半導(dǎo)體激光器及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體激光器及其制造方法。該半導(dǎo)體激光器包括：半導(dǎo)體層，包括有源層和脊部，所述脊部面對(duì)有源層的電流注入?yún)^(qū)域；以及嵌入膜，覆蓋脊部側(cè)面和半導(dǎo)體層的頂面；其中，嵌入膜從脊部和半導(dǎo)體層側(cè)開始依次包括由硅氧化膜構(gòu)成的第一層、由具有比有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成的第二層、以及由無(wú)機(jī)絕緣材料制成的第三層。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
半導(dǎo)體激光器及其制造方法
本公開涉及半導(dǎo)體激光器，其包括設(shè)置在脊部周圍的嵌入膜，及其制造方法。
技術(shù)介紹
近年來，例如，如日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)H9-221249中所公開的，在損失導(dǎo)波形半導(dǎo)體激光器中，比有源層具有更高折射率的材料被配置為緊接有源層，并且光的外耦合降低了有效折射率以形成橫向波導(dǎo)區(qū)。此外，例如，日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)2005-187034中提出了一種技術(shù)，其中絕緣膜和包含硅的吸收膜被設(shè)置在非脊部以抑制高階模式。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
然而，在日本未經(jīng)審查專利申請(qǐng)公開號(hào)H9-221249中，由于采用比有源層具有更高折射率的材料，增加了光吸收，降低了斜率效率（L-I特性的梯度），并且增加了操作電流。此外，在日本未經(jīng)審查專利申請(qǐng)公開號(hào)2005-187034中，因?yàn)槲漳さ哪ば阅懿睿栽斐商匦缘牧踊Ｒ虼耍枰峁┮环N半導(dǎo)體激光器，它允許抑制驅(qū)動(dòng)電流的增加和特性的劣化，以及制造該半導(dǎo)體激光器的方法。根據(jù)本公開實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器，包括：半導(dǎo)體層，包括有源層和脊部，脊部面對(duì)有源層的電流注入?yún)^(qū)域；以及嵌入膜（embeddedfilm），覆蓋脊部側(cè)面和半導(dǎo)體層的頂面；其中，嵌入膜從接近脊部和半導(dǎo)體層位置開始依次包括由硅氧化膜構(gòu)成的第一層，由具有比有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比（stoichiometricratio）的硅含量的硅化合物制成的第二層，以及由無(wú)機(jī)絕緣材料制成的第三層。在本公開實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器中，嵌入膜從脊部側(cè)和半導(dǎo)體層側(cè)依次包括第一層、第二層和第三層。由硅氧化膜構(gòu)成的第一層導(dǎo)致了脊部?jī)?nèi)側(cè)和外側(cè)之間折射率的差，從而形成波導(dǎo)。因?yàn)榈诙邮怯?span style='display:none'>具有比有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成，所以抑制了來自有源層的光泄漏，并且此外，即使光從有源層泄漏，泄漏的光也會(huì)被第二層吸收。因此，抑制了驅(qū)動(dòng)電流的增加。此外，第二層是由具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成的，因此，膜的質(zhì)量差。然而，因?yàn)榈诙颖粺o(wú)機(jī)絕緣材料制成的第三層覆蓋，所以抑制了特性的劣化。根據(jù)本公開實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體激光器的方法，包括：形成包括有源層的半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層中形成面對(duì)有源層的電流注入?yún)^(qū)域的脊部；在脊部的側(cè)面和半導(dǎo)體層的頂面上形成嵌入膜，其中，作為嵌入膜，從接近所述脊部和所述半導(dǎo)體層的位置依次形成：由硅氧化膜構(gòu)成的第一層，具有比有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成的第二層，以及無(wú)機(jī)絕緣材料制成的第三層。根據(jù)本公開實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器和制造半導(dǎo)體激光器的方法，作為嵌入膜，從靠近所述脊部和所述半導(dǎo)體層的位置依次形成由硅氧化膜構(gòu)成的第一層、具有比有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成的第二層、以及無(wú)機(jī)絕緣材料制成的第三層。因此，能夠抑制驅(qū)動(dòng)電流的增加和特性的劣化。要理解的是，上述的總體描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性的，用于對(duì)所要求保護(hù)的技術(shù)提供進(jìn)一步的說明。附圖說明包括有附圖以提供對(duì)本公開的進(jìn)一步理解，并且被并入且構(gòu)成此說明書的一部分。附圖示出了實(shí)施方式并且與說明書一起用來說明本技術(shù)的原理。圖1是示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的配置的截面圖。圖2是用于說明調(diào)整斜率效率的方法的示圖。圖3是示出了圖1所示第一層的厚度和斜率效率之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖4是示出了圖1所示第二層的折射率和斜率效率之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖5是示出了圖1所示第二層的折射率和閾值Ith之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖6是示出了在圖5中第二層的折射率n為2.75的情況下光場(chǎng)泄漏到第二層的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖7是示出了在圖5中第二層的折射率n為2.49的情況下光場(chǎng)泄漏到第二層的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖8是示出了圖1所示第二層的消光系數(shù)和斜率效率之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖9是示出了圖1所示第二層的厚度和斜率效率之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線圖。圖10A和圖10B是按照加工順序示出制造圖1所示的半導(dǎo)體激光器的方法的截面圖。圖11是示出了圖10B之后的步驟的截面圖。具體實(shí)施方式參照附圖，下面將詳細(xì)描述本公開的實(shí)施方式。圖1示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的大體配置。例如，此半導(dǎo)體激光器1是藍(lán)/藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器，其被用作用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和家用游戲機(jī)中BD的記錄和/或播放的激光器，并且其具有約500nm或更小的振蕩波長(zhǎng)，例如，約400nm。半導(dǎo)體激光器1在由GaN制成的基板11的一側(cè)（頂面）上包括例如半導(dǎo)體層10、嵌入膜20和p-側(cè)電極30。在基板11的另一側(cè)（地面）上設(shè)置n-側(cè)電極40。半導(dǎo)體層10具有這樣的配置，其中n-型半導(dǎo)體層12、有源層13和p-型半導(dǎo)體層14以此順序?qū)盈B在基板11上。用于電流限制的帶狀脊部15被配置到p-型半導(dǎo)體層14，面對(duì)有源層13的電流注入?yún)^(qū)域（發(fā)光區(qū)域）。基板11由例如摻雜有硅（Si）作為n-型雜質(zhì)的n-型GaN制成。n-型半導(dǎo)體層12例如包括從基板11側(cè)依次設(shè)置的n-型覆層（claddinglayer）和n-側(cè)引導(dǎo)層（guidelayer）。n-型覆層沿層疊方向的厚度為2.5μm至2.6μm（以下簡(jiǎn)稱為厚度），并且例如由摻雜硅（Si）作為n-型雜質(zhì)的n-型AlGaN混晶制成。n-側(cè)引導(dǎo)層的厚度為0.21μm，并且例如由摻雜有硅（Si）作為n-型雜質(zhì)的n-型GaN制成。例如，有源層13的厚度為0.056μm，并具有多量子阱結(jié)構(gòu)，包括阱層和阻擋層，阱層和阻擋層是由InxGa1-xN（其中，x≥0）的混晶制成的，并且它們的成份彼此不同。例如，p-型半導(dǎo)體層14從基板11側(cè)依次包括p-側(cè)引導(dǎo)層、電子阻擋層、p-型覆層和p-側(cè)接觸層。例如，p-側(cè)引導(dǎo)層的厚度為0.19μm，并且是由摻雜有鎂（Mg）作為p-型雜質(zhì)的p-型GaN制成。例如，電子阻擋層的厚度為0.02μm，是由摻雜有鎂（Mg）作為p-型雜質(zhì)的p-型AlGaN混晶制成的。例如，p-型覆層的厚度為0.38μm，具有AlGaN混晶層和摻雜有鎂（Mg）作為p-型雜質(zhì)的p-型GaN層的超晶格結(jié)構(gòu)。例如，p-側(cè)接觸層的厚度為0.10μm，并且是由摻雜有鎂（Mg）作為p-型雜質(zhì)的p-型GaN制成。嵌入膜20具有這樣的配置，其中以靠近脊部15和半導(dǎo)體層10位置層疊第一層21、第二層22和第三層23。第一層21由硅氧化膜構(gòu)成。第二層22是由具有比有源層13低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成。第三層23由無(wú)機(jī)絕緣材料制成。有了這樣的配置，半導(dǎo)體激光器1允許抑制驅(qū)動(dòng)電流的增加和特性的劣化。第一層21通過造成脊部15內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的折射率差形成波導(dǎo)，并如后面將要描述的那樣，具有調(diào)節(jié)斜率效率的功能。第一層21如上所述由硅氧化膜構(gòu)成，其折射率為例如1.4至1.6，并且消光系數(shù)k為零（k=0）。順便說一下，半導(dǎo)體層10的折射率為大約2.5。現(xiàn)在，將描述斜率效率的調(diào)整，這是第一層21的功能之一。應(yīng)基于以下兩個(gè)特性考慮調(diào)整斜率效率的方法：第一層21的厚度和第二層22的光吸收率（消光系數(shù)）。具體而言，當(dāng)?shù)谝粚?1的厚度增大時(shí)，半導(dǎo)體激光器1對(duì)第二層22的光變得較不敏感，因此，有必要增大第二層22的消光系數(shù)。另一方面，在半導(dǎo)體激光器1的第一層21的厚度減小時(shí)，半導(dǎo)體激光器1對(duì)第二層22的光變得敏感，因本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體激光器，包括：半導(dǎo)體層，包括有源層和脊部，所述脊部面對(duì)所述有源層的電流注入?yún)^(qū)域；以及嵌入膜，覆蓋所述脊部的側(cè)面和所述半導(dǎo)體層的頂面，其中，所述嵌入膜從接近所述脊部和所述半導(dǎo)體層的位置依次包括：第一層，由硅氧化膜構(gòu)成，第二層，由具有比所述有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成，以及第三層，由無(wú)機(jī)絕緣材料制成。

【技術(shù)特征摘要】
2012.01.25 JP 2012-0126551.一種半導(dǎo)體激光器，包括：半導(dǎo)體層，包括有源層和脊部，所述脊部面對(duì)所述有源層的電流注入?yún)^(qū)域；以及嵌入膜，覆蓋所述脊部的側(cè)面和所述半導(dǎo)體層的頂面，其中，所述嵌入膜從接近所述脊部和所述半導(dǎo)體層的位置依次包括：第一層，由硅氧化膜構(gòu)成，第二層，由具有比所述有源層低的折射率并具有高于化學(xué)計(jì)量比的硅含量的硅化合物制成，以及第三層，由無(wú)機(jī)絕緣材料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其中，所述第二層的消光系數(shù)高于0，并且等于或低于0.5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其中，所述第二層由硅氮化膜構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光器，其中，所述第二層包含Si-Si鍵，并且包含在所述第二層中的Si-Si鍵的百分比是約12％或更低。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器，其中，所述第二層的厚度為約20nm或更大。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其中，所述第一層的折射率為約1.4至1.6。7.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：松谷弘康，佐藤圭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：