TW554601B - Semiconductor laser device and method for fabricating the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method for fabricating the same Download PDF

Info

Publication number
TW554601B
TW554601B TW091116568A TW91116568A TW554601B TW 554601 B TW554601 B TW 554601B TW 091116568 A TW091116568 A TW 091116568A TW 91116568 A TW91116568 A TW 91116568A TW 554601 B TW554601 B TW 554601B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
substrate
dopant
patent application
type
Prior art date
Application number
TW091116568A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshikazu Onishi
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Ind Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TW554601B publication Critical patent/TW554601B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/164Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3072Diffusion blocking layer, i.e. a special layer blocking diffusion of dopants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34326Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
    • H01S5/3436Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)P

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

554601 A7
發明背景 本發明係關於一種半導體雷射裝置及其製造方法,較特 別的是,其關於半導體雷射裝置輸出之增加。 近年來已急速廣泛使用DVD(數位多功能碟片)裝置於AV (音效-視效)设備' PCs (個人電腦)、及類似物之領域中,特 別的是,對於使用可讀取DVD裝置(例如DVD-Ram及dvd_ R)做為嵌埋於PCs及類似物内之大容量記憶體裝置以及做為 後-VTR(錄影機)裝置更有極高之期待。 做為前述DVD裝置之拾取光源,曾經採用65〇 nm波長之 紅色半導體雷射,而隨著近年來光碟密度及容量之增加, 可以在80 mW以上執行特別高輸出操作之一拾取光源日益 需求,以利相關於光碟而容許較高速度之寫入操作。 惟,若一半導體雷射裝置增加輸出,則會遭遇到輸出飽 和之問題’當半導體雷射裝置在高溫操作時問題更明顯, 此係因為一組成紅色雷射p型覆層之AiGalnP基質材料有其 限制,即其無法提供一足夠大之頻帶障壁層以抵抗導通頻 帶中之電子。因此,在咼溫及高輸出操作之情況下,溢流 電子增加,且未用於發光之注入電流成分亦增加。 在抑制電子溢流時’可以有效地增加P型覆層内之p型雜 質濃度及擴大相關於電子之頻帶障壁層,即達成以P型雜質 南濃度地換入p型覆層内。 惟,在AiGalnP基質材料内之固態擴散之影響無法予以忽 視’因為通常p型雜質之擴散係數較高。經報告發現例如在 AiGalnP基質材料内之鋅之擴散係數為^ 1〇-ΐ3至6 X 1〇·π -4- 本紙張尺度適用巾@ @家標準(CNS) Α4規格(21GX297公爱) 554601
cm ’其大約為二倍於用於紅外線雷射之AlGaAs材料内 之鋅者。若高濃度摻入則固態擴散之影響更明顯,因為雜 質之擴散係數直接比例於一摻入濃度之平方。 圖3揭示一習知半導體雷射裝置内之主動層與一覆層之 SIMS構型,如圖3所示,鋅已混合於主動層内,儘管其並非 有意摻入雜質,而此係由於在製造半導體雷射裝置之晶體 生長、熱處理及類此者之製程期間一用於摻入p型覆層之雜 質擴散所致。類似之雜質擴散亦發生於半導體雷射裝置之 操作期間。若雜質在主動層内擴散,一非輻射性再組合中 心會形成而使半導體雷射裝置之特徵退化,生成晶體瑕疵 會減少半導體雷射之壽命。 由於上述雜質在主動層内擴散,以高濃度p型雜質摻入p 型覆層即有其困難。 因此,針對一抑制雜質在主動層内擴散之方法,日本: 審查專利公告第2000-286507號揭露一種提供一未摻雜之1 隔層於P型覆層與一光學導引層之間,使一雜質吸收於間丨 2内。若一 AlGalnP基質半導體雷射裝置之?型覆層之摻^ 浪度利用該方法而增加,則用於抑制雜質擴散之間隔層) 該具有夠大之厚度。惟,當間隔層之厚度增加時^ 串列電阻亦增加而使得操作電流不利地增加,或變得難 在間隔層之影響下取得一要求之光束結構。 發明概要 本發明已可解決上述問題,因此本發明之一目的在提供 -種可在高溫時以高穩定性執行一高輪出操作之半導體雷
裝 訂
554601 五、發明説明( 射裝置。· 本發明之:種半導體雷射裝置,包含:_半導體基板; 動θ係形成於半導體基板上且由一含磷之化合物半 導體構成;—導引層,係形成於主動層上且由-化合物半 導體構成;—掺雜劑擴散防止層,係形成於導引層上且由 -含石申之化合物半導體構成;及一覆層,係形成於摻雜劑 擴散防止層上且由-含摻雜劑之化合物半導體構成。 藉由設置含石申之摻雜劑擴散防止層於覆層與主動層之間 ’摻雜劑自覆層至主動層之擴散即可受到抑制或防止,此 容許提供覆層以供摻雜劑高濃度植人。藉由進_步設置導 引層於摻雜劑擴散防止層與主動層之間,主動層内之磷與 摻雜劑擴散防止層内之砷之交互擴散可受到抑制或防止了 而此即提#-種可在高溫時以高穩定性執行一高輸 之半導體雷射裝置。 μ
X 較佳為,覆層内之摻雜劑濃度在5Xl〇U at〇ms C&3
19 ^ ,士· JL 10 atoms cm 範圍内。 此配置方式可抑制電子溢流及提供一可在高溫時執行 高輸出操作之紅色半導體雷射裝置。 仃 故 設 由於摻雜劑自覆層至主動層之擴散受到抑制或防止, 可提供覆層以供摻雜劑高濃度植入,此即提供一種含有 計所需摻雜劑濃度之半導體雷射裝置。 若摻雜劑為鋅,本發明可達成抑制或防止摻雜劑自覆層 擴散至主動層之特別高效果。 a 較佳為,導引層之厚度在l〇nm至50nm範圍内。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) -6- 554601 A7
較佳為,掺雜劑擴散防止層之厚度為2 nm以上。 摻雜劑擴散防止層之厚度可為50 nm以下。
半導體基板可由GaAs構成,主動層可由(AlxGai x)i yIllyP (0 S X S 1 ’ 0 $ y S 1)構成,及摻雜劑擴散防止層可由 AlzGabzAsCOSzg 1)構成。 較佳為’摻雜劑擴散防止層包括交錯地沉積之—由 AUGa^AsiiXwS 1)構成之層與一由GaAs構成之層。 由AUGa^AMiX 1)構成之層與由GaAs構成之層之間 之界面形成異質結界面,形成可重覆觀查到異質結界面之 結構即增強抑制雜質擴散之效果。 較佳為’構成摻雜劑擴散防止層之化合物半導體進一步 包含碳、鈹、或鎂。 此配置方式容許掺雜劑擴散防止層具有P型導電率,據此 ’摻雜劑擴散防止層之電阻減小,且半導體雷射裝置之電 力消耗因而減少。 較佳為,構成摻雜劑擴散防止層之化合物半導體進一牛 包含带或砸。 此進一步增強抑制或防止摻雜劑自覆層擴散至主動層之 效果。 較佳為,主動層具有一第一區域,其包括由不同帶隙之 化合物半導體構成之二類型層且交錯地沉積,及_第二區 域,係由不同帶隙之合金型化合物半導體構成且相鄰於S 一區域。 、弟 主動層之第一區域具有一多量子井結構,即包括由不同 554601 A7
本發明製造-半導體雷射裝置之方法包含以下步驟··⑷ 在-半導體基板上依序沉積_由含叙化合物半導體構成 之主動層及-由化合物半導體構成之導引層;⑻在基板上 /儿積由3珅之化合物半導體構成之摻雜劑擴散防止層; 及(C)在基板上,儿積-由含摻雜劑之化合物半導體構成之第 一覆層。 帶隙之化合物半導體構成之二類型層且交錯地沉積,主動 層之第二區域具有單-量子井結構,gp由不同帶隙之合金 型化合物半導體構成,且不同於構成第一區域内之二類型 層之化合物半導體者。因此,自第一區域放射之光束不易 吸收,同時可通過主動層之第二區域,其中無對應於光束 能量之«’故生成-抑制光束退化之半導體雷射裝置。 本發明製造-半導體雷射裝置之方法藉由設置含碎之拍 雜劑擴散防止層於覆層與主動層之間,摻雜劑自覆層至主 動層之擴散即可又到抑制或防止,此容許提供覆層以供拍 ㈣高m度植人。藉由進—步設置導引層於摻雜劑擴散阴 止層與主動層之間,主動層内之射摻雜關散防止層内 之神之交互擴散可受到抑制或防止,此即提供一種可在淳 溫時以高穩定性執行_高輸出操作之半導體雷射裝置。 :方法進一步包含以下步驟:⑷在步驟⑷之後在基柘 上沉積—由化合物半導體構成之電流阻制層·,⑷形成-開 孔以建構做為電流阻制層内之—長條;及⑴在基板上沉彩 一由含摻雜劑之化合物半導體構成之第二覆層。 該方法進-步包含以下步驟:⑷在步驟⑷之後在基相
裝 訂 f -8- 554601 A7
上依序沉積一蝕刻停止層、一由含摻雜劑之化合物半導體 構成之第二覆層、及一帽蓋層;(g)在帽蓋層上形成一具有 一開孔之光罩;(h)藉由使用光罩,去除位於開孔内之第二 覆層與帽蓋層之各別區域,以曝露開孔内之蝕刻停止層; 及⑴在基板上形成一由化合物半導體構成之電流阻制層。 該方法進一步包含以下步驟··(k)在步驟(c)之後,在基板 上形成一具有一第一開孔之第一光罩;⑴藉由使用第一光 罩,形成一第一區域,其中位於第一開孔内之摻雜劑擴散 防止層與第一覆層之各別區域已去除,及一第二區域,其 中沉積摻雜劑擴散防止層與第一覆層;(⑷在基板上再次沉 積第一覆層且進一步依序沉積一蝕刻停止層、一由含摻雜 劑之化合物半導體構成之第二覆層、及一帽蓋層;(n)在基 板之第二區域上形成一用於摻雜劑擴散之光罩且執行一熱 處理;(0)去除用於摻雜劑擴散之光罩且隨後形成一第二光 罩,其具有一開孔延伸相交於基板之第一及第二區域;(p) 藉由使用第二光罩,去除位於第二開孔内之第二覆層與帽 蓋層之區域,以曝露第二開孔内之蝕刻停止層;及(q)在基 板上形成一由化合物半導體構成之電流阻制層。 圖式簡單說明 圖1係本發明實施例1之半導體雷射裝置之截面圖; 圖2A至2C簡示實施例1半導體雷射裝置在其製造過程之 個別步驟中之截面結構; 圖3揭示一取自習知半導體雷射裝置之SIMS構型; 圖4揭示一取自實施例1半導體雷射裝置之SIMS構型; -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601
圖5係本·發明實施例2之半導體雷射裝置之載面圖; 圖6A、6B簡示實施例2半導體雷射《置在其製造過程之 個別步驟中之截面結構; 圖7A、7B簡示實施例2半導體雷射裝置在其製造過程之 個別步驟中之截面結構; 圖8係立體圖,揭示本發明實施例3之半導體雷射裝置之 結構; 圖9A至9C係立體圖,簡示實施例3半導體雷射裝置在其 製造過程之個別步驟中之截面結構; 圖10A、10B係立體圖,簡示實施例3半導體雷射裝置在 其製造過程之個別步驟中之截面結構; 圖11A、11B係立體圖,簡示實施例3半導體雷射裝置在 其製造過程之個別步驟中之截面結構;及 圖12A係立體圖,揭示一半導體雷射裝置之結構,及圖 12B係沿圖12A之線X-X所取之截面圖。 發明之詳細說明 請參閱圖1至11,本發明之實施例將說明於後。為了簡明 起見,共同於個別實施例之組件即以相同參考編號指定。 實施例1 圖1係本發明實施例1之半導體雷射裝置之截面圖。 如圖1所示,本實施例之一半導體雷射裝置1〇具有一多層 式結構,其組成如下:一由η型AlGalnP構成之n型覆層1〇1 ;一由AlGalnP構成之導引層l〇2a(具有30nm厚度);一由一 量子井組成之主動層102,且包括複數GaliiP層與複數 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) έ
裝 訂 t 554601 A7 B7 五、發明説明(8 )
AlGalnP層;一由AlGalnP構成之導引層102b(具有30 nm厚 度);一由AlGaAs構成之擴散防止層103 ; —由p型AlGalnP 構成之第一 P型覆層104 ; —由η型AlGalnP構成之電流阻制 層105 ; —由p型AlGalnP構成之第二p型覆層106;及一由p 型GaAs構成之接觸層107,諸層依序堆疊於一由η型GaAs構 成之基板100上。
裝 在本實施例中,主動層102係由結構之重覆構成,其中 GalnP層夾置於諸AlGalnP層之間。 一由金屬(例如金、鍺、或鎳之合金)構成之η側電極108係 呈歐姆式接觸於η型GaAs基板100,其形成於η型GaAs基板 100之下表面上。一由金屬(例如鉻、链、或金之合金)構成 之p側電極109係呈歐姆式接觸於接觸層107,其形成於接觸 層107之上表面上。 f 電流阻制層105設有一開孔120,係建構做為一延伸垂直 於紙面方向中之長條,以到達第一 p型覆層104。透過開孔 120,第一及第二p型覆層104、106可以相互接觸。一電流 注入開孔120至主動層102内,以造成雷射振盪。 在本實施例中,AlGalnP代表(AUGahh.yInyPOS 1, 0$ 1)及GalnP代表當x=0滿足於(AUGaHUnyP時所取 得之一化合物半導體,同時AlGaAs代表AlzGabzAsO^zS 1)。 表1揭示本實施例之半導體雷射裝置10之個別層之代表性 厚度、雜質濃度、及鋁成分比率。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 554601 A7 B7 表1 層 厚度 雜質濃度 在呂成分 η (atom cm') s一比率X η型覆層101 1.5 μηι 1 X 1018 0.7 導引層102a 30 nm 未摻雜 0.5 主動層102 GalnP層(共3層) 6 nm 未摻雜 0 AlGalnP層(共 2層) 6 nm 未摻雜 0.5 導引層102b 30 nm 未摻雜 0.5 擴散防止層103 30 nm 未摻雜 ft.RS 第一 ρ型覆層104 0.2 μπι 1 X 1018 0 7 電流阻制層105 0.3 mm 1 X 1018 10 第二P型覆層106 1.5 μηι 1 X 1018 ---1 . KJ 0 7 接觸層107 2.0 mm 2 X 1018 —·1 GaAs 五、發明説明(9 ) 在本實施例中,代表銦成分比率之y在各由(AlxGaUx;)lyInxP 所表示材料構成之η型覆層1〇1、導引層l〇2a、主動層1〇2、 導引層102b、擴散防止層1〇3、第一p型覆層1〇4、電流阻制 層105、及第二p型覆層1〇6中各具有大約〇·5之值。為了達 成匹配於η型Ga As基板100之晶格,代表姻成分比率之y值較 佳為在0.45 S 0.5 5範圍内。容易瞭解的是,若使用另一 基板’則y值可依基板做適度變化,且y值不限於前述範圍。 以下將參考圖2A至2C說明一製造半導體雷射裝置之方法 ,圖2A至2C簡示本實施例半導體雷射裝置在其製造過程之 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7 B7 五、發明説明(1〇 ) 個別步驟中之截面結構。 首先,在圖2A所示之步驟中,製備由η型GaAs構成之基 板100。隨後,由η型AlGalnP構成之η型覆層101、由 AlGalnP構成之導引層102a、主動層102、由AlGalnP構成之 導引層102b、由AlGaAs構成之擴散防止層103、由p型 AlGalnP構成之第一p型覆層104、由η型AlGalnP構成之電流 阻制層105、及一由GaAs構成之帽蓋層110係利用例如 MOCVD、MBE、或類此者以依序沉積於基板100上。主動 層102係藉由交錯地沉積GalnP層與AlGalnP層而形成。 在前述步驟中形成由p型AlGalnP構成之第一 p型覆層104 時,鋅係導入做為一 p型摻雜劑,鋅之導入則使用習於此技 者熟知之方法,例如混合Zn(CH3)2於一原料氣體内且利用 晶體生長以形成一 AlGalnP層、形成一未摻雜之AlGalnP層 且利用離子植入以導入鋅、或者利用晶體生長以形成一未 摻雜之AlGalnP層且使用ZnO做為一固態擴散源以利用固態 擴散導入鋅。 其次,在圖2B所示之步驟中,一光阻膜係藉由微影製程 圖樣化成一長條且延伸垂直於紙面之方向中,及電流阻制 層105使用光阻膜做為一光罩,使得各建構做為延伸垂直於 紙面方向中之長條的開孔120形成於電流阻制層1〇5内。 隨後,在圖2C所示之步驟中,由p型AlGalnP構成之第二p 型覆層106及由p型GaAs構成之接觸層107係利用例如 MOCVD、MBE、或類此者以依序沉積於前述步驟中取得之 基板100上。隨後,p側電極109利用電子束氣體沉積或類此 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7 B7
五、發明説明(” 者以形成於接觸層1〇7上,同樣地,n側電極1〇8亦利用電子 束氣體沉積或類此者以形成於基板1〇〇上。在形成第_ ρ型 覆層106及由構成之接觸層107中,鋅係導入做為一 Ρ型摻雜劑,鋅之導入則使用相同於圖2Α所示步驟中形成第 一Ρ型覆層104之方法,此為習於此技者所熟知。 隨後將說明本實施例半導體雷射裝置1 〇之操作。 若一電壓施加於η側電極108與ρ側電極1〇9之間以致於一 電流流入其間,注入之電流即由電流阻制層1〇5拘限於第二 Ρ型覆層106内,使得一 650 nm振盪波長之雷射束可自主動 層102放射。 當依此取得之本實施例半導體雷射裝置1〇操作時,可以 取得100 mW之輸出,而無熱飽和發生,即使是在7〇它之周 圍溫度下。 在本實施例之半導體雷射裝置10中,擴散防止層1〇3設置 於導引層102b與第一 ρ型覆層104之間,此可在第一 ρ型覆層 1〇4、電流阻制層1〇5、及帽蓋層110各者之沉積期間抑制或 防止一P型雜質(在本實施例中為鋅)自第一ρ型覆層1〇4擴散 至主動層102。 大體上,在一 AlGaAs基質材料中之一 ρ型雜質之擴散係數 較低於在一 AlGalnP基質材料中之雜質者。若雜質為辞,則 其在AlGaAs基質材料中之擴散係數大約低於在A1GaInP材料 者。藉由設置由AlGaAs構成之擴散防止層! 03於第一 ρ型覆 層104與導引層l〇2b之間,因此,雜質之擴散得以有效抑制 或防止。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 554601 A7 B7 五、發明説明(12 ) 容易瞭解的是,一雜質自第一 p型覆層104、第二p型覆層 106及接觸層107至主動層102之擴散亦可在第二p型覆層1〇6 及接觸層107各者之沉積期間抑制或防止。 隨後將特別說明本實施例半導體雷射裝置10中所達成抑 制一雜質擴散至主動層102之效果。 圖4揭示自本實施例半導體雷射裝置10之n型覆層1〇ι、導 引層102a、主動層1〇2、導引層l〇2b、擴散防止層103及第 一P型覆層104取得之次級離子質量光譜(文後稱為SIMS)構 型 由圖4中可知,雜質至主動層1〇2之擴散利用擴散防止層 103即可以比圖3所示之習知半導體雷射裝置更有效地抑制 ’而無關於第一 p型覆層104推入大約2X1018 atoms cm·3之 高濃度鋅。 在本實施例之半導體雷射裝置1〇中,p型雜質(在本實施 例中為鋅)自由p型AlGalnP構成之第一 p型覆層1〇4、由p型 AlGalnP構成之第二p型覆層106及由?型GaAs構成之接觸層 107至主動層1〇2之擴散會因為擴散防止層ι〇3之存在而觀察 不到’足證其可以有效防止p型雜質擴散至主動層1〇2。 擴散防止層103甚至亦可在半導體雷射裝置操作期間,抑 制或防止P型雜質自由p型AlGalnP構成之第一p型覆層1〇4、 由P型AlGalnP構成之第二p型覆層1〇6及由?型GaAs構成之接 觸層107擴散’此可避免本實施例之半導體雷射裝置1〇在其 操作期間損壞’並提供高穩定性之半導體雷射裝置丨〇。 儘管擴散防止層103具有一特別高之擴散防止效果於一高 -15- 本紙斤度適财g g家標準(⑽)A4規格(膨撕公复·)- 五、發明説明(13 ) 擴散係數之雜質上,例如鋅,其在本實施例中係植入第一 P 型覆層104或類似物内,但是本發明並不限於此。若第一 p 型覆層104或類似物摻入一雜質,例如鈹、鎂、矽或碳,仍 可達成一相似之擴散防止效果。 較佳為,擴散防止層103具有一在2 nm至5〇 nm‘圍内之 厚度,此容許有效抑制或防止雜質擴散至主動層1〇2。若擴 散防止層103之厚度小於2 nm,p型雜質可能穿透擴散防止 層103到達主動層102。若擴散防止層1〇3之厚度大於5〇 ,則在垂直於基板方向中之光學分布即大為受到影響,此 減低了提供一要求光束結構之設計邊際。 在本實施例中,主動層102係由複數GalnP層與複數 AlGalnP層組成,若考慮到元素含量之間之比率,主動層 1〇2可以適度地由(八1>^&1.;()111113^(0$\$1,〇$乂$1)構成 且擴散防止層103可以適度地由AlzGa^zAsCO $ z $ 1)構成。 較佳為,擴散防止層1〇3包括交錯地沉積之由AiwGai wAs (0<w$ 1)構成之層與由GaAs構成之層,此係因為由 AlwGaNwAS(0 <w$l)構成之層與由GaAs構成之層之間之界 面(異質結界面)可在生成之結構中重覆觀查,此即增進抑制 雜質擴散之效果。 儘管含有擴散防止層103之化合物半導體為AlGaAs,其較 佳為含有矽或硒,此可進一步增進抑制或防止摻雜劑自覆 層擴散至主動層之效果。 藉由特別使用一含有碳、鈹及鎂任一元素之化合物半導 體組成擴散防止層103,擴散防止層103可以具有p型導電率 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 554601
,此減少擴散防止層103之電阻及進一步減少半導體雷射裝 置10之電力消耗。 特別是,若一含有碳之化合物半導體用於組成擴散防止 層1〇3,碳濃度較佳為在1\1〇17至1><1〇20以〇1113(^_3範圍内 。若一含有鈹之化合物半導體用於組成擴散防止層1〇3,碳 /農度較佳為在IX 1017至IX 1〇19 atoms cm·3範圍内。若一含 有鎂之化合物半導體用於組成擴散防止層丨〇3 ,碳濃度較佳 為在 1 X 1017至 1 X 1〇19 at〇ms cm-3範圍内。 欲形成由含碳化合物半導體構成之擴散防止層1〇3,當擴 散防止層103在上述半導體雷射裝置1〇之製造方法之圖2A所 示步驟中沉積時可以適度地摻雜。若使用含有鈹或鎂之化 合物半導體,該方法同樣適用。 儘管在本實施例中由AlGalnP構成之導引層l〇2b之厚度已 調整至30 nm,導引層l〇2b之厚度較佳為在1〇 nm至50 nm範 圍内,此可抑制或防止主動層1 〇2與擴散防止層1 〇3之間之 罐或砷之層間擴散。若導引層l〇2b之厚度小於10 nm,防止 主動層102與擴散防止層1〇3之間之磷或砷之層間擴散效果 無法達成,若導引層102b之厚度大於50 nm,導引層102b之 電阻即增加使得半導體雷射裝置1〇之電力消耗增加。 在本實施例之半導體雷射裝置10之結構中,第一p型覆層 104之雜質濃度較佳為在5χι〇17 atoms cnT3至1X1019 atoms cnT3範圍内,此可抑制電子溢流及提供一可在高溫下執行 高輸出操作之紅色半導體雷射裝置。若雜質濃度小於5 X1017 atoms cm_3,電子之溢流變得明顯,使得操作電流增加且溫 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂 f 554601 A7 B7 五、發明説明(15 ) 度特徵退化。反之,若雜質濃度大於1χ 1〇19 atoms cm·3, 結晶品質即退化,使得半導體雷射裝置之穩定性降低。 儘管本實施例已使用η型GaAs基板,本發明並不限於此, 一 P型基板(例如一 P型GaAs基板)亦可替代使用。 儘管本實施例已使用一具有多數量子井結構之主動層做 為主動層102,本發明並不限於此,例如,一單一量子井結 構或一大型主動層亦可替代使用。 儘管本實施例已使用由AlGalnP構成且具有實數反射型指 數導引式結構之電流阻制層105,本發明並不限於此,例如 ,一由GaAs構成且具有複數反射型指數導引式結構之電流 阻制層亦可替代使用。 實施例2 圖5係本發明實施例2之半導體雷射裝置之截面圖。 如圖5所示,本實施例之一半導體雷射裝置50具有一多層 式結構,其組成如下:一由η型AlGalnP構成之η型覆層101 :一由AlGalnP構成之導引層l〇2a(具有30nm厚度);一由一 量子井組成之主動層102,且包括複數GalnP層與複數 AlGalnP層;一由AlGalnP構成之導引層102b(具有30 nm厚 度);一由A1 GaAs構成之擴散防止層103; —由p型AlGalnP 構成之第一 p型覆層104 ; —由GalnP構成之蝕刻停止層130 •,一由η型AlGalnP構成之電流阻制層105 ; —由p型AlGalnP 構成之第二p型覆層106 ;及一由p型GaAs構成之接觸層107 ,諸層依序堆疊於一由η型GaAs構成之基板100上。 在本實施例中,主動層102係由結構之重覆構成,其中 -18- 本紙張尺度適财@ S家標準(CNS) Μ規格_χ 297公爱) 554601 A7 ____B7_ 五、發明説明(16~)
GalnP層夾置於諸AlGalnP層之間。 一由金屬(例如金、錯、或鎳之合金)構成之η側電極1〇8係 呈歐姆式接觸於η型GaAs基板100,其形成於η型GaAs基板 100之下表面上。一由金屬(例如鉻、翻、或金之合金)構成 之p側電極109係呈歐姆式接觸於接觸層107,其形成於接觸 層107之上表面上。 電流阻制層105設有一開孔121,係延伸垂直於紙面之方 向中,以到達蝕刻停止層130。透過開孔121,蝕刻停止層 130及第二p型覆層1〇6即相互接觸。一電流注入開孔121至 主動層102内,以造成雷射振盪。 在本實施例中,人10&11^代表(八\0&1.〇111!1^(〇$\$1, 〇 $ y $ 1)及 GalnP 代表當 x=〇 滿足於(AlxGai-jJkyliiyP 時所取 得之一化合物半導體,同時AlGaAs代表AlzGauAsCOSzS 1) 〇 表2揭示本實施例之半導體雷射裝置5〇之個別層之各別厚 度、雜質濃度、及鋁成分比率。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 554601 五、發明説明(17 表2 層 厚度 雜質濃度 鋁成分 (atom cm'3) th ^ X N型覆層ιοί 1.5 μιη 1 X l〇18 〇 7 導引層102a 30 nm 未摻雜 yJ . / 〇 ς 主動層102 U . J GalnP層(共3層) 6 nm 未摻雜 〇 AlGalnP層(共 2層) 6 nm 未推雜 〇 ς 導引層102b 30 nm 未摻雜 π ^ 擴散防止層103 30 nm 未摻雜 V-/ · 第一 P型覆層104 0.2 μιη 1 X 1〇18 ν · 0 ^ 〇 7 蝕刻停止層130 1 nm 1 X 1〇18 VJ · / π 電流阻制層105 0.3 nm 1 X 1〇18 υ 1 0 第一P型覆層106 1.5 μηι 1 X 1〇18 _ 1 Π 7 接觸層107 - — 1 2.0陶 2 X 1〇18 —----- V/ . / __GaAs 在本實施例中,代表銦成分比率之y在各由(Α1χ(}〜 所表示材料構成之η型覆層lOi、導引層1〇2a、主動層ι〇2、 導引層102b、第一P型覆層1〇4、蝕刻停止層130、電流阻制 層105、及第二p型覆層106中各具有大約〇·5之值。為了達 成匹配於η型GaAs基板1〇〇之晶格’代表钢成分比率之y值較 佳為在0.45 Syg 0.55範圍内。容易瞭解的是,若使用另一 基板’則y值可依基板做適度變化,且y值不限於前述範圍。 以下將參考圖6A、6B、7A及7B說明一製造半導體雷射裝 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 554601 A7 B7 五、發明説明(18 ) 置之方法、圖6A、6B、7A及7B簡示本實施例半導體雷射裝 置在其製造過程之個別步驟中之截面結構。 首先,在圖6A所示之步驟中,製備由η型GaAs構成之基 板100。隨後,由η型AlGalnP構成之η型覆層101、由 AlGalnP構成之導引層102a、主動層102、由AlGalnP構成之 導引層102b、由AlGaAs構成之擴散防止層103、由p型 AlGalnP構成之第一 p型覆層104、由GalnP構成之蝕刻停止 層130、由p型AlGalnP構成之第二p型覆層106及一由GaAs構 成之帽蓋層110利用例如MOCVD、MBE、或類此者以依序 沉積於基板100上。主動層102係藉由交錯地沉積GalnP層與 AlGalnP層而形成。 在前述步驟中形成由p型AlGalnP構成之第一及第二p型覆 層104、106時,鋅係導入做為一 p型摻雜劑,鋅之導入則使 用習於此技者熟知之方法,例如混合Zn(CH3)2於一原料氣 體内且利用晶體生長以形成一 AlGalnP層、形成一未摻雜之 AlGalnP層且利用離子植入以導入鋅、或者利用晶體生長以 形成一未摻雜之AlGalnP層且使用ZnO做為一固態擴散源以 利用固態擴散導入鋅。 其次,在圖6B所示之步驟中,一 Si02膜形成於先前步驟 中取得之基板上,Si02膜進一步藉由微影製程及濕性蝕刻 圖樣化,以形成一 Si02光罩140,建構做為一長條且延伸垂 直於紙面之方向中。隨後,使用Si02光罩140執行蝕刻,藉 此去除第二p型覆層106及帽蓋層110。 其次,在圖7A所示之步驟中,由η型AlGalnP構成之電流 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7
阻制層105利用例如M0CVD、MBE、或類此者以沉積於前 述步驟中取得之基板上。在沉積期間,電流阻制層105裸露 地沉積於由一氧化物膜組成之以〇2光罩14〇上。 其次’在圖7B所示之步驟中,由p^GaAs構成之接觸層 1〇7係利用例如MOCVD、MBE、或類此者以沉積於前述步 驟中取得之基板上。 其次’ p側電極109利用電子束氣體沉積或類此者以形成 於接觸層107上,同樣地,n側電極ι〇8亦利用電子束氣體沉 積或類此者以形成於基板1〇〇上,藉此取得圖5所示之本實 施例半導體雷射裝置50。 由於本貫施例半導體雷射裝置5〇之操作完全相同於實施 例1半導體雷射裝置1 〇之操作,其說明將不予以贅述。 在本貫施例之半導體雷射裝置5〇中,擴散防止層1〇3設置 於導引層102b與第一 ρ型覆層1〇4之間,其相同於實施例1半 導體雷射裝置10之方式,此亦達成實施例1中所達成之相同 效果。 同樣在本實施例中,擴散防止層1〇3、導引層1〇2b及第一 P型覆層104具有相同於實施例1者之結構。 儘管本實施例已使用n型GaAs基板,本發明並不限於此, 一 P型基板(例如一 p型GaAs基板)亦可替代使用。 儘管本實施例已使用一具有多數量子井結構之主動層做 為主動層102,本發明並不限於此,例如,一單一量子井結 構或一大型主動層亦可替代使用。 儘管本實施例已使用由AlGalnP構成且具有實數反射型指 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7 B7 五、發明説明(2〇 ) 數導引式結構之電流阻制層105,本發明並不限於此,例如 ,一由GaAs構成且具有複數反射型指數導引式結構之電流 阻制層亦可替代使用。 實施例3 圖8係立體圖,揭示實施例3之半導體雷射裝置之結構。 如圖8所示,本實施例之一半導體雷射裝置go具有一包含 雷射側面區112與一内部區113之結構(俗稱窗孔結構)。 各雷射側面區112具有一多層式結構,其組成如下:一由 η型AlGalnP構成之η型覆層101 ; —由AlGalnP構成之導引層 102a(具有30 nm厚度);一由合金型GalnP與AlGalnP構成之 合金型主動層111 ; 一由AlGalnP構成之導引層1〇2b(具有30 nm厚度);一由p型AlGalnP構成之第一 p型覆層104 ; 一由 GalnP構成之姓刻停止層130; —由η型AlGalnP構成之電流 阻制層105 ; —由p型AlGalnP構成之第二p型覆層1〇6;及一 由p型GaAs構成之接觸層107,諸層依序堆疊於一由η型 GaAs構成之基板1〇〇上。 内部區113具有一多層式結構,其組成如下:由η型 AlGalnP構成之η型覆層1〇1 ;由AiGaInP構成之導引層1〇2a (具有30 nm厚度);一由一量子井組成之主動層1〇2,且包括 複數GalnP層與複數AlGalnP層;由AlGalnP構成之導引層 102b(具有30 nm厚度);一由AlGaAs構成之擴散防止層1〇3 :由P型AlGalnP構成之第一p型覆層104;由GalnP構成之姓 刻停止層130;由η型AlGalnP構成之電流阻制層1〇5;由p型 AlGalnP構成之第二p型覆層1〇6;及由p型GaAs構成之接觸 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) "" "" 554601 五 A7 B7、發明説明(21 ) 層107,諸層依序堆疊於一由η型GaAs構成之基板100上。 在本實施例中,主動層102係由結構之重覆構成,其中 GalnP層夾置於諸AlGalnP層之間。 一由金屬(例如金、鍺、或鎳之合金)構成之η側電極108係 呈歐姆式接觸於η型GaAs基板100,其形成於η型GaAs基板 100之下表面上。一由金屬(例如鉻、鉑、或金之合金)構成 之p側電極109係呈歐姆式接觸於接觸層107,其形成於接觸 層107之上表面上。 電流阻制層105設有一開孔120,係建構做為一延伸垂直 於紙面方向中之長條,以到達蝕刻停止層130。透過開孔 120,蝕刻停止層130及第二p型覆層106可以相互接觸。 在本實施例中,八10&1!^代表(八1〇&1.〇11111彳(0$\$1, OS y $ 1)及GalnP代表當x=0滿足於(AUGauh.yInyP時所取 得之一化合物半導體,同時AlGaAs代表AUGaKAsOSzS 1)〇 表3揭示本實施例之半導體雷射裝置80之個別層之各別厚 度、雜質濃度、及鋁成分比率。
裝 訂 f -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7 B7 表3 層 厚度 雜質濃度 鋁成分 (atom cm0) 比率X η型覆層101 1.5 μιη 1 X 101δ 0.7 導引層102a 30 nm 未摻雜 0.5 主動層102 GalnP層(共3層) 6 nm 未摻雜 0 AlGalnP層(共 2層) 6 nm 未摻雜 0.5 導引層102b 30 nm 未摻雜 0.5 擴散防止層103 40 nm 未摻雜 0.85 第一 p型覆層104 0.2 μιη 1 X 1018 0.7 蝕刻停止層130 1 nm 1 X 1018 0 電流阻制層105 0.3 μιη 1 X 1〇18 1.0 第二p型覆層106 1.5 μηι 1 X 1018 0.7 接觸層107 2.0 μιη 2Χ 1〇18 GaAs 五、發明説明(22 ) 在本實施例中,代表銦成分比率之y在各由(ALGaiJ^yinyP 所表示材料構成之η型覆層101、導引層102a、主動層1〇2、 合金型主動層111、導引層102b、第一 p型覆層1〇4、姓刻停 止層130、電流阻制層105、及第二p型覆層1〇6中各具有大 約0.5之值。為了達成匹配於n型GaAs基板1〇〇之晶格,代表 钢成分比率之y值較佳為在0.45$yS0.55範圍内。容易瞭解 的是,若使用另一基板,則y值可依基板做適度變化,且y 值不限於前述範圍。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601 A7 B7 五、發明説明(23 ) 以下將·參考圖9A至11B說明一製造半導體雷射裝置之方 法,圖9A至11B係立體圖,簡示本實施例半導體雷射裝置 在其製造過程之個別步驟中之截面結構。 首先,在圖9A所示之步驟中,製備由η型GaAs構成之基 板100。隨後,由η型AlGalnP構成之η型覆層101、由 AlGalnP構成之導引層l〇2a、主動層102、由AlGalnP構成之 導引層102b、由AlGaAs構成之擴散防止層103、由p型 AlGalnP構成之第一 p型覆層104、及一由GaAs構成之帽蓋層 110利用例如MOCVD、MBE、或類此者以依序沉積於基板 100上。主動層102係藉由交錯地沉積GalnP層與AlGalnP層 而形成。 在前述步驟中形成由p型AlGalnP構成之第一 p型覆層104 時,鋅係導入做為一 p型摻雜劑,鋅之導入則使用習於此技 者熟知之方法,例如混合Zn(CH3)2於一原料氣體内且利用 晶體生長以形成一 AlGalnP層、形成一未摻雜之AlGalnP層 且利用離子植入以導入鋅、或者利用晶體生長以形成一未 摻雜之AlGalnP層且使用ZnO做為一固態擴散源以利用固態 擴散導入鋅。 其次,在圖9B所示之步驟中,位於雷射側面區112内之擴 散防止層103及第一p型覆層1〇4之各別部分係藉由微影製程 及濕性蝕刻去除。 隨後,在圖9C所示之步驟中,由p型AlGalnP構成之第一p 型覆層104、由GaInP構成之蝕刻停止層130、由?型AlGalnP 構成之第二P型覆層106、及由GaAs構成之帽蓋層110利用例 -26- 本紙張尺度適用中S S家操準(CNS) Μ規格(21G><297公爱) 554601 A7 B7 五、發明説明(24 ) 如MOCVD、MBE、或類此者以依序沉積於前述步驟中取得 之基板上。同樣在形成由p型AiGalnP構成之第二p型覆層 106時,鋅係導入做為一 p型摻雜劑,鋅之導入則使用相同 於圖9A所示形成第一 P型覆層104中之方法,此為習於此技 者所熟知。 其次,在圖10A所示之步驟中,一Zn〇膜利用濺擊或類此 者形成於先前步驟中取得之基板上,隨後,執行微影製程 及濕性蝕刻,以去除内部區113中之ZnO膜之一部分,藉此 形成ZnO擴散源145。隨後,一 3丨〇2膜147利用例如CVD以沉 積於基板上。 其次,在圖10B所示之步驟中,先前步驟中取得之基板經 過熱處理,以致於鋅自ZnO光罩擴散至主動層102,且組成 主動層102之GalnP與AiGalnP元素之間發生交互取代(合金 製程)。結果,合金型主動層lu即形成。隨後,將Zn〇擴散 源145及Si02膜147蝕除。 其次,在圖11A所示之步驟中,一 Si〇2膜形成於先前步驟 中取待之基板上,Si〇2膜進一步藉由微影製程及濕性蝕刻 圖樣化,以形成一 SiCh光罩150 ,建構做為一長條且延伸交 叉於雷射側面區112與内部區113。隨後,使用si〇2光罩15〇 執行蝕刻,藉此去除第二p型覆層1〇6及帽蓋層11()。 其次,在圖11B所示之步驟中,由11型八1(^11^構成之電流 阻制層105利用例如M0CVD、MBE、或類此者以沉積於前 述步驟中取得之基板上。在沉積期間,電流阻制層1〇5裸露 地沉積於由一氧化物膜組成之Si〇2光罩15〇上。隨後,si〇2
裝 訂 f •27 554601 A7
光罩150與帽蓋層lio皆蝕除。 其次,由p型GaAs構成之接觸層1〇7係利用例如m〇cvd、 MBE、或類此者以沉積於前述步驟中取得之基板上。在形 成由p型GaAs構成之接觸層107時,鋅係導入做為一 p型摻雜 劑,鋅之導入則使用相同於圖9A所示形成第一 p型覆層ι〇4 中之方法,此為習於此技者所熟知。 隨後,p側電極109利用電子束氣體沉積或類此者以形成 於接觸層107上,同樣地,n側電極108亦利用電子束氣體沉 積或類此者以形成於基板1〇〇上,藉此取得圖8所示之本實 施例半導體雷射裝置80。 由於本實施例半導體雷射裝置80之操作完全相同於實施 例1半導體雷射裝置1 〇之操作,其說明將不予以贅述。 在本貫施例之半導體雷射裝置80中,擴散防止層1〇3設置 於導引層102b與第一Ρ型覆層1〇4之間,其相同於實施例!、 2半導體雷射裝置1〇、50之方式,此亦達成實施例1中所達 成之相同效果。 同樣在本實施例中,擴散防止層1〇3、導引層1〇2b及第一 P型覆層104具有相同於實施例1者之結構。 儘管本實施例已使用η型GaAs基板,本發明並不限於此, 一 P型基板(例如一 p型GaAs基板)亦可替代使用。 儘管本實施例已使用一具有多數量子井結構之主動層做 為主動層102,本發明並不限於此,例如,一單一量子井結 構或一大型主動層亦可替代使用。 儘管本實施例已使用由AlGalnP構成且具有實數反射型指 -28· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 554601
數導引式結構之電流阻制層丨05,本發明並不限於此,例如 ’一由GaAs構成且具有複數反射型指數導引式結構之電流 阻制層亦可替代使用。 如圖8所示,本實施例之半導體雷射裝置8〇具有一俗稱窗 孔結構,其中各雷射侧面區U2内之主動層為合金型,合金 型主動層111具有一帶隙且大於内部區113中之主動層1〇2者 ’使光束之吸收得以在各雷射側面區U2内受到抑制。因此 ’在本貫施例之半導體雷射裝置8〇中,雷射側面發生損壞 之程度增加,而在長時間操作期間其内部結構之退化則減 至最小。因此,本實施例提供一高穩定性之半導體雷射裝 置。 ’ 在本實施例之半導體雷射裝置80中,位於各雷射側面區 Π2内之部分電流阻制層ι〇5設有一開孔m,如圖8所示。 再者’在各雷射側面區112内擴散之鋅已降低整個雷射側面 區112之電阻,結果,未用於雷射振盪之漏損電流會通過開 孔12 1而流入雷射側面區112。 為了避免於此,可以採用一結構,其中開孔121並未形成 於位於雷射側面區112内之任一部分電流阻制層1〇5中,亦 即僅有位於雷射側面區112内之部分電流阻制層1〇5係形成 於覆蓋第二p型覆層106,此結構將說明於後。 圖12A係立體圖,揭示一半導體雷射裝置9〇之結構,圖 12B係沿圖12A之線X-X所取之截面圖。 如圖12A所示,半導體雷射裝置9〇具有近乎相同於半導體 雷射裝置80者之結構,如圖12B所示,半導體雷射褒置9〇之
裝 -29-
554601 A7
内部結構完全相同於半導體雷射裝置8〇者之結構,因此電 流阻制層105設有開孔121。如圖12A所示,半導體雷射裝置 90不同於半導體雷射裝置80之處在於僅有位於雷射側面區 112内之部分電流阻制層105係形成於覆蓋第二p型覆層1〇6。 由於位於雷射側面區112内之部分電流阻制層j 〇5係形成 於覆蓋第二p型覆層106,漏損電流即可免於流入雷射側面 區 112。
裝 製造半導體雷射裝置90之方法近乎相同於製造半導體雷 射裝置80之方法,不同的是位於雷射側面區112内之部分帽 蓋層110與Si〇2光罩150係在圖ΠΒ所示步驟之前立即去除。 若位於雷射側面區112内之部分帽蓋層11〇與以〇2光罩15〇 係在圖11B所示步驟之前立即去除,位於雷射側面區112内 之部分電流阻制層105即形成於覆蓋第二p型覆層1〇6。 訂 如上所述,本發明提供一種可在高溫時以高穩定性執行 一高輸出操作之半導體雷射裝置。 -30- f 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. 554601 A8 B8 C8
    、申請專利範圍 一種半導體雷射裝i,包含: 一半導體基板; 主動層’形成於半導體基板上且由一含構之化合物 半導體構成; 一導引層,形成於主動層上且由一化合物半導體構成; 一摻雜劑擴散防止層,形成於導引層上且由一含砷之 化合物半導體構成;及 一覆層,形成於摻雜劑擴散防止層上且由一含摻雜劑 之化合物半導體構成。 如申請專利範圍第丨項之裝置,其中覆層内之摻雜劑濃 度在 5X1017 atoms cm_3 至 lxl〇l9 仙咖 cm-3 範圍内。 如申請專利範圍第1項之裝置,其中摻雜劑為鋅。 如申請專利範圍第1項之裝置 nm至50 nm範圍内。 如申請專利範圍第1項之裝置 之厚度為2 nm以上。 如申請專利範圍第5項之裝置 之厚度為50 nm以下。 7·如申請專利範圍第1項之裝置, 半導體基板係由GaAs構成, 主動層係由(AlxGa〗Α Τη wn 1 myInyP(〇sxs iυ構石 ,及 摻雜劑擴散防止層係由从以心(仏 8·如申請專利範圍第7項之穿詈,Α击协 之裝置其中摻雜劑擴散防止j 2· 3· 5. 6. 其中導引層之厚度在l· 其中摻雜劑擴散防止層 其中摻雜劑擴散防止層 其中
    裝 4 -31 · 554601 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 9· 10. 11. 12. 包括交錯地沉積之-由从Gai.wAs(G<w叫構成之層盘 一由GaAs構成之層。 ’、 如申請專利範圍第1項之裝置,其中構«雜劑擴散防 止層之化合物半導體進一步包含碳、鈹、或鎂。 如申請專利範圍第丨項之裝置’其中構成摻雜劑擴散防 止層之化合物半導體進一步包含矽或碼。 如申請專利範圍第!項之裝置,其中主動層具有一第一 區域’其包括由不同帶隙之化合物半導體構成之二類型 層且交錯地沉積’及一第二區域,係由不同帶隙之合金 型化合物半導體構成且相鄰於第一區域。 一種製造一半導體雷射裝置之方法,該方法包含以下 驟: 7 (a) 在一半導體基板上依序沉積一由含磷之化合物半導 體構成之主動層及一由化合物半導體構成之導引層; (b) 在基板上沉積一由含砷之化合物半導體構成之摻雜 劑擴散防止層;及 ^ (c) 在基板上沉積一由含摻雜劑之化合物半導體構成之 第一覆層。 13·如申租專利範圍第12項之方法’進一步包含以下步驟· (d) 在步驟(c)之後,在基板上沉積一由化合物半導體 構成之電流阻制層; (e) 形成一開孔以建構做為電流阻制層内之一長條;及 (f) 在基板上沉積一由含摻雜劑之化合物半導體構成之 第二覆層。 •32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) "' "' ----
    裝 訂
    554601 ττ、申请專利祀圍 14·如申請專利範圍第12項之方法,進一步包含以下步驟: ⑷在步驟⑷之後,在基板上依序沉積—㈣停止層 、一由含摻雜劑之化合物半導體構成之第二覆層、及一 帽蓋層; (g) 在帽蓋層上形成一具有一開孔之光罩; (h) 藉由使用光罩,去除位於開孔内之第二覆層與帽蓋 層之各別區域,以曝露開孔内之蝕刻停止層;及 ⑴在基板上形成一由化合物半導體構成之電流阻制層。 15.如申請專利範圍第12項之方法,進一步包含以下步驟: (k) 在步驟(c)之後,在基板上形成一具有一第一開孔 之第一光罩; (l) 藉由使用第一光罩’形成一第一區域,其中位於第 一開孔内之摻雜劑擴散防止層與第一覆層之各別區域已 去除,及一第二區域,其中沉積摻雜劑擴散防止層與第 一覆層; (m) 在基板上再次沉積第一覆層且進一步依序沉積一 #刻停止層、一由含摻雜劑之化合物半導體構成之第二 覆層、及一帽蓋層; (η)在基板之第二區域上形成一用於摻雜劑擴散之光罩 且執行一熱處理; (〇)去除用於摻雜劑擴散之光罩且隨後形成一第二光罩 ’其具有一開孔延伸相交於基板之第一及第二區域; (Ρ)藉由使用第二光罩,去除位於第二開孔内之第二覆 層與帽蓋層之區域,以曝露第二開孔内之蝕刻停止層; •33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 554601 8 8 8 8 ABCD 申請專利範圍 及 (q)在基板上形成一由化合物半導體構成之電流阻制層 34 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
TW091116568A 2001-07-26 2002-07-25 Semiconductor laser device and method for fabricating the same TW554601B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001225844 2001-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW554601B true TW554601B (en) 2003-09-21

Family

ID=19058767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW091116568A TW554601B (en) 2001-07-26 2002-07-25 Semiconductor laser device and method for fabricating the same

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20030025123A1 (zh)
TW (1) TW554601B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW554601B (en) * 2001-07-26 2003-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device and method for fabricating the same
CN1695200B (zh) * 2003-02-27 2010-04-28 富士通微电子株式会社 半导体存储装置
US7720124B2 (en) * 2005-03-03 2010-05-18 Panasonic Corporation Semiconductor device and fabrication method thereof
KR100818269B1 (ko) * 2006-06-23 2008-04-01 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR100814390B1 (ko) * 2007-02-15 2008-03-18 삼성전자주식회사 메모리 소자 및 그 제조 방법.
KR100850273B1 (ko) * 2007-03-08 2008-08-04 삼성전자주식회사 멀티 비트 전기 기계적 메모리 소자 및 그의 제조방법
KR100876088B1 (ko) * 2007-05-23 2008-12-26 삼성전자주식회사 멀티 비트 전기 기계적 메모리 소자 및 그의 제조방법
KR100876948B1 (ko) * 2007-05-23 2009-01-09 삼성전자주식회사 멀티 비트 전기 기계적 메모리 소자 및 그의 제조방법
DE102012110836A1 (de) * 2012-11-12 2014-02-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips
CN108233179B (zh) * 2016-12-21 2020-02-14 山东华光光电子股份有限公司 一种无铝波导层的红光半导体激光器结构
US11228160B2 (en) * 2018-11-15 2022-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha AlGaInPAs-based semiconductor laser device and method for producing same
EP3745472A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-02 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Method for manufacturing a semiconductor device and optoelectronic device
CN112542770B (zh) * 2020-12-04 2021-10-15 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种半导体器件及其制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6276792A (ja) 1985-09-30 1987-04-08 Canon Inc 半導体装置
JPH01194379A (ja) 1988-01-29 1989-08-04 Toshiba Corp 可視光発光素子
US5332918A (en) * 1988-02-19 1994-07-26 Massachusetts Institute Of Technology Ultra-high-speed photoconductive devices using semi-insulating layers
JPH0442986A (ja) 1990-06-06 1992-02-13 Sharp Corp 半導体発光素子
US5212705A (en) * 1992-02-18 1993-05-18 Eastman Kodak Company AlAS Zn-stop diffusion layer in AlGaAs laser diodes
JP2536713B2 (ja) 1993-02-08 1996-09-18 日本電気株式会社 AlGaInP半導体レ―ザ素子
JP2778454B2 (ja) 1994-03-07 1998-07-23 日本電気株式会社 半導体レーザ
US5811839A (en) 1994-09-01 1998-09-22 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor light-emitting devices
JPH08222815A (ja) * 1994-12-13 1996-08-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置
CN1146091C (zh) * 1995-03-31 2004-04-14 松下电器产业株式会社 半导体激光装置和采用它的光盘设备
US5684360A (en) * 1995-07-10 1997-11-04 Intevac, Inc. Electron sources utilizing negative electron affinity photocathodes with ultra-small emission areas
JP2783210B2 (ja) 1995-09-04 1998-08-06 日本電気株式会社 面発光型ダイオード
JPH09139550A (ja) 1995-11-16 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置
JP2929990B2 (ja) * 1996-01-26 1999-08-03 日本電気株式会社 半導体レーザ
JPH09275241A (ja) 1996-04-02 1997-10-21 Sony Corp 半導体レーザおよびその製造方法
JPH1075012A (ja) * 1996-06-27 1998-03-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置,及びその製造方法
US6014400A (en) 1996-09-02 2000-01-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Surface-emitting laser and a fabrication method thereof
JPH10290049A (ja) 1997-04-15 1998-10-27 Hitachi Ltd 半導体レーザ素子
JP3718952B2 (ja) 1997-04-15 2005-11-24 三菱電機株式会社 半導体レーザ
JP3779040B2 (ja) 1997-07-29 2006-05-24 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
JP3782230B2 (ja) 1998-03-30 2006-06-07 株式会社東芝 半導体レーザ装置の製造方法及びiii−v族化合物半導体素子の製造方法
JP3692269B2 (ja) 1999-01-29 2005-09-07 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP3871623B2 (ja) 2001-07-26 2007-01-24 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
TW554601B (en) 2001-07-26 2003-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device and method for fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
US7402447B2 (en) 2008-07-22
US20060128046A1 (en) 2006-06-15
US20030025123A1 (en) 2003-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7402447B2 (en) Semiconductor laser device and method for fabricating the same
US7495262B2 (en) Compound semiconductor, method for producing the same, semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same
US6834068B2 (en) Semiconductor laser device and method for fabricating the same
US6928096B2 (en) Nitride-based semiconductor laser device and method of fabricating the same
JP2006253212A (ja) 半導体レーザ
JP2002204034A (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
US7215691B2 (en) Semiconductor laser device and method for fabricating the same
JP4281569B2 (ja) 半導体発光素子用エピタキシャルウェハの製造方法
US6707834B2 (en) Semiconductor laser device and process for producing the same
JP3871623B2 (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP4139321B2 (ja) 発光ダイオードの製造方法
US6709884B2 (en) Light emitting device, semiconductor device, and method of manufacturing the devices
JP2003086894A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
US7339966B2 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing the same
JP2001094206A (ja) 半導体レーザ及びその製造方法
WO2022264347A1 (ja) 光半導体素子及びその製造方法
JP2006287266A (ja) 半導体レーザ装置
JP2002076515A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
TW544984B (en) Manufacturing method for semiconductor device
US20060083279A1 (en) Semiconductor laser
JP2024129541A (ja) 半導体発光素子
CN117595076A (zh) 氮化镓基激光器腔面结构、氮化镓基激光器及其制备方法
CN115483610A (zh) 半导体发光元件以及半导体发光元件的制造方法
JPH0653605A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP2004327837A (ja) 半導体レーザ素子

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees