半导体激光器及其制造方法_3

文档序号:9813158阅读:来源:国知局
比,通过这样将P型基板PS用作基板,能够将η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NCLDC,由此允许进一步减小元件电阻。
[0088]随后,η型接触层NCNT形成于η型包覆保护层NCLDC之上。例如,η型InP层通过使用例如MOVPE方法生长于η型包覆保护层NCLDC之上,作为η型接触层NCNT。具有比η型包覆保护层NCLDC的η型杂质浓度高的η型杂质浓度的η型InP层例如通过改变η型杂质的原料气体、原料气体的流量而生长为η型接触层NCNT。
[0089]随后,氧化硅膜通过使用例如CVD方法等形成于η型接触层NCNT之上,作为绝缘层IL,如图1所示。随后,将在台面型半导体部分M之上的绝缘层IL去除。绝缘层IL通过将例如在将要形成台面型半导体部分M的区域内具有开口的光刻胶膜(未示出)用作掩模来蚀刻。随后,光刻胶膜通过灰化等来去除。
[0090]随后,η侧电极NEL形成于从在绝缘层IL内的开口露出的绝缘层IL和η型接触层NCNT之上。例如,钛(Ti)膜和金(Au)膜通过气相沉积方法等依次形成于绝缘层IL以及在绝缘层IL内的开口之上。随后,η侧电极NEL通过以热处理使这些金属形成合金来形成。
[0091]随后,通过将基板PS翻转以便磨削基板PS的背表面来使P型基板PS的厚度变小。随后,例如,钯(Pd)膜和铂(Pt)膜通过使用气相沉积方法等依次形成于P型基板PS的背表面内。随后,如果需要,则对钯(Pd)膜和铂(Pt)膜的层合膜图形化,并且此后通过使这些金属受到热处理而使它们形成合金。由此,形成P侧电极PEL。
[0092]随后,从处于具有多个芯片区的晶片状态的ρ型基板PS中,切出每个芯片区。在芯片区之间的空间首先被切割。也就是,在一个芯片区与相邻的芯片区之间的空间被沿着例如第一方向切割。由此,形成前述解理面。通过沿着与第一方向相交的第二方向进一步切割P型基板PS而切割出芯片件。
[0093]根据本实施例的半导体激光器能够通过前述步骤来形成。
[0094]在根据本实施例的半导体激光器中,高电阻层HRl被设置于形成块层BL的ρ型块层PBL和η型块层NBL之间,由此允许降低阈值。此外,还能够提高半导体激光器的制造良率。而且,能够减小由在块层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。由此,改进了高速调制特性。
[0095]图7是示出比较例的半导体激光器的结构的剖面图。在图7中,块层BL具有其中P型块层PBL、η型块层NBL和高电阻层HR2按此顺序自下而上布置的结构。在此,具有与图1所示的半导体激光器中的部件相同功能的部件将以相同的符号来标示,并且关于它的描述将被省略。
[0096]图8和图9是各自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。当在比较例的半导体激光器中的P型块层PBL的厚度较大时,如图8所示,空穴沿着有源层MQff的侧表面从ρ侧电极PEL的侧面流出(参见箭头),使得空穴通过与在η型包覆层NCLD或η型包覆保护层NCLDC内的电子结合而煙灭。换言之,漏电流发生。替代地,当使在比较例的半导体激光器中的P型块层PBL的厚度变小时,如图9所示,在有源层MQW之上的η型包覆层NCLD与η型块层NBL相互接触,或者它们之间的间距变小。在这种情况下,电子从η侧电极NEL的侧面流向η型块层NBL (参见箭头),使得电子通过与ρ型块层PBL内的空穴结合而煙灭。换言之,漏电流发生。
[0097]图10是示出在根据本实施例的半导体激光器中的漏电流的通路的剖面图。图11是在根据该实施例的半导体激光器中台面型半导体部分和块层之间的边界部分附近的放大示意图。在台面型半导体部分M的侧表面(侧面)内,ρ型块层PBL和高电阻层HRl被布置于有源层MQW之上的η型包覆层NCLD与η型块层NBL之间。P型块层PBL的上端部的厚度为Tl (参见图11)。
[0098]与比较例相反,在根据本实施例的半导体激光器中,高电阻层HRl被设置于形成块层BL的ρ型块层PBL和η型块层NBL之间,如图10和11所示,并且因此能够控制ρ型块层PBL的厚度使其不变大,并且能够减小漏电流(空穴流)。此外,还能够确保η型包覆层NCLD与η型块层NBL之间的距离,并且因此能够防止漏电流(电子流)。因而,能够控制前述漏电流并且能够降低半导体激光器的阈值。此外,还能够改进半导体激光器的特性以及提尚半导体激光器的制造良率。
[0099]而且,通过在形成块层BL的ρ型块层PBL和η型块层NBL之间设置高电阻层HRl能够获得具有低电容的半导体激光器。由此,能够改进高速调制特性。
[0100]图12是示出P型块层的厚度和半导体激光器的阈值之间的关系的曲线图。横轴代表P型块层的厚度(P型InP层的厚度,μ m),而纵轴代表半导体激光器的阈值(mA)。对其中元件长度为200 μπ?并且两个端面都处于解理状态的半导体激光器的电流-光输出特性进行测量,使得阈值被计算出。
[0101]当P型块层(P型InP层)PBL的厚度为O μπ?时,S卩,当η型块层(η型InP层)NBL和η型包覆层(η型InP层)NCLD相互接触时,漏电流变为最大并且阈值急剧增加。这是因为:漏电流由于电子从η型包覆层(η型InP层)NCLD流过η型块层(η型InP层)NBL而变大;并且阈值急剧增加。特别地,电子的迀移率大于空穴的迀移率,并且因此漏电流变大(参见前述的图9)。
[0102]另一方面,当ρ型块层(ρ型InP层)PBL被插入η型块层(η型InP层)NBL与η型包覆层(η型InP层)NCLD之间时,阈值降低。然而,当使ρ型块层(P型InP层)PBL的厚度变得过大时,阈值增大。这是因为流过台面型半导体部分M的侧表面之上的ρ型块层(P型InP层)PBL的漏电流增加(参见前述的图8)。
[0103]因而,当ρ型块层(P型InP层)PBL的厚度大于0.2 μπ?时,阈值增大,并且因此ρ型块层(P型InP层)PBL的厚度优选为0.2 μ m或更小,并且更优选地为0.1 μ m或更小。在此,P型块层(P型InP层)PBL的厚度指的是ρ型块层(ρ型InP层)PBL的上端部的厚度(参见图11中的Ti)。也就是,它指的是与η型包覆层(η型InP层)NCLD接触的ρ型块层(P型InP层)PBL的厚度。
[0104]另一方面,通过在η型块层(η型InP层)NBL与η型包覆层(η型InP层)NCLD之间设置高电阻层(掺杂Fe的InP层)能够使它们之间的距离变大,并且因此能够控制它们之间的漏电流。高电阻层(掺杂Fe的InP层)HRl的厚度优选地使得η型块层(η型InP层)NBL和η型包覆层(η型InP层)NCLD相互电隔离,并且优选为使其厚度变为例如0.3 μ m或更大。当高电阻层(掺杂Fe的InP层)HRl的厚度变为0.3 μπ?或更大时,即使在基板的平面内的厚度变化为大约30%,也能够确保0.3 ± 0.09 μ m的厚度,并且因此能够使η型块层(η型InP层)NBL和η型包覆层(η型InP层)NCLD相互充分分离。与流过ρ型块层(P型InP层)PBL相比,空穴更不可能流过高电阻层(掺杂Fe的InP层)HRl,并且因此流过台面型半导体部分M的侧表面之上的高电阻层(掺杂Fe的InP层)HRl的漏电流得到控制。
[0105]半导体激光器根据以上的“制造方法说明”所描述的步骤来制造,使得它被评价。在具有条形状的基板(晶片)被从2英寸的基板中切出之后,在一个端面上执行30%涂覆,而在另一个端面上执行95%涂覆。此后,芯片件被切出。除了基板的外围部分的5mm之外,位于基板内部的芯片件受到抽样检验。具有7mA或更小的阈值的芯片件被评价为良品。良品在本实施例中获得的比率为98%。另一方面,其中还没有插入高电阻层(掺杂Fe的InP层)HRl的比较例的半导体激光器受到类似的评价。在比较例的半导体激光器的情形中,某些芯片件的阈值增大,而良品获得的比率大约为60 %。
[0106]因而,在根据本实施例的其中高电阻层HRl被设置于形成块层BL的ρ型块层PBL和η型块层NBL之间的半导体激光器中,能够证实阈值的降低以及制造良率的提高。
[0107](第二实施例)
[0108]在第一实施例中,台面型半导体部分M通过在ρ型基板PS的整个表面之上生长P型包覆层PCLD、有源层MQW和η型包覆层NCLD并且然后通过将其层合部分图形化而形成;然而,台面型半导体部分M可以通过在ρ型基板PS之上的局部区域内生长ρ型包覆层PCLD、有源层MQW和η型包覆层NCLD来形成。
[0109]在下文中,将参照附图详细描述根据本实施例的半导体激光器(半导体器件)。图13是示出根据该实施例的半导体激光器的结构的剖面图。与第一实施例中的部分几乎相同的部分将以相同的附图标记来标示,并且关于它的详细描述将被省略。
[0110][结构说明]
[0111]如图13所示,根据本实施例的半导体激光器将P型基板PS用作基板,并且具有在基板PS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。η型包覆层NCLD被布置为覆盖着ρ型包覆层PCLD和有源层MQW的侧表面。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。
[0112]台面型半导体部分的侧表面由块层BL覆盖。换言之,ρ型包覆层PCLD和有源层MQff的侧表面经由η型包覆层NCLD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。块层BL包含按以下顺序自下而上布置的ρ型块层PBL、高电阻层HRl、η型块层NBL和高电阻层HR2。
[0113]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以及半导体部分M两侧的块层BL之上;并且ρ侧电极PEL被布置于ρ型基板PS的背表面内。η侧电极NEL经由绝缘层IL内的开口接触η型接触层NCNT。
[0114]在此,同样地,在根据本实施例的半导体激光器中
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