制造半导体激光器的方法技术

含有光子晶体构造的半导体激光器的制造方法，上述光子晶体构造具有空孔的排列，在该方法中，将基板（Ｗ２）设置在生长炉（１３）中，使载气（氮）流动的同时，将生长炉（１３）的温度上升到生长温度Ｔ↓［Ｇ］。在升温过程中，形成了图案的ＩｎＧａＮ层（１７ａ）的开口（１７ｂ）受到影响，开口（１７ｂ）中的Ａｌ↓［Ｘ２］Ｇａ↓［１－Ｘ２］Ｎ生长及迁移和Ａｌ↓［Ｘ２］Ｇａ↓［１－Ｘ２］Ｎ的表面相比被抑制。将氮化镓系半导体层（２３）（例如ＧａＮ层）形成在ＩｎＧａＮ层（１７ａ）上。氮化镓系半导体层（Ａｌ↓［Ｘ２］Ｇａ↓［１－Ｘ２］Ｎ）（２３）以形成和开口（１７ｂ）对应的空孔（２５）的方式生长。由此形成二维光子晶体的二维衍射光栅（２６）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种。
技术介绍
专利文献l (国际公开2006/062084号公报)中记载了一种半导体 激光元件。该半导体激光元件含有夹在p型包层和n型包层之间的活 性层，并且p型包层上设有光子晶体层。光子晶体层包括GaN晶膜 层、由折射率比GaN的折射率低的材料构成的部分。在光子晶体层上 形成GaN层。
技术实现思路
专利文献l所述的半导体激光元件的光子晶体层由以下构成GaN 晶膜层；由折射率比GaN的折射率低的材料构成的多个部分的排列。 另一方面，如果不使用折射率比GaN的折射率低的材料，而通过氮化 镓系半导体区域上设置的空孔(空隙void)的排列制造出光子晶体构 造，则可扩大光子晶体构造中的折射率差。在光子晶体构造中，在GaN 层上形成图案而制造孔的排列。在成图的GaN层上生长氮化镓系半导 体时，孔内也生长堆积物，若干空孔会变形。因此，进行了对该GaN 层上的晶体生长后，空孔的排列的一致性被破坏。本专利技术鉴于以上情况而产生，其目的在于提供一种含有光子晶体 构造的半导体激光器的制造方法，上述光子晶体构造具有空孔的排列。本专利技术的一个侧面是制造含有二维光子晶体的半导体激光器的方 法。该方法具有以下工序(a)在氮化镓系半导体区域上，通过生长 炉生长Inx,Ga,—jaN((XXKl^层的工序；(b)将含有上述InxlGai.xlN层的基板生产物从上述生成炉取出后，将用于二维光子晶体的二维衍射光栅的多个开口形成在上述InxlGalouN层上，以形成成图的 InxlGai.xlN层的工序；(c)将AlX2Ga10C2N (0《X2《1)层形成在上 述成图的In)aGa,.wN层上以形成和上述开口对应的空孔的工序。根据本专利技术的方法，为了形成图案，加工InxlGai—xlN层，在 InxlGai—xlN层上形成开口 。在成图的InxlGai.xlN层开口的表面残留有 加工造成的损伤。使第2基板的温度向生长温度上升后，形成 Alx2Ga,oaN层。在该AlX2Gai_x2N层的形成中，受到加工形成的开口的 表面上残留的损伤的影响，Alx2Gai.x2N生成及迁移在空孔内受到抑制， 另一方面Alx2Gai_X2N堆积在InxiGauiN的表面上。为了抑制这一点， 将与InxiGaLx,N层的开口对应的空孔不被堆积物充满地覆盖开口并生 长的Alx2Gai_X2N层作为手段，形成空孔。通过AlX2Gai_X2N层及 InxlGai.xlN层的空孔的组合，提供了用于二维光子晶体的构造。在本专利技术涉及的方法中，上述开口的侧面及底面可由InGaN构成。 根据该方法，成图的Inx,GabjaN层的开口的侧面及底面在上述升温过 程中受到影响，在生长AlX2Gai.X2N层时，侧面及底面的AlX2Gai.X2N 生长及迁移受到抑制。另一方面，In^Ga^N层上产生Alx2Ga,oaN生 长。Alx2Ga,.x2N以InjaGaL"N层上为基点产生横向生长，从而能够以 不填埋开口地覆盖开口，在其上部生长。因此，与In^Gab幻N层的开 口对应的空孔在Alx2Gai.x2N层生长时形成。在本专利技术涉及的方法中，可进一步具有如下工序形成上述 InxlGai.xlN层后，在将用于上述二维衍射光栅的多个开口形成在上述 InxiGa!oaN层前，在上述InxlGaloaN层上形成GaN层。上述基板生产 物包括上述GaN层，上述多个开口形成在上述InxlGai.xlN层及上述 GaN层。根据该方法，在AbaGai.x2N层生长时，Inx,GaL^N层的上表面被GaN层覆盖。但是，InxlGai_xlN层的开口的侧面及底面露出，不会被 GaN层覆盖。因此，在Alx2Ga^2N层生长中，提高了选择性。在本专利技术涉及的方法中，可进一步具有在形成上述Alx2Ga^2N 层前，形成覆盖上述开口的底面的电介质层的工序。上述基板生产物 包括上述电介质层。根据该方法，在电介质层的底面及Alx2Gai.x2N侧面，更阻碍了开 口内的生长，因此可从InxlGai.xlN层的开口形成良好形状的空孔。在本专利技术涉及的方法中，上述电介质层可含有硅氧化物、硅氮化 氧化物、硅氮化物、锆氧化物、钛氧化物、铪氧化物中的至少任意一 种。在本专利技术涉及的方法中，可进一步具有形成上述AlX2Gai-X2N层 后，形成活性层的工序。根据该方法，二维衍射光栅由Inx!Ga,^N层 及AlX2Gai—X2N层的组合形成的空孔的排列构成，并且与AlX2Gai_x2N 层形成后形成的活性层光学耦合。或者，在本专利技术涉及的方法中，进 一步具有形成上述InxtGaiooN层前形成活性层的工序。根据该方法， 二维衍射光栅由InxlGai_xlN层及AlX2Gai.x2N层的组合形成的空孔的 排列构成，并且与在Inx,Ga,oaN层前形成的活性层光学耦合。在本发 明涉及的方法中，优选上述InxlGaloclN层的上表面与上述AlX2Gai-X2N 层接触。并且，在本专利技术涉及的方法中，优选上述Alx2Ga^x2N层形成 在上述InxlGai_xlN层上，以使上述AlX2GaloaN层关闭上述开口并形 成上述空孔。进一步，在本专利技术涉及的方法中，优选上述InxlGai.xlN 层通过上述AlX2Gai-X2N层不充满上述开口地覆盖上述开口而形成空 孔。本专利技术的上述目的及其他目的、特征、优点可参照附图进行的本 专利技术的优选实施方式的下述详细记载可得以明确。附图说明图1是表示本实施方式涉及的、制造含有二维光子晶体的半导体 激光器的方法的主要工序的图。图2是表示本实施方式涉及的、制造含有二维光子晶体的半导体 激光器的方法的主要工序的图。图3 (a)是表示拍摄了实施例中的空孔的排列的SEM图像的图。图3 (b)是表示拍摄了参考例中的空孔的排列的SEM图像的图。图4是表示本实施方式的变形例涉及的、制造含有二维光子晶体 的半导体激光器的方法的主要工序的图。图5是表示本实施方式的变形例涉及的、制造含有二维光子晶体 的半导体激光器的方法的主要工序的图。图6是表示本实施方式的其他变形例涉及的、制造含有二维光子 晶体的半导体激光器的方法的主要工序的图。图7是表示本实施方式的其他变形例涉及的、制造含有二维光子 晶体的半导体激光器的方法的主要工序的图。图8是表示本实施方式的其他变形例涉及的、制造含有二维光子 晶体的半导体激光器的方法的主要工序的图。图9是表示本实施方式的其他变形例涉及的、制造含有二维光子 晶体的半导体激光器的方法的主要工序的图。具体实施例方式参照作为示例的附图并考虑以下详细记述，可易于理解本专利技术的 观点。以下参照附图说明制造本专利技术的半导体激光器的方法所涉及的 实施方式。在可能的情况下，对同一部分给予相同的标记。图1及图2是表示本实施方式涉及的制造含有二维光子晶体的半 导体激光器的方法的主要工序的图。在本实施方式中，用于半导体激 光器的若干个氮化镓系半导体层例如通过有机金属气相生长法形成。如图l (a)所示，将GaN基板这样的基板ll放置到生长炉13。 在下述示例说明中，对具有n导电性的基板11实施用于半导体激光器 的工序。在进行了基板11的主面lla的光敏清洁后，生长n型包层15。 n型包层15例如可由称为AlGaN的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造含有二维光子晶体的半导体激光器的方法，具有以下工序：　在氮化镓系半导体区域上，通过生长炉生长Ｉｎ↓［Ｘ１］Ｇａ↓［１－Ｘ１］Ｎ（０＜Ｘ１＜１）层的工序；　将含有上述Ｉｎ↓［Ｘ１］Ｇａ↓［１－Ｘ１］Ｎ层的基板生产物从上述生成炉取出后，将用于二维光子晶体的二维衍射光栅的多个开口形成在上述Ｉｎ↓［Ｘ１］Ｇａ↓［１－Ｘ１］Ｎ层上，以形成成图的Ｉｎ↓［Ｘ１］Ｇａ↓［１－Ｘ１］Ｎ层的工序；　将Ａｌ↓［Ｘ２］Ｇａ↓［１－Ｘ２］Ｎ（０≤Ｘ２≤１）层形成在上述成图的Ｉｎ↓［Ｘ１］Ｇａ↓［１－Ｘ１］Ｎ层上以形成和上述开口对应的空孔的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉本晋，松原秀树，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]