半导体激光器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器件及其制造方法。在所述半导体激光器件中，第一覆层（２）、量子阱有源层（３）、第二覆层（４）以及蚀刻停止层（５）以该顺序依次堆叠在衬底（１）上。在蚀刻停止层（５）上设置由第三覆层（１４）和接触层（６）组成的条状脊形部分（１１）。在脊形部分（１１）上提供ｐ侧电极（３１）。除了接触层（６）之外的脊形部分（１１）的侧面用介质膜（２１）覆盖。接触层（６）具有比大致与衬底（１）平行的介质膜（２１）的部分膜厚度更大的层厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
通常地，脊形波导结构是公知能有效履行电流限制和光约束的半导体激光器件的结构。在脊形波导结构中，在半导体衬底上的化合物半导体层上形成条状脊形部分，并在脊形部分的两侧上形成介电膜(掩埋层)。脊形部分的上部由接触层形成。用于将电流注入到脊形部分中的激励电极，例如欧姆电极连接到接触层的平坦顶表面。对于具有此类脊形波导结构的半导体激光器件，就激光振荡的横向模式控制而言，需要确保用具有特定膜厚度的介质膜覆盖脊形部分的侧面，同时就低电流驱动而言，需要增加接触层和激励电极之间的接触面积以减小接触层和激励电极之间的电阻。在专利文件1(JP H06-77587 A)中描述了常规的脊形波导类型的半导体激光器件。图8示出了脊形波导类型的半导体激光器件的截面示意图。半导体激光器件在n-GaAs衬底111上具有按下述顺序堆叠的n-AlGaAs梯度覆层(graded cladding layer)112、n-AlGaAs第一覆层113、n-AlGaAs梯度覆层114、n-AlGaAs第二覆层115、n-AlGaAs梯度覆层116、GaAs/InGaAs应变量子阱有源层117、n-AlGaAs梯度覆层118、以及p-InGaP第三覆层119。在p-InGaP第三覆层119上设置由p-AlGaAs梯度覆层120、p-AlGaAs第四覆层121、p-AlGaAs梯度覆层122、以及p-GaAs接触层123构成的条状脊形部分。p-InGaP第三覆层119的顶面和脊形部分的侧面用SiO2绝缘膜124覆盖。在p-GaAs接触层123和SiO2绝缘膜124上提供p侧电极125，同时在n-GaAs衬底111的背侧上提供n侧电极126。通过用SiO2完全覆盖p-InGaP第三覆层119和脊形部分以及通过曝光步骤和蚀刻步骤仅移除脊形上部的p-GaAs接触层123上设置的SiO2部分获得SiO2绝缘膜124。进行曝光步骤和蚀刻步骤要考虑到工艺容限以便确保仅仅移除p-GaAs接触层123上的SiO2部分。因而导热性比半导体层差的SiO2绝缘层124覆盖在p-GaAs接触层123的两侧部分。因此，有可能发生故障的高温操作或可靠性恶化。此外，因为SiO2绝缘膜124覆盖在p-GaAs接触层123的两个侧面部分，所以在p-GaAs接触层123和p侧电极125之间的接触面积变得比p-GaAs接触层123的顶部平坦表面面积小。因此，半导体激光器件具有高电阻。最近，作为一种特性，要求半导体激光器件具有基横模振荡，其中没有高阶模式产生。为了利用图8的半导体激光器件获得基横模振荡，需要限制脊形宽度在2到3μm或更小，从而p-GaAs接触层123的顶面宽度也限制在2到3μm或更小。那么就进一步减小了p-GaAs接触层123和p侧电极125之间的接触面积，引起半导体激光器件进一步增加电阻的问题。在专利文件2(JP 2003-115632 A)中描述了能解决上述问题的脊形波导类型的半导体激光器件。用以下方式制造该半导体激光器件。首先，如图9A所示，n-InP覆层202、InGaAsP有源层203、p-InP覆层204和p-InGaAs接触层205以该顺序依次堆叠在n-InP衬底201上。之后，进行蚀刻直到留下部分p-InP覆层204，由此形成脊形部分217、凹槽部分218A、218B以及台阶部分219A、219B。SiO2掩模层207作为用于形成脊形部分217的蚀刻掩模。接着，如图9B所示，在移除SiO2掩模层207后，在p-InP覆层204和p-InGaAs接触层205上形成SiO2绝缘层208，并进一步用正型光致抗蚀剂层209涂布绝缘层208的顶面。在该工序中，调整抗蚀剂粘性和旋涂条件以便使脊形部分217上的光致抗蚀剂层209的层厚度d1变得比凹槽部分218A、218B的光致抗蚀剂层209的最小光致抗蚀剂层厚度d3更薄。接着，如图9C所示，通过使用曝光掩模210作为光掩模进行曝光步骤，通过蚀刻d1的厚度移除光致抗蚀剂层209，以便暴露在p-InGaAs接触层205上的绝缘层208。接着，如图9D所示，通过蚀刻移除在脊形部分217上的绝缘层208，由此完全暴露p-InGaAs接触层205的顶面。接着，如图9E所示，完全移除光致抗蚀剂层209，并在p-InGaAs接触层205的顶面上形成p侧电极212，此后形成连接p侧电极212的焊盘电极213。最后，在n-InP衬底201的后面抛光以后，在n-InP衬底201的后面形成n侧电极214，由此完成脊形波导型半导体激光晶片的多层结构。在该制造方法中，移除部分绝缘层208以便完全暴露p-InGaAs接触层205的顶面，并随后形成p侧电极212。因此，p-InGaAs接触层205的整个顶面能与p侧电极212接触。即能够增加在p-InGaAs接触层205和p侧电极212之间的接触面积。因此，专利文件2的半导体激光器件的电阻可以做得比专利文件1的半导体激光器件的电阻更低。在这一点上，如图9B放大的示意图，即图10A所示，在p-InGaAs接触层205上的光致抗蚀剂层209的光致抗蚀剂层厚度d1实际上在晶片范围中有变化。因此，为了移除整个晶片上的p-InGaAs接触层205上的整个光致抗蚀剂层209，应当如此进行曝光步骤和蚀刻步骤使得移除在p-InGaAs接触层205上的最厚光致抗蚀剂层209。即，需要进行曝光步骤和蚀刻步骤以便完全移除在p-InGaAs接触层205上的最大光致抗蚀剂层厚度d1max的光致抗蚀剂层209。然而，如果以该方法进行曝光步骤和蚀刻步骤，作为蚀刻的过度进行的结果，不仅绝缘层208的顶面而且在p-InGaAs接触层205上最小层厚d1min的光致抗蚀剂层209的区域中的绝缘层208的侧面都可能曝光，如图10B所示。接着，如图10C所示，蚀刻在p-InGaAs接触层205顶面的绝缘层208，其中蚀刻绝缘层208不仅从上部而且从侧面进行。在该情况下，因为绝缘层208的角部分是以更高的蚀刻速度蚀刻的，所以更难控制蚀刻的时间。由于这个原因，如图10D所示，p-InP覆层204可能会部分暴露。在该状态下，在p-InGaAs接触层205上形成p侧电极212将引起p侧电极212粘附于部分p-InP覆层204，使得p侧电极212的成分，即Au(金)将扩散到p-InP覆层204中。这将引起在激光器件特性的恶化。更具体地，由于p-InP覆层204包括P(磷)作为组成元素之一，其中Au更可能扩散，随着时间流逝Au会扩散到光发射区，从而增加Au扩散区中的光吸收，引起发射效率的恶化。因此，激光器件更可能引起可靠性劣化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种，该激光器件具有减小的电阻并防止激光器件特性的恶化。为了完成上述目的，根据本专利技术的半导体激光器件具有形成在衬底上的化合物半导体层；形成在化合物半导体层上且包括多层的条状脊形部分，其最顶层是接触层；形成在脊形部分的两侧上的介质膜；以及与接触层的顶面和侧面接触的脊上电极。除了与脊上电极接触的接触层之外，脊形部分的侧面用介质膜覆盖，且接触层具有比与衬底大致平行的介质膜部分的膜厚度更大的厚度。在具有上述结构的半导体激光器件中，通过脊上电极与接触层的顶面和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器件，包括：形成在衬底上的诸化合物半导体层；形成在所述化合物半导体层上的条状脊形部分，其包括多层，其最上层是接触层；在所述脊形部分的两侧上形成的介质膜；以及与所述接触层的顶面和侧面接触的脊上电极 ，其中除与所述脊上电极接触的接触层之外的脊形部分的侧面被所述介质膜覆盖，且所述接触层具有比大致与所述衬底平行的介质膜的部分的膜厚度更大的层厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：近藤正树，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]