专利名称：激光二极管器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有探测激光的光电探测器的激光二极管器件，更具体的是，涉及一种能够适合用于光盘的激光二极管器件。
背景技术：
现有技术中用于光盘的激光二极管器件包括探测来自激光二极管器件中包括的激光二极管的激光的光电探测器。通常，光电探测器设置在来自激光器的光输出不衰减的区域中，例如在与激光二极管分开的激光二极管的后端表面侧上(与发光侧相对的一侧)，并且光电探测器通过吸收通过后端表面泄漏的光以将该光转换成电流信号来探测激光。
但是通常情况下，激光二极管的后端表面被高反射率膜覆盖，因此通过后端表面泄漏的光的输出十分小。因此，光电探测器必须对泄漏光具有高灵敏度。现在，对于用于光盘的激光二极管，能够输出780nm波长的激光或650nm波长的激光的多波长激光器是主流，其中780nm波长的激光用于重放CD(致密盘)或在例如CD-RW(可改写CD)或MD(微型盘)的可记录光盘上记录或重放该可记录光盘，650nm波长的激光用于在DVD(数字通用盘)上记录或重放该DVD。因此，例如根据日本尚未审查的专利申请公开物No.2004-55744中的描述，由硅(Si)基化合物半导体制成的光电二极管(PD)被用作光电探测器，其中该光电二极管可对这种长波长的光具有高灵敏度。
发明内容
近年来，已经出现了使用以GaN，AlGaN混合晶体和GaInN混合晶体为代表的III-V族氮化物化合物半导体(以下称为氮化物基半导体)的短波长(405nm波长)激光二极管，并且已经研制出实际用作更高密度光盘的光源的短波长激光二极管。为了使用这种短波长激光二极管作为用于光盘的光源，需要一种对短波光具有高灵敏度的光电探测器。
但是，上述的光电二极管对于405nm波长的光具有低的灵敏度，因此难以在短波长激光二极管中使用该光电二极管。但是，如果通过减小后端表面的反射率来增加从短波长激光二极管的后端表面泄漏的光的输出，那么激光器特性的退化例如阈值电流增加，激光器的光输出减小，相对强度噪声退化或可靠性降低增加。而且，代替上述的光电二极管，探测来自后端表面侧的短波长光的光电探测器，或者探测来自发光侧上的端表面的一部分光的光电探测器可以单独设置；但是，当这种仅仅用于短波长激光二极管的光电探测器应用于例如包括多个激光二极管的组合的多波长激光二极管器件时，将产生激光二极管器件具有复杂结构的问题。
鉴于上述，希望提供一种能够探测激光的具有简单结构的激光二极管器件。
根据本发明的实施例，提供一种激光二极管器件，其包括通过以该顺序层叠第一导电类型层，有源层和第二导电类型层形成的半导体层，该第二导电类型层包括在其顶部部分中的条纹状电流限制结构；和多个电极，其形成在半导体层的第二导电类型层侧上，并且以预定的间隔电连接到第二导电类型层，其中半导体层在对应于除了至少一个以外的该多个电极的电极(第一电极)的区域中具有感光区域，该感光区域吸收在半导体层中发射的部分光，并将该部分光转换成电流信号。
在根据本发明的实施例的激光二极管器件中，部分的发射光被吸收在对应于半导体层的第一电极的区域(感光区域)中，以被转换成电流信号。该电流信号的大小与被发射的激光的输出的大小具有特定的相关性，因此，例如，当该电流信号输入到光输出运算电路作为光输出监控信号时，发射激光的输出的大小可以通过光输出运算电路来计算。换句话说，根据本发明的实施例的激光二极管器件包括激光二极管，该激光二极管包括在感光区域中的光电探测器，因此不必与激光二极管分开地设置光电探测器。
在根据本发明的实施例的激光二极管器件中，感光区域设置在对应于第一电极的区域中，并且吸收在半导体层中发射的部分光，以将该部分光转换成电流信号，因此能够汲取与被发射的激光的输出的大小具有相关性的电流信号，从而不必与该光电探测器分开地设置例如光电二极管的光电探测器。因此，具有简单的结构的激光二极管器件可以探测激光。
本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将通过以下描述而更加全面地呈现。
图1是根据本发明的第一实施例的激光二极管的结构的透视图；图2是沿图1的线A-A的截面图；图3是沿图1的线B-B的截面图；图4是示出谐振器方向和内部光子密度之间关系的曲线图；图5A、5B和5C是用于描述制造图1中所示的激光二极管的步骤的截面图；图6A和6B是示出图5A、5B和5C之后的步骤的截面图；图7A和7B是示出图6A和6B之后的步骤的截面图；图8A和8B是示出图7A和7B之后的步骤的截面图；图9是示出图8A和8B之后的步骤的截面图；图10是根据本发明的第二实施例的激光二极管器件的结构的透视图；图11是沿图10的线C-C的截面图；图12A、12B和12C是用于描述制造图10中所示的激光二极管器件的步骤的截面图；图13A和13B是示出图12A、12B和12C之后的步骤的截面图；图14A和14B是示出图13A和13B之后的步骤的截面图；以及图15是示出图14A和14B之后的步骤的截面图。
具体实施例方式
以下将参考附图来详细描述优选实施例。
图1示出了根据本发明的第一实施例的激光二极管器件10的结构。图2示出了沿图1的箭头A-A的截面图，以及图3示出了沿图1的箭头B-B的截面图。图1至3是示意性视图，因此图1至3中的尺寸和形状与实际的尺寸和形状不同。
激光二极管器件10包括在热沉11(热辐射部分)上的激光二极管20，且中间具有接合层12，从而使激光二极管20的p侧面向上。热沉11由例如具有电和热导率的材料例如Cu(铜)制成。接合层12固定激光二极管器件10和热沉11，并且由例如包括AuSn等的接合材料制成。因此，从激光二极管20发射的热量通过热沉11消散，因此激光二极管20被保持在合适的温度。
通过在由n型GaN(氮化镓)制成的衬底21上生长由III-V族氮化物半导体制成的半导体层22来形成该激光二极管20。半导体层22具有通过以该顺序层叠n型覆层23、有源层24、p型覆层25和p型接触层26形成的激光器结构。在这种情况中，n型覆层23对应于本发明中的“第一导电类型层”，并且p型覆层25和p型接触层26对应于本发明中的“第二导电类型层”。以下，上述半导体层被层叠的方向被称为垂直方向；激光被发射的方向被称为轴向；并且垂直于轴向和垂直方向的方向被称为横向。
在这种情况下，III-V族氮化物半导体是氮化镓基化合物，其包括镓(Ga)和氮(N)，并且III-V族氮化物半导体的实例包括GaN，AlGaN(氮化铝·镓)，AlGaInN(氮化铝·镓·铟)等等。它们包括IV族或VI族元素的n型杂质，例如Si(硅)，Ge(锗)，O(氧)或Se(硒)，或者II族或IV族元素的p型杂质，例如Mg(镁)、Zn(锌)或C(碳)，如果需要的话。
在半导体层22中，n型覆层23由例如n型AlGaN制成。有源层24具有例如未掺杂的GaInN多量子阱结构。该p型覆层25由例如AlGaN制成，并且p型接触层26由例如p型GaN制成。
在p型覆层25和p型接触层26的一部分中，沿轴向延伸的条纹状隆起(凸出边缘部分)27和设置在该隆起27的两侧上的凹槽28通过在形成p型接触层26之后选择性地蚀刻而形成，这将在下面被描述。该p型接触层26仅仅形成在隆起27的顶部上。包括隆起27和凹槽28的条纹状结构是所谓的W形隆起结构，并且具有限制半导体层22中电流通路29的尺寸的功能，以及稳定地保持横向的光模式为标准(第0)模式以及将该光模式引导到轴向的功能。该W形隆起结构对应于本发明中的“电流限制结构”。
由于当p型覆层25被大范围地深度蚀刻而代替设置凹槽28时，容易发生漏电并且损害可制造性，因此使用W形隆起结构，其中凹槽28形成在隆起27的两侧上。而且，通常，III-V族氮化物半导体是难以均匀地在大范围内蚀刻的材料，因此隆起27通过在尽可能窄的范围中蚀刻而形成。
绝缘膜31形成在p型覆层25的表面上，其包括隆起27的两侧表面以及凹槽28的内表面。换句话说，该绝缘膜31在对应于隆起27的顶部表面的区域中具有开口。该绝缘膜31具有例如按该顺序层叠二氧化硅和硅的结构。
p侧接触电极32形成在隆起27的顶部表面上(p型接触层26的表面)。在这种情况下，p侧接触电极32包括例如Pd(钯)。
另外，p侧电极33(第一电极)和p侧电极34(第二电极)形成在绝缘膜31和p侧接触电极32的表面上，并且中间具有分隔区域L1。在这种情况下，每个p侧电极33和p侧电极34具有这样的结构，即其中Ti(钛)、Pt(铂)和Au(金)按该顺序层叠。
分隔区域L1是沿横向延伸的条纹状区域，并且形成为沿轴向在空间上使p侧电极33和p侧电极34彼此分开，并且不将它们电短路。优选借助100欧姆或更高使p侧电极33和p侧电极34彼此隔离。在该实施例中，分隔区域L1通过下述形成除去p型接触层26和隆起27的顶部上的p侧接触电极32以暴露p型覆层25，并且利用绝缘膜31覆盖p型覆层25的表面。例如，当p型覆层25的电阻率为1Ω·cm，并且分隔区域L1中的p型覆层25的截面面积为0.75μm2(＝1.5μm(宽度)×0.5μm(深度))时，明显的是，为了在p侧电极33和p侧电极34之间具有100Ω或更高，仅仅需要沿轴向的分隔区域L1的宽度为0.0075μm(＝100Ω×0.75μm2/1Ω·cm)或更大。
另外，从包括硅(Si)、氧(O)、铝(Al)和硼(B)的组中选出的至少一种杂质可以被注入分隔区域L1中。因此，分隔区域L1中的p型覆层25的电阻率变得更大，因此p侧电极33和p侧电极34可以彼此可靠地隔离。
p侧电极34具有这样的结构，其中Ti(钛)，Pt(铂)和Au(金)按该顺序层叠。由分隔区域L1作为基础，p侧电极34在更接近于稍后将描述的反射侧端表面36的侧上，形成在绝缘膜31和p侧接触电极32的表面上，并且通过p侧接触电极32被电连接到隆起27的p型接触层26。下文，在p侧电极34中电连接到隆起27的p型接触层26的部分被称为接触部分34A。p侧电极34也接合到由金制成的线W1，并且通过该线W1电连接到外部电源(未示出)。
因此，p侧电极34可以通过接触部分34A将电流注入到有源层24中，因此对应于有源层24的接触部分34A的区域具有作为所谓的增益区域L2的功能。在这种情况下，“作为增益区域L2的功能”表示放大由被注入的载流子发射的光的功能。
如同在p侧电极34的情况下，p侧电极33具有这样的一种结构，即其中Ti(钛)，Pt(铂)和Au(金)按该顺序层叠。由分隔区域L1作为衬底，在更接近于稍后将描述的发射侧端表面35的侧上，p侧电极33形成在包括绝缘膜31和p侧接触电极32的表面的表面上。下文，在p侧电极33中电连接到隆起27的p型接触层26的部分被称为接触部分33A。p侧电极33还接合到由金等制成的线W2，并且通过该线W2电连接到光输出运算电路(未示出)。
因此，p侧电极33可以通过接触部分33A从有源层24汲取电流(光电流)，并且可以从有源层24输入电流到光输出运算电路中，因此对应于有源层24的接触部分33A的区域具有作为所谓的感光区域L3的功能。在这种情况下，“作为感光区域L3的功能”表示吸收从增益区域L2发射的光以将该光转换成电流信号的功能，并且是例如与诸如光电二极管的光电探测器的功能相同的功能。因此，激光二极管20包括在感光区域L3中的光电探测器，因此不必与激光二极管20分开地设置光电探测器。
感光区域L3中包括的光电探测器仅仅吸收半导体层22中发射的部分光，以将该部分光转换成电流信号，因此使激光器特性退化的可能性很小。而且，增益区域L3和感光器L3之间的相互作用可以产生自激振荡(脉动(palsation))。
上述光输出运算电路从p侧电极33接收电流信号作为光输出监控信号，并通过使用下面的公式确定发射的激光的输出的大小。该公式表示发射功率Pout和内部光子密度S之间的关系，并且内部光子密度S的大小与上述光输出监控信号的大小具有密切的关系，因此发射功率Pout的大小与光输出监控信号的大小一一对应。
Pout＝(1/2)×(C0/neq)×hv×In(1/(RfRf)×wd×{(1-Rf)/((1-Rf)+(1-Rr)}×S...(1)在该公式中，C0是光的速度；neq是有源层24的传输折射率；hv是有源层24的带隙能量；W是隆起27沿轴向的宽度；d是有源层24沿垂直方向的厚度，以及Rr是后端表面侧上的折射率。
接触部分33A有必要具有这样的区域，其中可以产生可由上述光输出运算电路探测的电流量(可探测的电流量)。因此，接触部分33A沿轴向的长度大大短于接触部分34A沿轴向的长度(例如，380μm)，并且是例如大约10μm。
另外，接触部分33A仅仅需要设置在由谐振器所夹的区域中，其包括发射侧端表面35和反射侧端表面36，这将在后面描述，因此接触部分33A可以形成为对应于隆起27的顶部的任何部分；但是，接触部分33A优选形成为对应于发射侧端表面35侧上的隆起27的顶部的一部分。这是因为，如图4所示，内部光子密度S在接近于发射侧端表面35处处于其最大值，因此可以保证足够的电流量，而不会过度地增加接触部分33A的面积。另外，在感光区域L3中，产生十分少的热，因此在感光区域L3设置在发射侧端表面35侧上的情况下，可以防止发射侧端表面35的退化，而不用将热辐射机构设置在发射侧端表面35附近。
一对发射侧端表面35和反射侧端表面36形成在垂直于隆起27的延伸方向(轴向)的侧表面上。发射侧端表面35由例如Al2O3(氧化铝)制成，并且被调节以具有低的反射率。另一方面，反射侧端表面36例如通过交替层叠氧化铝层和氧化钛层来形成，并且被调节以具有高的反射率。因此，有源层24的增益区域中产生的光在该对发射侧端表面35和反射侧端表面36之间传播以便被放大，并且然后从发射侧端表面35作为光束发射。
另一方面，n侧电极37设置在衬底21的整个后表面上，并且电连接到衬底21以及n型覆层23。n侧电极37具有例如其中钛、铂和金按该顺序层叠的结构。当激光二极管20安装在热沉11上时，该n侧电极37电连接到热沉11，因此n侧电极37具有与电连接到热沉11的地(未示出)相同的电位(零伏特)。
激光二极管器件10可以通过以下步骤制造。
图5A至9按顺序示出了制造方法的步骤。为了制造激光二极管20，由III-V族氮化物(GaN基化合物半导体)制成的半导体层22A通过例如MOCVD(金属有机化学汽相淀积)方法形成在由GaN制成的衬底21A上。此时，使用例如三甲基铝(TMA)、三甲基镓(TMG)、三甲基铟(TMIn)和氨(NH3)作为GaN基化合物半导体的材料，以及使用例如单硅烷(SiH4)作为施主杂质的材料，并且使用例如环戊二烯基镁(cyclopentadienyl magnesium)(CPMg)作为受主杂质的材料。
更具体的是，首先，n型覆层23A、有源层24A、p型覆层25A和p型接触层26A按该顺序层叠在衬底21A上(参考图5A)。
接下来，由二氧化硅制成的厚度为0.2μm的绝缘膜31A形成在p型接触层26A上。然后，由光致抗蚀剂制成的膜形成在绝缘膜31A上，并且具有沿轴向延伸的条纹状开口的光致抗蚀剂层R1通过光刻技术形成。然后，绝缘膜31A通过使用光致抗蚀剂层R1作为掩模，通过使用氢氟酸基蚀刻溶液的湿法腐蚀方法被选择性地除去(参考图5B)。之后，具有100nm厚度的包括Pd的金属层通过真空蒸发方法形成。之后，光致抗蚀剂层R1被除去。从而，形成p侧接触电极32A(参考图5C)。
接下来，由光致抗蚀剂制成的膜形成在p侧接触电极32A和绝缘膜31A上，并且在将形成W形隆起结构的区域中具有开口的光致抗蚀剂层R2通过光刻技术形成(参考图6A)。然后，绝缘膜31A通过使用光致抗蚀剂层R2和p侧接触电极32A作为掩模，通过使用氢氟酸基蚀刻溶液的湿法腐蚀方法被选择性地除去。接下来，部分p型接触层26A和部分p型覆层25A通过使用氯基蚀刻气体的干法刻蚀方法被选择性地除去(参考图6B)。之后，光致抗蚀剂层R2被除去，并且没有覆盖p型接触层26A的p侧接触电极32A的一部分被除去。由此，包括条纹状隆起27和凹槽28的W形隆起结构形成在半导体层22A的顶部中。
接下来，由光致抗蚀剂制成的膜形成在整个表面上，以通过光刻技术形成在对应于分隔区域L1的区域中具有开口的光致抗蚀剂层R3(参考图7A)。然后，p侧接触电极32A通过使用光致抗蚀剂层R3作为掩模利用离子铣方法被选择性地除去，以暴露p型接触层26A的顶部表面，然后p型接触层26A通过使用氯基蚀刻气体的干法刻蚀方法被选择性地除去。之后，光致抗蚀剂层R3被除去。由此，形成将作为分隔区域L1的区域，并且p型接触层26和p侧接触电极32形成在除了将作为分隔区域L1的部分之外的顶部表面上(参考图7B)。
接下来，由二氧化硅制成的厚度为0.2μm的绝缘层31B形成在整个表面上。然后，由光致抗蚀剂制成的膜被形成以使得p侧接触电极32的顶部上的膜的一部分较薄，并且该膜的另一部分较厚，也就是，整个表面变平，并且然后，在对应于p侧接触电极32的顶部表面的区域中具有开口的光致抗蚀剂层R4通过光刻技术形成(参考图8A)。然后，p侧接触电极32上的绝缘层31B通过使用p侧接触电极32作为蚀刻停止层来蚀刻，从而暴露p侧接触电极32(参考图8B)。
接下来，由光致抗蚀剂制成的膜形成在整个表面上，并且光致抗蚀剂层(未示出)通过光刻技术形成在对应于分隔区域L1的区域中。然后，例如，钛、铂和金通过使用蒸发器按该顺序被层叠。之后，光致抗蚀剂层被除去。由此，p侧电极33和p侧电极34分别形成在发射侧端表面35和反射侧端表面36上(参考图9)。
接下来，衬底21A的后表面根据需要被抛光，并且钛、铂和金按该顺序层叠在该后表面上。由此，n侧电极37形成。另外，衬底21A被切成每个元件(每个激光二极管20)。因此，形成激光二极管20。另外，线W连接到p侧电极34，并且热沉11通过接合层12接合到n侧电极37，从而制造了激光二极管器件10(参考图1)。
在激光二极管20中，当具有预定电位差的电压施加到p侧电极34和n侧电极37之间时，由隆起27限定的电流被注入有源层24的增益区域L2(发光区域)中，由此由电子空穴复合产生光发射。该光被一对反射镜反射，并且使得激光振荡具有2π的整数倍的往返相移的波长，并且该光作为光束被输出到外部。
此时，p侧电极33通过线W2电连接到光输出运算电路，因此在增益区域L2中发射的光被吸收在对应于有源层24的p侧电极33的感光区域L3中，以被转换成电流信号(光电流)。该电流信号通过该线W2输出到光输出运算电路。来自p侧电极33的电流信号被接收在光输出运算电路中作为光输出监控信号，并且发射的激光的输出的大小通过上述的公式(1)来计算。如上所述，激光二极管20包括感光区域L3中的光电探测器，因此不必与激光二极管20分开地设置光电探测器。
因此，在根据该实施例的激光二极管器件中，感光区域L3设置在对应于p侧电极33的区域中，并且感光区域L3吸收在半导体层22中发射的光的一部分，以将该部分光转换成光输出监控信号，因此与发射的激光的输出的大小具有相关性的电流信号可以被汲取，并且不必与激光二极管20分开地设置例如光电二极管的光电探测器。因此，具有简单结构的激光二极管器件可以探测激光。
图10示出了根据本发明的第二实施例的激光二极管器件的结构。图11示出了沿图10的箭头C-C的截面图。图10和11是示意性视图，并且图10和11中的大小和形状与实际的大小和形状不同。
根据第二实施例的激光二极管器件包括在热沉11(热辐射部分)上的激光二极管50，并且中间具有接合层12，以使激光二极管50的p侧面向上。根据激光二极管50包括在对应于凹槽28的一部分(条纹状区域)的区域中的感光区域L6的事实，激光二极管50不同于激光二极管20，其包括在对应于隆起27的预定区域的区域的一部分中的感光区域L3。因此，将主要详细描述上述差异，并且不再描述与第一实施例中的那些相同的结构、功能和效果。
绝缘膜61形成在凹槽28的侧表面(除了隆起27侧上的侧表面之外)和p型覆层25的除了凹槽28以外的区域的表面上。换句话说，绝缘膜61在对应于隆起27的区域和对应于凹槽28的底部表面的区域中具有开口。绝缘膜61具有例如其中二氧化硅和硅按该顺序层叠的结构。
p侧电极53(53a和53b)形成在凹槽28的底部表面的一部分(p型覆层25)和绝缘膜61的表面上。p侧电极53(53a和53b)具有其中Ti(钛)、Pt(铂)和Au(金)按该顺序层叠的结构。该p侧电极53a形成在由隆起27作为基础的一侧上，并且p侧电极53b形成在由隆起27作为基础的另一侧上。由此，p侧电极53(53a和53b)电连接到凹槽28的底部表面的一部分(p型覆层25)。下文，在p侧电极53a中电连接到凹槽28的p型覆层25的部分被称为接触部分53A，并且在p侧电极53b中电连接到凹槽28的p型覆层25的部分被称为接触部分53B。该p侧电极53(53a和53b)接合到由金等制成的线W3，并且它们通过线W4电连接到与在第一实施例中的相同的光输出运算电路(未示出)。
由此，p侧电极53(53a和53b)通过接触部分53A和53B汲取来自有源层24的电流(光电流)，并且能够将该来自有源层24的电流输入到光输出运算电路中，因此对应于有源层24的接触部分53A和53B的区域具有作为所谓的感光区域L6的功能。在这种情况下，“作为感光区域L6的功能”表示吸收在后面将被描述的增益区域L4中发射的光以将该光转换成电流信号的功能，并且是例如与诸如光电二极管的光电探测器的相同的功能。因此，激光二极管50包括感光区域L6中的光电探测器，因此不必与激光二极管50分开地设置光电探测器。
接触部分53A和53B有必要具有其中可以产生可由上述光输出运算电路探测的电流量(可探测的电流量)的区域。而且，仅仅需要接触部分53A和53B设置在被谐振器所夹的区域中，其包括发射侧端表面35和反射侧端表面36，因此可以形成接触部分53A和53B以对应于凹槽28的底部表面的任何部分；但是，接触部分53A和53B优选形成为对应于包括凹槽28的底部表面的发射侧端表面35侧上的区域的区域。这是因为，如图4所示，内部光子密度S在接近于发射侧端表面35处处于其最大值，因此可以保证足够的电流量，而不会过度地增加接触部分53A和53B的面积。
感光区域L6中设置的光电探测器仅仅吸收半导体层22中发射的光的一部分，以将该部分光转换成电流信号，因此使激光器特性退化的可能性很小。而且，增益区域L4和感光区域L6之间的相互作用可以产生自激振荡(脉动)。
绝缘膜71形成在隆起27的两侧表面、凹槽28的底部表面的一部分(对应于隆起27的各侧和p型覆层25的p侧电极53(53a和53b)之间的区域的部分)和p侧电极53(53a和53b)的表面上。换句话说，该绝缘膜71在对应于隆起27的顶部表面(p侧接触电极32)的区域中具有开口。该绝缘膜71具有例如其中按该顺序层叠二氧化硅和硅的结构。
p侧电极54(第一电极)形成在p侧接触电极32和绝缘膜71的表面的每一个上。该p侧电极54具有这样的结构，即其中Ti(钛)、Pt(铂)和Au(金)按该顺序层叠，并且通过p侧接触电极32电连接到隆起27的p型接触层26。下文，在p侧电极54中电连接到隆起27的p型接触层的部分被称为接触部分54A。p侧电极54接合到由金等制成的线W3，并且通过该线W3电连接到外部电源(未示出)。
因此，p侧电极54可以通过接触部分54A将电流注入到有源层24中，因此对应于有源层24的接触部分54A的区域具有作为所谓的增益区域L4的功能。在这种情况下，“作为增益区域L4的功能”表示放大由被注入的载流子发射的光的功能。
高电阻区域L7形成在对应于p型覆层25的凹槽28的一部分(隆起27的各侧和p侧电极53(53a和53b)之间的区域)的部分中。高电阻区域L7通过从凹槽28的底部表面侧将包括选自包括硅(Si)、铝(Al)、氧(O)和硼(B)的组的至少一种的杂质注入到p型覆层25中来形成。由此，从p侧电极54注入到有源层24的电流以及通过感光区域L6被转换的电流(光电流)可以被分开。结果是，由感光区域L6转换的电流(光电流)的一部分泄漏到隆起27侧，或者从p侧电极54注入到有源层24的电流的一部分泄漏到p侧电极53(53a和53b)侧的可能性很小，因此可以防止由感光区域L6转换的电流(光电流)的损失，并且可以防止来自隆起27侧的电流的进入。
激光二极管50可以通过以下的步骤来制造。将不再进一步描述与制造激光二极管器件20的方法中的那些相同的步骤。
在图6B所示的步骤之后，绝缘膜61A通过层叠硅形成(参考图12A)。之后，形成在对应于凹槽28的底部表面和隆起27的侧表面的部分中具有开口的光致抗蚀剂膜R5，并且通过使用利用例如BHF溶液的湿法腐蚀方法除去绝缘膜61A的暴露部分，以暴露隆起27的侧表面和凹槽28的底部，由此形成绝缘膜61(参考图12B)。之后，光致抗蚀剂膜R5被除去。
接下来，在例如从隆起27的侧具有1μm的宽度的区域中具有开口的光致抗蚀剂膜R6形成在绝缘膜61A、凹槽28的底部的一部分和p侧接触电极32的顶部表面上之后，上述离子从暴露的凹槽28的底部(p型覆层25A)的顶部表面注入，以形成高电阻区域L7(参考图12C)。其后，光致抗蚀剂膜R6被除去。
接下来，光致抗蚀剂膜R7形成在隆起27的侧表面和p侧接触电极32与高电阻区域L7的顶部表面上，并且每个上述的材料通过例如CVD方法被层叠了相同的厚度，以形成金属多层膜53D(参考图13A)。之后，光致抗蚀剂膜R7通过剥离法被除去以形成p侧电极53a和53b。
然后，绝缘膜71A通过借助例如蒸发法来层叠硅和二氧化硅形成在p侧接触电极32，高电阻区域L7和p侧电极53a和53b的顶部表面以及隆起27的侧表面上(参考图13B)。
接下来，在光致抗蚀剂膜R8形成在绝缘膜71A的顶部表面上之后，其被设置从与横向相对的两个端表面向内100μm，绝缘膜71A的暴露部分通过例如使用BHF溶液的湿法腐蚀法被除去，以暴露p侧电极53a和53b的顶部表面的一部分(参考图14A)。之后，光致抗蚀剂膜R8被除去。
之后，在绝缘膜71A中对应于p侧接触电极32的顶部表面的部分通过例如自对准工艺被除去，从而形成绝缘膜71(参考图14B)。
接下来，在光致抗蚀剂膜R9形成在p侧电极53a和53b的暴露部分的顶部表面上之后，每种上述材料通过例如CVD方法，在p侧接触电极32和绝缘膜71A的顶部表面上被层叠相同的厚度，以形成p侧电极54(参考图15)。之后，光致抗蚀剂膜R9被除去，因此完成了激光二极管(参考图11)。进一步，之后，图10中所示的激光二极管器件通过与上述实施例中的那些相同的步骤完成。
在根据该实施例的激光二极管器件中，激光以与第一实施例中的相同的方式发射。此时，p侧电极33通过线W4电连接到光输出运算电路，因此增益区域L4中发射的光被吸收在对应于有源层24的p侧电极53的感光区域L6中，以被转换成电流信号(光电流)。电流信号通过线W3输出到光输出运算电路。来自p侧电极53的电流信号被接收在光输出运算电路中作为光输出监控信号，并且发射的激光的输出的大小借助上述公式(1)来计算。如上所述，激光二极管50包括感光区域L6中的光电探测器，因此不必与激光二极管50分开地设置光电探测器。
因此，在根据该实施例的激光二极管器件中，感光区域L6设置在对应于p侧电极53的区域中，并且半导体层22中发射的光的一部分被吸收以被转换成光输出监控信号，因此可以汲取与发射的激光的输出的大小具有相关性的电流信号，并且不必与激光二极管50分开地设置例如光电二极管的光电探测器。因此，具有简单的结构的激光二极管器件可以探测激光。
虽然参考实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于该实施例，并且可以进行多种修改。
例如，在上述的实施例中，描述了III-V族氮化物半导体用作半导体层22的材料的情况；但是，也可以使用GaInP基(红色)半导体、AlGaAs基(红外线)半导体等等。
而且，在上述实施例中，折射率引导型电流限制结构(W形隆起结构)设置在半导体层22的顶部上；但是，可以使用任何其它的电流限制结构，例如增益引导型。
进一步在这些实施例中，半导体层22的顶部具有p型极性，并且半导体层22的底部具有n型极性；但是，这些极性可以被反转。
本发明并不局限于上述实施例中详细描述的制造方法，并且可以使用任何其它的制造方法。
在上述实施例中，激光二极管20和50被安装以使它们的p侧面向上；但是，这些p侧也可以面向下。激光二极管20和50优选被安装以使它们的p侧面向下，因为与它们被安装以使它们的p侧面向上的情况相比，可以改善热辐射效率和激光器特性。
另外，在第二实施例中，描述了设置高电阻区域L7的情况；但是，代替设置高电阻区域L7，有源层24和凹槽28的底部之间的距离可以被减小(变窄)，或者以防止对有源层24的损坏，该有源层24可以被暴露，以便绝缘膜71延伸到有源层24的顶部表面。
本领域的普通技术人员应当理解，在所附权利要求或其等价物的范围内，根据设计需要以及在此范围内的其它因素可以作出多种修改、组合、子组合以及改变。
权利要求
1.一种激光二极管器件，其包括通过按该顺序层叠第一导电类型层、有源层和第二导电类型层形成的半导体层，该第二导电类型层包括在其顶部中的条纹状电流限制结构；以及多个电极，其形成在半导体层的第二导电类型层侧上，并且以预定的间隔电连接到第二导电类型层，其中半导体层在对应于除了至少一个以外的该多个电极中的电极(第一电极)的区域中具有感光区域，该感光区域吸收半导体层中发射的光的一部分，以将该部分光转换成电流信号。
2.根据权利要求1所述的激光二极管器件，其中该多个电极沿着电流限制结构延伸的方向排成直线。
3.根据权利要求2所述的激光二极管器件，其中该多个电极电连接到对应于第二导电类型层的电流限制结构的条纹状区域。
4.根据权利要求3所述的激光二极管器件，其中电连接到第一电极的第二导电类型层的区域具有其中可以产生可探测的电流量的区。
5.根据权利要求2所述的激光二极管器件，其中第一电极借助至少100欧姆的电阻与靠近第一电极的电极隔离。
6.根据权利要求2所述的激光二极管器件，其中半导体层沿电流限制结构延伸的方向具有一对发射侧端表面和反射侧端表面，以及第一电极形成在该发射侧端表面侧上。
7.根据权利要求1所述的激光二极管器件，其中第二导电类型层在感光区域和电连接到靠近第一电极的电极的第二导电类型层的区域(增益区域)之间具有高电阻区域，该高电阻区域使感光区域与增益区域彼此隔离。
8.根据权利要求7所述的激光二极管器件，其中高电阻区域包括杂质。
9.根据权利要求8所述的激光二极管器件，其中所述杂质包括从包括硅(Si)、氧(O)、铝(Al)和硼(B)的组中选择的至少一种。
10.根据权利要求7所述的激光二极管器件，其中高电阻区域借助至少100欧姆的电阻使第一电极和靠近该第一电极的电极彼此隔离。
11.根据权利要求1所述的激光二极管器件，其中该多个电极沿与电流限制结构延伸的方向垂直的方向排成直线。
12.根据权利要求11所述的激光二极管器件，其中第一电极形成在与电流限制结构相距预定距离地设置在电流限制结构的两侧上的至少其中一个条纹状区域中，以及除了第一电极以外的电极(第二电极)形成在包括对应于电流限制结构的条纹状区域的区域中。
13.根据权利要求11所述的激光二极管器件，其中包括将第一电极和第二电极彼此电隔离的绝缘层，第一电极形成在与电流限制结构相距预定距离地设置在电流限制结构的两侧上的至少其中一个条纹状区域中，绝缘层被形成为布置在整个第一电极上，以及第二电极形成在对应于电流限制结构和绝缘层的条纹状区域上。
14.根据权利要求11所述的激光二极管器件，其中第一电极电连接到第二导电类型层的至少其中一个条纹状区域，该条纹状区域设置在电流限制结构的两侧上，与该电流限制结构相距预定的距离，以及除了第一电极以外的电极(第二电极)电连接到对应于第二导电类型层的电流限制结构的条纹状区域。
15.根据权利要求14所述的激光二极管器件，其中电连接到第一电极的第二导电类型层的区域具有其中可以产生可探测的电流量的区。
16.根据权利要求1所述的激光二极管器件，其中该半导体层由III-V族氮化物化合物半导体制成。
全文摘要
提供一种具有简单结构的能够探测激光的激光二极管器件。该激光二极管器件包括通过按该顺序层叠第一导电类型层、有源层和第二导电类型层形成的半导体层，该第二导电类型层包括在其顶部中的条纹状电流限制结构，以及多个电极，其形成在半导体层的第二导电类型层侧上，并且以预定的间隔电连接到第二导电类型层，其中该半导体层在对应于除了至少一个以外的该多个电极的电极(第一电极)的区域中具有感光区域，该感光区域吸收半导体层中发射的光的一部分，以将该部分光转换成电流信号。
文档编号H01S5/00GK1976144SQ20061017190
公开日2007年6月6日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月15日
发明者仓本大 申请人:索尼株式会社