時，載子移動速 度未因結晶缺陷而降低，致伟供 蚁便供應之丰導體雷射元件在脈 衝振盪期間之響應速度快速。 在一具體貫施例之半導濟兩射斤此七 』〜卞守版田射兀件中，蝕阻層厚度不小 於10i矢且不南於2〇〇埃。 按上述具體實施例’其中㈣層厚度不小於1G埃且不高 於200埃’故此姓阻層具量子尺寸效應，在钱阻層中載子能 階增卜按上述’當施加偏壓時’㈣層對載子移動具些 許障壁。故載子可於高速移動，+導體雷射元件脈衝振盡 期間之響應速度增快。 圖式簡述 自下列細部敘述及僅供圖解用之隨附圖式將可更充分了 解本發明，但非以之為限，其中： 圖1係依本發明第一具體實施例之半導體雷射元件； 圖2A、2B、2C、2D及2E依序顯示第一具體實施例之半導 體雷射元件製造程序； 圖3 A係當第一具體實施例之半導體雷射元件施行脈衝振 盪時的輸出波型； 圖j B係田^知半導體雷射元件施行脈衝振盈時的輸出波 型； 圖4A係當施於半導體雷射元件之偏壓為零時，隆起部外 側之概略能帶圖； -14- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明（ 11 A7 B7 圖4B係當施加預定偏壓時，隆起部外側之概略能帶圖； 圖5 ^依本發明第二具體實施例之半導體雷射元件； 圖6係依本發明第三具體實施例之半導體雷射元件； 圖7A、7β、7C及7D依序顯示第三具體實施例之半導體雷 射元件製造程序； 圖8係依本發明第四具體實施例之半導體雷射元件； 圖9Α、9Β及9C依序顯示第四具體實施例之半導體雷射元 件製造程序； 圖10係習知半導體雷射元件； 圖11Α、ΠΒ、uc、hd及11£依序顯示習知半導體雷射 元件製造程序； 圖12 Α係當偏壓為零時，隆起部外側之電光限制層、時阻 層及第二覆層之能帶圖；以及 圖12B係當施加偏壓時之能帶圖。 較佳具體實施例之細部描述 接下來即將根據本發明之具體實施例詳細敘述之。 (第一具體實施例） 圖1係依本發明第一具體實施例之半導體雷射元件。在此 半導體雷射元件中，依序在η型Ga As基板1〇 1上製成呈薄片 狀之η型GaAs緩衝層102、㈣A1〇5Ga〇5As第一覆層1〇3、 MQW主動層104、p型Al〇.5Ga〇 5As第二覆層1〇5及p型GaAs蝕 阻層106。在蝕阻層106上具脊形卩型八丨㈠^㈠^第三覆層 107及p型GaAs保護層i〇s。脊形p型Al05Ga〇5As第三覆層 107及p型GaAs保護層108構成延伸於共振器方向中之隆起部 -15· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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544985 五、發明説明（12 ) 114。在隆起部114橫向方向兩側上具間隔層 里A1Q As電光限制層11〇、n型GaAs電流限制層 111及p型GaAs平坦層112在間隔層1〇9上呈薄片狀。p型 GaAs接觸層113係形成於保護層刚上、間隔層⑽、電光限 制層no與電流限制層U1之端表面上，及平坦層ιΐ2上。p 型電極115配置於p型接觸層113上，n型電極ιΐ6配置於n型 GaAs基板101之下表面上。 η型GaAs基板1〇1内摻雜之摻雜物為以，且其載子密度為 2 X l〇i8cnT3。x^GaAs緩衝層1〇2之層厚度 雜且載子密度為…〜、型八一第一覆 之層厚度為2微米，Sl摻雜且載子密度為5 χ 1〇”咖.3。 MQW主動層104係由插入之未摻雜多量子井結構形成，其 中一層障壁層及兩層井層呈交替薄片於光導層間。 Al0.|Ga0 gAs製之井層厚度為〇 〇〇8微米。ai〇 3仏〇 as製之障 ^層厚度為0.005微米。A1〇 3Ga〇 7As製之光導層厚度為〇 微米。P型AluGawAs第二覆層〗〇5之層厚度為〇 2微米。其 與主動層104相接部厚度為〇1微米，具如參雜物且載子密 度為丨X l〇l8Cm'p型第二覆層1〇5未與主動層ι〇4相接； 之厚度為0.1微米，具C摻雜物且載子密度為3 χ i〇17cm_3。 P型GaAs蝕阻層106之層厚度為〇 〇〇3微米，具c摻雜物且 子密度:3x i〇17cm·3。P氣第三覆層107之層厚 度為丨.3微米’具以摻雜物且載子密度為2 χ丨〇丨8 c^3。p =
GaAs保護層ι〇8之層厚度為。7微米’具〜摻雜物且載子 度為3 X 10" cm'、㈣AI。為3As間隔層⑽之層厚度為〇山） -16- 本纸張尺度適财關家標準(CNS) Μ規格(細〉〈297公爱) 544985
u米 具c摻雜物且載子密度為3 x 1〇w cm·3。n型 Al〇 TGaojAs電光限制層11〇具以摻雜物且層厚度為i 〇微米。 在此私光限制層11 〇中之介面部位於與間隔層工〇9相接處之 介1 面間並係與此介面相距〇2微米之表面，其載子密度為3 X 10 cm 。屬於電光限制層1 1 〇但異於上述介面部的部分， 亦即位於介面部之上表面與電光限制層i丨0之上表面間的部 分，其厚度為0.8微米且載子密度為！ x 1〇ucm_3。i^GaAs 弘後限制層1 1 1具Si摻雜，層厚度為0.3微米且載子密度為2 X 10 cm3。所形成之p型GaAs平坦層112具Zn摻雜，層厚 度為0.5微米且載子密度為2 χ 1〇u cm·3。卩型GaAs接觸層 113具Zn摻雜，層厚度為5微米且載子密度為5χ 1〇ucm-3。 上述半導體雷射元件之製造如次。亦即，如圖2 a所示， 利用首次MOCVD法相繼在基板ιοί上磊晶長成緩衝層丨〇2、 第一覆層103、MQW主動層1〇4、第二覆層105、蝕阻層1〇6 、第三覆層107及保護層1〇8。 接著在保護層1 0 8上形成指向[ο Η ]方向之帶狀阻罩。敍刻 部分保護層108及部分第三覆層1〇7至蝕阻層ι〇6形成帶狀隆 起部114，其寬2.5微米並延伸於[oh]方向（圖2Β)。 而後移除在保護層108上之阻罩，並利用第二次m〇cvd 法（圖2C)在隆起部1 14及蝕阻層1〇6上長成間隔層丨〇9、電光 限制層110、電流限制層111及平坦層112。 在此狀況下’當藉由MOC VD法長成高A1結晶混合比之a 日曰 體時，在有機金屬分解時’碳混合於長成晶體中。故即使 未添加雜質，碳亦混合於未摻雜之GaAs蝕阻層1〇6及 -17· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)
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A1GaAs第二覆層105中’並形成载子密度約3 χ ι〇Άρ 型半導體。此外，即使未添加雜質，碳亦混合於未推雜之 AlGaAs間隔層109中，並形成載子密度約3 χ ι〇1、γ3之ρ塑 半導體。 而後利用微影在平坦層112橫向方向兩側形成阻罩。之後 利用蝕刻選擇性移除位於隆起部114上方，屬於間隔層1〇9 、電光限制層110、電流限制層UMGaAs平坦層112的部分 (圖 2D)。 移除在平坦層112上阻罩，並利用第三#M〇CVD法在保 濩層108上、間隔層109之端表面、電光限制層ιι〇之端表面 、電流限制層111之端表面及平坦層丨12上形成接觸層i 13 (圖 2E)。 而後，藉由將p型電極Π5配置於接觸層113之上表面並將 η型電極116配置於半導體基板1〇1之下表面，如此即完成一 薄片（圖1)。 此薄片分裂為800微米之共振腔長度，其方向垂直於圖2£ 紙面做為共振器方向。而後利用電子束沉積技術在分裂之 一端表面覆以八丨2〇3膜，設定此分裂之端表面反射率為約 1 一 /〇以夕層（其中Al2〇3膜及非晶系si膜呈交替薄片狀）覆於 另一分裂之端表面，設定此分裂之端表面反射率為約95%。 因而完成此末端發射型半導體雷射元件。 饮上述製造之半導體雷射元件具3 3毫安培啟始電流、1 W/A之I-L斜率效率與7〇。(：之驅動溫度，並可為丨5〇毫瓦特脈 衝驅動穩定產生雷射振盪。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544985 A7
圖3A顯示當此半導體雷射元件為 寬度、50%功率比、18〇毫安谇 不&脈衝 流爾生脈衝_的輸出^波型二=安培最低電 升時_奈秒，脈衝下降時間為 圖3B顯示以相同條件之脈衝驅動_所示習知半導體雷射 兀件時的輸出波型。此習知半導體雷射元件具3.6奈秒：衝 上升時間及3.8奈秒脈衝下降時間。如上述，本具體實施例 之半導體雷射元件較習知半導體雷射元件之脈衝上升時門 及脈衝下降時間短，因而具符合所需之脈衝波型。故當此 半導體雷射元件供光碟裝置之光元使用時，即於光確可寫 入品質佳之信號。 ·’ 假叹在此半導體雷射元件脈衝振盪期間之響應特性改善 可歸因於下列因素。圖4八及扣係半導體雷射元件之隆起部 114外側之概略能帶圖，顯示n型電光限制層HO、p型間隔 層1〇9、p型蝕阻層106及p型第二覆層1〇5之能帶圖。圖4八係 备屹於半導體雷射元件之偏壓為零時之圖示，而圖4B則係 施加預定偏壓時之圖示。當偏壓電流為零時，載子積聚於 第二覆層1 05與間隔層1 〇9間之蝕阻層1 〇6内。而後，如施加 順向偏壓於半導體雷射元件，則一逆向偏壓施於p型間隔層 109與n型電光限制層11〇間介面之p_n接面，形成空乏區。 此時’ p-n接面為間隔層1〇9與蝕阻層1〇6隔離。故如圖化所 示’空乏區充分擴張於間隔層109中，不受既存於蝕阻層 1 06内載子之影響。藉此操作，可降低隆起部1 14外之電容 。此半導體雷射元件之電容為50微微法拉第，而圖1〇知習 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 544985 A7 B7 五、發明説明（16 ) 知半導體雷射元件則為100微微法拉第。亦即可將本具體實 施例之半導體雷射元件電容降至約習知半導體雷射元件的 一半’並可加.决此半-導體雷身十元件之響應速度。結果可缩 短脈衝上升時間及脈衝下降時間，形成符合需求外型之脈 衝波型。 在本具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層ι〇9之折射 率小於第二覆層105。按上述，間隔層1〇9具備光限制功能 ，可有效限制來自主動層104之光線於第二覆層1〇5中。故 可有效改善半導體雷射元件之照明效率。 此外，半導體雷射元件之組態使得間隔層之載子密度 設定為i X 10丨8 cm-3，低於第二覆層1〇5之載子密度。此夕^ 允間隔層109之厚度設定為〇 2微米。因此當施加偏壓時’ 空乏層可有效擴張至間隔層109側。故可有效降低在隆起部 114外之p型間隔層109與11型電光限制層之接面電容，進 一步增加脈衝振盪期間之響應速度。 此外，河述半導體雷射元件之組態使得介面部（與間隔層 109相接並屬於電光限制層UG)之載子密度設定為！』18隱.3 ，’低於電光限制層110的其它部分。按上述’當施加偏壓時 所形成之空乏層可擴張至電光限制層丨⑺側。結果可有效 降低P型間隔層109與η型電光限制層11〇之接面電容，進一 步增加響應速度。 处:外，前述半導體雷射元件含碳，其係在利用MOCVD法 結晶長成期間，、經由有機金屬之分解產生於間隔層⑽中。 即使在高溫下’此碳亦幾不擴散至其它半導體層。因此可 -20 544985 A7 B7 五、發明説明（17 ) - 將間隔層109之繼近乎設定如預設濃度，使得快速響應 之半導體雷射元件穩定並易於製造。 此外，前述半導體雷射元件主要包含之碳係於姓阻層ι〇6 中以及屬於第二覆層105並位於間隔層1〇9側，後〇」微米部 分。即使在高溫下，此碳亦幾不擴散至其它半導體層。因 此可將間隔層1G9之碳濃度近乎設定如預設濃度，使得快速 響應之半導體雷射元件穩定並易於製造。 再者，第二覆層105與主動層1〇4相接部分之主要推雜雜 質非石炭。由於碳不易活化，故難以固定載子密度。藉由對 該部（屬於第二覆層105並與主動層1〇4相接）之推雜（主係碳 以外之濰貝）彳增加載子密度，並因高溫下可避免載子自 主動層104流失，故得以具高可靠性。 此外二該部分（屬於第二覆層⑽並與主動層104相接）之載 子密度高於與間隔層109相接部分之載子密度。藉由增加該 部分（屬於第二覆層105並與主動層1〇4相接）之載子密度，於 高溫下可避免載子自主動層1〇4流失，故得以具高可靠性。 此時，屬於第二覆層105並與間隔層1〇9相接部分之載子密 度低口此在第一覆層！〇5中的推雜物不易擴散至間隔層 1 09故間^層1 〇9可後得所期之載子密度，因而得以獲取 可產生具快速響應之脈衝振堡之半導體雷射元件。 此外，在半導體雷射元件中的蝕阻層1〇6不含Ai(紹），因 此’在#阻層1Q6上長成為晶體之間隔層1G9及電光限制層 Η 〇得以具較少量之处曰缺 曰 之、、Ό日日缺。故當施加偏壓時，載子移動 速度可、准持方；问速’亚使半導體雷射元件在脈衝振盈期間
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具高響應速度。 此外，在前述半導體雷射元件中，蝕阻層1〇6厚度為3〇埃 。因此，此蝕阻層會產生量子尺寸效應，使得在蝕阻層中 的載子能階昇高。故當施加偏壓時，蝕阻層1〇6對載子移動 具些許障壁。因此，載子可以高速移動，可增加半導體雷 射元件脈衝振盪期間之響應速度。 在本具體實施例中，係利用A1GaAs基複合半導體形成半 辱體雷射元件。但除此之外，採用A1GaInp基複合半導體或 InGaAsP基複合半導體亦可接受。 (第二具體實施例） 圖5仏本發明之第二具體施例之半導體雷射元件。此半導 體雷射元件與第一具體實施例之半導體雷射元件相異處僅 在於基板之載子密度、第二覆層之層厚度、第二覆層中主 要包含之雜質、蝕阻層中主要包含之雜質、間隔層之摻雜 物、層厚度及載子密度、電光限制層之載子密度及電流限 制層之層厚度。與第—具體實施例之半導體雷射元件相同 部份均以相同圖示代號標示之，其細部描述則不贅述。 在本具體實施例之半導體雷射元件中，_GaAs基板2〇1 之載子密度為丨x I0'm-、P型Al0.5Ga0.5As第二覆層2〇5之 層厚度為〇. 1微米。p型間隔層209係由A1。而。A建構而成 I具Zn#雜物，其層厚度為Q1微米且載子密度為h 1()17啦.3 。nSAlnGanAs電光限制層21〇含以摻雜物。電光限制層 之介面部自面向間隔層2〇9之介面厚度為〇」微米載子 在度為：> X 1017cm.3。異於介面部的部分層厚度為〇 9微米且
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載子密度為1χ]η18 ·3 之層漏度為G.4微米。㈣。所形成之_AS電流限制層211 L斜件具:毫安培振盪啟始電流、1 W/AU_ …/: C之驅動溫度’並可為15〇毫瓦特脈衝驅動 ^疋產生雷射振盪。當此 奈秒脈衝寬度、5。%功率比二：=為脈衝電流(1。。 180笔女培峰值電流及33毫安 動時，可獲得符合所需之輸出脈衝波型4 上升％間為1.8奈秒，脈衝下降時間為19奈秒。 …在广半導體雷射元件中，所製得之㈣間隔層2〇9之折射 率寻於P型第二覆層205之折射率。目此，藉由設定p型間隔 層209及p型第二覆層2〇5之總層厚度近似於習知半導體雷射 兀件之第_覆層厚度’即可避免經p型間隔層⑽及p型第二 覆層205之電流擴展，並可有效避^臨限電流增加。 此外，分別位於上下側之間隔層2〇9及第二覆層2〇5均係 由相同之p型Al0.5Ga〇.5As形成並具相同能帶隙，纟間具内插 之I虫阻層1G6。具此配置，t施加偏壓肖，幾乎無可阻止載 子跨越蝕阻層106之能量障壁產生。故使載子得以高速移向 主動層，並進一步增加半導體雷射元件之響應速度。 在本具體實施例中，係利用A1GaAs基複合半導體形成半 導體雷射元件。但除此之外，採用A1GaInP基複合半導體或 InGaAsP基複合半導體亦可接受。 (弟二具體貫施例） 圖6係本發明之第三具體實施例之半導體雷射元件。在此 半導體雷射元件中，依序在η型GaAs基板301上製成呈薄片 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544985 A7 B7
裝 狀之 η型 GaAs緩衝層 302、η型（A1()7Ga()3)InPf _ 覆層 3〇3、 MQW主動層304及p型（Al07Ga〇.3)Inp第二覆層3〇5。所形成 之p型GalnP蝕阻層306在此p型第二覆層305上之撗向方向中 的中央具預定I度。在此餘阻層306上具脊开；；p型 (Al〇 7Ga〇.3)InP第三覆層307及p型GaAs保護層308。餘阻層 306、第三覆層307及保護層308構成延伸於共振器方向中^ 隆起部3 14。p型AllnP間隔層309在此隆起部3 14之樺向方向 之兩側上。η型AllnP電光限制層31〇、11型（}^5電流限制層 311及p型GaAs平坦層312在此間隔層3〇9上呈薄片狀。p型 〇&八5接觸層3 13係形成於保護層308上、間隔層3〇9、電光限 制層310及電流限制層311之端表面上，及平坦層312上。 型電極315配置於p型接觸層313上，n型電極316則配置於^ 型GaAs基板301之下表面上。 訂
η型GaAs基板301摻雜有Si摻雜物且載子密度為2 X ι〇18〔γ3 。η型GaAs緩衝層302具0.5微米層厚度、51摻雜物且載子密 度為 1 xl018cm-3。η型（Ai〇7Ga〇3)InP第一覆層3〇3具1 $微: 層厚度、Si摻雜物且載子密度為5 χ 1〇i7 cm〇。藉由插入為 摻雜之多量子井結構形成MQW主動層3〇4,其中在光導層 間交替製成一層障壁層及兩層井層之薄片。Gainp製之井^ 厚度為0.005微米。（Al^GaoJInP製之障壁層厚度為〇 〇〇5微 米。（Al0 5Ga0 5)InP製之光導層厚度為〇 〇5微米。/型 (AluGaoJInP第二覆層305之總層厚度為〇 2微米且具以摻 雜物。第二覆層305與主動層3〇4相接部厚度為〇1微米，且 載子密度為1 X丨0〜3。第二覆層3〇5與間隔層3〇9相接部 -24-
544985 21 A7 B7 五、發明説明（ =度為01微米’且載子密度為2"〇Ά型™ ΧΙΟ cm 型（A1〇7Ga〇3)Inp第三覆層3〇7之層厚度為 b微米’具Be摻雜物且載子密度為2 χ 1〇18心3。p型_ 保護層308之層厚廑為e η . ，18 3度為〇.7试未，具如摻雜物且載子密度為 JX/0 Cm °_A1InP間隔層3〇9之層厚度為0.2微米，具 B e接雜物且載子密度為2 】^ΐ7 ·3 ’ …《卞山度為2X10 cm、。nSA1InP電光限制層 a 〇f Sl以物且其延伸於圖6橫切方向部分之層厚度為1.05 Μ米纟此i光限制層3 1()中之介面部位於與間隔層3⑽相 接處之介面1間並係與此介面相距〇2微米之表面，其載子密 度為2 X f cmd。心電光限制層31〇但異於上述介面部 的刀之厚度為〇·85微米且載子密度為7 X 1017 cm-3。_ 電流限制層311具以推雜，層^度為0.35微米且載子密 度為2x H)18cm·3。所形成之？型^^平坦層312具。摻雜， 層厚度為〇·嶋且載子密度為2 x 1〇18 cm_3。p型_接觸 層具Zn#濰，層厚度為5微米且載子密度為$ X 。 上料導體雷射元件之製造如次。亦即，如圖7a所示， 利用首-人刀子束蟲晶長成法（爾後稱之為mbe法）相繼在基板 3〇L上磊晶長成緩衝層302、第一覆層3〇3、MQW主動層3〇4 第一復層、蝕阻層3〇6、第三覆層3〇7及保護層。 研接著在保護層308上形成延伸於[〇11]方向並由帶狀介電物 質（例如Ahoy建構之罩317。蝕刻保護層3〇8及第三覆層刊7 至姓阻層306，使得此餘阻層3〇6橫向方向兩側露出。在此 階段’屬於保護層308並位於罩3 17橫向方向兩側下方部分 本紙張尺度適财s s家標準_7^格(21()><297公^·
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經側邊蝕刻，結果使得在 甚f 1 /知、向方向兩側上的部分具類 詹形。而後選擇性務除異雨 3(m…私除暴路之蝕阻層3〇6,使得第二覆層 :作向方向兩側露出。因而形成之帶狀隆起部314寬Μ微 未亚延伸於[011]方向（圖7B)。 而後利用第二次MBE法在隆起部314及第二覆層奶上長 成間隔層309、電光限制層31Q、電流限制層3ιι及平坦層 ’在此卩6 & ’間隔層3G9、電光限制層3 10及電流限制層 oil之端部充滿罩317之簷部下側（圖W)。 移除在保護層308上之罩317。利用第三次圆法在保護 層）08上、間隔層309之端表面、電光限制層31〇之端表面、 電流限制層311之料面及+坦層312上形成接觸層313(圖 7D)。 而伋在接觸層313上形成p型電極315，並在半導體基板 之下表面上形成η型電極316，如此即完成一薄片（圖6)。 此薄片分裂為800微米之共振腔長度，其中共振腔方向垂 直於圖7D紙面。而後利用電子束沉積法在分裂之一端表面 覆以Abe»3膜’使此分裂之端表面反射率為約7%。以多層 (其中Al2〇3膜及非晶系Sim呈交替薄片狀）覆於另一分裂之 端表面’使此分裂之端表面反射率為約95%。因而完成此末 端發射型半導體雷射元件。 才文上述製造之半導體雷射元件具4〇毫安培啟始電流、^ ? W/A之I-L斜率效率與70°C之驅動溫度，並可為80毫瓦特脈 衝驅動穩定產生雷射振盪。 在本具體貫施例之半導體雷射元件中，ϋ阻層3 〇 6僅配置 •26· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 544985 A7
方、隆起14下方，因此僅有蝕阻層306橫向方向雨山 與間隔層309相接。故a > σ ,則端部 故*施加偏壓時，在間隔層3〇9 之空乏層幾乎不受積聚於钱阻層3〇6之載子影響 效降低半導體雷射元件之電容， 響應速度。 田射振盪期間之 此外，可增加第二覆層3〇5與主動層304相接部分之載子 在度藉由避免載子於高溫下自主動層3 〇4流失，使得半；曾 體雷射元件具高可靠性。 在本具體實施例中，係利用A1GaInP基複合半導體形成半 守體雷射兀件。但除此之外，採用A1GaAs基複合半導體或 InGaAsP基複合半導體亦可接受。 (第四具體實施例）
圖8係本發明之第四具體實施例之半導體雷射元件。在此 半導體雷射元件中，依序在η型GaAs基板401上製成呈薄片 狀之η型GaAs緩衝層402、η型Al〇.5Ga〇.5As第一覆層403、 MQW 主動層 404、p型 Al0.5Ga0.5As 第二覆層 405及 p型 GalnP I虫阻層406。未摻雜之aIq 7Ga〇.3As間隔層407、η型 Al〇 7Ga〇 3 As電光限制層408及η型GaAs保護層409配置於此 钱阻層406橫向方向兩側。在間隔層4〇7、電光限制層408及 保護層409間形成p型AlG5Ga〇.5As第三覆層411，其係配置於 橫向方向兩側，並位於蝕阻層406及保護層409上。p型GaAs 接觸層在第三覆層411上呈薄片狀。p型電極413配置於p型 接觸層412上，η型電極414則配置於η型GaAs基板401之下表 面上。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
544985 A7 ------ B7 五、發明説明（24 ) η型GaAs基板401摻雜有Sl摻雜物且載子密度為2 X i〇1、m·3 。^^型以^緩衝層402具0.5微米層厚度、以摻雜物且載子密 度為1 X 10 cm 。η型Al05Ga〇.5As第一覆層403具2微米層 厚度、摻雜物且載子密度為5 χ 1〇17心3。藉由插入為捧 雜之多量子井結構形成MQW主動層4〇4，其中在光導層間 交替製成一層障壁層及兩層井層之薄片。AlQ iGa"As製之 井層厚度為0.008微米。AlnGanAs製之障壁層厚度為〇〇〇5 微米。Al〇 sGauAs製之光導層厚度為〇 〇3微米。p型 AlhGawAs第二覆層405之層厚度為〇2微米，具Zn摻雜物 且載子密度為0·5 X 10[8cm·3。卩型以丨⑽蝕阻層4〇6之層厚度 為〇.〇1微米，具Zn摻雜物且載子密度為5 χ 1〇17 cm-3。未摻 雜之AlwGao ;As間隔層407之層厚度為〇·4微米。n型 AluGawAs電光限制層408具0.3微米層厚度，Sl摻雜物且載 子岔度為1 X 1〇丨8 cnT3。η型GaAs保護層409具Si摻雜，〇. 1微 米層厚度且載子密度為2 X l〇u cnr3。p型ai〇 5Ga〇.5As第三 覆層411具211摻雜’2.5微米層厚度且載子密度為2\1〇18(：111·3 。口型GaAs接觸層412具Zn摻雜，3微米層厚度且載子密度 為 3 X 1〇丨8 cnT3。 上述半導體雷射元件之製造如次。亦即，如圖9 A所示， 利用首次MOCVD法相繼在GaAs基板40 1上磊晶長成緩衝層 402、第一覆層403、MQW主動層4 04、第二覆層405、蝕阻 層406、間隔層407、電光限制層408及保護層409。 接著在保護層409上形成阻罩，其具延伸於[011]方向之帶 狀窗口。蝕刻保護層409、電光限制層408及間隔層407至蝕 -28- 本紙張尺度適用中@ g家標準(CNS) A4^格(·Χ297公爱) — 544985
阻層406，形成帶狀槽410(圖9B)。 而後利用第一次]VIOCVD法在保護層409上及槽4 10中製成 王薄片狀之第三覆層411。然後製成呈薄片狀之接觸層412 (圖 9C)。 而後在接觸層412之上表面上形成p型電極413，並在半導 肢基板401之下表面上形成^型電極414，如此即完成一薄 片。 / 此薄片分裂為600微米之共振腔長度，其中共振腔方向垂 直於圖8紙面。而後利用電子束沉積法在分裂之一端表面覆 以Abo;膜，設定此分裂之端表面反射率為約丨2%。以多層 (其中Al2〇3膜及非晶系以膜呈交替薄片狀）覆於另一分裂之 端表面，設定此分裂之端表面反射率為約95%。因而完成此 末端發射型半導體雷射元件。 按上述製造之半導體雷射元件具27毫安培啟始電流、1：1 W/A4L斜率效率，並可於赋溫度下’為i5Q毫瓦特脈衝 驅動穩定產生雷射振盪。當此半導體雷射元件為脈衝雷流 ⑽奈秒脈衝寬度、5G%功率比、⑽毫安培峰值電流及^ =安培最低電流）驅動時，其上升時間為18奈秒，脈衝下降 時間為1.9奈秒。簡言之’可獲得輸出脈衝之上升時間及下 降時間短，並具符合需求外型之脈衝波型。 此外，在本具體實施例之半導體雷射元件中，利用首次 MOCVD法連續形成第二覆層、㈣層4〇6、間隔層術 :電光限制層408及保護層409。按上述，由於並無雜3質擴 散，故在p-η接面介面處幾無結晶缺陷發生，且其中能階不 _ -29- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21()χ297公爱)
裝 訂
544985 A7 B7 五、發明説明（26 ) 變。因此，當施加偏壓時，幾無電子陷於結晶缺陷中，亦 幾乎未因能階變化造成電子移動率降低等，故所供應之半 導體雷射元件具快速向應速度。 此外，在本具體實施例之半導體雷射元件中，間隔層407 係未推雜並具南電阻。使得在與第三覆層4 1 1之槽部4 1 0對 應部分中，可有效施行電流限制。 在本具體實施例中，係利用AlGaAs基複合半導體形成半 導體雷射元件。但除此之外，採用AlGalnP基複合半導體或 InGaAsP基複合半導體亦可接受。 第一、第二及第四具體實施例之半導體雷射元件係利用 MOCVD法製成。第三具體實施例之半導體雷射元件則係利 用MBE法製成。但第一至第四具體實施例之半導體雷射元 件亦可由其它方法製成，例如ALE(原子層磊晶）法或LPE(液 相蠢晶）法。 此外，在第一至第四具體實施例之半導體雷射元件中， AlGaAs基複合半導體及InGaAlP基複合半導體係在GaAs基 板上呈薄片狀。然而，除GaAs基板外，InAlGaAsPN基複合 半導體或InAlGaN基複合半導體亦可在InP基板、藍寶石基 板或SiC基板上呈薄片狀。 此外，在前述具體實施例中，第一傳導型係p型，第二傳 導型則係η型。但亦可接受第一傳導型為η型而第二傳導型 為Ρ型者。 自上述顯明可見，依本發明之半導體雷射元件，其中在 半導體基板上至少具第一傳導型第一覆層、主動層、第二 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 M4985 A7 B7
五、發明説明（27 傳導型第二覆層、能帶隙小- 卜 ? j於弟一復層之第二傳導型蝕阻 層、脊形第二傳導型第二瑨爲 、^ 弟一仅層，以及配置於第三覆層橫向 方向兩側並且折射率小於第二覆層折射率之第—傳導型電 光限制層’錄層與電光限制層間之第：傳導型或本質: 隔層配置與蝕阻層相接。具此配置，當施加偏麼於此半二 體雷射元件時’在間隔層與電光限制層間介面產生之空乏 層可擴張至間隔層。因& ’此半導體雷射元件脈衝振盡期 間之響應速度可隨間隔層舆電光限制層間電容之降低而增 加。結果使半導體雷射元件具符合所需之脈衝波型，並適 於供做寫入速度快速之光碟裝置之光源。 如此描述本發明，顯然可以諸多方式變化之。並不將此 類變化視為悖離本發明之精神及範疇，所有此類改良對熟 悉此技藝者均顯而易見，並意欲使之包含於隨附之申請專 利範圍之範®壽内。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544985 A7 B7 五、發明説明（28 圖示代號說明 101 ： η型GaAs基板 102 : η型GaAs緩衝層 103 ： η型Al〇 5Ga〇 5AS第一覆層 104 : MQ W主動層 105 ： P型Al〇 5Ga〇 5AS第二覆層 106 ： p型GaAs姓阻層 107 ： p型Alo.5Gao.5As第三覆層 108 ： p型GaAs保護層 109 ： p型Al〇 7Ga〇.3 As間隔層 110： η型Al〇 7Ga〇.3 As電光限制層 111： n型GaAs電流限制層 112 ： p型GaAs平坦層 113： p型GaAs接觸層 114: 隆起部 115: p型電極 116： η型電極 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 544985 8 8 8 8 A BCD 六、申請專利範圍 1. 一種半導體雷射元件，其中在半導體基板（101、201、 301、4〇1)上具有至少一第一傳導型第一覆層（丨03、303 、403)、一主動層（104、3 04、404)、一第二傳導型第二 覆層（105、205、305、405)、一能帶隙小於第二覆層 (105、2 05、305、405)之第二傳導型蝕阻層 Q06、306、 406)、一脊形第二傳導型第三覆層（1〇7、3〇7、41丨），以 及一配置於該第三覆層（107、307、41 1)橫向方向兩側且 折射率小於該第二覆層（1〇5、205、305、405)折射率之 第一傳導型電光限制層（1 10、210、310、408)，該半導 體雷射元件包括： 一第一傳導型或本質間隔層（1〇9、209、309、407)， 其配置於该姓阻層（106、306、406)及該電光限制層（1 1〇 、2 1 0、j 1〇、408)間，與該 |虫阻層（1〇6、306、406)相接。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 該間隔層（109、209、309、407)折射率等於或小於該 第二覆層（105、2〇5、3〇5、4〇5)折射率。 J ’如申凊專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 該間隔層（109、209、309)載子密度低於該第二覆層 Uh ' 205、305)載子密度。 4.如申請專利範圍第3項之半導體雷射元件，其中 _ 該間隔層（109、209、309)載子密度不高於1 χ i〇ucm-3。 x如申請專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 5亥€光限制層（110、310)與該間隔層（109、309)相接 處之介面部載子密度低於其它部分。 -33- 本紙張她㈣祕爱) 544985 A8 B8 C8
    、申請專利範圍 6. 7. 8. 如申請專利範圍第5項之半導體雷射元件，其令 該電光限制層⑴0、210、310)與該間隔層⑽、⑽ 、’相接處之介面部載子密度不高於ΐχ ι〇Ά 如申請專利範圍第；!項之半導體雷射元件，乂中 該間隔層（1〇9、209 '3〇9'4〇7)厚度小於〇〇5微米且 不大於0.5微米。 如申請專利範圍第7項之半導體雷射元件，其中 這間隔層（109、 v W9)厚度不小於〇丨微米且 於0.3微米。 + a 9·如申請專利範圍第5項之半導體雷射元件，其中 該電光限制層⑴〇、31〇)與該間隔層（1〇9、3〇9)相接 處之介面部厚度不小於0,05微米且不大於0.5微米。 1 〇.々申巧專利範圍第丨項之半導體雷射元件，其中 該間隔層（109)之主要摻雜含碳之雜質。 Η.如申請專利範圍第i項之半導體雷射元件，其中 ，、4間隔層（109)相接之蝕阻層（1〇6)之主要摻雜含碳 之雜質。 1 一.々申明專利範圍第丨項之半導體雷射元件，其中 至乂在忒間隔層（1〇9)側上之第二覆層（1〇5)之主要摻 雜含碳之雜質。 1 J .如申巧專利範圍第丨2項之半導體雷射元件，其中 該第二覆層（105、305、4〇5)與該主動層（1〇4、3〇4、 404)相接部之主要摻雜非碳之雜質。 如申請專利範圍第丨項之半導體雷射元件，其中 -34-
    544985 8 8 8 8 A BCD 六、申請專利範圍 該第二覆層（305)與該主動層（304)相接部之載子密度 高於其與該間隔層（309)相接部之載子密度。 15.如申請專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 該電光限制層（1 10、210、3 10、408)之主要摻雜含矽 之雜質。 1 6 ·如申請專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 該姓阻層（106、306、406)不含銘。 17.如申請專利範圍第1項之半導體雷射元件，其中 該蝕阻層（106、306、406)厚度不小於10埃且不大於 200 埃。 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐）
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