半导体激光元件制造技术

本发明专利技术提供一种半导体激光元件，其阈值电流较低。该半导体激光元件具有：第一导电型的第一氮化物半导体层、第二导电型的第二氮化物半导体层、以及配置在第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层之间的单量子阱结构或者多量子阱结构的有源区域。有源区域从第一氮化物半导体层一侧依次具有第一屏障层、中间层、阱层、以及第二屏障层。中间层的晶格常数比第一屏障层及第二屏障层的晶格常数大、且比阱层的晶格常数小。中间层的膜厚比阱层的膜厚厚。阱层与第二屏障层相接，或者阱层与第二屏障层的距离比第一屏障层与阱层的距离小。

Semiconductor laser element

【技术实现步骤摘要】
半导体激光元件
本专利技术涉及半导体激光元件。
技术介绍
在专利文献1及2中各自描述了一种氮化物半导体发光元件，其包括由阱层、屏障层、以及配置在其间的中间层形成的有源区域。氮化物半导体发光元件例如为半导体激光元件。专利技术所要解决的技术问题在半导体激光元件中，要求进一步减小激光振荡的电流即阈值电流。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2004-356256号公报专利文献2：(日本)特开2011-151275号公报
技术实现思路
用于解决技术问题的技术方案本申请包括如下的专利技术。半导体激光元件具有：第一导电型的第一氮化物半导体层；第二导电型的第二氮化物半导体层；单量子阱结构或者多量子阱结构的有源区域，其配置在所述第一氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层之间；所述有源区域从所述第一氮化物半导体层一侧依次具有第一屏障层、中间层、阱层、以及第二屏障层，所述中间层的晶格常数比所述第一屏障层及所述第二屏障层的晶格常数大、且比所述阱层的晶格常数小，所述中间层的膜厚比所述阱层的膜厚厚，所述阱层与所述第二屏障层相接，或者所述阱层与所述第二屏障层的距离小于所述第一屏障层与所述阱层的距离。专利技术的效果通过具有上述结构，能够减小半导体激光元件的阈值电流。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的半导体激光元件的示意性剖视图。图2是示意性地表示本专利技术的一个实施方式的半导体激光元件的有源区域的带隙能量的图。图3是本专利技术的一个实施方式的半导体激光元件的示意性俯视图。图4是示意性地表示有源区域的第一变形例的图。图5是示意性地表示有源区域的第二变形例的图。图6是示意性地表示有源区域的第三变形例的图。图7是表示第一～第四实施例以及第一、第二比较例的半导体激光元件的阈值电流密度的曲线图。附图标记说明100半导体激光元件；1基板；2n侧区域；21第1n型半导体层；22第2n型半导体层；23第3n型半导体层(n型氮化物半导体层)；24第4n型半导体层；25n侧成分梯度层；3有源区域；31第一屏障层；32中间层；33阱层；34第二屏障层；35InGaN层；36GaN层；37中间屏障层；4p侧区域；41p侧成分梯度层；42第1p型半导体层；43第2p型半导体层(p型氮化物半导体层)；44第3p型半导体层；4a脊；5绝缘膜；5a开口；6p电极；7p侧焊盘电极；8n电极。具体实施方式下面，参照附图，针对本专利技术的实施方式进行说明。但是，如下所示的实施方式只例举用于使本专利技术的技术思想具体化的方法，并非将本专利技术指定为如下的实施方式。此外在如下的说明中，对于相同的名称、标记，表示相同或相同性质的部件，适当省略详细的说明。(半导体激光元件100)图1是本专利技术的一个实施方式的半导体激光元件100的示意性剖视图，表示半导体激光元件100的与谐振器方向垂直的方向的剖面。半导体激光元件100具有：第一导电型的第一氮化物半导体层(第3n型半导体层23)、第二导电型的第二氮化物半导体层(第2p型半导体层43)、以及配置在第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层之间的有源区域3。更具体而言，半导体激光元件100在基板1之上依次设有具有n型氮化物半导体层的n侧区域2、有源区域3、以及具有p型氮化物半导体层的p侧区域4。在p侧区域4的表面设有脊4a。有源区域3之中脊4a的正下方的部分及其附近为波导区域。在与脊4a的上表面和脊4a的侧面连续的p侧区域4的表面设有绝缘膜5。基板1为n型，在其下表面设有n电极8。另外，与p侧区域4表面的脊4a相接而设有p电极6，进而在其上设有p侧焊盘电极7。(基板1)基板1例如可以使用由GaN及AlN等形成的氮化物半导体基板。另外，也可以使用氮化物半导体基板以外的其它基板。作为上述基板，例如举例为蓝宝石等绝缘性基板、SiC、Si、ZnO、Ga2O3、以及GaAs等半导体基板、使氮化物半导体在玻璃等之上生长的模板基板等。另外，在将基板1作为生长基板而在其上生长的半导体层的生长方向为+c轴的情况下特别容易产生后面叙述的压电电场。因此，在基板1为生长基板的情况下，基板1优选使用将+c面作为主表面的GaN基板或者将c面作为主表面的蓝宝石基板等，以使氮化物半导体在+c轴生长。在此，将+c面或者c面作为主表面，除了严格意义上的上述表面以外，还包括具有1度以下的偏角的表面。此外，认为与蓝宝石基板相比，使用GaN基板能够减小在其上生长的氮化物半导体层的位错密度，容易以厚膜设置后面叙述的中间层32，因而优选之。(n侧区域2)n侧区域2可以以由氮化物半导体形成的单层或者多层结构形成。作为n侧区域2所含有的n型半导体层，可以举例为由含有Si、Ge等n型杂质的氮化物半导体形成的层。n侧区域2例如从基板1侧依次具有第1n型半导体层21、第2n型半导体层22、第3n型半导体层23(n型氮化物半导体层)、以及第4n型半导体层24。在n侧区域2也可以配置除上述层以外的其它的层，另外，也可以省略一部分层。第一～第4n型半导体层21～24含有n型杂质。第1n型半导体层21例如由AlGaN形成。第2n型半导体层22例如由InGaN形成。第3n型半导体层(n型氮化物半导体层)23例如由带隙能量比第1n型半导体层21大的AlxGa1-xN(0≦x＜1)形成。第3n型半导体层23也可以在n侧区域2具有最大的带隙能量。第3n型半导体层23可以作为n侧包覆层(第一包覆层)发挥作用。第3n型半导体层23的膜厚例如为0.7～1.2μm左右。第4n型半导体层24例如由GaN形成。第4n型半导体层24的膜厚例如比第3n型半导体层23的膜厚小。n侧成分梯度层25是例如使基板1侧为GaN、有源区域3侧为InGaN、成分逐渐变化的层。n侧成分梯度层25的膜厚可以为50nm～500nm。n侧成分梯度层25优选含有n型杂质。因为成分梯度层为成分渐变的层的层压结构，所以，在该层压结构中的异质界面产生负固定电荷，使由此而产生的带尖峰成为载流子注入屏障。通过在n侧成分梯度层25中含有n型杂质，能够缓和该带尖峰。第3n型半导体层23、第4n型半导体层24、以及n侧成分梯度层25优选为晶格常数从第3n型半导体层23向阱层33逐渐增加的关系。由此，能够缓和施加于阱层33的形变，能够减小压电电场的影响。作为用作n侧光导层(第一光导层)的层，例如举例为第4n型半导体层24和/或n侧成分梯度层25。也可以省略第4n型半导体层24。在后面叙述的有源区域3中的屏障层的膜厚较薄的情况下，n侧成分梯度层25有时也具有屏障层的功能。(有源区域3)有源区域3具有单量子阱结构或者多量子阱结构。图2是示意性地表示半导体激光元件100的有源区域3的带隙能量的图。图2所示的有源区域3为单量子阱结构。如图2所示，有源区域3可以从第一氮化物半导体层一侧依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光元件，其特征在于，具有：/n第一导电型的第一氮化物半导体层；/n第二导电型的第二氮化物半导体层；/n单量子阱结构或者多量子阱结构的有源区域，其配置在所述第一氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层之间；/n所述有源区域从所述第一氮化物半导体层一侧依次具有第一屏障层、中间层、阱层、以及第二屏障层，/n所述中间层的晶格常数比所述第一屏障层及所述第二屏障层的晶格常数大、且比所述阱层的晶格常数小，/n所述中间层的膜厚比所述阱层的膜厚厚，/n所述阱层与所述第二屏障层相接，或者所述阱层与所述第二屏障层的距离比所述第一屏障层与所述阱层的距离小。/n

【技术特征摘要】
20180831 JP 2018-1622601.一种半导体激光元件，其特征在于，具有：
第一导电型的第一氮化物半导体层；
第二导电型的第二氮化物半导体层；
单量子阱结构或者多量子阱结构的有源区域，其配置在所述第一氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层之间；
所述有源区域从所述第一氮化物半导体层一侧依次具有第一屏障层、中间层、阱层、以及第二屏障层，
所述中间层的晶格常数比所述第一屏障层及所述第二屏障层的晶格常数大、且比所述阱层的晶格常数小，
所述中间层的膜厚比所述阱层的膜厚厚，
所述阱层与所述第二屏障层相接，或者所述阱层与所述第二屏障层的距离比所述第一屏障层与所述阱层的距离小。


2.如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述中间层的膜厚不足13nm。


3.如权利要求1或2所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述中间层的膜厚为3nm以上。


4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第一屏障层为InaGa1-aN(0≦a＜1)，
所述中间层为InbGa1-bN(a＜b＜1)，
所述阱层为IncGa1-cN(b＜c＜1)，
所述第二屏障层为I...

【专利技术属性】
技术研发人员：长尾阳二，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP