AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法技术

本发明专利技术可实现抑制电子的载流子溢出、且即便在高温环境下也稳定地进行驱动的AlGaInPAs系的半导体激光元件。所述AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，至少具有：基板；n型包覆层；n型引导层；活性层；在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及由GaAs构成的p型盖层，在从p型引导层至p型包覆层之间，具有抑制从n型包覆层朝向活性层移动的电子流入至p型引导层或者p型包覆层的Mg的原子浓度的峰值。

The semiconductor laser element of algainpas system and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法
本专利技术涉及AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法。
技术介绍
半导体激光器用于光盘等的光源。例如，专利文献1中公开了在半导体激光元件的p型盖层中添加有C、在p型包覆层中添加有Mg、Zn、Be的激光元件。另外，例如，专利文献2中公开了在半导体激光元件的p型包覆层中添加有Mg、在p型接触层中添加有C的激光元件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-135567号公报(1998年5月22日公开)专利文献2：日本特开2005-093726号公报(2005年4月7日公开)
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，在上述那样的半导体激光元件中，在高温环境下的动作中电流的损失大，伴随着激光的振荡阈值的上升而可靠性降低。本专利技术的一个方式可实现在保持维持较低的振荡阈值的状态下，具有高温环境下的优异的动作特性的AlGaInPAs系的半导体激光元件。解决问题的方案本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，至少具有：基板；n型包覆层；n型引导层；活性层；在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及由GaAs构成的p型盖层，在从p型引导层至p型包覆层之间，具有抑制从n型包覆层朝向活性层移动的电子流入至p型引导层或者p型包覆层的Mg的原子浓度的峰值。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型盖层在掺杂剂中包含C。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，在p型引导层与p型包覆层的界面具有Mg的原子浓度的峰值。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型引导层与p型包覆层的界面处的Mg的原子浓度为1.0×1018cm-3以上且6.0×1018cm-3以下。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，活性层的Mg中的原子浓度为5.0×1017cm-3以下。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型引导层与活性层的界面处的Mg的原子浓度为3.0×1018cm-3以下。本专利技术的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的制造方法的特征在于，在基板至少层叠有n型包覆层、n型引导层和活性层，以第1温度层叠由AlGaInP构成的p型引导层，以比第1温度低的第2温度层叠由在掺杂剂中添加有Mg的AlInP构成的p型包覆层，层叠由在掺杂剂在添加有C的GaAs构成的p型盖层，对层叠的基板进行退火。附图说明图1是示意性地示出本专利技术的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的结构的剖视图。图2是本专利技术的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的层叠方向上的Mg的原子浓度的曲线图。图3是表示实施方式与仅替换p型盖层10的掺杂剂的C而添加有Zn的实施方式的结构不同的晶圆，在不同时间退火时的从活性层的中心位置朝向层叠方向而Mg的浓度成为1.0×1017cm-3的位置为止的长度(所谓的Mg的扩散长)的坐标图。图4是表示使p型包覆层以不同温度结晶生长的实施方式的退火前后的上述Mg的扩散长的变化量的坐标图。图5是以与实施方式不同的生长温度层叠p型包覆层，在p型盖层的掺杂剂中取代C而添加有Zn的半导体激光元件(比较构造1)的层叠方向上的Zn和Mg的原子浓度的曲线图。图6是以与实施方式不同的生长温度层叠p型包覆层的半导体激光元件(比较构造2)的层叠方向上的C和Mg的原子浓度的曲线图。图7是在p型盖层的掺杂剂中取代C而添加有Zn的半导体激光元件(比较构造3)的层叠方向上的Zn和Mg的原子浓度的曲线图。具体实施方式以下，对本专利技术的一个实施方式详细地进行说明。图1是示意性地示出本专利技术的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的结构的剖视图。如图1所示那样，本实施方式所涉及的半导体激光元件1在基板2上依次具有第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4、n型包覆层5、n型引导层6、活性层7、p型引导层8、p型下部包覆层9a、p型上部包覆层9b、以及p型盖层10。另外，在基板2的下部表面配置有n侧电极12。另外，在p型盖层10的上部表面配置有p侧电极13。将p型上部包覆层9b和p型盖层10的一部分去除并俯视观察p型上部包覆层9b和p型盖层10时，形成有条纹形状的波导路。另外，以覆盖p型下部包覆层9a的上表面、p型上部包覆层9b与p型盖层10的侧面的方式形成有电介质膜11。基板2由用于支承激光元件的材料构成。例如，基板2是添加有Si的n型的GaAs基板。第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4由半导体的各层的平坦性良好、或对基板2与n型包覆层5的晶格常数之差进行缓和的材料构成。例如，第1n型缓冲层3是添加有Si的GaAs，第2n型缓冲层4是添加有Si的GaInP。第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4也能够省略任一方、或者双方。n型包覆层5由将激光振荡的光封入后述的n型引导层6和活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，n型包覆层5是添加有Si的AlGaInP。n型引导层6是由将激光振荡的光封入后述的活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，n型引导层6是AlGaInP。n型引导层6在层叠过程中可以添加n型掺杂剂，也可以不添加n型掺杂剂。活性层7具有量子阱，并由电子和空穴进行发光再耦合的AlGaInPAs系的材料构成。另外，活性层7也可以是由多个阻挡层和阱层构成的多量子阱层。例如，阻挡层是AlGaInP，阱层是GaInP。阱层的混晶比能够通过振荡的激光的波长任意地进行调整。p型引导层8由将激光振荡的光封入活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型引导层8是AlGaInP。p型引导层8在层叠过程中也可以添加p型掺杂剂，也可以不添加p型掺杂剂。p型下部包覆层9a由将所产生的光封入活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型下部包覆层9a是添加有Mg的AlInP。p型上部包覆层9b由将所产生的光封入后述的活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型上部包覆层9b是添加有Mg的AlInP。另外，p型上部包覆层9b在从激光元件上表面观察时沿长边方向呈条纹形状，并具有封入由载流子以及活性层7产生的光的波导路的作用。此外，也可以是，在p型下部包覆层9a与p型上部包覆层9b之间形成蚀刻中止层(未图示)。蚀刻中止层由在基于后述的蚀刻的形成波导路的工序中防止下部包覆层的蚀刻的AlGaInPAs系的材料构成。例如，蚀刻中止层是AlGaInP。此外，也能够省略蚀刻中止层。p型下部包覆层9a和p型上部包覆层9b也可以是相同的材料，也可以是不同的材料。在下述中，将p型下部包覆层9a和p型上部包覆层9b一并统称为p型包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，至少具有：/n基板；/nn型包覆层；/nn型引导层；/n活性层；/n在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；/n在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及/n由GaAs构成的p型盖层，/n在从所述p型引导层至所述p型包覆层之间，具有抑制从所述n型包覆层朝向所述活性层移动的电子流入至所述p型引导层或者所述p型包覆层的所述Mg的原子浓度的峰值。/n

【技术特征摘要】
20181115 US 62/7678091.一种AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，至少具有：
基板；
n型包覆层；
n型引导层；
活性层；
在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；
在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及
由GaAs构成的p型盖层，
在从所述p型引导层至所述p型包覆层之间，具有抑制从所述n型包覆层朝向所述活性层移动的电子流入至所述p型引导层或者所述p型包覆层的所述Mg的原子浓度的峰值。


2.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
所述p型盖层在掺杂剂中包含C。


3.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
在所述p型引导层与所述p型包覆层的界面具有所述Mg的原子浓度的峰值。


4.根据权利要求3所述的AlGaInP...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田一彦，曾我部隆一，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP