半导体器件以及半导体器件的制造方法
【专利说明】半导体器件以及半导体器件的制造方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]将2014年5月30日提交的日本专利申请N0.2014-112268的公开内容，包括说明书，附图和摘要整体并入本文作为参考。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体器件以及半导体器件的制造方法，且例如可适用于采用氮化物半导体的半导体激光器以及半导体激光器的制造方法。
【背景技术】
[0004]作为各种电子设备的光源的半导体激光器的研发正在进行中。特别地，氮化物半导体具有足够大的禁带带隙且带隙之间的跃迀是直接跃迀型，且因此采用氮化物半导体的半导体激光器作为短波长半导体激光器的研发正在进行中。例如，已经探讨了使用采用氮化物半导体的半导体激光器作为显示器的光源，例如高密度光盘和投影仪，或者工业用装置，例如传感器和曝光装置。
[0005]例如，在日本专利公布N0.2000-196188(专利文献I)中，已经公开了具有InGaN的MQW有源层的氮化镓基化合物半导体激光器元件。而发光端面部分的InGaN的MQW有源层布置在低于其他部分的位置处。
[0006]此外，在日本专利公布N0.2003-60298 (专利文献2)，已经公开了具有氮化镓基化合物半导体层的半导体发光元件。而元件的发射侧端面由具有较大带隙的单晶层覆盖。
[0007]此外，在日本专利公布N0.2011-124253(专利文献3)中，已经公开了氮化物基II1-V族化合物半导体基半导体激光器。而形成半导体激光器的端面窗口结构的部分的有源层的In组分小于其他部分的In组分。
【发明内容】
[0008]本发明的发明人已经致力于采用氮化物半导体的半导体激光器的研究和研发且已经重点研究了其性能的改进。在这个过程中，已经发现存在进一步改进结构和制造方法的空间，以便提高采用氮化物半导体的半导体激光器的性能。
[0009]从本说明书和附图将使其他目的和新的特征变得清晰。
[0010]以下简要解释本申请中公开的发明中的一个典型发明的概要。
[0011]在本申请中公开的实施例中所示的半导体器件中，窗口区中的有源层的层厚度小于电流狭窄区(current constrict1n area)中的有源层的层厚度。
[0012]在本申请中公开的实施例中所示的半导体器件的制造方法中，电流阻挡层形成在位于披覆(clad)层上的有源层中的第一区域的两侧，披覆层形成在具有有源区和窗口区且其主面从(0001)面具有在〈1-100〉方向上的偏离角的衬底上，且有源层形成在披覆层和电流阻挡层上。则有源层的窗口区的层厚度小于第一区域的层厚度。
[0013]根据本申请中公开并在下文示出的一个典型实施例中所示的半导体器件，能提高半导体器件的特性。
[0014]根据本申请中公开并在下文示出的一个典型实施例中所示的半导体器件的制造方法，能制造特性令人满意的半导体器件。
【附图说明】
[0015]图1是示出第一实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0016]图2是示出第一实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0017]图3是示出第一实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0018]图4是示出第一实施例的半导体激光器的构造的平面图；
[0019]图5A是示出GaN晶体结构的示意图且图5B是示出偏离角的示意图；
[0020]图6是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图；
[0021]图7是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图6之后的制造工艺的截面图；
[0022]图8是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图7之后的制造工艺的截面图；
[0023]图9是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图8之后的制造工艺的截面图；
[0024]图10是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图；
[0025]图11是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图；
[0026]图12是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的平面图；
[0027]图13是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图9之后的制造工艺的截面图；
[0028]图14是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图10之后的制造工艺的截面图；
[0029]图15是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图11之后的制造工艺的截面图；
[0030]图16是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的平面图；
[0031]图17是示出形成在电流阻挡层BL(区域1A)之间的η型披覆层上的层的层厚度与偏离角之间关系的示意图；
[0032]图18是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图13之后的制造工艺的截面图；
[0033]图19是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图14之后的制造工艺的截面图；
[0034]图20是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图15之后的制造工艺的截面图；
[0035]图21是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的平面图；
[0036]图22是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图18之后的制造工艺的截面图；
[0037]图23是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图19之后的制造工艺的截面图；
[0038]图24是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图20之后的制造工艺的截面图；
[0039]图25是示出第一实施例的半导体层的制造工艺的平面图；
[0040]图26是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图22之后的制造工艺的截面图；
[0041]图27是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图23之后的制造工艺的截面图；
[0042]图28是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图24之后的制造工艺的截面图；
[0043]图29是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图26之后的制造工艺的截面图；
[0044]图30是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图29之后的制造工艺的截面图；
[0045]图31是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的平面图；
[0046]图32是示出第一实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图30之后的制造工艺的截面图；
[0047]图33是示出第二实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0048]图34是示出第二实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0049]图35是示出第二实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0050]图36是示出第二实施例的半导体激光器的构造的平面图；
[0051]图37是示出第二实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图；
[0052]图38是示出第二实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图37之后的制造工艺的截面图；
[0053]图39是示出第二实施例的半导体激光器的制造工艺的截面图，示出图38之后的制造工艺的截面图；
[0054]图40是示出第三实施例的半导体激光器的第一实例的平面图；以及
[0055]图41是示出第三实施例的半导体激光器的第二实例的平面图。
【具体实施方式】
[0056]为方便起见，如果需要，将以下实施例分成多个部分或实施例进行解释。除特别清楚示出的情况之外，它们不是相互无关，且例如一个具有另一个的某些或整体的变型、应用实例、详细解释以及补充解释的关系。此外，在以下实施例中，当涉及元件数量等(包括数量、数值、量、范围等)时，它们不限于特定数量，而是可以大于或小于特定数量，除特别清楚指明的情况以及它们在理论上明显限于特定数量之外。
[0057]此外，在以下实施例中，毋容质疑的是一个元件(包括元件步骤等)不是必定必不可少的，除特别清楚指明的情况以及从理论观点出发被认为明显是必需的情况等之外。类似地，在以下实施例中，当涉及元件等的形状、位置关系等时，应当包括基本上相似或类似该形状的情况，除特别清楚指明的情况以及从理论观点出发被认为明显不是的情况之外。这种情况也适用于上述数量等(包括数量、数值、量、范围等)。
[0058]以下，根据附图详细解释实施例。注意到，在用于解释实施例的所有附图中，相同或相关的符号指定具有相同功能的构件，且省略其重复说明。此外，在存在多个类似构件(区域)的情况下，符号可添加至类属符号以由此指定单独或特定区域。此外，在以下实施例中，如果没有特别需要，则原则上不再重复相同或相似部分的说明。
[0059]此外，在以下实施例中采用的附图中，为了使得附图明显，即使在截面图的情况下也可省略阴影。而且，为了使得附图明显，即使在平面图的情况下也可加入阴影。
[0060]此外，在截面图或平面图中，各个区域的尺寸没有对应实际器件的尺寸，且为了使得附图易于理解，可相对放大地显示特定区域。此外，也在彼此对应的截面图和平面图的情况下，为了使得附图易于理解，可相对放大地显示特定区域。
[0061](第一实施例)
[0062]以下将参考附图详细解释本实施例的半导体激光器(半导体器件)。图1至图3是示出本实施例的半导体激光器的构造的截面图且图4是示出本实施例的半导体激光器的构造的平面图。例如，图1对应于图4中的A-A部分，图2对应于图4中的B-B部分，且图3对应于图4中的C-C部分。
[0063][结构说明]
[0064]如图1中所示，本实施例的半导体激光器采用η型衬底NS作为衬底并具有顺序堆叠于其上的多个氮化物半导体层。具体地，η型披覆层NCLD、η型光导层NLG、有源层MQW、P型光导层PLG、p型披覆层PCLD以及P型接触层PCNT从底部依次布置在η型衬底NS上。如上所述，本实施例的半导体激光器具有其中有源层MQW被布置在上层和下层中的相反导电类型的氮化物半导体夹着的结构。
[0065]随后，P侧电极PEL布置在最上层中的P型接触层PCNT上，且η侧电极NEL布置在η型衬底NS的背侧。P型接触层PCNT以及ρ侧电极PEL通过绝缘层(绝缘膜)IL中的开口 OA彼此接触。
[0066]这里，在本实施例的半导体激光器中，电流阻挡层(电流阻挡膜，电流阻挡区)BL布置在η型披覆层NCLD以及η型光导层NLG之间。电流阻挡层BL布置在区域IA的两侧，且电流阻挡层BL之间的区域，即区域IA作为电流狭窄区。
[0067]以下将简要解释半导体激光器的操作。
[0068]首先，正电压施加至ρ侧电极PEL且负电压施加至η侧电极NEL。由此，正电流从P侧电极PEL向η侧电极NEL流动且正空穴从ρ侧电极PEL通过ρ型接触层PCNT、ρ型披覆层PCLD以及ρ型光导层PLG注入有源层MQW。另一方面，电子从η侧电极NEL注入η型衬底NS且注入的电子通过η型披覆