半导体激光器及其制造方法
【专利说明】半导体激光器及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]在2014年10月31日提交的日本专利申请N0.2014-223689的包括说明书、附图及摘要在内的公开内容全文通过援弓I并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及半导体激光器及其制造方法，并且能够优选地用于例如台面型半导体激光器中。
【背景技术】
[0004]应用于光纤通信技术中的半导体激光器正在开发中。
[0005]例如，专利文献I (日本未经审核的专利公开N0.2008-53649)公开了用于减小埋入式半导体激光器中的漏电流的技术。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008][专利文献I]日本未经审核的专利公开N0.2008-53649
【发明内容】
[0009]本发明的发明人从事于应用在光纤通信技术中的半导体激光器的研究和开发，并且努力研究以提高其性能。在此过程中，已经发现，在半导体激光器的结构和制造方法方面还存在提高半导体激光器的性能的更多改进空间。
[0010]其它的问题和新特性根据本说明书的描述及附图将变得清晰。
[0011 ] 在本申请所公开的优选实施例当中，典型实施例的概要将被简要地描述如下。
[0012]在本申请所公开的一种实施例中描述的半导体激光器具有:设置于半导体基板之上的台面型半导体部分；以及设置于台面型半导体部分的两侧的块层。该块层具有:形成于台面型半导体部分的侧表面之上以及于半导体基板之上的包含P型化合物半导体的P型块层；形成于P型块层之上且具有比P型块层的电阻大的电阻的第一电阻层；以及形成于第一电阻层之上的包含η型化合物半导体的η型块层。
[0013]在本申请所公开的一种实施例中描述的半导体激光器的制造方法包括形成台面型半导体部分的步骤，在此步骤中P型化合物半导体层、有源层和η型化合物半导体层按照此顺序自下而上形成于P型半导体基板之上。之后，块层形成于在台面型半导体部分的两侧的半导体基板之上。形成块层的步骤包括以下步骤:在台面型半导体部分的侧表面之上以及在半导体基板之上形成P型块层；在P型块层之上形成具有比P型块层的电阻大的电阻的电阻层；并且在电阻层之上形成η型块层。
[0014]根据在本申请所公开的下列典型实施例中描述的半导体激光器，半导体激光器的特性能够得以提尚。
[0015]根据在本申请所公开的下列典型实施例中描述的半导体激光器的制造方法，能够制造具有良好特性的半导体激光器。
【附图说明】
[0016]图1是示出根据第一实施例的半导体激光器的结构的剖面图；
[0017]图2是示出根据第一实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图；
[0018]图3是示出根据第一实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图2的制造步骤之后；
[0019]图4是示出根据第一实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图3的制造步骤之后；
[0020]图5是示出根据第一实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图4的制造步骤之后；
[0021]图6是示出根据第一实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图5的制造步骤之后；
[0022]图7是示出比较例的半导体激光器的结构的剖面图；
[0023]图8是示出在比较例的半导体激光器中的漏电流的通路的剖面图；
[0024]图9是示出在比较例的半导体激光器中的漏电流的通路的剖面图；
[0025]图10是示出在根据第一实施例的半导体激光器中的漏电流的通路的剖面图；
[0026]图11是在根据第一实施例的半导体激光器中的台面型半导体部分与块层之间的边界部分附近的放大示意图；
[0027]图12是示出在P型块层的厚度与半导体激光器的阈值之间的关系的曲线图；
[0028]图13是示出根据第二实施例的半导体激光器的结构的剖面图；
[0029]图14是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图；
[0030]图15是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图14的制造步骤之后；
[0031]图16是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图15的制造步骤之后；
[0032]图17是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图16的制造步骤之后；
[0033]图18是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图17的制造步骤之后；
[0034]图19是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图18的制造步骤之后；
[0035]图20是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图19的制造步骤之后；
[0036]图21是示出根据第二实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图，该制造步骤紧随图20的制造步骤之后；
[0037]图22是示出使用半导体激光器的光收发器系统的框图；以及
[0038]图23是示出接口板系统的框图。
【具体实施方式】
[0039]在为方便所需时，下面的实施例将通过各自划分成多个部分或实施例来描述；但是，这多个部分或实施例并非彼此不相关，而是它们具有其中一个部分或实施例是其它所有部分或实施例或者一部分的变型、应用实例、详细描述或补充说明的关系，除非另有指出。当在下面的实施例中提及元件的数量等(包括件数、数值、数量、范围等)时，这些数量并不限定于特定的那些数量，而是可以多于或少于那些数量，除非另有指出或者除了当这些数量在原则上明显地限定于特定的数量时。
[0040]此外，在下面的实施例中，组成部分(也包括元素步骤等)并不一定是必不可少的，除非另有指出或者在原则上明确为必要的。类似地，当在下面的实施例中提及组成部分等的形状和位置关系等时，同样应当包括那些与这些形状基本上相同或相似的形状等，除非另有指出或者除了当另外被认为在原则上明确仅为所述形状和位置关系等时。对于前述的数字等(包括件数、数值、数量和范围等)同样如此。
[0041]在下文中，将参照附图详细地描述优选的实施例。在用于解释实施例的所有附图中，具有彼此相同的功能的部件应当以相同或相关的附图标记来标示并且重复的描述将被省略。当存在多个类似的部件(部分)时，单个或特定的部分可以通过给集体附图标记添加一个符号来表示。在下面的实施例中，关于相同或相似的部分的描述在原则上将不再重复，除非特别必要。
[0042]在实施例所使用的附图中，即使在剖面图中也可以省略影线，以便使它们变得更容易看清。
[0043]在剖面图中，并不是每个部分的尺寸都与实际器件的尺寸对应，而是特定的部分可以被示为相对较大的，以便使它们变得更容易理解。
[0044](第一实施例)
[0045]在下文中，根据本实施例的半导体激光器(半导体器件)将参照附图来详细描述。图1是示出根据该实施例的半导体激光器的结构的剖面图。
[0046][结构说明]
[0047]如图1所示，根据本实施例的半导体激光器将P型基板(P型半导体基板)PS用作基板，并且具有形成于基板之上的台面型半导体部分(脊条部分，也称为凸起部分)μ。具体地，台面型半导体部分M包含按以下顺序自下而上布置的P型包覆层PCLD、有源层MQW和η型包覆层NCLD。因而，根据该实施例的半导体激光器具有其中有源层MQW由布置于有源层MQW之上和之下的具有彼此相反的导电类型的半导体层夹在中间的结构。台面型半导体部分被处理成沿与纸张平面相交的方向的线形形状。台面型半导体部分M包含化合物半导体。化合物半导体是包含两种或更多种元素的半导体，并且它的一个实例是使用例如III族元素和V族元素(II1-V族半导体)的半导体。
[0048]台面型半导体部分的侧表面(侧壁)由块层BL覆盖。块层BL被布置于台面型半导体部分M的侧表面之上以及于P型基板PS之上。在块层BL内，P型块层PBL、高电阻层HRl、η型块层NBL和高电阻层HR2按此顺序自下而上布置。P型块层PBL和η型块层NBL中的每个都包含化合物半导体，例如，IH-V族半导体。高电阻层HRl和高电阻层HR2中的每个都是具有比P型块层PBL的电阻高的电阻的层，并且包括例如通过将诸如铁(Fe)之类的杂质注入化合物半导体(例如，II1-V族半导体)内而形成的层。
[0049]η侧电极NEL经由η型包覆保护层NCLDC和η型接触层NCNT布置于台面型半导体部分M以及位于半导体部分M的两侧的块层BL之上；而P侧电极PEL被布置于ρ型基板PS的背表面内。N侧电极NEL经由绝缘层IL内的开口接触η型接触层NCNT。换言之，η侧电极NEL经由绝缘层IL内的开口耦接至η型接触层NCNT。P型基板PS的背表面耦接至ρ侧电极PEL。η型包覆保护层NCLDC、η型接触层NCNT和ρ型基板PS中的每个都包括化合物半导体，例如，πι-v族半导体。
[0050]在此，高电阻层HRl被设置于形成在根据本实施例的半导体激光器内的块层BL的P型块层PBL和η型块层NBL之间，并且因此能够获得具有低电容的半导体激光器。此外，还能够降低阈值。而且，能够提高半导体激光器的制造良率。由在块层BL内的ρ型块层PBL和η型块层NBL之间的p-η结产生的电容能够被减小。由此，改进了高速调制特性。
[0051]随后，将简要地描述半导体激光器的操作。
[0052]首先，正电压被施加于ρ侧电极PEL，而负电压被施加于η侧电极NEL。由此，正向电流从P侧电极PEL流向η侧电极NEL，而空穴从ρ侧电极PEL注入有源层MQW内。另一方面，电子从η侧电极NEL注入有源层MQW内。
[0053]在有源层MQW内，反转粒子数(inverted populat1n)由所注入的空穴和电子形成，并且在电子通过感应发射从导带过渡到价带的情况下，生成相位对齐的光。在有源层MQff内产生的光由周围每个都具有比