專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法，尤其涉及一種具有利用了金屬和功函 數(shù)與該金屬不同的化合物半導(dǎo)體之間的接合界面的電極構(gòu)造的半導(dǎo)體激光裝置及其制造 方法。
背景技術(shù)：
在利用作為化合物半導(dǎo)體窄帶隙系材料的代表的砷化鎵(GaAs)的高電子遷移率 場效應(yīng)晶體管(HEMT)的源/漏電極中，將金屬與高摻雜GaAs半導(dǎo)體層共晶合金化，得到了 電阻性。與之相對，柵電極具有利用金屬與半導(dǎo)體的肖特基連接界面的構(gòu)造。近年來，在利 用作為被致力研究實用化的寬帶隙系材料的氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)的功率器件中，源 /漏電極及柵電極都具有利用肖特基連接界面的電極構(gòu)造。下面，以利用氮化鎵(GaN)的半導(dǎo)體發(fā)光元件為例進(jìn)行說明。作為高密度光盤 系統(tǒng)中的光拾取器的關(guān)鍵器件而迅速普及的激光二極管(LD)的電極構(gòu)造、替代以往的照 明而作為節(jié)能固體元件照明光源被不斷擴(kuò)大實用的發(fā)光二極管(LED)的電極構(gòu)造，與利用 GaAs的HEMT的柵電極同樣，具有將金屬與GaN半導(dǎo)體層肖特基連接來獲得接觸的構(gòu)造。GaN半導(dǎo)體激光二極管(LD)是通過p_n雙異質(zhì)構(gòu)造在量子阱活性層中封鎖注入載 流子的法布里珀羅型激光，從在設(shè)置于上部包層的脊(ridge)波導(dǎo)構(gòu)造上形成的肖特基電 極，經(jīng)過接觸層向活性層注入載流子。脊波導(dǎo)構(gòu)造限制注入的電流，由此，由于限制了活性 層中的激光振蕩用的諧振區(qū)域?qū)挾?，所以橫模穩(wěn)定，動作電流降低。針對高輸出動作，在脊 波導(dǎo)端面附近形成電流非注入?yún)^(qū)域，有效地防止了諧振器端面的光學(xué)損傷(Catastrophic Optical Damage COD)，實現(xiàn)了長壽命化。這樣，在GaN半導(dǎo)體激光二極管(LD)中，要求確立有效地防止諧振器端面的光學(xué) 損傷(COD)的技術(shù)。而且，為了實現(xiàn)低耗電及長壽命化，要求確立通過將在脊諧振器的半導(dǎo) 體表面上形成的作為肖特基電極的金屬電極，低電阻且穩(wěn)定地與半導(dǎo)體表面連接，由此能 夠向活性層高效地注入載流子，可降低動作電流的電極技術(shù)。圖22 (a)是專利文獻(xiàn)1中公開的第1現(xiàn)有例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器中 央部的寬度方向(與脊延伸的方向垂直的方向)的剖面圖，圖22(b)是第1現(xiàn)有例涉及的 半導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面附近的寬度方向的剖面圖，圖22(c)是第1現(xiàn)有例涉及的半 導(dǎo)體激光裝置中的長度方向(脊延伸的方向)的剖面圖。如圖22(a) (c)所示，在η型GaN基板101上形成有具有脊條紋105的GaN系半 導(dǎo)體層102。在除了諧振器端面附近的脊條紋105上，形成有由Pd膜103及Pt膜104構(gòu)成 的P側(cè)電極。按照覆蓋除了脊條紋105之外的GaN系半導(dǎo)體層102的上表面、諧振器端面附 近的脊條紋105的上表面、脊條紋105的兩側(cè)面、以及ρ側(cè)電極的兩側(cè)面的方式，形成了絕 緣膜106。在絕緣膜106上，按照與ρ側(cè)電極的上表面相接的方式形成了隔離(isolation) 電極107。在除了諧振器端面附近的隔離電極107上形成了焊盤電極108。在η型GaN基 板101的下面上形成了 η側(cè)電極109。
S卩，專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)是抑制因諧振器端面的電流非注入?yún)^(qū)域、諧振器端 面附近的光學(xué)性損傷引起的C0D，來實現(xiàn)半導(dǎo)體激光二極管的高輸出化及長壽命化的現(xiàn)有 技術(shù)。而且，根據(jù)專利文獻(xiàn)1公開的技術(shù)，由于在P+型GaN接觸層(脊條紋105的頂部)上 的諧振器端面?zhèn)?，形成有?guī)定電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜(絕緣膜106)，所以電阻P電極 (由Pd膜103及Pt膜104構(gòu)成的ρ側(cè)電極)具有與該電介質(zhì)膜相接、且比諧振器端面位于 內(nèi)側(cè)的端面。另外，按照覆蓋該電介質(zhì)膜和電阻P側(cè)電極的方式形成有主P電極(隔離電 極 107)。圖23 (a)是專利文獻(xiàn)2所公開的第2現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面 附近的長度方向的剖面圖，圖23(b)是第2現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面附 近的仰視圖。如圖23(a)及(b)所示，在基板201上依次形成有第1氮化物半導(dǎo)體層202、活性 層203、第2氮化物半導(dǎo)體層204及脊205。在除了諧振器端面208附近的脊205上形成 有P電極206，并且在除了諧振器端面208附近的基板201的下面上形成有η電極207。分 別設(shè)置有保護(hù)諧振器端面208的保護(hù)膜209a、覆蓋諧振器端面208附近的基板201的下面 及脊205的上表面的保護(hù)膜209b、以及覆蓋P電極206及η電極207各自的端部的保護(hù)膜 209c。即，在專利文獻(xiàn)2所公開的使用了氮化物半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體激光元件中，為了 避免元件制成工序上的問題，在諧振器面附近P電極206的端面后退。由此，能夠防止與諧 振器端面形成時因劈開引起的沖擊相伴的電極剝落，并且可以提高保護(hù)膜在諧振器端面?zhèn)?的密接性。專利文獻(xiàn)1 特開2008-0；34587號公報專利文獻(xiàn)2 特開2008-227002號公報其中，在形成了由PcUPt或Ni等高功函數(shù)金屬構(gòu)成的P電極(肖特基電極)的脊 諧振器頭頂部的P+型GaN層的表面，存在由Ga、N及0構(gòu)成的厚度約小于Inm的自然氧化 層。P電極與P+型GaN層的連接界面的接觸特性，被從P電極所連接的區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)晶 表面到電流非注入?yún)^(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)晶表面為止連續(xù)的自然氧化層所決定的費米能級左右。 因此，除了脊諧振器頭頂部的電流注入?yún)^(qū)域的P+型GaN層之外，還需要考慮到形成與該P+ 型GaN層連續(xù)的表面的電流非注入?yún)^(qū)域的P+型GaN層，來進(jìn)行電極構(gòu)造的設(shè)計。但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的構(gòu)成中，主P電極與電阻P電極都覆蓋電流非注入?yún)^(qū) 域的電介質(zhì)膜。因此，基于與電阻P電極所連接的區(qū)域的P+型GaN接觸層的結(jié)晶表面連續(xù) 的電流非注入?yún)^(qū)域的P+型GaN接觸層/電介質(zhì)膜界面決定的費米能級的變化，對電阻P電 極/P+型GaN接觸層界面的費米能級造成的影響，產(chǎn)生接觸特性變差這一問題。另一方面，在專利文獻(xiàn)2所記載的構(gòu)成中，雖然不發(fā)生上述的問題，但由于作為端 面涂覆膜而使用的電介質(zhì)膜材料在端面涂覆時也被電流非注入?yún)^(qū)域被覆，所以伴隨著電介 質(zhì)膜材料的應(yīng)力特性的變化、該材料的折射率等光學(xué)特性的變化、或該材料的化學(xué)計量變 化，有可能在激光出射端面發(fā)生導(dǎo)電特性的變化等。因此，由于將端面涂覆膜材料還作為電 流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜使用的構(gòu)造，損害了對電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜原本要求的功 能，所以存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出、長壽命及低動作電 壓的半導(dǎo)體激光裝置。本申請的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)為了實現(xiàn)前述目的，需要下述的技術(shù)方案。即，需要通過排除 與電阻P電極所連接的區(qū)域的P+型GaN接觸層的結(jié)晶表面連續(xù)的電流非注入?yún)^(qū)域的P+型 GaN接觸層的結(jié)晶表面(即電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜與P+型GaN接觸層的連接界面)處 的費米能級的變化，對電阻P電極與P+型GaN接觸層的界面的費米能級造成的影響，來降 低電阻P電極與P+型GaN接觸層之間的接觸電阻。為此，需要抑制在位于半導(dǎo)體激光裝置 的諧振器端面附近、且與電流注入?yún)^(qū)域的P+型GaN接觸層表面連續(xù)的P+型GaN接觸層表面 (即電流非注入?yún)^(qū)域所使用的電介質(zhì)膜與P+型GaN接觸層相接的區(qū)域中的該P+型GaN接 觸層表面)存在的自然氧化層的狀態(tài)變化。由此，能夠避免該自然氧化層的狀態(tài)變化對電 阻P電極與P+型GaN接觸層的界面的費米能級造成影響的事態(tài)。本發(fā)明鑒于以上的見解而提出，本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置具備基板；在所 述基板上順次層疊的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及第二導(dǎo)電型接 觸層；設(shè)置于所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo)電型接觸層、且在諧振器兩端面間延 伸的脊部；與所述脊部相接、且在所述脊部的上表面上具有開口部的電流狹窄層；在所述 開口部內(nèi)被設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電型接觸層相接的第一電極；和設(shè)置在所述第一電極上的 第二電極；在所述諧振器端面附近的所述脊部的所述上表面上，按照與所述第二導(dǎo)電型接 觸層相接的方式設(shè)置有電流非注入部，所述電流狹窄層與所述電流非注入部由同一電介質(zhì) 膜構(gòu)成，所述第二電極被設(shè)置成與所述電流非注入部的上表面區(qū)域分開。根據(jù)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置，在諧振器端面附近的成為電流非注入部的電 介質(zhì)膜上，沒有設(shè)置與第一電極導(dǎo)通的(即成為同電位的)第二電極。因此，第一電極與第 二導(dǎo)電型接觸層的連接界面的特性，不會被在與第一電極下側(cè)的第二導(dǎo)電型接觸層的結(jié)晶 表面連續(xù)的電流非注入部下側(cè)的第二導(dǎo)電型接觸層的結(jié)晶表面上產(chǎn)生的自然氧化層所確 定的費米能級影響。因此，由于能夠抑制第一電極與第二導(dǎo)電型接觸層之間的接觸電阻的 變化，所以可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出、長壽命及低動作電壓的半導(dǎo)體激光裝置。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，所述第一電極可以與所述電流非注入部的側(cè) 壁面相接。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，所述第二電極可以按照在除了設(shè)置有所述電 流非注入部的所述諧振器端面附近區(qū)域以外的其他區(qū)域與所述電介質(zhì)膜相接的方式，在所 述脊部的側(cè)方延伸。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，可以在與所述第一電極相接的部分的所述第 二導(dǎo)電型接觸層的表面形成自然氧化層。該情況下，所述自然氧化層可以含有構(gòu)成所述第 二導(dǎo)電型接觸層的各元素以及氧，所述自然氧化層的厚度大于Onm且小于lnm。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，含有所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述活 性層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo)電型接觸層的半導(dǎo)體層疊體，可以由 InxAlyGa1^yN(0彡χ彡1、0彡y彡1、x+y彡1)所表示的III-V族氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu) 成。由此，可以將半導(dǎo)體激光裝置的振蕩波長設(shè)為從藍(lán)紫色到綠色的范圍。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，所述第一電極中與所述二導(dǎo)電型接觸層的所述上表面接觸的部分可以由從PcUPt及Ni中選擇的一個或兩個以上的金屬構(gòu)成。由此，可 以形成針對例如由III-V族寬帶隙氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的P+型GaN接觸層能夠以低 接觸電阻連接的P電極，來作為第一電極。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，所述電介質(zhì)膜可以由硅氧化膜構(gòu)成。由此，不 僅可以使激光的電壓穩(wěn)定化、提高COD等級，而且能夠提高IL (電流-光輸出)特性的直線 性，從而能夠抑制與閾值電流的增大相伴的動作電流的增大，實現(xiàn)高輸出動作。因此，能夠 提供例如在光盤中使用的情況下，可以穩(wěn)定地進(jìn)行光輸出的監(jiān)視控制的半導(dǎo)體激光裝置。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，所述第一電極的終端部與所述諧振器端面之 間的距離可以是Ιμπι以上且10 μ m以下。由此，不僅可以使激光的電壓穩(wěn)定化、提高COD 等級，而且能夠提高IL(電流-光輸出)特性的直線性，從而能夠抑制與閾值電流的增大相 伴的動作電流的增大，實現(xiàn)高輸出動作。因此，能夠提供例如在光盤中使用的情況下，可以 穩(wěn)定地進(jìn)行光輸出的監(jiān)視控制的半導(dǎo)體激光裝置。另外，本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法具備在基板上形成依次層疊了 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及第二導(dǎo)電型接觸層的半導(dǎo)體層疊體 的工序(a)；通過對所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo)電型接觸層進(jìn)行蝕刻，形成在 諧振器兩端面間延伸的脊部的工序(b)；在所述半導(dǎo)體層疊體上形成電介質(zhì)膜的工序(C)； 在所述電介質(zhì)膜上涂覆了第一抗蝕劑之后，使所述第一抗蝕劑失活的工序(d)；通過對所 述第一抗蝕劑進(jìn)行深蝕刻，使位于所述脊部上的部分的所述電介質(zhì)膜露出的工序(e)；通 過在所述第一抗蝕劑上涂覆第二抗蝕劑，并對該第二抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影，在所述脊部 上的電極形成區(qū)域形成開口部的工序(f)；將所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑作為掩 模，蝕刻除去位于所述電極形成區(qū)域的部分的所述電介質(zhì)膜，在該電極形成區(qū)域使所述脊 部的所述上表面露出的工序(g)；在所述脊部的所述上表面的露出部分、所述第一抗蝕劑 及所述第二抗蝕劑各自上形成第一電極膜的工序(h)；和通過將所述第一抗蝕劑及所述第 二抗蝕劑剝離，除去所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑各自上形成的所述第一電極膜，在 所述脊部的所述上表面上形成第一電極的工序(i)。根據(jù)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，可以制造起到上述作用效果的本 發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置、例如GaN半導(dǎo)體激光二極管(LD)。即，可以抑制在由半導(dǎo)體構(gòu) 成的脊部的上表面與第一電極的連接界面形成的自然氧化層的狀態(tài)變化。因此，能夠控制 該連接界面的費米能級、使激光的電壓穩(wěn)定化，從而，由于可以提高COD等級，所以能夠獲 得高輸出且具有長時間壽命特性的半導(dǎo)體激光裝置。另外，在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，規(guī)定電流非注入?yún)^(qū)域的電 流非注入部、和沿著脊部延伸的方向設(shè)置且在脊部上表面上具有開口部的電流狹窄層，由 單一且一體的所述電介質(zhì)膜形成。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，可以在所述工序(d)之前，通過 使用了惰性氣體的干蝕刻法，蝕刻所述電介質(zhì)膜的一部分。該情況下，所述惰性氣體可以是 Μ,ο在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在所述工序(g)中，可以在所述 電介質(zhì)膜的蝕刻中采用濕蝕刻法。該情況下，在所述工序(g)中，可以在所述電介質(zhì)膜的蝕 刻中使用含有氟酸的溶液。
在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，在所述工序(i)中，可以使用含 有氮化合物的洗滌劑來剝離所述第一抗蝕及所述第二抗蝕。該情況下，所述含有氮化合物 的洗滌劑可以是吡咯烷酮系洗滌劑。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，可以在所述工序(i)之后，還具 備在所述第一電極上形成第二電極的工序(j)。該情況下，所述第二電極含有多個金屬層， 所述多個金屬層中的至少一層可以通過鍍覆法形成。而且，所述通過鍍覆法形成的金屬層 的厚度可以為ι μ m以上。由此，即使在階差部，也能形成與第一電極順暢連接的第二電極。在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，所述半導(dǎo)體層疊體可以由 InxAlyGa1-x-yyN(0≤χ≤1、0≤y≤1、x+y≤1)所表示的III-V族氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu) 成。由此，可以將半導(dǎo)體激光裝置的振蕩波長設(shè)為從藍(lán)紫色到綠色的范圍。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，由于例如在使用寬帶隙系材料的GaN半導(dǎo)體激光二極管中，能夠設(shè) 置以低接觸電阻與接觸層連接的P電極，所以可提供使高輸出、長壽命及低動作電壓成 為可能的半導(dǎo)體激光裝置。另外，通過采用例如由h/lyGiinNa)≤χ≤1、0≤y≤1、 χ+y ≤ 1)表示的III-V族氮化物化合物半導(dǎo)體，可以實現(xiàn)振蕩波長區(qū)域從藍(lán)紫色到綠色的 脊型激光器。而且，根據(jù)本發(fā)明，規(guī)定電流非注入?yún)^(qū)域的電流非注入部與電流狹窄層由單一且 一體的電介質(zhì)膜形成。因此，伴隨著晶片工藝、劈開/涂覆膜形成工序的物理化學(xué)影響，不 會波及脊波導(dǎo)構(gòu)造的成為上表面的半導(dǎo)體層表面的自然氧化層，能夠保護(hù)裝置。并且，由于可以使由半導(dǎo)體構(gòu)成的脊部上表面與第一電極的連接界面的費米能級 穩(wěn)定化，所以不僅能夠提高低電壓特性及COD等級，而且可以抑制與閾值電流的增加相伴 的動作電流的增大。即，可實現(xiàn)使低電流振蕩及高輸出化成為可能的脊型激光器。


圖1是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的構(gòu)成的俯視圖。圖2 (a)是圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的剖面圖，圖2(b)是圖1的B_B’ 線(電流注入?yún)^(qū)域)處的剖面圖，圖2(c)是圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的剖面圖。圖3(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖3(a)表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖3(b) 是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖3(c)是表示圖1 的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖4(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖4(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 4(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖4(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖5(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖5(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 5(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖5(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。
圖6(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖6(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 6(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖6(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖7(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖7(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 7(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖7(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖8(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖8(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 8(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖8(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖9(a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖9(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 9(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖9(c)是表示 圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖10 (a) (C)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖10(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 10(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖10(c)是表 示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖11 (a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖11(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 1Kb)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖11(c)是表 示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖12(a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖12(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 12(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖12(c)是表 示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖13 (a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖13(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 13(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖13(c)是表 示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖14(a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖14(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 14(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖14(c)是表 示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖15 (a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的一道制造工序的剖 面圖，圖15(a)是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖 15(b)是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的一道制造工序的剖面圖，圖15(c)是表示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的一道制造工序的剖面圖。圖16(a) (c)是對一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置的P+型接觸層的表面 τΤ ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis) ^vIjTjp W15, #SgM h" 15 16(a)是表示ms電子的化學(xué)位移(chemical shift)的圖，圖16(b)是表示fei3d電子的化 學(xué)位移的圖，圖16(c)是表示Ols電子的化學(xué)位移的圖。圖17(a)是一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置在與脊延伸的方向垂直的方向 的P電極和P+型接觸層的界面附近的截面TEM(透過型電子顯微鏡)圖像，圖17(b)是一 個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置在脊延伸的方向的電流非注入部附近的截面SEM(掃描 型電子顯微鏡)圖像。圖18(a)是表示將本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的電流-電壓特性與現(xiàn)有例進(jìn)行 比較的圖，圖18(b)是表示本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的簡要結(jié)構(gòu)的圖，圖18(c)是對具 有焊盤電極躍到成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上的構(gòu)造的現(xiàn)有例的半導(dǎo)體激光裝置的簡 要結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的圖。圖19 (a)是表示將本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的SBH特性相對理想因子η描繪 的結(jié)果、與現(xiàn)有例進(jìn)行比較的圖，圖19(b)是表示本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的簡要結(jié) 構(gòu)的圖，圖19(c)是對具有焊盤電極躍到成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上的構(gòu)造的現(xiàn)有例 的半導(dǎo)體激光裝置的簡要結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的圖。圖20是對本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的接觸特性提高效果的機(jī)理進(jìn)行表示的 能帶圖。圖21 (a)是表示將本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的電流-光輸出特性與現(xiàn)有例進(jìn) 行比較的圖，圖21(b)是表示本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的簡要結(jié)構(gòu)的圖，圖21 (c)是表 示具有焊盤電極躍到成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上的構(gòu)造的現(xiàn)有例的半導(dǎo)體激光裝置 的簡要結(jié)構(gòu)的圖。圖22(a)是專利文獻(xiàn)1中公開的第1現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器中央 部的寬度方向(與脊延伸的方向垂直的方向)的剖面圖，圖22(b)是第1現(xiàn)有例涉及的半 導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面附近的寬度方向的剖面圖，圖22(c)是第1現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo) 體激光裝置中的長度方向(脊延伸的方向)的剖面圖。圖23 (a)是專利文獻(xiàn)2中公開的第2現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面 附近的長度方向的剖面圖，圖23(b)是第2現(xiàn)有例涉及的半導(dǎo)體激光裝置的諧振器端面附 近的仰視圖。圖中l(wèi)-n型GaN基板；2_n型包層；3_n型光導(dǎo)向?qū)樱?_多重量子阱活性層；5_p型 光導(dǎo)向?qū)樱?-p型包層；6a-脊部；6b-翼(wing)部；7_p+型接觸層；8-電介質(zhì)膜；8a_電流狹 窄層；8b-電流非注入部；8c-電流非注入部的側(cè)壁面；9-P電極；9A-薄膜；10-焊盤電極； Il-N電極；12-吸收層；13-涂覆膜；14-掩模圖案；15-抗蝕圖案；16-第1抗蝕膜；17-第 2抗蝕膜。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置(例如GaN半導(dǎo)體激光二極管等 半導(dǎo)體發(fā)光元件)及其制造方法，詳細(xì)說明實施的方式。
需要說明的是，本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置能夠以下述的構(gòu)成為基本構(gòu)成，應(yīng) 用到各種方式中。S卩，在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體激光裝置中，由于成為電流狹窄層的脊側(cè)壁的光封鎖 電介質(zhì)膜、電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜及P電極，利用自校正法形成，各電介質(zhì)膜、P電極具 有左右對稱性，所以可避免光軸中心錯移的事態(tài)。而且，電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜和成為 電流狹窄層的電介質(zhì)膜由單一且一體的電介質(zhì)膜形成。P電極(肖特基電極)形成在脊部 上的所希望的部位上。這里，該所希望的部位與電流非注入?yún)^(qū)域鄰接。由此，能夠避免在晶 片工藝、劈開或涂覆膜形成工序中，接觸層表面受到物理化學(xué)影響的事態(tài)。另外，雖然在脊部上的接觸層表面存在半導(dǎo)體的自然氧化層，但在本發(fā)明涉及的 半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，按照被電介質(zhì)膜覆蓋的電流非注入?yún)^(qū)域的接觸層表面的自 然氧化層的狀態(tài)變化，不使P電極形成區(qū)域的接觸層表面的電子狀態(tài)變化的方式，來實施 各工序。具體而言，將在包括P電極的上表面的區(qū)域設(shè)置、且作為焊盤電極發(fā)揮功能的第二 電極，與電流非注入?yún)^(qū)域的電介質(zhì)膜的上表面區(qū)域分離設(shè)置。由此，能夠防止電流非注入?yún)^(qū) 域的電介質(zhì)膜例如與P+型GaN接觸層的連接界面處的費米能級的變化，對P電極例如與P+ 型GaN接觸層的連接界面處的費米能級造成影響，因此，可防止P電極與接觸層之間的接觸 特性變差。(實施方式)圖1是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置，具體是表示GaN半導(dǎo)體激光二 極管的構(gòu)成的俯視圖，圖2(a)是圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的剖面圖，圖2(b)是 圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的剖面圖，圖2(c)是圖1的C-C’線(脊延伸的方向) 處的剖面圖。如圖1及圖2(a) (c)所示，在η型GaN基板1上，形成有例如厚度約為2. 5 μ m 的由η型AlxGai_xN(χ = 0. 03)構(gòu)成的η型包層2。在η型包層2上，形成有例如厚度約為 0. 1 μ m的由η型GaN構(gòu)成的η型光導(dǎo)向?qū)?。在η型光導(dǎo)向?qū)?上形成有多重量子阱活性 層4，該多重量子阱活性層4由例如厚度約為8nm的利用InzGai_zN(z = 0. 08)形成的阻擋 層、和例如厚度約為3nm的利用InsGai_sN(s = 0. 03)形成的阱層構(gòu)成。在多重量子阱活性 層4上，形成有例如厚度約為0. 1 μ m的由ρ型GaN構(gòu)成的ρ型光導(dǎo)向?qū)?。在ρ型光導(dǎo)向 層5上，形成有例如由ρ型Alt^vtN(t = 0. 03)構(gòu)成的ρ型包層6。ρ型包層6具有在諧 振器兩端面(激光兩端面)間延伸的例如厚度約為0.5μπι的條紋狀脊部6a、和具有與脊部 6a相同程度的階差構(gòu)造的翼部6b。需要說明的是，雖然翼部6b具有以機(jī)械方式保護(hù)脊部6a的構(gòu)造，但也可以不設(shè)置 翼部6b。在脊部6a及翼部6b各自的上表面上，形成有例如厚度約為60nm的由p+型GaN構(gòu) 成的P+型接觸層7。這里，在P+型接觸層7的表面，存在含有&1力及0的厚度小于Inm的 自然氧化層。需要說明的是，在以下的說明中，包括P+型接觸層7在內(nèi)，稱為脊部6a。而且，在電流注入?yún)^(qū)域(參照圖2(b))中，形成有對從翼部6b上的ρ+型接觸層7 到脊部6a的跟前為止的區(qū)域進(jìn)行覆蓋的吸收層12。另外，雖然吸收層12有助于雜散光吸 收，但也可以不設(shè)置吸收層12。按照覆蓋電流注入?yún)^(qū)域的脊部6a的兩側(cè)面、電流非注入?yún)^(qū)域的脊部6a的兩側(cè)面及上表面、翼部6b的側(cè)面及上表面、以及脊部6a與翼部6b之間的區(qū)域的方式，形成有電介 質(zhì)膜8。電介質(zhì)膜8具有用于向脊部6a的上表面注入電流的開口部。而且，電介質(zhì)膜8具 有在脊部6a的兩側(cè)面上形成的電流狹窄層8a、和在電流非注入?yún)^(qū)域的脊部6a的上表面 上形成的電流非注入部8b。S卩，電流狹窄層8a與電流非注入部8b —體形成。在電介質(zhì)膜8的所述開口部露出的P+型接觸層7的表面上，形成例如由Pd、Pt、 Ni等高功函數(shù)金屬的薄膜構(gòu)成、且與P+型接觸層7連接的P電極9。這里，P電極9被覆從 電流狹窄層8a露出的ρ+型接觸層7的上表面，在脊部6a的側(cè)面上不存在。而且，除了脊 部6a的側(cè)面附近的電流狹窄層8a的上表面之外，在電介質(zhì)膜8上不存在P電極9。不過， P電極9也可以與電流非注入部8b的側(cè)壁面8c相接。在P電極9上形成有焊盤電極10。焊盤電極10與電流非注入部8b分開設(shè)置。另 外，在諧振器端面附近的、P+型接觸層7與電介質(zhì)膜8 (電流非注入部8b)相接的區(qū)域以外 的其他區(qū)域，可以在脊部6a的側(cè)方焊盤電極10延伸成與電介質(zhì)膜8相接。作為焊盤電極 10，采用能夠抑制金屬相互擴(kuò)散的所希望的層疊構(gòu)造，例如具有Ti/Pt/Au等層疊構(gòu)造的薄 膜。另外，在將焊盤電極10厚膜化的情況下，例如在將焊盤電極10的層疊構(gòu)造的一部分作 為鍍膜、使焊盤電極10厚膜化的情況下，只要使該層疊構(gòu)造的下層部分與電流非注入部8b 分開，且將與該下層部分在晶片面內(nèi)連接的薄膜(省略圖示)作為供電膜，利用電鍍法形成 該層疊構(gòu)造的上層部分，來實現(xiàn)厚膜化即可。由此，由于不需要在晶片整個面形成供電膜的 情況所必須的供電膜除去工序，所以可簡化制造方法。η型GaN基板1的背面(η型包層2等的形成面的相反面)被研磨成η型GaN基板 1具有所希望的厚度，在該背面上形成有與η型GaN基板1連接的N電極11。在基于晶片 的劈開工序而形成的激光端面(后側(cè)/前側(cè)兩端面)，形成有由具有所希望的構(gòu)成的薄膜構(gòu) 成的涂覆膜13。本實施方式的特征在于，在諧振器端面附近的脊部6a的上表面設(shè)置有P+型接觸 層7與電介質(zhì)膜8 (電流非注入部8b)相接的電流非注入?yún)^(qū)域、以及焊盤電極10與該電流 非注入?yún)^(qū)域中的電流非注入部8b的上表面區(qū)域分開設(shè)置。根據(jù)本實施方式，在諧振器端面附近的成為電流非注入部8b的電介質(zhì)膜8上，沒 有設(shè)置與P電極9導(dǎo)通的(即成為同電位的)焊盤電極10。因此，P電極9與ρ+型接觸層 7的連接界面的特性，不會被由與P電極9下側(cè)的ρ+型接觸層7的結(jié)晶表面連續(xù)的電流非 注入部8b下側(cè)的ρ+型接觸層7的結(jié)晶表面上所產(chǎn)生的自然氧化層決定的費米能級影響。 因此，可以降低P電極9與ρ+型接觸層7之間的接觸電阻，所以能夠提供可實現(xiàn)高輸出、長 壽命及低動作電壓的半導(dǎo)體激光裝置。而且，根據(jù)本實施方式，η型包層2、多重量子阱活性層4、ρ型包層6及ρ+型接觸 層7等分別由LxAlyGEt1TyN(0彡χ彡1、0彡y彡1、x+y彡1)所表示的III-V族氮化物化 合物半導(dǎo)體構(gòu)成。因此，可以將半導(dǎo)體激光裝置的振蕩波長設(shè)為從藍(lán)紫色到綠色的范圍。并且，在本實施方式中，優(yōu)選P電極9中至少與ρ+型接觸層7接觸的部分由從 PcUPt及Ni選擇的一個或兩個以上的金屬構(gòu)成。這樣，能夠形成能以低接觸電阻與例如由 III-V族寬帶隙氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的P+型GaN接觸層連接的P電極。另外，在本實施方式中，優(yōu)選電介質(zhì)膜8由硅氧化膜構(gòu)成。由此，可以使激光的電 壓穩(wěn)定化、提高COD等級，并且提高IL (電流-光輸出)特性的直線性，從而能夠抑制與閾值電流的增大相伴的動作電流的增大，可以實現(xiàn)高輸出動作。因此，能夠提供例如在光盤中 使用的情況下，可以穩(wěn)定地進(jìn)行光輸出的監(jiān)視控制的半導(dǎo)體激光裝置。而且，在本實施方式中，優(yōu)選P電極9的終端部與諧振器端面(激光端面)之間的 距離為1 μ m以上、10 μ m以下。由此，能夠使激光的電壓穩(wěn)定化、提高COD等級，并且提高 IL特性的直線性，從而可抑制與閾值電流的增大相伴的動作電流的增大，能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出 動作。因此，例如在光盤中使用的情況下，能夠提供可以穩(wěn)定地進(jìn)行光輸出的監(jiān)視控制的半 導(dǎo)體激光裝置。圖3 (a) (c)、圖 4 (a) (C)、圖 5 (a) (c)、圖 6 (a) (C)、圖 7 (a) (c)、圖 8 (a) (c)、圖 9 (a) (C)、圖 10 (a) (C)、圖 11 (a) (C)、圖 12 (a) (C)、圖 13 (a) (C)、圖14(a) (c)及圖15(a) (c)是表示一個實施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置、具體 是表示GaN半導(dǎo)體激光二極管的各制造工序的剖面圖。其中，圖3 (a)、圖4(a)、圖5 (a)、 圖 6(a)、圖 7(a)、圖 8(a)、圖 9(a)、圖 10 (a)、圖 11 (a)、圖 12 (a)、圖 13 (a)、圖 14(a)及圖 15(a)分別是表示圖1的A-A’線(電流非注入?yún)^(qū)域)處的各制造工序的剖面圖，圖3(b)、圖 4(b)、圖 5(b)、圖 6(b)、圖 7(b)、圖 8(b)、圖 9(b)、圖 10(b)、圖 11(b)、圖 12(b)、圖 13(b)、圖 14(b)及圖15(b)分別是表示圖1的B-B’線(電流注入?yún)^(qū)域)處的各制造工序的剖面圖， 圖 3(c)、圖 4(c)、圖 5(c)、圖 6(c)、圖 7(c)、圖 8(c)、圖 9(c)、圖 10 (C)、圖 11 (C)、圖 12(c)、 圖13(c)、圖14(c)及圖15(c)分別是表示圖1的C-C’線(脊延伸的方向)處的各制造工 序的剖面圖。首先，如圖3(a) (c)所示，在η型GaN基板1上形成半導(dǎo)體層疊體。具體而言， 在η型GaN基板1上利用例如有機(jī)金屬氣相生長(MOCVD)法，從下向上依次形成η型包層 2、η型光導(dǎo)向?qū)?、多重量子阱活性層4、ρ型光導(dǎo)向?qū)?、ρ型包層6及ρ+型接觸層7。這 里，作為有機(jī)金屬氣相生長用的原料，( 可以使用三甲基鎵，Al可以使用三甲基鋁，h可以 使用三甲基銦，N可以使用氨。而且，作為ρ型摻雜劑的Mg，可以使用環(huán)戊二烯鎂，同時作為 η型摻雜劑，可以使用Si。并且，作為有機(jī)金屬氣相生長中的載流子氣體，可以使用氮及氫。另外，本發(fā)明不限定于上述的半導(dǎo)體層、制造方法，即使半導(dǎo)體層的生長方法、半 導(dǎo)體層的構(gòu)成發(fā)生變化，也當(dāng)然能夠同樣地應(yīng)用。接著，如圖4(a) (c)所示，在P+型接觸層7上利用抗蝕圖案15，通過干蝕刻法 或濕蝕刻法形成所希望的膜厚的由SiA構(gòu)成的掩模圖案14。接下來，如圖5(a) (c)所示，將掩模圖案14作為掩模，通過例如使用了氯氣 (Cl2)的干蝕刻法，將規(guī)定區(qū)域的ρ型包層6的一部分及P+型接觸層7基于蝕刻除去。然 后，如圖6(a) (c)所示，通過例如使用了緩沖氫氟酸(BHF)的濕蝕刻法，除去掩模圖案 14。由此，形成脊部6a、和與脊部6a具有相同程度的階差構(gòu)造的翼部6b。這里，雖然翼部 6b具有以機(jī)械方式保護(hù)脊部6a的構(gòu)造，但也可以不設(shè)置翼部6b。其中，蝕刻前的ρ型包層 6的厚度例如約為0. 5 μ m左右。在進(jìn)行了上述的利用了緩沖氫氟酸(BHF)的洗滌之后，如圖7(a) (c)所示，例 如通過化學(xué)氣相生長(CVD)法，按照覆蓋包括脊部6a及翼部6b的基板整個面的方式，形成 例如由S^2構(gòu)成的電介質(zhì)膜8。這里，用于形成電介質(zhì)膜8的CVD法，只要是在ρ+型接觸 層7的表面存在的自然氧化層中不使構(gòu)成元素、膜厚發(fā)生物理化學(xué)變化的方法即可，并不 限定于熱CVD法或等離子CVD法等方法。另外，電介質(zhì)膜8的膜厚只要是大致50nm 大致IOOOnm左右即可，在考慮電介質(zhì)膜8的光封鎖效果、及電介質(zhì)膜8的應(yīng)力對半導(dǎo)體層造成的 影響的情況下，只要大致為50nm 大致300nm左右即可。需要說明的是，在本實施方式中，通過在對電介質(zhì)膜8進(jìn)行分割成膜的同時采用 隔離物剝離(spacer liftoff)法，按照覆蓋從翼部6b上的p+型接觸層7到脊部6a跟前 的區(qū)域的方式，形成有助于激光雜散光吸收的吸收層12。接著，如圖8(a) (c)所示，例如，使用Ar氣等惰性氣體，并通過作為干蝕刻法 之一的反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)法，進(jìn)行電介質(zhì)膜8的形狀整形。由此，將在脊部6a及翼部 6b各自的側(cè)面上堆積的電介質(zhì)膜8的階差被覆，從垂直的形狀改變成具有大致85° 大致 70°左右所希望的傾斜角度的正臺面形狀。由于通過如此與脊部6a、翼部6b的形狀無關(guān)地 將電介質(zhì)膜8整形成正臺面形狀，在階差部位也能順暢地形成焊盤電極10，所以可以防止 與以斷差部位為起點的電場集中相伴的元件破壞。接著，如圖9(a) (c)所示，當(dāng)在電介質(zhì)膜8上的整個面按照在脊部6a附近達(dá)到 希望的平坦性的方式，以所希望的膜厚涂敷了第1抗蝕膜16之后，通過150°C以上的加熱處 理、例如以大約170°C進(jìn)行大約20分鐘加熱的處理，來進(jìn)行第1抗蝕膜16的失活處理。另 外，使抗蝕劑失活的方法沒有特別限定，例如可以使用UV固化等失活法。接著，如圖10(a) (c)所示，為了使脊部6a上的電介質(zhì)膜8的頭頂部露出，對第 1抗蝕膜16進(jìn)行例如基于氧等離子處理的深蝕刻(etctiback)。接著，如圖11(a) (c)所示，在包含深蝕刻后的第1抗蝕膜16的基板整個面上 涂覆了 P電極形成用的第2抗蝕膜17之后，通過平版印刷術(shù)，在第2抗蝕膜17中的成為P 電極形成區(qū)域的所希望的區(qū)域圖案形成開口部。這里，如圖11(a) (c)所示，通過將殘存 的第2抗蝕膜17用作掩模圖案，能夠容易地形成電流非注入?yún)^(qū)域。接著，如圖12(a) (c)所示，將殘存的第1抗蝕膜16及第2抗蝕膜17作為掩 模，通過例如使用了緩沖氫氟酸(BHF)的濕蝕刻法，在脊部6a上蝕刻除去電介質(zhì)膜8的所 希望的部分。由此，如圖12 (a) (c)所示，在ρ+型接觸層7上形成了用于形成P電極9的 開口部，并在該開口部內(nèi)的脊部6a的兩側(cè)方，形成左右具有同等高度和形狀的電流狹窄層 8a。而且，以覆蓋脊部6a的所希望的區(qū)域的第2抗蝕膜17作為掩模圖案，與該掩模圖案具 有同樣形狀的電流非注入部8b和電流狹窄層8a —體形成。圖 16(a) (C)是對p+型接觸層 7 的表面進(jìn)行了 ESCA(electronspectroscopy for chemical analysis)分析后的圖，詳細(xì)而言，圖16(a)表示W(wǎng)s電子的化學(xué)位移，圖16(b) 表示電子的化學(xué)位移，圖16(c)表示Ols電子的化學(xué)位移。如圖16(a) (c)所示，在被緩沖氫氟酸(BHF)洗滌后的P+型接觸層7的表面， 以大致比Onm大且小于Inm的厚度存在包含(ia、N及0的自然氧化層。如此以自己控制的 方式成長的自然氧化層在P+型接觸層7的能帶隙內(nèi)形成表面能級。接著，如圖13(a) (c)所示，當(dāng)在基板整個面蒸鍍了成為P電極9的薄膜9A之 后，如圖14(a) (c)所示，通過第1抗蝕膜16及第2抗蝕膜17的剝離，將第1抗蝕膜16 及第2抗蝕膜17各自上形成的不要的薄膜9A除去。由此，可得到形成在ρ+型接觸層7上 的P電極9。這里，上述的剝離也可以利用不腐蝕P電極9的含有氮化合物的洗滌劑、例如 吡咯烷酮系洗滌劑進(jìn)行。作為P電極9，例如只要以所希望的膜厚形成能夠與III-V族寬帶 隙氮化物化合物半導(dǎo)體所構(gòu)成的P+型GaN接觸層以低接觸電阻連接的高功函數(shù)金屬即可。具體而言，作為P電極9，例如可以使用由從Pd、Pt或Ni中選擇的一個或兩個以上的金屬 構(gòu)成的薄膜。通過以上的工序，位于脊部6a的兩側(cè)方的由SW2 (電介質(zhì)膜8)構(gòu)成的電流狹窄層 8a和P電極9分別左右對稱地形成。而且，位于諧振器端面附近的脊部6a上的由SW2 (電 介質(zhì)膜8)構(gòu)成的電流非注入部8b和P電極9以自校正方式形成。由此，能夠使激光的電 壓穩(wěn)定化、提高COD等級，并且提高IL(電流-光輸出)特性的直線性，從而可以抑制與閾 值電流的增大相伴的動作電流的增大、實現(xiàn)高輸出動作。接著，如圖15(a) (c)所示，在P電極9上形成焊盤電極10。作為焊盤電極10， 可以使用具有能夠抑制金屬相互擴(kuò)散的層疊構(gòu)造、例如Ti/Pt/Au等層疊構(gòu)造的薄膜。在通 過蒸鍍剝離形成焊盤電極10的情況下，可以使用不腐蝕焊盤電極10的含有氮化合物的洗 滌劑、例如吡咯烷酮系洗滌劑。這里，作為本實施方式的特征，如圖15(c)所示，通過將焊盤 電極10設(shè)置成與電流非注入部8b的上表面區(qū)域分開，來避免在電流非注入部8b上，焊盤 電極10成為與P電極9為導(dǎo)通電位的金屬薄膜的事態(tài)。由此，由于能夠阻止電流非注入部 8b與ρ+型接觸層7的界面的費米能級的變化，通過在ρ+型接觸層7的表面上從電流非注 入?yún)^(qū)域到電流注入?yún)^(qū)域連續(xù)的自然氧化層，對P電極9與ρ+型接觸層7的界面的費米能級 造成影響的事態(tài)，所以可以提高接觸特性。圖17(a)表示了與脊延伸的方向垂直的方向上的P電極9和p+型接觸層7的界 面附近的截面TEM(透過型電子顯微鏡)圖像，圖17(b)表示了脊延伸的方向上的電流非注 入部8b附近的截面SEM(掃描型電子顯微鏡)圖像。如圖17 (a)所示，P電極9與p+型接觸層7的界面形成了肖特基連接的金屬/半 導(dǎo)體界面，但沒有共晶合金化。而且，如圖17(b)所示，P電極9與ρ+型接觸層7的界面在 電流非注入部8b的附近具有未共晶合金化的界面相。這里，雖然P電極9與成為電流非注 入部8b的電介質(zhì)膜的上表面分開，但也可以形成為相對于電流非注入部8b的側(cè)壁沒有間 隙。而且，焊盤電極10也可以與成為電流非注入部8b的電介質(zhì)膜分開地形成在P電極9 的上表面上。另外，在將焊盤電極10厚膜化的情況、例如將焊盤電極10的層疊構(gòu)造的一部分作 為鍍膜來形成焊盤電極10的情況下，只要使該層疊構(gòu)造的下層部分相對電流非注入部8b 分開、且將與該下層部分在晶片面內(nèi)連接的薄膜作為供電膜(省略圖示)，基于電鍍法形成 該層疊構(gòu)造的上層部分來進(jìn)行厚膜化(例如厚度為1 μ m以上)即可。由此，由于不需要在 晶片整個面形成供電膜時所必須的供電膜除去工序，所以可簡化制造方法。接著，在將η型GaN基板1的背面(η型包層2等的形成面的相反面)研磨成η型 GaN基板1具有所希望的厚度之后，在該背面上形成與η型GaN基板1連接的N電極11。然 后，在進(jìn)行了晶片的劈開工序之后，在由此形成的激光端面(后側(cè)/前側(cè)兩端面)分別形成 由具有所希望的構(gòu)成的薄膜構(gòu)成的涂覆膜13。由此，可得到圖1及圖2(a) (c)所示的實 施方式涉及的半導(dǎo)體激光裝置、具體可得到GaN半導(dǎo)體激光二極管的構(gòu)造。圖18(a)表示了將具有焊盤電極從成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上表面分開的 構(gòu)造(參照圖18(b))的本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的電流-電壓特性，與具有焊盤電極 躍上成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上的構(gòu)造(參照圖18(c))的現(xiàn)有例的比較。如圖18 (a)所示，本實施方式在4. OV時可得到約46mA，而現(xiàn)有例在4. OV時只能得到約2. 2mA。這樣，與現(xiàn)有例相比，根據(jù)本實施方式的電流-電壓特性，能針對同一電壓得到 更多的電流，實現(xiàn)了低接觸電阻化。圖19(a)表示了將具有焊盤電極從成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上表面分開的 構(gòu)造(參照圖19(b))的本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置的SBH(sChottky barrier height) 特性相對于理想因子η描繪的結(jié)果，與具有焊盤電極躍上成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上 的構(gòu)造(參照圖19(c))的現(xiàn)有例的比較。如圖19(a)所示，在本實施方式中，Φ13約為O.MeV、η值約集中分布在30附近， 而在現(xiàn)有例中，Φ13約為0. 42eV 0. 51eV的范圍，η值在約21 60的范圍保持一定的傾 向并連續(xù)分布。圖20表示了對因電流非注入?yún)^(qū)域的構(gòu)造之差引起在ctb及η值的分布中出現(xiàn)差 異的機(jī)理進(jìn)行表示的能帶圖。如圖20所示，通過對從電流注入?yún)^(qū)域到電流非注入?yún)^(qū)域連續(xù)的半導(dǎo)體表面的自 然氧化物進(jìn)行量化而展現(xiàn)的表面能級(Tamm Levels)，規(guī)定了金屬/半導(dǎo)體界面的費米能 級，包括到與金屬/半導(dǎo)體界面連續(xù)的電流非注入?yún)^(qū)域的半導(dǎo)體表面為止，金屬/半導(dǎo)體界 面的(ΦΙκη值)唯一確定。因此，如本實施方式這樣，在由GaN半導(dǎo)體構(gòu)成的P+型GaN接 觸層的表面采用不對自然氧化層的狀態(tài)賦予變化的工藝，以及按照不對與電流非注入?yún)^(qū)域 的半導(dǎo)體表面連續(xù)的金屬(電極)/半導(dǎo)體界面的費米能級造成影響的方式，對配置電極、 電介質(zhì)膜的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計，這些對接觸特性的穩(wěn)定化是重要的。圖21(a)表示了具有焊盤電極從成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上表面分開的構(gòu) 造(參照圖21(b))的本實施方式的半導(dǎo)體激光裝置(具體為GaN半導(dǎo)體激光二極管)的 壽命試驗前的電流-光輸出特性、與具有焊盤電極躍到成為電流非注入部的電介質(zhì)膜上的 構(gòu)造(參照圖21 (C))的現(xiàn)有例的比較。如圖21(a)所示，在脈沖寬度為500nSeC、脈沖占空比為10%的條件下，現(xiàn)有例的 GaN半導(dǎo)體激光二極管在超過約1300mA的附近從P電極的端部附近起發(fā)生了 COD破壞，但 本實施方式中的GaN半導(dǎo)體激光二極管可以獲得到2000mA為止不發(fā)生破壞的電流-光輸 出特性。這樣，通過本實施方式實現(xiàn)了高輸出特性。即，通過如本實施方式這樣，抑制在包 括P+型GaN接觸層與諧振器端面附近的由電介質(zhì)膜構(gòu)成的電流非注入部的界面的ρ+型GaN 接觸層的連續(xù)表面上存在的自然氧化物的狀態(tài)變化，使肖特基連接界面的費米能級穩(wěn)定化 的構(gòu)造設(shè)計，對GaN半導(dǎo)體激光二極管的高輸出動作是重要的。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明通過具備使低動作電壓成為可能的P電極，實現(xiàn)了能夠低電流振蕩及高輸 出化的脊型激光器等半導(dǎo)體激光裝置。而且，本發(fā)明在COD等級、IL(電流-光輸出)特性 直線性及高輸出動作等出色、例如高密度光盤系統(tǒng)的光拾取器用的激光光源等中的應(yīng)用是 特別有用的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光裝置，具備 基板；依次層疊在所述基板上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及第二 導(dǎo)電型接觸層；設(shè)置于所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo)電型接觸層、且在諧振器兩端面間延伸 的脊部；與所述脊部相接、且在所述脊部的上表面上具有開口部的電流狹窄層； 在所述開口部內(nèi)被設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電型接觸層相接的第一電極；和 設(shè)置在所述第一電極上的第二電極；在所述諧振器端面附近的所述脊部的所述上表面上，按照與所述第二導(dǎo)電型接觸層相 接的方式設(shè)置有電流非注入部，所述電流狹窄層與所述電流非注入部由同一電介質(zhì)膜構(gòu)成， 所述第二電極被設(shè)置成與所述電流非注入部的上表面區(qū)域分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于， 所述第一電極與所述電流非注入部的側(cè)壁面相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述第二電極按照在除了設(shè)置有所述電流非注入部的所述諧振器端面附近區(qū)域以外 的其他區(qū)域與所述電介質(zhì)膜相接的方式，在所述脊部的側(cè)方延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，在與所述第一電極相接的部分的所述第二導(dǎo)電型接觸層的表面，形成有自然氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述自然氧化層含有構(gòu)成所述第二導(dǎo)電型接觸層的各元素以及氧， 所述自然氧化層的厚度大于Onm且小于lnm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，包括所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述活性層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo) 電型接觸層的半導(dǎo)體層疊體，由InxAly(iai_x_yN所表示的III-V族氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu)成， 其中，0彡χ彡1、0彡y彡l、x+y彡1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述第一電極中的與所述第二導(dǎo)電型接觸層的所述上表面接觸的部分，由從Pd、Pt及 Ni中選擇的一個或兩個以上的金屬構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于， 所述電介質(zhì)膜由硅氧化膜構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述第一電極的終端部與所述諧振器端面之間的距離為ι μ m以上且10 μ m以下。
10.一種半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，包括在基板上形成依次層疊了第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及第二 導(dǎo)電型接觸層的半導(dǎo)體層疊體的工序(a)；通過對所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層及所述第二導(dǎo)電型接觸層進(jìn)行蝕刻，形成在諧振器兩 端面間延伸的脊部的工序(b)；在所述半導(dǎo)體層疊體上形成電介質(zhì)膜的工序(C)；在所述電介質(zhì)膜上涂覆了第一抗蝕劑之后，使所述第一抗蝕劑失活的工序(d)； 通過對所述第一抗蝕劑進(jìn)行深蝕刻，使位于所述脊部上的部分的所述電介質(zhì)膜露出的 工序(e)；通過在所述第一抗蝕劑上涂覆第二抗蝕劑，并對該第二抗蝕劑進(jìn)行曝光及顯影，從而 在所述脊部上的電極形成區(qū)域形成開口部的工序(f)；將所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑作為掩模，蝕刻除去位于所述電極形成區(qū)域的部 分的所述電介質(zhì)膜，在該電極形成區(qū)域中使所述脊部的所述上表面露出的工序(g)；在所述脊部的所述上表面的露出部分、所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑各自上形成 第一電極膜的工序(h)；和通過將所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑剝離，除去在所述第一抗蝕劑及所述第二抗 蝕劑各自上形成的所述第一電極膜，在所述脊部的所述上表面上形成第一電極的工序(i)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于，在所述工序(d)之前，通過使用了惰性氣體的干蝕刻法，蝕刻所述電介質(zhì)膜的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 所述惰性氣體是氬。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(g)中，所述電介質(zhì)膜的蝕刻采用濕蝕刻法。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(g)中，所述電介質(zhì)膜的蝕刻采用含有氟酸的溶液。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于，在所述工序(i)中，利用含有氮化合物的洗滌劑將所述第一抗蝕劑及所述第二抗蝕劑 剝離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 所述含有氮化合物的洗滌劑是吡咯烷酮系洗滌劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(i)之后，還具備在所述第一電極上形成第二電極的工序(j)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于，所述第二電極含有多個金屬層，所述多個金屬層中的至少一層通過鍍覆法形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于， 所述通過鍍覆法形成的金屬層的厚度為1 μ m以上。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體層疊體由hxAlyGai_x_yN所表示的III-V族氮化物化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，其中， 0 ^ χ ^ UO ^ y ^ Ux+y ^ I0
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出、長壽命及低動作電壓的半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法。在基板(1)上依次層疊有第一半導(dǎo)體層(2)、活性層(4)、第二半導(dǎo)體層(6)及接觸層(7)。在第二半導(dǎo)體層(6)及接觸層(7)上，設(shè)置有在諧振器兩端面間延伸的脊部(6a)。按照與脊部(6a)相接的方式形成有電流狹窄層(8a)。電流狹窄層在脊部的上表面上具有開口部。在該開口部內(nèi)，形成有與接觸層相接的第一電極(9)。在第一電極上形成有第二電極(10)。在諧振器端面附近的脊部的上表面上，設(shè)置有與接觸層(7)相接的電流非注入部(8b)。電流狹窄層與電流非注入部由同一電介質(zhì)膜(8)構(gòu)成。第二電極被設(shè)置成與電流非注入部的上表面區(qū)域分開。
文檔編號H01S5/042GK102097746SQ201010581350
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者工藤昭吉 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社