III族氮化物半导体激光元件制造技术

在具有在包含开口的电流限制层上再生长有p型包覆层的结构的III族氮化物半导体激光元件中，减小由存在于半极性的再生长界面的n型杂质引起的影响。半导体激光元件（10）具有n型半导体区域（14）、活性层（16）、第一p型半导体区域（18）、电流限制层（20）以及第二p型半导体区域（22）。第二p型半导体区域（22）是在形成电流限制层（20）的开口（20a）之后再生长在第一p型半导体区域（18）上和电流限制层（20）上的区域。第一p型半导体区域（18）中的与第二p型半导体区域（22）的界面包含III族氮化物半导体的半极性面。第一p型半导体区域（18）具有构成第一p型半导体区域（18）与第二p型半导体区域（22）之间的界面且具有1×1020cm-3以上的p型杂质浓度的高浓度p型半导体层（18c）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】111族氮化物半导体激光元件
本专利技术涉及III族氮化物半导体激光元件。
技术介绍
在专利文献I?3中记载有III族氮化物半导体激光元件。这些文献中记载的III族氮化物半导体激光元件均包括:基板，由III族氮化物半导体构成；11型包覆层，设置在基板，由η型III族氮化物半导体构成；活性层，设置在η型包覆层，由III族氮化物半导体构成；以及P型包覆层，设置在活性层，由P型III族氮化物半导体构成。并且，在P型包覆层与活性层之间设置有光导层(optical guiding layer),而且,在光导层与p型包覆层之间设置有具有用于电流限制的开口的电流限制层。具有上述构造的III族氮化物半导体激光元件是在电流限制层上形成开口之后以填埋该开口的方式使P型包覆层再生长而制作。另夕卜，在专利文献I?3中，记载有由多晶或非晶状的AlN构成的电流限制层。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-121107号公报专利文献2:日本特开2007-067432号公报专利文献3:日本特开2008-294053号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在制作具有上述结构的III族氮化物半导体激光元件时，电流限制层的开口例如通过对电流限制层实施蚀刻而形成。根据专利技术人的见解，此时，在从电流限制层的开口露出的半导体的表面(即，与P型包覆层的再生长界面)，产生成为η型掺杂剂的氧或硅等杂质的附着(堆积)。通常，在通过使用有机金属原料的CVD使半导体层生长的情况下，对生长界面实施使用H2或NH3等的1000°C以上的表面清洗。并且，通过该清洗，较佳地除去如上所述的杂质。但是，如果在具有电流限制层的构成中进行这种高温下的清洗，则会引起电流限制层的改质(例如结晶化)，从而再生长层(P型包覆层)的结晶品质会降低。因此，很难在P型包覆层的再生长步骤之前进行这种高温下的清洗。因此，由于使P型包覆层在残留有η型杂质的再生长界面上生长，因此在该界面产生由η型杂质引起的非辐射复合，产生电流的损耗。由此，半导体激光元件的阈值电流密度上升。另外，当在再生长界面的活性层侧上也存在P型半导体层时，由于形成有局部性的ρηρ构造，因此半导体激光元件的动作电压上升。上述现象在P型包覆层的再生长界面为半极性面的情形时尤为明显。例如在产生蓝色光的III族氮化物半导体激光元件中，多使用以III族氮化物半导体的C面为主面的基板。在该情况下，P型包覆层的再生长界面也成为C面。但是，在产生绿色光的III族氮化物半导体激光元件中，为了减小活性层中的压电电场(piezoelectric field),有时使用以III族氮化物半导体的半极性面为主面的基板。此时，P型包覆层的再生长界面也成为半极性面。并且，根据本专利技术人的知识见解，由于在半极性面上露出多个悬挂键(原子中的未结合键)，因此与C面、a面、或m面等低晶面指数面相比，η型杂质的导入较多。其结果，上述阈值电流密度的上升、及动作电压的上升变得明显。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在具有在包含开口的电流限制层上再生长有P型包覆层的结构的III族氮化物半导体激光元件中，减小由存在于半极性的再生长界面的η型杂质所造成的影响。用于解决课题的技术手段为解决上述课题，本专利技术的III族氮化物半导体激光元件包括:(a) η型半导体区域，由η型的III族氮化物半导体构成；活性层，由III族氮化物半导体构成，设置在η型半导体区域上；(b)第一 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成，设置在活性层上；(c)电流限制层，设置在第一 P型半导体区域上，具有在预定的激光谐振方向上延伸的开口；以及(d)第二 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成，在形成电流限制层的开口之后，再生长在第一 P型半导体区域上和电流限制层上，第一 P型半导体区域与第二 P型半导体区域之间的界面包含该III族氮化物半导体的半极性面，第一 P型半导体区域和第二 P型半导体区域中的至少一个具有构成第一 P型半导体区域与第二 P型半导体区域之间的界面且具有IX IO2ciCnT3以上的P型杂质浓度的高浓度P型半导体层。在该III族氮化物半导体激光元件中，第一 P型半导体区域与第二 P型半导体区域之间的界面包含该III族氮化物半导体的半极性面。这种结构主要是在活性层生长于III族氮化物半导体的半极性面上的元件中实现，因此可较佳地实现活性层的In组分较高的绿色发光半导体激光元件。另外，在该III族氮化物半导体激光元件中，第一 P型半导体区域和第二 P型半导体区域中的至少一个具有构成第一 P型半导体区域与第二 P型半导体区域之间的界面的高浓度P型半导体层。即，第一 P型半导体区域的高浓度P型半导体层与第二 P型半导体区域接触，第二 P型半导体区域的高浓度P型半导体层与第一 P型半导体区域接触。而且，该高浓度P型半导体层具有lX102°cm_3以上的P型杂质浓度。如上所述，在使第二 P型半导体区域在第一 P型半导体区域上再生长时，在第一 P型半导体区域的表面产生成为施主的氧或硅这样的杂质的附着(堆积)。但是，在该III族氮化物半导体激光元件中，由于高浓度P型半导体层的P型(掺杂剂)杂质扩散而补偿η型杂质，因此能够抑制由η型杂质引起的影响(阈值电流密度上升或动作电压上升)。根据该III族氮化物半导体激光元件，能够减小由存在于半极性的再生长界面的η型杂质引起的影响。另外，III族氮化物半导体激光元件也可以将高浓度P型半导体层的厚度设为IOnm以下。根据本专利技术人的见解，存在于再生长界面的η型杂质的厚度方向分布的半宽值为IOnm左右，通过高浓度P型半导体层的厚度不超过该值，从而能够保持III族氮化物半导体激光元件的良好的动作特性。另外，III族氮化物半导体激光元件也可以是，高浓度P型半导体层仅设置在第一P型半导体区域上。根据这种构成，能够提供较佳地发挥上述效果的III族氮化物半导体激光元件。另外，III族氮化物半导体激光元件也可以是，活性层的第一 P型半导体区域侧的界面、与高浓度P型半导体层的活性层侧的界面之间的距离为200nm以上。通过如上所述使活性层与高浓度P型半导体层之间的间隔变宽，从而抑制由高浓度P型半导体层的P型杂质而引起的光吸收作用，能够抑制激光振荡效率的降低。另外，由于P型杂质的光吸收特性在500nm以上的波段较为明显，因此激光振荡的谐振波长优选为500nm以上。专利技术效果根据本专利技术，在具有在包含开口的电流限制层上再生长有P型包覆层的结构的III族氮化物半导体激光元件中，能够减小因存在于半极性的再生长界面的η型杂质所造成的影响。【附图说明】图1是示出本专利技术的一实施方式的半导体激光元件的结构的剖视图。图2是在其(a)部分?(C)部分示出半导体激光元件的制作方法的一例的各步骤的剖视图。图3是在其(a)部分?(C)部分示出半导体激光元件的制作方法的一例的各步骤的剖视图。图4是在其(a)部分?(C)部分示出半导体激光元件的制作方法的一例的各步骤的剖视图。图5是示出半导体激光元件的制作方法的一例的一步骤的剖视图。图6是示出作为一例而示出的III族氮化物半导体激光元件的结构的剖视图。图7是示出作为一例而表示的半导体激光元件的厚度方向上的、二次离子质量分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种III族氮化物半导体激光元件，其特征在于，具有：n型半导体区域，由n型的III族氮化物半导体构成；活性层，由III族氮化物半导体构成，设置在所述n型半导体区域上；第一p型半导体区域，由p型的III族氮化物半导体构成，设置在所述活性层上；电流限制层，设置在所述第一p型半导体区域上，具有在预定的激光谐振方向上延伸的开口；以及第二p型半导体区域，由p型的III族氮化物半导体构成，在形成所述电流限制层的所述开口之后，再生长在所述第一p型半导体区域上和电流限制层上，所述第一p型半导体区域中的与所述第二p型半导体区域的界面具有该III族氮化物半导体的半极性面，所述第一p型半导体区域和第二p型半导体区域中的至少一个具有构成所述第一p型半导体区域与所述第二p型半导体区域之间的界面且具有1×1020cm?3以上的p型杂质浓度的高浓度p型半导体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.26 JP 2011-1634581.一种III族氮化物半导体激光元件，其特征在于，具有: η型半导体区域，由η型的III族氮化物半导体构成； 活性层，由III族氮化物半导体构成，设置在所述η型半导体区域上； 第一 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成，设置在所述活性层上； 电流限制层，设置在所述第一 P型半导体区域上，具有在预定的激光谐振方向上延伸的开口 ；以及 第二 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成，在形成所述电流限制层的所述开口之后，再生长在所述第一P型半导体区域上和电流限制层上， 所述第一 P型半导体区域中的与所述第二 P型半导体区域的界面具有该III族氮化物半导体的半极性面， 所述第一 P型半导体区域和第二 P型半导体区域中的至少一个具有构成所述第一 P型半导体区域与所述第二 P型半导体区域之间的界面且具有I X IO20Cm-3以上的P型杂质浓度的高浓度P型半导体层。2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体激光元件，其特征在于， 所述高浓度P型半导体层的厚度为IOnm以下。3.根据权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光元件，其特征在于， 所述高浓度P型半导体层仅设置于所述第一 P型半导体区域。4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其特征在于， 所述活性层的所述第一 P型半导体区域侧的界面、与所述高浓度P型半导体层的所述活性层侧的界面之间的距离为200nm以上。5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其特征在于， 该III族氮化物半导体激光元件的激光振荡的谐振波长为500nm以上。6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的III族氮化物半导体激光元件，其特征在于， 所述活性层的振荡波长为500nm以上， 所述高浓度P型半导体层从所述活性层分开200nm以上的距离而隔开配置。7.—种III族氮化物半导体激光元件，具有: η型半导体区域，由η型的III族氮化物半导体构成； 活性层，由III族氮化物半导体构成，设置在所述η型半导体区域上；以及 III族氮化物区域，设置在所述活性层上， 所述III族氮化物区域包含: 第一 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成； 电流限制层，设置在所述第一 P型半导体区域的主面上，具有开口 ；以及第二 P型半导体区域，由P型的III族氮化物半导体构成，经由所述电流限制层的所述开口而与所述第一 P型半导体区域的所述主面连接，设置在所述第一 P型半导体区域上和电流限制层上， 所述电流限制层由III族氮化物构成，所述第一 P型半导体区域的所述主面包含半极性面， 所述III族氮化物区域包含设置在所述第一 P型半导体区域内的第一 P型半导体部分、设置在所述第二 P型半导体区域内的第二 P型半导体部分以及包含所述第一 P型半导体区域与所述第二 P型半导体区域之间的接触界面的第三P型半导体部分， 所述第三P型半导体部分与所述第一 P型半导体部分形成接触， 所述第三P型半导体部分与所述第二 P型半...

【专利技术属性】
技术研发人员：住友隆道，上野昌纪，善积祐介，吉田乔久，足立真宽，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：