TWI278158B - Semiconductor light emitting device and method for fabricating the same - Google Patents

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TWI278158B
TWI278158B TW094120060A TW94120060A TWI278158B TW I278158 B TWI278158 B TW I278158B TW 094120060 A TW094120060 A TW 094120060A TW 94120060 A TW94120060 A TW 94120060A TW I278158 B TWI278158 B TW I278158B
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Shiro Uchida
Tsuyoshi Tojo
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    • H01S2301/185Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field for reduction of Astigmatism

Description

1278158 * 身 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體發光裝置及其製造方法,尤其 是關於一種光束形狀經改善之半導體發光裝置及其製造方 法。 【先前技術】 半導體雷射等半導體發光裝置使用於各種領域,作為例 •如 CD(ComPact Disk,緊密光碟)或 DVD(Digital 以 鲁 Disk,婁欠位化通用光碟)之光源,進而作為下一代光碟枣置 之光學讀寫頭裂置之光源,或其他機器之光源等。 例如於非專利文獻1中揭示有一種包含A1GaInI^材料之 半導體雷射作為上述半導體發光裝置。 圖1 (a)係上述半導體雷射之剖面圖。 例如於η型基板11〇上,介以未圖示之η型緩衝層,疊層形 成有包含AlGalnP層之η型覆蓋層1;11、活性層112、包含 AlGalnP層⑴3、ns)之ρ型覆蓋層11?、以及包含^^層之 # P型頂蓋層118。 餍 於AlGalnP層113與AlGalnP層115之界面形成有GalnP層 之#刻阻止層114’自p型頂蓋層118之表面至八犯以⑽層115 加工為隆起(凸)形狀RD,形成成為電流狹窄構造之條紋。 於隆起形狀RD之兩側,形成有電流阻斷層丨〗9,進而連 接於p型頂蓋層118而形成有p電極12〇,連接於η型基板110 而形成有η電極12 1。 圖1(b)係沿圖l(a)中之Χι-χ2之剖面之帶隙分佈。 101382.doc 1278158 表示η型覆盍層111、活性層112、AlGalnP層113、钱刻阻 止層114、以及AlGalnP層115各層之帶隙。 例如η型覆蓋層111之銘之組成比為q · $ 5,關於p型覆蓋 層’ AlGalnP層(113、115)之兩層均為0·70,成為帶隙高於η 型覆蓋層111之構造。 於上述半導體雷射中,重要課題之一為調整雷射光束之 縱橫比,使光束形狀接近圓形。 光束形狀較大地依賴於構成半導體雷射之各層之折射 鲁 率。 另外,於上述先前之半導體雷射中’為改善内部量子效 率實行有各種嘗試,希望使兩㈣漏電流為最小限。 第-¾漏電流係橫向浅漏電流ILX,其係過分我漏於圖1 :剖面圖中平行於異質接面之方向的乂方向者;第二浅漏電 二縱向4漏ny,其可稱為電子自活性層向p覆蓋層於 γ方向洩漏之溢出。 橫向浅漏電流lLx具有使圖i中之A1GaInP層u3之厚度變 m士抑制之方法,然而實際中難以將該細⑽層113 車乂薄地控制於300 nm以下。 部Γ文中央部之實行折射料咖與隆起條紋外 二;:射率Ν一大,於X方向之遮光變強,於X 給不:二光Γ佈極大化,電洞之消耗增加,陷於供 持該二:電:為:體之燒孔’此時由於光如 會導致轉為可接受供給之模式。該現象 、電子光轉換效率之變化,於光輪出-電流㈣特 J0J382.doc 1278158 性中其直線性遭損,可觀測到所謂扭結現象。 又,於上述先前之半導體雷射中,作為縱㈣漏電产! 於向溫時電子因該熱電子能量而自活性層茂漏至p型:蓋 層’招致L-I特性之惡化。 復盒 旦該:策之本質係提高屬於T_band之電子所感受到之能 里性障礙之高度,或提高覆蓋層之p型雜質之濃度等方法為 -般性方法。此時’作為重要課題,眾所周知的是若逐漸
削薄A1GaInM i 13,則屬於x_band之電子群之漂移電流择 加(參照非專利文獻1)。 曰 該情形於實驗中亦可明瞭,A1GaInp層113無法過薄,無 法使用上述揭示之抑制X方向之洩漏電流Ilx的方法。 [非專利文獻 l]NUmerical Simulation of Semic()ndue⑹
Optoelectronic Devices,proceedings,MD4, L39.40 [非專利文獻 2]IEEEJQE,VOL38, N0.3, MARCH 2002, L285 [發明所欲解決之問題] 所欲解決之問題點在於於圖1所示之構造之半導體雷射 中,難以改善雷射光束之縱橫比,使其接近圓形。 【發明内容】 本發明之半導體發光裝置包含:基板,形成於上述基板 之第1導電型之第1覆蓋層,形成於上述第丨覆蓋層上之活性 層’以及形成於上述活性層上且一部分成為隆起形狀作為 電流狹窄構造之第2導電型之第2覆蓋層;上述隆起形狀部 分之上述第2覆蓋層含有第1隆起形狀層與第2隆起形狀 101382.doc 1278158 f ’上述第】麼起形狀層係距離上述活性層較近侧且帶隙較 呵者’上述第2隆起形狀層係距離活性層較遠側且帶隙較低 者0 罢上述半導體發光裝置於基板上疊層有第】導電型之第】覆 /生層以及冑分成為隆起形狀作為電流狭窄構 造之第2導電型之第2覆蓋層;該隆起形狀部分之上述第螬 盖層含有第!隆起形狀層與第2隆起形狀層,上述第】隆起形 狀層係距離活性層較近側且帶隙較高者,上述第讓起形狀 層係距離活性層較遠側且帶隙較低者。 a千*體發光裝置之製造方法具有:於基板上藉由蟲 晶生長法,疊層形成至少第1導電型之第1覆蓋層、活性層 :第2導電型之第2覆蓋層的步驟’以及將上述第2覆蓋層之 一部分加4隆起形狀作為電流狹窄構造之步驟·於形成 ^述第2覆蓋層之步驟中’成為上述隆㈣狀之部分以含有 第1隆起形狀層與第2隆起形狀層之方式形成,上述第】隆起 形狀層係距離上述活性層較近侧且㈣較高者’上述第2隆 起形狀層係距離活性層較遠側且帶隙較低者。 上述本發明之半導體發光裝置之製造方法於基板上藉由 蟲晶生長法’疊層形成至少第1導電型之第!覆蓋層、活性 層及第2導電型之第2覆蓋層,接著,將第2覆蓋層之一部分 加工為隆起形狀作為電流狹窄構造。 此處升/成第2覆蓋層時,成為隆起形狀之部分以含有第 1隆起形狀層與第2隆起形狀層之方式而形成,上述^隆起 形狀層係距離活性層較近侧且帶隙較高者’上述第2隆起形 101382.doc 1278158 狀層係距離活性層較遠側且帶隙較低者。 [發明之效果] 本發明之半導體發光裝置具有於第2覆蓋層<隆起形狀 /分包含帶隙較高層與帶隙較低層的構造,藉此,作為於 第2復盍層之隆起形狀部分包含折射率較低層與折射率較 高層之構造’可調整影響發光之光束形狀之折射率分佈, 可改善光束之縱橫比,使其接近圓形。 ^由於本發明之半導體發光裝置之製造方法係以於第/覆 i蓋層之隆起形狀部分包含帶隙較高層與帶隙較低層之方式 而形成,故而作為於第2覆蓋層之隆起形狀部分包含折射^ 較低層與折射率較高層之構造,可調整影響發光之光束的 形狀之折射率分佈,可改善光束之縱橫比,使其接近圓形。 【實施方式】 以下,參照圖式說明本發明之半導體發光裝置之實施形 態。 第1實施形態 •圖2A係本實施形態之半導體發光裝置之半導體雷射的剖 面圖。 例如,於η型基板1〇上,介以未圖示緩衝層,疊層 有包含AlGalnP層之η型覆蓋層(第1覆蓋層)u、具有多重量 子牌構造之活性層12、包含A1GaInP層之犯層13、包含Gainp 層之蝕刻阻止層14、包含AlGalnP層之d2,層(第1隆起形狀 層)15、以及包含AlGalnP層之第2隆起形狀層16 ;自们層13 至第2隆起形狀層16為p型覆蓋層(第2覆蓋層)17。進而,於 101382.doc 10 1278158 第2隆起形狀層16上形成有包含GaAs層之?型頂蓋層i8。 又,自P型頂蓋層18之表面至A1GaInI^15加工為隆起(凸) 形狀RD,形成成為電流狹窄構造之條紋,於隆起形狀 之兩側形成有包含例如AllnP等之電流阻斷層19。 又,連接於p型頂蓋層18而形成有p電極2〇,連接於n型基 板10而形成有η電極21。 圖2Β係沿圖2Α中之Χι-χ2之剖面之帶隙分佈。 表不η型覆盍層11、活性層12、d2層13、蝕刻阻止層14、 _ 層(第1隆起形狀層)15以及第2隆起形狀層16之各層之帶 隙。此處,帶隙之高低對應於鋁之組成比之高低,鋁之組 成比越南則帶隙越高。 例如’ η型覆蓋層11之鋁之組成比為〇·65,關於p型覆蓋 層’ d2層13以及d2’層(第1隆起形狀層)15為〇.7〇,第2隆起 形狀層16為0.65。即,關於n型覆蓋層:^與卩型覆蓋層17, 其分佈為例如η型覆蓋層11與第2隆起形狀層16之帶隙較 低,d2層13以及d2,層(第1隆起形狀層)1 5之帶隙較高。 _ 如此,於本實施形態之半導體雷射中,p型覆蓋層(第2覆 蓋層)17之隆起形狀部分(d2,層(第1隆起形狀層)15、第2隆起 开> 狀層16)成為含有d2’層(第1隆起开j狀層)15與第2隆起形 狀層16之構成,d2,層(第丨隆起形狀層)15係距離活性層12較 近側且帶隙較高者,第2隆起形狀層16係距離活性層12較遠 側且帶隙較低者。 又’ P型覆蓋層17中之d2層13以及d2,層(第1隆起形狀 層)15之部分成為帶隙高於^型覆蓋層11之構造。 101382.doc 1278158 又’紹組成比之高低對應於折射率之高低,紹組成比越 高則折射率越低。因此,其為例如n型覆蓋心與第2隆起 形狀層16之折料較高,d2層加及㈣⑷隆起形狀 層)15之折射率較低之分佈,即,其構成為:们,層⑷隆起 形狀層)15包含與心層13折射率相同之層,上述们層13係? 型覆蓋層(第2覆蓋層)17之除去隆起形狀部分的部分。 上述本實施形態之半導體發光裝置即半導體雷射藉由於 P電極20與n電極21施加特定之電壓,而使例如㈣⑽帶之 波長之雷射光自雷射光出射部於與基板平行之方向出射。 >於上述半‘體雷射中,亦可藉由控制隆起深度或形狀 專’成為索引導向或自脈衝型等。 上述本實施形態之半導體發光裝置具有於ρ型覆蓋層(第 2覆蓋層)之隆起形狀部分含有帶隙較高層與帶隙較低層之 構造,藉此,作為於第2覆蓋層之隆起形狀部分含有折射率 較低層與折射率較高層之構造,可調整影響發光之光束形 狀的折射率分佈,例如’垂直於異f接面方向之遠視野像 光束的半頻寬(Θ丄)變小’可改善光束之縱橫比,產生更圓 之光束圖案。 於本實施形態之半導體雷射中,關於d2,層(第丨隆起形狀 層)15之鋁之組成比X1,較好的是設為〇.6〇$幻$〇7〇,關 於d2’層(第!隆起形狀層)15以外之隆起形狀部分即第2隆起 形狀層16之鋁之組成比X2,較好的是設為χ2$χι。 藉由設為如此之構成,可將们層^之膜厚設得較薄,為 5〇〜350 nm,藉此’可減少過分鴻漏於平行於異質接面之方 101382.doc -12- 1278158 向的電流ILx,上述d2層13為p型覆蓋層(第2覆蓋層)之除去 隆起形狀部分的部分且鋁組成比較高。 如上所述’本實施形態之構造中,通過以含有d2,層(第1 隆起形狀層)15之低折射率層與第2隆起形狀層16之高折射 率層之方式構成隆起部,即使將们層13薄至5〇〜35〇 nm,亦 可降低半導體雷射之臨限電流(臨限載體密度),可抑制自先 别已成為問題之電子自活性層向p側之溢出,改善微分效 率、扭結程度。 _ 本實施形態中,為校正d2層13之厚度,可導入八丨組成較 高之層〇12,層(第1隆起形狀層)15(〇6〇‘;>〇$〇.7〇),使其厚 度增加至50〜400 nm。 邏輯上,自活性層12溢出有之電子有可能經過x_band通 過<12層13,於蝕刻阻止層14實行再結合,然而自實驗性而 5於该d2’層(第1隆起形狀層)15之效果中可見臨限電流値 下降、溫度特性之改善效果等。 籲 未形成鋁組成比較高之d2,層(第1隆起形狀層)15之情形 時,以上述效果為目標,若逐漸削薄p覆蓋層(第2覆蓋層) 之除去隆起形狀部分之部分的们層13,則屬於x_band之電 子群穿過該d2層,作為漂移電子而作用,型覆蓋 層,可能反而招致溫度特性之惡化(參照非專利文獻2)。 圖3係說明於本實施形態減低漂移電子之效果的模式圖。 於本實施形態、中,p型t蓋層(第2覆蓋層)17之隆起形狀部 $包含帶隙較高之d 2,層(第!隆起形狀層)i 5與帶隙較低之 第2隆起形狀層16,該们,(第丨隆起形狀層)15並非連接於活 10l382.doc -13- 1278158
• I 性層 12之 SCH(Separate c〇nfinement Heter〇 structure,侷限 異質結構)導向層設置’而是與们層13一同夹住钱刻阻止層 14,實驗中可證明p遗著其厚度增加而具有抑制該漂移電子 之效果。 於AlGalnP系高輸出雷射中,為提高其扭結程度,必須將 剖面圖如圖2A中所示之隆起形狀RD之梯形下底邊的條紋 寬度設得較窄,為2·5 μηι以下。然而,由於技術上難以使 隆起之形狀立起,若縮小下底邊條紋寬度則隆起梯形之上 # 邊變得極其狹窄,會產生高電阻化之新問題。 本貫施形態之半導體雷射之構造中,由於圖中之d2,層(第 1隆起形狀層)15較之於其上方形成之第2隆起形狀層16平 均A1組成亦杈鬲’故而於製作圖中之隆起形狀之濕式餘刻 步驟中’對於d2’層(第1隆起形狀層w 5之蝕刻速度亦大於對 於第2隆起形狀層16之颠刻速度。 藉此,為於隆起形狀RD之下部進一步實行蝕刻,較之製 作相同上邊之情形,可將下底邊之條紋寬度縮小約〇.2 _ 。即,由於可較之先前使隆起形狀立起,故而扭結程度 提高。 由於上述原因,較好的是d2層13之膜厚為50〜350 nm左 右。由於若超出3 5 0 nm,則過分洩漏於平行於異質接面之 方向的電流Ilx變大,故而並非較好。 又,較好的是d2層13與d2,層(第1隆起形狀層)1 5之膜厚和 為75 0 nm以下。若超出750 nm則光束之Θ丄會惡化。 又,較好的是d2,層(第1隆起形狀層)15之膜厚為50〜400 101382.doc -14- 1278158 nm左右,此係如上所述,為使们層^與们,層(第2隆起形狀 層)15之膜厚和不超過750 nm。 (實施例1) 根據上述本實施形態,製作圖2所示之構成之半導體雷射 作為實施例,另外,製作圖1所示構成之半導體雷射作為比 較例,測定兩半導體雷射之臨限電流。 將結果示於圖4。 實施例之半導體雷射可獲得低於比較例之臨限電流。 • (實施例2) 與貫施例1相同,製作實施例之半導體雷射與比較例之半 導體雷射,觀測兩半導體雷射之垂直於異質接面方向之遠 視野像,測定Θ丄。 將結果示於圖5。 實施例之半導體雷射可獲得小於比較例之0丄之値。 (實施例3) 與實施例1相同,製作實施例之半導體雷射與比較例之半 導體雷射,測定兩半導體雷射之微分效率。 將結果示於圖6。 實施例之半導體雷射可獲得大於比較例之微分效率之 値。 (實施例4) 與實施例1相同,製作實施例之半導體雷射與比較例之半 導體雷射,測定兩半導體雷射之扭結程度(100 ns、70。〇。 將結果示於圖7。 101382.doc -15- 1278158 實施例之半導體雷射較之比較例扭結程度有所改善。 (實施例5) ° 與實施例1相同,製作實施例之半導體雷射與比較例之半 導體雷射’測定兩半導體雷射之線之微分係數的減少 率KSEp與遠視野像之半頻寬e//,上述遠視野像之半頻寬叻 為X方向之遮光之基準。KSEp為表示若其値變大則之彎 曲度較大(產生扭結)者。 圖8係對於遠視野像之半頻寬θ//(輸出5 mW)描繪有微分 係數之減少率KSEp的圖。 比較例中,若遠視野像之半頻寬θ//較大,則伴隨燒孔效 果,易產生扭結。 實施例中,即使增大遠視野像之半頻寬θ//,扭結程度亦 不惡化。 此亦有助於如上所述改善光束之縱橫比,產生更圓之光 束圖案’於光碟應用方面亦具有重要貢獻。 (實施例6) 與實施例1相同,製作實施例之半導體雷射與比較例之半 導體雷射,測定兩半導體雷射高溫動作時之動作電流値。 實施例之半導體雷射可獲得小於比較例之高溫動作時之 動作電流値的值。 就上述本實施形態之半導體雷射之製造方法加以說明。 例如错由有機金屬氣相蟲晶生長法(Μ〇νρΕ)等蟲曰生長 法,於η型基板10上依次疊層未圖示之緩衝層、包含AiGaInp 層之η型覆蓋層(苐1覆盍層)11、活性層12、包含AiGainp声 101382.doc -16- 1278158 • . 之d2層13、包含GalnP層之蝕刻阻止層14、包含AlGalnP層 之d2’層(第1隆起形狀層)15、包含AlGalnP層之第2隆起形狀 層16、以及包含GaAs層之p型頂蓋層18。此處,自d2層13 至第2隆起形狀層16為|)型覆蓋層(第2覆蓋層)17。 此處,例如η型覆蓋層11之鋁之組成比為〇·65,關於p型 覆蓋層,d2層13與d2,層(第1隆起形狀層)15為0.70,第2隆 起形狀層16為0.65,以此方式成膜。 即’於形成p型覆蓋層(第2覆蓋層)17之步驟中,形成折射 Φ 率與第2覆蓋層之除去隆起形狀部分的部分(d2層13)相同之 層作為d2’層(第1隆起形狀層)15。 接著,將抗蝕膜形成圖案,保護成為電流注入區域之部 刀 只行至餘刻阻止層14停止之姓刻處理,形成自p型頂蓋 層18之表面至d2’層(第1隆起形狀層)15為止的隆起(凸)形狀 RD作為電流狹窄構造。 接著,例如全面沉積AllnP等形成電流阻斷層19,以使p 型頂蓋層1 8露出之方式開口接觸。 _ 接著,以連接於P型頂蓋層18之方式形成Ti/Pt/Au等p電極 2〇,另外,以連接於n型基板1〇之方式形成AuGe/Ni/Au等。 電極21。 之後,經過切離步驟,可製作出如圖2人所示之業者所希 望之半導體雷射。 由於本實施形態之半導體發光裝置之製造方法係於第2 復蓋層之隆起形狀部分,以包含帶隙較高層與帶隙較低層 之方式形成,故而可調整影響發光之光束形狀的折射率分 101382.doc -17- 1278158 佈’改善光束之縱橫比,使其接近圓形,作為於第2覆蓋層 之隆起形狀部分包含折射率較低層與折射率較高層之構 造° 上述實施形態係對於AlGalnP系半導體發光裝置而加以 說明’然而不僅限於此,本實施形態亦可適用於AiGaN系 半導體發光裝置。 層構成或構造可設為與AlGalnP系之圖2(a)相同,該情形 時,較好的是將d2,層(第1隆起形狀層)之鋁之組成比χι設為 _ 0.05$幻$〇.2〇,將第2隆起形狀層等之d2’層(第1隆起形狀 層)以外之層的鋁之組成比X2設為X2 $ XI。藉此,可獲得 與AlGalnP系半導體發光裝置之情形相同之效果。 弟2實施形態 圖9 A係本發明之第2實施形態之半導體發光裝置即半導 體雷射的剖面圖。 本實施形態之半導體雷射具有與第1實施形態相同之構 成’例如於η型基板10上,介以未圖示之^型緩衝層疊層有 春包含AlGalnP層之η型覆蓋層(第1覆蓋層)ιι、具有多重量子 阱構造之活性層12、包含AlGalnP層之d2層13、包含GalnP 層之蝕刻阻止層14、包含AlGalnP層之d2,層(第1隆起形狀 層)15、以及包含AlGalnP層之第2隆起形狀層16,自心層13 至第2隆起形狀層16為p型覆蓋層(第2覆蓋層)17。進而,於 第2隆起形狀層16上形成有包含Ga As層之p型頂蓋層18。
又,自p型頂蓋層18之表面至八10&1111>層15加工為隆起(凸) 形狀RD,形成作為電流狹窄構造之條紋,於隆起形狀RD 101382.doc -18- 1278158 之兩側形成有含有例如AllnP等之電流阻斷層19。 又’連接於p型頂蓋層18而形成有p電極20,連接於n型基 板10而形成有η電極21。 圖9Β係沿圖9Α中之Χι-χ2之剖面上的帶隙分佈。 表示η型覆蓋層11、活性層12、d2層13、蝕刻阻止層14、 d2’層(第1隆起形狀層)15以及第2隆起形狀層16之各層之帶 隙。此處,帶隙之高低對應於鋁之組成比之高低,鋁之組 成比越高帶隙越高。 • 於本實施形態之半導體雷射中,關於d2層13之鋁組成比 X0、(121層(第1隆起形狀層)15之鋁之組成比XI、以及d2,層 (第1隆起形狀層)1 5以外之隆起形狀部分即第2隆起形狀層 16之鋁之組成比X2,設為Χ2<Χ〇<χΐ。η型覆蓋層11之铭 之組成比設為與第2隆起形狀層16之铭之組成比Χ2相等。 例如,η型覆蓋層11之鋁之組成比為〇 65,關於ρ型覆蓋 層’ d2層13為0.68 ’ d2’層(第1隆起形狀層)15為0.75〜0.80, 第2隆起形狀層16為0.65。 • 即’關覆蓋層11與P型覆蓋層17,其分佈為例如^型 覆蓋層11與第2隆起形狀層16之帶隙較低,d2層13之帶隙較 高,d2'層(第1隆起形狀層)15之帶隙更高。 本實施形態之半導體雷射之構成為:p型覆蓋層(第2覆蓋 層)17之隆起形狀部分(d2,層(第1隆起形狀層)15、第2隆起形 狀層16)含有d2f層(第1隆起形狀層)i5與第2隆起形狀層 16,上述d2’層(第1隆起形狀層)15係距離活性層12較近側且 帶隙較高者,第2隆起形狀層1 6係距離活性層12較遠側且帶 101382.doc •19- 1278158 隙較低者。 又’ P型覆蓋層17中之d2層13以月衫 T 以及d2層(第1隆起形狀 曰)15之部分為帶隙亦高於n型覆蓋層u之構造。 、又’折射率之高低亦對應於紹之組成比之高低,|呂之組 成比越高折射率越低。 因此,上述鋁組成分佈中,關於η型覆蓋層丨丨與^型覆蓋 層17,成為η型覆蓋層^與第2隆起形狀層16之折射率較 高’们層13之折射率較低,们,層(第】隆起形狀層)15之折射 Φ 率更低之折射率分佈。 因此,d2,層(第丨隆起形狀層)15之構成係含有折射率低於 们層13之層,上述们層13係?型覆蓋層(第2覆蓋層)17之除去 隆起形狀部分的部分。 除上述情形外,本實施形態之半導體雷射實質上與第i 實施形態相同。 上述本實施形態之半導體發光裝置即半導體雷射通過於 P電極20與n電極21施加特定之電壓,例如65〇 nm帶之波長 鲁之雷射光自雷射光出射部向平行於基板之方向出射。 於上述半導體雷射中,通過控制隆起深度或形狀等,亦 可設為索引導向或自脈衝型等。 上述本貫施形態之半導體發光裝置具有於P型覆蓋層(第 2覆蓋層)之隆起形狀部分含有帶隙較高層與帶隙較低層之 構造,藉此,作為於第2覆蓋層之隆起形狀部分含有折射率 較低層與折射率較高層之構造,可調整影響發光之光束形 狀的折射率分佈,例如’垂直於異質接面之方向之遠視野 101382.doc -20· 1278158 像光束的半頻寬(Θ丄)變小,可改善光束之縱橫比,產生更 圓之光束圖案。 特別是,如上所述,若將折射率分佈設為11型覆蓋層11與 第2隆起形狀層16之折射率較高,们層13之折射率較低,μ, 層(第1隆起形狀層)15之折射率更低,則可將雷射縱向之光 線分佈以更高之自由度設計,除調整第2隆起形狀層16之鋁 組成與(^層^及心,層(第!隆起形狀層)15之膜厚外,亦調整 d2層13及们,層(第!隆起形狀層)15之鋁組成,藉此可使光線 ® 分佈合理化,使出射之雷射光之點更接近滾圓。 即使於本實施形態之半導體雷射中,亦與第丨實施形態相 同,較好的是將d2層13之膜厚設為50〜35〇 nm左右,將们, 層(第1隆起形狀層)15之膜厚設為5〇〜4〇〇 nm左右,又,較 好的是將d2層^與化,層(第!隆起形狀層)15之膜厚之和設 為75 0 nm以下。 本貫施形態之半導體雷射可將d2,層(第丄隆起形狀層)工5 之鋁組成設為更高於第丨實施形態之構成。此處,由於鋁組 鲁成越南則加工為隆起形狀時之蝕刻速率越快,故而可進一 步增加與蝕刻阻止層14之蝕刻速率比,由於加工為隆起形 狀時可較之第1實施形態進而立起隆起形狀,故而扭結程度 提高。又,可抑制於覆蓋層之晶圓面内產生蝕刻不均一。 本實施形態之半導體雷射於形成第2覆蓋層之步驟中,第 :2覆蓋層之除去隆起形狀部分的部分形成折射率更低之層 作為第1隆起形狀層,藉此可與第〗實施形態相同地製造。 本發明並非限定於上述說明。 101382.doc -21 - 1278158 例如,除AlGalnP系以及AlGaN系半導體發光裝置之外, 亦可適用於AlGaAs系半導體發光裝置。 此外,可於不脫離本發明之要旨之範圍内實行各種變更。 [產業上之可利用性] 本發明之半導體發光裝置可適用於各種領域,作為CD或 DVD、進而下一代光碟裝置之光學讀寫頭裝置之光源,或 其他機器之光源等。 本發明之半導體發光裝置之製造方法可適用作製造 _ «vd、進而下—代光碟裝置之光學讀寫頭裝置之光源、 或其他機器之光源等之方法。 【圖式簡單說明】 圖1A係先前例之半導體發光裝置之半導體雷射的剖面 圖,圖1B係沿圖1A中之Χι-χ2之剖面之帶隙分佈。 圖2Α係本發明之第丨實施形態之半導體發光裝置之半導 體雷射的剖面圖,圖2B係沿圖2A中之χι_χ2之剖面之帶隙分 佈。 •圖3係說明本發明之第!實施形態中減少漂移電子 的模式圖。 圖4係表示於實施例^測定實施例與比較例之半導體雷 射之臨限電流的結果之圖。 ^ 圖5係表示於實施例2中測定實施例與比較例之 射之Θ丄的結果之圖。 ^ 目6係表示於實施例3中測定實施例與比較例之 ♦ 射之微分效率的結果之圖。 田 101382.doc -22- 1278158 圖7係表示於實施例4中測定實施例與比較例之半導體雷 射之扭結程度的結果之圖。 圖8係於實施例5中對於遠視野像之半頻寬$ "描繪微分 係數之減少率KSEp的圖。 一圖9 A係本發明之第2實施形態之半導體發光裝置即半導 體雷射的剖面圖,圖叩係沿圖9人中之 佈。 2<°彳面之帶隙分 【主要元件符號說明】 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 110 111 112 113 η型基板 η型覆蓋層(第1覆蓋層) 活性層 d2層 钱刻阻止層 d2'層(第1隆起形狀層) 弟2隆起形狀層 P型覆蓋層(第2覆蓋層) P型頂蓋層 電流阻斷層 p電極 η電極 η型基板 η型覆蓋層 活性層
AlGalnP層ρ型覆蓋層 101382.doc •23- 1278158 114 蝕刻阻止層 115 AlGalnP 層 117 P型覆蓋層 118 P型頂蓋層 119 電流阻斷層 120 p電極 121 η電極
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  1. d 修(幻正本 1278暴和&29〇6〇號專利申請案 中文申請專利範圍替換本('95年9月) 十、申請專利範圍: 1· 一種半導體發光裝置,其含有 基板,— 於上述基板上形成之第丨導電型之第丨覆蓋層, 於上述第1覆蓋層上形成之活性層,以及 形成於上述活性層上,且一部分成為隆起形狀而作為 電流狹窄構造之第2導電型之第2覆蓋層; 上述隆起形狀部分之上述第2覆蓋層含有第丨隆起形狀 層與第2隆起形狀層,上述第丨隆起形狀層為距離上述活 性層較近側且帶隙較高者,上述第2隆起形狀層係距離活 性層較遠側且帶隙較低者;且 上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分的部分,帶隙 較上述第1覆蓋層高。 2.如请求項1之半導體發光裝置,其中上述第1隆起形狀層 與上述第2隆起形狀層分別為鋁之組成比較高層與鋁之 組成比較低層;且 上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分的部分與上 述第1覆蓋層,分別為鋁之組成比較高層與鋁之組成比較 低層。 3·如請求項2之半導體發光裝置,其中上述第1隆起形狀層 之銘之組成比XI為0.60 - XI s 0.70, 上述第2隆起形狀層之鋁之組成比X2為X2S XI。 nm ° 4·如請求項1之半導體發光裝置,其中上述第1隆起形狀層 之膜厚為50〜400 101382-950919.doc 1278158 5·如請求们之半導體發光裝置,其中上述第2覆蓋層之除 去上述隆起形狀部分的部分之膜厚與上述第丨隆起形狀 層之膜厚之和為750 nm以下。 夕 6·如請求項1之半導體發光裝置,丨中於上述第2覆蓋層之 除去上述隆起形狀部分的部分與上述第丨隆起形狀層之 界面形成有蝕刻阻止層。 7·如喷求項1之半導體發光裝置,其中上述第丨覆蓋層、上 • 述活性層、上述第2覆蓋層包含AlGalnP系材料。 8·如明求項1之半導體發光裝置,其中上述第丨覆蓋層、上 述活性層、上述第2覆蓋層包含AlGaN系材料。 9·如請求項1之半導體發光裝置,其中上述第丨隆起形狀層 含有折射率與上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分 之部分相同的層。 1 〇·如凊求項1之半導體發光裝置,其中上述第i隆起形狀層 含有折射率低於上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部 I 分之部分的層。 .11·如明求項1之半導體發光裝置,其中上述第丨隆起形狀 層’ f隙係較上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分的 ^ 部分高。 12·如清求項π之半導體發光裝置,其中上述第1隆起形狀 層’铭之組成比係較上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀 部分的部分高。 13. —種半導體發光裝置之製造方法,其含有: 於基板上藉由磊晶生長法,疊層形成至少第1導電型之 101382-950919.doc 1278158 遽 · 第1覆蓋層、活性層以及第2導電型之第2覆蓋層的步驟, 以及 將上述第2覆蓋層之一部分加工為隆起形狀作為電流 狹窄構造之步驟; 於形成上述第2覆蓋層之步驟中,成為上述隆起形狀之 部分以含有第1隆起形狀層與第2隆起形狀層之方式形 成,上述第1隆起形狀層為距離上述活性層較近側且帶隙 較高者,上述第2隆起形狀層為距離活性層較遠側且帶隙 較低者;並以帶隙比上述第丨覆蓋層高之方式,形成上述 第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分的部分。 14·如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆盍層之步驟中,上述第丨隆起形狀層與上述第2 隆起形狀層分別作為鋁之組成比較高層與鋁之組成比較 低層而形成;且上述第2覆蓋層之除去上述隆起形狀部分 的部分與上述第1覆蓋層,係分別形成為鋁之組成比較高 層與鋁之組成比較低層。 15.如請求項14之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中,形成鋁之組成比又1為〇6〇^又1 $ 〇·70之層作為上述第1隆起形狀層,形成鋁之組成比χ2 為X2$ XI之層作為上述第2隆起形狀層。 16·如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中,將上述第1隆起形狀層之膜厚 設為50〜400 nm而形成。 17·如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 101382-950919.doc 1278158 , 上述第2覆蓋層之步驟中,將上述第2覆蓋層之除去上述 隆起形狀部分之部分的膜厚與上述第丨隆起形狀層之膜 厚之和設為750 nm以下而形成。 、 18. 如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中,於上述第2覆蓋層之除去上述 隆起形狀部分的部分與上述第丨隆起形狀層之界面形成 蝕刻阻止層。 19. 如請求項18之半導體發光裝置之製造方法,其中於將上 I 述第2覆蓋層之—部分加王為隆起形狀作為電流狹窄構 造之步驟中,藉由停止於上述蝕刻阻止層之蝕刻,將上 述第2覆盍層之一部分加工為隆起形狀。 20. 如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中以 AlGalnP系材料形成上述第}覆蓋層、上述活性層、上述 第2覆蓋層。 θ 21·如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中aAiGaN 系材料形成上述第1覆蓋層、上述活.性層、上述第2覆蓋 I 層。 22.如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中,形成折射率與上述第2覆蓋層 之除去上述隆起形狀部分之部分相同的層作為上述第1 隆起形狀層。 23·如請求項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中,形成折射率低於上述第2覆蓋 層之除去上述隆起形狀部分之部分的層作為上述第i隆 起形狀層。 101382-950919.doc 1278158 24. 如請^項13之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆盍層之步驟中,以帶隙比上述第2覆蓋層之除 去上述隆起-形狀部分的部分高之方式,形成上述第' 隆起 形狀層。 25.如請求項24之半導體發光裝置之製造方法,其中於形成 上述第2覆蓋層之步驟中’以銘之組成比比上述第2覆蓋 層之除去上述隆起形狀部分的部分高之古^ ^〈万式,形成上述 第1隆起形狀層。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6178990B2 (ja) 2012-10-31 2017-08-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04359486A (ja) * 1991-06-05 1992-12-11 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JPH09232678A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法、並びに半導体レーザ及びその製造方法
US6031858A (en) * 1996-09-09 2000-02-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser and method of fabricating same
JP3742203B2 (ja) * 1996-09-09 2006-02-01 株式会社東芝 半導体レーザ
JP3672062B2 (ja) * 1997-07-16 2005-07-13 三菱電機株式会社 半導体レーザ,及びその製造方法
JPH11251678A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ及びその製造方法
JP2002204028A (ja) * 2000-12-27 2002-07-19 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体装置およびその製造方法
US7260130B2 (en) * 2003-03-31 2007-08-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device and method of fabricating the same

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