TW557618B - Semiconductor laser device - Google Patents

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Yasunobu Sugimoto
Masanao Ochiai
Akinori Yoneda
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Nichia Corp
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Description

557618 A7 B7 五、發明説明（巧) ------- 發明範疇 本發明係有關具有較佳遠域圖樣（FFp) ，特別本發明係有關具有m-v族氮化物二體田= GaN、A1N或InN或其混合晶體㈣叫叫·一，^ χ，^ y ’ x+y$ 1)之半導體雷射裝置。 背景技藝 晚近，半導體雷射裝置朝向輕薄短小、高可信度及高輸 出方向發展，如此用作為個人電腦、DVD、處理設備及光 纖通訊等電子設備的光源。其巾氮化物半導體（In為叫”N ，〇$x，OSy，x+yS 1)引人注目作為半導體雷射裝置，氮 化物半導體可發射由相對短波長紫外光區至紅色光。 此種半導體雷射裝置中，緩衝層、n•型接觸層、防裂層、 η-型包被層、η-型光導層、活性層、p_型蓋層、卜型光導層 、p-型包被層及p_型接觸層係以此種順序形成於藍寶石基板 上。此外，條紋狀發射層係經由蝕刻等形成，然後形成卩端 電極及η端電極。進一步，於以規定共振器長度形成發光平 面後’形成於光反射側上的鏡面，藉此可經由鏡面有效獲 得振盡光。 但此種結構有個問題，於遠域圖樣（FFP)產生不規則（紋波） ，結果導致非高斯分佈。其中FFP具有非高斯分佈之半導體 雷射裝置也有問題，問題包括FFP形狀的計算產生大誤差， 無法有效連結至光學系統，因此理由故驅動電流變大。 此外於先前半導體雷射裝置，有發射端容易劣化的問題。 如此本發明之第一目的係提供一種不具有紋波且可提供 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 2 五、發明説明（ 車乂佳FFP田於阿輪出操作時，具有接近高斯分佈圖樣之半 導體雷射裝置。 此外，本發明^ 一 弟二目的係提供半導體雷射裝置，其即 使於网輸出操作仍可防止末端劣化且提供較佳。 發明揭示 為了解決前述問題’本發明之第一半導體雷射裝置包括 種積層結構’其中—第—導電型半導體層、—活性層及 -與第-導電型不同的第二導電型半導體層係以此種順序 積層山。積層結構具有光導區，俾於一方向取向光，以及於 兩供雷射振盈用之此恭哭承 夂，、振态千面。第一半導體雷射裝置之 特徵在於積層結構呈右非丘 有非〜振裔千面，該平面係與一端側 的共振裔平面不同。非认τ 一 /、振為平面係成形為含有活性層截 面:非共振器平面之該活性層之截面係以遮光層覆蓋。 種結構，來自光導區之發散光(雜散光)由非共 =面釋:至外側受到遮斷，俾防止與咖 主光束重疊（換言之，唯有可發射主 ，如此可獲得絕佳FFP。 t克屋生、、文波） 此外’較好共振器平面於本發明之第 投射多於非共振器平面，因股筲射褒置 Yr L L 口此了有效防止雜散光釋放至外 側。此外如此，由共振器平 ㈣。 ^射之先未被非共振器平面 ::本發明之第一半導體雷射裝置，經由 振…於形成非共振器平面附近作為雷射光之發射平； ，可獲得更佳FFP。 射十面 557618 A7
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的活性層截面上。 此處遮光層可設置於非共振器平面或第二側上，或設置 於二者上。如此可遮斷來自一端側的雜散光以及來自一側 的雜散光。 此外以此種非共振器平面及第二側直接連接之結構為佳 。又較好遮光層係設置於非共振器平面以及直接連接的第 二側二者上。 此外，於本發明之第一至第三半導體雷射裝置，條紋狀 波導區可藉形成條紋狀凸部製成。如此可結構化折射率型 波導區，結果導致具有絕佳裝置性質之半導體雷射裝置。 此外’本半導體雷射裝置之遮光層可形成為接觸積層結 構。因此可有效遮斷雜散光由波導區發散至外側。 此外’本半導體雷射裝置之遮光層可形成於設置於積層 結構之絕緣層上。因此經由使用一種材料，該材料於加熱 處理時容易擴散入裝置，可結構化遮光層。 至於本半導體雷射裝置之遮光層，可使用包含導體、半 導體及絕緣體中之任一者之層。因此遮光層可施用於多種 材料製成的積層結構。 此外，於本半導體雷射裝置之遮光層，可使用電介質多 層膜。因而可有效遮斷雜散光。 此外，本半導體雷射裝置可經由使用氮化物半導體於第 -導電型半導體層、一活性層及第二導電型半導體層結構 化。b採用此種結構，可獲得耐用性及安全性絕佳，且具有 由紫外光區至可見光區之寬廣波長範圍之半導體雷射裝置。
557618 A7 一 _B7 五、發明説明（5 ) 此外，本半導體雷射裝置之特徵在於第一導電型半導體 層具有η-型氮化物半導體，及第二導電型半導體層具有卜型 氮化物半導體。 此外於本半導體雷射裝置，較好遮光層至少為鈦，絕緣 層為二氧化石夕。因此容易形成光線難以透射而反射較少亮 光之層。 此外於本半導體雷射裝置，較好遮光層至少含有氧化铑 。因此可形成遮光層，光難以透射通過該層且該層穩定。 此外，本半導體雷射裝置中，遮光層可為由包含相同材 料而具有不同組成比的多層組成之多層膜。因此可形成相 同材料層但具有不同的膜性質。 本發明之第四半導體雷射裝置包括一種積層結構，其中 第一導電型半導體層、一活性層及一與第一導電型不同的 弟一 ‘電型半導體層係以此種順序積層。積層結構具有波 V區俾於一方向取向光。第四半導體雷射裝置之特徵在於 積層結構具有遮光膜設置於一端之發射部分附近，以及至 少一層透光膜，透光膜包含與組成遮光膜的相同元素且具 有比遮光膜透射比更南的透射比。透光膜係設置於遮光膜 與積層結構間。 於如此構成之本發明之第四半導體雷射裝置，具有經控 制的透光率之遮光膜可設置緊鄰於共振器平面。 於本發明之第四半導體雷射裝置，較好遮光膜及透光膜 含有至少一種氧化铑。 本發明之第五半導體雷射裝置包括一種積層結構，其中 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ297公釐) 557618 A7 B7
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線 557618 A7 -- —___ B7 五、备明（7 ) ~^ '一~— 因而可被投射。藉此可防止光由發射部分（發射平面）釋出， 讓發射部分（發射平面）附近的光難以混合由發射部分釋出的 雷射光，如此容易獲得較佳FFP。此外，共振器平面的投射 可變更雷射光的發散性質。 此外於本發明之第五半導體雷射裝置，第一保護膜可藉 至少一種選自例如 Si、Mg、A卜 Hf、Nb、Zf、Sc、Ta、〇a 、Zn、γ、B及Ti等氧化物、氮化物及氟化物之化合物結構 化。經由使用此等材料可獲得具有高透射比的保護膜。 此外於本發明之第五半導體雷射裝置，第一保護膜為反 射減少塗層（AR膜（抗反射塗層））。因此可抑制光的反射，而 可有效發射雷射光。 此外於本發明之第五半導體雷射裝置，以具有折射率於 積層結構折射率之士10%以内之第一保護膜為佳。因此可保 遵裝置而未變更活性層之光性質。 此外，於本發明之第五半導體雷射裝置，較佳第二保護 膜為遮光膜。如此允許光不會由設置第二保護膜部分釋出 至外側。 此外，於本發明之第五半導體雷射裝置，特好第一保護 膜為五氧化二銳（Nb2〇5)，以及第二保護膜為遮光膜。 此外於本發明之第五半導體雷射裝置，氮化物半導體用 於第一導電型半導體層、一活性層及第二導電型半導體層 。特別較好第一導電型半導體層具有n_型氮化物半導體， 以及第二導電型半導體層具有P-型氮化物半導體。因此可 獲得具有由紫外光至可見光之寬廣發光波長之半導體雷射 -10-
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557618 A7 B7 五、發明説明（9 ) 之變化例。 圖16為半導體雷射裝置之透視圖，該裝置為具體實施例3 之另一變化例。 圖17A、圖17B、圖18A、圖18B為本發明具體實施例4之 半導體雷射裝置之透視圖。 圖19A為線圖顯示當第一保護膜未形成於發射層案例中， 折射率分佈以及電場強度分佈，該線圖係顯示用以與具體 實施例4之半導體雷射裝置比較。 圖19B為線圖顯示於下述案例之折射率分佈以及電場強度 分佈，該案例中，於具體實施例4之半導體雷射裝置，包含 三氧化二鋁之第一保護膜形成於發射平面上。 圖19C為線圖顯示於下述案例之折射率分佈以及電場強度 分佈，該案例中，於具體實施例4之半導體雷射裝置，包含 五氧化二鈮之第一保護膜形成於發射平面上。 執行本發明之最佳模式 將使用附圖說明本發明如後，本半導體雷射裝置非僅限 於後述具體實施例所示裝置結構及電極結構。 具體實施例1 、圖1為本發明具體實施例丨之半導體雷射裝置外部形狀之 透視圖，圖2為圖1沿線Π_Π之剖面圖以及圖3為圖i沿線 ΠΙ之剖面圖。 本具體實施例1之半導體雷射裝置可經由使用遮光層9遮 斷光由共振器平面以外的其它部分射出而提供絕佳FFP。於 特定組態中，條紋狀凸部（脊）8設置於積層結構100，於· 張尺度適用中國國*標準(CNs) μ規格(21()><297公着） -12 557618 A7 B7
P 裝 層結構中’第一導電型半導體層1、活性層3、與第一導電 型不同的第二導電型半導體層2經積層（圖2);以及於此條紋 狀脊8下方之活性層附近形成條紋狀波導區。由於兩端垂直 於此脊8之縱向方向作為共振器平面，形成一種光共振器， 其中條紋之縱向方向為共振方向（光取向方向）。二共振器平 面中，一者為光發射侧共振器平面（發光平面），其具有主要 發射光至外侧的功能；以及另一平面為光反射側共振器平 面（監視器平面）其具有主要反射光朝向波導區内側之功能。 此外，於條紋狀凸部8—侧上以及於直接連結至該側之積層 結構表面（上平面）上，形成第一絕緣膜1〇，設置條紋狀歐姆 電極5，該電極5係與第二導電型半導體層（其上未形成第一 絕緣膜10)之凸部8上平面的第二導電型半導體層2做歐姆接 觸。此外，於沿積層結構1〇〇暴露之第一導電型半導體層i 上，歐姆電極7係以條紋方式形成，該歐姆電極7係與第一 導電型半導體層1做歐姆接觸。二歐姆電極係概略平行設置 。又於本具體實施例1之雷射裝置，形成於各電極有一開口 的第二絕緣膜11，因而覆蓋全體裝置，分別形成襯墊電極
(η-側襯墊電極6、p-侧襯墊電極4)俾透過第二絕緣膜丨丨接觸 歐姆電極。 此處如圖1及圖3所示，於本具體實施例1之半導體雷射裝 置，於光發射側共振器平面附近，於脊兩側的半導體層被 移動至低於活性層3，如此裝置具有所謂的其中積層結構 1 〇〇角隅部分被去除的形狀。如此於光發射側上，形成寬度 比積層結構100更窄的共振器平面101a，光係由共振器平面 -13- 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（11 ) a發射此外’於發射端側於共振器平面1 〇 1 a兩侧上， 移除積層料_之角隅部分，因而形成非共振时面101b ，非共振态平面10 lb係位於與共振器平面10 la不同的平面 ，且與共振方向正交。因經由去除積層結構100之角隅部分 形成的平面l〇1b反射部分取向光，但反射光係小於共振器 平面la反射光，如此貫質不會促成光的共振。平面i〇lb 為此處所谓的非共振II平面。同理，於本具體實施例i，於 積層結構之條紋狀波導區，於垂直光取向方向之方向末端 之並非單一平面，反而形成為具有共振器平面101&，其 為發光平面，以及含有（階梯狀）活性層截面之非共振器平面 l〇|b其係位於共振器平面後方。此外，有關於積層結構1⑻ 平订光取向方向之一平面（一側），於本雷射裝置之光發射側 上，第二側102a形成於比第一側1〇2更接近波導區中央部分 的位置，第一側1 〇2為積層結構主侧。又於具體實施例^之 雷射裝置，於如此形成之非共振器平面1〇11)及第二側 上形成遮光層9，如圖3及圖4所示。圖4為視圖，其中删除 絕緣膜及電極，用以明白顯示於圖丨至3所示具體實施例i之 ，導體形成何種形狀的遮光層。此外非共振器平面 第二側102a也稱作遮光層形成平面。於圖1及4 ,由於該等 平面並未出現於表面上，故前述各平面符號係以括弧表示。 於具有前述構造之具體實施例丨之雷射裝置中，活性層（發 光區）產生的光主要係於波導區取向，經由共振器1 〇 1 &發射 而變成主束（雷射光）。於先前雷射裝置，部分光由波導區發 散而變成雜散光，雜散光透射入裝置，以及由共振器平面 557618 A7 _______ B7 五、發明説明（12 ) 發射部分以外的部分釋放至外侧，雜散光混合由共振器平 面釋放出的主束而產生紋波，劣化FFP。但於本發明之雷射 裝置，因形成遮光層9，故此雜散光可被遮斷，俾不至於由 共振器平面l〇la以外的其它部分釋放至外側。適合設置遮 光層9作為遮光雜散光之層，遮光層9具有藉反射及吸收光 而遮斷光線功能。當遮光層9係經由使用可反射光之材料製 成時’雜散光可被反射朝向裝置内部俾改良光之輸出效率 。此外當遮光層9係使用可吸收雜散光之材料形成時，雜散 光可避免釋放至外側。 通常’由共振器平面以外部分釋放至外侧之光最經常係 經由共振器平面附近一端釋放，於發光側之共振器端，因 刚述光係於雷射光（主束）發射方向的相同方向射出，故該等 光容易混合。因此理由故如同於具體實施例丨經由設置可遮 斷光之遮光層9於共振器平面附近，可有效防止雜散光釋放 至外側。於本具體實施例丨，特別經由形成非共振器平面 101b於與共振器平面101&不同的平面，以及提供遮光層9於 此平面，可有效避免雜散光釋放至外側，以及防止產生雷 射光時產生紋波。有關遮光層9，非共振器平面可能非與共 振器平面分開設置，如本具體實施例丨，但遮光層也可形成 為如尋常般限制發射部分於包含一平面之共振器平面。但 於此種結構，因非吸光層厚度變大時主束被遮斷，故需選 用即使於薄層時也無法透射光之材料。但如同本具體實施 例1，經由形成共振器平面1〇la因而由非共振器平面投 射，以及提供遮光層103於非共振器平面1〇11)上，遮光層可 -15· 557618 A7
装
、森 557618 A7 B7 五、發明説明（14 入考慮，形成寬度比波導區寬度更大的積層結構俾提供穩 定條紋狀波導區（由第一侧固定部分）以及波導區（由第二側 固定部分），其寬度係限於一積層結構不會對裝置性質造成 不良影響的程度。遮光層係設置於遮光層形成平面上，該 平面係形成為讓波導區具有有限寬度。 於本具體實施例1，遮光層9厚度較好為1500埃至3〇〇〇埃 及更好為1500埃至5000埃。當厚度小於15〇〇埃時，光難以 透射因而並不佳。它方面，當厚度變大時，較好設置遮光 層9因而嵌置去除部分於表面。經由將遮光層設置為厚層， 即使活性層寬度變窄也不容易斷裂。 曰 裝 此外，至於用於遮光層9之材料，可使用導體、半導體及 絕緣體中之任一者。但當使用導體時，雖然導體可設置成 直接接觸積層結構，為了防止短路且為了 的電流流動，需要設置導體，俾經由中間插置絕緣== 至於直接接觸電極。當事先形成絕緣膜時，可使用與電極 的相同材料，此外可增進遮光效果。此外，當使用半導體 時’較好使用具有比活性層帶隙更狹窄帶隙的半導體。♦ 帶隙比活性層帶隙更寬時，難以獲得吸光效果，故不佳y 於積層全部所需各層後，經由㈣形成遮 光層形成平面以及進行積層俾嵌置平面可形成遮光層。另 外處於進行積層至少進行至活性層上方該層後，暫時停止 反應 ^組成波導區之活性層以外部分被移除而 異，隨後再度開始反應俾進行積層。 差 當使用絕緣體時，由於έ 于由於、纟巴緣體可接觸電極故容易處理， 本紙張尺度賴巾_家料
X 297公釐） -17· 557618 A7 --------- B7 五、發明説明（15 ) ' ' ---- 但遮光效果比導體相對低劣。如此於本發明，因可使用各 種材料形成遮光層，最佳材料可依據装置結構、裝置製造 步驟、裝置製造方法等而由此等材料中選用。 一此外作為遮光層9，可使用電介質多層膜。如此除了光遮 蔽效果外’可發揮暴露端保護功能特別為活性層保護功能。 至於用於遮光層9之特定材料，選自、&、Ti、Cu、Fe 、Zr、Hf、Nb、w、Rh、Ru、Mg、μ . Yu、
Co、Pd、Ag、Au、Pt及Ga之單純物質、其合金、其多層膜 、以及氧化物、氮化物等化合物之任一種材料皆可用作為 導體材料。此等材料可單獨使用或組合多種使用。較佳材 料為使用 Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、RU 、Mg及Ga之材料以及更佳材料為使用Ni、Cr、Ti、Ga、Rh 及RhO之材料。此外至於半導體材料可使用&、inGaN、
GaAs及InP。至於絕緣體材料可使用丁叫及Cr〇2。為了於預 定位置形成材料，可使用多種方法例如氣相沉積法、濺鍍 法等。 前述材料中特別以铑氧化物例如Rh〇為較佳材料。經由使 用RhO作為遮光層可有效遮光。此外，由於Rh〇層為熱穩定 層故可獲得於製造步驟時或使用中幾乎不會劣化的遮光層 。特別，經由形成於相對遠離波導區位置，可未降低斜率 而獲得絕佳FFP。此外此種铑氧化物特佳用於主束波長為由 相對短波長之紫外光至可見光波長。特別經由使用铑氧化 物於包含氮化物半導體之半導體雷射裝置，以及主束波長 於約360至420奈米，遮光效果變大，如此可有效遮斷雜散 -18- A7 B7 、發明説明（16 ) 光及減少紋波。 此外，於本發明，經由使用多層 紋冰^ ^ ^ ^ y 少曰胰於遮先層可有效減少 多#膜田係呈夕層膜3夺’可使用由不同材料製成的 “：，或可使用由相同材料製成的多層，即使於相同 材枓案例，因膜性質可經由變更形成方料 獲 得其中積層光性或電性差異各層獲得之多層膜。 此外較好形成遮光層9俾直接接觸積層結構，如且體實施 所不。如此可防止光侵人積層結構例如絕緣膜等内部， :效遮斷雜散光之釋出至外側。特別當非共振器平面1〇化 二置，裝置分隔平面附近時，將容易分離等列人考慮，保 護膜等未設置於接近分離面(分離端)之表面上，許多;丨中積 層結構表面暴露，因此較好遮光層係形成於此分離端附近 的積層結構暴露之非共振器平面的活性層表面上。 口但本發明中，當絕緣層形成於積層結構表面時，遮光層9 可幵V成於絕緣層。如此讓與積層結構具不良黏著性的材料 用作為遮光層。此外經由提供遮光層於絕緣層上，可避免 接觸電極的影f，即4吏於加熱處s時也可抑制遮光層材料 ，政入積層結構的影響。絕緣層材料例如包括氧化物如二 氧化矽、二氧化鍅等。 虽使用此種絕緣材料時，較好使用鈦作為遮光層，使用 一氧化矽作為絕緣層。經由採用此種結構，可獲得具有絕 佳光遮蔽效應的遮光層，又可抑制光吸收，因此於積層結 構導向之光耗損極端受抑制，而可有效發射雷射光，可獲 知Vf小量升高之絕佳半導體雷射裝置。此外，可設置前述 五、發明説明（彳7 ) 鍺及铑氧化物如二氧化矽及二氧化鍅於絕緣層。 圖5至8顯不於本具體實施例丨於發射平面侧上末端結構之 變化例。 將參妝圖4至8就明非共振器平面及遮光層之變化例如後。 (非共振器平面） 本發明中，於光取向方向垂直方向之平面為一端，平行 光取向方向之方向的平面為_邊。具體實施例^，非共振 器平面l〇lb係設置於與共振器平面不同 器平面為垂直於光取向方向之平面，活性層之截面= +面上，但其不具有作為共振器末端之功能。但如前述， 該平面為由波導區發散光可釋出通過其中的平面。特別於 共振器平面附近，於許多情況下，釋出非為雷射光之光。、 本發明中，經由設置遮光層於非共振器平面上，該非共振 器平面係位於與共振器平面不同的 个N的十面，可防止雜散光之 釋放至外側。 如則述，非共振器平面_係形成於與共振器平面101a 不同的平面。代表料經由移_層結構肖隅部分所得平 面，如圖4至6所示。但本發明非僅囿限於此。例如如圖8所 不’其間安置-脊的二矩形切槽71形成於發射側共振器平 面上’與㈣共振方向正交的底面可用作為非共振写平 面1〇ld。換言之本發明中，以類似方式可形成非共㈣平 面== 到積層結構—邊。此外，雖然於_ ’非八振益平面白係形成於裝置一端，但如圖7所干 設置脊8之矩形切槽72係形成於發射側積層結構—邊，與二 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇x^i^ -20- 557618 A7
五、發明説明（19 ) 示積層^構角隅部分形成，如圖2所示，容易形成遮光層9 。其理由如後：當處理晶圓日夺，設置波導區，雖然當處理 :曰圓時設置波導區，於分開前的階段波導區係接續於二吼 邮農置間’但當採用圖！所示形狀時，由於可同時形成二田比 鄰裝置遮光層，故以_步驟進行為佳。但第二邊不成問題 :即使未接觸共振端也可防止雜散光的釋出。例如如圖7所 二，經由於積層結構條紋中部之一邊形成切槽，可設置於 第:邊間高度的部分差異。此外於圖8，雖然第一邊及第二 邊係幵/成為讓其重豐（故位於對向方向），即使於此種結構， 側邊也形成於不同的平面。經由設置遮光層於位置接近波 導區的第二側邊，彳防止雜散光釋出至外側。第二邊數目 可為1或2，或第二邊可彼此隔開或彼此接近。此外，因第 一邊非7〇全平行光取向方向，故當第二邊面對平行取向方 向之平面時，傾斜絲毫也不成問題。此外，至於於平行取 向方向之平面，其它第三及第四邊可設置於最遠離波導區 較為接近第-邊之位置，俾形成具有多種高度差之側邊； 或遮光層可形成於該平面。此外當形成條紋狀凸部（脊）時， 經由形成第二邊，讓第二邊係位在凸部8側壁（側邊）之相同 平面上，如圖3所示（圖1發射部分附近之剖面圖），較好採用 單一步驟，因而可於蝕刻等共用光罩。 仁於本發明，第一側可位於與凸部一側邊不同的平面上 。例如如圖9所示，其可形成於凸部8外側。當兩側上第二 邊102e間距大於條紋狀凸部（脊）8寬度時，如圖9所示，除了 因遮光層造成紋波減少效果外，雷射光之光束性質也可依
本紙張尺度適财目國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557618
據第-邊102e間距（第二邊固定至活性層寬度）改變。換言之 第邊口疋之/舌性層寬度可依據所需光束性質適當選擇 。例如當第二邊1G2e固定至活性層寬度變小時，橫向光侷 :效果提升，光束之發射角度變大。第二邊固定至活性層 :端，度較好為以賴微米，更好4至8微米特好5.5至7微 米。當第二邊固定之活性層寬度（共振器平面之活性層寬度） 超過10微米時，第：邊與波導區間距變大，如此雜散光遮 斷效果降低。此外當間距變成小於15微米時，光侷限效果 變大’發射角變大，如此光集中而提高負冑，結果導致容 易發生COD。 本發明之遮光層藉由於前述非共振器平面i〇ib、i〇k及 101d以及第二邊102a、102〇及102(1設置有效遮光，可防止 雜散光釋出至外側。本發明+，較好提供遮光層，讓遮光 層接續於非共振器平面與第二邊間，如圖4所示。但經由設 置於其中一平面，如圖5及6所示，可獲得雜散光釋放防止 效果此外，可使用傾斜面，其中非共振器平面i i b及第 二邊102a變成同一平面。又即使遮光層9係設置於暴露出之 η-型層表面、一端及一邊上或設置於基板12之表面、一邊 及一端上也不成問題。由於即使於共振器平面之同一平面 上與發射部分隔離，發射光也幾乎不會被遮光，因此不成 問題。此外，可設置於直接連接至第二邊1〇2&或非共振器 平面101b之Ρ-型層部分表面（上表面）上，但較好係設置於條 紋狀凸部（脊）8之型層表面上。如此由於光也浪漏通過光 共振器平面101a附近之P·型層上表面，經由遮光由此處洩 -23-
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漏之光，可抑制紋波。此外，p_型層上方平面為與第二邊 方，以及非共振n端方向不同方向的平面；經由將該平面 連續形成於具有此種位置關係之平面上，可讓遮光層難以 被撕離。特別即使難以形成為薄膜層部分例如角隅部分或 邊緣部分，也可藉由連續成形而獲得薄膜的牢固黏著。由 於可穩定形成遮光層，故可防止層本身的劣化，如此也可 改進使用壽命。
裝 此外，雖然較好非共振器平面及第二邊為平坦光滑面， 但也可為粗糙或彎曲。於此平面上形成的遮光層也類似。 但即使其係成形為等形於非共振器平面及第二側之平面狀 態也不成問題。此外，依據位置而定可形成於不同平面狀 態。此外例如於圖1所示結構，第二邊與非共振器平面間之 邊界部分其構造上容易讓遮光層材料沉積於其上。角隅部 訂
線 分形成的厚度厚，但不會導致不透射光之性質劣化且不成 問題。 此外由於遮光層9適合設置成覆蓋於第二邊及非共振器平 面之光透射層，故遮光層9也適合設置成至少覆蓋活性層截 面’可能未形成於全體非共振端及第二側邊上。當形成光 導層等時，如此除了活性層之外也存在有光之容易透射層 ’車父好設置遮光層俾覆蓋此層。此外於一步驟中，可形成 遮光層而覆蓋η-型層及基板。 本發明之半導體雷射裝置中，遮光層形成平面係形成於 一端及一邊。至於形成此等平面之方法，依據形成位置及 遮光層材料，可選用適當步驟及方法。例如可於單一蚀刻 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs) Α4規格(210X 297公釐) 557618 A7
訂 裝
發明説明（ 23 器平面之 平面“ /系由具有相對高反射率之平面組成，該共振器 口 要係作為光反射側共振器平面，其反射光朝
區内側；以及共振器平面 V 率之羋而，二、 丁囬义为千面係由具有相對低折射 至外側/且，主要係用作為光發射側共振器平面，發光 (條紋狀凸部） 本發明之半導體雷射裝置中，經由設置凸部 半=成!:狀波導區。特別於積層結構之第二二: h體層’糟由_等移除尖峰兩側邊，形成條紋狀 、、因而留下尖峰形式的中部，藉此可於條紋狀凸部下方之 /舌f生層附近形成條紋狀波導區。凸部非僅限於正向平台形 :其中凸部底側寬度大，條紋寬度趨向上方平面變小了相 對地，凸部可為反向平台形，其中條紋寬度趨向於凸部底 部變小。X凸部可為有垂直側之凸部，寬度變恆寬，而與 積層方向位置無關，或可為組合形狀。此外，i条紋狀波導 無需於其全長為等寬。此外，嵌置型雷射裝置可經由於形 成凸邛後，再度於凸部表面上生長半導體層而形成。 本發明中，經由部分改變蝕刻深度用以形成條紋狀凸部 之蝕刻深度，可於活性層以及活性層側邊做出高度差異。 例如於圖1，因凸部兩邊係蝕刻成比條紋狀凸部之發光平面 側上的活性層更深，故於發射平面侧端形成高度差異，結 果形成共振器平面及非共振器平面。又於發射端側，形成 接續於條紋狀凸部一側的第二側，另一側為第一側。經由 形成一端及一邊因而對應於條紋狀凸部，可無需經由複雜 557618 A7 __ B7 五、發明説明（24 ) ~ '~ 步驟而有效形成設置遮光層的平面。 條紋狀凸部及遮光層形成平面可以任一種順序形成。如 前述，條紋狀凸部可事先形成，以及隨後設定高度差異， 如此讓對應於條紋的形成變容易。因波導區係形成為對應 於條紋狀凸部，經由事先形成條紋，可以更高準確率控制 遮光層形成平面於波導區間距。 此外，可事先移除部分活性層，以及隨後可設置條紋狀 凸部對應於被移除位置。當條紋狀凸部係事先形成時，由 於技術上難以於凸部上形成光罩而該光罩具有比條紋狀凸 部見度更窄的寬度，故難以形成由比凸部寬度更窄的第二 邊固疋的活性層。但於形成條紋狀凸部前，於相對大平坦 面上，相對谷易形成比欲用來形成脊之光罩更薄的光罩。 因此薄光罩係形成於一部分上，該部分上將形成由第二側 邊固定的窄活性層（被罩蓋部分為其上欲形成第二側邊固定 的窄活性層部分），其兩側部分蝕刻至低於活性層而形成第 一遮光層形成平面。此時，於薄光罩兩邊以外的全體部分 形成光罩。隨後，遮光層材料係嵌置於藉蝕刻移除部分， 該部分藉蝕刻移除至與半導體層表面相等高度。然後，形 成形成脊用之光罩，光罩兩邊經蝕刻而形成脊。如此，如 圖10所示，可形成寬度比凸部8更小的活性層於發射平面附 近。如此可更強力侷限透射光。此外於此等案例中，經由 生長適當半導體層於第二側外债j，因而至少嵌置薄成形的 條紋狀活性層一邊，可防止於藉割裂形成共振器平面時， 發射端的附近斷裂。 -27- 557618 A7 B7 五 發明説明（25 ) 穑：::：，本發明巾，經由提供活性層之寬度小的部分於 積層…構之發射端側而形成遮光層％成平面，#得一種 結構，該結構可有效防止雜散光之釋放至外側，同又時經由 ;文=層寬度’可變更波導導引光性質。特別當形成的 弟二側邊，讓活性層寬度變小至波導區附近時，可完全獲 得折射率差異（非折射率有效差異，乃折射率實㈣異），因 此透射模式的控制性變特佳。相反地，因具有第一側之部 分為波導區，丨中折射㈣異可藉由形成條紋狀凸部而有 效設定該差異，故本具體實施例中，於連續波導區形成折 率差異70全被设定之一區以及折射率差異有效設定之一 區。利用此種情況，可調整本發明之雷射裝置之發射光的 發散角。 (積層結構） 本發明之半導體雷射裝置中，用作為積層結構之第一導 電型半導體層、活性層或第二導電型半導體層之半導體， 可使用氮化物半導體如GaN、Α1Ν及InN以及III-V族氮化物 半導體（InxAlyGarx-yN，（^^(^^^^，其為前述 氮化物半導體之混合晶體。使用氮化物半導體之較佳範例 中就本發明之半導體雷射裝置特別說明如後。此處使用氮 化物半導體之雷射裝置為使用氮化物半導體於積層結構任 一層的半導體雷射裝置，該積層結構中，第一導電型半導 體層、活性層、以及第二導電型半導體層係以此種順序積 層，較好半導體雷射裝置使用氮化物半導體於全部各層。 特別具有氮化物半導體之包被層分別設置於第一導電型半 五、發明説明（26 ) 導體層及第二導電型半導體層，波導係形成於活性層及其 附近。至於經由使用氮化物半導體（氮化物半導體雷射裝置） 結構化的半導體雷射裝置之更佳結構，η-型氮化物半導體 層係用於第一導電型半導體層，p—型氮化物半導體層係用 於第一導電型半導體層，以及含有含銦氮化物之半導體層 用作為活性層。 (氮化物半導體） 至於用於本發明之雷射裝置之氮化物半導體，有GaN、 A1N及InN以及III-V族氮化物半導體（InbAldGai b dN，〇 $ b， OSd，b+dgl)其為GaN等的混合晶體。此外，删可用作為 III族元素或混合晶體其中部分v族元素氮以砷或磷替代。此 外，各導電型雜質可添加至此種氮化物半導體而獲得所需 V電型。至於氮化物半導體使用的n_型雜質，特別族及 VI族元素如si、Ge、Sn、S、0、Ti、Zr等，較好使用Si、 Ge及Sn及更好使用矽。此外，作為p_型雜質，特別使用& 、Ζη、Μη、Cr、Mg及Ca且較好使用Mg。使用氮化物半導 體之雷射裝置將就本發明之雷射裝置特別說明如後。此處 使用氮化物半導體之雷射裝置表示氮化物半導體係用於積 層結構之任一層，其中積層第一導電型層、活性層及第二 導電型層，較好氮化物半導體係用於全部各層。例如包含 氮化物半導體之包被層係分別設置於第一導電型層及第二 導電型層，活性層係設置於二包被層間而形成波導。特別 第一導電型層含有η-型氮化物半導體層，第二導電型層含 有Ρ-型氮化物半導體層，以及活性層含有含銦氮化物半導 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公澄) -29- 557618
此外於氮化物半導體雷射裝置中，當n•型包被層及p_型包 被層設置而結構化波導區時，導引層及電子侷限層可設置 於各包被層與活性層間。 本發明之氮化物半導體雷射元件各層之較佳結構說明如 後。 (N-型包被層） 於使用本發明之氮化物半導體之雷射裝置中，作為用於 型包被層之氮化物半導體，折射率有足夠差異可用來侷限 光係没疋於p-型包被層，較好使用含鋁氮化物半導體層。 此外’此層可為單層膜或多層膜。特別如實例所述，另外 可使用其中積層AlGaN及GaN之超晶格結構。此外，此種n_ 型包被層可作為載子侷限層及光侷限層，於前述多層結構 案例’可生長含鋁氮化物半導體，較好為A1GaN。又，此 層可攙雜η-型雜質或可未經攙雜。另外於實例顯示之多層 膜層’組成該多層膜層中之至少一層可經攙雜。於具有長 波長430至550奈米振盪波長之雷射裝置中，此種包被層較 好為攙雜η-型雜質之GaN。此外，於ρ_型包被層之膜厚度並 無特殊限制’反而藉由形成不少於100埃而不多於2微米之 層’較好藉由形成不少於500埃而不多於1微米之層，可發 揮作為光侷限層之充分功能。 (活性層） 本發明中，當本發明之半導體雷射裝置係經由使用氮化 物半導體結構化時，含括一層含銦氮化物半導體層於活性 -30- 本紙張尺度相中_家標準(⑽）Μ規格(⑽χ 297公董） 五、發明説明（28 ) 層’可產生於紫外光區以及由藍至紅之可見光區波長範圍 之雷射光。此外，含銦氮化物半導體層於活性層暴露於空 氣時於某些情況下造成驅動雷射裝置劣化之極為主要的裝 置。但於本發明中，因與發射部分隔離的波導區為經由設 置一脊於未達到活性層深度而結構化之波導區，故可將裝 置的劣化抑制至最低程度。其理由如後：因銦具有低熔點， έ銦氮化物半導體為容易劣化與氣化，於姓刻時容易斷裂 的材料。此外，活性層暴露後處理時，難以保有其結晶度 ，結果導致裝置壽命縮短。 此處活性層可為量子井層，該種情況下可為單一量子井 或多重量子井。較好經由採用量子井結構，可獲得發射效 率絕佳且具有高輸出之雷射裝置及緣發射裝置。較好如前 述，作為氮化物半導體之活性層，使用含銦氮化物半導體 。特別較好使用以八1?(1%(^?^(〇^^1，〇<}^1，001) 。於此種情況下，表示於具有量子井結構之活性層，較好 使用此處所述氮化物半導體作為量子井層。此外，由近紫 外光至可見光綠光波長區（38〇奈米至55〇奈米），較好使用 InyGa^yNCiXycl)。此外於比紅光更長的波長區同樣可使用 。此處主要經由改變銦晶體之混合比y， 可獲得預定波長。於不大於38G奈米之短波長區，因對應 GaN帶隙之波長為365奈米，且因需要帶隙能幾乎等於㈣ 帶隙能或略大之帶隙能，例如使用A1JnyGai_”N(〇<x “， 0<y$ 1，x+y$ 1) 0 當活性層具有量子井結構時 經由採用不小於10埃至不 五、發明説明（29 於300埃，較好不小於20埃至不大於2〇〇埃範圍作為井層 ^寺定膜厚度，可降低Vf(臨限電流密度）。此外由晶體生長 硯點’當厚度為20埃或更厚時，可獲得膜厚度有大散射且 了有相對均勻膜性質之層。經由採用2〇〇埃或以下之厚度， 變成可讓晶體生長而抑制晶體缺陷。活性層之井層數目並 無特殊限制，反而為1或1以上。此時當井層數目為4或4以 ^時’若組成活性層之各層厚度變大，則全體活性層厚度 =大、、U果導致Vf升高。因此較好經由採用i 〇〇埃或以下之
犯圍作為井層厚度來將活性層厚度抑制降低。於高輸出W ’經由採用不少於1而不多於3作為井層數目，可獲得呈有 高發射效率之裝置，故為較佳。 又寸八有 、此外’井層可攙雜ρ”戈η_型雜質（受體或施體）、或 或未經攙雜。但當使用含銦氮化物半導體作為井層時，、若 :型雜質濃度變高，則結晶度傾向於劣化，故較好^型雜質 /辰度被廢低來獲得具有較佳結晶度之井層。特別較好生長 未、&攙雜之井層俾獲得最高結晶度。特別較好 度為…。16/立方厘米或以下。η-型雜質濃度 以下之狀態乃雜質濃度極低狀態，此種狀態可稱 木貫含^型雜質之井層。此外，若井層攙雜卜型雜質， 田攙雜的η-型雜質濃度係於不小於卜型雜質濃度為^ X 1〇18 X的立方厘米範圍時，則可將結晶度的劣化抑 制為低度劣化，以及可提高載子濃度。 遮光層組成並無特殊限制，反而可使用與井層相同的氮 化物半導體。特別含銦氮化物半導體例心咖其具有鋼晶 本紙張尺度勒鮮(GNS) A娜 -32- 五、發明説明（3〇 ) 體混合比比井層混合比更低，以及可使用含鋁氮化物半導 體如GaN、AlGaN等。此時遮光層需要具有比井層更大的帶 隙。至於特定組成，可使用y5<l , α>/3)、 GaN、AWGai-rN(0<r $ 1)，較好可使用 ιηπαι^Ν(〇$ 万 <1，α > yS )及GaN形成具有較佳結晶度之遮光層。其理由 如後··當包含含銦氮化物半導體之井層係直接生長於含鋁氮 化物半導體如AlGaN上時，結晶度傾向於減低，井層功能 低劣。當Α1Τ Gap Ν(0< γ S1)用作為遮光層時，可藉由設 置含鋁遮光層於井層上、以及設置使用In〃Ga^N(〇S冷< a>yS)及GaN之遮光層於井層下之多層膜遮光層而防止結 晶度的減低以及井層功能的劣化。如此於多層量子井結構 由井層固疋之遮光層並非特別限於一層（井層/遮光層/井 層），反而可設置具有不同組成、雜質含量等之多層遮光層 ，例如兩層或兩層以上之遮光層、「井層/遮光層（1)/遮^ 層（2)/···/井層」。此處α為井層之銦組成比，較好經由採用 讓遮光層之銦組成比Θ係小於井層之銦組成比α。 遮光層可攙雜η-型雜質，&可未經攙雜。較好遮光層係挽 雜η-型雜質。此時較好遮光層之η_型雜 心立方厘米或以上，其上限為lxl0,立方 如於無需南輸出之LD案命卜較好η·型雜質之含量範圍為不 小於5 X 1016/立方厘米而不大於2 χ 1〇18/立方厘米。此外， 於具有較高輪出之LD案例，較好攙雜濃度係於5 χ ι〇17/立 方厘米至不小於1 Χ，/立方厘米，更好於不小於1 X 10力 立方厘米至不大於5 χ的立方厘米之範圍。當以類似之高 -33 - 557618 五、發明説明（μ ) 濃度攙雜時，較好井層實質未含卜型雜質，或生長未經攙 …的井層如别述，經由於前述範圍攙雜，可以高濃度注 入載子而獲得較佳結晶度。 當攙雜η-型雜質時，活性層之全部遮光層皆可經攙雜，或 部分遮光層可以η-型雜質攙雜。當部分遮光層以η•型雜質攙 雜時，較好攙雜設置於遮光層之心型層側的遮光層。特別 經由攙雜由η-型層側計數之第η層遮光層βη(；Ν=ΐ、2、3·..) ，可將電子有效注入活性層，如此可獲得發射效率及内部 量子效率絕佳之裝置。此非僅限於遮光層，於井層之例亦 為真。當二者皆經攙雜時，藉由攙雜由η•型層算來第η層遮 光層 Βη(Ν=1、2、3.··)以及第 m層井層 Wm(m=1、2、3 ·)， 換言之經由始於接近n-型層側攙雜，可獲得前述趨勢效果。 遮光層厚度並無特殊限制，反而為5〇〇埃或以下，特別如 井層之適用範圍係於不小於1〇埃至不大於3〇〇埃之範圍。 於使用本發明之氮化物半導體之雷射裝置，以積層結構 為佳，其中第一導電型層具有η-型氮化物半導體，而ρ-型氮 化物半導體係用於第二導電型層。特別η_型包被層及型包 被層係設置於各導電型層來結構化波導。此時，可將後述 導引層及電極侷限層設置於各層包被層與活性層間。 (Ρ-型蓋層） 作為設置於ρ-型包被層與活性層間之Ρ-型蓋層，較好使用 AlGaN等，結果導致於活性層獲得具有侷限載子效果層， 因可降低臨限電流故容易發生振盪。AlGaN可攙雜p-型雜質 ，或可未經攙雜。厚度較好為500埃或以下。 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 五、發明説明（32 ) (導引層） 本發明中，經由設置p-型及η·型導引層夹持活性層於 被層更内側（活性層側）而形成光波導，可形成絕佳波導。此 時波導（活性層以及夾持活性層之二導引層）厚度較好為咖 埃或以下。當厚度為6_埃或以下時，可抑制振盪臨 流的快速升高。更好經由採用4500埃或以下，於美底模式 可連續振Μ ’具有長期使用壽命，帶有抑制降低^振^ 限電流。此外，二導引層被形成為幾乎相等厚度，較好不 小於100埃而不大於i微米，更好不小於500埃而$大二2〇〇〇 埃。至於用於導引層之氮化物半導體，經由與設置於盆外 侧之包被層做比較，可選擇適合用於形成波導之折射率， 可使用單層膜或多層膜。特別未經攙雜之GaN較好用於370 奈米至470奈米之振盪波長，InGaN/GaN多層獏結構較好用 於相對長波長區（4 5 0奈米或以上）。 (P-型包被層） 於使用本發明之氮化物半導體之雷射元件，較好設置含 型氮化物半導體（第一 p-型氮化物半導體）之卜型包被層作為 第二導電型層或第一導電型層。於其上方，含心型^化物 半導體之π-型包被層係設置於一層導電型層上，該導電型 層係與其上設置p_型包被層之導電型層不同，俾形成積層 結構的波導。此外，作為用於此種p_型包被層之氮化物半 導體，設定足夠用以侷限光之折射率差異，較好使用含鋁 氮化物半導體層。此外，此層可為單層或多層膜。特別如 貫例所示’该層可為其上交替積層AlGaN及GaN之超晶袼会士 本紙張尺度it用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -35- 557618
構。因超晶格結構可獲得較佳結晶度，故以超晶格結構為 較佳。此外，此層可攙雜P-型雜質或未經攙雜。另外如實 例所示’多層膜層中，可攙雜組成超晶格之至少一層。於 具有振盪波長430至550奈米長波長之雷射裝置，此包被層 較好為攙雜p-型雜質之GaN。厚度並無特殊限制，反而可經 由形成不大於100埃而不小於2微米，較好形成不小於5〇〇埃 而不大於1微米範圍之p-型包被層發揮充分光侷限層功能。 本發明中，後述電子侷限層及光導引層可設置於活性層 與P-型包被層間。此處當提供光導引層時，以下式結構為 佳’其中光導引層也設置於η-型包被層與活性層間俾由光 導引層來夾持活性層。此種案例中獲得SCH結構，經由讓 包被層之鋁組成比高於導引層之鋁組成比，設定折射率差 異，而藉包被層侷限光。當包被層及導引層分別係由多層 膜形成時，可藉鋁平均組成決定鋁組成比之幅度。 (P-型電子侷限層） 此外，設置於活性層與P-型包被層間且較好設置於活性層 與P-型光導引層間之P-型電子侷限層，為一種具有侷限載子 於活性層功能之層，以及經由降低臨限電流而促成載子振 盪。特別使用AlGaN。特別經由採用其中卜型包被層及卜型 電子侷限層係設置於第二導電型層之結構，可獲得更有效 的電子侷限效果。當AlGaN用於此層卜型電子侷^層且較好 經由攙雜p-型雜質時，可確切發揮前述功能，但即使未經 攙雜層也具有前述載子侷限功能。厚度下限至少為1〇埃'， 較好為20埃。此外，經由形成500埃或以下之厚度以及採用 -36 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ~ -----—__ 五、發明説明（34 ) x=0或0以上，較好〇·2或〇·2以上於AlxGahN組成，可預期 獲得前述效果。此外，侷限孔於活性層之n_側載子侷限層 亦係於η-型層側。除非補償值（活性層間帶隙差異）係設定至 電子侷限程度，否則孔之侷限係屬可能。特別可應用如同 用於Ρ-側電子侷限層的相同組成。此外為了讓結晶度變更 佳，該層可由不含鋁氮化物半導體製成。特別，可使用與 活性層之遮光層的相同組成。此種情況下，較好載子侷限 用η-側遮光層係設置於活性層之最為[型層側上，或可設置 於接觸活性層之η_型層。同理，經由，及η_㈣子％ 限層，較好該侷限層接觸活性層，該等層可將載子有效注 入活性層或井層。至於m於活性層，接觸ρ_侧或η_ 側層之層可用作為載子侷限層。 (電極） 於本發明之半導體雷朴裝置，形成於條紋狀凸部之ρ_侧電 極以及設置於η_側層（η_型接觸層）之卜侧電極並無特殊限制 ，反而較好使用可獲得與氮化物半導體做較佳歐姆接觸的 材料。經由形成對應於條紋狀凸部，肖凸部為波導區，可 有效進行載子的注人。另外，氮化物半導體可設置成經由 膜而與波㈣接觸。料，歐姆電極係設置成接 ==可Ϊ置襯塾電極其包含適用於黏合材料。本具 貫中，獲得-種結構，其中於形成第一 設置開口而形成歐姆電極，有個開口的第一絕緣膜進一步 形成於其上，襯墊電極形成於其上。至於特定材料， 侧電極之例可使用Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Rh、AuRu:w 本紙張尺度it财關家標準(CNS) A4規~i^0X297公董 -37 - 557618
五、發明説明（35 ) " ' --
Zr Mo、Ta、Pt及Ag及其氧化物及氮化物的材料。如此 可使用單層、前述之合金或多層膜。
於n_側電極之例，可 Ru、W、Zr、Mo、
Ta、Pt、Ag等以及單層、其合金或多層膜。 (絕緣膜） 、於本發明之半導體雷射裝置，較好保護膜係形成於條紋 狀凸邛之側上、以及形成於該側連續暴露面（平面）上。當 只形成於凸部保護部分時，絕緣性質無關緊要，但經由使 用絕緣保護膜，可獲得一種膜，該膜具有作為防止電極間 短路之絕緣膜功能，以及作為保護暴露層之保護膜功能。 特別較好使用Si〇2、Ti〇2及Zr〇2之單層膜或多層膜。另外 如前述，絕緣膜可透過電極形成為多層膜。 此處’於使用氮化物半導體之雷射裝置，經由設定含鋁 氮化物半導體層之一個位置，於該位置欲設置條紋狀脊， 以及提供絕緣膜於暴露氮化物半導體表面以及於凸部側， 可獲得較佳絕緣，如此，即使當電極設置於絕緣膜上時也 了獲彳于不會漏電流之雷射裝置。其理由如後：由於含铭氮化 物半導體中，幾乎沒有一種材料可做較佳歐姆接觸，即使 當絕緣膜及電極設置於半導體表面上亦沒有具較佳歐姆接 觸的材料’故可達成適當絕緣，幾乎不會產生漏電流。相 反地’當電極係設置於不含鋁之氮化物半導體表面上時， 於電極材料與氮化物半導體間容易形成歐姆接觸，以及當 電極係經由絕緣膜而形成於不含鋁氮化物半導體表面時， 由於絕緣膜以及電極之膜性質，當有細孔存在於絕緣膜時
五、發明説明（36 ) 造成漏電流。因此理由故，為了解決此項問題，須做下述 考慮，絕緣膜係形成於充分維持絕緣厚度，或形成於電極 並未加諸暴路半導體表面之形狀或位置，如此雷射元件設 計上有重大限制。此外，欲設置脊（凸部）的位置也有其重要 性。形成脊（凸部）時暴露的脊兩侧之氮化物半導體表面（平 面），比脊（凸部）側邊占據極大面積；經由於此種表面維持 較佳絕緣性質，可獲得一種雷射裝置，其具有高度設計自 由度，可應用多種電極形狀，可自由選擇電極形成位置， 形成脊（凸部）時為極優異。此處至於含鋁氮化物半導體，特 別適合使用AlGaN或前述AlGaN/GaN超晶格多層膜結構。 具體實施例2 於本發明具體貫施例2之半導體雷射裝置，類似具體實施 例1，經由提供遮光膜於共振器平面附近，可防止光由波導 區釋出至外側（雜散光），且具有與具體實施例丨相同結構， 為了形成難以被撕離的遮光膜，包含如同組成遮光膜之相 同元件之透光膜9a係設置於遮光膜與積層結構間（圖nA圖 13C) 〇 於本具體實施例2之雷射裝置，具有預定遮光性質之膜， 利用當組成比不同時，即使相同元素組成的化合物也具有 不同的物理性質及化學性質，而於積層結構表面上形成具 有良好黏著性以及預定遮光性質之膜。表示例如當特定金 屬之氧化物膜用作為遮光膜時’含氧比率與遮光膜之含氧 比率不同之氧化物用作為遮光獏與積層結構間之透光膜。 特別表示，含有較多氧而高度可透光之氧化物用作為透光 本紙張尺I通用+ ®目家鮮(CNS) A4規格(21G X 297公|了 -39 - 557618 五、發明説明（37 ) 金屬而可高度遮光之氧化物用作為遮光膜。 --貫把例2中’使用具有此種性質之材 1經由變更㈣成時的條件，容易獲得此種膜。生長時欲 變更的條件為用來形成膜事詈 产 乂朕戒1之可變更條件，例如使用之 氣體流速及組成比、以及氣體供應方向、以及裝置空 度、氣氛、溫度等。 、工 若單純提供有不同透射比的材料，也可經 於絕緣透光膜如二氧化石夕，獲得光遮蔽效果。但== ^吏用不同材料如原料之製造過程困難，或出現黏著性問 題。回應於此，若光學性質可經由使用相同原料改變，以 及/、、、’呈由麦更相同裝置之膜形成條件改變（因膜可連續製造） ’則可防止混合異物。本具體實施例2中’介於透光膜與遮 光膜間，可形成具有透光率介於二膜透射比間的中間膜。 如此，經由漸進改變透射比，光幾乎完全可藉遮光膜遮斷 。如此，當組合具有組成元件之膜積層時，比較積層包含 不同元件之膜案例，可獲得具有絕佳黏著性之保護膜（遮光 膜）。 此外，替代逐步變更膜形成條件而形成多層膜之方法， 經由漸進連續變更條件的組成分級層，可形成透光膜及遮 光膜。即使於此種情況下，由於組成最終改變為可遮斷光 的組成，本發明中，此種組成分級膜可為其中膜底側（接 觸積層結構該側）可透射光，至於於較高階位置，光透射率 下降，換言之光遮蔽性增強。 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 五、發明説明（38 ) 至於於積層結構表面上形成透光膜及遮光膜之方法，有 氣相生長法，例如物理氣相沉積法（PVD&)及化學氣相沉積 法（CVD法）。採用此等方法時，經由變更條件，容易獲得具 有不同組成比之膜。本發明中，較好使用pvD方法，也可 使用濺鍍法及真空氣相沉積法。當使用此種方法時，由於 包含如同本發明之相同元素之透光膜及遮光膜係使用相同 原料製成，故可接續形成多層膜。因此理由故，可避免混 入雜質等，形成有高純度膜，無寧更換原料耗用時間。藉 由改變製造條件，可形成具有緊密度及光學性質二者之^ 光膜。至於用於遮光膜及透光膜之較佳材料，以可經由變 更組成比而改變透光率之材料。較佳材料例如包括金屬氧 化物、氮化物及氟化物。特定材料為Rh、Si、丁丨、A1、& 、Nb、Mg、V、Fe、Co、Ni、〜、&、Ga、γ、△、、 h、Pd、Ag、Sn、In、Hf、Ta、w、Ir、PaAu。此等材 料可單獨使用或組合多種使用。 此外，可使用具有對應組成比的不同結晶度之膜。由於 結晶度不同時，利用結晶度的差異，光學性質也改變，可 形成具有較佳黏著性之具有預定遮光性質之膜。例如有高 結晶度之膜用作為透光膜，具有低結晶度之膜用於該膜上 方作為遮光膜。如此利用下述事實，冑高結晶度之膜緊密 形成’容易產生有高透射比及均勻結晶度之膜，此外，因 具有低結晶度之膜為對光而言為不規則的晶格，故其光透 射率低。以藉㈣法等形成膜為例，當嘗試讓條件（例如氣 壓)變溫和而形成具有遮光性質之不規則晶體時，傾向於獲 五、發明説明（39 ) 得可撕離膜。但替代於半導體上直接形成此種可撕離膜， 紅由於具有較佳結晶度且含相同元素的緊密透光膜上形成 膜，則形成的膜可用作為遮光膜。 y 此外，本發明中，前述材料中特別鍺氧化物（代表例為氧 2铑）乃形成遮光膜及透光膜之較佳材料。經由使用此種鍺 氧化物作為遮光膜以及作為透光膜，可形成具有良好黏著 性且可有效遮光的膜。此外，因铑氧化物具有熱穩定性， 故可獲得穩定遮光膜，其中於製造步驟或使用時遮光膜幾 乎不會出現劣化現象。特別經由將遮光膜形成於共振器平 面附近而略與共振器平面隔開位置，可獲得絕佳FFP，而未 降低斜率。此外，此種铑氣化物特佳用於一種雷射裝置， 其中雷射裝置主束波長係於紫外光至較短波長可見光區範 圍。特別經由使用包含氮化物半導體且具有主束波長於約 360至420奈米之半導體雷射裝置，由於可提升遮光效果， 故可有利地遮斷雜散光且減少紋波。 遮光膜總厚度較好為5〇〇埃至loooo埃及更好為1〇〇〇埃至 5〇〇〇埃。厚度小於1000埃時，光容易透射，遮蔽效果降低 ’故不佳。 此外’透光膜總厚度較好為1〇〇埃至1〇〇〇埃及更好為2〇〇 埃至600埃。厚度小於200埃時，透光膜本身變成可撕離故 不佳。此外，厚度過大時，生產力降低故不佳。 此外’保護膜組合遮光膜及透光膜厚度較好為總厚度5〇〇 埃至20000埃，包括中間層設置於其間的案例。 此外，至於遮光膜之設置位置以共振器平面附近為佳。 本紙張尺㈣财_家鮮(CNS) Μ規格(_〉〈挪公豐)_ -42- 557618 五、發明説明（40 遮光板位置可位於共振器端的相同平面、或位於共振器端 的不同平面。較好遮光膜係形成於不同平面。特別如同且 體實施例1，共振器平面兩側末端被移開至低於光發射侧^ 振f平面附近之活性層，以及積層結構角隅部分移開。藉 由前文說明，具體實施例2之雷射裝置具有如同具體實施合; 1雷射裝置之相同作用及效果。 具體實施例3 本發明之具體實施例3之半導體笋射裝置具有至少二保護 膜（第一保護膜109以及第二保護膜11〇，第二保護膜具有比 第一保護膜109更低的透射比），於垂直光共振方向ς一端 具有不同透光率，經由設置有不同透光率之二保護膜於一 端，可控制光由一端釋出。特定形式顯示於圖14八至14。。 鑑於具體實施例3該圖，與具體實施例丨相同的部件係標示 以相同符號表示。圖14C為圖14Α之XIVC〇QVC剖面圖p本 具體實施例3中，如圖14C所示，條紋狀凸部（脊）8設置於積 層結構，其中第一導電型半導體層（n-型氮化物半導體層Η 、活性層3及第二導電型半導體層（ρ_型氮化物半導體層積層 於基板12上，經由設置共振器端於垂直條紋縱向方向兩端 上二形成波導區，其中條紋方向為取向方向（共振方向）。共 振器端之一為發光側共振器端（發光平面）其具有主要發光至 外側的功能，另一端為光反射側共振器端（監視器端）其具有 主要於波導區反射光之功能。第一絕緣膜1〇係形成於條紋 狀凸部(脊)8-側、以及形成於接續於此側之積層結構上表 面。與Ρ-型氮化物半導體層做歐姆接觸之條紋狀ρ-側歐姆電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 χ 297公釐） •43. 五、發明説明（41 ) 極5，係透過第一絕緣膜1〇，設置於厂型氮化物半導體層2 之凸部8上表面上。此外，於沿積層結構暴露之&型氮化物 半導體層，與η-型氮化物半導體層做歐姆接觸之卜側歐姆電 極7係以條紋狀方式形成。二電極係概略平行設置。此等電 極上，又設置有個開口的第二絕緣膜u，分別形成ρ·側襯 墊電極4及η-侧襯墊電極6，因而透過此第二絕緣膜丨〗而接 觸歐姆電極。 本具體貫知例3之半導體雷射裝置中，經由設置有透光率 之保護膜於垂直波導區光取向方向之一端，可控制光的釋 出。特別，經由設置有高透光率之第一保護膜1〇9於共振器 平面發射側之發射部件，可防止共振器平面的劣化，同時 容易發射雷射光。此外經由設置第二保護膜11〇，其具有比 第一保護膜109更低的透光率，於共振器平面之發射側發射 部件兩側上，雜散光不會由發射平面附近釋出。藉此於本 具體實施例3之半導體雷射裝置，可防止雜散光釋放至外侧 ，且抑制紋波的出現。 具有此種結構之具體實施例3雷射裝置中，含活性層之發 光區發射的光主要取向於波導區，經由波導區（發射平面）一 端發射於共振器平面而變成雷射光（主束）。但當發射端之共 振器平面暴露時，發射平面容易於高輸出下劣化，容易產 生COD。此外，部分光由波導區洩出變成雜散光，雜散光 於裝置透射，且經甴發射平面以外的其它部件釋出至外側 。此釋出光重豐主束而產生紋波。此處不會出現雜散光， 以及不會發生以全反射角度透射至裝置末端而釋放至外側 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) -44 - 557618 A7 B7 五、發明説明（42 ) 的雜散光。全反射雜散光再度朝向裝置内側反射，於裝置 内部重覆反射至其到達全反射角之一端。重覆反射過程中 ’雜散光共振及放大。然後當放大後之雜散光釋出至外側 ,雜散光混入主束而產生紋波。經由如同本具體實施例3， 形成有不同透光率於一端之二保護膜，可控制光的發射（ 可抑制光發射通過發射平面以外部分）。 本具體實施例3之半導體雷射裝置中，全部或部分保護膜 了重豐於兩張具不同透射比的保護膜接觸位置。經由如同 於圖14A，保護於共振器平面的發射平面兩側上的第二保護 膜110，以及設置第一保護膜109因而覆蓋該保護膜，如圖 14B所示，獲得一種結構，其中唯有第一保護膜1〇9係形成 於發射平面上，第一保護膜109係積層於發射平面兩側上（發 射平面附近）第二保護膜11〇上。此外，本發明中，發射側 末端結構係如具體實施例1結構化；如圖丨7B所示，第一保 護膜109設置於寬廣範圍之共振端、非共振端、以及第二側 之全端側；第二保護膜110可設置於其上，共振器端除外。 如此，若第一保護膜1〇9及第二保護膜110重疊部分為發 射平面之發射側以外部分，則可首先形成保護膜丨〇9及第二 保護膜110中之任一者。較佳形成順序可依據保護膜材料等 選定。此外，藉重疊形成，可進行成形，故半導體層不會 暴露於邊界。 此外，本發明中，如圖15所示，第一保護膜109與第二保 護膜110不會彼此重疊。藉由此種設置，可有效利用各別透 光率的差異；經由無重疊部分，因膜厚度不會增厚，故變 -45-
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五、發明説明（43 ) 成難以實體遮斷主束。 此外，可形成一端，其中既去兮 、r既禾叹置第一保護膜109也未設 置第二保護膜1 10。於形成保譁膜 乂怵叹胰之例，隨後經分割依據一 P白而疋出現一端，如圖1 6，-*禪古雈勝比+ / 一保邊膜皆未形成於基板12 — 端。但因以雷射光發射部分隔開故不成問題。 此外，當發射通過共振器平面之雷射光紋波小時，具有 南透光率ϋ護膜1G9可設置於發射側之共振器平面上 ，可使用與第一保護膜109相同的第二保護膜丨丨〇。 如前文說明，本具體實施例3中，經由設置具有不同透光 f = -保㈣於共振H平面之—端±，光透射部分限於規 疋範圍俾控制光的釋出，如此可穩定獲得較佳FFp。本具體 實施例3中，可穩定獲得較佳FFp，而未如同具體實施例丨處 理裝置的本身，未影響雷射束的性質。 具體實施例4 如圖17A、圖17B、圖18A及圖18β所示，本具體實施例4 之半導體雷射裝置係經由施用具體實施例3之第一保護膜 109及第二保護膜11〇至半導體雷射裝置（具有如對具體實施 例2說明的相同末端結構）獲得，其中共振器兩端被去除至 低於光透射侧共振器平面附近的活性層，積層結構的角隅 部分被移除。換言之，本具體實施例4之半導體雷射裝置中 ’於垂直積層結構之條紋狀波導區光取向方向之方向的一 端非為單一平面，且係由發光平面的共振器端以及非共振 端組成’該非共振器端係位於共振器端的不同平面上。 此外’即使由平行積層結構之條紋狀波導區光取向方向平 -46- 本紙張尺度適用巾_豕標準(CNs) Μ規格(21Q χ撕公釐) 557618 A7
面議視，可獲得活性層截面與波導區隔開的第一側，以 及位置較接近波導區之具有活性層截面之第二側。第一保 護膜⑽係設置於共振器平面上，共振器平面為發光平面（圖 17B)’同時’第二保護膜⑽係設置於非共振器平面及第二 側上（圖17A)。特別，至少第二保護膜⑽係設置於含活性 層截面之非共振器平面上，該非共振器平面與共振器端非 位於同-平面’以及至少第二保護膜⑽係設置於較為接近 波導區之第二端，·第一保護膜1〇9係設置成覆蓋共振器端及 第二保護膜110。 ，如此，本具體實施例4中’具有低透光率之第二保護膜係 設置於接近波導區之第二侧上以及設置於非共振端上，如 此難以釋出光’有高透光率之第一保護膜形成於發射側之 共振器平面上，如此有效發射雷射光，同時防止釋出雜散 光。 此外本具體實施例4之半導體雷射裝置中，經由如同具體 實施例1限制發射側上的活性層寬度，也可改良束性質。本 具體實施例4中，因第一及第二保護膜設置於裝置表面前需 要處理裝置的本身，故具體實施例3之工作能力優異。但具 有寬廣發散角之雷射束可經由控制活性層寬度獲得，如此 改良束性質，結果獲得具體實施例3所未能擁有的優異。又 因第二保護膜110可設置於共振器平面前方，故可有效減少 紋波。 此外如同於具體實施例丨，具體實施例4之半導體雷射裝 置可形成為脊側壁（側）及第二侧係位於同一平面上。但當形 -47-
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^細而薄之脊時，由於難以於脊寬度方向偈限光，無法獲 得較佳性質，故較好形成為第二側，讓活性層寬度係大於 條紋狀凸部（脊）寬度，如圖17及圖18所示。此外，因經由讓 發射侧一端活性層寬度大於脊寬度，故可提升強度，幾乎 不會發生斷裂，可穩定形成共振器平面。特別於脊寬度狹 窄形成案例，當暴露於發射平面之活性層截面寬度對應於 脊寬度變窄時，共振器平面未於預定位置割裂，反而藉割 裂形成平面時斷裂。但經由暴露活性層截面之寬度大於發 射平面的脊寬度，可穩定切割共振器平面。 於本發明之第二保護膜施用於末端結構，於該末端結構 設置共振器端及第二側二者，當保護膜設置為二者時，保 漢膜有效。但保遵膜只可設置於其中一者，或可連續設置 。此外’第二保護膜可形成於一平面（斜面）上，該平面係形 成於共振器端及第一側上方。 此外’非共振器平面及第二側可如具體實施例1說明以各 種方式改變。 此外，設置第二保護膜，因而至少覆蓋光透射層即足。 因此可設置成覆蓋至少活性層，可未形成於含活性層的全 體平面上。較好第二保護膜也設置於一層，該層由於形成 導引層等而光容易透射通過該層。 具體實施例3及4之第一保護膜1 〇9及第二保護膜1丨〇之較 佳材料說明如後。 至於用於第一保護膜及第二保護膜之材料，可使用導體 、半導體及絕緣體中之任一者。但當使用導體時，要求導 -48 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557618 A7 --------- B7 五、發明説明（46 ) *~〜 體設置成不直接接觸電極，以防短路，以及以防遮 結構的電流流動。此外，當使用半導體時，以具有比^ 層更大帶隙之第-保護膜為佳。此外，較好使用具有2 性層更小帶隙之第二保護膜。此等材料中之最佳材料可贫 據裝置結構、製造步驟、製造方法等選用。 此外，作為第一保護膜可使用電介質多層膜。因此伴产 有光容易透射功能以及特別保護活性層暴露端功能。思 此外，至於用於第一保護膜及第二保護膜之特定材料可 使用下述材料。其中，有較高透光率之材料用作為第一保 護膜，具有比第一保護膜更低的透光率之材料用作為第= 保護膜。但因第一及第二保護膜係經由比較其透光率選I ，故依據選用材料而定，某些情況下經由組合其它材料， 可使用第一保護膜材料作為第二保護膜。 換言之，無庸怠言雷射光主要通過其中發射之部分為波 導區一端。本說明書中，波導區此端係用作為發射平面戋 發射部分。例如於具體實施例丨，帶有有限寬度之共振器端 本身為發射平面。但當發射側端係由具體實施例3之單一平 面組成時’單一平面中作為波導區一端之部分為發射部分 或發射平面。 與通過發射部分發射雷射光相反，通過發射部分以外的 部分發射的光對雷射束形狀造成不良影響，比輕射通過發 射部分之光強度，前者強度極低。因此，單純經由讓第二 保護膜透射比略小於第一保護膜透射比，輻射通過發光部 分以外部分的光顯著減少，而對雷射束形狀不良影響受到 -49 - 本紙張尺度制巾關家鮮(CNS) A说格(210X297公釐) ' -----—丨— 五、發明説明（47 ) 壓抑。 因此於具體實施例3及4之雷射梦罟 ^ ^ ^ ^ ^„ 田射裝置，作為第一保護膜及 弟一保5又膜材料，至少於第一伴罐勝、泰 禾保5又膜透射比大於第二保護 膜透射比之條件下選用多種材料。 (第一保護膜） 至於第-保護膜之較佳材料’可使用選自化合物如以、
Mg、=、Hf、Nb、Zr、Se、Ta、Ga、Zn、Y、BiT^^ 物、氮化物及氟化物等化合物中之任 成的多層^可單獨使用或可組合使用。較括： 用Si、Mg、A卜Hf、Zr、丫及以之材料。此外至於半導截 材料可使用AIN、AlGaN及BN。至於絕緣材料，可使用si、
Mg、A卜 Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、之氧化物 、氮化物、氟化物等化合物。 此外經由以具有折射率介於空氣折射率與半導體折射率 間之材料，結構化第一保護膜，該膜可用作為抗反射（AR) 膜，如此可防止光的反射。當用作為抗反射膜時，適合第 一保護膜之折射率11^與半導體裝置其為積層結構之折射率 ns間之關係滿足：〇.75ns1/2-nARS 1.25ns1/2。較好〇·85η,2$ nAR$ 1.15ns1/2及最好 〇.93ns1/2SnAR$ ΐ·07η$"2。至於具有 此種折射率之材料例如Al2〇3、MgO、γ2〇3、Si〇2、MgF2筹 。抗反射膜係經由此專材料及控制其厚度獲得。為了獲得 抗反射膜，厚度較好符合下述條件：又x(2mAR-1)/4nAR，或 λ xmAR/2n+ A xpmAR-UMnARCmAf^l、2、3…），更好厚度 為又/4nAR或又/2n+又/4nAR(又：活性層產生之光強度）。經由 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557618 五、發明説明（48 形成保護膜而滿足此等條件，容易獲得抗反射膜。 此外’當使用如金屬材料 於積層結構表面上，兮材料叮=材科日絕緣層可形成 *接®— 可形成於絕緣層上。因此即使 料 構之黏著性不良的材料也可用作為第-保護膜材 ::卜，當本發明之注意力集中於保護發射平面時，較好 第-保«係使用折射率差異係於積層結構折射率之㈣％ = 構化：此外，經由形成折射率接近組成波導 . a (主要為活性層）折射率之材料製成的第-保護 版，即使於第-保護膜厚度或多或少改變時，光之 及透射比不變。 例如當積層結構為氮化物半導體裝置時，波長設定為約 4〇〇奈米之活性層之折射率约為2·5(但實際上折射率可依據 雜質濃度之組成比或多或少改變）。此例中，第一保護膜之 較佳折射率為2.5土跳，亦即2.25至2.75。具有折射率於此 種範圍之材料特例包括勘2〇5等。當折射率係於積層結構折 射率之_ 10 Α以内日守，可保遵積層結構，同時發光性質罕見 改變。折射率高於積層結構折射率1〇%之材料可降低臨限值 ，但造成斜率劣化。它方面，折射率低於1〇%之材料，可改 善斜率但提高臨限值故不佳。 此處，第一保護膜未形成於共振器平面發射平面案例以 及保護膜形成案例之電場強度顯示於圖19八至19(：。作為積 層結構，使用含氮化鎵（GaN)之半導體裝置。圖19八顯示未 形成保護膜案例，圖19B顯示主要形成三氧化二鋁防止反射 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 557618
案例，以及圖19c顯示Nb2〇5主要形成用以保護發射端案例 。此外，虛線顯示折射率分佈，實線顯示電場強度（光功 分佈）。 於圖l^A可知，當未形成第一保護膜時，裝置末端之電場 強度為最大。原因在於裝置末端接觸低折射率層（空氣層： 折射率1)。此種情況下，電場強度於界面變最大。因此過 量負載施加於共振器平面上，結果容易發生COD問題。 相反地§二氧化二鋁形成為第一保護膜，於電場強度 下，施加於一裝置端的負載比未形成第一保護膜案例小， 如圖19B所示。此種保護膜經由控制厚度可減少施加於共振 器平面之負載’因而作為抗反射膜。相反地，出現rin(相 對雜訊強度）性質低劣以及雜訊略增現象。因此理由故，此 種裝置可用於相對雜訊強度影響較小之用途，例如高輸出 用途。 此外’當五氧化二鈮用作為欲形成於共振器平面上的第 一保護膜時，因如圖19C所示，因共振器端之電場強度降低 ，故可壓抑施加於一端的負載而防止劣化。此外，五氧化 一鈮具有幾乎與氮化鎵相等的折射率。一端（第一保護膜表 面）反射率未如三氧化二鋁降低，如此可防止相對雜訊強度 性質的低劣。因此理由故，較好此種裝置係用於安全性重 要性較南的用途，例如光碟領域如DVR。 此外’因保護膜依據折射率及厚度而定而有多種性質， 車乂好第一保護膜厚度為人/4n或其奇數倍數。如此可減少共 振為平面的損傷。如前文說明，經由將此項以及折射率列 -52- 557618
入考慮，可獲得抗反射膜。但較好厚度為λ /4n而與折射率 無關。以單層為例，厚度為λ /4n ;以多層膜為例，厚度為 λ /2n+又/4η或其實數倍數。如此因獲得此種厚度，駐波電 場強度於積層結構端與保護膜間之界面減至最低（參考圖 19C)，故可抑制對共振器端的傷害，可改進裝置壽命。 如則文祝明，保護膜厚度之控制不僅可應用於發光側之 共振器平面，同時也可應用於形成於光侧（監視器側）的 保護膜(鏡）。用於發射雷射光，即使共振器之一劣化時性質 低劣，經由控制保護膜（鏡）厚度，讓裝置不會因來自活性層 的光也照射於光反射側上（如同發光側）才防止性質的劣化以 及改進裝置壽命。 (第二保護膜） 至於第二保護膜材料，可使用Ni、Cr、Ti、Cu、Fe、Zr 、Hf、Nb、W、Rh、RU、Mg、Ga、pt、Au、Si、pd、v、
Ta、Mo、C等材料，更好使用Ni、Cr、丁丨及si材料。此外， 至於半導體材料，可使用Si、InGaN、GaAsA Inp。至於絕 緣材料，可使用二氧化鈦及二氧化鉻。可能光幾乎不會透 射通過其巾之遮光膜較好係使用此等材料製成。至於特佳 材料車乂好使用Ti、Ti02、Si〇2、Rh〇及Zr〇2，此等遮光膜可 形成為單層膜或多層膜。為了將膜形成於預定位置，可使 用各種方法如氣相沉積、濺鍍等方法。 此處，本發明中，當欲形成保護膜時，透光率為波導區 餐出之雷射光輸出的相對值，婁欠值愈高表示透光率愈高。 匕外®透光率接近G%，光幾乎被遮斷時，則保護膜視為 557618
557618 五、發明説明（52 共振器平面之形成方法係依據基板種類改變（容後詳述）。當 使用同種基板時，例如當包含氮化鎵系列化合物半導體層 之積層結構形成於氮化鎵基板時，容易藉割裂形成共振器 平面。但當積層結構形成於不同基板上，例如當氮化鎵系 列化合物半導體層形成於藍寶石基板上時，依據基板主面 而疋基板上的割裂面未符合其上半導體層之割裂面，幾 乎不會獲得共振器平面。此種情況下，較好藉餘刻形成共 振器平面。此外當藉蝕刻形成共振器平面時，若深度蝕刻 至基板暴露出，某些情況下平面粗化，因此藉由|虫刻至至 少暴露波導區深度，可獲得較佳共振器平面。但為了讓装 置的分割更容易，較好蝕刻至基板暴露出為止。但當一端 藉蝕刻處理時，未獲得如同割裂後共振器平面所得單一平 面一端，產生高度差異，如圖14所示。此外，因蝕刻時間 的延長增加高度差異至該種程度，該種情況下要求凸起多 於共振器平面部分不會遮斷發射光。此外，二共振器平面 可藉相同方法例如割裂及蝕刻方法形成，或可藉不同方法 形成。例如其中一者經割裂而另一者經蝕刻。方法可依櫨 目的適當選用。 此外，條紋狀凸部可根據具體實施例丨等之相同方式製 ，適用於具體實施例1至3所示各種基板。 、 又可使用多種積層結構之半導體層組成具體實施例1等 示結構。 此外，當應用相同結構於具體實施例丨之發射 ^ 用具體實施例1至3說明之形成非共振器平面及第二側方法 五、發明説明（53 ) 實例 本么月中作為組成積層結構之第一導電型半導體層、 活性層及第二導電型半導體層各層結構，可使用多種^狀 、。構至於裝置之特定結構’例如下列說明之裝置結構。 此外，電極、絕緣膜（保護膜）等並無特殊限制，可使用多種 ，化。以氮化物半導體雷射裝置為例，作為生長氮化物半 導體之方法’可使用生長氮化物半導體之全部已知方法， 例如M〇VPE、M〇CVD(金屬有機化學氣相沉積）、HVPE(齒 化物氣相磊晶）、MBE(分子束磊晶）等。 a使用氮化物半導體之半導體雷射裝置將說明如後，無庸 怠言，本發明之半導體雷射裝置非僅囿限於此，反而可應 用至本發明之技術構想之多種雷射裝置。 [實例1] 於實例1，使用與氮化物半導體不同的非同質基板作為基 板。但本發明中，可使用包含氮化物半導體之基板，如氮 化鎵基板。此處，至於非同質基板，例如可使用生長氮化 物半導體之基板材料例如藍寶石、尖晶石、ZnS、Zn〇、 GaAs、Si及SiC其具有C平面、R平面及A平面作為主面、氧 化物基板其與氮化物半導體晶格匹配等。非同質基板之較 佳例包括藍寶石及尖晶石。此外，非同質基板可為角度偏 向，此種情況下，當使用步進角度偏轉基板時，可以較佳 結晶度生長包含氮化鎵的基底層，故為較佳。又當使用非 同質基板日才，經由於形成裝置結構前，生長氮化物半導體 (基底層）於非同質基板上，以及隨後藉研磨方法去除非同質
本紙張尺度適Μ中國國家標準(CNS) A4規格(21& X 297公釐) 557618 A7 ______ B7 五、發明説明（54 ) 基板、或另外於形成裝置結構後移除非同質基板，可形成 具有氮化物半導體單一物質基板的裝置結構。以使用非同 質基板為例，當透過緩衝層及基底層形成裝置時，可生長 具較佳結晶度的氮化物半導體。 後文將以製造步驟順序說明實例1之半導體雷射裝置。 (緩衝層） 包含藍寶石、具有C平面作為主面的二吋φ非同質基板架 設於MOVPE反應器，溫度設定於5〇〇它，包含氮化鎵之緩 衝層使用二甲基鎵（TMG)及氨（NH3)生長至200埃厚度。 (基底層） 形成緩衝層後，溫度設定於1〇5(rc，包含未經攙雜氮化 鎵之氮化物半導體層使用三甲基鎵及氨生長至4微米厚度。 氮化物半導體層係作為生長形成裝置結構各層的基底層（生 長基板）。此外，當藉ELOG(磊晶橫向過度生長）生長的氮化 物半導體用作為生長基板時，獲得具較佳結晶性的基底層 (生長基板）。至於ELOG-生長層特例，有下列方法。 ELOG生長層具體實施例！ 氮化物半導體層生長於非同質基板上，包含一種材料之 保護膜（其表面上絲毫也未或幾乎未生長氮化物半導體）係以 條紋形式設置，讓開口係以恆定間隔形成。類似如此形成 的光罩區以及非光罩區，其中氮化物半導體表面暴露用以 生長氮化物半導體係交替設置，經由生長氮化物半導體， 始於非光罩區來進行橫向生長，因而除了於厚度方向生長 而遮蓋光罩外，氮化物半導體也生長於光罩區而形成膜來 -57-
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遮蓋全體。 ELOG生長層具體實施例2 開口係以悝定間隔設置於生長於非同f基板的氮化物半 導體層上，氮化物半導體係始於開口側上的氮化物半導體 開始橫向生長，生長至氮化物半導體層覆蓋全體。 其次，組成積層結構之各層係形成於包含氮化物半導體 之基底層上。 (N-型接觸層） 包含氮化鎵攙雜1 X 10,立方厘米矽之n-型接觸層，使用 三甲基鎵、氨及矽烷氣體作為雜質氣體，於1〇5〇t：於基底 層（氮化物半導體基板）上生長至4.5微米厚度。 (裂縫防止層） 然後溫度設定於80(TC，使用三甲基鎵、tmi(三甲基錮） 及氣生長包含In〇 〇6Ga〇.94N之裂縫防止層之厚度微乎。 此種裂缝防止層也可刪除。 (N-型包被層） 然後’溫度設定於1050°C，使用TMA(三甲基|呂）、三甲基 叙及氣作為原料氣體，生長包含AlGaN之A層至25埃厚产， 隨後停止三甲基鋁，以及使用矽烷作為雜質氣體生長攙雜5 X 1018/立方厘米矽之氮化鎵之B層至25埃厚度。此程序分別 重覆160次，交替積層A層及B層，生長總厚度8〇〇〇埃之包 含多層膜（超晶格結構）之η -型包被層。此處，未經攙雜之 A1G aN之铭晶體混合比係於不小於〇 · 〇 5及不大於〇 · 3之範圍 時，可設定具有足夠作為包被層功能之折射率差異。 -58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 557618
(N-型光導引層） ，、、：後1¾叶使用二甲基鎵及氨作為原料氣體，生長厚产 為(M微米之包含未經攙雜氮化鎵之^型光導引層。此層可 攙雜η-型雜質。 (活性層） 然後溫度設定於800t，使用ΤΜΙ(三甲基銦）、三甲基鎵 及氨作為原料以及㈣氣體作為雜質氣體，生長厚度⑽埃 包含攙雜5又1018/立方厘米矽之111。〇灿。9小之遮蔽層。隨 後中止砍烧氣體，生長厚度為5G埃之包含未經纔雜之 IiKmG^N的井層。此等程序重覆三次，最後，積層遮光層 而生長總厚度550埃之具有多重量子井結構(mqw)之活性層。 (P-型蓋層） 然後於同溫，使用TMA、TMG及氨作為原料氣體以及
ChMg(環戊二烯基鎂）作為雜質氣體，生長卜型電子侷限層 ，该層包含攙雜1 X 1〇19/立方厘米鎂之A1GaN且生長至厚 100 埃。 (P-型光導引層） 然後溫度設定於1050°C，使用三甲基鎵及氨作為原料氣 體，生長厚750埃包含未經攙雜氮化鎵之p-型光導引層。此 種P_型光導引層係未經攙雜而生長，但也可攙雜鎮。 (P-型包被層） 隨後，包含未經攙雜Alo.^Gao.^N之層於1050°C溫度生長 至厚度25埃，停止三甲基鎵；使用環戊二烯基鎂生長厚25 埃之包含鎮攙雜氮化鎵之層，俾生長總厚度〇 · 6微米之超晶 -59- 五、發明説明（57 ) f型t被層。卜型包被層中之至少—者含有含氮化物半導 體層’ ^超晶格製備該層日寺，其中氮化物半導體層 有不同帶隙能’全部雜質皆被攙雜入多於其中一層：進行 所：之改性攙雜時’結晶度變佳，但也可以類似；式攙雜 兩層。 (P-型接觸層） 最後，包含P-型氮化鎵攙雜i χ 1〇2〇/立方厘米之卜型接觸 層於l〇5Gt：生長於卜型包被層上至⑽埃厚度。&型接觸層 可以 P-型 InxAlyGa^yN^O , y^o，x+yg 1}結構化，較好 經由形，鎂攙雜至氮化鎵，獲得與卜電極之最佳歐姆接觸 。反應完成後，晶圓係於反應器内於7〇〇它於氮氣氣氛下退 火俾進一步減低P-型層的電阻。 (η-型層之暴露） 經由如前述生長氮化物半導體而形成積層結構後，由反 應器移出晶圓，包含二氧化矽之保護膜形成於最頂層ρ·型 接觸層表面上，使用RIE(反應性離子蝕刻）以四氣化矽氣體 蝕刻俾暴露出其上形成卜電極之n_型接觸層表面。此處，將 形成共振器平面之活性層端暴露出，蝕刻端可用作為共振 咨平面。替代四氯化矽氣體，也可使用氣氣作為蝕刻氣體。 (條紋狀凸部及遮光層形成平面之形成） '、、：後為了形成條紋狀波導區’於包含梦氧化物（主要為 二氧化石夕）之保護膜使用CVD裝置形成於最頂層卜型接觸層 幾乎全體平面上，達厚度〇·5微米後，保護膜上形成具有預 定形狀之光罩，使用CHF3氣體於RIE裝置藉微影術形成條 X 297公釐) 本紙張尺度艰用中國國家標準(CNS)八4規格(21〇 -60- ))/618五 發明説明 A7 B7 凸俾形成條紋狀凸部於活性層上。隨後唯有此 口 /、振裔平面附近使用光阻光罩被蝕刻至活性層下方 弁it圖1裝置角隅部分，如此形成非共振器平面其為遮 光層开> 成平面、及第二側。 (光非可透射層） 遮光層繼續至光非共振器平面、卜型層第二側及暴露面藉 濺T形成，同時保有前述保護膜及光阻光罩。遮光層含矽 ，厚度為4_埃。於—後步驟形成第一絕緣層後可形成遮 先層。另夕卜’於歐姆電極形成以及第二絕緣膜形成後可形 成該層。 (第一絕緣膜） 包含二氧化錯之第一絕緣膜形成於p•型層表面上，同時保 有一氧化矽光罩。此第一絕緣膜可藉遮蓋n_側歐姆電極形 成平面而设置於全部半導體層上。此外，未形成絕緣膜部 分係方便隨後分割。此部分係以1〇微米條紋狀方式設置， 而與凸σ卩正父。形成第一絕緣膜，第一絕緣膜浸泡緩衝液 而 >谷解及去除形成於條紋狀凸部上表面的二氧化矽，卜型 接觸層上（進一步η-型接觸層上）之二氧化錘連同二氧化矽藉 剝離法去除。如此暴露條紋狀凸部上表面，如此凸部一側 變成覆蓋有二氧化锆之結構。 (歐姆電極） 然後，Ρ-側歐姆電極係形成於ρ_型接觸層上最表淺的凸部 上之第一絕緣膜上。Ρ-側歐姆電極包含金及鎳。此外，形 成條紋狀η-側歐姆電極，該電極也形成於n-型接觸層藉蝕刻 -61 - 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 五、發明説明（59 ) 暴露出的表面上。n-側歐姆電極含鈦及鋁。形成後，各別 於氧··氮80 : 20比例之氣氛下於600°C退火，俾合金化p-側 及η-側二者之歐姆電極，如此獲得較佳歐姆性質。 (第二絕緣膜） 然後光阻塗覆於條紋狀凸部的ρ-側歐姆電極及卜側歐姆電 極之部分上，包含矽氧化物（主要為二氧化矽）之第二絕緣膜 形成於全體表面上，第二絕緣膜被剝離而暴露出部分^側 歐姆電極及η·側歐姆電極。分割位置為先前形成的非共振 器平面間的位置，因而彼此面對面且與條紋狀凸部正交。 裝置係藉割裂之部分分割。經由於寬1〇微米且保有此分割 位置的條紋狀範圍，形成第一及第二絕緣膜及電極，容易 進行割裂，以及將共振器平面轉成鏡面。 (槪塾電極） 然後为別幵> 成ρ-側襯塾電極及η•側襯墊電極，因而覆蓋前 述絕緣膜。電極包含鎳鈦-金。襯墊電極以條紋狀方式接觸 暴露出的歐姆電極。 (割裂與共振器平面的形成） 晶圓之藍寶石基板被磨蝕至7〇微米，以桿狀方式割裂， 始於基板側於垂直條紋狀電極方向，俾形成共振器平面於 割裂平面（11-GG平面’對應六角形枕狀晶體—邊的平面， 平面）。此共振器平面係藉蝕刻形成。 (鏡的形成） 如此形成之共振器平面«，泌#人 ^ 亞十曲上，形成含二氧化矽及二氧化锆 之電介質多層膜如鏡。包合-> 匕3 一乳化錯之保護膜使用濺鍍裝 557618 五、發明説明（6〇 ) 置形成於包含共振器平面之光反射 二氧化錯交替三對積層而形成高反射膜。::；：：切與 攄及組成高反射膜之二氧化㈣及二氧化:::= 面”發射側上未設置任何膜，或可使用： -減錯之第—低反射膜以及含二氧 =射膜於其上。此時’鏡可形成於非共振器平面上： 冬於平仃條紋狀凸部方向切割桿而形 體雷射裝置。 知月<牛導 如此所得半導體雷射裝置中，於室溫及臨限值2斜安… 平方厘米以及高輸出30毫瓦，證實405奈米㈣波的連續^ 盪。此外，於FFP獲得不含紋波的較佳雷射束。 [實例2] 實例1中，包含氮化鎵形成於藍寶石上之氮化物半導體基 板（製備如後）用作為基板。首先兩吋寶石基板有厚 微米之C平面作為主面、以及a平面作為定向平坦面（後文稱 作為歐瑞法平面）製備成其上欲生長氮化物半導體之非連續 基板，基板（晶圓）設置於MOCVD反應器。然後溫度設定於 51〇°C，包含氮化鎵之低溫生長緩衝層使用氫氣作為載氣以 及氨氣及三甲基鎵作為原料氣體，生長於藍寶石基板上至 約200埃厚度。然後溫度設定於1〇5〇。〇，使用三甲基鎵及氨 氣作為原料氣體，生長包含未經攙雜之氮化鎵之基底層至 2·5微米厚度。隨後形成寬6微米包含二氧化矽之多個條紋 狀光罩，其方向係平行於此晶圓由藍寶石基板定向平坦面 -63- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐) 557618 A7 B7 (A平面）垂直方向傾斜角度㊀=〇·3度之方向，故光罩間厚度（光 罩開口）變成14微米。然後返回MOCVD裝置，未經攙雜之 氮化鎵生長厚度1 5微米。藉此始於光罩開口選擇性生長的 氮化鎵主要係生長於光罩開口之縱向方向（厚度方向），於橫 向生長於光罩上，如此形成覆蓋光罩及光罩開口之基底層 (ELOG生長）。如此生長之基底層，於橫向方向生長之氮化 物半導體層可減少滲透重排。特別於滲透重排，重排密度 於光罩開口以及光罩中部附近變高至約1〇10/平方厘米，此 處由光罩兩側橫向生長的氮化物半導體連接，重排密度於 光罩變成降至約1〇8/平方厘米，光罩中部除外。 (厚層） 使用具有如此所得氮化物半導體之基板，隨後晶圓置於 H VPE裝置，進一步生長未經攙雜氮化鎵於基底層上厚約 1〇〇微米（此生長厚度約1〇〇微米之層稱作厚層）。 (基底層） 如同製備氮化物半導體基板之基底層，經由使用條紋狀 一氧化矽光罩，也於橫向生長氮化物半導體於氮化物半導 體基板上，基底層生長厚度15微米。 (遮光層成形平面的形成） 形成基底層後，施行如實例丨之相同程序而積層半導體層 積層至ρ-側接觸層後，進行η-型層暴露步驟，形成寬1.6 U米之條紋狀凸部（脊）。然後，經由提供寬度比脊更大之光 罩开^成遮光層成形平面時姓刻至η-型層，於脊側不同平 面上形成第二側。此處，經由提供寬約7微米之光罩（其中 -64 -
五、發明説明（62 ) 脊幾乎位於其中心），蝕刻至接近活性層之n_型層，形成反 應器平面，其中共振器平面活性層於發射平面上之寬度約 為7微米。如此形成之蝕刻平面為非共振器平面及第二:， 二者係用作為遮光層形成平面。 (光非可透射層） 遮光層係形成於第二側、非共振器平面、 上。但即使没置遮光層，經由變更光軍而 面也不成問題。經由形成摭来屉^ 遮光層係藉濺鍍形成於如此形成的第二側及非共振器平 面上、以及η-型層暴露面上。首先，形成厚5〇〇埃二鍺氧化 物，藉變更濺鍍條件形成厚1500埃之鍺氧化物於其上。如 此，經由於不同濺鍍條件下積層相同材料俾形成多層膜， 可獲得緊密度及光非可透射性兩種性質皆絕佳之遮：層。 實例2中’目京尤此使用用以形成遮光層成形平面之光罩:故 (非同質基板之剝離）
、及η-型層暴露面
之遮光層，可獲得穩定光束性質。 本紙張尺度適财目國讀牟(CNS) Α樣格(210X297公釐)_ 557618 五、發明説明（63 ) 結晶度及較大厚度之氮化物半導體容易生長於其上。此外 ，去除非同質基板等時，部分厚層可於形成前述裝置結構 前去除，或可於形成波導後、或形成電極後之任何階段去 除。此外，經由晶圓被切成桿狀或晶片狀前去除非同質基 板，當切成晶片片大時，士刀割及割裂彳使用氮化物半導體之 割裂平面（六角形晶體系統，近似⑴_00}M平面、⑽_ 平面、_1)c平面）進行。然後含鈦春金之共溶晶體金屬 形成於背側，始於基板側，於垂直條紋狀電極方向以桿狀 方式分割形成共振ϋ平面，以及以實⑷之相时式形成鏡 於監視益側，如此獲得本發明之半導體雷射裝置。 ,,如此所得半導體雷射裝置中m及臨限值2.〇千安培/ 平方厘米及高輸们〇毫瓦’證實㈣5奈米㈣波長的連續 振盪。可獲得FFP不具有紋波之較佳射束。 [實例3] 於實例3中’進仃如實例2之相同程序，但使用如後述製 f之基板。首先使用氫㈣為載氣以及氨氣及三甲基鎵作 為原料氣體，以及使用有C平面作主面及騎面作定向平挺 =寶石基板，藉M0CVD方法於510。。生長包含氮化鎵 、至2GG埃厚度m止三甲基鎵氣體 溫度達购。。時，使用^基嫁、氨及』 妙^為《氣體’生長含未經捷雜氮化嫁之氮化物半導 2^米厚度。於氮化物半導體上，藉cvd方法生長厚 B氧切之保護膜，形成條紋狀光罩，進行 形成含二氧化石夕之保護膜，其中條紋寬14微米，條紋間 A视格(2ΐ()χ 驗董厂 -66- 五、發明説明（64 隔6微米。此條紋狀保護膜係於垂直藍寶石A平面方向。 然後，溫度設定於l〇5(rc，藉M〇CVD方法，於減壓條件 二使用三甲基鎵、氨、料氣體及環戊二烯基鎂作為原 料^體，生長含氮化鎵之第一氮化物半導體至2微米厚度。、 此時生長第_氮化物半導體，始於未形成二氧切保 部：，於嶋膜上橫向生長。生長止於第一氮化物：導 體兀王遮蓋一氧化矽保護膜之前，毗鄰第一氮化 間距約2微米。 干等體 ^後，於un：溫度，使用氧氣及四氟化碳作為姓刻氣體 2各向同性_其為乾㈣，去除二氧切保護膜達〇.3 械米。 入 全及1050 c溫度’使用三甲基鎵、氨、矽烷氣 體、及CP2Mg作為原料氣體，藉购⑽方法生長厚15微米 之含虱化鎵之第二氮化物半導體，始於橫向生 :=導體一側及上表面。第二氮化物半導體可於減壓而 h壓下生長。如此所得基板上，根據實例2方<，生長各 :至達到厚層至P-侧接觸層’隨後以類 t得本發明之半導體雷射裝置。如此所得半導體雷射= I，於405奈米振盡波長連續㈣於室溫以及臨限值2針 :培/平方厘米及高輸出30毫瓦獲得證實。此外，於附獲 仔不含紋波之較佳射束。 [實例4] 二於"層暴露前’藉姓刻去除，故條紋狀凸部 光电射平面附近之活性層留下寬2微来而形成遮光層成形 本紙張尺_家標準(CNS) Μ規格297公釐) -67- 557618 A7
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觸層以及前-步驟暴露之共振器平面— 之光罩形成於保護膜上，條紋狀保護膜係使用規定=狀 :於RIE裝置㈣影術形成，條紋狀凸部係形成 方。條紋狀凸部係形成正交於共振器平面。、曰 :條紋狀凸部端部之共振器平面進_ 露出，如此形成第二側及非共振器平面。此時，二層： 於平面附近’共振器平面將成為發光側共振器平面 仁也可形成於二者上。 (光非可透射層） :續至光非共振器平面、第二侧、及n_型層暴露面之遮光 曰係精濺鍍形成，同時保有前述保護膜。遮光層含矽，厚 度為5_埃。遮光層可於稍後步驟形成第_絕緣膜後形: 。另外，遮光層可於歐姆電極形成後、或第二絕緣膜 後形成。 人 (第一絕緣膜） 包含二氧化錯之第一絕緣膜係形成於卜型層表面上，同時 保有二氧化石夕光罩。於形成第—絕緣膜後，浸泡於緩衝液 ，形成於條紋狀凸部上表面之二氧化矽溶解且被去除，p_ 型接觸層上之二氧化鉛藉剝離法連同二氧化矽被去除。如 此P-型層暴露於條紋狀凸部上表面上，獲得一種結構其中 凸部一側至P-型層上表面被覆蓋以二氧化錯。 (歐姆電極） 然後P-側歐姆電極形成於p_型接觸層上。歐姆電極包含 金-鎳，也形成於p-型接觸層之第一絕緣膜上方。此外，歐 -69- 五、發明説明（67 ) 姆電極也形成於P-型接觸層上表面上。^側歐姆電極包含 鈦-銘，平行條紋狀凸部’形成為具有相等長度的長條。形 成後，於60(TC於氧：氮80:20比氣氛下退火而合金化側及 η-側歐姆電極，獲得有較佳歐姆性質之歐姆電極。 (第二絕緣膜） 然後，光阻塗覆於條紋狀凸部之ρ•側歐姆電極•侧歐姆 電極之一部分上；包含二氧化矽及二氧化錯之多層膜之第 二絕緣膜係形成於幾乎全體表面±，但I光側共振器平面 除外。二氧化石夕及二氧化懿交替積層為兩對。進行剝離而 暴露各電極之一部分。第二絕緣膜也形成於遮光層上。進 一步，因第二絕緣膜係形成為覆蓋光反射側共振器平面， 故此第二絕緣膜也作為光反射膜（鏡）。如此因絕緣膜形成步 驟前，至少一共振器平面係藉蝕刻形成，故可形成光反射 膜（鏡）而於分割前進入晶诵態之後。如此可形成第二絕緣膜 ’光發射側共振器平面材料與光反射器共振器平面材料為 不同’或第一絕緣膜包含有不同厚度之反射膜。 (襯墊電極） 然後形成ρ-側襯墊電極及側襯塾電極，而覆蓋前述第二 絕緣膜。此襯墊電極包含鎳_鈦_金，分別透過第二絕緣膜以 條紋狀方式接觸Ρ-側歐姆電極及η-側歐姆電極。此外，本例 中’如圖11所示，Ρ-側襯墊電極4也透過第二絕緣膜形成於 第二側固定至條紋狀凸部上表面上。 (發光側保護膜之分割與形成） 先岫暴露出之η-型層進一步|虫刻至基板暴露為止。如此， -70- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) Α4規格(210X 297公爱) 五、發明説明（68 有基板留在分割位置，如圖12所示，共振器平面及型 f端係藉蝕刻形成。分割成桿係始於基板側，於垂直於條 、、文狀電極方向。然後二氧化錯形成於發光侧，形成二氧化 矽覆蓋於二氧化鍅上獲得保護膜。最後桿於平行條紋狀電 極方向切割獲得本發明之半導體雷射裝置。本例中如圖12 所示，基板一端凸起超過共振器平面。但因凸起長度可壓 抑小至雷射束形狀無影響程度，故不成問題。 於如此所得半導體雷射裝置，於室溫之臨限值2 〇千安培/ 平方厘米以及高輸出30亳瓦，證實於4〇5奈米振盪波連續振 盡，此外於FFP獲得不含紋波之較佳射束。 [實例6] 實例6中進行如實例4之相同程序，但使用鈦作為遮光層 以及使用二氧化矽作為絕緣膜，俾獲得本發明之半導體雷 射裝置。首先於形成二氧化矽後，形成鈦，因而獲得絕緣 性質絕佳可有效遮斷雜散光之遮蔽層。鈦厚度為45〇〇埃， 二氧化矽厚1500埃。結果所得半導體雷射裝置中，於室溫 之臨限值2.0千安培/平方厘米以及高輸出3〇毫瓦，證實於 4〇5奈米振盪波連續振盪，此外於FFp獲得不含紋波且具有 大的光散射角之較佳射束。 [實例7] 根據實例6之相同方式，但使用具有如實例3氮化物半導 體之基板，獲得本發明之半導體雷射裝置。結果所得半導 體雷射裝置中’於室溫之臨限值2·〇千安培/平方厘米以及高 輸出30¾瓦，證實於405奈米振盪波連續振盪，此外於FFp 獲得不含紋波之較佳射束。 [實例8] 實例8之半導體+ #壯_ 田射衣置係根據實例1之相同方式製備， ::透光膜9a係於遮光層9下方於實m之半導體雷射裝置如 後述幵> 成（圖13A-圖13C)。 (透光膜9a) 。根據實例1之相同方式，於形成條紋狀凸部及遮光膜形成 平面=透光獏連續至光非共振器平面，型層之第二侧 及*路面係藉歲錢形成，同時保有用於前述形成之保護膜 。透光膜包含铑氧化物，其厚度約為500埃。 (遮光膜） 遮光膜係形成於前述透光膜上。遮光膜類似透光膜，包 含铑氧化物，厚1500埃。遮光膜係經由於形成前述透光膜 之歲鍍條件下，經由降低真空度，以及改㈣與氧的組成 比幵/成▲有不同膜性質特別透光率之層可經由只改變真空 X而未艾裝置H透光膜及遮光膜可於第—絕緣膜形成 後於猶後步驟形成。另外可於歐姆電極形成以及第二絕緣 膜形成後形成。 根據實例1有關形成第一絕緣膜俾形成鏡之 造半導體雷射裝置。 於如此所得半導體雷射裝置，於室溫之臨限值2.0千安培/ 平方厘米以及高輪出30亳瓦，證實於4〇5奈米振i波連續振 盪’此外於FFP獲得不含紋波之較佳射束。 [實例9] 本紙银尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) -72 五、發明説明（7〇 ) 實例9之半導體雷射裝置中，以實例2之相同方式積層至 雷射裝置之P-側接觸層後，形成遮光膜及透光膜平透 光膜及遮光膜形成如後。 (遮光膜及透光膜成形平面之形成） 積層至Ρ-側接觸層且暴露^型層後，形成寬16微米之條 紋狀凸部（脊）。然後寬度比脊寬度更寬的光罩設置於發射側 上共振端附近，用以形成透光膜，進行蝕刻至型層，如 此形成平面上與脊側不同的第二側形成為止。雖^性層 寬度可藉具有比脊寬度更寬的光罩控制，如圖13Α所示，： 為了 /、移除發射侧共振器平面附近之活性層，光罩設置於 幾乎全體平面±，只有共振器平面附近除外，寬度大於脊 寬度之光罩《置於共振I!平面附近，因而獲得—種結構， 其中活性層係於有效部分亦即共振器平面附近被移除。此 外，寬度等於脊寬度之光罩可設置於全部脊上。此處發射 平面之共振器平面活性層寬度約為7微米之該共振器平面係 經由提供寬約7微米之光罩製成，脊約略位於其中心，餘刻 、，妾近活（*生層之η-型層。如此形成的钱刻平面為非共振器 平面及第二側，於二者上形成透光膜及遮光膜。 (透光膜及遮光膜） I ㈣㈣It形成於如此形成之第二側及非共振器平 面以及η-型層暴露面上。首先，形成厚5〇〇埃之姥氧化物 作為下方透光膜’士口同透光膜之相同铑氧化物藉變更濺鍍 、牛χ 500埃厚度形成於其上作^中間>1，以&經由改變濺 鍵條件’進_步形成相㈣氧化物於其上作為上遮光層，
X 297公釐) 本紙張尺 557618 A7 B7 五、發明説明（71 ) --- 膜厚度1 500埃。濺鍍條件中’經由於恆定條件下形成下透 光膜、中間膜、及上遮光膜可獲得三層結構；或透光膜及 遮光膜係於恆定條件下形成，而只有中間膜係藉缓慢降低 真二度形成。如此容易形成具有不同組成比之铑氧化物。 雖然於貝例2 ’用於形成透光膜成形平面之光罩係就此使用 ’透光膜及遮光膜係形成於第二側、非共振器平面、及 層^露面上，即使光罩延伸至厂型層表面下方也不成問 題。藉由形成透光膜及遮光膜至^型層表面（上平面）部分， 也可防止光朝向上方洩漏。此外，雖然遮光膜端部形成於 〜端與上表面間之邊緣之某些案例中容易發生剝離，但經 由如此繼續至上方平面’遮光膜可形成有較佳緊密度且可 獲得穩定射束性質。 隨後根據實例1 2之相同方式，製造實例9之半導體雷射裝 置。 於如6此所得實例9之半導體雷射裝置中，於室溫之臨限值 2·〇千安培/平方厘米以及高輸出3〇毫瓦，證實於4〇5奈米振 盪波連續振盪，此外於FFp獲得不含紋波之較佳射束。 [實例10] 根據實例9之相同方式，但使用如實例3製備之基板 造半導體雷射裝置。 义 如此製w之實例丨〇雷射裝置具有類似實例3半導體雷射 置之性質。 [實例11] 進灯如實例9之相同積層半導體層之步驟，n_型層暴露後
1 ___ -74- 2 本紙張尺纽财關_ 557618
之步驟進行如後：與實例9其中發射平面為割裂+面相反， 實例11之發射平面係藉姓刻製成。換言之，圖12所示發射 平面側端非單一平面’ i而為設定不同高度之形狀。當使 用難以被割裂之基板時’用於藉㈣形成發射平面案例有 效。 (n_型層之暴露以及共振器平面之形成） 形成積層結構後，由反應器移出晶圓，含二氧化矽之保 4膜形成於最頂層p-型接觸層表面上，該層使用rie(反應 性離子蝕刻）以四氣化矽氣體蝕刻以及其上欲形成.電極之 η-型接觸層，同時暴露欲成為共振器平面之平面。換言之 於貫例9，條紋狀凸部連續通過晶圓上多數元件至最終割裂 ，而於實例4，正交於條紋狀凸部之平面也於η•型層暴露時 蝕刻，同時形成共振器平面。此處，對應二元件之條紋狀 凸部可為連續。 (條紋狀凸部及遮光膜成形平面之形成） 然後為了形成條紋狀波導，使用CVD裝置於前一步驟暴 路的含最頂上ρ-型接觸層之幾乎全部平面及共振器平面上 ’形成厚0.5微米之含二氧化矽之保護膜後，具有規定形狀 之光罩設置於保護膜上，條紋狀保護膜係於rIE裝置使用 CHF3氣體餘刻形成，如此條紋狀凸部係形成於活性層上方 。條紋狀凸部係正交於共振器平面形成。 經由進一步#刻條紋狀凸部附近其為本條紋狀凸部一端 ’直至活性層暴露出，形成第二側及非共振器平面。此處 ’第二側及非共振器平面係形成於欲成為光發射側共振器 -75- 本紙張尺度翻中國國家標準(C闷Γ4規格(灿X 297公赘) 557618 五、發明説明（73 平面之該共振器平面附近，但也可形成於二者。 (透光膜及遮光膜） 接續於光非共振器平面之透光膜及遮光膜、第二侧及卜型 層暴露面係於前述保護膜仍保留之同時被濺鍍。至於透光 膜，形成厚600埃之铑氧化物，經由變更濺鍍條件於其上形 成厚600埃之相同鍺氧化物，以及經由改變濺鍍條件，又於 其上形成厚2000埃之相同铑氧化物。各層係於恆定濺鍍條 件下形成，上層之真空度降低。如此容易形成具有不同組 成比之铑氧化物。透光膜及遮光膜可於後步驟於形成第一 絕緣膜後形成。又可於歐姆電極形成後、或第二絕緣膜形 成後形成。 (第一絕緣膜） 導 氧 包含二氧化鍅之第一絕緣膜係於二氧化矽光罩保留之同 時形成於P-型層表面上。形成的第一絕緣膜係浸泡於經緩 衝的溶液，溶解以及去除形成於條紋狀凸部上表面的二氧 化矽，P-型接觸層上之二氧化錯係藉剝離法連同二氧化矽 被去除。如此p-型層暴露於條紋狀凸部上表面上，結果 致獲得一種結構，其中由凸部一邊至卜型層上表面二二 化鍅覆蓋。 一 (歐姆電極） 然後P-側歐姆電極形成於p-型接觸層上。歐姆電極包八 金-錄，也形成於P-型接觸層上的第—絕緣膜上方。此 歐姆電極也形成於n_型接觸層上表面上。η·側歐姆電 鈦-銘，平行於條紋狀凸部，形成為具有㈣ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公$ -76- 557618
於形成後，p-側及η-側歐姆電極於氧：氮8〇:2〇比例之氣氛下 於600 C退火而合金化，獲得具較佳歐姆性質之歐姆電極。 (第二絕緣膜） 然後包含二氧化矽及二氧化鈦之多層膜之第二絕緣膜係 形成於幾乎全體平面上，但發光側共振器平面除外。二氧 化矽及二氧化鈦交替積層兩對。光阻劑塗覆於條紋狀凸部 之Ρ-侧歐姆電極及η-側歐姆電極部分上，其經過乾蝕刻而暴 露出各電極之一部分。第二絕緣膜也形成於遮光層上表面 上。於第二絕緣膜進一步形成為覆蓋光反射側共振器平面 ，故第二絕緣膜也作為光反射膜（鏡）。同理，因至少一共振 器平面係於絕緣膜成形步驟前藉蝕刻形成，故可形成第二 絕緣膜，而於分割光反射膜（鏡）之前進入晶圓態。如此，第 二絕緣膜可由光反射側共振器平面材料製成，光反射側共 振器平面材料可不同，或包含該等材料之抗反射膜具有^ 同厚度。 (槪塾電極） 然後，Ρ-側襯墊電極及η-側襯墊電極形成而覆蓋前述第二 絕緣膜。襯墊電極包含鎳-鈦-金，透過第二絕緣膜分別接= Ρ-侧歐姆電極及η-側歐姆電極。此外，襯墊電極也形成於由 第二側固定之條紋狀凸部上表面上。 (光發射側鏡之分割與形成） 先前暴露的Π-型層進一步蝕刻至基板暴露為止。因此只有 基板留在分割位置，共振器平面•型層端係藉蝕刻形成 ，於垂直條紋狀電極方向被分割為桿，始於基板。然後二 -77- 557618 五 、發明説明（ 75 氧化矽形成於光發射器共振器平面’二氧化錘形成為覆蓋 於一氧化矽上獲得鏡。最終於平行條紋狀電極方向切割桿 獲得本發明之半導體雷射裝置。 如此獲得實例11之半導體雷射裝置中，於室溫之臨限值 千女k/平方厘米以及咼輸出％毫瓦，證實於々Μ奈米振 盪波連續振盪，此外於FFP獲得不含紋波之較佳射束。 [實例12] 貫例12之半導體雷射裝置中，根據實例1之相同方式，緩 衝層及基底層生長於基板上，包含A1GaN攙雜i χ 1〇U/立方 厘米矽之η-型接觸層係於1〇5〇〇c使用TMG、tma及氨及矽 烷氣體作為雜質氣體生長於基底層（氮化物半導體基板）上至 4·5微米厚度。 然後根據貫例1之方式，裂縫防止層、η_型包被層、型 光導引層、活性層、ρ-型蓋層、ρ_型光導引層、尸型包被層 及Ρ-型接觸層係生長於包含AlGaN之η-型接觸層上。進一步 根據實例1之方式，暴露η-型層，形成共振器平面，凸部之 形成說明如後。 (條紋狀凸部之形成） 本舍明之貫例12中’為了形成條紋狀波導區，於藉c vd 裝置形成包含石夕氧化物（主要為二氧化石夕）之保護膜於最上方 Ρ-型接觸層接近全體表面上之厚度〇·5微米後，具有規定形 狀之光罩設置於保護膜上，條紋狀保護膜係為RIE裝置使用 四氟化碳氣體藉微影術形成，如此條紋狀凸部形成於活性 層上方。另外於RIE裝置，可使用CHF3替代CF4氣體。 -78- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 發明説明（76 凸部形成後，根據實例i之相同方式，形成第—絕緣膜及 P置側及η，歐姆電極’進行下料步驟而製造半導體雷射裝 (第二絕緣膜） /後光阻』塗覆於條紋狀凸部之卜側歐姆電極及^側歐 電極之-部分上，包㈣氧化物（主要為二氧切）之第 =形成於全體平面上’分割位置除外，進行剝離而暴露 口f5分ρ-側歐姆電極及η_側歐姆電極。 (襯塾電極） 然後分別形成Ρ-側襯墊電極及η_側襯塾電極，透過前述第 二絕緣膜開口接觸ρ_側歐姆電極及η_側歐姆電極。電極包含 錦-鈦-金。襯墊電極以條紋狀方式接觸暴露的歐姆電極。 (基板之暴露） 然後於二氧切形成於晶圓正面後，光阻膜形成於其上 ，η-型接觸層之暴露面除外’蝕刻至基板暴露為止。因光 阻版也形成於例如共振器平面之一側上，姓刻後，形成一 端，該端包含二階例如先前形成之共振器平面（包括型声 ::性層、及η-型層部分)、以及共振器平面與基板間之& 型層。 (第二保護膜） ㈣开^第二保護膜。光發射側共振器平面以光阻膜等 罩盍’精濺鑛形成包含二氧切（⑽埃ν鈦（225〇埃）之第二 保4膜。弟二保護膜之透射比約為〇.G1%，如此獲得約 100%之遮光效果。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2ΐ〇Ί 297公釐) -79- 五、發明説明（77 ) (桿狀分割） 於如前述形成p-側歐姆電極及η·侧歐姆電極後，基板被磨 蝕至包括基板之總厚度為2〇〇微米，包含鈦_鉑_金之背側金 屬形成於背側，被分割成桿狀’始於基板側，垂直於條紋 狀電極方向。Α時當於桿狀分割前，設置刻痕，刻痕係對 應於由基板背側之分割位置時，於隨後步驟之分割將變容 易。 (光反射側鏡及第一保護膜） 如此分割為桿之半導體，發光側共振器平面係排列於桿 一側，光反射側共振器平面係設置於對側。改變桿之角度 ’讓光發㈣共振ϋ平面與光反射側共振器平面面對同^ 。然後薄膜形成機架透過間隔件設置於各別桿間，其中並 無間隙。經由以此種方式設置間隔件，於裝置中無需於電 極等上形成保護膜。首先，二氧化锆及六對（二氧化矽/二氧 化錘）形成於光反射側共振器平面而獲得鏡。然後於光發射 側上，作為第一保護膜之五氧化二鈮膜形成為4〇〇埃厚度。 五氧化二鈮係設置於共振器平面之光發射平面上方，第二 保護膜係設置於光發射平面附近。 此外，包含五氧化二鈮之第二保護膜之透光率約為82%。 最後桿係於平行條紋狀凸部方向切割獲得本發明之半導 體雷射裝置。 如此獲得之半導體雷射裝置中，於室溫之臨限值2 〇千安 培/平方厘米以及高輸出30亳瓦，證實於4〇5奈米振盪波連 續振盪，此外於FFP獲得不含紋波之較佳射束。 本紙狀度適财目國家標準(CNS) Α4·(2ΐ〇Χ297公釐) -80- 557618 A7 B7 五、發明説明（78 ) -- [實例13] 貫例13中，使用形成於藍寶石作為基板（根據實例2之相同 方式製造）之氮化鎵製成的氮化物半導體基板，製造圖17所 示半導體雷射裝置。 特別說明半導體雷射裝置之製造如後。 (緩衝層） 首先於氮化物半導體基板基底層上，形成具有鋁晶體混 a比0 · 01之未經攙雜的AigaN組成的缓衝層。可刪除此缓衝 層但菖使用橫向生長之基板為GaN、或當藉橫向生長形 成於基底層為GaN時，經由使用緩衝層可減少凹坑，該缓 衝層係由具有較小熱膨脹係數之氮化物半導體如AlaGal-aN (0<aS 1)等製成，因此較好形成緩衝層。換言之類似基底層 田另氮化物半導體生長於伴隨著橫向生長而形成的氮 化物半導體層上時，容易出現凹坑，但此種緩衝層具有防 止凹坑出現的效果。 較好緩衝層之鋁晶體混合比為〇<^<〇3，因而形成有較佳 結晶度之緩衝層。此外，此種緩衝層也形成作為具有n—側 接觸層功能之層；或於緩衝層形成後，具有前述緩衝層相 同組成之η-側接觸層可形成而對n_側接觸層提供緩衝效果。 換言之，緩衝層可減少凹坑俾改良裝置性質，緩衝層之設 置方式係設置於橫向生長層（GaN基板）與組成裝置結構之氮 化物半導體層間，或裝置結構之活性層與橫向生長層（GaN 基板）間，更好係設置至少一層於裝置結構之基板側，或設 置於下包被層與橫向生長層（GaN基板）間。此外，緩衝層也 具有作為η-側接觸層功能，較好鋁晶體混合比&為〇·丨或以下 -81 - 557618 A7
，因而獲得與電極之較佳歐姆接觸。欲形成於此基底層上 的緩衝層類似欲設置於前述非同質基板上的緩衝層，可於 不低於300°C而不高於900°C之低溫生長，但較好於不低於 800°C而不高於1200°C之溫度單晶生長，可有效獲得前述凹 坑減少效果傾向。進一步，緩衝層可攙雜卜型或卜型雜質， 或可未經攙雜，但為了獲得較佳結晶度，較好緩衝層係未 經攙雜而形成。進一步，當設置二或多層緩衝層時，可經 由改變η-型或!)_型雜質濃度以及鋁晶體混合比設置。 (N-型接觸層） 由攙雜3 X 10 /立方厘米石夕之Al0 〇1Ga〇.99N組成的η-側接 觸層形成於緩衝層上至4微米厚度。 (裂縫防止層）
In0.〇6Ga().94N組成之裂縫防止層於〇15微米厚度形成於心 側接觸層上。 (N-側包被層） 總厚度1 ·2微米之超晶格結構之心側包被層係形成於裂縫 防止層上。 特別η-側包被層係經由交替積層厚25埃之未經攙雜 Al〇.〇5Ga〇.95N層以及厚25埃之攙雜1 X 1〇19/立方厘米矽之 GaN層製成。 (N-側光導引層） 厚0.15微米之未經攙雜之GaN組成之η-側光導引層形成於 η-側包被層上。 (活性層） -82-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) 557618
總厚度550埃之多重量子井結構活性層形成於η·侧光導引 層上。 特別活性層係經由積層遮光層⑺）及井層（w)製成，遮光 層（Β)係由厚14〇埃攙雜5 χ 1〇18/立方厘米矽之矽攙雜 In0.〇5Ga0.95N組成，井層（w)係由厚5〇埃之in^Gau7N組成 ，積層順序為（Β)-(\ν)-(Β)_(π_(Β)。 (Ρ-側電子侷限層） 援雜1 X 1〇2G/立方厘米鎂之Ρ-型Alo.3Gao.7N組成之ρ_側電 子侷限層，厚1〇〇埃，形成於活性層上。 (Ρ-側光導引層） 厚〇·15微米’攙雜1 χ 1〇18/立方厘米鎂之Ρ-型GaN組成之 P-側光導引層形成於p-側電子侷限層上。 (P-側包被層） 總厚度〇·45微米之超晶格結構之P-側包被層係形成於p-側 光導引層上。 特別’ P-側包被層係經由交替積層厚25埃之未經攙雜 Al0.〇5Ga〇.95N以及厚25埃攙雜1 χ 1()20/立方厘米鎂之p_^〇aN 製成。 (P-側接觸層） 厚15〇埃攙雜2 x l〇2G/立方厘米鎂之P-型GaN組成之p-側接 觸層係形成於P-側包被層上。 (η-型層之暴露以及條紋狀凸部的形成） 於如前述形成由η_側接觸層至ρ-側接觸層之裝置結構後， 根據實例12之相同方式，於暴露心型接觸層後，藉蝕刻形 -83-
本紙張尺度適财® Η家標準(CNS) Μ規格(灿χ挪公复） 557618 五、發明説明（Μ ) 成條紋狀凸部（脊）。 (第一侧及非共振器平面之形成） 然後’形成第二側，於第二側上欲形成第二保護膜，以 及形成非共振器平面。第二側及非共振器平面之形成方式 係、、二由$成光罩於共振器平面附近的一端以外部分以及 進行蝕刻製成。此處，因第二側係形成為比脊側更接近裝 置端，如圖17所示，故於垂直脊方向，活性層寬度係大^ 一端之脊寬度。 、 (第二保護膜） …然後第二保護膜係形成於如前述形成之第二側及非共振 器平面上。作為第二保護膜之二氧化矽/鈦組成的多層膜係 就此使用前述光罩藉濺鍍形成。 、” (第一絕緣膜至第二絕緣膜） 然後如同實例12，形成二氧化锆組成的第一絕緣膜、歐 姆電極、及二氧化矽/二氧化鈦組成的第二絕緣膜。 (襯墊電極） 形成氧化铑-鉑-金作為ρ_側襯墊電極，形成鎳_鈦_金作 η-側襯墊電極。 … (非同質基板之撕離） 隨後藉由去除藍寶石基板、低溫生長的緩衝層、基底層 以及部分厚層而調整氮化鎵基板厚度至8〇微米，只留下^ 層（轉換為單一本體）。此處，雖然作為ΗνρΕ之厚層，除了 GaN之外也可使用其它氮化物半導體，但於本發;，=好 使用有較佳結晶度、且於其上容易生長厚氮化物半導^之 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇Χ297公 -84 - 五、發明説明（82 )
Ga=或A1N。此外，移除非同質基板等時，部分厚層可於形 成前述裝置結構前移除，或可於形成波導後之任何階段、 或形成電極後之任何階段移除。此外，藉由於將晶圓切割 成桿f晶片前移除非同質基板等，可於切割成晶片時使二 割裂氮化物半導體平面(六面體晶體平面，近似{"-〇〇}_ 面{1〇1〇}Α平面、（〇〇〇i)c平面）進行切割及割裂。 (共振器平面之形成） 然後於背側形成鈦_鉑_金組成之共熔晶體金屬，於垂直條 紋狀電極方向，始於基板側被劃分為桿狀，根據實例1之相 同方式形成共振器平面。 (光反射側鏡及第一保護膜） 然後六對二氧化鍅及（二氧化矽/二氧化錯）組成的鏡形成 於光反射側共振器平面上，作為第一保護膜之五氧化二鈮 ，形成於光發射側上。五氧化二㈣設置於光發射側共振 裔平面上、以及共振器平面附近之第二保護膜上。又桿係 於垂直於Μ平面之A平面割裂，於各別裝置間平行於共振器 方向割裂獲得雷射晶片。 、° 如此所得雷射裝置具有臨限電流密度2 5千安培/平方厘米 ，臨限電壓4.5伏特，振盪波長405奈米，室溫發射雷射束 縱橫比1.5。此外，可獲得具有1〇〇〇小時或更長之長期壽命 連續振盪的30亳瓦高輸出雷射裝置。此外，本雷射裝置可 於5¾瓦至80¾瓦輸出區連續振盪，於輸出區具有適合作為 光碟系統光源之束性質。 [實例14] W618 五 、發明說明（ 83 一據貫例12之相同方式，但各步驟變更如後〜 所示半導體發射裝置。 獲传圖18 [n-型層之暴露] 2層係如實例12暴露，於其上未形成共振器平面。 1一文狀凸部之形成，非共振器平面及第二側之 一於形成條紋狀凸部後，裝置分割平面附近之條紋 側，使用圖5所示去除裝置角隅部分的相罩、 =刻至活性層，如此形成非共振器平面及第丄= 護i形“二保護膜。使用二氧細二氧化錢作為第二保 (共振器平面之分割與形成） 獲 如 發 、，於形成發射側鏡之前，晶圓之藍寶石基板被磨蝕至7〇微 米，始於基板側於垂直條紋狀電極方向，呈桿狀切割而 仵切割平面（11-00平面，對應六角形枕晶一側=馗平面）， 此形成共振器平面。然後第一保護膜設置於共振器平面 射側之共振器平面上。五氧化二鈮用作為第一保護獏。 如此所得半導體雷射裝置中，於室溫之臨限值2·〇千安培 平方厘米以及高輸出30毫瓦，證實於4〇5奈米振盪波連續振 盪，此外，獲得發散角比實例更寬且FFP不含紋波之較佳射 束。 產業應用性 射 處 如前文說明，設置具有較佳遠域圖樣（FFP)之半導體雷 裝置，可用於各種設備如電子設備如DVD、醫療材 理裝置以及光纖通訊的光源。 -86- 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. A8 B8
    種半導體雷射裝置，其包含一種積層結構，該積層斧 構係以第一導電型半導體層、活性層及與第一導心； 同的第二導電型半導體層之順序積層，該積層結構具有 、，波導區用以導引光於一方向，以及雷射振盪用共振器 平面於兩端’其中該積層結構具有與—端側之共振器平 面不同之非共振H平面，該非共振器平面係以包含活性 層截面而形成’並以-遮光層覆蓋該非共振器平面活性 層截面係。 2·=申請專利範圍第！項之半導體雷射裝置，丨中該共振 器平面係投射大於該非共振器平面。 氕如申請專利範圍第1或2項之半導體雷射裝置，其中該共 振器平面為光發射平面。 、 4· 一種I導體雷射裝置，其包含一種積層結構，該積層結 構係以第一導電型半導體層、活性層及與第一導電型^ 同的第二導電型半導體層之順序積層，該積層結構具有 一波導區用以導引光於一方向，以及雷射振盪用共振器 平面於兩端，其中該積層結構一側具有包含該活性層截 面之第一側，以及位置比第一側更接近波導區且包含活 性層截面之第二側，以及設置於第二側之活性層截面上 之遮光層。 5 ·如申請專利範圍第4項之半導體雷射裝置，其中該第二側 係設置於光發射面附近。 6. 一種半導體雷射裝置，其包含一種積層結構，該積層結 構係以第一導電型半導體層、活性層及與第一導電型不 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 557618 A8 B8 C8
    同的第二導f型半導體層之順序積層，該積層結構呈有 -波導區用以導引光於—方向，以及雷射振盪用共振器 平面於兩端，其中該積層結構具有： 與一端側之共振器平面不同之非共振器平面，該非共 振器平面係以包含活性層截面而形成； 包含该活性層之第一側載面，以及位置比第一側更接 近波導區並接近發射平面且包含活性層截面之第二側； 以及 k a又置於该非共振器平面與第二側中之至少一者之活性 層截面上之遮光層。 7·如申請專利範圍第6項之半導體雷射裝置，其中該非共 振器平面及該第二側為連續連接。 8·如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射 裝置’其中係於積層結構上形成條紋狀凸部以形成上述 波導區。 9·如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射 裝置’其中該遮光層係以接觸積層結構而形成。 10.如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射 裝置’其中係於遮光層與積層結構間形成一絕緣層。 Η ·如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射裝 置’其中該遮光層係由選自導體、半導體及絕緣體所組成的組群之 一者所製成。 12·如申請專利範圍第11項之半導體雷射裝置，其中該遮光 層為電介質多層膜。 — -2 - 一 衣紙張义度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 557618 A BCD 六、申請專利範圍 13 ·如申請專利範圍第i、2、4〜7項中任一項之半導體雷射裝 置’其中該第一導電型半導體層、活性層以及第二導電 型半導體層係由氮化物半導體製成。 14.如申請專利範圍第13項之半導體雷射裝置，其中該第一 導電型半導體層具有η-型氮化物半導體，而該第二導電 型半導體層具有ρ-型氮化物半導體。 1 5 ·如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射 裝置’其中該遮光層係由鈦製成，而該絕緣層係由二氧 化矽製成。 16.如申請專利範圍第i、2、4〜7項中任一項之半導體雷射裝 置’其中5亥遮光層包含姥氧化物。 17·如申請專利範圍第1、2、4〜7項中任一項之半導體雷射裝 置’其中該遮光層為包含相同材料而具有不同組成比之 各層所組成之多層膜。 18· —種半導體雷射裝置，其包含一種積層結構，該積層結 構係以第一導電型半導體層、活性層及與第一導電型不 同的第二導電型半導體層之順序積層，該積層結構具有 一波導區用以導引光於一方向，其中該積層結構具有設 置於一端之發射部分附近之遮光膜，以及至少一層透透 光膜’該透光膜包含與組成遮光膜相同之元素，且具有 比遮光膜更高的透光率，該透光膜係設置於遮光膜與積 層結構之間。 19.如申請專利範圍第丨8項之半導體雷射裝置，其中該遮光 膜及邊透光膜至少含有一種姥氧化物。 ----- -- 3 - 本紙張又度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 557618 A8 B8 C8 — D8_ 7、申請專利範圍"" —" - 2〇·-種半導體雷射裝置，其包含一種積層結構，該積層結 構係以第一導電型半導體層、活性層及與第一導電型不 同的第二導電型半導體層之順序積層，該積層結構具有 ▲波導區用以導引光於一方向，其中該積層結構具有保 護膜於至少一端面上，該保護膜係包含第一保護膜及比 第一保護膜之透光率更低的透光率之第二保護膜。 21.如申請專利範圍第2〇項之半導體雷射裝置，其中該第一 保護膜係設置於發射平面之發射部分，而該第二保護膜 係設置於發射部分附近。 22 ·如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中第 一保護膜及第二保護膜二者皆形成於同一端面。 23·如申請專利範圍第20或21項之半導體雷射裝置，其中該發 射平面係形成為可被投射。 24·如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 保護膜為至少一種選自Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc 、Ta、Ga、Zn、Y、B及Ti之氧化物、氮化物及氟化物 等化合物中之至少一者之單層或多層膜。 25·如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 一保護膜為抗反射膜。 26. 如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 一保護膜具有積層結構折射率之:hi〇%範圍内之折射率。 27. 如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 一保護膜為遮光膜。 28. 如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 ―" -4 * 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
    一保護膜為五氧化二鈮，而第二保護膜為遮光膜。 29·如申請專利範圍第2〇或21項之半導體雷射裝置，其中該第 一導電型半導體層、活性層及第二導電型半導體層係由 氮化物半導體製成。 30·如申請專利範圍第29項之半導體雷射裝置，其中該第一 導電型半導體層具有n-型氮化物半導體，而該第二導電 型半導體層具有ρ-型氮化物半導體。 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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