半导体激光器及其制造方法技术

具有高性能，低工作电压，和长使用寿命的半导体激光器及其制造方法。在衬底（２）上层叠有包含有于激光振荡的激活层（５）的半导体多层膜（８）。然后通过ＬＰＥ生长工艺生长由掺Ｐ型杂质Ｍｇ的Ｐ型ＡｌＧａＡｓ组成的包层（９）和由也掺Ｍｇ的Ｐ型ＧａＡｓ组成的接触层（１０），接着去除接触层（１０）中呈现高阻和低载流子密度的那部分表面层。所述激活层（５）被安置在从其发出激光束的那个端面的大致中部。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于微型盘重放机之类的一种。更具体地说，本专利技术涉及一种具有高性能，操作电压低，使用寿命长的半导体激光器，同时涉及制造该半导体激光器的方法。一种传统的半导体激光器101以如图7所示的下述方式构成。半导体多层薄膜108被叠放在例如由n型GaAs构成的衬底102上，半导体多层薄膜108包括由掺Se的n型GaAs构成的缓冲层103，由掺Se的n型Al0.5GA0.5As构成的下包层104，一由Al0.13Ga0.87As构成的激活层105，由掺Zn的P型Al0.5GA0.5As组成的上包层106和由掺Sen型的AlGaAs组成的电流阻挡层107。其上又逐一地叠合一由掺Zn的P型Al0.5Ga0.5As组成的包层109和由掺Zn的P型GaAs组成的接触层110。在半导体激光器的顶表面和底表面上形成有，例如由Au-Ge和Au-Zn组成的P(正)电极111和n(负)电极112。图8A，8B，8C和8D中示出了用于制造上述半导体激光器的方法。首先，如图8A所示，在例如由n型GaAs组成的晶片衬底102a上通过MOCVD(金属有机化学汽相淀积)工艺一层又一层地生长半导体多层膜108，该半导体多层膜108包括由掺Sen型GaAs组成的缓冲层(厚2μm)103，由掺Sen型Al0.5Ga0.5As组成的下包层(厚1μm)104，由Al0.13Ga0.87As组成的激活层(厚0.08μm)105，由掺ZnP型Al0.5Ga0.5As组成的上包层(厚0.3μm)106，以及由掺Sen型AlGaAs组成的电流阻挡层(厚1μm)107。此后，如图8B所示，通过刻蚀形成一条形(striped)槽113(顶宽约4μm)，以致穿通电流阻挡层107。如图8C所示，在其上借助液相外延生长工艺(此后，称为LPE生长工艺)逐一地生长有由掺ZnP型Al0.5Ga0.5As组成的包层109(条形槽内厚2μm，外侧厚1μm和由掺ZnP型GaAs组成的接触层(厚45μm)110。最后形成，例如，由Au—Ge和Au—Zn组成的P(正)电极111和n(负)电极112，此后再将该晶片分成单个的半导体激光器件。在上述制造半导体激光器的方法中，使用LPE生长工艺过程是借助如图9A至9D中所示由碳制成的生长滑板115实现的。正如图9A所示，其上已生长了半导体多层膜的衬底102b被置于基底116的凹槽，同时将生长LPE生长型包层用熔融液117和接触层生长用熔融液118置于生长熔融液贮槽。液相外延生长(此后称为LPE生长)是在逐步降低温度的同时实现的。如图9B和9C所示，在一特定时间即温度到达的某一时间点，借助滑杆119拉滑块120，从而转换生长熔融液117，118。最后，如图9D所示，进一步拉滑块120以便从衬底102b除去生长熔融液118。这样该生长过程便告完成。上述传统半导体发光器件有以下诸问题(1)象该先有技术实例的半导体激光器采用Zn作为LPE一生长型包层和接触层的P型杂质。然而，Zn的汽压高因此易于汽化以致即使将其注入生长熔融液中，其在熔融液中的浓度也不会稳定，这是一个问题；(2)在高温生长期间，将上述P型杂质Zn以固相强烈扩散而扩散到较下的半导体多层膜，影响了载流子的浓度。这使其偏离半导体激光器的设计结构而且还是导致再现性降低的一个原因，这是另一问题；(3)诸如先有技术实例中所示半导体激光器的接触层是要生成达到厚至45μm的厚度，为实现这种生长需要很长时间。然而，生长温度随着时间的推移降低，致使P型杂质Zn是以逐渐减小的量被截获而进入到生长层的。因此，接触层的电阻随着生长过程的推进而变得渐大，致使该半导体激光器的工作电压也变得渐高，这是又一问题；(4)在接触层生长结束时，拉动滑块使得可从其上已生长了半导体多层膜的衬底上除去接触层生长用熔融液，从而结束生长过程。这一方法可能引起滑块底部由于接触层的边缘生长部分形成围绕衬底周围极其薄而高的生长部分而被损坏。这本身又可能引起下一次和此后的连续生长过程中出现生长缺陷，这是再一个问题；(5)通常在半导体激光器中，从改进激光器诸特性，消除施加到激活层的应力，改善使用寿命等方面来看，供激光束振荡用的激活层最好安排在由此发出激光束的那个端面总体来说的中部。然而在如先有技术实例中所示的那种中，按通常要将激活层安排在中央的尝试将要求接触层生长厚度厚达45μm之多，因此，P型杂质Zn就会在生长期间扩散到较低的半导体多层膜中。这可引起半导体激光器诸性能的恶化，这是又一问题。本专利技术就是从基本解决上述缺点出发而已研制而成，本专利技术的基本目的就是提供一种工作电压低，使用寿命长和高性能的半导体激光器件以及提供一种具有良好再现性的制造该半导体激光器的方法。为达到上述目的，在所提供的半导体激光器中形成在衬底上的半导体多层膜包括AlyGa1-YAs激活层，以供激光束振荡之用，该半导体激光器包括叠合在半导体多层膜上并由掺有作为P型杂质的Mg的P型AlxGa1-xAs(其中1≤Y＜X≤1)组成的包层；和叠合在该包层上并由掺有作为P型杂质的Mg的P型GaAs组成的接触层。此外还提供了一种制造半导体激光器的方法，其中一衬底上形成有包含供激光束振荡用的AlyGa1-YAs激活层的半导体多层膜，该方法包括以下步骤在半导体多层膜上形成由掺有作为P型杂质的Mg的P型AlxGa1-xAs(其中0≤y＜X≤1)组成的包层；以及在该包层上形成由掺有作为P型杂质的Mg的P型GaAs组成的接触层。具体地说，本专利技术的特点在于以下(1)至(4)要点(1)该半导体激光器包括由掺有Mg而不是传统的P型杂质Zn的P型AlGaAs组成的包层，和由也掺有作为P型杂质的Mg的P型GaAs组成的接触层。于是，由于Mg的蒸气压力低于Zn，故即使将Mg注入生长的熔融液中，生长熔融液中的Mg的密度也是稳定的。此外，由于P型杂质Mg在固态相中的扩散弱于Zn，故在高温生长期间，对较低部分的半导体多层膜的影响受到抑制。(2)用于激光束振荡的激活层安排在一个激光束便从此发出的那个端面的大致中心。于是，即使将本专利技术的半导体激光器应用于微型盘重放机或类似装置时，也避免了通过光栅倾斜入射在微型盘上并从微型盘斜向反射的光再返回到发出激光束的端面。这样可防止出现跟踪误差，因为不会出现杂散光。此外，由于可使半导体激光器本身具有大的厚度，故可避免晶片衬底在制造过程中发生破裂。再者，由于用于激光束振荡的激活层在一个最远离两电极的位置上形成，故可减小在将半导体激光器安装到外部时施加于激活层的应力。(3)用于制造该半导体激光器的方法包括以下步骤形成由掺有作为P型杂质的Mg的P型AlGaAs组成的包层，和形成掺有作为P型杂质的Mg的P型GaAs组成的接触层。此外，该方法采用LPE生长工艺，以形成包层和接触层，并包括从生长起始温度到室温的一个生长所述接触层的步骤。若包层和接触层是借助LPE生长工艺形成而且接触层是如上所述从一生长起始温度到室温而生成，则就没有必要在生长结束时去拉滑块，因此可避免滑块在其底部遭受损坏而产生生长缺陷。(4)用于制造该半导体激光器的方法包括去除一表面层，该表面层具有存在于接触层中的高电阻部分而该部分比接触层其他部分的载流子密度较低。此外，该方法包括将接触层的该表面层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器件，其中在一衬底（２）上形成有包含用于激光束振荡的ＡｌｙＧａ↓［＊－ｙ］Ａｓ激活层（５）的半导体多层膜（８），该半导体激光器包括：层叠在半导体多层膜（８）上并由掺有Ｍｇ作为Ｐ型杂质的Ｐ型ＡｌｘＧａ↓［＊－ｘ］Ａｓ（其中１≤ｙ＜ｘ≤＊）组成的包层（９）；以及层叠在包层（９）上并由掺Ｍｇ作为Ｐ型杂质的Ｐ型ＧａＡｓ组成的接触层（１０）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：森本泰司，柴田善吉，石住隆司，宫嵜启介，幡俊雄，大柜义德，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]