半导体激光器件及其制作方法技术

一种由以ＡｌＧａＩｎＰ为基的材料制作的半导体激光器件，包括：形成在半导体衬底上面的一个第一导电类型的第一覆盖层，一个有源层和一个第二导电类型的第二覆盖层，其中在靠近激光谐振器端面的区域中的所述有源层的一部分，在光致发光中具有的峰值波长小于在激光谐振器内部区域中的所述有源层的一部分中的光致发光峰值波长，而位于靠近激光谐振器端面的区域中的第二导电类型的第二覆盖层含有Ａｓ原子，以及该半导体激光器件的一种制作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光盘的，更准确地说，涉及一种具有优良的高输出工作特性的、窗结构式。
技术介绍
近年来，已把各类半导体激光器广泛地用作光盘装置的光源。尤其是在DVD播放机、DVD-RAM驱动器等中已把高输出半导体激光器用作光盘的写入光源，且对更高输出的半导体器件具有强烈的要求。限制更高输出的半导体激光器发展的诸因素中的一个因素是，在靠近激光谐振器端面的一个有源薄层区中，为响应光输出密度的增加而发生的毁灭性的光学损坏(COD)。COD的发生原因是由于靠近激光谐振器端面的有源薄层区是用作对激光的一个吸收区。在激光谐振器的端面存在着许多称之为表面态即界面态的不辐射复合中心。由于注入到靠近激光谐振器端面的有源层中的载流子通过不辐射复合而损失，所以在靠近激光谐振器端面的有源层中的注入载流子密度，与在中心部位的注入载流子密度相比是较小的。结果是，相关于在中心部位通过较高注入载流子密度形成的激光波长，在靠近激光谐振器端面的有源薄层区形成了一个吸收区。在光输出密度变得较高时，在吸收区中产生的局部热量变得较大，造成了温升，且接着使带隙能量减小。这导致了正反馈，在该正反馈中，进一步使吸收系数变得更大而造成温升，在靠近激光谐振器端面吸收区的温度最终达到熔点，造成COD。一种提供半导体激光器较高输出同时改善COD的程度的方法已由第Hei3-208388号日本专利申请公开公报提出，在这方法中，使用了通过瓦解有源层而形成的一种窗结构。关于具有这种窗结构的半导体激光器的常规技术，图8示出一种揭示于第Hei 3-208388号日本专利申请公开公报中的半导体激光器件的结构图。在图8中，图8(a)是示出半导体激光器在激发区(有源区)中的横截面图，而图8(b)是示出半导体激光器在杂质扩散区(窗口区)中的横截面图。参考数字1001是n型GaAs衬底，1002是n型GaAs缓冲层，1003是n型AlGaInP覆盖层，1004是未掺杂的GaInP有源层，1005是p型AlGaInP内覆盖层，1006是p型AlGaInP外覆盖层，1007是p型GaAs盖板层，1008是n型GaAs阻挡层，1009是p型GaAs接触层，1011是p侧电极，以及1012是n侧电极。参阅图9的工艺图，将由下面的描述来讨论上面提到的常规半导体激光器件的制作方法。通过采用MOVPE方法，在生长温度为660℃时，在n型GaAs基底1001上相继形成下列诸薄层n型GaAs缓冲层1002，n型AlGaInP覆盖层1003，未掺杂GaInP有源层1004，p型AlGaInP内覆盖层1005，p型GaInP刻蚀终止层，p型AlGaInP外覆盖层1006，p型GaInP异质势垒层和p型GaAs盖板层1007。具有p型导电性的各个薄层1005到1007是用Zn原子作为P型杂质来掺杂的。如图9(a)所示，在p型GaAs盖板层1007上汽相淀积介电薄膜1013，并在采用光刻法把该薄层形成条形之后，采用在其中用ZnAs2作为杂质扩散源的闭管扩散法使杂质Zn在其内扩散。因此，在杂质扩散区内把高密度Zn原子扩散进未掺杂的GaInP有源层1004，使得在有源层中增加带隙能量。在介电薄膜1013和p型GaAs盖板层1007上采用光刻法再次形成如图9(b)所示的抗蚀条形掩膜1014之后，采用化学刻蚀工艺相继除去介电薄膜1013，p型GaAs盖板层1007，p型GaInP异质势垒层和p型AlGaInP外覆盖层1006，以致形成如图9(c)所示的脊峰。在如图9(d)所示除去抗蚀条形掩膜1014之后，利用介电薄膜1013作为掩膜，通过MOVPE方法在生长温度为660℃时可有选择地生长n型GaAs阻挡层1008。因此，不仅在杂质扩散区上，而且在脊峰外面的区域上亦形成了n型GaAs阻挡层，所以在这些区域中禁止电流注入。除去介电薄膜1013，且在采用MOVPE法于生长温度为660℃时形成p型GaAs接触层1009之后，形成p型电极1011/n型电极1012，然后使晶片分裂以得到如图8所示的半导体激光器件。在本专利技术中，术语“晶片”指的是包括一衬底并在其上通过各自的制作工艺形成的有关各薄层的层叠薄层的整个结构。在常规窗结构式半导体激光器件中，为了要提供大于相应于在杂质扩散区(窗口区)内激光振荡波长的带隙能量的能量，采用在其中使用ZnAs2作为杂质扩散源的闭管扩散法，由于ZnAs2中含的Zn原子在以A1GaInP为基的材料中具有相对比较大的扩散常数，所以把Zn原子扩散到未掺杂GaInP有源层1004中。不过，在常规方法中，在以AlGaInP为基的材料中具有相对比较大扩散系数的Zn原子被用来作为在当作激发区(有源区)的各个薄层1005到1007中具有第二导电性的杂质原子，还用来作为杂质原子扩散到在杂质扩散区(窗口区)中的未掺杂GaInP有源层1004中。从而，相关于在靠近激光谐振器端面形成的窗口区，在当Zn原子扩散到在杂质扩散区(窗口区)内的，上面提到的未掺杂GaInP有源层1004中，以使在靠近光输出端面的有源层的带隙能量大于相应于激光振荡波长的带隙能量的情况下，位于p型AlGaInP内覆盖层1005中的，作为第二导电杂质原子的大量Zn原子也扩散到在激发区(有源区)内的未掺杂GaInP有源层1004，造成的结果是，在高输出的时候，使驱动电流有所增加，而这结果会使长期的可靠性退化。在上面提到的扩散在防止作为第二导电杂质原子的Zn原子扩散到在激发区(有源区)中的未掺杂GaInP有源层1004的情况下完成的场合中，扩散到在杂质扩散区(窗口区)之内未掺杂的GaInP有源层1004的Zn原子的扩散变得不充分了，而这结果会使激光在靠近谐振器端面的区域中被吸收。从而，COD往往会在靠近谐振器端面的有源层区中发生，造成在高输出驱动时降低最大光输出，并导致长期可靠性的退化。
技术实现思路
本专利技术提供一种能在高输出的时候减小驱动电流的半导体激光器件，并有优良的长期可靠性，以及提供用于这种半导体激光器件的制作方法。由以AlGaInP为基的材料制成的，并具有半导体衬底上形成的第一导电类型的第一覆盖层，有源层和第二导电类型的第二覆盖层的本专利技术的半导体激光器件是这样来配置的，使得在靠近激光谐振器端面的一个区中有源层的一部分在光致发光中具有的峰值波长小于在激光谐振器内部区域中有源层的一部分在光致发光中的峰值波长，且在位于靠近激光谐振器端面的区域中的第二导电类型的第二覆盖层含有As原子。附图简述附图说明图1a是在根据本专利技术的第一实施例的半导体激光器件结构中包括光射出端面的透视图；图1b示出取自图1a的线Ia-Ia’的波导路径的横截面图；图1c示出取自图1a的线Ib-Ib’的层厚方向的横截面图；图2a到2f示出根据本专利技术的第一实施例的半导体激光元件的制作方法的说明图；图3是示出根据本专利技术的第一实施例的半导体激光元件的靠近激光谐振器端面的区域中和激光谐振器内部区域中在深度方向上As原子的分布图；图4是示出根据本专利技术的第一实施例的半导体激光元件的靠近激光谐振器端面的区域中和在脊峰内激光谐振器内部区域中在深度方向上Be原子的分布图；图5是示出根据本专利技术的第二实施例的半导体激光器件制作方法中，As原子浓度和在窗口区中的波长位移量之间的关系图，该波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由以ＡｌＧａＩｎＰ为基的材料制成的半导体激光器件，其特征在于，该器件包括：　　　　形成在半导体衬底上面的一个第一导电类型的第一覆盖层，一个有源层和一个第二导电类型的第二覆盖层，　　　　其中在靠近激光谐振器端面的区域中的所述有源区的一部分在光致发光中有一峰值波长，该峰值波长小于在激光谐振器内部区域中所述有源区的一部分在光致发光中的峰值波长，而位于靠近激光谐振器端面的区域中的第二导电类型的第二覆盖层含有Ａｓ原子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大久保伸洋，国政文枝，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]