專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有脊條狀部結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
以往，在具有脊條狀部結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的例子中，一般制作有脊?fàn)畈▽?dǎo)型 半導(dǎo)體激光元件。該半導(dǎo)體激光元件一般包括通過(guò)η型與P型包層來(lái)夾著活化層的雙異質(zhì) 結(jié)構(gòu)，蝕刻P型包層的局部而形成脊條狀部(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2、3)。例如，如圖12所示，由氮化物構(gòu)成的脊?fàn)畈▽?dǎo)型半導(dǎo)體激光元件，在導(dǎo)電性基板 21上依次迭層有η型GaN層22、η型AlGaN層23、活化層24、ρ型AlGaN層25，干蝕刻ρ型 AlGaN層25的局部而形成凸?fàn)畹募箺l狀部C。在脊條狀部C的頂上形成有ρ型GaN層26。在具有這樣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件中，構(gòu)成有用于形成光導(dǎo)的脊條狀部C，通過(guò)脊 條狀部C進(jìn)行活化層24的橫向的光的封閉與電流狹窄。關(guān)于光的封閉，通過(guò)活化層的脊條 狀部C底部的相當(dāng)于橫向?qū)挾萕d的區(qū)域與其兩側(cè)區(qū)域的實(shí)效折射率差來(lái)進(jìn)行封閉。該實(shí) 效折射率差由被臺(tái)面蝕刻的P型AlGaN層平坦部的膜厚tl所決定，而成為決定振蕩波長(zhǎng)特 性(光譜特性)的要素。因此，精度優(yōu)良地控制膜厚tl是非常重要的。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2002-204031號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-214788號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平10-256657號(hào)公報(bào)但是，如上述現(xiàn)有技術(shù)所示，在由ρ型AlGaN等的GaN類半導(dǎo)體來(lái)形成脊條狀結(jié) 構(gòu)方面，通常通過(guò)干蝕刻來(lái)制作，但是干蝕刻不能精度優(yōu)良地控制膜厚tl。尤其，例如在 10 μ mX 1000 μ m的區(qū)域(一個(gè)元件)或IOmmX IOmm(小晶圓面積)內(nèi)很難使膜厚tl均勻。 因此，由于各個(gè)元件的不同而導(dǎo)致激光特性、尤其振蕩波長(zhǎng)特性的的變動(dòng)。另外，使脊條狀部上的ρ型AlGaN發(fā)揮作為縱方向的包層的作用，在利用膜厚tl 的值來(lái)控制實(shí)效折射率差方面，需要加工前的P型AlGaN層25的膜厚h為1 μ m以上。但 是，如果使P型AlGaN等ρ型半導(dǎo)體層的膜厚變厚，則阻抗將變高，因而會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓上 升、內(nèi)部發(fā)熱而導(dǎo)致元件壽命降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是用于解決上述課題而做出的發(fā)明，其目的在于提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元 件，其即使具有脊條狀結(jié)構(gòu)，也能夠防止元件的驅(qū)動(dòng)電壓的上升及內(nèi)部發(fā)熱而導(dǎo)致的元件 壽命降低，從而使激光特性均勻。為了達(dá)到上記目的，技術(shù)方案1所述的發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其 特征在于，包括迭層結(jié)構(gòu)，其通過(guò)P型半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體層夾著活化層；透明電極，其 形成在所述P型半導(dǎo)體層的最外側(cè)的半導(dǎo)體層上；和脊條狀部，其形成在所述透明電極上， 且用于構(gòu)成光導(dǎo)，其中，所述透明電極及脊條狀部相對(duì)所述活化層的發(fā)光波長(zhǎng)是透明的。另外，技術(shù)方案2所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體層、η型半導(dǎo)體層、活化層由氮化物構(gòu)成。另外，技術(shù)方案3所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1或技術(shù)方案2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元 件，其特征在于，所述脊條狀部由與所述透明電極相同的材料構(gòu)成。另外，技術(shù)方案4所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1 技術(shù)方案3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) 體發(fā)光元件，其特征在于，通過(guò)絕緣膜來(lái)限制透明電極與P型半導(dǎo)體層接觸的區(qū)域。另外，技術(shù)方案5所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1 技術(shù)方案4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) 體發(fā)光元件，其特征在于，所述脊條狀部上的最大橫向?qū)挾萕l、與所述透明電極和P型半導(dǎo) 體層之間的接觸面的橫向?qū)挾萕2，滿足Wl > W2的關(guān)系。另外，技術(shù)方案6所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1 技術(shù)方案5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) 體發(fā)光元件，其特征在于，在夾著所述脊條狀部且兩側(cè)露出的透明電極上的單側(cè)表面的至 少一部分上，連接形成有P側(cè)電極。另外，技術(shù)方案7所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案6所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在 于，所述透明電極露出的全部表面上，連接形成有P側(cè)電極。另外，技術(shù)方案8所述的發(fā)明涉及技術(shù)方案1 技術(shù)方案7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) 體發(fā)光元件，其特征在于，在比所述光導(dǎo)的端面更靠?jī)?nèi)側(cè)形成有所述透明電極。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橥ㄟ^(guò)透明絕緣膜形成用于形成光導(dǎo)的脊條狀部，使該透明絕緣 膜經(jīng)由透明電極而形成于P型半導(dǎo)體層的最外側(cè)的半導(dǎo)體層上，所以不需要通過(guò)干蝕刻將 P型半導(dǎo)體層加工成脊條狀狀，從而能夠防止激光特性的變動(dòng)。另外，為了形成光導(dǎo)，因?yàn)椴恍枰庸う研桶雽?dǎo)體層，所以能夠制作薄的P型半導(dǎo) 體層，從而可以防止驅(qū)動(dòng)電壓的上升及內(nèi)部發(fā)熱而導(dǎo)致的元件壽命降低。


圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是表示圖1的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖。圖3是表示圖1的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖。圖4是表示圖1的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖。圖5是表示圖1的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖。圖6是表示圖1的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖。圖7是表示ρ電極的結(jié)構(gòu)與圖1不同的半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖8是表示透明電極的配置范圍不同的半導(dǎo)體發(fā)光元件的平面圖。圖9是表示在圖1中脊條狀部與透明電極的材料相同的情況下的整體結(jié)構(gòu)的立體 圖。圖10是表示來(lái)自電流注入?yún)^(qū)域的載波的流動(dòng)的模式圖。圖11是表示具有使ρ型GaN層的一部分變?yōu)棣切头崔D(zhuǎn)層的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元 件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖12是表示具有現(xiàn)有的脊條狀結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。符號(hào)說(shuō)明1、GaN 基板2 η 型 GaN 層
3 η 型 AlGaN 層
4活化層
5 ρ 型 AlGaN 層
6 ρ型GaN層
7絕緣膜
8透明電極
9透明膜
10 ρ電極
11 η電極
16 ρ型GaN層
17 η型GaN層
18透明電極
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例。圖1表示作為本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光 元件的一例的氮化物半導(dǎo)體激光元件的剖面結(jié)構(gòu)。構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體激光元件的氮化物半導(dǎo)體是通過(guò)已知的MOCVD法等形成的。 這里，氮化物半導(dǎo)體，表示為AlGaInN四元混晶，即所謂的III-V族氮化物半導(dǎo)體，可以用 AlxGayInzN(x+y+z = 1、0彡χ彡1、0彡y彡1、0彡ζ彡1)來(lái)表示。另夕卜，GaN類半導(dǎo)體是 指僅由GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體、或構(gòu)成材料中含有GaN的半導(dǎo)體，在上記AlGaInM元混晶中用 0彡y彡1來(lái)表示。在GaN基板1上依次迭層有η型GaN層2、n型AlGaN層3、活化層4、p型AlGaN層 5、ρ型GaN層6。在ρ型GaN層6上，形成有氮化物半導(dǎo)體以外的材料的結(jié)構(gòu)。具體而言， P型GaN層6上形成有絕緣膜7與透明電極8。絕緣膜7除去與凸?fàn)畹募箺l狀部D相對(duì)應(yīng) 的區(qū)域而連接形成于ρ型GaN層6上。另一方面，透明電極8僅在與脊條狀部D相對(duì)應(yīng)的 區(qū)域與P型GaN層6連接地形成。如果透明電極8除去與ρ型GaN層6接觸的區(qū)域，則形 成于絕緣膜7上。透明電極8與ρ型GaN層6接觸的區(qū)域成為條狀電流注入?yún)^(qū)域。另外， η型AlGaN層3與ρ型AlGaN層5發(fā)揮作為包層的作用。GaN基板1使用導(dǎo)電性的η型GaN，GaN基板1的背面形成有η電極11。另外，沒(méi) 有形成透明電極8上的透明膜9的區(qū)域的局部上形成有電極10。透明電極8使用相對(duì)來(lái)自 活化層4的發(fā)光波長(zhǎng)透明且極少吸收及反射的材料，例如ZnO (氧化鋅)及ITO等透明導(dǎo)電 膜。另外，ZnO及ITO以外，也可以使用PcUAu等金屬膜，在這種情況下，形成非常薄的透明 電極8。另外，也可以將透明氧化導(dǎo)電膜與金屬薄膜迭層。用于構(gòu)成脊條狀部D的透明膜9 使用SiO2、及&02、A1203、SiZr等。本實(shí)施例的脊條狀部D為假脊條狀，不能流通電流。透 明膜9可以是導(dǎo)電膜或者是電絕緣的絕緣膜，使用相對(duì)來(lái)自活化層4的發(fā)光波長(zhǎng)透明且極 少吸收及反射的材料。例如，可以使用利于生產(chǎn)及節(jié)約成本的透明樹(shù)脂。另外，由于光封閉， 脊條狀部D也可以使用折射率比GaN類半導(dǎo)體小的材料。另一方面，如圖9所示，也可以利用與透明電極8相同的透明導(dǎo)電材料形成脊條狀 部D。在這種情況下，因?yàn)樽優(yōu)楹衲?，所以利用ZnO及ITO等透明導(dǎo)電膜來(lái)形成脊條狀部D或透明電極8。通過(guò)設(shè)置脊條狀部D，在活化層4的橫向產(chǎn)生折射率差，從而形成光導(dǎo)。另 外，面前的光導(dǎo)的端面Dl與相反側(cè)的端面D2構(gòu)成光共振器，在該共振器內(nèi)誘導(dǎo)放出增益的光?；罨瘜?為具有量子阱層結(jié)構(gòu)(Quantum Well)的活化層，其構(gòu)成為利用帶隙比阱 層大的阻擋層(勢(shì)壘層)將阱層(々工>)以?shī)A層狀?yuàn)A著的結(jié)構(gòu)。將該量子阱層多重化后 的結(jié)構(gòu)成為MQW(Multi Quantum Well)、S卩，所謂多重量子阱層結(jié)構(gòu)。此外，活化層4不是 MQW，而可以是成為單量子阱層結(jié)構(gòu)的SQW (Single Quantum Well)。另外，將脊條狀部D的底部的最大橫向?qū)挾仍O(shè)為W1、將透明電極8與ρ型GaN 層6接觸的脊條狀部D的橫向?qū)挾确较虻拈L(zhǎng)度設(shè)為W2，形成為Wl與W2相等或Wl大于 W2(W1彡W2)。例如，可以利用SiO2形成透明膜9，其橫向?qū)挾萕l形成為2 μ m左右。這里， Wl相當(dāng)于活化層4內(nèi)的光導(dǎo)的橫向?qū)挾?，另一方面W2相當(dāng)于電流注入?yún)^(qū)域。這里，例如優(yōu) 先設(shè)定3μπι彡Wl彡W2。因?yàn)槿绻鸚l過(guò)大，則光束的擴(kuò)展會(huì)過(guò)小。在圖12的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槔肎aN類半導(dǎo)體來(lái)形成脊條狀結(jié)構(gòu)，所以光導(dǎo)寬與 電流注入?yún)^(qū)域成為一個(gè)整體，從而不能一個(gè)個(gè)地分別制作。因此，由于電流注入?yún)^(qū)域依賴于 光導(dǎo)的規(guī)格，因而會(huì)存在難以進(jìn)行電流狹窄、提高注入電流密度，并且難以產(chǎn)生反轉(zhuǎn)分布的 情況。在本發(fā)明中，能夠分別設(shè)定光導(dǎo)寬的大小Wl與電流注入?yún)^(qū)域?qū)扺2的大小。因而，通 過(guò)縮小電流注入?yún)^(qū)域?qū)扺2，能夠易于提高注入電流密度，從而產(chǎn)生成為激光振蕩的前提的 反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。在具有以上結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體激光元件中，減少了與波導(dǎo)形成相關(guān)的ρ型 AlGaN層的尺寸差異。首先，不需要如現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的圖12所示那樣，通過(guò)干蝕刻除去ρ型 AlGaN層25的一部分來(lái)控制膜厚tl，因而排除了干蝕刻加工的變動(dòng)的影響。而且，在結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程中，一般認(rèn)為變動(dòng)通常發(fā)生在膜厚的10%的范圍，因?yàn)檎w 膜厚h即使最低也需要為1 μ m，所以現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的tl的偏差為Iym的10%即1000人。但是， 在本發(fā)明中，如后述所示，因?yàn)镻型AlGaN層5與ρ型GaN層6的合計(jì)膜厚為0. 3 μ m以下 即可，所以如果是0.3μπι的10%，則偏差變?yōu)?00人左右，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比有所減少，并且 提高激光特性。另一方面，如果ρ型GaN類半導(dǎo)體層的電阻率為1 Ω · cm，則在圖12的現(xiàn)有結(jié)構(gòu) 中，脊條狀部C的形狀需要為2 μ m(橫向?qū)挾?X lmm(條方向長(zhǎng)度)X 1 μ m(高度或膜厚) 左右。因此，其電阻值變?yōu)? Ω，在IOOmA的動(dòng)作電流作用下，ρ型GaN類半導(dǎo)體層的電阻導(dǎo) 致的電壓上升為0. 5V。但是，在本發(fā)明的圖1的結(jié)構(gòu)中，如前所述，P型AlGaN層5與ρ型GaN層6的合 計(jì)膜厚可以制作到0.3 μ m。由此，即使將電流注入?yún)^(qū)域的橫向?qū)挾萕2設(shè)定為與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相 同的2 μ m，條狀的電流注入?yún)^(qū)域變?yōu)? μ m(橫向?qū)挾?X Imm(條方向長(zhǎng)度)X0. 3 μ m(高度 或膜厚)，從而其電阻值變?yōu)?. 5 Ω。因此，在IOOmA的動(dòng)作電流作用下，電壓上升0. 15V，與 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比較可以抑制驅(qū)動(dòng)電壓的上升。另外，這樣，通過(guò)降低P型層的電阻值，可以防 止內(nèi)部發(fā)熱導(dǎo)致的壽命降低。在本發(fā)明中，能夠?qū)⒒罨瘜由系牡锇雽?dǎo)體的P型層的膜 厚設(shè)定為例如1 μ m以下，更詳細(xì)而言設(shè)定為0. 5 μ m以下0. 1 μ m以上。由此，能夠充分降 低P型層帶來(lái)的電阻，并且能夠完全實(shí)現(xiàn)光封閉。然而，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)不僅適用于氮化物半導(dǎo)體，而且也適用于
6在紅色激光等中使用的InGaAlP系化合物半導(dǎo)體等。但是，在利用氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成半導(dǎo) 體發(fā)光元件的情況下，與其它化合物半導(dǎo)體相比較尤其會(huì)產(chǎn)生P型半導(dǎo)體層的電阻高的問(wèn) 題。因此，在控制實(shí)效折射率來(lái)進(jìn)行光封閉方面，例如，即使在P型半導(dǎo)體層需要2 μ m左 右的膜厚的情況下，由于必須降低電阻，因而需要設(shè)定為Iym左右的膜厚。但是，在該情 況下，光封閉效果變得薄弱，激光特性發(fā)生變動(dòng)。因?yàn)槿绻潜景l(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié) 構(gòu)，則可以獲得一定的光封閉效果，且也可以降低P型半導(dǎo)體層的電阻值，所以利用氮化物 半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，效果尤其明顯。其次，圖10雖然沒(méi)有圖示出η電極11，但是表示了圖1的剖面，圖中的虛線的箭 頭模式性地表示了來(lái)自電流注入?yún)^(qū)域的載波的流動(dòng)。這里，從電流注入?yún)^(qū)域注入的載波的 流動(dòng)，如圖中虛線箭頭所示，向活化層4形成擴(kuò)展。這里，脊條狀部D的高度H的范圍優(yōu)選 3 μ m彡H彡0. 4 μ m。之所以將高度H的下限設(shè)為如上述所示的那樣，其原因在于如果高度 過(guò)低，則難以利用脊條狀部D來(lái)進(jìn)行光導(dǎo)。另一方面，之所以將高度H的下限設(shè)為如上述所 示的那樣，其原因在于如果高度過(guò)高，則會(huì)增加成本且降低生產(chǎn)性。另夕卜，關(guān)于Wl與W2的關(guān)系，優(yōu)選(W1-W2)彡0. 2XW2，即Wl彡1. 2XW2。這是因 為圖10所示的載波的擴(kuò)展具有每次以電流注入?yún)^(qū)域的橫向?qū)挾萕2的0. 1倍的程度分別向 左右擴(kuò)展的傾向。因此，認(rèn)為活化層4的發(fā)光區(qū)域變?yōu)?.2XW2左右，為了將這些光收入到 脊條狀部D并且進(jìn)行波導(dǎo)，如上述所示，優(yōu)選在Wl中保有余量。此外，假定上述情況，絕緣 膜7可以利用對(duì)來(lái)自活化層4的發(fā)光波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是透明的并且極少進(jìn)行吸收、反射的材料構(gòu) 成。其次，下面圖2 圖6來(lái)說(shuō)明圖1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。首先，作為生長(zhǎng) 用基板將GaN基板1放入MOCVD (有機(jī)金屬化學(xué)氣相生長(zhǎng))裝置，使氫氣一邊流過(guò)，一邊使 溫度上升至1050°C左右，對(duì)GaN基板1進(jìn)行熱清洗。維持溫度不變，供給作為N原料使用 的反應(yīng)氣體例如NH3和Ga的原料氣體例如三甲基鎵(TMGa)，供給作為η型摻雜氣體的硅烷 (SiH4)來(lái)使η型GaN層2生長(zhǎng)5 μ m左右。其后，供給作為Al原子的原料氣體的三甲基鋁(TMA)，來(lái)使η型AlGaN層3生長(zhǎng) 0. 5 μ m左右。其次，停止TMGa、TMA、硅烷的供給，在氨氣與氫氣的混合氣體環(huán)境中，將基板 溫度降低到700 800°C之間，然后供給三乙基鎵(TEGa)，然后將活化層4的未摻雜GaN構(gòu) 成的阻擋層迭層，供給三甲基銦(TMIn)，然后將InGaN阱層迭層。并且， 過(guò)GaN阻擋層與 InGaN阱層的反復(fù)重疊形成多量子阱層結(jié)構(gòu)。使活化層4生長(zhǎng)例如0. 1 μ m左右?；罨瘜?生長(zhǎng)后，使生長(zhǎng)溫度上升至1020°C 1040°C，然后供給作為Ga原子的原 料氣體的三甲基鎵(TMGa)、作為氮原子的原料氣體的氨(NH3)、作為Al原子的原料氣體的 三甲基鋁(TMA)、作為ρ型不純物Mg的摻雜材料的CP2Mg (二環(huán)戊二烯基鎂)，使ρ型AlGaN 層5生長(zhǎng)例如0. 15 μ m。然后，保持生長(zhǎng)溫度不變，停止TMA的供給，使ρ型GaN層6生長(zhǎng)例 如0. Iym左右。這樣，如圖2所示，形成了將GaN基板1 ρ型GaN層6迭層的迭層體。這里，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不同，不需要對(duì)ρ型GaN類半導(dǎo)體層進(jìn)行干蝕刻來(lái)制作脊條狀結(jié) 構(gòu)。另外，因?yàn)橹恍纬蒔型GaN類半導(dǎo)體層就可以，并且發(fā)揮包層及接觸層的作用，所以ρ 型GaN類半導(dǎo)體層的合計(jì)膜厚可以設(shè)定為0. 3 μ m以下。在本實(shí)施例中，ρ型AlGaN層5與 P型GaN層6符合作為ρ型GaN類半導(dǎo)體層，其合計(jì)膜厚與上述相比為0. 25 μ m。此外，關(guān)于各半導(dǎo)體層的制造，與作為載體氣體的氫或氮一起，供給與三乙基鎵(TEGa)、三甲基鎵(TMG)、氨(NH3)、三甲基鋁(TMA)、三乙基銦(TEIn)等各半導(dǎo)體層的成分 相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)氣體、即在η型的情況下供給作為摻雜氣體的硅烷(SiH4)、在ρ型的情況下供 給作為摻雜氣體的CP2Mg (二環(huán)戊二烯基鎂)等必要的氣體，然后通過(guò)在700 1200°C左右 的范圍內(nèi)依次生長(zhǎng)，可以將具有希望的組成成分、具有希望的導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層形成為必 要的厚度。然后，利用等離子CVD法，將SiO2作為絕緣膜7以膜厚2000A左右形成在P型GaN 層6上。采用光刻法技術(shù)，利用緩沖的氫氟酸(7 7 — F 7 ^酸)對(duì)寬W2為1 μ m、條 方向的長(zhǎng)度Imm的長(zhǎng)方形區(qū)域的SiO2進(jìn)行濕蝕刻，從而形成電流注入?yún)^(qū)域。并且，如圖3所 示，例如形成有除去了 1 μ mX Imm的長(zhǎng)方形區(qū)域的絕緣膜7。其后，通過(guò)激光蒸鍍或EB (電子束)蒸鍍，將ZnO迭層作為透明電極8。透明電極 8在去除了絕緣膜7的區(qū)域，與ρ型GaN層6接觸，在其他區(qū)域形成在絕緣膜7上。ZnO尤 其具有良好的與GaN類半導(dǎo)體的歐姆接觸性，可以使其與ρ型GaN層6進(jìn)行歐姆接觸。在 透明電極8上，利用等離子CVD法將SiO2等透明材料91形成為2 μ m左右。并且，獲得圖4 所示的迭層結(jié)構(gòu)。其后，如圖5所示，將金屬膜20形成在透明材料91上。該金屬膜20使用例如 M (鎳)。采用光刻法技術(shù)，形成M的橫向?qū)挾扰c絕緣膜7的開(kāi)口部的寬W2相同或比其大 的條狀。在本實(shí)施例中，Ni的橫向?qū)挾葹?μπι，設(shè)為比寬W2大。條方向的長(zhǎng)度設(shè)為lym， 通過(guò)蒸鍍來(lái)制作。其后，將金屬膜20作為掩模，利用干蝕刻將透明材料91進(jìn)行臺(tái)面蝕刻，形成脊條 狀狀，則如圖6所示，形成有透明膜9構(gòu)成的脊條狀部。另外，通過(guò)蝕刻將透明電極8的兩 端的局部除去掉。這里，如圖1所示，在透明電極8上制作ρ電極10的情況下，去掉金屬膜20，通過(guò) 蒸鍍或?yàn)R射以各膜厚500人/8000人形成例如Ti/Au金屬多層膜作為ρ電極10。另一方面， 對(duì)η電極Il來(lái)說(shuō)，通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射以各膜厚500Α/8000人形成例如Ti/Al金屬多層膜。另一方面，關(guān)于P電極10也可以構(gòu)成為如圖7所示那樣。在圖7中，保留金屬膜 20，ρ電極10形成在從脊條狀部的上面到側(cè)面及透明電極8的上面，并且去掉端面Dl、D2。 關(guān)于該情況下的P電極10和η電極11的材料及膜厚，可以設(shè)定為與上述圖1的情況相同 的結(jié)構(gòu)。如圖1、7所示，在透明電極8上之中，在沒(méi)有形成構(gòu)成了脊條狀部D的透明膜9的 區(qū)域，至少連接形成有P側(cè)電極的P電極10。換言之，在夾著脊條狀部D且兩側(cè)露出的透明 電極8上的單側(cè)表面的至少一部分上連接形成有ρ電極10。但是，如果比較圖1與圖7，則 會(huì)發(fā)現(xiàn)圖7中，夾著脊條狀部D且在左右透明電極8上跨越整個(gè)面進(jìn)行接觸而制作有ρ電 極10。因此，可以說(shuō)雖然在圖7中，在電流注入?yún)^(qū)域W2中電流密度左右對(duì)稱，但是在圖1 中，存在不左右對(duì)稱的可能性，從而可能對(duì)激光特性產(chǎn)生影響。另外，在透明電極8與ρ電極10之間的接觸電阻沒(méi)有變低的情況下，因?yàn)閳D7中 的透明電極8與ρ電極10之間的接觸面積比圖1大，所以圖7的結(jié)構(gòu)存在動(dòng)作電壓變低的 可能性。如來(lái)自P電極10的散熱在設(shè)備整體中占的比例很大，則圖7中的散熱性好。然而，具有圖1和圖7所示的脊條狀部的激光元件，在同一基板上形成多個(gè)的情況 下，通過(guò)將其劈開(kāi)等來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片化。
圖8表示從上面看如上述所示制作的氮化物半導(dǎo)體激光元件的平面圖。圖8(a) 是在去掉P電極10的狀態(tài)下從上方看圖1或圖7的平面圖。從P電極經(jīng)由透明電極8注 入電流，但是在半導(dǎo)體激光芯片端面的散熱性一般不好，如圖8(a)所示，如果透明電極8以 鋪滿的方式形成并且到達(dá)構(gòu)成共振器的端面Dl及D2，則端面也會(huì)由于流通電流而發(fā)熱。易 發(fā)生這種熱導(dǎo)致的融解及COD (Catastrophic Optical Damage)破壞，存在發(fā)生端面惡化的 可能性。也存在端面惡化使端面反射率降低、不能產(chǎn)生激光動(dòng)作的情況。因此，如圖8 (b)所示，也可以使透明電極8從端面Dl、D2后退，形成保持一定的空 間。這樣，因?yàn)殚_(kāi)有空間的端面區(qū)域上沒(méi)有電流流通，所以可以抑制熱的產(chǎn)生，從而防止端 面惡化。此外，本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，也可以是圖11所示的結(jié)構(gòu)。圖6是表示圖1 的半導(dǎo)體元件的一制造工藝的圖，圖11表示對(duì)應(yīng)圖6的工藝圖結(jié)構(gòu)。例如，代替圖6的絕 緣膜7，通過(guò)等離子沖擊將ρ型GaN層16的局部反轉(zhuǎn)形成η型GaN層17，使透明電極18跨 過(guò)η型GaN層17表面及ρ型GaN層16表面而進(jìn)行迭層。這樣，制作ηρ結(jié)，即使電流狹窄 也是可以的。另外，作為其他方法，利用未圖示的掩模覆蓋相當(dāng)于P型GaN層16的電流注 入?yún)^(qū)域的部分，例如也可以通過(guò)將Si等η型不純物離子注入到ρ型GaN層16的局部，制作 η型GaN層17，S卩使進(jìn)行電流狹窄也是可以的。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括迭層結(jié)構(gòu)，其通過(guò)p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層夾著活化層；透明電極，其形成在所述p型半導(dǎo)體層的最外側(cè)的半導(dǎo)體層上；和脊條狀部，其形成在所述透明電極上并且用于構(gòu)成光導(dǎo)，其中，所述透明電極及脊條狀部相對(duì)所述活化層的發(fā)光波長(zhǎng)是透明的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述P型半導(dǎo)體層、η型半導(dǎo)體層、活化層由氮化物構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述脊條狀部由與所述透明電極相同的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 通過(guò)絕緣膜來(lái)限制所述透明電極與P型半導(dǎo)體層接觸的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述脊條狀部的最大橫向?qū)挾萕l、與所述透明電極和P型半導(dǎo)體層之間的接觸面的橫向?qū)挾萕2，滿足Wl彡W2的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 在夾著所述脊條狀部且兩側(cè)露出的透明電極上的單側(cè)表面的至少一部分上，連接形成有P側(cè)電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述透明電極露出的全部表面上，連接形成有P側(cè)電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 在比所述光導(dǎo)的端面更靠?jī)?nèi)側(cè)形成有所述透明電極。
全文摘要
提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其即使具有脊條狀結(jié)構(gòu)，也能夠防止元件的驅(qū)動(dòng)電壓的上升及內(nèi)部發(fā)熱而導(dǎo)致的元件壽命降低，從而使激光特性均勻。在GaN基板(1)上依次迭層有n型GaN層(2)、n型AlGaN層(3)、活化層(4)、p型AlGaN層(5)、p型GaN層(6)。在p型GaN層(6)上形成有絕緣膜(7)與透明電極(8)。透明電極(8)的局部形成為與p型GaN層(6)連接。用于形成波導(dǎo)路的脊條狀部D由透明膜(9)構(gòu)成。透明電極(8)與p型GaN層(6)接觸的區(qū)域成為條狀電流注入?yún)^(qū)域。
文檔編號(hào)H01S5/323GK101904064SQ20088012188
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
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