半导体器件的制作方法

半导体器件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种半导体器件。改善半导体激光器的特性。在具有n型包层、有源层以及p型包层的半导体激光器中，提供电流阻挡层。例如，电流阻挡层部分地布置在p型包层和有源层之间，以及在p型包层与有源层的重叠区中。因此，在p型包层与有源层的重叠区的电流狭窄区中，布置电流阻挡层，由此抑制注入有源层的一部分中的电流。这致使形成饱和吸收区，其致使半导体激光器的光输出的强度差异。这可实现自脉动。
【专利说明】半导体器件
[0001]相关申请交叉引用
[0002]将2014年4月28日提交的日本专利申请N0.2014-093020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，并且例如优选适用于采用氮化物半导体的半导体激光器。
【背景技术】
[0004]已经进行作为发光器件或用于电子器件的光源的半导体激光器的研发。
[0005]例如，专利文献I (日本未审专利申请公布N0.2007-300016)公开了一种采用氮化物型II1-V族化合物半导体的、能进行自脉动操作的半导体激光器。
[0006]引证文献
[0007][专利文献]
[0008][专利文献I]
[0009]日本未审专利申请公布N0.2007-300016

【发明内容】

[0010]本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，且已经对其性能提升进行了细致的研究。在这个过程中已经发现在结构方面还有进一步提升的空间，以便提升采用氮化半导体的半导体激光器的性能。
[0011]本说明书和附图的说明将使其他目的和新颖特征显而易见。
[0012]以下将简要说明本申请中公开的实施例中的代表实施例的概要。
[0013]本申请中公开的一个实施例中所示的半导体器件在有源层和包层(claddinglayer)之间具有电流阻挡层。
[0014]此外，本申请中公开的一个实施例中所示的半导体器件具有部分地位于第一区中的第一电流阻挡层，且具有在有源层和包层之间的第一区的各个相反侧覆盖第二区的第二电流阻挡层。
[0015]借助本申请中公开的下文示出的代表实施例中所示的半导体器件，能提高半导体器件的特性。
【附图说明】
[0016]图1是示出第一实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0017]图2是示出制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0018]图3是示出图2之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0019]图4是示出图3之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0020]图5是示出图4之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0021]图6是示出制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的平面图；
[0022]图7是示出图5之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0023]图8是示出图7之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0024]图9是示出图8之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0025]图10是示出图9之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0026]图11是示出图10之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0027]图12是示出图11之后的制造步骤过程中的第一实施例的半导体激光器的截面图；
[0028]图13A和13B各为示出第一实施例的半导体激光器的电流-光输出特性的曲线图；
[0029]图14A和14B各为示出电流阻挡层的平面构造的另一实例的平面图；
[0030]图15是示出第二实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0031]图16是示出制造步骤过程中的第二实施例的半导体激光器的截面图；
[0032]图17是示出图16之后的制造步骤过程中的第二实施例的半导体激光器的截面图；
[0033]图18是示出图17之后的制造步骤过程中的第二实施例的半导体激光器的截面图；
[0034]图19是示出图18之后的制造步骤过程中的第二实施例的半导体激光器的截面图；
[0035]图20是示出第二实施例的半导体激光器的另一构造的截面图；
[0036]图21是示出第三实施例的半导体激光器的构造的截面图；
[0037]图22是示出制造步骤过程中的第三实施例的半导体激光器的截面图；
[0038]图23是示出图22之后的制造步骤过程中的第三实施例的半导体激光器的截面图；以及
[0039]图24是示出第三实施例的半导体激光器的另一构造的截面图。
【具体实施方式】
[0040]在实施例的以下说明中，为了方便起见，如果需要，则可将说明分成多个部分或多个实施例。但是，除非另外说明，否则它们并不彼此无关，而是存在一个是另一个的一部分或整体的变型例、应用例、详细说明、补充解释等的关系。此外，在以下实施例中，当涉及元件数量等(包括数目，数值，量，范围等)时，除非另外说明，除非数量原则上明显限于特定数目的情况以及除其他情况之外，元件数量不限于特定数目，而是可以大于或小于该特定数目。
[0041]此外，在以下实施例中，除非另外说明，除非原则上显然必要的情况以及除其他情况之外，构成要素(包括要素步骤等)不通常都是必要的。类似地，在以下实施例中，当涉及构成要素等的形状，位置关系等时，除非另外说明，除非原则上显然不是，且除其他情况之外，应当理解它们包括基本上相似或类似的形状等。这也适用于上述数目等(包括数目，数值，量，范围等等)。
[0042]以下将通过参考附图详细说明实施例。顺便提及，在用于说明实施例的所有附图中，具有相同功能的构件以相同或相关联的参考符号和数字指定，且省略对其的重复说明。相反，当存在多个类似构件(位置)时，符号可被加到类属参考符号和数字以表示单独的或特定的位置。此外，在以下实施例中，除非另外需要，否则原则上将省略对于相同或相似部分的说明。
[0043]此外，在实施例中采用的附图中，即使在截面图中也可省略阴影以易化对附图的理解。此外，阴影甚至可加入平面图中，以便易化对附图的理解。
[0044]此外，在截面图和平面图中，各个部分的尺寸不旨在对应于实际器件尺寸。为了便于对附图的理解，可以相对较大的尺寸示出特定部分。相反，同样在截面图和平面图彼此对应时，为了便于对附图的理解，可以相对较大的尺寸示出特定部分。
[0045]第一实施例
[0046]以下将参考附图详细说明本实施例的半导体激光器(半导体器件)。图1是示出本实施例的半导体激光器的构造的截面图。
[0047][结构说明]
[0048]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，且具有顺序堆叠在其上的多个氮化物半导体层。具体地，在η型衬底NS上，从底部顺序布置η型包层NCLD，η型光导层NLG，有源层MQW，ρ型光导层PLG，ρ型阻挡层ΡΒΑ，ρ型盖层PCAP，ρ型再生长层PRG，ρ型包层PCLD，以及ρ型接触层PCNT。因此，本实施例的半导体激光器具有其中有源层MQW夹在导电类型彼此相反，并布置在上层和下层处的氮化物半导体之间的结构。
[0049]随后，在位于最上层处的ρ型接触层PCNT上，布置ρ侧电极PEL。在η型衬底NS的背表面上，布置η侧电极NEL。
[0050]相反，ρ型包层PCLD和ρ型接触层PCNT的层叠部分被加工成线形。其中层叠部分(P型包层PCLD和P型接触层PCNT)布置为线形的结构可被称为脊条结构。以下将P型包层PCLD和ρ型接触层PCNT的层叠部分称为脊条部分。脊条部分布置在有源层MQW上，且位于有源层MQW的形成区的一部分中。随后，脊条部分的侧壁由绝缘层(绝缘膜)IL覆盖。绝缘层IL从脊条部分的侧壁布置至其相反侧的ρ型再生长层PRG的部分上。相反，ρ侧电极PEL布置在ρ型接触层PCNT以及绝缘层IL上。
[0051]这里，在本实施例的半导体激光器中，在ρ型盖层PCAP上，布置电流阻挡层(电流阻挡膜，电流阻挡区)BL。因此，在作为ρ型包层PCLD以及有源层MQW的重叠区域的电流狭窄区中，布置电流阻挡层BL。因此，形成了饱和吸收区SA，由此致使来自半导体激光器的光输出强度的差异。这能使光输出产生自脉动。
[0052]以下将简要说明半导体激光器的操作。
[0053]首先，P侧电极PEL被施加有正电压，且η侧电极NEL被施加有负电压。因此，正向电流从P侧电极PEL朝向η侧电极NEL流动。因此，空穴从ρ侧电极PEL通过脊条部分(ρ型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT)，ρ型再生长层PRG，ρ型盖层PCAP，ρ型阻挡层PBA以及P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。注入的电子通过η型包层NCLD以及η型光导层NLG注入有源层MQW。
[0054]在有源层MQW中，注入的空穴和电极形成布居反转。因此，电子通过感应发射从导带转移至价带，由此产生具有均匀相位的光。随后，有源层MQW中产生的光通过周围的折射率低于有源层MQW的半导体层(ρ型包层PCLD以及η型包层NCLD)被限于有源层MQW中。此外，限于有源层MQW中的光在包括了在半导体激光器中形成的解理面(激光器端面)的谐振器中往复运动，由此通过进一步的感应发射而被放大。随后，激光在有源层MQW中振荡，因此发射出激光。在本步骤中，形成了脊条部分。因此，激光从位于脊条部分下方的有源层MQW的区域(ρ型包层PCLD与有源层MQW的重叠区)发射。
[0055]这里，在本实施例，如上所述，电流阻挡层BL布置在ρ型包层PCLD以及有源层MQW的重叠区中。这禁止了电流从P侧电极PEL通过脊条部分流至有源层MQW。对于有源层MQW来说，电流禁止区(电流不能流入的区域)作为饱和吸收区SA，因此激光的强度自脉动。
[0056]S卩，饱和吸收区SA周期地重复吸收和发射，因此激光的强度以例如几百MHz至几GHz的范围内的频率而自动改变。为此，即使在dc驱动状态下，也能获得与高频电流叠加相同的效果。具体地，多模式振荡变得可能。此外，能降低相干性。例如，为了抑制由于激光斑纹图案特性导致的非均匀光发射，期望地，使半导体激光器自脉动，由此降低激光的相干性。
[0057]这种自脉动的基础在于折射率和载流子密度暂时振荡。换言之，有源层的振荡载流子密度在饱和吸收区的吸收时和发射时之间不同。因此，折射率也根据等离子效应而不同。随后，(I)折射率的暂时振荡的效果致使单独的轴向模增大(致使波长线性调频脉冲)，且进一步地，(2)载流子密度的暂时振荡致使增益谱的振荡，因此时均谱宽也增大。(I)和
(2)的这些效果降低了相干性。
[0058]特别地，为了实现具有稳定性的自脉动，需要缩短饱和吸收区中的载流子寿命。例如，在专利文献I中，干蚀刻损坏了饱和吸收层，由此缩短了载流子寿命。但是，被干蚀刻损坏的程度难以控制。
[0059]相反，在本实施例中，能以良好的可控性布置电流阻挡层BL。为此，能实现具有稳定性的自脉动。此外，仅通过调整电流阻挡层BL的形成面积以及形状就能容易的控制载流子密度。
[0060]以下将详细说明本实施例的半导体激光器的构造。
[0061]对于η型衬底NS来说，例如采用由掺杂有η型杂质的氮化镓(GaN)形成的衬底(η型GaN衬底)ο
[0062]对于η型包层NCLD来说，例如采用掺杂有η型杂质的氮化铝镓层(η型AlGaN层)。η型AlGaN层的厚度例如约为3 μπι。Al的组分比例如约为0.02。
[0063]对于η型光导层NLG来说，采用掺杂有η型杂质的氮化镓层(η型GaN层)。η型GaN层的厚度例如约为0.2 μπι。
[0064]对于用于η型衬底NS，η型包层NCLD以及η型光导层NLG的η型杂质来说，例如米用娃(Si)。
[0065]有源层MQW例如由其中各由氮化铟镓层(InGaN层)形成的阱层以及各由氮化铟镓层(InGaN层)形成的势皇层交替堆叠的叠层形成。这种叠层结构被称为多量子阱结构。则形成量子阱层的氮化铟镓层(InGaN阱层)的铟组分以及形成势皇层的氮化铟镓层(InGaN势皇层)的铟组分彼此不同。根据所需振荡波长调整层的铟组分比以及层厚。例如将振荡波长调整为约400nm至410nmo
[0066]对于ρ型光导层PLG来说，采用掺杂有ρ型杂质的氮化镓层(P型GaN层)。ρ型GaN层的厚度例如约为0.14 μπι。
[0067]对于ρ型阻挡层PBA来说，例如采用掺杂有P型杂质的氮化铝镓层(P型AlGaN层)。P型AlGaN层的厚度例如约为10nm。Al的组分比例如约为0.24。ρ型阻挡层PBA的Al的组分比大于下述ρ型包层PCLD的Al的组分比。ρ型阻挡层PBA的带隙大于ρ型包层PCLD的带隙。
[0068]对于ρ型盖层PCAP来说，采用掺杂有ρ型杂质的氮化镓层(P型GaN层)。ρ型盖层的厚度例如约为10nm。
[0069]对于ρ型再生长层PRG来说，采用掺杂有P型杂质的氮化镓层(P型GaN层)。ρ型再生长层的厚度例如约为20nm。
[0070]对于ρ型包层PCLD来说，例如采用掺杂有ρ型杂质的氮化铝镓层(ρ型AlGaN层)。P型AlGaN层的厚度例如约为0.4 μπι。Al的组分比例如约为0.04。替代地，ρ型包层PCLD由掺杂有P型杂质的GaN层和AlGaN的超晶格形成。在这种情况下，P型GaN层的厚度例如为2.5nm，且ρ型AlGaN层的厚度例如为2.5nm ;周期为80 (总厚度为0.4 μ m);且Al组分比例如约为0.08 (平均Al组分为0.04) ο
[0071]对于ρ型接触层PCNT来说，采用掺杂有ρ型杂质的淡化层(P型GaN层)。ρ型GaN层的厚度例如约为0.1 μπι。
[0072]对于用于ρ型光导层PLG，ρ型阻挡层ΡΒΑ，ρ型盖层PCAP，ρ型再生长层PRG，ρ型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的ρ型杂质来说，例如采用镁(Mg)。
[0073]对于电流阻挡层BL来说，采用氮化招层(AlN层)。AlN层的厚度例如约为10nm。
[0074]这里，有源层MQW的带隙小于η型包层NCLD的带隙。此外，有源层MQW的带隙小于P型包层PCLD的带隙。更具体地，这里，在有源层MQW上，提供ρ型氮化物半导体的堆叠部。有源层MQW的带隙小于形成ρ型氮化物半导体的堆叠部的相应层的带隙。此外，在有源层MQW下，提供η型氮化物半导体的堆叠部。有源层MQW的带隙小于形成η型氮化物半导体的堆叠部的相应层的带隙。此外，η型氮化物半导体的堆叠部以及ρ型氮化物半导体的堆叠部的折射率小于有源层MQW的折射率。
[0075]贝1J，电流阻挡层BL由氮化物半导体形成且带隙大于有源层MQW，η型包层NCLD以及P型包层PCLD所有的带隙。更具体地，电流阻挡层BL的带隙大于有源层MQW，其上的ρ型氮化物半导体的堆叠部以及其下的η型氮化物半导体的堆叠部的任意层的带隙。
[0076]脊条部分的宽度(P型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部)例如约为L 4 μ m0
[0077]相反，对于布置在脊条部分的侧壁上的绝缘层IL，以及在脊条部分的相反侧的P型再生长层PRG的部分来说，例如采用氧化硅膜。
[0078]对于ρ侧电极PEL来说，例如采用铂(Pt)和金(Au)的堆叠膜。相反，对于η侧电极NEL来说，例如采用钛(Ti)，铂(Pt)以及金(Au)的堆叠膜。
[0079]顺便提及，可以考虑半导体激光器元件的所需特性等而适当改变氮化物半导体层、绝缘层以及电极的构成材料(包括组分)、厚度等。
[0080]因此，借助本实施例的半导体激光器，电流阻挡层BL的提供禁止电流注入有源层MQff的一部分。为此，该部分变成饱和吸收区SA，这可实现自脉动(参见图1)。
[0081][制造方法说明]
[0082]随后，参考图2至12，将说明制造本实施例的半导体激光器的方法，且将使半导体激光器的构造更清楚。图2至12各为示出制造步骤过程中的本实施例的半导体激光器的截面图或平面图。
[0083]如图2中所示，对于η型衬底NS来说，例如提供由掺杂有η型杂质的氮化镓(GaN)形成的衬底。其上顺序沉积作为η型包层NCLD的η型AlGaN层以及作为η型光导层NLG的η型GaN层。在例如采用300_hPa减压MOVPE (金属有机气相外延，有机金属气相沉积)装置将载气和原料气体引入器件的同时，顺序生长各个层。对于载气来说，采用氢气，或氮气，或氢气和氮气的混合气体。对于原料气体来说，采用包括氮化物半导体的构成元素的气体。例如，对于η型包层NCLD (η型AlGaN层)的沉积来说，对于Al，Ga和N原料来说，分别采用TMAl (三甲基铝)，TMGa(三甲基镓)以及NH3(氨气)。对于用于η型杂质的原料来说，采用SiH4 (硅烷)。η型衬底NS被设置在装置中。因此，当供应见13时，衬底温度上升。在温度达到生长温度之后，η型包层NCLD (η型AlGaN层)结晶生长，同时借助载气将原料气体引入装置中。生长温度例如约为1100°C。
[0084]随后，切换原料气体，且η型光导层NLG(η型GaN层)结晶生长。对于η型光导层NLG (η型GaN层)的沉积来说，TMGa (三甲基镓)和NH3 (氨气)分别用作Ga和N原料。对于用于η型杂质的原料来说，采用SiH4 (硅烷)。生长温度例如约为1100°C。
[0085]随后，切换原料气体。因此，结晶生长有源层MQW(其中交替堆叠铟组分不同的InGaN阱层和InGaN势皇层的多量子阱结构)。对于有源层MQW(InGaN阱层和InGaN势皇层)的沉积来说，TMIn (三甲基铟)，TMGa (三甲基镓)以及NH3 (氨气)分别用作In，Ga和N原料。通过切换In原料的TMIn (三甲基铟)的流量，能交替堆叠铟组分不同的InGaN阱层以及InGaN势皇层。生长温度例如约为800°C。
[0086]随后，切换原料气体，且结晶生长ρ型光导层PLG (ρ型GaN层)。对于P型光导层PLG(ρ型GaN层)的沉积来说，TMGa(三甲基镓)以及NH3(氨气)分别用作Ga和N原料。对于用于P型杂质的原料来说，采用Cp2Mg ( 二(环戊二烯基)镁，(C5H5)2Mg)。生长温度例如约为IlOOcC。
[0087]随后，切换原料气体，且结晶生长ρ型势皇层PBA(ρ型AlGaN层)。对于ρ型势皇层PBA (ρ型AlGaN层)的沉积来说，TMAl (三甲基铝)，TMGa (三甲基镓)以及NH3 (氨气)分别用作Al，Ga以及N原料。对于用于ρ型杂质的原料来说，采用Cp2Mg(二(环戊二烯基)镁，(C5H5)2Mg)。生长温度例如约为IlOOcC。
[0088]随后，切换原料气体，且结晶生长ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)。对于ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)的沉积来说，TMGa (三甲基镓)以及NH3 (氨气)分别用作Ga和N原料。对于用于P型杂质的原料来说，采用Cp2Mg ( 二(环戊二烯基)镁，(C5H5)2Mg)。生长温度例如约为IlOOcC。
[0089]随后，切换原料气体并结晶生长电流阻挡层BL(A1N层)。对于电流阻挡层BL(A1N层)的沉积来说，TMAl (三甲基铝)以及NH3 (氨气)分别用作Al和N原料。生长温度例如约为400°C。因此，通过在相对较低的温度下(例如低于有源层MQW的温度下)执行沉积，能以非晶态形成电流阻挡层BL (AlN层)。
[0090]随后，如图3至5所示，图案化电流阻挡层BL(A1N层)。例如在电流阻挡层BL(A1N层)上，形成硬掩膜HM1。例如采用CVD (化学气相沉积)方法，在电流阻挡层BL (AlN层)上形成具有约0.1 μπι膜厚的氧化硅膜。随后，在硬掩膜HMl (氧化硅膜)上，涂布光刻胶膜PR。随后，利用光刻技术，仅在保留电流阻挡层BL(A1N层)的区域中保留光刻胶膜PR(图3) ο随后，借助光刻胶膜PR作为掩膜，蚀刻硬掩膜HMl (氧化硅膜)。对于蚀刻方法来说，可采用干蚀刻方法和湿蚀刻方法中的任一种。随后，通过灰化等移除光刻胶膜PR(图4)。随后，借助硬掩膜HMl (氧化硅膜)作为掩膜，蚀刻并移除电流阻挡层BL (AlN层)(图5)。对于蚀刻方法来说，可采用干蚀刻方法和湿蚀刻方法中的任一种。如上所述，在相对较低的温度下(例如低于有源层MQW的温度下)沉积电流阻挡层BL(A1N层)，由此形成非晶态的电流阻挡层BL(A1N层)。因此，即使在采用湿蚀刻方法时，也可容易地执行蚀刻。顺便提及，非晶态的电流阻挡层BL(AlN层)是通过后续处理的热负载而结晶的。此外，在电流阻挡层BL的下层处预先形成ρ型盖层PCAP(ρ型GaN层)。为此，对于电流阻挡层BL(A1N层)的图案化来说，P型盖层PCAP作为蚀刻停止层。这可防止下层的蚀刻损伤、由于曝光而造成的氧化等。这里，能防止对P型阻挡层PBA(ρ型AlGaN层)的蚀刻损伤，这可防止其氧化。
[0091]从其顶表面观察时的电流阻挡层BL的平面构造例如为一般矩形形状(四角形形状)(图6)。此外，电流阻挡层BL布置在脊条部分的形成区(P型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部分)(线形区域(具有Y方向的长边的矩形形状)，图6的虚线的区域)中。这里，如图6中所示，Y方向上以给定间隔布置的电流阻挡层BL的线布置为两列。电流阻挡层BL之间，暴露ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)。
[0092]随后，如图7中所示，在电流阻挡层BL(A1N层)以及P型盖层PCAP (ρ型GaN层)上，沉积作为P型再生长层PRG的P型GaN层。例如采用300-hPa减压MOVPE装置，执行沉积，同时将载气和原料气体引入装置中。例如，TMGa(三甲基镓)以及NH3(氨气)分别用作Ga和N原料。对于用于ρ型杂质的原料来说，采用Cp2Mg ( 二(环戊二稀基)镁，(C5H5) 2Mg)。生长温度例如约为1100°C。
[0093]随后，切换原料气体，且结晶生长ρ型包层PCLD(p型AlGaN)。对于ρ型包层PCLD(p型AlGaN)的沉积来说，TMAl (三甲基铝)，TMGa(三甲基镓)以及NH3(氨气)分别用作Al，Ga和N原料。对于用于ρ型杂质的原料来说，采用Cp2Mg ( 二(环戊二稀基)镁，(C5H5) 2Mg)。生长温度例如约为1100°C ο在预先在下层形成ρ型再生长层PRG (ρ型GaN层)之后，结晶生长P型包层PCLD (ρ型AlGaN)。因此，与直接在其中混合了两种层(电流阻挡层BL (AlN层)以及P型盖层PCAP (ρ型GaN层))的区域上直接结晶生长ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)时相比，提高了 P型包层PCLD (ρ型AlGaN)的结晶度。特别地，当在含Al氮化物半导体层上结晶生长另一含Al氮化物半导体层时，会降低结晶度。为此，通过在形成ρ型再生长层PRG(ρ型GaN层)之后结晶生长ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)，能提高ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)的结晶度。
[0094]随后，切换原料气体，且结晶生长P型接触层PCNT (ρ型GaN层)。对于ρ型接触层PCNT (ρ型GaN层)的沉积来说，TMGa (三甲基镓)以及NH3 (氨气)分别用作Ga和N原料。对于用于P型杂质的原料来说，采用Cp2Mg ( 二(环戊二烯基)镁，(C5H5)2Mg)。生长温度例如约为IlOOcC。
[0095]随后，如图8和9中所示，图案化ρ型包层PCLD(p型AlGaN)以及P型接触层PCNT (ρ型GaN层)，由此形成脊条部分。例如，在ρ型接触层PCNT(p型GaN层)上形成硬掩膜HM2。例如采用CVD方法在ρ型接触层PCNT (ρ型GaN层)上形成具有约0.1 μ m膜厚的氧化硅膜。随后，在硬掩膜HM2(氧化硅膜)上，涂布未示出的光刻胶膜。随后，采用光刻技术，在脊条部分的形成区中保留光刻胶膜(参见图6的虚线)。随后，借助光刻胶膜作为掩膜，蚀刻硬掩膜HM2(氧化硅膜)。对于蚀刻方法来说，可采用干蚀刻方法和湿蚀刻方法中任一种。随后，通过灰化等移除光刻胶膜(图8)。随后，借助硬掩膜HM2 (氧化硅膜)作为掩膜，蚀刻ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)以及ρ型接触层PCNT (P型GaN层)(图9)。对于蚀刻方法来说，可采用干蚀刻方法和湿蚀刻方法中的任一种。随后，移除硬掩膜ΗΜ2。因此，能形成具有约
1.4 μ m宽度的脊条部分(P型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部)。这里采用的术语“宽度”例如代表图6中X方向上的宽度。在脊条部分的相反侧，暴露了 ρ型再生长层PRG(p型GaN层)的部分。
[0096]随后，如图10中所示，在脊条部分(P型包层PCLD和ρ型接触层PCNT的堆叠部)和P型再生长层RPG (P型GaN层)上，对于绝缘层IL来说，例如采用CVD方法等形成氧化硅膜。因此，脊条部分的顶表面和侧表面被绝缘层IL(氧化硅膜)覆盖。相反，脊条部分的相反侧的P型再生长层PRG(ρ型GaN层)的部分由绝缘层IL(氧化硅膜)覆盖。
[0097]随后，如图11中所示，移除脊条部分(P型包层PCLD以及P型接触层PCNT的层叠部)的顶表面处的绝缘层IL。例如，借助在脊条部分上具有开口的光刻胶模(未示出)作为掩膜，蚀刻绝缘层IL。随后，通过灰化等移除光刻胶膜。
[0098]随后，如图12中所示，在脊条部分(P型包层PCLD以及P型接触层PCNT的层叠部)以及绝缘层IL上，形成ρ侧电极。例如，在脊条部分和绝缘层IL上，例如通过气相沉积方法等顺序形成钯(Pd)膜和铂(Pt)膜。随后，如果需要，图案化铂(Pt)膜和金(Au)膜的层叠膜，且随后进行热处理，由此降低接触电阻。因此，形成P侧电极PEL。
[0099]随后，利用η型衬底NS的背表面侧作为顶表面，抛光η型衬底NS的背表面，由此减小η型衬底NS的膜厚。例如，将η型衬底NS设定为具有约100 μπι的厚度。随后，在η型衬底NS的背表面处，例如通过气相沉积方法等顺序形成钛(Ti)膜，铂(Pt)膜以及金(Au)膜。随后，执行热处理，由此降低接触电阻。因此，形成η侧电极NEL(图12)。
[0100]通过至此的步骤，能形成本实施例的半导体激光器。
[0101]因此，根据本实施例，电流阻挡层BL防止电流注入有源层MQW的一部分中。为此，能制造其中该部分作为饱和吸收区(参见图1)的自脉动型半导体激光器。
[0102]具体地，(I)载流子从ρ侧电极PEL注入有源层MQW，致使增益产生。但是，电流阻挡层BL禁止载流子注入直接位于其下的作为损耗区的有源层MQW(饱和吸收区SA)。在损耗〉增益的状态下，禁止激光器振荡。(2)随着注入的载流子的增加，注入饱和吸收区SA的载流子数目也增大(损耗降低)。这最终致使损耗〈增益的结果，因此致使激光器振荡。
(3)在激光器振荡产生时，有源层MQW处的载流子消耗增大(有源层MQW处的载流子寿命缩短)。因此，饱和吸收区SA的载流子密度降低，致使损耗增大。因此，激光器振荡停止。
(4)在激光器振荡停止时，有源层MQW的载流子密度增大，致使状态(2)。因此，重复从(2)通过⑶至⑷并返回(2)以及再次处于后续状态的改变。例如，以几百MHz至几GHz重复改变。因此，能获得与具有dc驱动状态下的高频电流叠加相同的操作(自脉动)。
[0103]可提供自脉动的温度和光输出由有源层MQW处产生的增益量以及饱和吸收区SA的损失量之间的平衡而决定。例如，当使电流阻挡层BL更大以将饱和吸收区SA的损耗设定得更大时，饱和吸收区SA的损耗消除。这致使以达到高光输出的自脉动。但是，在高温操作中，有源层MQW的增益变得更小。因此，可提供自脉动的最大温度变得更低。另一方面，当饱和吸收区SA的损耗小时，可提供自脉动的光输出降低。但是，高温下的自脉动变得更容易。
[0104]饱和吸收区SA的尺寸可通过有意改变电流阻挡层BL的尺寸而被任意控制。因此，根据本实施例的半导体激光器，通过调整电流阻挡层BL的尺寸，能容易地调整有源层MQW处产生的增益量和饱和吸收区SA的损耗量(即光输出)之间的平衡。
[0105]图13A和13B各为示出本实施例的半导体激光器的电流-光输出特性的曲线图。图13A示出饱和吸收区SA大的情况(类型A)。图13B示出饱和吸收区SA小的情况(类型B) ο在相应的曲线图中，横轴代表电流(mA)，且纵轴代表光输出(mW)。
[0106]如图13A中所示，在类型A的情况下，在从25°C至60°C下，可观察到自脉动的多模振荡特性。此外，在60°C下，可在高达15mW的输出下观察到自脉动。另一方面，如图13B中所示，在类型B的情况下，在从25°C直至高达85°C的温度下，可观察到自脉动操作。但是，在60 °C下，可提供自脉动的光输出是8mW，其是低于类型A的光输出。
[0107]顺便提及，在其中电流-光输出特性(1-L特性)的斜率(AL/ΔΙ)平缓的区域中，可稳定地执行自脉动操作。为此，在图13A和13B中所示的曲线图中，在直至电流-光输出特性的斜率的拐点的范围内的光输出被认为是有效光输出。
[0108]图13A和13B中所示的曲线图也表示饱和吸收区SA的尺寸和光输出之间的关系。因此，根据本实施例的半导体激光器，饱和吸收区SA的尺寸可容易地通过电流阻挡层BL的尺寸进行控制。这有助于光输出的调整。
[0109]相反，例如对于专利文献I中公开的技术来说，借助由干蚀刻的损伤形成的自脉动操作的方法难以控制。即，难以逐步调整干蚀刻的损伤。为此，难以控制自脉动操作。此夕卜，会降低自脉动操作的可重复性。相反，根据本实施例的半导体激光器，饱和吸收区SA的尺寸可容易地通过电流阻挡层BL的尺寸而控制。为此，自脉动操作的控制较容易，且可以高可重复性控制自脉动操作。
[0110]顺便提及，在本实施例中，从其顶表面观察时的电流阻挡层BL的平面构造被设定为大致矩形形状(图6)。但是，其他形状也是适用的。图14A和14B各为示出电流阻挡层的平面构造的另一实例的平面图。
[0111]如图14A中所示，例如，电流阻挡层BL的线可布置成两列，其中在Y方向上以给定间隔布置具有大致圆形的电流阻挡层BL。
[0112]此外，如图14B中所示，从其顶表面观察时的电流阻挡层BL的平面构造例如可形成为梯子形。换言之，电流阻挡层BL可由在Y方向上延伸的两个主线部分形成，且多个在X方向上延伸的分支线部分确保主线部分之间的连接。
[0113]因此，电流阻挡层BL不形成为单一的大平面构造，而是多个单元形状的集合，或者为具有多个开口的形状。因此，能提高将在上层处结晶生长的层(这里，P型再生长层PRG)的结晶度。此外，电流阻挡层BL的形成面积例如优选设定为每脊条部分(ρ型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部)的形成区(图6的虚线)的形成面积的约5%至30%。其中约20%至30%导致类型A的半导体激光器，而约5%至15%导致类型B的半导体激光器。
[0114]第二实施例
[0115]以下参考附图将详细说明本实施例的半导体激光器(半导体器件)。图15是示出本实施例的半导体激光器的构造的截面图。顺便提及，与第一实施例相同的部分由相同的参考数字和符号指定，且将省略对其的详细说明。
[0116][结构说明]
[0117]如图15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，且具有顺序堆叠在其上的多个氮化物半导体层。具体地，与第一实施例相同，在η型衬底NS上，从底部顺序布置η型包层NCLD，n型光导层NLG以及有源层MQW。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0118]随后，在有源层MQW上，从底部顺序布置ρ型光导层PLG以及ρ型阻挡层PBA。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0119]这里，在本实施例的半导体激光器中，图案化P型阻挡层PBA。换言之，在P型包层PCLD和有源层MQW的重叠区中，部分地布置ρ型阻挡层PBA。顺便提及，在ρ型包层PCLD和有源层MQW的重叠区的相反侧，保留ρ型阻挡层ΡΒΑ。
[0120]从其顶表面观察时在ρ型包层PCLD和有源层MQW的重叠区中布置的P型阻挡层PBA的平面构造例如为大致的矩形形状(与图6的电流阻挡层BL相同。参见图6)。换言之，P型阻挡层PBA布置在脊条部分(P型包层PCLD和ρ型接触层PCNT的重叠部)的形成区中(图6的虚线)。例如，如图6中所示，在Y方向上以给定间隔布置的ρ型阻挡层PBA的线布置成两列。从P型阻挡层PBA之间暴露ρ型光导层PLG。
[0121]如第一实施例中详细说明的，ρ型阻挡层PBA由氮化物半导体形成，且带隙大于有源层MQW，η型包层NCLD以及ρ型包层PCLD中的任一个。更特别地，ρ阻挡层PBA的带隙大于有源层MQW，其上的ρ型氮化物半导体的层叠部以及其下的η型氮化物半导体的层叠部的带隙。
[0122]此外，在ρ型光导层PLG以及ρ型阻挡层PBA上，与第一实施例相同，布置P型再生长层PRG。随后，在ρ型再生长层PRG上，与第一实施例的情况相同，布置由ρ型接触层PCNT以及ρ型包层PCLD形成的脊条部分。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0123]脊条部分的侧壁由绝缘层(绝缘膜)IL覆盖。绝缘层IL从脊条部分的侧壁布置到其相反侧的P型再生长层PRG的部分上。
[0124]随后，在位于最上层处的ρ型接触层PCNT上，布置ρ侧电极PEL。在η型衬底NS的背表面处，布置η侧电极NEL。
[0125]这里，也在本实施例中，与第一实施例的情况相同，在P型包层PCLD和有源层MQW的重叠区中，部分地布置P型阻挡层ΡΒΑ。这禁止电流从P侧电极PEL通过脊条部分流动至有源层MQW。对于有源层MQW来说，电流禁止区(电流不能流入的区域)作为饱和吸收区SA,因此激光的强度自脉动。因此，能展现与第一实施例相同的效果。
[0126]此外，与第一实施例相同，在不单独提供电流阻挡层BL的情况下，作为具有大带隙的层的P型阻挡层PBA用于形成饱和吸收区SAo为此，可以通过比第一实施例更简单的构造实现自脉动型半导体激光器。
[0127][制造方法说明]
[0128]随后，参考图16至19，将说明制造本实施例的半导体激光器的方法，且将使半导体激光器的构造更清楚。图16至19各为示出制造步骤过程中的本实施例的半导体激光器的截面图。
[0129]如图16中所示，对于η型衬底NS来说，提供η型GaN衬底。其上沉积作为η型包层NCLD的η型AlGaN层。随后，沉积作为η型光导层NLG的η型GaN层。以与第一实施例相同的方式形成上述层。
[0130]随后，在η型光导层NLG上，结晶生长有源层MQW(其中交替堆叠铟组分不同的InGaN阱层以及InGaN势皇层的多量子阱结构)。
[0131]S卩，与第一实施例相同，切换原料气体。因此，结晶生长有源层MQW(其中交替堆叠铟组分不同的InGaN阱层以及InGaN势皇层的多量子阱结构)。
[0132]此外，在有源层MQW上，与第一实施例相同，结晶生长ρ型光导层PLG(p型GaN层)。
[0133]随后，切换原料气体。因此，结晶生长P型阻挡层PBA(ρ型AlGaN层)。对于ρ型阻挡层PBA (ρ型AlGaN层)的沉积来说，TMAl (三甲基铝)，TMGa (三甲基镓)以及NH3 (氨气)分别用作Al，Ga和N的原料。对于用于ρ型杂质的原料来说，采用Cp2Mg(二(环戊二烯基)镁)。生长温度例如约为1100°C。
[0134]随后，如图17中所示，图案化ρ型阻挡层PBA(ρ型AlGaN层)。例如，仅在其中保留P型阻挡层PBA的区域中形成位于P型阻挡层PBA(P型AlGaN层)上的硬掩膜(未示出)。随后，借助硬掩膜(例如氧化硅膜)作为掩膜，蚀刻P型阻挡层PBA (ρ型AlGaN层)。对于蚀刻方法来说，采用干蚀刻方法。
[0135]这里，在下述脊条部分(P型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部)的形成区(图6的虚线)中，部分地布置ρ型阻挡层PBA。例如，从其顶表面观察的ρ型阻挡层PBA(ρ型AlGaN层)的平面构造例如为大致矩形形状(与图6的电流阻挡层BL相同。参见图6)。例如，在Y方向上以给定间隔布置的P型阻挡层PBA的线布置成两列。(参见图6)。随后，在脊条部分的形成区的相对侧(图6的虚线)上，保留ρ型阻挡层PBA (ρ型AlGaN层)(图17)。从ρ型阻挡层PBA (ρ型AlGaN层)之间，暴露ρ型光导层PLG (ρ型GaN层)。随后，移除硬掩膜。
[0136]随后，如图18中所示，在ρ型阻挡层PBA (ρ型AlGaN层)以及P型光导层PLG (ρ型GaN层)上，ρ型GaN层沉积为ρ型再生长层PRG。例如，以与第一实施例相同的方式沉积P型GaN层。
[0137]随后，如图19中所示，以与第一实施例相同的方式，在P型再生长层PRG上，结晶生长P型包层PCLD (P型AlGaN)以及ρ型接触层PCNT (ρ型GaN层)。图案化这些层，由此形成脊条部分。
[0138]随后，以与第一实施例相同的方式，在脊条部分(ρ型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT的层叠部)以及ρ型再生长层PRG (ρ型GaN层)上，形成绝缘层IL。随后，移除位于脊条部分顶表面的绝缘层IL。随后，以与第一实施例相同的方式，在脊条部分(P型包层PCLD以及P型接触层PCNT的层叠部)以及绝缘层IL上，形成ρ侧电极PEL。此外，抛光η型衬底NS的背表面，因此η型衬底NS形成为薄膜。随后，形成η侧电极NEL (图19)。
[0139]通过至此的步骤，能形成本实施例的半导体激光器(参见图15)。
[0140]因此，也在本实施例中，ρ型阻挡层PBA防止电流注入有源层MQW的一部分中。为此，能制造其中该部分用作饱和吸收区的自脉动型半导体激光器。此外，作为具有大带隙的层的P型阻挡层PBA用于形成饱和吸收区SAo为此，可通过比第一实施例的情况简单的步骤，制造自脉动型半导体激光器。
[0141]顺便提及，在本实施例中，ρ型阻挡层PBA的线并布置成两列，其中在Y方向上以给定间隔布置各为大致矩形形状的P型阻挡层PBA。但是，如图14A和14B中所示，例如可采用大致为圆形的P型阻挡层PBA。替代地，ρ型阻挡层PBA可形成为梯子形状。
[0142]此外，在本实施例中，保留位于ρ型包层PCLD以及有源层MQW的重叠区的相反侧的P型阻挡层PBA。但是，可移除P型阻挡层PBA。图20是示出本实施例的半导体激光器的另一构造的截面图。如图20中所示，以下也是适用的:移除P型包层PCLD与有源层MQW的重叠区的相反侧的P型阻挡层PBA的部分；因此，ρ型阻挡层PBA仅部分地布置在ρ型包层PCLD与有源层MQW的重叠区中。P型阻挡层PBA具有限制从有源层MQW溢出的电子的作用。为此，在P型包层PCLD与有源层MQW的重叠区的相反侧，不需要ρ型阻挡层PBA，且可被没有问题地移除。
[0143]此外，在ρ型包层PCLD以及有源层MQW的重叠区中，部分地移除P型阻挡层PBA，致使电子限制功能的下降。但是，在70°C以下的操作环境下，来自有源层MQW的溢出量较小。为此，优选采用具有本实施例构造的半导体激光器。
[0144]第三实施例
[0145]以下，参考附图将详细说明本实施例的半导体激光器(半导体器件)。图21是示出本实施例的半导体激光器的构造的截面图。顺便提及，与第一实施例相同的部分由相同的参考数字和符号给定，且省略其详细说明。
[0146][结构说明]
[0147]如图21中所示，本实施例的半导体激光器不是第一和第二实施例中所述的脊条结构的半导体激光器，而是平面结构的半导体激光器。以下将给出详细说明。
[0148]与第一实施例相同，本实施例的半导体激光器采用η型衬底NS作为衬底，且具有其上顺序堆叠的多个氮化物半导体层。具体地，与第一实施例相同，在η型衬底NS上，从底部顺序布置η型包层NCLD，n型光导层NLG以及有源层MQW。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0149]随后，在有源层MQW上，从底部顺序布置P型光导层PLG，p型阻挡层PBA以及ρ型盖层PCAP。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0150]此外，在ρ型盖层PCAP上，布置电流阻挡层BL和CBL。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例的电流阻挡层BL相同的材料。
[0151]这里，在本实施例的半导体激光器中，虽然部分地布置在区域IA(宽度约为
1.4 μπι)中，但是电流阻挡层BL也进一步布置在区域IA的相反侧。这里，布置在区域IA的各个相反侧的电流阻挡层被表示为“CBL”。
[0152]因此，电流阻挡层BL部分地布置在区域IA中。此外，区域IA的各个相反侧的各个区域2Α由电流阻挡层CBL覆盖。
[0153]例如，从其顶表面观察时的电流阻挡层BL的平面构造大致为矩形形状(参见图6) ο例如，在Y方向上以给定间隔布置的电流阻挡层BL的线布置成两列(参见图6)。从电流阻挡层BL之间暴露ρ型盖层PCAP。
[0154]如第一实施例中详细说明的，电流阻挡层BL由氮化物半导体形成，且带隙大于有源层MQW，n型包层NCLD以及ρ型包层PCLD中的任一个的带隙。更特别地，电流阻挡层BL的带隙大于有源层MQW，其上的ρ型氮化物半导体的层叠部，以及其下的η型氮化物半导体的层叠部中的任一个的带隙。
[0155]此外，电流阻挡层CBL布置在区域IA的各个相反侧(区域2Α)。例如，电流阻挡层CBL布置为覆盖区域IA的各个相对侧。电流阻挡层CBL与电流阻挡层BL相同，由氮化物半导体形成，且带隙大于有源层MQW，η型包层NCLD以及ρ型包层PCLD中的任一个的带隙。更特别地，电流阻挡层CBL的带隙大于有源层MQW，其上的ρ型氮化物半导体的层叠部以及其下的η型氮化物半导体的层叠部中的任一个的带隙。
[0156]为此，即使不提供由ρ型接触层PCNT以及ρ型包层PCLD形成的脊条部分时，电流阻挡层CBL也能限制正向电流从ρ侧电极PEL朝向η侧电极NEL流动的区域。电流阻挡层CBL之间的区域，即区域IA作为电流狭窄区。
[0157]另一方面，电流阻挡层BL部分地布置在区域IA中。为此，与第一实施例相同，形成了饱和吸收区SA。这能使光输出至自脉动。
[0158]在P型盖层PCAP以及电流阻挡层BL和CBL上，与第一实施例相同，布置ρ型再生长层PRG。随后，在ρ型再生长层PRG上，布置ρ型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT。对于用于层的构成材料来说，可采用与第一实施例相同的材料。
[0159]因此，ρ型再生长层PRG上的ρ型接触层PCNT以及ρ型包层PCLD没有被图案化，且为平面结构。
[0160]随后，在位于最上层的ρ型接触层PCNT上，布置ρ侧电极PEL。在η型衬底NS的底表面处，布置η侧电极NEL。
[0161]这里，也在本实施例中，与第一实施例相同，电流阻挡层BL部分地布置在区域IA中。这禁止电流从P侧电极PEL流至电流阻挡层CBL之间限定的电流狭窄区(区域1Α)。因此，产生饱和吸收区SA，因此激光的强度自脉动。因此，实现与第一实施例相同的效果。
[0162]此外，不必形成与第一实施例相同的脊条部分(P型包层PCLD以及ρ型接触层PCNT)。这致使ρ型接触层PCNT和ρ侧电极PEL之间接触面积的增大。为此，能降低ρ型接触层PCNT和ρ侧电极PEL之间的接触电阻。这可提高半导体激光器的特性。此外，能确保用于P型包层PCLD的宽电流注入路径。为此，与第一实施例和第二实施例的结构相比，可降低元电阻。因此，能实现能进行低压操作的自脉动型氮化物型半导体激光器。
[0163][制造方法说明]
[0164]随后，参考图22至24，将说明制造本实施例的半导体激光器的方法，且将使半导体激光器的构造更加清楚。图22至24各为示出制造步骤过程中的本实施例的半导体激光器的截面图。
[0165]如图22中所示，对于η型衬底NS来说，提供η型GaN衬底。其上，作为η型包层NCLD，沉积η型AlGaN层。随后，对于η型光导层NLG来说，沉积η型GaN层。上述层以与第一实施例相同的方式形成。
[0166]随后，在η型光导层NLG上，与第一实施例相同，结晶生长有源层MQW(其中交替堆叠铟组分不同的InGaN阱层和InGaN势皇层的多量子阱结构)。
[0167]此外，在有源层MQW上，与第一实施例相同，顺序结晶生长P型光导层PLG (ρ型GaN层)，P型阻挡层PBA (P型AlGaN层)以及ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)。
[0168]随后，与第一实施例相同，在ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)上，结晶生长电流阻挡层BL(A1N层)。随后，图案化电流阻挡层BL(A1N层)。从其顶表面观察时布置在区域IA中的电流阻挡层BL(A1N层)的平面构造例如为大致矩形形状(参见图6)。例如，在Y方向上以给定间隔布置的电流阻挡层BL的线布置成两列(参见图6)。随后，以覆盖区域IA的相对侧(对应于图6的虚线部分)的方式保留电流阻挡层CBL(AlN层)(图22)。从电流阻挡层BL (AlN层)之间暴露ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)。
[0169]随后，如图23中所示，在电流阻挡层(AlN层)BL和CBL，以及ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)上，沉积ρ型GaN层作为ρ型再生长层PRG。例如，以与第一实施例相同的方式沉积P型GaN层。
[0170]随后，以与第一实施例相同的方式，在ρ型再生长层PRG上，结晶生长ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)以及ρ型接触层PCNT (ρ型GaN层)。
[0171]随后，以与第一实施例相同的方式，在ρ型接触层PCNT(ρ型GaN层)上，形成ρ侧电极PEL。此外，抛光η型衬底NS的背表面，因此η型衬底NS形成为薄膜。随后，形成η侧电极NEL (图23) ο
[0172]通过至此的步骤，能形成本实施例的半导体激光器(半导体器件)(参见图21)。
[0173]因此，而且也在本实施例中，电流阻挡层BL防止电流注入有源层MQW的一部分中。为此，能制造其中该部分作为饱和吸收区的自脉动型半导体激光器。此外，作为具有大带隙的层的电流阻挡层CBL用于形成饱和吸收区SA。为此，不必提供脊条部分(P型包层PCLD以及P型接触层PCNT的层叠部)。因此，可通过更简单的步骤，制造自脉动型半导体激光器。此外，不需要形成脊条部分。这致使P型接触层PCNT以及ρ侧电极PEL之间的接触面积的增大。为此，能降低P型接触层PCNT以及ρ侧电极PEL之间的接触电阻。这可提升半导体激光器的特性。
[0174]顺便提及，在本实施例中，在电流阻挡层(AlN层)BL和CBL，以及ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)上，提供ρ型再生长层PRG。但是，可省略该层。图24是示出本实施例的半导体激光器的另一构造的截面图。如图24中所示，在电流阻挡层(AlN层)BL和CBL，以及ρ型盖层PCAP (ρ型GaN层)上，可布置ρ型包层PCLD (ρ型AlGaN)。
[0175]应用实例
[0176]本实施例中所述的半导体激光器没有限制其应用范围，但是例如适用于光盘装置。光盘装置是用于从诸如CD (压缩盘)和DVD (数字通用盘)的光盘中读取信息的装置。通过光拾取执行记录在光盘上的信号的读取操作。光拾取具有用于执行光盘的数据读取的光源和光接收部，对于用于光拾取的光源来说，可采用半导体激光器。当半导体激光器用作光源时，光由光盘反射，且返回至半导体激光器，所谓的反馈光变成一个问题。即，反馈光致使半导体激光器中的振荡态的干扰，由此产生噪声。这致使数据读取错误。因此，对于光盘装置中采用的光拾取的光源来说，采用本实施例中所述的半导体层。因此，可通过自脉动操作减少反馈光感应噪声。即，自脉动操作减小激光的相干性，由此抑制由于反馈光导致的半导体激光器的干扰。这使能精确地从光盘读取数据。
[0177]至此，借助实施例特别说明了本发明完成的本发明。但是，显然，本发明不限于上述实施例，并且可以在不脱离其主旨的情况下在其范围内进行各种改变。
[0178]例如，在第一至第三实施例中，已经给出采用II1-V族化合物半导体的氮化物半导体的半导体激光器(紫光)的情况的说明。但是，第一至第三实施例适用于采用其他II1-V族化合物半导体的半导体激光器。例如，第一至第三实施例也适用于AlGaInP型红光激光器，以及长波长区半导体激光器(InGaAsP型以及AlInGaAs)。在这种情况下，对于用作电流阻挡层的半导体来说，对AlGaInP型的情况采用具有高Al组分的AlGaInP和AllnP，且对于长波长区采用具有高Al组分的AlGaInAs和AlInAs。
[0179][附加声明I]
[0180]一种半导体器件，具有:第一 II1-V族化合物半导体层；布置在第一 II1-V族化合物半导体层上方的第二 II1-V族化合物半导体层；布置在第二 II1-V族化合物半导体层上方且位于第二 II1-V族化合物半导体层的形成区中的一部分中的第三II1-V族化合物半导体层；以及布置在第三II1-V族化合物半导体层以及第二 II1-V族化合物半导体层之间且部分地位于第三II1-V族化合物半导体层和第二 II1-V族化合物半导体层的重叠区中的第四II1-V族化合物半导体层，其中第一 II1-V族化合物半导体层的带隙大于第二 II1-V族化合物半导体层的带隙，且第一 II1-V族化合物半导体层为第一导电类型，其中第三II1-V族化合物半导体层的带隙大于第二 II1-V族化合物半导体层的带隙，且第三II1-V族化合物半导体层为与第一导电类型相反的导电类型的第二导电类型，且其中第四II1-V族化合物半导体层的带隙大于第三II1-V族化合物半导体层的带隙。
[0181][附加声明2]
[0182]一种半导体器件，具有:第一 II1-V族化合物半导体层；布置在第一 II1-V族化合物半导体层上方的第二 II1-V族化合物半导体层；布置在第二 II1-V族化合物半导体层上方的第三II1-V族化合物半导体层；以及布置在第三II1-V族化合物半导体层以及第二II1-V族化合物半导体层之间且由第四II1-V族化合物半导体层形成的第一膜和第二膜，其中第一膜部分地布置在第一区中，其中第二膜布置在位于第一区的各个相反侧的第二区中，其中第一 II1-V族化合物半导体层的带隙大于第二 II1-V族化合物半导体层的带隙，且第一 II1-V族化合物半导体层为第一导电类型，其中第三II1-V族化合物半导体层的带隙大于第二 II1-V族化合物半导体层的带隙，且第三II1-V族化合物半导体层为与第一导电类型相反的导电类型的第二导电类型，且其中第四II1-V族化合物半导体层的带隙大于第三II1-V族化合物半导体层的带隙。
【主权项】
1.一种半导体器件，包括: 第一氮化物半导体层； 第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层布置在所述第一氮化物半导体层上方； 第三氮化物半导体层，所述第三氮化物半导体层布置在所述第二氮化物半导体层上方，并且在所述第二氮化物半导体层的形成区的一部分中；以及 第四氮化物半导体层，所述第四氮化物半导体层布置在所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层之间，并且部分地在所述第三氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层的重叠区中， 其中，所述第一氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第一氮化物半导体层为第一导电类型， 其中，所述第三氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第三氮化物半导体层为第二导电类型，所述第二导电类型为与所述第一导电类型相反的导电类型，并且 其中，所述第四氮化物半导体层的带隙大于所述第三氮化物半导体层的带隙。2.根据权利要求1所述的半导体器件，包括第五氮化物半导体层，所述第五氮化物半导体层布置在所述第二氮化物半导体层和所述第四氮化物半导体层之间， 其中，所述第四氮化物半导体层布置在所述第五氮化物半导体层上方。3.根据权利要求2所述的半导体器件，包括第六氮化物半导体层，所述第六氮化物半导体层布置在所述第五氮化物半导体层下方。4.根据权利要求1所述的半导体器件，包括第七氮化物半导体层，所述第七氮化物半导体层布置在所述第四氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层之间， 其中，所述第三氮化物半导体层布置在所述第七氮化物半导体层上方。5.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，多个所述第四氮化物半导体层布置在所述第三氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层的重叠区中。6.根据权利要求5所述的半导体器件， 其中，所述第四氮化物半导体层每个以第一距离的间隔布置。7.根据权利要求5所述的半导体器件， 其中，所述第四氮化物半导体层的平面构造是圆形或四角形。8.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，所述第四氮化物半导体层具有多个开口。9.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，所述第一氮化物半导体层是掺杂有η型杂质的氮化铝镓层， 其中，所述第二氮化物半导体层是包括交替堆叠的铟组分不同的第一氮化铟镓层和第二氮化铟镓层的叠层， 其中，所述第三氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化铝镓层，并且 其中，所述第四氮化物半导体层是氮化铝层或掺杂有P型杂质的氮化铝镓层。10.根据权利要求2所述的半导体器件， 其中，所述第五氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化镓层。11.根据权利要求3所述的半导体器件， 其中，所述第六氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化铝镓层。12.根据权利要求4所述的半导体器件， 其中，所述第七氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化镓层。13.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中，所述第三氮化物半导体层的平面构造为线形。14.一种半导体器件，包括: 第一氮化物半导体层； 第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层布置在所述第一氮化物半导体层上方； 第三氮化物半导体层，所述第三氮化物半导体层布置在所述第二氮化物半导体层上方，并且在所述第二氮化物半导体层的形成区的一部分中；以及 第四氮化物半导体层，所述第四氮化物半导体层布置在所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层之间，并且部分地位于所述第三氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层的重叠区中， 其中，所述第一氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第一氮化物半导体层为第一导电类型， 其中，所述第三氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第三氮化物半导体层为第二导电类型，所述第二导电类型为与所述第一导电类型相反的导电类型， 其中，所述第四氮化物半导体层的带隙大于所述第三氮化物半导体层的带隙， 其中，所述第三氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层的重叠区是线形，并且 其中，所述第四氮化物半导体层也布置在所述重叠区的每个相反侧。15.一种半导体器件，包括: 第一氮化物半导体层； 第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层布置在所述第一氮化物半导体层上方； 第三氮化物半导体层，所述第三氮化物半导体层布置在所述第二氮化物半导体层上方；以及 第一膜和第二膜，所述第一膜和所述第二膜布置在所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层之间，并且由第四氮化物半导体层形成， 其中，所述第一膜部分地布置在第一区中， 其中，所述第二膜布置在位于所述第一区的每个相反侧的第二区中， 其中，所述第一氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第一氮化物半导体层为第一导电类型， 其中，所述第三氮化物半导体层的带隙大于所述第二氮化物半导体层的带隙，并且所述第三氮化物半导体层为第二导电类型，所述第二导电类型为与所述第一导电类型相反的导电类型，并且 其中，所述第四氮化物半导体层的带隙大于所述第三氮化物半导体层的带隙。16.根据权利要求15所述的半导体器件，包括第五氮化物半导体层，所述第五氮化物半导体层布置在所述第二氮化物半导体层和所述第四氮化物半导体层之间， 其中，所述第四氮化物半导体层布置在所述第五氮化物半导体层上方。17.根据权利要求16所述的半导体器件，包括第六氮化物半导体层，所述第六氮化物半导体层布置在所述第五氮化物半导体层下方。18.根据权利要求15所述的半导体器件，包括第七氮化物半导体层，所述第七氮化物半导体层布置在所述第四氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层之间， 其中，所述第三氮化物半导体层布置在所述第七氮化物半导体层上方。19.根据权利要求15所述的半导体器件， 其中，所述第一氮化物半导体层是掺杂有η型杂质的氮化铝镓层， 其中，所述第二氮化物半导体层是包括交替堆叠的铟组分不同的第一氮化铟镓层和第二氮化铟镓层的叠层， 其中，所述第三氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化铝镓层，并且 其中，所述第四氮化物半导体层是氮化铝层。20.根据权利要求17所述的半导体器件， 其中，所述第五氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化镓层，并且 其中，所述第六氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化铝镓层。21.根据权利要求18所述的半导体器件， 其中，所述第七氮化物半导体层是掺杂有P型杂质的氮化镓层。
【文档编号】H01S5/223GK105896310SQ201510204789
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年4月27日
【发明人】小林隆二, 小林正英
【申请人】瑞萨电子株式会社