半导体激光器及其制造方法_2

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有源层MQW的折射率低的折射率的半导体层(P型包覆层PCLD和η型包覆层NCLD)限制于有源层MQW内。此外,被限制于有源层MQW内的光在包含形成于半导体激光器内的解理面(激光器端面)的谐振器周围往复运动,并且因此光被更多的感应发射放大。此后,激光束在有源层MQW内振荡,使得激光束被发射出。此时,激光束从台面型半导体部分M内的有源层MQW发射出。
[0054]在下文中,将详细地描述根据本实施例的半导体激光器的结构。
[0055]作为ρ型基板PS,包含例如ρ型杂质已经被引入其内的磷化铟(InP)的基板被使用。作为P型杂质,例如,镁(Mg)被使用。
[0056]作为ρ型包覆层PCLD,例如,ρ型杂质已经被引入其内的磷化铟层(P型InP层)
被使用。
[0057]作为有源层MQW,例如,铝-镓-铟-砷化物层(AlGaInAs层)被使用。特别地,基于铝-镓-铟-砷的多量子阱结构的有源层被用作有源层MQW。也就是,每个都包含AlGaInAs层的量子阱层以及每个都包含AlGaInAs层的阻挡层已经交替地层叠于其中的层合体被用作有源层MQW。在此,形成量子阱层的AlGaInAs层的铟成分不同于形成阻挡层的AlGaInAs层的铟成分。这些层各自的铟成分比和厚度可根据所需的激光器特性来调整。
[0058]作为η型包覆层NCLD,例如,η型杂质已经被引入其内的磷化铟层(η型InP层)被使用。
[0059]作为形成块层BL的ρ型块层PBL,例如,ρ型杂质已经被引入其内的磷化铟层(ρ型InP层)被使用。
[0060]作为形成块层BL的高电阻层HR1,例如,铁(Fe)已经被引入其内的磷化铟层(掺杂Fe的InP层)被使用。
[0061]作为形成块层BL的η型块层NBL,例如,η型杂质已经被引入其内的磷化铟层(η型InP层)被使用。
[0062]作为形成块层BL的高电阻层HR2,例如,铁(Fe)已经被引入其内的磷化铟层(掺杂Fe的InP层)被使用。
[0063]作为η型包覆保护层NCLDC,例如,η型杂质已经被引入其内的磷化铟层(η型InP
层)被使用。
[0064]作为η型接触层NCNT,η型杂质已经被引入其内的磷化铟层(η型InP层)被使用。
[0065]在此,有源层MQW的带隙小于η型包覆层NCLD的带隙。此外,有源层MQW的带隙小于P型包覆层PCLD的带隙。更具体地,η型半导体的层合部分被设置于有源层MQW之上,并且有源层MQW的带隙小于形成η型半导体的层合部分的每个层的带隙。此外,ρ型半导体的层合部分被设置于有源层MQW之下,并且有源层MQW的带隙小于形成ρ型半导体的层合部分的每个层的带隙。此外,η型半导体的层合部分和ρ型半导体的层合部分各自的折射率均低于有源层MQW的折射率。
[0066]块层BL包含半导体和高电阻层,并且其带隙大于有源层MQW、η型包覆层NCLD和P型包覆层PCLD中的任一层的带隙。
[0067]作为在η型包覆保护层NCLDC之上的绝缘层IL,例如,氧化硅膜被使用。
[0068]作为ρ侧电极PEL,例如,钯(Pd)和铂(Pt)的层合膜被使用。作为η侧电极NEL,例如,钛(Ti)和金(Au)的层合膜被使用。
[0069][制造方法说明]
[0070]随后,将参照图2至图6来描述根据本实施例的半导体激光器的制造方法,并且将会使得半导体激光器的结构变得更清楚。图2至图6是各自示出根据该实施例的半导体激光器的制造步骤的剖面图。
[0071]如图2所示,将包含例如ρ型杂质已经被引入其内的磷化铟的基板设置为ρ型基板PS,并且ρ型InP层通过使用例如MOVPE (金属有机气相外延)方法生长于基板PS之上,作为P型包覆层PCLD。例如,该层在载体气体和原料气体正在被引入装置内的同时生长。作为载体气体,氢气、氮气或者它们的混合气体被使用。作为原料气体,含有ρ型包覆层PCLD的构成元素的气体被使用。在形成P型InP层时,三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且二甲基锌(DMZn)被用作ρ型杂质的原料。
[0072]随后,AlGaInAs层通过使用例如MOVPE方法生长于ρ型包覆层PCLD之上,作为有源层MQW。有源层MQW (AlGaInAs讲层和AlGaInAs阻挡层交替层叠于其中的多量子讲结构体,AlGaInAs阱层和AlGaInAs阻挡层具有彼此不同的铟成分)例如通过改变原料气体来进行晶体生长。在形成有源层MQW(AlGaInAs层)时,三甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)和砷化氢(AsH3)分别被用作Al、Ga、In和As的原料。AlGaInAs阱层和AlGaInAs阻挡层能够通过改变作为In的原料的三甲基铟(TMIn)的流量而交替层叠,AlGaInAs讲层和AlGaInAs阻挡层具有彼此不同的铟成分。
[0073]随后,η型InP层通过使用例如MOVPE方法生长于有源层MQW之上,作为η型包覆层NCLD。N型包覆层NCLD例如通过改变原料气体来进行晶体生长。该层在载体气体和原料气体正在被引入装置内的同时生长。在形成η型InP层时,三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且乙硅烷(Si2H6)被用作η型杂质的原料。
[0074]随后,台面型半导体部分M通过图形化ρ型包覆层PCLD、有源层MQW和η型包覆层NCLD的层合部分来形成,如图3和4所示。
[0075]例如,硬掩模HMl形成于η型包覆层NCLD之上,如图3所示。氧化硅(S12)膜通过使用例如CVD (化学气相沉积)方法等形成于η型包覆层NCLD之上。随后,光刻胶膜(未示出)被涂覆于硬掩模HMl (氧化硅膜)之上,并且此后通过使用光刻技术促使光刻胶膜仅保留于要使台面型半导体部分M保留的区域内。随后,通过将光刻胶膜用作掩模来蚀刻硬掩模HMl (氧化硅膜)。随后,光刻胶膜通过灰化等来去除。
[0076]随后,ρ型包覆层PCLD、有源层MQW和η型包覆层NCLD的层合部分通过将硬掩模HMl (氧化硅膜)用作掩模来蚀刻,如图4所示。在此,可以蚀刻到距离ρ型基板PS的表面的一定深度。
[0077]由此,能够形成台面型半导体部分Μ。此外,P型基板PS在台面型半导体部分M的两侧露出。换言之,沟槽形成于台面型半导体部分M的两侧,并且ρ型基板PS从沟槽的底部露出。
[0078]随后,块层BL在台面型半导体部分M的两侧形成于ρ型基板PS之上,如图5所示。
[0079]P型块层PBL首先形成于台面型半导体部分M的侧表面之上以及于ρ型基板PS之上。例如,P型InP层通过使用例如MOVPE方法在台面型半导体部分M的侧表面之上以及在P型基板PS之上生长为具有大约0.1 μπ?的厚度,作为ρ型块层PBL。该层在例如载体气体和原料气体正在被引入装置内时生长,类似于形成ρ型包覆层PCLD的ρ型InP层的情形。三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且二甲基锌(DMZn)被用作P型杂质的原料。
[0080]随后,高电阻层HRl形成于ρ型块层PBL之上。换言之,高电阻层HRl经由ρ型块层PBL形成于台面型半导体部分M的侧表面之上以及于ρ型基板PS之上。例如,铁(Fe)已经被引入其内的磷化铟层(掺杂Fe的InP层)通过使用例如MOVPE方法在ρ型块层PBL之上生长为具有大约0.3 μπ?的厚度,作为高电阻层HRl。高电阻层HRl例如通过改变原料气体来进行晶体生长。在形成掺杂Fe的InP层时,三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且二茂铁(Cp2Fe)被用作Fe的原料。
[0081]随后,η型块层NBL形成于高电阻层HRl之上。换言之,η型块层NBL经由ρ型块层PBL和高电阻层HRl形成于台面型半导体部分M的侧表面之上以及于ρ型基板PS之上。例如,η型InP层通过使用例如MOVPE方法生长于高电阻层HRl之上,作为η型块层NBL。N型块层NBL例如通过改变原料气体来进行晶体生长。在形成η型InP层时,三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且乙硅烷(Si2H6)被用作η型杂质的原料。
[0082]随后,高电阻层HR2形成于η型块层NBL之上。换言之,高电阻层HR2经由ρ型块层PBL、高电阻层HRl和η型块层NBL形成于台面型半导体部分M的侧表面之上以及于ρ型基板PS之上。例如,铁(Fe)已经被引入其内的磷化铟层(掺杂Fe的InP层)通过使用例如MOVPE方法在η型块层NBL之上生长为具有大约0.5 μ m的厚度,作为高电阻层HR2。高电阻层HR2例如通过改变原料气体来进行晶体生长。在形成掺杂Fe的InP层时,三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且二茂铁(Cp2Fe)被用作Fe的原料。
[0083]由此,块层BL能够在台面型半导体部分M的两侧形成于ρ型基板PS之上。换言之,能够形成覆盖着台面型半导体部分M的侧表面以及在其两侧露出的ρ型基板PS的块层BL0在此,形成块层BL的每个层都不生长于硬掩模HMl之上。
[0084]随后,η型包覆保护层NCLDC形成于台面型半导体部分M之上以及于其两侧的块层BL之上,而η型接触层NCNT进一步形成于保护层NCLDC之上,如图6所示。
[0085]在台面型半导体部分M之上的硬掩模HMl首先通过蚀刻来去除。由此,η型包覆层NCLD露出。高电阻层HR2在η型包覆层NCLD的两侧露出。
[0086]η型包覆保护层NCLDC形成于η型包覆层NCLD之上以及于高电阻层HR2之上。例如,η型InP层通过使用例如MOVPE方法生长于η型包覆层NCLD之上以及于高电阻层HR2之上,作为η型包覆保护层NCLDC。该层在例如载体气体和原料气体正在被引入装置内时生长,类似于形成η型包覆层NCLD的η型InP层的情形。三甲基铟(TMIn)和磷化氢(PH3)分别被用作In和P的原料,并且乙硅烷(Si2H6)被用作η型杂质的原料。
[0087]与其中通过使用η型基板将ρ型半导体层用作覆盖于台面型半导体部分M之上的包覆保护层的情形相
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